JP5459538B2 - Tapered roller bearing - Google Patents
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Description
本発明は、外輪、内輪および円錐ころを有し、潤滑油で潤滑される円すいころ軸受に関する。 The present invention relates to a tapered roller bearing having an outer ring, an inner ring and a tapered roller and lubricated with lubricating oil.
従来、潤滑油で潤滑される円すいころ軸受として、潤滑状態の改善を目的としたものは、特開平11−48805号公報(特許文献1)に記載されているものがある。この円すいころ軸受もしくは円すいころ軸受装置は、内輪と、外輪と、円錐ころとを有し、上記内輪の内周面は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に固定されている一方、上記外輪の外周面は、ディファレンシャルギヤ装置内の環状の仕切り壁に固定されている。 Conventionally, as a tapered roller bearing lubricated with lubricating oil, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-48805 (Patent Document 1) for the purpose of improving the lubrication state. This tapered roller bearing or tapered roller bearing device has an inner ring, an outer ring, and a tapered roller, and the inner peripheral surface of the inner ring is fixed to the pinion shaft of the differential gear device, while the outer peripheral surface of the outer ring Is fixed to an annular partition wall in the differential gear device.
上記円錐ころ軸受装置は、ディファレンシャルギヤ装置のリングギヤの方から潤滑油通路を介して流れてきた潤滑油を、円すいころの小径側端面側から大径側端面側へ、円すいころ軸受の軸方向の一方の開口から他方の開口まで通過させることにより、円すいころ軸受の潤滑を行っている。 In the tapered roller bearing device, the lubricating oil flowing from the ring gear of the differential gear device through the lubricating oil passage is passed from the small diameter end surface side to the large diameter end surface side of the tapered roller in the axial direction of the tapered roller bearing. The tapered roller bearing is lubricated by passing it from one opening to the other.
しかしながら、上記円錐ころ軸受装置は、内輪と外輪との間を、軸方向の一方から軸方向の他方に向けて潤滑油が流れる形式であることに加えて、ディファレンシャルギヤ装置に使用される潤滑油は、リングギヤやサイドギヤ等の様々なギヤの噛合部の焼付を防止するのに好適な粘度が高い潤滑油であるので、転動体である円すいころと外内輪の軌道面および内輪の大つば部との転がりもしくはすべり接触部分でのせん断、攪拌抵抗が元々大きく、かつ、円すいころ軸受の保持器の回転に伴ってこれにつれまわる潤滑油の量が多く、これらに伴う発熱や回転トルクの増大が比較的大きい。 However, the tapered roller bearing device has a lubricating oil used in a differential gear device in addition to a type in which the lubricating oil flows between one inner ring and the other outer ring from the one axial direction to the other axial direction. Is a lubricating oil with high viscosity suitable for preventing seizure of meshing parts of various gears such as ring gears and side gears, so that a tapered roller as a rolling element, a raceway surface of an outer inner ring, and a large collar part of an inner ring The shearing / stirring resistance at the rolling or sliding contact part of the roller is originally high, and the amount of lubricating oil that accompanies the rotation of the tapered roller bearing cage increases, and the heat generation and rotational torque increase associated with these are compared. Big.
また、特開2007−032806号公報(特許文献2)においては、上記問題を解決すべく、保持器の回転に伴ってこれにつれまわる潤滑油に起因する発熱や回転トルクの増大を抑えるために、保持器表面に凹凸表面や撥油剤からなるつれまわり抑制部を設けることが開示されている。 In addition, in JP 2007-032806 A (Patent Document 2), in order to solve the above problem, in order to suppress the heat generation and the increase of the rotational torque caused by the lubricating oil accompanying the rotation of the cage, It has been disclosed to provide an anti-rotation portion made of an uneven surface or an oil repellent on the surface of the cage.
しかしながら、保持器に連れまわる潤滑油を抑制するだけでは、潤滑油が関係する発熱や回転トルクの増大を十分に抑えることができない。また、ディファレンシャルギヤ装置に使用される潤滑油は、いわゆるギヤ油であり、前記の通り比較的粘度が高く、かつ、極圧剤等も比較的多く含まれている。そのため、物理的にも化学的にも撥油剤による処理層に対して活性であり、この点からも改善が求められている。 However, it is not possible to sufficiently suppress the heat generation and the increase in the rotational torque related to the lubricating oil only by suppressing the lubricating oil accompanying the cage. Further, the lubricating oil used in the differential gear device is a so-called gear oil, which has a relatively high viscosity as described above and contains a relatively large amount of extreme pressure agent and the like. Therefore, it is physically and chemically active against the treatment layer with the oil repellent, and improvement is also demanded from this point.
本発明は、撥油処理を施す部分を最適化することにより、潤滑性能を損なうことなく潤滑油が関係する発熱や回転トルクの増大を抑制することのできる構成を有する円すいころ軸受を提供することを課題とする。併せて、撥油処理においては、耐久性を向上させ、安定した撥油性能を持たせることで、さらに安定して発熱や回転トルクの増大を抑制することのできる構成を有する円すいころ軸受を提供することを課題とする。 The present invention provides a tapered roller bearing having a configuration capable of suppressing an increase in heat generation and rotational torque related to lubricating oil without deteriorating lubricating performance by optimizing a portion subjected to oil repellent treatment. Is an issue. At the same time, in oil repellency treatment, we provide tapered roller bearings that have a structure that can further suppress heat generation and increase in rotational torque by improving durability and providing stable oil repellency. The task is to do.
