ころ軸受
【課題】表面仕上げ処理に要する時間を短くし低コストで量産性を高くしながら低速回転域のトルクを小さくする。
【解決手段】大つば５ａの大つば面６ａの接触面積と、円すいころ３の大端面３ａの接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい方の面（大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは大端面３ａ及び小端面３ｂ）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定した。
【解決手段】大つば５ａの大つば面６ａの接触面積と、円すいころ３の大端面３ａの接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい方の面（大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは大端面３ａ及び小端面３ｂ）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内輪と、外輪と、内輪及び外輪の間に転動自在に配された複数のころと、内輪及び外輪の少なくとも一方に形成されたつばと、を備えるころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受のようなころ軸受においては、内輪や外輪に設けられているつばところの端面とが、回転時に摺動して摩擦が発生する。低速回転域では、つばところの端面との摩擦が大きいので、低速回転域のトルクが大きくなる。なお、以降においては、つばのうち、ころの端面と摺接する面を「つば面」と記す。前記のような問題があることから、低速回転域のトルクを低減する技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１〜特許文献４は、内輪や外輪のつば面と、ころの端面とにショットブラスト工法、あるいはショットピーニング工法を行なうことで、それら摺動面の表面粗さを所定範囲に設定し、摺動面の摩擦抵抗を小さくすることで、円すいころ軸受の低速回転域のトルクを低くしている。特に、特許文献１，４では、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値も規定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２３２９６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６６９９号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１〜特許文献４は、互いに摺動する内輪や外輪のつば面及びころの端面の両者に対してショットブラスト工法、あるいはショットピーニング工法を行なっているので、処理に時間を要してしまい、高コストで量産性が低い。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、表面仕上げ処理に要する時間を短くし低コストで量産性を高くしながら低速回転域のトルクを小さくすることができるころ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のころ軸受は、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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定している。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のころ軸受において、前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のころ軸受において、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．５以上−０．１以下に設定している。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のころ軸受において、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工を行なう際に使用する投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）である。
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のころ軸受において、前記投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下である。
【０００９】
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のころ軸受において、前記投射材の投射速度は、５０m／sec以上である。
また、請求項７記載の発明は、請求項４乃至６の何れか１項に記載のころ軸受において、前記投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下である。
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載のころ軸受において、前記つば面を形成している前記内輪及び前記外輪の一方の軌道面には、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工による表面仕上げを行なわない。
【００１０】
一方、請求項９記載のころ軸受は、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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定している。
【００１１】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載のころ軸受において、前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としている。
また、請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載のころ軸受において、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．６以上−０．４以下に設定している。
さらに、請求項１２記載の発明は、請求項１乃至１１の何れか１項に記載のころ軸受において、前記内輪及び前記外輪の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るころ軸受によれば、表面粗さが大きい（粗い）部位が、表面粗さが小さい（粗くない）部位を摩耗することで、すべり摩擦抵抗を小さくすることができ、短時間で低速回転域のトルクを小さくすることができる。
また、つばのつば面の接触面積と、つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面のみに表面仕上げを行なうことで、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るころ軸受の一実施形態である円すいころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】トルク試験に用いた試験機の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のトルク試験の結果を示すグラフである。
【図４】第２実施形態において研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズが形成されているつばのつば面、或いは、つば面に接触する複数のころのころ端面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るころ軸受の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るころ軸受の一実施形態である円すいころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。図１の円すいころ軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、内輪１及び外輪２の間に複数の円すいころ３を保持する保持器４と、で構成されており、内輪１の外周面及び外輪２の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤（例えば潤滑油，グリース）が封入されている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００１５】
