(57)【要約】【課題】軸受外径との接触面に滑りや高い面圧がかかっても早期摩耗を防止することができるアンチロックブレーキシステム用ポンプのピストンピン及び軸受（転がり軸受又は滑り軸受）を提供する。【解決手段】アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部１に装着された軸受５の外径面６ａに摺接して、偏心軸部１の回転により軸受５を介して作動するピストンである。軸受５の外径面６ａとの接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設ける。くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内である。Ｓｋ値が−１．６以下である。これにより、くぼみに潤滑油が保持され、外輪外径面６ａやピストンピン３の接触面３ａの摩耗を防止することができる。【選択図】図１
2007187193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンピンにおいて、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内であり、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下であることを特徴とするピストンピン。
【請求項２】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンにおいて、
前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみの平均面積が３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内で、かつ、Ｒｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とするピストンピン。
【請求項３】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンにおいて、
前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率が５％≦面積率≦２０％の範囲内であり、かつ、前記くぼみを設けた面の面粗さのパラメータＲｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とするピストンピン。
【請求項４】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着されてこの偏心軸部の回転によりピストンピンを作動させるための軸受において、前記ピストンピンとの接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内であり、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下であることを特徴とする軸受。
【請求項５】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着されてこの偏心軸部の回転によりピストンピンを作動させるための軸受において、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみの平均面積が３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内で、かつ、Ｒｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とする軸受。
【請求項６】
アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着されてこの偏心軸部の回転によりピストンピンを作動させるための軸受において、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率が５％≦面積率≦２０％の範囲内であり、かつ、前記くぼみを設けた面の面粗さのパラメータＲｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とする軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられるピストンピン及び軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、運転者がブレーキペダルを踏むと、制動油圧が生成され、この制動油圧が油圧ブレーキ側に伝達された制動力を発生させる。しかしながら、このような制動力を発生させるとき、制動力がタイヤと路面間の摩擦力より大きいと、タイヤが路面で滑るスリップ現象が発生する。このようなスリップ現象を効率的に防止して、安定した制動力を得るためのものがアンチロックブレーキシステムである。
【０００３】
そして、アンチロックブレーキシステム用ポンプは、車両のブレーキ装置内の圧力を制御するため、ブレーキシリンダにブレーキオイルを供給するか、あるいはブレーキ装置の貯蔵タンクを充填させるために使用される。
【０００４】
アンチロックブレーキシステム用ポンプには、モータの出力軸の偏心軸部の回転により軸受を介してピストンピンが作動するようにしたものがある（特許文献１）。すなわち、図１０に示すように、モータ（図示省略）の出力軸５１に偏心軸部５２を設け、この偏心軸部５２に軸受５３を装着する。そして、軸受５３の外輪５４にピストンピン５５を当接させる。
【０００５】
これによって、出力軸５１を回転駆動させることによって、偏心軸部５２を回転させ、この回転により軸受５３を介してピストンピン５５を往復動させることになる。
【特許文献１】特開２００１−１８７９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のような従来のアンチロックブレーキシステム用ポンプでは、ピストンピン５５が軸受５３の外輪５４の外径面に押し付けられ、偏心軸部５２に軸受５３を介してピストンピン５５が往復運動する。この際、ピストンピン５５は軸受５３に対して微小な滑りを伴う。しかしながら、従来においては、軸受５３の外輪外径面等においては潤滑性向上のための表面処理等を行っておらず、軸受５３の外輪外径面やピストンピン５５の端面が摩耗するおそれがあった。
【０００７】
