KR20090088453A - 윤활 시스템, 상기 시스템을 이용한 베어링, 및 상기 시스템을 이용한 유니버설 조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발포 윤활제의 윤활 성분 유지력을 향상시키는 것과 동시에, 발포 윤활제의 변형에 의한 윤활 성분의 삼출량을 필요 최소한으로 억제할 수 있고, 또한 초기 윤활에 있어서의 친화력이 뛰어나고, 장수명이고 저비용이며, 생산성에도 뛰어난 윤활 시스템, 상기 시스템을 이용한 베어링, 및 상기 시스템을 이용한 유니버설 조인트 및 그 제조방법을 제공한다. 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어진 발포 윤활제(9)와, 초기용 윤활제(10)가 윤활 대상 부위에 공존하는 윤활 시스템으로서, 상기 초기용 윤활제(10)는, 주도(consistency)가 300 이상 혹은 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도가 0.7중량% 이상인 그리스, 또는 40℃에 있어서의 동점도가 50㎟/sec 이상인 윤활유이며, 상기 윤활 시스템의 초기 윤활에 있어서, 적어도 상기 초기용 윤활제(10)가 상기 윤활 대상 부위의 미끄럼동작부에 존재한다.

Description

윤활 시스템, 상기 시스템을 이용한 베어링, 및 상기 시스템을 이용한 유니버설 조인트 및 그 제조방법{LUBRICATING SYSTEM, BEARING UTILIZING THE SYSTEM, UNIVERSAL JOINT UTILIZING THE SYSTEM, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 발포 윤활제와 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제가 공존하여 기계 장치의 미끄럼동작부 등에 윤활제를 공급할 수 있는 윤활 시스템, 상기 시스템을 이용한 베어링, 및 상기 시스템을 이용한 유니버설 조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차나 산업용 기계로 대표되는 대부분의 기계에 이용되는 베어링 등의 미끄럼동작부나 회전부에 있어서 윤활제가 사용되고 있다.

통상, 구름 베어링은, 그 내부에 그리스를 충전하여 전동체(轉動體)와 베어링 내외륜 및 유지기(retainer) 상호의 마찰면을 윤활하고 있고, 충전된 그리스가 외부로 유출되지 않도록, 그 내부에 먼지나 수분 등이 침입하지 않도록, 시일 등의 밀봉장치가 설치되어 있다. 그러나, 밀봉장치 부착의 구름 베어링이더라도, 그리스를 완전하게 밀봉하는 것은 곤란하고, 장시간 사용하면 서서히 유출되거나, 베어링 안에 외부로부터 침입한 수분에 의해서 그리스가 서서히 열화되는 경우가 있다.

윤활제는 크게 나누어 액체 윤활제와 고체 윤활제로 나눌 수 있지만, 이러한 그리스의 밀봉 불량 및 열화 방지에 관한 문제점을 해결할 수 있도록, 윤활유를 증주시켜 보형성을 갖게 한 그리스나, 액체 윤활제를 보유하고 그 비산이나 늘어져 떨어짐을 방지할 수 있는 고형 윤활제도 알려져 있다.

예를 들면, 윤활유나 그리스에, 초고분자량 폴리올레핀, 또는 우레탄 수지 및 그 경화제를 혼합하여, 수지의 분자 사이에 액상의 윤활 성분을 유지시켜 서서히 스며나오는 물성을 갖게 한 고형 윤활제가 알려져 있다(특허문헌 1∼특허문헌 3 참조).

또한, 윤활제의 존재하에서, 폴리우레탄 원료인 폴리올과 디이소시아네이트를 윤활 성분중에서 반응시킨 자기 윤활성의 폴리우레탄 엘라스토머가 알려져 있다(특허문헌 4 참조).

이러한 고형 윤활제는, 베어링에 봉입하여 고화(固化)시키면, 윤활유를 서서히 스며나오게 하는 것이다. 이것을 이용하면 윤활유의 보충을 위한 메인터넌스가 불필요하게 되어, 수분이 많은 엄격한 사용 환경이나 강한 관성력이 작용하는 환경 등에서도 베어링 수명의 장기화에 유용하게 도움이 되는 것을 노린 것이다.

그러나, 상기한 종래의 고형 윤활제를 충전한 구름 베어링으로는, 수명이 짧은, 고속 회전에 있어서는 눌어붙기 쉽고, 그리고 발열이 커지기 때문에 모재인 수지 성분이 용융해 버리기 때문에 사용할 수 없다고 하는 결점이 있다. 또한, 풀 팩 사양에 있어서는, 상술한 고형 윤활제를 베어링내에서 고화시킨 후 냉각하는 과정에 있어서, 고형 윤활제가 수축하기 때문에 윤활제 자신이 전동체를 끌어안아 버려, 회전토크가 커지기 쉽고 발열하기 쉽다고 하는 문제점이 있다.

최근, 자동차의 고성능화, 컴팩트화, 경량화를 위한 기술적 개량이 진행되어, 자동차 부품이나 산업 기계의 구동 전달에 이용되는 등속 유니버설 조인트에 있어서도 앞의 성능에 더하여 한층 더 장수명화가 요구되고 있다. 컴팩트화와 경량화의 결과, 등속 유니버설 조인트에 대해서 높은 부하가 가해지고, 종래의 그리스에 의한 윤활로는 반드시 등속 유니버설 조인트의 충분한 장수명화를 도모할 수 없는 경우가 있다. 향후 점점 더 고성능화가 요구되기 때문에 그리스의 봉입량이나 첨가제를 최적화하는 것만으로는 상기와 같은 문제에 완전에 대응하는 것이 어렵고, 새로운 윤활제나 새로운 윤활 기구의 연구 개발이 요구되고 있다.

고형 윤활제를, 등속 유니버설 조인트의 구동부와 같은 압축이나 굴곡 등의 외부 응력이 높은 빈도로 반복하여 가해지는 부위에 사용하면, 압축이나 굴곡에 추종하여 변형시키기 위해서 매우 큰 힘이 필요하게 되고, 또는 매우 큰 응력이 고형 윤활제에 가해져서, 그것을 유지하는 부분에도 기계적 강도가 필요하게 된다.

그러나, 고형 윤활제의 강도와 충전율은 통상, 보상적인 것이므로, 윤활제를 고충전율로 유지하는 것이 곤란하고, 장수명화를 방해할 가능성이 있다.

그 때문에, 압축이나 굴곡 등의 외부 응력이 높은 빈도로 반복하여 일어나는 부위에 있어서도 간편하게 사용 가능한 고형 윤활제가 요구되고 있다.

이 고형 윤활제로서 예를 들면, 발포하여 연통(連通) 기공을 형성한 유연한 수지에 윤활유를 함침하고, 그 기공내에 윤활유를 유지시킨 발포 윤활제를 베어링이나 등속 유니버설 조인트의 내부에 충전하여 사용되는 것이 알려져 있다(특허문헌 5 참조). 이것은, 유니버설 조인트의 굴곡에 의해 변형하는 부츠에 추종하여 발 포 윤활제가 압축된다. 여기서 발포 윤활제로부터 스며나온 액상 윤활제가 필요 부위에 공급되어, 양호한 윤활을 가능하게 하는 것이다.

그러나, 상기한 특허문헌 1∼특허문헌 4에 의한 고형 윤활제는, 윤활유나 그리스 등의 윤활 성분의 유지력은 크지만, 유연한 변형성이 부족하다. 또한, 특허문헌 5에서 보고되고 있는 발포 윤활제의 함유 방법은 발포 수지에 윤활유를 함침시킨 후함침형의 것이다. 이러한 것을 이용한 경우, 윤활유가 고형 성분에 포함되지 않기 때문에, 윤활유 유지력이 작고, 베어링이나 유니버설 조인트 등의 고속 조건으로 사용한 경우에는, 윤활유가 급속히 빠져 나와 고갈될 가능성도 있다. 이러한 발포 윤활제는, 단시간에서의 윤활이나 밀폐공간에서는 사용 가능하지만, 장시간의 윤활을 필요로 하는 부분이나 개방공간에서 사용하면 윤활유가 공급 부족하게 된다. 또한, 윤활유 유지력이 약하면, 잉여의 윤활유는 기공으로부터 방출 및 흡수를 반복하고, 끊임없이 공간내를 유동하게 된다. 이러한 경우, 윤활제나 거기에 포함되는 첨가제의 화학적 성질에 따라서는 유니버설 조인트의 부츠재를 공격, 열화 시킬 가능성이 있어, 어느 한쪽의 재료가 한정된다고 하는 결점이 있다. 또한, 후함침에 수반하는 제조공정의 공정수 증가나, 제조시간의 증가, 그것들에 수반하는 비용상승은 피할 수 없다.

따라서, 상기와 같은 이유로부터 윤활유나 그리스 등의 윤활 성분의 유지성이 높고, 또한 큰 변형을 허용하는 베어링이나 등속 유니버설 조인트용의 윤활제가 요구되고 있다. 특히 고형 성분내에도 윤활 성분을 함유시켜, 윤활 성분 유지력을 높일 필요가 있다.

고형 성분내에도 윤활 성분을 함유시켜, 윤활 성분 유지력을 높인 발포 윤활제는, 공업적으로 범용되고 있는 그리스 윤활과 비교해도, 필요량을 필요 개소에 공급하는 것이 가능하다. 이 때문에, 그리스 사용량의 저감에 의한 비용 저감, 부츠재에의 부하 저감, 등속 유니버설 조인트의 경량화와 컴팩트화를 가능하게 하는 기술이라고 하는 이점이 있고, 경제적 측면뿐만이 아니라 환경에 대한 부하 저감, 설계의 자유도라고 하는 복수의 관점으로부터도 사회적 중요도가 높은 기술이라고 말할 수 있다.

이와 같이 이점이 많은 발포 윤활제를 봉입한 베어링이나 등속 유니버설 조인트도, 사용방식에 따라서는 외력이나 온도 상승에 의한 초기의 윤활제의 방출이 적은 경우가 있다. 또한, 내구성을 고려하면 수지 성분으로부터의 윤활 성분의 방출은 필요 최소한인 것이 바람직하다. 윤활 성분의 방출 속도가 작으면, 미끄럼동작부에 필요량의 윤활 성분이 도달하는 속도는 늦어진다. 그 때문에, 초기에 윤활 성분이 고갈 상태가 되어 구름부나 미끄럼동작부에서도 마모나 윤활 불량을 일으키는 경우가 있고, 미끄럼동작면의 손상에 의해 윤활 대상 부위가 단수명화되는 문제가 생긴다. 이 때문에 윤활 개시 직후부터 윤활유 등의 윤활 성분을 공급 가능한 윤활제가 바람직하다.

한편, 종래에 있어서 등속 유니버설 조인트 등의 내부에 발포 윤활제 등의 고형 윤활제를 충전할 때, 그 유동성에 따라서는, 필요한 부분에 충전되지 않고, 내방 부재의 축 구멍 등의 윤활이 필요가 없는 개소에 충전되거나 하는 경우가 있다. 또한, 충전량이 과잉이 되면, 고형 윤활제가 방해가 되어 부품을 조립 부착하 기 어려워진다고 하는 문제가 있다. 특히, 고형 윤활제를 내방 부재와 외방 부재의 내부 공극에 충전할 때, 주로 트랙부 등의 토크 전달 부재의 주위나 그 궤도면에 충전하는 것이 필요하고, 반대로 내방 부재의 축 구멍에 고형 윤활제를 충전할 필요는 없지만, 그러한 요소에 고형 윤활제를 적당량만 충전하기 위해서는, 충전시의 고형 윤활제에 걸리는 압력이나 압출량의 조정을 행할 필요가 있어, 이것들을 확실히 행하는 작업은 번잡하고 용이하지 않았다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평성6-41569호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 평성6-172770호공보

특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2000-319681호

특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평성11-286601호

특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 평성9-42297호

발명의 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은, 이러한 문제점에 대처하기 위해서 이루어진 것으로, 발포 윤활제의 윤활 성분 유지력을 향상시키는 것과 동시에, 발포 윤활제의 변형에 의한 윤활 성분의 삼출량을 필요 최소한으로 억제할 수 있고, 또한 초기 윤활에 있어서의 친화력이 뛰어나고, 장수명이고 저비용이며, 생산성에도 뛰어난 윤활 시스템, 상기 시스템을 이용한 베어링, 및 상기 시스템을 이용한 유니버설 조인트 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 윤활 시스템은, 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어진 발포 윤활제와, 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위에 공존하는 윤활 시스템으로서, 상기 초기용 윤활제는, 주도(consistency)가 300 이상 혹은 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도(離油度:oil separation degree)가 0.7중량% 이상인 그리스, 또는 40℃에 있어서의 동(動)점도(kinetic viscosity)가 50㎟/sec 이상인 윤활유이며, 상기 윤활 시스템의 초기 윤활에 있어서, 적어도 상기 초기용 윤활제가 상기 윤활 대상 부위의 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 주도는, JIS K 2220 5.3에 기초하여 측정한 60회 혼화 주도를 표시한다. 또한, 상기 이유도는, JIS K 2220 11 이유도 측정법에 기초하여 측정한 값이다. 또한, 상기 동점도(kinetic viscosity)는, JIS K 2283에 기초하여 측정한 값이다.

본 발명에 있어서 '초기 윤활'이란 윤활을 필요로 하는 기기의 작동 개시 직후에 있어서 발포 윤활제로부터 윤활 성분이 미끄럼동작부로 스며나오지 않은 상태로부터, 상기 기기의 작동에 수반하여 발포 윤활제로부터 윤활 성분이 미끄럼동작부에 스며나올 때까지의 기간에 있어서의 윤활을 말한다.

또한, 본 발명에 있어서 초기용 윤활제란, 발포 윤활제와는 별도로 윤활 대상 부위에 존재하는 윤활유나 그리스 등의 액체 혹은 반고체 상태의 윤활 성분이고, 발포 윤활제에 있어서 발포·경화하여 다공질화한 수지내에 포함되는 윤활 성분과는 구별되는 것이다.

