JP2016094990A

JP2016094990A - 転動装置

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Publication number: JP2016094990A
Application number: JP2014231380A
Authority: JP
Inventors: 直哉長谷川; Naoya Hasegawa; 工藤田; Takumi Fujita
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-26
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: JP6480711B2; WO2016076401A1

Abstract

【課題】表面損傷を防止するための複雑な加工や長時間の処理、費用のかかる処理をすることなく製造でき、転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷による早期故障を起こさず長寿命を実現する転動装置を提供する。【解決手段】転がり軸受１は、外周に内輪軌道面２ａを有する内輪２と、内周に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、該内輪軌道面と該外輪軌道面との間を転動する複数の転動体４とを備え、内輪２および外輪３は鋼製部材に多価アルコールによる被膜処理を施してなり、各転動体４は鋼製部材からなり、内輪２の鋼製部材と各転動体４の鋼製部材との間、および、外輪３の鋼製部材と各転動体４の鋼製部材との間にはロックウェル硬さＨＲＣで１ポイント以上の硬度差がある。【選択図】図１

Description

本発明は転がり軸受などの転動装置に関する。

転がり軸受をはじめとする転動装置は、転動部の潤滑状態が悪く油膜形成が不十分になる環境で使用されるとピーリングや焼き付き等の表面損傷やこれらを起点としたはく離が発生する。例えば非特許文献１によれば、転がり軸受の内外輪ところの間で、潤滑状態の過酷さを示す油膜パラメータΛが約１．２以上になる条件では転がり軸受の寿命は長くなるが、Λが１．２以下となる条件では、転動部に表面起点型のはく離が起き、転がり軸受寿命は低下する。実際に転動部の油膜形成が不十分になる環境で使用される転がり軸受に、自動車等のトランスミッションやエアコンディショナーのコンプレッサーに使用されるものがある。

トランスミッション用転がり軸受では、使用温度が高くかつ粘度の低い潤滑油が使用されるため、油膜形成性が悪く表面損傷が起こりやすい。トランスミッション用転がり軸受の表面損傷対策としては、特許文献１に記載されている、針状ころ軸受のころもしくは内外輪の転動部に微小凹部を形成させ、その凹部に固体潤滑剤を被覆する方法が知られている。

エアコンディショナーのコンプレッサー内部では、冷媒中に潤滑油が存在しており、コンプレッサーの圧縮時に冷媒の液化が起こる。潤滑油と液化した冷媒の混合は、転がり軸受の油膜形成性を悪化させるため、表面損傷が発生しやすくなる。コンプレッサー用転がり軸受の表面損傷対策としては、特許文献２に記載されている、転動部に微小凹部をランダムに形成し、油膜形成性を向上させる方法が知られている。

この他、油膜形成性が悪い状態で使われる転がり軸受の表面損傷対策としては、特許文献３に記載されている摺接する二面のどちらか片側を浸炭窒化処理することで表層の残留オーステナイト組織を富化させる方法や、特許文献４等に記載されている転動部にリン酸マンガン塩被膜処理を施して油膜形成性を向上させる方法が知られている。

特開２００６−１６１８８７号公報特許第２９９７０７４号特開２００４−１４４２７９号公報特許第３５３８５１９号

高田浩年, 鈴木進, 前田悦生, 潤滑, 26, 9 (1981) 645-650

しかしながら、特許文献１および特許文献２における上記の転動部に凹部を形成する処理や、特許文献３における上記の浸炭窒化処理は、加工工程が複雑で処理時間も長いことから、加工コストが高くなる。

また、特許文献４における上記のリン酸マンガン塩処理の場合、処理後の排水処理費用が高価である。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、上記のような表面損傷を防止するための複雑な加工や長時間の処理、費用のかかる処理等をすることなく製造でき、転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷による早期故障を起こさず長寿命を実現する転動装置を提供することを目的とする。

