固體潤滑滾動軸承的製作方法

2023-09-10 07:40:40 4

專利名稱：固體潤滑滾動軸承的製作方法
技術領域：
固體潤滑滾動軸承技術領域[0001]本實用新型涉及對在潤滑脂潤滑和油潤滑難以應用的高溫環境、低壓環境、低壓 且高溫，或者真空且高溫等環境下使用的自潤滑型的固體潤滑滾動軸承的改良。
背景技術：
[0002]對於在作為一般的軸承潤滑方式的潤滑脂潤滑無法使用的高溫、高真空或真空高 溫等環境下所使用的滾動軸承，應用了固體潤滑劑。作為應用方法，除在滾動體間配置固 體潤滑劑的填塊法之外，還提出了各種各樣的方法。在例如日本特開平7-151152號、日本 特開平9-144760號、日本特開平8-4773號、日本實公平7-21927號等中都有公開。作為其 他關聯專利文獻，例如列舉日本特開平8-004773號、日本實公平07-021927號、日本實開昭 63-035817號、日本特開昭55-099332號、日本特開平01-261516號、日本特開平02-146314 號、日本實開平03-003699、日本實開平05-032831號、日本實公昭36-019806號、日本特開 平02-021027號、日本實開平04-082432號、日本特開平08-232961號等。而且，作為與拉 幅夾相關的現有技術文獻，有日本特開2004-301167號、日本特開2007-203506號、日本特 開 2011-017409 號等。[0003[0004[0005[0006[0007[0008[0009[0010[0011[0012[0013[0014[0015[0016[0017[0018[0019[0020[0021[0022現有技術文獻 專利文獻 專利文件I 專利文件2 專利文件3 專利文件4 專利文件5 專利文件6 專利文件7 專利文件8 專利文件9 專利文件10 專利文件11 專利文件12 專利文件13 專利文件14 專利文件15 專利文件16 專利文件17日本特開平07-151152號公報 日本特開平09-144760號公報 日本特開平8-004773號公報 日本實公平07-021927號公報 日本實開昭63-035817號公報 日本特開昭55-099332號公報 日本特開平01-261516號公報 日本特開平02-146314號公報 日本實開平03-003699號公報 日本實開平05-032831號公報 日本實公昭36-019806號公報 日本特開平02-021027號公報 日本實開平04-082432號公報 日本特開平08-232961號公報 日本特開2004-301167號公報 日本特開2007-203506號公報 日本特開2011-017409號公報即使在填塊型固體潤滑軸承中，也存在將外圈作為旋轉圈、將內圈作為靜止圈來使用的情況。例如，膜延伸裝置的拉幅夾等。拉幅夾所使用的滾動軸承採取使其外圈在軌道上旋轉的同時相對地在軌道上移動的使用方法。此時，根據軸承外圈與軌道的接觸狀態， 存在外圈變形、對軸承內部的固體潤滑劑產生變形或破裂等影響的危險。另外，還有對軸承 組裝所花費的費用的減少和平時使用時的振動減小的要求。實用新型內容[0023]本實用新型的固體潤滑滾動軸承的特徵在於，所述固體潤滑滾動軸承包括內圈； 外圈；滾動體；填塊，其由含有固體潤滑劑的材料構成；以及保持器，其具有以至少一個所 述填塊及一個滾動體為單位進行收納的兜孔。根據這樣的構成，本實用新型的固體潤滑滾 動軸承不需要用於裝配填塊的缺口。