(57)【要約】【課題】大きな接触応力が作用するような条件下においても潤滑性に優れ且つ長寿命な転がり摺動部材及びその製造方法を提供する。また、このような転がり摺動部材を備える、潤滑性に優れ且つ長寿命な転動装置を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、内輪１と外輪２と複数の転動体３とを備えている。内輪１，外輪２と転動体３との接触面、すなわち転がり摺動面には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されていて、微細な凹部が形成されている。そして、転がり摺動面のうち微細加工が施されている部分には、固体潤滑剤からなる潤滑被膜が被覆されている。【選択図】図１
2008045573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、微細な凹部を形成する微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微細加工が施されている部分には、固体潤滑剤からなる潤滑被膜が被覆されていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施すことにより、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に前記微細加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材。
【請求項３】
前記ショットピーニングにより深さ１００μｍ以下の微小凹部が形成され、前記転がり摺動面全体のうち前記微小凹部が形成された部分の面積の割合が５面積％以上であることを特徴とする請求項２に記載の転がり摺動部材。
【請求項４】
相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、
前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施し、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に深さ１００μｍ以下の微小凹部を形成する微細加工工程と、
前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微小凹部が形成された部分に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆する被覆工程と、
を備えることを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項５】
前記固体潤滑剤の粉末を前記転がり摺動面に高速度で衝突させることにより前記潤滑被膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の転がり摺動部材の製造方法。
【請求項６】
相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、
前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施し、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に深さ１００μｍ以下の微小凹部を形成した後に、前記マスク材を備える前記転がり摺動面に固体潤滑剤の粉末を高速度で衝突させ、前記転がり摺動面のうち前記微小凹部が形成された部分に前記固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆することを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項７】
前記転がり摺動面の少なくとも一部にパルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより、前記微細加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材。
【請求項８】
前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の転がり摺動部材。
【請求項９】
前記溝は転がり摺動方向に対して平行な方向に延びているとともに、前記転がり摺動面全体のうち前記溝が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする請求項８に記載の転がり摺動部材。
【請求項１０】
前記溝の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の転がり摺動部材。
【請求項１１】
前記微細加工により、一辺０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の長方形状の凹部が、所定の間隔を空けつつ複数形成されており、前記転がり摺動面全体のうち前記長方形状の凹部が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする請求項７に記載の転がり摺動部材。
【請求項１２】
前記長方形状の凹部の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１１に記載の転がり摺動部材。
【請求項１３】
前記微細加工により、直径０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の円形状の凹部が、所定の間隔を空けつつ複数形成されており、前記転がり摺動面全体のうち前記円形状の凹部が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする請求項７に記載の転がり摺動部材。
【請求項１４】
前記円形状の凹部の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１３に記載の転がり摺動部材。
【請求項１５】
前記潤滑被膜は、前記転がり摺動面上に配された前記固体潤滑剤に機械加工を施すことにより形成されたものであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の転がり摺動部材。
【請求項１６】
前記潤滑被膜は、前記固体潤滑剤の粉末の噴霧により前記転がり摺動面上に配された前記固体潤滑剤に、加工材を高速度で衝突させることにより形成されたものであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の転がり摺動部材。
【請求項１７】
相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、
レーザー波長７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 以下の照射条件で、短パルスレーザーを照射して、前記転がり摺動面の少なくとも一部に微細な凹部を形成する微細加工工程と、
前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微細な凹部が形成された部分に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆する被覆工程と、
