JP7108569B2

JP7108569B2 - 軸受装置

Info

Publication number: JP7108569B2
Application number: JP2019067106A
Authority: JP
Inventors: 智也坂口; 隼人川口; 希磯部; 俊樹増田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165498A

Description

この発明は、軸とハウジング間に転がり軸受が介在する軸受装置に関する。

軸とハウジング間に作用するラジアル荷重を受ける転がり軸受の軌道輪は、軸の外周又はハウジングの内周に嵌合される。軌道輪、軸、ハウジングにそれぞれ形成される嵌め合い面は、通常、円筒面状である。軌道輪の内周又は外周に形成された嵌め合い面と、軸又はハウジングに形成された嵌め合い面との間の嵌め合いは、荷重条件、装置の組立て性等を考慮して、しまり嵌め、普通嵌め、すきま嵌めの中から選択される。すきま嵌めされた軌道輪は、クリープする、すなわち、その嵌合の相手部材である軸又はハウジングに対して円周方向に位置ずれを起こすことがある。

例えば、自動車のトランスミッションの軸を転がり軸受を介してハウジングに支持する軸受装置では、ハウジングへの組み付けを容易にするため、転がり軸受の外方の軌道輪がハウジングにすきま嵌めされている。このため、荷重負荷時や高速回転時の軸のアンバランス荷重などにより、外方の軌道輪がクリープすることがある。

そのクリープの機序として、軌道輪の表面に進行波が発生し、その進行波が軌道輪自体を移送させることが知られている。すなわち、転動体荷重が軌道輪の軌道面に作用すると、その直下で軌道輪の表面が突出し、波打つ。軸受が回転すると転動体も公転するため、その表面の波打ちが進行波となる。軌道輪の表面に発生する進行波は、転がり軸受の負荷圏にわたり円周方向および半径方向へのぜん動運動的な挙動をとる。その進行波が相手部材を転動体の公転方向と逆方向に移送しようとするが、相手部材（軸又はハウジング）の抵抗で逆に押し戻される形となり、結果、軌道輪が転動体の公転方向、すなわち軸受回転と同方向に回転するクリープを起こすことになる。

従来、転がり軸受に備わる内外の軌道輪のうち、ハウジングにすきま嵌めされた外方の軌道輪のクリープを抑制するため、相手部材であるハウジングにおいて円周方向に延びる周溝を形成することが提案されている。この周溝は、円周方向全周に連続する相手部材の嵌め合い面のうち、ラジアル荷重の負荷圏に位置する円周方向一部分を、軸方向に二分するように形成されている。このような周溝は、ラジアル荷重を受ける軌道輪の負荷圏において逃げ溝として作用し、クリープの発生を抑制する。

特開２０１７－１３７８９６号公報

しかしながら、特許文献１では、相手部材（ハウジング）に形成された周溝の溝幅が、軌道輪の軌道面と同幅程度に設定されている。また、その周溝の最大深さが、転がり軸受に負荷されるラジアル荷重によって軌道輪に生じる最大の弾性変形量以下に設定されている。このような周溝では、軸とハウジング間で転がり軸受に最大のラジアル荷重が負荷され、荷重負荷圏の円周方向中央部において軌道面直下で波打つ軌道輪の嵌め合い面に最大の弾性変形量が生じたとき、その嵌め合い面は、最大の弾性変形部位（波状のピーク）において相手部材の周溝の溝底に接触し、また、周溝の両側の溝縁に比較的強く接触することになる。それら接触部で相手部材が前述の進行波をある程度受けるため、軌道輪のクリープを許す懸念がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、転がり軸受の軌道輪を軸又はハウジングである相手部材にすきま嵌めした軸受装置において、当該軌道輪のクリープをより抑制することにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、軸と、前記軸を取り囲むハウジングと、前記軸と前記ハウジングとの間に介在する転がり軸受とを備え、前記転がり軸受が、前記軸と前記ハウジングのうちのいずれか一方である相手部材とすきま嵌めされた軌道輪を有し、前記軌道輪と前記相手部材が、円周方向に延びる嵌め合い面を有する軸受装置において、前記軌道輪と前記相手部材のうちの少なくとも一つが、表面処理によって当該軌道輪又は当該相手部材の前記嵌め合い面を全幅に亘って分断するように形成された逃げ面を有し、前記少なくとも一つの逃げ面が、前記転がり軸受に負荷されるラジアル荷重の範囲内で最大のラジアル荷重を負荷された場合の荷重負荷圏で前記軌道輪と前記相手部材間に径方向隙間を残せるように形成されている構成を採用した。

