TW202413817A - 滑動構件 - Google Patents
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Abstract
在低硬度之第1構件與高硬度之第2構件經由潤滑劑滑動之滑動構件中，將賦予第1構件之較大之起伏與微小粗糙度之形狀性關係最佳化，提高潤滑劑之保持性及潤濕性之兩者，進一步提高耐熔執性。第1構件與硬度較第1構件高之第2構件經由潤滑劑滑動之滑動構件，對第1構件之與第2構件之接觸部分，賦予谷面積為1000 μm
2/mm以上、20000 μm
2/mm以下、且RLo(λc：0.08 mm)為1%以上12%以下之各向同性紋理。
Description
本發明係關於一種低硬度構件與高硬度構件經由潤滑劑滑動之滑動構件。
在2個構件經由潤滑劑滑動之滑動構件中，為了提高耐久性而進行各種提案。作為一例進行如下事宜：以提高滾動軸承之耐熔執性、改善耐久性為目的，藉由將保持器之表面粗面化，而提高潤滑劑之保持力。
例如，在專利文獻1中，記載如下之滾動軸承：在保持器之內周面，賦予具有微小之微凹部、及較微凹部大之複數個大凹部之粗面，且將大凹部設為寬度0 μm以上、5000 μm以下之槽，槽空開間隔而平行地排列，將寬度相對於間隔之比率設為超過0%、71.4%以下。又，作為保持器，記載有對聚苯硫醚等之樹脂製保持器或密封唇口賦予上述之特定之表面粗糙度之情形。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6485014號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，在專利文獻1中，對於微凹部未進行具體之言及。雖然記載有微凹部藉由毛細管現象使潤滑劑移動之情形，但因在潤滑劑潤濕擴展之粗糙度上有一定之條件，故無法期待充分之效果。
因此，本發明之目的在於：在低硬度之第1構件與高硬度之第2構件經由潤滑劑滑動之滑動構件中，將賦予第1構件之較大之起伏與微小粗糙度之形狀性關係最佳化，提高潤滑劑之保持性及潤濕性之兩者，進一步提高耐熔執性。
[解決課題之技術手段]
認為提高耐熔執性之機制在於：較大之起伏作為油積存部發揮功能，微小凹凸發揮將油脂之基油或潤滑油供給至與對方材之接觸面之作用，藉此長時間良好地保持滑動面之潤滑狀態。因此，需要規定較大之起伏與微小凹凸之兩者之形狀，良好地兼顧油積存部與潤滑劑之供給，藉由將該技術應用於低硬度之第1構件之與高硬度之第2構件相接之面，而實現潤滑性提高、及摩擦或摩耗降低，可提高滑動構件整體之耐熔執性、謀求長壽命化。
本發明係基於如此之見解者，本發明之上述目的藉由滑動構件之下述[1]之構成而達成。
[1] 一種滑動構件，其係第1構件與硬度較前述第1構件高之第2構件經由潤滑劑滑動者，且其特徵在於：
對前述第1構件之與前述第2構件之接觸部分，賦予谷面積為1000 μm
2/mm以上、20000 μm
2/mm以下，且RLo(λc：0.08 mm)為1%以上12%以下之各向同性紋理。
又，滑動構件之本發明之較佳之實施形態與以下之[2]～[8]相關。
[2] 如[1]之滑動構件，其中前述谷面積為4000 μm
2/mm以上、12000 μm
2/mm以下。
[3] 如[2]之滑動構件，其中前述谷面積為6000 μm
2/mm以上、12000 μm
2/mm以下。
[4] 如[3]之滑動構件，其中前述谷面積為8000 μm
2/mm以上、10000 μm
2/mm以下。
[5] 如[1]至[4]中任一項之滑動構件，其中前述第1構件係樹脂構件，前述第2構件係金屬構件或陶瓷構件。
[6] 如[5]之滑動構件，其中前述第1構件係滾動軸承之樹脂製保持器，前述第2構件係金屬製滾動體或陶瓷製滾動體。
[7] 如[5]之滑動構件，其中前述第2構件係直動裝置之金屬製滾動體或陶瓷製滾動體，前述第1構件係介置於前述金屬製滾動體間或前述陶瓷製滾動體間之隔離件。
[8] 如[5]之滑動構件，其中前述第1構件係樹脂製齒輪，前述第2構件係金屬製齒輪或陶瓷製齒輪。
[發明之效果]
根據本發明之滑動構件，藉由將形成於低硬度之第1構件之與高硬度之第2構件之滑接面之較大之起伏與微小粗糙度之形狀性關係最佳化，而提高兩構件間之潤滑性，且藉由使摩擦或摩耗降低，藉此可提高耐熔執性、謀求滑動構件之進一步之長壽命化。
