JP2008128398A - スラスト軸受用軌道輪の製造方法、スラスト軸受の製造装置、スラスト軸受用軌道輪およびスラスト軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができるスラスト軸受用軌道輪の製造方法を提供する。
【解決手段】スラスト軸受用軌道輪１２の製造方法は、スラスト軸受用軌道輪素材を加熱する加熱工程と、加熱工程の後、スラスト軸受用軌道輪１２の軌道面１６に凹状の油溜まり１９を形成するための凸部が設けられた焼入面を有する焼入用金型を用い、スラスト軸受用軌道輪素材のうち、軌道面１６となる面に焼入面を当接させ、焼入用金型でプレスしながらスラスト軸受用軌道輪素材を焼入する焼入工程とを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、スラスト軸受用軌道輪の製造方法、スラスト軸受の製造装置、スラスト軸受用軌道輪およびスラスト軸受に関し、特に、自動車のエアコン用コンプレッサやトランスミッション等に使用されるスラスト軸受用軌道輪およびスラスト軸受、このようなスラスト軸受用軌道輪を製造するスラスト軸受用軌道輪の製造方法および製造装置に関するものである。

自動車のエアコン用コンプレッサやトランスミッション等に使用されるスラスト軸受は、一般的には、スラスト軸受用軌道輪と、複数のころと、ころを保持する保持器とから構成される。ころはスラスト軸受用軌道輪の軌道面上を転動する。ころと軌道輪とは線接触する構造である。ここで、軸受の回転中心から外径に向かうほど、軌道輪の周速が速くなり、この部分において、ころと軌道輪との間にはすべりが生じている。

昨今、転がり軸受に含まれる軌道輪等の転がり部品には、低粘度、希薄潤滑下においての高出力化や高回転化に対応するため、摩擦損失の低減や耐摩耗性の向上が要求される。ここで、特開平８−２３２９６４号公報（特許文献１）によると、軌道面へショットブラスト処理およびバレル処理を施すことにより、潤滑油を溜めるための微小のくぼみを設けている。これにより、軌道面の油膜形成能力を向上し、耐摩耗性を向上している。また、特開２００３−１８４８８３号公報（特許文献２）によると、サンドブラスト処理あるいはショットピーニング処理により、軸受摺動部材の表面にディンプル状の凹部を設け、摺動抵抗を低減することにしている。
特開平８−２３２９６４号公報 特開２００３−１８４８８３号公報

特許文献１に開示の技術によると、軌道輪等の転がり部品の製造工程において、ショットブラスト処理工程やバレル処理工程を設ける必要がある。また、特許文献２に開示の技術によると、製造工程にサンドブラスト処理工程やショットピーニング処理工程を設ける必要がある。このような処理工程を新たに設けると、加工工程数が増加し、軌道輪を安価に製造することができない。さらに、上記したような処理によると、形成される微小のくぼみの形状や軌道面からの深さ、面積比率等を管理し、所望のくぼみが設けられた軌道輪を確実に得ることは困難である。

この発明の目的は、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができるスラスト軸受用軌道輪の製造方法を提供することである。

この発明の他の目的は、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を、安価に、かつ、確実に製造することができるスラスト軸受用軌道輪の製造装置を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、長寿命を図ることができるスラスト軸受を提供することである。

この発明に係るスラスト軸受用軌道輪の製造方法は、スラスト軸受用軌道輪素材を加熱する加熱工程と、加熱工程の後、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入面を有する焼入用金型を用い、スラスト軸受用軌道輪素材のうち、軌道面となる面に焼入面を当接させ、焼入用金型でプレスしながらスラスト軸受用軌道輪素材を焼入する焼入工程とを含む。

このように構成することにより、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入面を有する焼入用金型によって、軌道面に凹状の油溜まりが設けられたスラスト軸受用軌道輪を製造することができる。この場合、スラスト軸受用軌道輪を加熱して柔らかくした状態で、焼入と共にプレスして油溜まりを形成するため、確実に油溜まりを設けることができる。また、焼入用金型によって凹状の油溜まりを設けているため、所望の凹状の油溜まりを形成することができる。さらに、油溜まりを形成する工程は、焼入工程と共に行うことができるため、加工工程数を増加させる必要はない。したがって、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができる。

