(57)【要約】【課題】厳しい潤滑条件であっても、良好な耐摩耗性および耐焼き付き性が得られる転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１の内部にジ−２−エチルヘキシルセバケートを入れて、通電状態で内輪回転で慣らし運転を行った。これにより、内輪２の軌道溝２ａ、外輪３の軌道溝３ａ、および玉４の表面に金属炭化物層を形成する。【選択図】      図６
2005003159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、
第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の転動面の少なくともいずれか一つは、金属面であり、
この金属面と、金属製の相手部材とを、通電状態で、炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体を介して摺動または転がり接触させて、前記液体と前記金属面とを化学反応させることにより、前記金属面に、当該金属と炭素とを含有する金属炭化物層が形成されていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、
第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の転動面の少なくともいずれか一つは、金属面であり、
この金属面と、金属製の相手部材とを、通電状態で、炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体にリン化合物、硫黄化合物、または塩素化合物を含有する処理液を介して摺動または転がり接触させて、前記処理液と前記金属面とを化学反応させることにより、前記金属面に、当該金属と、リン、硫黄、または塩素と、炭素とを含有する化合物からなる化合物層が形成されていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項３】
前記化合物層の厚さは０．０５μｍ以上０．３０μｍ以下である請求項２記載の転がり支持装置。
【請求項４】
前記化合物層の厚さは０．１μｍ以上０．１０５μｍ以下である請求項２記載の転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動体とこれを転動させる軌道溝が形成された二つの部材とを備えた転がり支持装置（例えば、転がり軸受、リニアガイド装置やボールねじ装置等の直動案内装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の方法で潤滑された軸受の場合、接触する金属二面間の摩擦係数は、用いた潤滑油の絶対粘度、軸受荷重、および回転数によって変動する。すなわち、摩擦面間に厚い油膜層が形成される完全潤滑状態では、金属面間の接触はほとんど起こらないため摩擦係数は極めて小さい。しかし、一部金属−金属接触を起こしている混合潤滑、或いは潤滑油膜が破れて金属−金属接触を起こす境界潤滑の状態になると、潤滑面の焼付き等の損傷が生じる虞れがある。このような損傷を防止するために、従来より、極圧添加剤、摩耗防止剤等の添加剤を潤滑油中に添加することが行われている。
【０００３】
金属面同士の接触部は高温・高面圧となり、反応性が高い状態にあるため、供給された潤滑剤中に含まれている添加剤成分（例えば塩素、イオウ、リンを含む化合物で、塩素化パラフィン、ジベンジルサルファイド、トリクレジルホスフェート等の有機化合物）は軸受金属と容易に反応する。その結果、金属面同士の接触部に、金属塩化物、金属イオウ化合物、金属リン化合物等が生成する。これらの化合物が二つの金属部材の接触面での焼付きや摩耗を防止する。
【０００４】
しかしながら、二つの金属部材の接触面と前記添加剤との反応は緩やかで、その反応時間は、当該金属部材の接触面に焼付きが発生する迄の時間より遥に長い（反応が急であると長期間使用した場合に表面の腐食などのマイナスの効果を生じる）。したがって、極圧添加剤、摩耗防止剤等が潤滑油中に添加されていても、焼付きや摩耗を防止する効果は直ぐには得られない。特に、運転中に潤滑油の供給が一時中断するというような事態が突発した場合には対応できないことがある。
【０００５】
