JP6989062B1 - 転がり軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

外輪の外径面をハウジングに嵌合させて若しくは内輪の内径面に軸を嵌合させて用いられる転がり軸受において、優れた耐クリープ性能を長期間に亘って安定して維持できるとともにサイズアップを招くことのない転がり軸受を提供する。転がり軸受（１０）は、外輪（１）および内輪（２）と、外輪（１）および内輪（２）相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体（３）と、を有し、外輪（１）の外径面（１ｇ）を嵌合面とし相手部材（２０）としてのハウジングに嵌合させて若しくは内輪（２）の内径面（２ｎ）を嵌合面とし相手部材（２０）としての軸に嵌合させて用いられ、その嵌合面には一つ以上の突起（８）が、その突起（８）によって発生する静止トルクＴｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ）がクリープによって発生するトルクＴｃｒｅｅｐ以上となるように設けられている。

Description

本発明は、転がり軸受に係り、特に、ハウジング等の相手部材に対して軌道輪のクリープが発生する若しくは発生するおそれのある状態で使用される転がり軸受に関する。ここで、転がり軸受では、外輪の外径面をハウジングに嵌合させて若しくは内輪の内径面に軸を嵌合させて用いられる場合に、外輪または内輪が、ハウジングや軸等の相手部材に対して相対的に回転する現象が生じることがある。この現象をクリープと呼ぶ。

各種回転機械装置の小型軽量化の要求から、一部の転がり軸受では、外輪または内輪等の軌道輪の薄肉化が進んでいる。ハウジングに外輪を嵌合させる転がり軸受の場合、外輪が薄肉化すると、転動体荷重を受けて外輪の外径面が大きく弾性変形する。転動体荷重が繰り返し作用することによって生じる外輪外径面のひずみの変化が外輪クリープを生じさせる。
このとき、外輪の外径面とハウジングの内面とが擦れてハウジングや外輪外径に摩耗が生じ、この摩耗が大きくなると、回転機械装置の回転支持部にガタツキが生じ、異常振動や回転機械装置の故障の原因となる。内輪が薄肉化しても同様の現象（内輪クリープ）が生じ、この場合は軸や内輪内径が摩耗することになる。

外輪外径面でのクリープの発生を防止するために、例えば特許文献１に記載の技術では、外輪外径面の軸方向の形状を、ストレートではなく円弧状の凹みをつけて加工している。そして、外輪外径面にこのような凹みを形成した軸受をハウジングに圧入し、その両端にできる大きな締め代によってクリープの発生を防いでいる。
しかし、同文献記載の技術では、ハウジングに対して大きな力で外輪を圧入する必要があり、外輪の取り付けが容易ではない。その他にも、回り止めとして、ピンやフランジを設ける場合もあるものの、部品点数が増加し、軸受やハウジング形状が複雑になり、加工コストの上昇やサイズアップに加えて、軸受のハウジングへの取り付け作業が煩雑になり製造コストも上昇するという問題がある。

特許文献２には、二硫化モリブデンやアンチモン等を含有する熱硬化性合成樹脂組成物からなる潤滑被膜で外輪外径面を被覆する技術が記載されている。この潤滑被膜は、潤滑性を有しており、本質的に樹脂製であるため、一般的なハウジング材料であるアルミニウムやアルミニウム合金よりも軟質であり、クリープが発生した場合でもハウジングの内周面の摩耗を防ぐことができる。また、潤滑被膜を成膜するだけでよいため、種々の転がり軸受に対応可能であり、汎用性も高い。
しかし、同文献での潤滑被膜は、二硫化モリブデン等を含有する熱硬化性合成樹脂組成物を溶剤に溶解した溶液を塗布し、加熱して溶剤を蒸発させて得たものであり、膜強度や耐久性が十分でない可能性がある。

特許文献３に記載の技術では、Ｏリングを外輪の外径面に設けることにより、ハウジングと軸受間との隙間を埋めて、Ｏリングを形成するゴムの反発力によりグリープを防止している。しかし、想定しないハウジングの膨張が生じた場合、ゴムによる反発力が小さくなり、クリープが発生するおそれがある。また、ゴムに溝を切る工程や、ゴム自身またはそれらを組み合わせる工程にはコストがかかり、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
特許文献４に記載の技術では、外輪の肉厚を厚くして剛性を高めることにより、外輪の弾性変形を抑制してクリープの発生を防止している。しかし、クリープの発生を完全に防止するには、外輪の肉厚を非常に厚くしなければならず、軸受のサイズアップに繋がりやすい。

特許文献５に記載の技術では、二硫化モリブデンやアンチモン等を含有する耐熱樹脂で、ピストンリングを被覆している。耐熱樹脂としてはポリアミドイミドを用い、硬化剤としてはフェノール樹脂を用いている。
同文献記載の技術は、硬化剤としてフェノール樹脂を用いるため、実施例では１８０〜２２０℃で焼成している。しかし、軸受に広く用いられるＳＵＪ２は、焼戻し温度が１２０℃程度なので、このような高い焼成温度では、軸受に変形や軟化が生じてしまうため使用できないという問題がある。

特開平１０−３７９６７号公報 特開２００２−２６６８７０号公報 特開２００４−１７６７８５号公報 特開２０１２−２４１８７５号公報 特開平１１−２４６８２３号公報 特開２０１８−１１９５８０号公報

小林：精密機械、ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．２７３（１９５７）ｐ．５３２−５３９）

ここで、特許文献６に記載の技術では、外輪の外径面に、軸方向に沿って縁に盛り上がりを有する溝を複数個所に設けることによって、粗さを大きくして摩擦力をあげ、クリープを防止できるとしている。同文献記載の技術では、盛り上がり形状は、相手部材であるハウジングに食い込むことなく接するだけなので、その盛り上がりの高さによって、ハウジングと外輪外径面との間にすきまを設け、これにより、潤滑油が通過し易くなり、クリープによる摩耗を防止できるとしている。すなわち、外輪の外径面に突起が多数存在するため、突起１つに作用する面圧は低く、ハウジングに食い込んでいない状態であるといえる。

