CN105593545A - 保持架和滚动轴承、以及液化气用泵 - Google Patents

Abstract

在液化气环境下或者极低温下使用的滚动轴承中，内圈及外圈由轴承钢、不锈钢、高速工具钢或渗碳钢的任一种钢材形成，且滚动体由线膨胀系数为形成内圈及外圈的钢材的线膨胀系数的70％以上且105％以下的陶瓷构成的滚动轴承。另外，液化气用泵具备上述滚动轴承。并且，保持架包含PTFE、纤维状加强材料、以及固体润滑剂，最适合上述滚动轴承等。

Description

保持架和滚动轴承、以及液化气用泵

技术领域

本发明涉及将液氮、液氧、液体天然气等液化气加压输送的液化气用泵所使用的、在极低温环境下使用的滚动轴承。另外，本发明涉及适合于这样的滚动轴承的保持架。

背景技术

在加压输送液化气的泵(液化气用泵)中，为了对安装有加压输送液化气的叶轮的主轴进行支承，包括深沟球轴承、圆柱滚子轴承等滚动轴承。该滚动轴承与液化气接触，因此，构成轴承的钢材因液化气而受到腐蚀而劣化。因此，已知使外圈、内圈及滚动体全部为具有耐腐蚀性的马氏体系不锈钢(SUS440C等)、或者使滚动体为高速工具钢(AISIM50)的滚动轴承(例如，参照专利文献1)。

但是，当使内外圈和滚动体都为金属制时，金属接触导致磨损增大，因此，有时也使滚动体为陶瓷制(例如，参照专利文献2)。通过使滚动体为陶瓷制，从而能够防止电腐蚀，还具有延长轴承寿命的效果。

另外，由于在极低温下使用，因此，不能将润滑油、润滑脂等润滑剂配置在轴承内部来进行滚动轴承的润滑，因此，滚动轴承在无润滑环境下旋转，有可能产生磨损而寿命降低。因此，还提出了以下的方法：通过装配具备低摩擦系数的固体润滑膜的保持架(例如，参照专利文献3)、含有固体润滑剂的树脂组合物制的保持架(例如，参照专利文献4)，从而付与无润滑环境下的耐磨损性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国实开昭63－69818号公报

专利文献2:日本国日本特开2007－127277号公报

专利文献3:日本国日本特开2006－220240号公报

专利文献4:日本国日本特开2002－213455号公报

发明内容

本发明欲解决的技术问题

但是，液化气的沸点(1个气压)为：液氮为约－196℃、液氧为约－183℃、液化甲烷气为约－164℃、液化丁烷气为约+1℃，其温度范围较宽，关于在低温环境(1℃以下)、特别是极低温环境(－30℃以下)下使用的滚动轴承、专利文献2那样的内、外圈为钢材制并具备陶瓷制的滚动体的滚动轴承，越是低温，轴承内部间隙的变化量越大。而且，轴承内部间隙越大，振动也越大，越易磨损。

另外，由于在无润滑环境下使用，所以，即使如专利文献3、4那样利用润滑膜、固体润滑剂来付与了耐磨损性的保持架，也强烈期望进一步的耐磨损性的提高。

因此，本发明解决上述那样的现有技术所存在的问题点，目的在于提供一种长寿命的滚动轴承，即使在低温环境(1℃以下)、特别是极低温环境(－30℃以下)、而且在无润滑环境下使用，也显示出优异的润滑性，并提高了耐磨损性。另外，目的在于提供一种最适合上述滚动轴承的保持架。并且，目的在于提供一种具备上述滚动轴承且长寿命的液化气用泵。

用于解决问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明提供下述的保持架和滚动轴承、以及液化气用泵。

(1)一种滚动轴承，在内圈与外圈之间经由保持架保持有多个滚动体，在液化气环境下或者极低温下使用，其特征在于，

内圈及外圈由轴承钢、不锈钢、高速工具钢或渗碳钢的任一种钢材形成，且滚动体由陶瓷构成，所述陶瓷的线膨胀系数为形成内圈及外圈的钢材的线膨胀系数的70％以上且105％以下。

(2)如上述(1)记载的滚动轴承，其特征在于，

保持架由树脂组合物构成。

(3)如上述(1)或(2)记载的滚动轴承，其特征在于，

轴承精度为ISO492规格的Normalclass以上。

(4)如上述(1)～(3)的任一项记载的滚动轴承，其特征在于，

形成内圈及外圈的钢材被深冷处理。

(5)如上述(1)～(4)的任一项记载的滚动轴承，其特征在于，

形成滚动体的陶瓷的硬度为Hv1000以上1500以下。

(6)如上述(2)记载的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物的树脂成分为PTFE、聚酰胺、PEEK及PPS的至少1种。

(7)如上述(6)记载的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有作为纤维状填充材料的玻璃纤维、碳纤维、钛酸钙晶须及硼酸铝晶须的至少1种。

(8)如上述(7)记载的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有作为固体润滑剂的石墨、MoS₂及WS₂的至少1种。

(9)如上述(8)记载的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有10～20质量％的玻璃纤维、4.5～5.5质量％的MoS₂，其余部分由PTFE构成。

(10)如上述(1)～(9)的任一项记载的滚动轴承，其特征在于，

滚动体包含氧化铝成分和氧化锆成分，质量比为氧化铝成分：氧化锆成分＝5～50：50～95的比例。

(11)如上述(1)～(10)的任一项记载的滚动轴承，其特征在于，

保持架为在周向2分割的分割保持架，且该分割保持架由铆钉一体地连结。

(12)如上述(11)记载的滚动轴承，其特征在于，

在铆钉的铆钉头与分割保持架之间***有垫圈。

(13)一种液化气用泵，其特征在于，

具备上述(1)～(12)的任一项记载的滚动轴承。

(14)一种保持架，被装配到在液化气环境下或者极低温下使用的滚动轴承，其特征在于，

所述保持架由树脂组合物构成，所述树脂组合物包含：

由PTFE、聚酰胺、PEEK及PPS的至少1种构成的树脂；

由玻璃纤维、碳纤维、钛酸钙晶须及硼酸铝晶须的至少1种构成的纤维状填充材料；以及

由PTFE、聚酰胺、PEEK及PPS的至少1种构成的树脂。

(15)如上述(14)记载的保持架，其特征在于，

所述保持架由树脂组合物构成，所述树脂组合物含有10～20质量％的玻璃纤维、4.5～5.5质量％的MoS₂，其余部分由PTFE构成。

(16)如上述(14)或(15)记载的保持架，其特征在于，

所述保持架是在周向2分割的分割保持架，且该分割保持架由铆钉一体地连结。

(17)如上述(16)记载的保持架，其特征在于，

在铆钉的铆钉头与分割保持架之间***有垫圈。

发明效果

本发明的滚动轴承通过使内、外圈为特定的钢材制，并使滚动体为陶瓷制，并且使两者的线膨胀系数比在特定范围内，从而能够对应温度不同的各种液化气，在处理低温的液化气的情况下，轴承内部间隙的变化也较少，与具备以往的陶瓷制滚动体的滚动轴承相比，减轻振动，耐磨损性优异。另外，本发明的保持架也由纤维状填充材料加强，并且由固体润滑剂付与润滑性，因此，在不使用润滑油、润滑脂的无润滑环境下，也表现出充分的润滑寿命。并且，本发明的液化气用泵也由于具备上述滚动轴承而寿命长。