상기 발포 윤활제는, 발포·경화하여 다공질화하는 수지가 고무 형상 탄성을 갖고, 상기 수지내에 포함되는 윤활 성분이 고무 형상 탄성체의 변형에 의해 삼출성(渗出性)을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지가 폴리우레탄수지인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지의 연속 기포율이 50% 이상 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수지의 발포 배율이, 1.1배∼100배인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유니버설 조인트는, 상기 윤활 시스템을 이용한 유니버설 조인트로서, 외방 부재 및 내방 부재에 설치된 트랙 홈과 토크 전달 부재와의 걸어맞춤에 의해서 회전토크가 전달되고, 상기 토크 전달 부재가 상기 트랙 홈을 따라서 전동(轉動)하는 것에 의해서 축방향 이동이 이루어지고, 상기 발포 윤활제와, 상기 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위인 유니버설 조인트 내부에 공존하여 이루어지고, 상기 유니버설 조인트의 초기 윤활에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 유니버설 조인트의 구름부 또는 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유니버설 조인트는, 등속 유니버설 조인트인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유니버설 조인트의 제조방법은, 상기 유니버설 조인트의 내부에 상기 초기용 윤활제를 봉입하는 초기용 윤활제 봉입 공정과, 상기 초기용 윤활제가 봉입된 유니버설 조인트의 내부에, 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 발포·경화 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 초기용 윤활제 봉입 공정에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 유니버설 조인트의 외방 부재 바닥부에 봉입된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 발포·경화 공정은, 상기 혼합물을 상기 유니버설 조인트의 내방 부재의 축 구멍으로부터 상기 외방 부재와 내방 부재의 사이에 충전하고, 이어서 상기 내방 부재의 축 구멍을 축 또는 축형상의 밀봉 마개로 밀봉하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유니버설 조인트의 다른 제조방법은, 상기 유니버설 조인트의 내부에 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 발포·경화 공정과, 상기 유니버설 조인트의 내부에 상기 초기용 윤활제를 주입하는 초기용 윤활제 주입 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 초기용 윤활제 주입 공정에 있어서, 상기 초기용 윤활제는, 상기 발포·경화 공정 후, 상기 밀봉 마개를 떼어냄으로써 상기 내방 부재의 축 구멍에 형성되는 공간에 주입된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀봉 마개는, 상기 외방 부재의 개구측 단부를 덮는 플랜지를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 플랜지에 통기구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 베어링은, 상기 윤활 시스템을 이용한 베어링으로서, 상기 발포 윤활제와, 상기 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위인 베어링 내부에 공존하여 이루어지고, 상기 베어링의 초기 윤활에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 베어링의 구름부 또는 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 베어링은, 구름 베어링인 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명의 윤활 시스템은, 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어진 발포 윤활제와, 소정 물성의 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위에 공존하고, 상기 윤활 시스템의 초기 윤활에 있어서, 적어도 상기 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위의 미끄럼동작부에 존재한다. 이 때문에, 발포 윤활제로부터 윤활 성분이 충분히 스며나올 때까지의 초기 윤활에 있어서도 초기용 윤활제가 미끄럼동작부에 존재하여 윤활에 기여하는 것과 동시에, 초기 윤활 이후의 발포 윤활제로부터 스며나오는 윤활 성분으로 윤활 기능이 이어지게 할 수 있다.

그 결과, 상기 윤활 시스템을 이용한 베어링이나 유니버설 조인트 등의 구름부 또는 미끄럼동작부 등에 있어서 초기 윤활이 부족한 일 없이 계속하여 윤활 기능을 충분히 완수할 수 있어, 초기 친화력이 뛰어나고, 장수명이고 저비용화의 요망을 충족할 수 있다.

초기용 윤활제가 그리스이고, 주도가 300 이상인, 또는 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도가 0.7중량% 이상이므로, 초기용 윤활제가, 초기 윤활시에 있어서 용이하게 구름부 혹은 미끄럼동작부로 이동하기 쉽다.

또한, 상기 초기용 윤활제가 윤활유이며, 40℃에 있어서의 동점도가 50 ㎟/sec 이상이므로, 초기 윤활시에 있어서 용이하게 구름부 혹은 미끄럼동작부로 이동하기 쉽고, 이들 부위에 머무르기 쉽다.

본 발명에 이용되는 발포 윤활제는, 수지를 발포·경화하여 다공질화한 고형물이며, 또한 수지가 발포·경화할 때에, 윤활 성분이 상기 수지내에 유지된다. 이 때문에, 수지만으로 발포·경화하여 얻을 수 있는 발포 수지에 윤활 성분을 함침시키는 경우와 비교하여, 발포 윤활제중의 윤활 성분의 유지량이 단순한 기공내의 함침에 의한 유지량보다 많아지는 것과 동시에, 본 윤활 시스템을 이용한 베어링이나 유니버설 조인트 등의 운전시에 있어서 발포 윤활제중으로부터 윤활을 필요로 하는 미끄럼동작부의 주위 등에 윤활 성분이 서서히 방출되므로, 고속 회전으로도 운전이 가능하다.

초기 윤활에 있어서, 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제가 윤활제로서 작용할 수 있으므로, 초기용 윤활제를 발포 윤활제와 공존시키지 않는 경우와 비교하여, 발포 윤활제로부터의 윤활 성분의 스며나옴 속도를 더 작게 설정할 수 있다. 그 때문에, 장기간에 걸쳐서 필요 최소한의 윤활 성분을 안정적으로 미끄럼동작부에 공급할 수 있어, 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 베어링이나 유니버설 조인트 등을 더 장수명화 시킬 수 있다.

또한, 발포 윤활제를 봉입함으로써, 본 윤활 시스템을 이용한 베어링이나 유니버설 조인트 등의 구름부 또는 미끄럼동작부 근처에 윤활제를 존재시킬 수 있어, 그리스 또는 윤활유 단독의 윤활과 비교하여, 윤활제가 미끄럼동작 부위에 보다 공급되기 쉽다. 게다가, 다공질인 부분을 많이 가지므로, 본 윤활 시스템을 이용한 베어링이나 유니버설 조인트 등의 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 유니버설 조인트의 제조방법은, 유니버설 조인트의 내부, 예를 들면 외방 부재 바닥부에 초기용 윤활제를 봉입하는 초기용 윤활제 봉입 공정과, 초기용 윤활제가 봉입된 유니버설 조인트의 내부에, 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 발포 윤활제로 하는 발포·경화 공정을 구비하여 이루어진, 또는 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 발포 윤활제로 하는 발포·경화 공정과, 유니버설 조인트의 내부에, 초기용 윤활제를 주입하는 초기용 윤활제 주입 공정을 구비하여 이루어진다.

이 때문에, 초기용 윤활제의 봉입이나 발포 윤활제의 발포·경화를 유니버설 조인트의 내부에서 실시할 수 있다. 또한, 발포 윤활제를 성형하기 위한 금형의 사용이나, 유니버설 조인트의 조립 후에 있어서의 초기용 윤활제나 발포 윤활제의 봉입이 불필요해져, 조립 작업성이 뛰어나 생산 효율이 향상하여, 염가로 제조할 수 있다.

또한, 상기 발포·경화 공정은, 혼합물을 유니버설 조인트의 내방 부재의 축 구멍으로부터 외방 부재와 내방 부재의 사이에 충전하고, 이어서 발포·경화 공정에 있어서, 내방 부재의 축 구멍을 축 또는 축형상의 밀봉 마개로 밀봉하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 발포 윤활제로 하는 공정이므로, 내방 부재의 샤프트구멍의 밀봉 마개로서, 외방 부재의 개구측 단부를 덮는 플랜지를 갖는 것을 채용하여, 외방 부재의 축과 반대측에 개구하는 단면이 덮여진 상태에서 발포 윤활제를 얻기 위한 혼합물을 트랙부 등의 윤활을 필요로 하는 미끄럼동작부에 구석구석까지 충전하여 발포·경화시킬 수 있어, 유니버설 조인트 내부에 있어서의 발포 윤활제의 충전율을 향상시킬 수 있다.

또한, 플랜지가 외방 부재의 개구측 단부를 덮는 밀봉 마개를 부착하는 것과 동시에, 플랜지의 두께방향에 공기배출용의 통기구멍을 설치함으로써, 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 발포·경화시킬 때, 혼합액의 발포에 의한 팽창으로 유니버설 조인트의 내압이 상승해도, 유니버설 조인트 내부의 공기를 플랜지의 통기구멍으로부터 외부로 방출할 수 있다.

이것에 의해, 유니버설 조인트의 내압이 상승함으로써, 내방 부재의 축 구멍에 삽입된 밀봉 마개가 상기 축 구멍으로부터 빠져나오는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플랜지의 내측에 공기나 발포에 필요로 한 기체가 체류하는 일 없이, 발포·경화한 발포 윤활제를 구석구석까지 충전하여 소요 부분의 윤활을 충분히 행할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 윤활 시스템을 등속 유니버설 조인트에 적용한 예를 들어, 발포 윤활제 및 초기용 윤활제의 작용을 구체적으로 설명한다. 도 1 내지 도 3에 본 발명의 실시형태의 일례로서 본 발명을 고정형 등속 유니버설 조인트의 하나인 볼 픽스형 등속 유니버설 조인트(이하, BJ라고도 기술한다)에 적용한 실시형태를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 등속 유니버설 조인트는 내방 부재(내륜)(1), 외방 부재(외륜)(2), 내방 부재측 트랙 홈(3), 외방 부재측 트랙 홈(4), 토크 전달 부재(강구)(5), 케이지(6), 샤프트(7), 부츠(8), 발포 윤활제(9), 초기용 윤활제(10) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 내방 부재(1)는 샤프트구멍 (7a)을 갖고, 이 샤프트구멍(7a)에는, 축부재인 샤프트(7)가 외방 부재(2)의 개구측으로부터 삽입되어 끼워져 있다. 이 때, 초기용 윤활제(10)는 외방 부재 바닥부 (2a)에 봉입되고, 발포 윤활제(9)는 토크 전달 부재(5)의 부근에 배치되는 형태로 윤활 대상 부위인 등속 유니버설 조인트 내부에 공존하고 있다.

도 2는 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이 등속 유니버설 조인트는 내방 부재(도시하지 않음), 외방 부재(외륜) 2, 내방 부재측 트랙 홈(도시하지 않음), 외방 부재측 트랙 홈(4), 토크 전달 부재(강구)(5), 8개소의 케이지창(6a)을 갖는 케이지(6), 샤프트(7), 부츠(8), 발포 윤활제(9), 초기용 윤활제(10) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 내방 부재(1)는 샤프트구멍(도시하지 않음)을 갖고, 이 샤프트구멍에는, 축부재인 샤프트(7)가 외방 부재(2)의 개구측으로부터 삽입되어 끼워져 있다. 이 때, 초기용 윤활제(10)는 케이지창(6a)의 토크 전달 부재(5) 근방에 수용되고, 발포 윤활제(9)는 토크 전달 부재(5)가 미끄럼동작하는 외방 부재측 트랙 홈 (4)에 의해 회전 방향으로 둘러싸인 공간에 배치되는 형태로 윤활 대상 부위인 등속 유니버설 조인트 내부에 공존하고 있다.

도 3은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이 등속 유니버설 조인트는 내방 부재(내륜)(1), 외방 부재(외륜)(2), 내방 부재측 트랙 홈(3), 외방 부재측 트랙 홈 (4), 토크 전달 부재(강구)(5), 케이지(6), 샤프트(7), 부츠(8), 발포 윤활제(9), 초기용 윤활제(10) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 내방 부재(1)는 샤프트구멍(7a)을 갖고, 이 샤프트구멍(7a)에는, 축부재인 샤프트(7)가 외방 부재(2)의 개구측으로부터 삽입되어 끼워져 있다. 이 때, 초기용 윤활제(10)는 트랙부의 토크 전달 부재(5) 근방에 배치되고, 발포 윤활제(9)는 토크 전달 부재(5)가 미끄럼동작하는 외방 부재측 트랙 홈(4)에 의해 회전 방향으로 둘러싸인 공간에 배치되는 형태로 윤활 대상 부위인 등속 유니버설 조인트 내부에 공존하고 있다.

발포 윤활제(9)는, 발포·경화하여 다공질화한 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어지고, 등속 유니버설 조인트의 회전운동에 수반하는 원심력이나 등속 유니버설 조인트가 각도를 취했을 때에 발생하는 압축, 굴곡, 팽창 등이 외적인 응력이나 모세관 현상에 의해서 발포 윤활제중으로부터 미끄럼동작부인 내방 부재측 트랙 홈(3), 외방 부재측 트랙 홈(4), 토크 전달 부재(5) 표면 및 케이지(6) 표면 등에, 윤활 성분을 서서히 방출한다. 본 발명에 있어서의 발포 윤활제의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

또한, 트랙부의 토크 전달 부재(5) 근방, 케이지창(6a)의 토크 전달 부재(5) 근방, 또는 외방 부재 바닥부(2a) 등에 수용되는 초기용 윤활제(10)는 발포 윤활제중의 윤활 성분과 달리, 수지내에 포함되지 않기 때문에, 등속 유니버설 조인트내를 용이하게 이동할 수 있고, 등속 유니버설 조인트 시동시에는 상기 조인트 내의 미끄럼동작부에 도달할 수 있다. 특히, 초기용 윤활제(10)로서 후술하는 소정 물성의 그리스나 윤활유를 이용하므로, 미끄럼동작부로의 이동 등이 용이하다. 또한 초기용 윤활제로서 윤활유를 이용하는 경우, 상기 윤활유는, 후술하는 바와 같이 소정의 동점도 이상의 점도를 가지므로, 상기 미끄럼동작부에 머무를 수 있다.

이러한 결과, 윤활 초기(회전 초기)에 부족하기 쉬운 윤활을 보충할 수 있다.

본 발명의 유니버설 조인트의 제조방법을, 도 4 내지 도 8에 기초하여 구체적으로 설명한다. 도 4에 본 발명의 실시형태의 다른 예로서, 본 발명을 고정형 등속 유니버설 조인트의 하나인 볼 픽스형 등속 유니버설 조인트에 적용한 실시형태를 나타낸다. 또한, 도 5 내지 도 8은 도 4의 등속 유니버설 조인트에 있어서, 상기 제조방법의 실시형태의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이 등속 유니버설 조인트는, 내방 부재(내륜)(1), 외방 부재(외륜)(2), 토크 전달 부재(강구)(5), 케이지(6), 발포 윤활제(9), 초기용 윤활제(10) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다.

외방 부재(2)는, 구면 형상의 내주면에 복수의 트랙 홈(4)이 형성된다. 내방 부재(1)는, 구면 형상의 외주면에 외방 부재 트랙 홈(4)과 쌍을 이루는 복수의 트랙 홈(3)이 형성되어 있다. 외방 부재 트랙 홈(4)과 내방 부재 트랙 홈(3)과의 사이에 복수의 토크 전달 부재(5)가 개재되고, 이 토크 전달 부재(5)는 외방 부재(2)와 내방 부재(1)와의 사이에 배치되는 케이지(6)의 케이지창(6a)으로 유지된다. 한편, 내방 부재(1)는 샤프트구멍(7a)을 갖고, 이 샤프트구멍(7a)에는, 축부재인 샤프트(7)가 외방 부재(2)의 개구측으로부터 삽입되어 끼워져 있다.

도 4에 도시하는 등속 유니버설 조인트의 제조방법의 일례에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 도 5에 도시하는 바와 같이, 외방 부재(2)의 내부에 내부 부품인 케이지(6), 토크 전달 부재(강구)(5), 내방 부재(1)를 순서대로 짜넣어 서브 어셈블리 상태로 하고, 내방 부재의 샤프트구멍(7a)의 안쪽 끝부분(마개의 최선단)으로부터 외방 부재(2)와 내방 부재(1)와의 공극부분에 발포·경화하여 다공질화하는 수지, 윤활 성분, 경화제, 및 발포제 등을 혼합한 혼합물(9a)을 주입하여 충전한다. 한편, 이 도 5는, 혼합물(9a)의 주입중의 상태를 나타낸다.

