(57)【要約】【課題】ころの付着異物を効率的に除去し、ころ転走面や軌道輪の軌道面の摩耗を低減すること。【解決手段】本ころ軸受用軌道輪は、ころ１６が転動接触する軌道面１２ａ，１４ａを有し該軌道面１２ａ，１４ａが凹凸加工され、かつ、全体に軟質金属１８の鍍金が施された後の研磨により凹部１２ｃ，１４ｃ内に軟質金属１８が埋没されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪において、該軌道輪は、その軌道面が凹凸加工され、かつ、少なくともその凹凸加工面に軟質金属の鍍金が施された後に凸部の鍍金は除去され、軌道輪用部材の表面が露出するとともに、凹部内に軟質金属が少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残されてなる、ことを特徴とするころ軸受用軌道輪。
【請求項２】
ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪を製造する方法において、
軌道輪用部材の表面を凹凸に加工する凹凸加工工程と、
軌道輪用部材を熱処理する熱処理工程と、
上記軌道輪用部材に軟質金属の鍍金を施す鍍金工程と、
軌道輪用部材の凸部を研磨して上記軌道輪用部材の表面を露出させ、軌道輪用部材の凹部内に軟質金属を少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残す研磨工程と、
を含むことを特徴するころ軸受用軌道輪の製造方法。
【請求項３】
凹凸加工工程が、軌道輪用部材の表面を網目状の凹凸に加工するローレット加工であり、鍍金工程に用いる軟質金属が、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛、およびアルミニウムより選択された少なくとも１種またはこれらの基合金である、ことを特徴とする請求項２に記載のころ軸受用軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受用軌道輪に係り、特に、ダストやカーボンスーツ等の異物が潤滑オイル中に混入してくる機構等に組み込まれて用いられるころ軸受用の軌道輪に関するものであり、かつ、該ころ軸受用軌道輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンにおいてエンジン内で発生したカーボンスーツ等の燃焼生成物やその他の異物がエンジンオイルに混入していると、エンジン内部の摺動面に対し摩耗等の損傷を与えてしまうという問題があり、エンジンにとり好ましくないものである（特許文献１参照）。エンジンの動弁機構やその他各種のカム機構、遊星歯車機構等に用いられるカムフォロアや針状ころ軸受等の軸受においても軸受内部にそれら異物が侵入してきてころの転走面や軌道輪の軌道面に付着すると、それらの摩耗を促進させて、転がり特性の早期低下、ころ軸受の短寿命化を来し、上記各機構の性能低下の要因にもなるという不具合がある。
【特許文献１】特開平０８−０３５４４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明により解決すべき課題は、ころの付着異物を効率的に除去し、ころ転走面や軌道面の摩耗を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるころ軸受用軌道輪は、ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪において、該軌道輪は、その軌道面が凹凸加工され、かつ、その凹凸加工面に軟質金属の鍍金が施された後に凸部研磨されて、凹部内に軟質金属が少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残されてなることを特徴とするものである。
【０００５】
上記の場合、ころ軸受がラジアルころ軸受の場合、上記凹凸加工は、軌道面の全周でもよいが、少なくともラジアル荷重を受ける負荷圏や、負荷圏の回転方向手前の領域に形成するとよい。また、凹部は、凸部研磨しても凹部が残存できる深さと幅とを有するとよく、実験等により適宜に定まる。
【０００６】
軌道輪には、ころ軸受の外輪または内輪そのものの他、外輪として用いるハウジングや軸なども含み、中空、中実を問わない。
【０００７】
本発明のころ軸受用外輪によると、ころが軌道面の凹部に埋設した軟質金属上を接触移動すると、ころに付着している異物は軟質金属により除去されるとともにその軟質金属内に埋没させられ、その結果、ころ転走面や軌道面に対する異物の噛み込み量が減り、ころ転走面や軌道面の摩耗が抑制される。
【０００８】
本発明によるころ軸受用軌道輪の製造方法は、ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪を製造する方法において、軌道輪用部材の表面を凹凸に加工する凹凸加工工程と、軌道輪用部材を熱処理する熱処理工程と、上記軌道輪用部材に軟質金属の鍍金を施す鍍金工程と、軌道輪用部材の凸部を研磨して上記軌道輪用部材の表面を露出させ、軌道輪用部材の凹部内に軟質金属を少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残す研磨工程とを含むことを特徴するものである。
【０００９】
凹凸加工工程が、ローレット加工、エッチング加工およびスタンピング加工より選択された１つの加工により軌道輪用部材の表面を網目状の凹凸に加工する工程であることが好ましい。
