(57)【要約】【課題】潤滑状態が不良の環境下で使用された場合でも、表面損傷が生じ難く、優れた転がり疲れ寿命を有する転がり支持装置を提供する。【解決手段】スラスト針状ころ軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複数の針状ころ３と、を備えている。そして、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び針状ころ３の転動面３ａのうち少なくとも一つには、面積率で７５％以上の部分に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜が被覆されている。固体潤滑剤はフッ化グラファイトであることが好ましい。【選択図】図１
2007146889.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面を備えた第一部材及び第二部材と、前記第一部材の軌道面と前記第二部材の軌道面との間に転動自在に配された転動体と、を備え、前記転動体の転動を介して前記第一部材及び前記第二部材の一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、
前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも一つは、面積率で７５％以上の部分に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を備えていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
前記固体潤滑剤がフッ化グラファイトであることを特徴とする請求項１に記載の転がり支持装置。
【請求項３】
前記潤滑被膜の厚さが０．１μｍ以上８μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり支持装置。
【請求項４】
前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも前記潤滑被膜が備えられた部分には、深さが０．１μｍ以上５μｍ以下の微小くぼみが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり支持装置。
【請求項５】
前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも前記潤滑被膜が備えられた部分は、中心線平均粗さＲａが０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり支持装置。
【請求項６】
前記潤滑被膜は、前記固体潤滑剤の粉末を投射するショットピーニング法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリング等のような転がり支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような転がり支持装置は、繰り返し剪断応力を受けつつ使用される。よって、転がり支持装置を構成する転動部品（第一部材，第二部材，転動体）は、繰り返し剪断応力を受けても転がり疲れ寿命が長くなるように、高硬度，耐高負荷性，及び耐摩耗性に優れた素材で形成されるのが一般的である。このような素材としては、通常は、ＳＵＪ２等の軸受鋼や、ＳＵＳ４４０，１３Ｃｒ系等のステンレス鋼や、ＳＣＲ４２０等の肌焼鋼に対して、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたり、浸炭処理又は浸炭窒化処理後に焼入れ処理及び焼戻し処理が施されることにより、硬さをＨＲＣ５８〜６４としたものが用いられている。
【０００３】
また、転がり軸受の転がり疲れ寿命は、転動部品をなす素材だけでなく、その転がり面（第一部材及び第二部材の軌道面や転動体の転動面）の潤滑状態と密接に関係していることが知られている。転がり面の潤滑状態の良否は、転がり面の表面粗さと転がり面に形成される油膜厚さとの比である油膜パラメータΛ（下記式を参照）で表わされる。
Λ＝ｈ／σ
ｈ：ＥＨＬ油膜厚さ
σ：合成表面粗さ（σ1 2 ＋σ2 2 ）1/2 
σ1 ，σ2 は接触する２面の粗さ（二乗平均粗さ）
【０００４】
油膜パラメータΛが大きいほど、表面の微小突起間の接触による表面起点型剥離が生じ難くなり、潤滑状態は良い。この場合には、転がり疲れ寿命は、素材の清浄度，硬さ，材質，熱処理等によって決定する。逆に油膜パラメータΛが小さいほど、表面の微小突起間の接触による表面起点型剥離が生じ易くなり、潤滑状態は不良となる。この結果、転がり面にピーリングや焼付きが生じ易くなり、転がり疲れ寿命が短くなる。
【０００５】
このような潤滑不良の環境下で使用される転がり支持装置としては、例えば、トランスミッション等で使用されるプラネタリーギア用軸受や、電動射出成形機，電動プレス機等で使用されるボールねじがあげられる。プラネタリーギア用軸受では、プラネタリーギア (第一部材）からプラネタリーシャフト (第二部材）への力の伝達が円滑に行われるように、はすば歯車が使用されているため、プラネタリーシャフトの走行跡がねじれた形状となる。また、このプラネタリーギア用軸受は、１００００ｍｉｎ-1を超える高速回転下で使用される。
