(57)【要約】【目的】  潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を未然に防止する。【構成】  内輪と外輪の両軌道面間に、保持器により回転自在に保持された複数の転動体を介在させた転がり軸受において、前記軌道面あるいは転動体の少なくとも一方にリン酸金属塩被膜を形成し、前記軌道面と転動体の被膜厚さの合計を１０ｎｍ以上とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と外方部材の両軌道面間に、保持器により回転自在に保持された複数の転動体を介在させた転がり軸受において、前記軌道面あるいは転動体の少なくとも一方にリン酸金属塩被膜を形成し、前記軌道面と転動体の被膜厚さの合計を１０ｎｍ以上としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記リン酸金属塩被膜は、内外方部材あるいは転動体を、リン酸トリクレジルを含むリン酸トリエステル溶液中に浸漬して形成されている請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記リン酸金属塩被膜の厚さは７０ｎｍ以下とした請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のトランスミッションの軸支持部に使用される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のトランスミッションの軸支持部に使用される転がり軸受では、ピーリング損傷などの潤滑不良に起因する損傷を防止する手段として、転動体の表面あるいは内外輪の軌道面をランダムな微小粗面に形成し、その微小粗面の粗さを一定範囲に抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、音響が悪化することから、玉軸受には、特許文献１，２に開示されたような手段を採用することが困難である。また、ディンプル形成のために専用の加工設備が必要であり、コストアップの要因となる。
【０００３】
一方、転動体の表面下あるいは内外輪の軌道面下に０．０５〜０．５μｍ厚さの化合物反応膜層を形成することにより、低摩耗で耐荷重性、耐焼付き性を十分に向上させた転がり軸受がある（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、ピーリング損傷などの潤滑不良に起因する剥離寿命についてはその効果が明確に開示されていない。
【特許文献１】特公平５−８７６８８号公報
【特許文献２】実公平６−２０９００号公報
【特許文献３】特許第２９６９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車のトランスミッションには、近年、ミッションのＡＴ・ＣＶＴ化、低燃費化などのため、低粘度オイルが使用される傾向にあり、また、ミッションの小型化・高出力化により、使用環境が高荷重・高温化する傾向にある。
【０００５】
そのため、軸受にとっては厳しい潤滑環境へと変化しており、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離が内外輪の軌道面などに発生しやすくなってきているというのが現状である。
【０００６】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を未然に防止し得る転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内方部材と外方部材の両軌道面間に、保持器により回転自在に保持された複数の転動体を介在させた転がり軸受において、前記軌道面あるいは転動体の少なくとも一方にリン酸金属塩被膜を形成し、前記軌道面と転動体の被膜厚さの合計を１０ｎｍ以上としたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、内外方部材の軌道面あるいは転動体の少なくとも一方の軸受金属表面に親油性の高いリン酸金属塩被膜を形成したことにより、希薄潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高め、金属接触の発生率を低くすることができるので、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を防止することが可能となる。また、前記軌道面と転動体の被膜厚さの合計は１０ｎｍ以上とする必要があり、この被膜厚さの合計が１０ｎｍより小さいと、希薄潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高めることが困難となり、所望の効果を発揮させることができない。
【０００９】
前述のリン酸金属塩被膜は、内外方部材あるいは転動体を、リン酸トリクレジルを含むリン酸トリエステル溶液中に浸漬して形成することが可能である。なお、リン酸トリクレジルを含むリン酸トリエステル溶液とは、リン酸トリエステル溶液の代表例としてリン酸トリクレジルを使用する意味である。また、このリン酸金属塩被膜の形成においては、軸受の寸法変化や処理工数を考慮すると、７０ｎｍより大きな厚みを有するリン酸金属塩被膜を形成することは困難であることから、リン酸金属塩被膜の厚さは７０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００１０】
