(57)【要約】【課題】フレッチングが生じにくく安価な転がり軸受を提供する。【解決手段】スラスト玉軸受は、軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、を備えている。内輪１，外輪２，及び転動体３は鋼で構成されており、転動体３の転動面３ａには、ショットピーニングにより多数の微小くぼみが設けられている。ショットピーニングのショット材には直径６０μｍ以下の略球状の微粒子が使用され、この微粒子を噴射圧力１ＭＰａ以下で転動面３ａに噴射することにより、転動面３ａに多数の微小くぼみが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、前記転動体の転動面に多数の微小くぼみを設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記転動体の転動面の算術平均粗さＲａが、前記内輪の軌道面の算術平均粗さＲａの０．０３倍以上０．４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体の転動面の算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記微小くぼみは、直径６０μｍ以下の略球状の微粒子を前記転動面に噴射圧力１ＭＰａ以下で噴射することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記微小くぼみの形状が略円形又は略楕円形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軸受。
【請求項６】
前記微小くぼみの径が０．０５μｍ以上５μｍ以下で、深さが０．０５μｍ以上１０μｍ以下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軸受。
【請求項７】
前記外輪の軌道面の算術平均粗さＲａは０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転機械の回転軸を回転支持する部位には、軸受、特に転がり軸受が多く用いられる。このような転がり軸受が微小な往復運動を行う場合、又は、微小な振動を受ける場合は、転動体の転動面や軌道輪の軌道面にフレッチングが生じやすく、軸受トルクの増大や損傷部を起点とした剥離等の様々な不具合が生じるおそれがある。そのため、上記のような場合には、転動体にセラミック球を採用することによってフレッチングを防止するという対策が取られることが多い。
【０００３】
また、通常フレッチングによる損傷は、接触圧力が高いことから、外輪の軌道面と転動体との間よりも内輪の軌道面と転動体との間で発生することが多く、スラスト軸受の場合には駆動輪（回転輪）側で発生することが多い。
【特許文献１】特開２０００−１８４６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、セラミック球は、転がり軸受に通常用いられている鋼球と比較して高価であるため、低コストなフレッチング防止対策の要求が高まっている。
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、フレッチングが生じやすいような条件下で使用されてもフレッチングが生じにくく安価な転がり軸受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】
【０００５】
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の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、前記転動体の転動面に多数の微小くぼみを設けたことを特徴とする。
このような構成であれば、微小くぼみ内に潤滑剤が保持されるため、転動体の転動面と内外輪の軌道面との直接接触が防止される。その結果、フレッチングが生じやすいような条件下で転がり軸受が使用されても、フレッチングが生じにくい。また、高価なセラミック球を使用しないため、転がり軸受が安価である。
【０００６】
また、本発明に係る請求項２の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、前記転動体の転動面の算術平均粗さＲａが、前記内輪の軌道面の算術平均粗さＲａの０．０３倍以上０．４倍以下であることを特徴とする。
転動体の転動面の算術平均粗さＲａが内輪の軌道面の算術平均粗さＲａの０．４倍超過であると、転動体の転動面が粗いため転がり軸受の寿命が不十分となるおそれがある。一方、内輪の軌道面の算術平均粗さＲａの０．０３倍未満の粗さとすると、転がり軸受が高価となってしまうおそれがある。
【０００７】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受において、前記転動体の転動面の算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下であることを特徴とする。
転動体の転動面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ超過であると、転がり軸受の音響性能，振動，回転精度が不十分となるおそれがある。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり軸受は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記微小くぼみは、直径６０μｍ以下の略球状の微粒子を前記転動面に噴射圧力１ＭＰａ以下で噴射することにより形成されたものであることを特徴とする。
微粒子の直径が６０μｍ超過であったり、噴射圧力が１ＭＰａ超過であると、転動体の転動面が粗くなるおそれがある。
さらに、本発明に係る請求項５の転がり軸受は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記微小くぼみの形状が略円形又は略楕円形であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項６の転がり軸受は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記微小くぼみの径が０．０５μｍ以上５μｍ以下で、深さが０．０５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
前記微小くぼみの径又は深さが前記下限値未満であると、フレッチングを抑制する効果が不十分となるおそれがある。一方、前記微小くぼみの径又は深さが前記上限値超過であると、転がり軸受の音響性能，振動，回転精度が不十分となるおそれがある。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項７の転がり軸受は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記外輪の軌道面の算術平均粗さＲａは０．３μｍ以下であることを特徴とする。
