WO2015186473A1 - 固体潤滑転がり軸受及び同軸受用樹脂保持器 - Google Patents

固体潤滑転がり軸受及び同軸受用樹脂保持器 Download PDF

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直樹 池村
展希 大江
泰人 藤掛
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Ntn株式会社
直樹 池村
展希 大江
泰人 藤掛
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    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles

Definitions

  • the present invention relates to a solid-lubricated rolling bearing and a resin cage for the bearing, but is not limited thereto, and can be used for, for example, a liquid fuel turbo pump main shaft bearing.
  • a liquid fuel turbo pump for pumping liquid fuel of a rocket engine works by sending a cryogenic fluid such as liquid hydrogen or liquid oxygen to a pressure of 200 atm or higher and sending it to the combustion chamber.
  • the liquid fuel turbo pump main shaft bearing is used at high speed rotation in an environment where cryogenic fluid passes at high speed.
  • normal fluid lubricants such as oil and grease cannot be used in the above environment. Therefore, a resin composite material that employs a solid-lubricated rolling bearing, has a strength that can withstand hoop stress during high-speed rotation, and has self-lubricating properties and transferability to a sliding counterpart. Is used.
  • Patent Document 1 describes an integrated machined cage in which a base glass woven fabric is impregnated with PTFE and a glass fiber in a surface layer is dissolved by hydrofluoric acid treatment as a resin cage for a turbo pump bearing. ing.
  • This resin retainer on the one hand, is made of glass woven fabric to ensure the strength against hoop stress during high-speed rotation, and on the other hand, the impregnated PTFE ensures self-lubricity and transferability to the sliding material.
  • the bearing can be used in a cryogenic and high-speed rotation environment.
  • the resin cage described in Patent Document 1 has the following problems.
  • Resin cages using glass woven fabric as a base material have a linear expansion coefficient larger than that of the material constituting the bearing race and rolling elements, so that dimensional shrinkage occurs in a cryogenic environment.
  • the influence of the low Young's modulus is promoted and the size expansion occurs. Therefore, it becomes a problem to secure an appropriate guide clearance that can cope with environmental changes in both the temperature environment and the speed environment.
  • the diameter of the cage guide surface (the cylindrical surface of the race ring or the washer for guiding the cage in the radial direction) and the diameter of the guide surface (inner diameter surface or outer diameter surface) of the cage This difference is called a clearance.
  • an appropriate clearance is provided between the guide surface (inner diameter surface or outer diameter surface) of the cage in contact with the bearing ring and the contact surface of the bearing ring. It has been.
  • the first point is dimensional shrinkage of the resin cage in a cryogenic environment.
  • the difference in linear expansion coefficient between the steel raceway ring and the resin cage is large, for example, about 10 ⁇ 10 ⁇ 6 to 20 ⁇ 10 ⁇ 6 for steel, whereas the resin material is about 50 ⁇ 10 ⁇ 6. Since there is a difference of more than twice the degree, it is necessary to consider this point in the clearance management of the steel outer ring and the resin cage.
  • the second point is the expansion of the dimensions of the resin cage under high speed operation. Since the Young's modulus of resin is smaller than that of steel, the resin cage expands and expands when a centrifugal force is applied, and the guide clearance of the resin cage is reduced. Therefore, it is necessary to consider this point.
  • an object of the present invention is to provide a resin cage that can secure an appropriate guide clearance while reducing the guide clearance to ensure high-speed stability of the resin cage.
  • the resin cage for a solid lubricated rolling bearing according to the present invention is provided with a meat stealer in the circumferential region corresponding to the pillar between the pockets on the end surface of the resin cage.
  • the radial surface is elastically deformed into a wave shape.
  • the region where the meat steal is not provided ie, the pocket.
  • the outer diameter surface expands compared to the region corresponding to. Therefore, the entire outer diameter surface of the resin cage is deformed into a wave shape in the circumferential direction. As a result, a dynamic pressure effect is generated between the outer diameter surface of the resin cage and the guide surface of the outer ring. The gap between the outer diameter surface of the cage and the guide surface of the outer ring can be appropriately maintained.
