專利名稱：滾動軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滾動軸承、特別涉及用于發(fā)動機的連桿的滾動軸承。
背景技術：
二沖程發(fā)動機，具有通過混合氣的燃燒而進行直線往復運動的活塞、輸出旋轉運 動的曲柄軸、和連接活塞與曲柄軸、將直線往復運動轉換為旋轉運動的連桿。連桿包含在直 線狀棒體的下方設有大端部、在上方設有小端部的部件。曲柄軸，在連桿的大端部，連結活 塞和連桿的活塞銷，在連桿的小端部，分別介有安裝于卡合孔的滾子軸承而旋轉自如地得 到支持。支撐旋轉軸的滾子軸承包含多個滾子、和保持多個滾子的保持器。安裝于設在上述的連桿的小端部及大端部的卡合孔、支撐活塞銷及曲柄軸的滾子 軸承，盡管軸承投影面積小，但能承受高荷重的負荷，且使用高剛性的滾針軸承。在此，滾針 軸承含有多個滾針和保持多個滾針的保持器。在保持器中設有用于保持滾針的袋，由位于 各袋之間的柱部保持各滾針的間隔。連桿的小端部及大端部中的滾針軸承，為減輕由于滾 針軸承的自轉運動及公轉運動而作用于滾針軸承的荷重，由使保持器的外徑面接觸設于小 端部及大端部的卡合孔的內徑面的外徑導向而積極地使用。另一方面，一般的滾動軸承，由內輪和外輪及密封材料等將軸承內面密閉，在該軸 承內部面設有滾動體和保持器，填充潤滑脂，通過該潤滑脂滾動體和保持器經(jīng)常受到潤滑。 與此相對，上述滾針軸承，由于沒有內輪和外輪及密封材料等，軸承內部沒有被密閉，不能 將潤滑脂填充于該軸承內部。因此，在上述滾針軸承旋轉時，需要用泵等將潤滑油經(jīng)常供給 滑動部。上述泵等，與上述滾針軸承的旋轉同時開始工作，因此旋轉剛剛開始之后滾針軸 承的全體尚未遍及潤滑油，不能充分潤滑。因此，保持器和滾針之間產(chǎn)生大的摩擦，保持器、 滾針表面磨損，或保持器外徑面和實際設備殼體內徑面磨損，在最差的情況下，恐怕兩者燒 結在一起。因此，為了防止上述滾針軸承的旋轉剛剛開始之后的磨損、燒結，提案有在保持 器的表面預先形成具有潤滑性的覆膜的技術。例如，已知在包含用滲碳處理在表面形成有硬化層的鋼材的保持器的滾動體的導 向面上、通過濺射法等形成硬質的類金剛石碳(以下、稱為DLC。)的覆膜、進而形成銀等的 軟質金屬覆膜的方法(參照專利文獻1)。由于該軟質金屬覆膜降低保持器與滾針之間的摩 擦及保持器外徑面與殼體內徑面的摩擦，因此潤滑即使在不充分的旋轉剛剛開始之后也能 防止保持器、滾針的燒結，但是，即使該軟質金屬覆膜伴隨著使用而磨損，其基底的DLC覆 膜新地露出，使該DLC覆膜阻止磨損。另外，也提案有在保持器的表面通過鍍敷法直接形成上述軟質金屬覆膜的技術。 例如，已知在低碳素鋼的表面形成約25 50 μ m的鍍銀覆膜的方法(參照專利文獻2)。由 于該鍍銀覆膜分別降低保持器與滾針之間、保持器外徑面與殼體之間的摩擦，因此與上述 同樣，使得潤滑即使在不充分的旋轉剛剛開始之后也能防止燒結。而且，鍍銅覆膜也與鍍銀 覆膜同樣，由于具有降低保持器與滾針之間的摩擦的作用，因此使得能防止燒結。
