(57)【要約】【課題】比重が小さい材料から形成されると共に、高速回転時に十分に耐え得る高温強度特性、潤滑特性、耐摩耗性を備えた転がり軸受用保持器を提供する。【解決手段】少なくとも軌道輪と滑り接触する第１の摺動面２３Ａと、転動体１３と滑り接触する第２の摺動面２３Ｂを有する保持器本体２２と、保持器本体２２の第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに形成された被膜２４Ａ及び２４Ｂを備え、被膜２４Ａ及び２４Ｂは、電極と、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理によって形成されたセラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方である転がり軸受用保持器である。【選択図】図３
2007298152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受に用いられる保持器であって、
少なくとも軌道輪と滑り接触する第１の摺動面と、転動体と滑り接触する第２の摺動面とを有する保持器本体と、
前記保持器本体の第１の摺動面及び第２の摺動面に形成された被膜と、
を備え、
前記被膜は、電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理によって形成されたセラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方である転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記保持器本体が、マグネシウム合金からなる請求項１記載の転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に用いられる保持器にかかり、特に、ジェットエンジンやガスタービンエンジンのギアボックス用の軸受、減速機用の高速ピニオン軸受等のように、高速で使用される転がり軸受に好適に使用される転がり軸受用保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ジェットエンジンやガスタービンエンジンのギアボックス用の軸受や、減速機用の高速ピニオン軸受等のように、高速で使用される転がり軸受に用いられる保持器では、その材料として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）、高力黄銅、アルミニウム合金（Ａ６０６１）、エンジニアプラスチック（例えば、６６ナイロン、ＰＥＥＫ等）のような素材が用いられている。
【０００３】
また、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）を主成分とするエンジニアプラスチックからなるチタン基硬質焼結材料を使用した軸受も紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そしてまた、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）や高力黄銅のような比重の大きな素材が、ガスタービンエンジンに使用される軸受のように高速回転する軸受の材料として使用される場合、保持器も高速回転することから、その遠心力が大きく作用するため、前記保持器には大きなフープ応力が働くことになる。ここで、高力黄銅の比強度は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）の約４０％程度と低いため、高力黄銅製の保持器は、回転速度が低い条件で使用されたとしても、この回転によって生じる遠心力によるフープ応力により、同じ条件で使用されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）製の保持器に比較して、回転中に不具合が生じる虞がある。このため、より高強度材であるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）を使用することが有利である。
【特許文献１】特開２００４−１９００９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、軸受の負荷が低いためにスキッディング損傷が懸念される軸受の場合、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼（Ｖ−４３４０Ｈ）よりも比重が小さな材料を使用することで、保持器の慣性モーメントをできるだけ小さくし、転動体とレース面との滑りを小さく抑えることが望まれている。
【０００６】
そこで、このような軸受の場合、保持器の材料として、アルミニウム合金（Ａ６０６１）やエンジニアプラスチック（例えば、６６ナイロン、ＰＥＥＫ等）等のような比重の小さな素材を用いることが考えられる。ここで、このような比重の小さな素材を用いて形成された保持器の場合、当該保持器は、回転時の遠心力が小さくなるため、保持器に生じるフープ応力も小さく抑えられる。しかしながら、この保持器では、高速回転時に耐え得るに十分な高温強度特性や、潤滑特性、耐摩耗性を得ることが困難である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、比重が小さい材料から形成されると共に、高速回転時に十分に耐え得る高温強度特性、潤滑特性、耐摩耗性を備えた転がり軸受用保持器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため本発明は、転がり軸受に用いられる保持器であって、少なくとも軌道輪と滑り接触する第１の摺動面と、転動体と滑り接触する第２の摺動面とを有する保持器本体と、前記保持器本体の第１の摺動面及び第２の摺動面に形成された被膜と、を備え、前記被膜は、電極と、ワークとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、ワーク表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理（マイクロ・スパーク・コーティング：以下、「ＭＳＣ」と記す）によって形成されたセラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方である転がり軸受用保持器を提供するものである。
【０００９】
この構成を備えた転がり軸受用保持器は、前記第１の摺動面と第２の摺動面に、ＭＳＣによって成膜されたセラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方が形成されてなるため、当該保持器の高温強度特性、潤滑特性及び耐摩耗性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる転がり軸受用保持器では、前記保持器本体をマグネシウム合金から形成することができる。このマグネシウム合金は、軽金属の中でも比重が小さく、比強度に優れており、このマグネシウム合金によって保持器本体を形成することで、前記利点に加え、回転時に生じる遠心力を一層小さくすることができ、保持器に生じるフープ応力をさらに小さく抑えることができる。なお、マグネシウム合金としては、例えば、ＡＺ３１Ａが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる転がり軸受用保持器は、少なくとも軌道輪と滑り接触する第１の摺動面と、転動体と滑り接触する第２の摺動面に、ＭＳＣによって成膜されたセラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方が形成されてなるため、当該保持器の高温強度特性、潤滑特性及び耐摩耗性を向上させることができる。このため、高性能で信頼性の高い軸受用保持器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる軸受用保持器について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態にかかる軸受用保持器が組み込まれた転がり軸受の一部を示す断面図、図２は、図１に示す軸受用保持器の一部を示す平面図、図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。