を備えることを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項１８】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜３及び請求項７〜１６のうちいずれか一項に記載の転がり摺動部材としたことを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば転がり軸受の軌道輪のように相手部材との間で相対的な転がり接触，すべり接触，又は前記両接触を含む接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記転がり摺動部材で構成された転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受においては、軌道輪の軌道面や転動体の転動面に固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆することにより、潤滑性を付与する場合がある。例えば、特許文献１には、内輪，外輪，転動体の互いに接触する表面に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜が被覆された転がり軸受が記載されている。そして、この潤滑被膜は、当該潤滑被膜を形成する表面に噴霧により塗布された固体潤滑剤に加工材を高速度で衝突させることによって形成される。
【特許文献１】特開２００５−２８２７３４号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１０４８号公報
【特許文献３】特開平６−３１３４３０号公報
【特許文献４】特開２００２−３１０１５７号公報
【特許文献５】特開２００４−１２５０４９号公報
【特許文献６】特開２００４−３４０２４８号公報
【特許文献７】特開２００５−３２５９６１号公報
【非特許文献１】M.Wakuda et al.,"Effect of surface texturing on friction reduction between ceramic and steel materials under lubricated sliding contact",Wear,254,2003,p.356-363
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、固体潤滑剤からなる潤滑被膜は、大きな接触応力が作用したり摺動したりすると剥離するおそれがあった。そのため、転がり軸受をより長寿命とするために、潤滑被膜の剥離がより生じにくくなるような改良が望まれていた。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、大きな接触応力が作用するような条件下においても潤滑性に優れ且つ長寿命な転がり摺動部材及びその製造方法を提供することを課題とする。また、このような転がり摺動部材を備える、潤滑性に優れ且つ長寿命な転動装置を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり摺動部材は、相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、微細な凹部を形成する微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微細加工が施されている部分には、固体潤滑剤からなる潤滑被膜が被覆されていることを特徴とする。
【０００５】
微細加工により転がり摺動面に微細な凹部が形成され、その上に固体潤滑剤からなる潤滑被膜が被覆されるため、転がり摺動面と潤滑被膜との密着性が向上する。そのため、大きな接触応力が作用したり摺動したりしても、転がり摺動面から潤滑被膜が剥離しにくいので、転がり摺動部材は潤滑性に優れ且つ長寿命である。なお、転がり摺動面のうち前記微細加工が施されていない部分にも潤滑被膜を被覆してもよいが、前記微細加工が施されていない部分に被覆された潤滑被膜は比較的剥離しやすいので、前記微細加工が施されている部分のみに潤滑被膜を被覆することが好ましい。
【０００６】
また、潤滑被膜の表面に、前述の微細加工による微細な凹部に対応する凹部が形成された場合には（転がり摺動面上に形成された潤滑被膜の厚さによっては、微細加工による微細な凹部が存在する位置において潤滑被膜の表面に凹部が生じる場合がある）、微細加工が施されておらず潤滑被膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、潤滑油やグリースで潤滑が行われている場合には、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【０００７】
さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、潤滑油やグリースが相手部材との接触面に効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、潤滑油やグリースで潤滑が行われている場合には、潤滑被膜の表面に形成された凹部により潤滑油やグリースに動圧が生じるため、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触が生じにくく、その結果、摩擦トルクの低減が促進される。
【０００８】
さらに、厳しい潤滑環境下で使用されて転がり摺動面に摩耗が生じた場合には、微細な凹部の内部の潤滑被膜が転がり摺動面に広がって潤滑に供されるため、転がり摺動面のさらなる摩耗が抑制される。
また、本発明に係る請求項２の転がり摺動部材は、請求項１に記載の転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施すことにより、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に前記微細加工が施されていることを特徴とする。このような転がり摺動部材は、量産が容易であるとともに安価である。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり摺動部材は、請求項２に記載の転がり摺動部材において、前記ショットピーニングにより深さ１００μｍ以下の微小凹部が形成され、前記転がり摺動面全体のうち前記微小凹部が形成された部分の面積の割合が５面積％以上であることを特徴とする。
【００１０】
微小凹部の深さが１００μｍ超過であると、潤滑油膜形成や動圧の効果が得られにくくなるという不都合が生じるおそれがある。また、転がり摺動面全体のうち微小凹部（微細加工により形成された微細な凹部に相当する）が形成された部分の面積の割合が５面積％未満であると、潤滑油膜形成や動圧の効果が得られにくくなり、特にトルク低減効果が低下するという不都合が生じるおそれがある。ただし、あまり多くの部分に微小凹部を形成すると、油膜が薄くなった場合などに荷重を支える部分が相対的に少なくなり表面損傷が発生しやすくなるという不都合が生じるおそれがあるので、転がり摺動面全体のうち微小凹部が形成された部分の面積の割合は７０面積％以下とすることがより好ましい。なお、微小凹部の形状は円形状であることが好ましいが、長方形状，帯状であってもよい。
