JP2004340270A - スラストニードル軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ni被膜を形成するとともに、このNi被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させることにより、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制できるようにし、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命も向上できるようにした。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、スラストニードル軸受に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スラストニードル軸受は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、保持器のポケットに保持したものであり、保持器には鋼鈑製等の金属製保持器が多く用いられている。針状ころを放射状に複数列に配列したものもある。
【0003】
このようなスラストニードル軸受では、細いころが狭い軌道面間に多数配列されているので内部隙間が狭く、潤滑油がころの転走面に行き渡りにくい。このため、ころと保持器ポケットの案内面間で油膜切れを起こしやすく、図4(a)、(b)、(c)に示すように、保持器ポケットの案内面と、この案内面と当たるころの部位に局部摩耗が生じ、場合によっては、ころに剥離が生じる。さらに、図4(d)に示すように、ころの局部摩耗エッジ部に当たる軌道輪の軌道面に、応力集中と潤滑不足による表面起点型の剥離が生じることもある。
【0004】
上述したころと保持器ポケットの案内面間の潤滑不足に起因する摩耗や剥離を防止するためには、樹脂製保持器を用いることが考えられるが、樹脂製保持器は金属製保持器に比べて剛性や強度が低く、高速、高荷重で使用される場合は、クリープ変形したり破損したりする恐れがある。
【0005】
この問題に対して、保持器の少なくともころと接触する部分の一部を樹脂で形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、このように一部を樹脂で形成した保持器は、高速、高荷重のような過酷な条件で使用されると樹脂部が剥がれやすく、基本的な機能であるころの保持機能が損なわれる恐れがある。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−166014号公報(第10−13頁、第11−20図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器のクリープ変形や破損等がなく、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるスラストニードル軸受を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、金属製保持器で保持したスラストニードル軸受において、前記保持器の表面に、ふっ素樹脂を分散させた無電解Ni被膜を形成した構成を採用した。
【0009】
すなわち、金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ni被膜を形成するとともに、このNi被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させることにより、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制できるようにし、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命も向上できるようにした。
【0010】
前記ふっ素樹脂としては、PTFE(ポリテトラフロロエチレン)、ポリトリフロロエチレン、ポリトリフロロクロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、ポリビニルホラロイド、ポリビニリデンフロライド等を使用することができる。
【0011】
前記ふっ素樹脂の分散量は5〜50体積%とするのが望ましい。添加量が5体積%未満では、被膜の潤滑性が不十分となり、添加量が50体積%を超えると、ふっ素樹脂の偏析が生じて、その偏析部で被膜の耐摩耗性が劣化するからである。
【0012】
前記無電解Ni被膜の厚みは2μm以上とするのが望ましい。被膜の厚みが2μm未満では、Ni被膜自体の耐摩耗性が不足し、ふっ素樹脂の潤滑性も十分に発揮できないからである。なお、被膜厚みの上限は特に制約されないが、被膜処理のコスト、保持器ポケットの寸法精度等を考慮すると、30μm程度以下とするのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図3に基づき、この発明の実施形態を説明する。このスラストニードル軸受は、図1に示すように、対向する軌道輪1a、1bの軌道面間に放射状に配列された針状ころ2を、冷延鋼鈑(SPCC)製の金属製保持器3で保持したものであり、図2に示すように、保持器3の表面には、下地膜を介してPTFEを5〜50体積%分散させた無電解Ni被膜が形成されている。
【0014】
上述した実施形態では、金属製保持器を冷延鋼鈑製のものとしたが、機械構造用炭素鋼やクロム・モリブデン鋼等の他の鋼製のものや、銅合金製のものとすることもできる。また、Ni被膜に分散させるふっ素樹脂としては、ポリトリフロロエチレン、ポリトリフロロクロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、ポリビニルホラロイド、ポリビニリデンフロライド等も使用することができる。
【0015】
さらに、上述した実施形態では、針状ころが放射状に1列に配列されたものとしたが、本発明に係るスラストニードル軸受は、針状ころが放射状に複数列に配列されたものにも適用することができる。
【0016】
【実施例】
図1に示したスラストニードル軸受で、表1に示すように、無電解Ni被膜の厚みを2μm以上とし、PTFEの分散量を5〜50体積%としたもの(実施例1〜6)を用意した。また、比較例として、保持器に無電解Ni被膜を形成しないもの(比較例1)と、PTFEの分散量または無電解Ni被膜の厚みが上記範囲を外れるもの(比較例2〜4)も用意した。実施例および比較例の各スラストニードル軸受の仕様寸法は、以下の通りである。
・ころ :直径3mm、本数24本
・軌道輪:内径65mm、外径85mm、肉厚3mm
【0017】
【表1】
【0018】
上記実施例および比較例の各スラストニードル軸受について、ころ摩耗試験と軸受寿命試験を行った。各試験はいずれも、回転試験機に取り付けたスラストニードル軸受を、アキシアル荷重を負荷しながら高速回転させる方法で行った。
【0019】
(1)ころ摩耗試験
各実施例および比較例のサンプル数は4個とし、試験時間は20時間とした。試験後の各ころの母線に沿った摩耗プロフィルを全数測定し、図3に示すように、新品ころの母線形状と重ね合わせたときの最大摩耗深さでころの摩耗を評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重:6.86kN
・回転速度:3000rpm
・潤滑油:スピンドル油VG2(油膜パラメータλ=0.198)
【0020】
上記ころの摩耗深さの測定結果を表1に示す。各実施例のころ摩耗深さは、無電解Ni被膜のない比較例1のものの半分以下に低減されている。一方、PTFEの分散量または無電解Ni被膜の厚みを上記範囲から外した比較例2〜4は、比較例1のものに対して、僅かしかころ摩耗深さが低減されていない。
【0021】
(2)軸受寿命試験
各実施例および比較例のサンプル数は8個とし、ころまたは軌道輪が破損するまでの時間を測定した。軸受寿命はL10寿命(サンプルの90%が破損しないで使える時間)で評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重:9.81kN
・回転速度:5000rpm
・潤滑油:スピンドル油VG2(油膜パラメータλ=0.101)
【0022】
上記L10寿命の測定結果を表1に併せて示す。表1には、無電解Ni被膜のない比較例1のL10寿命を基準とする寿命比も示す。各実施例のL10寿命は、いずれも比較例1のものの10倍以上であり、軸受寿命が著しく延長されていることが分かる。一方、比較例2〜4のものの寿命比は、概ね1.5程度で、最大のものでも2.9である。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、この発明のスラストニードル軸受は、金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ni被膜を形成するとともに、このNi被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させるようにしたので、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制でき、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スラストニードル軸受の実施形態を示す縦断面図
【図2】図1の保持器表層部の断面顕微鏡写真
【図3】ころ摩耗試験におけるころの摩耗深さの測定方法を説明するグラフ
【図4】a、bは、それぞれ保持器ところの局部摩耗状況を示す写真、cは局部摩耗したころの母線形状を示すグラフ、dは軌道輪の剥離状況を示す写真
【符号の説明】
1a、1b 軌道輪
2 ころ
3 保持器
Claims (3)
- 対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、金属製保持器で保持したスラストニードル軸受において、前記保持器の表面に、ふっ素樹脂を分散させた無電解Ni被膜を形成したことを特徴とするスラストニードル軸受。
- 前記ふっ素樹脂の分散量を5〜50体積%とした請求項1に記載のスラストニードル軸受。
- 前記無電解Ni被膜の厚みを2μm以上とした請求項1または2に記載のスラストニードル軸受。
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-
2003
- 2003-05-15 JP JP2003137718A patent/JP2004340270A/ja active Pending
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