충전한 후, 바로, 도 6에 도시하는 바와 같이, 내방 부재의 샤프트구멍(7a)에, 축형상이고 축방향 길이가 샤프트구멍(7a)의 축방향 길이보다 긴 밀봉 마개 (12)를 축부재 삽입 끼움측으로부터 삽입하여 밀봉한다. 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 및 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측으로부터 돌출시켜, 밀봉 마개(12)의 외방 부재(2)의 내부에 삽입되는 축방향 길이(도면중 L)를, 외방 부재 (2)의 개구측 단부, 즉 축부재 삽입 끼움측 단부로부터 내방 부재(1)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단부까지의 축방향 길이(도면중 T)보다 길어지도록 한다. 이 상태에서, 상기의 혼합물(9a)을 발포·경화시킨다.

이 경우, 밀봉 마개(12)는, 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측으로부터 뿐만 아니라, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측으로부터도 돌출시키기 때문에, 샤프트구멍(7a)에의 삽입 및 샤프트구멍(7a)으로부터의 제거가 용이하다.

밀봉 마개(12)는, 샤프트(7)(도 1 참조)와 같은 지름, 바람직하게는 같은 형상의 선단부인 막대형상으로 설치하여, 도 6에 도시한 바와 같이 내방 부재의 샤프트(7)에 삽입되는 부분에 대신하여 액밀하게 봉한 것이다. 밀봉 마개(12)는, 특별히 재질을 한정하지 않아도 좋지만, 바람직하게는 이형성이 뛰어난 재질의 것을 사용하면, 발포 윤활제가 부착되기 어려워져 작업성을 높일 수 있다. 이형성의 소재로서는, 폴리에틸렌수지, 폴리옥시메틸렌수지나 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 수지, 그 외의 불소수지 또는 실리콘수지 등을 들 수 있다. 여기서 말하는 '이형성이 뛰어난 재질의 것을 사용'이란, 샤프트구멍(7a)으로부터 밀봉 마개(12)를 떼어낼 때, 이 작업이 용이해지는 재질을 밀봉 마개(12)에 적용하는 것을 의미한다.

밀봉 마개(12)는, 기재를 수지 또는 금속으로 형성하고, 그 표면을 상술한 불소계 또는 실리콘계의 수지 또는 고무, 또는 휘발성 용제에 용해 또는 분산시킨 불소계 또는 실리콘계 등의 액상 또는 스프레이 분무 형상 이형제를 도포 및 건조시켜 이형성 피막을 형성한 것이라도 좋고, 그 외, 도금 등 주지의 방법이나 형태의 이형성 피막을 형성해도 좋다.

이형성 피막의 구체적인 예로서는, 크롬도금, 니켈도금, 은도금 등의 각종 도금 또는 이황화 몰리브덴, 그라파이트 등의 고형, 윤활제에 의한 피막을 들 수 있다.

상기 혼합물은, 밀봉 마개(12)를 부착한 상태에서 발포시켜 경화시키므로, 유체의 압력이 높아져 케이지창이나 트랙이 있는 부분에는 상기 혼합물이 잘 흘러들고, 내방 부재(1)와 외방 부재(2)의 상이의 공간이 충전된다. 그 결과, 충전된 혼합물이 발포·경화하여 등속 유니버설 조인트의 미끄럼동작부 부근에 효율적으로 발포 윤활제(9)를 충전할 수 있다. 이것에 의해, 등속 유니버설 조인트 내부의 윤활을 향상시켜, 상기 조인트의 장수명화를 실현할 수 있다.

밀봉 마개(12)를 부착하지 않은 상태에서 상기 혼합물을 발포시키면, 케이지창이나 트랙이 있는 부분에 유입되는 양이 부족하거나, 샤프트구멍(7a)에 유입되거나 하는 경우가 있다. 그 때문에, 그 후의 공정에서 샤프트(7)를 조립 부착할 수 없게 되는 경우가 있다.

밀봉 마개(12)는, 상기 혼합물의 발포 및 경화가 완료한 적당한 단계에서 떼어낸다. 유니버설 조인트내의 미끄럼동작부나 구름부의 근방등에 초기용 윤활제 (10)를 배치하는 경우, 이 상태일 때에 주사기 등으로 상기 목적의 개소에 초기용 윤활제(10)를 주입할 수 있다. 그 후, 밀봉 마개(12)에 대신하여 샤프트(7)를 삽입하여 조립 부착한다.

다음에, 내방 부재(1), 토크 전달 부재(강구)(5), 케이지(6)의 전체를 가리고, 외방 부재(2)의 바깥둘레와, 내방 부재(1)가 유지하는 샤프트(7)의 바깥둘레에 걸치도록, 고무제의 자바라 형상의 부츠(8)를 장착하고, 부츠(8)를 띠 형상 체결구 (소위 부츠밴드, 도시하지 않음)로 체결하고 밀폐하여, 초기용 윤활제와 발포 윤활제가 공존하는 등속 유니버설 조인트를 얻는다(도 1 참조).

내방 부재(1)의 샤프트구멍(7a)에 삽입하는 밀봉 마개는, 도 6에 도시한 형상에 한정하는 일 없이, 도 7에 도시하는 밀봉 마개(13)와 같이, 도 6에 도시하는 축형상의 밀봉 마개의 바깥둘레에, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측 개구부를 막는 플랜지(13a)를 원주 형상으로 갖는 밀봉 마개를 사용할 수 있다. 이 경우, 혼합물(9a)중의 수지 성분을 발포할 때, 혼합물(9a)이 플랜지(13a)에 막혀 멈춰지기 때문에, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측 개구부로부터 새어 나오는 일이 없어, 등속 유니버설 조인트 내부에의 발포 윤활제(9)의 충전율을 향상시킬 수 있다.

이 밀봉 마개(13)의 플랜지(13a)에는, 등속 유니버설 조인트 내부의 공기를 외부로 방출하기 위한 통기구멍(15)이 형성되어 있어도 좋다. 이것에 의해, 발포 윤활제(9)를 구성하는 혼합물(9a)을 발포할 때, 혼합물(9a)이 팽창함으로써 외부로 방출되려고 하는 등속 유니버설 조인트 내부의 공기를, 상기 조인트의 외부로 방출할 수 있기 때문에, 등속 유니버설 조인트의 내압 상승을 억제하고, 밀봉 마개(13)가 샤프트구멍(7a)으로부터 축부재 삽입 끼움측으로 밀려 나와 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다. 한편, 밀봉 마개(13)의 다른 구조 및 이 밀봉 마개(13)의 샤프트구멍(7a)으로의 삽입 방법에 대해서는, 도 6에 도시하는 밀봉 마개(12)와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 다른 밀봉 마개로서 도 8에 도시하는 밀봉 마개(14)를 사용할 수도 있다. 이 밀봉 마개(14)에 있어서도, 도 6에 도시하는 축형상의 밀봉 마개의 바깥둘레에, 도 7에 도시하는 밀봉 마개(13)와 같이, 외방 부재(2)의 내부에 주입하는 발포 윤활제(9)를 구성하는 혼합물(9a)이, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측 개구부로부터 외부로 빠져 나오는 것을 막아 멈추는 플랜지(14a)를 외주면에 설치한다.

그러나, 이 밀봉 마개(14)의 플랜지(14a)에는, 도 7에 도시하는 밀봉 마개 (13)와 같이 통기구멍은 형성하지 않고, 이 플랜지(14a)를 형성한 부분의 밀봉 마개(14)의 바깥지름이, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측 개구부의 안지름보다 조금 작아지도록 플랜지(14a)의 지름 방향 길이를 설정한다.

이 경우, 샤프트구멍(7a)에 밀봉 마개(14)를 삽입했을 때, 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측 개구부의 내주면과 밀봉 마개(14)의 플랜지(14a)가 형성된 부분의 외주면과의 사이에는 조그마한 빈틈(16)이 생긴다. 이 빈틈이 환기 기능을 완수하고, 상기 혼합물(9a)의 발포시에, 혼합물(9a)이 팽창함으로써, 외부로 방출되려고 하는 등속 유니버설 조인트 내부의 공기를 상기 조인트의 외부로 방출하기 때문에, 등속 유니버설 조인트의 내압 상승을 억제해 밀봉 마개(14)가 샤프트구멍 (7a)으로부터 축부재 삽입 끼움측으로 밀려 나와 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다. 한편, 밀봉 마개(14)의 다른 구조 및 이 밀봉 마개(14)의 샤프트구멍(7a)에의 삽입 방법에 대해서는, 도 6에 도시하는 밀봉 마개(12)와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

다음에, 발포 윤활제(9)를 구성하는 혼합물(9a)을 발포·경화 후, 도 6에 도시하는 밀봉 마개(12)를 떼어냄으로써, 내방 부재(1)의 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측에, 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면과 발포 윤활제(9)로 공간이 형성된다. 이 공간에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 초기용 윤활제(10)를 주입한다. 그 후, 샤프트(7)를 샤프트구멍(7a)에 삽입하여 끼운다.

또한, 초기용 윤활제(10)를 상기 밀봉 마개를 떼어냄으로써 형성되는 공간 이외에 배치하는 예를 이하에 나타낸다.

도 9의 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도에 도시하는 바와 같이, 외방 부재(2)의 내부에 내부 부품인 케이지(5), 토크 전달 부재(강구)(5), 내방 부재(1)를 순서대로 조립해 넣어 서브 어셈블리 상태로 하여, 외방 부재 바닥부(2a)에 초기용 윤활제(10)를 봉입한 후, 상술한 도 5 내지 도 8에 도시하는 등속 유니버설 조인트의 제조방법과 같은 방법으로, 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물(9a)을 충전하고, 혼합물을 발포·경화시켜 발포 윤활제를 얻는 것에 의해 초기용 윤활제와 발포 윤활제가 공존하는 서브 어셈블리를 얻을 수도 있다.

외방 부재 바닥부(2a)에 초기용 윤활제(10)를 봉입함으로써, 회전에 의한 원심력이나 굴곡 운동에 의해 외방 부재 바닥부(2a)로부터 부츠(8)측으로 향하여 이동하려고 하기 때문에, 토크 전달 부재나 구면부로 재빨리 골고루 퍼지기 쉽다.

또한, 유니버설 조인트에 초기용 윤활제(10)를 봉입하는 방법으로서는, 상술한 외방 부재 바닥부(2a)에 봉입하는 경우 등, 유니버설 조인트에 발포 윤활제를 충전시키기 전에 유니버설 조인트내나 그 부품에 초기용 윤활제를 봉입 혹은 도포해 두어도 좋고, 유니버설 조인트에 발포 윤활제를 충전한 후에 주사기(혹은 그것에 유사한 것)로 목적으로 하는 개소에 주입해도 좋다. 주입 개소로서는, 예를 들면, 도 2 또는 도 3에 도시하는 바와 같이, 케이지창(6a)의 토크 전달 부재(5) 근방이나 트랙부의 토크 전달 부재(5) 근방 등이 있다. 초기용 윤활제(10)의 봉입에는, 그리스 건이나 믹싱 헤드, 주사기 등을 이용할 수 있다. 또한, 초기용 윤활제 (10)가 윤활유이면 용기를 이용하여 흘려 넣어도 좋고, 그리스라면 도포해도 좋다.

한편, 초기용 윤활제(10)를 유니버설 조인트 내부에 봉입하는 장소는, 등속 유니버설 조인트 시동시에 상기 조인트내의 미끄럼동작부분에 도달하는 부위이면 특별히 제한은 없다. 바람직하게는 유니버설 조인트내의 구름부나 미끄럼동작부의 근방이다. 등속 유니버설 조인트의 경우의 구체적인 부위로서는, 상기 도 1 내지 도 4에서 도시한 외방 부재 바닥부, 트랙부의 토크 전달 부재 근방, 케이지 안지름·바깥지름면, 케이지창내, 외방 부재-케이지-내방 부재의 구면부, 상기의 밀봉 마개를 떼어냄으로써 형성되는 공간을 들 수 있다.

유니버설 조인트에 봉입하는 초기용 윤활제(10)의 양은, 유니버설 조인트 내부의 공간 용적의 1∼60체적%이 바람직하다. 더 바람직하게는, 3∼40체적%이다. 특히, 외방 부재(2) 내부의 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면과 발포 윤활제(9)로 형성된 공간에 배치하는 경우는, 발포 윤활제(9)를 배치하기 전에 있어서의, 외방 부재(1) 내부의 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면과 발포 윤활제(9)로 형성된 공간의 공간 용적의 80∼200 체적%이 바람직하고, 바람직하게는 90∼150체적%이다. 상기 범위보다 적으면 초기 윤활로서 이용하는 윤활제량으로서는 불충분하고, 상기 범위보다 많으면 초기용 윤활제(10)의 주입이 곤란해지고, 또한 장기에 걸쳐 윤활에 기여하는 발포 윤활제의 봉입량이 적어져 버리기 때문에, 내구성에 문제가 생긴다.

발포 윤활제는, 상술한 바와 같이 윤활 대상부 부위인 유니버설 조인트 내부에 윤활 성분 및 수지를 포함한 혼합물을 흘려 넣은 후, 발포·경화시켜도 좋고, 또한 상압으로 발포·경화한 후에 재단이나 연삭 등으로 목적으로 하는 형상으로 후가공하여, 유니버설 조인트내에 조립해 넣을 수도 있다.

형상이 복잡한 유니버설 조인트내의 임의의 부위에도 용이하게 충전하는 것이 가능하고, 발포 성형체를 얻기 위한 성형 금형이나 연삭 공정 등도 불필요하기 때문에, 본 발명에서는, 혼합물을 발포·경화전에 유니버설 조인트내에 흘려 넣고, 상기 조인트내에 있어서 발포·경화시키는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

상기 방법을 채용함으로써, 발포 윤활제를 성형하기 위한 금형의 사용이나, 유니버설 조인트의 조립 후에 있어서의 발포 윤활제의 봉입이 불필요해지고, 조립 작업성이 뛰어나다. 이 결과, 생산 효율이 향상하여, 염가로 제조할 수 있다.

상기 혼합물을 충전하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도면 외의 실린더와 피스톤을 구비한 주지의 정량 혼합 토출기(혼합 디스펜서라고도 별칭된다.) 등을 이용하는 것이, 충전량의 조정이 간단하고 작업성이 좋아져 바람직하다. 또한, 충전 직후에는, 합성수지 또는 고무재 등으로 이루어진 밀봉 마개(12)를 샤프트구멍(7a)에 삽입하여, 액밀상태의 밀봉 마개로 하는 것이 바람직하다.

한편, 이 혼합물의 구체적인 구성 성분, 및 각 성분의 혼합 방법 등에 대해서는 후술한다.

본 발명의 유니버설 조인트를 등속 유니버설 조인트에 이용한 예로서는, 상술한 볼 픽스트 조인트 외, 언더 컷 프리 조인트(이하, UJ라고 기술한다) 등을 들 수 있다. 이러한 BJ나 UJ의 토크 전달 부재(볼)수는 6개 또는 8개의 경우가 있다.

