JP3773001B2 - Roller bearing - Google Patents
Roller bearing Download PDFInfo
- Publication number
- JP3773001B2 JP3773001B2 JP25907596A JP25907596A JP3773001B2 JP 3773001 B2 JP3773001 B2 JP 3773001B2 JP 25907596 A JP25907596 A JP 25907596A JP 25907596 A JP25907596 A JP 25907596A JP 3773001 B2 JP3773001 B2 JP 3773001B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorine
- containing polymer
- roller
- film
- roller bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6603—Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
- F16C33/6633—Grease properties or compositions, e.g. rheological properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
- F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
- F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
- F16C19/547—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings
- F16C19/548—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/34—Rollers; Needles
- F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
- F16C33/366—Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/583—Details of specific parts of races
- F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ころ軸受に関する。例えば自動車の駆動系に設けられるデファレンシャル装置の入・出力軸の支持軸受として用いるのに好適なころ軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のプロペラシャフトと車輪の駆動軸(アクセル軸)との間には、デファレンシャル装置を設けることで、プロペラシャフトと駆動軸との間での動力伝達を行うとともに、進路変更に伴う左右の駆動輪の回転速度差を吸収し、さらにに動力の向きを変え、最終的な減速を行うようにしている。このようなデファレンシャル装置は、例えば図5に示す様に構成されている。
【0003】
デファレンシャルケース10の一端に、1対の円錐ころ軸受11,12により回転自在に支持されたドライブピニオン軸13の端部に固設されたドライブピニオンギヤ14と、デファレンシャルケース10内に回転自在に支承したリングギヤ15とを噛合させることで、ドライブシャフト(図示省略)の回転力をピニオンギヤ21に伝達自在としている。
【0004】
デファレンシャル装置7のドライブピニオンには、一般に大きな軸方向の推力荷重が加わり、さらに車両の前進、後進に伴って回転方向が逆になる。したがって、負荷時の軸部材の軸方向への移動を防止し、円錐ころ軸受11,12の初期摩耗による早期の遊隙発生を防止するために、デファレンシャル装置7の組付け工程において、前記ドライブピニオンシャフト13のフロント端部に対するナット16の締付けトルクに基づいて前記円錐ころ軸受12のインナレースに軸力を与え、これによって両軸受11,12、予圧(プレロード)が付与される。
【0005】
さらに、このドライブピニオンギヤ14の回転力を、リングギヤ15を介して、別の円錐ころ軸受17,18によりデファレンシャルケース10に支承された左右の駆動軸19,20に伝達自在としている。このように構成されるデファレンシャル装置は、自動車の走行時には各部分が高速で回転する他、絶えず高い予圧が付与されているため、ドライブピニオンシャフト13や、ピニオン軸22を支承している円錐ころ軸受11,12,17,18を十分に潤滑する必要がある。このため、従来からデファレンシャルケースに溜めた潤滑油を跳ねかけによって各軸受に供給している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のように構成され作用するデファレンシャル装置用の円錐ころ軸受11,12,17,18は、高い予圧付与のため、特に内輪鍔部のころとの摺接部位の潤滑油膜が途切れ易く、回転トルクが増大するとともに、内・外輪の軌道面やころの表面が著しく摩耗して寿命が低下する。
【0007】
また、潤滑油中にはデファレンシャルを構成する各部品の摩耗粉や研磨剤(各部品の表面仕上後、落とし切れないもの)等の異物が混入しているため、必要以上の潤滑油の循環は、それだけ異物と円錐ころ軸受11,12,17,18との接触の機会が増えて、円錐ころ軸受11,12,17,18の摩耗を促進し、予圧が減じてギヤの噛み合い音の増大を招くなど、好ましくない。また、異物は、円錐ころ軸受11,12,17,18の鍔部ところとの摺接部位のみならず、軌道面を傷付け、軸受から発生する音(レース音)や振動の増大を招く。
【0008】
したがって、本発明は、ころ軸受、特に円錐ころ軸受において、特に軌道輪の鍔部ところの端面との摺接部位の潤滑性を向上できるようにするとともに、その部位の摩耗を低減することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のころ軸受は、ころを案内する鍔部を備える軌道輪を有するころ軸受であって、軌道輪鍔部の内面と、それに案内されるころの端面との少なくともいずれか一方に、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の潤滑膜が形成され、前記固体状の潤滑膜には、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。
【0011】
