JP3681023B2 - 円錐ころ軸受およびその予圧付与方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円錐ころ軸受ならびにその予圧付与方法に関する。ここでの円錐ころ軸受は、例えば自動車のトランスミッション装置の回転軸や自動車のデファレンシャル装置の入・出力軸などの支持軸受として用いられるものが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、円錐ころ軸受は、ラジアル荷重とアキシャル荷重との両方を支持することができることから、上述したような各種の用途がある。
【０００３】
この円錐ころ軸受では、一般的に、低粘度の防錆油を塗布した状態で軸方向の荷重つまり予圧が付与された状態で使用対象に組み込まれる。
【０００４】
ところで、従来から、円錐ころ軸受の各構成要素に製造公差が設定されているが、これらの要素を組み立てたときに、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部とが当接せずに両者間に隙間ができることがある。
【０００５】
このような状態の円錐ころ軸受を使用対象に組み込んで、規定の予圧を付与しても、前述の隙間が残存することがある。このような場合、後の円錐ころ軸受の回転に伴い各構成要素の相対位置関係が適正化して前述の隙間が無くなることがあり、これに伴い予圧が不足する結果になってしまう。
【０００６】
このようなことから、円錐ころ軸受を使用対象に組み込んで、予圧を付与する前に、所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内・外輪を相対回転させるという、いわゆる馴染み運転を行うことにより、円錐ころ軸受の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすこと（いわゆる沈み込み）が行われている。この後に、予圧を付与するのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した馴染み運転は、十分に注意して行う必要があって時間がかかるなど、面倒であることが指摘される。
【０００８】
これに対して、この馴染み運転を短縮するかあるいは廃止するためには、円錐ころ軸受の各構成要素の製造公差を可及的に小さくし、円錐ころ軸受を組み立てるだけで、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を可及的に小さくできるように管理することが考えられている（例えば特開平２−２５６９２１号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、このような対策は、製造メーカーにおいて、高精度な加工が行えるような設備を必要とするなど、多大な設備投資といった負担を強いられ、軸受価格の高騰を余儀なくされることが指摘される。
【００１０】
この他、実願平３−１０８４２４号公報に示すように、円錐ころ軸受の外輪軌道の延長線と内輪軌道の延長線との交差角度を、円錐ころの母線の延長線の交差角度よりも大きく設定することにより、馴染み運転において円錐ころを内輪の大鍔部側へ早期に変位できるようにして、馴染み運転を短縮できるようにしたものがある。なお、通常は、内・外輪の各軌道の延長線と円錐ころの円錐面の延長線とを一致させるように設計される。
【００１１】
しかしながら、これについても、内・外輪と円錐ころとが軸方向で非接触となる領域が存在することになるために、いわゆる片当たりによるエッジロードが発生するなど、荷重負担能力や転がり動作について適正になりにくく、早期寿命に至ることが懸念される。
【００１２】
さらに、実際に軸受の潤滑油として使用するギヤオイルなどの高粘度オイルを内・外輪の軌道に塗布しておいて馴染み運転を行うことによって馴染み運転を短縮することも考えられているが、近年は、ユーザー（組み付け作業者）が軸受を使用対象に組み込むときの使い勝手を良くする面から、できるだけ油分の付着していない軸受を好む傾向にあり、この点の不満が残る。
【００１３】
したがって、本発明は、円錐ころ軸受において、価格高騰をもたらすことなくまた取り扱い性を向上できるようにしながら、馴染み運転を短縮できるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の円錐ころ軸受は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体を乾燥処理した潤滑膜が形成されている。
【００１５】
本発明の第２の円錐ころ軸受は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜が形成され、前記固体状の潤滑膜は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が分散添加されている。
【００１６】
なお、前述の固体状の潤滑膜は、分子間が結合した３次元の網状構造を有している。また、固体状の潤滑膜は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が分散添加されている。この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体は官能基を有していないもの、例えば官能基なしのパーフルオロポリエーテルなどの含ふっ素重合体とするのが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の円錐ころ軸受の予圧付与方法は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体からなる潤滑膜を付着させる工程と、該潤滑膜を乾燥させる工程と、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程とを有する。
【００１８】
本発明の第２の円錐ころ軸受の予圧付与方法は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、官能基としてイソシアネート基を有する含ふっ素重合体と末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体に結合しない流動可能な含ふっ素重合体とを所定の割合で混合したものを溶媒中に希釈してなる溶液を用いて、液状膜を付着させる工程と、前記付着した液状膜を硬化させることにより、網状構造の末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体を流動可能に分散添加された、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜を形成する工程と、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程とを有する。
【００１９】
上記本発明では、要するに、潤滑性が格段に優れていて摩擦抵抗の小さな潤滑膜を形成しているから、各構成要素の組み立て後にほんの少し回転させるだけで、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすよう、円錐ころと内輪とが円滑に軸方向で相対変位するようになる（いわゆる沈み込み）。また、この潤滑膜は、従来のオイルを用いる場合のような付着による不快感が生じないので、ユーザーの軸受組み込み時の使い勝手が良好となる。
