JP2009108901A - Rolling slide face structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転動体が転がり摺動する軌道面を有する転がり摺動面構造に関する。 The present invention relates to a rolling sliding surface structure having a raceway surface on which rolling elements roll and slide.
スラストベアリングやカムフォロア等の転がり摺動部材の耐久性を向上させるために、転動体と転動体が転がり摺動する軌道面との間に潤滑油を膜状に介在させて(以下、油膜という)、互いに摺動する二面間の摩擦を低減させている。 In order to improve the durability of rolling sliding members such as thrust bearings and cam followers, lubricating oil is interposed between the rolling element and the raceway surface on which the rolling element rolls and slides (hereinafter referred to as an oil film). The friction between the two sliding surfaces is reduced.
例えば、特許文献1には、油膜形成能力を向上させるために、軌道面に、微細な凹条部を転動体の転がり摺動方向へ連続的に形成している。この凹条部が潤滑油を保持する油溜まりとして機能することにより、軌道面と転動体との間に油膜を十分に形成することが可能である。また、特に転がり摺動方向に対して強い油膜を形成するために、凹条部を、転がり摺動方向と直交する方向へ延在するように形成している(特許文献1の図2参照)。
For example, in
上記微細な凹条部の周期構造を、固体材料の表面に容易に形成できる加工方法として、レーザによる加工方法がある。具体的には、加工閾値近傍のフルエンスで直線偏光のフェムト秒レーザで固体材料の加工面を走査すると、サブミクロンの周期ピッチと振幅(高低差)を持つグレーティング状の周期構造を自己組織的に形成することができる(例えば、非特許文献1参照)。 There is a laser processing method as a processing method capable of easily forming the periodic structure of the fine concave portions on the surface of the solid material. Specifically, when the processing surface of a solid material is scanned with a linearly polarized femtosecond laser at a fluence near the processing threshold, a grating-like periodic structure with a submicron periodic pitch and amplitude (height difference) is self-organized. (For example, refer nonpatent literature 1).
図10は、周期構造作成装置の模式図である。レーザ発生装置400からフェムト秒レーザLをステージ500上の固体材料Zの鏡面状に研磨された表面に照射する。レーザエネルギーは、1/2波長板600と偏光ビームスプリッタ700を用いて調整可能であり、レンズ800で集光されて固体材料Zの表面に照射される。
FIG. 10 is a schematic diagram of the periodic structure creation device. A femtosecond laser L is irradiated from the
パルスレーザを固体材料Zの表面に照射すると、入射光のp偏光成分と、表面散乱光のp偏光成分との干渉が起こり、レーザ照射面にレーザ波長間隔でエネルギーの粗密が生じる。入射光のフルエンスがレーザの閾値近傍の場合、高エネルギー部分のみが選択的にアブレーションされる。一旦アブレーションが始まり表面粗さが増加すると、次のレーザ照射時には表面散乱光の強度が増加し、さらにアブレーションが進むと共に、1波長λ離れた位置でも干渉が起こる。入射光が直線偏光の場合、レーザ照射を繰り返すと、それによって入射光の波長λとほぼ同じ間隔で干渉が生じることにより、グレーティング状の周期構造が自己組織的に作成される。パルスレーザをオーバーラップさせながら走査させることで、周期構造を固体材料Zの表面に広範囲に拡張することができる。
しかし、上記特許文献1のように、転がり摺動方向に直交する方向へ延びた凹条部を、軌道面に連続的に形成しても、良好な摩擦低減作用を得られない場合がある。以下、このことについて、図11を参照して説明する。
However, as in
図11の(a)は、従来の転がり摺動面構造の断面図、(b)はその平面図である。この図11(a)(b)において、符号100は転動体としての球体、符号200は球体100が転がり転動する横断面凹湾曲状の軌道面である。図11(b)に示すように、軌道面200の全面に、転がり摺動方向と直交する方向に延びた凹条部300が、転がり摺動方向へ連続的に形成されている。
11A is a cross-sectional view of a conventional rolling sliding surface structure, and FIG. 11B is a plan view thereof. In FIGS. 11A and 11B,
球体100は軌道面200の幅方向中央(底部)において接触し、その球体100と軌道面200との接触面(接触楕円)を、図11の(b)においてハッチング部Aで示す。そして、球体100が軌道面200に沿って転がり摺動した場合、符号Bで示す領域が、球体100が軌道面200に接触しつつ通過する接触通過領域となる。
The
接触通過領域の両側では、転がり摺動する球体と軌道面の間に滑りが生じ、この滑りによって、転がり摺動方向と直交する方向に延びた凹条部内の潤滑油に動圧が発生する。そして、潤滑油はその滑りによる動圧の影響を受けて、軌道面の凹条部相互間の凸条部と、球体との間に引き込まれる。これにより、接触通過領域の両側において、潤滑油を軌道面(詳しくは、凹条部相互間の凸条部)と球体との間に介在させることができ、油膜を形成することができる。 On both sides of the contact passage area, slip occurs between the rolling and sliding sphere and the raceway surface, and this slip generates dynamic pressure in the lubricating oil in the concave portion extending in the direction perpendicular to the rolling and sliding direction. Then, the lubricating oil is affected by the dynamic pressure due to the sliding, and is drawn between the ridges between the ridges between the ridges on the raceway surface. As a result, on both sides of the contact passage region, the lubricating oil can be interposed between the raceway surface (specifically, the convex strips between the concave strips) and the sphere, and an oil film can be formed.