【００１１】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり摺動部材の製造方法は、相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施し、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に深さ１００μｍ以下の微小凹部を形成する微細加工工程と、前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微小凹部が形成された部分に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆する被覆工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような方法であれば、マスク材を被覆した転がり摺動面に硬質粒子を高速度で衝突させることにより微小凹部を形成することができるので、転がり摺動部材の量産が容易であるとともに、転がり摺動部材を安価に製造することができる。硬質粒子としては、セラミックスや鋼の粒子を用いることができる。また、マスク材としては、セラミックス，超硬合金，鋼等のような硬質材料が好ましく、機械加工，レーザー加工，フォトリソグラフィー，エッチング等により加工を施して、微細なパターンを有する露出部を形成するとよい。また、スパッタリング，蒸着等によりセラミックス，金属等を転がり摺動面に成膜し、その膜をフォトリソグラフィー等でパターニングしてもよい。この場合には、選択的なウェットエッチング等により、マスク材として形成した前記膜のみを剥離することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項５の転がり摺動部材の製造方法は、請求項４に記載の転がり摺動部材の製造方法において、前記固体潤滑剤の粉末を前記転がり摺動面に高速度で衝突させることにより前記潤滑被膜を形成することを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項６の転がり摺動部材の製造方法は、相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、前記転がり摺動面の一部をマスク材で覆ってショットピーニングを施し、前記転がり摺動面のうち前記マスク材で覆われていない露出部に深さ１００μｍ以下の微小凹部を形成した後に、前記マスク材を備える前記転がり摺動面に固体潤滑剤の粉末を高速度で衝突させ、前記転がり摺動面のうち前記微小凹部が形成された部分に前記固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆することを特徴とする。
【００１４】
潤滑被膜に関しても、固体潤滑剤の粉末を転がり摺動面に高速度で衝突させることにより形成することが好ましい。そうすれば、密着性に優れ均一な膜厚の潤滑被膜を短時間且つ容易に形成することができ、転がり摺動部材の量産が容易であるとともに、転がり摺動部材を安価に製造することができる。特に、微小凹部の形成に続いて固体潤滑剤の粉末の吹き付けを行えば（すなわち、微小凹部の形成に用いたマスク材を被覆した状態で、そのまま固体潤滑剤の粉末の吹き付けを行えば）、微小凹部のみへの潤滑被膜の形成を容易に行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る請求項７の転がり摺動部材は、請求項１に記載の転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部にパルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより、前記微細加工が施されていることを特徴とする。
短パルスレーザーの照射によれば、簡単，確実，且つ低コストで微細加工を施すことができるので、転がり摺動部材を安価に製造することができる。機械加工，フォトリソグラフィー，エッチング，通常のレーザー加工等によっても微細加工を施すことは可能であるが、短パルスレーザーの照射によれば、通常の機械的な表面加工処理では困難な微細な凹部を形成することができる。例えば、形成位置をナノメートルオーダーで制御しつつ微細な凹部を形成することができる。
【００１６】
なお、短パルスレーザーとは、フェムト秒レーザーのようなパルス幅が非常に小さいレーザーの総称であり、このようなレーザーを用いれば、レーザー波長と略同じかそれよりも短いピッチで周期的に微細な凹部を形成することができる。
さらに、本発明に係る請求項８の転がり摺動部材は、請求項７に記載の転がり摺動部材において、前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
潤滑被膜の表面に前述の微細加工による微細な凹部（前記溝）に対応する凹部が形成された場合には、潤滑油膜の形成能力が特に高いため、潤滑油やグリースで潤滑が行われている場合に、確実に摩擦トルクを低減することができるとともに表面接触の発生を抑制することができる。
さらに、本発明に係る請求項９の転がり摺動部材は、請求項８に記載の転がり摺動部材において、前記溝は転がり摺動方向に対して平行な方向に延びているとともに、前記転がり摺動面全体のうち前記溝が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする。
【００１８】
前記溝が転がり摺動方向に対して平行な方向に延びて形成されていると、相手部材の荷重を安定して受けることができ、且つ、転がり摺動方向に対して強い潤滑油膜を形成することができる。このため、より一層、摩擦トルクを低減することができるとともに表面接触の発生を抑制することができる。ただし、前記溝が転がり摺動方向に対して角度を有する方向に延びて形成されている場合等、平行以外の角度であっても、一定の効果が得られる。
【００１９】
また、転がり摺動面全体のうち前記溝が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であるため、すなわち転がり摺動面全体に前記微細加工が施されているのではなく一部分に施されており、前記微細加工が施されていない平面部分が残存しているため、この残存する平面部分で荷重が支持されることとなる。よって、本発明に係る請求項９の転がり摺動部材は耐荷重性に優れている。さらに、潤滑被膜の表面に前記溝に対応する凹部が形成された場合には、この凹部が油溜まりとなって、潤滑油やグリースが転がり摺動面に効果的に供給されるため摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。
【００２０】
さらに、本発明に係る請求項１０の転がり摺動部材は、請求項８又は請求項９に記載の転がり摺動部材において、前記溝の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする。このような構成であれば、前述した前記溝による効果がより促進される。
【００２１】
