(57)【要約】【課題】フォールスブリネリングや錆の発生が生じにくい駆動力伝達系用軸受を提供する。【解決手段】駆動力伝達系用軸受１は、外輪２と、内輪３と、外輪２の軌道面２ａと内輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配された複数の転動体４とを備えている。そして、外輪２、外輪３、転動体４のうち少なくとも一つは、その表面の少なくとも一部に、二硫化モリブデン、錫、銅系合金及び亜鉛等の固体潤滑材からなる金属皮膜を備え、この金属皮膜は、ショットピーニングにより形成される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力伝達用の第１の回転部材と当該第１の回転部材と同軸に回転可能な駆動力伝達用の第２の回転部材との間に介在し且つ、内輪と外輪と前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された転動体とを備え、前記内輪と外輪とが一体に回転又は停止する環境下で用いられる駆動力伝達系用軸受において、
前記内輪の軌道面、前記外輪の軌道面及び前記転動体のうちの少なくとも何れか１つは、その表面の少なくともその一部に、非鉄金属製のショット材を用いたショットピーニング加工により形成された金属皮膜を備えていることを特徴とする駆動力伝達系用軸受。
【請求項２】
前記ショット材は、鉄系材料に対して潤滑効果を有する固体潤滑材であることを特徴とする請求項１記載の駆動力伝達系用軸受。
【請求項３】
前記固体潤滑材は、鉄系材料に対して犠牲防食効果を有することを特徴とする請求項２記載の駆動力伝達系用軸受。
【請求項４】
前記ショット材は、二硫化モリブデン、錫、銅系合金、及び亜鉛の何れかからなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の駆動力伝達系用軸受。
【請求項５】
前記駆動力伝達系用軸受は、ころ軸受であって、前記内輪の軌道面又は鍔面、前記外輪の軌道面又は鍔面、及び前記転動体の転動面又は頭部のうちの少なくとも何れか一つは、その表面の少なくともその一部に、前記金属皮膜を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の駆動力伝達系用軸受。
【請求項６】
車両の変速機の駆動力伝達歯車支持用の軸受に適用されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の駆動力伝達系用軸受。
【請求項７】
車両のフリーホイールハブ用軸受に適用されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の駆動力伝達系用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の変速機の駆動力伝達歯車支持用軸受やフリーホイールハブ用軸受等、駆動力伝達用の回転部材を支持し、且つ外輪と内輪とが一体に回転又は停止する環境下で用いられる駆動力伝達系用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンの回転出力は、トランスミッションやトランスアクスル等の歯車減速機構を介してホイールに伝達されている。これらの部品には、多くの歯車が内蔵されており、歯車の組み合わせ次第で何段もの減速比を得ることができる。
また、例えば、軸内に装着され且つその軸内に挿入される軸を支持する軸受等、軸受の外輪と内輪とが異なる構造体に組付けられている駆動力伝達歯車支持軸受において、これら内輪及び外輪を同一方向に且つ同一回転速度で一体に回転させたり、内輪及び外輪共に停止させたまま使用する場合もある。この場合、外輪及び内輪が相対回転することはなく、軸受には荷重と振動とが付加されることになる。
【０００３】
また、パートタイム四輪駆動車両の前輪に装着させるフリーホイールハブ用軸受等においても、四輪駆動動作を選択しない限りは、相対回転せず、振動だけが付加されることになる。
【特許文献１】特開平８−２３０５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のように、内輪と外輪とが相対回転することなく一体に回転したり、内輪及び外輪共停止したまま使用する場合等、内輪と外輪とが一体に動作し、荷重や振動だけを受ける軸受装置においては、フォールスブリネリングが生じることは周知の通りである。このフォールスブリネリングが発生すると、軸受に異音や振動が発生し、また、硬い酸化磨耗粉が発生するため、軸受寿命にも悪影響を与える可能性がある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、フォールスブリネリングや錆等の発生を抑制することの可能な駆動力伝達系用軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る駆動力伝達系用軸受は、駆動力伝達用の第１の回転部材と当該第１の回転部材と同軸に回転可能な駆動力伝達用の第２の回転部材との間に介在し且つ、内輪と外輪と前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された転動体とを備え、前記内輪と外輪とが一体に回転又は停止する環境下で用いられる駆動力伝達系用軸受において、前記内輪の軌道面、前記外輪の軌道面及び前記転動体のうちの少なくとも何れか１つは、その表面の少なくともその一部に、非鉄金属製のショット材を用いたショットピーニング加工により形成された金属皮膜を備えていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る駆動力伝達系用軸受は、前記ショット材は、鉄系材料に対して潤滑効果を有する固体潤滑材であることを特徴としている。
