(57)【要約】【課題】転動体等の第１機械要素部材と、軌道輪等の第２機械要素部材との間に油膜を好適に形成することで、寿命を向上させることができる機械要素部品を提供する。【解決手段】機械要素部品１は、転動面２１を有する転動体１１と、転動面２１に接触する軌道面２５を有する軌道輪１２と、転動面２１に形成される硬質コーティング膜２２と、を備え、転動面２１及び軌道面２５は、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっており、転動面２１と軌道面２５との間には、潤滑油が供給されることで油膜が形成され、潤滑油は、転動面２１と軌道面２５との間において、所定の流動方向に相対的に流動し、転動面２１及び軌道面２５のうち、少なくとも転動面２１の凸部２１ａは、転動面２１の面内において、流動方向に直交する直交方向における直交長さが、流動方向における平行長さ以上となるように形成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接触面を有する第１機械要素部材と、
前記第１接触面に接触する第２接触面を有する第２機械要素部材と、
前記第１接触面に形成される硬質コーティング膜と、を備え、
前記第１接触面及び前記第２接触面は、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっており、
前記第１接触面と前記第２接触面との間には、潤滑剤が供給されることで潤滑膜が形成され、
前記潤滑剤は、前記第１接触面と前記第２接触面との間において、所定の流動方向に相対的に流動し、
前記第１接触面及び前記第２接触面のうち、少なくとも前記第１接触面の前記凸部は、前記第１接触面の面内において、前記流動方向に直交する直交方向における直交長さが、前記流動方向における平行長さ以上となるように形成されることを特徴とする機械要素部品。
【請求項２】
前記表面粗さは、前記凸部の前記直交長さと前記平行長さとが同じ長さとなる等方性の表面粗さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の機械要素部品。
【請求項３】
前記表面粗さは、前記凸部の前記直交長さが前記平行長さに比して長くなる異方性の表面粗さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の機械要素部品。
【請求項４】
前記凸部は、前記表面粗さを定義する算術平均粗さの平均線から突出する一方で、前記凹部は、前記平均線から窪んでおり、
前記凹部の前記平均線からの深さは、前記凸部の前記平均線からの高さに比して深く形成され、
前記平均線から突出する前記凸部の数は、前記平均線から窪む前記凹部の数に比して多くなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の機械要素部品。
【請求項５】
第１接触面を有する第１機械要素部材と、
前記第１接触面に接触する第２接触面を有する第２機械要素部材と、
前記第１接触面に形成される硬質コーティング膜と、を備え、
前記第１接触面及び前記第２接触面は、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっており、
前記第１接触面と前記第２接触面との間には、潤滑剤が供給されることで潤滑膜が形成され、
前記凸部は、前記表面粗さを定義する算術平均粗さの平均線から突出する一方で、前記凹部は、前記平均線から窪んでおり、
前記凹部の前記平均線からの深さは、前記凸部の前記平均線からの高さに比して深く形成され、
前記平均線から突出する前記凸部の数は、前記平均線から窪む前記凹部の数に比して多くなっていることを特徴とする機械要素部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１機械要素部材と第２機械要素部材との間に潤滑膜が形成される機械要素部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に、直径１００μｍ以下の真球状のシリカ微粒子を投射して凹凸を形成した後、研磨粒子を投射して凸部を除去した円錐ころが知られている（例えば、特許文献１参照）。この円錐ころの表面には、直径５０μｍ以下の円形の開口部を有する多数のくぼみが２００μｍ以下の間隔で形成される。このくぼみは、適度な油溜まりとなるため、油膜形成能力を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、表面に形成される油膜パラメータとしては、Λ値があり、Λ値は、油膜厚さｈと表面粗さσ（より具体的には、接触する各表面の二乗平均合成粗さσ）との比率である、「Λ＝ｈ／σ」で表される。このΛ値は、値が大きいほど、すなわち、油膜厚さが厚いほど、また、表面粗さが小さい（細かい）ほど、油膜が形成される表面に与えられる負荷を低減することができ、表面の寿命を向上させることができる。