【０００６】
よって、プラネタリーギアとプラネタリーシャフトとの間に配される針状ころには不均一な力が作用し、ころにエッジロードやスキュー等が発生する場合がある。その結果、転がり面の潤滑状態が不良となってスミアリングや焼付き等の表面損傷が生じるため、転がり疲れ寿命が短くなる場合がある。また、近年のＣＯ2 排出規制に伴う燃費向上の観点から、高速回転時の回転効率を高めるために潤滑油の低粘度化が進むにつれて、プラネタリーギア用軸受においても高速回転時の耐焼付き性や耐久性が要求されるようになってきている。
【０００７】
このため、プラネタリーギア用軸受の針状ころを複列化するとともに、軸端から軸受内部まで連通する軸穴を設け、この軸穴を通じて給油を行う軸穴給油方式が提案されている。ところが、このような軸穴給油方式を採用しても、潤滑油量が不十分である場合には転がり面の潤滑状態が不良となってピーリングや焼付き等の表面損傷が生じるため、転がり疲れ寿命が短くなる場合がある。
【０００８】
一方、ボールねじは、瞬間的に高負荷が加わる短いストロークで使用されるとともに、最大負荷が作用した状態で一端停止した後に、逆回転する往復運動条件下で使用されている。よって、転がり面に形成される潤滑被膜が掻き取られ、転がり面の潤滑状態が不良となるため、転がり面にピーリングや摩耗等の表面損傷が生じて、転がり疲れ寿命が短くなる場合がある。
【０００９】
特に、ボール同士の接触面においては、転動速度の２倍の速度で相対すべりが生じるとともに、高負荷が加わることによる機台の変形や取付時のミスアライメント等も加わって、表面損傷が著しく生じ、このボールの表面損傷により転がり疲れ寿命がさらに短くなる場合がある。このような表面損傷を防止するための技術として、特許文献１〜４に記載の技術が提案されている。
【００１０】
特許文献１では、転動体又は軌道輪の表面に、独立した微小くぼみを無数にランダムに形成し、軸方向の表面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向の表面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）を１．０以下とし、表面粗さのパラメータ（ＳＫ値）をマイナスとし、微小くぼみの占める面積率を１０〜４０％とすることが提案されている。また、特許文献２では、スラスト荷重を受けながらすべり接触するすべり面を備えた機械部品において、すべり面に独立した微小くぼみを無数にランダムに設け、この微小くぼみの平均面積を３５〜１５０μｍ2 、微小くぼみの占める面積率を１０〜４０％とすることが提案されている。
【００１１】
さらに、特許文献３では、平均粒子径が約１〜２０μｍの二硫化モリブデンを約９５質量％以上含有した二硫化モリブデン投射用材料からなる固体潤滑被膜を、金属，樹脂，ガラス，セラミックスのいずれかからなる物質表面に形成することが提案されている。さらに、特許文献４では、ねじ軸，ナット，及びボールの少なくとも一つの摺接面に、二硫化モリブデンの微粒子を固着させて、厚さ０．５μｍ以下の固体潤滑被膜を形成することが提案されている。
【特許文献１】特許第２６３４４９５号公報
【特許文献２】特許第２５４８８１１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３９０８３号公報
【特許文献４】特開２００４−６０７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、近年、トランスミッションの小型化及びＣＶＴ化等に伴って、前述したプラネタリーギア用軸受においては、さらなる高速化が要求されてきており、使用温度が上昇するとともに、その転がり面の潤滑状態がさらに不良になることが想定される。また、ボールねじにおいては、さらなる高負荷化や往復運動のストロークの短周期化が要求されてきており、その転がり面の潤滑状態がさらに不良になることが想定される。
【００１３】
しかしながら、前述した特許文献１及び２に記載の技術では、低粘度の潤滑油が使用されたり、潤滑油量が不十分である場合には、微小くぼみ内に潤滑油を十分に保持できず、表面損傷を効果的に防止することは難しい。また、前述した特許文献３では、固体潤滑被膜の材料を特定しただけであるため、表面損傷を生じ難くするという点でさらなる改善の余地がある。
【００１４】