また、請求項３に係る駆動力伝達系用軸受は、前記固体潤滑材は、鉄系材料に対して犠牲防食効果を有することを特徴としている。
また、請求項４に係る駆動力伝達系用軸受は、前記ショット材は、二硫化モリブデン、錫、銅系合金、及び亜鉛の何れかからなることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項５に係る駆動力伝達系用軸受は、ころ軸受であって、前記内輪の軌道面又は鍔面、前記外輪の軌道面又は鍔面、及び前記転動体の転動面又は頭部のうちの少なくとも何れか一つは、その表面のその少なくともその一部に、前記金属皮膜を備えていることを特徴としている。
さらに、請求項６に係る駆動力伝達系用軸受は、車両の変速機の駆動力伝達歯車支持用の軸受に適用されることを特徴としている。
また、請求項７に係る駆動力伝達系用軸受は、車両のフリーホイールハブ用軸受に適用されることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１から請求項７に記載の発明では、駆動力伝達用の第１の回転部材と、当該第１の回転部材と同軸に回転可能な駆動力伝達用の第２の回転部材との間に介在し且つ、内輪と外輪と前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された転動体とを備え、前記内輪と外輪とが一体に動作又は停止する環境下で用いられる駆動力伝達系用軸受において、内輪の軌道面、外輪の軌道面及び前記転動体のうちの少なくとも何れか１つに、ショットピーニング加工により非鉄金属性の金属皮膜を形成したから、内輪と転動体、外輪と転動体間の微小滑りに伴う磨耗によるフォールスブリネリングの発生が抑制されると共に、非鉄金属性の金属皮膜により錆の発生が抑制されることになる。
【０００９】
特に、ショット材として、鉄系材料に対して潤滑効果を有する固体潤滑材を用いることにより、内輪と転動体との間、外輪と転動体との間の磨耗が抑制されることになる。
このとき、鉄系材料に対して犠牲防食効果を有する固体潤滑材を用いることによって、錆が発生しやすい環境下でも金属皮膜が優先的に溶け出すため、金属皮膜による防錆効果を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る駆動力伝達系用軸受によれば、内輪の軌道面、外輪の軌道面及び転動体のうちの少なくとも何れか１つに、ショットピーニング加工により金属皮膜を形成したから、内輪と転動体、外輪と転動体間の微小滑りに伴う磨耗によるフォールスブリネリングの発生や錆の発生を抑制することができる。
特に、ショット材として、鉄系材料に対して潤滑効果を有する固体潤滑材を用いることにより、内輪と転動体との間、外輪と転動体との間の磨耗を抑制することができる。
このとき、鉄系材料に対して犠牲防食効果を有する固体潤滑材を用いることによって、錆が発生しやすい環境下でも金属皮膜が優先的に溶け出すため、金属皮膜による防錆効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明における駆動力伝達系用軸受を、例えば、特開２００３−１０６４０７号公報に記載されているように変速機の歯車減速機構において駆動力伝達歯車を支持するための支持軸受或いは、特開平８−２３０５０９号公報に記載のフリーホイールハブ構造において、車軸の先端部分周面と螺合する外歯を先端に備えた筒状の固定ギヤの基端側とハブとの間に介挿された軸受Ｊ２のような、回転自在に支持された第１の駆動力伝達用軸２１と、この第１の駆動力伝達用軸２１の軸内に挿入され且つ、第１の駆動力伝達用軸２１と同軸に回転する第２の駆動力伝達用軸２２との間に介在する駆動力伝達系用軸受１に適用したものである。
【００１２】
図１に示すように、この駆動力伝達系用軸受１は、第１の駆動力伝達用軸（第１の回転部材）２１の一端の内周に嵌合される外輪２と、第２の駆動力伝達用軸（第２の回転部材）２２の外周に嵌合される内輪３と、外輪２の軌道面２ａと、内輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配された複数の転動体４と、を備えている。そして、外輪２、内輪３及び転動体４のうち、少なくとも一つは、その表面の少なくとも一部に、非鉄金属製の金属皮膜（図示せず）を備えている。
【００１３】
この金属被膜は、ショットピーニングにより形成され、ショット材として、鉄系材料に対して潤滑効果を持つ固体潤滑材が適用される。具体的には、二硫化モリブデン、銅系合金、亜鉛等を適用することができる。
施工対象面へショットピーニングされたショット材は、被施工面に衝突した時の、ショット材と、施工対象面のフランジ面との間の微小滑りによる摩擦熱でショット材の表面が溶融され、被施工面上に付着して皮膜を形成する。ショット材に融点を持つ材料を用いれば、あらゆる箇所に皮膜を形成することができる。
【００１４】
このショットピーニングによる皮膜の形成方法は、鍍金と異なり、水素をチャージする必要がないことから、遅れ破壊の心配はない。むしろ、施工対象面には、ショットピーニングの効果では、その表面に圧縮残留応力層が形成されるため、表面の疲れ寿命を延ばすことができる。