上記課題を解決するため、第一の発明に係る円すいころ軸受は以下の構成を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the tapered roller bearing according to the first invention is characterized by having the following configuration.
すなわち、外輪、内輪、外輪と内輪の間に配設される複数の転動体、転動体を離間保持する保持器を備え、潤滑油により転がり接触する部位及びすべり接触する部位を潤滑される円すいころ軸受において、
転動体は円すいころであって、
転動面及び大径側端面と小径側端面を有し、
大径側端面は内輪大つば部とすべり接触するころ頭部と、
ころ頭部から略円すい形状の遷移部分を経て小径側端面部に向けて窪み、略平面の底部を備える大径側端面とからなり、
内輪は、外周面に転動体が転動する軌道面と、
小径側端面と大径側端面と、
転動体のころ頭部がすべり接触する大つば部と、
大つば部を形成する大つば部外径面を備え、
外輪は、内周面に転動体が転動する軌道面と、
小径側端面と大径側端面とからなるものであって、
少なくとも、
ころ頭部と略円すい形状の遷移部分を除く転動体の外面、
外周面と大径側端面を除く外輪の外面、
内周面と大径側端面と大つば部外径面及び大つば部を除く内輪の外面、
保持器の全面に、
撥油処理が施され、
前記撥油処理が、前記内輪、外輪、転動体、保持器を形成する母材表面に、金属酸化物層を形成した後、撥油剤層を設けたものであり、
前記金属酸化物層は、前記母材の表面を、
水と、金属種がシリコン、チタン、もしくはアルミニウムで、アルキル部分の炭素数が1〜6の低級アルキルであるアルキルアルコキシ金属塩、またはハロゲンアルコキシ金属塩と、
炭素数1〜6の低級アルコールと、
平均粒径が1nm以上200nm以下である金属酸化物微粒子と、を必須成分とし、
pHが6以下である第一の溶液に接触させた後、
アルカリ金属塩を含有し、
pHが11〜13である第二の溶液に接触させることにより、
母材の表面に金属酸化物層を形成するものであり、その後、
前記金属酸化物層が形成された母材の表面を、
水と、シリコン、チタン、またはアルミニウムを含有するフッ素系カップリング剤と、
炭素数1〜6の低級アルコールと、を含有し、
pHが6以下である第三の溶液に接触させた後に、
アルカリ金属塩を含有し、
pHが11〜13である第四の溶液に接触させることにより、
前記金属酸化物層の上に設けた撥油層であることを特徴とする。
That is, a tapered roller having an outer ring, an inner ring, a plurality of rolling elements disposed between the outer ring and the inner ring, a cage that holds the rolling elements apart, and a portion that makes rolling contact with a lubricating oil and a portion that makes sliding contact is lubricated. In the bearing
The rolling element is a tapered roller,
Having a rolling surface and a large-diameter side end surface and a small-diameter side end surface;
The end face on the large diameter side is a roller head that is in sliding contact with the large collar of the inner ring,
It consists of a large-diameter side end surface that has a substantially flat bottom portion that is depressed toward the small-diameter side end surface portion from the roller head through a substantially conical transition portion,
The inner ring has a raceway surface on which the rolling elements roll on the outer peripheral surface,
A small diameter side end surface and a large diameter side end surface;
A large brim where the roller head of the rolling element comes into sliding contact,
It has a large collar part outer diameter surface that forms a large collar part,
The outer ring has a raceway surface on which the rolling elements roll on the inner peripheral surface,
It consists of a small diameter side end surface and a large diameter side end surface,
at least,
The outer surface of the rolling element, excluding the roller head and the transition portion of the substantially conical shape,
The outer surface of the outer ring excluding the outer peripheral surface and the large-diameter end surface,
The outer surface of the inner ring excluding the inner peripheral surface, the large-diameter side end surface, the large brim outer diameter surface and the large brim portion,
On the entire surface of the cage,
Oil-repellent treatment is given ,
In the oil repellent treatment, a metal oxide layer is formed on the surface of the base material forming the inner ring, outer ring, rolling element, and cage, and then an oil repellent layer is provided.
The metal oxide layer, the surface of the base material,
Water, an alkylalkoxy metal salt having a metal species of silicon, titanium, or aluminum and a lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms in the alkyl portion, or a halogen alkoxy metal salt;
A lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms;
Metal oxide fine particles having an average particle diameter of 1 nm to 200 nm as essential components,
after contacting the first solution having a pH of 6 or less,
Contains alkali metal salts,
by contacting a second solution having a pH of 11-13,
A metal oxide layer is formed on the surface of the base material, and then
The surface of the base material on which the metal oxide layer is formed,
Water and a fluorine-containing coupling agent containing silicon, titanium, or aluminum;
Containing a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms,
After contacting with a third solution having a pH of 6 or less,
Contains alkali metal salts,
by contacting with a fourth solution having a pH of 11-13,
It is an oil repellent layer provided on the metal oxide layer.
