(57)【要約】【課題】転がり抵抗のより低いころ軸受を提供することを課題とする。【解決手段】本発明によれば大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに溝が形成されている。このような構成により、大端面３ａと大つば面５ｂ、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの間に溜まった余分な潤滑剤を確実に排除できる。したがって、本発明のころ軸受１１は、摺接する部分の摩擦を低減することができるため、転がり抵抗が低い。【選択図】図４
2013100839.tif 000002
【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ころとを備え、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方につばが形成されたころ軸受であって、
前記ころの端面及び前記つばのころと摺接する面の少なくとも一方に溝が形成されていることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
前記つばのころと接する面に形成された溝は、前記ころと前記つばとが摺動する摺動方向に対して斜めに傾斜しており、ランド部を挟んで複数形成されたことを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
【請求項３】
前記つばのころと摺接する面に形成された前記溝の前記摺動方向に対する傾斜角度である傾斜角αが、前記ころの摺動方向と直交する方向を基準として−９０°を超えかつ＋９０°未満の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のころ軸受。
【請求項４】
前記溝は、その溝の横断方向断面の形状がほぼＶ字状になっていると共に、溝が形成された面と、断面Ｖ字状に形成された溝の内面とで形成される角度βが、１５°以上９０°未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のころ軸受。
【請求項５】
前記溝は、平面形状が綾目状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のころ軸受。
【請求項６】
前記溝は、平面形状がＶ字状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、農業機械、建設機械、鉄鋼機械、直動装置などの可動部の軸受として適用されるころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ころ軸受や玉軸受などの転がり軸受は、主軸などに連結される内輪とその外側に位置する外輪間にころや玉などの転がり部材を複数、保持器によって等間隔に保持した構造となっている。
このような転がり軸受は、高速回転時や高荷重時などに油膜切れを起こさないようにグリースなどの潤滑油を充分に供給する必要があるが、図２１に示すように潤滑油が多すぎるとこの潤滑油が転がり部材と転動面との間に溜まってしまい、却って転がり抵抗が増してしまうことが知られている。
【０００３】
そのため、例えば以下の特許文献１や２では、転がり部材の転動面にその転がり方向に沿って複数の（縦）溝を形成し、この（縦）溝で潤滑油を保持することで油膜切れを防止しつつ、この（縦）溝に沿って潤滑油を逃がすことで高速回転時、高荷重時、高粘度油潤滑使用時などの余分な潤滑油による転がり抵抗を低減するようにしている。
一方、このような転がり軸受は、図２２に示すように転動面に対する転がり部材の転がり中心Ａと転がり時の面圧中心（面圧最大部）Ｂは、転がり方向にずれており、このずれが高速回転になるに従って大きくなることによっても転がり抵抗が発生することが知られている。
【０００４】
そのため、例えば以下の特許文献３などでは、図２３に示すように内輪又は外輪の軌道面にその転がり方向と直交する方向に複数の（横）溝を形成し、この（横）溝によって転がり中心Ａと転がり時の面圧中心（面圧最大部）Ｂとの差を小さくすることで転がり部材の転がり抵抗を小さくするようにしている。
ところで、前記特許文献１や２のように、転動方向に延びる（縦）溝に沿って潤滑油を逃がす構造では、その（縦）溝内が既に潤滑油で満たされている場合には、転がり部材転動面との間に溜まった潤滑油の逃げ場所がなくなり、転がり抵抗を充分に低減できないケースが考えられる。
【０００５】
一方、前記特許文献３に示すような構造では、各（横）溝内に溜まった余分な潤滑油を転がり部材の側部に逃がすことはできるが、転がり部材が各（横）溝とその間のランド部間を交互に転動することになるため、微小な振動が発生してしまうことがある。
そこで、特許文献４には、これらの問題を解決し、より転がり抵抗を低減させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３０４２６７号公報
【特許文献２】特開２００７−０４０４８１号公報
【特許文献３】特開２００５−３２１０４８号公報
【特許文献４】特開２００９−２０４１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、転がり軸受の使用条件は近年益々厳しくなっており、さらなる転がり抵抗の低減が求められている。また、ころ軸受の場合には、内外輪の軌道面ところとの接触は転がり接触であるが、内外輪に形成されたつばと、ころの端面との接触は滑り接触（摺接）しており、より摩擦力が高く、転がり抵抗が高い。そのため、より転がり抵抗の低減が求められている。
