(57)【要約】【課題】環境負荷が低く、加工が簡単であり、かつ転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷を抑制することによって長寿命を実現する転動装置および転がり軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受１は、外輪１１、内輪１２と、外輪１１、内輪１２に接触する玉１３とを備えている。外輪１１、内輪１２の転動部の表面にモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜１１Ａ，１２Ａが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の転動部品と、
前記第１の転動部品に接触する第２の転動部品とを備え、
前記第１の転動部品の転動部の表面にモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている、転動装置。
【請求項２】
前記第２の転動部品の転動部の表面にモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている、請求項１に記載の転動装置。
【請求項３】
前記第１の転動部品の転動部の表面および前記第２の転動部品の転動部の表面の各々の被膜処理前の算術平均粗さが０．４０μｍ以下である、請求項２に記載の転動装置。
【請求項４】
前記第２の転動部品の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている、請求項２または３に記載の転動装置。
【請求項５】
前記第１の転動部品の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の転動装置により構成される、転がり軸受であって、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間で転動する複数の転動体とを備え、
前記外輪および前記内輪は前記第１の転動部品からなり、前記転動体は前記第２の転動部品からなる、転がり軸受。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の転動装置により構成される、転がり軸受であって、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間で転動する複数の転動体とを備え、
前記外輪および前記内輪は前記第２の転動部品からなり、前記転動体は前記第１の転動部品からなる、転がり軸受。
【請求項８】
前記外輪と複数の前記転動体のそれぞれとの間の領域、および前記内輪と複数の前記転動体のそれぞれとの間の領域における油膜パラメータの値が１．２以下である、請求項６または７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、転動装置および転がり軸受に関し、特に、第１および第２の転動部品を備えた転動装置および転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受などの転動装置は、転動部の潤滑状態が悪いために転動部の油膜形成が不十分になる環境で使用されると、油膜形成不足に起因した表面損傷（ピーリングなど）が発生する。論文「ころ軸受の疲れ寿命に及ぼす潤滑の影響」（非特許文献１）には、転がり軸受に関して転動部の潤滑状態を表す指標である油膜パラメータΛが１．２以下となる条件では、転がり軸受の寿命は推定計算寿命より短くなることが記載されている。
【０００３】
たとえば、特開２０１６−１９６９５８号公報（特許文献１）には、油膜パラメータΛが１．２以下の条件で使用されても転動部の表面損傷を抑制することによって長寿命を実現する転動装置が記載されている。この特開２０１６−１９６９５８号公報（特許文献１）には、転動部の表面粗さの突起のなじみを促進するための方法として黒染処理が記載されている。
【０００４】
また、たとえば、特許第２９９７０７４号公報（特許文献２）には、針状ころ軸受の転動体または軌道輪の転動部に特定の表面粗さのパラメータの規格を達成するように微小なくぼみを形成することで、転動部での油膜形成能力を向上させることによって表面損傷を抑制する方法が記載されている。
【０００５】
また、たとえば、特許第３８６９１９２号公報（特許文献３）には、潤滑条件の厳しい環境で使用される摺動部品の損傷を抑制する方法として、摺動部品の転がり摺動面にリン酸塩被膜を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１９６９５８号公報
【特許文献２】特許第２９９７０７４号公報
【特許文献３】特許第３８６９１９２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】高田浩年、鈴木進、前田悦生、「ころ軸受の疲れ寿命に及ぼす潤滑の影響」、NSK  Bearing  Journal  No.642、ｐ．７−１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開２０１６−１９６９５８号公報（特許文献１）に記載された方法では、黒染処理に水酸化ナトリウムを主成分とする処理液が用いられる。この処理液は毒劇物に該当するため、環境負荷が高い。