前記ショット材として、鉄系材料に対して潤滑性のある材料、例えば、二硫化モリブデン又は錫、銅系合金、亜鉛等を適用すれば、鉄系材料同士の摩擦（友金現象）を防ぐことが可能となることから、フォールスブリネリングを低減することができる。また、非鉄金属性の金属皮膜が形成されることから、錆の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、金属被膜として亜鉛を適用した場合には、亜鉛は、鉄よりも卑な金属であって犠牲防食性を有することから、錆が発生しやすいような環境下でも亜鉛が優先的に溶け出し、母材中の鉄が溶出して錆となることが抑制されると共に、磨耗粉の酸化を防ぐ効果も得ることが可能となる。
なお、犠牲防錆効果を有する材料としてアルミニウムを適用することも考えられるが、アルミニウムは引火性が比較的高いことから安全上、好ましくない。
【００１６】
また、駆動力伝達系用軸受１として、ころ軸受を適用した場合等、ころ軸受の鍔面ところ頭部との摩擦の改善を主目的とする場合には、金属被膜の犠牲防食性がより重要となる。
また、施工対象面にショットピーニングされたショット材は、施工対象面上の粗さの谷の部分に厚く、山の部分には薄く付着するので、ショットピーニングを施した軌道面、転動面等は、元の状態よりも滑らかになる。また、磨耗が発生した場合であっても、粗さの谷にはショット材が残っていることから、滑らかさは長期間維持されることになる。
【００１７】
なお、前記金属皮膜の形成は、一回のショットピーニングで形成される必要はない。
例えば、異なるショット材を用いて複層の金属皮膜を形成してもよく、このようにすることによって、単層では得ることのできない効果を得ることができる。例えば、金属皮膜を２層構造とし、表面層を、錫やニッケル等、鉄よりも貴な金属による皮膜とし、母材側の内側層を亜鉛等鉄よりも卑な金属による皮膜とすることで、卑な金属の犠牲防食による溶出消耗を防止するように構成すれば、単層よりも高いフレッチング抑止効果を得ることができる。
【００１８】
また、表面層をニッケル、コバルト、クロム等の硬質な金属による皮膜とし、母材側の内側層を亜鉛等の犠牲防食性の金属による皮膜とすることで、表面硬質層が磨耗を防止し、内側の犠牲防食層が磨耗粉の酸化を防ぐというような、各層による、役割分担による効果を得ることができる。
また、前記金属皮膜の組成は、単一の非鉄金属からなるショット材によるものである必要はない。
【００１９】
つまり、一般に、少量のニッケルを含む亜鉛皮膜はニッケルの触媒効果により防食性が向上することが広く知られるが、例えば、亜鉛のショット材の中に、若干のニッケルのショット材を加えショットピーニングを行うと、これらのショット材の混合比よりも若干高いニッケル含有量のニッケルと亜鉛からなる金属皮膜が形成されることになる。ショット材の混合比に比べて、ショットピーニングにより形成される金属皮膜のニッケルの比率が高くなるのは、ニッケルの質量が大きく熱伝動性が悪いため、ニッケルの方が溶融しやすいためである。このような組成で、ニッケル及び亜鉛をショット材として用いることによって、高価なニッケルの使用量を低減しつつ、防錆性能を向上させることができる。
【００２０】
なお、ショットピーニングは、その加工法の特性上、例えば、円錐コロ軸受の大鍔のように狭い場所にショットピーニング加工を行う場合には、意図せず、軌道面の一部にまで皮膜が形成される可能性もあるが、皮膜が形成された部分は潤滑性が良くなり、また、表面に圧縮残留応力層が形成されるため、むしろ軸受として好ましい状態となる。よって、軌道面にマスキング等を施す必要はない。
【００２１】
このように、駆動力伝達系用軸受１の内輪の軌道面、外輪の軌道面、転動体のうちの少なくとも一つのその一部に、ショットピーニングにより金属皮膜を形成したから、フォールスブリネリングの発生や錆の発生を抑制することができる。
特に、変速機の歯車伝達機構や、フリーホイールハブ等において、駆動力伝達用軸を支持する軸受に適用した場合、前述のように、内輪及び外輪が相対回転せずに一体回転したり、内輪及び外輪共に停止したままとなる状況も生じるうえ、比較的大きな荷重や振動がかかることから、フォールスブリネリングが発生する可能性が比較的高いが、上述のように、ショットピーニングにより金属皮膜を形成することでフォールスブリネリングの発生を容易に低減することができ効果的である。
【００２２】
特に、ころ軸受にあっては、ころと軌道面のフォールスブリネリングの発生を防止すると共に、鍔面ところ頭部の摩擦係数を低減することができるから、軸受の軌道及び回転トルクを低減することができる。よって、軸受の寿命を延ばすことができると共に、車両の燃費向上を図ることができる。
なお、上記実施の形態においては、駆動力伝達用軸を支持するための軸受に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、撚線機等、内輪及び外輪が一体回転或いは停止等一体に動作する環境下で用いられ、且つ軸受に駆動力等、比較的大きな力が作用し、フォールスブリネリングや磨耗等が発生しやすい環境下で用いられる軸受に適用すると、効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による駆動力伝達系用軸受の一例を示す断面図である
【符号の説明】
【００２４】
１  駆動力伝達系用軸受
２  外輪
２ａ  軌道面
３  内輪
３ａ  軌道面
４  転動体
２１  第１の駆動力伝達用軸
２２  第２の駆動力伝達用軸
【図１】
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