作為本發明之滑動構件之一實施形態，以下，例示滾動軸承而進行說明。再者，本實施形態係顯示本發明之一例者，本發明並不限定於本實施形態。又，在本實施形態中可施加各種變更或改良，施加如此之變更或改良之形態亦可包含於本發明。
在本實施形態中，關於滾動軸承之種類並無限制，例如，可例示圖1所示之外環引導式之斜角滾珠軸承。
圖1所示之斜角滾珠軸承包含：內環1，其在外周面具有軌道面1a；外環2，其在內周面具有與內環1之軌道面1a對向之軌道面2a；複數個滾動體(滾珠)3，其等滾動自如地配置於內環1之軌道面1a與外環2之軌道面2a之間；保持器4，其在內環1與外環2之間保持複數個滾動體3；及接觸型之密封件5，其覆蓋內環1與外環2之間之空隙部之開口。再者，滾動體3係金屬製或陶瓷製，相當於高硬度之「第2構件」。又，在內環1與外環2之間之空隙部，填充有油脂或潤滑油等之潤滑劑(未圖示)，由密封件5密封。
保持器4係樹脂製，例如可使用PPS(聚苯硫醚)或聚醯胺、聚縮醛、PEEK(聚醚醚酮樹脂)、氟樹脂。再者，樹脂製之保持器4相當於低硬度之「第1構件」。又，可進一步含有玻璃纖維或碳纖維等補強材。再者，關於保持器4之形狀並無限定，可應用冠形或波形、筐形、角形等所有的軸承保持器。
在本實施形態中，對保持器4之至少與其他構件之接觸面，此處為保持器4之凹窩內面及外環引導面，賦予下述所示之特定之紋理，即規定之較大之起伏、及規定之微小粗糙度。
較大之起伏之賦予，可期待在凹凸之谷部分保持潤滑劑之油積存部效果。保持潤滑劑之谷部分愈大，則可期待愈高之油積存部效果，其大小可根據相當於剖面輪廓之(Pk+Pvk)之部分之面積(谷面積)算出。再者，Pk及Pvk分別在ISO：21920中被規格化，Pk係芯部之水準差，Pvk係突出谷部高度。
此處，為了驗證較大之起伏之油積存部性能，而進行下述之實驗1。
(實驗1：較大之起伏之油積存部性能之驗證)
進行了如下實驗：使被視為保持器之樹脂樣品、與被視為滾動體之金屬部品滑動，改變表示樹脂樣品之較大之起伏之大小之谷面積，對熔執壽命進行比較。再者，金屬部品之表面設為一般性之滾動體中使用之研磨精加工之表面形狀。關於樹脂樣品之谷面積之測定，使用觸針式之粗糙度測定機及非接觸式之白色干涉表面形狀測定機。又，關於熔執壽命之測定，使用旋轉式摩擦試驗機。再者，熔執之判定係設為在試驗中監視之摩擦係數超過規定之值之時點。
作為樹脂樣品，如表1所示般，使用谷面積之不同之4種樹脂樣品A～D。在圖2中，顯示測定各樹脂樣品之表面之凹凸形狀之結果。再者，圖2之各曲線圖之縱軸表示谷部分之深度(μm)，橫軸表示測定位置(mm)。
又，圖3A顯示作為谷面積之算出例之樹脂樣品C之谷面積，圖中之陰影部分係谷面積、即(Pk+Pvk)。
[表1]
表1.紋理之形狀
| 樹脂樣品 | 油積存部 | 谷面積 (μm 2•mm -1) |
| A | 無 | 494 |
| B | 小 | 1895 |
| C | 中 | 4033 |
| D | 大 | 8452 |
此處，就谷面積之算出方法參照圖3B進行說明。圖3B係顯示谷面積之算出方法之流程圖。如圖3B所示般，首先，測定作為對象之樣品之表面之凹凸形狀(步驟S1：測定表面形狀)。接著，對於測定出之表面形狀，製作進行了傾斜修正或形狀去除處理之剖面輪廓(步驟S2：傾斜修正・形狀去除處理)，基於獲得之剖面輪廓而製作負載曲線(步驟S3：製作負載曲線)。接著，根據該負載曲線分別算出Ppk、Pk、Pvk及Pmrk1(步驟S4：Ppk、Pk、Pvk、Pmrk1算出)。進而，提取剖面輪廓中相當於Pmrk1以上之部分(步驟S5：提取Pmrk1以上之剖面輪廓)，在製作相當於Pk+Pvk之部分之輪廓之後，算出該谷部分之面積，將以剖面輪廓之資料長度除以該值而設為每單位長度之值，作為谷面積(步驟S6：算出每單位長度之谷面積)。
再者，上述所示之Ppk、Pk、Pvk及Pmrk1設為使用在ISO：21920中定義之參數。
接著，在圖4中，將谷面積與熔執壽命之關係曲線圖化地示出，谷面積與耐熔執性(熔執壽命)具有直線性之關係，顯示谷面積在1000 μm
2/mm以上，樹脂樣品A之無油積存部(圖4之樹脂樣品A)之約1.5倍之耐熔執性。又，顯示谷面積4000 μm