【０００９】
また、特許第２９９７０７４号公報（特許文献２）に記載された方法では、特殊なバレル研磨によって転動部に微小凹部を形成するため、バレル研磨時の処理部材同士の接触による打ち傷発生の危険性や、転動面の形状によってバレル研磨で微小なくぼみが形成できないという問題がある。
【００１０】
また、特許第３８６９１９２号公報（特許文献３）に記載された方法では、リン酸塩被膜を形成する処理液にリン成分が多く含まれるため、環境負荷が高い。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境負荷が低く、加工が簡単であり、かつ転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷を抑制することによって長寿命を実現する転動装置および転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の転動装置は、第１の転動部品と、第１の転動部品に接触する第２の転動部品とを備えている。第１の転動部品の転動部の表面にはモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている。
【００１３】
このような第１の転動部品と第２の転動部品の組み合わせにすることで、第１の転動部品の転動部の表面に存在する表面粗さの突起部は、第２の転動部品の転動部の表面と接触することにより摩擦および塑性変形によってその形状が滑らかになり、その突起の先端の曲率半径が大きくなるように変形する。このような現象を本明細書においては突起のなじみと表現する。一般的に二面の接触においては、表面粗さの突起先端の曲率半径が大きくなるほど、突起干渉部（突起干渉が発生する部分）の局所面圧が低下し、接触状態が改善される。つまり、転動部の全ての突起干渉部のうち弾性接触する突起干渉部の割合が増加する。突起干渉部での接触状態の改善は転動部材の表層の疲労進行および摩耗量の低減に繋がるため、第１の転動部品の転動部の突起先端の曲率半径をなじみによって大きくすることで、表面粗さの突起干渉による第１および第２の転動部品の転動部の表面損傷を抑制することができる。これにより、転動部品の転動部の表面損傷による転動装置の寿命低下を抑制することができる。したがって、転動装置の長寿命を実現することができる。
【００１４】
上記の転動装置において第１の転動部品はＪＩＳ−ＳＵＪ３からなることが好ましい。このような材質にすることで、第２の転動部品との接触による第１の転動部品の表面に存在する突起のなじみをさらに促進でき、その結果、第２の転動部品の表層の疲労進行を抑制することができる。
【００１５】
上記の転動装置において好ましくは、第２の転動部品の転動部の表面にもモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている。このため、第２の部品の転動部に存在する突起のなじみも促進することができる。一般的に二面の接触において、これら両面の表面粗さの突起先端の曲率半径が大きくなるほど、接触状態の改善の程度が大きくなるため、第１の転動部の表面のみにモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている場合よりも、さらに第１および第２の転動部品の転動部の表面損傷を抑制できる可能性が高くなる。
【００１６】
上記の転動装置において、第１の転動部品の転動部の表面および第２の転動部品の転動部の各々の表面の被膜処理前の算術平均粗さは、０．４０μｍ以下であることが好ましく、０．２０μｍ以下であることが更に好ましい。転がり軸受をはじめとする一般的な転動装置では、多くの場合は転動する二面それぞれの転動部の表面の算術平均粗さは０．４０μｍ以下となっていることが多い。また、一般的に、算術平均粗さが低いほうが、転動部の表面の突起先端の曲率半径が大きくなる傾向があるため、被膜処理前の算術平均粗さを低くしておくことで二面の接触状態が弾性的になるため、二面の疲労進行、摩耗などの損傷を防止できる可能性が高まる。これら二面の表面粗さの設計値は第１および第２の転動部品の表面の加工時の種々の制約（生産コストや加工可否の制約等）を鑑みて、可能な限りで小さくしておけばよい。
【００１７】
上記の転動装置において、第２の転動部品の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられているだけでもよい。言い換えれば、第２の転動部品の転動部の表面には、超仕上げ加工、バレル研磨加工、およびバニシング加工のいずれもなされなくてもよい。つまりこれらの加工を行なわなくても、なじみの作用によって第２の転動部品の転動部の表面粗さの突起先端の曲率半径を大きくすることができる。これにより、転動装置の長寿命を実現することができる。