【００２０】
しかも、潤滑膜は防錆油の代替剤として使用でき、組み込み後における運転初期など従来の防錆油では不充分な潤滑状況でも、内輪の大鍔部と円錐ころとの摺接部位に潤滑膜が途切れなく介在するので、充分な潤滑作用を発揮する。さらに、通常運転時に剥離しても、もともと潤滑性を有している樹脂組成物なので金属粉などの異物の様な悪影響を軸受に及ぼすことはない。
【００２１】
また、潤滑膜を末端がイソシアネート官能基付含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる固体状とする場合には、分子間が密に詰まった均質な構造であるので、潤滑作用が長期的に継続できるようになる。そのため、特に組み込み後の回転動作の長期安定化をもたらす。この固体状の潤滑膜に末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素を流動可能な状態で分散添加しているため、この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が膜表面から滲み出て潤滑作用に寄与するので、沈み込み動作のより一層の円滑化に貢献できるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図７に示す実施例に基づいて説明する。
【００２３】
図１ないし図３は本発明の一実施例にかかり、図１は、馴染み運転後の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図、図２は、馴染み運転前の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図、図３は、本実施例での馴染み運転の結果を示すグラフである。なお、図４は、比較例での馴染み運転の結果を示すグラフである。
【００２４】
図例の円錐ころ軸受１は、一般的に周知の構成であり、内輪２と、外輪３と、複数の円錐ころ４と、保持器５とを備えており、適宜の使用対象に組み込まれる。この円錐ころ軸受１の全構成要素つまり内・外輪２，３、円錐ころ４および保持器５の表面全体には、後で詳細に説明する潤滑膜６が形成されている。
【００２５】
なお、内・外輪２，３および円錐ころ４の素材は、例えばＳＡＥ規格５１２０鋼，４３２０鋼などの浸炭用鋼や、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼）とし、通常の焼入れ焼き戻し処理の他、浸炭処理または浸炭窒化処理と、その後の焼入れおよび焼き戻し処理とを含む硬化処理を適宜施している。
【００２６】
潤滑膜６は、例えば官能基付きの含フッ素重合体からなり、この実施例では流動性を有する状態になっている。この官能基付きの含ふっ素重合体としては、フルオロポリエーテル重合体またはポリフルオロアルキル重合体が好ましい。フルオロポリエーテル重合体は、−ＣXＦ2X−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも数平均分子量が１０００〜５００００の重合体とするものが挙げられる。ポリフルオロアルキル重合体は、下記化学式１に示すものが挙げられる。また、前述の官能基は、金属に対して親和性の高いもの（例えばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフォン基またはエステル基など）が好ましく、例えば下記化学式２，３に示すものが挙げられる。このような含フッ素重合体は、単独で用いるか、または２種以上を併用して用いてもよい。その場合は、より耐摩耗性の優れた薄膜が得られるように、組み合わされた基が互いに反応して重合体をより高分子量化させるように配慮するのが望ましい。
【００２７】
【化１】
【００２８】
【化２】
【００２９】
【化３】
【００３０】
前述の官能基付きの含ふっ素重合体として、より詳しくは、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）あるいはその誘導体との混合物、具体的に例えばモンテカチーニ社の商品名フォンブリン（FONBLIN）Ｙスタンダード、フォンブリンエマルジョン（FE20、EM04など）またはフォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Z DEAL、FONBLIN Z DIAC、FONBLIN Z DISOC、FONBLIN Z DOL、FONBLIN Z DOLTX2000、FONBLIN Z TETRAOLなど）が好適に用いられる。
【００３１】
次に、上述した潤滑膜６の形成方法の一例を説明する。
【００３２】
（ａ） 潤滑膜６を得るための溶液を用意し、この溶液中に内・外輪２，３、円錐ころ４および保持器５をそれぞれ個別に浸漬するか、あるいはそれらを組み立てた完成状態の円錐ころ軸受１を浸漬して内・外輪２，３を相対回転させることにより、全構成要素の表面全体に液状膜を付着させる（付着処理）。この液状膜の付着はスプレーで行うようにしてもよい。ここで用意する溶液は、例えばフォンブリンエマルジョンＦＥ２０（フォンブリン濃度２０ｍａｓｓ％）を適当な希釈溶媒でフォンブリン濃度を０．２５ｍａｓｓ％にまで希釈したものである。なお、前述の希釈溶媒は、メタノール溶液、アルコール溶液や水などの揮発性のものの他、代替フロンとしてのフッ素系溶剤ＳＶ９０Ｄなどとすることができる。フッ素系溶剤ＳＶ９０Ｄの使用の場合には他の溶媒のように−ＯＨ（水酸）基を有しないので防錆効果が高い。
【００３３】
（ｂ） 液状膜を付着した軸受構成要素の個々あるいは完成状態の円錐ころ軸受１の全体を室温で自然乾燥するか、あるいは４０〜５０度で約３分間加熱して強制乾燥することにより、液状膜に含む溶媒を除去する（乾燥処理）。これにより、溶媒や油成分などの不要な発塵がない流動性を有する潤滑膜６が得られる。
【００３４】
このようにすれば、円錐ころ軸受１の必要部位に潤滑膜６を形成することができる。なお、（ａ）、（ｂ）は必要に応じて数回繰り返すようにしてもよく、最終的には、潤滑膜６の膜厚を例えば０．２μｍ以下に設定する。
【００３５】
このような潤滑膜６を付着した円錐ころ軸受１では、使用対象に組み込んで内輪２をほんの少しだけ回転させることにより、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌ（図２参照）を無くすことができる。このように、いわゆる沈み込み動作が簡単かつ適正に行えるようになる。
【００３６】
具体的に、実験を行っているので説明する。本実施例の実験結果を図３のグラフに、また、比較例の実験結果を図４のグラフにそれぞれ示している。試料軸受としては、呼び番号ＴＲ０７０８−１Ｒであり、ロット別の二つの同タイプの円錐ころ軸受を用いている。比較例は、本発明での潤滑膜の代わりに、一般的な防錆油（大同化学（株）製ＫＰ−３）を付着している。なお、グラフの縦軸の内輪浮き上がり量とは、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌのことであり、図３（ａ）、図４（ａ）の場合、隙間Δｌが０．５ｍｍ、図３（ｂ）、図４（ｂ）の場合、隙間Δｌが０．０４ｍｍとなっている。そして、各試料軸受について、馴染み回転動作を５回、１０回と繰り返している。
