(57)【要約】【課題】  軌道面表面粗さを油膜形成が充分過ぎるような粗さとした場合でも、軌道面に走行跡が生じるのを防止することができるとともに、玉にバンドマークが生じるのを防止することができ、かつ玉の光沢の喪失を防止することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】  アンギュラ玉軸受１を、内輪１１、外輪１２およびこれらの内輪１１、外輪１２に保持器１３を介して等間隔で転動自在に保持される玉１４を備えて構成し、玉１４が接触する内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの表面粗さを０．００１μｍＲａ〜０．００８μｍＲａとする。また、それぞれの表面に、平均深さが０．０１５μｍ〜０．０２５μｍの溝１１Ｂ、１２Ｂを、円周方向に沿わせ、かつ軸線方向長さ１０μｍ当たり１６〜４０本形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪およびこれらの内輪、外輪に保持器を介して等間隔で転動自在に保持される転動体を備えて構成された自己潤滑又は微量潤滑の転がり軸受において、
前記転動体が接触する内輪軌道面および外輪軌道面の少なくともいずれか一方の表面粗さが０．００１μｍＲａ〜０．００８μｍＲａとされるとともに、
その表面に平均深さが０．０１５μｍ〜０．０２５μｍとされた溝が円周方向に沿い、かつ軸線方向長さ１０μｍ当たり１６〜４０本形成され、
前記転動体の表面粗さが０．０１μｍＲａ以下とされていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記溝の幅寸法合計は、軸線方向長さに対する溝のない部位の割合であるランド部比率が６０％〜９０％となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載した転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばジャイロ用軸受等の外部から潤滑材を補給しない微量油で潤滑される自己潤滑型転がり軸受、あるいは工作機械用オイルエア潤滑等の微量給油される微量潤滑型転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ジャイロ用軸受の場合、低トルク及び／或いはトルクの変動を最小限に抑えるというような要求を満足させるために、潤滑油量を最小限に絞り、かつ安定して潤滑油を供給する方法等が採られている。この場合における軸受構造は、予圧を与えた組み合わせアンギュラ玉軸受方式が一般的である。
また、潤滑法としては、軸受の例えば保持器に油を含侵させ、初期からある一定期間、すなわち別に設けた外部潤滑からの補給が開始されるまで、この保持器に含侵させた油の補給のみによって潤滑される。
【０００３】
しかし、このような微量の潤滑下においては、軸受の玉が短期間にバンド状マークを発生するか、もしくは全面光沢がなくなる、トルク変動といったトラブルが発生することがある。これらの損傷は、外部異物の除去、或いは洗浄方法の改善といった方法だけでは解決できないばかりか、油膜により全面接触を避けるために粗さを改善しても、これらの損傷は依然として発生し、むしろ損傷がひどくなる傾向にあった。
【０００４】
そこで、以上のような問題点を解決し、自己潤滑下或いは微量給油潤滑下において、走行跡の当り、玉のバンド状のマーク及び光沢の喪失を生じないような転がり軸受が提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１の転がり軸受では、軌道面のいずれか一方、或いは双方の表面粗さを、０．０１５〜０．０５μｍＲａとし、玉の表面粗さを０．０１μｍＲａ以下とした構成とされている。
【特許文献１】特開平１０−３１１３３７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしならが、前記特許文献１の表面粗さの範囲では、充分な油膜を形成させるために初期なじみを充分に行なわなければならないという問題がある。また、低発熱化の要求（低トルク化）を実現するためには、特許文献１で示す軌道面表面粗さ範囲以下の表面粗さでは不充分であり、それ以下の表面粗さにする必要がある。
ところが、特許文献１より軌道面粗さを良くする、つまり特許文献１の範囲以下の表面粗さとすると、油膜形成が充分過ぎてしまい、公転すべりが生じ易くなるという問題が生じる。その結果、発熱によって油膜破断を起こし、滑り下での金属接触によって軌道面に走行跡が生じ、また、軸受の玉にバンドマークが生じ、さらに軸受の玉の光沢が喪失するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、軌道面表面粗さを油膜形成が充分過ぎるような粗さとした場合でも、軌道面に走行跡が生じるのを防止することができるとともに、玉にバンドマークが生じるのを防止することができ、かつ玉の光沢の喪失を防止することができる転がり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】
１）本発明の転がり軸受は、内輪、外輪およびこれらの内輪、外輪に保持器を介して略等間隔で転動自在に保持される転動体を備えて構成された自己潤滑又は微量潤滑の転がり軸受において、前記転動体が接触する内輪軌道面および外輪軌道面の少なくともいずれか一方の表面粗さが０．００１μｍＲａ〜０．００８μｍＲａとされるとともに、その表面に平均深さが０．０１５μｍ〜０．０２５μｍとされた溝が円周方向に沿い、かつ軸線方向長さ１０μｍ当たり１６〜４０本形成され、前記転動体の表面粗さが０．０１μｍＲａ以下とされていることを特徴とする。
【０００８】