前記外輪の軌道面の算術平均粗さＲａが０．３μｍ超過であると、転がり軸受の音響性能，振動，回転精度が不十分となるおそれがある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受は、フレッチングが生じにくく安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、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軸受の一実施形態であるスラスト玉軸受の構造を示す縦断面図である。
図１のスラスト玉軸受は、軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、を備えている。
【００１３】
内輪１，外輪２，及び転動体３は鋼で構成されており、転動体３の転動面３ａには、ショットピーニングにより多数の微小くぼみ（図示せず）が設けられている。ショットピーニングのショット材には直径６０μｍ以下の略球状の微粒子が使用され、この微粒子を噴射圧力１ＭＰａ以下で転動面３ａに噴射することにより、転動面３ａに多数の微小くぼみが形成される。
【００１４】
このようなスラスト玉軸受は、微小くぼみ内に潤滑剤が保持されるため、転動体３の転動面３ａと内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａとの直接接触が防止される。その結果、転がり軸受が微小な往復運動を行う場合、又は、微小な振動を受ける場合のようなフレッチングが生じやすいような条件下で使用されても、スラスト玉軸受にフレッチングが生じにくい。また、高価なセラミック球を使用していないため、スラスト玉軸受は安価である。このようなスラスト玉軸受は、モータ等の回転機械の回転軸を回転支持する転がり軸受として好適である。
【００１５】
微小くぼみの形状は特に限定されるものではないが、開口部の形状が円形又は楕円形であることが好ましい（略円形や略楕円形でもよい）。また、微小くぼみの径は０．０５μｍ以上５μｍ以下で、深さは０．０５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。さらに、多数の微小くぼみが形成された転動体３の転動面３ａは、その算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であることが好ましく、また、内輪１の軌道面１ａの算術平均粗さＲａの０．０３倍以上０．４倍以下であることが好ましい。さらに、外輪２の軌道面２ａの算術平均粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
ただし、転動体３の転動面３ａ及び内輪１の軌道面１ａの粗さが上記の関係を満たすと同時に、定常回転時において油膜パラメータΛ（下記式を参照）が２以上となるように、前記粗さ及び潤滑剤の基油粘度を設定することが好ましい。これにより、回転精度が保たれるので、高速回転にも適する転がり軸受とすることができる。
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）
【００１７】
なお、本実施形態においては、転がり軸受の例としてスラスト玉軸受をあげて説明したが、転がり軸受の種類はスラスト玉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、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。また本実施形態においては転がり軸受は保持器を備えていなかったが、保持器を備えていてもよい。
【００１８】
〔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。ショットピーニングの条件が異なることを除いては前述した図１のスラスト玉軸受とほぼ同様の構成を有する呼び番号５１３０５の単列スラスト玉軸受（内径２５ｍｍ，外径５２ｍｍ，高さ１８ｍｍ）を用意して、フレッチング試験を行った。なお、ショットピーニングのショット材の材質，密度，及び直径、並びに、噴射圧力は表１，２に示す通りである。また、微小くぼみが形成された転動体の転動面の算術平均粗さＲａ１、内輪の軌道面の算術平均粗さＲａ２、及び両粗さの比（Ｒａ１／Ｒａ２）は表１，２に示す通りである。
【００１９】
なお、ショットピーニングにより転動体の転動面に形成された微小くぼみの開口部の形状は、いずれも略円形又は略楕円形であり、その径は０．１μｍ以上４μｍ以下で、深さは０．１μｍ以上７μｍ以下である。また、外輪の軌道面の算術平均粗さＲａはいずれも０．０６μｍ以上０．０８μｍ以下である。
【００２０】
【表１】
2007224996.tif 000003
【００２１】
【表２】
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【００２２】
このようなスラスト玉軸受の内部空間に、４０℃における動粘度が１３０ｍｍ2 ／ｓの鉱油とリチウム石けんとを含有するグリース（昭和シェル社製のアルバニアグリースＮｏ．２）を封入し、図２に示すような日本精工株式会社製のフレッチング試験機に装着した。そして、ＡＣサーボモータによって下記のような条件で揺動させた後に、内輪の軌道面のうち損傷が生じた部分の算術平均粗さＲａ２を測定し、この揺動後の算術平均粗さＲａ２により損傷の程度を評価した。なお、この試験においては、内輪が駆動輪（回転輪）であり、外輪が固定輪である。
（フレッチング試験の条件）
・温度（試験開始時）：２５℃
・アキシアル荷重    ：８８２Ｎ
・揺動周波数        ：２Ｈｚ
・揺動角度          ：８°
・揺動回数          ：５万回
表１，２から分かるように、実施例１〜９は、ショットピーニングが施されていない比較例１やショットピーニングの条件が本発明から外れている比較例２〜５と比べて、内輪の軌道面の損傷の程度が小さかった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態であるスラスト玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図２】フレッチング試験機の図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      転動体
３ａ    転動面
【図１】
2007224996.tif 000005
【図２】
2007224996.tif 000006