さらに、前述した特許文献４に記載の技術では、固体潤滑被膜の材料と厚さを特定しただけであるため、表面損傷を生じ難くするという点でさらなる改善の余地がある。さらに、前述した特許文献３及び４に記載の技術では、固体潤滑被膜を衝突固着させただけであるため、繰り返し剪断応力を受けて使用される転がり支持装置用の転動部品に適用した場合には、固体潤滑被膜が容易に脱落することが想定され、表面損傷を効果的に防止することは難しい。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、潤滑状態が不良の環境下で使用された場合でも、表面損傷が生じ難く、優れた転がり疲れ寿命を有する転がり支持装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり支持装置は、互いに対向配置される軌道面を備えた第一部材及び第二部材と、前記第一部材の軌道面と前記第二部材の軌道面との間に転動自在に配された転動体と、を備え、前記転動体の転動を介して前記第一部材及び前記第二部材の一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも一つは、面積率で７５％以上の部分に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を備えていることを特徴とする。
【００１６】
転動部品（第一部材，第二部材，及び転動体）の転がり面に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜が特定の面積率で形成されているので、転動部品の転がり面に潤滑被膜が密着して形成されるとともに、転動部品に良好な潤滑性が付与される。よって、転動部品の転がり面にスミアリング，焼付き，摩耗，ピーリング等の表面損傷が生じ難くいことに加えて、潤滑被膜の剥離による音響不良や振動不良が生じにくい。
【００１７】
また、本発明に係る請求項２の転がり支持装置は、請求項１に記載の転がり支持装置において、前記固体潤滑剤がフッ化グラファイトであることを特徴とする。
フッ化グラファイトで構成された潤滑被膜は、他の固体潤滑剤（例えばポリテトラフルオロエチレンや二硫化モリブデン）で構成された潤滑被膜と比べて、金属製の転動部品の表面との密着性が良好であり、且つ、潤滑性や強度が優れている。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり支持装置は、請求項１又は請求項２に記載の転がり支持装置において、前記潤滑被膜の厚さが０．１μｍ以上８μｍ以下であることを特徴とする。
このような構成であれば、潤滑性が良好であるとともに、転動部品に被覆された潤滑被膜として必要な強度が得られる。潤滑被膜の厚さが０．１μｍ未満であると、潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、厚さが８μｍ超過であると、潤滑被膜の強度が不十分となるおそれがある。
【００１９】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり支持装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり支持装置において、前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも前記潤滑被膜が備えられた部分には、深さが０．１μｍ以上５μｍ以下の微小くぼみが形成されていることを特徴とする。
表面に形成された微小くぼみに潤滑被膜が充填されるので、転動部品の表面に潤滑被膜をさらに密着して形成できる。微小くぼみの深さが０．１μｍ未満であると、潤滑被膜の良好な密着性が得られないおそれがある。ただし、５μｍ超過としても、それ以上の効果は期待できないので、微小くぼみの深さは５μｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明に係る請求項５の転がり支持装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり支持装置において、前記第一部材の軌道面，前記第二部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうち少なくとも前記潤滑被膜が備えられた部分は、中心線平均粗さＲａが０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする。
このような構成であれば、転がり支持装置の音響特性及び振動特性が良好である。表面の中心線平均粗さＲａが０．５μｍ超過であると、音響特性及び振動特性が不十分となるおそれがある。一方、中心線平均粗さＲａを０．１μｍ未満とすると、転がり支持装置が高価となってしまうおそれがある。
【００２１】
さらに、本発明に係る請求項６の転がり支持装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり支持装置において、前記潤滑被膜は、前記固体潤滑剤の粉末を投射するショットピーニング法により形成されたものであることを特徴とする。
潤滑被膜の形成方法としては、例えば塗布，焼成，溶射，スパッタリング，イオンプレーティング，ショットピーニングがあげられるが、潤滑被膜を形成した後の転動部品の表面硬さを向上させるためには、ショットピーニングが好ましい。
【００２２】
