(57)【要約】【課題】砥粒の突き刺さりや、形状の変化、うねりの発生などの問題を解消することができ、低トルクや耐焼付き性、発熱の抑制などの効果を確実に得ることができる転動装置を提供する。【解決手段】本発明の転動装置は、軌道面を有する内方部材と、軌道面を有する外方部材と、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面間に転動自在に配設され、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面に対する転動面を有する複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器からなる転動装置において、転動体の表面にくぼみが形成されており、そのくぼみは、研磨加工を行なった後に面粗加工を行い、その後、仕上げ研磨加工を行い形成したものであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を有する内方部材と、軌道面を有する外方部材と、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面間に転動自在に配設され、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面に対する転動面を有する複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器からなる転動装置において、転動体の表面にくぼみが形成されており、そのくぼみは、研磨加工を行なった後に面粗加工を行い、その後、仕上げ研磨加工を行い形成したものであることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記くぼみが形成された転動体に固体潤滑剤が塗布されたことを特徴とする請求項１の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転動装置に関し、特に転がり軸受や、リニアガイド、ボールねじなどの直動装置に用いることが出来る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受、リニアガイド、ボールねじ等の転動装置においては、転動装置を構成する内方部材、 外方部材と転動体との間で転がり運動が行われ、内方部材、
外方部材の軌道面及び転動体の転動面は高面圧下で剪断応力を繰り返し受ける。そのため、内方部材、 外方部材、 転動体を構成する材料には、硬い、転がり疲労寿命が長い等の性質が要求される。そこで、これらの部材を構成する材料には、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼や、ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０、ＳＡＥ４３２０Ｈ等の肌焼鋼がよく使用される。そして、これらの材料は、転がり疲労寿命等の必要とされる性質を得るために、軸受鋼であれば焼入れ、焼戻しが施され、硬さがＨＲＣ５８以上６４以下とされている。
【０００３】
しかしながら、近年においては、転動装置のメンテナンスフリー化や、転動装置を備えた自動車の低燃費化が求められているため、転動装置の使用条件が過酷なものとなっている。このため、転動装置を潤滑する潤滑剤中に混入する異物や転動装置の潤滑不良による軌道面や転動面の損傷及び剥離が問題となっており、上記のような厳しい使用条件下における転動装置の長寿命化に対する要求が高まっている。
【０００４】
このような要求に対して、先行技術の転動体の表面に凹凸を形成する加工として、特許文献１に示されているものがある。この技術では、平均粒径２００μｍ以下の略球状のセラミック粒子を投射するショットピーニングにより表面に凹凸を形成した後、軌道面に平均粒径１．５ｍｍ以下の略球状のゴム粒子を投射するショットピーニングを施すものである。このゴム粒子でショットピーニングを施すことにより、凹凸の凸部を除去することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５１２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セラミックス粒子を投射することで表面に粒子の突き刺さりが生じることや、転動体の形状が変化すること、さらにゴム粒子では表面の凸部を完全に除去することはできなく、粗さは小さくすることができてもうねりを小さくすることが出来ないなどの問題があった。このために軸受寿命が早期になるものや、音響・振動などの特性が悪くなるものがあるなどの問題があった。本発明は、この問題を解決するために転動体の形状を研磨で整えた後、粗い研磨やショットピーニング、塑性加工などで表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を０．２μｍほどまで粗くした後で、表面の仕上げ加工として研磨を行なうことで、凹部を表面に残すことを特徴とした発明考案である。これにより砥粒の突き刺さりや、形状の変化、うねりの発生などの問題を解消することができ、低トルクや耐焼付き性、発熱の抑制などの効果を確実に得ることができる。なお、本発明は上記転動体にＭｏＳ２のようなせん断力の小さい固体潤滑剤をショット加工やスパッタ加工などにより形成することにより、より一層の寿命の延長やトルクの低下が期待できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明の転動装置は、軌道面を有する内方部材と、軌道面を有する外方部材と、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面間に転動自在に配設され、前記内方部材軌道面及び前記外方部材軌道面に対する転動面を有する複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器からなる転動装置において、転動体の表面にくぼみが形成されており、そのくぼみは、研磨加工を行なった後に面粗加工を行い、その後、仕上げ研磨加工を行い形成したものであることを特徴とする。