【００１０】
鍍金工程に用いる軟質金属が、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛、およびアルミニウムより選択された少なくとも１種またはこれらの基合金であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のころ軸受用軌道輪によると、軌道面ところ転走面との間へのカーボンスーツ等の異物の噛み込み量を減少できるので、耐摩耗性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪とその製造方法を説明する。図１は実施の形態の軌道輪を備えたころ軸受の断面図である。図１に示すころ軸受１０は、ディーゼルエンジン等のエンジンにおいてオイル潤滑で使用されるものであり、ころ軸受１０は、一例として、径外側に配置された環状の軌道輪（以下、外輪）１２と径内側に配置された軸状の軌道輪（以下、内輪）１４との間に複数のころ１６が介装された総ころタイプのころ軸受構成としている。外輪１２は一般の外輪以外にハウジングでもよい。また、内輪は一般のころがり軸受用の中空の内輪でもよい。本発明のころ軸受は、総ころタイプのころ軸受ではなく、保持器付きのころ軸受でもよく、また、外輪を備えないタイプ、内輪を備えないタイプでもよい。ころ軸受１０は、ころ１６が針状ころも含む。本発明が適用されるころ軸受１０の基本構造としては、複数のころと、ころが転動接触する少なくとも１つの軌道輪とを備えるとよい。
【００１３】
内輪１４は、鋼材からなり、ころ１６が転動接触する軌道面１４ａを有している。鋼材の鋼種はステンレス鋼、軸受鋼、炭素鋼、浸炭鋼等、特に限定されない。内輪軌道面１４ａは、ローレット加工により多数の凸部１４ｂと凹部１４ｃとを有した凹凸面に加工され、その後、焼入れ焼き戻し等の各種熱処理ならびに、浸炭、浸炭窒化、窒化等の各種表面処理が施されている。この表面処理により、軌道面１４ａは、例えば６０〜６５ＨＲＣ程度の表面硬度に設定される。内輪１４は、軌道面１４ａの全体に上記表面硬度よりも十分に軟質の軟質金属１８による鍍金が施された後、研磨加工により、凸部１４ｂ上の軟質金属１８が除去され、凹部１４ｃ内の軟質金属１８が残されて埋没されている。内輪軌道面１４ａの一部を円内に拡大して示している。
【００１４】
なお、実施の形態では、凹部１４ｃを内輪軌道面１４ａの全周に設けているが、内輪軌道面１４ａのラジアル荷重負荷圏あるいは、その負荷圏を含め、この負荷圏にころ１６が入り込む前の軌道面領域に設けるだけでもよい。
【００１５】
ローレット加工は、ナーリング加工とも称され、一般には丸物の外径面に滑り止め、圧入部品の接続部に摩擦係数増大等のためにローレット加工専用の工具、機械、装置により形成されているが、実施の形態では、内輪軌道面１４ａにローレット加工により網目状（格子状を含む）に凹部１４ｃを形成し、この凹部１４ｃを軟質金属１８の埋没空間として利用している。ローレット加工による凹部のパターンは、実施の形態のごとく網目状のパターン以外に、点状パターン、螺旋状パターン、等、種々に選択することができる。ローレット加工による凹部１４ｃの深さや開口形状は適宜に選択することができる。実施の形態の凹部１４ｃは三角形の断面形状を有しているが、半円形の断面形状、等、その断面形状には限定されない。
【００１６】
内輪１４は、焼入れや焼き戻し等の各種の熱処理により所要の硬度や靭性等の機械的性質を付与された後、浸炭、浸炭窒化、窒化等の表面処理により、その表面が硬化され耐摩耗性を付与されている。
【００１７】
内輪１４は、その表面全体が鍍金処理される。鍍金にはＣＶＤ（化学蒸着）やＰＶＤ（物理蒸着）等の乾式鍍金、電気鍍金や化学（無電解）鍍金等の湿式鍍金がある。鍍金に用いる軟質金属には、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛およびアルミニウム、等があり、実施の形態での軟質金属は、これらより選択された少なくとも１種またはこれらの基合金である。
【００１８】
以上の構成を備えたころ軸受においては、ころ１６が内輪軌道面１４ａの凹部１４ｃ内に残されて埋設された軟質金属１８上を接触移動すると、ころ１６に付着している異物は軟質金属１８により除去されるとともにその軟質金属１８内に埋没させられ、その結果、ころ転走面１６ａや内輪軌道面１４ａに対する異物の噛み込み量が減り、ころ転走面１６ａや内輪軌道面１４ａの摩耗が抑制される。
【００１９】
図２ないし図６を参照してころ軸受用軌道輪の製造方法を説明する。この製造方法は、図２で示すように、軌道輪用部材準備工程と、ローレット加工工程と、熱処理工程と、鍍金工程と、研磨工程とを含むものである。
【００２０】
軌道輪用部材準備工程においては、図３（ａ）（ｂ）で示すような軌道輪用部材１４（説明の理解のため符号は上記内輪のそれと一致させる）を準備する。図３（ａ）は軌道輪用部材１４の側面図、図３（ｂ）は軌道輪用部材１４の断面図である。軌道輪用部材１４の素材は、適宜の鋼材、例えばステンレス鋼、軸受鋼、工具鋼等である。
【００２１】
ローレット加工工程においては、軌道輪用部材１４の外径面１４ａを図４（ａ）（ｂ）で示すような形状に加工する。図４（ａ）はローレット加工した軌道輪用部材１４の側面図、図４（ｂ）はローレット加工した軌道輪用部材１４の断面図である。このローレット加工により軌道輪用部材１４の外径面１４ａには網目状に凸部１４ｂと凹部１４ｃとが形成される。ローレット加工に用いる工具、機械、装置の図示は省略している。凹部１４ｃの大きさは軟質金属１８をころ転走面１６ａから異物を除去できる量に収納できればよい。また、隣り合う凹部１４ｃの間隔は、実験等により適宜に設定することができる。