また、内輪１の外周面の軸方向両端部には、大つば５ａ及び小つば５ｂが径方向外方に突出して設けられている。外輪２には、つばは設けられていない。ただし、図１の例とは逆に、外輪２の内周面の軸方向両端部につばを設け、内輪１にはつばを設けない構成としてもよいし、内輪１及び外輪２の両方につばを設ける構成としてもよい。
大つば５ａの内周面には大つば面６ａ、小つば５ｂの内周面には小つば面６ｂが形成されており、大つば面６ａには円すいころ３の大端面３ａが当接し、小つば面６ｂには円すいころ３の小端面３ｂが当接することで、円すいころ３が案内保持されている。
【００１６】
次に、本発明に係る第１実施形態の円すいころ軸受について説明する。
本実施形態では、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの一方に、ショットブラスト加工により表面仕上げが行なわれている。この表面仕上げを行なうことで、大つば面６ａ及び円すいころ３の大端面３ａ、小つば面６ｂ及び小端面３ｂのすべり摩擦抵抗を小さくし、円すいころ軸受の起動トルクを低くするようにしている。
ここで、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較し、接触面積が大きい方に、ショットブラスト加工を行なっている。これは、接触面積が大きい方にショットブラスト加工を行なうことで、すべり摩擦抵抗を小さくするという効果が持続しやすいからである。
【００１７】
そして、接触面積が大きい方のみにショットブラスト加工を行なっているので、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの大きい方の接触面積をＡｂとし、小さい方の接触面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることが好ましい。
なお、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂにショットブラスト加工を行なう場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂ囲まれている軌道面にはショットブラスト加工を行なわない。内輪１の軌道面にショットブラスト加工を行なわない理由は、クリーン寿命（潤滑剤に水や異物が混入しないクリーンな条件下での寿命）が低下するおそれがあるからである。
【００１８】
また、ショットブラスト加工を行なった大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂには凹凸が形成されるが、凸部の研磨をすることが好ましい。凸部の研磨方法としては、超仕上げ砥石による超仕上げ加工、砥粒を含有する弾性体粒子によるショットブラスト、微細砥粒によるショットブラスト、砥粒を含有する流体による液体ホーニング等が採用されている。
【００１９】
内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）は、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定されていることが好ましい。表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．０５μmを下回ると、相手部材との間の油溜まりの保持能力が低下するおそれがある。一方、表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．２５μmを上回ると、音響の上昇し、油膜厚さが小さくなって焼きつきのおそれがある。
【００２０】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）は、３以上７以下に設定されていることが好ましい。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）は、−１．５以上０．０以下に設定されていることが好ましい。ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が０．０を上回ると、油溜まりの効果を発揮することができない。一方、ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．５を下回る表面形状を形成するためにはコストアップが上昇するおそれがある。
【００２１】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面仕上げをショットブラスト加工で行なう際に使用される投射材は、多角形状のセラミック製であることが好ましく、例えば、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）を用いることが好ましい。球形のＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２で投射材を構成すると、投射材が割れるおそれがある。
【００２２】
また、ショットブラスト加工で使用する投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、投射材は、目開き７５μｍの篩を通過し、目開き２０μｍの篩は通過しないようにする。
また、投射材の投射速度は、５０m／sec以上とすることが好ましい。さらに、投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下とすることが好ましい。このような投射材の大きさ、投射速度及び投射圧力とすることで、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を０．０５μm以上０．２５μm以下に容易に形成することができる。
【００２３】
さらに、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。動粘度が８ｍｍ２／ｓを上回ると、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗するのが妨げられるので、すべり摩擦抵抗が大きくなり、低速回転域のトルクが高くなる。これに対して、動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下では、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗することですべり摩擦抵抗が小さくなり、低速回転域のトルクを低くする。
なお、本発明に係るつば面が大つば面６ａ、小つば面６ｂに対応し、本発明に係るころが円すいころ３に対応し、本発明に係るころ端面が大端面３ａ、小端面３ｂに対応している。
【００２４】
また、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においてはころ軸受の例として円すいころ軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々なころ軸受に対して適用することができる。例えば、円筒ころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等である。ただし、本発明は、円すいころ軸受及び円筒ころ軸受に対してより好適であり、その中でも円すいころ軸受に対して特に好適である。
また、本実施形態では、ショットブラスト加工により内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面仕上げを行なっているが、ショットピーニング加工により表面仕上げを行なっても良い。
【００２５】
次に、円すいころ軸受を種々の回転速度で回転させて、その際のトルクを測定した。まず、このトルク試験に用いた試験機の構造を、図２を参照しながら説明する。
試験機２０は、縦型内輪回転式の試験機である。試験機２０では、支持軸受２３に回転自在に支持された主軸２４の端部２４ａは、試験軸受としての円すいころ軸受２６の内輪２６ａに内嵌されている。内輪２６ａの外周面にはつば２６ｄが形成されており、円すいころ２６ｂに対して滑り接触を行う。内輪２６ａ及び円すいころ２６ｂと共に円すいころ軸受２６を構成する外輪２６ｃは、本体部２８に内嵌されている。本体部２８の軸方向上端面には静圧軸受３１が設けられており、その上面にはアキシアル荷重が付与される。
【００２６】
また、本体部２８の側面には棒材３４を介してロードセル３３が接続されており、本体部２８に掛かる動摩擦トルクがロードセル３３により検出される。さらに、本体部２８には、円すいころ軸受２６の転がり接触面及び滑り接触面に外部から潤滑油を供給するための通路３６が形成されている。また、転がり接触面及び滑り接触面の温度を検出する熱電対３８が、本体部２８の側面から取り出されている。
【００２７】