【０００５】
ここで、特許文献１では、油溜まりとなるくぼみを多数形成することで、油膜形成能力を有するものとなっている。しかしながら、Λ値を向上させるにあたっては、油膜厚さｈと表面粗さσとの両方を改善することが望ましく、改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本発明は、接触する第１接触面と第２接触面との間に潤滑膜を好適に形成することで、寿命を向上させることができる機械要素部品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】
【０００７】
本発明の機械要素部品は、第１接触面を有する第１機械要素部材と、前記第１接触面に接触する第２接触面を有する第２機械要素部材と、前記第１接触面に形成される硬質コーティング膜と、を備え、前記第１接触面及び前記第２接触面は、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっており、前記第１接触面と前記第２接触面との間には、潤滑剤が供給されることで潤滑膜が形成され、前記潤滑剤は、前記第１接触面と前記第２接触面との間において、所定の流動方向に相対的に流動し、前記第１接触面及び前記第２接触面のうち、少なくとも前記第１接触面の前記凸部は、前記第１接触面の面内において、前記流動方向に直交する直交方向における直交長さが、前記流動方向における平行長さ以上となるように形成されることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第２接触面は、硬質コーティング膜が形成される第１接触面と接触することで、第２接触面の凸部が均され、これにより、第２接触面の表面粗さを小さくすることができる。また、第１接触面の凸部の直交長さを平行長さ以上とすることで、凸部により潤滑剤の流動を妨げる（阻む）ことができるため、潤滑膜の厚さを厚くすることができる。このように、第２接触面の表面粗さを小さくし、少なくとも第１接触面により潤滑膜の厚さを厚くすることができるため、Λ値を向上させることができる。よって、第１接触面と第２接触面との間に潤滑膜を好適に形成することができるため、寿命を向上させることができる。なお、第２接触面も、第１接触面と同様の凸部の形状とすることで、潤滑膜の厚さを、より厚くすることができる。また、第１機械要素部材及び第２機械要素部材としては、転がり軸受、歯車、カム等があり、潤滑膜が形成される機械要素部材であれば、特に限定されず、いずれであってもよい。また、硬質コーティング膜としては、例えば、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティング（ＤＬＣコーティング）の他、ダイヤモンド・コーティング、チタン・コーティング、またはチタンアルミ・コーティング等がある。さらに、潤滑剤としては、例えば、潤滑油である。
【０００９】
また、前記表面粗さは、前記凸部の前記直交長さと前記平行長さとが同じ長さとなる等方性の表面粗さとなっていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、凸部の直交長さと平行長さとを同じ長さとする場合、ショットブラスト加工を行うことで、容易に形成することができる。
【００１１】
また、前記表面粗さは、前記凸部の前記直交長さが前記平行長さに比して長くなる異方性の表面粗さとなっていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、凸部による潤滑剤の流動を妨げる効果を、より向上させることができるため、潤滑膜の厚さをより厚くすることができる。
【００１３】