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、固体状の潤滑膜に分散添加される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。
【0012】
上記本発明では、発塵性および潤滑性に関して格段に優れていて膜切れを起こさない潤滑膜を軌道輪の鍔部ところの端面との摺接部位に介在させているから、過大なアキシャル荷重が作用したときでも、軌道輪の鍔部ところの端面との直接接触を防止する。これにより、この摺接部位の潤滑性が良好に維持されるとともに、摩耗も低減されるようになる。
【0013】
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り、軌道輪の鍔部ところの端面との直接接触がより一層起こりにくくなる。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。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図1ないし図4に示す実施例に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例にかかる円錐ころ軸受の縦断面図である。図1に示す円錐ころ軸受1は、内輪2と、外輪3と、複数の円錐ころ4と、保持器5とを備えている。このうち、内輪2の軸方向一端の大鍔部2aの内面および円錐ころ4の大端面4aには、後で詳細に説明する潤滑膜6が形成されている。この円錐ころ軸受1は、例えば従来例で引用した図5に示すデファレンシャル装置7の所要位置に使用される。
【0016】
このようなデファレンシャル装置7では、高予圧のため円錐ころ軸受1,1に対して過大なアキシャル荷重が作用するので、この点を考慮し、本発明の一実施例にかかる円錐ころ軸受1では、内輪2の軸方向一端の大鍔部2aの内面および円錐ころ4の大端面4aに潤滑膜6を形成している。
【0017】
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、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。
【0018】
参考例の潤滑膜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フッ素重合体としては、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、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。
【0019】
【化1】
【0020】
【化2】
【0021】
【化3】
【0022】
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。これら例示したものは、いずれも濃度が濃く、金属に対する親和性がきわめて悪いので、そのままでは膜状に付着させることが困難である。そのため、下記するような方法で形成するのが好ましい。
【0023】
次に、上述した潤滑膜6の形成方法の一例を説明する。
【0024】
(a) 内輪2の大鍔部2aおよび円錐ころ4の大端面を除いて、内輪2および円錐ころ4を適当な膜でマスキングしておき、これら単体を用意した溶液中に浸漬することにより、内輪2および円錐ころ4の必要箇所に液状膜を付着させる(付着処理)。この溶液の付着はスプレーを用いて行うこともできる。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とすることができる。
【0025】
(b) 液状膜を付着した内輪2および円錐ころ4を40〜50度で約3分間加熱し、液状膜に含む溶媒を除去する(乾燥処理)。
【0026】
(c) この後、例えば120〜300℃で15〜30分間、加熱する(仕上げ乾燥処理)。このときの加熱温度は、例えば、内輪2および円錐ころ4に対する硬化処理時の焼き戻し温度(例えば180℃)よりも低い温度に設定することにより、内輪2および円錐ころ4の性状安定化および寸法精度維持を図るのが好ましい。これにより、円錐ころ軸受1の動作時に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。
【0027】
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以下に設定する。但し、膜形成方法や生成後の膜厚などは、適宜に設定すればよい。
【0028】
以上説明した円錐ころ軸受1では、内輪2の大鍔部2aと円錐ころ4の大端面4aとに発塵性および潤滑性に関して格段に優れていて膜切れを起こさない潤滑膜6を形成しているから、それらが直接的に接触することが無くなる。この潤滑膜6は、過大なアキシャル荷重が作用する状況でも途切れることがないから、両者の摺接部位の潤滑が円滑になり、摩耗を抑制できるようになる。しかも、潤滑膜6そのものが摩耗や発塵がきわめて少ないから、長期にわたって内輪2の大鍔部2aと円錐ころ4の大端面4aとの直接的な接触を回避できるようになり、長寿命化を達成できるようになる。
【0029】
ところで、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。
【0030】
(1) 上記参考例又は下記実施例では、軸受形式として円錐ころ軸受を引用しているが、例えば円筒ころ軸受など種々なころ軸受に本発明を適用できる。
【0031】
(2) 上記参考例又は下記実施例では、潤滑膜6を内輪2の大鍔部2aおよび円錐ころ4の大端面にのみ形成しているが、保持器5の案内面(例えば内輪案内の場合だと内周面、外輪案内の場合だと外周面)や、内・外輪2,3において保持器5と接触しうる位置や、内・外輪2,3の軌道面などにも、任意に形成することができる。内・外輪2,3の軌道面やころの転送面に形成した場合には、デファレンシャル装置7内の潤滑油中の異物を噛み込んでも軌道面や転送面が保護されて摩耗や傷付きが低減される。また、円錐ころ軸受1の全構成要素の外表面に潤滑膜6を形成してもよい。これらの場合、上記(a)において、円錐ころ軸受1を完成状態に組み立ててから、用意した溶液をスポイドなどにより数滴、注入して、数回回転させるか、あるいは溶液中に浸漬させればよい。
【0032】
(3)上記参考例では、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実施例の固体状の潤滑膜6を本発明に含む。図2は、固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図、図3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4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。