しかしながら、クリープによって生じるすべりは非常に遅く、外輪外径面に盛り上がりが無くても固体接触が生じている境界潤滑状態にある。加えて、同文献記載の技術では、盛り上がり形状は、相手部材であるハウジングに食い込むことなく接するだけであるため，外輪外径面に盛り上がりを設けて粗さを大きくしても掘り起し抵抗の増加はなく、摩擦力の向上は期待できないし、潤滑剤を供給しても、摩耗が減少するとも考え難い。逆に、外輪外径面の粗さが大きく、さらに潤滑剤が供給されるため、盛り上がりが相手材を切削する能力（アブレッシブ作用）が向上し、クリープによる摩耗が増えるおそれがある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、外輪の外径面を嵌合面とし相手部材としてのハウジングに嵌合させて若しくは内輪の内径面を嵌合面とし相手部材としての軸に嵌合させて用いられる転がり軸受において、優れた耐クリープ性能を長期間に亘って安定して維持できる転がり軸受の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る転がり軸受の製造方法は、軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面とし相手部材としてのハウジングに嵌合させて若しくは前記内輪の内径面を嵌合面として相手部材としての軸に嵌合させて用いられる転がり軸受を製造する方法であって、前記外輪または前記内輪の前記嵌合面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込む一つ以上の突起を、該突起によって発生する静止トルクが、クリープによって発生するトルクを上回るように設けることを特徴とする。すなわち、突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが下記の（式）を満たすように、前記突起を設ける。
突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。

但し、Ｆは、外輪または内輪の嵌合面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、Σ（Ｆ×ｒ）はすべての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。

また、上記課題を解決するために、本発明の他の一態様に係る転がり軸受の製造方法は、軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面とし相手部材としてのハウジングに嵌合させ、かつ外輪端面とハウジングが接触し使用される場合、若しくは前記内輪の内径面を嵌合面とし相手部材としての軸に嵌合させ、かつ内輪端面と軸が接触して用いられる転がり軸受を製造する方法であって、前記嵌合させる外輪の端面または前記嵌合させる内輪の端面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込む一つ以上の突起を、該突起によって発生する静止トルク静止トルクＴ_ｈｏｌｄが下記（式）を満たすように設けることを特徴とする。
突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ´×ｒ´）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。

ただし、Ｆ´は、外輪（または内輪）の端面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、ｒ´は軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。また、Σ（Ｆ´×ｒ´）はすべての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。

また、上記課題を解決するために、本発明の他の一態様に係る転がり軸受の製造方法は、軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面として相手部材としてのハウジングに嵌合させ，かつ外輪端面とハウジングが接触し使用される場合、若しくは前記内輪の内径面を嵌合面として相手部材としての軸に嵌合させ、かつ内輪端面と軸が接触して用いられる転がり軸受を製造する方法であって、前記外輪または前記内輪の前記嵌合面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込むように設けられる一つ以上の突起を嵌合部突起と呼び、前記嵌合させる外輪の端面または前記嵌合させる内輪の端面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込むように設けられる一つ以上の突起を端面部突起と呼ぶとき、前記嵌合部突起および／または前記端面部突起が、対向する前記相手部材に食い込むように一つ以上設け、その設けた突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが、下記の（式）を満たすように設けることを特徴とする。
突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ）＋Σ（Ｆ´×ｒ´）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。

但し、Ｆは、外輪または内輪の嵌合面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。Σ（Ｆ×ｒ）は外輪または内輪の嵌合面に設けた全ての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ´は、外輪（または内輪）の端面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力で、ｒ´は軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。Σ（Ｆ´×ｒ´）は外輪または内輪の端面に設けた全ての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。

本発明によれば、嵌合させる外輪若しくは内輪の嵌合面、または、嵌合させる外輪の端面若しくは嵌合させる内輪の端面に、相手部材に食い込む突起を所期の（式）の条件を満たす数またはそれ以上設けることで、この突起により、クリープによって発生するトルクよりも大きな静止トルクを発生させることでクリープの発生を防止できる。

本発明の一態様に係る転がり軸受の一実施形態の構成とクリープとの関係を説明する模式図である。 外輪または内輪の軌道輪肉厚を転動体直径で除した値ｔ／Ｄとクリープの発生のし易さとの関係を説明するための模式図である。 相手部材に食い込む突起（リッジ形状）によって発生する摩擦力を説明するための模式図である。 クリープを防止する突起を有する、本発明の一態様に係る転がり軸受の一実施形態の製造方法のフローチャートである。 外輪の端面に相手部材に食い込む突起が形成された転がり軸受を説明する図である。 円錐状の突起によって発生する摩擦力を説明するための模式図である。 球状の突起によって発生する摩擦力を説明するための模式図である。 先端に丸みのある円錐状の突起によって発生する摩擦力を説明するための模式図である。 転がり軸受の外輪または内輪の嵌合面に対して、相手部材に食い込む突起を形成する種々の例を説明する図（（ａ）〜（ｋ））である。 転がり軸受の、嵌合させる外輪の端面または嵌合させる内輪の端面に対して相手部材に食い込む突起を形成する種々の例を説明する図（（ａ）〜（ｆ））である。 転がり軸受の外輪の嵌合面に対して、相手部材に食い込む突起を形成した種々の例を説明する写真（（ａ）〜（（ｄ））である。 転がり軸受の外輪の嵌合面に対して、相手部材に食い込む突起を形成した例を説明する写真である。 転がり軸受の外輪の嵌合面に対して形成した突起の断面形状の例を説明するグラフである。 転がり軸受の外輪の嵌合面に対して形成した突起の断面形状の例を説明する図（（ａ）〜（ｃ））である。 転がり軸受のレイアウト例を説明する図であり、同図（ａ）は、転がり軸受の外輪外周面および内輪内周面が相手部材に嵌合されている例、（ｂ）は転がり軸受の外輪外周面および内輪内周面が相手部材に嵌合されるとともに、嵌合させる外輪の端面および嵌合させる内輪の端面が相手部材に当接されている例である。 転がり軸受の外輪または内輪の嵌合面に対して、相手部材に食い込む突起を形成する種々の例を説明する図であり、同図の例は、外輪の嵌合面の周方向に等間隔に且つ軸方向で一方の端面寄りに複数の突起が配置されている転がり軸受の例であり、同図（ａ）はその斜視図、（ｂ）は外輪の嵌合面の平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に限定するものではない。

本実施形態に係る転がり軸受は、外輪の外径面を相手部材としてのハウジングに嵌合させて、または、内輪の内径面に相手部材としての軸を嵌合させて用いられるものである。
図１および図２に示すように、本実施形態の転がり軸受１０は、深溝玉軸受の例であり、軌道面１ｋを有する外輪１と、軌道面２ｋを有する内輪２と、外輪１および内輪２相互の軌道面１ｋ、２ｋ間に転動自在に介装される複数の転動体３と、を有して構成される。
本実施形態の転がり軸受１０は、外輪１の外径面１ｇをハウジング２０Ａ等の相手部材２０に嵌合して用いられ、外輪１の外径面１ｇと相手部材２０との間の摩擦を部分的に高くすることによってクリープを防止する例である。