また、前記凸部は、前記表面粗さを定義する算術平均粗さの平均線から突出する一方で、前記凹部は、前記平均線から窪んでおり、前記凹部の前記平均線からの深さは、前記凸部の前記平均線からの高さに比して深く形成され、前記平均線から突出する前記凸部の数は、前記平均線から窪む前記凹部の数に比して多くなっていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、凹部に潤滑剤が保持され易くなることから、凹部に保持された潤滑剤によって、潤滑膜の厚さをより厚くすることができる。
【００１５】
本発明の他の機械要素部品は、第１接触面を有する第１機械要素部材と、前記第１接触面に接触する第２接触面を有する第２機械要素部材と、前記第１接触面に形成される硬質コーティング膜と、を備え、前記第１接触面及び前記第２接触面は、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっており、前記第１接触面と前記第２接触面との間には、潤滑剤が供給されることで潤滑膜が形成され、前記凸部は、前記表面粗さを定義する算術平均粗さの平均線から突出する一方で、前記凹部は、前記平均線から窪んでおり、前記凹部の前記平均線からの深さは、前記凸部の前記平均線からの高さに比して深く形成され、前記平均線から突出する前記凸部の数は、前記平均線から窪む前記凹部の数に比して多くなっていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、第２接触面は、硬質コーティング膜が形成される第１接触面と接触することで、第２接触面の凸部が均され、これにより、第２接触面の表面粗さを小さくすることができる。また、第１接触面の凹部に潤滑剤が保持され易くなることから、凹部に保持された潤滑剤によって、潤滑膜の厚さを厚くすることができる。このように、第２接触面の表面粗さを小さくし、少なくとも第１接触面により潤滑膜の厚さを厚くすることができるため、Λ値を向上させることができる。よって、第１接触面と第２接触面との間に潤滑膜を好適に形成することができるため、寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係る機械要素部品の模式図である。
【図２】図２は、転動体の転動面における断面図である。
【図３】図３は、転動面に接触した軌道面の接触前後における表面粗さを示すグラフである。
【図４】図４は、従来の転動面における表面粗さを模式的に表した説明図である。
【図５】図５は、実施例１の転動面における等方性の表面粗さを模式的に表した説明図である。
【図６】図６は、実施例１の転動面における異方性の表面粗さを模式的に表した説明図である。
【図７】図７は、従来の表面粗さ、等方性の表面粗さ、及び異方性の表面粗さのΛ値の変化に応じた油膜比率のグラフである。
【図８】図８は、転動面を、等方性の表面粗さに加工する加工装置の模式図である。
【図９】図９は、転動面を、異方性の表面粗さに加工する加工装置の模式図である。
【図１０】図１０は、実施例２に係る機械要素部品の転動面と、従来の転動面とを模式的に表した説明図である。
【図１１】図１１は、従来の転動面の表面粗さを示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例３に係る機械要素部品の転動面の表面粗さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係る機械要素部品の模式図である。図２は、転動体の転動面における断面図である。図３は、転動面に接触した軌道面の接触前後における表面粗さを示すグラフである。図４は、従来の転動面における表面粗さを模式的に表した説明図である。図５は、実施例１の転動面における等方性の表面粗さを模式的に表した説明図である。図６は、実施例１の転動面における異方性の表面粗さを模式的に表した説明図である。図７は、従来の表面粗さ、等方性の表面粗さ、及び異方性の表面粗さのΛ値の変化に応じた油膜比率のグラフである。図８は、転動面を、等方性の表面粗さに加工する加工装置の模式図である。図９は、転動面を、異方性の表面粗さに加工する加工装置の模式図である。
【００２０】
実施例１の機械要素部品１は、図１に示すように、第１機械要素部材と第２機械要素部材とを備える部品であり、第１機械要素部材と第２機械要素部材との間には、潤滑剤としての潤滑油が供給されることで、油膜（潤滑膜）が形成されている。この機械要素部品１は、例えば、転動体と軌道輪とを有する転がり軸受、第１歯車と第２歯車とを有する歯車機構、カム部材とカムフォロア部材とを有するカム機構等がある。なお、実施例１では、転動体と軌道輪とを有する転がり軸受に適用して説明する。