【0033】
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ができる。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(FONBLIN Z DISOCなど)が好適に用いられる。
【0034】
【化4】
【0035】
次に、上述した潤滑膜6の形成方法の一例を説明する。
【0036】
(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。
【0037】
(b) 液状膜を付着した対象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。
【0038】
(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、液状膜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付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2(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2(b)に模式的に示すように3次元方向で架橋する。なお、図2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。
【0039】
【化5】
【0040】
【化6】
【0041】
【化7】
【0042】
【化8】
【0043】
【化9】
【0044】
このようにすれば、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。
【0045】
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。
【0046】
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3のグラフに示すように、ふっ素系のピーク以外にNH(3300cm-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、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4のグラフに示すように、ベンゼン環やNHC=O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。
【0047】
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、優れた潤滑作用を上記実施例よりもさらに一層長期にわたって発揮できるようになり、内輪2の大鍔部2aと円錐ころ4の大端面4aとの直接的な接触を回避できるようになる。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。
【0048】
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。
【0049】
この固体状の潤滑膜6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6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。
【0053】
【発明の効果】
本発明のころ軸受では、軌道輪の鍔部ところの端面との摺接部位に途切れなく介在して潤滑作用を発揮する潤滑膜を形成しているから、過大なアキシャル荷重が作用する状況でも、軌道輪の鍔部ところの端面との摺接部位の潤滑性が良好となり、回転トルクの増大や著しい摩耗の進行を回避できるようになる。
【0054】
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り、軌道輪の鍔部ところの端面との直接接触がより一層起こりにくくなる。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。
【0055】
したがって、本発明のころ軸受を、例えば高予圧による過大なアキシャル荷重が作用するデファレンシャル装置の入出力軸の支持軸受として用いた場合に、動作の安定化に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる円錐ころ軸受の縦断面図
【図2】固体状の潤滑膜の構造を模式的に表した構造図
【図3】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4】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
【図5】一般的なデファレンシャル装置の構成を示す縦断面図
【符号の説明】
1 円錐ころ軸受
2 内輪
2a 内輪の大鍔部
3 外輪
4 円錐ころ
4a 円錐ころの大端面
5 保持器
6 潤滑膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a roller bearing. For example, the present invention relates to a roller bearing suitable for use as a support bearing for an input / output shaft of a differential device provided in a driving system of an automobile.
[0002]
[Prior art]
By providing a differential device between the propeller shaft of the automobile and the drive shaft (accelerator shaft) of the wheel, power is transmitted between the propeller shaft and the drive shaft, and the left and right drive wheels accompanying the course change The rotational speed difference is absorbed, and the direction of power is further changed to finally reduce the speed. Such a differential apparatus is configured as shown in FIG. 5, for example.