本発明によれば、前記ギヤ油である潤滑油が前記保持器と共につれまわるのを抑制するばかりでなく、より好適な部位にも撥油処理を施しているため、円すいころ軸受の潤滑を損なわずに、円すいころ軸受内部の潤滑油の流れをより好適なものとすることが可能である。そのため、潤滑油に関係する発熱や回転トルクの増大を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, not only the lubricating oil, which is the gear oil, is prevented from being entangled with the cage, but also a more suitable portion is subjected to an oil repellent treatment, so that the lubrication of the tapered roller bearing is impaired. In addition, it is possible to make the flow of the lubricating oil inside the tapered roller bearing more suitable. Therefore, it is possible to effectively suppress an increase in heat generation and rotational torque related to the lubricating oil.
ここで、潤滑油に関係する発熱や回転トルクの増大の原因となるものは、円すいころ軸受の潤滑に必ずしも必要ではない部分での潤滑油の攪拌・せん断による発熱及び回転トルクの増大である場合が多い。 Here, the cause of heat generation and increase in rotational torque related to lubricating oil is the case where heat generation and rotational torque increase due to agitation / shearing of lubricating oil in a portion not necessarily required for the lubrication of tapered roller bearings There are many.
この第一の発明の場合、円すいころ軸受において、潤滑が不足して焼き付き等の不具合が発生しやすい部位である転動体のころ頭部と、内輪の大つば部との接触面には撥油処理を施していない。そのため、撥油処理の施されていないこの部分に潤滑油が豊富に行き渡ることになる。 In the case of this first invention, in the tapered roller bearing, there is no oil repellency on the contact surface between the roller head of the rolling element and the large collar portion of the inner ring, which is a part that is prone to problems such as seizure due to insufficient lubrication. It has not been processed. For this reason, a large amount of lubricating oil is distributed over this portion that has not been subjected to the oil repellent treatment.
さらに、通常円すいころは、その大径側端面において、ころ頭部から略円すい形状の遷移部分を経て小径側端面部に向けて窪み、略平面の底部を備える大径側端面とからなっている。また、通常大つば部は、大つば部を形成するための大つば部外径面を備えている。これら略円すい状の遷移部分、大つば部外径面は、前記転動体のころ頭部、前記内輪の大つば部にそれぞれ連続して形成されている。 Furthermore, a normal tapered roller has a large-diameter end face that is recessed from the roller head to a small-diameter end face through a transition portion having a substantially conical shape on the large-diameter end face and having a substantially flat bottom. . In addition, the large collar portion usually has a large collar outer diameter surface for forming the large collar portion. These substantially conical transition portions and outer diameter surfaces of the large collar portions are formed continuously on the roller heads of the rolling elements and the large collar portions of the inner rings, respectively.
したがって、この第一の発明の場合、前記潤滑が不足して焼き付き等の不具合が発生しやすい部位に隣接した部分も撥油処理がなされていない。そのため、潤滑油は、この部分に好適に付着し、ここから前記潤滑が不足して焼き付き等の不具合が発生しやすい部位である転動体のころ頭部と内輪の大つば部との接触面に潤滑油がより行き渡りやすくなる。 Therefore, in the case of this first invention, the oil repellent treatment is not performed on the portion adjacent to the portion where the lubrication is insufficient and a defect such as seizure is likely to occur. For this reason, the lubricating oil suitably adheres to this portion, and from here on the contact surface between the roller head of the rolling element and the large collar portion of the inner ring, where the lubrication is insufficient and defects such as seizure are likely to occur. Lubricating oil is more easily distributed.
詳細なメカニズムは不明な点もあるが、上記したような作用により、好適に円すいころ軸受の発熱や回転トルクの増大を抑制することが可能である。 Although the detailed mechanism is unclear, it is possible to suitably suppress the heat generation and the increase in rotational torque of the tapered roller bearing by the above-described action.
さらに、好ましくは、第二の発明として、前記第一の発明において、
第一の溶液は、前記金属酸化物微粒子として、平均粒径が1nm以上200nm以下であるシリカ、チタニア、またはアルミナからなる微粒子を0.1重量%以上5.0重量%以下の割合で含有することを特徴とするものである。
Furthermore, preferably, as the second invention, in the first invention,
The first solution contains, as the metal oxide fine particles, fine particles made of silica, titania, or alumina having an average particle diameter of 1 nm or more and 200 nm or less in a proportion of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less. It is characterized by this.
以下、第一および第二の発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the first and second inventions will be described more specifically.