一方、接触通過領域では、球体は純転がりし、球体と軌道面の間に滑りはほとんど生じないため、接触通過領域の凹条部内の潤滑油に、滑りによる動圧は発生しにくい。従って、接触通過領域では、凹条部を形成しても、上記のような滑りによる油膜形成作用を得ることができない。また、接触通過領域では、球体が転がり摺動することにより接触通過領域に引き込まれた潤滑油が凹条部に沿って流出する。これらの理由により、接触通過領域においては、凹条部を形成することによって、摩擦力が増大すると考えられるので、軌道面全体としての摩擦低減作用を効果的に得られない問題がある。 On the other hand, in the contact passing region, the sphere rolls purely, and slip hardly occurs between the sphere and the raceway surface, so that the dynamic oil due to the slip is hardly generated in the lubricating oil in the concave portion of the contact passing region. Therefore, in the contact passage region, even if the concave strip portion is formed, the oil film forming action due to the slip as described above cannot be obtained. Further, in the contact passing region, the lubricating oil drawn into the contact passing region flows out along the concave strip portion when the sphere rolls and slides. For these reasons, in the contact passage region, it is considered that the frictional force is increased by forming the concave stripe portion, and thus there is a problem that the friction reducing action as the entire raceway surface cannot be effectively obtained.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、良好な摩擦低減作用を得ることが可能な転がり摺動面構造を提供する。 Then, in view of the said subject, this invention provides the rolling sliding surface structure which can obtain a favorable friction reduction effect | action.
請求項1の発明は、転動体が転がり摺動する横断面凹湾曲状の軌道面を有する転がり摺動面構造において、前記軌道面における前記転動体の接触通過領域の少なくとも片側に、前記転動体の転がり摺動方向と交差する方向へ延びた凹条部及び/又は凸条部を、転がり摺動方向に連続的に形成したものである。
The invention according to
ここでいう、「連続的に」は、凹条部及び/又は凸条部を転がり摺動方向に等ピッチで形成したもの、あるいは、不等ピッチ又は部分的に長いピッチで形成したもの、言い換えれば断続的に形成したものも含む。 As used herein, “continuously” means that the concave and / or convex ridges are formed at an equal pitch in the rolling sliding direction, or an unequal pitch or a partly long pitch, in other words. Including those formed intermittently.