  • the rigidity difference in the circumferential direction of the outer diameter surface of the resin cage that is, the area where the meat stealing is provided and the meat stealing are not provided
  • the outer diameter surface of the resin cage is deformed into a wave shape.
  • a positive pressure is generated by the liquid fuel passing between the outer diameter surface of the resin cage and the inner diameter surface (cage guide surface) of the outer ring, thereby enabling appropriate clearance management.
  • the guide surfaces are separated by the dynamic pressure effect to avoid frictional contact.
  • Patent Document 2 it is described that a meat stealing portion having a circumferentially repeated shape is formed.
  • the purpose of this is to improve the strength and accuracy of the resin cage by preventing the molten resin flow from being disturbed at the confluence in the annular portion and forming a weld line that is linear in the radial direction. It is what. Therefore, it is essential that the meat stealing part is present in a form that disturbs the flow of the molten resin and is constantly present throughout the entire circumference. Those interrupted in the circumferential direction are excluded. This is because it is inevitable that a straight weld line is formed at the interrupted portion. Therefore, in the resin cage provided with the circumferentially repeated shape stealing portion described in Patent Document 2, it is not possible to expect a wave shape change enough to avoid frictional contact due to the dynamic pressure effect.
  • a resin retainer for a solid lubricated rolling bearing capable of ensuring an appropriate guide clearance while reducing a guide clearance to ensure high-speed stability of the resin retainer, and a solid lubrication using the retainer A rolling bearing can be provided.
  • FIG. 2A It is a partially broken perspective view of the solid lubrication rolling bearing using the resin cage of the Example of this invention. It is a front view of the resin holder in FIG. It is BB sectional drawing of FIG. 2A. It is CC sectional drawing of FIG. 2A. It is the D section enlarged view of Drawing 2A. It is a front view of the resin holder which shows another Example. It is BB sectional drawing of FIG. 3A. It is CC sectional drawing of FIG. 3A. It is a front view of the resin holder which shows another Example. It is BB sectional drawing of FIG. 4A. It is CC sectional drawing of FIG. 4A. It is the D section enlarged view of Drawing 4A.
  • FIG. 7B is an enlarged view of a divided piece corresponding to the shaded portion of FIG. 7A. It is a diagram which shows the FEM analysis result regarding a deformation
  • Fig. 1 shows a ball bearing as an example of a solid lubricated rolling bearing.
  • This ball bearing has a bearing inner ring 2, a bearing outer ring 4, a plurality of balls 6, and a resin cage 8 as main components.
  • the bearing inner ring 2 and the bearing outer ring 4 are partially cut out, and balls are not shown in the cut part.
  • the resin cage 8 is a bearing component for holding the balls 6 at a predetermined interval in the circumferential direction, and is generally cylindrical and has pockets 10 at predetermined intervals in the circumferential direction. Each pocket 10 is for accommodating the ball 6 and penetrates the resin holder 8 in the radial direction. A portion that is located between the pockets 10 and separates adjacent pockets 10 is called a column 12.
  • Meat stealing 16 is formed in a circumferential region corresponding to the pillar 12 in the end face 14 of the resin cage 8.
  • the specific aspect of the meat stealing 16 is as follows.
  • One or more meat thefts 16 are provided in the circumferential region corresponding to the pillars 12 of the resin cage 8. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, three meat thefts 16 are provided in the circumferential region corresponding to the pillar 12. In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the circle corresponding to the pillar 12 is provided. One meat steal 16 is provided in the circumferential region. As shown in FIGS. 1 to 4, when a plurality of meat thefts 16 are provided in the circumferential region corresponding to the pillars 12, the meat thefts 16 are independent from each other as shown.
  • each meat theft 16 that appears on the end face 14 of the resin cage 8 is arbitrary.
  • FIGS. 1 and 2 are examples in which the shape of each meat theft 16 is an isosceles triangle and the directions of the vertices are alternately reversed. It has a truss shape.
  • 3 and 6 show an example of a circular meat theft 16
  • FIGS. 4 and 5 show an example of a rectangular meat theft 16, respectively. 4 and 5 are both rectangles having long sides in the circumferential direction, but the latter is different in that the long sides are longer than the former.
  • the meat stealer 16 is in the form of a bottomed recess.