本実施形態の転がり軸受１０では、外輪１の外径面１ｇに対して、相手部材２０に食い込むように微細な突起８を複数個所に設け、この微細な突起８により、クリープによって発生する力よりも大きな静止トルクを発生させることでクリープの発生を防止可能になっている。なお、突起８の「微細」の程度は、例えば数μｍから数十μｍ程度の高さを有するものである。突起の高さを嵌め合い隙間よりも小さくすれば、外輪１または内輪２の周方向の一部に偏って突起８を配置する場合、組み立て時に、突起が形成されていない部分をガイド面として相手部材２０に組み込むことによって、相手部材２０に傷を付けないようにして簡単に組み付けることができる。なおこの時、相手部材２０に食い込むように設けるため、相手部材２０と外輪１の外径面１ｇとの間には隙間が無い状態になる。
特に、図２に示すように、外輪１または内輪２の軌道輪肉厚ｔを転動体３の直径Ｄで除した値ｔ／Ｄが０．５以下の場合にクリープは発生しやすいため、本発明は、このような内部諸元を有する転がり軸受１０のクリープ防止に効果を発揮する。

ここで、クリープによって外輪１や内輪２がハウジング２０Ａや軸２０Ｂ等の相手部材２０に対して相対的に回転するということは、クリープによって回転しようとするトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}が発生していることになる。例えば，外輪クリープが生じるとき，クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}は、下記の式（１）に示すように、図１での外輪１の外径面１ｇに接線方向に作用する力（クリープ力）Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}と軸受半径ｒの積で表される。
Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}・ｒ （１）

このクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}に対し、外輪１の外径面１ｇの表面に形成した微細な突起８が相手部材２０に食い込むことによって発生する摩擦によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが勝った場合、クリープは発生しなくなる。このクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}は、転がり軸受１０の使用条件や転がり軸受１０の内部諸元によって異なることが分かっている。
そこで、本実施形態では、図４にフローチャートを示すように、まず、対象とする転がり軸受１０の形状および使用条件を決定したら（図４のステップＳ１）、その転がり軸受１０に対して、クリープを防止できる表面を設計するために、クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}を事前に把握する。クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}は実測によって求めてもよいし、実測が難しいようであれば、有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ、ＦＥＭ）等によるシミュレーションを用いて予測してもよい（図４のステップＳ２）。

そして、上述した方法によって実測または予測したクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}以上の静止トルクＴ_ｈｏｌｄを発生する表面を、クリープが生じる嵌合面や外輪または内輪端面に設けることによって、クリープの発生を防止できる。例えば、外輪１の嵌合面である外径面１ｇがクリープしてハウジング２０Ａと擦れ合う場合には、外輪１の外径面１ｇに、クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}以上の静止トルクＴ_ｈｏｌｄを発生させるようにハウジング２０Ａに食い込み可能な微細な突起８を設ける。

具体的には、転がり軸受１０として、外径３９ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１１．２ｍｍの深溝玉軸受にラジアル荷重３５７７Ｎ（３６５ｋｇｆ）を作用させ，内輪を３９００ｒｐｍで回転させたとき、外輪に発生するクリープ力Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}を実測したところ３５６Ｎであったとする。すなわち、クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}は６．９４２Ｎ・ｍである。よって、これ以上の静止トルクＴ_ｈｏｌｄを発生させるように相手部材２０に食い込む微細な突起８の形状を設計する。

まず、突起を設ける箇所を決定する（図４のステップＳ３）。この使用条件では外輪クリープが発生するため、ここでは外輪外径面に突起を設けることにする。
次に、突起８の形状を決定する（図４のステップＳ４）。本実施形態では、例えば、一つの突起形状として、図３に示すような二等辺三角柱が横たわったような突起８（リッジ形状）を、外輪１の外径面１ｇの一方の端面から他方の端面にまで設けることとする。クリープを止めるために、同じ形状をした突起８がいくつ必要か、個数を算出する（図４のステップＳ５）。

ここで、相手部材２０に食い込む一つの微細な突起８によって生じる摩擦力Ｆは、下記に示すように、擦れ合う二つの固体がくっつき（凝着し）、それを引き離すのに必要な抵抗である凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）と、擦れ合う二固体のうちの硬い方が軟らかい相手を変形させるのに必要な抵抗である掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）の和で表すことができる。
Ｆ＝（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）＋（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）

なお、図３において、ａ_ｉ／ｃｏｓθ：斜面の長さ、ｄｌ：幅（微小）、ｐ_ｍ：ハウジング材料の塑性流動圧力（ハウジング側の硬さ（突起と接触しているハウジングは完全に塑性変形していると仮定））、ａ_ｉ／ｃｏｓθ＊ｄｌ＊ｐ_ｍ：斜面に垂直に作用する力、ｄＦ_０：斜面の微小区間ｄｌに作用する凝着抵抗（斜面に対して平行に作用）であって、ｄＦ_０＝μ＊ａ_ｉ／ｃｏｓθ＊ｄｌ＊ｐ_ｍ、（Ｘ）ｄＦ_０ｃｏｓθ：移動（矢印Ｆ）方向の凝着抵抗（このｌ方向積分が凝着項）（ｄＦ＝μ＊ａ_ｉ＊ｄｌ＊ｐ_ｍ）、ａ_ｉ×ｔａｎθ：深さ、（Ｙ）ａ_ｉ×ｔａｎθ×ｄｌ×ｐ_ｍ：移動（矢印Ｆ）方向の掘り起こし抵抗（このｌ方向積分が掘り起こし項）、（Ｘ）＋（Ｙ）が摩擦抵抗である。

また、外輪外径面に設けられた全ての突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄは突起による摩擦力Ｆと外輪外径の半分の距離ｒを用いると式（２）で表すことができる。
Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ） （２）
また、設ける突起形状が同じ場合、ｎを突起の個数とすると、式（２）は下記の式（２´）ようにあらわすことができる。
Ｔ_ｈｏｌｄ＝ｎ×Ｆ×ｒ （２´）

また、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）と掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）は、それぞれ、下記の式（３）、（４）と表すことができる。ここで、式（３）、（４）において、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、Ａ_ｖｐ´は、突起とハウジングが接触している直方向投影面積（図３に示すような突起の場合はａ_ｉ×ｌの領域）、Ａ_ｔｐは、突起とハウジングが接触している接線方向の投影面積（図３のような突起の場合はａ_ｉ・ｔａｎθ×ｌの領域）である。
Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´ （３）
Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ （４）

当該転がり軸受１０の軸方向での断面形状が、図３に示すような二等辺三角柱が横たわったような突起８を、転がり軸受１０の外輪１の外径面１ｇの一方の端面から他方の端面にまで設ける場合、その１本当りの突起８により生じる摩擦力Ｆは下記の式（５）から見積もることができる。ここで、ａ_ｉは、突起８の接触半幅、θは、突起８の底角、ａ_ｉ・ｔａｎθは、突起８の高さ、ｌは、突起８の長さである。