附图说明

图1是示出本发明的滚动轴承的一个例子的深沟球轴承的剖视图。

图2是示出本发明的滚动轴承的其他例子的角接触球轴承的剖视图。

图3是对于包括SUS440C制的内、外圈、和氮化硅制滚珠或适用本发明的氧化铝－氧化锆制滚珠的滚动轴承，通过计算来求出相对于温度的径向内部间隙的图表。

图4是示出本发明的液化气用泵的一个例子的液化气浸没式泵的剖视图。

图5是示出实施例中使用的滑动摩擦、磨损试验装置的剖视图。

图6是将图5所示的试验装置的滚珠周边放大地示出的剖视图。

图7是实施例中使用的轴承试验装置的剖视图。

图8是示出实施例中使用的铆钉被连结性评价试验装置的剖视图。

图9是示出在图8所示的试验装置中将按压模具闭合的状态的图。

图10是示出玻璃纤维含量的验证结果的图表。

图11是示出MoS₂含量的验证－1的结果的图表。

图12是示出MoS₂含量的验证－2的结果的图表。

图13是具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架的滚动轴承、与具备含玻璃纤维且不含MoS₂的保持架的滚动轴承的耐久性能的比较结果的图表。

图14是示出滚珠的材料所决定的耐久性能的比较结果的图表。

图15是示出铆钉连结性评价－1中的、铆钉凹陷深度的变化的图表。

图16是示出铆钉连结性评价－1中的、受压面积比与铆钉凹陷深度比的关系的图表。

图17是示出铆钉连结性评价－2的结果的图表。

附图标记说明

1内圈

2外圈

3滚珠

4保持架

5铆钉

6垫圈

7弹簧销

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明。

在本发明中，滚动轴承的种类没有制限，被装配于如液化气用泵那样在极低温环境下使用的装置的滚动轴承为对象。例如，能够例示图1所示的深沟球轴承10，图示的深沟球轴承10在内圈1与外圈2之间利用保持架4滚动自如地保持有作为滚动体的滚珠3。

另外，保持架4也可以在其周向被分割为2部分，在此情况下，2个分割保持架由弹簧销7连结，最后通过压铆铆钉5而被连结。具体而言，如图所示，在其周向被二分割的一对环状零件4A、4B与内圈1及外圈2同心地配置，并且，从轴向两侧夹着滚珠3对置配置。夹着滚珠3的两环状零件4A、4B的轴向端面相互对置，在这些对置面分别空出等间隔并在周向并列地形成有多个球面状凹部。而且，形成于两对置面的球面状凹部的数量相同，并全部对置配置，因此，利用对置的2个球面状凹部构成在径向贯通保持架4的圆形的兜孔，在各兜孔内保持有滚珠3。

两环状零件4A、4B的对置面中的未形成有球面状凹部的部分40a、40b被相互对接(以下记为“对接面40a、40b”)，由此，构成保持架4的支柱。即，在兜孔与兜孔之间形成有支柱，空开等间隔并在周向并列。而且，在两环状零件4A、4B的对置面被对接的部分(柱部分)，分别设置有在轴向延伸的贯通孔42a、42b。

另外，在两环状零件4A、4B上构成由接榫接合构造。即，在两环状零件4A、4B的对接面40a、40b中的一者(在图1的例子中，是环状零件4A的对接面40a)上，形成有接榫凸部44a，在另一者(在图1的例子中，是环状零件4B的对接面40b)上形成有与接榫凸部44a卡合的接榫凹部44b。通过将接榫凸部44a嵌合于接榫凹部44b，从而进行两环状零件4A、4B的内周面及外周面的对位，使得不会在两环状零件4A、4B的接合部分产生阶差，并且，进行对置的贯通孔42a、42b的对位，使得两贯通孔42a、42b的开口位置吻合。

由于对置的贯通孔42a、42b的开口位置吻合，所以，两贯通孔42a、42b以一直线状连续，由连续的两贯通孔42a、42b形成直线状孔。而且，由于在该直线状孔内穿过该直线状孔的两端插通有铆钉5，从而两环状零件4A、4B被结合，并被一体化。此外，铆钉5可以插通于形成于多个支柱的所有的直线状孔，也可以插通于一部分的直线状孔。另外，接榫凸部44a和接榫凹部44b可以设置于所有的支柱，也可以设置于一部分(1个或多个)支柱。

两环状零件4A、4B由铆钉5连结，当将该铆钉5从保持架4的轴向端面侧(在图1中是左侧)的开口插通到环状零件4A的贯通孔42a时，未形成有铆钉头部51的一侧的端部从环状零件4B的贯通孔42b的轴向端面侧(在图1中是右侧)的开口突出，因此，通过将该突出端部压铆，从而能够将两环状零件4A、4B结合。在图1的例子中，通过将突出的端部压铆，从而形成半球状的压铆铆钉头部52。

另外，利用垫圈6，使铆钉5的铆钉头部51、压铆铆钉头部52所作用的向环状零件4A、4B的轴向端面的应力的负荷分散，因此，抑制环状零件4A、4B与铆钉头部51、压铆铆钉头部52的接触部因上述应力而损伤。此外，在安装深沟球轴承10的装置(例如液化气用泵)中，深沟球轴承10的周围的空间较小，在想要尽可能使深沟球轴承10的轴向长度小的情况下，为了防止铆钉头部51及压铆铆钉头部52从深沟球轴承10的侧面向轴向外侧突出，也可以在贯通孔42a、42b的开口部分设置锪孔。如果将铆钉头部51、压铆铆钉头部52及垫圈6收容在锪孔内，则铆钉头部51及压铆铆钉头部52不会从深沟球轴承10的侧面突出到轴向外侧，因此，能够减小深沟球轴承10的轴向长度。

并且，通过在弹簧销7内插通铆钉5，从而能够抑制铆钉5因在将铆钉5的端部压铆时施加的力而弯曲。并且，在低温化时，铆钉5有可能因保持架4的收缩而变形，但是，由于通过使用弹簧销7，而弹簧销7的收缩量比保持架4的收缩量小，所以，利用弹簧销7抑制铆钉5的变形。

此外，弹簧销是将具有弹性的板卷成圆筒状的中空管，在圆周上的1个部位具有沿长边方向延伸的狭缝而呈截面C字状(用与长边方向正交的平面切断的截面)的部件。其外径比直线状孔的内径大，长度与直线状孔的长度相等。

构成铆钉5、垫圈6、弹簧销7的材料没有特别限定，但是，优选全都为不锈钢(例如奥氏体系不锈钢、马氏体系不锈钢)、碳钢、铜、铝。

在本发明中，用轴承钢(例如SUJ2的线膨胀系数为12～12.5×10^－6/℃)、不锈钢(线膨胀系数：10～11×10^－6/℃)、高速工具钢(线膨胀系数：10～12×10^－6/℃)、渗碳钢(线膨胀系数：11～12×10^－6/℃)的任一种钢材来形成内圈1及外圈2。

