(57)【要約】【課題】ころ軸受の摩擦トルクの低減に効果が大きいころ軸受を提供する。【解決手段】外周面に内輪軌道面１１を有する内輪１０と、内周面に外輪軌道面２１を有し内輪１０の径方向外側に同心状に配設される外輪２０と、複数のころ３０とを備える。内輪１０と外輪２０とのうち少なくとも一方の軌道輪１０には、ころ３０の端面１４に滑り接触する滑り接触面１５を有する鍔部１４が形成される。ころ３０の端面３３と滑り接触面１５との少なくとも一方の面１５には、レーザー照射によって加工される多数の微小溝５０を有する微小な凹凸面５１が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有し前記内輪の径方向外側に同心状に配設される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配設される複数のころとを備え、
前記内輪と前記外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪には、前記ころの端面に滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成され、
前記ころの端面と前記滑り接触面との少なくとも一方の面には、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面が形成されていることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のころ軸受であって、
微小な凹凸面は、滑り接触面の周方向に延び、かつ径方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝によって形成されていることを特徴とするころ軸受。
【請求項３】
請求項１に記載のころ軸受であって、
微小な凹凸面は、滑り接触面の径方向に延び、かつ周方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝によって形成されていることを特徴とするころ軸受 。
【請求項４】
請求項１に記載のころ軸受であって、
微小な凹凸面を構成する多数の微小溝は、軸受回転時に空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させる方向に形成されていることを特徴とするころ軸受 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪と、外輪と、内、外輪の間に転動可能に配設される複数のころとを備えたころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受においては、内輪と外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪に、ころの端面に滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成されたものが知られている。
また、玉軸受において、内輪や外輪の軌道輪の軌道面（転がり摺動面）に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面が形成され、これによって、油膜形成能力を高めて摩擦トルクの低減や、表面損傷の発生を抑制することが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２１０４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０８９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内輪と外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪に、ころの端面に滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成されたころ軸受において、内輪と、外輪との少なくとも一方の軌道輪の軌道面（転がり摺動面）に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面を形成することで、軌道面（転がり摺動面）に対する油膜形成能力を高めることができる。
しかしながら、内輪と外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪に、ころの端面に滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成されたころ軸受においては、ころの端面と、鍔部の滑り接触面との間に滑り摩擦力が発生する。
