JP2017172649A - Rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、固体潤滑方式の転がり軸受に関し、特に、揺動運動を行なう装置に好適に使用される転がり軸受に関する。 The present invention relates to a solid lubrication type rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing suitably used for an apparatus that performs a swinging motion.
内輪の外周面と外輪の内周面とにそれぞれ形成された軌道面の間に、玉やころなどの転動体を組み込み、各転動体相互の間の間隔を保つ保持器を備えた転がり軸受の潤滑方式は、軸受の用途や目的に応じて適宜好適なものが採用されている。例えば、宇宙空間など極低温真空環境での使用を目的とする場合には、固体潤滑方式が採用されることが多い(特許文献1)。 Rolling bearings equipped with rolling elements, such as balls and rollers, between the raceways formed on the outer peripheral surface of the inner ring and the inner peripheral surface of the outer ring, respectively, and with a cage that keeps the spacing between the rolling elements. As the lubrication method, a suitable one is appropriately employed according to the application and purpose of the bearing. For example, when intended for use in a cryogenic vacuum environment such as outer space, a solid lubrication method is often employed (Patent Document 1).
固体潤滑方式の転がり軸受は、例えば、潤滑剤を供給する機能を有した保持器から転動体を介して潤滑剤を内・外輪軌道面に供給する構成を採用する。 A solid lubrication type rolling bearing employs a configuration in which, for example, a lubricant is supplied to inner and outer ring raceway surfaces via a rolling element from a cage having a function of supplying the lubricant.
ところで、宇宙空間で使用されるアンテナ支持部用等の軸受では、固体潤滑方式のもとで揺動運動を伴いながら高回転精度での運転が求められるため、高剛性化を目的に予圧を負荷した状態で使用される。そのような軸受の場合、固体潤滑剤の破断を防ぐため、転動体と軌道面間での接触面圧の低減や軸受の負荷容量の向上を目的として、可能な限り転動体径を大きくすることが望ましい。 By the way, bearings for antenna support parts used in outer space are required to be operated with high rotational accuracy while being accompanied by oscillating motion under the solid lubrication method, so a preload is applied to increase the rigidity. Used in the state In such a bearing, in order to prevent breakage of the solid lubricant, the diameter of the rolling element should be increased as much as possible for the purpose of reducing the contact surface pressure between the rolling element and the raceway surface and improving the load capacity of the bearing. Is desirable.
しかしながら、固体潤滑剤を供給する機能を有した保持器から転動体を介して固体潤滑剤を内・外輪軌道面に移着させる潤滑方式で揺動運動をする転がり軸受の場合、転動体ピッチ円径(dp)に対して転動体径(dw)が大きすぎると、内・外輪軌道面への固体潤滑剤の移着が適切に行われず、潤滑不良が発生する。 However, in the case of a rolling bearing that oscillates by a lubrication method in which the solid lubricant is transferred from the cage having the function of supplying the solid lubricant to the inner and outer raceway surfaces via the rolling elements, the rolling element pitch circle If the rolling element diameter (dw) is too large with respect to the diameter (dp), the solid lubricant is not properly transferred to the inner and outer ring raceway surfaces, resulting in poor lubrication.
すなわち、図3に示すように、揺動角θで揺動運動を行う転がり軸受1の場合、保持器7から転動体6を介して固体潤滑剤を内輪2の軌道面4と外輪3の軌道面5に移着させるためには、図4(a)に示すように、転動体6は少なくとも180°(1/2回転)以上自転する必要がある。ここで、図4(b)に示すように、転動体ピッチ円径(dp)に対して転動体径(dw)が大きすぎると、転動体は180°(1/2回転)以上自転することができず、保持器7から転動体6を介して固体潤滑剤を内輪2の軌道面4と外輪3の軌道面5に移着させることができない。
That is, as shown in FIG. 3, in the case of the rolling
そこで、この発明は、揺動角θで揺動運動を行う転がり軸受において、保持器から転動体を介して固体潤滑剤を内輪の軌道面と外輪の軌道面に適切に移着されるようにして、潤滑不良の発生を防止することを課題とする。 In view of this, the present invention provides a rolling bearing that performs a swinging motion at a swinging angle θ so that the solid lubricant is appropriately transferred from the cage to the raceway surface of the inner ring and the raceway surface of the outer ring through the rolling elements. Thus, an object is to prevent the occurrence of poor lubrication.