此外，任一种钢材也可以是公知的钢材，但是，轴承钢优选由日本工业标准研究会的日本工业规格规定的高碳铬轴承钢SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5。

不锈钢优选由日本工业标准研究会的日本工业规格规定的马氏体系不锈钢、铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、析出固化系不锈钢。另外，马氏体系不锈钢更优选SUS403、SUS420、SUS440C，铁素体系不锈钢更优选SUS430，奥氏体系不锈钢更优选SUS303、SUS304、SUS305、SUS316、SUS317，析出固化系不锈钢更优选SUS630或SUS631。

高速工具钢优选由美国钢铁协会的AISI规格规定的高速工具钢M50或由日本工业标准研究会的日本工业规格规定的高速工具钢SKH4。

渗碳钢优选由日本工业标准研究会的日本工业规格规定的SCr420、SCM420、SNCM420。

另外，优选预先将上述的钢材进行深冷处理。通过深冷处理，能够将伴随着使用的尺寸变化抑制为最小限度。此外，该深冷处理条件可以与以往同样。

另一方面，用线膨胀系数为形成内、外圈的钢材的线膨胀系数的70％以上且105％以下的陶瓷来形成滚珠3。以下，将(形成滚珠的陶瓷的线膨胀系数/形成内、外圈的钢材的线膨胀系数)称作“线膨胀系数比”。通过将该线膨胀系数比设置为70～105％、并抑制两者的热膨胀所导致的尺寸变化，从而能够减少温度所导致的轴承内部间隙的变化量，特别是在暴露于液氮等沸点较低的液化气中的用途中，耐磨损性的提高效果优异。在线膨胀系数比为小于70％或者超过105％的情况下，不能充分地得到这样的效果。优选将线膨胀系数比设置为80～100％。

作为陶瓷的种类，如果满足线膨胀系数比则没有制限，但是，从廉价的方面而言，优选金属氧化物系陶瓷，尤其优选氧化锆系陶瓷，特别优选氧化铝和氧化锆、氧化铝和稳定化氧化锆。例如，优选将氧化铝成分、与氧化锆成分或稳定化氧化锆成分的比率以质量比计来设置为氧化铝成分：氧化锆成分或稳定化氧化锆成分＝5～50：50～95的氧化锆－氧化铝。此外，稳定化氧化锆成分含有氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化铈等稳定化剂。另外，也优选由四方晶系氧化锆和单斜晶系氧化锆构成、且(氧化钇/氧化锆)摩尔比为2.0/98.0～4.0/96.0、并含有氧化铝0.01～5.0质量％的氧化锆－氧化钇系氧化锆。

特别是，更有选氧化铝成分：氧化锆成分＝10～30：70～90，最优选20：80。

图3是对于包括SUS440C制的内、外圈、和氮化硅制滚珠或氧化铝－氧化锆制滚珠的滚动轴承计算温度所导致的径向内部间隙的图表。此外，设SUS440C的线膨胀系数为10.1×10^－6/℃，设氮化硅的线膨胀系数为2.8×10^－6/℃(线膨胀系数比：27.7％)，设氧化铝－氧化锆的线膨胀系数为9.0×10^－6/℃(线膨胀系数比：90％)。其结果是，关于氧化铝－氧化锆制滚珠，即使在－196℃这种极低温下径向内部间隙的变化量也被抑制为20％，但是，关于氮化硅制滚珠，径向内部间隙的变化量在－40℃附近已经超过20％，在－196℃下超过60％。

由于从烧结冷却到室温时的体积收缩之差，氧化铝烧结颗粒被压缩，氧化锆烧结颗粒被付与拉伸应力，由于残留应力的分布的不同，裂纹迂回地进展。另外，裂纹在强度较弱的氧化铝烧结颗粒中进展，但是，因氧化锆烧结颗粒的相变(正方晶→单斜晶)而对氧化铝颗粒承载压缩应力，防止了裂纹进展。

因此，若是氧化锆成分小于70质量％，难以发现因相变而对氧化铝烧结颗粒承载压缩应力的效果，强度会降低。另外，当氧化锆成分超过90质量％时，容易发生颗粒成长·凝集，异常成长的氧化锆烧结颗粒导致强度降低。

在制作滚珠3时，混合原料的各粉末(氧化铝原料粉末、氧化锆原料粉末)，在将混合物成形为球形后，将成形物脱脂并烧结，进行HIP处理即可。此时，为了使其更致密，优选各原料粉末所含有的杂质较少，特别是通过极力减少SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O，从而提高烧结性而对于致密化有效。并且，还能够抑制因杂质而引起的早期剥离。具体而言，优选SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O的含量分别为0.3质量％以下，更优选为0.1质量％以下，进一步优选为0.02质量％以下。当含量超过0.3质量％时，在运转时容易发生颗粒从滚动体表面的微小的脱落，有可能发生滚动体表面的粗糙度的变差、因脱落的颗粒而导致的滚道面的微细的损伤，并使振动变大且声音寿命缩短。另外，对于滚动体的疲劳寿命，杂质也会成为起点并成为引起早期剥离的原因。

此外，对于成形方法，压缩成形是一般的成形方法，在烧结后将材料(坯料球)磨削、研磨而调整为预定的球形状。另外，HIP处理能够在通常的条件下进行。

另外，当原料粉末未均匀地混合而各个烧结颗粒偏析时，滚动疲劳寿命会降低。特别是，当存在超过100μm的烧结颗粒时变得显著。作为防止偏析的方法，不仅需要均匀地混合，还需要实施具有强力粉碎功能的混合，虽然也能够是球磨机混合机，但是，使用粉碎介质为φ1mm以下的氧化锆系的珠的珠磨机混合机最有效。

滚珠3中的各氧化铝烧结颗粒、氧化锆烧结颗粒或稳定化氧化锆烧结颗粒都优选平均粒径2μm以下，更优选1μm以下。通常，当进行颗粒的烧结时，某种程度成长，如特许第3910310号所记载的那样，当存在10μm以上的颗粒时，会对寿命产生不良影响，但是，发现了通过复合化来抑制颗粒成长·凝集的效果，从而粒径比单体的颗粒小。

另外，在滚珠3的表面中，优选氧化锆块或稳定化氧化锆块较少，更优选10～30μm的氧化锆块或氧化钇－氧化锆块为5个/300mm²以下，进一步优选为3个/300mm²以下。氧化锆块或稳定化氧化锆块成为起点而剥离，并使滚动寿命降低。特别是，当存在100μm级别的块时，滚动寿命的降低变得显著。此外，由于块的截面不是圆形，所以，块的大小为最长直径部的长度。

并且，通过将陶瓷的硬度设置为Hv1000以上且1500以下，从而能够进一步减轻磨损。更优选为Hv1100～1400。为了设置为这样的硬度，调整上述的烧结颗粒的粒径、烧结条件即可。

保持架4从磨损减轻的方面而言优选为将树脂组合物成形而成的塑料保持架，更优选含有用于付与润滑性的固体润滑剂、用于加强的纤维状填充材料。作为树脂成分，能够使用以往作为保持架材料来使用的PTFE、PFA、ETFE、PVDF、FEP、PCTFE、ECTFE、PEEK、PPS、聚酰胺、聚酰亚胺等，但是，优选PTFE、聚酰胺、PEEK及PPS。这些树脂成分可以分别单独使用，也可以混合多种。另外，树脂成分是塑料材料的主成分，优选为材料整体的50质量％以上。