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するために案出されたものであり、転がり抵抗のより低いころ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】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係るころ軸受は、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ころとを備え、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方につばが形成されたころ軸受であって、前記ころの端面及び前記つばのころと摺接する面の少なくとも一方に溝が形成されていることを特徴とする。
上記ころ軸受においては、前記つばのころと接する面に形成された溝は、前記ころと前記つばとが摺動する摺動方向に対して斜めに傾斜しており、ランド部を挟んで複数形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、上記ころ軸受においては、前記つばのころと摺接する面に形成された前記溝の前記摺動方向に対する傾斜角度である傾斜角αが、前記ころの摺動方向と直交する方向を基準として−９０°を超えかつ＋９０°未満の範囲であることが好ましい。
さらに、上記ころ軸受においては、前記溝は、その溝の横断方向断面の形状がほぼＶ字状になっていると共に、溝が形成された面と、断面Ｖ字状に形成された溝の内面とで形成される角度βが、１５°以上９０°未満であることが好ましい。
また、上記ころ軸受においては、前記溝は、平面形状が綾目状に形成されていることが好ましい。
さらに、上記ころ軸受においては、前記溝は、平面形状がＶ字状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によればころの端面と、つばのころと摺接する面とに溝が形成されている。このような構成により、ころの端面と、つばのころと摺接する面との間に溜まった余分な潤滑剤を確実に排除できる。したがって、本発明のころ軸受は、摺接する部分の摩擦を低減することができるため、転がり抵抗が低い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る円すいころ軸受の構成を示す部分縦断面図である。
【図２】大端面、小端面、大つば面及び小つば面に形成される溝の形態を示すモデル図である。
【図３】溝が形成された大つば面を円すいころが摺動しているときの潤滑剤などの状態を示す平面概念図である。
【図４】溝が形成された大つば面を円すいころが摺動しているときの潤滑剤などの状態を示す側面概念図である。
【図５】円すいころの摺動方向と溝の傾斜角αとの関係を示す側面概念図である。
【図６】溝の傾斜角αと転がり抵抗減少割合（％）との関係を示すグラフ図である。
【図７】溝の転がり方向の幅ａと、これに隣接するランド部の転がり方向の幅ｂとの比率を示す説明図である。
【図８】溝の長手方向断面の角度βを示す概念図である。
【図９】ランド部の面取り幅ｃを示す概念図である。
【図１０】本発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１１】本発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１２】大端面、小端面、大つば面及び小つば面に形成される綾目状の溝６の形態を示すモデル図である。
【図１３】本発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１４】大端面、小端面、大つば面及び小つば面に形成されるＶ字状の溝の形態を示すモデル図である。
【図１５】転動方向とＶ字状の溝の形成方向との関係を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１７】本発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１８】軌道面及び転動面に溝を形成した状態を示した図である。
【図１９】円すいころの大端面に形成した、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を示す概念図である。
【図２０】縦型内輪回転式試験機の断面図である。
【図２１】平滑な軌道面上を転がり部材（玉）が転動しているときの潤滑剤などの状態を示す概念図である。
【図２２】（縦）溝が形成された軌道面上を転がり部材（玉）が転動しているときの転がり中心Ａと転がり時の面圧中心（面圧最大部）Ｂとの関係を示す概念図である。
【図２３】（横）溝が形成された転動面上を転がり部材（玉）が転動しているときの転がり中心Ａと転がり時の面圧中心（面圧最大部）Ｂとの関係及び潤滑油の動きを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係るころ軸受の第１の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るころ軸受の第１の実施形態である円すいころ軸受１１の構造を示す部分縦断面図である。
図１の円すいころ軸受１１は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、内輪１及び外輪２の間に複数の円すいころ３を保持する保持器４とで構成されており、内輪１の外周面及び外輪２の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤（例えば潤滑油，グリース）が封入されている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００１３】