BJ나 UJ에 초기용 윤활제와, 발포 윤활제를 공존시킨 경우, 발포 윤활제가 필요한 부위에만 충전되어, 초기 윤활에 있어서 초기용 윤활제가 미끄럼동작부에 존재하기 때문에, 저비용화·경량화·장수명화에 기여할 수 있는 것과 동시에, 사용되는 작동각이 크기 때문에 압축·굴곡을 받기 쉽고, 발포 윤활제로부터 미끄럼동작부에 윤활 성분이 공급되기 쉽다.

또한, 미끄럼동작식 등속 유니버설 조인트에 이용한 예로서는, 이하에 나타내는 더블 오프세트 조인트, 트리포드 조인트, 크로스 그룹 조인트 등을 들 수 있다.

또한, 부등속 유니버설 조인트로서는, 크로스 조인트 등을 들 수 있다.

도 10 내지 도 12는, 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이며, 본 발명의 유니버설 조인트를 대표적인 등속 유니버설 조인트에 적용한 경우에 대해 설명한다.

도 10에 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는, 본 발명을 미끄럼동작형 등속 유니버설 조인트의 하나인 더블 오프세트형 등속 유니버설 조인트 (DOJ)에 적용한 실시형태이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 이 등속 유니버설 조인트는, 내방 부재(내륜) (101), 외방 부재(외륜)(102), 토크 전달 부재(강구)(105), 케이지(106), 서클립 (124) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 내방 부재(101), 토크 전달 부재(105), 케이지(106), 서클립(124)은 외방 부재(102)의 내측에 배치되어, 내부 부품을 구성하고 있다.

외방 부재(102)의 원통형상 내주면에는 축방향으로 연장되는 복수의 직선 형상 트랙 홈(104)이 형성되고, 이 트랙 홈(104)의 개구측에는 끼워맞춤홈(104a)이 형성되어 있다. 이 끼워맞춤홈(104a)에는 서클립(124)이 끼워맞춤되고, 이 서클립 (124)은, 내부 부품의 일부를 구성하는 케이지(106), 토크 전달 부재(105) 및 내방 부재(101)의 외방 부재(102)로부터의 빠짐을 방지하고 있다.

내방 부재(101)는, 구면 형상 외주면에 외방 부재 트랙 홈(104)과 쌍을 이루는 복수의 트랙 홈(103)이 형성되어 있다. 외방 부재 트랙 홈(104)과 내방 부재 트랙 홈(103)과의 사이에는 복수의 토크 전달 부재(105)가 개재되어, 이 토크 전달 부재(105)는 케이지(106)의 케이지창(106a)으로 유지된다. 한편, 내방 부재(101)는 샤프트구멍(107a)을 갖고, 이 샤프트구멍(107a)에는, 축부재인 샤프트(107)가 외방 부재(102)의 개구측으로부터 삽입되어 끼워져 있다.

본 실시형태에서는, 상술한 다른 유니버설 조인트의 실시형태와 같이, 등속 유니버설 조인트 내부에 발포 윤활제(9)를 배치한다.

이 발포 윤활제(9)를 등속 유니버설 조인트 내부에 배치하는 공정에 있어서, 발포 윤활제(9)의 기초가 되는 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 등속 유니버설 조인트 내부에 주입할 때, 우선, 내부 부품 중, 케이지(106), 토크 전달 부재(105), 내방 부재(101)를 순서대로 외방 부재 (102)의 내부에 조립해 넣고, 외방 부재(102)의 끼워맞춤홈(104a)에 서클립(124)을 끼워맞춤한 후, 내방 부재(101)의 샤프트구멍(107a)으로부터 상기 혼합물(9a)을 주입한다. 다른 발포 윤활제(9)를 등속 유니버설 조인트 내부에 배치하는 공정 및 발포 윤활제(9)의 구성 성분에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기한 본 실시형태에 있어서의 발포 윤활제(9)의 등속 유니버설 조인트 내부에의 배치방법에 관한 작용 및 효과에 대해서는, 상술한 다른 실태 형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기한 발포 윤활제(9)의 등속 유니버설 조인트 내부에의 배치 방법에 의해, 내방 부재(101)의 축부재 삽입 끼움측에서, 발포 윤활제(9)와 케이지(106)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면(도시생략)으로 형성되는 공간에 초기용 윤활제(10)를 주입한다. 이 작용 및 효과에 대해서도, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 11에 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는, 본 발명을 미끄럼동작형 등속 유니버설 조인트의 하나인 크로스 그룹형 등속 유니버설 조인트 (LJ)에 적용한 실시형태이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 이 등속 유니버설 조인트는, 내방 부재(내륜) (201), 외방 부재(외륜)(202), 토크 전달 부재(강구)(205), 케이지(206) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 내방 부재(201), 토크 전달 부재(205), 케이지(206)는 외방 부재(202)의 내부에 배치되어, 내부 부품을 구성하고 있다.

외방 부재(202)는 양단에 개구부를 갖고, 내주면에 직선 형상 트랙 홈(204)이 형성되어 있다. 내방 부재(201)는, 외주면에 외방 부재 트랙 홈(204)과 축방향에 대해서 반대 방향으로 경사진 트랙 홈(203)이 형성되어 있다. 외방 부재 트랙 홈(204)과 내방 부재 트랙 홈(203)의 교차부에는 토크 전달 부재(205)가 개재되고, 이 토크 전달 부재(205)는 외방 부재(202)와 내방 부재(201)와 사이에 위치하는 케이지(206)의 케이지창(206a)으로 유지된다. 한편, 내방 부재(201)는 샤프트구멍 (207a)을 갖고, 이 샤프트구멍(207a)에는 축부재인 스터브 샤프트(207)가 삽입 되어 끼워져 있다.

또한, 외방 부재(202)의 축부재 삽입 끼움 반대측에는, 등속 유니버설 조인트의 내부에 충전하는 그리스 등의 윤활 성분의 외부에의 누출을 막음과 동시에, 외부로부터의 이물의 침입을 방지하기 위한 엔드 플레이트(238)가 스터브 샤프트 (207)의 삽입 끼움측으로부터 볼트(도시생략)로 조여 붙여 고정되어 있다.

본 실시형태에서는, 외방 부재(202)의 내부 및 엔드 플레이트(238)의 내부에 발포 윤활제(9)를 배치한다. 이 발포 윤활제(9)를 등속 유니버설 조인트 내부에 배치하는 공정에 있어서는, 발포 윤활제(9)의 기초가 되는 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 등속 유니버설 조인트 내부에 주입할 때, 상기 혼합물(9a)을 샤프트구멍(207a)으로부터 주입하기 전에, 외방 부재 (202)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단부에 엔드 플레이트(238)를 부착하는 점을 제외하고는, 상술한 다른 실시형태와 같다. 또한, 발포 윤활제(9)의 구성 성분에 대해서도, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 발포 윤활제(9)의 등속 유니버설 조인트 내부에의 배치 방법에 관한 작용 및 효과에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기한 등속 유니버설 조인트 내부 및 엔드 플레이트(238)의 내부에의 발포 윤활제(9)의 배치 방법에 의해, 내방 부재(201)의 축부재 삽입 끼움 반대측에서, 내방 부재(201)의 샤프트구멍(207a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면과 발포 윤활제(9)로 형성되는 공간에 초기용 윤활제(10)를 주입한다. 이 초기용 윤활제 (10)의 작용 및 효과에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 12에 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는, 본 발명을, 미끄럼동작형 등속 유니버설 조인트의 하나인 트리포드형 등속 유니버설 조인트 (TJ)에 적용한 실시형태이다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 이 등속 유니버설 조인트는, 내방 부재인 트리포드 부재(301), 외방 부재(외륜)(302), 롤러(315), 다리축(316) 및 그 외의 부속 부품으로 구성된다. 트리포드 부재(301), 롤러(315), 다리축(316)은 외방 부재 (302)의 내측에 배치되어, 내부 부품을 구성하고 있다.

외방 부재(302)의 내주면에는 축방향으로 연장되는 3개의 직선 형상 트랙 홈 (304)이 형성되어 있다. 트리포드 부재(301)는, 지름 방향에 돌출설치된 3개의 다리축(316)을 갖는다. 이 다리축(316)에 롤러(315)가 자유롭게 회전되도록 지지되고, 이 롤러(315)가 외방 부재 트랙 홈(304)에 자유롭게 전동되도록 삽입되어 트랙 홈(304)을 따라서 안내된다. 한편, 트리포드 부재(301)는 샤프트구멍(307a)을 갖고, 이 샤프트구멍(307a)에는 샤프트(307)가 삽입되어 끼워져 있다.

본 실시형태에서는, 등속 유니버설 조인트 내부에 발포 윤활제(9)가 배치되어 있다. 이 배치 방법과 발포 윤활제(9)의 구성 성분에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 발포 윤활제(9)의 등속 유니버설 조인트 내부에의 배치 방법에 관한 작용 및 효과에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기한 등속 유니버설 조인트 내부에의 발포 윤활제(9)의 배치 방법에 의해, 트리포드 부재(301)의 축부재 삽입 끼움 반대측에서, 내방 부재인 트리포드 부재(301)의 샤프트구멍(307a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단면과 발포 윤활제(9)로, 형성되는 공간에 초기용 윤활제(10)를 주입한다. 이 초기용 윤활제(10)의 작용 및 효과에 대해서는, 상술한 다른 실시형태와 같기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 10 내지 도 12에 도시하는 실시형태에 있어서, 샤프트구멍에 삽입하는 밀봉 마개는, 도 6에 도시하는 축형상의 형상에 한정되지 않고, 도 7에 도시하는, 축형상의 밀봉 마개의 외주면에, 외방 부재의 축부재 삽입 끼움측 개구부를 막는 플랜지를 설치하고, 다시 이 플랜지에 통기구멍을 설치한 밀봉 마개를 사용할 수 있다.

또한, 도 8에 도시하는, 축형상의 밀봉 마개의 외주면에 도 7과 같이 플랜지를 형성하고, 이 플랜지를 형성한 부분의 밀봉 마개의 바깥지름을, 외방 부재의 축부재 삽입 끼움측 개구부의 안지름보다 조금 작아지도록 설계한 밀봉 마개를 사용할 수도 있다.

본 발명의 윤활 시스템을 베어링에 적용한 예를 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 17은 본 발명의 하나의 실시예에 관한 깊은 홈 볼 베어링의 단면도이다.

도 17에 도시하는 바와 같이 베어링(431)은, 내륜(432)와, 내륜(432)와 동심으로 배치된 외륜(433)와, 이들 중, 외륜 사이에 개재하는 복수개의 전동체(434)와, 이 복수개의 전동체(434)를 유지하는 유지기(436)와, 외륜(433) 등에 고정되는 시일부재(435)에 의해 구성된다. 발포 윤활제(438)가, 내륜(432)와, 외륜(433)와, 전동체(434)와, 시일부재(435)로 둘러싸인 공간에 배치되고, 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제(437)가, 구름부인 전동체(434)의 근방에 배치되는 형태로, 발포 윤활제(438)와, 초기용 윤활제(437)가 윤활 대상 부위인 베어링 내부에 있어서 공존하고 있다. 발포 윤활제(438) 및 초기용 윤활제(437)의 봉입 방법 등에 대해서는 후술한다.

본 발명의 베어링에 있어서, 발포 윤활제중에 함침된 상태로 포함되는 윤활 성분은, 외력에 의한 발포체의 변형에 의해도 급격하게 스며나오는 일이 없고, 윤활 성분을 효율적으로 미끄럼동작부 등에 스며나오게 하여 이용할 수 있다. 그 결과, 상기 베어링은 윤활 성분량이 필요 최소한으로 좋고, 장수명이고 고속 회전에서도 운전이 가능하다.

발포 윤활제는, 베어링내에 상기 혼합물을 흘려 넣은 후, 발포·경화시켜도 좋고, 또한 상압으로 발포·경화한 후에 재단이나 연삭 등으로 목적으로 하는 형상으로 후가공하고, 베어링 안에 조립해 넣을 수도 있다.

형상이 복잡한 베어링내의 임의의 부위에도 용이하게 충전하는 것이 가능하고, 발포 성형체를 얻기 위한 성형 금형이나 연삭 공정 등도 불필요하기 때문에, 본 발명에서는, 혼합물을 발포·경화전에 베어링내에 흘려 넣어, 베어링내에 있어서 발포·경화시키는 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 상기 방법을 채용함으로써, 제조 공정이 간이하게 되어 저비용화가 도모된다.

또한, 발포 윤활제는 유연하기 때문에, 풀 팩 사양으로 해도 회전토크가 커지기 어렵고, 발열을 억제할 수 있다. 또한, 외부로부터의 먼지이나 수분 등의 침입에 대해서는 시일의 역할도 완수한다.

본 발명의 베어링은, 각종의 주지인 형식의 베어링에 이용할 수 있다. 예로서 깊은 홈 볼 베어링, 앵귤러 볼 베어링, 스러스트 볼 베어링, 원통형 롤러 베어링, 니들 롤러 베어링, 스러스트 원통형 롤러 베어링, 스러스트 니들 롤러 베어링, 원추롤러 베어링, 스러스트 원추롤러 베어링, 자동 조심(調心) 볼 베어링, 자동 조심 롤러 베어링, 스러스트 자동 조심 롤러 베어링, 미끄럼베어링 등을 들 수 있다. 또한, 이들 베어링에 대해서, 시일부재 또는 실드판의 유무는 묻지 않고 적용할 수 있다.

베어링에의 발포 윤활제의 봉입 방법의 예를, 도 13 내지 도 15에 기초하여 설명한다.

도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 관한 래디얼 볼 베어링(시일부재 없음)에의 봉입예를 도시하는 모식도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 베어링 바깥지름 (407)보다 큰 철판(405) 혹은 그것과 유사한 치구 위에 내륜(402)와, 외륜(403)와, 안, 외륜 사이에 개재하는 전동체(404)를 갖는 베어링(401)을 두고, 잘 교반한 발포 직전의 발포 윤활제 성분의 혼합물(406)을 내륜(402)와 외륜(403)와, 철판(405)으로 둘러싸인 공간에 흘려 넣어, 발포·경화시킨다. 이 경우, 혼합물(406)을 베어링(401)내에 흘려 넣은 후에 다시 베어링(401) 상부에 베어링 바깥지름(407)보다 큰 철판(405) 혹은 그것과 유사한 치구를 씌워도 좋다. 철판 혹은 치구를 씌우는 경우, 베어링내에서의 발포 윤활제의 충전율이 향상된다. 혼합물(406)의 발포·경화 종료후에 초기용 윤활제를 전동체(404) 근방에 주입하여, 철판(405)혹은 그것과 유사한 치구를 제거하여, 발포 윤활제 봉입 베어링을 얻는다.