また、前記くぼみが形成された転動体に固体潤滑剤が塗布されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、耐焼付き性や耐摩耗性に優れた転動装置を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る転動装置の概略構成について玉軸受を例にとって示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る凹凸部の形成方法の一例である。
【図３】本発明の一実施形態に係る凹凸部の形成方法の一例である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表面の金属顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係る形成方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る転動装置の一実施形態である転がり軸受の一種である玉軸受の構造を示す縦断面図である。この玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内方部材１（内輪）と、内方部材１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外方部材２（外輪）と、両軌道面１ａ、２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３（玉）と、内方部材１と外方部材２との間に転動体３を保持する保持器４と、を備えている。
【００１２】
内方部材１、外方部材２、及び転動体３の材質は特に限定されるものではなく、例えば高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２製で浸炭窒化処理が施されたものでもよいし、ＳＵＪ２製でズブ焼き入れ又は高周波焼入れが施されたものでもよいし、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４２０又はクロム鋼であるＳＣｒ４２０製で浸炭窒化処理又は浸炭処理が施されたものでもよい。また、保持器４の材質も特に限定されるものではなく、例えばプラスチックや鋼があげられる。さらに、内方部材１と外方部材２との間に形成される空間に、潤滑剤を封入してもよい。
【００１３】
この転動体３の製造工程で、転動体を鍛造によりある程度の球の形状に形成し、熱処理を行なった後で研磨により表面形状の平滑化と形状を真球にする工程を行なう。通常の工程ではこの段階で転動体の表面粗さはＲａで０．０５〜０．１５μｍになっており、さらに研磨を繰り返すことで表面粗さを０．００３〜０．０１０μｍまでに平滑にする。
【００１４】
しかし、本発明考案ではこの段階で、一度研磨工程から外し表面を粗い研磨やショットピーニング、塑性加工などの面粗加工により表面粗さＲａを０．１μｍから０．５μｍにした上で、仕上の研磨をすることにより、表面粗さＲａを０．００３μｍから０．０４μｍで凹部が直径数十μｍのくぼみが形成されており、そのくぼみのうち深さ１μｍ以上のものが２００μｍ以内の間隔で均一に配列することができる。面積率では３％から２５％ほどになるのが好ましく、１５％〜２２％がより好ましい。
【００１５】
なお、上記塑性加工についてであるが、図２、図３に一例を示す。超硬合金などで作製した凹凸面に圧力をかけて玉を転がすことで、表面に凹凸を形成することができる。なおこの超硬合金の凹凸の形状を変えることによって、様々な形状の凹凸を玉の表面に形成することができる。
【００１６】
またこの転動体にＭｏＳ２のようなせん断力の小さい固体潤滑剤をショット加工やスパッタ加工により成膜することにより、通常の平滑な面ではすぐに除去される固体潤滑剤も、膜のアンカー効果やディンプル内の固体潤滑剤の放出により低トルクの持続性を向上させることができる。
【００１７】
表１と表２に、実施例と比較例の面粗加工法、研磨時間、仕上げ粗さ、固体潤滑剤、面積率、トルク比、寿命比を記載した。寿命試験条件は以下の通りである。
荷重 ： ６２２３Ｎ
回転速度： ３０００ｍｉｎ−１
潤滑油 ： ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯＶＧ６８であるタービン油
【００１８】
【表１】
2014020402.tif 000003
【００１９】
【表２】
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【００２０】
表１と表２に示すように塑性加工で粗加工をした後で、仕上げ加工で粗さを０．１５μｍにした表面ではトルクが小さく、寿命が長いという結果になった。
さらに固体潤滑剤であるＭｏＳ２をショット加工で成膜することにより、さらにトルクが減少し、寿命が延長することが分かった。
【符号の説明】
【００２１】
１          内方部材
１ａ、２ａ  軌道面
２          外方部材
３          転動体
４          保持器
５          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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