  • the meat stealer 16 is in the form of a through hole.
  • the meat stealer 16 opens at both end surfaces 14 of the resin retainer 8, which corresponds to the case where the meat stealer 16 is provided on both end surfaces.
  • the meat stealer 16 in the form of a bottomed recess, it is not necessarily provided on the end faces 14 on both sides. If a desired deformation of the outer diameter surface can be obtained when the centrifugal force is applied only by providing the meat stealer 16 on the one end surface 14, the meat stealer 16 may be provided on the one end surface 14. On the other hand, if the meat stealing 16 is merely provided on one end surface 14 and the desired deformation of the outer diameter surface cannot be obtained even if centrifugal force is applied, the meat stealing 16 is provided on both end surfaces 14.
  • the material of the resin cage 8 is selected from super engineering plastic, high engineering plastic, and general-purpose engineering plastic that are excellent in self-lubricating property and transferability to the sliding material and that can be compression molded or heat compression molded.
  • Specific examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide (PI), polyethylene (PE) and the like.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PI polyimide
  • PE polyethylene
  • the manufacturing process of the resin cage 8 includes a compression molding process and a machining process described below.
  • the compression molding step the selected resin material is filled in a heated mold, and is pressed and molded by a compression molding machine.
  • the molding pressure is 10 MPa or more.
  • an annealing process may be performed.
  • the resin retainer 8 is a resin composite that compresses and integrally forms a resin material as described above, and uses an aluminum alloy as a base material to provide self-lubricating properties and transferability to a sliding counterpart.
  • the material may be insert molded.
  • Meat stealing 16 is formed on the end surface 14 of the resin cage 8 by cutting the molded product obtained in the compression molding process. Note that the pocket 10 is processed before or after the meat stealing 16 is processed, and finish processing is performed in order to obtain dimensional accuracy of necessary inner diameter, outer diameter, and width.
  • Resin cage outer diameter ⁇ 60 Cage rotational speed: 34,000 min -1
  • Material Super Engineering Plastic (Bearly FL3000, manufactured by NTN Corporation) Young's modulus: 5 GPa Poisson's ratio: 0.3 Linear expansion coefficient: 50 ⁇ 10 ⁇ 6 Specific gravity: 2.3
  • the example is a resin holder provided with a triangular shape steal as shown in FIG. 2, and the comparative example is a conventional resin holder without a meat steal as shown in FIG. .
  • the analysis was performed using the model (divided piece) shown in FIG. 7B.
  • FIG. 7A corresponds to the resin holder shown in FIGS. 2 and 9, except that the resin holder of FIG. 2 omits the stealing, and the shaded portion of FIG. 7A is enlarged.
  • FIG. 7B Naturally, there is no meat theft in the resin holder of FIG. 9, but FIG. 7B is a partially enlarged view of the resin holder of FIG.
  • the horizontal axis indicates the circumferential phase (deg)
  • the vertical axis indicates the radial displacement ( ⁇ m)
  • the position of the outer diameter surface 18 for each of the example and the comparative example This is measured and plotted, and shows the deformation of the outer diameter surface 18 of the cyclically symmetric model including the pocket and the column when the rotational speed is given.
  • the deformation of the outer diameter surface 18 is slight. That is, it is about 80 ⁇ m at the phase near the center of the pocket (0 deg), and gradually and linearly increases from there, and is about 100 ⁇ m at the phase near the center of the column (15 deg). This is considered to correspond to the slight difference in mass between the pocket portion and the column portion due to the shape of the resin cage 8.
  • a remarkable wave shape deformation can be seen. That is, there is a maximum diameter portion of about 170 ⁇ m at a phase of 0 ° deg and a phase of about 12 ° deg, a minimum diameter portion of about 120 ⁇ m at a phase of about 7 ° deg. There is a difference of about 60 ⁇ m (groove depth d). As can be seen from the fact that the maximum diameter portion corresponds to the phase with the meat stealing, it is considered that the mass of the portion is reduced by providing the meat stealing, and the influence of the centrifugal force is reduced accordingly.
  • FIG. 8A corresponds to a front view of the rolling bearing of FIG. 1
  • FIG. 8B is a schematic view in which the portion B of FIG. 8A is enlarged and the contents of FIG. 7C are incorporated.