【００１８】
上記の転動装置において、第１の転動部品の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられているだけでもよい。言い換えれば、第１の転動部品の転動部の表面には、超仕上げ加工、バレル研磨加工、およびバニシング加工のいずれもなされなくてもよい。つまりこれらの加工を行なわなくても、なじみの作用によって第１の転動部品の転動部の表面粗さの突起先端の曲率半径を大きくすることができる。これにより、転動装置の長寿命を実現することができる。
【００１９】
上記のモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜の形成は、化成処理によってなされることが望ましい。化成処理とは、具体的には、処理のために用意された処理剤中に被処理剤を浸漬する、もしくは処理剤を被処理剤に塗布することで被処理剤表面に化学反応による被膜が形成される処理のことである。化成処理では、反応時にまず被処理剤表面がエッチングされ、表面の凹凸が平滑化される。その後、処理剤中に存在する成分は酸化・還元反応を経て難溶性の析出物となり、平滑化された非処理剤表面に沿うように堆積する。このため、モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜をコーティング、塗布等の方法で堆積させて形成させた場合よりも、転動中のなじみを安定して発生させることができる。言い換えれば、化成処理によって被膜を形成させた場合は、化成処理時に既に非処理剤表面の突起先端の曲率半径が大きくなっているため、転動中に被膜が剥がれたとしても母材（被処理剤）露出後の転動部の突起先端の曲率半径も大きくなる。また、化成処理では処理槽内に収まりさえすれば、被処理剤のサイズや形状によらずとも安定して複合被膜の形成を行うことができるため、転動部の突起なじみを促進する効果で転動装置を長寿命化できる。
【００２０】
上記のモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜を形成するために行われる化成処理の処理剤は、モリブデン酸成分と水性媒体とを含有する剤である。
【００２１】
上記の処理剤は、毒劇物に該当する成分およびりんを含有しないため、処理作業者の安全性および処理剤の環境負荷性能は、黒染処理およびリン酸塩処理よりも優位である。
【００２２】
本発明の転がり軸受は、上記の転動装置により構成される。転がり軸受は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間で転動する複数の転動体とを備えている。外輪および内輪は第１の転動部品からなり、転動体は第２の転動部品からなる。このため、外輪および内輪は第１の転動部品からなり、転動体は第２の転動部品からなる転がり軸受を提供することができる。したがって、転がり軸受が外輪および内輪の各々と転動体との間の潤滑状態が悪いために油膜形成性が悪い条件で使用されても、外輪軌道面および内輪軌道面の微小な粗さ突起との接触による転動体の転動部の表面の損傷を抑制することができる。これにより、転がり軸受の長寿命を実現することができる。
【００２３】
本発明の他の転がり軸受は、上記の転動装置により構成される。転がり軸受は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間で転動する複数の転動体とを備えている。外輪および内輪は第２の転動部品からなり、転動体は第１の転動部品からなる。このため、外輪および内輪は第２の転動部品からなり、転動体は第１の転動部品からなる転がり軸受を提供することができる。したがって、転がり軸受が外輪および内輪の各々と転動体との間の潤滑状態が悪いために油膜形成性が悪い条件で使用されても、転動体の転動部の表面の微小な粗さ突起との接触による外輪軌道面および内輪軌道面の損傷を抑制することができる。これにより、転がり軸受の長寿命を実現することができる。
【００２４】
上記の転がり軸受において、外輪と複数の転動体のそれぞれとの間の領域、および内輪と複数の転動体のそれぞれとの間の領域における油膜パラメータの値が１．２以下となる条件で使用されることが好ましい。上記の突起のなじみという現象は、転動部品の油膜形成性が良好でない油膜パラメータΛが１．２以下の条件において特に進行しやすい。また油膜パラメータΛが１．２以下の条件においては、第１の転動部品の突起による接触によって第２の転動部品の表面損傷による寿命低下が起こりやすい。このため油膜パラメータΛが１．２以下の条件であることにより、本来であれば寿命低下が起こりやすい条件において、外輪軌道面および内輪軌道面の微小な突起と転動体の突起との接触による転動部の表面の損傷を抑制する効果を発揮することができる。したがって、突起のなじみによる転がり軸受の長寿命を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、環境負荷が低く、加工が簡単であり、かつ転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷を抑制することによって長寿命を実現する転動装置および転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１のＰ部の構成を示す拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２における図２に対応する深溝玉軸受の構成を示す概略拡大断面図である。