例えば、摩擦係数が０．１、突起８の接触半幅が０．０２４７ｍｍ、相手部材２０となるハウジング材料の塑性流動圧力が１００ｋｇｆ／ｍｍ^２で、外輪１の外径面１ｇに軸方向に平均高さ１３．３μｍ、長さ８．６ｍｍの突起８（両端にはチャンファーがあるため、設ける突起８は、転がり軸受１０の幅よりも短い長さになる）を設けるとすると、式（５）より、突起１本あたり、
Ｆ＝０．１×０．０２４７ｍｍ×８．６ｍｍ×１００ｋｇｆ／ｍｍ^２＋０．０１３３ｍｍ×８．６ｍｍ×１００ｋｇｆ／ｍｍ^２＝１３．５７ｋｇｆ（１３３．０Ｎ）
となり、１３３．０Ｎの摩擦力が発生し、突起１本あたり２．５９２Ｎ・ｍの静止トルクが発生することが分かる。よって、突起８によって発生する全静止トルクＴ_ｈｏｌｄがクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}以上となったときに、クリープを抑制できるとすると、下記の条件が成立するときに、クリープの発生を防止できることになる。
Ｔ_ｈｏｌｄ／Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}≧１ （６）
Σ（Ｆ×ｒ）／Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}≧１ （６´）
ｎ×Ｆ×ｒ／Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}≧１ （６´´）

ここで、ｎは突起８の個数である。すなわち、突起の形状が同じ場合、下記の式（７）を満たすように、相手部材２０に食い込むような突起８の個数を設ければクリープの発生を防止できる。
ｎ≧Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}／（Ｆ×ｒ） （７）
よって、この例では、
ｎ≧６．９４２Ｎ・ｍ／２．５９２Ｎ・ｍ＝２．７
となり、図３に示すような突起（高さ１３．３μｍ、長さ８．６ｍｍの突起）であれば、嵌合面となる外径面１ｇに３本以上の突起８を設けることによって、クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}よりも大きな静止トルクＴ_ｈｏｌｄを発生させることができ、クリープの発生を防止できる。

上述したように、相手部材２０に食い込む突起８によって発生する摩擦力Ｆは式（５）のように表せるが、式（５）から分かるように、突起８がない場合、底角θがゼロであるため、掘り起こし抵抗は発生せずに、凝着抵抗のみが生じることになる。
すなわち、突起８が無くても凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）は働いていることになる。そのため、突起８を設けることによって生じる摩擦力Ｆの増加分は掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）のみであり、この増加分による静止トルクＴ_ｈｏｌｄがクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}を上回ったときにクリープの発生を防止すると考えると、式（７）は、下記の式（８）のように表すことができる。
ｎ≧Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}／（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}×ｒ） （８）

例えば、図３に示すような二等辺三角柱が横たわったような突起８を、外輪１の外径面１ｇの一方の端面から他方の端面にまで設ける場合で、嵌合面の相手部材２０であるハウジング２０Ａの材料の塑性流動圧力が１００ｋｇｆ／ｍｍ^２で、外輪１の外径面１ｇに軸方向に高さ１３．３μｍ、長さ８．６ｍｍの突起８を設けるとすると、式（５）より突起１本あたり、

から、１１２．１Ｎの掘り起こし抵抗が発生することになり、突起１本あたり２．１８６Ｎ・ｍの静止トルクが発生する。よって、式（８）より、
ｎ≧６．９４２Ｎ・ｍ／２．１８６Ｎ・ｍ＝３．２
となり、図３に示すような突起８（高さ１３．３μｍ、長さ８．６ｍｍの突起）であれば、転がり軸受１０の外径面１ｇの一部に、４本以上の突起８を設けることによって、クリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}よりも大きな静止トルクＴ_ｈｏｌｄを発生させることができ、クリープの発生を防止できる。ここに示したように、クリープによって発生する力を掘り起こし抵抗のみで支えるとすると、若干多い個数の突起８が必要になることから、安全側寄りの、クリープの一層し難い表面となる。

図４に示したフローは、突起形状を予め決めてクリープの発生を防止するために必要な突起個数を求める流れを示したが，突起の個数を予め決めておいて、突起の形状（高さや長さ、幅）を求めても良い。
また、図３に示すような突起形状ついてのみ上に示したが、突起はこれに限らず、ドット状や交差状等、図１１に示すような形状でもよい。その際の摩擦力は後述の式＊１〜＊３で求めればよい。
なお、例として深溝玉軸受を挙げたが、これに限らずほかの軸受形式（円筒ころ軸受，円錐ころ軸受，アンギュラ玉軸受，自動調心ころ軸受，スラスト玉軸受，ニードル軸受等）にも同様に適用し、クリープの発生を防止できる。

なお、本実施形態においては、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８が相手部材２０となるハウジングや軸に食い込むことによって、摩擦力を大きくしているため、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８の硬さが、相手部材２０のハウジング材料や軸材料よりも硬いことが必要となる。
より好ましくは、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８の硬さが、相手部材２０となるハウジング材料や軸材料よりも３倍以上硬い（嵌合面に対応する相手部材であるハウジングないし軸の硬さが、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８の１／３以下）ことが望ましい。
この場合、突起８は降伏せずに、相手部材２０だけが塑性変形し、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８の高さが確実に相手部材２０に食い込むため、掘り起こし抵抗の正確な見積りができる。

また、本実施形態においては、転がり軸受１０に作用するラジアル荷重Ｆ_ｒを、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８の総鉛直方向投影面積Ａ_ｖｐで除した値ｐが、相手部材２０の塑性流動圧力ｐ_ｍ以上になることが好ましい。
ｐ＝Ｆ_ｒ／Ａ_ｖｐ≧ｐ_ｍ （９）

例えば、図３に示すような突起８の場合、ラジアル荷重Ｆ_ｒを、突起８の接触幅２・ａ_ｉと、突起８の長さｌと、突起８の個数ｎとの積である２・ａ_ｉ・ｌ・ｎで除した値ｐが、相手部材２０の塑性流動圧力ｐ_ｍ以上になるように設定する。例えば、突起８の接触幅が０．０４９３ｍｍ、突起８の長さが８．６ｍｍ、突起８の個数が４本でラジアル荷重Ｆ_ｒが３５７７Ｎ（３６５ｋｇｆ）の場合、
ｐ＝Ｆ_ｒ／（２・ａ_ｉ・ｌ・ｎ）＝３６５ｋｇｆ／（０．０４９３ｍｍ・８．６ｍｍ・４個）＝２１５．２ｋｇｆ／ｍｍ^２ ≧１００ｋｇｆ／ｍｍ^２
となり、相手部材２０の塑性流動圧力（１００ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上になるため、相手部材２０側に完全に突起８が食い込むことになり、形成した突起８の幾何学的形状で発生する掘り起こし抵抗を正確に見積もることができる。