【００３７】
本実施例の実験結果は、図３（ａ）、（ｂ）のグラフに示すように、半回転から１〜２回転で、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化できて、隙間Δｌを無くすことができた。一方、比較例の実験結果は、図４（ａ）、（ｂ）のグラフに示すように、４〜１０回転で、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化できて、隙間Δｌを無くすことができた。このように、本実施例は比較例に比べて馴染み運転をかなり軽減できると言える。
【００３８】
以上説明したように、潤滑膜６により馴染み運転を軽減できるようになる。さらに、馴染み運転の後、予圧付与して、運転する場合、運転初期といった潤滑油が不足する状況でも、内輪２の大鍔部２ａと円錐ころ４との摺接部位に潤滑膜６が途切れなく介在するので、潤滑作用を発揮する。しかも、潤滑膜６は防錆効果をもたらすので、従来では必要であった防錆油を付着せずに済むようになる。従来のオイルを用いる場合のような付着による不快感が生じないので、ユーザーニーズを満たすこともできる。つまり、防錆油を付着する代わりに潤滑膜６を形成すればよいので、手間が増えるということは全くない。
【００３９】
このような円錐ころ軸受１の使用対象への組み込み手順を説明する。まず、上述したように潤滑膜６を形成した円錐ころ軸受１を用意し、この円錐ころ軸受１の円錐ころ４および内・外輪２，３を各々使用対象となるハウジングおよび軸に組み込む。この後、円錐ころ軸受１に所要のアキシャル荷重をかけた油潤滑状態で、円錐ころ軸受１の内・外輪２，３を相対回転させることにより、円錐ころ軸受１の円錐ころ４および内・外輪２，３の相対位置関係を適正化して、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌを無くす。この状態で、円錐ころ軸受１に所定の予圧を付与する。このように、円錐ころ軸受１の馴染み運転がきわめて迅速に完了するから、組み込んでから直ぐに予圧の付与作業へ移ることができ、作業性が良好となる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４１】
（１） 上記実施例では、潤滑膜６を内・外輪２，３、円錐ころ４、保持器５のすべてに形成しているが、少なくとも内・外輪１，２だけ、あるいは円錐ころ４だけに形成することができる。
【００４２】
（２） 上記実施例では、潤滑膜６を内輪２、外輪３、円錐ころ４、保持器５の表面全体に形成しているが、潤滑膜６は、内・外輪２，３の軌道面か、円錐ころ４かの少なくとも一方に形成すればよい。この場合、例えば上記（ａ）の付着処理において、内・外輪２，３、円錐ころ４において不要箇所をマスキングした状態で用意した溶液中に浸漬するか、あるいは完成状態の円錐ころ軸受１の内・外輪２，３間にスポイドなどで注入して回転させるなどすればよい。
【００４３】
（３） 上記実施例では、流動性を有する潤滑膜６を示しているが、下記するような固体状の潤滑膜６も本発明に含む。図５は、固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図、図６は、固体状の潤滑膜の硬化前の状態での性状分析結果を示すグラフ、図７は、固体状の潤滑膜の硬化後の状態での性状分析結果を示すグラフである。
【００４４】
前述の固体状の潤滑膜６は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる。末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物は、−ＣＸＦ２Ｘ−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも平均分子量が数百万以上で硬化反応により分子間が結合した３次元の網状構造を有している。３次元の網状構造とは、化学構造上の表現であって、膜の断面が網状になっているのではなく、分子間が網状のように連続してつながって密に詰まった均質な構造になっていることを意味している。このような化合物としては、下記化学式４に示すような末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体を用いて、化学構造を変化させたものとすることできる。前述の末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体としては、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の誘導体、具体的に例えばモンテカチーニ社の商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLINZ DISOCなど）が好適に用いられる。
【００４５】
【化４】
【００４６】
次に、上述した潤滑膜６の形成方法の一例を説明する。
【００４７】
（ａ） 固体状の潤滑膜６を得るための溶液を用意し、この溶液を用いて円錐ころ軸受１の任意の必要部位に液状膜を付着させる（付着処理）。ここで用意する溶液は、末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Z DISOC）〕を希釈溶媒（ふっ素系溶剤ＳＶ９０Ｄ）で含ふっ素重合体の濃度を１ｍａｓｓ％にまで希釈したものである。
【００４８】
（ｂ） 液状膜を付着した対象のみあるいは円錐ころ軸受１の全体を４０〜５０℃で約１分間加熱し、液状膜に含む溶媒を除去する（乾燥処理）。この時点では、液状膜のままであり、流動性を有している。
【００４９】
（ｃ） この後、例えば１００〜２００℃で２０時間、加熱する（硬化処理）。これにより、液状間ｋの化学構造が変化することにより硬化反応して固体状の潤滑膜６が得られる。ちなみに、この硬化処理では、液状膜に存在している官能基つき含ふっ素重合体の個々について、下記化学式５〜８に示すような４種の硬化反応でもって末端のイソシアネート（ＮＣＯ）が消失し、各官能基付き含ふっ素重合体が互いに結合することにより３次元の網状構造となる。結合は、化学式５，６に示すような硬化反応でもって、図５（ａ）に模式的に示すように直線的に架橋するとともに、化学式７，８に示すような硬化反応でもって、図５（ｂ）に模式的に示すように３次元方向で架橋する。なお、図５では、下記化学式９に示すように、上記化学式４を簡略化して模式的に表している。
【００５０】
【化５】
【００５１】
【化６】
【００５２】
【化７】
【００５３】
【化８】
【００５４】
【化９】
【００５５】
このようにすれば、円錐ころ軸受１の必要部位に固体状の潤滑膜６を好適な膜厚で形成することができる。なお、（ａ）、（ｂ）は必要に応じて数回繰り返すようにしてもよく、最終的には、潤滑膜６の膜厚を例えば０．２μｍ以下に適宜設定する。
【００５６】
ここで、（ａ）で用意した溶液を濃縮乾燥しただけの状態（流動性がある状態）と、（ａ）で用意した溶液をステンレス鋼板などの試料に付着して硬化した状態とについて、その性状を分析したので説明する。