【図４】実施例における二円筒試験機の構成を示す概略図である。
【図５】Ｓ／Ｓ０と負荷回数との関係を示すグラフである。
【図６】比較例１、２および実施例の突起先端曲率半径の平均値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態の転動装置の一例としての転がり軸受の構成について説明する。また、本実施の形態では、転がり軸受の一例として深溝玉軸受について説明する。
【００２８】
図１を参照して、本実施の形態の深溝玉軸受１は、環状の外輪１１と、外輪１１の内側に配置された環状の内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置され、円環状の保持器１４に保持された転動体としての複数の玉１３とを備えている。外輪１１は内周面に外輪軌道面１１Ａを有している。内輪１２は外周面に内輪軌道面１２Ａを有している。つまり、外輪１１の内周面には外輪軌道面１１Ａが形成されており、内輪１２の外周面には内輪軌道面１２Ａが形成されている。そして、外輪軌道面１１Ａと内輪軌道面１２Ａとが互いに対向するように、外輪１１と内輪１２とは配置されている。
【００２９】
さらに、複数の玉１３は外輪軌道面１１Ａと内輪軌道面１２Ａとの間で転動するように構成されている。複数の玉１３は、外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａに玉転動面１３Ａにおいて接触し、かつ保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、玉１３においては、その表面全体が玉転動面１３Ａである。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。
【００３０】
外輪１１および内輪１２に挟まれる空間、より具体的には外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａに挟まれる空間である軌道空間には、図示しないグリース組成物が封入されている。このグリース組成物により外輪１１および内輪１２の各々と玉１３との間に油膜が形成されている。
【００３１】
図２を参照して、深溝玉軸受１を構成する転動部品としての外輪１１、内輪１２および玉１３について説明する。第１の転動部材としての外輪１１および内輪１２の各々に第２の転動部材としての玉１３は接触している。外輪１１、内輪１２および玉１３のいずれもＪＩＳ規格のＪＩＳ  Ｇ  ４８０５:２００８に規定されている高炭素クロム軸受鋼からなっている。外輪１１、内輪１２および玉１３の各々は焼入れ処理された後に焼き戻し処理されている。
【００３２】
外輪１１および内輪１２の転動部の表面は焼き戻し処理された後に化成処理されている。化成処理によって、外輪１１および内輪１２の転動部の表面にモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている。モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜は、外輪１１および内輪１２の転動部の表面の少なくとも一部に形成されている。モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜は、外輪１１および内輪１２の転動部の表面の全てに形成されていることが好ましい。
【００３３】
外輪１１の転動部は外輪軌道面１１Ａを含む領域であって、外輪１１の転動部の表面が外輪軌道面１１Ａを構成している。そして、外輪１１の転動部の表面に複合被膜１１Ｂが形成されている。内輪１２の転動部は内輪軌道面１２Ａを含む領域であって、内輪１２の転動部の表面が内輪軌道面１２Ａを構成している。そして、内輪１２の転動部の表面に複合被膜１２Ｂが形成されている。玉１３の転動部は玉転動面１３Ａを含む領域であって、玉１３の転動部の表面が玉転動面１３Ａを構成している。
【００３４】
外輪１１および内輪１２の転動部の表面の各々の算術平均粗さＲａは、たとえば０．２０μｍ以下である。外輪１１および内輪１２の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている。玉１３の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている。
【００３５】
本実施の形態の深溝玉軸受１は、外輪軌道面１１Ａと玉転動面１３Ａのそれぞれとの間の領域、および内輪軌道面１２Ａと玉転動面１３Ａのそれぞれとの間の領域における油膜パラメータΛの値が１．２以下となる運転条件で使用される。油膜パラメータΛは、弾性流体潤滑理論によって計算される最小油膜厚さと外輪軌道面１１Ａおよび玉転動面１３Ａそれぞれの二乗平均平方根粗さRqの二乗和の平方根との比である。