一方、式（９）を満たさない場合、転がり軸受１０の嵌合面に設けた突起８が完全には相手部材２０側に食い込まない。そのため、形成した突起８の幾何学的形状で発生する摩擦力よりも小さな摩擦力となってしまうため、正確に見積もることが難しい。この場合には、相手部材２０側に残る突起８の痕の形状を測定して食い込み深さをもとめ、式（５）より、摩擦力を見積もればよい。

［微細突起を端面に設ける場合］
図５に示すように、転がり軸受１０の外輪１または内輪２の端面に、相手部材に食い込む突起９を設ける場合、突起９は、放射状（半径方向）に連なるように設けた方が大きな掘り起こし抵抗を発生させることができてよい。
例えば、図５のように、外輪１の端面に突起を設ける場合、突起の中心半径ｒ´は外輪１の外径面１ｇよりも内側に位置する。この場合、突起によって発生する静止トルクは、下記のようにあらわされる。
Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ´×ｒ´）

ただし、Ｆ´は、外輪の端面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、ｒ´は軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。また、Σ（Ｆ´×ｒ´）はすべての突起によって生じる静止トルクＴ_ｈｏｌｄである。突起の形状が同じ場合は、静止トルクＴ_ｈｏｌｄ＝ｎ×Ｆ´×ｒ´となる。端面に形成する突起の中心半径が異なる場合は、それぞれに対してＦ´×ｒ´をもとめ、その総和を静止トルクＴ_ｈｏｌｄとする。この静止トルクＴ_ｈｏｌｄがクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}よりも大きくなるように、突起形状やその個数を設定する。
なお、端面に設けた突起によって発生する凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）と掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）は、下記式から求めることができる。
Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´ （３）
Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ （４）

ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、Ａ_ｖｐ´は、端面に存在する突起とハウジングが接触している直方向投影面積（図３に示すような突起が端面に放射状に形成されている場合はａ_ｉ×ｌの領域）、Ａ_ｔｐは、突起とハウジングが接触している接線方向の投影面積（図３のような突起が端面に放射状に形成されている場合はａ_ｉ・ｔａｎθ×ｌの領域）である。
この例では、外輪端面に突起を設けた例を示したが、内輪クリープが生じる場合に、内輪端面に突起を設ける場合も、外輪端面に突起を設ける場合と同様の手順で静止トルクＴ_ｈｏｌｄをもとめ、この静止トルクＴ_ｈｏｌｄがクリープトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ}よりも大きくなるように、突起形状やその個数を設定すればよい。

［微細突起の作り方および突起を設ける場所］
突起８（ないし突起９）の形状および個数が決定したら、その個数の突起８（ないし突起９）を外輪１の嵌合面となる外径面１ｇ（ないし突起９の場合は端面）に形成する（図４のステップＳ６）。
転がり軸受１０の嵌合面に突起８を設ける手法としては、マイクロフォーミングといった塑性加工で作ってもよいし、電子ビームやレーザビームによる加工で作ってもよい。また、化学的若しくは電気的エッチングや、切削や研削による機械加工により周りを削って突起部を残してもよいし、アーク溶接やガス溶接、レーザ溶接、レーザクラッディング、パターンめっきやＣＶＤ／ＰＶＤで突起部を付加してもよい。

微細な突起を設ける加工方法によっては、その加工によって表面にき裂等の欠陥の導入や残留応力の発生、軟化による強度低下が起こる可能性がある。また、軌道輪の肉厚が薄い場合、転動体が転がることで高い応力が外輪外径面や内輪内径面に発生し、加工を施した箇所から破損が生じる可能性がある。そのような場合は、発生応力の高い箇所、転動体が通過する箇所の裏に相当する外輪外径面や内輪内径面には加工を施さず、両脇もしくは片方の脇に加工を施すことによって破損を回避できる。

具体的には、外輪クリープが発生してしまう場合に、外輪１の外径面１ｇに突起８を設けるときには、転動体３と外輪１の軌道面の接触部中心の真裏を０として、軸方向において、転動体直径の±１０％に相当する範囲（例えば転動体直径が６．７４７ｍｍだった場合、１．３５ｍｍの幅）には加工を施さない方が好ましい。より好ましくは、軸方向に転動体直径の±２５％に相当する範囲（例えば転動体直径が６．７４７ｍｍだった場合、３．３７ｍｍ）には加工を施さない。
なお、この場合、当然ではあるが、相手部材２０に食い込む微細な突起８によって生じる摩擦力Ｆは、未加工部を除いて計算する必要がある。

また、転がり軸受１０に突起８を設ける場所は、外輪クリープが生じる場合には、外輪１０の嵌合面である外径面１ｇに設ければよいが、相手部材２０であるハウジング側に設けてもよい。例えば、外輪１が樹脂でできている場合、ハウジング側に微細な突起を設けることで摩擦を高くしてもよい。内輪クリープが生じている場合にも同様で、内輪２の嵌合面である内径面に突起を設けてもよいし、相手部材２０となる軸側に設けてもよい。

突起８は、嵌合面の軸方向に平行に連なって設けた方がよい。つまり、クリープは円周方向に動く挙動であり、この動きに対して垂直な方向、すなわち、当該転がり軸受１０の軸方向の突起８の投影面積が掘り起こし抵抗として働くため、突起８は、当該転がり軸受１０の軸方向に平行に連なって設けた方が効率的でよい。

また、突起８の円周方向断面積が大きいと、転がり軸受１０をハウジングや軸に挿入する際、嵌め合い寸法によっては高い掘り起こし抵抗を発生させ、転がり軸受１０がセットし難くなる可能性がある。そのため、突起８は、円周方向での断面積が最小となるように、すなわち、当該転がり軸受１０の軸方向に平行に設けた方がよい。
また、転がり軸受１０にラジアル荷重だけでなくアキシャル荷重が作用する場合で、外輪クリープが生じる場合、外輪１の外径面１ｇだけでなく、図４に示すように、外輪１の端面７に突起９を設けてもよい。また、外輪１の外径面１ｇには設けずに、外輪１の端面７にのみ突起９を設けてもよい。