  • FIG. 8A the illustration of meat theft is omitted.
  • the effective gap (guide gap s in FIG. 8B) for generating the dynamic pressure effect is 1: 1 with the groove depth d
  • the above analysis result should be taken into consideration. For example, about 60 ⁇ m is desirable.
  • the meat stealer 16 is provided in the circumferential region corresponding to the column 12 between the pocket 10 and the pocket 10 in the end surface 14 of the resin cage 8.
  • the outer diameter surface 18 is elastically deformed into a wave shape during high-speed rotation.
  • the outer diameter surface 18 of the resin retainer 8 is deformed into a wave shape to obtain a dynamic pressure effect, and the outer diameter surface 18 of the resin retainer 8 and the inner diameter surface (the retainer guide surface) of the outer ring 4 approach each other. Even when it is aligned, it can prevent contact and ensure proper clearance.
  • One or more meat thefts 16 can be provided for each circumferential region. When providing a plurality of meat thefts 16 in one circumferential region, it is desirable that the meat thefts 16 are independent of each other.
  • the meat stealer 16 may be in the form of a bottomed recess or in the form of a through hole. In the case of meat stealing in the form of a through-hole, it opens to both end faces of the resin cage, but in the case of meat stealing in the form of a bottomed recess, it can be provided only on one end face.
  • a resin composite material that has been provided with self-lubricating property and transferability to a sliding material is integrally formed by compression molding.
  • an aluminum alloy may be used as a base material, and a resin composite material imparted with self-lubricating properties and transferability to a sliding counterpart material may be insert-molded.
  • the resin cage can use a solid lubricated rolling bearing as a component.
  • the above-mentioned solid lubricated rolling bearing can be used for a liquid fuel turbo pump that cannot use a normal lubricant.

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Abstract

