(57)【要約】【課題】安価、且つ優れた耐久性を備えたソリッド型針状ころ軸受を提供する。【解決手段】ソリッド型針状ころ軸受１０は、外輪１１と、内輪１２と、外輪１１及び内輪１２間に転動自在に配置される複数の針状ころ１３と、針状ころ１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４とを備える。外輪１１の軌道面１０ａの面粗さＲａが０．１２〜０．２５μｍであり、内輪１２の軌道面１１ａの面粗さＲａが０．０２〜０．０４μｍであり、針状ころ１３の転動面１３ａの面粗さが０．０２μｍＲａ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪及び前記内輪間に転動自在に配置される複数の針状ころと、前記針状ころを円周方向に等間隔に保持する保持器と、を備え、前記外輪が切削加工されるソリッド型針状ころ軸受であって、
前記外輪の軌道面の面粗さＲａは、０．１２〜０．２５μｍであり、
前記内輪の軌道面の面粗さＲａは、０．０２〜０．０４μｍであり、
前記針状ころの転動面の面粗さＲａは、０．０２μｍ以下であることを特徴とするソリッド型針状ころ軸受。
【請求項２】
前記針状ころの転動面は、ポット内にメディア、コンパウンド、界面活性剤を投入したバレル処理によって粗仕上加工を行なった後、ポット内にメディア、界面活性剤を投入したバレル処理によって仕上加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のソリッド型針状ころ軸受。
【請求項３】
前記針状ころの転動面の表面に存在する微小な凹凸のうち、最も高い部分の位置を最表面位置とした場合、前記最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積において、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合が、９０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のソリッド型針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッド型針状ころ軸受に関し、特に、建設機械用モータやポンプ等、各種産業機械に使用されるソリッド型針状ころ軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、針状ころ軸受の針状ころや軌道輪の寿命は、転動面の表面粗さによって大きく影響を受けることが知られている。転動面の表面粗さを、例えば、Ｒｍａｘ×０．３〜０．８μｍのランダムなすり傷の粗面に形成すると、軸等の相手部材の面粗さが粗く且つ希薄潤滑条件においては有効であるものの、相手部材が良好な仕上げ面を有する内輪等であると、潤滑が十分な条件において、油膜形成が不十分となる場合があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、針状ころの表面もしくは内外輪の転動面にバレル研磨によって微小な独立した無数のくぼみをランダムに設け、該微小くぼみが設けられた面の軸方向面粗さ及び円周方向面粗さを規制すると共に、微小なくぼみの占める表面積比率を１０〜４０％に規制して、希薄潤滑状態での長寿命化を図った転がり軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２７２４２１９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、特許文献１に記載の転がり軸受では、表面に存在する微小なくぼみの性状が適正でないと、条件が厳しい場合には、必ずしも十分な耐久性を得られない場合があり、また、相手部材の仕上げ面が良く、且つ潤滑が十分な条件においては、その効果が得られるものではない。
【０００５】
さらに、針状ころの表面と内外輪の転動面がいずれも滑らかに仕上げられている場合には、すべりが発生して、針状ころにスキューが生じるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スキューの発生を抑制し、耐久性に優れたソリッド型針状ころ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】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  外輪と、内輪と、前記外輪及び前記内輪間に転動自在に配置される複数の針状ころと、前記針状ころを円周方向に等間隔に保持する保持器と、を備え、前記外輪が切削加工されるソリッド型針状ころ軸受であって、
前記外輪の軌道面の面粗さＲａは、０．１２〜０．２５μｍであり、
前記内輪の軌道面の面粗さＲａは、０．０２〜０．０４μｍであり、
前記針状ころの転動面の面粗さＲａは、０．０２μｍ以下であることを特徴とするソリッド型針状ころ軸受。
