JP2008291994A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の転動体3と、この転動体3を保持する保持器2とを備え、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境下で使用される転がり軸受1であって、上記環境下において剥離または溶出が生じにくい金属被膜を上記保持器2の表面部位に形成し、この金属被膜は銅合金被膜であり、特に銅−スズ合金めっき被膜である。
【選択図】図2
Description
コンロッドは、直線状棒体の下方に大端部を、上方に小端部を設けたものからなる。クランク軸は、コンロッドの大端部に、ピストンとコンロッドを連結するピストンピンは、コンロッドの小端部に、それぞれ係合穴に取り付けられたころ軸受を介して回転自在に支持されている。回転軸を支持するころ軸受は、複数のころと、複数のころを保持する保持器とからなる。
そのため、上記針状ころ軸受の回転開始直後の摩耗や焼き付きを防止すべく、保持器の表面に潤滑性を有する被膜を予め形成する技術が提案されている。
また、上記転動体がころ形状であり、特に針状ころ形状であることを特徴とする。
また、上記銅−スズ合金めっき被膜において、銅とスズの重量比率が(銅:スズ)=(90:10)〜(45:55)であることを特徴とする。
また、上記銅合金被膜の下地として、銅ストライクめっき被膜を形成することを特徴とする。
ガソリンと潤滑油とを混合した混合気は、吸気孔9からクランク室5へ送り込まれてから、ピストン8の上下動作に応じてシリンダ4の上方の燃焼室11へ導かれ燃焼される。燃焼された排気ガスは排気孔10から排出される。
また、保持器2の表面部位に加えて、転動体である針状ころ3の表面またはコンロッド7の係合穴内径面にも同様の金属被膜を形成することができる。
硫黄系化合物を含む添加剤が添加される潤滑油としては、鉱油、合成油、エステル油、エーテル油などが挙げられる。
硫黄系化合物としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(以下、ZnDTPと記す)、ジアリルジチオリン酸亜鉛等のチオリン酸塩、硫化テルペン、フェノチアジン、メルカプトベンゾチアゾール、石油スルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリブテン−P2S5 反応生成物塩、有機スルホン酸のアンモニウム塩、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、1-メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール、2-メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、2-(デシルジチオ)-ベンズイミダゾール、2,5-ビス(ドデシルジチオ)-ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物、二硫化ジベンジル、二硫化ジフェニル、硫化スパーム油などの硫化油脂、硫化オレフィン、硫化脂肪エステルなどの硫化エステル、ジベンジルジサルファイド、アルキルポリサルファイド、オレフィンポリサルファイド、ザンチックサルファイド等のサルファイド、カルシウムスルホネート、マグネシウムスルホネート、アルキルジチオリン酸アミン等を挙げることができる。
上記硫黄系化合物の中でコンロッド用のころ軸受に影響を与えやすい化合物はZnDTPである。
硫黄成分と反応しにくい耐硫化性を有する金属としては、例えば、Sn、Ni、Cr等およびこれらの合金が挙げられる。また単独では耐硫化性の低い金属でも耐硫化性を有する金属との合金とすることで溶出が生じにくい被膜を形成して用いることができる。
これらの中で、安価で容易に合金を形成し、被膜形成も容易であることから銅合金を用いることが好ましい。また、銅合金の中では、安価な銅と容易に合金を形成し、被膜形成も容易であることから硫化物を形成しない金属としてSnを用いた銅−スズ合金を用いることが好ましい。電気めっき法により銅−スズ合金めっきを施すことで、銅−スズ合金めっき被膜が保持器表面に形成される。
また、本発明の転がり軸受は、図1で示したように、直線往復運動を出力するピストンピンを支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの小端部に設けられた係合穴に取り付けることもできる。
摩擦試験用SUJ2リング〔外径 40 mm ×内径 20 mm ×厚さ 10 mm (副曲率R 60 )、ショットブラストにより表面粗さRa 0.7 μm:図3の17〕の外径面に電気めっき法により銅−スズ合金めっきを施し、表1に示す組成の膜厚 25μm の銅−スズ合金めっき被膜を形成した。また、潤滑油浸漬試験用としてSCM415角棒( 3 mm ×3 mm × 20 mm、表面積 258 mm2 )の表面に同様の電気めっきを施し、25μm の銅−スズ合金めっき被膜を形成して、試験片を得た。なお、めっき被膜組成はエネルギー分散型X線分析装置にて定量分析した値である。この試験片を以下に示す摩擦試験および潤滑油浸漬試験に供し、被膜成分の摩擦係数および潤滑油中に溶出する量を測定した。結果を表1に示す。
摩擦試験機を図3に示す。図3(a)は正面図を、図3(b)は側面図をそれぞれ表す。
