CN116615611A - 滚动轴承 - Google Patents

滚动轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN116615611A
CN116615611A CN202180085652.8A CN202180085652A CN116615611A CN 116615611 A CN116615611 A CN 116615611A CN 202180085652 A CN202180085652 A CN 202180085652A CN 116615611 A CN116615611 A CN 116615611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rolling bearing
surface coating
resin
outer ring
average molecular
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.)
Pending
Application number
CN202180085652.8A
Other languages
English (en)
Inventor
泷泽真一
中村均
川口隼人
增田俊树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
STT Inc
Original Assignee
NTN Corp
STT Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020217269A external-priority patent/JP7515829B2/ja
Application filed by NTN Corp, STT Inc filed Critical NTN Corp
Publication of CN116615611A publication Critical patent/CN116615611A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • 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
    • F16C33/586—Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
    • 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
    • F16C33/62—Selection of substances
    • 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
    • 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
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/073—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between shaft and inner race ring
    • 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
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3009—Sulfides
    • 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
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • 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
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F16C2208/32—Polytetrafluorethylene [PTFE]
    • 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
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/60—Polyamides [PA]
    • 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
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/80—Thermosetting resins
    • 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
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/54—Surface roughness
    • 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
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
    • 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
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/05—Vehicle suspensions, e.g. bearings, pivots or connecting rods used therein
    • 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
    • F16C2361/65—Gear shifting, change speed gear, gear box
    • 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
    • F16C33/6696—Special parts or details in view of lubrication with solids as lubricant, e.g. dry coatings, powder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供处理性优异、同时具有优异的耐蠕变性的滚动轴承。滚动轴承1具备作为轨道圈的内圈2和外圈3、和介于该内圈和外圈间的多个球4，将外圈3嵌合于外壳10，其中，在成为与外壳10的嵌合面的外圈外径面3a具有表面被膜8，表面被膜8包含粘合剂和固体润滑剂，所述粘合剂包含平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂，固体润滑剂包含二硫化钼、聚四氟乙烯树脂和石墨。

Description

滚动轴承
技术领域
本发明涉及滚动轴承，特别涉及应用于汽车用变速器的轴、马达轴等的支承的汽车用滚动轴承。
背景技术
近年来，在汽车领域等产业领域中，为了节能化，旋转机械的小型、轻质化不断发展。从这样的要求出发，存在使滚动轴承的轨道圈成为薄壁的倾向。因此，根据滚动轴承的规格、载荷条件，有可能发生滚动轴承的固定圈对于外壳相对地旋转的蠕变。如果产生蠕变，则固定圈与外壳摩擦，在外壳产生磨损，结果有可能导致旋转机械的不利情形等。
作为防止上述的蠕变的对策，提出了各种手段。例如在专利文献1中，在成为与外壳的嵌合面的外圈的外径面等形成有规定的被膜。该被膜为包含由基材和固化剂构成的有机粘合剂、固体润滑剂粉末、和摩擦磨损调节剂的烧成膜。该被膜比一般的外壳的材料(例如铝合金等)柔软，因此即使在由于蠕变的产生而使固定圈与外壳摩擦的情况下，也防止外壳的磨损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6338035号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述专利文献1的被膜中，为了不使外壳磨损而获得耐久性、耐磨损性，使用氧化锑作为摩擦磨损调节剂。但是，氧化锑由于其有害性，在2017年被指定为特定化学物质障碍预防规则(特定化学物質障害予防規則)的第2类，是必须进行作业环境测定的实施、发散抑制装置的设置、特殊健康诊断等非常难以处理的物质。因此，上述被膜在处理性的方面有改善的余地。
本发明鉴于这样的实际情况而完成，目的在于提供处理性优异、同时具有优异的耐蠕变性的滚动轴承。
用于解决课题的手段
本发明的滚动轴承，具备作为轨道圈的内圈和外圈、和介于该内圈和外圈间的多个滚动体，将上述外圈嵌合于固定外壳、或者将上述内圈嵌合于固定轴，其特征在于，上述滚动轴承在成为与上述固定外壳或上述固定轴的嵌合面的外圈外径面或内圈内径面具有表面被膜，上述表面被膜包含粘合剂和固体润滑剂，上述粘合剂包含平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂，上述固体润滑剂包含二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)树脂和石墨。