上記構成によれば、軌道輪と、これとすきま嵌めされた軸又はハウジングである相手部材のうち、少なくとも一つが、当該軌道輪又は相手部材の嵌め合い面を全幅に亘って分断する逃げ面を有するので、その軌道輪と相手部材間には、互いの嵌め合いの全幅に及ぶ径方向隙間を生じさせることが可能である。その径方向隙間は、軸とハウジング間で転がり軸受に負荷されるラジアル荷重の範囲内で最大のラジアル荷重を負荷された場合の荷重負荷圏においても残る。このため、その径方向隙間の残る領域では、軌道輪の嵌め合い面が波状に変形しても相手部材に接触することがなく、その波状変形が軌道輪をクリープさせる進行波として作用することがない。これにより、特許文献１のように円周方向に延びる周溝でクリープを抑制する場合に比して、軌道輪のクリープをより抑制することができる。また、逃げ面が表面処理で形成されているので、逃げ面の形成に伴う軌道輪又は相手部材の変形や加工硬化がない。

具体的には、前記表面処理が、固体潤滑剤を含んだ皮膜を形成する処理であるとよい。このようにすると、表面処理なしの場合に比して、皮膜の低摩擦性によりクリープをさらに抑制し、想定以上の高荷重が負荷されてクリープが発生したとしても皮膜の耐摩耗性により摩耗しにくい効果がある。また、皮膜を形成する表面処理によって逃げ面を作るため、母材を溶かすエッチング処理や旋削、切削で逃げ面を作る場合に比して、逃げ面の形成に伴う軌道輪又は相手部材の減肉を懸念することもない。

前記軌道輪のみが前記逃げ面を有することが好ましい。相手部材に逃げ面を形成する場合、その逃げ面が荷重負荷圏に配置されなかったとき、クリープ抑制効果を発揮できない。一方、軌道輪のみに逃げ面を形成して前述の径方向隙間を確保しておけば、例え、その逃げ面が荷重方向と異なる領域に位置していた場合であっても、軌道輪が一定のクリープを起こせば、逃げ面が荷重負荷圏に入って前述の径方向隙間が形成されるため、それ以降は軌道輪のクリープを抑制することができる。

ここで、前記相手部材が前記ハウジングからなることがより好ましい。このようにすると、ハウジングと軌道輪がすきま嵌めされた軸受装置において、ハウジング形状の複雑化を避け、軌道輪の外周を非真円形にする簡単な表面処理だけで逃げ面を形成することができる。

前記逃げ面が、前記分断する嵌め合い面の径寸に対して当該逃げ面の円周方向長さの中央部で最大の径方向深さをもち、かつ、当該中央部から円周方向に遠い位置である程に当該径方向深さを小さくした形状であるとよい。このようにすると、逃げ面と嵌め合い面の境界が角（エッジ）にならず、その境界上で接触する軌道輪と相手部材間の面圧を緩和することができる。

前記逃げ面が、前記分断する嵌め合い面と滑らかに連続する形状であるとよい。このようにすると、逃げ面と嵌め合い面の境界が角（エッジ）にならず、その境界上で接触する軌道輪と相手部材間の面圧を緩和することができる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、転がり軸受の軌道輪を軸又はハウジングである相手部材にすきま嵌めした軸受装置において、当該軌道輪の軸受回転方向のクリープをより抑制することができ、また、クリープ防止用の逃げ面の形成に伴う軌道輪又は相手部材の変形や加工硬化を避けることができる。

特に、逃げ面を形成するための表面処理として固体潤滑剤を含んだ皮膜を形成する処理を採用した場合、想定以上の高荷重が負荷されてクリープが発生したとしても、その表面処理を施した軌道輪又は相手部材を摩耗しにくくすることができ、また、その軌道輪又は相手部材の減肉の懸念を無くすことができる。

この発明の第一実施形態に係る軸受装置を示す正面図図１のＩＩ－ＩＩ線の断面図第一実施形態に係る外方の軌道輪を示す正面図図３に示す外方の軌道輪の断面図この発明の第二実施形態に係る逃げ面を示す正面図この発明の第三実施形態に係る逃げ面を示す断面図この発明の第四実施形態に係る逃げ面の端部付近を示す部分正面図

この発明に係る一例としての第一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、第一実施形態に係る軸受装置は、軸１と、軸１を取り囲むハウジング２と、軸１とハウジング２との間に介在する転がり軸受３とを備える。