回転軸18にリング状試験片17を取り付け、アーム部19のエアスライダー21に鋼鈑20を固定する。リング状試験片17は所定の荷重22を図面上方から印加されながら鋼鈑20に回転接触すると共に潤滑油が含浸されたフェルトパッド24より潤滑油がリング状試験片17の外径面に供給される。リング状試験片17を回転させたときに発生する摩擦力はロードセル23により検出される。また、所定時間経過後、リング状試験片17の外径面に形成された被膜の状態は目視により、顕著な摩耗および剥離のないものは「可」と評価して「○」を、顕著な摩耗はないが剥離のあるものは、「不可」と評価して「△」を記録する。
鋼鈑20はSCM415浸炭焼入れ焼戻し処理品(Hv 700 、表面粗さ Ra 0.01μm)を、潤滑油はモービルベロシティオイルNo.3(エクソンモービル社製:VG2)をそれぞれ用いた。荷重は 50 N 、滑り速度は 5.0 m /秒、試験時間は 30 分である。摩擦係数は試験終了前 10 分間の平均値として表した。
ZnDTP(LUBRIZOL社製:LUBRIZOL677A)を 1 重量%含有させたポリ−α−オレフィン油(三井化学社製:ルーカントHC−10) 2.2 g 中に試験片 3 個を 150℃にて 200 時間浸漬処理したときに、試験片から上記潤滑油中に溶出する被膜成分量を蛍光X線測定装置(リガク社製:Rigaku ZSX100e)を用いて測定する。
摩擦試験用SUJ2リング〔外径 40 mm ×内径 20 mm ×厚さ 10 mm (副曲率R 60 )、ショットブラストにより表面粗さRa 0.7μm:図3の17〕の外径面に、電気めっき法により下地処理として銅ストライクめっき(めっき厚: 5μm)を施したものを用いたこと以外は実施例1と同様の処理および評価を実施した。結果を表1に示す。
実施例1と形成される被膜以外が同様の試験片に、電気めっき法により下地処理として銅ストライクめっき(めっき厚: 5μm)を施し、さらに表層に電気めっき法により銀めっき(めっき厚: 20μm )を施した。得られた試験片を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例1と形成される被膜以外が同様の試験片に、電気めっき法により銅めっき(めっき厚: 25μm )を施した。得られた試験片を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
一方、表1に示す実施例1〜実施例7は、スズの含有量が所定量の範囲にあるので、摩擦係数が低く、摩擦試験中の剥離や顕著な摩耗は見られなかった。また、潤滑油浸漬試験においても被膜成分の潤滑油への溶出は微量であった。
1a 針状ころ軸受
1b 針状ころ軸受
2 保持器
2a ポケット部
2b 柱部
3 針状ころ(転動体)
4 シリンダ
5 クランク室
6 クランク軸
7 コンロッド
8 ピストン
9 吸気孔
10 排気孔
11 燃焼室
12 回転中心軸
13 バランスウェイト
14 ピストンピン
15 大端部
16 小端部
17 リング状試験片
18 回転軸
19 アーム部
20 鋼鈑
21 エアスライダー
22 荷重
23 ロードセル
24 フェルトパッド
Claims (12)
- 複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備え、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境下で使用される転がり軸受であって、
前記環境下において剥離または溶出が生じにくい金属被膜を前記保持器の表面部位に形成したことを特徴とする転がり軸受。 - 前記保持器が、鉄系金属材料の成形体であることを特徴とする請求項1記載の転がり軸受。
- 前記鉄系金属材料は、軸受鋼、浸炭鋼、機械構造用炭素鋼、冷間圧延鋼、または熱間圧延鋼であることを特徴とする請求項2記載の転がり軸受。
- 前記転動体が、ころ形状を有することを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の転がり軸受。
- 前記ころ形状が、針状ころ形状であることを特徴とする請求項4記載の転がり軸受。
- 前記金属被膜が、銅合金被膜であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項記載の転がり軸受。
- 前記銅合金被膜が、銅−スズ合金めっき被膜であることを特徴とする請求項6記載の転がり軸受。
- 前記銅−スズ合金めっき被膜において、銅とスズの重量比率が(銅:スズ)=(90:10)〜(45:55)であることを特徴とする請求項7記載の転がり軸受。
- 前記銅合金被膜の下地として、銅ストライクめっき被膜を形成することを特徴とする請求項6、請求項7または請求項8記載の転がり軸受。
- 前記金属被膜の膜厚が、5〜60μm であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の転がり軸受。
- 前記金属被膜は、3 mm×3 mm×20 mm の寸法(表面積 258 mm2 )を有するSCM415製基材片に該金属被膜を形成した試験片 3 個を、ジチオリン酸亜鉛を 1 重量%含有させたポリ−α−オレフィン油 2.2 g 中に 150℃にて 200 時間浸漬処理したときに、試験片から溶出する金属被膜成分量が蛍光X線測定装置による測定にて、前記油中で 500 ppm 以下となる被膜であることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項記載の転がり軸受。
- 前記転がり軸受が、回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの大端部に設けられた係合穴に取り付けられることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか一項記載の転がり軸受。
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