JP2548811B2 - 機械部品 - Google Patents

機械部品

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スラスト荷重を受けながらすべり接触す
るためのすべり面を備えた機械部品、更に詳しくは、自
動車等の遊星歯車減速機におけるピニオンギヤ部のスラ
ストワッシャ、トランスミッション内に組付けられるス
ラストワッシャ、ローラフォロアやカムフォロアの如き
スラスト方向の位置決め鍔部を有する回転体等の機械部
品に関する。
〔従来の技術〕
第13図はスラスト荷重を受けながらすべり接触するす
べり面を備えた機械部品として、遊星歯車減速機のピニ
オンギヤ部に使用したスラストワッシャを例示してお
り、ピン１の外側にニードル軸受２を介してギヤ３が回
転自在に取付けられ、ピン１の外周でギヤ３を挾む両側
に固定した支持リング４、４とギヤ３の対向面間にスラ
ストワッシャ５を組込んだ構造になっている。
スラストワッシャ５はその両面がスラスト荷重を受け
てギヤ３及び支持リング４に対してすべり接触するすべ
り面になっている。
上記のようなスラストワッシャ５は、両側のすべり面
がスラスト荷重を受けてすべり接触するため、耐焼付性
が要求される。
このため、第14図に示すように、スラストワッシャ５
のすべり面に半径方向の凹溝６を設け、凹溝６によりす
べり面に潤滑油の流入を助けるようにしたものが実用化
されている。
また、焼付防止のため、スラストワッシャの材質面か
らの改良もなされ、スラストワッシャに銅系などの軟質
材を採用することが行なわれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、スラストワッシャのすべり面に凹溝６を設け
た構造は、潤滑油量が少ない場合、凹溝６から離れた位
置では潤滑不良となり、部分的に焼付けを生じることが
多く、焼付防止効果が低いという問題がある。
また、凹溝６の数を増せば接触面積の減少で許容スラ
スト荷重が減少し、実用的でない。
更に、軟質材料を使用したスラストワッシャは許容面
圧が小さい弱点があり、これまた実用的でない。
そこで、この発明の課題は、上記のような問題点を解
決するため、スラスト荷重を受けてすべり接触するすべ
り面の油膜形成が十分に行なえ、潤滑性を向上させて焼
付きの発生を防ぎ、耐久性及び許容スラスト荷重を向上
させることができる機械部品を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記のような課題を解決するため、この発明は、スラ
スト荷重を受けながらすべり接触するすべり面を備えた
い機械部品において、前記すべり面に独立した微小くぼ
みを無数にランダムに設け、この微小くぼみを設けた面
の面粗さがRmax0.6〜2.5μｍ、表面粗さのパラメータSK
値が−1.6以下となり、かつ、微小くぼみの平均面積が3
5〜150μm2、微小くぼみの表面に占める割合いが10〜40
％とした構成を採用したものである。
〔作用〕
機械部品のスラスト荷重を受けながらすべり接触する
すべり面に独立した微小くぼみを無数にランダムに設
け、この微小くぼみを設けた面の面粗さがRmax0.6〜2.5
μｍ、表面粗さのパラメータSK値が−1.6以下となり、
かつ、微小くぼみの平均面積を35〜150μm2、微小くぼ
みの表面に占める割合いを10〜40％としたので、すべり
面の油膜形成率が向上し、温度上昇を防止して焼付きを
防ぎ、長寿命化を図ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面の第１図乃至第12
図に基づいて説明する。
この発明の対象となる機械部品は、スラスト荷重を受
けながらすべり接触するすべり面を備えたものであり、
第１図乃至第５図はその具体的な例のいくつかを示して
いる。
第１図と第２図はスラストワッシャ11であり、第13図
で示した自動車等の遊星歯車減速機ピニオンギヤ部に取
付けられる。
このスラストワッシャ11は、第１図のように、両側す
べり面に凹溝12を設けたものと、第２図のように両側す
べり面がフラットなものの何れであってもよい。
第３図は同じく遊星歯車減速機に用いるギヤ13であ
り、この両側がすべり面になる。
第４図はトランスミッション内部のギヤ取付構造であ
り、軸14に転がり軸受15を介してギヤ16を取付けるた
め、端部外周にギヤ16のスラスト方向の位置決め鍔17を
備えた回転体18が軸14に外嵌固定され、この回転体18の
位置決め鍔17の内面及びギヤ16の端面がすべり面になっ
ている。
第５図はカムフォロアの構造であり、軸19に軸受20を
介してカムフォロア21を回動自在に取付け、軸19のカム
フォロア21を挾む両側にスラスト方向の位置決めを行な
う鍔22が設けられ、カムフォロア21の側面や鍔22の側面
がすべり面になる。
上記した各機械部品は高硬度材料を用い、そのすべり
面が特殊バレル研磨加工によって、独立した微小なくぼ
みを無数にランダムに形成した微小粗面ａになってい
る。
第６図は微小粗面ａの断面粗さ形状を示しており、同
図の如く、平面に凹部を形成し、平面から凸部が生じな
いような特殊な表面になっている。
上記微小粗面ａの微小なくぼみの平均面積は35〜150
μm2、くぼみの表面に占める割合いは10〜40％である。
また、微小粗面ａの面粗さは平均でRmax0.6〜2.5μ
ｍ、表面粗さのパラメータSK値が−1.6以下になってい
る。