【００３６】
続いて、モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜の形成について説明する。
【００３７】
モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜を形成するために行われる化成処理の処理剤は、モリブデン酸成分と水性媒体とを含有する剤である。
【００３８】
これらの処理剤を用いたモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜の形成方法は、化成処理によって行われ、具体的には上記の処理剤の中に被処理物を浸漬することで被処理剤表面に上記の複合被膜が形成される。
【００３９】
上記の処理剤は、毒劇物に該当する成分およびりんを含有しないため、処理作業者の安全性および処理剤の環境負荷性能は、黒染処理およびリン酸塩処理よりも優位である。
【００４０】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１および内輪１２の各々の転動部の表面にモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜１１Ｂ，１２Ｂが形成されている。このため外輪１１および内輪１２の転動部の表面に存在する表面粗さの突起部は、玉１３の転動部の表面と接触することにより摩擦および塑性変形によってその形状が滑らかになり、その突起の先端の曲率半径が大きくなるように変形する。これにより、外輪１１および内輪１２の転動部の表面の微小な粗さ突起と、玉１３の転動部の表面との接触部に発生する局所面圧が低下する。つまり、突起干渉部の局所面圧が低下する。このため、接触状態が改善される。突起干渉部での接触状態の改善は転動部材の表層の疲労進行および摩耗量の低減に繋がるため、外輪１１および内輪１２の転動部の突起先端の曲率半径をなじみによって大きくすることで、表面粗さの突起干渉による外輪１１、内輪１２および玉１３の転動部の表面損傷を抑制することができる。これにより、外輪１１、内輪１２および玉１３の転動部の表面損傷による深溝玉軸受１の寿命低下を抑制することができる。したがって、深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【００４１】
本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１、内輪１２の転動部の表面には化成処理によってモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されており、そのための処理剤は毒劇物やりんを含有しない。そのため、たとえば環境負荷が高い処理剤を用いる黒染処理またはリン酸塩被膜を形成する処理よりも化成処理時の環境負荷を低くすることができる。
【００４２】
外輪１１、内輪１２はＪＩＳ−ＳＵＪ３からなり、玉１３はＪＩＳ−ＳＵＪ２からなっていてもよい。このような材質の組合せにすることで、玉１３との接触による外輪１１、内輪１２の表面に存在する突起のなじみをさらに促進でき、その結果、玉１３の表層の疲労進行を抑制することができる。
【００４３】
玉１３の転動部の表面にもモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されていてもよい。このようにすることで、玉１３の転動部の表面に存在する突起の先端の曲率半径も外輪１１、内輪１２の転動部の表面と接触することにより大きくなるように変形する。このため、外輪１１、内輪１２の転動部の表面だけにモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜が形成されている場合と比べて、転動部での接触状態の過酷度をさらに低下することができる。したがって、外輪１１、内輪１２および玉１３の転動部の表面損傷による深溝玉軸受１の寿命低下を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１、内輪１２の表面および玉１３の転動部の各々の表面の算術平均粗さは、０．２０μｍ以下であることが望ましい。一般的に、算術平均粗さが低いほうが、転動部の表面の突起の先端の曲率半径も小さくなる傾向があるため、算術平均粗さを低くしておくことで二面の接触状態が弾性的になるため、二面の疲労進行、摩耗などの損傷を防止できる可能性が高まる。これら二面の表面粗さの設計値は、外輪１１、内輪１２および玉１３の表面の加工時の種々の制約（生産コストや加工可否の制約等）を鑑みて、可能な限りで小さくしておけばよい。