現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 特開2005-147306號公報專利文獻2 特開2002-195^6號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題但是，專利文獻1所示的方法中，軟質金屬受磨損而消失后硬質覆膜露出，殼體內 徑部與硬質覆膜滑動。該情況下，雖然保持器不磨損，但恐怕由于保持器表面的硬質覆膜而 殼體內徑部磨損。另外，從制造的觀點來看，對保持器進行滲碳處理，用濺射裝置形成DLC 覆膜，形成軟質金屬覆膜，因此作業(yè)工序復雜需要很多工數(shù)。而且，濺射裝置價格高，生產(chǎn)效 率也不好，因此使用該裝置的處理存在成本增加的問題。另外，專利文件2所示的方法中，在含有硫系添加劑的潤滑體系中，在保持器表面 形成的鍍銀覆膜，與潤滑油中含有的硫成分結合而生成硫化銀，該硫化銀覆蓋鍍銀覆膜的 表面。由于該硫化銀與銀相比脆，因此覆膜剝離、或耐油性差，因此由于潤滑油覆膜溶解。其 結果，存在鍍銀覆膜消失了的保持器外徑面和殼體內徑面之間的摩擦增大、容易產(chǎn)生燒結 這樣的問題。另外，鍍銅覆膜也同樣，存在生成硫化銅、由于覆膜的剝離、溶解導致保持器的 潤滑性惡化這樣的問題。本發(fā)明為解決這樣的問題而進行研究，其目的在于提供一種滾動軸承，即使在接 觸含有硫系添加劑的潤滑油環(huán)境下使用，保持器表面形成的覆膜也難以產(chǎn)生剝離和金屬成 分的溶出，其滑動性及耐磨損性優(yōu)異。用于解決課題的手段本發(fā)明的滾動軸承，是具備多個滾動體、和保持該滾動體的保持器而成的滾動軸 承，其特征在于，在上述保持器的表面部位形成有Ni-B-W覆膜。另外，其特征在于，上述滾 動軸承在接觸含有硫系添加劑的潤滑油的環(huán)境下使用，上述形成Ni-B-W覆膜的上述保持 器的表面部位為上述潤滑油接觸的部位。其特征在于，在上述Ni-B-W覆膜的組成中，B為0.3 1.3原子％、W為0. 1 1. 1 原子％。另外，其特征在于，上述Ni-B-W覆膜的膜厚為3 100 μ m。其特征在于，上述保持器為鐵系金屬材料的成形體。特別是，其特征在于，為軸承 鋼、滲碳鋼、機械結構用碳素鋼、冷軋鋼、或熱軋鋼。其特征在于，上述滾動體為滾子形狀。特別是，其特征在于，為滾針形狀。其特征在于，上述Ni-B-W覆膜為下述的覆膜將3個在具有3mmX 3mmX 20mm尺寸 的SCM415制基材片上形成有該覆膜的試驗片在含有二硫代磷酸鋅1重量％的聚- α -烯烴 油2. 2g中在150°C下浸漬處理了 200小時時，該覆膜的成分從試驗片無溶出的覆膜。其特征在于，本發(fā)明的滾動軸承，為支撐輸出旋轉運動的曲柄軸、安裝于卡合孔、 由上述保持器的外徑面導向的滾子軸承，所述卡合孔設于將直線往復運動轉換為旋轉運動 的連桿的大端部。發(fā)明的效果本發(fā)明的滾動軸承具備多個滾動體和保持該滾動體的保持器、在上述保持器的表面部位形成有Ni-B-W覆膜，因此在保持器的該部位中與以往的鍍金屬同等以上地摩擦系 數(shù)低，即使在接觸含有硫系添加劑的潤滑油的環(huán)境下使用的情況下，也可抑制覆膜的剝離、 覆膜成分向潤滑油的溶出，比以往的鍍金屬相比可長時間維持保持器的潤滑性。上述滾動體具有滾子形狀，因此可承受高荷重的負荷。另外，通過使用高剛性的滾 針軸承，可承受更高荷重的負荷。本發(fā)明的滾動軸承支撐輸出旋轉運動的曲柄軸、安裝于在將直線往復運動轉換為 旋轉運動的連桿的大端部設置的卡合孔、由上述保持器的外徑面導向，因此上述覆膜可比 以往的鍍金屬更長時間維持保持器的潤滑性，防止保持器外徑面、卡合孔內徑面的磨損，可 謀求裝置整體的長壽命化。


圖1是使用了本發(fā)明的滾動軸承的二沖程發(fā)動機的縱剖視圖。圖2是表示作為本發(fā)明的滾動軸承的一實施例的滾針軸承的立體圖。圖3是表示滑動試驗機的圖。