【００２１】
機械要素部品１は、第１機械要素部材としての転動体１１と、転動体１１が転接する第２機械要素部材としての軌道輪１２とを備えている。そして、転動体１１と軌道輪１２との間には、油膜が形成される。なお、図１では、転動体１１と軌道輪１２との間に形成される油膜の状態を強調するために、転動体１１と軌道輪１２との間が大きくなるように図示している。
【００２２】
ここで、図１の圧力分布に示すように、転動体１１と軌道輪１２との間に供給される潤滑油は、軌道輪１２に対して転動体１１が荷重方向に接触することから、荷重方向における転動体１１と軌道輪１２との間が最も高圧となる。一方で、潤滑油は、荷重方向における転動体１１と軌道輪１２との間から外側に離れるにつれて、圧力が低くなっていく。このため、潤滑油は、高圧側から低圧側へ向かって流れ易く、つまり、転動体１１と軌道輪１２との間から外側に向かって流れ易くなる。
【００２３】
次に、転動体１１について説明する。転動体１１は、軌道輪１２に接触しながら、軌道輪１２上を回転している。転動体１１は、軌道輪１２に接触する第１接触面としての転動面２１が形成されている。転動面２１は、転動体１１が円筒または円柱形状である場合、転動体１１の外周面であり、転動体１１が球体である場合、転動体１１の球面である。図２に示すように、転動面２１は、凸部２１ａ及び凹部２１ｂが形成されることで所定の表面粗さとなっている。この転動面２１には、硬質コーティング膜２２が形成されている。硬質コーティング膜２２は、例えば、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティング（ＤＬＣコーティング）である。硬質コーティング膜２２は、マイクロメータオーダとなっていることから、転動面２１の表面粗さに倣って形成される。なお、硬質コーティング膜２２は、ＤＬＣコーティングの他、ダイヤモンド・コーティング、チタン・コーティング、またはチタンアルミ・コーティング等であってもよい。
【００２４】
軌道輪１２は、転動体１１が接触しており、転動体１１に接触する第２接触面としての軌道面２５が形成されている。図示は省略するが、軌道面２５は、転動面２１と同様に、凸部及び凹部が形成されることで所定の表面粗さとなっている。
【００２５】
ここで、転動面２１の硬質コーティング膜２２は、軌道面２５よりも硬度が高いものとなっており、転動面２１と軌道面２５とが接触すると、軌道面２５は、転動面２１によって均される。このため、軌道面２５の表面粗さは、転動面２１との接触前後において、図３に示すように、粗度が小さいものとなる。
【００２６】
図３は、その横軸が軌道面２５の表面粗さに関する粗さ曲線の長さとなっており、その縦軸が軌道面２５の凹凸高さとなっている。なお、凹凸高さは、表面粗さとして定義される算術平均粗さの平均線を０としており、この平均線から突出する部位が凸部であり、平均線から窪む部位が凹部である。ここで、図３に示す接触領域Ｅは、軌道面２５に対して転動面２１が接触する領域となっており、粗さ曲線の長さにおける所定の範囲となっている。この接触領域Ｅにおいて、転動面２１が接触する前の軌道面２５は、凹凸高さ、つまり、凸部の高さと凹部の深さとが大きなものとなっている。一方で、接触領域Ｅにおいて、転動面２１が接触した後の軌道面２５は、凹凸高さが接触前に比して小さなものとなっている。なお、接触領域Ｅ以外の領域における軌道面２５については、転動面２１の接触前後において、凹凸高さに変化がない。このように、転動面２１に硬質コーティング膜２２を形成することで、転動面２１と接触する軌道面２５は、凹凸高さが小さくなることが確認された。
【００２７】
次に、転動面２１及び軌道面２５の凹凸形状について説明する。なお、実施例１では、転動面２１の凹凸形状について説明するが、少なくとも硬質コーティング膜２２が形成される転動面２１に適用されていればよく、軌道面２５に適用してもよい。先ず、図４を参照して、従来の転動面５１の凹凸形状について説明し、この後、図５及び図６を参照して、実施例１の転動面２１の凹凸形状について説明する。なお、転動面２１，５１上を流通する潤滑油の流動方向は、図４から図６において、左側から右側へ向かう所定の流動方向となっており、転動体１１の回転方向に対して相対的に逆方向となっている。