其特征在于，上述2种以上的热固化性树脂包含重均分子量10000以上且30000以下的聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂A和重均分子量5000以上且小于10000的PAI树脂B。
其特征在于，上述PAI树脂A与上述PAI树脂B的质量比为20：80～50：50。
其特征在于，在将上述石墨的含量设为1的情况下，上述固体润滑剂以质量比2～6包含上述PTFE树脂，以质量比7～12包含上述二硫化钼。
其特征在于，上述固体润滑剂的含量相对于上述粘合剂的含量的比例为0.2～0.6。
其特征在于，形成上述表面被膜的面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，并且尖锐度Sku为1以上。
其特征在于，上述2种以上的热固化性树脂包含重均分子量10000以上且30000以下的PAI树脂A和重均分子量5000以上且小于10000的PAI树脂B，上述PAI树脂A与上述PAI树脂B的质量比为20：80～50：50；在将上述石墨的含量设为1的情况下，上述固体润滑剂以质量比2～6包含上述PTFE树脂，以质量比7～12包含上述二硫化钼；上述固体润滑剂的含量相对于上述粘合剂的含量的比例为0.2～0.6；且形成上述表面被膜的面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，并且尖锐度Sku为1以上。
其特征在于，形成上述表面被膜的面为经磷酸锰处理或磷酸锌处理的面。
其特征在于，将上述表面被膜的膜厚设为h[单位：μm]，将形成上述表面被膜的轨道圈的径向的最小壁厚设为H[单位：mm]时，膜厚比(h/H)为1.54以上。
其特征在于，上述滚动轴承用于汽车用变速器。
发明效果
本发明的滚动轴承在成为与固定外壳或固定轴的嵌合面的外圈外径面或内圈内径面具有表面被膜，表面被膜包含粘合剂和固体润滑剂，粘合剂包含平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂，固体润滑剂包含二硫化钼、PTFE树脂和石墨，因此降低对作为对象材料的固定外壳、固体轴的攻击性，同时能够兼顾表面被膜自身的低摩擦性、耐磨损性。另外，上述表面被膜不含难以处理的氧化锑，因此处理性优异，同时能够发挥优异的耐蠕变性。
上述2种以上的热固化性树脂包含重均分子量10000以上且30000以下的PAI树脂A和重均分子量5000以上且小于10000的PAI树脂B，因此能够在烧成温度150℃以下、烧成时间30分以内的条件下固化，能够防止轴承的尺寸变化等。
进而，PAI树脂A与PAI树脂B的质量比为20：80～50：50，因此能够实现对象材料的攻击性的降低、表面被膜自身的耐磨损性的提高。
形成表面被膜的面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，并且尖锐度Sku为1以上，因此容易抑制表面被膜的剥离，以及导致耐蠕变性的提高。
在将表面被膜的膜厚设为h[单位：μm]、将形成表面被膜的轨道圈的径向的最小壁厚设为H[单位：mm]时，由于膜厚比(h/H)为1.54以上，因此例如在一般的载荷条件下使用的轴承中，能够抑制蠕变自身的产生。
附图说明
图1为示出本发明的滚动轴承的一例的放大剖面图。
图2为用于说明表面被膜的图。
图3为用于说明本发明中的表面被膜的膜厚比的图。
图4为示出膜厚比与蠕变速度的关系的图。
图5为环块(block on r ing)试验的概要图。
具体实施方式
对于本发明的滚动轴承的一例，使用图1进行说明。图1的滚动轴承1例如用于汽车的变速器。滚动轴承1具备：作为轨道圈的内圈2和外圈3、和介于该内圈和外圈间的多个球(滚动体)4。采用保持器5将球4以一定间隔排列地保持。在球4周围的轴承空间中填充有润滑脂7，采用密封构件6将轴承空间密封。
在滚动轴承1中，内圈2和外圈3均由钢材制成。对于上述钢材，能够使用作为轴承材料一般使用的任意的材料。例如能够使用高碳铬轴承钢(SUJ1、SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5等；J IS G 4805)、渗碳钢(SCr420、SCM420等；JIS G 4053)、不锈钢(SUS440C等；J IS G4303)、冷轧钢等。另外，对于球4，能够使用上述的钢材、陶瓷材料。