【００５７】
前者は、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換−赤外分光、液膜法）で分析している。その結果は、図６のグラフに示すように、ふっ素系のピーク以外にＮＨ（３３０ｃｍ−１）、Ｎ＝Ｃ＝Ｏ（２２７９ｃｍ−１）、ＮＨＣ＝Ｏ（１７１２ｃｍ−１，１５４６ｃｍ−１）、ベンゼン（１６００ｃｍ−１）などのピークが見られ、ベンゼン環、ＮＨＣ＝Ｏ結合、イソシアネートが官能基として存在していることが確認できる。ここでは、薄膜と厚膜との場合についてそれぞれ調べているが、膜厚に関係なく分析が行えた。後者は、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換−赤外分光、高感度反射法）で分析している。その結果は、図７のグラフに示すように、ベンゼン環やＮＨＣ＝Ｏ結合のピークが見られるが、イソシアネートのピークが見られない。つまり、これらの結果に基づき、上記化学式５〜８に示す硬化反応による官能基の化学構造変化が確認される。
【００５８】
以上説明した固体状の潤滑膜６は、それ自体が３次元の網状構造をもって、被覆対象上に緻密に被覆されるとともに自己潤滑性を有するため、上記実施例と同様に沈み込み動作が円滑になる上、組み込み後の回転動作の長期安定化を実現できるようになる。この他、固体状であるから、衝撃荷重に対し若干ながらも緩衝作用を発揮するので、耐衝撃性に優れるものとなる。
【００５９】
この実施例において、上記（ｃ）の硬化処理については、加熱に代えて、紫外線、赤外線、γ線、電子線などの電磁波（光）のエネルギーを利用することができる。また、（ｂ）の乾燥処理は、省略してもよい。
【００６０】
この固体状の潤滑膜５の場合、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物中に、フルオロポリエーテルなどの末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素重合体を流動可能に分散添加した構造とすることもできる。この場合、具体的に、上記形成方法の（ａ）の付着処理において、用意する溶液を、末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔例えば商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Ｚ DISOCなど）〕と、含ふっ素重合体として官能基なし含ふっ素重合体〔例えば商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Ｚ−６０など）〕とを所定の割合で混合したものとすればよい。この場合では、（ｃ）の硬化処理において、官能基なし含ふっ素重合体が、官能基付き含ふっ素重合体と結合しないので、これが、固体状の潤滑膜５の内部において流動可能となり、膜表面から滲み出るなどして潤滑作用を発揮することになる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の円錐ころ軸受では、ほんの少しの回転を行うだけの極く簡単な馴染み運転でもって、円錐ころ軸受の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすことができる。したがって、この円錐ころ軸受を使用対象へ組み込んだ後、直ぐに予圧の付与を行えるようになるなど、作業性が良好となり、煩わしさを解消できるようになる。
【００６５】
また、馴染み運転を短縮するために軸受構成要素を精密加工する従来例のように、製造コストが高騰することが無く、また防錆油も使用せずに済むので低価格化に有利である。
【００６６】
また、潤滑膜を末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる固体状とする場合には、分子間が密に詰まった均質な構造であるので、潤滑作用が長期的に継続できるようになる。しかも、この固体状の潤滑膜に末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素重合体を流動可能な状態で分散添加しているため、この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が膜表面から滲み出て潤滑作用に寄与するので、潤滑性の一層の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかり、馴染み運転後の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図
【図２】同実施例で、馴染み運転前の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図
【図３】本実施例での馴染み運転の結果を示すグラフ
【図４】比較例での馴染み運転の結果を示すグラフ
【図５】固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図
【図６】固体状の潤滑膜の硬化前の状態での性状分析結果を示すグラフ
【図７】固体状の潤滑膜の硬化後の状態での性状分析結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 円錐ころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 円錐ころ
５ 保持器
６ 潤滑膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、円錐ころ軸受ならびにその予圧付与方法に関する。ここでの円錐ころ軸受は、例えば自動車のトランスミッション装置の回転軸や自動車のデファレンシャル装置の入・出力軸などの支持軸受として用いられるものが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、円錐ころ軸受は、ラジアル荷重とアキシャル荷重との両方を支持することができることから、上述したような各種の用途がある。
【０００３】
この円錐ころ軸受では、一般的に、低粘度の防錆油を塗布した状態で軸方向の荷重つまり予圧が付与された状態で使用対象に組み込まれる。
【０００４】
ところで、従来から、円錐ころ軸受の各構成要素に製造公差が設定されているが、これらの要素を組み立てたときに、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部とが当接せずに両者間に隙間ができることがある。
【０００５】
このような状態の円錐ころ軸受を使用対象に組み込んで、規定の予圧を付与しても、前述の隙間が残存することがある。このような場合、後の円錐ころ軸受の回転に伴い各構成要素の相対位置関係が適正化して前述の隙間が無くなることがあり、これに伴い予圧が不足する結果になってしまう。
【０００６】
このようなことから、円錐ころ軸受を使用対象に組み込んで、予圧を付与する前に、所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内・外輪を相対回転させるという、いわゆる馴染み運転を行うことにより、円錐ころ軸受の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすこと（いわゆる沈み込み）が行われている。この後に、予圧を付与するのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した馴染み運転は、十分に注意して行う必要があって時間がかかるなど、面倒であることが指摘される。