具體實施例方式對于在與含有硫成分的潤滑油接觸的環(huán)境下使用的滾動軸承進行深入研究，結 果得知，在保持器的表面部位代替以往的鍍銅、鍍銀，通過非電解鍍敷形成的M-B-W覆膜 能夠低地維持與以往的鍍銀等同等以上的摩擦系數(shù)，同時即使浸漬在含有硫成分的潤滑油 中，也難以產(chǎn)生覆膜成分向潤滑油中的溶出。本發(fā)明基于這些知識見解。基于附圖對本發(fā)明的滾動軸承的使用方式進行說明。圖1是作為本發(fā)明的滾動軸 承使用了滾針軸承的二沖程發(fā)動機的縱剖視圖。如圖1所示二沖程發(fā)動機具有通過混合 了汽油和作為發(fā)動機油的潤滑油的混合器的燃燒而進行直線往復運動的活塞8，輸出旋轉 運動的曲柄軸6，連接活塞8和曲柄軸6、將直線往復運動轉換為旋轉運動的連桿7。曲柄軸 6，以旋轉中心軸12為中心進行旋轉，通過擺錘(K，> ；^々工〗卜)I3取得旋轉的平衡。連桿7包含在直線狀棒體的下方設有大端部15、在上方設有小端部16的部件。曲 柄軸6，介由安裝在連桿7的大端部15的卡合孔的滾針軸承Ia而旋轉自如地得到支撐。另 外，連結活塞8和連桿7的活塞銷14，介由安裝在連桿7的小端部16的卡合孔的滾針軸承 Ib而旋轉自如地得到支撐?；旌狭似秃蜐櫥偷幕旌蠚猓瑥奈鼩饪?被送入曲柄室5后， 根據(jù)活塞8的上下動作被導入汽缸4的上方的燃燒室11，被燃燒。燃燒了的廢氣由排氣孔 10而排出。圖2是表示作為本發(fā)明的滾動軸承的一實施例的滾針軸承的立體圖。如圖2所示， 滾針軸承1由多個滾針3、和將該滾針3按一定間隔或者不等間隔保持的保持器2構成。不 設內輪和外輪而直接在保持器2的內徑側插入曲柄軸6、活塞銷14等的軸，將保持器2的外 徑側嵌入作為殼體的連桿7的卡合孔(參照圖1)。因為沒有內外輪而使用直徑比長度小的 滾針3作為滾動體，因此該滾動軸承1與具有內外輪的一般的滾動軸承相比，形成緊湊的結 構。在保持器2中，設有用于保持滾針3的袋部加、由位于各袋之間的柱部2b保持各 滾針3的間隔。在保持器2的表面部位形成有后述的覆膜。形成覆膜的保持器的表面部位是與潤滑油接觸的部位，優(yōu)選包含了與滾針3接觸的袋加的表面的保持器2的全部表面。 另外，不僅在保持器2的表面部位，而且在作為滾動體的滾針3的表面也可形成同樣的覆膜。本發(fā)明的滾動軸承，可適用于接觸配合了硫系添加劑的潤滑油的環(huán)境下。作為接 觸潤滑油的環(huán)境，例如如上所述，可列舉滾動軸承安裝于二沖程發(fā)動機或者四沖程發(fā)動機 的連桿，接觸混合了汽油和作為發(fā)動機油的潤滑油的混合氣、或者發(fā)動機油的情況；通過向 滾動軸承的保持器袋部等的注油等而接觸的情況。所謂的硫系添加劑，為含有硫系化合物的添加劑，作為該添加劑種類，可列舉抗氧 化劑、防銹劑、極壓劑、清潔分散劑、金屬鈍化劑、防磨損劑等。作為添加含有硫系化合物的 添加劑的潤滑油，可列舉礦物油、合成油、酯油、醚油等。作為硫系化合物，例如，可列舉二烷基二硫代磷酸鋅(以下、記作SiDTP)、二烯丙 基二硫代磷酸鋅等的硫代磷酸鹽，硫化萜烯、酚噻嗪、巰基苯并噻唑、石油磺酸鹽、烷基苯磺 酸鹽、聚丁烯-Pj5反應產(chǎn)物鹽、有機磺酸的銨鹽、堿土金屬的有機磺酸鹽、1-巰基硬脂酸 等的巰基脂肪酸類或其金屬鹽，2，5-雙巰基-1，3，4-噻二唑、2-巰基噻二唑等的噻唑類， 2-(癸基二硫代)_苯并咪唑、2，5-雙(十二烷基二硫代)_苯并咪唑等的二硫化物系化合 物、二月桂基硫代丙酸酯等的硫代羧酸酯系化合物、二芐基二硫、二苯硫醚、硫化鯨油(硫 化7 〃一 Λ油)等的硫化油脂，硫化烯烴、硫化脂肪酯等的硫化酯，二芐基二硫、烷基多硫 化物、烯烴多硫化物等的硫化物，磺酸鈣，磺酸鎂，烷基二硫代磷酸胺等。