如图1所示，在内圈内径面2a形成的滚动轴承1的轴孔中插入旋转轴9(例如变速器所具备的旋转轴)。另外，外圈外径面3a与外壳10(例如变速器的壳体的一部分)嵌合。外壳10例如为铝合金制、铝制。滚动轴承1为将外圈3嵌合于固定外壳的内圈旋转型的轴承，内圈2为旋转圈，外圈3为固定圈。在内圈旋转型的轴承的情况下，在成为与外壳10的嵌合面的外圈外径面3a产生滑动，外圈3有可能旋转。本发明的滚动轴承1由于在外圈外径面3a形成有后述的表面被膜8，因此具有优异的耐蠕变性。在该表面被膜8中不含氧化锑。本发明中，所谓耐蠕变性，包含抑制对象材料的磨损和被膜自身的磨损的含义。
图2示出外圈外径面的剖面概略图。在图2中，在外圈外径面3a形成表面被膜8，对形成表面被膜8的外圈外径面3a进行基底处理。如图2所示，表面被膜8包含含有平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂的粘合剂(B)、和固体润滑剂，特别地，作为固体润滑剂，以二硫化钼(MoS2)、PTFE树脂和石墨(C)这3个成分为必要成分。通过加入PTFE树脂，从而降低摩擦系数，进而利用二硫化钼和石墨的协同效应，即使在大的载荷条件下也能够实现低摩擦性和耐磨损性。
对于固体润滑剂的上述3个成分的含量并无特别限定，以质量比计，优选按照石墨、PTFE树脂、二硫化钼的顺序增大。进而，在将石墨的含量设为1的情况下，更优选以质量比2～6包含PTFE树脂，以质量比7～12包含二硫化钼。就二硫化钼而言，作为其润滑机制，已知具有层状晶格结构，通过滑动运动容易剪切为薄层状，使摩擦阻力降低，通过以质量比计最多地包含二硫化钼，从而能够使低摩擦性进一步提高。
就固体润滑剂的各成分的平均粒径而言，考虑表面被膜的膜厚、耐磨损性等，优选为20μm以下。更优选地，二硫化钼的平均粒径为1μm～20μm，PTFE树脂的平均粒径为1～10μm，石墨的平均粒径为1～10μm。予以说明，平均粒径例如能够使用利用激光散射法的粒径分布测定装置等测定。
作为PTFE树脂，能够使用由-(CF2-CF2)n-表示的一般的PTFE树脂，另外，也能够使用在一般的PTFE树脂中引入全氟烷基醚基(-CpF2p-O-)(p为1-4的整数)或者聚氟烷基(H(CF2)q-)(q为1-20的整数)等的改性PTFE树脂。这些PTFE树脂和改性PTFE树脂可采用一般的得到模塑粉末的悬浮聚合法、得到细粉末的乳液聚合法的任一种而得到。另外，作为PTFE树脂，能够使用将PTFE树脂在其熔点以上加热烧成的产物。另外，也能够使用对经加热烧成的粉末进一步照射γ射线或电子束等的粉末。
作为石墨的形状，有鳞片状、粒状、球状等，均能够使用。
在上述表面被膜中，除了上述3个成分以外，还可包含二硫化钨等其他固体润滑剂。
图2中所示的表面被膜8的粘合剂B包含平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂，根据需要包含固化剂。在2种以上的热固化性树脂中，平均分子量大的热固化性树脂(例如重均分子量为10000以上且30000以下)特别有助于密合性的增强，平均分子量小的热固化性树脂(例如重均分子量为5000以上且小于10000)特别有助于减少对象材料的磨损。粘合剂B中所含的各热固化性树脂的平均分子量可彼此不同，能够分别使用PAI树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。在这些中，从具有高强度的观点出发，优选使用PAI树脂或PI树脂。
作为粘合剂B，特别优选将重均分子量不同的2种PAI树脂与固化剂组合。作为固化剂，并无特别限定，例如在PAI树脂的基础粘合剂(ベースバインダー)中，优选使用环氧树脂作为固化剂。作为2种PAI树脂，例如可列举出重均分子量为10000以上且30000以下(优选10000以上且25000以下)的PAI树脂A与重均分子量为5000以上且小于10000的PAI树脂B的组合。这种情况下，分子量大的PAI树脂A有助于因韧性的赋予而引起的密合性的增强，分子量小的PAI树脂B有助于减少对象材料的磨损。它们的含量以质量比计优选为PAI树脂A：PAI树脂B：固化剂＝1～10：1～6：1。进而，PAI树脂A与PAI树脂B的质量比优选20：80～80：20，从耐蠕变性的观点出发，更优选20：80～50：50。
然而，在涂布使用热固化性树脂的表面被膜的情况下，为了固化，需要烧成，由于烧成温度升高或者烧成时间延长，有可能产生不利情形。而通过使用例如环氧树脂等固化剂，能够以比较低的温度、短时间使热固化性树脂固化。例如，能够将烧成条件设定为150℃以下、30分钟以内的条件，在轴承的回火温度附近的温度下能够烧成，因此能够防止轴承的变形等。
予以说明，在上述的重均分子量不同的2种PAI树脂中可进一步组合重均分子量不同的热固化性树脂(例如PAI树脂)。另外，可使固化剂与重均分子量不同的2种以上的PI树脂组合。