滑り摩擦は、転がり摩擦に比べ摩擦抵抗が格段に大きい。このため、ころ軸受において、転がり摩擦となる軌道面に対し、レーザー照射によって多数の微小溝を有する微小な凹凸面を加工した場合、微小な凹凸面がないものと比べて摩擦トルクを低減できるが、転がり摩擦が摩擦トルク全体に占める割合が滑り摩擦に比べて小さいため、全体トルク低減の効果が小さい。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、ころ軸受の摩擦トルクの低減に効果が大きいころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有し前記内輪の径方向外側に同心状に配設される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配設される複数のころとを備え、
前記内輪と前記外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪には、前記ころの端面に滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成され、
前記ころの端面と前記滑り接触面との少なくとも一方の面には、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面が形成されているものである。
【０００７】
請求項１の構成によると、ころの端面と鍔部の滑り接触面との少なくとも一方の面に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面を形成することで、ころの端面と鍔部の滑り接触面との少なくとも一方の面に対する油膜形成能力を高めることができる。
これによって、ころの端面と、鍔部の滑り接触面との間に生じる滑り摩擦力を低減することができる。
このため、転がり摩擦に比べ摩擦抵抗が格段に大きい滑り摩擦を低減することで、ころ軸受の摩擦トルクの低減に効果が大きい。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のころ軸受であって、微小な凹凸面は、滑り接触面の周方向に延び、かつ径方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝によって形成されているものである。
【０００９】
請求項２の構成によると、多数の微小溝が周方向へ延びることで、ころや内輪の回転方向に対し溝の方向が平行に近くなる。このため、多数の微小溝がころや内輪の回転を妨げにくくなるのでトルク低減に効果が大きい。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のころ軸受であって、微小な凹凸面は、滑り接触面の径方向に延び、かつ周方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝によって形成されているものである。
【００１１】
請求項３の発明によると、多数の微小溝が径方向へ延びることで、ころや内輪の回転に伴って多数の微小溝内の潤滑油がかき出されやすくなるので、油膜が形成されやすくなる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載のころ軸受であって、微小な凹凸面を構成する多数の微小溝は、軸受回転時に空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させる方向に形成されているものである。
【００１３】
請求項４の発明によると、軸受回転時に、微小な凹凸面を構成する多数の微小溝によって空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させることできるため、この動圧によって、滑り摩擦力をより一層低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、ころの端面と鍔部の滑り接触面との少なくとも一方の面に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面を形成することで、転がり摩擦に比べ摩擦抵抗が格段に大きい滑り摩擦を低減することができ、ころ軸受の摩擦トルクの低減に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施例１に係るころ軸受としての円錐ころ軸受を示す軸方向断面図である。
【図２】同じく円錐ころ軸受の内輪と、外輪と、円錐ころとの関係を拡大して示す軸方向断面図である。
【図３】同じく内輪の大鍔部の滑り接触面に周方向に延びる微小な凹凸面が形成された状態を示す正面図である。
【図４】内輪の大鍔部の滑り接触面に径方向に延びる微小な凹凸面が形成された実施態様を示す正面図である。
【図５】微小な凹凸面を構成する多数の微小溝が軸受回転時に空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させる方向に形成された実施態様を示す説明図である。
【図６】円錐ころの大端面に微小な凹凸面が形成された実施態様を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００１７】
この発明の実施例１を図面にしたがって説明する。
この実施例１では、ころ軸受が円錐ころ軸受である場合を例示する。
図１と図２に示すように、円錐ころ軸受は、内輪１０と、外輪２０と、複数の円錐ころ３０と、保持器４０とを備えている。