固体润滑剂也能够使用以往使用的石墨、立方氮化硼、原云母、三聚氰胺氰脲酸盐、氟化石墨、MoS₂、WS₂等，但是，优选石墨、MoS₂及WS₂。这些固体润滑剂可以分别单独使用，也可以混合多种。由于保持架4含有固体润滑剂，从而不使用润滑油、润滑脂就能够付与润滑性。液化气用泵有时在不使用润滑油、润滑脂的无润滑环境下下使用，能够利用固体润滑剂来提高耐磨损性。

纤维状填充材料也能够使用以往使用的硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、碳晶须、石墨晶须、碳纤维、玻璃纤维、碳化硅晶须、氮化硅晶须、氧化铝晶须等，但是，优选玻璃纤维、碳纤维、钛酸钙晶须、硼酸铝晶须。这些纤维状填充材料可以分别单独使用，也可以混合多种。另外，为了提高与树脂成分的粘接性，也可以用硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂等来进行处理。由于含有纤维状填充材料，从而尺寸稳定性增加。

在树脂组合物中，其他也同样，为了防止因热、光而导致的劣化，此外还能够根据需要而且添加碘化化合物等热稳定剂、胺化合物、酚化合物等防氧化剂、光稳定化剂。

此外，在树脂组合物中，优选树脂成分为50～90质量％，纤维状填充材料为10～30质量％，固体润滑剂为0～20质量％，在添加热稳定剂等其他添加剂的情况下，优选代替树脂成分、纤维状填充材料、固体润滑剂的一部分而添加0～10质量％。

例示优选的树脂组合物，设置为含有玻璃纤维为10～20质量％、MoS₂为4.5～5.5质量％、且其余部分由PTFE构成的树脂组合物制。此外，PTFE的含量优选为树脂组合物全量的75～85质量％。

玻璃纤维从强度、分散性的观点而言优选平均纤维径为1～10μm、平均纤维长为10～100μm。另外，为了提高玻璃纤维与作为母材的PTFE的粘接性，优选对玻璃纤维用偶联剂进行表面处理。偶联剂的种类没有特别限定，硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂等是适当的。

另外，当玻璃纤维的含量小于10质量％时，作为保持架4的强度不足，耐磨损性也不充分。另外，当玻璃纤维的含量超过20质量％时，强度、耐磨损性提高，但是，玻璃纤维会与对象材料滑动而使对象材料磨损。并且，制造保持架4时的成形性差。作为成形方法，从生产率而言优选注射模塑成形，但是，玻璃纤维越多，相对地树脂量减少而流动性变差，成形性降低。为了使这样的不良状况难以产生，优选使玻璃纤维的含量为13.5～16.5质量％。

MoS₂是对保持架4付与润滑性的添加剂，若是其含量小于4.5质量％，不能有助于付与润滑性。但是，当MoS₂的含量超过5.5质量％时，不仅润滑性饱和，而且，在保持架中的分散性变差，成形性也降低。为了使这样的不良状况难以产生，优选使MoS₂的含量为4.7～5.3质量％。另外，优选MoS₂的平均粒径为0.1～10μm。

其余部分为PTFE，但是，PTFE也具有润滑性，因此，通过与MoS₂的组合，使保持架4的润滑性进一步提高。

在制造保持架4时，使用上述的树脂组合物并利用通常的成形法来制造。从高生产率的方面而言优选注射模塑成形。

此外，轴承精度只要是ISO492规格的Normalclass以上即可，不需要特别为高精度。

本发明除了上述的轴承以外，还可以应用于图2所示那样的角接触球轴承。如图所示，被构成为在内圈15与外圈16之间利用保持架17滚动自如地保持有滚珠18，内圈15、外圈16、保持架17及滚珠18分别由上述的各材料构成。

除此之外，虽然省略图示，但是，也能够应用于圆柱滚子轴承等。另外，优选应用于内径为10～140mm、外径为22～300mm的轴承。

另外，本发明的滚动轴承如上所述能够在无润滑环境下使用，是提高了耐久性的轴承，因此，特别是优选用于支承液化气用泵的主轴。作为液化气用泵，例如，能够例示如图4所示那样的液化气浸没式泵。

该液化气浸没式泵在包括吸入口和喷射口的泵外壳内具备马达，将从吸入口吸入的低温液体从喷射口喷出到泵外。在本发明中，对于用于对与该马达的转子嵌合的轴进行支承的上部轴承及下部轴承，使用上述滚动轴承。

实施例

以下，举出实施例及比较例来进一步说明本发明，但是，本发明不因此而受到任何制限。

[实施例1]

(线膨胀系数比的验证)

用SUS440C制(线膨胀系数：10.1×10^－6/℃)并实施了深冷处理的钢材制作了公称型号“6320”的深沟球轴承的内圈及外圈。另外，作为滚珠，准备了氧化铝－氧化锆制(线膨胀系数：9.0×10^－6/℃)、氮化硅制(线膨胀系数：2.8×10^－6/℃)及SUS440C制的滚珠。而且，与在聚酰胺中添加有玻璃纤维及MoS₂的合成树脂制的保持架一起制作了试验轴承。

然后，评价了试验轴承的耐久性。试验条件如下，将SUS440C品设为作为1的相对值，“〇”为1，“◎”为2以上且小于3，“◎◎”为3以上，将结果一并记载在表1中。

·外部温度(试验温度)：－196℃

·转速：5000min^－1

·径向负荷：980N

另外，使外部温度为+40℃～－196℃，计算相对于温度的径向内部间隙，求出了以+40℃时的值为100％的相对值。将－196℃时的变化量为20％以下者作为“◎”，将超过20％者作为“△”，将结果一并记载在表1中。

[表1]

从表1可知，通过使用线膨胀系数比为89％并处于本发明的范围中的氧化铝－氧化锆制的滚珠，从而与使滚珠为与内、外圈相同材料的现有例2相比，维持同等的径向内部间隙，并且磨损的发生较少，因此，能够大幅提高耐久性。

[实施例2]

以下示出用于验证形成保持架的树脂组合物的玻璃纤维、MoS₂的各含量的试验方法及其结果。首先，说明试验装置。

(1)滑动摩擦、磨损试验装置

如图5所示，在本试验装置中，经由直动接头104(传递旋转力，但是，不利用在轴向滑动的机构来传递轴向的力)连接有驱动轴106。驱动轴106被支承轴承107支承，支承轴承107被支承轴承缸108支承。支承轴承缸108为圆筒形状，被支承轴承座110以间隙配合直动自如地支承，但是，由于楔109，支承轴承缸108不会绕驱动轴旋转。在支承轴承缸108的马达侧端部配置有配重105，通过调整配重105的重量，从而能够将向着后述的试样123的试样对象轴的轴向负荷设定为预定的大小。在驱动轴106的马达相反侧设置有端面，经由隔热连接板111与旋转轴112的端面连接。隔热连接板111由导热率较小的陶瓷(Si0₂·Al₂O₃、ZrO₂等)制作，因此，来自旋转轴112的热难以传导至驱动轴106。旋转轴112的马达相反侧先端被液氮冷却，因此，将轴长设定得较大，极力使热不会传导至驱动轴106(不会被冷却)。经由与支承轴承座108同轴地连接的第1外壳115、第2外壳116连接有试样壳体117。从试样壳体117的马达相反侧端面试样台124被***并连接，在试样台124的中央的凹部装填有圆盘形状的试样123。使试样123的嵌合于试样台124的凹部的试样端面的相反面与试样压紧件125接触，利用配置在试样外周附近的弹簧126的力，将试样123推压而支承于试样台124的凹部的底面。弹簧126使用即使在液氮中的低温下弹簧常数上影响也较小的SUS304制的弹簧。被滚珠保持架122内包的滚珠127接触试样123的与试样台124嵌合的端面的相反的端面。在滚珠保持架122的与试样123相反侧的端面，与滚珠保持架锥形部129同轴地形成有实心轴，经由刚性联轴器121(不具有弹性构造，不会变形的联轴器)与旋转轴112同轴地连接。