【００２８】
図４に示すように、従来の転動面５１は、凸部５１ａ及び凹部５１ｂが形成されることで所定の表面粗さとなっている。従来の転動面５１の凸部５１ａは、潤滑油の流動方向に沿って延在するように形成されている。このため、凸部５１ａは、潤滑油の流動方向と平行となるように形成されている。換言すれば、凸部５１ａは、潤滑油の流動方向に沿う平行長さが、流動方向に直交する直交方向に沿う直交長さに比して長く形成されている。このような凸部５１ａは、転動体１１の転動面５１が、転動体１１の回転方向に沿って研磨加工されることで、平行長さが直交長さに比して長く形成される。
【００２９】
この転動面５１を流れる潤滑油は、転動面５１の凸部５１ａに沿って流れ易いものとなることから、転動体１１と軌道輪１２との間の高圧側から低圧側に向かって流れ易いものとなる。このため、転動体１１と軌道輪１２との間の油膜は、形成され難いものとなり、油膜の厚さを厚くすることが困難となる。
【００３０】
そこで、実施例１の転動面２１において、凸部２１ａは、直交方向に沿う直交長さが、流動方向に沿う平行長さ以上となるように形成されている。このような転動面２１としては、図５に示すような、等方性の表面粗さの転動面２１と、図６に示すような、異方性の表面粗さの転動面２１とがある。
【００３１】
図５に示すように、等方性の表面粗さとなる転動面２１は、その凸部２１ａが円形状に形成されている。つまり、凸部２１ａは、凸部２１ａの直交長さと平行長さとが同じ長さとなるように形成されている。この転動面２１を流れる潤滑油は、転動面２１の凸部２１ａに沿って流れ難いものとなることから、転動体１１と軌道輪１２との間の高圧側から低圧側に向かって流れ難いものとなる。このため、転動体１１と軌道輪１２との間の油膜は、形成され易くなり、油膜の厚さを厚くすることが容易となる。なお、等方性の表面粗さとなる転動面２１を形成する加工方法については後述する。
【００３２】
図６に示すように、異方性の表面粗さとなる転動面２１は、その凸部２１ａが、潤滑油の流動方向に直交する直交方向に沿って延在するように形成されている。このため、凸部２１ａは、潤滑油の流動方向と直交するように形成されている。換言すれば、凸部２１ａは、直交方向に沿う直交長さが、流動方向に沿う平行長さに比して長く形成されている。この転動面２１を流れる潤滑油は、転動面２１の凸部２１ａに沿ってより流れ難いものとなることから、転動体１１と軌道輪１２との間の高圧側から低圧側に向かってより流れ難いものとなる。このため、転動体１１と軌道輪１２との間の油膜は、より形成され易くなり、油膜の厚さを厚くすることがより容易となる。なお、異方性の表面粗さとなる転動面２１を形成する加工方法についても後述する。
【００３３】
次に、図７を参照して、従来の転動面５１と、等方性の表面粗さとなる転動面２１と、異方性の表面粗さとなる転動面２１とを用いたときに形成される油膜について説明する。ここで、図７は、その横軸がΛ値となっており、その縦軸が油膜比率となっている。Λ値は、油膜厚さｈと表面粗さσとの比率である、「Λ＝ｈ／σ」で表される。油膜厚さｈは、図１に示すように、荷重方向において、転動体１１と軌道輪１２との間に形成される油膜の厚さである。表面粗さσは、相互に接触する転動面２１及び軌道面２５の二乗平均合成粗さσであり、転動面２１の算術平均粗さをＲａ１とし、軌道面２５の算術平均粗さをＲａ２とした場合、「σ＝√（Ｒａ１２＋Ｒａ２２）」で表される。このため、Λ値が大きいほど、油膜厚さｈが厚くなる。また、油膜比率は、表面粗さを無視したときの（鏡面としたときの）転動体１１と軌道輪１２との間に形成される油膜の厚さを基準とし、この基準に対する割合を油膜比率としている。
【００３４】
図７において、Ｌ１は、従来の転動面５１において、Λ値の変化に応じた油膜比率を示すラインである。Ｌ２は、等方性の表面粗さとなる転動面２１において、Λ値の変化に応じた油膜比率を示すラインである。Ｌ３は、異方性の表面粗さとなる転動面２１において、Λ値の変化に応じた油膜比率を示すラインである。図７に示すように、Ｌ１の油膜比率が１よりも（基準よりも）小さく、Ｌ２の油膜比率が１よりも大きく、Ｌ３の油膜比率がＬ２よりも大きくなっている。特に、Λ値が小さい場合、Ｌ１の油膜比率に対するＬ２及びＬ３の油膜比率の偏差が大きなものとなる。一方で、Λ値が大きくなるにつれて、Ｌ１の油膜比率に対するＬ２及びＬ３の油膜比率の偏差が小さくなる。