［摩擦に関する事項について］
摩擦は、擦れ合う二固体がくっつき、それを引きちぎるのに必要な力である、凝着抵抗と、二固体間のうち硬い方が軟らかい方に食い込み、軟らかい相手材料を変形させるために必要な力である、掘り起こし抵抗と、の二つから構成される。前者の凝着抵抗は、潤滑剤がある雰囲気ではその影響を強く受けるため、高くすることは難しい。
一方、後者の掘り起こし抵抗は、表面の幾何学的な形状によって制御が可能である。そこで、本実施形態においては、嵌合面表面または嵌合面を有する側の外輪または内輪の端面に微小な突起を設け、この突起が相手材料に食い込むことによって、掘り起こし抵抗を高くしてクリープを抑制する。なお、図３に示すような形状の場合，摩擦力Ｆは、下記の式によって表すことができる。

［その他の突起形状］
図３に示した突起形状以外で、突起８ないし９が円すい、球、先端に丸みを有する円すい形状が発生する摩擦力を下記に示す。
［１］ 突起が円すいの場合（非特許文献１参照）
図６に示すように、突起８ないし９が円すい形状の場合、発生する摩擦力は、
Ｆ＝Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｖｅ}＋Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´＋ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・（π／２）・ρ^２・ｓｉｎ^２ θ＋ｐ_ｍ・ρ^２・ｓｉｎθｃｏｓθ
で表される。ここで、ｐ_ｍは、軟らかいほうの塑性流動圧力、ρは、突起と相手材との接触弧の長さ、θは、突起の半角である。

［２］ 突起が球形状の場合（非特許文献１参照）
図７に示すように、突起８ないし９が球形状の場合、発生する摩擦力は、
Ｆ＝Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｖｅ}＋Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´＋ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・（π／２）・ρ^２・ｓｉｎ^２ φ＋ｐ_ｍ・（１／２）・ρ^２ （２φ−ｓｉｎ２φ）
で表される。ここで、ｐ_ｍは、軟らかいほうの塑性流動圧力、ρは、球の曲率半径、φは、突起と相手材との接触角である。

［３］ 突起が先端に丸みのある円すい形状（本明細書において、「正弦状」の形状ともよぶ）の場合（非特許文献１参照）
図８に示すように、突起８ないし９が「正弦状」、つまり、突起先端に丸みのある円すい形状の場合、発生する摩擦力は、

で表される。ここで、ｐ_ｍは、軟らかいほうの塑性流動圧力、ｄ_ｓは、突起と相手材料との接触幅、ρは、先端の丸みの曲率半径、φは円すい形状の半角である。図３に示すような形状や上記の式［１］から式［３］以外の突起形状の場合は、下記の式（＊１）より突起によって生じる摩擦力を求める。
Ｆ＝Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＋Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ} （＊１）

また、凝着項Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}と掘り起こし項Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}はそれぞれ、下記の式（＊２）下記の式（＊３）と表すことができる。
Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´ （＊２）
Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ （＊３）
ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、Ａ_ｖｐ´は、突起８とハウジング２０Ａが接触している直方向（法線方向）の投影面積、Ａ_ｔｐは、突起８とハウジング２０Ａが接触している接線方向の投影面積である。

なお、外輪外径面や内輪内径面に突起を設ける場合で、軸方向に連続的な突起を設けるとき、凝着項Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}と掘り起こし項Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}はそれぞれ、下記の式（＊２´）下記の式（＊３´）と表すことができる。
Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・ａ_ｉ・ｌ （＊２´）
Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ
＝ｐ_ｍ・ｈ・ｌ （＊３´）
ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、ａ_ｉは突起と相手部材が接触している直方向（法線方向）の接触半幅，ｈは突起高さ（突起と相手部材が接触している接線方向の接触幅），ｌは突起の軸方向長さである。

なお、連続的な突起が軸方向に対して傾いて設けられた場合は、凝着項Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}と掘り起こし項Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}は、それぞれ下記の式（＊２´´）下記の式（＊３´´）と表すことができる。
Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´
＝μ_ａ・ｐ_ｍ・ａ_ｉ・ｌ´ （＊２´´）
Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ
＝ｐ_ｍ・ｈ・ｌ （＊３´´）
ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、ａ_ｉは突起と相手部材が接触している直方向（法線方向）の接触半幅、ｌ´は突起長さ（端部から端部までの突起の実際の長さ）、ｈは突起高さ（突起と相手部材が接触している接線方向の接触幅）、ｌは突起の軸方向長さ（接線方向の投影長さ）である。

上述の式より得られた突起による摩擦力と突起が存在する回転半径（軸受の中心から突起の中心までの距離）の積が静止トルクＴ_ｈｏｌｄとなる。突起が存在する回転半径とは、突起が外輪外径面または内輪内径面にある場合は外輪外径または内輪内径の半分の距離、突起が外輪または内輪端面にある場合には、軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。

［突起の加工場所の例］
突起を加工する場所や個数の配置例について説明する。
図１５（ａ）に示すようなレイアウトの、転がり軸受１０の外輪１または内輪２の嵌合面に対して、相手部材２０に食い込む突起８を形成する場合、図９に示すように、軸方向に沿ったパターンが好ましい。同図（ａ）〜（ｋ）に例示するように、突起８は、嵌合面において、外輪１または内輪２の周方向の一部に偏って形成されている。突起８を配置する位置は、相手部材２０に嵌合されたときに、負荷領域に位置することが望ましい。
換言すれば、本発明の条件を満たす突起８が負荷領域に配置されていれば、クリープを防止できる。突起８の高さを低くすると摩擦力は低下するものの、設定する突起８の個数を増すことによって補うことができる。逆に、突起高さを高くすると、少ない突起個数でクリープを防止できる。

本発明では、微細な突起８によってクリープを防止できる上、隙間ばめの公差よりも小さい突起８を設定できるため、特に、外輪１または内輪２の周方向の一部に偏って突起８を配置する場合、組み立て時に、突起が形成されていない部分をガイド面として相手部材２０に組み込むことによって、相手部材２０に傷を付けないようにして簡単に組み付けることもできる。
また、図１５（ａ）に示すようなレイアウトの場合、その転がり軸受の外輪１または内輪２の端面に対して、図１０に示すように、相手部材２０に食い込む突起９を形成する場合、図１０（ａ）〜（ｆ）に例示するように、放射状のパターンが好ましい。なお、突起９の設け方は等間隔でも、偏りがあってもよい。同図（ａ）〜（ｅ）が外輪クリープに対応する場合、（ｆ）が内輪クリープに対応する場合の例である。