上記構成を有する試験機２０では、アキシアル荷重、ラジアル荷重、回転速度、潤滑油量を任意に変えて試験することができ、回転中の動摩擦トルク及び前記接触面の温度上昇を同時に測定することができる。
このような試験機２０に、大つば５ａの大つば面６ａにショットブラストを施した内輪１、或いは大端面３ａにショットブラストを施した円すいころ３を備える円すいころ軸受を試験軸受として装着し、以下の条件でトルク試験を行った。
【００２８】
（トルク試験の条件）
試験軸受の呼び大きさ：内径４０、外径６０
アキシアル荷重：４０００Ｎ
ラジアル荷重：０Ｎ
回転速度 ：０〜３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油
潤滑油量 ：５００ｍｌ／ｍｉｎ
潤滑油温度 ：５０±５℃
【００２９】
（予備試験の条件）
アキシアル荷重：７０００Ｎ
ラジアル荷重：２５０００Ｎ
回転速度 ：０〜３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油（油浴試験）
潤滑油温度 ：５０±５℃
【００３０】
トルク測定に用いた軸受は、上記の予備試験の条件で５００時間試験を行なった軸受を用いた。この理由は、ショットブラスト加工を行なった内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの経時変化を見極めるためである（ただ単に、トルク試験の条件で行なっても、ショットブラスト加工を行なった面の優劣はつかない）。なお、トルクの測定を行う前に、３０００ｒｐｍで１時間以上回転させる慣らし運転を行い、十分にトルクが安定したことを確認した。また、軸受の個体差の影響を排除するため、以下のような手順でトルク試験を行った。すなわち、前記通常の円すいころ軸受に対して慣らし運転を行い、トルク試験（ショットブラスト処理前の軸受のトルク試験）を行った。その後、内輪のつばのうち、円すいころ３の小端面３ｂに摺接するつばを切除して円すいころを取り出した。そして、大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａにショットブラストを施した後、先ほどの軸受に再度組み込んで再び慣らし運転を行い、トルク試験（ショットブラスト処理後の軸受のトルク試験）を行った。
【００３１】
結果を図３のグラフに示す。このグラフのころ軸受は、２４個の円すいころ３を使用し、円すいころ３の大端面３ａ、小端面３ｂにショットブラスト加工を行なっている。このグラフから、ショットブラスト処理後の軸受は、処理前の軸受に比べて、低速回転域（２５０ｒｐｍ）のトルクが１０〜８０％低減していることが分かる。
また、試験条件は上記と同一とし、材質、形状及び粒径が異なる投射材を使用して大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａにショットブラストを施し、大つば面６ａ、或いは大端面３ａを所定の表面形状（表面粗さＲａ、とがり度合いＲｋｕ、ゆがみ値Ｒｓｋ）とした円すいころ軸受を用いたトルク結果を表１に記載する。
【００３２】
ここで、トルク測定に用いた軸受は、円すいころ３の数を２４個，１２個，８個及び６個とすることで、大端面３ａ及び大つば面６ａの接触面積の割合を変化させている。
例えば、実施例１に示すように、円すいころ３の数が２４個の場合には、大端面３ａ（表１のころ頭部）：大つば面６ａ（表１のつば部）＝２．２：１．０である。この場合には、大端面３ａの接触面積が大つば面６ａの接触面積と比較して大きいので、大端面３ａにショットブラスト加工を行なう。
【００３３】
また、実施例２に示すように、円すいころ３の数が６個の場合には、大端面３ａ（表１のころ頭部）：大つば面６ａ（表１のつば部）＝０．５５：１．０である。この場合には、の接触面積が大端面３ａの接触面積と比較して大きいので、大つば面６ａにショットブラスト加工を行なう。
また、ショットブラストを行なうことで寿命の低下が懸念されるので、下記の条件でクリーンはくり寿命試験を行なった。
【００３４】
（クリーンはくり寿命試験の条件）
試験軸受の呼び大きさ：内径４０、外径６０
アキシアル荷重：５０００Ｎ
ラジアル荷重：２００００Ｎ
回転速度 ：３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油
潤滑油量 ：油浴潤滑
潤滑油温度 ：８０±５℃
表１で示した実施形態と比較例の一部のものについて、ワイブル分布の結果から実施例１の基本定格寿命Ｌ１０を１００とした場合の寿命比を、表１の右端に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から回転速度によりトルク低減率は異なるが、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較して接触面積が大きい方にショットブラスト加工を行い（大つば面６ａが大きい場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂにショットブラスト加工を行い、大端面３ａが大きい場合には、大端面３ａ及び小端面３ｂにショットブラスト加工を行い）、接触面積が大きい面（大つば面６ａと大端面３ａの一方）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定され、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）が３以上７以下に設定され、接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとするとＡｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とし、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．５以上−０．１以下に設定され、０．１≦Ｒａ，ｒｉｎｇ／Ｒａ，ｒｏｌｌｅｒ≦１．０に設定され、投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）であり、投射材の大きさは１０μm以上１００μm以下に設定され、投射材の投射速度は５０m／sec以上であり、投射材の投射圧力が０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であり、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油を１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている場合に、トルク低減率が減少し、クリーンはくり寿命も向上することがわかる。
【００３７】
次に、本発明に係る第２実施形態の円すいころ軸受について説明する。
本実施形態では、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの一方に、研磨加工による表面仕上げが行なわれている。
本実施形態の研磨加工による表面仕上げは、図４に示すように、アヤメ模様状に多方向性に延在した研磨キズを形成する。
この多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、大つば面６ａ及び円すいころ３の大端面３ａ、小つば面６ｂ及び小端面３ｂのすべり摩擦抵抗を小さくし、円すいころ軸受の起動トルクを低くするようにしている。
【００３８】
そして、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較し、接触面積が大きい方に、多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なっている。
ここで、内輪１の大つば面６ａに表面仕上げを行う場合には、回転砥石の回転軸を揺動させながら大つば面６ａに接触させることで、多方向性の研磨キズを形成する。
接触面積が大きい方に多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、すべり摩擦抵抗を小さくするという効果が持続しやすい。
【００３９】
そして、接触面積が大きい方のみに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なっているので、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの大きい方の接触面積をＡｂとし、小さい方の接触面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることが好ましい。
【００４０】