　固体潤滑転がり軸受に用いる樹脂保持器（８）の端面（１４）のうち、ポケット（１０）とポケット（１０）の間の柱（１２）に対応する円周方向領域に、肉盗み（１６）を設けることで、高速回転時に外径面（１８）を波形状に弾性変形させるようにする。これにより、樹脂保持器の高速安定性を確保するために案内すきまを小さくしつつも、適切な案内すきまを確保できるようにする。

Description

固体潤滑転がり軸受及び同軸受用樹脂保持器
　この発明は、固体潤滑転がり軸受及び同軸受用樹脂保持器に関し、限定する趣旨ではないが、たとえば液体燃料ターボポンプ主軸用軸受に利用することができる。
　ロケットエンジンの液体燃料を圧送するための液体燃料ターボポンプは、液体水素や液体酸素といった極低温流体を２００気圧以上もの高圧にして燃焼室に送りこむ働きをする。その液体燃料ターボポンプ主軸用軸受は、極低温流体が高速で通過する環境下において、高速回転で使用される。しかも、上記環境下では、油、グリースといった通常の流動性潤滑剤は使用できない。そこで、固体潤滑転がり軸受を採用し、保持器には、高速回転時のフープ応力に耐え得る強度を有し、かつ、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材料が使用されている。
　今後開発される液体燃料ターボポンプの主軸回転速度は、より一層の高速化が予測されるため、それに対応する軸受の開発は重要な課題となっている。
　特許文献１には、ターボポンプ用軸受の樹脂保持器として、母材のガラス織布にＰＴＦＥを含浸させ、フッ酸処理により表層のガラス繊維を溶解させた一体型のもみ抜き保持器が記載されている。この樹脂保持器は、一方ではガラス織布で高速回転時のフープ応力に対する強度を確保し、もう一方で、含浸させたＰＴＦＥにより自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を確保するようにして、極低温かつ高速回転環境下での軸受の使用を可能にしている。
特公平２－２０８５４号公報 特開２０１３－２２４７３１号公報
　特許文献１に記載されている樹脂保持器には次のような問題点がある。
　ガラス織布を母材とする樹脂保持器は、ガラス織布の線膨張係数が軸受軌道輪及び転動体を構成する材料のそれよりも大きいため、極低温環境下では寸法収縮が起きる。一方、高速回転により樹脂保持器に遠心力が作用する条件下では、低ヤング率の影響も助長して寸法拡大が起きる。そのため、温度環境と速度環境の双方の環境変化に対応し得る適切な案内すきまを確保することが課題となる。
　ここで、軌道輪の保持器案内面（保持器をラジアル方向に案内するための、軌道輪又は軌道盤の円筒面）の直径と保持器の案内面（内径面又は外径面）の直径との差を案内すきまという。保持器の回転を案内し、保持器の振れ回りを防ぐため、軌道輪に接する保持器の案内面（内径面又は外径面）と、軌道輪の接触面との間に適切なすきまが与えられている。
　液体燃料ターボポンプ用軸受の場合、保持器の案内すきまの設計にあたっては、とりわけ次の二点を考慮に入れるべきである。
　一点目は、極低温環境下での樹脂保持器の寸法収縮である。
　鋼製の軌道輪と樹脂製の保持器とでは線膨張係数の差が大きく、たとえば鋼では１０×１０‐６～２０×１０‐６程度であるのに対し、樹脂材料は５０×１０－６程度と２倍以上の差があるため、鋼製外輪と樹脂製保持器のすきま管理ではこの点を考慮する必要がある。
　二点目は、高速運転下での樹脂保持器の寸法拡大である。
　樹脂は鋼に比べてヤング率が小さいため、樹脂製の保持器は遠心力が作用すると膨張して拡径し、樹脂保持器の案内すきまが小さくなる。よって、この点を考慮する必要がある。
　このような状況の中、高速運転時において樹脂保持器を安定的に案内するためには、この案内すきまを限りなく小さくすることが有効である。案内すきまが過大又は過小になると次のような問題がある。
　案内すきまが過大の場合、樹脂保持器の半径方向の位置決めができず、僅かに存在する樹脂保持器のアンバランス量などによって助長されて樹脂保持器が半径方向に振れ回り、樹脂保持器の外径面や外輪の内径面（保持器案内面）の摩耗ひいては軸受の損傷につながる。
　案内すきまが過小の場合、樹脂保持器の外径面と外輪の内径面（保持器案内面）との間のすきまがなくなって著しい摩擦運動が起こり、軸受の損傷に繋がる。
　そこで、本発明の課題は、樹脂保持器の高速安定性を確保するために案内すきまを小さくしつつも、適切な案内すきまを確保できる樹脂保持器を提供することである。
　かかる課題は、本発明によれば、樹脂保持器の端面のうち、柱に対応する周方向領域に、肉盗みを設けることによって解決される。すなわち、本発明の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器は、樹脂保持器の端面のうち、ポケットとポケットの間の柱に対応する円周方向領域に、肉盗みを設けることにより、高速回転時に外径面を波形状に弾性変形させるようにしたものである。