【００１４】
本発明の実施の形態にかかる保持器１０は、図１に示すように、転がり軸受１の構成要素の一つとして使用される。すなわち、この転がり軸受１は、外輪１１と、内輪１２と、複数の転動体１３と、外輪１１と内輪１２との間に介在し、複数の転動体１３を保持する保持器１０と、を備えて構成されている。なお、本発明の実施の形態にかかる保持器１０としては、例えば、Ｍｇ合金（例えば、ＡＺ３１Ａ）を機械加工してなるアンギュラ玉軸受の保持器が挙げられる。
【００１５】
保持器１０は、転動体１３を各々保持する複数の保持孔２１が形成された保持器本体２２と、保持器本体２２の軌道輪と滑り接触する第１の摺動面２３Ａに形成された被膜２４Ａと、保持器本体２２の転動体１３と滑り接触する第２の摺動面２３Ｂに形成された被膜２４Ｂと、を備えて構成されている。
【００１６】
被膜２４Ａ及び２４Ｂは、電極と、ワークとしての第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂとの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギーにより、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに電極材料あるいは電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理（ＭＳＣ処理）によって形成されている。なお、本実施の形態にかかる保持器１０のような外輪案内保持器の場合、保持器案内面である保持器外径面と、保持器ポケット面にＴｉＣ（チタンカーバイト）やＷＣ（タングステンカーバイト）をＭＳＣ処理により成膜することができる。
【００１７】
このようにして得られた被膜２４Ａ及び２４Ｂは、高温強度特性及び潤滑特性に優れている。また、被膜２４Ａ及び２４Ｂは、焼結体のようなポーラス構造を有するので、潤滑油と共に使用されると、前記ポーラスに潤滑油を含んで被膜表面の摩擦係数を低く抑えることができる。このため、耐摩耗性を向上することもできる。したがって、保持器本体２２を比重が小さい材料から形成しても、高速回転時に十分に耐え得る高温強度特性、潤滑特性、耐摩耗性を備えた保持器１０を提供することができる。
【００１８】
次に、ＭＳＣ処理による成膜方法についてさらに詳細に説明する。先ず、電極として、金属やセラミックスの数μｍの粉末を圧縮成形した後、加熱処理したものを用い、電極を陰極、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ（ワーク）を陽極とする。両者が接触しないよう、主軸はサーボをとられた状態で、加工液で満たされた電極と、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂとの間で放電を発生させる。放電の熱により第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ、及び電極の一部は、溶融・気化される。電極の粒子間結合力が適当な場合、放電による爆風や静電気力によって溶融した電極の一部（溶融粒子）が電極から引き離され、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに向かって移動し、これらに到達すると、再凝固し被膜となる。
【００１９】
なお、放電時は、電流の通り道であるアーク柱の直径が非常に小さいため、電流密度が高くなり、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂも電流によるジュール熱やアーク柱からの輻射熱により除去される。したがって、この第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂの除去量よりも多い電極材料を、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ上に供給することで、厚い被膜を堆積させることができる。
【００２０】
ここで、ＭＳＣ処理において、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂの除去量を決定するパラメータの一つに、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂの熱伝導率という材料の物性値がある。すなわち、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ側である電極の対向面の熱伝導率が小さいと局所的に高温になりやすいため、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ上の放電が発生した位置で多量に沸点以上の温度となり、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ上の放電点部位が気化する。さらに、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂの熱伝導率が小さいと、放電により熱せられたところから広がる温度勾配が急になり（等温線の隙間が狭くなる）、放電点中心から半球状に広がる気化域の外側に形成される溶融域の厚さは、ほとんどない。
【００２１】
これに対し、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ側である電極対向面熱伝導率が大きいと、放電により第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに入熱した熱は、素早くこれらの内部に拡散するため、局所的に高温にならず、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ上の放電点部位は、ほとんど気化しない。また、熱伝導率が大きいと、放電点から広がる温度勾配も緩やかになり（等温線の間隔も広くなり）、放電点中心から半球状に広がる溶融域が広い範囲で形成される。
【００２２】
すなわち、ＭＳＣ処理では、電極材料は、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ上の溶融域に堆積することにより強固な被膜を形成できるのであるが、熱伝導率が小さい材質の場合は、溶融域をほとんど形成しないため、この溶融域に電極材料が密着して堆積することが困難となり、厚い被膜を形成することができない。また、仮に被膜が形成されたとしても、電極材料と第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂ側の溶融域との密着強度が弱いために、脆い被膜となる。一方、熱伝導率が大きい場合には、溶融域が十分に形成されるため、この溶融域に電極材料が密着して堆積することにより厚くかつ強固な被膜を形成することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ＭＳＣ処理により、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂに、ＴｉＣ（チタンカーバイト）やＷＣ（タングステンカーバイト）からなる被膜２４Ａ及び２４Ｂを成膜した場合について説明したが、これに限らず、第１の摺動面２３Ａ及び第２の摺動面２３Ｂには、セラッミクス被膜及び金属被膜の少なくとも一方が、ＭＳＣ処理により形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる軸受用保持器が組み込まれた転がり軸受の一部を示す断面図である。
【図２】図１に示す軸受用保持器の一部を示す平面図である。
【図３】図２に示すIII−III線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    転がり軸受
１０    保持器
１１    外輪
１２    内輪
１３    転動体
２１    保持孔
２２    保持器本体
２３Ａ    第１の摺動面
２３Ｂ    第２の摺動面
２４Ａ、２４Ｂ    被膜
【図１】
2007298152.tif 000003
【図２】
2007298152.tif 000004
【図３】
2007298152.tif 000005