도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 관한 래디얼 볼 베어링(시일부재 부착)으로의 봉입예를 도시하는 모식도이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 내륜(412)와 외륜(413)와, 안, 외륜 사이에 개재하는 전동체(414)와, 한쪽에만 장착된 시일부재 (415)를 갖는 베어링(411)을, 시일부재(415)를 아래쪽으로 하여 정치(靜置)한다. 그리고, 잘 교반한 발포 직전의 발포 윤활제 성분의 혼합물(416)을 베어링(411)에 흘려 넣어, 발포·경화시킨다. 이 경우, 도 13과 같이 베어링내에서의 발포 윤활제의 충전율을 향상시키기 위해서, 혼합물(416)을 베어링(411) 내에 흘려 넣은 후에 다시 베어링(411) 상부에 베어링 바깥지름보다 큰 철판 혹은 그것과 유사한 치구를 씌워도 좋다. 위쪽의 시일부재는, 충전율 향상을 위한 치구를 대신하여, 발포 과정중에 장착해도 좋고, 발포·경화가 끝나고 나서 베어링(411)에 장착해도 좋다. 혼합물(416)의 발포·경화 종료후에 초기용 윤활제를 전동체(414) 근방에 주입하고, 발포 윤활제 봉입 베어링을 얻는다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 관한 스러스트 볼 베어링에의 봉입예를 도시하는 모식도이다. 도 16은, 도 15에서 원통치구의 사용을 도시하는 모식도이다. 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 스러스트 볼 베어링(421)이 수납되는 금형 (425)을 준비하고, 내륜(422)와 외륜(423)와, 안, 외륜 사이에 개재하는 전동체 (424)를 갖는 베어링(421)을 설치한다. 베어링(421)의 안지름측으로부터 잘 교반한 발포 직전의 발포 윤활제 성분의 혼합물(426)을 베어링(421)에 흘려 넣어, 안지름과 같은 지름의 원통치구(427)를 안지름부에 꽂아 넣고, 발포·경화시킨다. 혼합물 (426)이 발포·경화되어 발포 윤활제(428)가 된 후, 원통치구(427)를 제거하고, 초기용 윤활제를 전동체(424) 근방에 주입하여, 금형(425)을 제거하고, 발포 윤활제 봉입 베어링을 얻는다.

또한, 베어링에의 발포 윤활제의 봉입에는, 사출성형기 등을 이용할 수도 있다. 이 경우, 베어링은 금형에 장착되어, 스크류 내에서 혼합된 발포 윤활제 성분인 혼합물은 노즐로부터 베어링내에 봉입된다. 또한, 혼합물의 충전에는, 실린더와 피스톤을 구비한 주지의 정량 혼합 토출기(혼합디스펜서라고도 별칭된다.) 등을 이용할 수도 있다. 이 방법을 이용하면 충전량을 간단하게 조정할 수 있고, 작업성을 향상시킬 수 있다.

베어링에 초기용 윤활제를 봉입하는 방법은 묻지 않는다. 베어링에 발포 윤활제 성분의 혼합물을 충전시키기 전에 베어링 안이나 그 부품에 초기용 윤활제를 도포해 두어도 좋고, 베어링에 발포 윤활제 성분의 혼합물이 발포·경화한 후에 주사기(혹은 그것과 유사한 것)로 목적으로 하는 장소에 주입해도 좋다. 한편, 초기용 윤활제의 물성 등에 대해서는 후술한다.

초기용 윤활제를 봉입하는 장소는 특별히 묻지 않는다. 초기 윤활에 있어서, 이 초기용 윤활제가 구름부나 미끄럼동작부에 존재하도록 하기 위해, 베어링내의 구름부나 미끄럼동작부의 근방에 봉입하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전동체 근방, 내외륜 전주면(轉走面) 근방, 유지기 근방에 봉입한다. 봉입장소의 일례로서는, 예를 들면 도 17에 도시하는 대로이다(초기용 윤활제는 도면 중 437).

베어링에 봉입하는 초기용 윤활제의 양은, 베어링 내부의 공간용적의 1∼30체적%가 바람직하다. 더 바람직하게는, 3∼20체적%이다. 너무 적으면 초기 윤활로서 이용하는 윤활제량으로서는 불충분하고, 너무 많으면 장기에 걸쳐 윤활에 기여하는 발포 윤활제의 봉입량이 적어져 버리기 때문에, 내구성에 문제가 생긴다.

본 발명에 있어서의 발포 윤활제에 대해 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서의 발포 윤활제는, 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어진 것이다. 이 발포 윤활제는, '원심력, 압축, 굴곡, 팽창 등의 외적인 응력 등에 의해서 외부에, 윤활 성분을 서서히 방출'하므로, 회전 초기에는, 윤활 성분이 미끄럼동작부 등에 충분히 존재하고 있지 않은 경우가 있다. 그리스나 윤활유는, 상술한 외적 응력에 의해서 등속 유니버설 조인트 안이나 베어링 안을 이동하기 쉽다. 따라서, 등속 유니버설 조인트 외방 부재 바닥부나 케이지창의 토크 전달 부재 근방, 또는 베어링의 전동체 근방, 내외륜 전주면 근방, 유지기 근방에 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제를 소량 봉입한 것만으로도, 등속 유니버설 조인트 내부나 베어링 전주면 등에 재빨리 이동하여, 발포 윤활제로부터 윤활 성분이 충분히 방출될 때까지의 초기 윤활에 있어서의 윤활제로서 작용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 발포 윤활제는, 수지의 유연성에 의해, 예를 들면 압축, 팽창, 굴곡, 비틀림 등의 외력에 의한 변형에 의해 윤활 성분을 스며 나오게 하여 수지의 분자 사이로부터 외부로 서서히 방출할 수 있다. 이 때, 스며 나오게 하는 윤활유 등의 윤활 성분량은, 외력의 크기에 따라 탄성변형하는 정도를 수지의 선택 등에 의해서 바꾸는 것에 의해, 필요 최소한으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용하는 발포 윤활제에 있어서 수지는, 발포에 의해 표면적이 커지고 있고, 스며 나오게 한 잉여의 윤활 성분인 윤활유를 다시 발포체의 기포내에 일시적으로 유지할 수도 있어 스며 나오게 하는 윤활유량은 안정되고 있고, 또한 수지내에 윤활유를 유지시키는 것과 동시에 발포체의 기포내에 함침시키는 것에 의해서 비발포의 상태보다 윤활유의 유지량도 많아진다.

게다가, 본 발명에 이용하는 발포 윤활제는, 비발포체와 비교하여 굴곡시에 필요한 에너지가 매우 작고, 윤활유 등의 윤활 성분을 고밀도로 유지하면서 유연한 변형이 가능하다. 따라서, 상기 발포 윤활제를 고화시킨 후 냉각하는 과정에 있어서, 발포 윤활제가 수축하여 전동체나 토크 전달 부재 등을 끌어안는다고 해도 굴곡·변형시에 필요한 에너지가 작기 때문에 용이하게 변형할 수 있어, 회전토크가 커진다고 하는 문제를 막을 수 있다. 또한, 발포 부분 즉 다공질인 부분을 많이 갖기 때문에, 베어링이나 유니버설 조인트의 경량화의 점에서도 유리하다.

또한, 본 발명에 이용하는 발포 윤활제는 윤활 성분과, 수지를 포함한 혼합물을 발포·경화시키는 것뿐이므로, 특별한 설비도 불필요하고, 임의의 장소에 충전하여 성형하는 것이 가능하다.

또한, 상기 혼합물의 배합 성분의 배합량을 컨트롤하는 것에 의해 발포 윤활제의 밀도를 변화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서 발포 윤활제를 구성하는 발포·경화하여 다공질화하는 수지로서는, 발포·경화 후에 고무 형상 탄성을 갖고, 변형에 의해 윤활 성분의 삼출성을 갖는 것이 바람직하다.

발포·경화는, 수지 생성시에 발포·경화시키는 형식이더라도, 수지에 발포제를 배합하여 성형시에 발포·경화시키는 형식이더라도 좋다. 여기서 경화는 가교 반응 및/또는 액상물이 고화되는 현상을 의미한다. 또한, 고무 형상 탄성이란, 고무 탄성을 의미하는 것과 동시에, 외력에 의해 가해진 변형이 그 외력을 잃는 것에 의해 원래의 형상으로 복귀하는 것을 의미한다.

발포·경화하여 다공질화하는 수지로서는, 고무 및 플라스틱을 들 수 있다.

고무로서는, 천연고무, 이소프렌고무, 부타디엔고무, 스티렌 부타디엔고무, 클로로프렌고무, 부틸고무, 니트릴고무, 에틸렌 프로필렌고무, 실리콘고무, 우레탄 엘라스토머, 불소고무, 클로로술폰고무 등의 각종 고무를 들 수 있다.

또한, 플라스틱으로서는, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드4,6 수지 (PA4,6), 폴리아미드6,6 수지(PA6,6), 폴리아미드6T 수지(PA6T), 폴리아미드 9T 수지(PA9T) 등의 범용 플라스틱이나 엔지니어링, 플라스틱을 들 수 있다.

상기 수지 중에서, 용이하게 발포·경화하여 다공질화하는 폴리우레탄수지가 바람직하다.

본 발명에 사용할 수 있는 폴리우레탄 수지는, 이소시아네이트와 폴리올과의 반응에 의한 발포·경화물이지만, 분자내에 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 우레탄프레폴리머의 발포·경화물인 것이 바람직하다. 이 이소시아네이트기는 다른 치환기에 의해서 블록되어 있어도 좋다. 분자내에 포함되는 이소시아네이트기는, 분자쇠사슬 말단이더라도, 혹은 분자쇄내에서 분기한 측쇄 말단에 포함되어 있어도 좋다. 또한, 우레탄프레폴리머는 분자쇄내에 우레탄 결합을 가지고 있어도 좋다. 또한, 우레탄프레폴리머의 경화제는 폴리올이더라도 좋고, 폴리아민이라도 좋다.

우레탄프레폴리머는, 활성 수소기를 갖는 화합물과 폴리 이소시아네이트와의 반응에 의해서 얻을 수 있다.

활성 수소기를 갖는 화합물로서는 저분자 폴리올, 폴리에테르계 폴리올, 폴리에스테르계 폴리올, 피마자유계 폴리올 등을 들 수 있다. 이것들은 단독으로, 또는 2종류 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 저분자 폴리올로서는, 2가의 것 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 수첨 비스페놀A 등, 3가 이상인 것(3∼8가인 것) 예를 들면, 글리세린, 트리메틸올프로판, 헥산트리올, 펜타에리스리톨, 소르비톨, 슈크로즈 등을 들 수 있다.

폴리에테르계 폴리올로서는 상기 저분자 폴리올의 알킬렌 옥사이드(탄소수 2∼4의 알킬렌 옥사이드 예를 들면 에틸렌 옥사이드 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드) 부가물 및 알킬렌 옥사이드의 개환(開環) 중합물을 들 수 있고, 구체적으로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜이 포함된다.

폴리에스테르계 폴리올로서는, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 및 폴리에테르에스테르폴리올 등을 들 수 있다. 폴리에스테르폴리올은 카르본산(지방족 포화 또는 불포화 카르본산, 예를 들면, 아디핀산, 아제라인산, 도데칸산, 마레인산, 프말산, 이타콘산, 2량화 리놀산 및 또는 방향족 카르본산, 예를 들면, 프탈산, 이소프탈산)과 폴리올(상기 저분자 폴리올 및/또는 폴리에테르 폴리올)과의 축합중합에 의해 얻을 수 있다.

폴리카프로락톤 폴리올은, 글리콜류나 트리올류의 중합 개시제에 ε-카프로락톤, α-메틸-ε-카프로락톤, ε-메틸-ε-카프로락톤 등을 유기금속화합물, 금속 킬레이트 화합물, 지방산 금속 아실화물 등의 촉매의 존재하에서 부가 중합에 의해 얻을 수 있다. 폴리에테르 에스테르 폴리올에는, 말단에 카르복실기 및/또는 OH기를 갖는 폴리에스테르에 알킬렌 옥사이드 예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등을 부가 반응시켜 얻을 수 있다. 피마자유계 폴리올로서는, 피마자유 및 피마자유 또는 피마자유 지방산과 상기 저분자 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올과의 에스테르 교환 혹은, 에스테르화 폴리올을 들 수 있다.

폴리이소시아네이트로서는, 방향족 디이소시아네이트, 지방족 또는 지환식 및 폴리 이소시아네이트 화합물이 있다.

방향족 디이소시아네이트는, 예를 들면, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 2,4 -톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트 및 그 혼합물, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트를 들 수 있다.

지방족 또는 지환식 디이소시아네이트는, 예를 들면, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 1,3-시클로부탄 디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 이소프로판 디이소시아네이트, 2,4-헥사히드로 톨루이렌 디이소시아네이트, 2,6-헥사히드로 톨루이렌 디이소시아네이트, 1,3-헥사히드로 페닐 디이소시아네이트, 1,4-헥사히드로 페닐 디이소시아네이트, 2,4'-퍼히드로 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 4,4'-퍼히드로 디페닐 메탄 디이소시아네이트를 들 수 있다.

폴리이소시아네이트 화합물로서는, 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 4,6,4'-디페닐 트리이소시아네이트, 2,4,4'-디페닐에테르 트리이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 들 수 있다.

또한, 이들 이소시아네이트의 일부를 비우렛, 아로파네이트, 카르보디이미드, 옥사졸리돈, 아미드, 이미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다.

본 발명에 적합한 우레탄프레폴리머로서는, 주형용 우레탄프레폴리머로서 알려져 있는, 폴리락톤 에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올에 폴리 이소시아네이트를 부가 중합시켜 얻을 수 있는 프레폴리머 등을 들 수 있다.

상기 폴리락톤 에스테르 폴리올은 카프로락톤을 개환 반응시켜 얻을 수 있는 폴리락톤 에스테르 폴리올에 단쇄 폴리올의 존재하, 폴리 이소시아네이트를 부가 중합 시킨 우레탄프레폴리머가 바람직하다.

상기 폴리에테르 폴리올로서는, 알킬렌 옥사이드의 부가물 또는 개환 중합물을 들 수 있고, 이것들과 폴리이소시아네이트를 부가 중합시킨 우레탄프레폴리머가 바람직하다.

본 발명에 적합하게 사용할 수 있는 우레탄프레폴리머의 시판품을 예시하면, 다이셀 가가쿠사제의 상품명 프락셀 EP를 들 수 있다. 프락셀 EP는 실온 이상의 융점을 갖는 백색 고체의 우레탄프레폴리머이다. 또한, 폴리에테르 폴리올을 예시하면 아사히 가라스사제의 상품명 프레미놀을 들 수 있다.프레미놀은 5000∼12000의 분자량을 갖는 폴리에테르 폴리올이다.

상기 우레탄프레폴리머를 경화시키는 경화제로서는, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄(이하, MOCA라고 기술한다)이나 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, 트리메틸렌비스(4-아미노벤조아트), 비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민, 비스(메틸티오)-2,6-톨루엔디아민, 메틸티오 톨루엔 디아민, 3,5-디에틸 톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸 톨루엔-2,6-디아민으로 대표되는 방향족 폴리아민, 상기 폴리이소시아네이트, 1,4-부탄글리콜이나 트리메틸올 프로판으로 대표되는 저분자 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유계 폴리올, 폴리에스테르계 폴리올, 수산기 말단 액상 폴리부타디엔, 수산기 말단 액상 폴리이소프렌, 수산기 말단 폴리올레핀계 폴리올이나 이들 화합물의 말단 수산기를 이소시아네이트기나 에폭시기 등으로 변성한 화합물로 대표되는 2개 이상의 수산기를 갖는 액상 고무등을 단독으로 또는 병용하여 이용할 수 있다. 이들중에서 발포성과 고무 형상 탄성을 양립할 수 있고, 공업상 용이하게 입수할 수 있는 방향족 폴리아민이 폴리락톤 에스테르 폴리올과 폴리 이소시아네이트를 부가 중합시킨 우레탄프레폴리머를 경화시키는데 바람직하다.