複数の突起８は等間隔に限定されず、また突起８の態様が線条や点列であればその延在方向若しくは並び方向も転がり軸受１０の軸方向に限定されない。突起８は、あくまでも、クリープする方向とは反対方向に働く摩擦力がクリープ力よりも大きければよい。突起のの態様や個数、方向は問わない。例えば、突起８はドットが一つでもよい。例えばまた、図１１に示すように、斜線（らせん）状やクロスハッチ状でもよい。但し、転がり軸受１０の嵌合面において、外輪１の外径面１ｇまたは内輪２の内周面２ｎの一方の端面寄りに限って配置することは好ましい。例えば、周方向に等間隔に且つ軸方向で一方の端面寄りに複数の突起８を配置することができる。

例えば、図１６に示す例では、外輪１の外径面１ｇの突起８は、転がり軸受１０の外輪１の一方の端面から他方の端面まで形成するのではなく、一方の端面寄りに限って複数の突起８を形成している。この場合に、当該嵌合面に形成する突起８の個数や、円周方向での間隔、軸方向長さ（符号８Ｌ）は、発生するクリープ力に応じて適宜に変えることができる。
このような構成であれば、嵌合面に突起８が形成されていない、外輪１の他方側の端面を相手部材２０に嵌め込む際の案内面（符号Ｇ）として機能させることができる。つまり、転がり軸受１０をハウジング等の相手部材２０に嵌め込む際、突起８がない案内面Ｇの側から相手部材２０に嵌め込むようにする。これにより、外輪１をスムーズに相手部材２０に挿入できるため組付け性が向上する。

図１６に示す例では、複数の突起８が、一方の端面での円周方向に等間隔に設けられている。複数の突起８の円周方向での配置に偏りがある場合、突起８と相手部材２０とが接触したときに、転がり軸受１０が傾いて相手部材２０に対して平行に挿入できないと、かじりが生じ易くなる。そのため、嵌合面に設ける複数の突起８は、円周方向に等間隔に設けることが望ましい。なお、同図において符号１ｃは面取りを示すところ、当該嵌合面に形成する突起８の延在範囲は、面取り１ｃの部分を含めて形成してもよいし、また、面取り１ｃの部分には形成しないように設けてもよい。

［突起形状の例］
その他、突起８ないし９の加工形状は、軸方向に沿ったパターンや放射状パターンに限定されず、種々のパターンを採用できる。例えば、図１１に実際の加工例を示すように、軸方向パターン（ａ）のほか、斜め方向パターン（ｂ）、交差パターン（ｃ）、ドットパターン（ｄ）、等であってもよい。図１２に、実際にナノ秒のパルスレーザ加工を施した軸受けの外観写真を示す。

図１２に示した実際に加工した突起の断面形状を測定した。測定結果を図１３に示す。同図から判るように、所望する微細な突起形状が形成されている。なお、突起を加工するに際し、突起の近傍に溝が形成されていてもよい。例えば、図１４にＣＷレーザで作った突起の断面形状（ａ）〜（ｃ）を示す。同図に示すように、中央に突起を形成し、その両側に溝が形成されている様子が分かる。

以上説明したように、本実施形態に係る転がり軸受１０によれば、外輪１の外径面１ｇをハウジング２０Ａに嵌合させて、若しくは、内輪２の内径面２ｎに軸２０Ｂを嵌合させて用いる転がり軸受１０において、嵌合させる外輪若しくは内輪の嵌合面、または、嵌合させる外輪の端面若しくは嵌合させる内輪の端面に、相手部材に食い込む突起を所期の（式）の条件を満たす数またはそれ以上設けたので、この突起により、優れた耐クリープ性能を長期間に亘って安定して維持できる。また、軸受のサイズアップを招くことなく、逆にリングの肉厚を薄くすることができ、サイズダウンにも繋がり、しかも、コスト増を可及的に抑制し得る転がり軸受を提供できる。
なお、本発明に係る転がり軸受は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

以下、実施例について図４を参照しつつ説明する。本実施例では、下記の使用条件で発生する外輪のクリープを防止するための表面設計を行い、クリープ抑制効果について評価した。
［工程１］軸受の形状および軸受使用条件の決定（ステップＳ１）
まず、軸受の形状および軸受使用条件を以下のように決定した。
軸受：深溝玉軸受（外径３９ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１１．２ｍｍ）
ラジアル荷重：３６５ｋｇｆ
回転数：３９００ｒｐｍ
潤滑：ＣＶＴフルード
ハウジング：アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）
※内輪：焼きばめ、外輪：すきまばめ
※回転開始から３分後の状態でクリープ発生の有無を評価
外輪がハウジングに対して相対的に回転していたらクリープ発生
外輪がハウジングに対して相対的に回転していなければクリープ発生なし

［工程２］クリープトルクの実測（ステップＳ２）
上記工程１で決定した条件の下、クリープトルクの実測を行った。その結果、６．９４Ｎｍであった。
［工程３］突起を設ける箇所の決定（ステップＳ３）
次に、突起を設ける箇所を決定する。本実施例の条件では、外輪クリープが発生するため、外輪外径面に突起を設ける。
［工程４］突起形状の決定（ステップＳ４）
次に、突起形状を決定する。本実施例では、図３のような二等辺三角柱が横たわったような突起を、軸受の外輪外径面の端面から端面まで設けるとする。
［工程５］クリープトルク以上の静止トルクが発生する突起高さや個数を設定（ステップＳ５）
次に、クリープトルク以上の静止トルクが発生する突起高さや個数を設定する。

［工程６］突起付与加工（ステップＳ６）
設定箇所に対して所望の突起を付与すべく加工を施す。突起付与加工に際しては、ナノ秒のパルスレーザの条件を変えて、突起高さや突起の幅をコントロールし、軸受の外輪外径面に加工を行った。表１に突起の個数や突起高さ、突起幅、その突起によって生じる凝着抵抗や掘り起こし抵抗、摩擦力、静止トルクを示す。
なお、突起高さや突起の幅は形成した突起の平均値で代表した。また、同表には静止トルクをクリープトルクで除した値も記載している。この値が１以上となる場合、静止トルクはクリープトルク以上となることを示し、クリープを抑制するものと考えられる。加工した軸受の外観の例を図１２に示す。また、突起のプロファイルの例を図１３に示す。

上記工程１で決めた軸受運転条件で試験を行い、クリープの発生の有無を調査した。その結果、静止トルクがクリープトルクより大きい場合、クリープが発生しないことを確認した。

１ 外輪
１ｇ （外輪の）外径面（嵌合面）
１ｋ （外輪の）軌道面
１ｔ 外輪の端面
２ 内輪
２ｎ （内輪の）内周面（嵌合面）
２ｋ （内輪の）軌道面
２ｔ 内輪の端面
３ 転動体（ボール）
８ 嵌合面の突起（嵌合部突起）
９ 端面の突起（端面部突起）
１０ 転がり軸受
２０ 相手部材

Claims (12)