なお、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂに多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なう場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂ囲まれている軌道面には、多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なわない。内輪１の軌道面に多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なわない理由は、クリーン寿命（潤滑剤に水や異物が混入しないクリーンな条件下での寿命）が低下するおそれがあるからである。
【００４１】
内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）は、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定されていることが好ましい。表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．０５μmを下回ると、相手部材との間の油溜まりの保持能力が低下するおそれがある。一方、表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．２５μmを上回ると、音響の上昇し、油膜厚さが小さくなって焼きつきのおそれがある。
【００４２】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）は、３以上７以下に設定されていることが好ましい。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）は、−１．６以上−０．４以下に設定されていることが好ましい。ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−０．４を上回ると、油溜まりの効果を発揮することができない。一方、ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．６を下回る表面形状を形成するためにはコストアップが上昇するおそれがある。
【００４３】
さらに、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。動粘度が８ｍｍ２／ｓを上回ると、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗するのが妨げられるので、すべり摩擦抵抗が大きくなり、低速回転域のトルクが高くなる。これに対して、動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下では、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗することですべり摩擦抵抗が小さくなり、低速回転域のトルクを低くする。
【００４４】
そして、試験条件は第１実施形態と同一とし、大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない、大つば面６ａ、或いは大端面３ａを所定の表面形状（表面粗さＲａ、とがり度合いＲｋｕ、ゆがみ値Ｒｓｋ）とした円すいころ軸受を用いたトルク結果及び寿命試験を表２に記載する。
なお、寿命試験は、第１実施形態と同様のクリーンはくり寿命試験である。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から回転速度によりトルク低減率は異なるが、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較して接触面積が大きい方に多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない（大つば面６ａが大きい場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない、大端面３ａが大きい場合には、大端面３ａ及び小端面３ｂに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない）、接触面積が大きい面（大つば面６ａと大端面３ａの一方）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が、０．０５μm以上０．２５以下に設定され、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）が３以上７以下に設定され、接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとするとＡｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とし、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．６以上−０．４以下に設定され、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油を１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている場合に、トルク低減率が減少し、クリーンはくり寿命も向上することがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１…内輪、２…外輪、３…円すいころ、３ａ…大端面、３ｂ…小端面、４…保持器、５ａ…大つば、５ｂ…小つば、６ａ…大つば面、６ｂ…小つば面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内輪と、外輪と、内輪及び外輪の間に転動自在に配された複数のころと、内輪及び外輪の少なくとも一方に形成されたつばと、を備えるころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受のようなころ軸受においては、内輪や外輪に設けられているつばところの端面とが、回転時に摺動して摩擦が発生する。低速回転域では、つばところの端面との摩擦が大きいので、低速回転域のトルクが大きくなる。なお、以降においては、つばのうち、ころの端面と摺接する面を「つば面」と記す。前記のような問題があることから、低速回転域のトルクを低減する技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１〜特許文献４は、内輪や外輪のつば面と、ころの端面とにショットブラスト工法、あるいはショットピーニング工法を行なうことで、それら摺動面の表面粗さを所定範囲に設定し、摺動面の摩擦抵抗を小さくすることで、円すいころ軸受の低速回転域のトルクを低くしている。特に、特許文献１，４では、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値も規定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２３２９６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６６９９号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１〜特許文献４は、互いに摺動する内輪や外輪のつば面及びころの端面の両者に対してショットブラスト工法、あるいはショットピーニング工法を行なっているので、処理に時間を要してしまい、高コストで量産性が低い。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、表面仕上げ処理に要する時間を短くし低コストで量産性を高くしながら低速回転域のトルクを小さくすることができるころ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のころ軸受は、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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定している。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のころ軸受において、前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のころ軸受において、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．５以上−０．１以下に設定している。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のころ軸受において、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工を行なう際に使用する投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）である。