由此，能夠抑制以往的缺口部分的加工費而降低成本， 並且由於插入的填塊不會卡住缺口部而阻礙旋轉，因此不會產生異常振動。而且，由於插 入的填塊從兩側被滾動體限制，所以也沒有因振動等而從內外圈的軌道槽偏離而脫落的危 險。並且，關於潤滑功能，由於所有滾動體至少在一處與含有固體潤滑劑的填塊接觸，該固 體潤滑劑轉移並附著(轉移附著)到滾動體的接觸面，因此藉助該固體潤滑劑可獲得充分的 潤滑性能。[0024]而且，本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，所述保持器為以夾著所述填塊的兩個 滾動體為單位進行收納的保持器，由此，相對滾動體的個數，填塊的個數能夠減半，所以能 夠降低成本，並且，由於以兩個滾動體和一個填塊為一個單位而收納於保持器兜孔，因此， 與將滾動體和填塊以相同個數組合的以往的滾動軸承相比，軸承旋轉時在填塊產生的圓周 方向的衝擊力減小，從而填塊損傷被抑制。[0025]而且，本實用新型的固體潤滑滾動軸承的特徵為所述保持器為以夾著所述填塊 的兩個滾動體為單位進行收納的保持器，保持器的兜孔在所述滾動軸承的鉛直方向(垂直 於滾動軸承的旋轉軸線的方向)以及圓周方向兩方具有保持滾動體和填塊的曲率，至少在 所述滾動體表面形成有與所述填塊同樣的固體潤滑膜。通過這樣的結構，與先在潤滑滾動 體之間全部插入固體潤滑劑填塊的以往的滾動軸承相比，能夠減少填塊的數量，能夠減低 成本，而且在滾動軸承旋轉時，能夠使在填塊產生的圓周方向的衝擊力減小，能夠減輕填塊 損傷的危險性。而且，在具有收容一個填塊和兩個滾動體的兜孔的結構中，能夠在滾動軸承 的鉛直方向以及圓周方向兩方由曲面夾住滾動體和填塊，滾動軸承在旋轉時，能夠固定保 持器位置(使滾動軸承的鉛直方向以及圓周方向的位置恆定)，使填塊和滾動體的中心軸線 保持大致恆定地旋轉，因此，即使填塊磨損也能夠長期地抑制轉矩變動和振動。而且進一步 地，在滾動軸承的旋轉初期，即使在固體潤滑劑從由固體潤滑劑構成的填塊向滾動體的移 動附著不充分的情況下，也能夠獲得立即有效且充分的潤滑性能，從而延長滾動軸承的壽 命(實用新型第一方面)。[0026]而且，在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，通過使所述保持器的兜孔的圓周方 向間隙的大小在大於等於O. Olmm小於等於滾動體直徑的20%的範圍內(實用新型第二方 面)，能夠有效地抑制軸承的旋轉轉矩、起動轉矩以及保持器的振動。[0027]而且，在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，通過使所述填塊的直徑在滾動體直 徑的O. 50倍以上、O. 95倍以下(實用新型第三方面)，在抑制旋轉轉矩並防止了偏磨損的同 時，能夠較低地維持振動水平。[0028]進一步優選的是，在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，將所述保持器的兜孔的與滾動體的接觸面的曲率半徑設定為滾動體半徑的1.01倍以上、1. 10倍以下(實用新型第 四方面)，由此，能夠使保持器和滾動體之間的間隙適當從而防止保持器的振動。