[0003]
A
[0004]
Generally, a large axial thrust load is applied to the drive pinion of the
[0005]
Further, the rotational force of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the
[0007]
In addition, foreign materials such as wear powder and abrasives (which cannot be removed after finishing the surface of each part) such as wear powder of each part that make up the differential are mixed in the lubricating oil. As a result, the chance of contact between the foreign matter and the
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to improve the lubricity of a sliding contact portion with an end face of a bearing ring in a roller bearing, particularly a tapered roller bearing, and to reduce wear of the portion. It is said.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
[0010]
Bearing Ro saw present invention is a roller bearing having a bearing ring comprising a flange portion for guiding the rollers, and the inner surface of the track Watsuba part, on at least one of the end faces of the rollers are guided to, end A solid lubricating film made of a fluorine-containing polymer compound formed by curing a fluorine-containing polymer having an isocyanate functional group is formed, and the terminal end of the solid lubricating film contains an isocyanate functional group-containing fluorine-containing polymer. A flowable fluorine-containing polymer that does not bind to the fluorine polymer is dispersedly added.
[0011]
Incidentally, the solid lubricating film of the foregoing, has a three-dimensional network structure between molecules is engaged sintering. The flowable fluorine-containing polymer dispersed and added to the solid lubricating film is preferably a fluorine-containing polymer having no functional group, for example, a perfluoropolyether having no functional group.
[0012]
In the present invention, a lubricating film that is remarkably superior in terms of dust generation and lubricity and that does not cause film breakage is interposed in the sliding contact portion with the end face of the buttocks of the race, so that an excessive axial load is applied. Even when it acts, it prevents direct contact with the end face of the buttocks of the race. Thereby, the lubricity of this sliding contact part is maintained well, and wear is also reduced.
[0013]
Further, the lubricating film, where the terminal is a solid consisting of fluorine-containing high molecular compound formed by the curing of the isocyanate functional groups with a fluorine-containing polymer, a homogeneous intermolecular close packed structure Therefore, the lubricating action can be continued for a long period of time, and the direct contact with the end face at the flange portion of the raceway is less likely to occur. Moreover, this solid lubricating film, because the terminal is dispersed and added in a fluorine-containing polymer flowable state that does not bind to the isocyanate functional group with fluorine-containing polymers, fluorine-containing heavy with the terminal isocyanate functional groups A flowable fluorine-containing polymer which does not bind to the coalesces oozes out from the film surface and contributes to the lubricating action.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
[0015]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention. A tapered roller bearing 1 shown in FIG. 1 includes an inner ring 2, an outer ring 3, a plurality of tapered rollers 4, and a
[0016]
In such a
[0017]
The materials of the inner / outer rings 2, 3 and the tapered roller 4 are carburizing steel such as SAE standard 5120 steel and 4320 steel, and JIS standard SUJ2 (high carbon chromium bearing steel). Then, hardening treatment including subsequent quenching and tempering treatment is appropriately performed.
[0018]
The lubricating film 6 of the reference example is made of, for example, a fluorine-containing polymer with a functional group. In this embodiment, the lubricating film 6 is in a fluid state. As this fluorine-containing polymer with a functional group, a fluoropolyether polymer or a polyfluoroalkyl polymer is preferable. The fluoropolyether polymer has a unit represented by the general formula -C X F 2X -O- (X is an integer of 1 to 4) as a main structural unit, and each of the polymers has a number average molecular weight of 1,000 to 50,000. To do. Examples of the polyfluoroalkyl polymer include those represented by the following
[0019]
[Chemical 1]
[0020]
[Chemical formula 2]
[0021]
[Chemical 3]
[0022]
As the above-mentioned fluorine-containing polymer having a functional group, more specifically, a mixture with perfluoropolyether (PFPE) or a derivative thereof, specifically, for example, a trade name of Fonbrin (FONBLIN) standard of Montecatini, Fonbrin emulsion (FE20, EM04, etc.) or Fomblin Z derivatives (FONBLIN Z DEAL, FONBLIN Z DIAC, FONBLIN Z DISOC, FONBLIN Z DOL, FONBLIN Z DOLTX2000, FONBLIN Z TETRAOL, etc.) are preferably used. All of these exemplified substances have a high concentration and extremely low affinity for metals, so that it is difficult to attach them as they are. Therefore, it is preferable to form by the following method.
[0023]
Next, an example of a method for forming the lubricating film 6 described above will be described.