【００３５】
以上から、等方性及び異方性の表面粗さとなる転動面２１は、従来の転動面５１に対して、油膜を形成する効果が高いことが確認された。また、異方性の表面粗さとなる転動面２１は、等方性の表面粗さとなる転動面２１に対して、油膜を形成する効果がより高いことが確認された。そして、等方性及び異方性の表面粗さとなる転動面２１は、Λ値が大きい場合に比べて、Λ値が小さい場合に油膜を形成する効果がより高いことが確認された。以上から、実施例１の転動面２１は、従来の転動面５１と表面粗さが同じであっても、凹凸形状を、図５及び図６のように形成することで、油膜厚さｈを、従来に比して厚く形成できる。
【００３６】
次に、図８を参照して、等方性の表面粗さとなる転動面２１を形成する部品加工方法の一例について説明する。この部品加工方法において用いられる加工装置３１は、転動体１１を回転させながら保持する保持治具３２と、保持治具３２に保持された転動体１１の転動面２１に研磨砥粒（研磨材）を吹き付けるショットブラスト機構３３とを備えている。保持治具３２は、転動体１１が円柱形状である場合、図示しない駆動機構により、転動体１１を回転させながら、転動体１１を軸方向に往復移動させている。ショットブラスト機構３３は、保持治具３２により回転して軸移動する転動体１１の転動面２１に研磨砥粒を吹き付ける。そして、転動面２１に研磨砥粒が吹き付けられるショットブラスト加工が行われることで、転動面２１には、直交長さと平行長さとがほぼ同じ長さとなる凸部２１ａが形成される。
【００３７】
次に、図９を参照して、異方性の表面粗さとなる転動面２１を形成する部品加工方法の一例について説明する。この部品加工方法において用いられる加工装置４１は、転動体１１を回転させながら保持する保持治具４２と、保持治具４２に保持された転動体１１の転動面２１に接触して研磨する回転砥石４３とを備えている。保持治具４２は、図８の保持治具３２と同様に、転動体１１が円柱形状である場合、図示しない駆動機構により、転動体１１を回転させながら、転動体１１を軸方向に往復移動させている。回転砥石４３は、回転軸を中心に回転しており、回転砥石４３の回転軸と、転動体１１の回転軸とは、直交して配置されている。そして、回転砥石４３は、保持治具４２により回転して軸移動する転動体１１の転動面２１に接触して転動面２１を研磨する。このため、転動面２１は、その面内において、回転方向に直交する軸方向に沿って研磨加工が行われることで、転動面２１には、直交長さが平行長さに比して長い凸部２１ａが形成される。
【００３８】
以上のように、実施例１では、軌道面２５は、硬質コーティング膜２２が形成される転動面２１と接触することで、軌道面２５の凸部が均され、これにより、軌道面２５の表面粗さを小さくすることができる。また、転動面２１の凸部２１ａの直交長さを平行長さ以上とすることで、凸部２１ａにより潤滑油の流動を妨げる（阻む）ことができるため、油膜の厚さを厚くすることができる。このように、軌道面２５の表面粗さを小さくし、また、転動面２１により転動体１１と軌道輪１２との間に形成される油膜の厚さを厚くすることができるため、Λ値を向上させることができる。そして、Λ値を向上させることで、転動面２１と軌道面２５との間の油膜を好適に形成することができるため、機械要素部品１の寿命を向上させることができる。
【００３９】
また、実施例１では、凸部２１ａの直交長さと平行長さとを同じ長さとする等方性の表面粗さとすることで、従来の転動面５１に比して、油膜の厚さを厚くすることができる。また、凸部２１ａの直交長さと平行長さとを同じ長さとする場合、ショットブラスト加工を行うことで、凸部２１ａを容易に形成することができる。
【００４０】
また、実施例１では、凸部２１ａの直交長さを平行長さに比して長い異方性の表面粗さとすることで、等方性の表面粗さに比して、油膜の厚さをより厚くすることができる。
【００４１】
なお、実施例１では、転動面２１の凸部２１ａの直交長さを平行長さ以上としたが、軌道面２５も、転動面２１と同様の凸部の形状とすることで、油膜の厚さを、より厚くすることができる。
【実施例２】
【００４２】