この発明の他の局面においては、スラスト軸受用軌道輪の製造装置は、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入面を有し、スラスト軸受用軌道輪素材をプレスしながら焼入する焼入用金型と、スラスト軸受用軌道輪素材を支持する支持台とを備える。

このようなスラスト軸受用軌道輪の製造装置を用いると、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりが設けられたスラスト軸受用軌道輪を製造することができる。凹状の油溜まりは焼入用金型の焼入面によって形成されるため、安価に、かつ、確実に形成することができる。したがって、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができる。

この発明のさらに他の局面においては、スラスト軸受用軌道輪は、軌道面に、焼入用金型の凸部によって形成された凹状の油溜まりを備える。

このようなスラスト軸受用軌道輪は、その軌道面に、油膜形成に適切な凹状の油溜まりが形成されるため、潤滑油を適切に溜めることができる。そうすると、軌道面の油膜形成能力を高めることができる。したがって、スラスト軸受用軌道輪の潤滑性を向上することができる。

好ましくは、スラスト軸受用軌道輪は、両面に軌道面を有し、油溜まりは、両面の軌道面に備えられる。こうすることにより、両面に軌道面を有する場合でも、潤滑性を向上することができる。

この発明のさらに他の局面においては、スラスト軸受は、上記したいずれかのスラスト軸受用軌道輪を含む。

このようなスラスト軸受は、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を含むため、潤滑不良による摩耗や剥離に起因する破損の恐れが低減される。したがって、長寿命を図ることができる。

この発明によれば、凸部が設けられた焼入面を有する焼入用金型によって、軌道面に凹状の油溜まりが設けられたスラスト軸受用軌道輪を確実に製造することができる。また、油溜まりを形成する工程は、焼入と共に行うことができるため、加工工程数を増加させる必要はない。したがって、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができる。

また、このようなスラスト軸受用軌道輪の製造装置を用いると、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりが設けられたスラスト軸受用軌道輪を製造することができる。ここで、凹状の油溜まりは焼入用金型の焼入面によって形成されるため、安価に、かつ、確実に形成することができる。したがって、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を安価に、かつ、確実に製造することができる。

また、このようなスラスト軸受用軌道輪は、その軌道面に油膜形成に適切な凹状の油溜まりが形成されるため、潤滑油を適切に溜めることができる。そうすると、軌道面の油膜形成能力を高めることができる。したがって、スラスト軸受用軌道輪の潤滑性を向上することができる。

また、このようなスラスト軸受は、潤滑性を向上したスラスト軸受用軌道輪を含むため、潤滑不良による摩耗や剥離に起因する破損の恐れが低減される。したがって、長寿命を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係るスラスト軸受を示す断面図である。図２を参照して、スラスト軸受１１は、２つのスラスト軸受用軌道輪１２、１３と、複数のころ１４と、ころ１４を保持する保持器１５とを備える。スラスト軸受用軌道輪１２、１３は同じ構成であり、それぞれ一方の面に軌道面１６、１７を有する。スラスト軸受用軌道輪１２、１３は、それぞれの軌道面１６、１７が対向するように配置される。ころ１４は、２つのスラスト軸受用軌道輪１２、１３の間に配置され、軌道面１６、１７を転動する。

図１は、図２に示すスラスト軸受１１に備えられ、この発明の一実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪１２を矢印Ｉの方向から見た図である。図１および図２を参照して、スラスト軸受用軌道輪１２は、円板状であり、その中央に貫通孔１８を有する。ここで、軌道面１６には、凹状に凹んだ略半球状の油溜まり１９が設けられている。油溜まり１９は微小であり、軌道面１６の全面にわたって複数設けられている。油溜まり１９の軌道面１６からの凹み量は、スラスト軸受用軌道輪１２の外径寸法等から比較すると非常に小さく、数μｍ〜数十μｍ程度である。この油溜まり１９は、後述する焼入工程において形成される。なお、理解の容易の観点から、図１においては、軌道面１６に設けられた油溜まり１９の一部のみを図示しており、かつ、油溜まり１９の形状を大きく図示している。また、図２において、油溜まり１９は図示していない。