【００２２】
熱処理工程においては、ローレット加工した軌道輪用部材１４に適宜の熱処理、例えば一般熱処理と、表面処理（浸炭、浸炭窒化、窒化処理等）とを施す。
【００２３】
鍍金工程においては、図５（ａ）（ｂ）で示すように、軌道輪用部材１４の全体に軟質金属１８による鍍金を施す。図５（ａ）は熱処理した軌道輪用部材１４の側面図、図５（ｂ）は熱処理した軌道輪用部材１４の断面図である。この鍍金にはＣＶＤやＰＶＤ等の乾式鍍金、電気鍍金や化学（無電解）鍍金等の湿式鍍金がある。実施の形態では、無電解鍍金が好ましい。この鍍金に用いる軟質金属には、軌道輪用部材より軟質な金属、例えば、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛、およびアルミニウムより選択された少なくとも１種またはこれらの基合金がある。
【００２４】
研磨工程においては、図６（ａ）（ｂ）で示すように、凸部研磨により、軌道輪用部材１４の凸部１４ｂ上に鍍金されている軟質金属１８を除去し、軌道輪用部材１４の表面を露出させ、軌道輪用部材１４の凹部１４ｃ内の軟質金属１８を除去せずに異物除去・埋没用金属として残す。図６（ａ）は研磨処理した軌道輪用部材１４の側面図、図６（ｂ）は研磨処理した軌道輪用部材１４の断面図である。
【００２５】
以上の製造工程を経て製造した軌道輪用部材１４は、内輪１４として、ころ１６がその軌道面１４ａ上を転動すると、その軌道面１４ａに設けた軟質金属１８上を横切ると、ころ１６のころ転走面１６ａに付着しているカーボンスーツ等の異物が軟質金属１８に転移して埋没されることになって取り除かれる。このように軟質金属１８に異物が保持されるので、軟質金属１８に転移した異物は周囲に移動することを抑制または防止することができて、新たに転動してくるころに異物が再付着することを抑制または防止できる。特に、凹部１４ｃを網目状にして内輪１４の全長に設け、凹部１４ｃ内に軟質金属１８を埋め込んでいるので、ころ１６の接触領域の全域に付着するカーボンスーツ等の異物を効果的に取り除くことができる。
【００２６】
以上のように本実施の形態においては、ころ１６と内輪１４とに対する異物の噛み込み量が大幅に減り、内輪軌道面１４ａの耐摩耗性が向上し、ころ軸受１０の転がり特性ならびに寿命の向上を図ることができる。
【００２７】
図７を参照して、他の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪を説明すると、図７は、この軌道輪を外輪１２として備えたころ軸受を示す。この実施の形態においては、外輪１２の内径面（外輪軌道面）１２ａを凹凸に加工し、その全体に軟質金属１８の鍍金を施した後の研磨により凹部１２ｃ内に軟質金属１８を埋没させたものであり、上述と同様にして、ころ１６が外輪軌道面１２ａ上を転動すると、外輪軌道面１２ａに設けた軟質金属１８上を横切ると、ころ１６に付着しているカーボンスーツ等の異物が軟質金属１８に転移して埋没して取り除かれる。
【００２８】
本発明は、ローレット加工に代えて、切削加工、研削加工、ブラスト加工、レーザ加工、エッチング加工、スタンピング（型打ち、圧印）加工、放電加工、等により、軌道輪用部材に凹部を形成し、結果として凹凸に加工することができる。また、ラッピング加工、切削加工、研削加工、電解研磨加工、等により凸部を形成し、結果として凹凸に加工することができる。これら各種加工の場合、軟質金属が埋め込まれる凹部を形成することができればよい。
【００２９】
本発明は、自動車等のエンジン動弁機構のカムフォロア、自動車の自動変速機等における遊星歯車機構、その他の機構において、ころ軸受をオイル潤滑して使用するもので異物が介在する可能性がある部分に有効に適用することができる。
【００３０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で行われる種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪を備えたころ軸受の断面図である。
【図２】ころ軸受用軌道輪の製造方法の工程を示す図である。
【図３】ころ軸受用軌道輪の製造方法において軌道輪用部材の準備工程図である。
【図４】ころ軸受用軌道輪の製造方法において軌道輪用部材のローレット加工工程図である。
【図５】ころ軸受用軌道輪の製造方法において軌道輪用部材の鍍金工程図である。
【図６】ころ軸受用軌道輪の製造方法において軌道輪用部材の研磨工程図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪を備えたころ軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ころ軸受
１２  外輪
１４  内輪
１６  ころ
１４ａ  内輪軌道面
１４ｂ  凸部
１４ｃ  凹部
１８  軟質金属
【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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【図７】
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