この内輪１の外周面及び外輪２の内周面には、これら各円すいころ３が転動するための軌道面１ａ及び２ａがそれぞれ形成されている。また、内輪１の外周面の軸方向両端部には、大つば５ａ，小つば５ｃが径方向外方に突出して設けられている。外輪２には、つばは設けられていない。ただし、図１の例とは逆に、外輪２の内周面の軸方向両端部に径方向内方に突出してつばを設け、内輪１にはつばを設けない構成としてもよいし、内輪１及び外輪２の両方につばを設ける構成としてもよい。
【００１４】
大つば５ａの軸方向内側面である大つば面５ｂ、小つば５ｃの軸方向内側面である小つば面５ｄは、円すいころ３を案内し保持する面として機能しており、大つば面５ｂは円すいころ３の大端面３ａと、小つば面５ｄは円すいころ３の小端面３ｂとそれぞれ摺接する。大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ、及び小つば面５ｄには、図２に示す複数の溝６が等間隔かつ複数形成されている。
【００１５】
ここで、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝に共通する説明については、溝は符号６を用いるが、大端面３ａ及び小端面３ｂの溝について説明する場合には、溝６Ａを用いる。また、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの溝について説明する場合には、溝６Ｂを用いる。
【００１６】
このように各円すいころ３の大端面３ａ及び小端面３ｂに複数の溝６Ａを等間隔かつ複数形成することにより、また、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに複数の溝６Ｂを平行に等間隔かつ複数形成することにより、大端面３ａと大つば面５ｂ、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの摺接面に対して必要な潤滑剤を確実に供給しつつ、その潤滑剤による転がり抵抗を確実に低減できる。すなわち、図３及び図４に示すように円すいころ３の周囲に多くの潤滑剤が存在していると、円すいころ３の転動に際して大端面３ａと大つば面５ｂ、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの間に潤滑剤が溜まってくるが、この部分に溜まった潤滑剤は、順次これら各溝６Ａ及び溝６Ｂ内に押し込まれるように移動するため、大量に溜まることがなくなり、その潤滑剤による転がり抵抗を確実に低減できる。なお、図４において、大端面３ａに形成された溝６Ａは破線で、大つば面５ｂに形成された溝６Ｂは実線で示してある。また、図４において大端面３ａの溝が形成されていない円形の部分は、大端面３ａに形成された窪みの部分であり、図４以降の図面においても同様である。この窪みの部分は形成されていなくてもよく、大端面３ａの全体を平坦とし、大端面３ａの全面に溝６Ａを形成してもよい。
【００１７】
また、この溝６Ａ及び溝６Ｂが既に潤滑剤で満たされている場合でも、新たに押し込まれる潤滑剤によって先に充填された潤滑剤がその溝６Ａ及び溝６Ｂの一端または両端から押し出されるようにして溝６Ａ及び溝６Ｂ内から排除されるため、円すいころ３と、大つば５ａ及び大つば５ｃ間に潤滑剤が大量に溜まることがなくなり、その転がり抵抗を確実に低減できる。したがって、本実施形態に係る円すいころ軸受１１は、摺接する部分の摩擦を低減することができるため、転がり抵抗を低減することができる。
【００１８】
次に、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成される溝６Ａ、及び、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝６Ｂについての最良な形態について具体的に説明する。
各溝６Ｂは、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄにおいては、円すいころ３と摺接する摺動方向に対して斜めに傾斜して形成されており、平行に等間隔かつ複数形成されている。
図５に示すように、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成された溝６Ｂの摺動方向に対する傾斜角度である傾斜角αは、円すいころ３の摺動方向と直交する方向を基準として−９０°を超えかつ＋９０°未満の範囲であれば特に限定されるものではないが、−４５°以上−１５°以下及び１５°以上４５°以下の範囲が好ましい。また、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝６Ｂの傾斜方向はいずれの方向であっても良い。
【００１９】
図６は、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝６Ｂの傾斜角度と転がり抵抗減少割合との関係を示したものであり、この溝６Ｂの傾斜角αが０°のときに顕著な転がり抵抗減少割合が得られ、−４５°以上４５°以下の範囲外では、十分な転がり抵抗減少効果が得られないことが分かる。一方、摺動方向に対して直交方向に溝が形成されている方が潤滑剤に添加される添加剤との相性がよく、金属接触が起こりそうな潤滑域でも、摺動方向に沿って溝が形成されている場合に比べて低摩擦になることが知られている。図６においても、−１５°超過１５°未満の範囲では減少率が最も大きいことがわかる。しかし、傾斜角αが０°に近くなると油膜の形成能力が低いために、軸受寿命が低下することも考えられるため、傾斜角αは、−４５°以上−１５°以下及び１５°以上４５°以下の範囲が好ましい。