本発明の転動装置は、転がり接触する２つの構成部品を含む転動装置であって、該２つの構成部品のうち、一方の構成部品は、鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなり、他方の構成部品は、鋼製部材からなるか、または鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなり、該一方の構成部品の該鋼製部材と、該他方の構成部品の該鋼製部材との間には硬度差があることを特徴とする。

上記多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする。

上記被膜処理が、水および／または有機溶剤に上記多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液の中に処理対象を浸漬する処理であることを特徴とする。

上記一方の構成部品の上記鋼製部材と、上記他方の構成部品の上記鋼製部材との間には、ロックウェル硬さＨＲＣで１ポイント以上の硬度差があることを特徴とする。

上記転がり接触する２つの構成部品間の潤滑油膜の膜厚比Λが１.２以下になるような条件で使用されることを特徴とする。

上記転動装置が、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有する外輪と、上記内輪軌道面と上記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体とを備える転がり軸受であって、上記内輪と上記各転動体とが上記２つの構成部品であるか、上記外輪と上記各転動体とが上記２つの構成部品であるか、または、これらの両方であることを特徴とする。

本発明の転動装置は、転がり接触する２つの構成部品うち、一方の構成部品が、鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなるものであり、他方の構成部品が鋼製部材からなるか、または鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなるものであり、該一方の構成部品の該鋼製部材と該他方の構成部品の該鋼製部材との間には硬度差があるので、運転開始から短時間後における転動部の表面粗さが小さい。すなわち、転動部がなじみやすい。

そのため、本発明の転動装置は、転動部の油膜形成性が悪い状態で使用されても表面損傷が発生しにくく、表面損傷による早期故障を起こしにくく長寿命となり得る。本発明の転動装置の製造には、上記のような複雑な加工や長時間の処理等は不要である。

本発明の転動装置の一例である深溝玉軸受の断面図である。各試験に用いる二円筒試験機の概略図である。表２のＬ１８直交表の試験片に対する転動試験の結果をもとに作成された品質工学の要因効果図である。表７の試験片の試験後の転動部顕微鏡拡大写真である。

本発明者らは、転動部の油膜形成性が悪い状態で使用される転がり軸受等の転動装置において、転動部における表面損傷の発生を防止して長寿命化を実現するために、転動部をなじみやすくすること、すなわち、転動装置の運転開始から短時間後の転動部の表面粗さを小さくすることを考えた。そして、本発明者らは、転動装置において、転がり接触する２つの構成部品の鋼製部材に硬度差を設け、少なくとも一方の鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施すことで、転動部がなじみやすくなることを見出した。その結果、表面損傷の発生が防止され長寿命が実現された。本発明はこのような知見に基づくものである。

本願において、構成部品間の転がり接触には、構成部品間のすべりを伴う転がり接触も含まれ、構成部品の表面に形成された潤滑剤成分等の膜が介在する場合も含まれる。また、本願において「転がり接触する２つの構成部品」というときの転がり接触は、その２つの構成部品間の転がり接触をさす。

本発明の転動装置は、次の２条件を満たす転がり接触する２つの構成部品を含む転動装置として規定される：
（１）該２つの構成部品のうち、一方の構成部品は、鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなり、他方の構成部品は、鋼製部材からなるか、または鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる。
（２）該一方の構成部品の該鋼製部材と、該他方の構成部品の該鋼製部材との間には硬度差がある。

上記２条件を満たす転がり接触する２つの構成部品を複数通り見いだせる転動装置は、本発明の転動装置に該当する。

転動装置が、転がり接触する２つの構成部品を複数通り含む場合、その全部または一部が上記の２条件を満たせば、本発明の転動装置に該当する。

本発明における多価アルコール化合物による被膜処理は、鋼製部材の表面に施される。該被膜処理は、鋼製部材の表面全体に施してもよいし、鋼製部材の表面のうち少なくとも、該転動装置の他の構成部品との間で転がり接触をする面に施してもよい。