발포 윤활제를 얻기 위해서 수지를 발포시키는 수단으로서는, 주지의 발포 수단을 채용하면 좋고, 예를 들면, 휘발성 가스를 화학반응에 의해 생성하는 화학적 발포방법, 물, 또는 아세톤이나 헥산 등의 비교적 비점이 낮은 유기용매를 가열하여, 기화시키는 물리적 수법이나, 질소 등의 불활성 가스나 공기를 외부로부터 불어오는 기계적 발포방법, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 아조디카르본아미드 (ADCA) 등과 같이 가열 처리나 광조사에 의해서 화학 분해시켜, 질소가스 등을 발생시키는 분해형 발포제를 사용하는 등의 방법을 들 수 있다.

본 발명에 사용하는 우레탄프레폴리머는 분자내에 이소시아네이트기를 가지므로, 물을 발포제로서 이용하여, 이소시아네이트기와 물분자와의 화학반응에 의해서 생기는 이산화탄소에 의한 화학적 발포방법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 방법은 연속 기포가 생성되기 쉽기 때문에 바람직하다.`

또한, 이러한 반응을 수반하는 화학적 발포방법을 이용하는 경우에는 필요에 따라서 촉매를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 3급 아민계 촉매나 유기 금속 촉매 등이 이용된다. 3급 아민계 촉매로서는 모노아민류, 디아민류, 트리 아민류, 환상 아민류, 알코올 아민류, 에테르 아민류, 이미다졸 유도체, 산블록 아민 촉매 등을 들 수 있다.

또한, 유기 금속 촉매로서는 스타나옥타에이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우랄레이트, 디부틸틴메르캅티드, 디부틸틴티오카르복실레이트, 디부틸틴말레에이트, 디옥틸틴디메르캅티드, 디옥틸틴티오카르복실레이트, 옥텐산염 등을 들 수 있다. 또한, 반응의 밸런스를 가지게 하는 등의 목적으로 이들 복수 종류를 혼합하여 이용해도 좋다.

상기 수지에 한정되는 일 없이, 우레탄계 접착제, 시아노아크릴레이트계 접착제, 에폭시계 접착제, 폴리초산비닐계 접착제, 폴리이미드계 접착제 등 각종 접착제를 발포 및 경화시켜 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서 발포·경화하여 다공질화하는 수지중에는 필요에 따라서 각종 첨가제를 이용할 수 있다. 첨가제로서는 힌다드페놀계로 대표되는 산화 방지제, 보강제(카본블랙, 화이트카본, 콜로이달 실리카 등), 무기 충전제(탄산칼슘, 황산바륨, 탈크, 진흙, 규석가루 등) 노화방지제, 난연제, 금속 불활성제, 대전방지제, 곰팡이방지제나 필러 및 착색제 등을 들 수 있다.

상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 함께 발포 윤활제를 구성하는 윤활 성분은, 발포체를 형성하는 고형 성분을 용해하지 않는 것이면 사용할 수 있다. 윤활 성분으로서는, 예를 들면 윤활유, 그리스, 왁스 등을 단독으로, 혹은 2종류 이상 조합하여 사용할 수 있다.

윤활유로서는, 파라핀계나 나프텐계의 광유, 에스테르계 합성유, 에테르계 합성유, 탄화수소계 합성유, GTL 기유(基油), 불소유, 실리콘유 등을 들 수 있다. 이것들은 단독으로도 혼합유로서도 사용할 수 있다.

상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활유가 극성 등의 화학적인 상성에 의해서 용해, 분산되지 않는 경우에는, 점도가 가까운 윤활유를 사용함으로써, 물리적으로 혼합하기 쉬워져, 윤활유의 편석을 막는 것이 가능해진다.

그리스는, 기유(基油)에 증주제를 가한 것으로, 기유로서는 상술한 윤활유를 들 수 있다. 증주제로서는, 리튬비누, 리튬 콤프렉스비누, 칼슘비누, 칼슘콤프렉스비누, 알루미늄비누, 알루미늄 콤프렉스비누 등의 비누류, 디우레아 화합물, 폴리우레아 화합물 등의 우레아계 화합물을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

디우레아 화합물은, 예를 들면 디이소시아네이트와 모노아민의 반응으로 얻을 수 있다. 디이소시아네이트로서는, 페닐렌 디이소시아네이트, 디페닐 디이소시아네이트, 페닐디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 옥타데칸 디이소시아네이트, 데칸 디이소시아네이트, 헥산 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.

모노아민으로서는, 옥틸아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 오레일아민, 아닐린, p-톨루이딘, 시클로 헥실아민 등을 들 수 있다.

폴리우레아 화합물은, 예를 들면, 디이소시아네이트와 모노아민 및 디아민과의 반응으로 얻을 수 있다. 디이소시아네이트, 모노아민으로서는, 디우레아 화합물의 생성에 이용되는 것을 들 수 있고, 디아민으로서는, 에틸렌디아민, 프로판디아민, 부탄디아민, 헥산디아민, 옥탄디아민, 페닐렌디아민, 톨릴렌디아민, 크실렌디아민 등을 들 수 있다.

상기 그리스에 있어서의 기유의 배합 비율은, 그리스 성분 전체에 대해서, 기유가 1∼98중량%, 바람직하게는 5∼95중량%이다. 기유가 1중량% 미만이면, 윤활유를 필요 개소에 충분히 공급하는 것이 곤란하게 된다. 또한 98중량%보다 많을 때에는, 저온에서도 굳어지지 않고 액상인 채로 된다.

왁스로서는, 탄화수소계 합성왁스, 폴리에틸렌 왁스, 지방산 에스테르계 왁스, 지방산 아미드계 왁스, 케톤·아민류, 수소 경화유 등을 들 수 있다. 이들 왁스에 기름을 혼합해도 좋고, 사용하는 기름성분으로서는 상술한 윤활유와 같은 것을 이용할 수 있다.

이상 서술한 윤활 성분에는, 또한 2황화 몰리브덴, 그라파이트 등의 고체 윤활제, 유기 몰리브덴 등의 마찰조정제, 아민, 지방산, 유지류 등의 유성제, 아민계, 페놀계 등의 산화방지제, 석유 술포네이트, 디노닐나프타렌술포네이트, 소르비탄 에스테르 등의 녹방지제, 유황계, 유황-인계 화합물 등의 극압제, 유기아연, 인계 화합물 등의 마모방지제, 벤조트리아졸, 아질산 소다 등의 금속 불활성제, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌 등의 점도지수 향상제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 좋다.

본 발명에 이용하는 발포 윤활제는, 상기 윤활 성분과, 수지와, 경화제와, 발포제를 포함한 혼합물을 발포·경화시켜 얻을 수 있다.

상기 윤활 성분의 배합 비율은, 혼합물 전체에 대해서, 1∼90중량%, 바람직하게는 5∼80중량%이다. 윤활성분이 1중량% 미만이면, 윤활 성분의 공급량이 적어 발포 윤활제로서의 기능을 발휘하지 못하고, 충분한 수명을 얻을 수 없고, 또는 윤활제 부족에 의해 마찰 계수가 증대하여 마모의 원인이 된다. 90중량%보다 많을 때에는 고화되지 않게 된다.

수지의 배합 비율은, 혼합물 전체에 대해서, 8∼98 중량%, 바람직하게는 20∼80중량%이다. 8중량%보다 적을 때는 고화되지 않고, 98 중량%보다 많을 때에는 윤활 성분의 공급량이 적어, 발포 윤활제로서의 기능을 발휘하지 못하고, 충분한 수명을 얻을 수 없다.

상기 경화제의 배합 비율은, 수지의 배합량과 발포 배율에 의해, 상기 발포제의 배합 비율은, 후술하는 발포 배율과의 관계에서 각각 정해진다.

발포 윤활제를 제조할 때의 각 성분을 혼합하는 방법으로서는, 특별히 한정되는 일 없이, 예를 들면 헨셀 믹서, 리본 믹서, 쥬서 믹서, 믹싱 헤드 등, 일반적으로 이용되는 교반기를 사용하여 혼합할 수 있다.

상기 혼합물은, 시판되는 실리콘계 정포제(整泡劑) 등의 계면활성제를 사용하여, 각 원료 분자를 균일하게 분산하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 정포제의 종류에 따라서 표면장력을 제어하여, 발생하는 기포의 종류를 연속 기포 또는 독립 기포로 제어하는 것이 가능해진다. 이러한 계면활성제로서는 음이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 불소계 계면활성제 등을 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 발포 윤활제는, 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어지고, 압축, 굴곡, 원심력 및 온도 상승에 수반하는 기포의 팽창 등의 외력에 의해서, 윤활유 등의 윤활 성분을 외부에 공급하는 것이 가능한 것이다.

본 발명에 있어서 발포 윤활제는, 윤활 성분의 존재하에서 수지의 발포 반응과 경화 반응을 동시에 행하게 하는 반응형 함침법을 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 윤활 성분을 수지 내부에 고충전하는 것이 가능해지고, 그 후에는 윤활제를 함침하여 보충하는 후함침 공정을 생략할 수 있다.

이에 대해서 발포 고형체를 미리 성형해 두고, 이것에 윤활 성분을 함침시키는 후함침법만으로는, 수지 내부에 충분한 양의 액체 윤활 성분이 스며들지 않기 때문에, 윤활 성분 유지력이 충분하지 않아, 단시간에 윤활 성분이 방출되어 장기적으로 사용하면 윤활 성분이 공급 부족이 되는 경우가 있다. 이 때문에, 후함침 공정은, 반응형 함침법의 보조 수단으로서 채용하는 것이 바람직하다.

발포·경화시에 있어서 발포에 의해 다공질화될 때에 생성시키는 기포는, 기포가 연이어 통해져 있는 연속 기포인 것이 바람직하다. 외부 응력에 의해서, 윤활 성분을 수지의 표면으로부터 연속 기포를 통하여 외부에 직접 공급하기 때문이다. 기포 사이가 연이어 통해져 있지 않은 독립 기포의 경우는 수지중의 윤활 성분의 전량이 일시적으로 독립 기포중에 격리되어 기포 사이에서의 이동이 곤란해져, 필요할 때에 구름부나 미끄럼동작부에 충분히 공급되지 않는 경우가 있다.

본 발명에 있어서 발포 윤활제의 연속 기포율은 50% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70% 이상이다. 연속 기포율이 50% 미만의 경우는, 발포·경화하여 다공질화된 수지내의 윤활 성분이 일시적으로 독립 기포중에 넣어져 있는 비율이 많아져, 필요할 때에 외부에 공급되지 않는 경우가 있다.

본 발명에 이용하는 발포 윤활제의 연속 기포율은 이하의 순서로 산출할 수 있다.

(1) 발포 경화한 발포 윤활제를 적당한 크기로 커트하여, 시료 A를 얻는다. 시료 A의 중량을 측정한다.

(2) 시료 A를 3시간 속슬렛 세정(용제: 석유 벤젠)한다. 그 후 80℃에서 2시간 항온조에 방치하고, 유기용제를 완전하게 건조시켜, 시료 B를 얻는다. 시료 B의 중량을 측정한다.

(3) 연속 기포율을 이하의 순서로 산출한다.

연속 기포율=(1-(시료 B의 수지중량-시료 A의 수지중량)/시료 A의 윤활성분 중량)×100

한편, 시료 A, B의 수지 중량, 윤활 성분 중량은, 시료 A, B의 조성의 배합비율을 곱하여 산출한다.

연속하지 않은 독립 기포중에 넣어진 윤활 성분은 3시간 속슬렛 세정으로는 외부에 방출되지 않기 때문에 시료 B의 중량을 감소시키는 일이 없기 때문에, 상기의 조작으로 시료 B의 중량 감소분은 연속 기포로부터의 윤활 성분의 방출에 의한 것으로서 연속 기포율을 산출할 수 있다.

본 발명에 이용하는 발포 윤활제의 발포 배율은 1.1∼100배인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 1.1∼10배이다. 왜냐하면 발포 배율 1.1배 미만의 경우는 기포 체적이 작아, 외부 응력이 가해졌을 때에 변형을 허용할 수 없고, 또는 다공질화된 고형물이 너무 딱딱하기 때문에, 외부 응력에 추종한 변형을 할 수 없는 등의 단점이 있다. 또한, 100배를 넘는 경우는 외부 응력에 견디는 강도를 얻는 것이 곤란해져서, 파손이나 파괴에 이르는 경우가 있다.

본 발명의 윤활 시스템 및 상기 시스템을 이용한 베어링 및 유니버설 조인트에 있어서, 상기 발포 윤활제와 윤활 대상 부위에 공존시킬 수 있는 초기용 윤활제의 물성 등에 대해 이하에 상세하게 설명한다.

초기용 윤활제로서 그리스를 이용하는 경우, 상기 그리스는, JIS K 2220 5.3에 기초하여 측정한 60회 혼화 주도가 300 이상이면 사용할 수 있다. 주도가 300 미만이면, 초기 윤활로서 기여하기에는 유동성이 부족하고, 윤활제가 필요한 장소에 재빨리 공급되지 않는 경우가 있다.

또한, 초기용 윤활제로서 그리스를 이용하는 경우, 상기 그리스는, JIS K 2220 11 이유도 측정법에 기초하여 측정한 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도가 0.7중량% 이상이면 사용할 수 있다. 이유도가 0.7중량% 미만이면, 초기 윤활로서 기여하기에는 그리스로부터의 기유의 스며나옴이 부족하고, 상기와 같이, 구름부나 미끄럼동작부 등의 윤활제가 필요한 장소에 재빨리 공급되지 않는 경우가 있다. 또한, 상기 이유도가 25중량% 이상이면, 실온에 있어서도 기름분리, 즉 이유(離油, 離床)가 커져, 그리스로서의 취급이 곤란하게 된다.

초기용 윤활제로서의 그리스의 구체적인 예로서는, 상기 발포 윤활제의 윤활 성분으로서 사용할 수 있는 그리스를 들 수 있다. 마찬가지로 각종 첨가제를 포함할 수도 있다.

초기용 윤활제로서 윤활유를 이용하는 경우, 상기 윤활유로서는, JIS K 2283에 기초하여 측정한 40℃에 있어서의 동점도가 50㎟/sec 이상이면 사용할 수 있다. 동점도가 50㎟/sec 미만이면, 구름부나 미끄럼동작부 등의 윤활제가 필요한 장소에 재빨리 공급되기 쉽지만 머물기 어렵다. 또한, 유막이 형성되기 어렵기 때문에, 금속 접촉이 일어나기 쉽다.