【００２０】
このような構成であれば、十分な転がり抵抗減少効果が得られると共に、添加剤との相性も良く、摺接する部分において、金属接触が起こりやすい潤滑域でも、平滑面や溝が摺動方向に沿って形成されている場合に比べて低摩擦になるため、耐摩耗性及び耐焼付き性を得ることができる。
また、溝６Ｂの摺動方向の幅ａとこれに隣接するランド部７の摺動方向の幅ｂ、及び、溝６Ａの横断方向の幅ａ’とこれに隣接するランド部７の横断方向の幅ｂ’の比率としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ａ（ａ’）：ｂ（ｂ’）＝５０：５０〜１０：９０の範囲となるように維持すれば、油膜切れを起こすことなく、高荷重負荷に対する耐久性を発揮することができる。すなわち、ランド部７の摺動方向の幅ｂ又はランド部７の横断方向の幅ｂ’が９０％を超えると油膜強化効果が得られず、反対に５０％未満であると、高荷重に耐えられなくなるからである。
【００２１】
また、図８に示すように溝６は、その溝の横断方向断面の形状がほぼＶ字状になっていると共に、溝６が形成された面（大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ又は小つば面５ｄ）と、Ｖ字により形成された溝６の内面とで形成される角度βが、１５°以上９０°未満とすることが好ましい。
このような構成によれば、この溝６内に溜まった潤滑剤が良好に排出されてランド部７側に達するため、良好な油膜強化効果を得ることができる。
【００２２】
ここで、角度βを１５°以上９０°未満としたのは、１５°未満では油膜強化効果が少なく、一方９０°以上ではエッジロードが発生するおそれがあるからである。角度βは、好ましくは３０°以上８０°以下、より好ましくは４５°以上８０°以下とした上で以下に記載する面取り（ダレ）を行うと良い。
また、図８に示すように、溝６Ｂの深さｄはその摺動方向の幅ａに対して、０．５ａ以上５．０ａ以下とすれば、より確実な油膜強化効果を得ることができる。さらに、溝６Ａの深さも、溝６Ｂと同様の深さにすることにより確実な油膜強化効果を得ることができる。
【００２３】
また、図９に示すように、溝６Ｂに隣接するランド部７の角を、ランド部７の摺動方向の幅ｂの１５％以下の幅に亘って面取りすれば、円すいころ３の転動時においてランド部７の角部が欠けたりすることがなくなり、高荷重にも耐えることができる。ここで、面取りした幅である面取り量ｃをランド部７の摺動方向の幅ｂの１５％以下と規定したのは、１５％を超えるとランド部７の面積が減ってしまい却って高荷重に不向きになるからであり、好ましくは３％以上１０％以下の範囲である。なお、溝６Ａに隣接するランド部７の角も、溝６Ｂに隣接するランド部７と同様に面取りすることにより、確実な油膜強化効果を得ることができる。また、図８及び図９は例として大つば面５ｂに形成された溝を示したが、大端面３ａ、小端面３ｂ及び小つば面５ｄも同様である。
【００２４】
このような条件で大端面３ａ及び小端面３ｂに溝６Ａを、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに溝６Ｂを形成すれば、摺接する部分に充分な油膜強化効果を発揮しつつ、転がり抵抗や摩擦を確実に低減することができる。
なお、溝６は、本実施形態のように、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの全てに形成されていてもよいが、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの少なくとも１つに形成されていればよい。例えば、大端面３ａや小端面３ｂを平滑状態とし、大つば面５ｂ又は小つば面５ｄのみに溝６Ｂが形成されていてもよい。
【００２５】
また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成される溝６ＡのピッチＰ１と、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝６ＢのピッチＰ２と異ならしめるようにすることが好ましい。
このような構成にすれば、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成された溝６Ａと大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成された溝６Ｂ同士が重なることがなくなるため、油膜切れを解消することができる（溝同士が重なると油膜ができ難い）。また、一方のランド部７の角部などが他方の溝６Ａ又は溝６Ｂに落ち込む（嵌り込む）ことによる振動の発生も抑制することができる。
【００２６】
さらに、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される溝６は、例えば機械加工、レーザー、ショット、フォトリソグラフィーなどの公知の機械加工方法によって容易に加工することができるが、研削加工により形成することが好ましい。
なお、研削加工により溝６を形成した場合には、溝６の縁の部分に盛り上がりが発生することがある。この盛り上がりが、初期の転がり抵抗を上昇させる可能性があるので、この縁の部分の盛り上がりを除去するために、弾性体の表面に硬質な微粒子を塗付した粒子を用いて表面にショット加工を施すことで、初期の転がり抵抗を低減させることができる。このようなショット加工としては、例えば鏡面ショット加工があげられる。
【００２７】