[0024]
(A) By masking the inner ring 2 and the tapered roller 4 with an appropriate film except for the large flange portion 2a of the inner ring 2 and the large end surface of the tapered roller 4, and immersing these alone in a prepared solution, A liquid film is attached to the necessary portions of the inner ring 2 and the tapered rollers 4 (attachment treatment). This solution can also be deposited using a spray. The solution prepared here is, for example, a fomblin emulsion FE20 (
[0025]
(B) The inner ring 2 and the tapered roller 4 to which the liquid film is adhered are heated at 40 to 50 degrees for about 3 minutes to remove the solvent contained in the liquid film (drying process).
[0026]
(C) Then, it heats, for example at 120-300 degreeC for 15-30 minutes (finish drying process). The heating temperature at this time is, for example, set to a temperature lower than the tempering temperature (for example, 180 ° C.) during the curing process for the inner ring 2 and the tapered roller 4, thereby stabilizing the properties and dimensions of the inner ring 2 and the tapered roller 4. It is preferable to maintain accuracy. Thereby, the lubricating film 6 having fluidity free from unnecessary dust generation such as solvent and oil component during operation of the tapered
[0027]
In this way, the lubricating film 6 can be formed with a suitable film thickness on the necessary portion of the tapered
[0028]
In the tapered
[0029]
By the way, the present invention is not limited to the above embodiments, and various applications and modifications can be considered.
[0030]
(1) In the above reference example or the following example , a tapered roller bearing is cited as the bearing type, but the present invention can be applied to various roller bearings such as a cylindrical roller bearing.
[0031]
(2) Although the lubricating film 6 is formed only on the large collar 2a of the inner ring 2 and the large end surface of the tapered roller 4 in the above reference example or the following example , the guide surface of the cage 5 (for example, in the case of inner ring guidance) In this case, the inner peripheral surface, the outer peripheral surface in the case of the outer ring guide), the positions where the inner / outer rings 2 and 3 can come into contact with the
[0032]
(3) In the above reference example, the lubricating film 6 having fluidity is shown, but the solid lubricating film 6 of the embodiment as described below is included in the present invention. FIG. 2 is a structural diagram schematically showing the structure of the solid lubricating film, FIG. 3 is a graph showing the result of property analysis of the solid lubricating film before curing, and FIG. It is a graph which shows the property analysis result in the state after hardening of a lubricating film.
[0033]
Lubricating film 6 of the solid described above, the terminal is made of fluorine-containing Motodaka molecular compound is formed by the curing of the isocyanate functional groups with a fluorine-containing polymer. End containing hydrofluoric Motodaka molecular compound is formed by the curing of the isocyanate functional groups with a fluorine-containing polymer represented by -C X F 2X -O- called general formula (X is an integer of 1 to 4) the unit as a main structural unit, both average molecular weight of between molecules has a 3-dimensional network structure in which combined binding by curing reaction by millions more. The three-dimensional network structure is an expression in terms of chemical structure, and the cross-section of the film is not a network, but a homogeneous structure in which molecules are connected in a continuous manner like a network. It means that As such a compound, the chemical structure can be changed by using a fluorine-containing polymer with an isocyanate functional group at the end as shown in the following chemical formula 4. As the above-mentioned fluorine-containing polymer having an isocyanate-terminated functional group, a derivative of perfluoropolyether (PFPE), specifically, for example, a product name Fomblin Z derivative (FONBLIN Z DISOC, etc.) of Montecatini is preferably used. .
[0034]
[Formula 4]
[0035]
Next, an example of a method for forming the lubricating film 6 described above will be described.
[0036]
(A) A solution for obtaining the solid lubricating film 6 is prepared, and a liquid film is adhered to any necessary portion of the tapered
[0037]
(B) The object to which the liquid film is adhered or the entire tapered
[0038]
(C) Then, it heats, for example at 100-200 degreeC for 20 hours (curing process). As a result, the solid lubricating film 6 is obtained through a curing reaction due to a change in the chemical structure of the liquid film. By the way, in this curing treatment, the terminal isocyanate (NCO) disappears in each of the functional fluorine-containing polymers present in the liquid film by four curing reactions as shown in the following chemical formulas 5-8. , each functional group with fluorine-containing polymer is a three-dimensional network structure by binding to each other. Binding is with the
[0039]
[Chemical formula 5]
[0040]
[Chemical 6]
[0041]
[Chemical 7]
[0042]
[Chemical 8]
[0043]
[Chemical 9]
[0044]
In this way, the solid lubricating film 6 can be formed with a suitable thickness. Note that (a) and (b) may be repeated several times as necessary. Finally, the thickness of the lubricating film 6 is appropriately set to 0.2 μm or less, for example.