上記請求項1の構成では、(転がり摺動する転動体と軌道面の間に)滑りが発生する接触通過領域の両側のうち、少なくとも片側に、油溜まり機能を有する凹条部(及び/又は凸条部)を形成している。上記滑りによって、凹条部(又は凸条部相互空間の隙間)に保持された潤滑油に動圧が生じると、潤滑油はその滑りによる動圧の影響を受けて凹条部相互間の凸条部と転動体との間に引き込まれ介在する。これにより、軌道面と転動体との間に油膜が十分に形成される。一方、(転がり摺動する転動体と軌道面の間に)滑りがほとんど発生しない接触通過領域には、凹条部(及び/又は凸条部)を形成していない。これにより、転動体が転がり摺動することによって接触通過領域に引き込まれた潤滑油が、凹条部に沿って接触通過領域から流出するのを防止することができ、接触通過領域においても油膜を形成することができる。このように、本発明の転がり摺動面構造は、軌道面全体において良好な摩擦低減作用を得ることが可能となる。
In the configuration of
請求項2の発明は、請求項1に記載の転がり摺動面構造において、前記凹条部及び/又は凸条部を、前記接触通過領域の少なくとも片側であって接触通過領域から隔絶して形成したものである。 A second aspect of the present invention is the rolling sliding surface structure according to the first aspect, wherein the concave and / or convex ridges are formed at least on one side of the contact passage region and separated from the contact passage region. It is what.
すなわち、凹条部(及び/又は凸条部)を、滑りによる油膜形成作用が得られない接触通過領域を避けて形成する。これにより、接触通過領域において、転動体が転がり摺動することによって引き込まれた潤滑油の流出を効果的に防止して、油膜を形成することができる。 That is, the concave strip (and / or the convex strip) is formed so as to avoid a contact passage region where an oil film forming action due to sliding cannot be obtained. Thereby, in the contact passage region, it is possible to effectively prevent the lubricating oil drawn by the rolling elements from rolling and sliding, and to form an oil film.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の転がり摺動面構造において、前記接触領域に完全に包含されるように、前記転がり摺動方向と交差する方向へ延びた凹条部及び/又は凸条部を、転がり摺動方向に連続的に形成したものである。
The invention according to
凹条部(及び/又は凸条部)を、接触通過領域に完全に包含されるように配設したことにより、この凹条部(又は凸条部相互空間の隙間)が、軌道面と転動体との接触面によって密封される。これにより、転動体が軌道面を転がり摺動する際に、潤滑油が凹条部(又は凸条部相互空間の隙間)に沿って流出するのを防止することができる。 By arranging the concave strip (and / or the convex strip) so as to be completely included in the contact passage region, the concave strip (or the gap between the convex strips) is allowed to roll with the raceway surface. Sealed by the contact surface with the moving body. Thereby, when a rolling element rolls and slides on a raceway surface, it can prevent that lubricating oil flows out along a concave strip part (or clearance gap between convex strip parts).
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の転がり摺動面構造において、前記凹条部及び/又は凸条部が、転がり摺動方向に直交する方向に延びたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the rolling sliding surface structure according to any one of the first to third aspects, the concave strip portion and / or the convex strip portion extend in a direction perpendicular to the rolling sliding direction. Is.
凹条部(及び/又は凸条部)を、転がり摺動方向に対して傾斜するように形成した場合、転動体の転がり摺動する方向によっては、凹条部(又は凸条部相互空間の隙間)に保持された潤滑油が、凹条部(及び/又は凸条部)に沿って軌道面の外側に流出する場合がある。これに対し、上記請求項4のように、凹条部(及び/又は凸条部)を、転がり摺動方向に直交する方向に延ばすことにより、転動体が軌道面の一方向に転がり摺動する場合、又は軌道面の両方向に転がり摺動する場合、どちらの場合においても、潤滑油が凹条部(及び/又は凸条部)に沿って流出するのを抑制することができる。
When the concave strip (and / or the convex strip) is formed so as to be inclined with respect to the rolling sliding direction, depending on the direction in which the rolling element rolls and slides, the concave strip (or the convex strip mutual space) In some cases, the lubricating oil held in the gap) flows out of the raceway surface along the recess (and / or the protrusion). On the other hand, as described in
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の転がり摺動面構造において、前記凹条部及び/又は凸条部のピッチを、1μm以下に設定したものである。 A fifth aspect of the present invention is the rolling sliding surface structure according to any one of the first to fourth aspects, wherein the pitch of the concave stripe portion and / or the convex stripe portion is set to 1 μm or less.
これにより、凹条部(及び/又は凸条部)の潤滑油保持能力を向上させて、潤滑油が凹条部(又は凸条部相互空間の隙間)に沿って流出するのを抑制することができる。 Thereby, the lubricating oil retention capability of the groove (and / or the protrusion) is improved, and the lubricant is prevented from flowing out along the groove (or the gap between the protrusions). Can do.