【００４５】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、玉１３の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている。言い換えれば、玉１３の転動部の表面には、超仕上げ加工、バレル研磨加工、およびバニシング加工のいずれもなされなくてもよい。つまりこれらの加工を行なわなくても、なじみの作用によって玉１３の転動部の表面粗さの突起の先端の曲率半径を大きくすることができる。これにより、深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【００４６】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１、内輪１２の転動部の表面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工により仕上げられている。言い換えれば、外輪１１、内輪１２の転動部の表面には、超仕上げ加工、バレル研磨加工、およびバニシング加工のいずれもなされなくてもよい。つまりこれらの加工を行なわなくても、なじみの作用によって外輪１１、内輪１２の転動部の表面粗さの突起の先端の曲率半径を大きくすることができる。これにより、深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【００４７】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜の形成は、化成処理によってなされることが望ましい。化成処理を用いることで、モリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜をコーティング、塗布等の方法で形成させた場合よりも、転動中のなじみを安定して発生させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１、内輪１２は第１の転動部品であり、玉１３は第２の転動部品である。外輪１１および内輪１２の各々と玉１３との間の潤滑状態が悪いために油膜形成性が悪い条件で深溝玉軸受１が使用されても、外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａの微小な粗さ突起との接触による玉１３の転動部の表面損傷を抑制することができる。これにより、深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【００４９】
また、本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１と複数の玉１３のそれぞれとの間の領域、および内輪１２と複数の玉１３のそれぞれとの間の領域における油膜パラメータΛの値が１．２以下となる条件で使用される。上述のとおり突起のなじみという現象は、転動部品の油膜形成性が良好でない油膜パラメータΛが１．２以下の条件において特に進行しやすい。また油膜パラメータΛが１．２以下の条件においては、外輪１１、内輪１２の突起による接触によって玉１３の表面損傷による寿命低下が起こりやすい。したがって、玉転動面１３Ａに表面起点型の剥離が起きるために深溝玉軸受１の寿命が低下しやすい条件において、外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａの微小な突起との接触による玉転動面１３Ａの損傷を抑制することができる。これにより、効果的に深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【００５０】
なお、上記の転動装置において、２つの転動部品のうち優先的に転動部に表面損傷が発生する部品が分かっている場合で、かつ、これら２つの部品の転動部が同じ加工方法で仕上げられ、算術平均粗さＲａが同程度である場合は、転動部の表面に損傷が優先的に発生する転動部品が第２の転動部品になっていることが望ましい。このようにすれば、第１の転動部品の転動部の表面粗さの突起部のなじみによりその突起の先端の曲率半径および突起頂点のばらつきが小さくなることで、第２の転動部品の転動部の表面損傷を抑制することができる。
【００５１】
また、上記の転動装置において、２つの転動部品の転動部の表面粗さパラメータ（例えば、算術平均粗さ、突起の先端の曲率半径など）に優位な差がある場合は、転動部の表面の算術平均粗さが大きい、または突起の先端の曲率半径が小さい方の転動部品が上記第１の転動部品になっていることが望ましい。このようにすれば、第１の転動部品の転動部の表面粗さの突起部のなじみによりその突起の先端の曲率半径が小さくなることで、第１および第２の転動部品の両方の転動部の表面損傷のリスクを軽減することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、特に言及しない限り、本実施の形態の深溝玉軸受１は上記の本実施の形態１における深溝玉軸受１と同一の構成を備えているため、その説明を繰り返さない。
【００５３】
図３を参照して、本発明の実施の形態２の深溝玉軸受１は、玉１３が第１の転動部品として、外輪１１および内輪１２が第２の転動部品として、それぞれ配置されている。この点において、本実施の形態の深溝玉軸受１は、実施の形態１の深溝玉軸受１と異なっている。