また、縁の部分の盛り上がりを除去する加工は、上記の鏡面ショット等に限るものではなく、研磨加工を施すことによっても可能であるが、その場合は、縁の部分の盛り上がりの塑性流動によって溝６が埋没しないように注意が必要である。
なお、この円すいころ軸受１１を構成する内輪１や外輪２及び円すいころ３などは、ＳＵＪ２〜４、ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ２２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８１５、ＳＵＳ４４０Ｃなどの従来から多用されている金属材料のみならず、セラミックスや非鉄金属等で製造されていてもよい。
【００２８】
また、溝６の内面に化成処理、固体潤滑剤及び硬質膜等を塗布することにより、更なる転がり抵抗の低減や長寿命化が見込める。特に、固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）のショット加工を行うことで、溝６の内面に二硫化モリブデンの膜を形成することができる。そのため、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの表面が摩耗した場合でも、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの摺接面に固体潤滑剤を供給することができ、耐焼付き性を向上させることができる。また、固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の他、カーボンや高分子といった固体潤滑剤を溝６の表面に埋設してもよい。さらに、ショット加工後に、溝６の内面に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等をスパッタリングなどにより成膜することで、更なる転がり抵抗の低減や長寿命化が見込める。
【００２９】
また、本実施形態では、本発明のころ軸受の一例として、単列円すいころ軸受である円すいころ軸受１１を例にして説明したが、これに限られず、本発明は潤滑状態が良好でない環境下で使用されるその他のころ軸受にも好適に用いることができる。例えば、背面組合せ型円すいころ軸受や正面組み合わせ型円すいころ軸受に適用してもよい。また、円筒ころ軸受，針状ころ軸受，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に適用してもよい。
【００３０】
さらに、本発明のころ軸受は、様々な種類の機械装置に対して適用することができる。例えば、リニアガイド、タペットローラ、直動ベアリングの他、鉄鋼関係の各種ロールのロールネック部軸受、製紙関係の各種ロールのロールネック部軸受などの高荷重を受ける軸受、オルタネータ、中間プーリ、電磁クラッチ内蔵コンプレッサ等の自動車の電装補機、水ポンプ等のエンジン補機、鉄道車両の主電動機用軸受、車軸用軸受、各種インバータモータ用軸受などの高速回転用の軸受として適用することができる。
【００３１】
次に図１１〜図１８は、本発明に係る円すいころ軸受１１の他の実施の形態を示したものである。
他の実施の形態として、図１１及び図１２に示すように大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの少なくとも１つに、溝６Ａ又は溝６Ｂを、平面形状が綾目状となるように形成しても良い。なお、図１１（ａ）は、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成された綾目状の溝６Ａを示した図であり、図１１（ｂ）は、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成された綾目状の溝６Ｂを示した図である。また、綾目状の溝とは、互いに平行な複数の直線状溝からなる溝群２つが、所定の交差角をもって交わり菱形模様を形成している状態である。溝６Ａ及び溝６Ｂを平面形状が綾目状になるように形成すれば、大端面３ａと大つば面５ｂ、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの摺接する部分において、より優れた低摩擦効果が得られる。
【００３２】
また、他の実施形態として、図１３〜図１５に示すように、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに溝６Ａ又は溝６Ｂを、平面形状がＶ字状となるように形成してもよい。なお、図１３（ａ）は、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成されたＶ字状の溝６Ａを示した図であり、図１３（ｂ）は、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成されたＶ字状の溝６Ｂを示した図である。これによって、円すいころ３の摺動に際して大端面３ａと大つば面５ｂとの間、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの間に溜まった潤滑剤が、各溝６Ａ及び溝６Ｂ内に押し込まれると共に、この溝６Ａ及び溝６Ｂが既に潤滑剤で満たされている場合でも、新たに押し込まれる潤滑剤によって先に充填された潤滑剤がその斜め溝の一端または両端から押し出されるようにして逃げる。このため、大端面３ａと大つば面５ｂ、及び、小端面３ｂと小つば面５ｄとの摺接する部分において、潤滑剤が大量に溜まることがなくなり、その転がり抵抗を確実に低減できる。
【００３３】