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の転がり摺動面構造において、前記軌道面に、加工閾値近傍のフルエンスで直線偏光のレーザを照射すると共に、その照射部分をオーバーラップさせながら走査して、前記凹条部を自己組織的に転がり摺動方向に連続的に形成したものである。 A sixth aspect of the present invention is the rolling sliding surface structure according to any one of the first to fifth aspects, wherein the raceway surface is irradiated with a linearly polarized laser beam at a fluence in the vicinity of a processing threshold, and an irradiated portion thereof Are scanned while being overlapped, and the concave portion is rolled in a self-organized manner and continuously formed in the sliding direction.
これにより、凹条部の形成が容易となる。 Thereby, formation of a concave part becomes easy.
本発明の転がり摺動面構造によれば、滑りによる動圧の発生し易い接触通過領域の両側のうち、少なくとも片側に、油溜まり機能を有する凹条部(及び/又は凸条部)を形成することによって、動圧の発生が促進され油膜を十分に形成することができる。一方、滑りによる動圧の発生しにくい接触通過領域には、凹条部(及び/又は凸条部)を形成しないことで、潤滑油の流出を防止して油膜を形成することができる。このように、本発明の転がり摺動面構造は、軌道面全体において良好な摩擦低減作用を得ることが可能となる。また、接触通過領域に、応力集中の原因となる凹条部(及び/又は凸条部)を形成しないことにより、亀裂や破損の発生を防止することができる。 According to the rolling sliding surface structure of the present invention, the concave strip portion (and / or the convex strip portion) having an oil reservoir function is formed on at least one side of both sides of the contact passage region where dynamic pressure due to sliding is likely to occur. By doing so, generation | occurrence | production of dynamic pressure is accelerated | stimulated and an oil film can fully be formed. On the other hand, in the contact passage region where the dynamic pressure due to slipping is unlikely to occur, by not forming the concave portion (and / or the convex portion), it is possible to prevent the lubricating oil from flowing out and form an oil film. Thus, the rolling sliding surface structure of the present invention can obtain a good friction reducing action on the entire raceway surface. Further, by not forming the concave strip (and / or the convex strip) that causes stress concentration in the contact passage region, it is possible to prevent the occurrence of cracks and breakage.
以下、本発明の構成を、スラストベアリングの転がり摺動面に適用した実施形態を例に挙げて説明する。
図1は、スラストベアリングの断面図である。図1に示すように、スラストベアリングは、複数の球状の転動体1と、一対の環状のスラスト受座2,2と、スラスト受座2,2間に介装される環状の保持体3とを有する。複数の転動体1は、保持体3によって円周方向に等間隔に保持されている。一対のスラスト受座2,2の互いに対向する面には、それぞれ円環状の軌道面4が形成されており、この軌道面4に沿って転動体1が転がり摺動するようになっている。
Hereinafter, an embodiment in which the configuration of the present invention is applied to a rolling sliding surface of a thrust bearing will be described as an example.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thrust bearing. As shown in FIG. 1, the thrust bearing includes a plurality of spherical
図1において上側と下側に配設した一対のスラスト受座2,2の各軌道面4は、同様に構成されている。以下、下側のスラスト受座2の軌道面4を例に、その構成について説明する。