【００５４】
したがって、本実施の形態においては、玉転動面１３Ａにモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜１３Ｂが形成されている。
【００５５】
本実施の形態の深溝玉軸受１によれば、外輪１１、内輪１２は第２の転動部品であり、玉１３は第１の転動部品である。外輪１１および内輪１２の各々と玉１３との間の潤滑状態が悪いために油膜形成性が悪い条件で深溝玉軸受１が使用されても、玉転動面１３Ａの微小な粗さ突起との接触による外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａの損傷を抑制することができる。これにより、深溝玉軸受１の長寿命を実現することができる。
【実施例】
【００５６】
以上に述べた各実施の形態の構成による作用効果を調べるため、二円筒試験機を用いた転動疲労性能の評価試験が行なわれた。
【００５７】
図４を参照して、転動疲労性能の評価試験に用いられた二円筒試験機２について説明する。図４は二円筒試験機２の概略図を示している。二円筒試験機２は、駆動側回転軸Ｄ１と、従動側回転軸Ｆ１とを有している。
【００５８】
駆動側回転軸Ｄ１は、図４の左右方向に延びる部材であり、図４における左側の末端部にモータＭが接続されている。このモータＭにより駆動側回転軸Ｄ１は、図４の左右方向に延びる中心軸Ｃ１に対して回転可能となるように構成されている。図４における駆動側回転軸Ｄ１の右側の先端部には駆動側試験片Ｄ２が取り付けられている。駆動側試験片Ｄ２は、上記の各実施の形態における第１の転動部品に相当する部材であり、駆動側回転軸Ｄ１の回転に伴い中心軸Ｃ１の周りに回転可能となるように、駆動側回転軸Ｄ１の右側の先端部に固定されている。
【００５９】
一方、従動側回転軸Ｆ１は、図４の左右方向に延びる部材であり、図の左右方向に延びる中心軸Ｃ２の周りに回転可能となるように構成されている。図４において従動側回転軸Ｆ１は、駆動側回転軸Ｄ１とは逆に、左側が先端部に、右側が末端部になっている。図４における従動側回転軸Ｆ１の左側の先端部には従動側試験片Ｆ２が取り付けられている。従動側試験片Ｆ２は、上記の各実施の形態における第２の転動部品に相当する部材であり、従動側回転軸Ｆ１の回転に伴い中心軸Ｃ２の周りに回転可能となるように、従動側回転軸Ｆ１の左側の先端部に固定されている。
【００６０】
駆動側回転軸Ｄ１の先端部は図４の右側を、従動側回転軸Ｆ１の先端部は図４の左側を向いている。しかし駆動側回転軸Ｄ１の中心軸Ｃ１と従動側回転軸Ｆ１の中心軸Ｃ２とは軸方向に一致しておらず、駆動側回転軸Ｄ１の中心軸Ｃ１と従動側回転軸Ｆ１の中心軸Ｃ２とは図４の上下方向に間隔を有している。このため駆動側回転軸Ｄ１の先端部に固定された駆動側試験片Ｄ２と、従動側回転軸Ｆ１の先端部に固定された従動側試験片Ｆ２とは、駆動側回転軸Ｄ１および従動側回転軸Ｆ１のそれぞれの外径面同士が、これらの回転していない状態において外径面接触部ＤＦにて互いに接触するように配置されている。なお互いに接触するように配置される駆動側試験片Ｄ２および従動側試験片Ｆ２は、これらの下に敷いている、給油用フェルトパッド３と接触している。
【００６１】
以上のように設置された二円筒試験機２の設備の駆動条件を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2019215015.tif 000003
【００６３】
表１に示すように、二円筒試験機２には潤滑油として無添加ポリ−α−オレフィン油（ＶＧ６相当）が用いられた。この潤滑油は給油用フェルトパッド３内に含浸されており、そこから駆動側試験片Ｄ２および従動側試験片Ｆ２の外径面に供給された。また試験条件として、駆動側回転軸Ｄ１の中心軸Ｃ１周りの回転数は２０００ｒｐｍとし、従動側試験片Ｆ２に加えられる荷重Ｗ（図４参照）の値は２３０ｋｇｆとされた。ここで荷重Ｗとは、駆動側回転軸Ｄ１の回転時に従動側回転軸Ｆ１が図４の矢印に示す方向すなわち駆動側回転軸Ｄ１に近づく方向に従動側試験片Ｆ２に対して加える荷重を意味する。駆動側回転軸Ｄ１がモータＭにより中心軸Ｃ１周りに回転するのに伴い、従動側回転軸Ｆ１が中心軸Ｃ２周りに、駆動側回転軸Ｄ１とは互いに逆方向に回転した。これは駆動側試験片Ｄ２と従動側試験片Ｆ２とが互いに接触しているためである。
【００６４】
以上の条件は、従動側試験片Ｆ２の転動部の表層に疲労の進行が起きやすい条件である。
【００６５】
試験の途中、一定の負荷回数で試験を中断して後述の各種分析を行った。最終的に従動側試験片Ｆ２に加わる総負荷回数が５０万回に達した時点で試験が終了された。
【００６６】
試験は計３回行い、それぞれの試験において材質の異なる駆動側試験片Ｄ２が用いられた。
【００６７】
３回の試験に用いられた駆動側試験片Ｄ２および従動側試験片Ｆ２のそれぞれの形状、寸法および材質について表２および表３に示す。ここで３種類の試験とは、本実施の形態の規格外の試験である比較例１および比較例２と実施例を意味する。
【００６８】