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のころ軸受において、前記投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下である。
【０００９】
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のころ軸受において、前記投射材の投射速度は、５０m／sec以上である。
また、請求項７記載の発明は、請求項４乃至６の何れか１項に記載のころ軸受において、前記投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下である。
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載のころ軸受において、前記つば面を形成している前記内輪及び前記外輪の一方の軌道面には、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工による表面仕上げを行なわない。
【００１０】
一方、請求項９記載のころ軸受は、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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定している。
【００１１】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載のころ軸受において、前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としている。
また、請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載のころ軸受において、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．６以上−０．４以下に設定している。
さらに、請求項１２記載の発明は、請求項１乃至１１の何れか１項に記載のころ軸受において、前記内輪及び前記外輪の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るころ軸受によれば、表面粗さが大きい（粗い）部位が、表面粗さが小さい（粗くない）部位を摩耗することで、すべり摩擦抵抗を小さくすることができ、短時間で低速回転域のトルクを小さくすることができる。
また、つばのつば面の接触面積と、つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面のみに表面仕上げを行なうことで、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るころ軸受の一実施形態である円すいころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】トルク試験に用いた試験機の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のトルク試験の結果を示すグラフである。
【図４】第２実施形態において研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズが形成されているつばのつば面、或いは、つば面に接触する複数のころのころ端面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るころ軸受の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るころ軸受の一実施形態である円すいころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。図１の円すいころ軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、内輪１及び外輪２の間に複数の円すいころ３を保持する保持器４と、で構成されており、内輪１の外周面及び外輪２の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤（例えば潤滑油，グリース）が封入されている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００１５】
また、内輪１の外周面の軸方向両端部には、大つば５ａ及び小つば５ｂが径方向外方に突出して設けられている。外輪２には、つばは設けられていない。ただし、図１の例とは逆に、外輪２の内周面の軸方向両端部につばを設け、内輪１にはつばを設けない構成としてもよいし、内輪１及び外輪２の両方につばを設ける構成としてもよい。
大つば５ａの内周面には大つば面６ａ、小つば５ｂの内周面には小つば面６ｂが形成されており、大つば面６ａには円すいころ３の大端面３ａが当接し、小つば面６ｂには円すいころ３の小端面３ｂが当接することで、円すいころ３が案内保持されている。
【００１６】
次に、本発明に係る第１実施形態の円すいころ軸受について説明する。
本実施形態では、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの一方に、ショットブラスト加工により表面仕上げが行なわれている。この表面仕上げを行なうことで、大つば面６ａ及び円すいころ３の大端面３ａ、小つば面６ｂ及び小端面３ｂのすべり摩擦抵抗を小さくし、円すいころ軸受の起動トルクを低くするようにしている。
ここで、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較し、接触面積が大きい方に、ショットブラスト加工を行なっている。これは、接触面積が大きい方にショットブラスト加工を行なうことで、すべり摩擦抵抗を小さくするという効果が持続しやすいからである。
【００１７】
そして、接触面積が大きい方のみにショットブラスト加工を行なっているので、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの大きい方の接触面積をＡｂとし、小さい方の接触面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることが好ましい。
なお、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂにショットブラスト加工を行なう場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂ囲まれている軌道面にはショットブラスト加工を行なわない。内輪１の軌道面にショットブラスト加工を行なわない理由は、クリーン寿命（潤滑剤に水や異物が混入しないクリーンな条件下での寿命）が低下するおそれがあるからである。
【００１８】
また、ショットブラスト加工を行なった大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂには凹凸が形成されるが、凸部の研磨をすることが好ましい。凸部の研磨方法としては、超仕上げ砥石による超仕上げ加工、砥粒を含有する弾性体粒子によるショットブラスト、微細砥粒によるショットブラスト、砥粒を含有する流体による液体ホーニング等が採用されている。
【００１９】
内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）は、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定されていることが好ましい。表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．０５μmを下回ると、相手部材との間の油溜まりの保持能力が低下するおそれがある。一方、表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．２５μmを上回ると、音響の上昇し、油膜厚さが小さくなって焼きつきのおそれがある。
【００２０】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）は、３以上７以下に設定されていることが好ましい。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）は、−１．５以上０．０以下に設定されていることが好ましい。ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が０．０を上回ると、油溜まりの効果を発揮することができない。一方、ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．５を下回る表面形状を形成するためにはコストアップが上昇するおそれがある。
