JP5974532B2 - ころ軸受及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の態様に係るころ軸受の製造方法は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方に形成されたつばと、を備えるころ軸受を製造する方法であって、前記つばの表面のうちころ端面と摺接するつば面、及び、前記つばと摺接するころ端面のいずれか一方のみに、ショットピーニング、ショットブラスト、及びアヤメ加工のうち少なくとも1種の表面加工処理を、下記の条件Cを満足するように施す工程を備えることを特徴とする。
さらに、前記投射材の投射速度は50m/sec以上であることが好ましく、噴射圧力は0.1MPa以上0.9MPa以下であることが好ましい。
さらに、前記ショットピーニング又はショットブラストは、前記つば面又は前記ころ端面に限って施し、前記内輪、前記外輪、及び前記ころの他の面には施さないことが好ましい。
図1の円すいころ軸受10は、外周面に軌道面1aを有する内輪1と、内輪1の軌道面1aに対向する軌道面2aを内周面に有する外輪2と、両軌道面1a,2aの間に転動自在に配された複数の円すいころ3と、内輪1及び外輪2の間に複数の円すいころ3を保持する保持器4と、で構成されており、内輪1の外周面及び外輪2の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤(例えば潤滑油,グリース)が配されている。なお、保持器4は備えていなくてもよい。
このように、つば面5a,5aところ端面3a,3aとが摺接しているが、対向し摺接するつば面5a及びころ端面3aのうちいずれか一方のみに、油溜まりとして機能する多数の点状の凹部(図示せず)が形成されている。これにより、対向し摺接するつば面5aところ端面3aとの潤滑性が高められるので、両面3a,5aの摩擦が低減されて、円すいころ軸受10の起動トルクが低減されるとともに、焼付きが抑制される。
また、多数の凹部は、つば面5aやころ端面3aに限って形成されていることが好ましく、内輪1、外輪2、及びころ3の他の面には施されていないことが好ましい。すなわち、軌道面1a,2aやころ3の転動面に凹部が形成されていると、円すいころ軸受10の回転性能に悪影響が生じるおそれがある。
なお、これ以降は、説明の便宜上、対向し摺接するつば面5a及びころ端面3aのうちつば面5aのみに多数の凹部を形成した場合について説明するが、ころ端面3aのみに多数の凹部を形成してもよいことは勿論である。
ただし、ショットピーニングやショットブラストの代わりにアヤメ加工を施して、綾目状の溝を形成してもよい。綾目状の溝とは、互いに平行な複数の直線状溝からなる溝群2つが、所定の交差角をもって交わり菱形模様を形成している状態である。さらに、ショットピーニング又はショットブラストとアヤメ加工とを組み合わせた表面加工処理により、多数の点状の凹部と綾目状の溝とを備える表面状態としてもよい。
まず、内輪1のつば5のつば面5aに投射材を投射してショットブラスト(又はショットピーニング)を施し、つば面5aの90面積%以上の部分に微細な凹凸を形成する。このとき、内輪1の表面のうちつば面5a以外の面(特に、内輪1の軌道面1a)には、ショットブラスト(又はショットピーニング)を施さないようにする。
このようなショットブラスト(又はショットピーニング)により、つば面5aの90面積%以上の部分は、以下のような表面性状となる。すなわち、表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下となるとともに、つば面5aの周方向に対して平行な方向の表面粗さRa,parallelと、つば面5aの周方向に対して垂直な方向の表面粗さRa,perpendicular との比Ra,perpendicular /Ra,parallelが0.8以上1.2以下となる。さらに、つば面5aの周方向に対して平行な方向の凹凸の平均間隔RSm,parallel、及び、つば面5aの周方向に対して垂直な方向の凹凸の平均間隔RSm,perpendicular が、いずれも30μm以下となる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においてはころ軸受の例として円すいころ軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々なころ軸受に対して適用することができる。例えば、円筒ころ軸受,針状ころ軸受,自動調心ころ軸受等である。また、ラジアルころ軸受に限らず、スラストころ軸受にも適用することができる。
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
(トルク試験について)
前述の円すいころ軸受10とほぼ同様の構成を有し、製造方法や製造条件が異なる種々の円すいころ軸受(呼び番号HR32008XJ、内径40mm、外径68mm)を用意し、低速回転域の回転速度で回転させて、その際のトルクを測定した。まず、このトルク試験に用いた試験機の構造を、図3を参照しながら説明する。
このような試験機20に、前述のような2段階のショットブラスト(SiCからなる不規則形状の多面体粒子を投射材として用いたショットブラスト、及び、砥粒を含有する弾性体粒子を投射材として用いたショットブラスト)又はアヤメ加工を施した円すいころ軸受を試験軸受(実施例1〜14及び比較例3〜7)として装着して、後述する条件でトルク試験を行った。2段階のショットブラスト又はアヤメ加工を施した部位は、円すいころの大端面又は内輪の大つばのつば面である。図4は、2段階のショットブラスト又はアヤメ加工が大端面に施された円すいころの図である。
アキシアル荷重:4000N