そこで、本出願人は、先に、予め上記添加剤として用いられる化合物を含有する処理液を用いて、摺動部材又は転がり部材に、静的な状態で表面処理を施すことにより、化合物反応膜層（処理液と表面の金属との反応によって生じた、塩素、イオウ、リン等と金属との化合物からなる層）を形成することを提案した（特許文献１参照）。
【０００６】
本出願人は、さらに、前記表面処理を静的な状態ではなく、動的な状態で（摺動部材又は転がり部材の加工時や慣らし運転時に）行うことにより、静的な状態で行った場合に生じる問題点（表面の熱履歴に伴って生じる変質層の影響）が改善された化合物反応膜層を形成して、二つの金属部材の接触面での耐摩耗性、耐焼付き性をより一層向上させることを提案した（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９６９７００号公報
【特許文献２】
特許第２９４９７６２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、さらに潤滑条件が厳しくなった場合（例えば、高速回転時等）には、上記特許文献２の方法では耐摩耗性および耐焼き付き性が十分に得られないこともあると推測される。
本発明の課題は、上記特許文献２に記載された転がり支持装置よりもさらに良好な耐摩耗性および耐焼き付き性を有する転がり支持装置を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の転動面の少なくともいずれか一つは金属面であり、この金属面に、当該金属と炭素とを含有する金属炭化物層が、下記の構成▲１▼の方法で形成されていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。これを本発明の第１の転がり支持装置と称する。
▲１▼この金属面と、金属製の相手部材とを、通電状態で、炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体を介して摺動または転がり接触させて、前記液体と前記金属面とを化学反応させる。
【００１０】
本発明はまた、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の転動面の少なくともいずれか一つは、金属面であり、この金属面に、当該金属と、リン、硫黄、または塩素と、炭素とを含有する化合物からなる化合物層が、下記の構成▲２▼の方法で形成されていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。これを本発明の第２の転がり支持装置と称する。
▲２▼この金属面と、金属製の相手部材とを、通電状態で、炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体にリン化合物、硫黄化合物、または塩素化合物を含有する処理液を介して摺動または転がり接触させて、前記処理液と前記金属面とを化学反応させる。
【００１１】
前記化合物層の厚さは０．０５μｍ以上０．３０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．１０５μｍ以下であることがより好ましい。
本発明の第１の転がり支持装置において、前記金属炭化物層の厚さは、通電により前記金属面に付与される電力量と、相手部材に対する摺動または転がり接触時の条件（例えば、ＰＶ値、使用する液体の温度、反応させる時間等）により制御することができる。
【００１２】
本発明の第１の転がり支持装置において、前記金属炭化物層を形成する際に使用する「炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体」としては、転がり支持装置の潤滑油として使用される鉱油、エステル油等が挙げられる。
本発明の第２の転がり支持装置において、前記化合物層の厚さは、使用する処理液中のリン、硫黄、または塩素の濃度と、通電により前記金属面に付与される電力量と、相手部材に対する摺動または転がり接触時の条件（例えば、ＰＶ値、使用する液体の温度、反応させる時間等）により制御することができる。
【００１３】
本発明の第１および第２の転がり支持装置において、前記金属面と金属製の相手部材とを、「前記液体または前記処理液を介して摺動または転がり接触させる」方法としては、▲３▼前記金属面および相手部材を前記液体（または処理液）に浸漬した状態で摺動または転がり接触させる方法や、▲４▼前記金属面に前記液体（または処理液）を塗布した後に、この塗布面と相手部材を摺動または転がり接触させる方法が挙げられるが、▲３▼の方法が好ましい。