特に、最近では、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の高機能化に伴い、軸受５３及びピストンピン５５に大きな負荷がかかるようになって、滑りが増大する傾向にある。このため、ピストンピン５５及び軸受５３の外輪外径面において早期摩耗が発生しやすい状態となっている。
【０００８】
本発明の課題は、軸受外径との接触面に滑りや高い面圧がかかっても早期摩耗を防止することができるアンチロックブレーキシステム用ポンプのピストンピン及び軸受（転がり軸受又は滑り軸受）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のピストンピン及び軸受は、アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、ピストンピンを例にとれば、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンにおいて、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内であり、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下であることを特徴とする。
【００１０】
パラメータＲｙniとは、基準長毎最大高さの平均値すなわち、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である（ISO 4287:1997）。
【００１１】
また、パラメータＳｋとは、粗さ曲線の歪み度（スキューネス）を指し（ISO 4287:1997）、凹凸分布の非対称性を知る目安の統計量である。ガウス分布のような対称な分布ではＳｋ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負、逆の場合は正の値をとることになる。
【００１２】
上記のように、本発明のピストンピンでは、くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲内に規定することで、希薄潤滑下でも油膜切れを防ぐことが可能となり、極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。また、軸受との接触面のＳｋ値を幅方向、円周方向とも−１．６以下とすることにより、微小凹形状のくぼみが油溜りとなり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリークは少なく、油膜形成に優れ、表面損傷を極力抑える効果が発揮される。
【００１３】
また、本発明の他のピストンピンは、アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンにおいて、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみの平均面積が３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内で、かつ、Ｒｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
上記のように、本発明の他のピストンピンでは、接触面のくぼみの平均面積を３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内に規定するとともに、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙmaxを０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内に設定することで、油膜形成能力を向上させることができるため、希薄潤滑下で極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の別のピストンピンは、アンチロックブレーキシステム用ポンプに用いられ、偏心軸部に装着された軸受の外径面に摺接して、前記偏心軸部の回転により前記軸受を介して作動するピストンにおいて、前記軸受の外径面との接触面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率が５％≦面積率≦２０％の範囲内であり、かつ、前記くぼみを設けた面の面粗さのパラメータＲｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
上記のように、本発明の別のピストンピンでは、ピストンのくぼみを設けた面におけるくぼみの面積率を５％≦面積率≦２０％の範囲内に規定するとともに、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙmaxを０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内に設定することで、油膜形成能力を向上させることができるため、希薄潤滑下で極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によると、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設けることによって、接触面が微小粗面となって油膜が形成しやすくなる。しかもこのくぼみが油溜まりとなるため、すべり面の油膜形成が確実に行える。すなわち、くぼみに潤滑油が保持されるため、このすべり面に滑りや高い面圧がかかっても、ピストンピン及び軸受の外径面の早期摩耗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】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の軸受を使用したアンチロックブレーキ用ポンプの要部側面図を示し、このアンチロックブレーキ用ポンプは、端部に偏心軸部１を有するシャフト２（モータの出力軸）と、図示省略のハウジングのシリンダ室に収容されるピストン４と、ピストン４のピストンピン３と偏心軸部１との間に介装される軸受５とを備える。なお、シャフト２の軸心Ｏとピストン４の軸心Ｏ１とが直交している。
【００２０】
軸受５は、外輪６と、この外輪６内に収納される保持器７のポケットに保持される針状ころ８とを備え、外輪６の外径面６ａがピストン４のピストンピン３の端面（先端面）３ａに当接している。
【００２１】
前記のように構成されたアンチロックブレーキ用ポンプでは、シャフト２がその軸心Ｏ廻りに回転することによって偏心軸部１がその偏心軸心Ｏ２廻りに回転する。これによって、偏心軸部１に装着された軸受５を介してピストン４が作動するとになる。