【０００８】
これに対して、この馴染み運転を短縮するかあるいは廃止するためには、円錐ころ軸受の各構成要素の製造公差を可及的に小さくし、円錐ころ軸受を組み立てるだけで、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を可及的に小さくできるように管理することが考えられている（例えば特開平２−２５６９２１号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、このような対策は、製造メーカーにおいて、高精度な加工が行えるような設備を必要とするなど、多大な設備投資といった負担を強いられ、軸受価格の高騰を余儀なくされることが指摘される。
【００１０】
この他、実願平３−１０８４２４号公報に示すように、円錐ころ軸受の外輪軌道の延長線と内輪軌道の延長線との交差角度を、円錐ころの母線の延長線の交差角度よりも大きく設定することにより、馴染み運転において円錐ころを内輪の大鍔部側へ早期に変位できるようにして、馴染み運転を短縮できるようにしたものがある。なお、通常は、内・外輪の各軌道の延長線と円錐ころの円錐面の延長線とを一致させるように設計される。
【００１１】
しかしながら、これについても、内・外輪と円錐ころとが軸方向で非接触となる領域が存在することになるために、いわゆる片当たりによるエッジロードが発生するなど、荷重負担能力や転がり動作について適正になりにくく、早期寿命に至ることが懸念される。
【００１２】
さらに、実際に軸受の潤滑油として使用するギヤオイルなどの高粘度オイルを内・外輪の軌道に塗布しておいて馴染み運転を行うことによって馴染み運転を短縮することも考えられているが、近年は、ユーザー（組み付け作業者）が軸受を使用対象に組み込むときの使い勝手を良くする面から、できるだけ油分の付着していない軸受を好む傾向にあり、この点の不満が残る。
【００１３】
したがって、本発明は、円錐ころ軸受において、価格高騰をもたらすことなくまた取り扱い性を向上できるようにしながら、馴染み運転を短縮できるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の円錐ころ軸受は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体を乾燥処理した潤滑膜が形成されている。
【００１５】
本発明の第２の円錐ころ軸受は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜が形成され、前記固体状の潤滑膜は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が分散添加されている。
【００１６】
なお、前述の固体状の潤滑膜は、分子間が結合した３次元の網状構造を有している。また、固体状の潤滑膜は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が分散添加されている。この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体は官能基を有していないもの、例えば官能基なしのパーフルオロポリエーテルなどの含ふっ素重合体とするのが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の円錐ころ軸受の予圧付与方法は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体からなる潤滑膜を付着させる工程と、該潤滑膜を乾燥させる工程と、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程とを有する。
【００１８】
本発明の第２の円錐ころ軸受の予圧付与方法は、使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、官能基としてイソシアネート基を有する含ふっ素重合体と末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体に結合しない流動可能な含ふっ素重合体とを所定の割合で混合したものを溶媒中に希釈してなる溶液を用いて、液状膜を付着させる工程と、前記付着した液状膜を硬化させることにより、網状構造の末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体を流動可能に分散添加された、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜を形成する工程と、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程とを有する。
【００１９】
上記本発明では、要するに、潤滑性が格段に優れていて摩擦抵抗の小さな潤滑膜を形成しているから、各構成要素の組み立て後にほんの少し回転させるだけで、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすよう、円錐ころと内輪とが円滑に軸方向で相対変位するようになる（いわゆる沈み込み）。また、この潤滑膜は、従来のオイルを用いる場合のような付着による不快感が生じないので、ユーザーの軸受組み込み時の使い勝手が良好となる。
【００２０】
しかも、潤滑膜は防錆油の代替剤として使用でき、組み込み後における運転初期など従来の防錆油では不充分な潤滑状況でも、内輪の大鍔部と円錐ころとの摺接部位に潤滑膜が途切れなく介在するので、充分な潤滑作用を発揮する。さらに、通常運転時に剥離しても、もともと潤滑性を有している樹脂組成物なので金属粉などの異物の様な悪影響を軸受に及ぼすことはない。
【００２１】
また、潤滑膜を末端がイソシアネート官能基付含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる固体状とする場合には、分子間が密に詰まった均質な構造であるので、潤滑作用が長期的に継続できるようになる。そのため、特に組み込み後の回転動作の長期安定化をもたらす。この固体状の潤滑膜に末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素を流動可能な状態で分散添加しているため、この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が膜表面から滲み出て潤滑作用に寄与するので、沈み込み動作のより一層の円滑化に貢献できるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図７に示す実施例に基づいて説明する。
【００２３】
図１ないし図３は本発明の一実施例にかかり、図１は、馴染み運転後の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図、図２は、馴染み運転前の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図、図３は、本実施例での馴染み運転の結果を示すグラフである。なお、図４は、比較例での馴染み運転の結果を示すグラフである。