在图6中将滚珠127的周边放大地示出，在滚珠保持架122的与试样123对置的端面设置有滚珠保持架锥形部129，在此收容滚珠127。滚珠127被滚珠压紧件128从试样侧推压于滚珠保持架锥形部129。在滚珠压紧件128的滚珠侧端面设置有滚珠压紧件锥形部130，因此，通过将滚珠压紧件128和滚珠保持架122用螺钉连结，从而将滚珠127推压于滚珠保持架锥形部129。在滚珠压紧件128的试样侧端面设置有开口部132，滚珠127的一部分从此处超出滚珠压紧件128的端面位置而突出到靠近试样，试样端面与滚珠表面能够接触。如上所述，滚珠保持架锥形部129的锥形与在试样123的相反侧设置的滚珠保持架联轴器用轴部131同轴地成形，因此，能够使滚珠127经由刚性联轴器121而与旋转轴112同轴地一体地旋转。

在轴向负荷的方面，从驱动轴106起支承轴承缸108、支承轴承107等、隔热连接板111等、旋转轴112、刚性联轴器121、滚珠保持架122、滚珠127成为一体，因此，上述部件的自重和上述的配重重量的合计负荷成为轴向负荷并作用于试样123的端面。如果在承载有预定的轴向负荷的状态下使马达101旋转，则试样123的端面与滚珠127相对旋转并滑动，因此，能够进行滑动摩擦、磨损试验。由于即使利用液氮将试样123的周边冷却从而部件热收缩而产生在轴向收缩的现象，直动接头104也发挥作用而吸收收缩，所以，成为轴向负荷不会变化、稳定地被试样123承载的构造。

将试样壳体117从杜瓦容器119的开口部120***，用合成树脂制的顶板118密闭，利用从外部***于顶板118的液氮供给喷嘴114将液氮注入到杜瓦容器119，浸渍到试样对象轴高度并进行试验，从而能够构筑在液氮中的滑动摩擦、磨损试验。杜瓦容器内的液氮液面高度由液氮高度传感器113监视，液氮因蒸发等而变少，在液面下降到比预定的位置(在传感器末端113A上配置为5阶段左右的高度之中的预定的位置)低的情况下，未图示的液氮自动供给装置工作而从液氮供给喷嘴114的末端114A补充液氮。由此，试验对象轴(准确地说，是试验对象轴与试样123的接触面)始终被置于液氮中而持续进行试验。

在试样对象轴旋转中，能够利用力矩仪103来测量动摩擦力矩。但是，在测量值中还包含支承轴承107的动摩擦力矩，设支承轴承107的动摩擦力矩值为恒定，并将从测量值减去支承轴承107的动摩擦力矩值后的剩余的值作为摩擦·磨损试验的动摩擦力矩值。

然后，在使滚珠127旋转了预定总转数后，取出试样123并测量试验后的重量值，从试验前重量值减去该试验后的重量值，从而能够求出试样123的磨损重量。

(2)轴承试验装置

本试验装置从上述的滑动摩擦、磨损试验装置将试样壳体117的周边部分替换而使用，其余的大部分是通用规格，因此，仅示出其变更点。如图7所示，力矩仪和驱动轴由不是直动接头连接的、通常的联轴器230连接。支承轴承缸嵌合于支承轴承座这一点与图6所示的试验装置相同，但是，配置有设定螺钉231，相互在轴向不移动而是被固定。

试验轴承235是上下相同形式的轴承，在嵌合于试验轴承轴238的两端之后，被装填到试验轴承座236，经由轴承压紧件234而承载弹簧233的预紧力负荷，由预压状态的轴构造支承。试验轴承座236被从试样壳体的马达相反侧开口部装填并被连结。

试验轴承轴238的马达侧端部利用直动接头232与旋转轴连接。即使在液氮浸渍所带来的冷却的影响下，试验轴承轴238与试样壳体在轴向相对地变位，也利用直动接头232的功能来吸收轴向的变位而不会在试验轴承235发生轴向的负荷(除了预紧力负荷)。预压用的弹簧233使用难以受到因来自液氮的冷却的影响而导致的弹簧常数变化的SUS304制的弹簧。

在下侧的试验轴承235的附近配置有终端帽239。在终端帽239的中央设置有大的开口部，因此，液氮通过该开口部自由地出入。将安装有试验轴承235的试样壳体***到杜瓦容器内，并固定在预定的位置后，注入液氮并使其浸渍到比上侧的试验轴承235靠上位的位置。然后，如果使马达旋转，则能够在液氮中实施轴承的旋转试验。关于旋转中的试验轴承235的状况，能够用力矩仪来监视动摩擦力矩变化，此外，通过与试验轴承235的外圈接触地配置的热电偶237还能够试验轴承235产生了急剧的温度变化的情况。

利用液氮液面传感器、和未图示的液氮自动供给装置的动作，在液氮的液面高度下降的情况下，从供给喷嘴供给液氮，始终保持试样壳体(试验轴承235)被浸渍在液氮中的状态，这一点与图6所示的试验装置的情况相同。

(3)铆钉被连结性评价试验装置

图8所示，本试验装置从支承圈442的开口部口周边与支承圈442的端面垂直地配置有多个支柱443，支柱443的支承圈相反端面位于下方。在支柱443的支承圈相反端面连结有二级圆柱形状的试样台444，当从支承圈孔上方俯瞰时，能够确认试样台444的端面配置在支承圈孔的中央位置、下方。

试样有2种，小径试样449呈圆盘形状，大径试样450呈环形状。将两试样449、450同轴地重叠，在重叠部分的3等分位置设置有贯通孔，在该贯通孔中***弹簧销448，并在弹簧销448的内径孔中、或者在贯通孔中直接***铆钉446，从两侧进行压铆而形成铆钉头，将两试样449、450连结。根据试验条件的不同，在铆钉头与试样449、450之间***垫圈447。此外，有的情况下，***垫圈447、不***弹簧销448而仅用铆钉446连结、或仅用铆钉446和垫圈447连结。

此外，小径试样449为约φ40mm×5mm，大径试样450为约φ55～60mm×φ30mm×5mm，另外，铆钉446、垫圈447及弹簧销448都是SUS304制，铆钉446的形状为：中央直部直径为φ1mm、铆钉头直径为φ2mm，垫圈447的形状为外径φ3mm×内径φ1mm，弹簧销448的形状为外径φ2～2.25mm。