さらに、本発明に係る請求項１１の転がり摺動部材は、請求項７に記載の転がり摺動部材において、前記微細加工により、一辺０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の長方形状の凹部が、所定の間隔を空けつつ複数形成されており、前記転がり摺動面全体のうち前記長方形状の凹部が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする。  潤滑被膜の表面に長方形状の凹部に対応する凹部が形成された場合には、この凹部により潤滑油やグリースの転がり摺動面からの漏出が抑制されるので、より長期間にわたって潤滑油膜が保持される。また、潤滑被膜の表面に形成された凹部により潤滑油やグリースに動圧が生じるため、表面接触が生じにくい。そのため、摩擦トルクの低減や表面接触の抑制が促進される。さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部により、転がり摺動部材の起動・停止に際して潤滑油やグリースが転がり摺動面に効果的に供給される。
【００２２】
さらに、本発明に係る請求項１２の転がり摺動部材は、請求項１１に記載の転がり摺動部材において、前記長方形状の凹部の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする。このような構成であれば、前述した前記長方形状の凹部による効果がより促進される。
【００２３】
さらに、本発明に係る請求項１３の転がり摺動部材は、請求項７に記載の転がり摺動部材において、前記微細加工により、直径０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の円形状の凹部が、所定の間隔を空けつつ複数形成されており、前記転がり摺動面全体のうち前記円形状の凹部が形成された部分の面積の割合が１００面積％未満であることを特徴とする。
潤滑被膜の表面に円形状の凹部に対応する凹部が形成された場合には、この凹部により潤滑油やグリースの転がり摺動面からの漏出が抑制されるので、より長期間にわたって潤滑油膜が保持される。また、潤滑被膜の表面に形成された凹部により潤滑油やグリースに動圧が生じるため、表面接触が生じにくい。そのため、摩擦トルクの低減や表面接触の抑制が促進される。さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部により、転がり摺動部材の起動・停止に際して潤滑油やグリースが転がり摺動面に効果的に供給される。
【００２４】
さらに、本発明に係る請求項１４の転がり摺動部材は、請求項１３に記載の転がり摺動部材において、前記円形状の凹部の内面には、前記短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、前記線状凹部及び前記線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする。このような構成であれば、前述した前記円形状の凹部による効果がより促進される。
【００２５】
さらに、本発明に係る請求項１５の転がり摺動部材は、請求項７〜１４のいずれか一項に記載の転がり摺動部材において、前記潤滑被膜は、前記転がり摺動面上に配された前記固体潤滑剤に機械加工を施すことにより形成されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１６の転がり摺動部材は、請求項７〜１４のいずれか一項に記載の転がり摺動部材において、前記潤滑被膜は、前記固体潤滑剤の粉末の噴霧により前記転がり摺動面上に配された前記固体潤滑剤に、加工材を高速度で衝突させることにより形成されたものであることを特徴とする。
【００２６】
このような転がり摺動部材は、量産が容易であるとともに安価である。また、潤滑被膜は、密着性に優れ均一な膜厚であるとともに、短時間且つ容易に形成される。
さらに、本発明に係る請求項１７の転がり摺動部材の製造方法は、相手部材との間で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材を製造する方法において、レーザー波長７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 以下の照射条件で、短パルスレーザーを照射して、前記転がり摺動面の少なくとも一部に微細な凹部を形成する微細加工工程と、前記転がり摺動面のうち少なくとも前記微細な凹部が形成された部分に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜を被覆する被覆工程と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明に係る請求項１８の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜３及び請求項７〜１６のうちいずれか一項に記載の転がり摺動部材としたことを特徴とする。
【００２８】
このような構成であれば、転動装置を構成する転がり摺動部材の潤滑被膜は大きな接触応力が作用しても破損や剥離が生じにくいので、大きな接触応力が作用するような条件下において使用されても長寿命である。また、潤滑被膜の表面に前述の微細加工による微細な凹部に対応する凹部が形成された場合には、微細加工が施されておらず潤滑被膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、潤滑油やグリースで潤滑が行われている場合に良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内・外方部材と転動体との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、転動装置の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００２９】
さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、内・外方部材と転動体との間の接触面に潤滑油やグリースが効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部により潤滑油やグリースに動圧が生じるため、内・外方部材と転動体との間の表面接触が生じにくく、その結果、転動装置の摩擦トルクの低減が促進される。
【００３０】
なお、本発明の転動装置としては、転がり軸受，直動案内軸受（リニアガイド装置），ボールねじ，直動ベアリング等があげられる。内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合は内輪、同じく直動案内軸受の場合は案内レール、同じくボールねじの場合はねじ軸、同じく直動ベアリングの場合は軸を、それぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合は外輪、同じく直動案内軸受の場合はスライダ、同じくボールねじの場合はナット、同じく直動ベアリングの場合は外筒を、それぞれ意味する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の転がり摺動部材及び転動装置は、大きな接触応力が作用するような条件下においても潤滑性に優れ且つ長寿命である。また、本発明の転がり摺動部材の製造方法は、量産が容易であるとともに、転がり摺動部材を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に係る転がり摺動部材及びその製造方法並びに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。
【００３３】