【００１４】
本発明の第１および第２の転がり支持装置において、相手部材としては、転がり支持装置として使用する際に、摺動または転がり接触する部材（例えば、転がり軸受の内輪の軌道面が金属面であって、この金属面に前記金属炭化物層あるいは前記化合物層を設ける場合には、転動体）であってもよい。この場合には、転がり支持装置の慣らし運転の際に、前記金属炭化物層（または前記化合物層）を形成することができる。また、転がり支持装置を構成する各部材の加工時に前記金属炭化物層（または前記化合物層）を形成する場合には、相手部材として、金属製の板状体等を使用してもよい。
【００１５】
本発明の第２の転がり支持装置において、前記処理液（炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体に、リン化合物、硫黄化合物、または塩素化合物を含有する処理液）を構成する「炭化水素または炭化水素基を有する化合物からなる液体」としては、転がり支持装置の潤滑油として使用される鉱油、エステル油等が挙げられる。
【００１６】
また、前記液体としては、精製パラフィンやジフェニル等の非極性分子からなるものを使用することができる。また、前記処理液中に、例えばトルエン等の非極性溶媒が含まれていてもよい。すなわち、前記処理液中に含まれる液体としては、非極性分子からなるものを使用することが好ましい。
前記処理液を構成するリン化合物としては、化学的に活性な有機リン化合物である、亜リン酸エステル類、正リン酸エステル類、酸性リン酸エステル類が挙げられる。
【００１７】
亜リン酸エステル類としては、Ｃ１〜Ｃ１８の炭化水素（例えば、アルキル、フェニル、ベンジル、クレジル、シンナミル、アリル）の亜リン酸エステル、具体的には、トリオクチルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、トリクレジルフォスファイト、ビス−２−エチルヘキシルフォスファイト、トリデシルフォスファイト、ジブチルハイドロジェンフォスファイト、トリス（ノニルフェニル）フォスファイト、ジラウリルハイドロジェンフォスファイト、ジフェニルモノデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、ジフェニルハイドロジェンフォスファイト等が挙げられる。
【００１８】
正リン酸エステル類としては、Ｃ１〜Ｃ１８の炭化水素（例えば、アルキル、フェニル、ベンジル、クレジル、シンナミル、アリル）の正リン酸エステル、具体的には、トリフェニルフォスフェート、トリエチルフォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリス（２−エチルヘキシル）フォスフェート、トリデシルフォスフェート、ジフェニルモノ（２−エチルヘキシル）フォスフェート、トリクレジルフォスフェード、トリオクチルフォスフェート、トリステアリルフォスフェート等が挙げられる。
【００１９】
酸性リン酸エステル類としては、Ｃ１〜Ｃ２０のモノ又はジヒドロカルビルアッシドフォスフェート、具体的には、メチルアッシドフォスフェート、イソプロピルアッシドフォスフェート、ブチルアッシドフォスフェート、２  −エチルヘキシルアッシドフォスフェード、イソデシルアッシドフォスフェート、トリデシルアッシドフォスフェート、ラウリルアッシドフォスフェート等が挙げられる。
【００２０】
前記処理液を構成する硫黄化合物としては、化学的に活性な有機硫黄化合物である、硫化鯨油等の硫化油脂類、硫化オレフィン類、メルカプタン類、サルファイド類、スルホキシド類、スルホン類等が挙げられる。
硫化オレフィン類としては、Ｃ３〜Ｃ８のオレフィン又は低分子量ポリオレフィンの硫化物が挙げられ、硫化ペンテン、硫化ブチレン、硫化オクテン等が好ましい。
【００２１】
メルカプタン類としては、Ｃ４〜Ｃ２０のアルキルメルカプタン及びメルカプト脂肪酸エステル、具体的には、ｎ−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、第三ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、第三ノニルメルカプタン、第三ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸ブチル、チオプロピオン酸エチル、３−メルカプトプロピオン酸オクチル等が挙げられる。