【００２２】
このため、軸受５の外輪外径面６ａと、ピストンピン３の端面３ａとが滑り接触することになる。そこで、ピストンピン３の端面３ａ（軸受５の外径面６ａとの接触面）に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内であり、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下に設定する。
【００２３】
また、前記くぼみの平均面積が３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内で、かつ、Ｒｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内とする。
【００２４】
さらに、前記くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率が５％≦面積率≦２０％の範囲内であり、かつ、前記くぼみを設けた面の面粗さのパラメータＲｙmaxが０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内とする。
【００２５】
なお、前記のような微小粗面を得るための表面加工処理としては、特殊なバレル研磨によると所望の仕上げ面を得ることができるが、これに限らず、例えばショット等を用いてもよい。
【００２６】
上記のように、本発明では、くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ以上、１．０μｍ以下の範囲内に規定することで、希薄潤滑下でも油膜切れを防ぐことが可能となり、極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。また、接触面のＳｋ値を幅方向、円周方向とも−１．６以下とすることにより、微小凹形状のくぼみが油溜りとなり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリークは少なく、油膜形成に優れ、表面損傷を極力抑える効果が発揮される。
【００２７】
また、ピストンピン３の端面（接触面）３ａのくぼみの平均面積を３０μｍ２≦平均面積≦１００μｍ２の範囲内に規定するとともに、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙmaxを０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内に設定することで、油膜形成能力を向上させることができるため、希薄潤滑下で極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。
【００２８】
さらに、ピストンピン３の端面（接触面）３ａのくぼみを設けた面におけるくぼみの面積率を５％≦面積率≦２０％の範囲内に規定するとともに、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙmaxを０．４μｍ≦Ｒｙmax≦１．０μｍの範囲内に設定することで、油膜形成能力を向上させることができるため、希薄潤滑下で極端に油膜厚さが薄い条件下でも長寿命を得ることができる。
【００２９】
従って、本発明のピストンピンは、接触面３ａに形成された微小凹形状のくぼみが油膜を保持することで、このくぼみに潤滑油が保持され、このすべり面に滑りや高い面圧がかかっても早期摩耗を防止することができる。
【００３０】
また、前記実施形態では、ピストンピン３の端面３ａを本発明の表面形状を満たすように表面処理を施したが、軸受５の外輪外径面６ａも本発明の表面形状を満たすように表面処理を施すようにしてもよい。また、軸受５として、前記実施形態では、内輪を有さないニードル軸受を使用したが、内輪を有するニードル軸受であってもよく、さらには、玉軸受や滑り軸受であってもよい。なお、ニードル軸受を使用した場合、玉軸受に比べて、小型、軽量で重荷重に耐えられる利点がある。
【実施例１】
【００３１】
本発明の有用性を示すために、転がり軸受の寿命評価と歯車の寿命評価を行った。転がり軸受は、インナレース（相手軸）ところとアウタレース（外輪）とで転がり及び接触をしている。歯車の歯面は相手側歯面と転がり及び接触をしている。いずれもその接触は、ピストンピンと軸受外径面との接触状態に準じた形態となる。従って、ピストンピンの評価は、転がり軸受と歯車の寿命評価で評価できると考えられる。以下に、パラメータＲｙni、Ｒｙmax、Ｓｋ、Ｒｑniの測定方法、条件の一例を示す。これらのパラメータで表される表面性状を測定する場合、一ヶ所の測定値でも代表値として信頼できるが、たとえば直径方向に対向する二ヶ所を測定するとよい。
パラメータ算出規格：JIS B 0601:1994（サーフコム  JIS 1994）
カットオフ種別：ガウシアン
測定長さ：５λ
カットオフ波長：０．２５ｍｍ
測定倍率：×１００００
測定速度：０．３０ｍｍ／ｓ
測定箇所：対象物中央部
測定数：２
測定装置：面粗さ測定器サーフコム１４００Ａ（東京精密株式会社）
【００３２】
また、くぼみの定量的測定を行うには、対象物表面を拡大し、その画像から市販されている画像解析システムにより定量化できる。さらには、特開２００１−１８３１２４に開示されている表面性状検査方法及び表面性状検査装置を用いれば、安定して精度良く測定することができる。この方法は、曲率を有する検査表面に光を照射して検査表面をカメラで撮影し、このカメラで撮影された検査表面の画像の輝度を測定して、この測定された輝度の明部と暗部のコントラストで形成される明暗パターンにより、検査表面の表面性状を検査する表面性状検査方法であって、光をカメラの光軸方向に合致させて照射し、測定される画像の輝度分布がピーク値を示す位置を、カメラの光軸上に一致させるように、検査表面を位置決めすることにより、検査表面の曲率に起因するシェーディング（輝度分布）を抑制するものである。また、光をカメラの光軸方向に合致させて照射し、測定される画像の輝度分布について、この輝度分布がピーク値を示す位置に相当する検査表面の部位を原点とし、曲率の対称軸を一つの軸とする直交二次元座標で、直交する各座標軸に沿う一次元の輝度分布をそれぞれ近似関数で近似し、これらの近似関数を用いて、画像の輝度分布を除去するように、輝度分布のピーク値を基準値として、座標各位置に相当する測定された画像の輝度を補正し、この補正された輝度の明暗パターンにより検査表面の表面性状を検査することにより、シェーディングのない明暗パターンで表面性状を検査することができる。測定条件はたとえば次のとおりである。また、くぼみの面積率、平均面積を測定する場合、上記のパラメータと同様に、一ヶ所の測定値でも代表値として信頼できるが、たとえば一方方向に対向する二ヶ所を測定するとよい。