【００２４】
図例の円錐ころ軸受１は、一般的に周知の構成であり、内輪２と、外輪３と、複数の円錐ころ４と、保持器５とを備えており、適宜の使用対象に組み込まれる。この円錐ころ軸受１の全構成要素つまり内・外輪２，３、円錐ころ４および保持器５の表面全体には、後で詳細に説明する潤滑膜６が形成されている。
【００２５】
なお、内・外輪２，３および円錐ころ４の素材は、例えばＳＡＥ規格５１２０鋼，４３２０鋼などの浸炭用鋼や、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼）とし、通常の焼入れ焼き戻し処理の他、浸炭処理または浸炭窒化処理と、その後の焼入れおよび焼き戻し処理とを含む硬化処理を適宜施している。
【００２６】
潤滑膜６は、例えば官能基付きの含フッ素重合体からなり、この実施例では流動性を有する状態になっている。この官能基付きの含ふっ素重合体としては、フルオロポリエーテル重合体またはポリフルオロアルキル重合体が好ましい。フルオロポリエーテル重合体は、−ＣXＦ2X−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも数平均分子量が１０００〜５００００の重合体とするものが挙げられる。ポリフルオロアルキル重合体は、下記化学式１に示すものが挙げられる。また、前述の官能基は、金属に対して親和性の高いもの（例えばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、スルフォン基またはエステル基など）が好ましく、例えば下記化学式２，３に示すものが挙げられる。このような含フッ素重合体は、単独で用いるか、または２種以上を併用して用いてもよい。その場合は、より耐摩耗性の優れた薄膜が得られるように、組み合わされた基が互いに反応して重合体をより高分子量化させるように配慮するのが望ましい。
【００２７】
【化１】
【化２】
【化３】
前述の官能基付きの含ふっ素重合体として、より詳しくは、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）あるいはその誘導体との混合物、具体的に例えばモンテカチーニ社の商品名フォンブリン（FONBLIN）Ｙスタンダード、フォンブリンエマルジョン（FE20、EM04など）またはフォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Z DEAL、FONBLIN Z DIAC、FONBLIN Z DISOC、FONBLIN Z DOL、FONBLIN Z DOLTX2000、FONBLIN Z TETRAOLなど）が好適に用いられる。
【００３１】
次に、上述した潤滑膜６の形成方法の一例を説明する。
【００３２】
（ａ） 潤滑膜６を得るための溶液を用意し、この溶液中に内・外輪２，３、円錐ころ４および保持器５をそれぞれ個別に浸漬するか、あるいはそれらを組み立てた完成状態の円錐ころ軸受１を浸漬して内・外輪２，３を相対回転させることにより、全構成要素の表面全体に液状膜を付着させる（付着処理）。この液状膜の付着はスプレーで行うようにしてもよい。ここで用意する溶液は、例えばフォンブリンエマルジョンＦＥ２０（フォンブリン濃度２０ｍａｓｓ％）を適当な希釈溶媒でフォンブリン濃度を０．２５ｍａｓｓ％にまで希釈したものである。なお、前述の希釈溶媒は、メタノール溶液、アルコール溶液や水などの揮発性のものの他、代替フロンとしてのフッ素系溶剤ＳＶ９０Ｄなどとすることができる。フッ素系溶剤ＳＶ９０Ｄの使用の場合には他の溶媒のように−ＯＨ（水酸）基を有しないので防錆効果が高い。
【００３３】
（ｂ） 液状膜を付着した軸受構成要素の個々あるいは完成状態の円錐ころ軸受１の全体を室温で自然乾燥するか、あるいは４０〜５０度で約３分間加熱して強制乾燥することにより、液状膜に含む溶媒を除去する（乾燥処理）。これにより、溶媒や油成分などの不要な発塵がない流動性を有する潤滑膜６が得られる。
【００３４】
このようにすれば、円錐ころ軸受１の必要部位に潤滑膜６を形成することができる。なお、（ａ）、（ｂ）は必要に応じて数回繰り返すようにしてもよく、最終的には、潤滑膜６の膜厚を例えば０．２μｍ以下に設定する。
【００３５】
このような潤滑膜６を付着した円錐ころ軸受１では、使用対象に組み込んで内輪２をほんの少しだけ回転させることにより、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌ（図２参照）を無くすことができる。このように、いわゆる沈み込み動作が簡単かつ適正に行えるようになる。
【００３６】
具体的に、実験を行っているので説明する。本実施例の実験結果を図３のグラフに、また、比較例の実験結果を図４のグラフにそれぞれ示している。試料軸受としては、呼び番号ＴＲ０７０８−１Ｒであり、ロット別の二つの同タイプの円錐ころ軸受を用いている。比較例は、本発明での潤滑膜の代わりに、一般的な防錆油（大同化学（株）製ＫＰ−３）を付着している。なお、グラフの縦軸の内輪浮き上がり量とは、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌのことであり、図３（ａ）、図４（ａ）の場合、隙間Δｌが０．５ｍｍ、図３（ｂ）、図４（ｂ）の場合、隙間Δｌが０．０４ｍｍとなっている。そして、各試料軸受について、馴染み回転動作を５回、１０回と繰り返している。
【００３７】
本実施例の実験結果は、図３（ａ）、（ｂ）のグラフに示すように、半回転から１〜２回転で、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化できて、隙間Δｌを無くすことができた。一方、比較例の実験結果は、図４（ａ）、（ｂ）のグラフに示すように、４〜１０回転で、円錐ころ軸受１の各構成要素の相対位置関係を適正化できて、隙間Δｌを無くすことができた。このように、本実施例は比較例に比べて馴染み運転をかなり軽減できると言える。
【００３８】
以上説明したように、潤滑膜６により馴染み運転を軽減できるようになる。さらに、馴染み運転の後、予圧付与して、運転する場合、運転初期といった潤滑油が不足する状況でも、内輪２の大鍔部２ａと円錐ころ４との摺接部位に潤滑膜６が途切れなく介在するので、潤滑作用を発揮する。しかも、潤滑膜６は防錆効果をもたらすので、従来では必要であった防錆油を付着せずに済むようになる。従来のオイルを用いる場合のような付着による不快感が生じないので、ユーザーニーズを満たすこともできる。つまり、防錆油を付着する代わりに潤滑膜６を形成すればよいので、手間が増えるということは全くない。
【００３９】
このような円錐ころ軸受１の使用対象への組み込み手順を説明する。まず、上述したように潤滑膜６を形成した円錐ころ軸受１を用意し、この円錐ころ軸受１の円錐ころ４および内・外輪２，３を各々使用対象となるハウジングおよび軸に組み込む。この後、円錐ころ軸受１に所要のアキシャル荷重をかけた油潤滑状態で、円錐ころ軸受１の内・外輪２，３を相対回転させることにより、円錐ころ軸受１の円錐ころ４および内・外輪２，３の相対位置関係を適正化して、円錐ころ４の大端面４ａと内輪２の大鍔部２ａとの間の隙間Δｌを無くす。この状態で、円錐ころ軸受１に所定の予圧を付与する。このように、円錐ころ軸受１の馴染み運転がきわめて迅速に完了するから、組み込んでから直ぐに予圧の付与作業へ移ることができ、作業性が良好となる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４１】