ここで、溝６を平面形状がＶ字状となるように形成する配置形態としては、特に限定されるものでない。例えば大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに配置される溝６Ｂは、図１５（ａ）、（ｂ）に示すようにＶ字状の溝６Ｂを、その屈曲部６ｃが摺動方向に重なり合うように配置したり、あるいは図１５（ｃ）、（ｄ）に示すようにＶ字状の溝６Ｂを、その屈曲部６ｃが摺動方向と直交する方向に重なり合うように配置しても良い。また、大端面３ａ及び小端面３ｂに配置される溝６Ａは、図１５（ｅ）に示すようにＶ字状の溝６Ａを、その屈曲部６ｃが円すいころ３の自転方向に重なり合うように配置したり、あるいは図１５（ｆ）（ｇ）に示すようにＶ字状の溝６Ａを、その屈曲部６ｃが円すいころ３の自転方向と直交する方向に重なり合うように配置しても良い。
【００３４】
また、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、溝６Ａが形成された大端面３ａ及び小端面３ｂ、溝６Ｂが形成された大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの少なくとも１つに、この溝６よりも摺動方向の幅が小さい微小溝６ｄを、この溝６と交差する方向に複数形成すれば、油膜強化効果をさらに向上することができる。
【００３５】
ここで、これら微小溝６ｄと溝６の開口部分の合計面積とランド部７の面積の比は、１１（溝）：８９（ランド部）〜６０：４０とすることが好ましい。また、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄに形成される微小溝６ｄの摺動方向の幅は、溝６Ｂの摺動方向の幅の１／１００以上１／１０以下であることが好ましい。さらに、大端面３ａ及び小端面３ｂに形成される微小溝６ｄの幅は、溝６Ａの横断方向の幅の１／１００以上１／１０以下であることが好ましい。
また、図示するようにこの微小溝６ｄは、複数本（図の例では３本）を１組として配置しても良い。また、この微小溝６ｄと溝６との交差角度γは、溝６Ａ又は溝６Ｂに対して１５°以上９０°以下の範囲であることが好ましい。
【００３６】
さらに、図１７に示すように、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの少なくとも１つに、方向の異なる２種類のＶ字状溝（図１７（ａ））、Ｕ字状溝（図１７（ｂ））、Ｘ字状（図１７（ｃ））、８の字状溝（図１７（ｄ））、３の字状溝（図１７（ｅ））、Ｃ字状又は楕円状あるいはレンズ形状溝（図１７（ｆ））、Ｍ字状又はＷ字状溝（図１７（ｇ））の少なくとも１つの形状をした溝を形成すれば、前記各実施形態と同様な作用・効果を得ることが可能となる。なお、図１７は例として大つば面５ｂに形成された溝を示したが小つば面５ｄも同様である。また、大端面３ａ及び小端面３ｂには、図１７で示した溝が、円すいころ３の自転方向に沿って形成されている。
【００３７】
さらに、溝６は、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの全面に形成してもよく、部分的に形成してもよい。さらに、溝６を平面形状が綾目状やＶ字状等となるように形成した場合にも、これら溝６で形成された綾目状やＶ字状の模様を大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの全面に形成してもよく、部分的に形成してもよい。
【００３８】
また、溝６は、大端面３ａ、小端面３ｂ、大つば面５ｂ及び小つば面５ｄの少なくとも一つに形成することに加えて、内輪１の軌道面１ａ、外輪２の軌道面２ａ及び円すいころ３の転動面３ｃの少なくとも１つに形成してもよい。溝６を内輪１の軌道面１ａ、外輪２の軌道面２ａ及び円すいころ３の転動面３ｃに形成した場合には、溝６は、円すいころ３の転がり方向に対して斜めに傾斜しているため、図１８に示すように円すいころ３の転動面３ｃは、その一部が常にその溝６、６間のランド部７に接している状態となる。これによって、円すいころ３の転動面３ｃが溝６内に落ち込むようなことがなくなるため、転動時に微小な振動が発生してしまうこともない。
【００３９】
この時、内輪１の軌道面１ａ、外輪２の軌道面２ａ及び円すいころ３の転動面３ｃに形成された溝６の転がり方向に対する傾斜角度である傾斜角α１及びα２は、円すいころ３の転がり方向と直交する方向を基準として−９０°を超えかつ＋９０°未満の範囲であれば特に限定されるものではないが、−４５°以上−１５°以下及び１５°以上４５°以下の範囲が好ましい。
【００４０】
このような構成であれば、十分な転がり抵抗減少効果が得られると共に、添加剤との相性も向上することができるため、耐摩耗性及び耐焼付き性を得ることができる。
このとき、円すいころ３の転動面３ｃに形成する溝６の傾斜方向は特に限定されるものでなく、内輪１の軌道面１ａ及び外輪２の軌道面２ａに形成される溝６の傾斜方向と異なる方向であっても良い。また、円すいころ３の転動面３ｃに形成される溝６の傾斜角α２が、内輪１の軌道面１ａ及び外輪２の転動面２に形成される溝６の傾斜角α１と異ならしめすようにしてもよい。
【００４１】
さらに、円すいころ軸受１１は、内輪１の軌道面１ａ及び外輪２の軌道面２ａのうち一方の軌道面の幅方向と長手方向における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）を、０．１μｍ以上０．５μｍ以下、且つ、内輪１の軌道面１ａ及び外輪２の軌道面２ａのうち一方の軌道面の幅方向と長手方向における表面粗さ曲線の突出谷部平均深さＲｖｋ（ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２）を０．４５μｍ以上とすることが好ましい。算術平均粗さＲａが０．１μｍ未満であると、転がり抵抗の低減効果は小さくなり、一方、０．５μｍ超過であると、表面粗さの影響により、油膜が切れて金属接触を生じやすくなるからである。また、突出谷部平均深さＲｖｋが０．４５μｍ以上であると、油溜まりの効果によって、円すいころ３と軌道面１ａ及び２ａとの金属接触が起き難くなるからである。