次に、図１０を参照して、実施例２に係る機械要素部品７１について説明する。図１０は、実施例２に係る機械要素部品の転動面と、従来の転動面とを模式的に表した説明図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例２に係る機械要素部品７１では、転動面２１の凸部２１ａ同士のピッチ間隔Ｐが短くなるように形成されている。以下、実施例２に係る機械要素部品７１について具体的に説明する。
【００４３】
実施例２の機械要素部品７１において、転動体１１の転動面２１は、凸部２１ａの直交長さと平行長さとが同じ長さとなる等方性の表面粗さとなっている。そして、潤滑油の流動方向に直交する直交方向において隣接する凸部２１ａ同士の間のピッチ間隔Ｐは、すなわち、直交方向における凹部２１ｂの長さＰは、短く形成されている。
【００４４】
ここで、図１０の左側に示す転動面２１は、実施例２の構成を適用した転動面２１となっており、図１０の右側に示す転動面２１は、実施例２の構成を適用していない転動面２１となっている。具体的に、図１０の右側に示す転動面２１は、直交方向における凸部２１ａ同士のピッチ間隔Ｐが広く、転動面２１に形成される凸部２１ａが大きく、また、転動面２１に形成される単位面積あたりの凸部２１ａの数が少ないものとなっている。一方で、図１０の左側に示す転動面２１は、右側に示す転動面２１に比して、直交方向における凸部２１ａ同士のピッチ間隔Ｐが狭く、転動面２１に形成される凸部２１ａが小さく、また、転動面２１に形成される単位面積あたりの凸部２１ａの数が多いものとなっている。
【００４５】
このため、図１０の左側に示す転動面２１は、図１０の右側に示す転動面２１に比して、凸部２１ａ同士のピッチ間隔Ｐが狭いことから、潤滑油に対する流動抵抗が大きくなり、潤滑油が流動し難いものとなる。
【００４６】
次に、図１０の左側に示す、ピッチ間隔Ｐの狭い凸部２１ａとなる等方性の表面粗さの転動面２１を形成する部品加工方法の一例について説明する。なお、この部品加工方法に用いられる加工装置３１は、図８に示す加工装置３１と同様であるため、説明を一部省略する。加工装置３１のショットブラスト機構３３から転動面２１に吹き付けられる研磨砥粒は、その粒径が、図１０の右側で使用されるものに比して小さい粒径となっている。
【００４７】
以上のように、実施例２では、凸部２１ａ同士の間のピッチ間隔Ｐの長さを狭くすることで、凸部２１ａの間における潤滑油の流動をさらに妨げることができるため、油膜の厚さをより厚くすることができ、Λ値を向上させることができる。そして、Λ値を向上させることで、転動面２１と軌道面２５との間の油膜を好適に形成することができるため、機械要素部品７１の寿命を向上させることができる。
【００４８】
なお、実施例２では、等方性の表面粗さとなる転動面２１に適用して説明したが、この構成に限定されず、凸部２１ａ同士の間のピッチ間隔Ｐの長さが狭くなっているものであればよい。つまり、実施例１の異方性の表面粗さとなる転動面２１に適用してもよいし、実施例１の従来の転動面５１に適用してもよい。
【実施例３】
【００４９】
次に、図１１及び図１２を参照して、実施例３に係る機械要素部品８１について説明する。図１１は、従来の転動面の表面粗さを示すグラフである。図１２は、実施例３に係る機械要素部品の転動面の表面粗さを示すグラフである。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例３に係る機械要素部品８１では、転動面２１の凹部２１ｂを、凸部２１ａの高さに比して深く形成している。以下、実施例３に係る機械要素部品８１について具体的に説明する。
【００５０】
実施例３の機械要素部品８１において、転動体１１の転動面２１は、凸部２１ａ及び凹部２１ｂを有している。ここで、転動面２１の表面粗さは、算術平均粗さＲａで定義される。算術平均粗さＲａは、所定の長さとなる平均線（一点鎖線）を基準として、平均線から突出する凸部２１ａの面積と、平均線から窪む凹部２１ｂの面積との総和を、平均線の所定の長さで割ったものである。なお、平均線は、平均線を挟んだ凸部２１ａの面積と、平均線を挟んだ凹部２１ｂの面積とが同じ面積となる位置となっている。
【００５１】