[0029]在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，使所述填塊的材料為二硫化鑰、二硫化鎢 和氮化硼中的任一種，或者為以二硫化鑰及二硫化鎢為潤滑劑的主要成分、並將這些潤滑 劑成分與從鐵、銅、鎳、鎢、錫、鈷、鉻(Fe、Cu、N1、W、Sn、Co、Cr)中選擇的金屬或這些金屬的 氧化物、氮化物、硼化物燒結而得到的自潤滑性燒結複合材料(實用新型第五方面)，由此能 夠防止過剩的磨損粉末的產生和填塊的破裂。[0030]特別地，以二硫化鑰(MoS2)以及二硫化鎢(WS2)為主要成分的潤滑劑成分在80%以 下、剩餘部分為鐵系合金的自潤滑性燒結複合材料，與以石墨為主要成分的材料相比，強度 大、磨損量也適當，並且無論在空氣中還是真空中都能夠使用，所以正好適合本實用新型的 軸承。但是，當在350°C以上的溫度使用本實用新型軸承的情況下，將以碳化硼為主要成分 的潤滑劑與鎳合金複合而成的自潤滑性燒結複合材料作為填塊材料較為理想。[0031 ] 而且，在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，外圈在內周具有滾動槽，滾動體在該 滾動槽中滾動，內圈在外周具有滾動槽，滾動體在該滾動槽中滾動，從外圈的滾動槽的槽底 部到外圈的外周部為止的外圈滾動槽部的厚度、比從內圈的滾動槽的槽底部到內圈的內周 部為止的內圈滾動槽部的厚度厚(實用新型第六方面)。[0032]由此，特別是即使在採用了產生來自外圈側的衝擊載荷的使用方法的情況下，也 能夠降低衝擊對軸承內部的影響，減少填塊的損傷等。而且，還能夠防止由衝擊載荷等導致 外圈變形。


[0033]圖1是將本實用新型的固體潤滑滾動軸承的一部分剖切進行表示的立體圖。[0034]圖2是圖1所示軸承的保持器的主視圖。[0035]圖3是圖1的保持器的局部放大圖。[0036]圖4是圖2中的箭頭IV所示方向的保持器單面側的側視圖。[0037]圖5是填塊的立體圖。[0038]圖6是實施例的結構說明圖。[0039]圖7是說明拉幅夾的圖。[0040]圖8是說明拉幅夾的圖。[0041 ]圖9是說明拉幅夾的圖。[0042]圖10是實施例的結構說明圖。[0043]圖11是實施例的結構說明圖。[0044]圖12是實施例的結構說明圖。[0045]圖13是實施例的結構說明圖。[0046]圖14是實施例的結構說明圖。[0047]標號說明[0048]1:外圈、2 :內圈、3 :滾動體、4 :填塊、5 :保持器。
具體實施方式
[0049]參照附圖對本實用新型進行更詳細的說明。[0050]圖1至圖5表示作為本實用新型的固體潤滑滾動軸承的實施方式的固體潤滑深溝球軸承，圖2為該軸承的保持器的主視圖，圖3為上述保持器的局部放大圖，圖4為圖2中的箭頭IV所示方向的保持器的單面側的側視圖，圖5為填塊的立體圖。該球軸承中，八個滾動體(此情況下為滾珠)3在圓周方向隔開預定的間隔地配設在外圈I與內圈2之間。使該滾珠3以兩個為一組，和介於其之間的一個填塊4 一起收納於保持器5的兜孔51內而構成一個單位。[0051]填塊4如圖5所示為圓柱形，其直徑ds比其兩端面41、41間的寬度(或者高度)h 大(h〈ds)，並且其直徑ds如後所述根據軸承內外圈1、2的軌道面的形狀來進行設計，而且對端面41的角部進行了倒角。[0052]該填塊4由具有固體潤滑功能的材料構成，具體來說，將天然或人造的石墨材料、 氮化硼、二硫化鑰、二硫化鎢等固體潤滑材料與玻璃纖維、耐熱性樹脂纖維、碳纖維等強化填料混合，通過有機質或無機質的粘合劑固定並燒制而成的材料，或者也可以考慮將所述固體潤滑材料和鐵、鎳、鈷等耐熱性合金複合燒結而成的材料。