In FIG. 1, the raceway surfaces 4 of the pair of
図2は、図1に示す下側のスラスト受座2の軌道面4を拡大した横断面図である。図2に示すように、この軌道面4の横断面形状は、凹円弧状に形成されている。
2 is an enlarged cross-sectional view of the
図3は軌道面4の平面図であって、本発明の第1実施形態を示す。なお、軌道面4は、実際は円環状に湾曲して形成されているが、図3では、軌道面4は便宜的に直線状に図示している。
FIG. 3 is a plan view of the
この実施形態では、転動体1は軌道面4の幅方向の中央(底部)において接触する。この転動体1と軌道面4が接触する接触面(接触楕円)を、図3のハッチング部Aで示す。また、同図において、符号Bで示す領域は、転動体1が軌道面4に沿って転動した場合に、前記接触面Aが通過する接触通過領域である。
In this embodiment, the rolling
そして、接触通過領域Bを避けるように、その両側に、微細な凹条部6が転がり摺動方向へ連続的に形成されている。ここで、「転がり摺動方向」とは、転動体1が軌道面4に沿って転動する方向であり、図3において縦方向(上下方向)が転がり摺動方向となる。また、この凹条部6は、転がり摺動方向と直交する方向に延びている。
And so that the contact passage area | region B may be avoided, the
上記凹条部6は、図10に示す装置を使って形成すればよい。具体的には、全面を鏡面状に表面加工した軌道面4の加工予定部(接触通過領域Bの両側)に、加工閾値近傍のフルエンスで直線偏光のレーザを照射する。その照射部分をオーバーラップさせながら走査して自己組織的に凹条部6の周期構造を形成する。また、凹条部6の(周期構造の)ピッチは1μm以下であることが望ましい。この理由については、後述の転がり摺動試験のところで説明する。
What is necessary is just to form the said
一方、接触通過領域Bには、前記凹条部6は形成されておらず、滑面状又は鏡面状に表面処理されたままとなっている。
On the other hand, in the contact passage region B, the
図4は本発明の第2実施形態を示す。この実施形態は、接触通過領域Bの両側に形成した凹条部6の内側の端部が、接触通過領域B内へ侵入している。また、図5は本発明の第3実施形態を示す。第3実施形態では、接触通過領域Bの両側に形成された凹条部6が、接触通過領域Bから隔絶している。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the inner ends of the
図4と図5に示すように、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅Wは、接触通過領域Bの幅Xより小さく設定してもよいし、接触通過領域Bの幅Xより大きく設定してもよい。ただし、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅Wの下限値は、接触通過領域Bの幅Xの0.5倍に設定することが好ましい。また、上記幅Wの上限値は、接触通過領域Bの幅Xの2倍に設定することが好ましい。これら、下限値と上限値の設定理由についても、後述の転がり摺動試験のところで説明する。
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the width W of the region (smooth surface portion) where the
なお、図4と図5において、上記説明した符号の箇所以外の符号であって、図3と同一の符号の箇所は、図3と同様の構成であるので説明を省略する。 4 and 5, the reference numerals other than the reference numerals described above and the same reference numerals as those in FIG. 3 have the same configurations as those in FIG.
図6は、本発明の第4実施形態を示す。図6に示すように、接触通過領域Bの両側に、微細な凹条部6が転がり摺動方向に連続的に形成されている。また、接触通過領域Bにも、微細な凹条部6が転がり摺動方向に連続的に形成されている。この接触通過領域Bに形成した凹条部6は、接触通過領域Bに完全に包含されるように配設されている。この接触領域Bに完全に包含される凹条部6の周期構造と、接触通過領域Bの両側に配設した凹条部6の周期構造との間には、それぞれ、凹条部6が形成されていない滑面状又は鏡面状の部分が介在している。なお、図6において、上記説明した符号の箇所以外の符号であって、図3と同一の符号の箇所は、図3と同様の構成であるので説明を省略する。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, fine
本発明者は、スラストベアリングの転がり摺動試験を行った。以下、この転がり摺動試験について説明する。
図7は、試験装置の簡略図である。この試験装置は、スラストベアリング10の一方(図の上側)のスラスト受座2を保持する上治具11と、他方(図の下側)のスラスト受座2を保持する下治具12を備える。上治具11を下治具12に対し回転させることにより、転動体1を軌道面4に沿って転がり摺動させることができる。このとき転動体1と軌道面4の間に生じる転がり摩擦係数を測定する。また、試験装置は、転動体1にアキシャル方向の荷重を付与するためのエアシリンダ13を備えている。
The inventor conducted a rolling sliding test of the thrust bearing. Hereinafter, this rolling sliding test will be described.