ラジアル荷重 :0N
回転速度 :250min-1
潤滑油 :ISO粘度グレードがISO VG32である鉱油
潤滑油量 :500ml/min
潤滑油温度 :50±5℃
試験数 :10
これら表1及び図5のトルク試験の結果から、実施例の円すいころ軸受の起動トルクは、一般的な円すいころ軸受(比較例1,2)と比較して、より一層低いものであることが分かる。
ショットブラストを施して製造した転がり軸受は寿命の低下が懸念されるので、下記の条件にて円すいころ軸受を回転させて寿命試験を行った。ここでは、金属摩耗粉などの異物をほとんど含まないクリーンな潤滑環境下でのはく離寿命(クリーンはくり寿命)を、前記実施例と前記比較例のうち一部の試験軸受を用いて調べた。
アキシアル荷重:5000kN
ラジアル荷重 :20000kN
回転速度 :3000min-1
潤滑油 :ISO粘度グレードがISO VG32である鉱油
潤滑方法 :油浴潤滑
潤滑油温度 :80±5℃
試験数 :5
ワイブルプロットで整理することにより、各試験軸受のL10寿命を得た。そして、実施例1のL10寿命を100とした場合の相対値を、各試験軸受の寿命として表1に示した。
前記実施例と前記比較例の各試験軸受について、回転時の音響性能を評価した。音響性能は、アンデロンメータによりアンデロン振動(L、M、Hバンド)を測定することにより行った。音響試験の条件は、以下の通りである。
アキシアル荷重:4000N
ラジアル荷重 :0N
回転速度 :1800min-1
潤滑油 :ISO粘度グレードがISO VG32である鉱油
潤滑油量 :試験前に軸受を潤滑油に浸漬して付着させたのみ
潤滑油温度 :25±5℃
試験数 :10
差が見られたHバンドのアンデロン値(単位:dB)を表1に示す。表1に記載のアンデロン値は、各試験軸受の試験数10個の平均値である。
2 外輪
3 円すいころ
3a ころ端面
5 つば
5a つば面
10 円すいころ軸受
Claims (8)
- 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方に形成されたつばと、を備え、下記の条件Aを満足することを特徴とするころ軸受。
条件A:前記つばの表面のうちころ端面と摺接するつば面、及び、前記つばと摺接するころ端面のいずれか一方のみに、多数の点状の凹部が形成されており、前記凹部が形成された前記つば面又は前記ころ端面の90面積%以上の部分は、表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下とされ、その周方向に対して平行な方向の表面粗さRa,parallelと、その周方向に対して垂直な方向の表面粗さRa,perpendicular との比Ra,perpendicular /Ra,parallelが0.8以上1.2以下とされ、さらに、その周方向に対して平行な方向の凹凸の平均間隔RSm,parallel、及び、その周方向に対して垂直な方向の凹凸の平均間隔RSm,perpendicular がいずれも30μm以下とされている。 - 前記凹部は、前記つば面又は前記ころ端面に限って形成されており、前記内輪、前記外輪、及び前記ころの他の面には形成されていないことを特徴とする請求項1に記載のころ軸受。
- 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数のころと、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方に形成されたつばと、を備えるころ軸受を製造する方法であって、
前記つばの表面のうちころ端面と摺接するつば面、及び、前記つばと摺接するころ端面のいずれか一方のみに、ショットピーニング、ショットブラスト、及びアヤメ加工のうち少なくとも1種の表面加工処理を、下記の条件Cを満足するように施す工程を備えることを特徴とするころ軸受の製造方法。
条件C:前記表面加工処理によって、前記つば面又は前記ころ端面の90面積%以上の部分は、表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下となり、その周方向に対して平行な方向の表面粗さRa,parallelと、その周方向に対して垂直な方向の表面粗さRa,perpendicular との比Ra,perpendicular /Ra,parallelが0.8以上1.2以下となり、さらに、その周方向に対して平行な方向の凹凸の平均間隔RSm,parallel、及び、その周方向に対して垂直な方向の凹凸の平均間隔RSm,perpendicular がいずれも30μm以下となる。 - 前記ショットピーニング又は前記ショットブラストの投射材として、SiCからなる不規則形状の多面体粒子を用いることを特徴とする請求項3に記載のころ軸受の製造方法。
- 前記投射材の平均粒径は10μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項4に記載のころ軸受の製造方法。
- 前記投射材の投射速度が50m/sec以上であることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のころ軸受の製造方法
- 前記投射材の噴射圧力が0.1MPa以上0.9MPa以下であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載のころ軸受の製造方法
- 前記ショットピーニング又はショットブラストを、前記つば面又は前記ころ端面に限って施し、前記内輪、前記外輪、及び前記ころの他の面には施さないことを特徴とする請求項3〜7のいずれか一項に記載のころ軸受の製造方法。
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