　より具体的に述べるならば、高速回転に伴う遠心力の作用で、樹脂保持器の外径面が、肉盗みを設けた領域すなわち柱に対応する領域では、肉盗みを設けてない領域すなわちポケットに対応する領域に比べて、外径面が拡径する。したがって、樹脂保持器の外径面全体としては、円周方向に波形状に変形し、その結果、樹脂保持器の外径面と外輪の案内面との間に動圧効果が発生し、樹脂保持器の外径面と外輪の案内面との間のすきまを適切に保つことを可能としている。
　樹脂材料の低ヤング率という特性を生かして、高速回転に伴う遠心力の作用で、樹脂保持器外径面の円周方向の剛性差すなわち、肉盗みを設けた領域と肉盗みを設けてない領域との剛性差に基づき、樹脂保持器の外径面を波形状に変形させる。そして、樹脂保持器の外径面と外輪の内径面（保持器案内面）との間を通過する液体燃料によって正圧を発生させ、適切なすきま管理を可能としている。言い換えれば、小すきまにも拘わらず、動圧効果によって案内面どうしを離反させ、摩擦接触を避ける。
　なお、特許文献２には、周方向繰り返し形状の肉盗み部を形成することが記載されている。しかし、これは、円環部内の合流部で溶融樹脂の流れが乱されて径方向に対して直線的なウェルドラインが形成されないようにすることで、樹脂保持器の強度及び精度の向上を目的としたものである。それゆえに、肉盗み部は、溶融樹脂の流れを乱すような形態で、かつ、全周にわたって不断に存在することが必須であって、周方向に断続的な肉盗み、言い換えれば肉盗み部が周方向で中断したものは除外される。なぜならば、当該中断部分では直線的なウェルドラインが形成されるのが避けられないからである。してみれば、特許文献２に記載されている周方向繰り返し形状の肉盗み部を設けた樹脂保持器では、動圧効果によって摩擦接触を避けるだけの波形状の変化は望めない。
　本発明によれば、樹脂保持器の高速安定性を確保するために案内すきまを小さくしつつも、適切な案内すきまを確保できる固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器及び同保持器を用いた固体潤滑転がり軸受を提供することができる。
本発明の実施例の樹脂保持器を使用した固体潤滑転がり軸受の一部破断斜視図である。 図１における樹脂保持器の正面図である。 図２ＡのＢ‐Ｂ断面図である。 図２ＡのＣ‐Ｃ断面図である。 図２ＡのＤ部拡大図である。 別の実施例を示す樹脂保持器の正面図である。 図３ＡのＢ‐Ｂ断面図である。 図３ＡのＣ‐Ｃ断面図である。 さらに別の実施例を示す樹脂保持器の正面図である。 図４ＡのＢ‐Ｂ断面図である。 図４ＡのＣ‐Ｃ断面図である。 図４ＡのＤ部拡大図である。 さらに別の実施例を示す樹脂保持器の正面図である。 図５ＡのＢ‐Ｂ断面図である。 図５ＡのＣ‐Ｃ断面図である。 さらに別の実施例を示す樹脂保持器の正面図である。 図６ＡのＢ‐Ｂ断面図である。 図６ＡのＣ‐Ｃ断面図である。 樹脂保持器の斜視図である。 図７Ａの網かけ部分に相当する分割片の拡大図である。 樹脂保持器の外径面の変形に関するＦＥＭ解析結果を示す線図である。 転がり軸受の正面図である。 図８ＡのＢ部の模式的拡大図である。 従来の技術を示す樹脂保持器の斜視図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
　図１に固体潤滑転がり軸受の一例として玉軸受を示す。この玉軸受は、主要な構成要素として、軸受内輪２と、軸受外輪４と、複数の玉６と、樹脂保持器８を有する。なお、図１では軸受内輪２及び軸受外輪４を部分的に切除してあり、また、当該切除部分では玉の図示も省略してある。
　樹脂保持器８は、玉６を円周方向で所定間隔に保持するための軸受部品であって、全体として円筒状で、円周方向に所定の間隔でポケット１０が設けてある。各ポケット１０は、それぞれ玉６を収容するためのもので、樹脂保持器８を半径方向に貫通している。ポケット１０とポケット１０の間に位置して隣接するポケット１０を分離する部分を柱１２と呼ぶ。
　樹脂保持器８の端面１４のうち、柱１２に対応する円周方向領域に、肉盗み１６が形成してある。肉盗み１６の具体的な態様は次のとおりである。
　肉盗み１６は、樹脂保持器８の柱１２に対応する円周方向領域に一つ又は複数ずつ設ける。図１～図４に示す実施例では、柱１２に対応する円周方向領域に、肉盗み１６が３つずつ設けてあり、図５及び図６に示す実施例では、柱１２に対応する円周方向領域に肉盗み１６が一つずつ設けてある。図１～図４に示すように、柱１２に対応する円周方向領域に複数の肉盗み１６を設ける場合、図示するように、肉盗み１６どうしは互いに独立している。