なお、周知のとおり、転がり軸受は、転動体（玉またはころ）の転がり運動によって回転または揺動運動する軸を支持する機械要素である。通常、転動体は、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間で転動自在に介在するが、軸の外周面を直接軌道面とした、内輪を有しないタイプや、例えば歯車の内周面を直接軌道面とした、外輪を有しないタイプも存在する。従って、前述で内方部材、外方部材としたのは、内輪、外輪に限らず軌道面を有する軸や歯車などを排除しない趣旨である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内外方部材の軌道面あるいは転動体の少なくとも一方の軸受金属表面に親油性の高いリン酸金属塩被膜を形成し、また、前記軌道面と転動体の被膜厚さの合計は１０ｎｍ以上としたことにより、希薄潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高め、金属接触の発生率を低くすることができるので、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を防止することが可能となる。その結果、信頼性の高い長寿命の転がり軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態における転がり軸受は、内方部材である内輪と外方部材である外輪の両軌道面間に、保持器により回転自在に保持された複数の転動体を介在させた構造を具備する。この転がり軸受は、内輪に軸（図示せず）が同軸的に挿着され、外輪がハウジング（図示せず）の内径に取り付けられることにより、例えば自動車のトランスミッションの軸支持部に組み付けられる。
【００１３】
この転がり軸受は、その材質およびラジアル軸受、スラスト軸受などの形式を特に限定するものではないが、内外輪および転動体はリン酸被膜処理が可能な金属製のものであり、例えば軸受鋼、肌焼鋼、ステンレス鋼、鉋金、鉛やスズを配合したホワイトメタルその他の軸受合金からなる材質が可能である。
【００１４】
前述の転がり軸受において、内外輪の軌道面あるいは転動体の少なくとも一方の軸受金属表面に親油性の高いリン酸金属塩被膜を形成する。これにより、希薄潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高め、金属接触の発生率を低くすることができるので、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を防止することが可能となる。
【００１５】
また、軌道面と転動体の軸受金属表面に形成されたリン酸金属塩被膜の厚さ合計を１０ｎｍ以上とする。この被膜厚さの合計が１０ｎｍより小さいと、希薄潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高めることが困難となり、所望の効果を発揮させることができない。
【００１６】
このリン酸金属塩被膜は、内外輪あるいは転動体を、リン酸トリクレジルを含むリン酸トリエステル溶液中に浸漬して形成することが可能である。このリン酸トリエステルは、（ＲＯ）3Ｐ＝Ｏ（式中、Ｒはアリール基、脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基を表す）で表される有機リン酸化合物であり、可塑剤などとして市販の工業用材料を用いることができる。これらのリン酸トリエステルの代表例としては、リン酸トリクレジル（ＣＨ3Ｃ6Ｈ4Ｏ）3ＰＯが挙げられる。
【００１７】
また、このリン酸金属塩被膜の形成においては、軸受の寸法変化や処理工数を考慮すると、７０ｎｍより大きな厚みを有するリン酸金属塩被膜を形成することは困難であることから、リン酸金属塩被膜の厚さは７０ｎｍ以下が好適である。さらに、リン酸金属塩被膜を形成するに際しては、反応速度を上げるために加温しながら行えばよい。
【実施例】
【００１８】
本出願人は、転がり軸受を構成する内外輪あるいは転動体を、リン酸トリクレジルの１００％原液に浸漬し、その軸受金属表面にリン酸金属塩被膜を形成した。
【００１９】
ここで、前述の特許文献３で開示されているように、０．０５〜０．５μｍの化合物反応膜層を形成すると、低摩耗で耐荷重性、耐焼付き性を向上させることができるとされているが、これほど厚い被膜を形成するには、長時間の浸漬が必要であり、製品コストを考慮すると自動車用転がり軸受には不適である。
【００２０】
そこで、リン酸金属塩被膜の形成における処理温度と処理時間は、軸受の寸法変化や処理工数を考慮し、１５０℃×１００ｈを上限として処理可能なリン酸金属塩被膜を形成した軸受を製作し、過酷潤滑環境下での表面起点剥離に対する改善効果を確認した。なお、１５０℃×１００ｈを上限処理条件とした時に形成可能なリン酸金属塩被膜の厚さは、最大７０ｎｍであった。
【００２１】
リン酸金属塩被膜の厚み測定は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ分析）にて行った（特許文献３の第１図で説明する測定と同一方法）。このＸＰＳ分析は、試料表面にＸ線を照射し、試料の最外表面（約数オングストローム）より放出される光電子のエネルギー解析によって試料表面の元素の情報（定性、定量）および結合状態を得るが、さらにアルゴン（Ａｒ）イオン銃を用いて試料表面をスパッタしながら測定を行うことにより、元素の深さ方向、すなわち試料表面下の分布状態の解析を可能としたものである。
【００２２】
過酷潤滑下での寿命試験を実施した結果、内外輪の軌道面と転動体のリン酸金属塩被膜の厚さ合計が１０ｎｍ以上であれば、過酷潤滑環境下での軸受軌道面の油膜形成能力を高めることが可能になり、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点剥離の発生を防止することが可能になることが確認された。その試験データは、図１に示すとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】リン酸金属塩被膜の厚さについての過酷潤滑下での寿命試験結果を示す表である。
【図１】
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