本発明における多価アルコール化合物による被膜処理として、例えば、多価アルコール化合物を水および／または有機溶媒に分散または溶解させた処理液中に、被膜形成対象となる鋼製部材を浸漬することで、部材表面に被膜を形成する処理が挙げられる。この処理は、被膜形成を速めるため加温しながら行なうことが好ましい。また、本発明における多価アルコール化合物による被膜処理として、多価アルコール化合物を水および／または有機溶媒に分散または溶解させた処理液を、被膜形成対象となる鋼製部材の表面などに塗布することによって該面に被膜を形成する処理も挙げられる。これらの処理によって形成される被膜は、酸化物被膜、あるいは多価アルコール化合物および／またはその分解物の吸着膜であると考えられる。

本発明の転動装置における上記の転がり接触する２つの構成部品の両方が、鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合、一方の構成部品の鋼製部材に用いられる多価アルコール化合物と、他方の構成部品の鋼製部材に用いられる多価アルコール化合物とは、同じであっても異なっていてもよい。

本発明において使用する多価アルコール化合物として、植物由来の多価アルコールを挙げることができる。植物由来の多価アルコールを用いる場合、環境負荷の低い転動装置を得ることができる。

本発明において使用できる多価アルコール化合物としては、例えば、没食子酸、エラグ酸、クロロゲン酸、コーヒー酸、キナ酸、クルクミン、ケルセチン、ピロガロール、テアフラビン、アントシアニン、ルチン、リグナン、カテキンなどが挙げられる。また、セサミン、イソフラボン、クマリンなどから得られる多価アルコール化合物も使用できる。以上のような多価アルコール化合物は、単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらは植物由来であることができる。

これらの中で、被膜処理の際に、鋼製部材表面に被膜を形成しやすいことから、没食子酸またはその誘導体、エラグ酸またはその誘導体、クロロゲン酸またはその誘導体、コーヒー酸またはその誘導体、キナ酸またはその誘導体、クルクミンまたはその誘導体、ケルセチンまたはその誘導体を用いることが好ましい。

本発明における上記の転がり接触する２つの構成部品のうちの一方の構成部品の鋼製部材と他方の構成部品の鋼製部材は、硬度差があればよく、それぞれを構成する金属材料が同種であっても、異種であっても構わない。具体例としては、軸受鋼（高炭素クロム軸受鋼ＪＩＳＧ４８０５）、肌焼鋼（ＪＩＳＧ４１０４等）、高速度鋼（ＡＭＳ６４９０）、ステンレス鋼（ＪＩＳＧ４３０３）、高周波焼入鋼（ＪＩＳＧ４０５１等）などが挙げられる。具体的な硬度差としては、ロックウェル硬さＨＲＣ（ＪＩＳＺ２２４５）で１ポイント以上とすることが好ましい。

２つの鋼製部材の硬度は、それらの表面粗さの大きさに差がある場合は、表面粗さの大きい方が軟らかく、表面粗さの小さい方が硬いことが好ましい。

２つの鋼製部材の硬度差を設ける方法は特に限定されない。例えば、ＳＵＪ２（ＪＩＳＧ４８０５）で構成された焼入れ焼戻し前の２つの鋼製部材の双方に対し、共通の条件で焼入れを行った後、焼戻し温度は共通にし焼戻し時間は差をつけて焼戻しを行えば、焼戻し時間が長い方は軟らかくなり焼戻し時間が短い方は硬くなって、硬度差を得ることができる。

本発明の転動装置の一例として転がり軸受が挙げられる。具体的には、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、針状ころ軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受が挙げられる。

本発明の転動装置の一例である転がり軸受は、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間を転動する複数の転動体とを備えてなり、内輪と各転動体とが上記条件（１）および（２）を満たす転がり接触する２つの構成部品であるか、外輪と各転動体とが上記条件（１）および（２）を満たす転がり接触する２つの構成部品であるか、または、これらの両方である。

内輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合は、その被膜処理は鋼製部材の表面の全体に施されてもよいし、鋼製部材の表面の少なくとも内輪軌道面にあたる面に施されてもよい。また、外輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合は、その被膜処理は鋼製部材の表面の全体に施されてもよいし、鋼製部材の表面の少なくとも外輪軌道面にあたる面に施されてもよい。

被膜処理の具体例としては、（ａ）該内輪、該外輪、および該複数の転動体の全てが鋼製部材に上記被膜処理を施されてなる場合、（ｂ）該複数の転動体の全てが上記被膜処理をされていない鋼製部材からなり、かつ、内輪と外輪の両方が鋼製部材に上記被膜処理を施されてなる場合、（ｃ）該複数の転動体の全てが上記被膜処理をされていない鋼製部材からなり、かつ、内輪と外輪のうちの一方が鋼製部材に上記被膜処理を施されてなり、もう一方が上記被膜処理をされていない鋼製部材からなる場合、（ｄ）該複数の転動体の全てが鋼製部材に上記被膜処理を施されてなり、かつ、内輪と外輪の両方が上記被膜処理をされていない鋼製部材からなる場合、（ｅ）該複数の転動体の全てが鋼製部材に上記被膜処理を施されてなり、かつ、内輪と外輪のうちの一方が鋼製部材に上記被膜処理を施されてなり、もう一方が上記被膜処理をされていない鋼製部材からなる場合、等がある。

硬度差に関しては、該複数の転動体の鋼製部材の全てが該内輪および該外輪の鋼製部材よりも硬い場合や、該複数の転動体の鋼製部材の全てが該内輪および該外輪の鋼製部材よりも軟らかい場合や、該複数の転動体の鋼製部材の全てが該内輪（外輪）の鋼製部材よりも硬く、該外輪（内輪）の鋼製部材よりも軟らかい場合等がある。

内輪と各転動体とが上記条件（１）および（２）を満たす転がり接触する２つの構成部品である場合の例として、
該複数の転動体の鋼製部材の全てが該内輪の鋼製部材よりも硬く、該複数の転動体の全ておよび／または該内輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合、
該複数の転動体の鋼製部材の全てが該内輪の鋼製部材よりも軟らかく、該複数の転動体の全ておよび／または該内輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合等がある。

また、外輪と各転動体とが上記条件（１）および（２）を満たす転がり接触する２つの構成部品である場合の例として、
該複数の転動体の鋼製部材の全てが該外輪の鋼製部材よりも硬く、該複数の転動体の全て、および／または、該外輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合、
該複数の転動体の鋼製部材の全てが該外輪の鋼製部材よりも軟らかく、該複数の転動体の全て、および／または、該外輪が鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなる場合等がある。

本発明の転がり軸受を図面に基づいて説明する。図１は本発明の転がり軸受の一例である深溝玉軸受の断面図である。図１に示すように深溝玉軸受（転がり軸受）１は、外周に内輪軌道面２ａを有する内輪２と、内周に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、前記内輪軌道面２ａと前記外輪軌道面３ａとの間を転動する複数の転動体４と、この転動体４を保持する保持器５を備える。外輪３等に固定されるシール部材６が、内輪２および外輪３の軸方向両端開口部８ａ、８ｂにそれぞれ設けられており、転動体４の周囲にグリース７が封入されている。

内輪２と各転動体４は転がり接触をし、また、外輪２と各転動体４も転がり接触をするので、深溝玉軸受１は、転がり接触する２つの構成部品を複数通り含む。内輪２および外輪３は鋼製部材に多価アルコールにて被膜処理を施してなり、各転動体４は鋼製部材からなり、内輪２の鋼製部材と各転動体４の鋼製部材との間、および、外輪３の鋼製部材と各転動体４の鋼製部材との間にはロックウェル硬さＨＲＣで１ポイント以上の硬度差がある。

