(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストニードル軸受の軌道輪であって、
軌道面と、前記軌道面と反対側に位置する背面とを備え、
前記軌道面および前記背面は、それぞれ前記スラストニードル軸受の軸方向に対する傾斜面を含み、
さらに、前記背面は、前記傾斜面上において前記軸方向に突出した複数の凸部を含み、
複数の前記凸部は、前記軌道輪の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されており、
前記凸部は、前記軌道輪の外周に沿うように設けられている、軌道輪。
【請求項２】
スラストニードル軸受の軌道輪であって、
軌道面と、前記軌道面と反対側に位置する背面とを備え、
前記軌道面および前記背面は、それぞれ前記スラストニードル軸受の軸方向に対する傾斜面を含み、
さらに、前記背面は、前記傾斜面上において前記軸方向に突出した複数の凸部を含み、
複数の前記凸部は、前記軌道輪の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されており、
前記凸部は、前記軌道輪の内周に沿うように設けられている、軌道輪。
【請求項３】
前記凸部は、弾性変形可能である、請求項１または２に記載の軌道輪。
【請求項４】
前記背面には凹凸が形成されており、
前記凸部は、前記凹凸の頂部である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の軌道輪。
【請求項５】
前記凸部は前記軌道輪と別体として構成されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の軌道輪。
【請求項６】
前記凸部は、前記周方向において３つ以上設けられている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の軌道輪。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の軌道輪と、
前記軌道輪の軌道面上を転動する転動体とを備える、スラストニードル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストニードル軸受の軌道輪および該軌道輪を備えるスラストニードル軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラストニードル軸受の軌道輪は、軌道面および軌道面と反対側の面が回転軸の軸中心に対して傾斜している。スラストニードル軸受に印加されるスラスト荷重が大きいときには、軌道輪の傾斜は矯正されてニードルころのストレート部が転動面となる。これに対し、スラストニードル軸受に印加されるスラスト荷重が小さいとき（たとえば７０Ｎ）には、軌道輪の傾斜は矯正されずニードルころのクラウニング部が転動面となる。クラウニング部はストレート部と比べて真円度が大きい。そのため、クラウニング部が転動面であるときは、ストレート部が転動面である時と比べて、ニードルころおよび軌道輪の振動が大きくなり、さらに振動が回転軸などに伝達されることにより、当該振動に起因した騒音が大きくなる。
【０００３】
スラストニードル軸受の静粛性の向上に結び付く技術として、スラストニードル軸受とその支持構造物との間に振動絶縁体を配置する技術や、ニードルの少なくとも軸方向両端寄り部分に超仕上加工によるクラウニング部を設ける技術が知られている（たとえば、（たとえば、特開２０１２−０９７８９８号公報、特開２０１２−２１５２５５号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０９７８９８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、いずれの場合も製造コストが高いという問題があった。本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、静粛性が高く、かつ上記スラストニードル軸受と比べて製造コストが低いスラストニードル軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る軌道輪は、スラストニードル軸受の軌道輪であって、軌道面と、前記軌道面と反対側に位置する背面とを備える。上記軌道面および前記背面は、それぞれ前記スラストニードル軸受の軸方向に対する傾斜面を含む。さらに、前記背面は、前記傾斜面上において前記軸方向に突出した複数の凸部を含む。複数の前記凸部は、前記軌道輪の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、静粛性が高く、かつ上記スラストニードル軸受と比べて製造コストが低いスラストニードル軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る軌道輪を説明するための正面図である。
【図２】図１に示す矢印ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図３】実施の形態１に係る軌道輪を備えるスラストニードル軸受を説明するための断面図である。