〔第一の実施形態〕
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の部分縦断面図である。また、図２は、図１の深溝玉軸受を構成する内輪を示す図であり、図３は、図２に示す内輪の軌道面の一部分（図２のＡ部）を拡大して示した図である。
図１の深溝玉軸受は、軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、両軌道面１ａ，２ａ間に複数の転動体３を軸受の円周方向にわたって等配に保持する保持器４と、を備えている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００３４】
内輪１，外輪２と転動体３とは相互に転がり接触又はすべり接触し、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び転動体３の転動面３ａが転がり摺動面に相当する。これらの転がり摺動面の少なくとも一部には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより微細な凹部を形成する微細加工が施されている。そして、転がり摺動面のうち少なくとも前記微細加工が施されている部分には、固体潤滑剤からなる潤滑被膜（図示せず）が被覆されている。
【００３５】
まず、短パルスレーザーの照射による微細加工によって形成された微細な凹部について、一例を示しながら説明する。内輪１の軌道面１ａの少なくとも一部には、転がり摺動方向に対して平行な方向に延びる複数の溝１０，１０，…が周期的に形成されている（図２，３を参照）。詳述すると、例えば短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、底部から開口部に向かって広がる凹部が細長く延びた溝が形成され、その結果、複数の溝１０，１０，…が周期的に並列して形成される。
【００３６】
これらの溝１０，１０，…の内面には、前述の短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、線状凹部及び線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びている（図３の溝１０の内面を拡大して示した図４を参照）。線状凹部及び線状凸部はナノメートルオーダーの間隔を空けて平行に並んでおり、隣り合う２つの線状凹部の間の距離Ｌ７の平均値は、例えば波長８００ｎｍのレーザーを用いた場合は波長８００ｎｍよりも若干短いか同程度である４００〜８００ｎｍであることが好ましい。この距離が近接しすぎたり離れすぎたりすると、後述する潤滑被膜の保持が不十分となるおそれがある。また、距離Ｌ７は１０ｎｍ以上であることが好ましく、レーザー波長及び偏光の度合い等により適宜調整することができる。なお、溝１０間の距離Ｌ１及び溝１０の幅Ｌ２は、用いる短パルスレーザーのレーザー波長により適宜調節することができ、それぞれ０．１μｍ以上が好ましい。また、Ｌ１とＬ２との比は、０．１以上１０以下であることが好ましい。
【００３７】
また、軌道面１ａ全体に微細加工が施されているのではなく一部分に施されており、微細加工が施されていない平面部分１３（微細加工前の表面が残っている部分）が残存している。そして、軌道面１ａ全体のうち溝１０，１０…が形成された部分の合計の面積の割合は、１００面積％未満となっている。この平面部分１３で荷重が支持されるため、本実施形態の内輪１は耐荷重性に優れている。
【００３８】
この面積の割合は、図３のように溝１０が規則的に形成されている場合には、隣り合う溝１０間の距離Ｌ１と溝１０の幅Ｌ２とから求めることができる。すなわちＬ１／（Ｌ１＋Ｌ２）×１００（％）という式から求めることができる。そして、溝が不規則に形成されている場合等には、電子顕微鏡等を用いて単位面積当たりの面積の割合を測定することにより得ることができる。
【００３９】
次に、固体潤滑剤からなる潤滑被膜について説明する。転がり摺動面に潤滑被膜を形成する方法は特に限定されるものではないが、転がり摺動面のうち前記微細な凹部が形成されている部分を含む潤滑被膜を被覆したい部分に、固体潤滑剤を配し、その固体潤滑剤に機械加工を施すことにより形成することができる。例えば、固体潤滑剤の粉末を転がり摺動面に噴霧することにより、転がり摺動面上に固体潤滑剤の粉末を配し、その固体潤滑剤に対して加工材を高速度で衝突させることにより潤滑被膜を形成することができる。転がり摺動面には微細加工により溝１０のような微細な凹部が形成されているので、転がり摺動面と潤滑被膜との密着性が向上し、転がり摺動面から潤滑被膜が剥離しにくい。
【００４０】
潤滑被膜は、転がり摺動面のうち微細な凹部が形成された部分のみに被覆してもよいし、それに加えて微細な凹部が形成されていない部分にも被覆して差し支えない。したがって、転がり摺動面の全面に潤滑被膜を被覆してもよい。また、微細な凹部が形成された部分のみに潤滑被膜を被覆する場合には、この微細な凹部の内部を潤滑被膜で丁度埋めるようにしてもよいし、微細な凹部の内部が完全には埋まらず凹部が残存するようにしてもよい。なお、潤滑被膜の表面にも、短パルスレーザーの照射や後述するショットピーニングにより、前述と同様の微細加工を施してもよい。
【００４１】
固体潤滑剤の種類は特に限定されるものではないが、二硫化モリブデン，ポリテトラフルオロエチレン，黒鉛，鉛，錫，亜鉛，金，銀，ビスマス，二硫化タングステン，窒化ホウ素等が好ましい。これらの固体潤滑剤は単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、バインダと混合して用いてもよい。さらに、加工材の種類は特に限定されるものではないが、軸受鋼，ステンレス鋼等が好ましい。
【００４２】
このような内輪１は、例えば図５に示すようにして製造することができる。すなわち、まず、高炭素クロム軸受鋼である日本工業規格のＳＵＪ２製で構成された環状素材２０（図５の（ａ）を参照）に旋削加工を施して、軌道面２１ａ，端面２１ｂ，内周面２１ｃ等を所定形状に加工し（図５の（ｂ）を参照）、得られた中間素材２１に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施す。
【００４３】
続いて、熱処理が施された中間素材２１の軌道面２１ａ，端面２１ｂ，内周面２１ｃ等に、研削，研磨等の処理を施して、前記各面を所定精度に仕上げる。この時点で、中間素材２１の軌道面２１ａの表面粗さ（Ｒａ）は、０．３μｍ以下に設定されていることが好ましい。レーザー照射前の表面が粗すぎると、微細加工に支障が出るおそれがある。なお、内輪１等の転がり摺動部材の材質は、軸受鋼に限らず鉄，炭素鋼，ステンレス鋼等のような鉄鋼類でもよいし、銅，アルミニウム等のような非鉄金属でもよい。あるいは、セラミックス，樹脂（例えば超高分子量ポリエチレン）等の非金属類でもよい。
【００４４】
次に、中間素材２１の軌道面２１ａに、短パルスレーザ２４を照射する（図５の（ｃ）を参照）。詳述すると、レーザー波長７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 以下の照射条件で、短パルスレーザー２４を軌道面２１ａに照射する。これにより、照射された部分がアブレーションされて、加工跡である凹部（溝１０）が形成される。この凹部は非熱的過程で形成されているので、アブレーションによる熱影響が小さく高精度である。