本発明における上記の転がり接触する２つの構成部品の好ましい作成条件としては、上記の一方の構成部品が、鋼製部材にクロロゲン酸化合物による被膜処理を施されてなり、該鋼製部材はＳＵＪ２材に焼入れおよび焼戻しを施したものであり、その焼入れ方法は水冷であって、その焼戻し温度は高温（例えば２００〜２３０℃）、焼戻し時間は長時間（例えば５〜１０時間）であり、上記の他方の構成部品が、鋼製部材からなり、該鋼製部材はＳＵＪ２材に焼入れおよび焼戻しを施したものであり、その焼入れ方法は水冷であって、その焼戻し温度は高温（例えば２００〜２３０℃）、焼戻し時間は短時間（例えば１〜３時間）であることが挙げられる。
また、上記の一方の構成部品が、鋼製部材にクロロゲン酸化合物による被膜処理を施されてなり、該鋼製部材はＳＵＪ２材に焼入れおよび焼戻しを施したものであり、その焼入れ方法は水冷であって、その焼戻し温度は高温（例えば２００〜２３０℃）、焼戻し時間は短時間（例えば１〜３時間）であり、上記の他方の構成部品が、鋼製部材からなり、該鋼製部材はＳＵＪ２材に焼入れおよび焼戻しを施したものであり、その焼入れ方法は水冷であって、その焼戻し温度は高温（例えば２００〜２３０℃）、焼戻し時間は長時間（例えば５〜１０時間）であることが挙げられる。これらの作成条件は、転動部のなじみやすさ、コストメリット等の総合的な観点から好ましい。

本発明の転動装置は、上記転がり接触する２つの構成部品の転がり接触部における潤滑油の油膜形成が不十分になる条件でも好適に使用することができる。例えば、該接触部が境界潤滑状態となるような条件での使用が挙げられる。また例えば、転がり接触する２つの構成部品間の表面の突起接触の程度を表すパラメータ膜厚比Λが１.２以下になるような条件での使用が挙げられる。この膜厚比Λは、油膜パラメータともよばれ、転がり接触する２物体の接触面に形成される潤滑油膜の最小膜厚ｈ_０と接触面の合成二乗平均平方根粗さσの比ｈ_０/σである。σは該２物体の二乗平均平方根粗さをそれぞれσ_１、σ_２としたとき、√（σ_１ ^２＋σ_２ ^２）で表される。

図２に示す二円筒試験機１１を用いて、作成条件が異なる実験Ｎｏ．１〜１８の試験片に対し転動試験を行った。各実験Ｎｏ．の試験片は、駆動側（以下Ｄ側と記す）試験片１２と従動側（以下Ｆ側と記す）試験片１３とからなる。Ｄ側試験片１２は図示しないモーターにより回転させられる。

表１は、８つの制御因子のそれぞれについて２水準または３水準を設定している。各実験Ｎｏ．の試験片の作成条件は、この８つの制御因子のそれぞれについて１つの水準を選択することにより決定される。実験Ｎｏ．１〜１８の試験片の作成条件は、品質工学（タグチメソッド）のL１８直交表（表２）に従って決定した。

Ｄ側とＦ側の鋼材の焼入れは、雰囲気炉で８５０℃で４５分間均熱し、２３０℃の塩浴中で１０分間冷却した後、各実験Ｎｏ．の試験片の作成条件にしたがって、深冷処理、水冷、または空冷で冷却した。

Ｄ側とＦ側の鋼材の焼戻しは、各実験Ｎｏ．の試験片の作成条件の温度、時間により行った（表２）。

クロロゲン酸処理については、試験片の作成条件により、行わないか、または焼入れ焼戻し後にクロロゲン酸化合物（クロロゲン酸水和物）による被膜処理をＤ側、Ｆ側のうちどちらか一方の鋼材に施した。
この被膜処理は、１０ｗｔ％のアルカリ洗浄によって鋼表面の油分を取り除いた処理試験片を、１８ｗｔ％の塩酸に２０秒浸漬して表面を活性化し、その後、その処理試験片をクロロゲン酸水和物の０．５ｗｔ％水溶液に、室温で撹拌しながら所定時間浸漬して成膜する処理である。