次に、図１に示すスラスト軸受用軌道輪１２の製造方法について説明する。図３は、スラスト軸受用軌道輪１２の代表的な製造工程を示すフローチャートである。図１〜図３を参照して、まず、鋼板等に代表されるスラスト軸受用軌道輪の素材を準備する。次に、この鋼板を、スラスト軸受用軌道輪の外形形状となるように円板状に打ち抜き、その中央に貫通孔を設ける（図３（Ａ））。その後、このスラスト軸受用軌道輪素材の熱処理を行う。熱処理工程は、スラスト軸受用軌道輪素材を所定の温度まで加熱する加熱工程（図３（Ｂ））と、加熱工程の後、スラスト軸受用軌道輪素材に焼入を施す焼入工程（図３（Ｃ））とを含む。なお、ここでは、焼入は、特開２００５−１１３１８６号公報に開示された技術と同様に、金型による焼入である。

加熱工程においては、上記した工程で準備されたスラスト軸受用軌道輪素材を所定の温度まで加熱する。図４は、この工程で使用される加熱装置の概略断面図である。図４を参照して、加熱装置２１の構成について簡単に説明する。加熱装置２１は、コイル２２と、加熱するスラスト軸受用軌道輪素材２７を保持する台座２３と、台座２３を支持する支持部２４と、台座２３に取り付けられる複数のセラミックボール２６とを備える。コイル２２は、通電することにより発熱し、スラスト軸受用軌道輪素材２７を加熱することができる。コイル２２は、台座２３の上方側に配置される。台座２３の下部には、支持部２４が取り付けられており、台座２３を支持する。支持部２４は図４中の矢印Ａの方向に回転可能である。複数のセラミックボール２６は、台座２３の上部側の面２５から突出するように取り付けられる。すなわち、複数のセラミックボール２６が取り付けられた台座２３の上部側の面２５が、コイル２２と対向する構成である。台座２３は、セラミックボール２６を介して、スラスト軸受用軌道輪素材２７を保持する。

ここで、スラスト軸受用軌道輪素材２７を加熱する加熱工程について説明する。まず、スラスト軸受用軌道輪素材２７をセラミックボール２６上に配置し、台座２３に保持させる。次に、支持部２４を回転させる。そうすると、この回転に伴って、台座２３、セラミックボール２６およびセラミックボール２６上に配置されたスラスト軸受用軌道輪素材２７も回転する。ここで、コイル２２に通電し、スラスト軸受用軌道輪素材２７をＡ_３変態点の温度まで誘導加熱する。この場合、スラスト軸受用軌道輪素材２７は、支持部２４によって回転しているため、均等に加熱することができる。なお、コイル２２による加熱であるため、高速で加熱することができる。

次に、このように加熱されたスラスト軸受用軌道輪素材２７に焼入を施す。この焼入工程は、凹状の油溜まりを形成する油溜まり形成工程でもある。図５は、焼入工程および油溜まり形成工程に使用される焼入装置３１を示す概略断面図である。図６は、図５に示す焼入装置３１に備えられる焼入用金型３２を、図６中の矢印Ｂの方向と逆の方向から見た図である。この焼入装置３１は、この発明の一実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪の製造装置に備えられる。図５および図６を参照して、焼入装置３１の構成について簡単に説明する。焼入装置３１は、焼入用金型３２と、スラスト軸受用軌道輪素材２７を配置する支持台３３とを備える。支持台３３の上部側の面３６は平らであり、その上に上記した加熱工程において加熱されたスラスト軸受用軌道輪素材２７が配置される。

焼入用金型３２は鋼製であり、加熱されたスラスト軸受用軌道輪素材２７を所定の温度まで冷却し、スラスト軸受用軌道輪素材２７をプレスしながら焼入することができる。焼入用金型３２は、焼入面３４が支持台３３に対向するように配置される。焼入用金型３２は、図５中の上下方向、すなわち、図５中の矢印Ｂの方向またはその逆の方向に移動可能である。プレス時において、焼入用金型３２の焼入面３４は、スラスト軸受用軌道輪素材２７のうち、軌道面となる側の面２８と当接する。

ここで、焼入用金型３２の焼入面３４には、上記したスラスト軸受用軌道輪１２の軌道面１６に凹状の油溜まり１９を形成するための凸部３５が設けられている。凸部３５は微小であり、焼入面３４の全面にわたって複数設けられている。凸部３５は焼入面３４から突出した略半球状である。凸部３５の突出量は非常に小さく、数μｍ〜数十μｍ程度である。このような凸部３５は、機械加工や腐食により形成される。なお、図１と同様に、理解の容易の観点から、図５および図６においては、凸部３５の一部のみを図示しており、凸部３５の形状を大きく図示している。