[0053]保持器5在圖示的情況為衝壓型保持器，該保持器5構成為將在圓周等分位置上具有四處圓弧狀的兜孔51的兩張圓環狀的衝壓成型金屬板511、511相對置地組合，並用鉚釘6鉚接四處兜孔51間的連接部52從而緊固成一體，其中，所述圓弧狀的兜孔51將兩個滾珠和一個填塊4作為一個單位進行夾持和收納。在圓環狀的成型金屬板511、511中的四處的各兜孔51部分，各自在兜孔兩端具有與滾珠3的球面相吻合地形成了曲面的兩處滾珠收納部512、512，並且在其中間具有與填塊4的圓柱面相吻合地形成了曲面的填塊收納部 513。本實用新型的固體潤滑滾動軸承的保持器中，這樣形成為例如具有收容一個填塊與兩個滾動體的兜孔的形狀，但優選為用在鉛直方向和圓周方向具有恆定的曲率半徑的曲面來保持滾動體和填塊的結構。這樣，通過由曲面夾持滾動體和填塊，能夠固定旋轉時的保持器位置，保持填塊和滾動體的中心軸線大致恆定，所以能夠長期地維持穩定的旋轉。[0055]此時，保持器的曲率優選在鉛直方向和圓周方向上都為滾動體徑的1. 01倍以上、1.10倍以下。曲率在滾動體的1.01倍以下時，潤滑劑從保持器與滾動體間的排出效率變差，存在不能維持恰當的潤滑狀態的危險。[0056]而且，在以基本設計規格中具有奇數個滾動體的軸承作為本實用新型所說明的固體潤滑結構的情況下，考慮了用保持器兜孔中的一個兜孔來收納一個滾動體和一個填塊、 或者交替地收納三個滾動體和兩個填塊的結構，但是在這些情況下，因保持器形狀在圓周方向變得不均一，因而存在損害軸承的旋轉穩定性的情況。[0057]因此，只要是在軸的耐載荷性能被滿足的情況下，通過使滾動體數量減少而將奇數個變為偶數個，來將全部的兜孔做成收納兩個滾動體和一個填塊的形狀。這種情況下，將滾動體在圓周上均一地配置的話，由於滾動體間的距離變大，插入了填塊時的圓周方向間隙變大，因此需要減小滾動體間角度來調整成適當的圓周方向間隙。[0058]在此，優選初始的圓周方向間隙確定在大於等於O. Olmm小於等於滾動體直徑的 20%的範圍。在圓周方向間隙為負的情況下，由於滾動體被填塊壓靠於保持器而被限制，因此軸承無法旋轉。而且，初始的圓周方向間隙雖然為正但不滿O. Olmm時，不僅夾著填塊的兩個滾動體與保持器兜孔幹涉、初始轉矩增大，而且由於填塊所產生的磨損粉末的捲入，在 保持器兜孔內滾動體和填塊互頂，從而成為軸承鎖死的原因。相反地如果間隙超過滾動體 直徑的20%，除了加劇了滾動體和填塊的碰撞所導致的旋轉振動，有時填塊容易翻倒而阻礙 軸承的旋轉。[0059]這裡，在實施方式中對單列深溝球軸承進行了說明，但本實用新型也能夠應用於 其它的球軸承。進一步地，不局限於球軸承，也能自如地應用於圓柱、圓錐、球面的各滾子軸承。[0060]而且，實施方式中雖說明了使用衝壓型保持器的情況，但不局限於此，其它例如冠 型保持器、切制型保持器、衝切型保持器等也能夠使用。[0061]而且，實施方式中針對滾動體的個數為偶數個(例如8個)的滾動軸承，說明了具備 收納一個填塊和兩個滾動體的兜孔的保持器，但奇數個滾動體的情況下，保持器兜孔中的 一個兜孔收納一個滾動體和一個填塊，或者交替地收納三個滾動體和兩個填塊。即，概括地 說，本實用新型的固體潤滑滾動軸承具有收納至少一個滾動體和一個填塊的保持器。[0062]如上述說明，根據本實用新型的固體潤滑滾動軸承，由於收納至少一個由含有固 體潤滑劑的材料構成的填塊和一個滾動體的保持器，各填塊和滾動體間的間隙能夠保持適 當，其結果是具有這樣的效果不產生以上振動，能防止軸承旋轉時的填塊的脫落，並且旋 轉時在填塊產生的圓周方向的衝擊力小，能夠抑制填塊損傷。