(57)【要約】【課題】高速、高荷重で使用される場合でも、保持器のクリープ変形や破損等がなく、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるスラストニードル軸受を提供することである。【解決手段】金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ｎｉ被膜を形成するとともに、このＮｉ被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させることにより、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制できるようにし、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命も向上できるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、金属製保持器で保持したスラストニードル軸受において、前記保持器の表面に、ふっ素樹脂を分散させた無電解Ｎｉ被膜を形成したことを特徴とするスラストニードル軸受。
【請求項２】
前記ふっ素樹脂の分散量を５〜５０体積％とした請求項１に記載のスラストニードル軸受。
【請求項３】
前記無電解Ｎｉ被膜の厚みを２μｍ以上とした請求項１または２に記載のスラストニードル軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スラストニードル軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラストニードル軸受は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、保持器のポケットに保持したものであり、保持器には鋼鈑製等の金属製保持器が多く用いられている。針状ころを放射状に複数列に配列したものもある。
【０００３】
このようなスラストニードル軸受では、細いころが狭い軌道面間に多数配列されているので内部隙間が狭く、潤滑油がころの転走面に行き渡りにくい。このため、ころと保持器ポケットの案内面間で油膜切れを起こしやすく、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、保持器ポケットの案内面と、この案内面と当たるころの部位に局部摩耗が生じ、場合によっては、ころに剥離が生じる。さらに、図４（ｄ）に示すように、ころの局部摩耗エッジ部に当たる軌道輪の軌道面に、応力集中と潤滑不足による表面起点型の剥離が生じることもある。
【０００４】
上述したころと保持器ポケットの案内面間の潤滑不足に起因する摩耗や剥離を防止するためには、樹脂製保持器を用いることが考えられるが、樹脂製保持器は金属製保持器に比べて剛性や強度が低く、高速、高荷重で使用される場合は、クリープ変形したり破損したりする恐れがある。
【０００５】
この問題に対して、保持器の少なくともころと接触する部分の一部を樹脂で形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このように一部を樹脂で形成した保持器は、高速、高荷重のような過酷な条件で使用されると樹脂部が剥がれやすく、基本的な機能であるころの保持機能が損なわれる恐れがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１６６０１４号公報（第１０−１３頁、第１１−２０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器のクリープ変形や破損等がなく、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるスラストニードル軸受を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された針状ころを、金属製保持器で保持したスラストニードル軸受において、前記保持器の表面に、ふっ素樹脂を分散させた無電解Ｎｉ被膜を形成した構成を採用した。
【０００９】
すなわち、金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ｎｉ被膜を形成するとともに、このＮｉ被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させることにより、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制できるようにし、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命も向上できるようにした。
【００１０】
前記ふっ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、ポリトリフロロエチレン、ポリトリフロロクロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、ポリビニルホラロイド、ポリビニリデンフロライド等を使用することができる。
【００１１】
前記ふっ素樹脂の分散量は５〜５０体積％とするのが望ましい。添加量が５体積％未満では、被膜の潤滑性が不十分となり、添加量が５０体積％を超えると、ふっ素樹脂の偏析が生じて、その偏析部で被膜の耐摩耗性が劣化するからである。
【００１２】