ここで、スラスト軸受用軌道輪素材２７に焼入を施す方法について説明する。まず、支持台３３の上部側の面３６上に、加熱されたスラスト軸受用軌道輪素材２７を配置する。この場合、後に軌道面となる側の面２８を上側、すなわち、焼入面３４に対向するようにして配置する。次に、焼入用金型３２を矢印Ｂの方向に移動させ、焼入面３４をスラスト軸受用軌道輪素材２７の面２８に当接させる。その後、焼入用金型３２により、スラスト軸受用軌道輪素材２７をプレスするようにしてスラスト軸受用軌道輪素材２７を冷却し、スラスト軸受用軌道輪素材２７に焼入を行う。

こうすることにより、スラスト軸受用軌道輪素材２７の軌道面となる側の面２８に、凹状の油溜まり１９を設けることができる。この場合、スラスト軸受用軌道輪素材２７を加熱して柔らかくなった状態で、焼入と共に油溜まり１９を形成するため、確実に油溜まり１９を形成することができる。

また、油溜まり形成工程は、焼入工程と共に行うため、新たに油溜まり１９を形成する工程を設ける必要はない。したがって、加工工程数を増加させる必要はなくなり、安価に製造することができる。

さらに、このような製造方法によると、同じ凸部３５のパターンが転写され、同一の油溜まり１９の形状を有するスラスト軸受用軌道輪１２を大量に製造することができる。したがって、効率的に、潤滑性が向上されたスラスト軸受用軌道輪１２を製造することができる。

一方、このようにして製造されたスラスト軸受用軌道輪１２は、その軌道面１６に凹状の油溜まり１９が形成されるため、潤滑油を適切に溜めることができる。この油溜まり１９は焼入用金型３２により設けられているため、その形状や凹み量、面積比率等、所望の凹状の油溜まり１９を形成することができる。そうすると、軌道面１６の油膜形成能力を高めることができる。したがって、スラスト軸受用軌道輪１２の潤滑性を向上することができる。

なお、最後に洗浄等の仕上げを行い（図３（Ｄ））、スラスト軸受用軌道輪１２を製造する。また、このようにして製造されたスラスト軸受用軌道輪１２、ころおよび保持器を組合わせて、スラスト軸受１１を製造する。

このようなスラスト軸受用軌道輪１２を含む図２に示すようなスラスト軸受１１は、スラスト軸受用軌道輪１２の潤滑性が向上されているため、潤滑不良による摩耗や剥離に起因する破損の恐れが低減される。したがって、長寿命を図ることができる。

ここで、上記の実施の形態においては、軌道面に略半球状の油溜まりを設けることにしたが、これに限らず、溝状の油溜まりを設けることにしてもよい。図７は、この場合におけるスラスト軸受用軌道輪を示す図であり、図１に対応する。図７を参照して、スラスト軸受用軌道輪４１は、基本的には、図１に示すスラスト軸受用軌道輪１２と同じ構成である。ここで、軌道面４２には、溝状に凹んだ油溜まり４３が設けられている。なお、溝状の油溜まり４３は、図７における縦横方向に延びる形状である。このような油溜まり４３は、溝状に凹んだ油溜まり４３の形状に対応し、溝状に突出した凸部を有する焼入面を備える焼入用金型によって形成することができる。こうすることによっても、溝状に凹んだ油溜まり４３に潤滑油を溜めることができるため、油膜形成能力を高め、潤滑性を向上することができる。

また、図７において、縦横方向に延びる溝状の油溜まりを設けることにしたが、これに限らず、図８に示すスラスト軸受用軌道輪５１のように、軌道面５２に、網目状に延びる油溜まり５３を設けることにしてもよい。こうすることによっても、潤滑性を向上することができる。また、このような形状の油溜まり５３は、これに対応する形状の凸部を有する焼入面を備える焼入用金型によって形成することができる。

