(57)【要約】【課題】ころの過大な負のスキューを発生させない長寿命の自動調心ころ軸受およびその加工方法を提供することである。【解決手段】複列軌道を有する内輪１と、複列一体の球面軌道を有する外輪２と、これら内輪軌道と外輪軌道間に複列に組み込まれる複数個のころ３と、該ころ３を転動可能に保持する保持器４とからなる自動調心ころ軸受であって、前記外輪２の軌道面２ａには互いに交差する加工目５が形成され、該加工目５は、軌道面２ａの円周方向に対して９０°乃至１５０°の交差角をもって略直線状に刻設され、前記外輪の軌道面の表面粗さが少なくとも前記ころと接触している部分において軸方向及び円周方向で略一定とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列軌道を有する内輪と、複列一体の球面軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道間に複列に組み込まれる複数個のころと、該ころを転動可能に保持する保持器とからなる自動調心ころ軸受であって、
前記外輪の軌道面には互いに交差する加工目が形成され、
該加工目は、軌道面の円周方向に対して所定の交差角をもって略直線状に刻設され、前記外輪の軌道面の表面粗さが少なくとも前記ころと接触している部分において軸方向及び円周方向で略一定としたことを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
加工目が、軌道面の円周方向に対して９０°乃至１５０°の交差角をもって刻設されていることを特徴とする請求項１に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項３】
外輪軌道面の表面粗さを軸方向と円周方向ともに中心線平均粗さで０．１５乃至０．４μｍＲａ以内とすると共に、軸方向と円周方向の表面粗さの差を０．１μｍＲａ以内とし、スキューネス（Ｒｓｋ）を−０．４以下とし、内輪軌道面の表面粗さを軸方向の中心線平均粗さで、０．１μｍＲａ以下としたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の自動調心ころ軸受。
【請求項４】
自動調心ころ軸受の外輪軌道面に、互いに交差する加工目が超仕上げ加工にて形成されることを特徴とする自動調心ころ軸受の加工方法。
【請求項５】
互いに交差する加工目が、軌道面の円周方向に対して９０°乃至１５０°の交差角をもって刻設されることを特徴とする請求項４に記載の自動調心ころ軸受の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころのスキューによる摩擦、発熱を抑制し、長寿命が得られる自動調心ころ軸受およびその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種ロールネック軸受、車両用軸受あるいは各種産業用軸受等として自動調心ころ軸受が広く使用されている。
このような自動調心ころ軸受は、その作動中において、ころが正常な状態で回転しない場合、例えばころが大きな負のスキュー角をもって回転するようになると、軸受内部の摩擦、発熱が増大するなどの不都合が生じ、ひいては転がり疲れ寿命を短縮させることが知られている。
そのため、作動中のころのスキュー角を制御する技術が種々開発されており、例えば、内輪と外輪の軌道面の相対的な表面粗さを異ならせる（外輪の軌道面表面粗さを内輪軌道面表面粗さよりも粗くする）加工方法が従来から提案されている（特許文献１参照）。
一方、大きな負のスキュー角を避ける方法として、内外輪軌道面およびころ転動面のうち、少なくとも一つの面について、軸受中心側の部分と軸受側面側の部分との表面粗さを異ならせる方法が提案されている（特許文献２）。
この中で、「外輪軌道面は、ころとの接触面のうち軸受側面側においてころが接触する部分の表面粗さを、上記接触部分以外の少なくとも軸受中心側におけるころとの接触部分の表面粗さよりも小さくする。」という構成が課題を解決するための手段の一つにあげられている。
【特許文献１】特公昭５７−６１９３３公報
【特許文献２】特許第２９００５２７号
【特許文献３】特開平１１−２２６８５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の加工方法例として、内輪軌道面を超仕上げ加工で仕上げ、外輪軌道面を特許文献３で示すようなカップ砥石による研削加工で仕上げ、外輪軌道面を内輪軌道面に対して粗く仕上げる方法がある。
しかし、外輪軌道面をカップ砥石で研削仕上げした場合、図７で示すような曲線状の加工目２００が軌道面１０１にできるため、加工目２００の交差する部位２０１が軌道面両端部１２０で多く、軌道面中央部１１０に行くに従い少なくなる現象が見られる。