[0063]特別地，實用新型第一方面的固體潤滑滾動軸承中，作為以夾著填塊的兩個滾動 體為單位進行收納的保持器，因填塊的個數能夠為滾動體的一半，因此能夠降低成本，並 且，與將滾動體和填塊以相同個數組合的以往的滾動軸承相比，軸承旋轉時在填塊產生的 圓周方向的衝擊力減小，從而填塊損傷被抑制。[0064]而且，在本實用新型的固體潤滑滾動軸承中，通過使保持器的兜孔的圓周方向間 隙的大小在O. Olmm以上、滾動體直徑的20%以下的範圍內(實用新型第二方面)，能夠非常 有效地抑制軸承轉矩以及保持器的振動。[0065]而且，在本實用新型的實用新型第三方面的固體潤滑滾動軸承中，通過使填塊的 直徑為滾動體直徑的O. 50 O. 95倍，在抑制旋轉轉矩並防止了偏磨損的同時，能夠較低地 維持振動水平。[0066]而且，在本實用新型的實用新型第四方面的固體潤滑滾動軸承中，通過將保持器 的兜孔的與滾動體的接觸面的曲率半徑設定為滾動體半徑的1.01 1. 10倍，能夠適當地 維持保持器和滾動體之間的間隙從而極其有效地防止保持器的振動。[0067]在本實用新型的實用新型第五方面的固體潤滑滾動軸承中，使填塊的材料為二硫 化鑰、二硫化鎢和氮化硼中的任意一種，或者為以二硫化鑰及二硫化鎢作為潤滑劑的主要 成分、並將這些潤滑劑成分與從鐵、銅、鎳、鎢、錫、鉻(Fe、Cu、N1、W、Sn、Cr )中選擇的金屬或 這些金屬的氧化物、氮化物、硼化物燒結而得到的自潤滑性燒結複合材料，由此能夠防止過 剩的磨損粉末的產生和填塊的破裂。[0068]特別地，以二硫化鑰以及二硫化鎢為主要成分的潤滑劑成分在80%以下、剩餘部 分為鐵系合金的自潤滑性燒結複合材料，與以石墨為主要成分的材料相比，強度大、磨損量 也適當，並且無論在空氣中還是真空中都能夠使用，所以正好適合本實用新型的軸承。而 且，當在350°C以上的溫度使用本實用新型軸承的情況下，將以碳化硼為主要成分的潤滑劑與鎳合金複合而成的自潤滑性燒結複合材料作為填塊材料較為理想。[0069]在圖6中，表示了本實用新型的固體潤滑軸承的外圈、內圈的自槽底起的厚度的 說明圖。優選外圈槽底高度701比內圈槽底高度702大。優選圖6所示的外圈槽底高度 702為內圈槽底高度的1. 02倍以上、3倍以下，更優選為1. 05倍以上2倍以下。這樣構成 的固體潤滑滾動軸承能夠正好應用於外圈旋轉、並且外圈容易受到衝擊載荷的用途的拉幅 夾用軸承。[0070]在圖7、8、9中表示了拉幅夾的說明圖。[0071]該拉幅夾510由保持膜518的保持部511、多個滾動軸承512、以及安裝有保持部 511和滾動軸承512的拉幅夾主體515構成，利用軸514進行安裝的各滾動軸承512的內圈 512a為固定圈、外圈512b為旋轉圈。[0072]而且，拉幅夾510以各滾動軸承512的外圈512b的外周面與膜延伸機(圖未表示) 的導軌519接觸的方式安裝於導軌519，該拉幅夾510通過滾動軸承512的滾動而沿著導軌 519行進(在圖9中用箭頭Dl表示)。為了潤滑外圈512b的外周面與導軌519的接觸部，在 行進時，脂油類潤滑油被霧狀噴射於所述接觸部。[0073]準備多個這樣的拉幅夾510，並使用保持部511安裝在膜518的左右兩側部，然後， 在將拉幅夾510加熱到高溫(例如220°C)的同時使其沿著大致八字狀配置的兩根導軌519 行進(例如箭頭D2的方向，參照圖9)。