【００２１】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面仕上げをショットブラスト加工で行なう際に使用される投射材は、多角形状のセラミック製であることが好ましく、例えば、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）を用いることが好ましい。球形のＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２で投射材を構成すると、投射材が割れるおそれがある。
【００２２】
また、ショットブラスト加工で使用する投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、投射材は、目開き７５μｍの篩を通過し、目開き２０μｍの篩は通過しないようにする。
また、投射材の投射速度は、５０m／sec以上とすることが好ましい。さらに、投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下とすることが好ましい。このような投射材の大きさ、投射速度及び投射圧力とすることで、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を０．０５μm以上０．２５μm以下に容易に形成することができる。
【００２３】
さらに、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。動粘度が８ｍｍ２／ｓを上回ると、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗するのが妨げられるので、すべり摩擦抵抗が大きくなり、低速回転域のトルクが高くなる。これに対して、動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下では、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗することですべり摩擦抵抗が小さくなり、低速回転域のトルクを低くする。
なお、本発明に係るつば面が大つば面６ａ、小つば面６ｂに対応し、本発明に係るころが円すいころ３に対応し、本発明に係るころ端面が大端面３ａ、小端面３ｂに対応している。
【００２４】
また、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においてはころ軸受の例として円すいころ軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々なころ軸受に対して適用することができる。例えば、円筒ころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等である。ただし、本発明は、円すいころ軸受及び円筒ころ軸受に対してより好適であり、その中でも円すいころ軸受に対して特に好適である。
また、本実施形態では、ショットブラスト加工により内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面仕上げを行なっているが、ショットピーニング加工により表面仕上げを行なっても良い。
【００２５】
次に、円すいころ軸受を種々の回転速度で回転させて、その際のトルクを測定した。まず、このトルク試験に用いた試験機の構造を、図２を参照しながら説明する。
試験機２０は、縦型内輪回転式の試験機である。試験機２０では、支持軸受２３に回転自在に支持された主軸２４の端部２４ａは、試験軸受としての円すいころ軸受２６の内輪２６ａに内嵌されている。内輪２６ａの外周面にはつば２６ｄが形成されており、円すいころ２６ｂに対して滑り接触を行う。内輪２６ａ及び円すいころ２６ｂと共に円すいころ軸受２６を構成する外輪２６ｃは、本体部２８に内嵌されている。本体部２８の軸方向上端面には静圧軸受３１が設けられており、その上面にはアキシアル荷重が付与される。
【００２６】
また、本体部２８の側面には棒材３４を介してロードセル３３が接続されており、本体部２８に掛かる動摩擦トルクがロードセル３３により検出される。さらに、本体部２８には、円すいころ軸受２６の転がり接触面及び滑り接触面に外部から潤滑油を供給するための通路３６が形成されている。また、転がり接触面及び滑り接触面の温度を検出する熱電対３８が、本体部２８の側面から取り出されている。
【００２７】
上記構成を有する試験機２０では、アキシアル荷重、ラジアル荷重、回転速度、潤滑油量を任意に変えて試験することができ、回転中の動摩擦トルク及び前記接触面の温度上昇を同時に測定することができる。
このような試験機２０に、大つば５ａの大つば面６ａにショットブラストを施した内輪１、或いは大端面３ａにショットブラストを施した円すいころ３を備える円すいころ軸受を試験軸受として装着し、以下の条件でトルク試験を行った。
【００２８】
（トルク試験の条件）
試験軸受の呼び大きさ：内径４０、外径６０
アキシアル荷重：４０００Ｎ
ラジアル荷重：０Ｎ
回転速度 ：０〜３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油
潤滑油量 ：５００ｍｌ／ｍｉｎ
潤滑油温度 ：５０±５℃
【００２９】
（予備試験の条件）
アキシアル荷重：７０００Ｎ
ラジアル荷重：２５０００Ｎ
回転速度 ：０〜３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油（油浴試験）
潤滑油温度 ：５０±５℃
【００３０】
トルク測定に用いた軸受は、上記の予備試験の条件で５００時間試験を行なった軸受を用いた。この理由は、ショットブラスト加工を行なった内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの経時変化を見極めるためである（ただ単に、トルク試験の条件で行なっても、ショットブラスト加工を行なった面の優劣はつかない）。なお、トルクの測定を行う前に、３０００ｒｐｍで１時間以上回転させる慣らし運転を行い、十分にトルクが安定したことを確認した。また、軸受の個体差の影響を排除するため、以下のような手順でトルク試験を行った。すなわち、前記通常の円すいころ軸受に対して慣らし運転を行い、トルク試験（ショットブラスト処理前の軸受のトルク試験）を行った。その後、内輪のつばのうち、円すいころ３の小端面３ｂに摺接するつばを切除して円すいころを取り出した。そして、大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａにショットブラストを施した後、先ほどの軸受に再度組み込んで再び慣らし運転を行い、トルク試験（ショットブラスト処理後の軸受のトルク試験）を行った。
【００３１】
結果を図３のグラフに示す。このグラフのころ軸受は、２４個の円すいころ３を使用し、円すいころ３の大端面３ａ、小端面３ｂにショットブラスト加工を行なっている。このグラフから、ショットブラスト処理後の軸受は、処理前の軸受に比べて、低速回転域（２５０ｒｐｍ）のトルクが１０〜８０％低減していることが分かる。
また、試験条件は上記と同一とし、材質、形状及び粒径が異なる投射材を使用して大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａにショットブラストを施し、大つば面６ａ、或いは大端面３ａを所定の表面形状（表面粗さＲａ、とがり度合いＲｋｕ、ゆがみ値Ｒｓｋ）とした円すいころ軸受を用いたトルク結果を表１に記載する。
【００３２】
ここで、トルク測定に用いた軸受は、円すいころ３の数を２４個，１２個，８個及び６個とすることで、大端面３ａ及び大つば面６ａの接触面積の割合を変化させている。
例えば、実施例１に示すように、円すいころ３の数が２４個の場合には、大端面３ａ（表１のころ頭部）：大つば面６ａ（表１のつば部）＝２．２：１．０である。この場合には、大端面３ａの接触面積が大つば面６ａの接触面積と比較して大きいので、大端面３ａにショットブラスト加工を行なう。
【００３３】
また、実施例２に示すように、円すいころ３の数が６個の場合には、大端面３ａ（表１のころ頭部）：大つば面６ａ（表１のつば部）＝０．５５：１．０である。この場合には、の接触面積が大端面３ａの接触面積と比較して大きいので、大つば面６ａにショットブラスト加工を行なう。
また、ショットブラストを行なうことで寿命の低下が懸念されるので、下記の条件でクリーンはくり寿命試験を行なった。
【００３４】
（クリーンはくり寿命試験の条件）
試験軸受の呼び大きさ：内径４０、外径６０
アキシアル荷重：５０００Ｎ
ラジアル荷重：２００００Ｎ
回転速度 ：３０００ｒｐｍ
潤滑油 ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ ＶＧ３２である鉱油
潤滑油量 ：油浴潤滑