在上述硫系化合物 中容易對連桿用的滾子軸承造成影響的化合物是SiDTP。本發(fā)明中，所謂的“在與含有硫系添加劑的潤滑油接觸的環(huán)境下難以產(chǎn)生剝離或 者溶出”，是指，例如，將3個在具有3mmX3mmX20mm尺寸(表面積258mm2)的SCM415制基 材片上形成有上述覆膜的試驗片在含有SiDTP為1重量％的聚-α-烯烴(PAO)油2. 2g中 在150°C下浸漬處理了 200小時時，通過利用熒光X射線測定裝置，由試驗片向上述潤滑油 中溶出的覆膜成分量，在潤滑油中為200ppm以下。本發(fā)明的滾動軸承中，形成于保持器上的覆膜為Ni-B-W覆膜。這些覆膜通過非電 解鍍敷處理形成于保持器的表面部位。非電解鍍敷處理能夠使覆膜厚度均勻，尺寸精度優(yōu) 異，同時能夠使添加的微粉體在膜中均勻分散。Ni-B-W覆膜為Ni(鎳)、B(硼元素 硼)、W(鎢)的復合覆膜。作為Ni_B_W覆膜 的組成，優(yōu)選Ni為93. 8 94. 8原子％、B為0.3 1.3原子％、1為0. 1 1. 1原子％。 這樣的Ni-B-W覆膜比Ni-P覆膜硬，滑動性、耐磨損性也優(yōu)異，因此能夠防止保持器外徑面、 殼體(卡合孔)內徑面的磨損。另外，如后述的實施例所示，即使在與配合了上述硫系添加 劑的潤滑油接觸的環(huán)境下，覆膜成分也難以溶出。作為鍍Ni-B-W的市售品，例如可列舉日 本口卜 > 社制口卜二夕；于Λ JA(商品名)。作為形成于保持器表面的Ni-B-W覆膜的膜厚，優(yōu)選為3 100 μ m,更優(yōu)選為5 60 μ m。如果不足3 μ m,則由于初期磨損覆膜有消失的危險性，如果超過100 μ m,則保持器 的圓度惡化，不優(yōu)選。本發(fā)明的滾動軸承，因為使用在表面通過后加工形成有覆膜的保持器，因此作為 保持器本體可以使用軸承鋼、滲碳鋼、機械結構用碳素鋼、冷軋鋼、或熱軋鋼。其中優(yōu)選使用 耐熱性高、具有耐高荷重的剛性的滲碳鋼。作為滲碳鋼，例如可列舉SCM415等。
本發(fā)明中用于滾動軸承的滾動體，具有滾子形狀，因此本發(fā)明的滾動軸承安裝于 在上述連桿的小端部和大端部設置的卡合孔，可支撐活塞銷及曲柄軸，盡管軸承投影面積 小，但可承受高荷重的負荷。特別是，將高剛性的滾針作為滾動體使用的滾動軸承，與以滾 子作為滾動體使用的滾動軸承相比，進一步能承受高荷重的負荷。本發(fā)明的滾動軸承是支撐輸出旋轉運動的曲柄軸、安裝于在將直線往復運動轉換 成旋轉運動的連桿的大端部設置的卡合孔、由具有上述覆膜的保持器的外徑面引導的滾子 軸承，因此覆膜的剝離、金屬成分向潤滑油的溶出幾乎沒有，與以往的鍍金屬相比，可長時 間維持保持器的潤滑性，防止保持器外徑面、卡合孔內徑面的磨損，可謀求裝置整體的長壽 命化。本發(fā)明的滾動軸承，如圖1所示，可支撐輸出直線往復運動的活塞銷，也可以安裝 于在將直線往復運動轉換成旋轉運動的連桿的小端部設置的卡合孔。本發(fā)明的滾動軸承的結構，不限于連桿用滾針軸承，也可以適用于槽球軸承、角形 球軸承、圓筒滾子軸承、圓錐滾子軸承等。實施例實施例1在3個具有3mm X 3mm X 20mm尺寸(表面積258mm2)的SCM415制板狀基材片、和1 個具有外徑40mmX內徑20mmXtl0mm(副曲率R60mm)尺寸的SUJ2制環(huán)狀基材試驗片上， 分別使用鍍Ni-B-W(日本口卜 > 社制口卜二夕7歹Λ ja :B為ο. 85原子％、w為 0. 60原子％、Ni為94. 27原子％ )實施非電解鍍敷處理，形成10 μ m的Ni-B-W覆膜，得到 板狀試驗片及環(huán)狀試驗片。將板狀試驗片供給以下所示的潤滑油浸漬試驗，將環(huán)狀試驗片 供給以下所示的滑動試驗，測定覆膜成分在潤滑油中溶出的量及覆膜的摩擦系數(shù)。結果示 于表1。<潤滑油浸漬試驗>將3個板狀試驗片在含有SiDTP (LUBRIZOL社制LUBRIZ0L677A) 1重量％的PAO 油(三井化學公司制LUCANT HC-10)2. 2g中在150°C下浸漬處理了 200小時時，使用熒光 X射線測定裝置、、”社制Ri gakuZSXIOOe)測定從試驗片向上述潤滑油中溶出的覆膜 成分量。<滑動試驗>使用圖3所示的滑動試驗機(寸〃 >型摩擦摩耗試驗機)。圖3(a)表示正視圖、 圖3(b)表示側視圖。在旋轉軸18安裝環(huán)狀試驗片17，在臂部19的氣滑塊(工τ· 7，〃 夕‘一)21上固定鋼板20。環(huán)狀試驗片17—邊將規(guī)定的荷重22由圖上方施加一邊與鋼板 20旋轉接觸，同時由含浸了潤滑油的毛氈襯墊對將潤滑油向環(huán)狀試驗片17的外周面供給。 使環(huán)狀試驗片17旋轉時產(chǎn)生的摩擦力通過負載傳感器23而檢測出。鋼板20使用SCM415 滲碳淬火回火處理品(Hv 700)，潤滑油使用 一 ·>《· π *歹〗才〗> Νο· 3 (工夕/ > 一 e &社制VG2)。荷重為50N、滑行速度為5m/秒、試驗時間為30分鐘。摩擦系數(shù)以試驗 結束前10分鐘的平均值表示。比較例1代替實施例1中的Ni-B-W覆膜而以實施鍍銅處理形成5 μ m的銅覆膜作為底層覆 膜后，進一步實施鍍銀處理形成25 μ m的銀覆膜，除此之外，與實施例1同樣進行處理，對于得到的試驗片實施與實施例1同樣的試驗及測定。結果示于表1。比較例2代替實施例1中的Ni-B-W覆膜而以實施鍍銅處理形成30μπι的銅覆膜，除此之 外，與實施例1同樣進行處理，對于得到的試驗片實施與實施例1同樣的試驗及測定。結果 示于表1。比較例3代替實施例1中的Ni-B-W覆膜而實施Ni-P非電解鍍敷處理、形成10 μ m的Ni-P 覆膜，除此之外，與實施例1同樣進行處理，對于得到的試驗片實施與實施例1同樣的試驗 及測定。結果示于表1。[表 1]
實施例1比較例1比較例2比較例3測定元素鎳銀銅鎳溶出量、PPm060035000摩擦系數(shù)0. 030. 030. 08—1)1)試驗中試驗片發(fā)生大的振動，因此開始5秒后手動停止如表1所示，作為以往使用的鍍金屬的比較例1及比較例2在潤滑油浸漬試驗中 潤滑油中金屬成分溶出。特別是形成鍍銅的溶出多的結果。另外，只是比較例3的M-P覆 膜沒有金屬成分的溶出，但由于滑動性、耐磨損性差，因此試驗中試驗片發(fā)生大的振動，形 成中斷試驗的結果。與此相對，使用M-B-W覆膜的實施例1，摩擦系數(shù)降低到與以往的鍍金 屬同等以上，且也沒有金屬成分的溶出。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的滾動軸承，因為在保持器表面設有規(guī)定的覆膜，因此能夠在接觸含有硫 系添加劑的潤滑油的環(huán)境下長時間維持保持器的潤滑性，可作為在該環(huán)境下使用的滾動軸 承合適地進行利用。符號的說明
1滾針軸承(滾動軸承)
Ia滾針軸承
Ib滾針軸承
2保持器
2a袋部
2b柱部
3滾針(滾動體)
4汽缸
5曲柄室
6曲柄軸
7連桿
8活塞
9進氣口
10排氣口
11燃燒室
12旋轉中心軸
13擺錘
14活塞銷
15大端部
16小端部
17環(huán)狀試驗片
18旋轉軸
19臂部
20鋼板
21氣滑塊
22荷重
23負載傳感器
24毛氈襯墊
權利要求
1.一種滾動軸承，其是具備多個滾動體和保持該滾動體的保持器而成的滾動軸承，其 特征在于，在所述保持器的表面部位形成有M-B-W覆膜。
2.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述滾動軸承在接觸含有硫系添加劑 的潤滑油的環(huán)境下使用，形成所述M-B-W覆膜的所述保持器的表面部位為所述潤滑油接 觸的部位。
3.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，在所述M-B-W覆膜的組成中，B為 0. 3 1. 3原子％、W為0. 1 1. 1原子％。
4.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述Ni-B-W覆膜的膜厚為3 100μ m。
5.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述保持器為鐵系金屬材料的成形體。
6.如權利要求5所述的滾動軸承，其特征在于，所述鐵系金屬材料為軸承鋼、滲碳鋼、 機械結構用碳素鋼、冷軋鋼、或熱軋鋼。
7.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述滾動體具有滾子形狀。
8.如權利要求7所述的滾動軸承，其特征在于，所述滾子形狀為滾針形狀。
9.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述M-B-W覆膜為下述覆膜將3個 在具有3mmX 3mmX 20mm尺寸的SCM415制基材片上形成有該覆膜的試驗片在含有二硫代磷 酸鋅1重量％的聚-α -烯烴油2. 2g中在150°C下浸漬處理了 200小時時，該覆膜的成分從 試驗片不溶出。
10.如權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述滾動軸承為支撐輸出旋轉運動的 曲柄軸、被安裝于卡合孔、由所述保持器的外徑面導向的滾子軸承，所述卡合孔設于將直線 往復運動轉換為旋轉運動的連桿的大端部。
全文摘要
本發(fā)明提供滾動軸承，其即使在接觸含有硫系添加劑的潤滑油環(huán)境下使用，在保持器的表面形成的覆膜也難以發(fā)生剝離、金屬成分的溶出，滑動性、耐磨損性優(yōu)異。為具備多個滾針3和保持該滾針3的保持器2、在接觸含有硫系添加劑的潤滑油的環(huán)境下使用的滾針軸承1，其特征在于，上述保持器在上述潤滑油接觸的該保持器的表面部位形成有Ni-B-W覆膜。
文檔編號F16C9/04GK102144106SQ20098013444
公開日2011年8月3日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2008年9月5日
發(fā)明者伊藤直子, 筒井英之 申請人:Ntn株式會社