　樹脂保持器８の端面１４に現れる各肉盗み１６の形状は任意である。具体例を挙げるならば、図１及び図２は、各肉盗み１６の形状が二等辺三角形で、交互に頂点の向きを逆に配置した例であって、肉盗み１６を設けた当該領域はトラス形状を呈している。図３及び図６は円形の肉盗み１６の例、図４及び図５は矩形の肉盗み１６の例をそれぞれ示している。なお、図４及び図５の矩形はいずれも円周方向の辺が長い長方形であるが、後者は前者よりも長辺の長さが長い点で相違する。
　図２～図５に示す実施例の場合、肉盗み１６は有底凹部の形態をしている。図６に示す実施例の場合、肉盗み１６は貫通孔の形態をしている。図６のように、貫通孔の形態をした肉盗み１６の場合、肉盗み１６は樹脂保持器８の両端面１４に開口することから、両端面に肉盗み１６を設けた場合に相当する。
　有底凹部の形態をした肉盗み１６の場合、必ずしも両側の端面１４に設ける必要はない。片側の端面１４に肉盗み１６を設けるだけで、遠心力が作用したとき外径面の所望の変形が得られる場合には、肉盗み１６は片側の端面１４に設ければ足る。一方、肉盗み１６を片側の端面１４に設けただけでは、遠心力が作用しても外径面の所望の変形が得られない場合には、両側の端面１４に肉盗み１６を設ける。
　樹脂保持器８の材料は、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性に優れ、かつ、圧縮成形又は加熱圧縮成形ができるスーパーエンジニアリングプラスチック、ハイエンジニアリングプラスチック、汎用エンジニアリングプラスチックの中から選定する。具体例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。特にしゅう動相手材への移着性と自己潤滑性に優れるＰＴＦＥを採用するのが望ましい。
　樹脂保持器８の製造工程は、次に述べる圧縮成形工程と機械加工工程を含む。
　圧縮成形工程では、選定した樹脂材料を加熱した金型に充填し、圧縮成形機で加圧し、成形する。成形圧力は１０ＭＰａ以上とする。さらに、圧縮成形における残留圧縮応力に起因する軸受使用時の寸法変化が懸念される場合は、アニール処理を行ってもよい。
　また、樹脂保持器８は、上述のように樹脂材料を圧縮成形して一体成形するほか、母材にアルミニウム合金を用い、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材をインサート成形してもよい。
　圧縮成型工程で得た成形品に、切削加工により、樹脂保持器８の端面１４に肉盗み１６を形成する。なお、肉盗み１６の加工の前又は後、ポケット１０を加工し、必要な内径、外径、幅の寸法精度を得るために仕上げ加工を施す。
　樹脂保持器８の外径面１８の変形量について、ＦＥＭ解析により図７Ｃに示すような解析結果を得た。解析条件は次のとおりである。
　樹脂保持器外径寸法：φ６０
　保持器回転速度：３４，０００ｍｉｎ‐１
　材質　　　　　：スーパーエンジニアリングプラスチック
　　　　　　　　　（べアリーFL3000、ＮＴＮ株式会社製）
　ヤング率　　　：５ＧＰａ
　ポアソン比　　：０．３
　線膨張係数　　：５０×１０‐６
　比重　　　　　：２．３
　解析モデルについては、実施例は、図２に示すように三角形状の肉盗みを設けた樹脂保持器であり、比較例は、図９に示すように肉盗みのない従来の樹脂保持器である。軸方向及び周期対称性を考慮して、図７Ｂに示すモデル（分割片）を用いて解析を実施した。ここで、図７Ａは図２及び図９に示す樹脂保持器に相当し、ただし、図２の樹脂保持器については肉盗みを省略したものであり、図７Ａの網かけ部分を拡大したのが図７Ｂである。図９の樹脂保持器には肉盗みがないことから当然のことであるが、図７Ｂは図２の樹脂保持器の一部拡大図である。
　解析結果を示す図７Ｃは、横軸に円周方向の位相（deg）をとり、縦軸に径方向変位（μｍ）をとって、実施例と比較例のそれぞれにつき外径面１８の位置を計測してプロットしたもので、上記回転速度を与えた際のポケット及び柱を含む周期対称モデルの外径面１８の変形を示す。
　比較例の場合、外径面１８の変形はわずかである。すなわち、ポケットの中心付近の位相（０deg）で約８０μｍで、そこから徐々に、かつ、直線的に増加し、柱の中央付近の位相（１５ deg）で約１００ μｍである。これは、樹脂保持器８の形状に起因して、ポケット部分と柱部分とでわずかな質量の差があることに対応したものと考えられる。
　実施例の場合、顕著な波形状の変形が見て取れる。すなわち、０ degの位相と約１２ degの位相に約１７０ μｍの最大径部があり、約７ degの位相に約１２０ μｍの最小径部があり、外径面の最大径部と最小径部に６０ μｍ程度の差（溝深さｄ）が生じている。最大径部が肉盗みのある位相に対応していることからわかるように、肉盗みを設けることによって当該部分の質量が減少し、その分、遠心力の影響が小さくなったものと考えられる。
　上記溝深さｄの値は、動圧効果を発生するのに有効なｄ／Ｄ＝１０００を満たす。符号Ｄは図８に示すように樹脂保持器８の外径を表す。ここで、図８Ａは図１の転がり軸受の正面図に相当し、図８Ｂは、図８ＡのＢ部を拡大するとともに図７Ｃの内容を組み入れて模式的に示したものである。なお、図８Ａでは肉盗みの図示を省略してある。