2/mm以上為約2.6倍，谷面積5000 μm
2/mm以上為約3倍，谷面積6000 μm
2/mm以上為約3.5倍之更高之耐熔執性，可期待優異之耐熔執效果。另一方面，因谷面積愈大則凹凸愈大，故擔憂成為保持器之振動或響音不良之發生原因。因此，認為理想的是谷面積即便最大亦在20000 μm
2/mm以下。
根據以上，關於較大之起伏，可謂成為如下形狀即可：相當於(Pk+Pvk)之部分之谷面積為1000 μm
2/mm以上、更佳為4000 μm
2/mm以上、甚佳為5000 μm
2/mm以上、尤佳為6000 μm
2/mm以上、最佳為8000 μm
2/mm以上、且20000 μm
2/mm以下、更佳為15000 μm
2/mm以下、尤佳為12000 μm
2/mm以下、最佳為10000 μm
2/mm以下。
又，認為潤滑劑之向接觸面之供給係藉由油之潤濕擴展而產生，潤濕擴展之快慢與表面有無細微之凹凸有關。以下，在實驗2中，進行了微小粗糙度之不同之驗證。
(實驗2：微小粗糙度之不同之驗證)
如表2所示般，製作油積存部、及微小粗糙度之不同之樹脂樣品C～C4及D～D4。再者，作為樹脂樣品C2～C4，使用在實驗1中顯示優異之耐熔執性之具有與油積存部「中」之樹脂樣品C相同程度之谷面積者，且使微小粗糙度各不相同。又，作為樹脂樣品D2～D4，使用在實驗1中顯示優異之耐熔執性之具有與油積存部「大」之樹脂樣品D相同程度之谷面積者，且使微小粗糙度各不相同。
微小粗糙度可藉由使用較小之截止濾波器之粗糙度RLo來表現，此處，採用使用λc：0.08 mm之RLo。再者，所謂「RLo」係指ISO：1984中記載之粗糙度規格之一者，被稱為「輪廓之擴展長度」。而且，將在輪廓曲線上測定出之長度與輪廓之長度之比率中超過100%之部分以「%」表現。再者，在無凹凸之平滑面中為0%。
表2顯示評估所使用之各樹脂樣品之表面性狀，且圖5及圖6將各樹脂樣品之谷面積與RLo(λc：0.08 mm)之關係圖表化地示出。再者，「微小粗糙度」根據使用AMETEK公司製之白色干涉式表面形狀測定機Talysurf CCI之3D輪廓而判定。
[表2]
表2.樣品形狀一覧
| 樹脂樣品 | 油積存部 | 谷面積 (μm 2•mm -1) | 微小粗糙度 | RLo(λc=0.08mm) (%) |
| C | 中 | 4033 | 極小 | 1.87 |
| C2 | 中 | 3744 | 小 | 1.29 |
| C3 | 中 | 3118 | 大 | 2.70 |
| C4 | 中 | 4783 | 特大 | 8.73 |
| D | 大 | 8452 | 極小 | 1.94 |
| D2 | 大 | 9040 | 小 | 1.66 |
| D3 | 大 | 8638 | 大 | 3.28 |
| D4 | 大 | 8482 | 特大 | 7.53 |
而且，與實驗1同樣地，使用被視為滾動體之金屬部品，藉由旋轉式摩擦試驗機而測定熔執壽命。圖7顯示其結果。
如圖7所示般，在油積存部為中程度之樹脂樣品C～C4之比較中，與微小粗糙度之有無或大小無關，成為同等之熔執壽命。另一方面，在油積存部為大之樹脂樣品D～D4之比較中，可確認到：在可看出RLo(λc：0.08 mm)之上升之樹脂樣品D3中，與微小粗糙度為「極小」之樹脂樣品D相比顯示約1.5倍之熔執壽命。
圖8顯示油積存部為大之樹脂樣品之RLo(λc=0.08 mm)與熔執壽命之關係。可知：該等具有直線關係，在以外推而算出之RLo≒0時之熔執壽命為基準時，在RLo=1%時顯示約1.5倍、在RLo=2%時顯示約2倍、在RLo=3%時顯示約2.5倍、在RLo=5%時顯示約3.5倍、在RLo=7%時顯示約4.5倍之耐熔執性。
根據該情形，關於微小粗糙度，可謂成為如下形狀即可：RLo(λc：0.08 mm)為1%以上，更佳為2%以上，甚佳為3%以上，尤佳為5%以上，最佳為7%以上，又，RLo(λc：0.08 mm)為12%以下，更佳為10%以下，最佳為9%以下。
根據以上可知，藉由賦予如下之紋理：成為油積存部之谷面積、即相當於(Pk+Pvk)之部分之面積大，表示微小粗糙度之RLo(λc：0.08 mm)=1%以上，而可特別期待較高之耐熔執性。