このため、この加工方法で仕上げられた外輪軌道面１０１を軸方向に測定すると、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、外輪１００の軌道面１０１の中央部１１０と軌道面両端部１２０で粗さが異なっている（軌道面中央部１１０に対し軌道面両端部１２０の粗さが粗くなる。）ことがわかる。図８（ａ）は軌道面左端部、（ｂ）は軌道面中央部、（ｃ）は軌道面の右端部における夫々の表面粗さを示した図面である。
よって、カップ砥石で研削すると、加工目により軸受中心側に比べ軸受側面側の表面粗さが粗くなるので、特許文献２より負のスキュー角が発生しやすい表面状態になっているといえる。
ころのスキューによる摩擦、発熱を抑制するには、特許文献２に示すような構成も望ましいが、軸受の設計諸元、使用条件等に応じて、外輪ところとの接触部分の表面粗さを異ならせる程度、表面粗さの異なる各部分の境界領域を変えるのは手間がかかる。
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ころの過大な負のスキューを発生させない長寿命の自動調心ころ軸受およびその加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明がなした技術的手段は、複列軌道を有する内輪と、複列一体の球面軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道間に複列に組み込まれる複数個のころと、該ころを転動可能に保持する保持器とからなる自動調心ころ軸受であって、前記外輪の軌道面には互いに交差する加工目が形成され、該加工目は、軌道面の円周方向に対して所定の交差角をもって略直線状に刻設され、前記外輪の軌道面の表面粗さが少なくとも前記ころと接触している部分において軸方向及び円周方向で略一定とした。
加工目は、軌道面の円周方向に対して９０°乃至１５０°の交差角をもって刻設するものとした。さらに、外輪軌道面の表面粗さを軸方向と円周方向ともに中心線平均粗さで０．１５乃至０．４μｍＲａ以内とすると共に、軸方向と円周方向の表面粗さの差を０．１μｍＲａ以内とし、スキューネス（Ｒｓｋ）を−０．４以下とし、内輪軌道面の表面粗さを軸方向の中心線平均粗さで、０．１μｍＲａ以下に設定することが好ましい。
このような自動調心ころ軸受の外輪軌道面に形成される、互いに交差する加工目は超仕上げ加工にて形成される。
上記のように構成したことで、外輪軌道面の表面粗さは軸方向、円周方向ともに略一定の粗さとなり、また、外輪軌道面の表面粗さを内輪軌道面の表面粗さより粗くしているため、ころの過大な負のスキューが発生しなくなる。
それとともに、超仕上げ加工したことで表面の残留応力が圧縮となり、加工変質層も研削に比較して薄くなる効果もあり長寿命となる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、上述の通りの構成としたため、軌道面の表面粗さは軸方向、円周方向とも一定の粗さとなり、ころの過大な負のスキューが発生しなくなり長寿命の軸受が提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態にすぎず何等これに限定して解釈されるものではなく、本発明の範囲内において適宜設計変更可能である。
【０００７】
本実施形態では、例えば図１に示す自動調心ころ軸受をその一例として挙げて説明するが、他の構成の自動調心ころ軸受を本発明の範囲内で適用することは可能である。
自動調心ころ軸受は、複列軌道１ａを有する内輪１と、複列一体の球面軌道２ａを有する外輪２と、これら内輪軌道１ａと外輪軌道２ａ間に複列に組み込まれる複数個のころ３と、該ころ３を転動可能に保持する保持器４とから構成されている。
本発明は、前記外輪２の軌道面２ａに互いに交差する所定の加工目５を形成した点に特徴的な構成を有するため、その特徴的な構成部分についての説明に留め、その他の各構成部分についての説明は省略する。なお、その他の各構成部分、例えば内輪１・外輪２・ころ３・保持器４などにあっては本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【０００８】
外輪２の軌道面２ａは、円周方向に連続する所望深さ・曲率の球面状（外輪軸方向にわたり径方向で断面した形状）に形成され、その軌道面２ａに図２に示すような複数の加工目５が形成されている。なお、図２は、外輪全体を、軸方向にわたり径方向（縦方向）で断面した状態を示し、加工目５を判りやすくするために一部誇張して描いている。
加工目５は、略直線状であり、軌道面２ａの円周方向Ｓに対して所定の角度をもって互いに交差するよう刻設されており、具体的には、軌道面２ａの円周方向Ｓに対して９０°乃至１５０°の交差角θをもって刻設されている。
