JP6558804B2 - ころ軸受 - Google Patents
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Description
この回転トルクとは、すなわち、エネルギー損失であるから、自動車の省エネルギー化が求められる今日では、かかるエネルギー損失を低減することが求められている。
(1)ころ大端面と内輪大つば面の滑り抵抗
(2)ころと内輪・外輪軌道面の転がり抵抗
(3)潤滑油の攪拌抵抗
(4)ころと保持器間の滑り抵抗
通常、上記(3)と上記(4)の抵抗は非常に小さく、上記(1)および上記(2)が支配的である。
そのため、円すいころ軸受の低トルク化には、上記(1)および上記(2)の抵抗低減が求められる。
アキシャル荷重を受けたときに内輪或いは外輪のつば部と接触するころの端面のその接触する接触領域には微小な凹凸を形成せず、前記接触領域以外の隣接領域であってころ内径側の隣接領域に、潤滑油の動圧効果を発生させる微小な凹部を複数形成したことを特徴とする。
本実施の形態において、試験に供した軸受(試験軸受)1は、30306C(図1参照)と呼ばれる軸受で、内径30mm、外径72mm、組立幅20.75mm、接触角が約20°の円すいころ軸受である(図2参照)。
これまで行った溝22のパターン(形状)は主として、くの字形状のヘリングボーンパターンと,I字形状のストレートパターンの2種類で、パターン位置や大きさ、個数等を変更して回転トルクの違いを確認した。これらの溝(一条の溝)は、すべて線幅(溝幅)14μm、深さ(溝深さ)2.6μm(ねらい値)とし、これらの溝(一の溝)を、ころの周方向において隣接する溝と溝との間隔(溝間ピッチ)0.2mm〜0.4mm程度で複数形成した。
回転トルク測定にはトルク試験機を用いた。その概略図を図5に示す。アキシャル荷重付与装置100によりアキシャル荷重を試験軸受1に作用させながら、試験軸受1の内輪10を電動モータ等により回転させ、外輪30の連れ回りトルクをロードセル200にて測定する。
本試験においては、試験軸受1の運転を5時間行い、5時間経過時点でのトルクを軸受のトルクとして評価した。
図3で示した試験軸受1の回転トルク(連れ回りトルク)の測定結果を、図6および図7に示す。
また,パターン数を半分の72個にしても、144個の同パターンと比べて回転トルク(連れ回りトルク)にほとんど違いは見られなかった。
また,パターンP.C.D.を変更しても効果に違いはほとんど見られなかった。
ヘリングボーンパターンとストレートパターンを組み合わせた複合パターン(図9参照)を各3個作製し、試験を行った。試験結果を図10に示す。
図10の試験結果より、パターンの組み合わせを行った場合、パターン単体の場合よりも高い回転トルク(連れ回りトルク)を示していることがわかる。現行品と比較しても回転トルク(連れ回りトルク)が大きくなっている。
図11は回転速度と回転トルクの関係をまとめたものである。
試験軸受は、現行品(1個)と、ヘリングボーンパターンのP.C.D.=φ8.7およびP.C.D.=φ7.9(各2個)である、
また、試験回転数は100,200,300,400,500,1000,1500rpmで、各速度3回の平均値をプロットした。
ただし、300rpm付近ではトルクにほとんど違いは見られない。また、最もトルクが低くなる速度は、現行品が300rpmなのに対して、φ8.7が300〜400rpm、φ7.9が200rpmと異なっている。
本実施の形態では、ころ大端面21(内輪大つば面11との摺接部領域)に対して溝22を形成するレーザ加工に用いるレーザとして、パルスレーザを用いることが望ましい。
パルス幅は同一エネルギーであれば、短パルスほどエネルギー密度が高いこと、パルス幅が短いほど照射エネルギーが照射部に伝わらないことから、パルス幅が長いほど熱影響が多くなり溶融・蒸発の加工に、短いほど溶融過程を経過せずに直接原子化される(アブレーション)加工となるため、バリ等の生じない精度の高い加工が可能である。
また,装置価格もナノ(nano)秒レーザ,ピコ(pico)秒レーザ,フェムト(femto:fm)秒レーザの順に高額となる。
本実施の形態においては、ピコ秒レーザとして、例えば、エッジウェーブ(edgewave)社製の短パルスレーザ「Ultra short pulse lasers PX-series」(スラブ型レーザ PX50−2−GM)(仕様等についてはURL:http://www.beams-inc.jp/edgewave_pico_pxqx.html or http://www.edge-wave.de/web/wp-content/uploads/2013/03/PX.pdf 参照)を用いて微小なスリット(溝)を形成した。
但し、これに限らず、他のレーザ加工装置を用いることは可能である。
(1)研磨砥粒:微小粒径(例えば粒径5μm以下)のダイヤモンドその他の研磨剤(炭化ケイ素、コランダム:アルミナなど)を単独もしくは樹脂等に担持させて研磨に用いる。
(2)複雑形状部材の研磨のために、上記の研磨砥粒を、部材に投射 (投射処理) 或いはバレル容器内で部材と共に運動させる(バレル処理)。
(3)投射処理
以下の2通りが想定される。
(a)研磨砥粒を空気あるいは各種気体と混合し、ノズルから圧送し、被加工部材に投射する。
(b)研磨砥粒を回転羽根等により機械的に速度を付加し,被加工部材に投射する。
(4)バレル処理
通常のバレル処理と同様(研磨砥粒を、バレル容器内で部材と共に運動させる)
かかる3Dラッピング(砥粒研磨)を用いることにより、比較的容易にかつ精度良く溶融バリ、再付着原子の除去ならびに溝入口周辺部の丸めを行うことなどが可能である。
10 内輪
11 内輪大つば面
20 円すいころ(転動体)
21 ころ大端面
22 溝(微小な溝)
30 外輪
40 保持器
Claims (8)
- 内輪と、内輪の外周軌道面に配設される円すい台形状或いは円筒形状の転動体である複数のころと、複数のころの外周に配設され内周軌道面を有する外輪と、複数のころを回転自在に内輪と外輪の間に保持する保持器と、を含んで構成され、潤滑油により転がり接触する部位及び滑り接触する部位を潤滑されるころ軸受であって、
アキシャル荷重を受けたときに内輪或いは外輪のつば部と接触するころの端面のその接触する接触領域には微小な凹凸を形成せず、前記接触領域以外の隣接領域であってころ内径側の隣接領域に、潤滑油の動圧効果を発生させる微小な凹部を複数形成したことを特徴とするころ軸受。 - 前記微小な凹部は、微小な溝であって、ころの周方向に所定間隔で複数形成されることを特徴とする請求項1に記載のころ軸受。
- 前記溝の形状は、ヘリングボーン形状、ストレート形状、スパイラル形状、或いはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項2に記載のころ軸受。
- 前記溝は、ころの周方向と交差する方向に延在する微小な溝であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のころ軸受。
- 前記溝は、溝幅が1〜100μm、溝深さが1〜50μm、ころの周方向において隣接する溝と溝との間隔が0.1〜0.6mmであることを特徴とする請求項2〜請求項4の何れか1つに記載のころ軸受。
- ころの最も内径側に形成される溝の内径側の端が、外径側の端より、ころの自転方向下流側に配置されることを特徴とする請求項2〜請求項5の何れか1つに記載のころ軸受。
- 前記微小な凹部は、微小なディンプルであることを特徴とする請求項1に記載のころ軸受。
- 前記ディンプルは、φ1〜50μm、深さ0.1〜50μmであることを特徴とする請求項7に記載のころ軸受。
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