各実験Ｎｏ．の試験片のＤ側試験片１２およびＦ側試験片１３はともに円筒形状であり、これらの試験片形状の詳細、および、二円筒試験機１１による該転動試験の試験条件を表３に示す。表３においてＲａは算術平均粗さを表し、ＲΔｑは二乗平均平方根傾斜を表す（以下、この記号を用いる）。なお、表３に示されたＤ側およびＦ側の表面粗さは、クロロゲン酸処理を行う試験片については、当該処理前の表面粗さである。

二円筒試験機１１による該転動試験においては、無添加のポリ-α-オレフィン油 (ＶＧ５相当)を染みこませたフェルトパッド１４をＤ側、Ｆ側両円筒１２、１３の外径面に接触させることで、潤滑油を供給した（図２）。

試験後の試験片全てについて円筒軸方向の表面粗さを測定して、そのデータをもとに、どのような作成条件でＤ側およびＦ側円筒１２、１３を作成すれば、転動部がなじみやすいかを品質工学を用いて調べた。

なお、なじみやすさの指標として、試験後のＤ側円筒１２の軸方向表面粗さ（ＲΔｑ）とＦ側円筒１３の軸方向表面粗さ（ＲΔｑ）の平均値を採用し、この値が小さい程なじみやすいとした。

このなじみやすさの指標は、望小特性である。回転数と荷重（表３）を誤差因子として、回転数と荷重によらず転動部がなじみやすい条件を、品質工学における望小特性の解析によって検討した。図３は、この解析で得られた要因効果図である。この要因効果図は、横軸に示す各制御因子について、縦軸のＳＮ比の値が大きい水準ほどなじみやすいことを表している。

また、表４の分散分析表は、各制御因子の、転動部のなじみやすさに及ぼす影響度を示している。この分散分析表に載っている制御因子はなじみやすさへの影響度が大きいものであり、その他の制御因子は誤差成分に含まれている。表中の分散比の値から優位度が推定され、優位度が高い制御因子ほど、なじみやすさへ影響を及ぼす可能性が高いことを示している。また、寄与度はなじみにおよぼす影響度の大きさを示している。この分散分析表から、クロロゲン酸処理の有無が最も大きくなじみに影響しており、次いでＤ側焼入れ方法と、Ｄ側とＦ側の焼戻し温度がなじみへの影響度が大きいことがわかった。

上記の要因効果図と分散分析表に加えてコストメリット等を考慮した結果、Ｄ側焼戻しを高温長時間で、Ｆ側焼戻しを高温短時間で行うことで、Ｄ側鋼材とＦ側鋼材との間に硬度差をつけ、さらにＤ側鋼材もしくはＦ側鋼材のいずれかにクロロゲン酸処理を施すことで最も効果的に転動部をなじみやすくできることがわかった。

次に、このような作成条件によって実際に転動部がなじみやすくなるかを確認実験で検証した。

確認実験では、表５に示すように、一般的な作成条件に近いものを標準水準とし、この標準水準から、Ｄ側焼戻しを高温長時間で行い、Ｆ側焼戻しを高温短時間で行い、Ｆ側にクロロゲン酸処理を施すように変更したものを最適水準として、これら２つの作成条件にしたがって、標準水準の試験片と最適水準の試験片とを作成した。表５は、表１で設定された水準番号を用いて表記されている。

上記の標準水準の試験片と最適水準の試験片とに対して、図２の二円筒試験機を用いて前述の実験と同様に表３に示す条件で転動試験を行った。潤滑油の供給方法も前述の実験と同じフェルトパッドを用いる方法にした。