[0045]
Here, the state prepared by concentrating and drying the solution prepared in (a) (the state having fluidity) and the state prepared by attaching the solution prepared in (a) to a sample such as a stainless steel plate and curing the I will explain the properties.
[0046]
The former is analyzed by the FT-IR method (Fourier transform-infrared spectroscopy, liquid film method). As a result, as shown in the graph of FIG. 3, NH besides the peak of the fluorine-based (3300cm-1), N = C = O (2279cm-1), NHC = O (1712cm-1,1546cm-1), Peaks such as benzene (1600 cm-1) are observed, and it can be confirmed that a benzene ring, NHC = O, and isocyanate are present as functional groups. Here, the cases of the thin film and the thick film are examined, but the analysis can be performed regardless of the film thickness. The latter is analyzed by the FT-IR method (Fourier transform-infrared spectroscopy, high sensitivity reflection method). As a result, as shown in the graph of FIG. 4, a peak of a benzene ring or NHC═O is seen, but a peak of isocyanate is not seen. That is, based on these results, the chemical structure change of the functional group due to the curing reaction shown in the
[0047]
Since the solid lubricating film 6 described above has a three-dimensional network structure and is densely coated on the object to be coated and has a self-lubricating property, it has an even better lubricating action than the above embodiment. It can be demonstrated over a long period of time, and direct contact between the large collar portion 2a of the inner ring 2 and the large end surface 4a of the tapered roller 4 can be avoided. In addition, since it is in a solid state, it exhibits a buffering action with a slight impact load, and therefore has excellent impact resistance.
[0048]
In this embodiment, for the curing process (c), instead of heating, energy of electromagnetic waves (light) such as ultraviolet rays, infrared rays, γ rays, and electron beams can be used. Further, the drying process (b) may be omitted.
[0049]
In this case the solid lubricating film 6, the ends in the fluorine-containing high molecular compound formed by the curing of the isocyanate functional groups with fluorine-containing polymers, such as fluoropolyether terminally including with isocyanate functionality A structure in which a fluorine-containing polymer that is not bonded to the fluorine polymer is dispersed and added so as to be flowable can also be used. In this case, specifically, in the adhesion treatment of (a) in the above formation method, the prepared solution is a fluorine-containing polymer having a functional group having an isocyanate terminal (for example, a trade name fomblin Z derivative (FONBLIN Z DISOC, etc.)). And a fluorine-containing polymer having no functional group (for example, trade name Fomblin Z derivative (FONBLIN Z-60, etc.)) as a fluorine-containing polymer may be mixed at a predetermined ratio. In this case, in the curing process of (c), the fluorine-containing polymer having no functional group is not bonded to the fluorine-containing polymer having a functional group, so that it can flow inside the solid lubricating film 6, and the film surface and such as bleeding out of the ing to exert a lubricating action.
[0053]
【The invention's effect】
In the roller bearing of the present invention, since a lubricating film that exerts a lubricating action is formed without interruption in the sliding contact portion with the end face of the flange portion of the bearing ring, even in a situation where an excessive axial load acts, The lubricity of the slidable contact portion with the end surface of the collar portion of the bearing ring becomes good, and it becomes possible to avoid the increase in rotational torque and the progress of significant wear.
[0054]
Further, the lubricating film, where the terminal is a solid consisting of fluorine-containing high molecular compound formed by the curing of the isocyanate functional groups with a fluorine-containing polymer, a homogeneous intermolecular close packed structure Therefore, the lubricating action can be continued for a long period of time, and the direct contact with the end face at the flange portion of the raceway is less likely to occur. Moreover, this solid lubricating film, because the terminal is dispersed and added in a fluorine-containing polymer flowable state that does not bind to the isocyanate functional group with fluorine-containing polymers, fluorine-containing heavy with the terminal isocyanate functional groups Since the flowable fluorine-containing polymer which does not bind to the coalesce oozes out from the film surface and contributes to the lubricating action, it can contribute to further improvement of the lubricity.