さらに、ランド部７の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）が、０．２μｍ以下であることが好ましい。このような構成によれば、円すいころ３と軌道面１ａ及び２ａとの金属接触が起き難くなり、優れた耐摩耗性を発揮できる。
【実施例】
【００４２】
以下に、本実施形態の円すいころ軸受の転がり抵抗試験及び耐焼付き性試験について、図１９及び２０を参照しながら説明する。
まず、転がり抵抗試験について説明する。本試験に用いる円すいころ軸受１００は、日本精工株式会社製の呼び番号ＨＲ３０３０７Ｃ（内径：３５ｍｍ，外径：８０ｍｍ，最大幅：２２．７５ｍｍ）の円すいころ軸受である。
【００４３】
この円すいころ軸受１００は、内輪軌道面を有する内輪１０と、外輪軌道面を有する外輪２０と、内輪軌道面及び外輪軌道面間に転動自在に配設され、転動面を有する円すい状の複数の円すいころ３０と、円すいころ３０を転動自在に保持するＳＰＣＣ製の保持器４０とからなる。
また、この円すいころ軸受１００では、内輪１０の軸方向両端部に大つば及び小つばが形成されており、この大つばの軸方向内面（大つば面）が円すいころの大端面に、小つばの軸方向内面（小つば面）が円すいころの小端面にそれぞれ摺接した状態で案内されるように構成されている。
【００４４】
内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０は、以下に示すようにして作製した。まず、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）からなる素材を内輪、外輪及び円すいころの各形状に加工し、８４０℃の混合ガス雰囲気（ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス）で３時間浸炭窒化した後、油焼入れ及び焼戻しを行った。そして、内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０の各表層部（表面から２５０μｍの深さまでの部分）の残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とし、前記表層部の硬さをＨＲＣ６２〜６７（Ｈｖ７４６〜９００）に調整した。
【００４５】
このようにして作製した円すいころ３０の大端面に、以下に記載する大つば面、内輪１０の軌道面及び円すいころ３０の転動面に形成する、斜め、綾目状及びＶ字状と同じ溝の形状を、研削加工により形成した。このようにして得られた円すいころ３０、内輪１０及び外輪２０と、ＳＰＣＣ製の保持器４０とを用いて、円すいころ軸受１００を組み立てて、本実施例１〜３に係る円すいころ軸受を作製した。図１９に、円すいころ３０の大端面に形成した、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を示す。
【００４６】
また、上記のようにして作製した内輪１０の大つば面に、摺動方向に対して傾斜角度を４５°にして、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を研削加工により形成した。このようにして得られた内輪１０、円すいころ３０及び外輪２０と、ＳＰＣＣ製の保持器４０とを用いて、円すいころ軸受１００を組み立てて、本実施例４〜６に係る円すいころ軸受を作製した。
【００４７】
さらに、上記のようにして作製した内輪１０の軌道面に、摺動方向に対して傾斜角度を４５°にして、斜め、綾目状及びＶ字状に溝を研削加工により形成した。このようにして得られた内輪１０、円すいころ３０及び外輪２０と、ＳＰＣＣ製の保持器４０とを用いて、円すいころ軸受１００を組み立てて、実験例１〜３に係る円すいころ軸受を作製した。
【００４８】
また、上記のようにして作製した円すいころ３０の転動面に、摺動方向に対して傾斜角度を４５°にして、斜め、綾目状及びＶ字状に溝を研削加工により形成した。このようにして得られた円すいころ３０、内輪１０及び外輪２０と、ＳＰＣＣ製の保持器４０とを用いて、円すいころ軸受１００を組み立てて、実験例４〜６に係る円すいころ軸受を作製した。
【００４９】
また、上記のようにして作製した内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０と、ＳＰＣＣ製の保持器４０とを用いて、円すいころ軸受１００を組み立てて比較例１に係る円すいころ軸受を作製した。なお、比較例１に係る円すいころ軸受の内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０には、溝は形成されていない。
この転がり抵抗試験は、図２０に示す縦型内輪回転式試験機を用いて行った。この試験機は、図２０に示すように、主軸２２１と、この主軸２２１の軸方向一端部２２１ａに設けられた支持軸受２２２と、本体部２２３と、この本体部２２３の軸方向上端面に設けられた静圧軸受２２４と、からなり、試験軸受である円すいころ軸受１００の内輪１０を主軸２２１に外嵌させ、外輪２０を本体部２２３に内嵌させた状態で使用されるように構成されている。
【００５０】