前記金属酸化物層および撥水撥油層は、保持器の表面を、水と、金属種がシリコン、チタン、もしくはアルミニウムで、アルキル部分の炭素数が1〜6の低級アルキルであるアルキルアルコキシ金属塩、またはハロゲンアルコキシ金属塩と、炭素数1〜6の低級アルコールと、平均粒径が1nm以上200nm以下である金属酸化物微粒子(シリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、酸化カルシウム、酸化亜鉛等からなる微粒子)と、を必須成分とし、pHが6以下である第一の溶液に接触させた後、アルカリ金属塩を含有し、pHが11〜13である第二の溶液に接触させることにより、保持器の表面に金属酸化物層を形成する金属酸化物層形成工程と、前記金属酸化物層形成工程の後に、前記保持器の表面を、シリコン、チタン、またはアルミニウムを含有するフッ素系カップリング剤と、水と、炭素数1〜6の低級アルコールと、を含有し、pHが6以下である第三の溶液に接触させた後に、アルカリ金属塩を含有し、pHが11〜13である第四の溶液に接触させることにより、前記金属酸化物層の上に撥水撥油層を形成する撥水撥油層形成工程と、を含む方法で形成されていることが好ましい。 The metal oxide layer and the water / oil repellent layer are alkylalkoxy metal salts in which the surface of the cage is water and the metal species is silicon, titanium, or aluminum, and the alkyl portion is a lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms. Or metal oxide fine particles (silica, titania, alumina, magnesia, calcium oxide, zinc oxide, etc.) having an average particle size of 1 nm to 200 nm and a halogen alkoxy metal salt, a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms, ) And an essential component, and after contact with a first solution having a pH of 6 or less, the cage is brought into contact with a second solution containing an alkali metal salt and having a pH of 11 to 13. After the metal oxide layer forming step of forming a metal oxide layer on the surface of the metal and the metal oxide layer forming step, the surface of the cage is made of silicon, titanium, or A fluorine-containing coupling agent containing aluminum, water, a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and after contacting with a third solution having a pH of 6 or less, containing an alkali metal salt And a water / oil repellent layer forming step of forming a water / oil repellent layer on the metal oxide layer by contacting with a fourth solution having a pH of 11-13. Is preferred.
前記第一の溶液は、前記金属酸化物微粒子として、平均粒径が1nm以上200nm以下であるシリカ、チタニア、またはアルミナからなる微粒子を0.1重量%以上5.0重量%以下の割合で含有することが好ましい。 The first solution contains, as the metal oxide fine particles, fine particles composed of silica, titania, or alumina having an average particle diameter of 1 nm to 200 nm in a proportion of 0.1 wt% to 5.0 wt%. It is preferable to do.
合成樹脂製保持器の場合には、保持器の表面に親水化処理工程を行った後に前記金属酸化物層形成工程を行うことが好ましい。親水化処理工程としては、プラズマ処理、グロー放電、コロナ放電、紫外線照射等により、前記保持器の表面に水酸基を形成する方法が挙げられる。 In the case of a cage made of synthetic resin, it is preferable to perform the metal oxide layer forming step after performing a hydrophilic treatment step on the surface of the cage. Examples of the hydrophilic treatment step include a method of forming a hydroxyl group on the surface of the cage by plasma treatment, glow discharge, corona discharge, ultraviolet irradiation or the like.
金属酸化物層形成工程で使用する第一の溶液のpHを6以下とすることで、前記アルキルアルコキシ金属塩またはハロゲンアルコキシ金属塩の加水分解反応が促進される。また、第二の溶液のpHを11以上13以下とすることにより、前記加水分解反応生成物の水酸基(−OH)と保持器表面の水酸基(−OH)との脱水縮合反応が促進される。その結果、保持器の表面に金属酸化物層が強固に化学結合された状態で形成される。 By setting the pH of the first solution used in the metal oxide layer forming step to 6 or less, the hydrolysis reaction of the alkyl alkoxy metal salt or the halogen alkoxy metal salt is promoted. Further, by adjusting the pH of the second solution to 11 or more and 13 or less, the dehydration condensation reaction between the hydroxyl group (—OH) of the hydrolysis reaction product and the hydroxyl group (—OH) of the cage surface is promoted. As a result, the metal oxide layer is formed on the surface of the cage in a state where it is chemically bonded.
また、撥水撥油層形成工程で使用する第三の溶液のpHを6以下とすることで、前記フッ素系カップリング剤の加水分解反応が促進される。また、第四の溶液のpHを11以上13以下とすることにより、前記加水分解反応生成物の水酸基(−OH)と前記金属酸化層表面の水酸基(−OH)との脱水縮合反応が促進される。その結果、前記金属酸化物層の表面に撥水撥油層が強固に化学結合された状態で形成される。 Moreover, the hydrolysis reaction of the said fluorine-type coupling agent is accelerated | stimulated by making pH of the 3rd solution used at a water / oil repellent layer formation process into 6 or less. Further, by setting the pH of the fourth solution to 11 or more and 13 or less, the dehydration condensation reaction between the hydroxyl group (—OH) of the hydrolysis reaction product and the hydroxyl group (—OH) of the surface of the metal oxide layer is promoted. The As a result, a water / oil repellent layer is formed on the surface of the metal oxide layer in a state of being strongly chemically bonded.
さらに、金属酸化物層形成工程で、金属酸化物層(アルコキシ金属塩を構成する金属の酸化物からなる層)が保持器の被成膜面に生成する際に、第一の溶液に含まれる金属酸化物微粒子が被成膜面に結合することで、金属酸化物層が密に形成される。また、形成された金属酸化物層の表面に微粒子に起因する凹凸が形成されて、表面積率(表面が平滑面であると仮定した面積に対する実際の表面積の比率)が増大する。金属酸化物層の表面積率が増大すると、その上の層である撥水撥油層の表面積率も増大し、密な撥水撥油層が形成されることになるため、撥水撥油膜の撥水撥油性能が向上するとともに、撥水撥油膜が被
成膜面に対して強固に結合される。金属酸化物層および撥水撥油層の表面積率は1.1以上であることが好ましい。
Further, in the metal oxide layer forming step, a metal oxide layer (a layer made of an oxide of a metal constituting an alkoxy metal salt) is included in the first solution when it is formed on the film formation surface of the cage. The metal oxide fine particles are bonded to the deposition surface, so that the metal oxide layer is densely formed. Further, irregularities due to the fine particles are formed on the surface of the formed metal oxide layer, and the surface area ratio (the ratio of the actual surface area to the area assumed to be a smooth surface) increases. When the surface area ratio of the metal oxide layer increases, the surface area ratio of the water and oil repellent layer, which is the upper layer, also increases and a dense water and oil repellent layer is formed. The oil repellency is improved and the water / oil repellency film is firmly bonded to the film formation surface. The surface area ratio of the metal oxide layer and the water / oil repellent layer is preferably 1.1 or more.