【００２２】
サルファイド類としては、Ｃ４〜Ｃ１８の炭化水素（例えば、アルキル、フェニル、ベンジル、シンナミル、アリル）のモノサルファイド（−Ｓ−）、ジサルファイド（−Ｓ−Ｓ−）、ポリサルファイド（−Ｓ−Ｓ−Ｓ−）が挙げられ、ジブチルモノサルファイド、ジブチルジサルファイド、ジフェニルサルファイド、ジベンジルサルファイド等が好ましい。
【００２３】
スルホキシド類としては、Ｃ４〜Ｃ２０の炭化水素（例えば、アルキル、フェニル、ベンジル、シンナミル、アリル）のスルホキシド、具体的には、ジブチルスルホキシド、ジベンジルスルホキシド等が挙げられる。
スルホン類としては、Ｃ４〜Ｃ２０の炭化水素（例えば、アルキル、フェニル、ベンジル、シンナミル、アリル）のスルホン、具体的には、ジブチルスルホン、ジドデシルスルホン、フェニルスルホン等が挙げられる。
【００２４】
前記処理液を構成する塩素化合物としては、化学的に活性な有機塩素化合物である、塩素化パラフィン類、塩素化油脂類等が挙げられる。
塩素化パラフィン類としては、例えば、ｎ−オクチルクロライド、塩化パラフィン、塩化オクタデシルが挙げられる。塩素化油脂類としては、例えば、塩化鯨油が挙げられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明の第１の転がり支持装置の実施形態について以下に説明する。
先ず、図１に示す往復摺動型摩耗試験機を用いて、試験片による本発明の第１の転がり支持装置の性能試験を行った。
すなわち、鉱油（石油精製油）１０を入れた容器１１内に平板１２を入れ、この平板１２の上にころ１３を載せ、鉛直方向の荷重Ｐをかけた状態で、ころ３を水平方向に摺動状態で往復運動させた。なお、適量の鉱油１０を容器１２内に入れることで、往復運動の際に、ころ１３と平板１２との間に常時、鉱油１０が存在するようにした。
【００２６】
この往復運動を、ころ１３と平板１２とを、容器１１の外部で５Ｖ−２５ｍＡの電源を介して接続することで、直流電流を流しながら行った。ころ１３としては、直径１０ｍｍで長さが１０ｍｍのＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼二種）製の円筒体を使用した。平板１２としては、７５ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ５ｍｍのＳＵＪ２製の板材を使用した。試験条件は、荷重Ｐ：３０Ｎ、往復振幅：８ｍｍ、往復周波数：５Ｈｚ、往復運動時間：４時間とした。これにより、ころ１３と平板１２との間には、電力量：０．５Ｗｈ（＝５Ｖ×２５×１０−３Ａ×４ｈ）が付与される。
【００２７】
この往復運動を終了した後、平板１２のころ１３を摺動させた面を走査型電子顕微鏡で観察した。その顕微鏡写真（５０００倍）を図２に示す。また、付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置により元素の同定を行った。図３はその結果を示すグラフである。
また、ころ１３と平板１２との間に電流を流さない（通電しない）以外は全て前記と同じ条件で往復運動を行った後、平板１２のころ１３を摺動させた面を脱脂後に走査型電子顕微鏡で観察した。その顕微鏡写真（５０００倍）を図５に示す。また、付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置により元素の同定を行った。図４はその結果を示すグラフである。
【００２８】
図２と図４を比較すると、往復運動時に通電した場合としない場合とで得られる表面状態が異なることが分かる。また、図３と図５を比較すると、往復運動時に通電させて得られた表面（図３のグラフ）には、通電しないで得られた表面（図５のグラフ）の３倍程度の炭素原子が含まれていることが分かる。また、図３のグラフから、通電状態で摺動させて得られた表面には、主成分がＦｅ３  ＣであってＦｅＣｒＣやＦｅＳｉＣ等を含有する金属炭化物層が形成されていると推測される。
【００２９】