上記の課題を解決するため、この発明は、保持器から転動体を介して固体潤滑剤を内輪の軌道面と外輪の軌道面に移着させるための軸受仕様を、転動体ピッチ円径(dp)と転動体径(dw)との関係から次のようにして導いたものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a bearing specification for transferring a solid lubricant from a cage to a raceway surface of an inner ring and a raceway surface of an outer ring via a rolling element. ) And the rolling element diameter (dw).
内輪回転の場合、転動体の自転数na[rpm]と内輪回転数ni[rpm]の関係は式(1)で表される。 In the case of the inner ring rotation, the relationship between the rotation number n a [rpm] of the rolling element and the inner ring rotation number n i [rpm] is expressed by Expression (1).
ここで、dp:転動体ピッチ円径[mm]、dw:転動体径[mm]、θ:内輪揺動角[°]、α:接触角[°]である。
Here, dp: rolling element pitch circle diameter [mm], dw: rolling element diameter [mm], θ: inner ring rocking angle [°], α: contact angle [°].
次に、1分間あたりの揺動回数nに対して、内輪回転数は式(2)で表される。 Next, the inner ring rotational speed is expressed by Equation (2) with respect to the number of times of swinging per minute n.
1回の揺動に着目するとn=1となり、1回の揺動で転動体が180°(1/2回転)以上自転するための条件は、式(1)及び(2)から以下となる。 When paying attention to one swing, n = 1, and the conditions for the rolling element to rotate 180 ° (1/2 rotation) or more by one swing are as follows from equations (1) and (2): .
式(3)をdp/dwについて整理すると、式(4)が得られる。 Rearranging equation (3) with respect to d p / d w , equation (4) is obtained.
式(4)より、以下の関係式(5)が導かれる。 The following relational expression (5) is derived from the expression (4).
この発明によれば、上記式(5)に基づき、保持器から転動体を介して固体潤滑剤を内輪の軌道面と外輪の軌道面に移着させるのに必要なdp/dwを求めることができる。 According to the present invention, dp / dw required to transfer the solid lubricant from the cage to the raceway surface of the inner ring and the raceway surface of the outer ring based on the above formula (5) is obtained. it can.
以下、この発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
この発明にかかる転がり軸受は、宇宙空間などの極低温環境下での使用に適用した転がり軸受であり、例えば、人工衛星などに用いられる。 The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing applied for use in a cryogenic environment such as outer space, and is used for, for example, an artificial satellite.