また、静圧軸受２２４の上方からはアキシャル荷重Ｆａを付与できるように構成されている。さらに、本体部２２３の側面には、棒材２２５を介してロードセル２２６が接続されており、本体部２２３に加わる動摩擦トルクを検出できるように構成されている。さらに、本体部２２３の側面には、試験軸受である円すいころ軸受１００の転がり面に潤滑油Ｊを供給するための通路２２７と、外輪の温度を検出するための熱電対２２８とが設けられている。
【００５１】
また、この回転試験は、通常量（３００ｍｌ／ｍｉｎ）よりも少ない量の潤滑油Ｊを供給しつつ、以下に示す条件で内輪１０を回転させることで行い、内輪１０を一定時間（２４時間）回転させた後の回転トルクを測定した。この結果は、比較例１の円すいころ軸受の回転トルクを１とした時の比（回転トルク比）として、表１に併せて示した。また、大つば面に、摺動方向に対して傾斜角度を変えて、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を形成した本実施例に係る円すいころ軸受の転がり抵抗試験の結果を、比較例１の円すいころ軸受の回転トルクを１とした時の比（回転トルク比）として、表２に併せて示した。
〔回転試験条件〕
荷重：９．８ｋＮ
回転速度：１００ｍｉｎ-1
潤滑油：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯＶＧ３２であるタービン油
軸受油量：２００ｍｌ／ｍｉｎ
潤滑油温度：３０±３℃
【００５２】
【表１】
2013100839.tif 000003
【００５３】
表１から、本実施例１〜６に係る円すいころ軸受は、比較例１に係る転がり軸受に比して回転トルクが減少していることがわかる。また、実験例１〜６に係る円すいころ軸受も、比較例１に係る円すいころ軸受に比して同様に回転トルクが減少していることがわかる。
【００５４】
【表２】
2013100839.tif 000004
【００５５】
また、表２から、大つば面に、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を、摺動方向に対して好ましい傾斜角度である１５°，３０°，４５°の角度に形成した実施例４〜６，７，８，１０，１１，１３，１４に係る円すいころ軸受の方が、斜め、綾目状及びＶ字状の溝を傾斜角度６０°の角度に形成した実施例９，１２，１５に係る円すいころ軸受に比して、回転トルクが減少していることがわかる。
【００５６】
次に、縦型内輪回転式試験機を用いた耐焼付き性試験について説明する。試験には、回転トルクが最も小さかった実施例１３に係る円すいころ軸受と、その実施例１３に係る円すいころ軸受の綾目状に形成した溝の内面に、固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の膜を形成することにより作製した実験例７に係る円すいころ軸受とを用いて行った。これらの円すいころ軸受に、試験前に数的の潤滑油を供給するのみで、給油を行うことなく円すいころ軸受を回転させて、外輪温度が温度１００℃を超えるまでの時間を焼付き時間とした。この結果は、比較例１の円すいころ軸受の焼付き時間と併せて表３に示した。
【００５７】
【表３】
2013100839.tif 000005
【００５８】
表３から、比較例１に係る転がり軸受では、回転開始から２０分程度で外輪温度が急上昇して焼付きが発生したが、実施例１３に係る円すいころ軸受では、比較例１に比して約４倍の焼付き時間となった。また、実験例７に係る円すいころ軸受では、比較例１に比して約５倍の焼付き時間となった。
これらの結果から、耐焼付き性を向上させるには、実験例７のように、綾目状に形成した溝の内面に固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の膜を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００５９】
１，１０            内輪
２，２０            外輪
３，３０            円すいころ
５ａ                大つば
５ｂ                大つば面
５ｃ                小つば
５ｄ                小つば面
６，６Ａ，６Ｂ      溝
７                  ランド部
１１                円すいころ軸受
【図１】
2013100839.tif 000006
【図２】
2013100839.tif 000007
【図３】
2013100839.tif 000008
【図４】
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【図５】
2013100839.tif 000010
【図６】
2013100839.tif 000011
【図７】
2013100839.tif 000012
【図８】
2013100839.tif 000013
【図９】
2013100839.tif 000014
【図１０】
2013100839.tif 000015
【図１１】
2013100839.tif 000016
【図１２】
2013100839.tif 000017
【図１３】
2013100839.tif 000018
【図１４】
2013100839.tif 000019
【図１５】
2013100839.tif 000020
【図１６】
2013100839.tif 000021
【図１７】
2013100839.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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