制作了将二分割的两试样449、450仅用铆钉446连结的试样、和在将弹簧销448***而一体化后将安装有垫圈447的铆钉446***到弹簧销448而连结的试样这2种试样。同样，制作了同一形状的纯PTFE试样。

大径试样450的内径被设定为与试样台444的端面部分嵌合，当使连结的两试样449、450嵌合时，小径试样449的端面与试样台端面接触。如果将螺钉***到设置于小径试样449的3等分贯通孔而将小径试样449与试样台444连结，则能够将试样固定于试样台444。此时，在螺钉头部与小径试样449的端面之间***压紧板445而作为小径试样449的背板，使得连结力不集中在小径试样449的螺钉头部对应部位，而是均匀地作用于小径试样449的压紧板对应区域。

按压模具441的内径与小径试样449的外径嵌合，当使按压模具441嵌合于小径试样449时，如图9所示，按压模具端面451与大径试样450的端面的未重叠于小径试样449的区域(靠外周的环形状部分)接触。此时，如果将按压模具441经由球面座440从上方下压，则按压模具端面451会将大径试样450的靠外周的环形状部分下压。小径试样449被固定于试样台444的端面，因此，即使按压模具441下降而下压大径试样450，大径试样450变位到下方，小径试样449也欲停止在原来的位置，因此，两试样449、450会承载被相对地拉开的负荷。

当不停地增大下压负荷时，试样449、450、或者铆钉446变得不能承受负荷，某个试样449、450或铆钉446、或者这双方断裂而两试样449、450分离。如果在断裂之前停止下压负荷的负荷，则成为铆钉446陷入到试样厚度途中的状态。通过测量该铆钉446陷入的深度、或者垫圈447陷入的深度，从而能够定量地评价试样449、450的铆钉连结性。此外，陷入部位在试样表背面有合计6个部位，因此，将该6个部位的陷入深度的平均值作为“陷入深度”。

将支承圈442的外径设定得比未图示的杜瓦容器开口部直径大，并将比支承圈442靠下方的部分***到杜瓦容器内，用杜瓦容器开口部口边缘支承支承圈442，从与未图示的液氮供给装置相同的液氮供给喷嘴注入液氮到试样位置上，将试样449、450浸渍，从而能够进行利用试样材料进行的液氮中的铆钉连结性的比较评价。

使用上述的各试验装置进行了下面的验证。

(玻璃纤维含量的验证)

此处，关于不含MoS₂、而仅含有玻璃纤维的保持架，调查了玻璃纤维的含量、与在液氮中的摩擦量的关系。

首先，在PTFE粉末中以0～40质量％进行变化地添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)并进行混炼，进行熔融·挤出成形并制作为绳状，切断而制作了颗粒。将该颗粒再次进行熔融·压缩挤出成形并制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作为预定的试样形状(约φ40mm×5mm)。此外，使试样的表面粗糙度(试验端面)比3.2μRa良好。

然后，在图5所示的滑动摩擦、磨损试验装置(其中，滚珠为氧化铝成分：氧化锆成分＝20：80的氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制，滚珠表面粗糙度为0.05μmRa)上安装试样，在用液氮(约－196℃)冷却的状态下以10000min^－1使其旋转，使其进行到认为充分超过了初始磨损的总转数1×10⁷转，结束试验，取出试样，测量了试验前后的重量变化(重量减量)。对于纯PTFE(未添加玻璃纤维)也同样地进行了试验，求出了与纯PTFE的重量减量之比(比磨损量)。

将结果示出在图10中，在玻璃纤维添加量为10～20质量％时，比磨损量显著变小，特别是，在13.5～16.5质量％时最少。与此相对，当玻璃纤维添加量超过20质量％时，反而比磨损量变大。推断这是因为，在滚珠与试样滑动时，玻璃纤维使滚珠磨损，其磨损粉进一步促进了试样的磨损。

(MoS₂含量的验证－1)

此处，对于不含玻璃纤维而仅含有MoS₂的情况，调查了MoS₂含量、与在液氮中的动摩擦力矩的关系。

首先，在PTFE粉末中以预定量添加MoS₂粉末(粒径0.1～10μm)并进行混炼，进行熔融·挤出成形而制作为绳状，切断而制作颗粒。将该颗粒再次进行熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作为预定的试样形状(约φ40mm×5mm)。此外，使试样的表面粗糙度(试验端面)比3.2μRa良好。另外，使用不含MoS₂的纯PTFE粉末制作了同样的试样。

然后，在图5所示的滑动摩擦、磨损试验装置(其中，滚珠为氧化铝成分：氧化锆成分＝20：80的氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制，滚珠表面粗糙度为0.05μmRa)上安装试样，在用液氮冷却的状态下使其以10000min^－1旋转，连续地测量了动摩擦力矩值。此外，在动摩擦力矩值中也包含支承轴承的动摩擦力矩，但是，将在所有试验中作为共通的提高量而含有的值作为本试验的动摩擦力矩值。此时，测量了认为是初始磨损状态的总转数1×10⁶转时的动摩擦力矩值、和认为是充分超过了初始磨损状态的总转数1×10⁷转时的动摩擦力矩值。对于纯PTFE进行了同样的试验，并测量了1×10⁶转时的动摩擦力矩值。然后，求出了与该纯PTFE的动摩擦力矩值之比(比动摩擦力矩值)。

将结果示出在图11中，在总转数1×10⁷转时，比动摩擦力矩值在MoS₂添加量为5质量％时最小。另外，在总转数1×10⁶旋时，纯PTFE的试样与添加有MoS₂的试样相比，比动摩擦力矩值大，但是，当进行程度进展而达到总转数1×10⁷转时，与纯PTFE的试样相比，添加有MoS₂的试样的比动摩擦力矩值小。推测这是因为，PTFE的磨损形态为并非以砂糖、盐那样的细的颗粒的磨损粉来发生脱粒，而是以与该磨损粉相比格外大的块来发生脱粒，因此，当磨损进展时，试样面粗糙度变得格外大，其结果是，动摩擦力矩值变大。

(MoS₂含量的验证－2)

此处，调查了含有玻璃纤维及MoS₂的情况下的、MoS₂的含量、与在液氮中的动摩擦力矩的关系。

首先，在PTFE粉末中以恒定的15质量％添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)，以预定量添加MoS₂粉末(粒径1～10μm)并进行混炼，进行熔融·挤出成形而制作为绳状，切断而制作颗粒。将该颗粒再次熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，并对其进行机械加工而制作为预定的试样形状(约φ40mm×5mm)。此外，使试样的表面粗糙度(试验端面)比3.2μRa良好。另外，同样地，制作了含有玻璃纤维15质量％、且不含MoS₂的比较用试样。