この転がり軸受1は、図1に示すように、外周面に軌道面4を有する内輪2と、内周面に軌道面5を有する外輪3と、内輪2の軌道面4と外輪3の軌道面5の間に配置された複数の転動体である玉6と、この複数の玉6を周方向に間隔をおいて保持する保持器7とを備えるアンギュラ玉軸受である。
As shown in FIG. 1, the rolling
内輪2、外輪3、及び玉6は、通常の軸受材料を使用することができ、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いることができる。なお、玉6としては、セラミックスボールであってもよい。セラミックスを使用する場合、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SIC)、アルミナ(AI2O3)、ジルコニア(ZrO2)、サイアロン等が挙げられる。
For the
保持器7は、金属又は合成樹脂で構成され、図2に示すように、玉6が1つずつ収容される複数のポケット8を有し、図示例では20個のポケット8が円周方向等間隔に設けられる。玉6は、各ポケット8のポケット面8aで接触支持されて、ポケット8内に保持される。本実施形態にかかる転がり軸受1に使用される保持器7は、径方向の位置が外輪3の内周面によって案内される外輪案内方式の保持器となっている。図示を省略しているが、この転がり軸受1の潤滑は、固体潤滑方式であり、保持器7のポケット面8aに固体潤滑剤又はこれを含んだ複合体による固体潤滑層が設けられる。更に、例えば、ガラス繊維にPTFE(ポリテトラフロオロエチレン)を含侵させ、表層のガラス繊維を溶かしてPTFE層を表面に露出させた保持器なども用いられる。母体表面にのみ設けた潤滑被膜は摩耗すると潤滑性能が消失するが、この場合、表層が摩耗しても順次潤滑層が現れるので潤滑性能は維持される。固体潤滑剤としては、グラファイト、二硫化タングステン又は二硫化モリブデン、PTFEが使用される。また、保持器7から適量の潤滑剤が供給され、運転時において、ポケット面8aに接触する玉6を介して内輪2及び外輪3の軌道面4、5に供給される。
The
なお、以上の実施形態は、アンギュラ玉軸受について述べたが、本発明は、アンギュラ玉軸受に限定されるものではなく、例えば、深溝玉軸受、4点接触玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受など、密封型の種々の転がり軸受に適用可能である。
この発明によれば、上記のように、式(5)を基に、各揺動角θ毎に対して保持器7から固体潤滑剤を、玉6を介して内輪2及び外輪3の軌道面4、5に移着させるのに必要なdp/dwを表1の通り求めることができる。
In addition, although the above embodiment described the angular ball bearing, this invention is not limited to an angular ball bearing, For example, a deep groove ball bearing, a 4-point contact ball bearing, a self-aligning ball bearing, a cylindrical The present invention is applicable to various sealed rolling bearings such as roller bearings, tapered roller bearings, and self-aligning roller bearings.
According to the present invention, as described above, based on the formula (5), the solid lubricant is supplied from the
揺動角θと内輪2及び外輪3の軌道面4、5への固体潤滑剤の移着に必要なdp/dwと、転がり軸受1の接触面圧及び負荷容量の関係は図5の通りであり、転動体が180°(1/2回転)以上自転可能な範囲は図5の斜線部分である。転動体が180°(1/2回転)以上自転可能であり、最も軸受の接触面圧を低減させ、軸受の負荷容量を大きくすることができるのは、転動体ピッチ円径(dp)と転動体径(dw)の関係が図5の放物線上にあたる式(6)の関係を満足する仕様の時である。
FIG. 5 shows the relationship between the swing angle θ, dp / dw required for transferring the solid lubricant to the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
1 :転がり軸受
2 :内輪
3 :外輪
4 :内輪軌道面
5 :外輪軌道面
6 :玉
7 :保持器
8 :保持器ポケット
8a :保持器ポケット面
θ :揺動角
1: Rolling bearing 2: Inner ring 3: Outer ring 4: Inner ring raceway surface 5: Outer ring raceway surface 6: Ball 7: Cage 8:
Claims (4)
dw:転動体径[mm]
θ:内輪揺動角[°]
α:接触角[°] An inner ring having a raceway surface formed on the outer peripheral surface, an outer ring having a raceway surface formed on the inner peripheral surface, a plurality of rolling elements incorporated between the inner ring and the raceway surface of the outer ring, and between the inner ring and the outer ring In a rolling bearing that includes a retainer for transferring the solid lubricant to the raceway surface of the inner ring and the raceway surface of the outer ring via the rolling element, and performs a swinging motion at a swinging angle θ, the rolling element pitch A rolling bearing characterized in that the relationship between the circular diameter (dp) and the rolling element diameter (dw) is a bearing specification that satisfies the following formula.
dw: Rolling element diameter [mm]
θ: Inner ring rocking angle [°]
α: Contact angle [°]
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