さらに、外輪軌道面２ａの表面粗さを軸方向Ａと円周方向Ｓともに中心線平均粗さで０．１５乃至０．４μｍＲａ以内とすると共に、軸方向Ａと円周方向Ｓの表面粗さの差を０．１μｍＲａ以内とし、スキューネス（Ｒｓｋ）を−０．４以下、内輪の粗さを０．１μｍＲａ以内に設定している。
以上の設定値は実験により求めた最適値であり、加工目５の交差角θが９０°未満では、軸方向Ａの表面粗さが円周方向Ｓの表面粗さに対して粗くなり過ぎ、上記で設定した軸方向Ａと円周方向Ｓの表面粗さ差が０．１μｍＲａ以内に入らなくなる。
また、交差角θが１５０°を超すと、円周方向Ｓの表面粗さが軸方向Ａの表面粗さに対して粗くなり過ぎ、上記で設定した軸方向Ａと円周方向Ｓの表面粗さの差が０．１μｍＲａ以内に入らなくなる。
表面粗さの設定値は、０．１５μｍＲａ以下では内輪との表面粗さの差が小さいため、ころの過大な負のスキューを防ぐことが出来ない。また、０．４μｍＲａより粗くなると摩擦による発熱が大きくなり、最悪の場合は焼付きが起こる。
また、軸方向Ａと円周方向Ｓの表面粗さの差が大きいところのスキューを制御することが難しくなる。
そしてスキューネス（Ｒｓｋ）を−０．４以下とすることで、例え油膜切れが発生しても、加工目５を形成した結果得られる多数の微小突起部６で荷重を支えるため大きな応力集中を防ぐことが出来る。
【０００９】
本実施形態では、加工目５は互いに交差し、その交差角θは１２０°とした。また、その加工面の表面粗さを測定すると、軸方向Ａ、円周方向Ｓともに概ね０．３μｍＲａとなっている（図３，４）。図３（ａ）は軌道面２ａの左端、（ｂ）は軌道面２ａの中央、（ｃ）は軌道面２ａの右端部分における夫々の軸方向表面粗さを示した図面である。図４は、円周方向表面粗さを示した図面である。この図から見ても、軌道面２ａの表面粗さは、軸方向Ａ、円周方向Ｓともに略一定の粗さであることが伺える。
また、スキューネス（Ｒｓｋ）も−０．４以下となっている。
このような自動調心ころ軸受の外輪軌道面２ａに形成される加工目５は、超仕上げにて形成される。
図９に外輪軌道面の超仕上げの一例を示す。回転治具（図示せず）により支持されて回転する外輪２の軌道面に棒状の砥石８を上部から加圧し（加圧装置図示せず）、砥石８を軌道面の曲率に沿って軸方向に揺動させながら加工する。
ここで砥石８の一個の砥粒の運動軌跡を示すと図１０の様な正弦波になる。砥石には無数の砥粒が存在するため、外輪の回転数と砥石の揺動数の比を適正に設定すると外輪軌道面には加工目５が形成される。
なお、超仕上げに使用される超仕上盤は従来周知の工作機械が本発明の範囲内で適宜選択使用される。
また、図６にはテープ加工による実施例を示す。この実施例では砥石を用いず、代りに先端が砥石の先端円弧状と同じ形状をなす押圧治具７と、治具の先端に密着される研磨テープが用いられる。
研磨テープの片面、即ち研磨作用面には研磨材が付着されており、研磨テープは押圧治具７により軌道面に押付けられながら、押圧治具７と研磨テープが一体で軌道面の曲率に沿って揺動することで加工する。
【００１０】
図５に、転動疲労寿命試験の結果を示す。これによれば、従来の加工方法により加工された外輪を備えた自動調心ころ軸受（従来品）に比して、本発明の加工方法により加工された外輪を備えた自動調心ころ軸受は、Ｌ１０寿命比が格段と大きいことがわかり、従来品の数倍長寿命であることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略断面図。
【図２】外輪軌道面の加工目を示す概略図。
【図３】本発明の加工方法のみぞ粗さ（軸方向）を示し、（ａ）は軌道面の左側、（ｂ）は軌道面の中央、（ｃ）は軌道面の右側の表面粗さを夫々示す。
【図４】本発明の加工方法のみぞ粗さ（円周方向）
【図５】寿命試験結果を示す図。
【図６】テープ加工による加工方法の一実施形態を示す概略図。
【図７】従来の加工方法により形成された外輪軌道面の加工目を示す概略図。
【図８】従来の加工方法のみぞ粗さ（軸方向）を示し、（ａ）は軌道面の左側、（ｂ）は軌道面の中央、（ｃ）は軌道面の右側の表面粗さを夫々示す。
【図９】超仕上げ加工の概略図。
【図１０】砥粒の運動軌跡を示す図。
【符号の説明】
【００１２】
１：内輪
２：外輪
２ａ：軌道面
３：ころ
５：加工目
Ａ：軸方向
Ｓ：円周方向
【図１】
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【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】
2005090615.tif 000011
【図１０】
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