潤滑油温度 ：８０±５℃
表１で示した実施形態と比較例の一部のものについて、ワイブル分布の結果から実施例１の基本定格寿命Ｌ１０を１００とした場合の寿命比を、表１の右端に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から回転速度によりトルク低減率は異なるが、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較して接触面積が大きい方にショットブラスト加工を行い（大つば面６ａが大きい場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂにショットブラスト加工を行い、大端面３ａが大きい場合には、大端面３ａ及び小端面３ｂにショットブラスト加工を行い）、接触面積が大きい面（大つば面６ａと大端面３ａの一方）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定され、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）が３以上７以下に設定され、接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとするとＡｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とし、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．５以上−０．１以下に設定され、０．１≦Ｒａ，ｒｉｎｇ／Ｒａ，ｒｏｌｌｅｒ≦１．０に設定され、投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）であり、投射材の大きさは１０μm以上１００μm以下に設定され、投射材の投射速度は５０m／sec以上であり、投射材の投射圧力が０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であり、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油を１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている場合に、トルク低減率が減少し、クリーンはくり寿命も向上することがわかる。
【００３７】
次に、本発明に係る第２実施形態の円すいころ軸受について説明する。
本実施形態では、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの一方に、研磨加工による表面仕上げが行なわれている。
本実施形態の研磨加工による表面仕上げは、図４に示すように、アヤメ模様状に多方向性に延在した研磨キズを形成する。
この多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、大つば面６ａ及び円すいころ３の大端面３ａ、小つば面６ｂ及び小端面３ｂのすべり摩擦抵抗を小さくし、円すいころ軸受の起動トルクを低くするようにしている。
【００３８】
そして、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較し、接触面積が大きい方に、多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なっている。
ここで、内輪１の大つば面６ａに表面仕上げを行う場合には、回転砥石の回転軸を揺動させながら大つば面６ａに接触させることで、多方向性の研磨キズを形成する。
接触面積が大きい方に多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、すべり摩擦抵抗を小さくするという効果が持続しやすい。
【００３９】
そして、接触面積が大きい方のみに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行なっているので、表面仕上げ処理に要する時間を短くし、低コストで量産性を高くすることができる。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの大きい方の接触面積をＡｂとし、小さい方の接触面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることが好ましい。
【００４０】
なお、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂに多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なう場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂ囲まれている軌道面には、多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なわない。内輪１の軌道面に多方向性の研磨キズが形成された表面仕上げを行なわない理由は、クリーン寿命（潤滑剤に水や異物が混入しないクリーンな条件下での寿命）が低下するおそれがあるからである。
【００４１】
内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）は、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定されていることが好ましい。表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．０５μmを下回ると、相手部材との間の油溜まりの保持能力が低下するおそれがある。一方、表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が０．２５μmを上回ると、音響の上昇し、油膜厚さが小さくなって焼きつきのおそれがある。
【００４２】
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）は、３以上７以下に設定されていることが好ましい。
また、内輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂ、或いは円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂの表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）は、−１．６以上−０．４以下に設定されていることが好ましい。ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−０．４を上回ると、油溜まりの効果を発揮することができない。一方、ゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．６を下回る表面形状を形成するためにはコストアップが上昇するおそれがある。
【００４３】
さらに、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている。動粘度が８ｍｍ２／ｓを上回ると、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗するのが妨げられるので、すべり摩擦抵抗が大きくなり、低速回転域のトルクが高くなる。これに対して、動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下では、輪１の大つば面６ａ及び小つば面６ｂと、円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂとの部材のうちの粗い部材が粗くない部材を摩耗することですべり摩擦抵抗が小さくなり、低速回転域のトルクを低くする。
【００４４】
そして、試験条件は第１実施形態と同一とし、大つば５ａの大つば面６ａ、或いは円すいころ３の大端面３ａに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない、大つば面６ａ、或いは大端面３ａを所定の表面形状（表面粗さＲａ、とがり度合いＲｋｕ、ゆがみ値Ｒｓｋ）とした円すいころ軸受を用いたトルク結果及び寿命試験を表２に記載する。