さらに、オージェ電子分光分析による測定の結果、通電状態で摺動接触させて得られた表面の炭素濃度は３０原子％程度であったのに対して、通電しないで摺動接触させて得られた表面の炭素濃度は１０原子％程度であった。
以上のことから、通電しながら炭化水素を介在させて金属面同士を摺動させることで、摺動されている金属面と炭化水素とが化学反応して、この金属面に金属炭化物が形成されることが分かる。
【００３０】
このようにして得られた２種類の平板１２を試験片として用い、下記の方法で耐摩耗試験を行った。通電状態で摺動させることで金属炭化物が形成された平板１２を試験片Ｎｏ．  １−１とし、通電しないで摺動させて得られた平板１２を試験片Ｎｏ．  １−２とした。試験片Ｎｏ．  １−１は、本発明の第１の転がり支持装置の実施例に相当し、試験片Ｎｏ．  １−２は本発明の第１の転がり支持装置の比較例に相当する。
【００３１】
各試験片を前記往復運動で摺動させた表面を上に向けて水平に置き、前記表面に直径１０ｍｍのＳＵＪ２製ボールを載せ、このボールの上から鉛直方向に３０Ｎの荷重をかけ、往復振幅：５ｍｍ、往復周波数：５Ｈｚの条件で１０分間、潤滑油として鉱油を用いて、摺動状態で往復運動させた。
この試験終了後、ボールに生じた摩耗痕の直径と、試験片に生じた摩耗痕の直径を測定し、これらの測定値から、この試験による全摩耗体積（ボールと試験片の摩耗体積の合計値）を算出した。その結果、Ｎｏ．  １−１の全摩耗体積は１．２×１０−３ｍｍであり、Ｎｏ．  １−２の全摩耗体積は１．５×１０−２ｍｍ（Ｎｏ．  １−１の１０倍以上）であった。
【００３２】
この結果から、相手部材との間に炭化水素を介在させて通電状態で摺動させることで金属炭化物が形成された平板面は、通電しない点以外は同じ条件で得られた平板面よりも耐摩耗性が高いことが分かる。
次に、図６に示す構造の転がり軸受を用いて、本発明の第１の転がり支持装置の性能試験を行った。
【００３３】
この転がり軸受１は、呼び番号６９５（内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍ、玉の直径２ｍｍ）の単列深みぞ玉軸受であり、内輪２、外輪３、玉（転動体）４と、ポリアミド樹脂製の冠形の保持器５と、芯金入りの非接触ゴムシール６とから構成されている。
内輪２の外周面には軌道溝２ａが、外輪の内周面には軌道溝３ａがそれぞれ形成されている。これらの軌道溝２ａ，３ａが対向配置され、その間に保持器５を介して玉４が転動自在に配設されている。内輪２、外輪３、および玉４としては、ＳＵＪ２からなる素材を切削加工により所定形状とした後に、通常の熱処理を行ったものを使用した。
【００３４】
この転がり軸受１の内部にジ−２−エチルヘキシルセバケート（エステル油）を１ｍｇ入れて、内輪回転で慣らし運転を行った。その際に、内輪２と玉４との間および外輪３と玉４との間を、それぞれ５Ｖ−２５ｍＡの電源を介して接続した。
これにより、内輪２と玉４との間および外輪３と玉４との間に直流電流を流しながら、内輪２の軌道溝２ａと玉４を、および外輪３の軌道溝３ａと玉４をエステル油を介して転がり接触させた。この時の条件は、回転速度：４５００ｍｉｎ−１、アキシャル荷重：２０Ｎ、雰囲気温度：４０℃、回転時間：１時間とした。これにより、内輪２および外輪３と玉４との間には、それぞれ電力量：０．１２５Ｗｈ（＝５Ｖ×２５×１０−３Ａ×１ｈ）が付与される。
【００３５】
得られた内輪２の軌道溝２ａ、外輪３の軌道溝３ａ、および玉４の表面を分析した結果、それぞれ厚さ０．１〜０．２μｍで金属炭化物層が形成されていることが分かった。また、比較のために、内輪２と玉４との間および外輪３と玉４との間に直流電流を流さなかった以外は前記と同じ方法で、慣らし運転を行った転がり軸受１を用意した。
【００３６】
これらの転がり軸受について以下の方法で音響試験を行った。アキシャル荷重：２０Ｎ、雰囲気温度：９０℃の条件で、内輪を先ず回転速度４５００ｍｉｎ−１で１０分間回転した後、次の１０分間は５０００ｍｉｎ−１で回転し、その後回転速度を５００ｍｉｎ−１ずつ上昇させながら１０分間回転させることを、異常音が発生するまで続けた。なお、潤滑油としては、前記慣らし運転で封入したエステル油をそのまま使用した。
音響測定はアンデロンメータを用いて行い、回転速度４５００ｍｉｎ−１で回転し始めた直後のアンデロン値（初期アンデロン値）からの上昇値が１．０を超えた時点での回転速度を、焼き付き耐久性を示す値として調べた。