초기용 윤활제로서의 윤활유의 구체적인 예로서는, 상기 발포 윤활제의 윤활 성분으로서 사용할 수 있는 윤활유를 들 수 있다. 마찬가지로 각종 첨가제를 포함할 수도 있다.

또한, 윤활 시스템에 있어서 그리스 또는 윤활유인 초기용 윤활제는, 적어도 윤활 대상 부위의 미끄럼동작부 등에 존재하는 것에 의해, 발포 윤활제로부터 윤활 성분이 충분히 스며나올 때까지의 윤활 시스템의 초기 윤활에 기여할 수 있다.

초기 윤활 이후는, 발포 윤활제로부터 스며나오는 윤활 성분으로 윤활 기능이 이어지게 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 베어링 및 유니버설 조인트 등은 초기 윤활로부터 부족한 일 없이 계속하여 미끄럼동작부에 윤활 성분이 충분히 존재하므로, 초기 친화력이 뛰어나, 장수명이고 저비용화의 요망을 충족할 수 있다.

도 1은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제조방법의 일례를 도시하기 위한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.

도 10은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 11은 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 12는 본 발명의 윤활 시스템을 이용한 다른 등속 유니버설 조인트를 도시하는 단면도이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 래디얼 볼 베어링(시일부재 없음)에의 봉입예를 도시하는 모식도이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 관한 래디얼 볼 베어링(시일부재 부착)에의 봉입예를 도시하는 모식도이다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 관한 스러스트 볼 베어링(시일부재 없음) 에의 봉입예를 도시하는 모식도이다.

도 16은 도 15에서 원통치구의 사용을 도시하는 모식도이다.

도 17은 본 발명의 하나의 실시예에 관한 깊은 홈 볼 베어링의 단면도이다.

[부호의 설명]

1,101,201 : 내방 부재

2,102,202,302 : 외방 부재

2a : 외방 부재 바닥부

3,103,203 : 내방 부재측 트랙 홈

4,104,204,304 : 외방 부재측 트랙 홈

5,105,205 : 토크 전달 부재(강구(鋼球))

6,106,206 : 케이지

6a,106a,206a : 케이지창

7,107,307 : 샤프트

7a,107a,207a,307a : 샤프트구멍

8 : 부츠

9 : 발포 윤활제

9a : 발포 윤활제 성분의 혼합물

10 : 초기용 윤활제(초기 윤활용 그리스 또는 초기 윤활용 윤활유)

11 : 외방 부재의 축

12 : 밀봉 마개

13,14 : 밀봉 마개

13a,14a : 플랜지

15 : 통기구멍

16 : 빈틈(통기구멍)

207 : 스터브 샤프트

238 : 엔드 플레이트

301 : 트리포드 부재(내방 부재)

315 : 롤러

316 : 다리축

401,411 : 래디얼 볼 베어링

402,412,422,432 : 내륜

403,413,423,433 : 외륜

404,414,424,434 : 볼(전동체)

405 : 철판

406,416,426 : 발포 윤활제 성분의 혼합물

407 : 베어링 바깥지름

415,435 : 시일부재

421 : 스러스트 볼 베어링

425 : 금형

427 : 원통치구

428 : 발포 윤활제

431 : 깊은 홈 볼 베어링

436 : 유지기

437 : 초기용 윤활제(초기 윤활용 그리스 또는 초기 윤활용 윤활유)

438 : 발포 윤활제

이하의 실시예 및 비교예에 이용하는 초기용 윤활제로서 이하에 나타내는 그리스 및 윤활유를 사용하였다. 한편, 주도는 JIS K 2220 5.3에 기초하여 측정한 수치이다.

<초기 윤활용 그리스의 제작>

[그리스 A]

광유(터빈100: 신니혼세키유사제) 83g중에서, 디페닐메탄-4,4-디이소시아나트 9.16g, p-톨루이딘 7.84g를 반응시켜, 생성한 디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 그리스 A를 얻었다. 주도를 측정한 바, 335이었다.

[그리스 B]

광유(터빈100: 신니혼세키유사제) 92g중에서, 디페닐메탄-4,4-디이소시아나트 3.94g, 옥틸아민 4.07g를 반응시켜, 생성한 디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 그리스 B를 얻었다. 주도를 측정한 바, 320이었다.

[그리스 C]

광유(터빈100: 신니혼세키유사제) 82g중에서, 디페닐메탄-4,4-디이소시아나 트 9.70g, p-톨루이딘 8.30g를 반응시켜, 생성한 디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 그리스 C를 얻었다. 주도를 측정한 바, 325이었다. 또한, JIS K 2220에 준하여 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도를 측정한 바, 0.75중량%이었다.

[그리스 D]

광유(터빈100: 신니혼세키유사제) 88g중에서, 디페닐메탄-4,4-디이소시아나트 4.63g, 옥틸아민 2.39g, 스테아릴아민 4.98g를 반응시켜, 생성한 디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 그리스 D를 얻었다. 주도를 측정한 바, 290이었다. 또한, JIS K 2220에 준하여 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도를 측정한 바, 0.80중량%이었다.

[그리스 E]

광유(터빈100: 신니혼세키유사제) 88g중에서, 디페닐메탄 4,4-디이소시아나트 5.9g, 옥틸아민 6.1g를 반응시켜, 생성한 디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 그리스 E를 얻었다. 주도를 측정한 바, 270이었다. 또한, JIS K 2220에 준하여 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도를 측정한 바, 0.30중량%이었다.

<초기 윤활용 윤활유>

[윤활유 A]

40℃에 있어서의 동점도 100㎟/sec의 신니혼세키유사제 터빈 100

[윤활유 B]

40℃에 있어서의 동점도 523㎟/sec의 신니혼세키유사제 슈퍼 오일 N460

[윤활유 C]

40℃에 있어서의 동점도 6.8㎟/sec의 신니혼세키유사제 슈퍼 오일 N7

실시예 1∼실시예 2

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 1에 나타내는 초기 윤활용 그리스를 5g 봉입하였다. 다음에 표 1에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e), (i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하여 교반한 후, 초기 윤활용 그리스를 봉입한 상술한 조인트에 15.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을 이하에 나타내는 초기특성시험 및 수명시험에 제공하여, 초기 특성의 발현상황 및 수명시간을 측정하였다. 또한 상술한 연속 기포율의 산출법에 기초하여 발포 윤활제의 연속 기포율을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

<등속 유니버설 조인트를 이용한 초기특성시험>

목적으로 하는 초기 특성이 얻어져 있는지 평가하기 위해서, 등속 유니버설 조인트 시험편을 이하의 조건으로 실기 평가를 행하였다. 시험중에 외방 부재 표면 온도가 100℃를 넘은 것은, 이상 온도 상승으로서 시험 중단으로 하였다. 또한, 시험 후에 시험편 내부를 점검하여, 마모나 박리 등의 내부 손상을 볼 수 없었던 것을 가능으로 하여 '○'를, 손상이 확인된 것을 불가능으로 하여 '×'를 기록한다.

·토크 451N·m

·각도 6deg

·회전수 580rpm

·시험시간 1시간

<등속 유니버설 조인트를 이용한 수명시험>

내구성의 향상에 대해서도 평가하기 위해서, 등속 유니버설 조인트 시험편을 이하의 조건으로 실기 평가를 행하였다. 시험중에 외방 부재 표면 온도가 100℃를 넘은 것은, 이상 온도 상승으로서 시험 중단으로 하였다. 또한, 규정시간을 경과한 시험 후에 시험편 내부를 점검하여, 이상 마모나 박리 등의 내부 손상을 볼 수 없었던 것, 혹은 내부 손상을 볼 수 있었지만 경미하고 계속 운전 가능한 것을 가능으로 하여 '○'를, 손상이 극심하여 계속 운전 불가능한 것을 불가능으로 하여 '×'를 기록한다.

·토크 725N·m

·각도 6deg

·회전수 230rpm

·시험시간 150시간

실시예 3∼실시예 4

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 1에 나타내는 초기 윤활 용 그리스를 5g 봉입하였다. 표 1에 나타내는 성분량(조성)으로, 폴리에테르 폴리올에 실리콘계 정포제, 광유, 아민계 촉매, 발포제로서의 물을 가하여 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트를 가하고 잘 교반한 후, 초기 윤활용 그리스를 봉입한 상술한 조인트에 13.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃로 설정한 항온조에서 15분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

비교예 1

표 1에 나타내는 조성으로, 실시예 2와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 그리스는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

비교예 2

표 1에 나타내는 조성으로, 실시예 3과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 그리스는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

비교예 3

표 1에 나타내는 조성으로, 실시예 1과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 얻었다. 초기 윤활용 그리스에는, 주도 270의 그리스 E를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

비교예 4

표 1에 나타내는 조성으로, 실시예 4와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기 윤활용 그리스에는, 주도 320의 그리스 B를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 1에 병기한다.

[표 1]

실시예 5∼실시예 6

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 2에 나타내는 초기 윤활 용 그리스를 5g 봉입하였다. 다음에 표 2에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e), (i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하여 교반한 후, 초기 윤활용 그리스를 봉입한 상술한 조인트에 15.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 2에 병기한다.

실시예 7∼실시예 8

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 2에 나타내는 초기 윤활용 그리스를 5g 봉입하였다. 표 2에 나타내는 성분량(조성)으로, 폴리에테르 폴리올에 실리콘계 정포제, 광유, 아민계 촉매, 발포제로서의 물을 가하여 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트를 더하여 잘 교반한 후, 초기 윤활용 그리스를 봉입한 상술한 조인트에 13.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃로 설정한 항온조에서 15분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 2에 병기한다.

비교예 5

표 2에 나타내는 조성으로, 실시예 6과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 그리스는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 2에 병기한다.

비교예 6

표 2에 나타내는 조성으로, 실시예 7과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 그리스는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 2에 병기한다.

비교예 7

표 2에 나타내는 조성으로, 실시예 5와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 얻었다. 초기 윤활용 그리스에는, 이유도 0.3중량%의 그리스 E를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 2에 병기한다.

비교예 8

표 2에 나타내는 조성으로, 실시예 8과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기 윤활용 그리스에는, 이유도 0.8중량%의 그리스 D를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다 .결과를 표 2에 병기한다.

[표 2]

실시예 1∼실시예 8은, 실등속 유니버설 조인트를 이용한 초기특성시험에 있어서도 초기의 윤활제 부족에 의한 마모 등은 확인되지 않고, 양호한 결과를 나타냈다. 비교예 1∼비교예 3 및 비교예 5∼비교예 7은, 초기특성시험에 있어서는, 미끄럼동작부에 마모가 확인되었다. 비교예 1, 비교예 2, 비교예 5 및 비교예 6은, 초기에 윤활 성분의 방출이 제때 이루어지지 않았기 때문에, 윤활제 부족이 된 것이라고 생각된다. 비교예 3은 초기 윤활용으로 병용한 그리스의 유동성이 뒤떨어졌기 때문에, 또한 비교예 7은 초기 윤활용으로 병용한 그리스의 기름분리가 적었기 때문에, 어느쪽이나 미끄럼동작부에 재빨리 공급되지 않아, 초기의 윤활제 부족을 보충할 수 없었던 것이라고 생각된다.

실시예 9

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 3에 나타내는 초기 윤활용 윤활유를 5g 봉입하였다. 다음에 표 3에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하여 교반한 후, 초기 윤활용 윤활유를 봉입한 상술한 조인트에 15.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로서 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

실시예 10

표 3에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e), (i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하여 교반한 후, 도 2에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)에 18.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시켰다. 발포 윤활제가 경화된 후, 8개소의 케이지창의 토크 전달 부재(5) 근방에 표 3에 나타내는 초기 윤활용 윤활유를 주사기로 주입하였다. 그 후, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

실시예 11∼실시예 12

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 3에 나타내는 초기 윤활용 윤활유를 5g 봉입하였다. 표 3에 나타내는 성분량(조성)으로, 폴리에테르 폴리올에 실리콘계 정포제, 광유, 아민계 촉매, 발포제로서의 물을 가하여, 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트를 가하고 잘 교반한 후, 초기 윤활용 윤활유를 봉입한 상술한 조인트에 13.0g 봉입하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃로 설정한 항온조에서 15분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여 윤활 시스템을 이용한 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

비교예 9

표 3에 나타내는 조성으로, 실시예 10과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 윤활유는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

비교예 10

표 3에 나타내는 조성으로, 실시예 11과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 윤활유는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

비교예 11

표 3에 나타내는 조성으로, 실시예 9와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 얻었다. 초기 윤활용 윤활유에는, 동점도 6.8㎟/sec의 윤활유 C를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

비교예 12

표 3에 나타내는 조성으로, 실시예 12와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기 윤활용 윤활유에는, 동점도 523㎟/sec의 윤활유 B를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 3에 병기한다.

[표 3]

실시예 9∼실시예 12는, 실등속 유니버설 조인트를 이용한 초기특성시험에 있어서도 초기의 윤활제 부족에 의한 마모 등은 확인되지 않고, 양호한 결과를 나타냈다. 비교예 9∼비교예 11은, 초기특성시험에 있어서는, 미끄럼동작부에 마모가 확인되었다. 비교예 9 및 비교예 10은, 초기에 윤활 성분의 방출이 제때 이루어지지 않았기 때문에, 윤활제 부족이 된 것이라고 생각된다. 비교예 11은 초기 윤활용으로 병용한 윤활유의 점도가 낮았기 때문에, 미끄럼동작부에 재빨리 공급되었지만 머물지 못하여, 초기의, 윤활제 부족을 보충할 수 없었던 것이라고 생각된다.

실시예 13

표 4에 나타내는 조성 중, 우레탄프레폴리머(a), 실리콘계 정포제(d), 우레아계 그리스(e)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 아민계 경화제 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 물(c), 아민계 촉매(h)를 투입하고 교반하여 얻은 혼합물 17.0g를, 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재(2), 내방 부재(1) 사이에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시킨 후, 트랙부의 토크 전달 부재(볼)근방 8개소에 상기 초기 윤활용 그리스를 주사기로 주입하였다(도 3 참조). 그 후, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 이러한 결과를 표 4에 병기한다.

실시예 14

표 4에 나타내는 조성 중, 우레탄프레폴리머(a), 실리콘계 정포제(d), 우레아계 그리스(e), 윤활유(i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 아민계 경화제(b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 물(c), 아민계 촉매(h)를 투입하고 교반하여 얻은 혼합물 17.0g를, 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재(2), 내방 부재(1) 사이에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃로 설정한 항온조에서 30분간 방치하여 경화시킨 후, 케이지의 외형면·안지름면을 겨냥하여, 상기 초기 윤활용 윤활유를 주사기로 주입하였다. 그 후, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 4에 병기한다.

실시예 15 및 실시예 16

표 4에 나타내는 조성으로, 폴리에테르폴리올(g)에 실리콘계 정포제(d), 윤 활유(i), 아민계 촉매(h), 발포제로서의 물(c)을 가하고 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트(f)를 가하고 잘 교반하여 얻은 혼합물 15.0g를, 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재(2), 내방 부재(1) 사이에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃로 설정한 항온조에서 15분간 방치하여 경화시켰다. 발포 윤활제가 경화된 후, 8개소의 케이지창의 토크 전달 부재(볼) 근방에 표 4에 나타내는 초기용 윤활제를 주사기로 주입하였다(도 2 참조). 그 후, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 4에 병기한다.