前記パラメータSK値とは、表面粗さの分布曲線の歪み
度（SKEWNESS）を指し、ガウス分布のような対象形分布
はSK値が０となるが、パラメータSK値は、表面凹部の形
状、分布が油膜形成に有利な範囲であり、くぼみがすべ
り接触、転がり接触において油溜りとなり、接触部への
油の供給の役目をもつ。
次に、すべり接触でPV値（P:接触面圧、V:すべり速
度）の大きい使用条件の１つに、第７図に示す如き円す
いころ軸受における円すいころ23の大径端と内輪24の大
径鍔25の接触があり、これを利用して微小粗面の耐摩耗
性、耐焼付性の確認を行なった結果を説明する。
使用した円すいころ軸受は外輪の外径が72mm、内輪の
内径が30mmであり、ころ表面に微小くぼみの面積比率の
異なる状況を与え、比較試験を行なった。
すべり部分のすべり摩擦抵抗は軸受回転トルクとして
求めている。また耐焼付性能は微量潤滑で焼付までの時
間で比較した。その結果を第８図Ａ、Ｂに示している。
同図の結果から明らかなように、くぼみの表面に占め
る面積比率は10％以上ですべり摩擦抵抗、耐焼付性に効
果が現われている。
更に、スラスト荷重を受けながらすべり接触する機械
部品として第４図に例示したように、すべり接触部と転
がり軸受の転走面が同一部分に近接して位置する部品に
おいては、すべり面のみを特殊表面加工することは、マ
スキング等の手段が必要となり、加工コストを上げるこ
とになり、従ってこの特殊表面加工は転がり接触におい
ても長寿命効果のあることが望ましい。
そこで、微小粗面の転がり接触での効果について述べ
る。
供試軸受は第９図に示すニードル軸受26であり、ころ
27の表面に微小くぼみの面積比率、凹部の平均面積等の
異なる状況を与え、ラジアル荷重による耐久寿命試験を
行なった。
ころ27は直径Ｄが5mm、長さＬは13mmで内接内径drが2
8mmの保持器28付針状ころである。
また、使用した試験機は第10図に概略図面で示したよ
うなラジアル荷重試験機31であり、回転軸32の両側に試
験軸受を取付け、回転と荷重を与えて試験を行なうもの
である。
試験に用いたインナーレースの仕上げは研削仕上げの
Rmax2μｍ、アウターレースは研削仕上げRmax1.6μｍで
ある。
また、試験条件は以下の通りである。
軸受ラジアル荷重 1465kgf 軸 回 転 数 3050rpm 潤 滑 油 タービン油 以上の条件で各試験軸受に対して行なった耐久寿命の
結果を第11図と第12図に示す。
第11図は微小くぼみの面積比率と耐久寿命、第12図は
微小くぼみの平均面積と耐久寿命の関係である。
以上の結果より、転がり耐久寿命は面積比率で10％以
上、平均面積で35μm2以上のものが、長寿命効果が大き
い。
面積比率40％以上、平均面積150μm2以上は有効接触
面積の減少で耐久寿命の面からは効果が少ない。
特殊表面の好ましい状態は先のすべり摩擦抵抗、耐焼
付性能と転がり疲れ寿命の双方を満足する範囲が望まし
い。
〔効果〕
以上のように、この発明によると、機械部品のすべり
面に独立した微小くぼみを無数にランダムに設け、この
微小くぼみを設けた面の面粗さがRmax0.6〜2.5μｍ、表
面粗さのパラメータSK値が−1.6以下となり、かつ、微
小くぼみの平均面積が35〜150μm2、微小くぼみの表面
に占める割合いが10〜40％としたので、以下に列挙する
効果がある。
（Ｉ）ランダムな微小粗面は油膜を形成しやすく、しか
も微小なくぼみが油溜りとなるため、すべり面の油膜形
成が確実に行なえ、回転時のトルクを低減することがで
きる。
（II）すべり面の油膜形成が効率よく確実に行なえるた
め、機械部品の耐焼付性を向上させることができる。
（III）すべり面の油膜形成が確実に行なえるため、ト
ルク及び温度上昇の低減が可能になる。
（IV）トルクの低減と耐焼付性の向上により耐久性を向
上させることができ、これによって高硬度材料で対応で
き、結果的に高面圧に耐え、限界PV値を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第５図の各々はこの発明に係る機械部品の異
なった例を示す断面図、第６図は機械部品におけるすべ
り面の表面粗さ状態を示す断面図、第７図は円すいころ
軸受の断面図、第８図ＡとＢは微小くぼみの面積比率と
軸受回転トルク及び耐焼付性の測定結果を示すグラフ、
第９図はニードル軸受の断面図、第10図は寿命試験装置
の概略図面、第11図と第12図は寿命試験の結果を示すグ
ラフ、第13図は従来の機械部品を示す縦断面図、第14図
は同上におけるスラストワッシャの斜視図である。 11……スラストワッシャ、12……凹溝、 13……ギヤ、16……ギヤ、 17……鍔、18……回転体、 21……カムフォロア、22……鍔、 ａ……微小粗面。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スラスト荷重を受けながらすべり接触する
    すべり面を備えた機械部品において、前記すべり面に独
    立した微小くぼみを無数にランダムに設け、この微小く
    ぼみを設けた面の面粗さがRmax0.6〜2.5μｍ、表面粗さ
    のパラメータSK値が−1.6以下となり、かつ微小くぼみ
    の平均面積が35〜150μm2、微小くぼみの表面に占める
    割合いが10〜40％としたことを特徴とする機械部品。
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