（２）  前記針状ころの転動面は、ポット内にメディア、コンパウンド、界面活性剤を投入したバレル処理によって粗仕上加工を行なった後、ポット内にメディア、界面活性剤を投入したバレル処理によって仕上加工を行うことを特徴とする（１）に記載のソリッド型針状ころ軸受。
（３）  前記針状ころの転動面の表面に存在する微小な凹凸のうち、最も高い部分の位置を最表面位置とした場合、前記最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積において、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合が、９０％以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のソリッド型針状ころ軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のソリッド型針状ころ軸受によれば、外輪の軌道面の面粗さＲａが０．１２〜０．２５μｍであり、内輪の軌道面の面粗さＲａが０．０２〜０．０４μｍであり、且つ針状ころの転動面の面粗さＲａが０．０２μｍ以下としたので、粗い面粗さを有する外輪の軌道面によって針状ころにブレーキ作用を与えることにより、スキューの発生を防止して針状ころの姿勢を矯正することができる。これによって、針状ころと内輪間のすべりを抑制して軸受寿命を延ばすことができる。また、面粗さＲａが０．１２〜０．２５μｍの外輪の軌道面に対して、希薄潤滑条件下においても、十分な油膜形成が可能となり耐久性を向上させることができる。
【０００９】
また、針状ころの転動面は、ポット内にメディア、コンパウンド、界面活性剤を投入したバレル処理によって粗仕上加工を行なった後、ポット内にメディア、界面活性剤を投入したバレル処理によって仕上加工を行うことで、一度に大量の針状ころを良好な面粗さに、低コストで加工することができる。
【００１０】
さらに、針状ころの転動面の表面に存在する微小な凹凸のうち、最も高い部分の位置を最表面位置とした場合、最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積において、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合が、９０％以上とすることが好ましい。これによって、針状ころの転動面に油膜を確保して耐久性をより向上させることができる。
【００１１】
尚、最表面位置から深さ方向にｘμｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積とは、上記最表面位置から深さ方向にｘμｍ寄った位置で面方向に広がる仮想平面を考えた場合に、この仮想平面により切断される部分の面積を言う。更に、相手部材と接触する部分の表面全体の面積とは、この表面が平坦面であるとして考えた（傾斜部分の存在に基づく面積の増大を補正した）場合の面積を言う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るソリッド型針状ころ軸受の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、ソリッド型針状ころ軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａ及び鍔部１１ｂを有し、切削加工によって形成される外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有し、切削加工によって形成される内輪１２と、外輪１１の外輪軌道面１１ａ及び内輪１２の内輪軌道面１２ａ間に転動自在に配設される複数の針状ころ１３と、針状ころ１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、を備える。
【００１３】
外輪軌道面１１ａは、研磨仕上げ加工によって、面粗さ０．１２〜０．２５μｍＲａにされており、内輪軌道面１２ａは、超仕上げ加工によって、面粗さ０．０２〜０．０４μｍＲａにされている。また、針状ころ１３の転動面１３ａは、後に詳述するバレル加工によって、面粗さ０．０２μｍＲａ以下の良好な面に形成されている。
【００１４】
また、転動面１３ａは、転動面１３ａの表面に存在する微小な凹凸のうち、最も高い部分の位置を最表面位置とした場合、最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積において、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合が、９０％以上とするのが好ましい。
【００１５】
このような微小な凹凸は、その凹部に潤滑油を保持することができ、これにより、希薄潤滑条件下においても、転動面１３ａと外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａとの当接部に存在する油膜の強度をより高くして、早期剥離に結び付くような金属接触の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
次に、針状ころの転動面に微小な凹凸を形成するのに好適な加工手順について説明する。図２は針状ころの概略加工手順を示す図であり、図３はバレル仕上げ装置の概略構成図である。
【００１７】
図２に示すように、針状ころ１３は、例えば、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２の線材を所定の長さに切断し（ステップＳ１）、所定の形状にプレス成形する（ステップＳ２）。その後、焼入れ、焼戻し処理を行い（ステップＳ３）、表面に所定の硬度が付与される。そして、クラウニングバレルにより転動面１３ａをクラウニング形状に形成し（ステップＳ４）、次いで、バレル処理による粗仕上加工（ステップＳ５）及び仕上加工（ステップＳ６）によって針状ころ１３の転動面１３ａに微細な凹凸を形成する。
【００１８】
バレル加工装置２０は、図３に示すように、回転中心軸ＣＬが水平に配置された複数のポット２１を備えている。ポット２１内に針状ころ１３及び研磨材であるメディアを投入し、矢印Ａ方向に自転させながら矢印Ｂ方向に公転させて針状ころ１３の転動面１３ａに表面加工を施す。ポット２１内に投入する針状ころ１３は、その体積がポット２１の容量の３６〜４０％とすることが良好なバレル加工を行う上から好ましい。
【００１９】
粗仕上加工は、ポット２１内に被加工物である針状ころ１３及びメディアである直径が略４ｍｍの多数のアルミナボールと共に、コンパウンド及び界面活性剤を投入した状態で、ポット２１を矢印Ａ及びＢ方向に回転させ、アルミナボールによって針状ころ１３の転動面１３ａにコンパウンドを擦り付けて転動面１３ａの表面に微細な傷を付けて行う。
【００２０】
仕上加工は、ポット２１内に粗仕上加工された針状ころ１３及び多数のアルミナボールと共に、界面活性剤を投入した状態（コンパウンドは投入せず）でポット２１を矢印Ａ及びＢ方向に回転させて行う。この仕上加工では、界面活性剤によって転動面１３ａの表面のすべりを良好にした状態で、アルミナボールによって針状ころ１３の転動面１３ａの表面を擦り、粗仕上加工においてコンパウンドで傷付けた転動面１３ａの表面の微小エッジ部を丸める。
【００２１】
仕上加工時間に対する粗仕上加工時間の割合は、４０〜５０％程度にすることが好ましく、これにより最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分での、面方向の仮想平面に関する断面積が、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合を、９０％以上とすることができる。例えば、粗仕上加工時間を１０分とすれば、仕上加工時間は２０〜２５分程度となる。
【００２２】
従って、本実施形態のソリッド型針状ころ軸受１０は、軌道面の面粗さＲａが０．０２〜０．０４μｍの内輪を用いた場合であっても、面粗さＲａが比較的粗い、０．１２〜０．２５μｍの外輪軌道面１１ａと、面粗さＲａが０．０２μｍ以下にされた針状ころ１３の転動面１３ａとが接触することによって、針状ころ１３にブレーキ作用が働き、針状ころ１３のスキュー発生が防止される。これにより、針状ころ１３の姿勢が正されて滑らかな内輪軌道面１２ａでの針状ころ１３のすべりが抑制され、軸受寿命の延長が図られる。また、面粗さＲａが０．１２〜０．２５μｍの外輪の軌道面に対して、希薄潤滑条件下においても、十分な油膜形成が可能となり耐久性を向上させることができる。
【００２３】
また、針状ころ１３の転動面１３ａは、バレル加工（粗バレル及び仕上げバレル）によって、最表面位置から２．０μｍ寄った位置部分での断面積の割合が９０％以上にされているので、微小な凹凸に潤滑油を保持することができ、針状ころ１３の転動面１３ａと外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａとの当接部に存在する油膜の強度を高くして、金属接触の発生を防止することができる。
【００２４】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態であるソリッド型針状ころ軸受の縦断面図である。
【図２】針状ころの概略加工手順を示す図である。
【図３】バレル加工装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０      ソリッド型針状ころ軸受
１１      外輪
１１ａ    外輪の軌道面
１２      内輪
１２ａ    内輪の軌道面
１３      針状ころ
１３ａ    転動面
１４      保持器
【図１】
2008281062.tif 000003
【図２】
2008281062.tif 000004
【図３】
2008281062.tif 000005