然后，与上述的MoS₂含量的验证－1同样地连续地测量动摩擦力矩值，求出了与比较用试样的总转数1×10⁶转时的动摩擦力矩值之比(比动摩擦力矩值)。

将结果示出在图12中，在总转数1×10⁷转时，在MoS₂添加量为4.5～5.5质量％时比动摩擦力矩值最小。另外，在总转数1×10⁶转时，比较用试样与添加有MoS₂的试样相比，比动摩擦力矩值大，但是，当进行程度进展而达到总转数1×10⁷转时，与比较用试样相比，添加有MoS₂的试样的比动摩擦力矩值小。推测这是因为，PTFE的磨损形态并非以砂糖、盐那样的细的颗粒的磨损粉进行脱粒，而是以与该磨损粉相比格外大的块来进行脱粒，因此，当磨损进展时，试样面粗糙度变得格外大，其结果是，动摩擦力矩值变大。

(具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架的滚动轴承、与具备含玻璃纤维、不含MoS₂的保持架的滚动轴承的耐久性能比较)

在上述的结果的基础上，比较了具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架的滚动轴承、与具备含玻璃纤维并不含MoS₂的保持架的滚动轴承的在液氮中的耐久性能。

首先，在PTFE粉末中添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)15质量％，并添加MoS₂粉末(粒径0.1～10μm)5质量％并进行混炼，进行熔融·挤出成形而制作为绳状，切断而制作了颗粒。将该颗粒再次熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作了角接触球轴承(内径25mm)用的切制保持架(含玻璃纤维及MoS₂的保持架)。另外，在PTFE粉末在添加玻璃纤维15质量％，为添加MoS₂，制作了同样的保持架(含玻璃纤维含有且不含MoS₂保持架)。

然后，使用各保持架、氧化铝成分：氧化锆成分＝20：80的氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制的滚珠、由SUS440C的热处理品(HrC58以上)构成的内外圈，组装角接触球轴承，安装在图7所示的轴承试验装置上。此外，在试验装置中，通过使试验轴承轴为SUS440C(热处理品，HrC58以上)、并使试验轴承座为相同材料，从而使两者的热膨胀系数相同。试验中，设置为将组装于轴构造的试验轴承用液氮冷却的状态，一边使其以10000min^－1旋转，一边连续地测量了动摩擦力矩值·轴承外圈温度。在动摩擦力矩值中还含有支承轴承的动摩擦力矩，但是，将在所有试验中作为共通的提高量而含有的值作为本试验的动摩擦力矩值。而且，在动摩擦力矩值急剧地变大、或者轴承外圈温度急剧地变高、或者发生异常声音、或者发生了原因是其他的轴承的损伤的现象的情况下，中断试验，将试样壳体从试验装置拆下，手动旋转·观察轴承来鉴定有无轴承损伤。此时，在确认为轴承损伤的情况下，将到此为止的总转数作为该轴承的耐久性能。此外，对于具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架的滚动轴承，进行了2套的试验(图13在标记为#1、#2)，对于具备含玻璃纤维含有且不含MoS₂保持架的滚动轴承，仅进行了1套试验。

将结果示出在图13中，具备含玻璃纤维含有且不含MoS₂保持架的轴承未达到总转数1×10⁷转而因耐久性能结束了试验，与之相对，具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架的轴承的2套都进行超过了总转数1×10⁸转，中止了试验。即，对于具备含15质量％的玻璃纤维并含5质量％的MoS₂的PTFE制的保持架的轴承，尽管同样含有15质量％的玻璃纤维，可是与具备不含MoS₂的PTFE制的保持架的轴承相比，在液氮中具有10倍以上的耐久性能。因此，可以说，本发明的滚动轴承作为在低温液化气中使用的轴承是优选的。

(滚珠材质所决定的耐久性能比较)

此处，在装配有含玻璃纤维及MoS₂的保持架的轴承中，比较了滚珠材料所决定的耐久性能。

首先，在PTFE粉末中，添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)15质量％，并添加MoS₂(粒径0.1～10μm)5质量％并进行混炼、熔融。进行挤出成形而制作为绳状，切断而制作了颗粒。将该颗粒再次熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作了角接触球轴承(内径25mm)用的切制保持架。

然后，使用(1)SUS440C(热处理品，HrC58以上)制的滚珠、(2)氮化硅制滚珠、(3)氧化铝成分：氧化锆成分＝20：80的氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制滚珠、和上述保持架以及SUS440C(热处理品，HrC58以上)制内外圈组装了试验轴承。

将上述试验轴承(2个1套)安装到图7所示的试验装置，连续地测量了动摩擦力矩值·轴承外圈温度。在动摩擦力矩值还含有支承轴承的动摩擦力矩，但是，将在所有试验中作为共通的提高量而含有的值作为本试验的动摩擦力矩值。在动摩擦力矩值急剧地变大、或者轴承外圈温度急剧地变高、或发生异常声音、或者发生了原因为其他的轴承的损伤的现象的情况下，中断试验，将试样壳体从试验装置拆下，手动旋转·观察轴承，鉴定了有无轴承损伤。此时，在确认为轴承损伤的情况下，将到此为止的总转数作为该轴承的耐久性能。

此外，为了加速评价试验，将滚珠个数减少为规定个数的约30％，使每1个滚珠所承载的负荷相对于规定个数的情况下格外大并进行了试验。当滚珠所承载的负荷变大时，对保持架的摩擦力变大、或者保持架容易变形、或容易磨损，因此，能够减小轴承进行程度(总转数)来加速试验。

将结果示出在图14中，使用了SUS440C制滚珠的试验轴承在总转数6.2×10⁶时结束试验，与之相对，若是使用了氮化硅制滚珠的试验轴承，耐久性能提高到总转数4.2×10⁷。并且，若是使用了氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制滚珠的试验轴承，能够使耐久性能进一步提高到总转数8.5×10⁷。因此，在液氮中，对于具有在PTFE中添加有15质量％的玻璃纤维及5质量％的MoS₂的保持架的滚动轴承，在滚珠为氮化硅制的情况下，具有SUS440C制滚珠的约7倍的耐久性能，在滚珠为氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制的情况下，具有SUS440C制滚珠的约14倍的耐久性能。因此，具备含玻璃纤维及MoS₂的保持架、和陶瓷制滚珠的滚动轴承可以说作为在低温液化气中使用的轴承是优选的。特别是，更优选的是使滚珠为氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制。

(铆钉连结性评价－1)

此处，评价了使用铆钉及垫圈进行了连结时、和使用弹簧销、铆钉及垫圈进行了连结时的连结效果。

首先，在PTFE粉末中添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)15质量％，并添加MoS₂粉末(粒径0.1～10μm)5质量％并进行混炼，进行熔融·挤出成形而制作为绳状，切断而制作了颗粒。将该颗粒再次熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作了图8所示的铆钉被连结性评价试验装置用的小径试样及大径试样。另外，制作了纯PTFE制的小径试样及大径试样。

然后，都使用SUS304制的铆钉将小径试样及大径试样安装到被液氮冷却的状态的该试验装置(试样台及按压模具：SUS304)，在将连结的两试样拉开的方向承载了恒定负荷后，在合计6个部位测量残存在连结部分的铆钉头的陷入深度并求出其平均值，利用该平均值比较了试样的被连结性能。另外，在将弹簧销***，并进一步在铆钉头与试样之间***垫圈(SUSU304制)的情况下，也进行同样的试验，比较了垫圈的有无的不同所决定的试样的被连结性能。