（１） 上記実施例では、潤滑膜６を内・外輪２，３、円錐ころ４、保持器５のすべてに形成しているが、少なくとも内・外輪１，２だけ、あるいは円錐ころ４だけに形成することができる。
【００４２】
（２） 上記実施例では、潤滑膜６を内輪２、外輪３、円錐ころ４、保持器５の表面全体に形成しているが、潤滑膜６は、内・外輪２，３の軌道面か、円錐ころ４かの少なくとも一方に形成すればよい。この場合、例えば上記（ａ）の付着処理において、内・外輪２，３、円錐ころ４において不要箇所をマスキングした状態で用意した溶液中に浸漬するか、あるいは完成状態の円錐ころ軸受１の内・外輪２，３間にスポイドなどで注入して回転させるなどすればよい。
【００４３】
（３） 上記実施例では、流動性を有する潤滑膜６を示しているが、下記するような固体状の潤滑膜６も本発明に含む。図５は、固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図、図６は、固体状の潤滑膜の硬化前の状態での性状分析結果を示すグラフ、図７は、固体状の潤滑膜の硬化後の状態での性状分析結果を示すグラフである。
【００４４】
前述の固体状の潤滑膜６は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる。末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物は、−ＣＸＦ２Ｘ−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要構造単位とし、いずれも平均分子量が数百万以上で硬化反応により分子間が結合した３次元の網状構造を有している。３次元の網状構造とは、化学構造上の表現であって、膜の断面が網状になっているのではなく、分子間が網状のように連続してつながって密に詰まった均質な構造になっていることを意味している。このような化合物としては、下記化学式４に示すような末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体を用いて、化学構造を変化させたものとすることできる。前述の末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体としては、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の誘導体、具体的に例えばモンテカチーニ社の商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLINZ DISOCなど）が好適に用いられる。
【００４５】
【化４】
次に、上述した潤滑膜６の形成方法の一例を説明する。
【００４７】
（ａ） 固体状の潤滑膜６を得るための溶液を用意し、この溶液を用いて円錐ころ軸受１の任意の必要部位に液状膜を付着させる（付着処理）。ここで用意する溶液は、末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Z DISOC）〕を希釈溶媒（ふっ素系溶剤ＳＶ９０Ｄ）で含ふっ素重合体の濃度を１ｍａｓｓ％にまで希釈したものである。
【００４８】
（ｂ） 液状膜を付着した対象のみあるいは円錐ころ軸受１の全体を４０〜５０℃で約１分間加熱し、液状膜に含む溶媒を除去する（乾燥処理）。この時点では、液状膜のままであり、流動性を有している。
【００４９】
（ｃ） この後、例えば１００〜２００℃で２０時間、加熱する（硬化処理）。これにより、液状間ｋの化学構造が変化することにより硬化反応して固体状の潤滑膜６が得られる。ちなみに、この硬化処理では、液状膜に存在している官能基つき含ふっ素重合体の個々について、下記化学式５〜８に示すような４種の硬化反応でもって末端のイソシアネート（ＮＣＯ）が消失し、各官能基付き含ふっ素重合体が互いに結合することにより３次元の網状構造となる。結合は、化学式５，６に示すような硬化反応でもって、図５（ａ）に模式的に示すように直線的に架橋するとともに、化学式７，８に示すような硬化反応でもって、図５（ｂ）に模式的に示すように３次元方向で架橋する。なお、図５では、下記化学式９に示すように、上記化学式４を簡略化して模式的に表している。
【００５０】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
このようにすれば、円錐ころ軸受１の必要部位に固体状の潤滑膜６を好適な膜厚で形成することができる。なお、（ａ）、（ｂ）は必要に応じて数回繰り返すようにしてもよく、最終的には、潤滑膜６の膜厚を例えば０．２μｍ以下に適宜設定する。
【００５６】
ここで、（ａ）で用意した溶液を濃縮乾燥しただけの状態（流動性がある状態）と、（ａ）で用意した溶液をステンレス鋼板などの試料に付着して硬化した状態とについて、その性状を分析したので説明する。
【００５７】
前者は、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換−赤外分光、液膜法）で分析している。その結果は、図６のグラフに示すように、ふっ素系のピーク以外にＮＨ（３３０ｃｍ−１）、Ｎ＝Ｃ＝Ｏ（２２７９ｃｍ−１）、ＮＨＣ＝Ｏ（１７１２ｃｍ−１，１５４６ｃｍ−１）、ベンゼン（１６００ｃｍ−１）などのピークが見られ、ベンゼン環、ＮＨＣ＝Ｏ結合、イソシアネートが官能基として存在していることが確認できる。ここでは、薄膜と厚膜との場合についてそれぞれ調べているが、膜厚に関係なく分析が行えた。後者は、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換−赤外分光、高感度反射法）で分析している。その結果は、図７のグラフに示すように、ベンゼン環やＮＨＣ＝Ｏ結合のピークが見られるが、イソシアネートのピークが見られない。つまり、これらの結果に基づき、上記化学式５〜８に示す硬化反応による官能基の化学構造変化が確認される。
【００５８】
以上説明した固体状の潤滑膜６は、それ自体が３次元の網状構造をもって、被覆対象上に緻密に被覆されるとともに自己潤滑性を有するため、上記実施例と同様に沈み込み動作が円滑になる上、組み込み後の回転動作の長期安定化を実現できるようになる。この他、固体状であるから、衝撃荷重に対し若干ながらも緩衝作用を発揮するので、耐衝撃性に優れるものとなる。
【００５９】
この実施例において、上記（ｃ）の硬化処理については、加熱に代えて、紫外線、赤外線、γ線、電子線などの電磁波（光）のエネルギーを利用することができる。また、（ｂ）の乾燥処理は、省略してもよい。
【００６０】