在表面被膜8中，固体润滑剂的含量相对于粘合剂的含量的比例(固体润滑剂/粘合剂)以质量比计优选为0.2～1。如果质量比小于0.2，则有可能表面被膜8的耐磨损性下降，如果质量比大于1，则有可能固体润滑剂的保持性下降，对于对象材料的攻击性增大。从耐蠕变性的观点出发，上述质量比更优选0.2～0.6。予以说明，在粘合剂的含量中也包含环氧树脂等固化剂。
予以说明，在表面被膜8中，除了上述的粘合剂和固体润滑剂以外，在不损害本发明的效果的范围内，还能够配合各种填充材料。例如，为了促进PTFE树脂的分散，可配合氟系表面活性剂等。
如图2所示，为了增强表面被膜8与轨道圈的密合性，优选对形成表面被膜8的面进行基底处理。作为基底处理，例如实施磷酸锰处理、磷酸锌处理、磷酸钙处理等磷酸化成处理。予以说明，在用于磷酸锰处理的处理液中可包含锌、钙等其他元素。例如，在磷酸化成处理中，进行将成为基材的轨道圈浸渍于处理液、或者向轨道圈的表面喷射处理液等。采用磷酸化成处理得到的磷酸盐被膜的膜厚例如为1μm～5μm。
就经基底处理的面8a而言，为了提高轨道圈与表面被膜8的密合性，优选晶粒小、致密且容易均匀化，进而表面的尖锐度比较高。对于该面8a的表面粗糙度，具体地，优选算术平均粗糙度Ra为0.1μm～1.0μm，更优选为0.1μm～0.5μm。算术平均粗糙度Ra为按照J ISB 0601计算出的数值，使用接触式或非接触式的表面粗糙度计等测定。
另外，就经基底处理的面8a而言，优选尖锐度Sku为1～10，更优选尖锐度Sku超过3且为10以下。Sku为ISO25178中规定的表面性状参数，是表示将测定的区域的高度的平均的面为基准表面时相对于基准表面的高度的参数。在Sku＝3的情况下，表示表面凹凸为正态分布，在Sku＞3的情况下，表示在表面上多有尖锐的山、谷，在Sku＜3的情况下，表示表面平坦。通过使尖锐度Sku超过3且为10以下，从而能够进一步提高表面被膜的密合性。
在图2中，作为基底处理，实施磷酸化成处理，在表面被膜8与外圈3之间存在磷酸盐被膜，但并不限于此，也可对外圈外径面3a实施粗面化处理等作为基底处理，在其表面直接形成表面被膜8。这种情况下，上述的算术平均粗糙度Ra、尖锐度Sku优选满足各数值范围。作为粗面化处理，能够采用喷砂法等机械粗面化法、辉光放电、等离子体放电处理等电粗面化法、碱处理等化学粗面化法等。予以说明，即使是使磷酸盐被膜介于其间的情况下，根据需要，可对外圈外径面3a实施上述的粗面化处理。
图3中，将表面被膜8的膜厚h例如设定为10μm～50μm。特别地，就膜厚h[单位：μm]而言，将形成表面被膜8的轨道圈的径向的最小壁厚设为H[单位：mm]时，优选以膜厚比(h/H)成为规定的阈值以上的方式设定。如后述的实施例中所示，在本发明中，发现在膜厚比与蠕变速度之间成立线性的关系，进而发现，膜厚比越变大，蠕变速度越降低。基于该认识，通过在蠕变速度成为零的膜厚比以上、即将膜厚h设定为规定的阈值以上，从而能够抑制蠕变自身的产生。
上述的阈值根据轴承的负载载荷(P)相对于基本额定动载荷(C)的比例(P/C)而设定。例如，在P/C＝0.1的情况下，将该阈值设定为1.54，在P/C＝0.4的情况下，将该阈值设定为7.05。从这样的观点出发，例如在为以P/C＝0.1以下使用的轴承、该轴承的外圈的径向的最小壁厚H为4.04mm的情况下，优选将膜厚h设定为6.3μm以上。
本发明的滚动轴承由于具有优异的耐蠕变性，因此适于担心蠕变的发生的轴承。例如，适用于在汽车用变速器中使用的轴承、马达轴的轴承等。
本发明的滚动轴承的构成不限于上述图1的构成。例如，在图1中示出了球轴承，本发明的滚动轴承也能够应用于圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、自动调心滚子轴承、针状滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力针状滚子轴承、推力自动调心滚子轴承等。
另外，在图1中，作为滚动轴承，示出了内圈旋转型的轴承，也能够应用于外圈旋转型的轴承。在该外圈旋转型的情况下，在成为与固定轴的嵌合面的内圈内径面上形成上述的表面被膜。
实施例
＜蠕变磨损试验＞
对于实施例1和比较例2～3，以表2所示的配合比例，使粘合剂和固体润滑剂的各成分等分散于N-甲基-2-吡咯烷酮，制备涂布液。将表2中的固化剂使用环氧树脂。表2中的PAI树脂A的重均分子量(Mw)为20000，PAI树脂B的重均分子量(Mw)为5600。在试验轴承的外圈外径面，实施磷酸锰处理作为基底处理后，涂布上述涂布液。然后，在120℃下烧成30分钟，在外圈外径面形成表面被膜。该表面被膜的膜厚为20μm左右。
在比较例1中，作为试验轴承，使用没有形成表面被膜的轴承(标准轴承)。