【図４】平均位相角を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係る軌道輪の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る軌道輪の製造方法の変形例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係る軌道輪の変形例を説明するための正面図である。
【図８】図７に示す矢印ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た断面図である。
【図９】図７に示す軌道輪を備えるスラストニードル軸受を説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る軌道輪を説明するための正面図である。
【図１１】図１０に示す矢印ＸＩ−ＸＩから見た断面図である。
【図１２】実施の形態２に係る軌道輪を備えるスラストニードル軸受を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態２に係る軌道輪の製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態２に係る軌道輪の変形例を説明するための断面図である。
【図１５】試料６のスラストニードル軸受を説明するための断面図である。
【図１６】試料７のスラストニードル軸受を説明するための断面図である。
【図１７】試料２のスラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの、軌道輪と軸受支持部材との接触状態の評価結果を示す図である。
【図１８】試料５のスラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの、軌道輪と軸受支持部材との接触状態の評価結果を示す図である。
【図１９】試料６のスラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの、軌道輪と軸受支持部材との接触状態の評価結果を示す図である。
【図２０】試料７のスラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの、軌道輪と軸受支持部材との接触状態の評価結果を示す図である。
【図２１】試料１〜１０のスラストニードル軸受の音響測定結果を示すグラフである。
【図２２】実施の形態１に係る軌道輪の変形例を示す断面図である。
【図２３】実施の形態２に係る軌道輪の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１０】
（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、実施の形態１に係る軌道輪１０について説明する。軌道輪１０は、スラストニードル軸受２０（図３参照）の軌道輪である。軌道輪１０は、スラストニードル軸受２０において固定軸３２（図３参照）に接続される側の軸方向の一端１Ａと、スラストニードル軸受２０において軸受支持部材としての回転軸３１（図３参照）に接続される側の他端１Ｂとを有している。軌道輪１０は、従来の軌道輪と同様の構成を備える本体部１と、本体部１に固定されており他端１Ｂを構成する複数のシム（凸部）４とを備える。本体部１（軌道輪１０）は、軸方向に対して交差する方向に延在する第１部分２と、軸方向に延在するとともに第１部分２と接続されている第２部分３とを備えている。第１部分２は、軌道面５と、軌道面５と反対側に位置する背面６とを含む。
【００１１】
図２および図３に示されるように、軌道面５および背面６は、それぞれスラストニードル軸受２０の軸方向に対する傾斜面として構成されている。背面６の内周端が軌道輪１０の上記一端１Ａ側に設けられており、背面６の外周端が軌道輪１０の上記他端１Ｂ側に設けられている。背面６の上記内周端から上記外周端までの軸方向における距離（以下、テーパー量という）は、１０μｍ以上である。
【００１２】
以下、背面６の上記内周端が軌道輪１０の上記一端１Ａ側に設けられており、背面６の上記外周端が軌道輪１０の上記他端１Ｂ側に設けられている状態での、上記テーパー量をプラスとする。一方、背面６の上記内周端が軌道輪１０の上記他端１Ｂ側に設けられており、背面６の上記外周端が軌道輪１０の上記一端１Ａ側に設けられている状態での、上記テーパー量をマイナスとする。軌道輪１０の上記テーパー量はたとえばプラスマイナス５０μｍ以下である。
【００１３】
複数のシム４は、背面６の上記傾斜面上において軸方向に突出している。複数のシム４は、軌道輪１０の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。複数のシム４の内径側に接する円の中心は、軌道輪１０の中心点と重なる。複数のシム４は、軌道輪１０（本体部１）と別体として構成されている。複数のシム４は、たとえば接着、溶接などにより軌道輪１０の背面６に固定されている。複数のシム４は、たとえば上記周方向において４つ設けられている。複数のシム４は、たとえば周方向において互いに等間隔に設けられている。複数のシム４は、好ましくは軌道輪１０の外周側に設けられており、より好ましくは軌道輪１０の外周に沿うように設けられている。複数のシム４の内周端部は、たとえば背面６の上記外周端部と背面６の内周端部との間に位置している。すなわち、複数のシム４は、周方向およびラジアル方向において、背面６の一部上に設けられている。
【００１４】
上記軸方向から軌道輪１０を平面視したときの複数のシム４の平面形状は、シム４の外径側に位置する部分が軌道輪１０の外周に沿うように設けられている限りにおいて、任意の形状であればよい。複数のシム４において外径側に位置する部分は、円弧状に設けられている。背面６に垂直は方向における複数のシム４の厚みは、設置スペースに収容可能であり、かつ、スラストニードル軸受２０においてスラスト荷重が印加されたときに弾性変形によりたわみが生じた軌道輪１０と軸受支持部材（回転軸３１）との接触を抑制可能な限りにおいて、任意の厚みとすることができる。背面６に垂直は方向における複数のシム４の厚みは、好ましくは、軌道輪１０の厚み以下である。たとえば、軌道輪１０の厚みが０．８ｍｍのときに、シム４の上記厚みは、０．０１ｍｍである。
【００１５】
複数のシム４を構成する材料は、スラストニードル軸受２０において大きなスラスト荷重が印加されたときにも高い耐久性を有し、かつ比較的小さなスラスト荷重（たとえば７０Ｎ）が印加されたときには弾性変形可能な任意の材料であればよく、たとえば金属材料、樹脂材料、およびセラミックス材料からなる群から選択される少なくとも１つである。具体的には、複数のシム４を構成する材料は、鉄系材料、銅合金、およびアルムミウム合金からなる金属材料群から選択される少なくとも１つであってもよい。また、複数のシム４を構成する材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、およびポリエチレンテレフタレートからなる熱可塑性樹脂群と、フェノール、不飽和ポリエステル、およびエポキシからなる熱硬化性樹脂群とから選択される少なくとも１つであってもよい。また、複数のシム４を構成する材料は、上記熱可塑性樹脂群および上記熱硬化性樹脂群から選択される少なくとも１つと、ガラス繊維および炭素繊維などの強化材群から選択される少なくとも１つとが配合されたものであってもよい。また、複数のシム４を構成する材料は、窒化ケイ素および酸化ケイ素などのセラミックス材料群から選択される少なくとも１つであってもよい。
【００１６】
複数のシム４において、ラジアル方向の内径（内周）側におけるシム４の周方向に沿った長さの合計は、複数のシム４の内径側に接する円の円周の長さに対し、１０％以上５０％未満である（以下、当該比率を接触長さ率という）。ここで、内径側におけるシム４の周方向に沿った長さは、たとえば図１において、シム４の内径側における周方向の両端部間の最短距離である。言い換えると、当該長さは、たとえばラジアル方向における軌道輪１０の中心点Ｏを中心とするシム４の内径（内周）側に接する円を考えたときに、当該円とシム４との接点を通る当該円の接線上に位置する上記両端部間の距離である。
【００１７】
図４を参照して、スラスト方向に直交する平面上において、ラジアル方向における軌道輪１０の中心点Ｏと、内径側における複数のシム４の周方向の両端部との成す平均角度は、１５度以上３０度以下である。ここで、当該平均角度は、中心点Ｏと内径側における各シム４の周方向の両端部との成す位相角θ１，θ２，θ３，θ４の合計値を、シム４の個数で割った平均値（以下、平均位相角という）をいう。複数のシム４の個々の位相角θ１，θ２，θ３，θ４は、互いに等しく設けられているのが好ましい。
【００１８】
シム４は、背面６において回転軸３１と接触部である。背面６の面積に対し、スラストニードル軸受２０において回転軸３１と接触する部分（シム４の少なくとも一部）の面積の比率（接触面積率）は、５％以上２０％以下である。
【００１９】
次に、図３を参照して、実施の形態１に係る軌道輪１０を備えるスラストニードル軸受２０について説明する。スラストニードル軸受２０は、軌道輪１０と、軌道輪１０の軌道面５上を転動可能に設けられているニードルころ７と、ニードルころ７を転動可能に保持する保持器８とを備える。ニードルころ７は、軌道面５と接触する外径面の端部にクラウニングが形成されている。上述のように、スラストニードル軸受２０は、軌道面５および背面６が軸方向に対して傾斜している。そのため、スラスト荷重が比較的小さい（たとえば７０Ｎ）場合、軌道面５はニードルころ７のクラウニング部と接している。また、スラスト荷重が比較的小さい（たとえば７０Ｎ）場合、背面６上においては複数のシム４のみが回転軸３１と接している。
【００２０】
次に、図５を参照して、実施の形態１に係る軌道輪１０の製造方法について説明する。
まず、本体部１およびシム４を準備する（工程（Ｓ０１））。本体部１は、上述のように、上記交差する方向に沿って延在する第１部分２と、軸方向に沿って延在する第２部分３とを含む。第１部分２は、軌道面５と背面６とを有している。本体部１の上記テーパー量はたとえばプラスマイナス５０μｍ以下である。本体部１は、たとえば従来の軌道輪の製造方法により製造され得る。シム４は、たとえば４個準備される。各シム４は、それぞれ上記構成を備えている。各シム４は、たとえば市販のシムであってもよい。また、各シム４は、従来のシムと同様の製造方法により製造され得る。
【００２１】
次に、本体部１の背面６にシム４を固定する（工程（Ｓ０２））。本体部１の上記テーパー量がプラスの場合には、図１〜図３に示されるように、複数のシム４はそれぞれ本体部１の外周に沿うように固定される。複数のシム４は、周方向において等間隔に配置される。背面６とシム４とは、任意の方法により固定され得るが、たとえば接着または溶接により互いに固定される。このようにして、実施の形態１に係る軌道輪１０が製造される。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る軌道輪１０の作用効果について説明する。軌道輪１０は、スラストニードル軸受２０の軌道輪であって、軌道面５と、軌道面５と反対側に位置する背面６とを備える。軌道面５および背面６は、それぞれスラストニードル軸受２０の軸方向に対する傾斜面を含む。さらに、背面６は、傾斜面上において軸方向に突出した複数のシム（凸部）４を含む。複数のシム（凸部）４は、軌道輪１０の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。
【００２３】
このようにすれば、軌道面５の反対側に位置する背面６は複数のシム（凸部）４を含むため、軌道輪１０に印加されるスラスト荷重がたとえば７０Ｎ程度と比較的小さいときにも複数のシム４が回転軸３１（軸受支持部材）と接触可能である。そのため、ニードルころ７のクラウニング部が軌道面５と転動することにより軌道輪１０に生じる振動エネルギーは、シム４の弾性エネルギーに変換され得る。つまり、軌道輪１０の振動はシム４の弾性変形により緩和され、回転軸３１などに伝達されにくく、騒音の増大が抑制される。また、軌道輪１０は本体部１と別体として形成されたシム４を背面６に接着することにより容易に製造される。そのため、軌道輪１０は、静粛性が高く、かつ製造コストが比較的低い。軌道輪１０を備えるスラストニードル軸受２０は、振動絶縁体または超仕上げ加工されたニードルころを備える従来のスラストニードル軸受と比べて製造コストが抑制されている。
【００２４】
上記軌道輪１０において、凸部４は弾性変形可能である。このようにすれば、軌道輪１０に印加されるスラスト荷重がたとえば７０Ｎ程度と比較的小さい状態とそれ以上に大きい状態とが繰り返し実現される場合においても、凸部４は上記小さい状態において回転軸３１と接触した状態を再現することができる。そのため、上記小さい状態において軌道輪１０に生じる振動エネルギーは、凸部４の弾性エネルギーに変換され得る。その結果、軌道輪１０の振動はシム４の弾性変形により緩和され、回転軸３１などに伝達されにくく、騒音の増大が抑制される。上記軌道輪１０は、スラスト荷重が上記小さい状態とそれ以上に大きい状態とが繰り返し実現される機械装置に適用されるスラストニードル軸受に好適である。
【００２５】
上記軌道輪１０において、凸部４は軌道輪１０と別体として構成されている。凸部は、たとえばシム４として構成されている。このようにすれば、従来の軌道輪の製造方法と同様の方法により製造された本体部１とシム４とによって、軌道輪１０を容易に得ることができる。
【００２６】
上記軌道輪１０において、シム（凸部）４は、周方向において３つ以上設けられている。このようにすれば、軌道輪１０に印加されるスラスト荷重がたとえば７０Ｎ程度と比較的小さいときにも３つ以上のシム４が回転軸３１（軸受支持部材）と接触可能である。そのため、当該軌道輪１０によれば、３つ以上のシム４と回転軸３１との接触状態が安定しているため、軌道輪１０の振動は３つ以上のシム４の弾性変形により効果的に緩和される。
【００２７】
上記軌道輪１０において、シム（凸部）４は軌道輪１０の外周に沿うように設けられているのが好ましい。軌道輪１０の上記テーパー量がプラスの場合には、軌道輪１０の外周が軸方向において回転軸３１に最も近い位置に配置される。そのため、複数のシム４が軌道輪１０の外周に沿うように設けられていれば、複数のシム４と回転軸３１とを容易に接触させることができ、軌道輪１０に印加される比較的小さなスラスト荷重によってもシム４を弾性変形させることができる。その結果、当該軌道輪１０によれば、上記テーパー量がプラスの場合であってシム４が外周よりもラジアル方向の内周側に配置されている場合と比べて、軌道輪１０の振動をより効果的に緩和することができる。
【００２８】
上記軌道輪１０は、複数のシム（凸部）４において、スラストニードル軸受２０のラジアル方向の内径側におけるシム（凸部）４の周方向に沿った長さの合計が、複数のシム（凸部）４の内径側に接する円の円周の長さに対し、１０％以上５０％未満であるのが好ましい。
【００２９】
このようにすれば、シム４が周方向において離散的にかつ部分的に設けられているため、軌道輪１０における回転軸３１との接触部は周方向において離散的にかつ部分的に設けられている。そのため、ニードルころ７のクラウニング部が軌道面５と転動することにより軌道輪１０に生じる振動エネルギーは、シム４の弾性エネルギーに変換され得る。接触長さ率が１０％未満であると、軌道輪１０において弾性変形する部分が大きくなって剛性が低下し、軌道輪１０と軸受支持部材（回転軸３１）とが接触する可能性がある。一方、接触長さ率が５０％超えであると、振動エネルギーを弾性エネルギーに十分に変換することができない。
【００３０】
上記軌道輪１０は、スラスト方向に直交する平面上において、ラジアル方向における軌道輪１０の中心点Ｏと、内径側における複数のシム（凸部）４の周方向の両端部との成す平均位相角が、１５度以上３０度以下であるのが好ましい。このようにすれば、軌道輪１０に印加されるスラスト荷重がたとえば７０Ｎ程度と比較的小さいときにも、ニードルころ７のクラウニング部が軌道面５と転動することにより軌道輪１０に生じる振動エネルギーは、シム４の弾性エネルギーに変換され得る。平均位相角が１５度未満であると、軌道輪１０と軸受支持部材（回転軸３１）とが接触する可能性がある。一方、平均位相角が３０度超えであると、振動エネルギーを弾性エネルギーに十分変換することができない。
【００３１】
上記軌道輪１０において、シム（凸部）４は３個以上５個以下設けられているのが好ましい。シム（凸部）４の数は、接触長さ率および平均位相角が上記条件を満たしている限りにおいて、任意の個数設けられていればよい。シム４が３個以上設けられていることにより、軌道輪１０のシム４と回転軸３１との接触状態は安定する。また、シム（凸部）４が５個以下であれば、製造コストを抑えることができる。
【００３２】
実施の形態１に係るスラストニードル軸受２０は、上記軌道輪１０と、軌道輪１０の軌道面５上を転動するニードルころ７（転動体）とを備える。このようなスラストニードル軸受２０は、静粛性が高く製造コストが低い軌道輪１０を備えるため、振動絶縁体または超仕上げ加工されたニードルころを備える従来のスラストニードル軸受と比べて製造コストが抑制されている。
【００３３】
実施の形態１に係る軌道輪１０において、シム４は背面６に接着または溶接により固定されているが、これに限られるものでは無い。シム４は、軸方向において背面６（第１部分２）と回転軸３１との間に単に挟まれていてもよい。このようなシム４を備える軌道輪１０であっても、軌道輪１０にスラスト荷重が印加されることによってシム４は背面６と回転軸３１との間に挟持されることから、上記軌道輪１０と同様の効果を奏することができる。なお、図６を参照して、当該軌道輪１０の製造方法は、基本的には図５に示される上記軌道輪１０の製造方法と同様の構成を備えるが、背面６にシム４を固定する工程（Ｓ０２）に代えて、背面６と軸受支持部材としての回転軸３１との間にシム４を配置する工程（Ｓ０３）を備える点で異なる。すなわち、当該軌道輪１０は、スラストニードル軸受２０として任意の軸受装置に組み込まれるときに、本体部１とシム４とが上述した位置関係で組み立てられることにより、得られる。
【００３４】
また、実施の形態１に係る軌道輪１０において、シム４は軌道輪１０の外周に沿うように設けられているが、これに限られるものでは無い。図７〜図９を参照して、上記テーパー量がマイナスである軌道輪１１における複数のシム４は、好ましくは軌道輪１１の内周側に設けられており、より好ましくは軌道輪１１の内周に沿うように設けられている。たとえば第１部分２と第２部分３との接続部が軌道輪１１の内周に沿うように設けられている場合には、複数のシム４は当該接続部に沿うように設けられている。上記テーパー量がマイナスである軌道輪１１では、軌道輪１１の内周が軸方向において回転軸３１に最も近い位置に配置される。そのため、複数のシム４が軌道輪１１の内周に沿うように設けられていれば、複数のシム４と回転軸３１とを容易に接触させることができ、軌道輪１１に印加される比較的小さなスラスト荷重によってもシム４を弾性変形させることができる。その結果、当該軌道輪１１によれば、上記テーパー量がマイナスの場合であってシム４が内周よりもラジアル方向の外周側に配置されている場合と比べて、軌道輪１１の振動をより効果的に緩和することができる。なお、図２２を参照して、第１部分２と第２部分３との接続部が軌道輪１１の外周に沿うように設けられている場合には、複数のシム４は第１部分２の内周側に位置する端部に沿うように設けられていてもよい。
【００３５】
（実施の形態２）
次に、図１０〜図１２を参照して、実施の形態２に係る軌道輪１２について説明する。実施の形態２に係る軌道輪１２は、基本的には実施の形態１に係る軌道輪１０，１１と同様の構成を備えるが、背面６には複数の凹凸（うねり）が形成されており、複数の凸部は複数の当該凹凸の頂部９である点で異なる。言い換えると、軌道輪１２において、頂部（凸部）８は背面６と一体として構成されている点で軌道輪１０，１１と異なる。
【００３６】
背面６に形成された複数の凹凸は、周方向において周期的に設けられている。複数の頂部（凸部）８は、軌道輪１２の外周における複数の凹凸の頂点を含む。軌道輪１２の外周における複数の凹凸の上記頂部と当該頂部と最も離れている谷部との軸方向における距離（振幅）は、１００μｍ以下であるのが好ましい。
【００３７】
軌道輪１２においても、軌道輪１２の中心点Ｏと、内径側における複数の頂部９の周方向の両端部との成す平均角度は、１５度以上３０度以下である。ここで、軌道輪１２の平均角度は、中心点Ｏと内径側における各頂部９の周方向の両端部との成す位相角θ１，θ２，θ３，θ４の合計値を、頂部９の個数で割った平均値をいう。なお、各頂部９の周方向の両端部とは、各頂部９と回転軸３１とを接触させた状態で軌道輪１２に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときに、回転軸３１に接触する部分の両端部であり、たとえば周方向における中央に上記頂点を含む。複数の頂部９の個々の位相角θ１，θ２，θ３，θ４は、互いに等しく設けられているのが好ましい。