FIG. 7 is a simplified diagram of the test apparatus. This test apparatus includes an
本試験では、5種類のスラストベアリングを用意した。図8の(a)〜(e)は、それら5種類のスラストベアリングの各軌道面4の平面図である。図8(a)〜(e)において、縦方向が転がり摺動方向、横方向が転がり摺動方向と直交する軌道面4の幅方向である。
In this test, five types of thrust bearings were prepared. (A)-(e) of FIG. 8 is a top view of each
図8の(a)に示すのは、本発明の転がり摺動面構造を適用した軌道面4である。この軌道面4には、(幅方向中央の)接触通過領域Bの両側に、横方向に延びた凹条部6が、縦方向へ連続的に形成されている。
FIG. 8A shows a
図8の(b)〜(e)は、(a)の本発明のベアリングとの比較例である。(b)に示す比較例1は、軌道面4の全面に、横方向に延びた凹条部6を、縦方向へ連続的に形成している。(c)に示す比較例2は、軌道面4の全面に、縦方向に延びた凹条部6を、横方向へ連続的に形成している。また、(d)に示す比較例3は、軌道面4の(幅方向中央の)接触通過領域Bに、横方向に延びた凹条部6を、縦方向へ連続的に形成している。この凹条部6の両端は、接触通過領域Bから多少はみ出すように形成されている。(e)に示す比較例4は、軌道面4の(幅方向中央の)接触通過領域Bに、縦方向に延びた凹条部6を、横方向に連続的に形成している。なお、(a)、(d)、(e)において、軌道面4の凹条部6を形成していない部分は、滑面状又は鏡面状に処理されている。
(B)-(e) of FIG. 8 is a comparative example with the bearing of this invention of (a). In Comparative Example 1 shown in (b), the
各凹条部6の深さ及びピッチは同様に形成されている。具体的には、凹条部6の深さは150〜200nm、ピッチは約700nmに設定している。また、各軌道面4に充填する潤滑油として、タービンオイルを使用した。
The depth and pitch of each
転がり摩擦の測定方法について説明する。
まず、図8の(a)〜(e)に示す各種ベアリングにおいて、一対のスラスト受座2,2を、試験装置の上治具11と下治具12に固定すると共に、エアシリンダ13によって転動体1にアキシャル方向の荷重を付与する。次に、上治具11を下治具12に対し回転させることにより、転動体1を軌道面4に沿って転動させる。転がり摩擦の測定前に、回転速度2.4m/s(約59πrad/s)で30分間回転させ、転動体1の温度を定常化させる。その後、回転速度を段階的に低下させながら、転動体1と軌道面4の間に生じる転がり摩擦係数を測定する。
A method for measuring rolling friction will be described.
First, in the various bearings shown in FIGS. 8A to 8E, the pair of
本試験では、図8の(a)〜(e)に示す各種ベアリングにおいて、凹条部6を形成前と、凹条部6を形成後の、それぞれの転がり摩擦を測定した。
In this test, in each of the bearings shown in FIGS. 8A to 8E, the rolling frictions before and after forming the
図9に転がり摩擦の測定結果を示す。図9の(a)〜(e)は、図8の(a)〜(e)のベアリングに対応している。図9の(a)〜(e)に示すグラフにおいて、縦軸は転動体1と軌道面4の間に生じる摩擦係数を示し、横軸は回転速度を示す。また、丸印でプロットしたデータは、凹条部6を加工前の摩擦係数を示し、三角印でプロットしたデータは、凹条部6を加工後の摩擦係数を示している。
FIG. 9 shows the measurement results of rolling friction. 9A to 9E correspond to the bearings of FIGS. 8A to 8E. In the graphs shown in FIGS. 9A to 9E, the vertical axis represents the friction coefficient generated between the rolling
まず、図8の(b)に示す比較例1の測定結果から説明する。図9の(b)に示すグラフを見てわかるように、凹条部6を加工後の摩擦係数(三角プロット)は、凹条部6を加工前の摩擦係数(丸プロット)よりある程度低減している。
First, the measurement results of Comparative Example 1 shown in FIG. As can be seen from the graph shown in FIG. 9 (b), the friction coefficient (triangular plot) after processing the
転動体1が軌道面4に沿って転動すると、接触通過領域Bの両側では、転動体1と軌道面4の間に滑りが生じる。滑りが生じることによって、凹条部6に保持された潤滑油に動圧が発生し、潤滑油はその滑りによる動圧の影響を受けて凹条部6相互間の凸条部と転動体との間に引き込まれ介在する。これにより、接触通過領域Bの両側では、軌道面4と転動体1との間に油膜が形成される。
When the rolling
一方、接触通過領域Bでは、転動体1が純転がりするため、軌道面4との間に滑りがほとんど生じない。従って、接触通過領域Bに凹条部6を形成していても、その凹条部6において滑りによる油膜形成作用は得ることができない。さらに、接触通過領域Bでは、アキシャル方向の荷重を受けた転動体1が、軌道面4を押圧することによって、潤滑油が凹条部6に沿って流出したと考えられる。これらの理由により、接触通過領域Bでは摩擦係数が増加し、軌道面4全体として、摩擦係数の低減作用が効果的に得られなかったと推察される。
On the other hand, in the contact passage region B, the rolling