将结果示出在图15中，含玻璃纤维及MoS₂的PTFE与纯PTFE相比，铆钉被连结性能为约2倍，通过进一步在铆钉上***垫圈从而能够使其为约3倍。

另外，对于含玻璃纤维及MoS₂的PTFE，也研究了相对于铆钉截面积的铆钉头面积比、以及垫圈面积(环形状的)比的影响。此外，铆钉的形状的中央直部直径为φ1mm、铆钉头直径为φ2mm，垫圈的形状为外径φ3mm×内径φ1mm，因此，如下所述，相对于铆钉截面积的铆钉头受压面积比为3，相对于铆钉截面积的垫圈受压面积比为5，此时的凹陷深度比如图15所示分别为约0.5和约0.3，可知，受压面积比变大时，凹陷深度比变小。即，***垫圈来增大受压面积的一方更能发挥含玻璃纤维及MoS₂的PTFE的被连结性能，换言之，可以说是对垫圈***构造有利的材质。在图16中，基于该结果，将铆钉受压面积与铆钉凹陷深度的关系图表化而示出。

铆钉截面积：π(1²)/4

铆钉头受压面积：π(2²－1²)/4

弹簧垫圈端面积：π(2²－1²)/4

垫圈面积：π(3²－1²)/4

垫圈受压面积：π(3²－2²)/4

相对于铆钉截面积的铆钉头受压面积：(2²－1²)/(1²)＝3

相对于铆钉截面积的垫圈受压面积：(3²－2²)/(1²)＝5

(铆钉连结性评价－2)

此处，在上述的铆钉连结性评价－1的结果的基础上，比较了含玻璃纤维及MoS₂的PTFE制保持架、与纯PTFE制保持架的铆钉被连结性能。

首先，在PTFE粉末中添加玻璃纤维(直径1～10μm、长度10～100μm)15质量％并添加MoS₂粉末(粒径0.1～10μm)5质量％并进行混炼，进行熔融·挤出成形而制作为绳状，切断而制作了颗粒。将该颗粒再次熔融·压缩挤出成形而制作圆棒，对该圆棒进行机械加工而制作了深沟球轴承(内径25mmm)用的二分割切制保持架。另外，制作了纯PTFE制的该保持架。

然后，使用由各材质构成的二分割保持架，制作了仅用铆钉连结的保持架、和在***弹簧销而一体化后将安装有垫圈的铆钉***到弹簧销进行连结而成的保持架这2种保持架，使用该保持架组装深沟球轴承(内径25mm)并进行了试验轴承。此外，对内外圈使用了SUS440C的热处理品(HrC58以上)，对滚珠使用了氧化铝成分：氧化锆成分＝20：80的氧化铝－氧化锆系复合陶瓷制滚珠。此时，为了使试验轴承必定在铆钉连结部分破损而将铆钉个数限制为3个，在保持架圆周上3等分位置进行了连结。不用除此以外的零件连结二分割保持架，保持架为仅由上述3个铆钉连结的特殊保持架。

然后，将试验轴承安装到图7所示的轴承试验装置(试验轴承轴及试验轴承座都为SUS440C的热处理品(HrC58以上)，并使热膨胀系数一致)，设置为用液氮冷却的状态，并使其以10000min^－1旋转，测量了到铆钉连结部分破损而不能旋转为止的总转数。此时，以加速试验为目的，为了使保持架受到比较大的负荷而用弹簧调整了预紧力负荷。另外，对于同一保持架各进行了4次试验。

将结果示出在图17中，可知，在液氮中，具备含玻璃纤维及MoS₂的PTFE制保持架的试验轴承与具备纯PTFE保持架的试验轴承相比，(1)在仅有铆钉而没有垫圈时为3倍以上、(2)在具有铆钉及垫圈时为5倍以上的铆钉被连结性能(耐久性能)。因此，可以说，含玻璃纤维及MoS₂的PTFE树脂组合物作为在低温液化气中使用的轴承的保持架材料是优选的。

详细或参照特定的实施方式说明了本发明，但是，对于本领域技术人员，显而易见的是，能够不脱离本发明的精神和范围地施加各种变更、修改。

本申请基于2013年10月9日提出的日本专利申请(日本特愿2013－212029)，其内容作为参照援引于此。

工业上的实用性

本发明能够适合应用于极低温环境下、例如加压输送液化气的液化气用泵中使用的滚动轴承。

Claims (17)

1.一种滚动轴承，在内圈与外圈之间经由保持架保持有多个滚动体，在液化气环境下或者极低温下使用，其特征在于，

内圈及外圈由轴承钢、不锈钢、高速工具钢或渗碳钢的任一种钢材形成，且滚动体由线膨胀系数为形成内圈及外圈的钢材的线膨胀系数的70％以上且105％以下的陶瓷构成。

2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，

保持架由树脂组合物构成。

3.如权利要求1或2所述的滚动轴承其特征在于，

轴承精度为ISO492规格的Normalclass以上。

4.如权利要求1～3的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，

形成内圈及外圈的钢材被深冷处理。

5.如权利要求1～4的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，

形成滚动体的陶瓷的硬度为Hv1000以上1500以下。

6.如权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物的树脂成分为PTFE(聚四氟乙烯)、聚酰胺、PEEK(聚醚醚酮)及PPS(聚苯硫醚)的至少1种。

7.如权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有作为纤维状填充材料的玻璃纤维、碳纤维、钛酸钙晶须及硼酸铝晶须的至少1种。

8.如权利要求7所述的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有作为固体润滑剂的石墨、MoS₂(二硫化钼)及WS₂(二硫化钨)的至少1种。

9.如权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，

形成保持架的树脂组合物含有10～20质量％的玻璃纤维、4.5～5.5质量％的MoS₂，其余部分由PTFE构成。

10.如权利要求1～9的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，

滚动体以质量比计，按照氧化铝成分：氧化锆成分＝5～50：50～95的比例包含氧化铝成分和氧化锆成分。

11.如权利要求1～10的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，

保持架为在其周向2分割的分割保持架，且该分割保持架由铆钉一体地连结。

12.如权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，

在铆钉的铆钉头与分割保持架之间***有垫圈。

13.一种液化气用泵，其特征在于，

具备权利要求1～12的任一项所述的滚动轴承。

14.一种保持架，其被装配到在液化气环境下或者极低温下使用的滚动轴承，其特征在于，

所述保持架由树脂组合物构成，所述树脂组合物包含：

由PTFE(聚四氟乙烯)、聚酰胺、PEEK(聚醚醚酮)及PPS(聚苯硫醚)的至少1种构成的树脂；

由玻璃纤维、碳纤维、钛酸钙晶须及硼酸铝晶须的至少1种构成的纤维状填充材料；以及

由PTFE、聚酰胺、PEEK及PPS的至少1种构成的树脂。

15.如权利要求14所述的保持架，其特征在于，

所述保持架由树脂组合物构成，所述树脂组合物含有10～20质量％的玻璃纤维、4.5～5.5质量％的MoS₂(二硫化钼)，其余部分由PTFE构成。

16.如权利要求14或15所述的保持架，其特征在于，

所述保持架是在周向2分割的分割保持架，且该分割保持架由铆钉一体地连结。

17.如权利要求16所述的保持架，其特征在于，

在铆钉的铆钉头与分割保持架之间***有垫圈。