アルコキシ金属塩(前記アルキルアルコキシ金属塩およびハロゲンアルコキシ金属塩)の具体例としては、金属種がシリコンである、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラクロロシラン、金属種がチタンである、テトラメトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネート、金属種がアルミナである、トリメトキシアルミネート、トリエトキシアルミネート、トリプロポキシアルミネートが挙げられる。 Specific examples of the alkoxy metal salt (the alkyl alkoxy metal salt and the halogen alkoxy metal salt) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrachlorosilane, and metal species, where the metal species is silicon. Examples include titanium, tetramethoxy titanate, tetraethoxy titanate, tetrapropoxy titanate, tetrabutoxy titanate, and trimethoxy aluminate, triethoxy aluminate, tripropoxy aluminate whose metal species is alumina.
第一の溶液に含まれる金属酸化物微粒子をなす金属酸化物の金属種とアルコキシ金属塩の金属種は、同じであることが特に好ましい。 It is particularly preferable that the metal species of the metal oxide forming the metal oxide fine particles and the metal species of the alkoxy metal salt contained in the first solution are the same.
金属酸化物微粒子の平均一次粒径は、好ましくは2nm以上100nm以下、より好ましくは2nm以上80nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下である。また、平均一次粒径が異なる金属酸化物微粒子を混合して使用することも可能である。平均一次粒径が1nm未満では、表面積率の増大効果が少なく、200nmを超えると、被成膜面から脱落しやすくなる。 The average primary particle size of the metal oxide fine particles is preferably 2 nm to 100 nm, more preferably 2 nm to 80 nm, and still more preferably 10 nm to 50 nm. Moreover, it is also possible to mix and use metal oxide fine particles having different average primary particle sizes. When the average primary particle size is less than 1 nm, the effect of increasing the surface area ratio is small, and when it exceeds 200 nm, the film tends to fall off from the film formation surface.
金属酸化物微粒子の溶液中の含有率は0.1以上3質量%以下とすることが好ましく、0.2質量%以上〜2.5質量%以下がさらに好ましい。金属酸化物微粒子の溶液中の含有率が0.1質量%未満では、金属酸化物層を密にする効果が少なく、5質量%を超えると、被成膜面に金属酸化物の微粒子が過度に重なった状態で堆積することになり、これに伴って微粒子が脱落することで撥水撥油膜に欠陥が生じ易くなる。 The content of the metal oxide fine particles in the solution is preferably 0.1 to 3% by mass, and more preferably 0.2% to 2.5% by mass. If the content of the metal oxide fine particles in the solution is less than 0.1% by mass, the effect of densifying the metal oxide layer is small. As a result, the fine particles fall off and the water and oil repellent film is likely to be defective.
金属酸化物微粒子の形状は、特に限定はなく、球形、矩形、扁平形、繊維状、ウイスカー状のもの等を使用できる。例えば、繊維状のものであれば、繊維の長さを1nm以上200nm以下とすることができる。また、異なる形状のものを混合して使用してもよい。また、平均一次粒径が1nm以上200nm以下であれば、多孔質のもの等を使用することも可能である。 The shape of the metal oxide fine particle is not particularly limited, and a spherical shape, a rectangular shape, a flat shape, a fiber shape, a whisker shape, or the like can be used. For example, if it is a fibrous thing, the length of a fiber can be 1 nm or more and 200 nm or less. Moreover, you may mix and use the thing of a different shape. Moreover, if an average primary particle diameter is 1 nm or more and 200 nm or less, a porous thing etc. can also be used.
第一の溶液の組成の一例を具体的に述べると、アルコキシ金属塩が1質量%以上10質量%以下、水が1質量%以上20質量%以下、アルコールが30質量%以上95質量%以下、金属酸化物の微粒子が0.1質量%以上5質量%以下であって、塩酸によりpHが6以下に調整されているものである。この場合、塩酸以外の成分をあらかじめ混合し、金属酸化物微粒子が均一になるよう数十分〜数時間攪拌した後、最後に塩酸を用いてpH調整を行うことが好ましい。 Specifically describing an example of the composition of the first solution, the alkoxy metal salt is 1% by mass to 10% by mass, the water is 1% by mass to 20% by mass, the alcohol is 30% by mass to 95% by mass, The metal oxide fine particles are 0.1 mass% or more and 5 mass% or less, and the pH is adjusted to 6 or less with hydrochloric acid. In this case, it is preferable to mix components other than hydrochloric acid in advance, stir for several tens of minutes to several hours so that the metal oxide fine particles become uniform, and finally adjust the pH using hydrochloric acid.