【表２】
2019215015.tif 000004
【００６９】
【表３】
2019215015.tif 000005
【００７０】
駆動側試験片Ｄ２について、比較例１はＪＩＳ−ＳＵＪ２製であり、比較例２と実施例はＪＩＳ−ＳＵＪ３製である。また、これら全ての駆動側試験片Ｄ２は、一般的な焼入れ、焼戻しの方法によって端面のロックウェル硬度が６２．３〜６３．３ＨＲＣになるようにした。
【００７１】
試験に用いた全ての従動側試験片Ｆ２はＪＩＳ−ＳＵＪ２製であり、一般的な焼入れ、焼戻しの方法によって端面のロックウェル硬度が６３．３〜６３．５ＨＲＣになるようにした。
【００７２】
全ての駆動側試験片Ｄ２は、上記の熱処理後に駆動側試験片Ｄ２の平面視における円形の外径面の軸方向に関する算術平均粗さＲａの値が０．２０μｍとなるように研磨加工を行った。
【００７３】
全ての従動側試験片Ｆ２は、上記の熱処理後に駆動側試験片Ｄ２の平面視における円形の外径面の軸方向に関する算術平均粗さＲａの値が０．０２μｍとなるように超仕上げ加工を行った。
【００７４】
実施例においては、駆動側試験片Ｄ２の外径面の焼入れ処理および焼戻し処理の後に研磨加工を施し、その後さらにモリブデン酸化物およびモリブデン酸塩を主成分とする複合被膜を付与するための化成処理を行なった。以後、この化成処理はモリブデン酸処理と称する。これに対し、比較例１および２の駆動側試験片Ｄ２には、モリブデン酸処理は行っていない。また、従動側試験片Ｆ２に関しては比較例１、２および実施例の全てでモリブデン酸処理は行っていない。
【００７５】
実施例におけるモリブデン酸処理の具体的な工程は、脱脂・洗浄後にモリブデン酸塩を主成分とする溶液中に駆動側試験片Ｄ２を浸漬させた。
【００７６】
以上の各試験片を用いた比較例１、２および実施例のそれぞれについて、第２の転動部品に相当する従動側試験片Ｆ２の転動部の表層の試験中の疲労の進行を、Ｘ線応力測定装置を用いて調査した。
【００７７】
ここで、Ｘ線応力測定装置にはパルステック工業株式会社製のμＸ−３６０を用いた。この装置は二次元検出器を有しており、従動側試験片Ｆ２の転動部へのＸ線照射で発生するＸ線回折環の情報を一度に得ることができる。今回の試験では、疲労の進行の程度を表すパラメータとして、回折環内での回折ピーク強度のばらつきを表すパラメータＳ／Ｓ０を用いた。ここで、Ｓは一定回数の負荷を受けた従動円筒の回折環のピーク強度の標準偏差を表し、Ｓ０は試験前のＳを表す。Ｓ／Ｓ０の増加は転動面の結晶配向の進行を示す。
【００７８】
図５に比較例１、２および実施例のそれぞれについて、従動側試験片Ｆ２の転動部の表層の試験中のＳ／Ｓ０の変化を示す。疲労の進行の程度は、比較例１、比較例２、実施例の順に大きくなっている（比較例１＞比較例２＞実施例）。したがって、実施例において最も疲労の進行が抑制されていることがわかる。
【００７９】
次に、図６に以上の各試験片を用いた比較例１、２および実施例のそれぞれについて、試験前と負荷回数５０００回時点での、第１の転動部品に相当する駆動側試験片Ｄ２の転動部の表面に存在する突起の頂点近傍の曲率半径の平均値を示す。ここで、表面の突起は研磨加工に由来した方向性をもっているため、その頂点近傍の形状は半楕円で近似することができる。図６に示した曲率半径は楕円の短軸方向の曲率半径であり、短軸方向は駆動側試験片Ｄ２の軸方向とほぼ一致する。この結果、試験前と５０００回負荷後ともに実施例において最も突起頂点近傍の曲率半径の平均値が大きくなった。これは、モリブデン酸処理には、処理することで突起頂点近傍の曲率半径を大きくする効果と、処理後の非処理物の転動中のなじみを促進し、突起頂点近傍の曲率半径を大きくする効果の両方があることを示している。
【００８０】
これらの結果から、表面粗さが大きい駆動側試験片Ｄ２の転動部にモリブデン酸処理を施すことで、処理後および転動によるなじみが完了した後の駆動側試験片Ｄ２の表面に存在する突起の頂点近傍の曲率半径を無処理の場合よりも大きくすることができ、その結果相手面である従動側試験片Ｆ２の転動部の疲労の進行を抑制できることが証明された。
【００８１】
なお、比較例１と２の結果の比較から、駆動側試験片Ｄ２の材質をＳＵＪ２からＳＵＪ３にするだけでも転動によるなじみを促進する効果と相手面の疲労を抑制する効果が確認されたが、これに加えてモリブデン酸処理をした場合の方がこれらの効果の程度は大きかった。
【００８２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００８３】
１  深溝玉軸受、１１  外輪、１１Ａ  外輪軌道面、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ  複合被膜、１２  内輪、１２Ａ  内輪軌道面、１３  玉、１３Ａ  玉転動面、１４  保持器。
【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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