비교예 13

표 4에 나타내는 조성으로, 실시예 14와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기용 윤활제는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 4에 병기한다.

비교예 14

표 4에 나타내는 조성으로, 실시예 15와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기용 윤활제는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 4에 병기한다.

비교예 15

표 4에 나타내는 조성으로, 실시예 16과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기용 윤활제에는 표 4에 나타내는 초기 윤활용 윤활유 B를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 4에 병기한다.

[표 4]

실시예 17 및 실시예 18

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(강구)(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 5에 나타내는 초기용 윤활제를 5g 봉입하였다. 다음에 표 5에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e), (i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하여 교반한 후, 초기 윤활용 그리스를 봉입한 상술한 조인트에 15.0g 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃에서 30분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 5에 병기한다.

실시예 19 및 실시예 20

최초로, 도 1에 도시하는, 외방 부재(2), 내방 부재(1), 케이지(6) 및 토크 전달 부재(강구)(5)를 조립한 고정식 8개 볼 조인트 서브 어셈블리(NTN가부시키가이샤제, EBJ82 바깥지름 사이즈 72.6mm)의 외방 부재 바닥부에, 표 5에 나타내는 초기용 윤활제를 5g 봉입하였다. 다음에 표 5에 나타내는 성분량(조성)으로, 폴리에테르 폴리올에 실리콘계 정포제, 광유, 아민계 촉매, 발포제로서의 물을 가하여 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트를 가하여 잘 교반한 후, 초기용 윤활제를 봉입한 상술한 조인트에 15.0g 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃로 설정한 항온조에서 15분간 방치하여 경화시켜, 부츠, 샤프트 등 다른 부품을 조립 부착하여, 등속 유니버설 조인트의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 5에 병기한다.

비교예 16

표 5에 나타내는 조성으로, 실시예 18과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기용 윤활제는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 5에 병기한다.

비교예 17

표 5에 나타내는 조성으로, 실시예 19와 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 초기용 윤활제는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 5에 병기한다.

비교예 18

표 5에 나타내는 조성으로, 실시예 20과 같은 순서로 등속 유니버설 조인트 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기용 윤활제에는 표 5에 나타내는 초기 윤활용 윤활유 B를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 1과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 5에 병기한다.

[표 5]

표 4 및 표 5에 나타낸 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 13∼실시예 20은, 실유니버설 조인트를 이용한 초기특성시험에 있어서도 초기의 윤활제 부족에 의한 마모 등은 확인되지 않고, 양호한 결과를 나타내었다. 비교예 13, 비교예 14, 비교예 16 및 비교예 17은, 초기특성시험에 있어서는, 미끄럼동작부에 마모가 확인되었다. 초기에 발포 윤활제로부터의 윤활 성분의 방출이 제때 이루어지지 않았기 때문에, 윤활제 부족이 된 것이라고 생각된다. 비교예 15 및 비교예 18은, 초기특성은 가능하였지만, 수명시험은 불가능하였다.

실시예 21

표 6에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 아민계 경화제(b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 물 (c), 아민계 촉매(h)를 투입하고 교반하여 얻은 혼합물을, 테이퍼 베어링(NTN 사제, 30204바깥지름 사이즈 47mm)의 내부 공간에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃에서 30분간 방치하여 경화시킨 후, 전동체 근방에 상기 초기 윤활용 그리스 0.3g를 주사기로 주입하여(도 13 참조), 발포 윤활제 봉입 베어링의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을 이하에 나타내는 초기특성시험 및 수명시험에 제공하여, 초기특성의 발현상황 및 수명시간을 측정하였다. 또한 상술한 연속 기포율의 산출법에 기초하여 발포 윤활제의 연속 기포율을 측정하였다. 이러한 결과를 표 6에 병기한다.

<실베어링을 이용한 초기특성시험>

목적으로 하는 초기 특성이 얻어지고 있는지 평가하기 위해서, 얻어진 베어링에 대해서, Fa=Fr=67N의 하중을 부하하여, 120℃에서 5000rpm으로 10시간 회전시켰다. 시험 후 분해하여, 롤러 대단부에 미끄럼자국을 볼 수 없었던 것을 가능으로 하여 '○'를, 미끄럼자국이 관찰된 것을 불가능으로 하여 '×'를 기록한다.

<실베어링을 이용한 수명시험>

초기특성시험이 '가능'으로 되었던 것에 대해서, 계속 내구 시험을 행하였다. 얻어진 시험편에 래디얼 하중 67N, 스러스트 하중 67N을 부하하여, 120℃에서 5000rpm으로 회전시켜, 회전축을 구동하고 있는 전동기의 입력전류가 제한전류를 초과했을 때(회전토크가 시동 토크의 2배를 넘었을 때)까지의 수명시간을 측정하였다.

실시예 22

표 6에 나타내는 조성 중 (a), (d), (e), (i)를 80℃에서 잘 혼합하여, 다음에 120℃에서 용해한 (b)를 가하여 재빨리 혼합하였다. 마지막으로 (c), (h)를 투입하고 교반하여 얻은 혼합물을, 테이퍼 베어링(NTN사제, 30204바깥지름 사이즈 47mm)의 내부 공간에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 100℃에서 30분간 방치하여 경화시킨 후, 전동체 근방에 상기 초기 윤활용 윤활유 0.3g를 주사기로 주입하여(도 13 참조), 발포 윤활제 봉입 베어링의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 21과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 6에 병기한다.

실시예 23 및 실시예 24

표 6에 나타내는 조성으로, 폴리에테르폴리올(g)에 실리콘계 정포제(d), 윤활유(i), 아민계 촉매(h), 발포제로서의 물(c)을 가하고 90℃에서 가열하여 잘 교반하였다. 이것에 이소시아네이트(f)를 가하고 잘 교반하여 얻은 혼합물을, 테이퍼 베어링(NTN사제, 30204바깥지름 사이즈 47mm)의 내부공간에 충전하였다. 수초 후에 발포 반응이 시작되어, 90℃에서 15분간 방치하여 경화시킨 후, 전동체 근방에 표 6에 나타내는 초기용 윤활제 0.3g를 주사기로 주입하여(도 13 참조), 발포 윤활제 봉입 베어링의 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 21과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 6에 병기한다.

비교예 19

표 6에 나타내는 조성으로, 실시예 22와 같은 순서로 베어링 시험편을 제작했지만, 초기용 윤활제는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 21과 같은 항목을 측정하였다 .결과를 표 6에 병기한다.

비교예 20

표 6에 나타내는 조성으로, 실시예 23과 같은 순서로 베어링 시험편을 제작했지만, 초기 윤활용 그리스는 봉입하지 않았다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 21과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 6에 병기한다.

비교예 21

표 6에 나타내는 조성으로, 실시예 23과 같은 순서로 베어링 시험편을 제작했지만, 실리콘계 정포제는 사용하지 않았다. 초기용 윤활제에는 표 6에 나타내는 초기 윤활용 그리스를 이용하였다. 얻어진 시험편에 대해 실시예 21과 같은 항목을 측정하였다. 결과를 표 6에 병기한다.

[표 6]

표 6에 나타낸 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 21∼실시예 24는, 양호한 윤활성을 유지할 수 있다.

실시예 25

도 5에 도시하는 바와 같이, 외방 부재(2)의 내부에 내부 부품{케이지(5), 8개의 토크 전달 부재(5), 내방 부재(1)}을 조립해 넣은 고정형 등속 유니버설 조인트의 하나인 볼 픽스형 등속 유니버설 조인트(NTN 주식회사제, EBJ82, 바깥지름 72mm)의 서브 어셈블리를 수직으로 둔다. 다음에, 내방 부재(1)의 샤프트구멍(7a)으로부터 다음의 표 7에 나타내는 조성의 발포 윤활제(9)의 기초가 되는 수지 성분을 함유한 혼합물(9a)을 18g 재빨리 주입하고, 도 6에 도시하는 바와 같이, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 수지제의, 축형상이고, 축방향 길이가 샤프트구멍 (7a)의 축방향 길이보다 긴 밀봉 마개(12)를 샤프트구멍(7a)에 삽입하고, 100℃에서 30min 방치시켜, 발포, 경화시켜 발포 윤활제(9)로 하였다. 한편, 본 실시예 25에서는, 이 수지 성분의 발포는, 표 7에 나타내는 바와 같이, 혼합물(9a)에 윤활 성분을 함유시켜 이 윤활 성분하에서 발포 반응을 행하는 반응형 함침법을 채용하였다.

[표 7]

	원료	중량%
(a)	액상고무 poly bd(이데미츠교산)	28
(b)	이소시아네이트 코로네이트 T80(니혼폴리우레탄)	10
(c)	물 이온교환수	0.5
(d)	정포제 SRX(토오레다우)	0.5
(e)	촉매 트리에틸렌디아민(와코순약)	1
(f)	윤활유 터빈100(닛세키미쓰비시)	60
합계		100

이 때, 밀봉 마개(12)는, 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측 및 외방 부재(2)의 축부재 삽입 끼움측으로부터 돌출시켜, 이것에 의해, 밀봉 마개(12)의 외방 부재(2)의 내부에 삽입하는 축방향 길이(도면중 L)와 외방 부재(2)의 개구측 단부, 즉 축부재 삽입 끼움측 단부로부터 내방 부재(1)의 축부재 삽입 끼움 반대측 단부까지의 축방향 길이(도면중 T)와의 차이(L-T)를 10mm로 하였다.

다음에, 밀봉 마개(12)를 내방 부재(1)의 샤프트구멍(7a)으로부터 떼어, 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움 반대측에, 발포 윤활제(9)와 샤프트구멍(7a)의 축부재 삽입 끼움측 단면으로 형성되는 공간에, 도 4에 도시하는 바와 같이 초기용 윤활제(10)로서 그리스(상품명: 파이로녹유니버설 N6C(신니혼세키유사제) 주도 300)를 4g(공간용적에 대해서 거의 100%)를 주입하고, 샤프트구멍(7a)에 샤프트(7) 를 외방 부재(2)의 개구측으로부터 삽입하여 끼우고, 외방 부재(2)의 개구부 외주면과 샤프트(7)와의 사이에 부츠(도시생략)를 부착하여, 이 부착부분에 부츠 밴드(도시생략)를 체결하는 것에 의하여, 발포 윤활제(9)를 구비하는 등속 유니버설 조인트를 완성시켰다.

본 발명의 윤활 시스템은, 발포 윤활제의 윤활 성분 유지력을 향상시키는 것과 동시에, 발포 윤활제의 변형에 의한 윤활 성분의 스며든 양을 필요 최소한으로 억제할 수 있고, 초기 윤활에 있어서의 친화력이 뛰어나고, 장수명이고 저비용이며, 생산성에도 뛰어나다.

이 때문에, 연선기(撚線機), 전동기기, 인쇄기, 자동차 부품, 전장보기, 건설기계등의 각종 산업 기계용 및 자동차용 등에 이용되는 각종 구름 베어링, 유니버설 조인트 등에 있어서의 윤활 시스템으로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (16)

1. 발포·경화하여 다공질화하는 수지내에 윤활 성분을 포함하여 이루어진 발포 윤활제와 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위에 공존하는 윤활 시스템으로서,

   상기 초기용 윤활제는, 주도(consistency)가 300 이상 혹은 70℃에 있어서 24시간 후의 이유도(oil separation degree)가 0.7중량% 이상인 그리스, 또는, 40℃에 있어서의 동점도(kinetic viscosity)가 50㎟/sec 이상인 윤활유이며,

   상기 윤활 시스템의 초기 윤활에 있어서, 적어도 상기 초기용 윤활제가 상기 윤활 대상 부위의 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 하는 윤활 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발포 윤활제는, 발포·경화하여 다공질화하는 수지가 고무 형상 탄성을 갖고, 상기 수지내에 포함되는 윤활 성분이 고무 형상 탄성체의 변형에 의해 삼출성을 갖는 것을 특징으로 하는 윤활 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지가 폴리우레탄수지인 것을 특징으로 하는 윤활 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발포·경화하여 다공질화하는 수지의 연속 기포율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 윤활 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수지의 발포 배율이, 1.1∼100배인 것을 특징으로 하는 윤활 시스템.
6. 제 1 항에 기재된 윤활 시스템을 이용한 유니버설 조인트로서,

   외방 부재 및 내방 부재에 설치된 트랙 홈과 토크 전달 부재와의 걸어맞춤에 의해서 회전토크가 전달되고, 상기 토크 전달 부재가 상기 트랙 홈을 따라서 전동하는 것에 의해서 축방향 이동이 이루어지고, 상기 발포 윤활제와, 상기 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위인 유니버설 조인트 내부에 공존하여 이루어지고,

   상기 유니버설 조인트의 초기 윤활에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 유니버설 조인트의 구름부 또는 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 유니버설 조인트는, 등속 유니버설 조인트인 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
8. 제 6 항에 기재된 유니버설 조인트의 제조방법으로서,

   상기 제조방법은, 상기 유니버설 조인트의 내부에 상기 초기용 윤활제를 봉입하는 초기용 윤활제 봉입 공정과, 상기 초기용 윤활제가 봉입된 유니버설 조인트의 내부에, 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 발포·경 화 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 초기용 윤활제 봉입 공정에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 유니버설 조인트의 외방 부재 바닥부에 봉입된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 발포·경화 공정은, 상기 혼합물을 상기 유니버설 조인트의 내방 부재의 축 구멍으로부터 상기 외방 부재와 내방 부재의 사이에 충전하고, 이어서 상기 내방 부재의 축 구멍을 축 또는 축형상의 밀봉 마개로 밀봉하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 공정인 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
11. 제 6 항에 기재된 유니버설 조인트의 제조방법으로서,

    상기 제조방법은, 상기 유니버설 조인트의 내부에 발포·경화하여 다공질화하는 수지와 윤활 성분을 적어도 혼합한 혼합물을 충전하고, 상기 혼합물을 발포·경화시켜 상기 발포 윤활제로 하는 발포·경화 공정과, 상기 유니버설 조인트의 내부에 상기 초기용 윤활제를 주입하는 초기용 윤활제 주입 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 초기용 윤활제 주입 공정에 있어서, 상기 초기용 윤활제는, 상기 발포·경화 공정 후, 상기 밀봉 마개를 떼어냄으로써 상기 내방 부재의 축 구멍에 형성되는 공간에 주입된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 밀봉 마개는, 상기 외방 부재의 개구측 단부를 덮는 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 플랜지에 통기구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 제조방법.
15. 제 1 항에 기재된 윤활 시스템을 이용한 베어링으로서,

    상기 발포 윤활제와, 상기 초기용 윤활제가 윤활 대상 부위인 베어링 내부에 공존하여 이루어지고,

    상기 베어링의 초기 윤활에 있어서, 상기 초기용 윤활제가 상기 베어링의 구름부 또는 미끄럼동작부에 존재하는 것을 특징으로 하는 베어링.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 베어링은, 구름 베어링인 것을 특징으로 하는 베어링.

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