前記第二の溶液および第四の溶液は、特に、水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。また、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等も使用できる。また、各種のpH緩衝剤を併用してもよい。 The second solution and the fourth solution are particularly preferably sodium hydroxide aqueous solutions. Further, alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate and sodium hydrogen carbonate can also be used. Various pH buffering agents may be used in combination.
また、前記第一の溶液および第三の溶液が炭素数1〜6の低級アルコールを含むことにより、前記アルコキシ金属塩およびフッ素系カップリング剤の溶解度を高め、安定した溶液となる。炭素数1〜6の低級アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール等が好適に使用できる。より好ましくは、エタノールを用いる。 In addition, when the first solution and the third solution contain a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms, the solubility of the alkoxy metal salt and the fluorine-based coupling agent is increased and a stable solution is obtained. As the lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol and the like can be preferably used. More preferably, ethanol is used.
前記第三の溶液に含まれる、シリコン、チタン、またはアルミニウムを含有するフッ素系カップリング剤としては、第一の溶液に含まれる金属酸化物微粒子の金属種、あるいは、第一の溶液に含まれるアルコキシ金属塩の金属種と同じ金属種を有するものであることが好ましい。また、金属種がシリコンであるフッ素系カップリング剤(フッ素系シランカ
ップリング剤)を使用することが好ましい。
The fluorine-based coupling agent containing silicon, titanium, or aluminum contained in the third solution is contained in the metal species of the metal oxide fine particles contained in the first solution, or contained in the first solution. It is preferable to have the same metal species as the metal species of the alkoxy metal salt. Further, it is preferable to use a fluorine-based coupling agent (fluorine-based silane coupling agent) whose metal species is silicon.
具体的には、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリクロロシラン−3−ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリクロロシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロドデシルトリエトキシシラン、3−トリフルオロアセトキシプロピルトリメトキシシラン等が使用できる。 Specifically, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlorosilane-3 -Heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorododecyltriethoxysilane, 3-trifluoroacetoxypropyltrimethoxysilane and the like can be used.
上記のように、撥油処理を第一および第二の発明に係るものとすることにより、転動面に撥油処理を施しても十分な耐久性を有する撥油処理とすることが可能であり、第一の発明の効果をより長期に、より安定して付与することが可能となる。 As described above, by making the oil repellency treatment according to the first and second inventions, it is possible to obtain an oil repellency treatment having sufficient durability even when the oil repellent treatment is applied to the rolling surface. In addition, the effects of the first invention can be imparted more stably over a longer period.
また、第一および第二の発明に係る撥油処理は、化学的にも物理的にも安定であり、従来からの撥油処理、例えば、市販撥油剤である日本メクトロン株式会社製のノックスガード420ST等による処理に比べて強固なものとすることができる。 In addition, the oil repellent treatment according to the first and second inventions is chemically and physically stable, and the conventional oil repellent treatment, for example, Knox Guard manufactured by Nippon Mektron Co., Ltd., which is a commercially available oil repellent. It can be made stronger than processing by 420ST or the like.
また、本発明によれば、潤滑油を必要とする部位に効果的に供給することになるため、例えばギヤボックス等に封入する潤滑油量を最低限のものとすることができる。回転トルク低減によるエネルギー損失の減少に加え、もともとの潤滑油の使用量も少なくてすみ、環境負荷がより小さいものとすることができる。 Further, according to this onset bright, because that will effectively supplied to the site in need of lubricating oil may be, for example, those lubricating oil amount filled into the gear box or the like minimum. In addition to reducing energy loss by reducing rotational torque, the amount of original lubricating oil used can be reduced, and the environmental load can be reduced.
本発明によれば、潤滑油が関係する発熱や回転トルクの増大を抑制した円すいころ軸受を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tapered roller bearing which suppressed the heat_generation | fever and the increase in rotational torque which concern about lubricating oil can be obtained.
以下、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図1は、本発明に係る円すいころ軸受の断面を示すものである。円すいころ軸受は、内輪1、外輪2、内輪1と外輪2の間に配設される円すいころである複数の転動体3、転動体を保持する保持器4から基本的に形成され、内輪1と外輪2が転動体3により回転自在に支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
FIG. 1 shows a cross section of a tapered roller bearing according to the present invention. The tapered roller bearing is basically formed from an
転動体3は、図1における左側の端面である小径側端面と、図1における右側の端面である大径側端面を有する。大径側端面は、内輪大つば部21とすべり接触するころ頭部5と、ころ頭部5から略円すい状に大径側端面から小径側端面に向けて遷移部分8を経て窪んでいる略平面の底部7を備えている。また図1の例においは、転動面19は外輪2の軌道面16及び内輪1の軌道面17と転動接触している。
The rolling element 3 has a small diameter side end surface which is a left end surface in FIG. 1 and a large diameter side end surface which is a right end surface in FIG. 1. The large-diameter side end surface is recessed substantially through the
内輪1は、その外周面に転動体3が転動する内輪軌道面17と、内輪小径側端面15と、内輪大径側端面14と、内輪大つば部21と、内輪大つば部21を形成する内輪大つば部外径面6と、通常軸と嵌めあわされる内輪内周面11を備える。また、内輪大つば部外径面6と内輪大つば部のつなぎ目部分には、内輪大つば部面取り9が施される場合が多い。
The
外輪2は、その内周面に転動体3が転動する外輪軌道面16と、外輪小径側端面12と、外輪大径側端面13と、通常ハウジングと嵌めあわされる外輪外周面10を備える。
The
保持器は、複数の転動体3を離間して保持するためのものであり、通常金属製もしくは合成樹脂で形成されている。 The cage is for holding the plurality of rolling elements 3 apart from each other, and is usually made of metal or synthetic resin.