なお、寿命試験は、第１実施形態と同様のクリーンはくり寿命試験である。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から回転速度によりトルク低減率は異なるが、大つば面６ａと大端面３ａの接触面積を比較して接触面積が大きい方に多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない（大つば面６ａが大きい場合には、大つば面６ａ及び小つば面６ｂに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない、大端面３ａが大きい場合には、大端面３ａ及び小端面３ｂに多方向性の研磨キズを形成した表面仕上げを行ない）、接触面積が大きい面（大つば面６ａと大端面３ａの一方）の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）が、０．０５μm以上０．２５以下に設定され、接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）が３以上７以下に設定され、接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとするとＡｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とし、表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）が−１．６以上−０．４以下に設定され、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油を１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されている場合に、トルク低減率が減少し、クリーンはくり寿命も向上することがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１…内輪、２…外輪、３…円すいころ、３ａ…大端面、３ｂ…小端面、４…保持器、５ａ…大つば、５ｂ…小つば、６ａ…大つば面、６ｂ…小つば面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、
前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定したことを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることを特徴とする請求項１記載のころ軸受。
【請求項３】
前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．５以上−０．１以下に設定していることを特徴とする請求項１又は２記載のころ軸受。
【請求項４】
前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工を行なう際に使用する投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項５】
前記投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下であることを特徴とする請求項４記載のころ軸受。
【請求項６】
前記投射材の投射速度は、５０m／sec以上であることを特徴とする請求項４又は５記載のころ軸受。
【請求項７】
前記投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項８】
前記つば面を形成している前記内輪及び前記外輪の一方の軌道面には、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工による表面仕上げを行なわないことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項９】
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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、
前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定したことを特徴とするころ軸受。
【請求項１０】
前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としたことを特徴とする請求項９記載のころ軸受。
【請求項１１】
前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．６以上−０．４以下に設定していることを特徴とする請求項９又は１０記載のころ軸受。
【請求項１２】
前記内輪及び前記外輪の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項１】
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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、
前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、ショットブラスト加工、或いはショットピーニング加工により表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定したことを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係とすることを特徴とする請求項１記載のころ軸受。
【請求項３】
前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．５以上−０．１以下に設定していることを特徴とする請求項１又は２記載のころ軸受。
【請求項４】
前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工を行なう際に使用する投射材は、多角形状の炭化けい素（ＳｉＣ）であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項５】
前記投射材の大きさは、１０μm以上１００μm以下であることを特徴とする請求項４記載のころ軸受。
【請求項６】
前記投射材の投射速度は、５０m／sec以上であることを特徴とする請求項４又は５記載のころ軸受。
【請求項７】
前記投射材の投射圧力は、０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項８】
前記つば面を形成している前記内輪及び前記外輪の一方の軌道面には、前記ショットブラスト加工、或いは前記ショットピーニング加工による表面仕上げを行なわないことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のころ軸受。
【請求項９】
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置された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の一方に形成したつばと、を備えたころ軸受において、
前記つばのつば面の接触面積と、前記つば面に接触する前記複数のころのころ端面の接触面積とを比較し、接触面積が大きい面に、研磨加工によりアヤメ模様状に多方向性に延在する研磨キズを形成した表面仕上げを行なうことで、当該接触面積が大きい面の表面粗さ（Ｒａ，ｒｉｎｇ）を、０．０５μm以上０．２５μm以下に設定し、前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の中心線に対する上下のとがり程度を示すとがり度合い（Ｒｋｕ，ｒｉｎｇ）を、３以上７以下に設定したことを特徴とするころ軸受。
【請求項１０】
前記つばのつば面と、前記複数のころのころ端面とのうち接触面積が大きい方の面積をＡｂとし、接触面積が小さい方の面積をＡｓとすると、Ａｂ／Ａｓ≧１．３５の関係としたことを特徴とする請求項９記載のころ軸受。
【請求項１１】
前記接触面積が大きい面の表面粗さの分布曲線の対称性を示すゆがみ値（Ｒｓｋ，ｒｉｎｇ）を、−１．６以上−０．４以下に設定していることを特徴とする請求項９又は１０記載のころ軸受。
【請求項１２】
前記内輪及び前記外輪の間の軸受内部空間に封入されている潤滑剤の基油は、１０００℃における動粘度が８ｍｍ２／ｓ以下のものが使用されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のころ軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３４０（Ｐ２０１３−１１３４０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５６０９（Ｐ２０１２−２５６０９）
【出願日】平成２４年２月８日（２０１２．２．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月８日（２０１２．２．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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