再者，微小粗糙度參數RLo(λc：0.08 mm)在大小上有限度，認為可實際性地賦予之大小為RLo(λc：0.08 mm)=12%以下。
以上，根據實驗1及實驗2，理解為藉由賦予如下之紋理：相當於(Pk+Pvk)之部分之谷面積為1000 μm
2/mm以上、較佳為6000 μm
2/mm以上、且20000 μm
2/mm以下，並且RLo(λc：0.08 mm)為1%以上12%以下，而可獲得較高之耐熔執性。
又，紋理較佳為在任一方向下測定時皆獲得相同之值之各向同性紋理。認為藉由設為各向同性紋理，與滑動方向無關，可期待發現油積存部效果、及藉由微小粗糙度而實現之潤滑劑之向接觸面之供給效果。
(實驗3：在各方位中，賦予規定之各向同性紋理之驗證)
準備表3所示之表面性狀之各樹脂樣品。再者，樹脂樣品係與實驗2為同等品。
[表3]
表3.樣品形狀一覽
| 樹脂樣品 | 油積存部 | 微小粗糙度 |
| A | 無 | 無 |
| C3 | 中 | 大 |
| C4 | 中 | 特大 |
| D4 | 大 | 特大 |
然後，如圖9所示般，對於樹脂樣品10，在45°等比例分配地4方向(0°、-45°、45°、90°)上之4個部位，分別測定RLo(λc：0.08 mm)及谷面積。再者，對於具有條痕之紋理以條痕垂直方向為0°、條痕平行方向為90°之方式進行了測定。表4～6及圖10～11將該結果圖表化地示出。再者，分別為圖10顯示RLo之結果，圖11顯示谷面積之結果。又，表4顯示各測定值之平均值，表5顯示各測定值之最大值，表6顯示各測定值之最小值。
[表4]
表4. RLo (λc : 0. 0 8mm)及谷面積之測定結果(平均值)
| 測定 部位 | RLo(%) | 谷面積(μm 2/mm) | ||||||
| A | C3 | C4 | D4 | A | C3 | C4 | D4 | |
| 0° | 0.57 | 2.15 | 8.57 | 9.34 | 902.83 | 3233.02 | 4927.78 | 8322.95 |
| -45° | 0.30 | 2.19 | 8.62 | 9.02 | 1623.76 | 3542.13 | 5400.64 | 7808.11 |
| 45° | 0.29 | 2.20 | 8.59 | 9.50 | 1175.33 | 3521.74 | 5208.54 | 7879.41 |
| 90° | 0.03 | 2.13 | 8.58 | 9.37 | 1822.01 | 3477.27 | 5159.21 | 7784.96 |
[表5]
表5. RLo (λc:0.08mm)及谷面積之測定結果(最大值)
| 測定 部位 | RLo(%) | 谷面積(μm 2/mm) | ||||||
| A | C3 | C4 | D4 | A | C3 | C4 | D4 | |
| 0° | 0.58 | 2.19 | 8.73 | 9.75 | 975.66 | 3342.02 | 5316.50 | 9627.85 |
| -45° | 0.33 | 2.23 | 9.19 | 9.78 | 2196.10 | 3678.70 | 5905.57 | 8883.54 |
| 45° | 0.30 | 2.30 | 8.69 | 9.77 | 1767.32 | 3903.39 | 5707.06 | 8121.27 |
| 90° | 0.04 | 2.21 | 8.87 | 9.57 | 2075.66 | 3691.67 | 5615.48 | 8985.48 |
[表6]
表6. RLo (λc:0.08mm)及谷面積之測定結果(最小值)
| 測定 部位 | RLo(%) | 谷面積(μm 2/mm) | ||||||
| A | C3 | C4 | D4 | A | C3 | C4 | D4 | |
| 0° | 0.54 | 2.06 | 8.44 | 9.10 | 778.52 | 3140.39 | 4459.12 | 7153.14 |
| -45° | 0.28 | 2.11 | 8.31 | 8.58 | 1025.43 | 3405.85 | 4960.60 | 7423.06 |
| 45° | 0.29 | 2.10 | 8.46 | 9.13 | 932.34 | 3091.46 | 4664.53 | 7682.64 |