図8の(c)に示す比較例2は、図9の(c)に示すように、凹条部6を加工前の摩擦係数と、加工後の摩擦係数について、差はほとんど認められない。この比較例2は、凹条部6が転がり摺動方向と平行を成すように延びているので、凹条部6に保持された潤滑油に滑りによる動圧が生じにくい。また、直交方向に延びた凹条部6に比べて、潤滑油の保持能力が低い。このことから、図8の(c)に示す比較例2は、図8の(b)の比較例1よりも、摩擦低減作用が得られなかったと考えられる。
In Comparative Example 2 shown in FIG. 8 (c), as shown in FIG. 9 (c), there is almost no difference between the friction coefficient before processing the
また、図8の(d)と(e)に示す比較例3及び比較例4は、図9の(d)と(e)に示すように、どちらも凹条部6を加工後の摩擦係数(三角プロット)は、凹条部6を加工前の摩擦係数(丸プロット)より大きく増大した。これら比較例3と比較例4は、接触通過領域Bに凹条部6を形成しているが、接触通過領域Bでは滑りによる油膜形成作用は得られない。また、転動体1が接触通過領域Bを押圧することによって、潤滑油が凹条部6に沿って流出したと考えられる。これらの理由により、摩擦係数が増加したものと推察される。
Further, in Comparative Example 3 and Comparative Example 4 shown in FIGS. 8 (d) and 8 (e), as shown in FIGS. 9 (d) and 9 (e), the friction coefficient after machining the
上記図8の(b)〜(e)の比較例の試験結果に対して、図8の(a)に示す本発明の実施例は、図9の(a)に示すように、凹条部6を加工後の摩擦係数(三角プロット)は、凹条部6を加工前の摩擦係数(丸プロット)に比べ、特に、高速域での摩擦係数低減作用が大きい。 In contrast to the test results of the comparative examples of FIGS. 8B to 8E, the embodiment of the present invention shown in FIG. 8A has a concave portion as shown in FIG. The friction coefficient after processing 6 (triangular plot) has a greater effect of reducing the friction coefficient especially in the high speed region than the friction coefficient before processing the concave strip 6 (circle plot).
本発明の実施例は、軌道面4の接触通過領域Bの両端側に、凹条部6を形成している。転動体1が軌道面4を転動すると、接触通過領域Bの両端側において、転動体1との間に滑りが生じる。この滑りによって、凹条部6に保持された潤滑油に動圧が生じると、潤滑油はその滑りによる動圧の影響を受けて凹条部6相互間の凸条部と転動体との間に引き込まれ介在する。これにより、接触通過領域Bの両端側では、軌道面4と転動体1との間に油膜が十分に形成される。
In the embodiment of the present invention, the
一方、接触通過領域Bでは、滑りがほとんど生じないため、滑りによる油膜形成作用は得られない。しかし、接触通過領域Bには、凹条部6が形成されていないので、転動体1の転がり摺動により引き込まれた潤滑油が、凹条部6に沿って接触通過領域Bから流出することがない。これにより、軌道面4の接触通過領域Bと転動体1との間に油膜を形成することができる。上記理由から、本発明の実施例は、軌道面4全体に渡って十分な油膜を形成することが可能であり、摩擦を効果的に低減できたと推察される。
On the other hand, in the contact passage region B, since slip hardly occurs, an oil film forming action due to slip cannot be obtained. However, since the
また、本発明の転がり摺動構造において、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅をWの下限値を、接触通過領域Bの幅Xの0.5倍に設定したのは、接触通過領域Bにおける摩擦の増大を抑制するためである。つまり、前記幅Wが下限値より小さいと、接触通過領域Bへの凹条部6の侵入量が多くなり、潤滑油が凹条部6に沿って流出し易くなるからである。
Further, in the rolling sliding structure of the present invention, the width of the region (smooth surface portion) where the
また、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅をWの上限値を、接触通過領域Bの幅Xの2倍に設定したのは、この上限値を超えると、凹条部6の形成する範囲が少なくなり、滑りによる動圧が発生しにくくなるためである。
Moreover, when the upper limit of W is set to twice the width X of the contact passage region B, the width of the region (smooth surface portion) where the
また、図示しないが、実験において、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅Wが、接触通過領域Bの幅Xの0.5倍以上、かつ、2倍以下の範囲(0.5X≦W≦2X)では、凹条部形成後に明確な摩擦低減効果が認められた。しかし、凹条部6が形成されていない領域(滑面部)の幅Wが、接触通過領域Bの幅Xの3倍以上(W≧3X)の場合は、凹条部形成前と凹条部形成後において摩擦低減効果の差がほとんど認められなかった。