前記構成の転がり軸受によれば、軌道面表面粗さが油膜を充分過ぎるほどに形成できる範囲に仕上げられていても、円周方向に高密度に溝が形成されているので、軌道面表面粗さ及び溝の深さと密度とをコントロールすることができる。従って、微量潤滑油下において、溝部に油溜り部としての役割を持たせるとともに、一方で、過剰な油を排出する役割をも持たせることができるので、玉と軌道面間のヘルツ接触部に油が補強されつつも玉が完全に油膜上に浮くことを防止できる。
【０００９】
その結果、適切な予圧を負荷された玉軸受では、部分的に金属接触した部分が生じることになり、摩擦係数が増加するので、玉と軌道面間に滑りが生じることがなくなり、純転がり運転が可能となる。また、ジャイロ滑りも阻止できることから、玉の自転軸が安定し、玉と軌道輪間で玉の不安定運動に基づく滑りも生じない。さらに、保持器も玉によって安定的に駆動され、保持器がホワール（滑状紋）を起こすことにより生ずる保持器音の発生も抑えることができる。
【００１０】
２）本発明では、請求項１に記載した転がり軸受において、前記溝の幅寸法合計は、軸線方向長さに対する溝のない部位の割合であるランド部比率が６０％〜９０％となるように形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成の転がり軸受によれば、ランド部比率を６０％〜９０％の範囲内にすることで、微量潤滑油下において、溝部に油溜り部としての役割を持たせるとともに、一方で、過剰な油を排出する役割をも持たせることができるので、玉と軌道面間のヘルツ接触部に油が補強されつつも玉が完全に油膜上に浮くことを防止できる。また、ランド部比率を６０％〜９０％の範囲内で適宜増減することで、軸受が使われる対象物に最適に対応させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、軌道面表面粗さを油膜形成が充分となるような粗さとした場合でも、軌道面に走行跡が生じるのを防止することができるとともに、玉にバンドマークが生じるのを防止することができ、かつ玉の光沢の喪失を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る転がり軸受の好適な一実施の形態例を図面に基づいて説明する。
本発明の対象とする軸受は、外部から潤滑材を補給しない自己潤滑（オイルプレーティング潤滑）型転がり軸受、または微量給油する微量潤滑型転がり軸受であり、これらの軸受が適宜選択使用される。
【００１４】
図１〜図４には、本実施形態の転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受（以下、単に玉軸受という）１が示されている。図１は玉軸受１の断面図、図２は玉軸受１の軌道面の展開図、図３は軌道面に形成された溝の拡大図、図４は上記溝の断面拡大図である。
【００１５】
図１に示すように、玉軸受１は、内輪１１と、外輪１２と、その間に保持器１３を介して略等間隔で回動自在に保持される転動体としての複数の玉１４とを有する構成となっている。
【００１６】
内輪１１と外輪１２との対向面には、玉１４と接触し、かつその玉１４を転動させる内輪軌道面１１Ａ、外輪軌道面１２Ａが、それぞれ形成されている。そして、本実施形態では、上記内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの双方の表面粗さ（μｍＲａ）が、０．００１〜０．００８μｍＲａとされている。
【００１７】
また、図２に示すように、内輪軌道面１１Ａの表面には円周方向に沿った溝１１Ｂが形成され、外輪軌道面１２Ａの表面には円周方向に沿った溝１２Ｂが形成されている。これらの溝１１Ｂ、１２Ｂは、図４に示すように、断面三角形状に加工され、その深さ寸法Ｄが、平均０．０１５μｍ〜０．０２５μｍに仕上げられている。また、溝１１Ｂ、１２Ｂは、図３に示すように、軸線方向長さ１０μｍ当たり１６〜４０本の範囲に収まるように形成されている。なお、図４は、内輪軌道面１１Ａに形成された溝１１Ｂを示すものであるが、外輪軌道面１２Ａの溝１２Ｂも同じような溝形状なので、括弧で括って示す。
【００１８】
そして、上記溝１１Ｂ、１２Ｂにおけるそれぞれの幅寸法Ｗの合計は、軸線方向長さに対する溝のない部位の割合、つまりランド部（非溝部）比率が６０％〜９０％となるように形成されている。ここで、ランド部（非溝部）比率が６０％以下だと、油溜り効果が少なくなり、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間のヘルツ接触部に油が補強されにくくなって、それによる不具合が生じる。一方、ランド部比率が９０％以上だと、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間のヘルツ接触部に油が補強され過ぎて、玉１４が完全に油膜上に浮くようになり、それによる不具合が生じる。
【００１９】
以上のような内輪軌道面１１Ａ、外輪軌道面１２Ａに対して、前記玉１４の表面粗さは、０．０１μｍＲａ以下、好ましくは０．００５〜０．００１μｍＲａ、あるいはそれ以下に仕上げられている。仮に、玉１４に溝を形成すると、回転精度に影響が出やすいので、本実施形態では、玉１４に溝は形成されていない。
【００２０】
一般に、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの表面粗さ（μｍＲａ）が良過ぎると、つまり小さいと油膜形成が充分過ぎてしまい、玉１４が油膜の上で浮いた状態で回転することになり、金属接触はしないものの公転滑りが生じ易くなる。その結果、滑りが一旦発生すると、発熱が生じて油膜切れを起こし易く、滑り下での金属接触により走行跡が生じ、玉１４にバンドマークが生じ、または、玉１４の光沢が失われるものである。
【００２１】
これに対して、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの表面粗さ（μｍＲａ）が悪くなると、つまり大きいと粗さ突起部で金属接触する部分が増え、その結果、摩擦係数が増えることで滑りはなくなるものの、負荷の大部分が金属接触部分で支えられることとなるため（油膜で負荷を支える割合が極端に減ってくるため）、応力集中が生じ易くなり、損傷が生じ得るものである。