| 90° | 0.03 | 2.07 | 8.38 | 9.16 | 1597.55 | 3216.23 | 4711.73 | 7291.34 |
如該等之結果所示般，可知在各方位中，各向同性地賦予如下之紋理：相當於(Pk+Pvk)之部分之谷面積為1000 μm
2/mm以上、20000 μm
2/mm以下，且RLo(λc：0.08 mm)為1%以上12%以下。
再者，關於本發明，例示滾動軸承而進行了說明，但在低硬度之第1構件與高硬度之第2構件之組合上並無限制，例如，在直動裝置之金屬製滾動體或陶瓷製滾動體、與介置於金屬製滾動體間或陶瓷製滾動體間之樹脂製隔離件之組合、或樹脂製齒輪、與金屬製齒輪或陶瓷製齒輪之組合等中，可對樹脂製構件之與金屬製構件或陶瓷製構件之接觸部分，賦予本發明中規定之表面性狀之各向同性紋理。
以上，對於各種實施形態進行了說明，當然本發明並不限定於所述之例。只要係本領域技術人員，顯然可在申請專利範圍所記載之範疇內想到各種變更例或修正例，應瞭解其等當然亦屬本發明之技術性範圍內。又，在不脫離發明之旨趣之範圍內，可任意地組合上述實施形態中之各構成部件。
再者，本申請案係基於2022年9月28日申請之日本專利申請案(發明專利申請2022-154942)者，其內容作為參照而援用於本申請案之中。
1:內環
1a:軌道面
2:外環
2a:軌道面
3:滾動體(滾珠)
4:保持器
5:密封件
10,A,C,C2,C3,C4,D,D2,D3,D4:樹脂樣品
S1~S6:步驟
圖1係顯示作為本發明之滑動構件之一例之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖2係顯示測定實驗1中使用之樹脂樣品之表面之凹凸之結果之圖。
圖3A係顯示谷面積之算出例之圖。
圖3B係顯示谷面積之算出方法之流程圖。
圖4係顯示實驗1之結果之曲線圖。
圖5係將實驗2中使用之樹脂樣品之谷面積及微小粗糙度匯總而顯示之圖。
圖6係將實驗2中使用之樹脂樣品之谷面積及微小粗糙度匯總而顯示之圖。
圖7係顯示實驗2之結果之曲線圖。
圖8係顯示油積存部大之樹脂樣品之RLo(λc=0.08 mm)與熔執壽命之關係之曲線圖。
圖9係用於說明實驗3之取樣之模式圖。
圖10係顯示實驗3之結果(RLo(λc=0.08 mm))之曲線圖。
圖11係顯示實驗3之結果(谷面積)之曲線圖。
Claims (8)
- 一種滑動構件，其係第1構件與硬度較前述第1構件高之第2構件經由潤滑劑滑動者，且其特徵在於： 對前述第1構件之與前述第2構件之接觸部分，賦予谷面積為1000 μm 2/mm以上、20000 μm 2/mm以下，且RLo(λc：0.08 mm)為1%以上12%以下之各向同性紋理。
- 如請求項1之滑動構件，其中前述谷面積為4000 μm 2/mm以上、12000 μm 2/mm以下。
- 如請求項2之滑動構件，其中前述谷面積為6000 μm 2/mm以上、12000 μm 2/mm以下。
- 如請求項3之滑動構件，其中前述谷面積為8000 μm 2/mm以上、10000 μm 2/mm以下。
- 如請求項1至4中任一項之滑動構件，其中前述第1構件係樹脂構件，前述第2構件係金屬構件或陶瓷構件。
- 如請求項5之滑動構件，其中前述第1構件係滾動軸承之樹脂製保持器，前述第2構件係金屬製滾動體或陶瓷製滾動體。
- 如請求項5之滑動構件，其中前述第2構件係直動裝置之金屬製滾動體或陶瓷製滾動體，前述第1構件係介置於前述金屬製滾動體間或前述陶瓷製滾動體間之隔離件。
- 如請求項5之滑動構件，其中前述第1構件係樹脂製齒輪，前述第2構件係金屬製齒輪或陶瓷製齒輪。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-154942 | 2022-09-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202413817A true TW202413817A (zh) | 2024-04-01 |
Family
ID=
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