将上述得到的试验轴承的外圈嵌合于铝合金制的外壳，在表1所示的条件下实施蠕变磨损试验，评价磨损量。将结果示于表2。表2中的外壳磨损深度由成为与轴承的嵌合面的外壳内径面的形状测定。另外，轴承磨损量由轴承的试验前后的外径的变化测定。磨损总和为两者加和的值。
[表1]
[表2]
如表2所示，形成了包含3种成分的固体润滑剂的表面被膜的实施例1与没有形成被膜的比较例1相比，耐磨损性显著地提高。另外，实施例1与具有包含氧化锑的表面被膜的比较例2～3相比，获得同等或其以上的结果。实施例1的表面被膜由于不含氧化锑，因此与比较例2～3相比，处理性优异。
接着，为了评价经基底处理的面的表面粗糙度的影响，在表1所示的条件下实施蠕变磨损试验。在该试验中，在试验结束后通过目视观察表面被膜的剥离的有无。予以说明，实施例2～3的表面被膜的组成与上述的实施例1相同。将结果示于表3。
[表3]
如表3所示，在实施例2中没有观察到表面被膜的剥离，而在实施例3中观察到一部分的表面被膜的剥离。由其结果，优选将形成表面被膜的面的Ra设定为1以下(优选0.5以下)。
＜蠕变速度试验＞
改变膜厚，在试验轴承的外圈外径面形成与上述的实施例1相同的组成的表面被膜。将得到的试验轴承的外圈嵌合于铝合金制的外壳，在表4所示的条件下实施蠕变速度试验。在该试验中，在外圈的规定的周向位置标记，用摄像机拍摄该位置，从而测定在一分钟外圈旋转了多少。蠕变速度通过将该移动量换算为每1秒而计算。将结果示于表5。予以说明，比较例1为使用没有形成表面被膜的轴承的结果。另外，深沟球轴承6208的外圈的径向的最小壁厚H为4.04mm。
[表4]
[表5]
如表5所示，形成了表面被膜的实施例4～5与没有形成被膜的比较例1相比，蠕变速度大幅地减小。另外，由实施例4和5的结果可知，在相同尺寸的滚动轴承的情况下，表面被膜的膜厚越变厚，蠕变速度越降低。即，膜厚比(h/H)的值越变大，蠕变速度越降低。关于得到的膜厚比与蠕变速度的关系，使用图4进行说明。
图4为横轴取膜厚比、纵轴取蠕变速度的坐标图。如图4所示，蠕变速度与膜厚比的关系成线性关系(一次函数)。从得到的实验结果，将蠕变速度设为y、将膜厚比设为x来计算近似式时，能够用下述的式(1)表示。
y＝-0.156x+1.10· · · (1)
由上述的式(1)，算出蠕变速度成为零的膜厚比为7.05。这种情况下，在P/C＝0.4的高载荷条件下，为了抑制蠕变，可以说膜厚比7.05以上是必要的。
然而，在市场上，在P/C＝0.4这样的高载荷条件下使用的环境下是有限的。另外，以膜厚比成为7.05以上的方式涂布涂布液时成本高，有可能成为过度的规格。因此，作为在变速器等中频繁地使用的条件，考虑P/C＝0.1。在P/C＝0.1(试验载荷2.91kN)的条件下，使用没有形成表面被膜的轴承(膜厚比：零)实施蠕变速度试验，结果蠕变速度为0.24mm/秒。将其结果绘制在图4的坐标图中。
在图4中，在P/C＝0.1的情况下与P/C＝0.4同样地，蠕变速度与膜厚比成线性关系，另外，假定成为相同的斜率，将使用标准轴承的试验结果作为y截距，画出直线，则如图所示。该直线能够用下述的式(2)表示。
y＝-0.156x+0.24· · · (2)
由上述的式(2)，算出蠕变速度成为零的膜厚比为1.54。这种情况下，在P/C＝0.1的低载荷条件下，为了抑制蠕变，可以说膜厚比1.54以上是必要的。
在上述的试验中，使用特定的型号的轴承，即使是其他型号，如果轨道圈的径向的最小壁厚已知，由蠕变速度与膜厚比的关系，在低载荷(P/C＝0.1左右)的情况下以膜厚比成为1.54以上的方式，在高载荷(P/C＝0.4左右)的情况下以成为7.05以上的方式，能够设定用于防止蠕变的发生的必要的膜厚。予以说明，表面被膜的膜厚越变厚，耐蠕变性的效果越变大，但考虑制造方面、成本等而确定。
＜环块试验＞
以下，作为参考例，实施环块试验，对于表面被膜的组成进行评价。在环块试验中，如图5所示，使在环外径面形成了表面被膜13的环14一边旋转一边在块12上滑动。试验条件如表6所示。予以说明，作为环，在表7的试验中使用SCM420，在表8的试验中使用SUJ2。试验结束后，测定10000次后的表面被膜的磨损量和块磨损量。
[表6]
将环块试验中的表面被膜的各组成示于表7和表8。表7和表8中的PAI树脂A、PAI树脂B的重均分子量(Mw)与表2相同，表7和表8中的PAI树脂C的重均分子量(Mw)为22000。予以说明，在各表面被膜与环之间存在着表面粗糙度相同程度的磷酸锰被膜。将结果一并记载于表7和表8。
[表7]
在表7中所示的参考例1的表面被膜的组成与上述的实施例1大致相同。另一方面，参考例2的表面被膜使用1种PAI树脂C作为粘合剂的热固化性树脂。由结果可知，参考例2与参考例1相比，具有块磨损量增多、对对象材料的攻击性提高的倾向。
