专利名称：滚动轴承的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及滚动轴承，所述滚动轴承可应用在例如用于作为汽车传动装置的轴支持部的滚柱轴承。
背景技术：
JP-A-02-168021和JP-A-06-42536各自披露了这样的滚动轴承，其中，滚动元件的表面设置有形成于其上的微小不规则部分(irregularity)以提高油膜形成能力。在这项传统技术中，作为对因润滑不良而引起的损伤、如滚柱轴承的剥离损伤的对策，在滚柱和/或内外座圈滚道表面的滚动接触表面内设置有凹陷，每一个凹陷都具有微小的凹形。当用参数Rqni表示表面粗糙度的时候，轴向表面粗糙度Rqni(L)和环向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值Rqni(L)/Rqni(C)变为1.0或更小，并且，表面粗糙度的参数Sk值被设为-1.6或更小，从而，如果匹配表面是粗糙表面或光滑加工表面，则延长了滚动轴承的寿命。
发明内容
近年来，存在减小如汽车传动装置这类使用滚动轴承的部分的尺寸并提高其功率输出的趋势，并且，润滑油的粘度趋于下降。换句话说，在滚动轴承的使用环境中，载荷和温度在提高。因此，对轴承而言，润滑环境跟从前相比变得更加严酷。因润滑失效而导致的表面起点型(surfaceoriginating type)磨损或分离趋于更容易发生。
传统的微小凹形凹陷被形成，从而使得在用参数Rqni表示表面粗糙度的时候，轴向表面粗糙度Rqni(L)和环向表面粗糙度Rqni(C)的比值Rqni(L)/Rqni(C)等于或低于1.0(Rqni≥0.10)，并且，表面粗糙度参数Sk的值等于或低于-1.6，从而，即便匹配表面是粗糙表面或光滑加工表面，也能够实现寿命的延长。然而，在低粘度和稀薄润滑的条件下，当油膜极薄的时候，其功效可能无法发挥。
根据本发明所述的滚动轴承至少在滚动元件的表面上包括随机形成的无数微小凹形凹陷，并且，所述凹陷在其上形成有所述凹陷的表面上的面积百分比在5到20％的范围内，而且，其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax在0.4到1.0的范围内。所述凹陷的面积百分比是指，在无数微小凹形凹陷随机形成在滚柱的滚动接触表面上的情况下，所述凹陷的面积相对于整个滚动接触表面面积的比率。参数Rymax是每参考长度最大高度的最大值(ISO 42871997)。
公知地，滚动轴承是用于支持轴的机器元件，其中所述轴因滚动元件(滚珠或滚柱)的滚动运动而转动或摆动。通常，滚动元件被置于内座圈的滚道和外座圈的滚道之间，以便可以自由地滚动。然而，也存在没有内座圈的类型，在这种滚动轴承中，轴的外周表面直接充当滚道表面。至少在滚动元件的表面上形成有凹陷，但同时意图防止排除在滚道表面内也形成有微小凹形凹陷的滚动轴承。在滚动元件为滚柱的情况下，意图防止排除微小凹形缺陷不仅形成在滚道表面上、还形成在端面上的滚动轴承。
当用参数Rqni表示其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度时，轴向表面粗糙度Rqni(L)和环向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值“Rqni(L)/Rqni(C)”可等于或低于1.0。这里，参数Rqni是通过在测量长度区间内对从粗糙度中心线到粗糙度曲线的高度偏差的平方进行积分、并确定在该区间内的平均值的平方根来获得的，其又被称作均方根粗糙度(ISO 42871997)。Rqni由被扩大并记录的截面曲线和粗糙度曲线通过数值计算来确定，并通过沿宽度方向和沿环向方向移动粗糙度计的触针(tracer)来测量。