前記無電解Ｎｉ被膜の厚みは２μｍ以上とするのが望ましい。被膜の厚みが２μｍ未満では、Ｎｉ被膜自体の耐摩耗性が不足し、ふっ素樹脂の潤滑性も十分に発揮できないからである。なお、被膜厚みの上限は特に制約されないが、被膜処理のコスト、保持器ポケットの寸法精度等を考慮すると、３０μｍ程度以下とするのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。このスラストニードル軸受は、図１に示すように、対向する軌道輪１ａ、１ｂの軌道面間に放射状に配列された針状ころ２を、冷延鋼鈑（ＳＰＣＣ）製の金属製保持器３で保持したものであり、図２に示すように、保持器３の表面には、下地膜を介してＰＴＦＥを５〜５０体積％分散させた無電解Ｎｉ被膜が形成されている。
【００１４】
上述した実施形態では、金属製保持器を冷延鋼鈑製のものとしたが、機械構造用炭素鋼やクロム・モリブデン鋼等の他の鋼製のものや、銅合金製のものとすることもできる。また、Ｎｉ被膜に分散させるふっ素樹脂としては、ポリトリフロロエチレン、ポリトリフロロクロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、ポリビニルホラロイド、ポリビニリデンフロライド等も使用することができる。
【００１５】
さらに、上述した実施形態では、針状ころが放射状に１列に配列されたものとしたが、本発明に係るスラストニードル軸受は、針状ころが放射状に複数列に配列されたものにも適用することができる。
【００１６】
【実施例】
図１に示したスラストニードル軸受で、表１に示すように、無電解Ｎｉ被膜の厚みを２μｍ以上とし、ＰＴＦＥの分散量を５〜５０体積％としたもの（実施例１〜６）を用意した。また、比較例として、保持器に無電解Ｎｉ被膜を形成しないもの（比較例１）と、ＰＴＦＥの分散量または無電解Ｎｉ被膜の厚みが上記範囲を外れるもの（比較例２〜４）も用意した。実施例および比較例の各スラストニードル軸受の仕様寸法は、以下の通りである。
・ころ  ：直径３ｍｍ、本数２４本
・軌道輪：内径６５ｍｍ、外径８５ｍｍ、肉厚３ｍｍ
【００１７】
【表１】
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【００１８】
上記実施例および比較例の各スラストニードル軸受について、ころ摩耗試験と軸受寿命試験を行った。各試験はいずれも、回転試験機に取り付けたスラストニードル軸受を、アキシアル荷重を負荷しながら高速回転させる方法で行った。
【００１９】
（１）ころ摩耗試験
各実施例および比較例のサンプル数は４個とし、試験時間は２０時間とした。試験後の各ころの母線に沿った摩耗プロフィルを全数測定し、図３に示すように、新品ころの母線形状と重ね合わせたときの最大摩耗深さでころの摩耗を評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重：６．８６ｋＮ
・回転速度：３０００ｒｐｍ
・潤滑油：スピンドル油ＶＧ２（油膜パラメータλ＝０．１９８）
【００２０】
上記ころの摩耗深さの測定結果を表１に示す。各実施例のころ摩耗深さは、無電解Ｎｉ被膜のない比較例１のものの半分以下に低減されている。一方、ＰＴＦＥの分散量または無電解Ｎｉ被膜の厚みを上記範囲から外した比較例２〜４は、比較例１のものに対して、僅かしかころ摩耗深さが低減されていない。
【００２１】
（２）軸受寿命試験
各実施例および比較例のサンプル数は８個とし、ころまたは軌道輪が破損するまでの時間を測定した。軸受寿命はＬ１０寿命（サンプルの９０％が破損しないで使える時間）で評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重：９．８１ｋＮ
・回転速度：５０００ｒｐｍ
・潤滑油：スピンドル油ＶＧ２（油膜パラメータλ＝０．１０１）
【００２２】
上記Ｌ１０寿命の測定結果を表１に併せて示す。表１には、無電解Ｎｉ被膜のない比較例１のＬ１０寿命を基準とする寿命比も示す。各実施例のＬ１０寿命は、いずれも比較例１のものの１０倍以上であり、軸受寿命が著しく延長されていることが分かる。一方、比較例２〜４のものの寿命比は、概ね１．５程度で、最大のものでも２．９である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明のスラストニードル軸受は、金属製保持器の表面に、耐摩耗性と密着性の優れた無電解Ｎｉ被膜を形成するとともに、このＮｉ被膜に潤滑性の優れたふっ素樹脂を分散させるようにしたので、高速、高荷重で使用される場合でも、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制でき、延いては、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラストニードル軸受の実施形態を示す縦断面図
【図２】図１の保持器表層部の断面顕微鏡写真
【図３】ころ摩耗試験におけるころの摩耗深さの測定方法を説明するグラフ
【図４】ａ、ｂは、それぞれ保持器ところの局部摩耗状況を示す写真、ｃは局部摩耗したころの母線形状を示すグラフ、ｄは軌道輪の剥離状況を示す写真
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  軌道輪
２  ころ
３  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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