面積率：観察視野範囲で２値化閾値（（明部の輝度＋暗部の輝度）／２）よりも小さい画素（黒）の占める割合
平均面積：黒の面積の合計／総数
観察視野：８２６μｍ×６２０μｍ
測定箇所：対象物中央部
測定数：２
【００３３】
図２は供試転がり軸受の一例を示しており、この転がり軸受１０は転動体として針状ころ１２を外輪１３に組み込んだ針状ころ軸受であり、針状ころ１２で相手軸１４を支持するようになっている。針状ころ表面に、仕上面の異なる表面処理を施した複数種類の針状ころ軸受を製作し、寿命試験を行なった結果について説明する。寿命試験に用いた針状ころ軸受は、図３に示すように、外径Ｄｒ＝３３ｍｍ、内径ｄｒ＝２５ｍｍ、針状ころ１２の直径Ｄ１＝４ｍｍ、長さＬ＝２５．８ｍｍで、１５本の針状ころを用いた保持器１５付きの軸受である。試験軸受として針状ころの表面粗さ仕上の異なる３種類を製作した。すなわち、研削後スーパーフィニッシュを施した軸受Ａ（比較例）と、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に形成した軸受Ｂ（比較例）、軸受Ｃ（参考例）、軸受Ｄ（参考例）とである。各試験軸受の針状ころにおける仕上面状況を図４〜図６に示す。具体的には、図４は軸受Ａの表面粗さ、図５は軸受Ｂの表面粗さ、図６は軸受Ｃ及び軸受Ｄの表面粗さをそれぞれ示す。また、各試験軸受の表面仕上面の特性値パラメータ一覧を表１に示す。なお、軸方向面粗さＲqni（Ｌ）と周方向面粗さＲqni（Ｃ）の比Ｒｑni（Ｌ／Ｃ）については、軸受Ｂ、Ｃ及びＤは１．５以下であり、軸受Ａは１．０前後の値である。また、結晶粒度の測定は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行なった。
【００３４】
【表１】
2007187193.tif 000003
【００３５】
使用した試験装置は図７に概略図で示したようなラジアル荷重試験機１６で、回転軸１７の両側に試験軸受１０を取り付け、回転と荷重を与えて試験を行なうものである。試験に用いたインナレース（相手軸）の仕上は研磨仕上のＲa０．１０〜０．１６μｍである。アウタレース（外輪）も共通である。試験条件は以下のとおりである。
軸受ラジアル荷重：２０００ｋｇｆ
回転数：４０００ｒｐｍ
潤滑剤：クリセクオイルＨ８（試験条件で２ｃｓｔ）
【００３６】
図８に油膜パラメータΛ＝０．１３の下での寿命試験結果を示す。同図の縦軸が寿命時間（ｈ）を表している。同図に示すように、軸受Ａが７８ｈ、軸受Ｂが８２ｈであったのに対して軸受Ｃは１０５ｈ、軸受Ｄは１２１ｈであった。このデータから明らかなように、針状ころ表面が本発明に係る表面形状を満たすように表面処理された軸受Ｃ及びＤは、油膜パラメータΛ＝０．１３という低粘度、希薄の非常に過酷な潤滑条件下でも長寿命効果を得ることができる。従って、軸受５の外輪６の外径面６ａとの接触面３ａを上記数値範囲に設定した本発明に係るピストンピン３は、高い長寿命効果を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、図９に示す平歯車疲労試験機を使用して歯車のピッチング試験を実施し、ピッチング強度を評価した。図９において、ドライブ側歯車３１（歯数２９枚）とドリブン側歯車３２（歯数３０枚）は各々の回転軸３３、３４の片側に取付けられており、ドライブ側の軸３３が図示しないモータにより駆動されている。また、ドライブ側の軸３３に取付けてある負荷レバー３５及び重錘３６によりトルクを負荷する構造となっている。ドライブ側歯車３１は、本発明に係る表面処理の有無で２種類を用意した。試験条件等の詳細は、表２のとおりである。
【００３８】
【表２】
2007187193.tif 000004
【００３９】
歯車ピッチング試験のデータを表３、表４及び表５に示す。表３はドライブ側及びドリブン側の何れの歯車にも表面処理を施していない場合（ａ）の結果（比較例）を示し、表４はドライブ側歯車の歯面に、本発明に係る表面性状を満たすように表面処理を施したものを使用した場合（ｂ）の結果（実施例）を示し、表５はドライブ側歯車及びドリブン側歯車の歯面に、本発明に係る表面性状を満たすように表面処理を施したものを使用した場合（ｃ）の結果（実施例）をそれぞれ示す。これらより、ピッチング寿命が、（ａ）の場合に比べ、（ｂ）の場合では２倍以上向上し、（ｃ）の場合では３倍以上向上していることが確認できる。
【００４０】
【表３】
2007187193.tif 000005
【００４１】
【表４】
2007187193.tif 000006
【００４２】
【表５】
2007187193.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のピストンピンを使用したアンチロックブレーキ用ポンプの要部側面図である。
【図２】針状ころ軸受の断面図である。
【図３】寿命試験に用いた軸受の断面図である。
【図４】試験軸受Ａにおける仕上げ面状況を示す粗さ曲線図である。
【図５】試験軸受Ｂにおける仕上げ面状況を示す粗さ曲線図である。
【図６】試験軸受Ｃ及びＤにおける仕上げ面状況を示す粗さ曲線図である。
【図７】試験装置の部分断面図である。
【図８】寿命試験結果を示すグラフである。
【図９】平歯車試験機の部分斜視図である。
【図１０】従来のピストンピンを使用したアンチロックブレーキ用ポンプの要部側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    偏心軸部
３    ピストンピン
３ａ    接触面
５    軸受
６ａ    外径面
【図１】
2007187193.tif 000008
【図２】
2007187193.tif 000009
【図３】
2007187193.tif 000010
【図４】
2007187193.tif 000011
【図５】
2007187193.tif 000012
【図６】
2007187193.tif 000013
【図７】
2007187193.tif 000014
【図８】
2007187193.tif 000015
【図９】
2007187193.tif 000016
【図１０】
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