根据本发明，至少在滚动元件的表面上随机地形成有无数微小凹形凹陷，从而，即便在低粘度和稀薄润滑时油膜极薄的条件下，也能增强油膜形成能力并延长滚动元件的寿命。特别是，通过将所述凹陷的面积百分比设定在5到20％的范围内，并将其上形成有所述凹陷的表面每参考长度最大高度的最大值Rymax设定在0.4到1.0的范围内，则即便在稀薄润滑的条件下也能够防止油膜缺乏，并且，与传统产品相比，即便在油膜极薄的条件下也能够获得较长的寿命。
根据本发明所述的上述目的和特性点从以下参照附图作出的描述中将更加明显。
图1是滚针轴承的剖视图。
图2是用于寿命试验的滚针轴承的剖视图。
图3是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。
图4是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。
图5是粗糙度曲线图，示出了试验轴承的滚动元件的加工表面状态。
图6是试验装置的示意图。
图7是示出寿命试验结果的图。
图8是圆锥滚柱轴承的剖视图。
图9A是示出根据本发明示例所述的金属接触率的图。
图9B是示出根据本发明比较例所述的金属接触率的图。
图10是双圆筒试验装置(double cylindrical test apparatus)的整体示意图。
具体实施例方式
实施本发明的最佳模式滚动轴承包括作为其主要部件的内座圈、外座圈和滚动元件。在滚动元件的滚动表面和端面与内、外座圈的滚道表面(以及在圆锥滚柱轴承内座圈情况下的锥面后凸肩(cone back face rib)表面)的至少一个内，随机地形成有无数微小凹形凹陷，从而获得微细粗糙表面(fine rough surface)。在微细粗糙表面内，所述凹陷的面积百分比在5到20％的范围内，并且，其中形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax在0.4到1.0的范围内。如上所述，通过将所述凹陷的面积百分比设定在5到20％的范围内，并将其中形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax设定在0.4到1.0的范围内，则即便在油膜极薄的条件下也能够表现出高的油膜形成效果，并且，即便在油膜参数Λ＝0.13的极度严酷的润滑条件下也能够获得足够长的寿命效果。而且，当在轴向方向和环向方向中的每一个方向上确定每一个表面的表面粗糙度、并用参数Rqni来表示的时候，轴向表面粗糙度Rqni(L)和环向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值Rqni(L)/Rqni(C)等于或低于1.0。作为为获得这样的微细粗糙表面而进行的表面加工处理，可进行特殊滚筒研磨(special barrel finishing)以获得预定的加工表面，而也可使用弹丸(shot)等方法。
如下以示例来说明参数Ryni、Rymax、Sk和Rqni的测量方法和条件。注意，当用这些参数表示的表面性质关于如滚动轴承的滚动元件和轴承环之类的部件来确定的时候，即便是通过在一个位置处进行测量而获得的值，其作为代表值也是足够可靠的，但是，优选在两个位置处进行测量，例如，这两个位置沿直径方向彼此相对。
参数计算标准JIS B 06011994(surfcom JIS 1994)截止类型高斯型测量长度5λ截止波长0.25mm测量倍率×10000测量速度0.30mm/s测量位置滚柱中心测量数2测量装置表面粗糙度测量装置surfcom 1400A(TOKYO SEIMITSUCO.，LTD.)关于设置在滚柱滚动接触表面内的微小凹形凹陷，当所述凹陷相对于整个滚动接触表面的面积百分比落在5到20％的范围内时，在除去每一个等效圆直径为3μmΦ或更小的凹陷来计算时，所述凹陷的平均面积落在30到100μm2的范围内。当所述凹陷的Rymax在0.4到1.0μm的范围外时，所述凹陷相对于滚动接触表面的面积百分比大于20％，且所述凹陷的平均面积大于100μm2，则接触的有效长度趋于减小，且长寿命的效果趋于降低。