這樣的話，膜518的左右兩側部的拉幅夾510隨著 行進而漸漸地擴大間隔，由於朝向左右方向的張力被負載於膜518，因此膜518被拉伸。另 外，所述的加熱溫度(在圖9中所示A區域的加熱溫度)根據膜518的材質和延展程度設定 即可。[0074]另外，在實施例中，對於保持器，例示了所謂的鉚釘緊固的金屬保持器，但保持器 的形式不局限於此。也能夠使用利用點焊的保持器、通過設置爪來利用鉚接(加締* )進行 緊固的金屬保持器、或者各種樹脂保持器，來代替鉚釘緊固的金屬保持器。[0075]而且，外圈、內圈、滾動體都能夠使用各種材料。例如，能夠使用軸承鋼、陶瓷、樹脂 等。除這些材料、材質之外，若使用鋼則可根據用途來調整熱處理條件、表面處理等，若使用 樹脂，則可根據用途來調整添加劑和填充劑等。[0076]而且，對於軸承形式舉例說明了深溝球軸承，但軸承形式也不局限於此。而且，在 圖10所示的帶凸緣的軸承、圖11所示的帶擋圈的軸承、圖12所示的帶金屬制防護板的軸 承、圖13所示的帶非接觸橡膠密封件或者非接觸樹脂密封件的軸承、圖14所示的帶接觸橡 膠密封件或者接觸樹脂密封件的軸承等中也能夠應用。
權利要求1.一種固體潤滑滾動軸承，其包括內圈；外圈；滾動體；填塊，其由含有固體潤滑劑的材料構成；以及保持器，其具有收納所述滾動體和填塊的兜孔，所述固體潤滑滾動軸承的特徵在於，所述保持器是以夾著所述填塊的兩個滾動體為單位進行收納的保持器，保持器的兜孔在所述滾動軸承的鉛直方向以及圓周方向兩方具有保持滾動體和填塊的曲率，至少在所述滾動體表面形成有與所述填塊同樣的固體潤滑膜。
2.根據權利要求1所述的固體潤滑滾動軸承，其中，所述保持器的兜孔的圓周方向間隙為O. Olmm以上、滾動體直徑的20. 0%以下。
3.根據權利要求1或2所述的固體潤滑滾動軸承，其中，所述填塊為圓柱狀體，該圓柱狀體的直徑為所述滾動體的直徑的O. 50倍以上、O. 95倍以下。
4.根據權利要求1或2所述的固體潤滑滾動軸承，其中，所述保持器的兜孔的與滾動體的接觸面的曲率半徑被選為滾動體半徑的1. 01倍以上、1. 10倍以下。
5.根據權利要求1或2所述的固體潤滑滾動軸承，其中，所述外圈在內周具有滾動槽，滾動體在該滾動槽中滾動，所述內圈在外周具有滾動槽， 滾動體在該滾動槽中滾動，從外圈的滾動槽的槽底部到外圈的外周部為止的外圈滾動槽部的厚度，比從內圈的滾動槽的槽底部到內圈的內周部為止的內圈滾動槽部的厚度厚。
專利摘要本實用新型提供一種固體潤滑滾動軸承。在高溫或高真空等環境下使用的滾動軸承因為不能使用潤滑脂潤滑，所以提出了將由例如石墨等固體潤滑材料構成的填塊配置於各滾動體間的填塊型固體潤滑軸承。但是，該填塊由於非常脆並容易破損，所以存在因旋轉時的衝擊而損傷並在軸承產生異常振動、或發生填塊脫落等問題。本實用新型提供了一種固體潤滑滾動軸承，其包括內圈；外圈；滾動體；填塊，其含有由所選擇的材料構成的固體潤滑劑；以及保持器，其具有以至少一個所述填塊和一個滾動體為單位進行收納的兜孔，根據所述固體潤滑滾動軸承，沒有脫落和破損的危險，振動小，能夠獲得順暢且安全的旋轉。
文檔編號F16C33/66GK202851667SQ20122042912
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年7月20日
發明者細谷真幸 申請人:日本精工株式會社