1. 軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面として相手部材としてのハウジングに嵌合させて若しくは前記内輪の内径面を嵌合面として相手部材としての軸に嵌合させて用いられる転がり軸受を製造する方法であって、
   前記外輪または前記内輪の前記嵌合面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込む一つ以上の突起を、該突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが下記の（式）を満たすように設けることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
   突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
   ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。但し、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、前記嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力、Ｆは、前記嵌合面において、１つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、Σ（Ｆ×ｒ）はすべての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。
2. 前記突起は、複数であって、前記嵌合面において、外輪または内輪の周方向に偏って配置する請求項１に記載の転がり軸受の製造方法。
3. 前記突起は、外輪または内輪の一方の端面寄りに限って配置する請求項１または２に記載の転がり軸受の製造方法。
4. 前記突起は、一つ以上であって、一つ当たりの前記突起の摩擦力Ｆは、下記の式（２）から（４）に基づき求められる請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受の製造方法。
   Ｆ＝Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＋Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ} （２）
   但し、凝着項Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}と掘り起こし項Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}はそれぞれ、
   Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・Ａ_ｖｐ´ （３）
   Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・Ａ_ｔｐ （４）
   と表すことができる。ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、Ａ_ｖｐ´は、突起と相手部材が接触している直方向投影面積、Ａ_ｔｐは、突起と相手部材が接触している接線方向の投影面積である。
5. 前記突起は、一つ以上であって、各突起を、当該転がり軸受の軸方向に連続的な区間を持って形成し、
   一つ当たりの前記突起の摩擦力Ｆは、下記の式（２）から（３´）、（４´）に基づき求められる請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受の製造方法。
   Ｆ＝Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＋Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ} （２）
   但し、凝着項Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}と掘り起こし項Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}はそれぞれ、
   Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}＝μ_ａ・ｐ_ｍ・ａ_ｉ・ｌ （３´）
   Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}＝ｐ_ｍ・ｈ・ｌ （４´）
   ここで、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、ハウジング材料の塑性流動圧力、ａ_ｉは突起と相手部材が接触している直方向（法線方向）の接触半幅，ｈは突起高さ（突起と相手部材が接触している接線方向の接触幅），ｌは突起の軸方向長さである。
6. 前記突起を、当該転がり軸受の軸方向に沿って、その横断面形状が三角状に形成し、
   一つ当たりの前記突起の摩擦力Ｆは、下記の式（５）に基づき求められる請求項４に記載の転がり軸受の製造方法。
   但し、μ_ａは、接触する二固体間に生じる摩擦係数、ｐ_ｍは、相手部材の塑性流動圧力、Ａ_ｖｐ´は、突起と相手部材とが接触している直方向投影面積、Ａ_ｔｐは、突起と相手部材とが接触している接線方向の投影面積、ａ_ｉは、突起の接触半幅、θは、突起の底角、ａ_ｉ・ｔａｎθは、突起の高さ、ｌは、突起の長さである。
   

   
7. 前記突起は、前記嵌合面を嵌合させる前記相手部材よりも硬い請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受の製造方法。
8. 前記複数の転動体と前記嵌合面を有する側の軌道面との接触部中心の真裏を０として、当該転がり軸受の軸方向に前記転動体の直径の±１０％に相当する範囲には前記突起を設けない請求項１〜７のいずれか一項に記載の転がり軸受の製造方法。
9. 前記嵌合させる外輪の端面または前記嵌合させる内輪の端面に、前記外輪または前記内輪の端面の対向方向にて前記相手部材に食い込むように一つ以上形成された端面部突起を更に設ける請求項１〜８のいずれか一項に記載の転がり軸受の製造方法。
10. 軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面として相手部材としてのハウジングに嵌合させ、かつ外輪端面とハウジングが接触し使用され、若しくは前記内輪の内径面を嵌合面として相手部材としての軸に嵌合させ、かつ内輪端面と軸が接触して用いられる転がり軸受を製造する方法であって、
    前記嵌合させる外輪の端面または前記嵌合させる内輪の端面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込む一つ以上の突起を、該突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが下記の（式）を満たすように設けることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
    突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
    ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ´×ｒ´）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。但し、Ｆ´は、外輪（または内輪）の端面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、ｒ´は軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。また、Σ（Ｆ´×ｒ´）はすべての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。
11. 前記端面に形成された突起は、複数であり、前記外輪または前記内輪の周方向に偏って配置する請求項１０に記載の転がり軸受の製造方法。
12. 軌道面をそれぞれ有する外輪および内輪と、前記外輪および前記内輪相互の軌道面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を有し、前記外輪の外径面を嵌合面として相手部材としてのハウジングに嵌合させ、かつ外輪端面とハウジングが接触し使用され、若しくは前記内輪の内径面を嵌合面として相手部材としての軸に嵌合させ、かつ内輪端面と軸が接触して用いられる転がり軸受を製造する方法であって、
    前記外輪または前記内輪の前記嵌合面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込むように設けられる一つ以上の突起を嵌合部突起と呼び、
    前記嵌合させる外輪の端面または前記嵌合させる内輪の端面に、前記外輪または前記内輪の前記相手部材に食い込むように設けられる一つ以上の突起を端面部突起と呼ぶとき、
    前記嵌合部突起および／または前記端面部突起が、対向する前記相手部材に食い込むように一つ以上設け、その設けた突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄが、下記の（式）を満たすように設けることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
    突起によって発生する静止トルクＴ_ｈｏｌｄ≧クリープによって発生するトルクＴ_{ｃｒｅｅｐ} （式）
    ここで、Ｔ_ｈｏｌｄ＝Σ（Ｆ×ｒ）＋Σ（Ｆ´×ｒ´）、Ｔ_{ｃｒｅｅｐ}＝Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}×ｒである。但し、Ｆは、外輪または内輪の嵌合面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力であり、Σ（Ｆ×ｒ）は外輪または内輪の嵌合面に設けた全ての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ´は、外輪（または内輪）の端面において、一つの突起によって発生する摩擦力であって、凝着項（Ｆ_{ａｄｈｅｓｉｏｎ}）および掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）を含む摩擦力（外輪または内輪がクリープすることを妨げようとする力、この力はクリープによる回転方向とは反対方向に働く）、若しくは、掘り起こし項（Ｆ_{ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ}）だけによる摩擦力で、ｒ´は軸受の中心から外輪または内輪の端面に存在する突起の中心までの距離である。また、Σ（Ｆ´×ｒ´）は外輪または内輪の端面に設けた全ての突起によって生じる静止トルクである。また、Ｆ_{ｃｒｅｅｐ}は、外輪または内輪の嵌合面に対して接線方向に作用するクリープ力であり、ｒは外輪外径または内輪内径の半分の距離である。

Images