【００４５】
レーザーを照射して微細加工を行った際に、バリが生成したり、レーザーで除去されたものが飛散してパーティクルとして軌道面２１ａに堆積したりする場合があるので、そのような場合はレーザークリーニング等により軌道面２１ａのバリやパーティクルを除去してもよい。その後、研削加工等を施すことにより、軌道面２１ａ全体の表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下に設定する。ただし、軌道面２１ａ全体の表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下に設定してから、レーザー照射による微細加工を施してもよい。
【００４６】
そして、軌道面２１ａに例えば二硫化モリブデン粉末を噴霧して付着させ、そこに加工材を高速度で衝突させることにより潤滑被膜を形成した。
なお、本実施形態においては、転がり摺動方向に対して直交する方向に延びる微細な線状凹部及び線状凸部を交互に縞状に形成し、これにより溝１０を形成するので、一定波長の直線偏光が用いられる。また、短パルスレーザー２４が照射されない部分に挟まれた溝１０を所望の深さにして特定の表面粗さ（Ｒａ）に設定するために、複数回レーザーを走査させてもよい。このようにして、特定の表面粗さ（Ｒａ）で、且つ、レーザー波長よりも短いか同程度の周期で微細な線状凹部及び線状凸部が形成された軌道面１ａを有する内輪１を製造することができる（図５の（ｃ）を参照）。
【００４７】
上記のようにして製造された本実施形態の内輪１は、潤滑被膜の表面に溝１０に対応する凹部が形成される場合、及び、潤滑被膜により溝１０が完全に埋められておらず凹部が残存している場合には、そこに潤滑油やグリースの良好な保持が可能となり、その結果、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外輪１，２と転動体３との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、軸受の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００４８】
また、潤滑油やグリースは潤滑被膜の表面に形成された凹部に入り込み、入り込んだ潤滑油やグリースが排出される際に軌道面１ａに動圧が生じるため、内外輪１，２と転動体３との間の表面接触が生じにくくなる。その結果、摩擦トルクの低減が促進される。また、潤滑油やグリースの使用量を削減することができるという効果、摩耗粉をトラップして軌道面１ａから除去する効果、軌道面１ａの温度上昇を抑制する効果、及び潤滑油やグリースが最も欠乏して厳しい摩擦条件となる軸受の起動・停止時においても軌道面１ａに潤滑油やグリースが効果的に供給されるという効果が得られる。
【００４９】
なお、潤滑被膜の表面に微細加工を施して微細な凹部を形成した場合にも、潤滑被膜の表面に溝１０に対応する凹部が形成される場合、及び、潤滑被膜により溝１０が完全に埋められておらず凹部が残存している場合に得られる上記のような効果を、同様に得ることができる。
さらに、このような内輪１は、これを用いた深溝玉軸受が用いられる各種の機器の省エネルギー化にも寄与する。また、短パルスレーザーの照射によって簡単に微細加工を行うことができるので、低コストで製造できるという利点も有する。なお、転がり摺動方向に対して平行な方向に溝１０が延びており、溝１０に直交する方向（すなわち転がり摺動方向に対して直交する方向）に前記微細な線状凹部及び線状凸部が延びている場合に、上記のような種々の効果が最も大きく得られるが、それ以外の角度であっても一定の効果は得られる。
【００５０】
〔第二の実施形態〕
図６は、第二の実施形態である深溝玉軸受用の内輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。第二の実施形態の内輪の構成及び作用は、第一の実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。なお、図６においては、図３と同一又は相当する部分には、図３と同一の符号を付してある。
【００５１】
内輪１の軌道面１ａには、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより微細加工が施されていて、一辺Ｌ５，Ｌ６が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の長方形状の凹部１１，１１，…が、所定の間隔を空けつつ複数形成されている。
詳述すると、短パルスレーザーを集光させて軌道面１ａの所望の部分に照射し、シャッターにより短パルスレーザーを断続的に照射しながら内輪１又はレーザーを移動させれば、上記のような長方形状の凹部１１，１１，…を形成することができる。隣接する長方形状の凹部１１間の距離Ｌ３，Ｌ４は、０．１μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。
【００５２】
これらの長方形状の凹部１１，１１，…の内面には、第一の実施形態の場合と同様に、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、線状凹部及び線状凸部は転がり摺動方向に対して直交する方向に延びている（図４を参照）。この線状凹部及び線状凸部の作用効果については、第一の実施形態の場合と同様であるため、その説明は省略する。
【００５３】
軌道面１ａ全体に微細加工が施されているのではなく一部分に施されており、微細加工が施されていない平面部分１３（微細加工前の表面が残っている部分）が残存している。そして、軌道面１ａ全体のうち長方形状の凹部１１，１１，…が形成された部分の合計の面積の割合は、１００面積％未満となっている。この平面部分１３で荷重が支持されるため、本実施形態の内輪１は耐荷重性に優れている。
【００５４】
この面積の割合は、図６のように凹部１１が規則的に形成されている場合には、隣接する長方形状の凹部１１間の距離Ｌ３，Ｌ４、及び、長方形状の凹部１１の一辺Ｌ５，Ｌ６とから求めることができる。また、同一形状の凹部１１が不規則に形成されている場合や凹部１１が不定形である場合等には、電子顕微鏡等を用いて単位面積当たりの面積の割合を測定することにより得ることができる。
【００５５】
軌道面１ａのうち微細加工が施されている部分には、潤滑被膜が被覆されている。そして、潤滑被膜の表面に凹部１１に対応する凹部が形成される場合、及び、潤滑被膜により凹部１１が完全に埋められておらず凹部が残存している場合には、その凹部により潤滑油に動圧が生じるため、表面接触が生じにくい。そのため、摩擦トルクの低減や表面接触の抑制が促進される。
さらに、潤滑被膜の表面に形成された凹部に潤滑油やグリースの良好な保持が可能となり、その結果、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外輪１，２と転動体３との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、軸受の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００５６】