【００２２】
本実施形態では、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの表面粗さ（μｍＲａ）が、前記特許文献で示した範囲よりも小さくなっているが、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａに所定深さの溝１１Ｂ、１２Ｂを形成することにより、表面粗さが良過ぎても、金属接触により走行跡が生じるのを防止し、玉１４にバンドマークが生じるのを防止し、または、玉１４の光沢が失われるのを防止できる構成となっている。
【００２３】
以上の本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの表面粗さが、０．００１〜０．００８μｍＲａに形成され、この粗さは、油膜を充分すぎるほどに形成できる範囲の小ささであるが、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａには、円周方向に高密度に溝１１Ｂ、１２Ｂがそれぞれ形成されているので、軌道面表面粗さと、溝１１Ｂ、１２Ｂの深さおよび密度とをコントロールすることができる。従って、微量潤滑油下において、溝１１Ｂ、１２Ｂに油溜り部としての役割を持たせるとともに、一方で、過剰な油を排出する役割をも持たせることで、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間のヘルツ接触部に油が補強されつつも玉１４が完全に油膜上に浮くことを防止できる。その結果、適切な予圧を負荷された玉軸受１では、部分的に金属接触した部分が生じることになり、摩擦係数が増加するので、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間に滑りが生じることがなくなり、純転がり運転が可能となる。
【００２４】
また、上述のように、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間のヘルツ接触部に油が補強されつつも玉１４が完全に油膜上に浮くことを防止できる。また、摩擦係数が増加するので、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間に滑りが生じることがなくなり、純転がり運転が可能となる。従って、ジャイロ滑りも阻止できることから、玉１４の自転軸が安定し、玉１４と軌道面１１Ａ、１２Ａ間で玉１４の不安定運動に基づく滑りも生じない。
【００２５】
さらに、保持器１３も玉１４によって安定的に駆動されるので、保持器１３がホワール（滑状紋）を起こすことにより生ずる保持器音の発生も抑えることができる。
【００２６】
次に、本実施形態の実施例を説明する。
【実施例】
【００２７】
以下に、実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
［試験条件］
（i）供試軸受；内径φ２ｍｍのアンギュラ玉軸受（玉径：φ１．２，玉数：６）
軌道面の表面粗さ；０．００４１μｍＲａ
円周方向の溝  ；３０本／１０μｍ
（ii）運転条件；回転数３０００ｍｉｎ−１，予圧３Ｎ
（iii）潤滑条件；内外輪軌道面塗布量０．９ｍｇ
（iv）潤滑油  ；１００ｃｓｔ（４０℃）の合成油
（v）運転時間；５００時間連続運転
【００２８】
以上の条件に基づいて実施された試験時のトルク値トレンドが図５、図６に示されている。この図５に示すように、試験開始直後には、トルク変動がみられる。しかし、図６に示すように、初期なじみ後（２４時間後）のトルク値変動は少なく、以後安定した良好なトルク値を示した。ここで、図５、図６において、横軸は時間Ｔを表し、縦軸はトルクＮ・ｍを表す。
【００２９】
なお、本発明に係る転がり軸受１は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａに形成される溝１１Ｂ、１２Ｂの形状が、断面三角形状になっているが、これに限らない。四角溝形状、円弧状形状の溝など、要は、溝の深さ寸法Ｄが、平均０．０１５μｍ〜０．０２５μｍに仕上げられており、また、軸線方向長さ１０μｍ当たり１６〜４０本の範囲に収まるように形成されていれば良い。
【００３０】
また、前記実施形態では、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａの双方の表面粗さを、０．００１μｍＲａ〜０．００８μｍＲａとしたが、これに限らない。例えば、内輪軌道面１１Ａおよび外輪軌道面１２Ａのいずれか一方の表面粗さを、０．００１μｍＲａ〜０．００８μｍＲａとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図２】前記実施形態の転がり軸受における軌道面の展開図である。
【図３】前記実施形態の軌道面に形成された溝の拡大図である。
【図４】前記実施形態の軌道面に形成された溝の断面拡大図である。
【図５】実施例の試験時のトルク値トレンドを示す図である。
【図６】実施例の初期なじみ後のトルク値トレンドを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１        転がり軸受
１１        内輪
１１Ａ      内輪軌道面
１１Ｂ      溝
１２        外輪
１２Ａ      外輪軌道面
１２Ｂ      溝
１３        保持器
１４        転動体である玉
Ｄ        溝の深さ
Ｗ        溝の幅
【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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