[表8]
表8中所示的参考例3的表面被膜的组成与上述的参考例1相同。由参考例4的结果可知，在表面被膜中固体润滑剂的比率升高时，具有块磨损量增多、对对象材料的攻击性升高的倾向。另外，根据参考例5(PAI树脂A和PAI树脂C)、参考例8(PAI树脂A单独)和上述的参考例2(PAI树脂C单独)的结果，从对对象材料的攻击性的观点出发，可以说优选将PAI树脂A和PAI树脂B组合作为热固化性树脂。进而，根据参考例3、6、7的结果，从耐磨损性的观点出发，优选重均分子量5000以上且小于10000的PAI树脂B的含量比重均分子量10000以上且30000以下的PAI树脂A的含量多。
产业上的可利用性
本发明的滚动轴承处理性优异，同时具有优异的耐蠕变性，因此适于担心发生蠕变的轴承，例如适用于汽车用变速器的轴承。
附图标记的说明
1 滚动轴承
2 内圈
2a 内圈内径面
3 外圈
3a 外圈外径面
4 球(滚动体)
5 保持器
6 密封构件
7 润滑脂
8 表面被膜
8a 经基底处理的面
9 旋转轴
10 外壳(固定外壳)
11 环块试验机
12 块
13 表面被膜
14 环

Claims (10)

1.滚动轴承，具备作为轨道圈的内圈和外圈、和介于该内圈和外圈间的多个滚动体，将所述外圈嵌合于固定外壳、或者将所述内圈嵌合于固定轴，其特征在于，
所述滚动轴承在成为与所述固定外壳或所述固定轴的嵌合面的外圈外径面或内圈内径面具有表面被膜，
所述表面被膜包含粘合剂和固体润滑剂，所述粘合剂包含平均分子量不同的2种以上的热固化性树脂，所述固体润滑剂包含二硫化钼、聚四氟乙烯树脂和石墨。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述2种以上的热固化性树脂包含重均分子量10000以上且30000以下的聚酰胺酰亚胺树脂A和重均分子量5000以上且小于10000的聚酰胺酰亚胺树脂B。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺树脂A与所述聚酰胺酰亚胺树脂B的质量比为20：80～50：50。
4.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，在将所述石墨的含量设为1的情况下，所述固体润滑剂以质量比2～6包含所述聚四氟乙烯树脂，以质量比7～12包含所述二硫化钼。
5.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述固体润滑剂的含量相对于所述粘合剂的含量的比例为0.2～0.6。
6.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，形成所述表面被膜的面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，并且尖锐度Sku为1以上。
7.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
所述2种以上的热固化性树脂包含重均分子量10000以上且30000以下的聚酰胺酰亚胺树脂A和重均分子量5000以上且小于10000的聚酰胺酰亚胺树脂B，所述聚酰胺酰亚胺树脂A与所述聚酰胺酰亚胺树脂B的质量比为20：80～50：50，
在将所述石墨的含量设为1的情况下，所述固体润滑剂以质量比2～6包含所述聚四氟乙烯树脂，以质量比7～12包含所述二硫化钼，
所述固体润滑剂的含量相对于所述粘合剂的含量的比例为0.2～0.6，
形成所述表面被膜的面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，并且尖锐度Sku为1以上。
8.根据权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，形成所述表面被膜的面为经磷酸锰处理或磷酸锌处理的面。
9.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，将所述表面被膜的膜厚设为h[单位：μm]，将形成所述表面被膜的轨道圈的径向的最小壁厚设为H[单位：mm]时，膜厚比(h/H)为1.54以上。
10.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承用于汽车用变速器。
CN202180085652.8A 2020-12-25 2021-12-22 滚动轴承 Pending CN116615611A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020217269A JP7515829B2 (ja) 2020-12-25 転がり軸受