　また、動圧効果を発生させるのに有効なすきま（図８Ｂにおける案内すきまｓ）は、この溝深さｄと１：１であることが望ましいとされていることから、上記解析結果を考慮すれば、６０μｍ程度が望ましい。
　このように、動圧効果が得られることで、樹脂保持器８の外径面１８と外輪４の内径面（保持器案内面）とが接近した際でも、調心され、接触を防ぎ、適切なすきまを確保することが可能となる。
　上述の実施例の効果を要約して列記するならば次のとおりである。
　実施例の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器は、樹脂保持器８の端面１４のうち、ポケット１０とポケット１０の間の柱１２に対応する円周方向領域に、肉盗み１６を設けることにより、高速回転時に外径面１８を波形状に弾性変形させるようにしたものである。樹脂保持器８の外径面１８が波形状に変形することで、動圧効果が得られ、樹脂保持器８の外径面１８と外輪４の内径面（保持器案内面）とが接近した際でも、調心され、接触を防ぎ、適切なすきまを確保することができる。
　肉盗み１６は、一つの円周方向領域につき一つ又は複数ずつ設けることができる。一つの円周方向領域に複数の肉盗み１６を設ける場合、肉盗み１６どうしは互いに独立しているのが望ましい。
　肉盗み１６は、有底凹部の形態でも、あるいは、貫通孔の形態であってもよい。貫通孔の形態をした肉盗みの場合、樹脂保持器の両端面に開口することになるが、有底凹部の形態の肉盗みの場合、片側の端面にだけ設けることも可能である。
　樹脂保持器を製造するにあたっては、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材を圧縮成形によって一体成形する。あるいは、母材にアルミニウム合金を用い、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材をインサート成形するようにしてもよい。
　上記樹脂保持器は、固体潤滑転がり軸受を構成要素として用いることができる。
　上記固体潤滑転がり軸受は、通常の潤滑剤が使用できない液体燃料用ターボポンプに使用することができる。
　以上、図面に従って本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、ここに述べ、かつ、図示した実施の形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の改変を加えて実施をすることができる。
２　軸受内輪
４　軸受外輪
６　玉（転動体）
８　樹脂保持器
１０　ポケット
１２　柱
１４　端面
１６　肉盗み
１８　外径面
 

Claims (9)

  1. 　樹脂保持器の端面のうち、ポケットとポケットの間の柱に対応する円周方向領域に、肉盗みを設けることにより、高速回転時に外径面を波形状に弾性変形させるようにした固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  2. 　前記肉盗みは、一つの円周方向領域につき一つ又は複数ずつ設けた請求項１の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  3. 　前記肉盗みは有底凹部の形態である請求項１又は２の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  4. 　前記肉盗みは貫通孔の形態である請求項１又は２の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  5.   一つの円周方向領域につき複数ずつ設けた肉盗みは互いに独立している請求項２の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  6. 　自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材を圧縮成形によって一体成形した請求項１から５のいずれか１項の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  7. 　母材にアルミニウム合金を用い、自己潤滑性としゅう動相手材への移着性を付与した樹脂複合材をインサート成形した請求項１から５のいずれか１項の固体潤滑転がり軸受用樹脂保持器。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項の樹脂保持器を用いた固体潤滑転がり軸受。
  9. 　液体燃料用ターボポンプに使用する請求項８の固体潤滑転がり軸受。
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