なお、本発明は種々の転がり支持装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリングである。また、本発明における第一部材及び第二部材とは、転がり支持装置が転がり軸受の場合には内輪及び外輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸及びナット、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール及びスライダ、同じく直動ベアリングの場合には軸及び外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の転がり支持装置は、潤滑状態が不良の環境下で使用された場合でも、表面損傷が生じ難く、優れた転がり疲れ寿命を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る転がり支持装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり支持装置の一実施形態であるスラスト針状ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
図１のスラスト針状ころ軸受は、軌道面１ａを有する内輪（第一部材）１と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪（第二部材）２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の針状ころ（転動体）３と、両軌道面１ａ，２ａ間に複数の針状ころ３を保持する保持器４と、を備えている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００２５】
そして、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び針状ころ３の転動面３ａのうち少なくとも一つには、面積率で７５％以上の部分に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜（図示せず）が被覆されている。
このようなスラスト針状ころ軸受は、潤滑被膜によって優れた潤滑性が付与されるので、潤滑剤等による潤滑が不良であっても、転動部品の転がり面にスミアリング，焼付き，摩耗，ピーリング等の表面損傷が生じ難く、優れた転がり疲れ寿命を有する。また、潤滑被膜の剥離が生じにくいので、音響不良や振動不良が生じにくい。
【００２６】
この潤滑被膜は、固体潤滑剤の粉末を投射するショットピーニング法により形成することが好ましい。また、固体潤滑剤の種類は特に限定されるものではなく、例えばフッ化グラファイト，二硫化モリブデン，ポリテトラフルオロエチレン，ポリエチレン，フッ素樹脂，ナイロン，ポリアセタール，ポリオレフィン，ポリエステル，金属石鹸，二硫化タングステン，窒化ホウ素，黒鉛，フッ化カルシウム，フッ化バリウム，錫，錫合金が使用可能であるが、これらの中ではフッ化グラファイトが特に好ましい。
【００２７】
さらに、この潤滑被膜の厚さは、０．１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。さらに、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び針状ころ３の転動面３ａのうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分には、深さ０．１μｍ以上５μｍ以下の微小くぼみを形成することが好ましい。さらに、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び針状ころ３の転動面３ａのうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分は、中心線平均粗さＲａが０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態においては、転がり支持装置の例としてスラスト針状ころ軸受をあげて説明したが、転がり軸受の種類はスラスト針状ころ軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，針状ころ軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。また、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転がり支持装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【００２９】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。種々のスラスト針状ころ軸受（内径４０ｍｍ，外径７０ｍｍ，幅５．５ｍｍ）を試験軸受として用意して回転試験を行い、その寿命を評価した。試験軸受であるスラスト針状ころ軸受の構成は、内輪の軌道面，外輪の軌道面，及び針状ころの転動面のうち針状ころの転動面のみに、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆した点以外は、前述した図１のスラスト針状ころ軸受と同様である。