【００３７】
その結果、直流電流を流して慣らし運転を行った転がり軸受の場合は、初期アンデロン値からの上昇値が１．０を超えた回転速度が３６００ｍｉｎ−１であったのに対して、直流電流を流さないで慣らし運転を行った転がり軸受の場合は、初期アンデロン値からの上昇値が１．０を超えた回転速度が１２００ｍｉｎ−１であった。
この結果から、慣らし運転時に通電を行うことで金属炭化物層が形成されている転がり軸受は、通電を行わずに得られた転がり軸受より、高速回転時の焼き付き耐久性に優れていることが分かる。
【００３８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の転がり支持装置の実施形態について以下に説明する。
先ず、図７に示す四球試験機を用いて、試験球を用いた本発明の第２の転がり支持装置の性能試験を行った。
この試験機は、３個の固定球２１と１個の回転球２２を、液体２３を介して転がり接触させるものであり、回転球２２を保持して回転させる回転軸２４と、液体２３を入れる容器２５と、固定球２１の動きを規制する部材２６と、容器２５を加熱するヒータ２７と、容器２５の温度を検出する熱電対２８と、容器２５内の液体２３を抜き取る液体抜き取り管２９とで構成されている。
【００３９】
３個の固定球２１および１個の回転球２２として、直径１．２７ｃｍ（０．５インチ）のＳＵＪ２製の球体を用意した。容器２５内に液体２３として、トリデシルアッシドフォスフェート（トリデシルモノアッシドフォスフェートとトリデシルジアッシドフォスフェートとの混合物）を鉱油で５質量％に希釈した処理液を満たした。
【００４０】
この処理液中に３個の固定球２１を浸漬させて、その上に１個の回転球２２を置き、回転軸５をセットして、室温でＰＶ値６００〜３０００ＭＰａ・ｍ／ｓの条件で、「ＡＳＴＭ  Ｄ−２７８３」に準じた方法により回転軸５を高速回転させた。ただし、回転速度の最高値は２００００ｍｉｎ−１とした。なお、この回転は、回転球２２と１個の固定球２１とを、５Ｖ−２５ｍＡの電源を介して接続することで、直流電流を流しながら３０分間行った。これにより、回転球２２と固定球２１との間に電力量：６．２５×１０−２Ｗｈ（＝５Ｖ×２５×１０−３Ａ×０．５ｈ）が付与される。
【００４１】
この回転試験を終了した後、３個の固定球２１と１個の回転球２２の表面について、オージェ電子分光分析装置により深さ方向元素分析をしたところ、図８に示す結果が得られた。
また、回転球２２と固定球２１との間に電流を流さない（通電しない）以外は全て前記と同じ条件で回転試験を行った。これにより得られた３個の固定球２１と１個の回転球２２の表面について、オージェ電子分光分析装置により深さ方向元素分析をしたところ、図９に示す結果が得られた。
【００４２】
なお、深さ方向分析はＡｒ＋  を用いてエッチングしながら行い、エッチング速度を３ｎｍ／分とした。そのため、例えば、図８および９のグラフで横軸のＡｒ＋  エッチング時間３２分は、深さ方向９６ｎｍ（＝３２分×３ｎｍ／分）の位置を示す。
図８と図９を比較すると、回転時に通電させて得られた表面（図８のグラフ）には、１２０ｎｍ（＝４０分×３ｎｍ／分）の深さまで、通電しないで得られた表面（図９のグラフ）の４倍程度の炭素原子が含まれていることが分かる。また、回転時に通電させて得られた表面（図８のグラフ）も、通電しないで得られた表面（図９のグラフ）と同様に、リンおよび鉄の存在率が、９６ｎｍ（＝３２分×３ｎｍ／分）の深さまでは変化し、それ以上の深さで一定になっている。
【００４３】
これにより、いずれの表面にも９６ｎｍ程度の厚さで、化学反応によって形成された化合物層を有することが分かる。また、この化合物層は、回転時に通電させて得られた表面の場合には、鉄とリンと炭素とを含有する化合物からなるものであり、回転時に通電しないで得られた表面の場合には、鉄とリンとを含有する化合物からなるものであると考えられる。
また、ＰＶ値を６００〜３０００ＭＰａ・ｍ／ｓで変化させているが、各ＰＶ値の場合に得られる化合物層の厚さを下記の表１に示す。
【００４４】
【表１】
2005003159.tif 000003
【００４５】
この表から、ＰＶ値が大きいほど化合物層の厚さが厚くなることが分かる。