本発明の第一の発明によれば、少なくとも、転動体3においては、略円すい上に形成されている遷移部分8と、ころ頭部5を除いた外面に撥油処理を施し、外輪2においては、外輪外周面10と外輪大径側端面13を除いた外面に撥油処理を施し、内輪1においては、内輪内周面11と、内輪大径側端面14、内輪大つば部外径面6、内輪大つば部21を除いた外面に撥油処理を施す。
According to the first aspect of the present invention, at least in the rolling element 3, the outer surface excluding the
ここで、内輪1の内輪内周面11及び内輪内周面11と内輪小径側端面15とのつなぎ目の面取り部分、外輪2の外輪外周面10及び外輪外周面10と小径側端面12とのつなぎ目の面取り部分には撥油処理を施しても良い。逆に、内輪大つば部面取り9は、ここに油が付着すると内輪大つば部21ところ頭部5の摺動部分に潤滑油が引き込まれやすくなるため、撥油処理は行わないことが好ましい。
Here, the inner ring inner peripheral surface 11 of the
保持器4においては、その全面に撥油処理を施す。
In the
通常用いられるディファレンシャル装置等であれば、内輪1の内輪小径側端面15と外輪2の外輪小径側端面12で形成される間隙から潤滑油が供給され、軸受内部を通過しつつ軸受内部を潤滑し、内輪1の内輪大つば部外径面6と外輪2の外輪大径側端面13とで形成される間隙から潤滑油が排出される形態となるように設計される。
In the case of a differential device or the like that is normally used, lubricating oil is supplied from a gap formed between the inner ring small-diameter
このとき、前記のとおり所定の各部に撥油処理が施されていることにより、例えば、転動体3の転動面19や、保持器4と転動体3が摺動接触する摺動面には必要最低限の潤滑油を供給しつつ、撥油処理の効果により、これらの摺動・転動・回転に連れまわる潤滑油の量を抑制することがでる。そのため、潤滑油の不必要な攪拌、せん断を抑制することが可能であり、発熱や回転トルクの増大を抑制もしくは減少することが可能である。
At this time, the oil repellent treatment is applied to each predetermined portion as described above, so that, for example, the rolling
また、円すいころ軸受において、その摺動条件が厳しく焼き付き等の不具合が発生しやすい内輪大つば部21ところ頭部5には撥油処理がされておらず、撥油処理された部分から排出される潤滑油は、この部分に好適に集まる。すなわち、撥油処理された部分に付着等するはずであった潤滑油がこの部分に集まり、この部分の潤滑を良好にする。そのため、本発明に係る円すいころ軸受は、より長期に渡り安定した性能を発揮することができる。
Further, in the tapered roller bearing, the inner ring
また、第一および第二の発明に係る軸受は、上述したとおり発熱や回転トルクの増大を抑制するものであるため、例えば、ディファレンシャル装置において円すいころ軸受と潤滑油を共用している他の部分、例えばギヤ面等において、その焼き付き防止等のためにより高粘度の潤滑油を使用したいといった場合にも、転がり軸受部の発熱やトルクの増大を好適に抑制することができる。言い換えれば、同じ発熱、同じ回転トルクであれば、より高粘度の潤滑油を使用することができる。 In addition, since the bearings according to the first and second inventions suppress the increase in heat generation and rotational torque as described above, for example, other parts that share the tapered roller bearing and the lubricating oil in the differential device. For example, when it is desired to use a lubricating oil having a higher viscosity in order to prevent seizure on the gear surface or the like, heat generation and torque increase of the rolling bearing portion can be suitably suppressed. In other words, a higher viscosity lubricating oil can be used with the same heat generation and the same rotational torque.
さらに、第一および第二の発明に係る撥油処理を行えば、物理的にも化学的にもより安定した撥油処理とすることができるため、例えば、より高回転での使用や、より強力な極圧剤の使用も可能である。 Furthermore, if the oil repellency treatment according to the first and second inventions is performed, the oil repellency treatment can be made more physically and chemically stable. It is also possible to use strong extreme pressure agents.
本発明の円すいころ軸受は、潤滑油で潤滑された場合に発熱や回転トルクがより低く抑えられるため、各種機械装置に好適に使用できる。また、本発明の円すいころ軸受を好適に使用できる機械装置としては、ディファレンシャルギヤ装置、トランスアクスル装置またはトランスファ装置等のピニオン軸を有する車両用ピニオン軸支持装置、あるいは、自動車や鉄道車両の車軸装置などが挙げられる。 The tapered roller bearing of the present invention can be suitably used for various mechanical devices because heat generation and rotational torque are suppressed to a lower level when lubricated with lubricating oil. In addition, as a mechanical device that can suitably use the tapered roller bearing of the present invention, a differential gear device, a transaxle device, or a pinion shaft support device for a vehicle having a pinion shaft such as a transfer device, or an axle device for an automobile or a railway vehicle Etc.