針状ころの転動面に被覆された潤滑被膜の種類（固体潤滑剤の種類），潤滑被膜の面積率，潤滑被膜の厚さ，後述する前処理の種類，針状ころの転動面に形成された微小くぼみの深さ，及び針状ころの転動面の中心線平均粗さＲａは、表１〜３に示す通りである。
【００３０】
【表１】
2007146889.tif 000003
【００３１】
【表２】
2007146889.tif 000004
【００３２】
【表３】
2007146889.tif 000005
【００３３】
ここで、試験軸受であるスラスト針状ころ軸受の製造方法について説明する。まず、内輪，外輪，及び針状ころはＳＵＪ２を素材とし、ＲＸガスとエンリッチガスとアンモニアガスとを含む雰囲気中で８４０℃で３時間浸炭窒化処理を施した後、油焼入れ及び焼戻しを施したものである。このような処理により、表面層の残留オ−ステナイト量は１５〜４０体積％、表面硬さはＨＲＣ６２〜６７（Ｈｖ７４６〜９００）に調整されている。なお、浸炭窒化処理は施さず、ズブ焼入れを施したものでもよい。また、ＳＣＭ４２０，ＳＣｒ４２０等の鋼を素材とし、浸炭窒化処理又は浸炭処理を施して表面を硬化させたものでもよい。
【００３４】
針状ころの転動面に微小くぼみを形成する場合は、上記熱処理を施した後に、微小くぼみを形成する前処理を施す。微小くぼみの形成方法は特に限定されるものではないが、ショットピーニング処理及びバレル処理を採用した。ショットピーニング処理は、ショットピーニング装置を用いて行った。ショット材にはＪＩＳ  Ｒ６００１に規定された平均粒径４５μｍの鋼球，ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ガラスビーズ等を用い、噴射圧力１９６〜８８２ｋＰａ、噴射時間１０〜２０ｍｉｎの条件で、ショット材を針状ころの転動面に噴射した。なお、一度に処理する針状ころの量は１〜６ｋｇとした。
【００３５】
バレル処理は、種々のメディアや添加剤を配合したものを用いて針状ころの転動面に大きな凹凸を形成する粗加工と、プラトー部の粗さを整える仕上げ加工とを行った。なお、針状ころの転動面に、ショットピーニング処理とバレル処理との両方を施してもよい。
微小くぼみの深さを測定する方法は、以下の通りである。三次元非接触表面形状計測システムにより、針状ころの転動面を１００倍の倍率で３０視野観察し、得られた画像を断面プロファイルに変換した。そして、Ｘ方向及びＹ方向それぞれの５つの断面において、微小くぼみの深さを測定し、それらの結果を平均した。
【００３６】
次に、針状ころの転動面に、固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆した。潤滑被膜を被覆する方法は特に限定されるものではないが、ショットピーニング処理を採用した。潤滑被膜の形成にはショットピーニング装置を用い、ショット材である固体潤滑剤としては、平均粒径６０μｍ以下（ＪＩＳ  Ｒ６００１の規定による）のフッ化グラファイト粉末、又は、平均粒径５μｍ以下（ＪＩＳ  Ｒ６００１の規定による）の二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）粉末を用いた。噴射圧力は１９６〜８８２ｋＰａ、噴射時間１０〜２０ｍｉｎである。１回の処理に用いる針状ころの質量は１〜６ｋｇとした。
【００３７】
潤滑被膜の面積率を測定する方法は、以下の通りである。電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により、潤滑被膜が被覆された針状ころの転動面を２０００倍の倍率で３０視野観察し、潤滑被膜が形成されている部分のうち一辺２００μｍの正方形部分を１０００倍に拡大して、炭素又はモリブデンの特性Ｘ線強度を測定した。そして、潤滑被膜を被覆する前の特性Ｘ線強度の１０倍以上の強度が観測された領域に潤滑被膜が被覆されているとして、その結果を画像解析することにより潤滑被膜が被覆されている部分の面積率を得て、３０視野の平均値を算出した。
【００３８】
また、潤滑被膜の厚さを測定する方法は、以下の通りである。まず、潤滑被膜を備えた針状ころの転動面に、熱硬化性樹脂であるポリアミドイミドのピロリドン溶液を塗布し、１７５℃で２時間加熱して硬化させ、潤滑被膜の保護膜を形成した。この針状ころを切断してエポキシ樹脂に埋め込み、その切断面をバフ研磨で鏡面仕上げした。さらに、スパッタによりナノオーダーのクロム層を表面に被覆して通電性を付与した。
【００３９】
こうして得られたサンプルの鏡面仕上げした切断面を、電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５０００倍の倍率で３０視野観察した。この電子顕微鏡観察においては、固体潤滑剤としてフッ化グラファイトを用いた場合は２次電子線像を、二硫化モリブデンを用いた場合は反射電子線像を用いることにより、膜厚を明瞭に観察できるようにした。
各視野において潤滑被膜の厚さを５点測定し、これら５点の平均値を求め、この平均値をその視野の潤滑被膜の厚さとした。そして、潤滑被膜の厚さの３０視野の平均値を求めた。