次に、上記回転試験終了の状態のまま試験機を分解せずに、液体抜き取り管２９を使用して容器２５内から処理液を抜き取った。次に、この容器２５内に有機溶剤を入れて回転軸２４を回転させることにより、容器２５内と３個の固定球２１と１個の回転球２２とを洗浄した。次に、容器２５内から有機溶剤を抜き取って、容器２５内と３個の固定球２１と１個の回転球２２を乾燥させた。
【００４６】
次に、この容器２５内に液体２３として鉱油を入れ、ヒータ２７により容器２５内を１２０℃に保持し、ＰＶ値：８ＧＰａ・ｍ／ｓの条件で、回転軸２４を回転させた。回転を開始してから一分間経過後に、回転を停止しないで、液体抜き取り管２９を使用して瞬時に、容器２５内から鉱油を抜き取った。そして、焼き付き発生時（定常状態の摩擦係数が急上昇した時）まで回転を続けた。その回転時間を「焼き付き発生時間」として調べた。
その結果を下記の表２に示す。
【００４７】
【表２】
2005003159.tif 000004
【００４８】
この表から、回転時に通電させて得られた試験球は、回転時に通電させずに得られた試験球より耐焼きつき性能に優れていることが分かる。また、前記化合物層の厚さが０．０５μｍ以上０．３０μｍ以下の範囲であると、この範囲を外れる場合よりも良好な耐焼き付き性が得られることが分かる。さらに、前記化合物層の厚さが０．１μｍ以上０．１０５μｍ以下とすることで、特に良好な耐焼き付き性が得られることが分かる。
【００４９】
次に、図１０に示す構造の転がり軸受を用いて、本発明の第２の転がり支持装置の性能試験を行った。
この転がり軸受１００は、呼び番号ＮＵ２０５（外径５２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１５ｍｍ、ころの直径６．５ｍｍ、ころの長さ６．５ｍｍ）の円筒ころ軸受であり、内輪１０２、外輪１０３、ころ（転動体）１０４と、ポリアミド樹脂製のかご形の保持器１０５とから構成されている。
【００５０】
内輪１０２の外周面には軌道溝１０２ａが、外輪１０３の内周面には軌道溝１０３ａがそれぞれ形成されている。これらの軌道溝１０２ａ，１０３ａが対向配置され、その間に保持器１０５を介してころ１０４が転動自在に配設されている。内輪１０２、外輪１０３、および玉１０４としては、ＳＵＪ２からなる素材を切削加工により所定形状とした後に、通常の熱処理を行ったものを使用した。
【００５１】
この転がり軸受１００を、トリデシルアッシドフォスフェート（トリデシルモノアッシドフォスフェートとトリデシルジアッシドフォスフェートとの混合物）を鉱油で５質量％に希釈した処理液に浸漬して、内輪回転で慣らし運転を行った。その際に、内輪１０２ところ１０４との間および外輪１０３ところ１０４との間を、それぞれ５Ｖ−２５ｍＡの電源を介して接続した。
【００５２】
これにより、内輪１０２ところ１０４との間および外輪１０３ところ１０４との間に直流電流を流しながら、内輪１０２の軌道溝１０２ａところ１０４を、および外輪１０３の軌道溝１０３ａところ１０４を、前記処理液を介して転がり接触させた。この時の条件は、回転速度：３０００ｍｉｎ−１、アキシャル荷重：５００Ｎ、雰囲気温度：２５℃、回転時間：１時間とした。これにより、内輪１０２および外輪１０３ところ１０４との間には、それぞれ電力量：０．１２５Ｗｈ（＝５Ｖ×２５×１０−３Ａ×１ｈ）が付与される。
【００５３】
得られた内輪１０２の軌道溝１０２ａ、外輪１０３の軌道溝１０３ａ、およびころ１０４の表面を分析した結果、それぞれ０．１μｍ程度の厚さで、鉄とリンと炭素とを含有する化合物からなる層が形成されていることが分かった（Ｎｏ．  ２−２１）。
また、比較のために、内輪１０２ところ１０４との間および外輪１０３ところ１０４との間に直流電流を流さなかった以外は前記と同じ方法で、慣らし運転を行った転がり軸受１００を用意した（Ｎｏ．  ２−２２）。鉄とリンとを含有する化合物からなると推測できる。得られた内輪１０２の軌道溝１０２ａ、外輪１０３の軌道溝１０３ａ、およびころ１０４の表面を分析した結果、それぞれ０．１μｍ程度の厚さで、鉄とリンとを含有する化合物からなる層が形成されていることが分かった。
【００５４】
また、上述の慣らし運転を行わない転がり軸受１００も用意した（Ｎｏ．  ２−２３）。