内輪１０の外周面には、テーパ軸状の内輪軌道面１１が形成されている。また、内輪１０の外周面の内輪軌道面１１の小径端側に位置する部分には、円錐ころ３０の小端面３２に対する滑り接触面１３を有する小鍔部１２が形成されている。
また、内輪１０の外周面の内輪軌道面１１の大径端側に位置する部分には、円錐ころ３０の大端面３３に対する滑り接触面１５を有する大鍔部１４が形成されている。
【００１８】
内輪１０の径方向外側に同心状に配設される外輪２０の内周面には、内輪軌道面１１に対応するテーパ孔状の外輪軌道面２１が形成されている。
内輪軌道面１１と外輪軌道面２１との間には、保持器４０によって保持された状態で複数の円錐ころ３０が転動可能に配設されている。これら円錐ころ３０の小端面３２は、小鍔部１２の滑り接触面１３に案内され、大端面３３は、大鍔部１４の滑り接触面１５に案内される。また、円錐ころ３０の大端面３３は、その円錐の仮想頂点Ｐを中心とする球面形状に形成されている。
【００１９】
円錐ころ３０の大端面３３と内輪１０の大鍔部１４の滑り接触面１５との少なくとも一方の面には、レーザー照射によって加工される多数の微小溝５０を有する微小な凹凸面５１が形成されている。
この実施例１では、図３に示すように、大鍔部１４の滑り接触面１５に微小な凹凸面５１が形成されている。また、大鍔部１４の滑り接触面１５のうち、円錐ころ３０の球面をなす大端面３３に対する接触楕円６１を含む接触環状領域６０は研磨面とされ、この接触環状領域６０の内径側環状部分と外径側環状部分に微小な凹凸面５１ａ、５１ｂが形成されている。
【００２０】
また、レーザ照射の方向は、例えば、内輪１０の中心を通る中心線と平行する方向である。
また、図３に示すように、微小な凹凸面５１ａ、５１ｂは、滑り接触面１５の周方向に延び、かつ径方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝５０によって形成される。
この場合、レーザを照射するレーザー照射器（図示しない）と内輪１０とを相対回転させることで、微小な凹凸面５１ａ、５１ｂを容易に形成することができる。また、レーザを照射するレーザー照射器（図示しない）と内輪１０とを３６０度以上相対回転させることが望ましい。
【００２１】
また、微小な凹凸面５１ａ、５１ｂは、フェムト秒レーザのようにパルス幅が非常に小さい短パルスレーザが照射されることで形成される微小溝５０がナノメートルオーダーのピッチで配列されることで形成される。
例えば、レーザ波長４００〜９００ｎｍ、パルス幅１〜５ｐｓ、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ２以下の照射条件で短パルスレーザを、滑り接触面１５の接触環状領域６０の内径側環状部分と外径側環状部分に照射することで形成され、表面粗さ（中心線表面粗さ）Ｒａが０．０２〜０．２μｍの範囲内に設定された緻密な表面構造を有する微小な凹凸面５１ａ、５１ｂが容易に形成される。
緻密な表面構造に形成された微小な凹凸面５１ａ、５１ｂは、同程度の表面粗さに設定された通常の機械加工面に比べて、油膜形成能力が高く、低い油膜パラメータであっても良好な潤滑油膜を形成することができる。このため、摩擦トルクを低減することができるとともに表面損傷の発生も抑制することができる。
【００２２】
この実施例１に係るころ軸受としての円錐ころ軸受は上述したように構成される。
したがって、円錐ころ３０の大端面３３に滑り接触する内輪１０の大鍔部１４の滑り接触面１５に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝５０を有する微小な凹凸面５１が形成されることで、油膜形成能力を高めることができる。
これによって、円錐ころ３０の大端面３３と大鍔部１４の滑り接触面１５との間に生じる滑り摩擦力を低減することができる。
このため、転がり摩擦に比べ摩擦抵抗が格段に大きい滑り摩擦を低減することで、円錐ころ軸受の摩擦トルクの低減に効果が大きい。
【００２３】
また、円錐ころ軸受においては、軸受回転時の遠心力の作用を受けて円錐ころ３０の大端面３３が大鍔部１４の滑り接触面１５に押し当てられる。
このことから、円錐ころ３０の大端面３３と大鍔部１４の滑り接触面１５との間には大きい滑り摩擦力が生じ、円錐ころ３０の小端面３２と小鍔部１２の滑り接触面１３との間には滑り摩擦力がほとんど生じない。
したがって、前記したように円錐ころ３０の大端面３３と大鍔部１４の滑り接触面１５との間に生じる滑り摩擦力を低減することで、円錐ころ軸受の摩擦トルク低減に効果が大きい。
【００２４】
また、この実施例１において、大鍔部１４の滑り接触面１５のうち、円錐ころ３０の球面をなす大端面３３に対する接触楕円を含む接触環状領域６０は研磨面とされ、この接触環状領域６０の内径側環状部分と外径側環状部分に微小な凹凸面５１ａ、５１ｂが形成されている。
これによって、内径側環状部分と外径側環状部分とに形成された微小な凹凸面５１ａ、５１ｂの微小溝５０内に保持された潤滑油が接触環状領域６０に補充され、接触環状領域６０においても潤滑油膜が確保される。
【００２５】