試験後の試験片全てについて円筒軸方向の表面粗さ（ＲΔｑ）を測定して、標準水準と最適水準のなじみやすさを比較した。前述と同様、なじみやすさの指標として、試験後のＤ側円筒１２の軸方向表面粗さ（ＲΔｑ）とＦ側円筒１３の軸方向表面粗さ（ＲΔｑ）の平均値を採用し、この値が小さい程なじみやすいとした。

解析では、回転数と荷重（表３）を誤差因子として、上記標準水準と最適水準について、ＳＮ比を算出した（表５）。ＳＮ比が大きいほど回転数や荷重によらず転動部がなじみやすい作成条件であることを表している。

また、推定利得と実利得も表５に示した。利得は、標準水準と最適水準のＳＮ比の差で、推定利得は品質工学の結果から推定される利得、実利得は確認実験の結果から算出した実際の利得を表している。

一般的に品質工学では推定利得と実利得の差が３０％以内であれば、再現性があるとされており、今回の確認実験ではこの差が２２％であるので、最適水準の作成条件は、実際に転動部がなじみやすくなる効果があると判断した。

以上によって得られた転動部がなじみやすい作成条件の知見をもとに、次に、表面損傷に対する効果を確認するための試験を行った。

試験は図２の二円筒試験機１１を用いて、表６に示す条件で行った。この実験でも前述の実験と同じフェルトパッド１４を用いた潤滑油の供給方法にした。

評価した作成条件を表７に示す。表７中のロックウェル硬さは、Ｃスケール硬さ（ＨＲＣ）（ＪＩＳＺ２２４５）である。標準品、実施例１、実施例２の試験後のＦ側円筒１３の外径面の顕微鏡拡大写真(倍率２００倍)を図４に示す。図４から、標準品では表面損傷が発生するが、実施例１と実施例２では表面損傷の発生が防止されることがわかる。この結果から、Ｄ側鋼材とＦ側鋼材の間にロックウェル硬さＨＲＣで１ポイント以上の硬度差をつけ、さらにＤ側鋼材とＦ側鋼材のうち少なくとも一方にクロロゲン酸処理を施すことで耐表面損傷性能が向上することがわかった。

本発明の転動装置は、運転開始から短時間後における転動部の表面粗さが小さい、すなわち、転動部がなじみやすいので、表面損傷の発生を防止でき、油膜形成が不十分になる環境等においても好適に利用できる。

１深溝玉軸受（転がり軸受）
２内輪
３外輪
４転動体
５保持器
６シール部材
７グリース
８ａ両端開口部
８ｂ両端開口部
１１二円筒試験機
１２駆動側（Ｄ側）試験片
１３従動側（Ｆ側）試験片
１４給油用のフェルトパッド

Claims

転がり接触する２つの構成部品を含む転動装置であって、
前記２つの構成部品のうち、一方の構成部品は、鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなり、
他方の構成部品は、鋼製部材からなるか、または鋼製部材に多価アルコール化合物による被膜処理を施してなり、
前記一方の構成部品の前記鋼製部材と、前記他方の構成部品の前記鋼製部材との間には硬度差があることを特徴とする転動装置。
前記多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１記載の転動装置。
前記被膜処理が、水および／または有機溶剤に前記多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液の中に処理対象を浸漬する処理であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の転動装置。
前記一方の構成部品の前記鋼製部材と、前記他方の構成部品の前記鋼製部材との間には、ロックウェル硬さＨＲＣで１ポイント以上の硬度差があることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の転動装置。
前記転がり接触する２つの構成部品間の潤滑油膜の膜厚比Λが１.２以下になるような条件で使用されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の転動装置。
前記転動装置が、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体とを備える転がり軸受であり、
前記内輪と前記各転動体とが前記２つの構成部品であるか、
前記外輪と前記各転動体とが前記２つの構成部品であるか、または、これらの両方であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の転動装置。