これらの転がり軸受（Ｎｏ．  ２−２１〜Ｎｏ．  ２−２３）について、以下の方法で、耐焼き付き性を調べる試験を行った。各転がり軸受を、ラジアル荷重：２０００Ｎ、アキシアル荷重：１０００Ｎの条件で、回転速度：３０００ｍｉｎ−１から順次回転速度を増加させて、内輪回転で回転させた。回転中に常時、外輪１０３の温度を測定し、外輪１０３の温度が１６０℃以上となった時点で回転を停止し、その時の回転速度を調べた。
その結果を下記の表３に示す。
【００５５】
【表３】
2005003159.tif 000005
【００５６】
この結果から、慣らし運転時に通電を行うことで鉄とリンと炭素とを含有する化合物層が形成されている転がり軸受（Ｎｏ．  ２−２１）は、通電を行わずに慣らし運転して得られた鉄とリンとを含有する化合物層が形成されている転がり軸受（Ｎｏ．  ２−２２）、およびこれらのいずれの化合物層も形成されていない転がり軸受（Ｎｏ．  ２−２３）より、高速回転時の焼き付き耐久性に優れていることが分かる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり支持装置によれば、高速回転時等の厳しい潤滑条件下で使用された場合であっても、良好な耐摩耗性および耐焼き付き性が得られる。
また、本発明によれば、特許文献２に記載された転がり支持装置よりもさらに良好な耐摩耗性および耐焼き付き性を有する転がり支持装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態で使用した往復摺動型摩耗試験機を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態で、通電状態で往復摺動させて得られた平板の摺動面を示す顕微鏡写真である。
【図３】第１の実施形態で、通電状態で往復摺動させて得られた平板の摺動面について、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により元素の同定を行っ結果を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態で、通電しないで往復摺動させて得られた平板の摺動面を示す顕微鏡写真である。
【図５】第１の実施形態で、通電しないで往復摺動させて得られた平板の摺動面について、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により元素の同定を行っ結果を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態で使用した転がり軸受を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態で使用した四球試験機を示す断面図である。
【図８】第２の実施形態で、通電状態で四球試験機により転がり接触させて得られた試験球の、オージェ電子分光分析装置による表面の深さ方向分析結果を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態で、通電しないで四球試験機により転がり接触させて得られた試験球の、オージェ電子分光分析装置による表面の深さ方向分析結果を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態で使用した転がり軸受を示す断面図である。
【符号の説明】
１  転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  玉（転動体）
５  保持器
６  非接触ゴムシール
２ａ  内輪の軌道溝
３ａ  外輪の軌道溝
１０  鉱油（石油精製油）
１１  容器
１２  平板（相手部材）
１３  ころ（転動体）
２１  固定球
２２  回転球
２３  液体
２４  回転軸
２５  容器
２６  固定球の動きを規制する部材
２７  容器を加熱するヒータ
２８  容器の温度を検出する熱電対
２９  液体抜き取り管
１００  転がり軸受
１０２  内輪
１０３  外輪
１０４  玉（転動体）
１０５  保持器
１０６  非接触ゴムシール
１０２ａ  内輪の軌道溝
１０３ａ  外輪の軌道溝
【図１】
2005003159.tif 000006
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005003159.tif 000014
【図１０】
2005003159.tif 000015