なお、潤滑被膜の表面に微細加工を施して微細な凹部を形成した場合にも、潤滑被膜の表面に凹部１１に対応する凹部が形成される場合、及び、潤滑被膜により凹部１１が完全に埋められておらず凹部が残存している場合に得られる上記のような効果を、同様に得ることができる。
また、凹部１１の代わりに、図７のような直径０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の円形状の凹部１２を形成しても、凹部１１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
〔第三の実施形態〕
図８は、第三の実施形態である深溝玉軸受用の内輪の一部分を拡大して示した断面図である。第三の実施形態の内輪の構成及び作用は、第一の実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。なお、図８においては、図３と同一又は相当する部分には、図３と同一の符号を付してある。
【００５８】
内輪１の軌道面１ａには、ショットピーニングにより微細加工が施されていて、深さ１００μｍ以下の微小凹部１４が複数形成されている。ショットピーニングを行う際には、図９に示すように軌道面１ａの一部をマスク材１６で覆い、そこにショット材１７を投射する。そうすると、軌道面１ａのうちマスク材１６で覆われていない露出部１８のみにショット材１７が投射されて、微小凹部１４が形成される。この際には、軌道面１ａ全体のうち微小凹部１４が形成された部分（すなわち微細加工が施された部分）の面積の割合が５面積％以上となるように、マスク材１６で被覆することが好ましい。
【００５９】
ショットピーニングは、ショットピーニング装置等を用いて行うことができる。ショット材１７としては、ＪＩＳ  Ｒ６００１に規定された平均粒径４５μｍの鋼球，ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ガラスビーズ等を用いことができる。また、ショットピーニングの処理条件は、噴射圧力は１９６〜８８２ｋＰａ、噴射時間は１０〜２０ｍｉｎが好ましい。
【００６０】
そして、軌道面１ａのうち少なくとも微小凹部１４が形成された部分には、固体潤滑剤からなる潤滑被膜１９が被覆されている。潤滑被膜１９を形成する方法は特に限定されるものではなく、前述と同様の方法が採用可能であるが、固体潤滑剤の粉末を軌道面１ａに高速度で衝突させる方法が好ましい。この方法を採用すれば、密着性に優れ均一な膜厚の潤滑被膜を短時間且つ容易に形成することができる。
【００６１】
その際に、ショットピーニングによる微小凹部１４の形成に続いて固体潤滑剤の粉末を高速度で衝突させれば（すなわち、微小凹部１４の形成に用いたマスク材１６を被覆した状態で、そのまま固体潤滑剤の粉末の吹き付けを行えば）、微小凹部１４の内面のみに潤滑被膜１９の形成を容易に行うことができる。ただし、潤滑被膜１９は、微小凹部１４の内面のみならず、微小凹部１４が形成されていない部分にも被覆して差し支えない。したがって、転がり摺動面の全面に潤滑被膜１９を被覆してもよい。
【００６２】
なお、潤滑被膜１９の表面にも、短パルスレーザーの照射やショットピーニングにより、前述と同様の微細加工を施してもよい。また、微小凹部１４の形成には、ショットピーニングの他に、レーザー加工，エッチング，放電加工，堆積加工等を用いることも可能である。さらに、潤滑被膜１９を形成には、ＣＶＤ法，蒸着等の成膜法を用いることも可能である。
【００６３】
このようにして内輪１を製造すれば、量産が容易であるとともに安価に製造することができる。また、軌道面１ａに微小凹部１４が形成されているので、潤滑油やグリースで潤滑が行われている場合には、微小凹部１４により動圧が生じるため、表面接触が生じにくい。そのため、摩擦トルクの低減や焼付きの抑制が促進される。さらに、微小凹部１４が油溜まりとして機能し、潤滑油やグリースが相手部材との接触面に効果的に供給されるため、転がり軸受の起動・停止に際して潤滑油やグリースが欠乏しやすい状況下でも、摩擦が抑制される。また、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、厳しい潤滑環境下で使用されて軌道面１ａに摩耗が生じた場合には、微小凹部１４に形成された潤滑被膜１９が軌道面１ａに広がり潤滑に供されるため、軌道面１ａのさらなる摩耗が抑制される。
【００６４】
なお、第一〜第三実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は前記各実施形態に限定されるものではない。例えば、第一〜第三実施形態においては、転がり摺動部材の例として深溝玉軸受の内輪をあげて説明したが、本発明は外輪，転動体，保持器にも適用可能である。また、深溝玉軸受に限らず、他種の転がり軸受の軸受部品にも適用可能である。例えば、アンギュラ玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００６５】
さらに、第一〜第三実施形態においては、転動装置として転がり軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は、他の様々な種類の転動装置に対して適用することができる。例えば、直動案内軸受，ボールねじ，直動ベアリング等の他の転動装置にも好適に適用可能である。
【００６６】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。微細加工を施した転がり摺動部材を製造し、その性能を評価した。以下にその内容を説明する。
〔短パルスレーザの照射による微細加工を施した場合の例〕
ＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施した。続いて、転がり摺動面となる中間素材の端面を、研削，研磨等によって所定精度に仕上げた。なお、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍであった。
【００６７】
その後、転がり摺動面となる端面に対し、レーザー波長８００ｎｍ，パルス幅３ｐｓ，フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することによって、微細加工を施した。短パルスレーザーが照射された部分がアブレーションされて、微細な凹部が形成する。中間素材の端面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、複数の溝が平行且つ規則的に形成されており、この溝の内面には微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されていた。そして、この線状凹部及び線状凸部は間隔を空けて平行に並んでおり、レーザー波長が８００ｎｍの場合は、その間隔は平均６００ｎｍであった。
【００６８】
そして、上記のような微細加工が施された端面に、二硫化モリブデン粉末を噴霧することにより端面全面に潤滑被膜を被覆して環状試片を得た。
ここで、短パルスレーザーのスポット径を制御することにより、転がり摺動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を規則的に形成し、端面全面のうち前記溝が形成された部分の合計の面積の割合が１０〜８０面積％であるものを、実施例１〜６とした（表１を参照）。
【００６９】