在进行对凹陷的定量测量时，由通过放大滚柱表面而获得的图像，能够利用市场上可买到的图像分析系统来进行量化。而且，使用根据JP-A-2001-183124所述的表面性质试验方法和表面性质试验装置，可允许实现稳定、准确的测量。假设在图像中该表面的平面部分表示为白色部分而微小凹陷表示为黑色部分来进行分析。测量条件描述为如下。而且，当所述凹陷的面积和平均面积是关于如滚动轴承的滚动元件和滚道表面之类的部件来测量的时候，即便是通过在一个位置处进行测量所获得的值，其作为代表值也是足够可靠的，但是，优选在例如两个位置处进行测量。
面积百分比在观察视野范围内被像素(黑色部分)填充的面积的比率，其小于二值化阈值((光亮部分的亮度+黑暗部分的亮度)/2)平均面积黑色部分的面积和/总量测量视野826μm×620μm(在滚柱直径小于Φ4时，优选413μm×310μm)测量位置滚柱中心测量数2图1示出滚动轴承的第一示例。滚动轴承1是滚针轴承，其中，滚针2被并入外座圈3内，滚针2充当滚动元件。滚针2支持匹配轴4。下述为寿命试验的结果，该寿命试验在所生产的多种类型的滚针轴承上进行，这些滚针轴承的滚针表面用表面处理进行处理以便提供不同的加工表面。用于寿命试验的滚针轴承的外径Dr为33mm，内径dr为25mm，滚针2的直径D为4mm，滚针2的长度L为25.8mm，其采用15个滚针，并设置有如图2中所示的保持件(cage)5。包括滚针的3种不同类型的轴承作为试验轴承，其表面被加工以具有不同的粗糙度，即，磨削后受到超精加工的轴承A(比较例)、其上随机形成有无数微小凹形凹陷的轴承B(比较例)和轴承C(示例)。各个试验轴承的滚针的加工表面的状态在图3至5中示出。具体地说，分别地，图3示出轴承A的表面粗糙度，图4示出轴承B的表面粗糙度，图5示出轴承C的表面粗糙度。而且，试验轴承的加工表面的特性值参数的列表在表1中示出。注意，在表1中，参数Sk表示表面粗糙度分布曲线的歪斜度(skewness)(ISO 42871997)，并充当用于了解不规则部分分布的不对称性的样本统计值的指标。当该分布像在高斯分布中一样是对称的时候，Sk值变成接近为0。在去除不规则部分中的凸起部分的情况下，Sk值变成负值，并且，在相反的情况下，Sk值变成正值。Sk值可通过选择上述滚筒研磨机的转速、加工时间、工作装入数(work charging number)、磨块(chip)的种类和尺寸等来控制。通过同时在宽度方向和环向方向上将Sk值设定为等于或低于-1.6，这些微小凹形凹陷构成油池(oil basin)。因此，即便在实施压缩的时候，也会产生以下效果，即，在滑动方向和垂直方向上漏油少，油膜形成佳，油膜形成状态良好，且表面损伤被抑制至最小。注意，轴承B和C中的每一个的Rqni(L/C)值等于或低于1.0，并且，轴承A的Rqni(L/C)值大约为1.0。
表1
用作试验装置的是如图6中示意性示出的径向载荷试验机11，其中，试验轴承1被连接至转动轴12的两侧，并且，转动和载荷被施加于其上以进行试验。试验中所用的内座圈(匹配轴)被加工成具有0.10到0.16μm的Ra，这是通过抛光加工得到的。
外座圈以同样方式被加工。试验条件如下。
轴承径向载荷2000kgfRpm4000rpm润滑剂Cresec oil H8(在试验条件下2cst)图7示出在油膜参数Λ为0.13的条件下寿命试验的结果。图中的垂直轴代表L10寿命(h)。从图中显而易见，轴承A有78h，轴承B有82h，而轴承C有121h。如数据中所示，即便在油膜参数Λ为0.13的极其严酷的润滑条件下，即低粘度和稀释条件下，根据该示例所述的轴承C也能够得到长的寿命效果。