JP2020-217269 2020-12-25
PCT/JP2021/047719 WO2022138772A1 (ja) 2020-12-25 2021-12-22 転がり軸受

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116615611A true CN116615611A (zh) 2023-08-18

Family

ID=82159828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180085652.8A Pending CN116615611A (zh) 2020-12-25 2021-12-22 滚动轴承

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240052887A1 (zh)
EP (1) EP4269826A1 (zh)
KR (1) KR20230124022A (zh)
CN (1) CN116615611A (zh)
WO (1) WO2022138772A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548118Y2 (zh) 1986-08-28 1993-12-20
JPH0680025U (ja) * 1993-04-26 1994-11-08 エヌティエヌ株式会社 圧延機のロールネック用転がり軸受
JP2001200855A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2007002912A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Nsk Ltd 転がり軸受
JP5289746B2 (ja) * 2007-09-18 2013-09-11 Ｎｔｎ株式会社 円すいころ軸受
CN109642615B (zh) * 2016-08-26 2020-09-22 日本精工株式会社 滚动轴承及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20240052887A1 (en) 2024-02-15
WO2022138772A1 (ja) 2022-06-30
KR20230124022A (ko) 2023-08-24
EP4269826A1 (en) 2023-11-01
JP2022102497A (ja) 2022-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109642615B (zh) 滚动轴承及其制造方法
EP0695884B1 (en) Greased rolling bearing element with solid lubricant coating
JP2006250316A (ja) 転動装置
JP2008180374A (ja) 転がり軸受
JP2006242246A (ja) 転がり軸受
CN116615611A (zh) 滚动轴承
JP7515829B2 (ja) 転がり軸受
JP2007002912A (ja) 転がり軸受
JP2014234901A (ja) 転がり軸受
WO2017164399A1 (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
JP2000161349A (ja) 車両用歯車軸支持装置
JP2007170426A (ja) 転動装置
JP2008019965A (ja) 遊星歯車装置及び転がり軸受
JP2006250313A (ja) 転動装置
JPH084773A (ja) 固体潤滑転がり軸受
JP3939200B2 (ja) グリース封入耐熱性転がり軸受
JP2006250324A (ja) 保持器
JP2007146889A (ja) 転がり支持装置
GB2529465A (en) Rolling element bearing
JP2014228099A (ja) 転がり軸受
WO2023021786A1 (ja) 転がり軸受
US20240125351A1 (en) Thrust needle roller bearing
JP5485922B2 (ja) 転動装置
JP2011043182A (ja) 保持器付きころ、保持器付きころ軸受および保持器
JP4277521B2 (ja) テンタークリップ用転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination