(57)【要約】【課題】製造コストが高くならないようにしつつ、高速回転で使用されても焼き付きなどによって寿命に至るのを抑制した玉軸受を提供する。【解決手段】本発明の玉軸受は、鋼板をプレス加工して得られる外輪１１および内輪１２と、両者の間に配置される複数の玉１３とを備えている。そして、前記外輪１１および内輪１２の軌道面の表面粗さがＲａ０．１〜２．０μｍであり、かつその軌道の曲率半径が５２〜６０％Ｂｄの範囲に設定されている。【選択図】      図１
2004211786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板をプレス加工して得られる外輪および内輪と、前記外輪および内輪の間に転動自在に配置された複数の玉とを備えた玉軸受であって、
前記外輪および内輪の軌道面の表面粗さがＲａ０．１〜２．０μｍであり、かつその軌道の曲率半径が５２〜６０％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定されていることを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記外輪の軌道の曲率半径が５３〜５９％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定され、かつ前記内輪の軌道の曲率半径が５２〜５８％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定されている請求項１記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のスタータなどに用いられる玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車のスタータなどには、軸受として、例えばアンギュラ玉軸受、深溝玉軸受といった玉軸受が用いられている。ところが、スタータは、自動車のエンジン始動時にのみ短時間（概ね１秒程度）高速回転するものであり、耐久性などの要求特性が高くないので、一般の玉軸受では過剰品質となる。そのため、軌道輪として冷間圧延鋼板等をプレス加工したものを用い、高品質ではないが安価である玉軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４８０１８号公報（請求項１、第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般の玉軸受では、通常、軌道面に対し研磨処理や超仕上げ処理などの製造コストが高くつく処理を行っているが、上記した鋼板をプレス加工して得られる軌道輪を用いた玉軸受では、そのような製造コストが高くつく処理を行わない。そのため、このような玉軸受の軌道面は粗面となっており、高速回転で使用すると、粗い軌道面と玉表面との摩擦熱により内部温度が高くなって、短期間で焼き付きが生じ、寿命を全うできないという問題が生じていた。
一般の深溝玉軸受では、外輪の曲率半径が例えば５２．５％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）で内輪の曲率半径が例えば５１．５％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）とすることが実施されているが、この技術を、鋼板をプレス加工して得られる軌道輪を用いた玉軸受にそのまま適用したとしても、焼き付き寿命に至るのを有効に抑制することができない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、製造コストが高くならないようにしつつ、高速回転で使用されても焼き付きなどによって寿命に至るのを抑制した玉軸受の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の玉軸受は、鋼板をプレス加工して得られる外輪および内輪と、前記外輪および内輪の間に転動自在に配置された複数の玉とを備えた玉軸受であって、前記外輪および内輪の軌道面の表面粗さがＲａ０．１〜２．０μｍであり、かつその軌道の曲率半径が５２〜６０％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定されていることを特徴としている（請求項１）。
上記の構成によれば、外輪および内輪の軌道の曲率半径が玉の直径より特定の範囲内で大きく設定されているので、軌道面と玉との接触楕円の大きさが上述した深溝玉軸受よりも小さくなる。そのため、表面粗さが上記した範囲内である粗い軌道面を有する玉軸受を高速回転で使用しても、その粗い軌道面と玉表面との接触による摩擦熱の発生を抑制できる。また、局所的な接触面圧が大きすぎるといったこともない。よって、軌道面の焼き付きや表面剥離などによって短期間で寿命に至ることが抑制されたものとなる。さらに、外輪および内輪の軌道面は粗面のままで、しかも軌道の曲率半径を特定の範囲に設定するだけでよいので、製造コストが高くならず、安価な玉軸受を提供することができる。
ここで、本発明において「％Ｂｄ」とは玉の直径に対する軌道の曲率半径の割合をいう。
【０００７】
上記の玉軸受において、前記外輪の軌道の曲率半径が５３〜５９％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定され、かつ前記内輪の軌道の曲率半径が５２〜５８％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定されていることが好ましく（請求項２）、この場合には軌道面の焼き付きなどによって短期間で寿命に至ることが確実に抑制されたものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の玉軸受の一実施形態に係るアンギュラ玉軸受を模式的に示す断面図である。このアンギュラ玉軸受は、外輪１１と、内輪１２と、両者の間に転動自在に配置される複数の玉１３と、複数の玉１３を保持するための冠形の保持器１４とから構成される。なお、このアンギュラ玉軸受は、例えば、内輪１２の内径が１０ｃｍ、外輪１２の外径が１９ｃｍ、外輪１２の高さが５ｃｍに設定されたものである。
【０００９】
外輪１１は、曲率半径が５３〜５９％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定され軌道面の表面粗さがＲａ０．１〜２．０μｍの範囲に設定された軌道部１１ａと、その軌道部１１ａに連なり軸方向に延設される円筒部１１ｂと、その円筒部１１ｂに連なり径方向内方に延設される折曲部１１ｃとを有する。折曲部１１ｃは、折り曲げやすいように、軌道部１１ａや円筒部１１ｂよりも若干薄肉になっている。ここで、軌道部１１ａの曲率半径を上記した特定の範囲内に設定するのは、５３％Ｂｄより小さいと接触楕円が大きく滑り範囲が広くなるために焼き付きによって寿命に至るからであり、また５９％Ｂｄより大きいと、接触楕円が小さいために局所的な接触面圧が高くなりその結果として表面剥離によって寿命に至るからである。
このような外輪１１は、例えば、縁部を薄肉にした冷間圧延鋼板などの鋼板を深絞り加工した後、底を打ち抜き、さらに上記の薄肉の縁部を折り曲げて折曲部１１ｃを形成した後、浸炭焼入れ、高周波焼入れなどを含む熱処理を行うことにより製造することができる。また、外輪１１は、熱処理後にバレル加工による仕上げ処理が施される。
【００１０】
内輪１２は、曲率半径が５２〜５８％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定され軌道面の表面粗さがＲａ０．１〜２．０μｍの範囲に設定された軌道部１２ａと、その軌道部１２ａに連なり前記外輪１１の折曲部１１ｃの内周端に近接するよう延設される径方向延設部１２ｂとを有する。また、前記軌道部１２ａに連なり軸方向に延設される円筒部１２ｄを有し、円筒部１２ｄの一部は、保持器１４と接触せず、しかもラビリンス効果が得られるよう、若干薄肉になっている。ここで、軌道部１２ａの曲率半径を上記した特定の範囲内に設定するのは、５２％Ｂｄより小さいと接触楕円が大きく滑り範囲が広くなるために焼き付きによって寿命に至るからであり、また５８％Ｂｄより大きいと、接触楕円が小さいために局所的な接触面圧が高くなりその結果として剥離によって寿命に至るからである。また、内輪１２の軌道部１２ａの方を外輪１１の軌道部１１ａよりも曲率半径を小さくしているのは、内輪１２の軌道部１２ａの方がより大きな荷重がかかるためである。
このような内輪１２は、例えば、冷間圧延鋼板などの鋼板を深絞り加工した後、底を打ち抜き、浸炭焼入れ、高周波焼入れなどを含む熱処理を行うことにより製造することができる。また、内輪１２は、熱処理後にバレル加工による仕上げ処理が施される。
【００１１】
本形態に係るアンギュラ玉軸受は、外輪１１および内輪１２の軌道部１１ａ、１２ａの曲率半径がそれぞれ特定の範囲に設定されているので、焼き付きや表面剥離によって寿命に至ることが抑制されたものとなる。本発明者の検証試験によれば、外輪の軌道（軌道面の表面粗さＲａは０．１〜２．０μｍ）の曲率半径が５３〜５９％Ｂｄの範囲内で、内輪の軌道（軌道面の表面粗さＲａは０．１〜２．０μｍ）の曲率半径が５２〜５８％Ｂｄの範囲内であるアンギュラ玉軸受（実施例品）と、外輪の軌道（軌道面の表面粗さは実施例品と同様）の曲率半径が５２．０％Ｂｄで内輪の軌道（軌道面の表面粗さは実施例品と同様）の曲率半径が５１．０％Ｂｄであるアンギュラ玉軸受（比較例１品）と、外輪の軌道（軌道面の表面粗さは実施例品と同様）の曲率半径が６０．５％Ｂｄで内輪の軌道（軌道面の表面粗さは実施例品と同様）の曲率半径が５９．５％Ｂｄであるアンギュラ玉軸受（比較例２品）とを比較した結果、実施例品の方が比較例１品に比べ遥かに焼き付きの発生が抑制されており、また比較例２品に比べ遥かに表面剥離が抑制されていたことを確認している。また、本形態に係るアンギュラ玉軸受は、外輪および内輪の軌道面に対し砥石を用いた専用の研磨処理や超仕上げ処理が施されておらず、しかも軌道の曲率半径を特定の範囲に設定するだけでよいので、製造コストが高くなるといったことがない。さらに、外輪１１および内輪１２を深絞り加工で製造し、また部品点数が少ないので、上記した製造コストの抑制効果と相俟って、安価化のニーズに応えた製品となる。また、内輪１２の径方向延設部１２ｂと外輪１１の折曲部１１ｃとが近接しているので、狭い隙間によるラビリンス効果により、外部から異物が混入するのを抑制することができるという利点もある。さらに、コンパクトなアンギュラ玉軸受となっているため、このアンギュラ玉軸受を用いた各種機器の省スペース化にも寄与できるという利点がある。
【００１２】
なお、上記の実施形態において、外輪１１と内輪１２とを非分離にして取り扱い性を高めるべく、外輪１１の折曲部１１ｃや内輪１２の径方向延設部１２ｂに、これらに延設される係合部を形成してもよい。詳細には、例えば内輪１２の径方向延設部１２ｂに連なり、かつ前記外輪の折曲部の内周端よりも外輪１１の円筒部１１ｂに近接するよう延設される突起部を形成したり、内輪１２の径方向延設部１２ｂを二等配で径方向外方に変形させてなり、かつ前記外輪１１の折曲部１１ｃの内周端よりも外輪１１の円筒部１１ｂに近接するよう延設される膨出部を形成したりしてもよい。このように係合部としての突起部や膨出部を形成した場合、その突起部や膨出部を通過させるための切り欠き部を外輪１１の折曲部１１ｃに形成するようにしてもよい。
また、保持器１４を用いない総玉軸受としてもよい。
【００１３】
本発明の玉軸受は、例えば、自動車のスタータといった、高速回転で使用され、安価化のニーズが高い部位の軸受として好適に用いられる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の玉軸受によれば、外輪および内輪の軌道の曲率半径が５３〜６０％Ｂｄの範囲に設定されているので、高速回転で使用されても軌道面の焼き付きや表面剥離などによって短期間で寿命に至ることが抑制されたものとなる。また、外輪および内輪の軌道面は粗面のままで、しかも軌道の曲率半径を特定の範囲に設定するだけでよいので、製造コストが高くならず、安価な玉軸受を提供することができる。特に、外輪の軌道の曲率半径が５３〜５９％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定され、かつ前記内輪の軌道の曲率半径が５２〜５８％Ｂｄ（Ｂｄ：玉の直径）の範囲に設定されている場合には（請求項２）、軌道面の焼き付きなどによって短期間で寿命に至ることが確実に抑制されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の玉軸受の一実施形態であるアンギュラ玉軸受を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１    外輪
１１ａ  外輪の軌道部
１１ｂ  外輪の円筒部
１１ｃ  外輪の折曲部
１２    内輪
１２ａ  内輪の軌道部
１２ｂ  内輪の径方向延設部
１３    玉
１４    保持器
【図１】
2004211786.tif 000003