【００４０】
また、潤滑被膜を被覆した後に、微小硬度計を用いて表面硬さを測定したところ、潤滑被膜が被覆された転動面は、最表面から２〜１５μｍの深さ位置までの部分の硬さが勾配を有していた。そして、最も硬い部分の硬さは、固体潤滑剤のショットピーニング処理前の硬さに比べて、５〜２０％向上していた。
【００４１】
次に、回転試験による寿命の評価方法について説明する。軸受の寿命の評価には、「特殊鋼便覧  第一版」（電気製鋼研究所編、理工学社、１９６９年５月２５日発行）の第１０〜２１頁に記載のスラスト型軸受鋼寿命試験機を用いた（図２を参照）。この試験機について説明すると、下面に凹部が形成された上側固定部２２と上面に凹部が形成された下側固定部２３とが、Ｏリング２４を介して嵌合されることにより試験室２１が形成され、この試験室２１は密閉可能となっている。そして、スピンドル２５は上側固定部２２に回転可能に支承され、スピンドル２５に取付けられた回転円盤部２５ａの下面と下側固定部２３の上面との間に、試験軸受２６を配置できるように構成されている。
【００４２】
なお、符号３１はスラスト軸受、符号３２はラジアル軸受、符号３３はシール、符号３４は間座である。また、図２における符号２６ａは試験軸受２６の上レース、符号２６ｂは試験軸受２６のころ及び保持器、符号２６ｃは試験軸受２６の下レースである。さらに、符号２７は潤滑油であり、この潤滑油２７は潤滑油供給口（排出口）２８から試験室２１内に供給される。また、符号２９，３０は、それぞれ代替フロン用の導入口、排出口である。代替フロン１３４ａを導入口２９より導入、排出口３０より真空ポンプで吸引し、試験室２１を代替フロン１３４ａで満たした後は、導入口２９，排出口３０をバルブで閉鎖する。
【００４３】
このような試験機を用いて、下記のような条件でスラスト針状ころ軸受の回転試験を行った。そして、振動値が初期値の５倍となるか、又は、下レース（外輪）が１６０℃となった時点で回転試験を停止した。振動値が５倍となった場合は、実体顕微鏡で損傷の有無を確認し、損傷がある場合は寿命とし、損傷がない場合は回転試験を再開した。また、下レースが１６０℃となった場合は、焼付きが生じたと判断し、寿命とした。
回転速度：２５００ｍｉｎ-1
荷重    ：動定格荷重の４０％（Ｐ／Ｃ＝０．４）
潤滑剤  ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ１０である鉱油
雰囲気温度：室温（約２８℃）
軸受温度：下レースの外径において１００〜１１０℃
試験個数：１種の軸受につき５個
【００４４】
試験の結果を表１〜３に示す。また、実施例１〜８及び比較例３〜８の試験結果を図３のグラフに示す。なお、表１〜３及び図３のグラフにおける寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。
この比較例１は、前述の特許文献１に記載されている技術が適用された軸受であり、独立した無数の微小くぼみをすべり面にランダムに設け、この微小くぼみを設けた面の表面粗さをＲｍａｘ１．０μｍ、表面粗さのパラメータＳＫ値を−２．０、微小くぼみの平均面積を８０μｍ2 、表面に占める微小くぼみの面積の割合いを２５％としてある。なお、比較例１は前処理としてバレル処理が施されている。
【００４５】
また、比較例２も従来技術が適用された軸受であり、ショットピーニング処理やバレル処理は施されておらず、針状ころの転動面には超仕上げが施されている。
表１〜３から分かるように、実施例１〜１８は、従来技術である比較例１と比べて５．３倍以上長寿命であった。また、比較例２と比べても１０．６倍以上長寿命であった。特に、図３のグラフから分かるように、前処理により針状ころの転動面に微小くぼみを形成した実施例５〜８（グラフでは黒丸印でプロットしてある）は、前処理がなく微小くぼみを有していない実施例１〜４（グラフでは黒三角印でプロットしてある）と比べて、より長寿命であった。
【００４６】
また、実施例５〜８と実施例１３，１４との比較から、微小くぼみの深さは０．１〜５μｍとすることが好ましいことが分かる。さらに、実施例９〜１２から、潤滑被膜の厚さは０．１〜８μｍとすることが好ましいことが分かる。さらに、実施例１５〜１８から、潤滑被膜を構成する固体潤滑剤はフッ化グラファイトが好ましいことが分かる。比較例３〜８は、潤滑被膜の面積率が低いので、短寿命であった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る転がり支持装置の一実施形態であるスラスト針状ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】軸受の寿命試験に用いた試験機の断面図である。
【図３】寿命試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      針状ころ
３ａ    転動面
【図１】
2007146889.tif 000006
【図２】
2007146889.tif 000007
【図３】
2007146889.tif 000008