さらに、上記の実施の形態においては、スラスト軸受用軌道輪の一方の面にのみ軌道面を含む構成としたが、これに限らず、スラスト軸受用軌道輪の両方の面に軌道面を含み、この両方の軌道面に凹状の油溜まりを設けることにしてもよい。図９はこの場合のスラスト軸受用軌道輪を示す断面図である。図９を参照して、スラスト軸受用軌道輪６１は、円板状であって、その中央に貫通孔６２を有する。また、両面に軌道面６３ａ、６３ｂを有する。ここで、両方の軌道面６３ａ、６３ｂには、凹状の油溜まり（図示せず）が設けられる。こうすることにより、両面に軌道面６３ａ、６３ｂを有するスラスト軸受用軌道輪６１のそれぞれの軌道面６３ａ、６３ｂにおける潤滑性を向上することができる。なお、このようなスラスト軸受用軌道輪６１は、凹状の油溜まりに対応する形状の凸部を有し、上下方向に配置された２つの焼入用金型でスラスト軸受用軌道輪素材を挟み込むようにしてプレスし、焼入を施すことにより形成することができる。

なお、上記の実施の形態においては、加熱工程において、コイルによる誘導加熱によりスラスト軸受用軌道輪素材を加熱することにしたが、これに限らず、電気炉や雰囲気炉等によって加熱することにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、スラスト軸受用軌道輪は、その中央に貫通孔を有することにしたが、これに限らず、貫通孔を有しないタイプのスラスト軸受用軌道輪についても適用される。

なお、上記の実施の形態においては、スラスト軸受として、ころを含む構成としたが、これに限らず、滑り軸受、すなわち、ころを含まない構成のスラスト軸受にも適用される。

また、本発明は、焼入工程において、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入用金型を用いて、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを設ける点で、特開２００５−１１３１８６号公報に開示の技術とは異なるものである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係るスラスト軸受用軌道輪の製造方法は、長寿命が要求されるスラスト軸受用軌道輪を製造する場合に有効に利用される。

また、この発明に係るスラスト軸受用軌道輪の製造装置は、長寿命が要求されるスラスト軸受用軌道輪を製造する場合に有効に利用される。

また、この発明に係るスラスト軸受用軌道輪は、長寿命が要求される場合に有効に利用される。

また、この発明に係るスラスト軸受は、長寿命が要求される場合に有効に利用される。

この発明の一実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪を示す図である。 この発明の一実施形態に係るスラスト軸受を示す断面図である。 図１に示すスラスト軸受用軌道輪の代表的な製造工程を示すフローチャートである。 スラスト軸受用軌道輪素材を加熱する加熱装置を示す概略断面図である。 スラスト軸受用軌道輪素材を焼入する焼入装置を示す概略断面図である。 焼入装置に含まれる焼入用冶具を示す図である。 この発明の他の実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト軸受用軌道輪を示す断面図である。

符号の説明

１１ スラスト軸受、１２，１３，４１，５１，６１ スラスト軸受用軌道輪、１４ ころ、１５ 保持器、１６，１７，４２，５２，６３ａ，６３ｂ 軌道面、１８，６２ 貫通孔、１９，４３，５３ 油溜まり、２１ 加熱装置、２２ コイル、２３ 台座、２４ 支持部、２５，２８，３６ 面、２６ セラミックボール、２７ スラスト軸受用軌道輪素材、３１ 焼入装置、３２ 焼入用金型、３３ 支持台、３４ 焼入面、３５ 凸部。

Claims (5)

1. スラスト軸受用軌道輪素材を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後、スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入面を有する焼入用金型を用い、前記スラスト軸受用軌道輪素材のうち、軌道面となる面に前記焼入面を当接させ、前記焼入用金型でプレスしながら前記スラスト軸受用軌道輪素材を焼入する焼入工程とを含む、スラスト軸受用軌道輪の製造方法。
2. スラスト軸受用軌道輪の軌道面に凹状の油溜まりを形成するための凸部が設けられた焼入面を有し、スラスト軸受用軌道輪素材をプレスしながら焼入する焼入用金型と、
   前記スラスト軸受用軌道輪素材を支持する支持台とを備える、スラスト軸受用軌道輪の製造装置。
3. 軌道面に、焼入用金型の凸部によって形成された凹状の油溜まりを備える、スラスト軸受用軌道輪。
4. 前記スラスト軸受用軌道輪は、両面に軌道面を有し、
   前記油溜まりは、両面の前記軌道面に備えられる、請求項３に記載のスラスト軸受用軌道輪。
5. 請求項３または４に記載のスラスト軸受用軌道輪を含む、スラスト軸受。

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