接着，图8示出作为第二示例性滚动轴承的圆锥滚柱轴承。圆锥滚柱轴承为径向轴承，它使用圆锥滚柱16作为滚动元件。多个圆锥滚柱16以自由滚动的方式被置于外座圈13的滚道和内座圈14的滚道之间。在操作期间，每一个圆锥滚柱16的滚动接触表面17跟外座圈13和内座圈14的滚道滚动接触，并且，圆锥滚柱16的大端面18跟内座圈14的锥面后凸肩15的内表面滑动接触。这样，在圆锥滚柱16的情况中，无数微小凹形凹陷可随机地形成在大端面18内以及滚动接触表面17内。以类似的方式，在内座圈14的情况中，无数微小凹形凹陷可随机地形成在锥面后凸肩5的内表面内以及滚道表面内。
对在传统圆锥滚柱轴承A和B(比较例)、轴承C到E(比较例)以及轴承F和G(示例)上进行的寿命试验进行描述，其中，传统圆锥滚柱轴承A和B包括具有光滑加工滚动接触表面的圆锥滚柱，轴承C到E包括具有其中随机形成有无数微小凹形凹陷的滚动接触表面的圆锥滚柱(参照表2)。所用的轴承A到G为圆锥滚柱轴承，在这些轴承的每一个中，外座圈的外径为81mm，内座圈的内径为45mm。注意，根据比较例所述的轴承A和B的滚柱的滚动接触表面在磨削后受到超精加工并没有被加工成具有凹陷。根据比较例所述的轴承C到E与根据示例所述的轴承F和G的滚柱的滚动接触表面中的每一个受到特殊滚筒研磨从而在其上随机地形成了无数微小凹形凹陷。注意，滚柱轴承C到G中的每一个的Rqni(L/C)等于或低于1.0，并且，滚柱轴承A和B中的每一个的Rqni(L/C)大约为1.0。
表2
如图10中所示的双圆筒试验机被用来进行剥离试验，以评估金属接触率。在图中，驱动侧圆筒22(D圆筒驱动件)和被驱动侧圆筒24(F圆筒从动件)中的每一个都被连接至各个对应圆筒的一端。两个转动轴26、28可分别由不同的电机通过带轮(pulley)30、32的介入而被驱动。在D圆筒2侧的轴26被电机驱动，并令F圆筒24自由滚动从而可被D圆筒22驱动。根据F圆筒24的比较例和示例，准备了两种类型的表面处理。包括试验条件在内的细节在表3中示出。
表3
金属接触率的比较数据在图9中示出。在每一张图中，水平轴表示经过时间，且垂直轴表示金属接触率。图9A示出根据示例所述的轴承的滚柱的滚动接触表面的金属接触率。图9B示出根据比较例所述的轴承的滚柱的滚动接触表面的金属接触率。当在这些图之间进行比较的时候，跟比较例相比，可以清楚地认识到在示例中金属接触率的改善。换句话说，根据示例所述的轴承的油膜形成率(＝100％-金属接触率)在操作开始时比根据比较例所述的轴承的油膜形成率高了10％，在试验结束时(2小时后)比根据比较例所述的轴承的油膜形成率高了2％。
权利要求
1.一种滚动轴承，包括滚动元件，所述滚动元件至少在其表面上具有随机形成的无数微小凹形凹陷，其中，所述凹陷在其上形成有所述凹陷的表面上的面积百分比在5到20％的范围内，而且，其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax在0.4到1.0的范围内。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，当用参数Rqni表示其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度时，轴向表面粗糙度Rqni(L)和环向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值“Rqni(L)/Rqni(C)”等于或低于1.0。
全文摘要
至少在滚动轴承的滚动元件的表面上随机形成有无数微小凹形凹陷。所述凹陷在其上形成有所述凹陷的表面上的面积百分比在5到20％的范围内，而且，其上形成有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax在0.4到1.0的范围内。
文档编号F16C33/66GK1969135SQ20058001963
公开日2007年5月23日 申请日期2005年5月23日 优先权日2004年6月25日
发明者辻本崇, 富加见理之 申请人:Ntn株式会社