Although not shown in the drawings, in the experiment, the width W of the region (smooth surface portion) where the
また、凹条部6の周期構造のピッチを1μm以下に設定することにより、凹条部6の潤滑油の保持能力を高め、潤滑油が凹条部6に沿って流出するのを抑制することが可能である。
Further, by setting the pitch of the periodic structure of the
上記図6に示す実施形態は、接触通過領域Bに、つまり滑りによる動圧の発生しにくい箇所に、凹条部6を連続的に形成している。例えば、図8の(d)に示す比較例は、アキシャル方向の荷重を受けた転動体1が、軌道面4の幅方向中央を押圧することによって、潤滑油が凹条部6に沿って流出する。しかし、図6の実施形態は、凹条部6を接触通過領域Bに完全に包含されるように形成しているので、凹条部6は転動体1と軌道面4の接触面(ハッチング部A)によって密封される。これにより、凹条部6からの潤滑油の流出を防止することができ、潤滑油の保持能力を維持することが可能である。また、この実施形態において、接触通過領域Bの両側に形成した凹条部6の周期構造、及び、凹条部6の非形成部(滑面部)では、上述した図8の(a)の実施形態における摩擦低減作用と同様の作用を得ることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の本発明の実施形態は、本発明の転がり摺動面構造をスラストベアリングに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明の構成を、直線状の軌道面や、樽型の外周面を有するころが転動可能な軌道面、あるいは転動体が2点で接触する(アンギュラコンタクトする)横断面ゴシックアーチ状又は楕円状の軌道面などにも適用可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above-described embodiment of the present invention, the case where the rolling sliding surface structure of the present invention is applied to a thrust bearing has been described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to a linear raceway surface or a barrel-shaped outer periphery. The present invention can also be applied to a raceway surface on which a roller having a surface can roll, or a raceway surface having a cross-sectional Gothic arch shape or an elliptical shape in which a rolling element contacts at two points (angular contact).
前記凹条部は接触通過領域の片側にのみ形成してもよい。また、凹条部は転がり摺動方向に直交する方向に延在する場合に限らず、転がり摺動方向に対して傾斜する方向に延在させてもよい。凹条部の代わりに、凸条部を形成したり、又は凹条部と凸条部の組み合わせたりして、軌道面に凹凸面を構成することも可能である。 The concave portion may be formed only on one side of the contact passage region. Further, the concave stripe portion is not limited to the case of extending in the direction orthogonal to the rolling sliding direction, but may be extended in a direction inclined with respect to the rolling sliding direction. It is also possible to form a concavo-convex surface on the raceway surface by forming a ridge portion instead of the ridge portion, or by combining the ridge portion and the ridge portion.
1 転動体
4 軌道面
6 凹条部
B 接触通過領域
W 幅
X 幅
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記軌道面における前記転動体の接触通過領域の少なくとも片側に、前記転動体の転がり摺動方向と交差する方向へ延びた凹条部及び/又は凸条部を、転がり摺動方向に連続的に形成したことを特徴とする転がり摺動面構造。 In the rolling sliding surface structure having a raceway surface having a concave curved cross section where the rolling element rolls and slides,
On at least one side of the contact passage region of the rolling element on the raceway surface, a concave strip and / or a convex strip extending in a direction intersecting the rolling sliding direction of the rolling element is continuously provided in the rolling sliding direction. A rolling sliding surface structure characterized by being formed.
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