ここで、図１２に示す転動面２１は、実施例３の転動面２１となっており、図１１に示す転動面５１は、従来の転動面５１となっている。具体的に、図１１に示す従来の転動面５１は、平均線を挟んだ凸部５１ａの最大高さＲｐと、平均線を挟んだ凹部５１ｂの最大深さＲｖとがほぼ同じ長さとなっており、また、平均線から突出する凸部５１ａの数と、平均線から窪む凹部５１ｂの数とが、ほぼ同数となっている。そして、図１１の右側に示すように、高さ方向における凸部５１ａの高さ及び凹部５１ｂの深さの分布は、正規分布となっている。具体的に、凸部５１ａ及び凹部５１ｂの分布及び形状は、凸部５１ａ及び凹部５１ｂによって形成される表面粗さの粗さ曲線の確率密度関数の形状を示すパラメータである、ひずみ度及びとがり度によって規定される。従来の転動面５１において、平均線を中心とする正規分布となる確率密度関数の形状は、ひずみ度が０となり、とがり度は３となる。
【００５２】
一方で、図１２に示す転動面２１は、平均線を挟んだ凹部２１ｂの最大深さＲｖが平均線を挟んだ凸部２１ａの最大高さＲｐに比して長くなっており、また、平均線から突出する凸部２１ａの数は、平均線から窪む凹部２１ｂの数に比して多くなっている。そして、図１２の右側に示すように、高さ方向における凸部２１ａの高さ及び凹部２１ｂの深さの分布は、図１１の右側の正規分布に比して、凹部２１ｂ側に偏向する分布となっている。具体的に、凸部２１ａ及び凹部２１ｂによって形成される表面粗さの粗さ曲線の確率密度関数の形状は、正規分布となる確率密度関数の形状のひずみ度よりも小さくなっており、マイナスの値となっている。また、凸部２１ａ及び凹部２１ｂによって形成される表面粗さの粗さ曲線の確率密度関数の形状は、正規分布となる確率密度関数の形状のとがり度よりも大きくなっており、３よりも大きな値となっている。
【００５３】
このため、図１２に示す転動面２１を流れる潤滑油は、図１１に示す転動面５１に比して、凹部２１ｂの最大深さＲｖが深いことから、凹部２１ｂに潤滑油が溜まり易くなる。
【００５４】
次に、図１２に示す表面粗さとなる転動面２１を形成する部品加工方法の一例について説明する。なお、この部品加工方法では、図８に示す加工装置３１と、図９に示す加工装置４１とを用いていることから、説明を一部省略する。先ず、加工装置３１のショットブラスト機構３３は、保持治具３２により回転して軸移動する転動体１１の転動面２１に研磨砥粒を吹き付ける。そして、転動面２１に研磨砥粒が吹き付けられるショットブラスト加工が行われることで、転動面２１には、凸部２１ａ及び凹部２１ｂが形成される。この後、加工装置４１の回転砥石４３は、保持治具４２により回転して軸移動するショットブラスト加工後の転動面２１に接触して転動面２１を研磨する。このため、転動面２１は、その面内において、回転方向に直交する軸方向に沿って研磨加工が行われることで、転動面２１の凸部２１ａが均されることにより、平均線を挟んだ凹部２１ｂの最大深さＲｖが、凸部２１ａの最大高さＲｐに比して長く形成される。
【００５５】
以上のように、実施例３では、凹部２１ｂに潤滑油が保持され易くなることから、凹部２１ｂに保持された潤滑油によって、油膜の厚さを厚くすることができ、Λ値を向上させることができる。そして、Λ値を向上させることで、転動面２１と軌道面２５との間の油膜を好適に形成することができるため、機械要素部品８１の寿命を向上させることができる。
【００５６】
なお、実施例３では、転動面２１の凸部２１ａ及び凹部２１ｂの形状について、特に言及しなかったが、平均線を挟んだ凹部２１ｂの最大深さＲｖが、凸部２１ａの最大高さＲｐに比して長く形成される転動面２１であればよい。つまり、実施例１の等方性の表面粗さとなる転動面２１に適用してもよいし、実施例１の異方性の表面粗さとなる転動面２１に適用してもよいし、実施例１の従来の転動面５１に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  機械要素部品
１１  転動体
１２  軌道輪
２１  転動面
２１ａ  凸部
２１ｂ  凹部
２２  硬質コーティング膜
２５  軌道面
３１  加工装置
３２  保持治具
３３  ショットブラスト機構
４１  加工装置
４２  保持治具
４３  回転砥石
５１  転動面（従来）
５１ａ  凸部
５１ｂ  凹部
７１  機械要素部品（実施例２）
８１  機械要素部品（実施例３）
ｈ  油膜厚さ
Ｅ  接触領域
Ｐ  ピッチ間隔
【図１】
2016160954.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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