また、短パルスレーザーのスポット径を制御するとともにシャッター速度を制御して短パルスレーザーを断続的に照射することにより、一辺が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の長方形状の凹部を端面に複数形成し、端面全面のうち長方形状の凹部が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例７〜１１とした（表１を参照）。
【００７０】
さらに、短パルスレーザーのスポット径を制御するとともにシャッター速度を制御して短パルスレーザーを断続的に照射することにより、直径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の円形状の凹部を端面に複数形成し、端面全面のうち円形状の凹部が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例１２〜１６とした（表１を参照）。
【００７１】
さらに、比較例として、下記のような環状試片を用意した。比較例１は、短パルスレーザーの照射による微細加工及び潤滑被膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。また、比較例２は、短パルスレーザーの照射による微細加工が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。さらに、比較例３は、潤滑被膜の被覆が施されていないことを除いては実施例４と同様である。
【００７２】
【表１】
2008045573.tif 000003
【００７３】
このような実施例１〜１６及び比較例１〜３の環状試片の端面に、相手部材である鋼製の平面材（ＳＣＭ４１５製の平面材に普通焼入れを施し、表面粗さＲａを０．０２μｍに仕上げたもの）を油浴中（潤滑油としてエンジンオイルを使用した）で摺動させ、経時的に摩擦係数μを測定した。そして、摩擦係数μが０．２を超えた時点を寿命とした。結果を表１に示す。なお、表１に示した寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００７４】
また、摺動初期の摩擦係数μを、表１に併せて示す。ただし、比較例１の摩擦係数μを１００とし、比較例１の摩擦係数μからの減少率で示してある。例えば、実施例１の摩擦係数μは、比較例１の摩擦係数μを１００とした場合は６６なので、減少率である３４が記してある。
表１から、複数の長方形状の凹部が形成され、端面全面のうち長方形状の凹部が形成された部分の合計の面積の割合が４０面積％である実施例８が、最も耐久性が優れていることが分かる。
【００７５】
〔ショットピーニングによる微細加工を施した場合の例〕
ＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施した。続いて、転がり摺動面となる中間素材の端面を、研削，研磨等によって所定精度に仕上げた。なお、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．０４μｍであった。
【００７６】
その後、転がり摺動面となる端面にマスク材を被覆した上で、硬質粒子を噴射するショットピーニングを行い、円形状の微小凹部を形成する微細加工を施した。また、マスク材のパターンを変更することにより、端面全面のうち微小凹部が形成された部分の合計の面積の割合と微小凹部の直径とを変化させた（表２を参照）。そして、上記のような微細加工が施された端面に、マスク材を被覆したままで二硫化モリブデン粉末を噴射することにより、微小凹部の内面に潤滑被膜を被覆して環状試片を得た。
【００７７】
なお、微小凹部の深さは１０μｍである。また、二硫化モリブデン粉末の噴射圧力は４４１ｋＰａ、噴射時間は１０ｍｉｎであり、得られた潤滑被膜の厚さは５μｍである。
【００７８】
【表２】
2008045573.tif 000004
【００７９】
比較例として、下記のような環状試片を用意した。比較例１は、ショットピーニングによる微細加工及び潤滑被膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。また、比較例２は、ショットピーニングによる微細加工は施されておらず、端面全面に潤滑被膜が被覆されたものである。さらに、比較例３は、潤滑被膜の被覆が施されていないことを除いては実施例４と同様である。
【００８０】
このような実施例１〜９及び比較例１〜３の環状試片を、スラストニードル軸受の軌道輪として用いて、白灯油による潤滑下で回転試験を行った。スラスト荷重は８８２Ｎで、回転速度は１０００ｒｐｍである。そして、スラストニードル軸受の回転中の摩擦トルク及び軌道輪の温度を測定し、摩擦トルクが初期値の２倍となるか、軌道輪の温度が初期値から３０℃上昇した時点を寿命とした。結果を表２に示す。なお、表２に示した寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。また、摩擦トルクの初期値も表２に示す。この摩擦トルクも、比較例１の摩擦トルクを１とした場合の相対値で示してある。
【００８１】
表２から、微小凹部の直径が１００μｍで、端面全面のうち微小凹部が形成された部分の合計の面積の割合が２０面積％である実施例５が、最も耐久性が優れていることが分かる。また、微小凹部の直径がいずれの場合でも、端面全面のうち微小凹部が形成された部分の合計の面積の割合が２０面積％のものが、最も摩擦トルクが低かった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
【図２】図１の深溝玉軸受を構成する内輪を示す図である。
【図３】図２のＡ部分を拡大して示した図である。
【図４】図３の溝の内面を拡大して示した図である。
【図５】内輪の製造工程を説明する図である。
【図６】第二の実施形態である深溝玉軸受用の内輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
【図７】第二の実施形態の変形例を示す、内輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
【図８】第三の実施形態である深溝玉軸受用の内輪の一部分を拡大して示した断面図である。
【図９】ショットピーニングの方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００８３】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      転動体
３ａ    転動面
１０      溝
１１      長方形状の凹部
１２      円形状の凹部
１４      微小凹部
１６      マスク材
１７      ショット材
１８      露出部
１９      潤滑被膜
【図１】
2008045573.tif 000005
【図２】
2008045573.tif 000006
【図３】
2008045573.tif 000007
【図４】
2008045573.tif 000008
【図５】
2008045573.tif 000009
【図６】
2008045573.tif 000010
【図７】
2008045573.tif 000011
【図８】
2008045573.tif 000012
【図９】
2008045573.tif 000013