1 内輪
2 外輪
3 転動体
4 保持器
5 ころ頭部
6 大つば部外径面
7 底部
8 遷移部分
9 内輪大つば部面取り
10 外輪外周面
11 内輪内周面
12 外輪小径側端面
13 外輪大径側端面
14 内輪大径側端面
15 内輪小径側端面
16 外輪軌道面
17 内輪軌道面
19 ころ転動面
20 内輪小つば部外径面
21 内輪大つば部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
転動体は円すいころであって、
転動面及び大径側端面と小径側端面を有し、
大径側端面は内輪大つば部とすべり接触するころ頭部と、
ころ頭部から略円すい形状の遷移部分を経て小径側端面部に向けて窪み、略平面の底部を備える大径側端面とからなり、
内輪は、外周面に転動体が転動する軌道面と、
小径側端面と大径側端面と、
転動体のころ頭部がすべり接触する大つば部と、
大つば部を形成する大つば部外径面を備え、
外輪は、内周面に転動体が転動する軌道面と、
小径側端面と大径側端面とからなるものであって、
少なくとも、
ころ頭部と略円すい形状の遷移部分を除く転動体の外面、
外周面と大径側端面を除く外輪の外面、
内周面と大径側端面と大つば部外径面及び大つば部を除く内輪の外面、
保持器の全面に、
撥油処理が施され、
前記撥油処理が、前記内輪、外輪、転動体、保持器を形成する母材表面に、金属酸化物層を形成した後、撥油剤層を設けたものであり、
前記金属酸化物層は、前記母材の表面を、
水と、金属種がシリコン、チタン、もしくはアルミニウムで、アルキル部分の炭素数が1〜6の低級アルキルであるアルキルアルコキシ金属塩、またはハロゲンアルコキシ金属塩と、
炭素数1〜6の低級アルコールと、
平均粒径が1nm以上200nm以下である金属酸化物微粒子と、を必須成分とし、
pHが6以下である第一の溶液に接触させた後、
アルカリ金属塩を含有し、
pHが11〜13である第二の溶液に接触させることにより、
母材の表面に金属酸化物層を形成するものであり、その後、
前記金属酸化物層が形成された母材の表面を、
水と、シリコン、チタン、またはアルミニウムを含有するフッ素系カップリング剤と、
炭素数1〜6の低級アルコールと、を含有し、
pHが6以下である第三の溶液に接触させた後に、
アルカリ金属塩を含有し、
pHが11〜13である第四の溶液に接触させることにより、
前記金属酸化物層の上に設けた撥油層であることを特徴とする円すいころ軸受。 In a tapered roller bearing having an outer ring, an inner ring, a plurality of rolling elements disposed between the outer ring and the inner ring, a cage that holds the rolling elements apart, and a portion that makes rolling contact with a lubricating oil and a portion that makes sliding contact is lubricated. ,
The rolling element is a tapered roller,
Having a rolling surface and a large-diameter side end surface and a small-diameter side end surface;
The end face on the large diameter side is a roller head that is in sliding contact with the large collar of the inner ring,
It consists of a large-diameter side end surface that has a substantially flat bottom portion that is depressed toward the small-diameter side end surface portion from the roller head through a substantially conical transition portion,
The inner ring has a raceway surface on which the rolling elements roll on the outer peripheral surface,
A small diameter side end surface and a large diameter side end surface;
A large brim where the roller head of the rolling element comes into sliding contact,
It has a large collar part outer diameter surface that forms a large collar part,
The outer ring has a raceway surface on which the rolling elements roll on the inner peripheral surface,
It consists of a small diameter side end surface and a large diameter side end surface,
at least,
The outer surface of the rolling element, excluding the roller head and the transition portion of the substantially conical shape,
The outer surface of the outer ring excluding the outer peripheral surface and the large-diameter end surface,
The outer surface of the inner ring excluding the inner peripheral surface, the large-diameter side end surface, the large brim outer diameter surface and the large brim portion,
On the entire surface of the cage,
Oil-repellent treatment is given ,
In the oil repellent treatment, a metal oxide layer is formed on the surface of the base material forming the inner ring, outer ring, rolling element, and cage, and then an oil repellent layer is provided.
The metal oxide layer, the surface of the base material,
Water, an alkylalkoxy metal salt having a metal species of silicon, titanium, or aluminum and a lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms in the alkyl portion, or a halogen alkoxy metal salt;
A lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms;
Metal oxide fine particles having an average particle diameter of 1 nm to 200 nm as essential components,
after contacting the first solution having a pH of 6 or less,
Contains alkali metal salts,
by contacting a second solution having a pH of 11-13,
A metal oxide layer is formed on the surface of the base material, and then
The surface of the base material on which the metal oxide layer is formed,
Water and a fluorine-containing coupling agent containing silicon, titanium, or aluminum;
Containing a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms,
After contacting with a third solution having a pH of 6 or less,
Contains alkali metal salts,
by contacting with a fourth solution having a pH of 11-13,
A tapered roller bearing which is an oil repellent layer provided on the metal oxide layer .
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