【００３８】
次に、図１３を参照して、軌道輪１２の製造方法について説明する。まず工程（Ｓ１０）として成形体準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、任意の添加物を含有し、残部鉄および不純物からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有する成形体が作製される。より具体的には、１０００ｍｍ以上の内径を有する内輪の形状に応じた成形体が作製される。
【００３９】
次に、工程（Ｓ１５）として、成形体を塑性変形させる工程が実施される。この工程（Ｓ１５）では、成形体は凹凸形状を有する治具に押し当てられることにより、塑性変形する。成形体の上記テーパー量がプラスの場合には、成形体の外周側に凹凸形状を形成可能な冶具が用いられる。また、成形体の上記テーパー量がマイナスの場合には、成形体の外周側に凹凸形状を形成可能な冶具が用いられる。
【００４０】
次に、工程（Ｓ２０）として、焼ならし工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１５）において作製された成形体がＡ１変態点以上の温度に加熱された後、Ａ１変態点未満の温度に冷却されることにより焼ならし処理が実施される。このとき、焼ならし処理の冷却時における冷却速度は、成形体を構成する鋼がマルテンサイトに変態しない冷却速度、すなわち臨界冷却速度未満の冷却速度であればよい。そして、焼ならし処理後の成形体の硬度は、この冷却速度が大きくなると高く、冷却速度が小さくなると低くなる。そのため、当該冷却速度を調整することにより、所望の硬度を成形体に付与することができる。
【００４１】
次に、焼入硬化工程が実施される。この焼入硬化工程は、工程（Ｓ３０）として実施される誘導加熱工程と、工程（Ｓ４０）として実施される冷却工程とを含んでいる。工程（Ｓ３０）では、誘導加熱部材としてのコイルが、成形体において転動体が転走すべき面である転走面（環状領域）の一部に面するように配置される。次に、成形体が中心軸周りに回転されるとともに、コイルに対して電源（図示しない）から高周波電流が供給される。これにより、成形体の転走面を含む表層領域がＡ１点以上の温度に誘導加熱され、転走面に沿った円環状の加熱領域が形成される。このとき、転走面の表面の温度は、放射温度計などの温度計により測定され、管理される。
【００４２】
次に、工程（Ｓ４０）においては、工程（Ｓ３０）において形成された加熱領域を含む成形体全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域全体がＭＳ点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域がマルテンサイトに変態し、硬化する。以上の手順により、高周波焼入が実施され、焼入硬化工程が完了する。
【００４３】
次に、工程（Ｓ５０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ３０）および（Ｓ４０）において焼入硬化された成形体が、たとえば炉内に装入され、Ａ１点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
【００４４】
次に、工程（Ｓ６０）として仕上工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、たとえば転走面に対して研磨加工などの仕上げ加工が実施される。以上のプロセスにより、スラストニードル軸受２０の軌道輪１２が製造される。
【００４５】
なお、上記テーパー量がプラスである軌道輪１２は、複数の頂部９が軌道輪１１の外周側に設けられており、より好ましくは軌道輪１１の外周に沿うように設けられている。一方、図１４を参照して、上記テーパー量がマイナスである軌道輪１３は、複数の頂部９が軌道輪１１の内周側に設けられており、より好ましくは軌道輪１１の内周に沿うように設けられている。たとえば第１部分２と第２部分３との接続部が軌道輪１１の内周に沿うように設けられている場合には、複数の頂部９は当該接続部に沿うように設けられている。なお、図２３を参照して、第１部分２と第２部分３との接続部が軌道輪１１の外周に沿うように設けられている場合には、複数の頂部９は第１部分２の内周端部に沿うように設けられていてもよい。
【００４６】
実施の形態２に係る軌道輪１２，１３は、軌道面５の反対側に位置する背面６は複数の頂部（凸部）８を含むため、軌道輪１２，１３に印加されるスラスト荷重がたとえば７０Ｎ程度と比較的小さいときにも複数の頂部９が回転軸３１（軸受支持部材）と接触可能である。そのため、ニードルころ７のクラウニング部が軌道面５と転動することにより軌道輪１２，１３に生じる振動エネルギーは、頂部９の弾性エネルギーに変換され得る。その結果、軌道輪１２，１３は、軌道輪１０，１１と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
実施の形態１および２に係る軌道輪１０，１１，１２，１３およびスラストニードル軸受２０は、回転軸にスラスト荷重が作用する任意の機械装置に適用可能であるが、当該スラスト荷重が比較的小さい状態と大きい状態とが繰り返し実現される機械装置に好適である。
【実施例】
【００４８】
本実施例では、実施の形態１および２に係る軌道輪１０，１１，１３を備えるスラストニードル軸受の音圧を測定して、静粛性を評価した。
【００４９】
（試料）
試料１〜５は、実施の形態１および２に係る軌道輪１０，１１，１３を備えるスラストニードル軸受とした。試料６および７は、比較例としての従来のスラストニードル軸受とした。試料８〜１０は、参考例としての従来のスラストニードル軸受とした。試料１〜１０のスラストニードル軸受は、１枚の軌道輪、ニードルころ、および保持器により構成した。試料１〜１０のスラストニードル軸受は、軌道輪外径が７９．３ｍｍ、軌道輪内径が６５．０ｍｍ、軌道輪の厚さが０．８０ｍｍ、軌道輪高さが２．５６ｍｍ、ころを含む軸受高さが２．８０ｍｍ、ニードルころの直径が２．００ｍｍ、ニードルころの長さが３．８０ｍｍ、ニードルころのクラウニング部の長さが１．２０ｍｍ、ニードルころの数が５６本とした。
【００５０】
試料１は、３つのシム４が周方向に等間隔に背面６に接着された軌道輪１０を備えたスラストニードル軸受２０とした。各シム４は、いずれも同一の構成とした。各シム４は、短辺の長さが３ｍｍ、長辺の長さが１０ｍｍ、厚さが１０μｍの直方体とした。各シム４を構成する材料は、いずれも炭素工具鋼ＳＫ２とした。３つのシム４は、それぞれ背面６の外周に沿うように接着された。試料１の軌道輪１０の上記テーパー量は、プラス５０μｍであった。試料１のニードルころ７は、バレル加工により形成されたクラウニング部を有するものとした。当該ニードルころ７は、ストレート部の真円度が０．４３μｍ、クラウニング部の真円度が１．２４μｍであった。
【００５１】
試料２は、４つのシム４が周方向に等間隔に背面６に接着された軌道輪１０を備えたスラストニードル軸受２０とした。軌道輪１０のそれ以外の構成（各シム４の構成および本体部１の構成）は、試料１の軌道輪１０と同等とした。
【００５２】
試料３は、５つのシム４が周方向に等間隔に背面６に接着された軌道輪１０を備えたスラストニードル軸受２０とした。軌道輪１０のそれ以外の構成（各シム４の構成および本体部１の構成）は、試料１の軌道輪１０と同等とした。
【００５３】
試料４は、３つの頂部９が背面６の内周に沿うように等間隔に形成された軌道輪１３を備えたスラストニードル軸受２０とした。背面６上に形成された３つの凹凸の振幅（上記頂部と当該頂部に隣接する谷部との軸方向における距離）や周期（隣り合う上記頂部間の周方向における距離）は、いずれも同等とした。軌道輪１３の上記テーパー量は、マイナス４０μｍであった。
【００５４】
試料５は、４つの頂部が背面６の内周に沿うように等間隔に形成された軌道輪１３を備えたスラストニードル軸受２０とした。軌道輪１３のそれ以外の構成は、試料４の軌道輪１３と同等とした。
【００５５】
試料６は、上記テーパー量がプラス５０μｍである軌道輪を備えた従来のスラストニードル軸受とした。図１５は、試料６のスラストニードル軸受６０を示す断面図である。スラストニードル軸受６０の軌道輪５０は、試料１のスラストニードル軸受１０の本体部と同様の構成を有し、第１部分５２と第２部分５３とを有している。また、スラストニードル軸受６０のニードルころ７および保持器８は、試料１のニードルころ７および保持器８と同様の構成を有している。つまり、試料６のスラストニードル軸受６０は、試料１のスラストニードル軸受２０と、複数のシム４を備えていない点で異なるものとした。
【００５６】
試料７は、上記テーパー量がマイナス４０μｍである軌道輪を備えた従来のスラストニードル軸受の軌道輪とした。図１６は、試料７のスラストニードル軸受６１を示す断面図である。試料７のスラストニードル軸受６１は、試料４のスラストニードル軸受２０と、複数の頂部９が形成されていない点で異なるものとした。
【００５７】
試料８は、試料６と同等の構成を備える従来のスラストニードル軸受の軌道輪にプレステンパー処理（軌道輪を型に押し付けて形状を矯正させた状態で、所定の温度に保持する処理）を施し、上記テーパー量がプラス５μｍとされた軌道輪とした。なお、試料２〜試料８のニードルころは、試料１のニードルころ７と同様の構成を備えるものとした。
【００５８】
試料９は、試料６と同等の構成を備える従来のスラストニードル軸受の軌道輪と、ニードルころとしてクラウニング部が形成されていないストレートころとを備えたスラストニードル軸受とした。当該ニードルころは、真円度が０．３８μｍであった。
【００５９】
試料１０は、試料６と同等の構成を備える従来のスラストニードル軸受の軌道輪と、バレル加工により形成されたクラウニング部に対し粒度２０００の研磨紙を用いたラッピング処理が施されたニードルころとを備えたスラストニードル軸受とした。当該ニードルころは、ストレート部の真円度が０．４６μｍ、クラウニング部の真円度が０．５２μｍであった。
【００６０】
表１に、試料１〜１０のスラストニードル軸受について、軌道輪のテーパー量、凸部（シム、頂部）の数、接触面積率、接触長さ率、平均位相角を示す。
【００６１】
【表１】
0006639844.tif 000002
【００６２】
（評価）
まず、実施例としての試料２および試料５、比較例としての試料６および試料７の各スラストニードル軸受について、スラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの軌道輪と軸受支持部材（回転軸）との接触状態を確認した。具体的には、軌道輪の軌道面と反対側に位置する背面と軸受支持部材との間に圧力に応じて発色する感圧紙を挟み、スラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの感圧紙の発色分布から上記接触状態を確認した。図１７は試料２の評価結果を示す。図１８は試料５の評価結果を示す。図１９は試料６の評価結果を示す。図２０は試料７の評価結果を示す。図１９および図２０に示される試料６および試料７のスラストニードル軸受では、軌道輪と軸受支持部材とが周方向に一様に接触しているのに対し、図１７および図１８に示される試料２および試料５のスラストニードル軸受では、軌道輪と軸受支持部材とが部分的に接触していることが確認された。
【００６３】
次に、試料１〜試料１０のスラストニードル軸受について、スラストニードル軸受に７０Ｎのスラスト荷重を印加したときの騒音レベル（音圧）を評価した。当該評価はＪＩＳ  Ｂ  １５４８に規定された転がり軸受の騒音レベルの測定方法により行った。軸回転速度は、７５０／分とした。図２１は騒音レベルの測定結果を示すグラフである。
【００６４】
試料１〜５のスラストニードル軸受は、試料６および試料７のスラストニードル軸受と比べて騒音レベルが低減されていることが確認された。さらに、試料１〜５のスラストニードル軸受の騒音レベルは、参考例としての試料８〜試料１０のスラストニードル軸受の騒音レベルと同等以下であることが確認された。試料１〜５のスラストニードル軸受は、軌道輪に対するプレステンパー処理またはニードルころに対するラッピング処理に代えて、シム４と背面６との接着工程または成形体を塑性変形する工程が実施され製造されたものである。当該接着工程および塑性変形する工程は、上記プレステンパー処理、上記ラッピング処理またはニードルころに対する超仕上げ加工と比べて低コストで実施され得る。そのため、試料１〜５のスラストニードル軸受は、試料８〜１０のスラストニードル軸受と比べて製造コストが低いながらも、同等の静粛性を有することが確認された。
【００６５】
また、上記接触長さ率が１０％以上５０％未満である試料１〜５の軌道輪１０，１１，１３によれば、上記接触長さ率が１００％である試料６および７の軌道輪と比べてスラストニードル軸受の騒音レベルを低減することができることが確認された。また、上記接触面積率が５％以上２０％以下である試料１〜５の軌道輪１０，１１，１３によれば、上記接触面積率が３３％以上である試料６および７の軌道輪と比べてスラストニードル軸受の騒音レベルを低減することができることが確認された。また、上記平均位相角が１５度以上３０度以下である試料１〜５の軌道輪１０，１１，１３によれば、凸部が形成されておらず上記平均位相角を定義し得ない試料６および７の軌道輪と比べてスラストニードル軸受の騒音レベルを低減することができることが確認された。
【００６６】
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】
【００６７】
１  本体部、１Ａ  一端、１Ｂ  他端、２  第１部分、３  第２部分、４  シム（凸部）、５  軌道面、６  背面、７  ニードルころ、８  保持器、９  頂部（凸部）、１０，１１，１２，１３  軌道輪、２０  スラストニードル軸受、３１  回転軸、３２  固定軸。
【図１】
0006639844.tif 000003
【図２】
0006639844.tif 000004
【図３】
0006639844.tif 000005
【図４】
0006639844.tif 000006
【図５】
0006639844.tif 000007
【図６】
0006639844.tif 000008
【図７】
0006639844.tif 000009
【図８】
0006639844.tif 000010
【図９】
0006639844.tif 000011
【図１０】
0006639844.tif 000012
【図１１】
0006639844.tif 000013
【図１２】
0006639844.tif 000014
【図１３】
0006639844.tif 000015
【図１４】
0006639844.tif 000016
【図１５】
0006639844.tif 000017
【図１６】
0006639844.tif 000018
【図１７】
0006639844.tif 000019
【図１８】
0006639844.tif 000020
【図１９】
0006639844.tif 000021
【図２０】
0006639844.tif 000022
【図２１】
0006639844.tif 000023
【図２２】
0006639844.tif 000024
【図２３】
0006639844.tif 000025