この固体状の潤滑膜５の場合、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物中に、フルオロポリエーテルなどの末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素重合体を流動可能に分散添加した構造とすることもできる。この場合、具体的に、上記形成方法の（ａ）の付着処理において、用意する溶液を、末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔例えば商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Ｚ DISOCなど）〕と、含ふっ素重合体として官能基なし含ふっ素重合体〔例えば商品名フォンブリンＺ誘導体（FONBLIN Ｚ−６０など）〕とを所定の割合で混合したものとすればよい。この場合では、（ｃ）の硬化処理において、官能基なし含ふっ素重合体が、官能基付き含ふっ素重合体と結合しないので、これが、固体状の潤滑膜５の内部において流動可能となり、膜表面から滲み出るなどして潤滑作用を発揮することになる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の円錐ころ軸受では、ほんの少しの回転を行うだけの極く簡単な馴染み運転でもって、円錐ころ軸受の各構成要素の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くすことができる。したがって、この円錐ころ軸受を使用対象へ組み込んだ後、直ぐに予圧の付与を行えるようになるなど、作業性が良好となり、煩わしさを解消できるようになる。
【００６５】
また、馴染み運転を短縮するために軸受構成要素を精密加工する従来例のように、製造コストが高騰することが無く、また防錆油も使用せずに済むので低価格化に有利である。
【００６６】
また、潤滑膜を末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物からなる固体状とする場合には、分子間が密に詰まった均質な構造であるので、潤滑作用が長期的に継続できるようになる。しかも、この固体状の潤滑膜に末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない含ふっ素重合体を流動可能な状態で分散添加しているため、この末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が膜表面から滲み出て潤滑作用に寄与するので、潤滑性の一層の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかり、馴染み運転後の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図
【図２】同実施例で、馴染み運転前の円錐ころ軸受の上半分の縦断面図
【図３】本実施例での馴染み運転の結果を示すグラフ
【図４】比較例での馴染み運転の結果を示すグラフ
【図５】固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図
【図６】固体状の潤滑膜の硬化前の状態での性状分析結果を示すグラフ
【図７】固体状の潤滑膜の硬化後の状態での性状分析結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 円錐ころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 円錐ころ
５ 保持器
６ 潤滑膜
Claims (6)
- 使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、
鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体を乾燥処理した潤滑膜が形成されている、ことを特徴とする円錐ころ軸受。 - 使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受であって、
鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、前記馴染み運転の潤滑に用いられる、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜が形成され、前記固体状の潤滑膜は、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体が分散添加されている、ことを特徴とする円錐ころ軸受。 - 前記流動可能な含ふっ素重合体が官能基を有していない、請求項２に記載の円錐ころ軸受。
- 前記固体状の潤滑膜は、分子間が結合した３次元の網状構造を有している、請求項２または３に記載の円錐ころ軸受。
- 使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、
鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、ポリフルオロアルキル重合体またはエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基若しくはエステル基から選ばれる官能基付きのフルオロポリエーテル重合体と、パーフルオロポリエーテルとの混合物である含ふっ素重合体からなる潤滑膜を付着させる工程と、
該潤滑膜を乾燥させる工程と、
円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、
円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、
円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の予圧付与方法。 - 使用対象に組み込まれた後潤滑油を用いず馴染み運転がなされた後潤滑油によって潤滑される円錐ころ軸受の予圧付与方法であって、
鋼製の円錐ころまたは鋼製の内輪および外輪の軌道面の少なくとも一方に、馴染み運転の潤滑に用いられる、官能基としてイソシアネート基を有する含ふっ素重合体と末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体に結合しない流動可能な含ふっ素重合体とを所定の割合で混合したものを溶媒中に希釈してなる溶液を用いて、液状膜を付着させる工程と、
前記付着した液状膜を硬化させることにより、網状構造の末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体と結合しない流動可能な含ふっ素重合体を流動可能に分散添加された、末端がイソシアネート官能基付き含ふっ素重合体を硬化処理したことで形成された含ふっ素高分子化合物の固体状の潤滑膜を形成する工程と、
円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪と外輪とを各々ハウジング及び軸に組み込む工程と、
円錐ころ軸受に所要のアキシャル荷重をかけた状態で円錐ころ軸受の内輪と外輪とを相対回転させ、円錐ころ軸受の円錐ころおよび内輪・外輪の相対位置関係を適正化して、円錐ころの大端面と内輪の大鍔部との間の隙間を無くす馴染み運転工程と、
円錐ころ軸受に所定の予圧を付与する工程と、
を有することを特徴とする円錐ころ軸受の予圧付与方法。
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