[0055]
Therefore, when the roller bearing of the present invention is used as a support bearing for an input / output shaft of a differential device in which an excessive axial load due to high preload acts, for example, it can contribute to stabilization of operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a structural diagram schematically showing the structure of a solid lubricating film. Fig. 4 is a graph showing the result of property analysis in the state of Fig. 4. Fig. 4 is a graph showing the result of property analysis in the solid lubricant film after curing. Fig. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of a general differential device. Explanation of]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
軌道輪鍔部の内面と、それに案内されるころの端面との少なくともいずれか一方に、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の潤滑膜が形成され、前記固体状の潤滑膜には、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、ことを特徴とするころ軸受。A roller bearing having a bearing ring having a collar for guiding the roller,
A solid comprising a fluorine-containing polymer compound formed by curing a fluorine-containing polymer having an isocyanate functional group at the terminal on at least one of the inner surface of the bearing ring collar and the end surface of the roller guided thereby The solid lubricating film is dispersed and added with a flowable fluorine-containing polymer that does not bond to the fluorine-containing polymer with an isocyanate functional group at the terminal. Roller bearing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25907596A JP3773001B2 (en) | 1996-02-21 | 1996-09-30 | Roller bearing |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-33606 | 1996-02-21 | ||
JP3360696 | 1996-02-21 | ||
JP25907596A JP3773001B2 (en) | 1996-02-21 | 1996-09-30 | Roller bearing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09287616A JPH09287616A (en) | 1997-11-04 |
JP3773001B2 true JP3773001B2 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=26372333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25907596A Expired - Fee Related JP3773001B2 (en) | 1996-02-21 | 1996-09-30 | Roller bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3773001B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4529214B2 (en) * | 2000-01-20 | 2010-08-25 | 株式会社ジェイテクト | Thrust roller bearing |
JP4465895B2 (en) | 2000-05-22 | 2010-05-26 | 日本精工株式会社 | Roller bearing |
JP4614427B2 (en) * | 2003-08-06 | 2011-01-19 | 日産自動車株式会社 | Low friction sliding mechanism, manual transmission and final reduction gear |
JP5338546B2 (en) * | 2009-07-30 | 2013-11-13 | 日本精工株式会社 | Bearing device |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25907596A patent/JP3773001B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09287616A (en) | 1997-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100383523B1 (en) | Method of lubricating film formation for rolling bearing and rolling bearing | |
JP3795146B2 (en) | Linear motion bearing and method for forming lubricating film on linear motion bearing | |
JP3773001B2 (en) | Roller bearing | |
JPH109270A (en) | Rolling and sliding parts | |
JP3681023B2 (en) | Tapered roller bearing and preload application method thereof | |
JP2003065341A (en) | Rolling bearing | |
JP2008039037A (en) | Bearing for wave gear device | |
JP3857366B2 (en) | Bearing device | |
US10151349B2 (en) | Rolling bearing, machine element, and solid-film formation method | |
JP4476606B2 (en) | Rolling device | |
JP2001082480A (en) | Gearing | |
KR20010005679A (en) | Information equipment | |
JP2020051444A (en) | Driving wheel bearing device | |
JP3903152B2 (en) | Hydrodynamic bearing | |
JP4114422B2 (en) | Rolling bearing for belt type continuously variable transmission | |
JP3567942B2 (en) | Roller bearing | |
JP2534682B2 (en) | Manufacturing method for carriage for linear movement | |
JPH09229074A (en) | Rolling bearing | |
JP4281948B2 (en) | Manufacturing method of rolling bearing | |
CN107489695B (en) | Rolling bearing, rotating machine element, and solid film forming method | |
JP3707716B2 (en) | Information equipment | |
JP2728859B2 (en) | Carriage for linear movement | |
JP2001027252A (en) | Sealing device for rolling bearing | |
JP2003262259A (en) | Toroidal continuously variable transmission | |
JP3857449B2 (en) | Low dust generation rolling sliding parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050404 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050818 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |