滚动轴承的附带树脂被膜的保持器
阅读说明：本技术 滚动轴承的附带树脂被膜的保持器 (Resin film-attached cage for rolling bearing ) 是由 木村大碁 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：为在保持器(1)的合成树脂制的基材的表面的局部或者整体设置有聚脲树脂被膜(7)的附带树脂被膜的保持器。通过聚脲树脂被膜和基材的复合,形成耐磨性、耐冲击性和抗拉能力强且具有适度的抗拉特性的被膜,能够充分提高保持器的机械强度和耐久性。(The resin-coated retainer is provided with a polyurea resin coating (7) partially or entirely on the surface of a synthetic resin base material of the retainer (1). The polyurea resin coating and the base material are combined to form a coating film having high wear resistance, impact resistance and tensile strength and appropriate tensile characteristics, and the mechanical strength and durability of the retainer can be sufficiently improved.)
技术领域
本发明涉及在滚动轴承的保持器的表面上设置树脂被膜而改进了强度等的滚动轴承的附带树脂被膜的保持器。
背景技术
通常，滚动轴承的保持器是将夹设于内圈与外圈之间的滚动体在兜孔中被保持为可自由旋转的构件，保持器由钢制等金属、合成树脂构成，其形式也公知有球轴承用的冠形或者铁板制波纹形的保持器、滚子轴承用的筐形保持器、双列滚子轴承用的梳齿形保持器等。
这样的滚动轴承的保持器要求耐磨性、自润滑性或者润滑油保持性，以承受与滚珠或者滚子这样的滚动体的接触，因此，存在进行表面处理的情况。
例如，在铁路车辆的驱动装置所使用的圆锥滚子轴承用的钢制的筐形保持器的表面进行塔夫盐浴碳氮共渗(渗氮)处理，提高硬度而提高破损强度和耐磨性(专利文献1)。
另外，公知有在金属制、合成树脂制的保持器的表面的与滚动体接触的接触面形成由浸入有液体润滑剂的聚酰胺酰亚胺树脂等构成的多孔质被膜(专利文献2)。
另外，公知有在球轴承用的铁板制波纹形的保持器的滚珠的引导面上形成由包含富勒烯和二硫化物的合成树脂组成物构成的被膜，提高耐磨性(专利文献3)。
而且，针对滚子轴承用的金属制等的梳形保持器，公知有在其芯材的表面形成由尼龙(聚酰胺)、聚酰亚胺、聚丙烯等构成的树脂外皮而提高了润滑性的滚子轴承用保持器(专利文献4)。
专利文献1：日本特开2006-250184号公报
专利文献2：日本特许第4536650号公报
专利文献3：日本特开2010-65816号公报
专利文献4：日本特开平9-177794号公报
但是，上述以往的保持器的表面处理中利用树脂被膜的处理，通过使树脂包含液体润滑剂或者固体润滑剂，能够提高保持器的兜孔所需的润滑性、耐磨性，但对于树脂被膜而言，无法充分提高保持器的机械强度。
另外，对金属进行的塔夫盐浴碳氮共渗处理无法对树脂制的保持器采用。
发明内容
因此，本发明的课题为了解决上述的问题点，在于找到与金属制或者树脂制这样的保持器的材料无关地能够对保持器提高强度的方法，即通过比较简单的方法，提高包括滚动轴承的保持器的耐磨性和耐冲击性的机械强度。
为了解决上述课题，本发明提供滚动轴承的附带树脂被膜的保持器，其为将夹设于滚动轴承的内圈与外圈之间的滚动体在兜孔中被保持为可自由旋转的环状的保持器，并是在该保持器的基材表面的局部或者整体设置聚脲树脂被膜而成的。
对于如上述那样构成的本发明的滚动轴承的附带树脂被膜的保持器而言，设置于保持器的基材表面的局部或者整体的聚脲树脂被膜通过将异氰酸盐和胺混合并利用以脲键合为主的反应，使被膜迅速形成并且稳定地固化。
因此，本发明的滚动轴承的附带树脂被膜的保持器通过聚脲树脂被膜和基材的复合，形成耐磨性、耐冲击性和抗拉能力强且具有适度的抗拉特性的被膜，能够充分提高由金属制基材或者树脂制基材构成的保持器的机械强度和耐久性。
为了在保持器的表面保持润滑油，提高液体润滑性，优选聚脲树脂被膜由具有亲油性的粗糙面形成。
另外，为了充分提高保持器整体的机械强度和耐久性，优选聚脲树脂被膜的膜厚为0.3～2.0mm。这是由于对于厚度不足0.3mm的聚脲树脂被膜而言，认为抗拉强度等效果得不到所期望的程度，对于厚度超过2.0mm的厚膜而言，膜厚容易变得不均匀，从而不优选。
这样的聚脲树脂被膜优选设置于保持器的基材表面的整体，但为了以尽可能少量高效地设置聚脲树脂被膜，能够设置在矩形状兜孔的角部、树脂制基材的熔合部或者与滚动体接触的接触部的表面这样上述保持器的基材表面的局部。这些所需部分是保持器的基材中的要求比较大机械强度的部分或者合成树脂制的基材的强度变弱的熔合线，强化这些部分可高效地提高保持器整体的强度。
在保持器的基材为钢材或者合成树脂中任一种的情况下，具有这样的作用效果的聚脲树脂被膜均能够形成。
本发明在保持器的基材表面的局部或者整体设置聚脲树脂被膜，因此具有以下优点，即，通过聚脲树脂被膜和基材的复合，形成耐磨性、耐冲击性和抗拉能力强并具有适度的抗拉特性的被膜，针对金属制基材或者树脂制基材中任一种基材的保持器均能够充分提高机械强度和耐久性。
附图说明
图1是第1实施方式的立体图。
图2是图1的II-II线剖视图。
图3是图1的III-III线剖视图。
图4是将使用了第1实施方式的圆锥滚子轴承的主要部分切除而示出的立体图。
图5是第2实施方式的立体图。
图6是第3实施方式的立体图。
图7是保持器的兜孔抗拉试验的说明图。
图8是保持器的环抗拉试验的说明图。
图9是表示实施例1和比较例1的兜孔抗拉试验的结果的图表。
图10是表示实施例1-3和比较例1的环抗拉试验的结果的图表。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。
如图1-4所示，第1实施方式是圆锥台筒形的保持器1，它将夹设于圆锥滚动轴承的内圈2与外圈3之间的滚动体4在兜孔5中被保持为可自由旋转。在该保持器1的合成树脂制的基材6的表面的整体上设置聚脲树脂被膜7而构成第1实施方式的附带树脂被膜的保持器。
作为成为保持器1的基材的合成树脂，优选耐受轴承的运转温度而且具备耐受旋转期间受到的振动、冲击载荷的强度、成形容易性，因此，例如可举出：聚酰胺树脂、聚甲醛树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、氟树脂等。能够推荐通过玻璃纤维、碳纤维等强化了的上述合成树脂等。针对成形方法，没有特别限定，但优选为具备能够进行注塑成形这样的条件的树脂。
另外，保持器1的基材也可以是钢材等金属，而且针对其种类也没有特别限定，但在成形性方面优选冷轧或者热轧钢板的冲压冲裁保持器，不锈钢板耐久性良好，从而优选。切制保持器也能够使用机械构造用碳钢、高强度黄铜、铝合金等。另外，在要求保持器强度的情况下优选使用SNCM(镍铬钼钢)的热处理品。
实施方式所使用的聚脲树脂被膜7利用公知的被膜形成方法将聚脲树脂形成于上述的保持器1的基材表面而成，能够通过涂覆而形成。
涂覆方法优选为使用了喷枪的涂装，以使得通过将异氰酸盐和胺混合，而利用以脲键合为主的反应，迅速地形成聚脲树脂被膜，且能够同时进行上述混合和排出。
在进行像这样使用了喷枪的喷雾涂装时，聚脲树脂喷雾形成的飞沫粒子在保持器的基材表面处凝胶化之前，所喷雾形成的微粒进一步附着，平整度变得有些无规则，在表面形成有微小的凹凸(凹痕)，形成由亲油性的粗糙面构成的涂装面。通过这样使涂装面粗糙化，润滑油、润滑脂的保持力比光滑面大，润滑性提高。另外，也可以是，若根据需要调整涂装面的固化时间，则通过在表面压印有凹痕的凹凸状的花纹的加工来形成。
上述的聚脲树脂是被膜形成材料，其能够将异氰酸盐成分和多胺成分(异氰酸盐基和氨基)以规定混合比利用高压双液碰撞混合的喷射装置进行涂覆，产生脲键合反应而得到涂膜。
例如，能够利用由使过量的4，4’-和/或者2，4’-二异氰酸酯二苯甲烷(MDI)和聚氧丙二醇反应而生成的MDI系的多异氰酸酯、以二乙基甲苯二胺(DETDA)为主成分的扩链剂和包含聚氧丙烯多胺的多胺成分构成的公知的芳香聚脲喷雾。
此外，芳香聚脲喷雾具有因紫外线暴露而黄变性的缺点，从而优选采用使用脂肪族异氰酸盐改进后的聚脲树脂。
例如，也能够使用使半预聚物和由异佛尔酮二胺或者1,4-二氨基环己烷和聚氧化烯多胺构成的多胺反应而产生的聚脲树脂，上述半预聚物使聚氧丙烯多胺与化学计量上过量的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、间四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(m-TMXDI)等脂肪族多异氰酸酯反应而成。
另外，本发明所使用的聚脲树脂能够利用出售品，例如使用美国Line X公司制的商品名LINE-X[注册商标]，得到以下的实施例那样的优选的结果。
另外，图5所示的第2实施方式是使第1实施方式的保持器的形式成为圆筒滚子轴承用的筐形的保持器8而得到的，而且，图6所示的第3实施方式使第1实施方式的保持器的形式成为双列滚子轴承用的梳齿形的保持器9，包括在基材的表面整体设置聚脲树脂被膜7在内的其他结构与第1实施方式的附带树脂被膜的保持器完全相同地制成。
能够应用本发明的保持器不限定于上述的实施方式，还能够用于冠形保持器等其他公知形式的保持器。
实施例
[实施例1]
以圆锥滚子轴承(内径130mm、外径240mm、宽度80mm)用的聚酰胺树脂(PA)制的保持器(以下，称为标准保持器)作为基材，在其表面，利用双液碰撞混合型的喷枪(美国Gasmer公司制：GX)将“由含有脂肪族性多异氰酸酯的成分和包括以氨基作为末端基团的聚氧化烯多元醇和扩链剂的成分构成的聚脲树脂”(美国Line X公司制：LINE-X)喷射于保持器的基材整个面并且反应固化，形成平均膜厚为1.0mm的聚脲树脂被膜，制造滚子轴承的附带树脂被膜的保持器(图1所示的形式)。
[实施例2]
除了形成平均膜厚为0.5mm的聚脲树脂被膜以外，其他与实施例1完全相同地制造滚子轴承的附带树脂被膜的保持器。
[实施例3]
除了形成平均膜厚为1.8mm的聚脲树脂被膜以外，其他与实施例1完全相同地制造滚子轴承的附带树脂被膜的保持器。
[比较例1]
在实施例1中，没有形成聚脲树脂被膜，将用作基材的聚酰胺树脂(PA)制的标准保持器作为比较例1的保持器。
将实施例1-3和比较例1的保持器作为试验对象，进行以下的抗拉试验(1)、(2)，结果如图9、图10所示。
(1)针对各兜孔的抗拉试验
如图1和图7所示，从实施例1和比较例1的保持器的18处兜孔中的任意1处兜孔起绕周向依次标注兜孔编号，以奇数编号的兜孔部分作为试验对象，且配置上下一对能够将形成各试验对象的兜孔的成对柱部向离开的方向拉动的一对棒状工具10、10′和拉伸工具11、11′，以拉伸速度10(mm/分)向图中的箭头(上下)方向给予拉伸力，研究至基材断裂为止的断裂载荷(N)，其结果如图9所示。
(2)针对保持器的环状部的抗拉试验
将实施例1-3和比较例1的保持器在各柱部分的中央附近沿轴向分为两部分，仅将大径侧肋作为环状试件用于抗拉试验。而且，如图8所示，配置上下一对具有半圆分割式工具12、12′的拉伸工具13、13′，嵌入实施例1-3(样本数：各1)和比较例1(样本数：3)的环状试件，以拉伸速度10(mm/分)在径(图中箭头)向上给予拉伸力，研究至基材断裂为止的断裂载荷(N)，将比较例1设为1的断裂载荷比的结果如图10所示。
如根据图9的结果可知的那样，若将比较例1的平均的断裂载荷设为1，则由实施例1的各兜孔的抗拉试验评价的强度(平均的断裂载荷比)提高至1.33。
另外，如根据图10的结果可知的那样，对于实施例1-3的保持器而言，得到径向的断裂载荷比分别为比较例1(样本数3)的平均断裂载荷的1.13、1.25、1.45倍这样的强度，而且膜厚越厚则强度越高。
工业上的可利用性
能够作为能够在铁路车辆的驱动装置、车轴轴承等所使用的滚动轴承或者建筑机械的行驶减速机的带齿卷盘用轴承等所使用的要求耐久性的比较大型的滚动轴承的保持器中应用的耐久性优异的通用的保持器来利用。
附图标记说明
1、8、9...保持器；2...内圈；3...外圈；4...滚动体；5...兜孔；6...基材；7...聚脲树脂被膜；10、10′...棒状工具；11、11′、13、13′...拉伸工具；12、12′...半圆分割式工具。
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