例えば、軸受回転時において、遠心力の作用を受けて円錐ころ３０の大端面３３が大鍔部１４の滑り接触面１５に押し当てられる際の力が基準値よりも大きくなり、これに基づいて接触楕円６１が大きくなり、内径側環状部分と外径側環状部分とに形成された微小な凹凸面５１ａ、５１ｂの一部に達すと、これら凹凸面５１ａ、５１ｂに保持された潤滑油がにじみ出て接触環状領域６０に補充されるため、接触環状領域６０の潤滑油膜が良好に保たれる。
【００２６】
また、この実施例１において、多数の微小溝５０が周方向へ延びることで、円錐ころ３０や内輪１０の回転方向に対し多数の微小溝５０の方向が平行に近くなる。このため、多数の微小溝５０が円錐ころ３０や内輪１０の回転を妨げにくくなるのでトルク低減に効果が大きい。
【００２７】
なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１においては、大鍔部１４の滑り接触面１５のうち、円錐ころ３０の球面をなす大端面３３に対する接触楕円を含む接触環状領域６０は研磨面とされ、この接触環状領域６０の内径側環状部分と外径側環状部分に微小な凹凸面５１ａ、５１ｂが形成される場合を例示したが、例えば、大鍔部１４の滑り接触面１５の全領域面に微小溝５０によって微小な凹凸面５１を形成してもよい。
【００２８】
また、前記実施例１においては、微小な凹凸面５１ａ、５１ｂは、滑り接触面１５の周方向に延び、かつ径方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝５０によって形成される場合を例示したが、図４に示すように、接触環状領域６０の内径側環状部分と外径側環状部分に形成される微小な凹凸面５１ａ’、５１ｂ’は、大鍔部１４の滑り接触面１５の径方向に延び、かつ周方向に微小間隔を隔てる多数の微小溝５０’によって形成されてもよい。
この場合、レーザを照射するレーザー照射器と、内輪１０とを径方向へ相対移動させ、かつ周方向へ相対移動させるで、微小な凹凸面５１ａ’、５１ｂ’を容易に形成することができる。また、多数の微小溝５０’が径方向へ延びることで、円錐ころ３０や内輪１０の回転に伴って多数の微小溝５０’内の潤滑油がかき出されやすくなるので、油膜が形成されやすくなる。
さらに、図５に示すように、微小な凹凸面５３を構成する多数の微小溝５２が、軸受回転時に空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させる方向に形成されてもよい。例えば、微小な凹凸面５３が構成される環状部の径方向中央を境（谷部）とするＶ字状に多数の微小溝５２を形成する。これによって、軸受回転時に、Ｖ字状に多数の微小溝５２によって空気又は潤滑油の流れによる動圧を発生させることが可能となる。この動圧によって、滑り摩擦力をより一層低減することができる。
【００２９】
また、前記実施例１においては、内輪１０の大鍔部１４の滑り接触面１５に微小な凹凸面５１が形成される場合を例示したが、図６に示すように、円錐ころ３０の大端面３３に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝５４を有する微小な凹凸面５５を形成してもよい。
この場合、円錐ころ３０の大端面３３の大鍔部１４の滑り接触面１５に対する接触楕円６１を含む接触環状領域７０は研磨面とされ、この接触環状領域７０の内径側環状部分と外径側環状部分に微小な凹凸面５５ａ、５５ｂが形成されてもよく、接触環状領域７０及びその内径側環状部分と外径側環状部分との全領域面に微小溝によって微小な凹凸面を形成してもよい。
なお、図３〜図６において、多数の微小溝、５０（５０’、５２、５４）の方向を明確化にするために、微小溝、５０（５０’、５２、５４）の間隔を実際よりも広く誇張して示しているが、実際には微小溝５０（５０’、５２、５４）の溝幅及び間隔は１μｍ以下である。
【００３０】
また、前記実施例１においては、ころ軸受が円錐ころ軸受である場合を例示したが、円筒ころ軸受であってもよい。
この場合、内輪と外輪とのうち少なくとも一方の軌道輪に、ころ（円筒ころ）の端面に対し滑り接触する滑り接触面を有する鍔部が形成される。そして、ころの端面と鍔部の滑り接触面との少なくとも一方の面に対し、レーザー照射によって加工される多数の微小溝を有する微小な凹凸面を形成する。
これによって、ころの端面と鍔部の滑り接触面との少なくとも一方の面に対する油膜形成能力を高めることができ、ころの端面と、鍔部の滑り接触面との間に生じる滑り摩擦力を低減することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  内輪（軌道輪）
１１  内輪軌道面
１４  大鍔部（鍔部）
１５  滑り接触面
２０  外輪（軌道輪）
２１  外輪軌道面
３０  円錐ころ（ころ）
３３  大端面（端面）
５０  微小溝
５１  微小な凹凸面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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