以下、転がり軸受３の設計上の回転中心線と軸１の回転中心線とが一致する理想的な状態において、その回転中心に沿った方向のことを「軸方向」という。また、その回転中心線回りに一周する円周に沿った方向のことを「円周方向」という。また、その回転中心線に直交する方向のことを「径方向」という。

軸１は、ハウジング２に対して相対的に回転する。軸１は、例えば、自動車のトランスミッションに備わる伝達軸である。

軸１は、円周方向に延びる嵌め合い面１ａを有する。この嵌め合い面１ａは、軸１の回転中心線と同心の円筒面状に形成されている。

ハウジング２は、軸１に対して静止し、転がり軸受３を径方向に支持する。ハウジング２は、例えば、自動車のトランスミッションケースの一部として形成された隔壁である。

ハウジング２は、円周方向に延びる嵌め合い面２ａを有する。この嵌め合い面２ａは、軸１の嵌め合い面１ａを外方から取り囲む円筒面状に形成されている。嵌め合い面２ａの中心線は、軸１の回転中心と同心に設定されている。

転がり軸受３は、ハウジング２に対して軸１を回転自在に支持し、軸１とハウジング２間で作用するラジアル荷重を受ける。この軸受装置では、ラジアル荷重の荷重方向が一方向のものを想定している。この軸受装置の運転中、軸１の嵌め合い面１ａとハウジング２の嵌め合い面２ａ間で転がり軸受３にラジアル荷重が負荷される。

転がり軸受３は、軸１に取り付けられた内方の軌道輪４と、ハウジング２に取り付けられた外方の軌道輪５と、これら両軌道輪４、５間に介在する複数の転動体６と、これら転動体６間の円周方向の間隔を保つ保持器７とを備える。転がり軸受３として深溝玉軸受が例示されている。

内方の軌道輪４は、外周側で円周方向に延びる軌道面４ａを有し、内周側で円周方向に延びる嵌め合い面４ｂを有する環状の軸受部品である。軌道面４ａは、円周方向全周において転動体６と呼び接触角０°で接触可能になっている。その嵌め合い面４ｂは、軸１の嵌め合い面１ａと同心の円筒面状に形成されている。その嵌め合い面４ｂの幅（軸方向長さ）は、円周方向全周で一定である。

内方の軌道輪４の嵌め合い面４ｂと軸１の嵌め合い面１ａ間の嵌め合いは、締め代をもったしまり嵌めに設定されている。内方の軌道輪４は、そのしまり嵌めにより、軸１と一体に回転するように固定されている。

外方の軌道輪５は、内周側で円周方向に延びる軌道面５ａを有し、外周側で円周方向に延びる嵌め合い面５ｂを有する環状の軸受部品である。軌道面５ａは、円周方向全周において転動体６と呼び接触角０°で接触可能になっている。

外方の軌道輪５は、軸１とハウジング２のうちのいずれか一方である相手部材としてのハウジング２とすきま嵌めされている。

図３、図４に、外方の軌道輪５に荷重が負荷されていない自然状態における軌道輪５の形状を示す。外方の軌道輪５の嵌め合い面５ｂは、円弧面状に形成されている。その嵌め合い面５ｂは、外方の軌道輪５の外径を規定する。その嵌め合い面５ｂの径寸は、嵌め合い面５ｂに外接する仮想円Ｃの直径に相当する。その嵌め合い面５ｂにおける円弧面状は、図１、図２に示す内方の軌道輪４の嵌め合い面４ｂと同心に設定されている。その嵌め合い面５ｂの幅（軸方向長さ）は、円周方向全周で一定である。

外方の軌道輪５の嵌め合い面５ｂの径寸は、ハウジング２の嵌め合い面２ａの直径よりも小径である。外方の軌道輪５の嵌め合い面５ｂと、ハウジング２の嵌め合い面２ａとは、軸１から転がり軸受３に負荷されるラジアル荷重によって接触させられる。

外方の軌道輪５とハウジング２のうち、外方の軌道輪５のみが、当該軌道輪５の嵌め合い面５ｂを全幅に亘って分断する逃げ面５ｃを有する。その逃げ面５ｃは、その嵌め合い面５ｂの全幅に亘るので、嵌め合い面５ｂを円周方向に完全に二分している。

図３に示すように、逃げ面５ｃは、分断する嵌め合い面５ｂの径寸に対して逃げ面５ｃの円周方向長さの中央部で最大の径方向深さδをもち、かつ当該中央部から円周方向に遠い位置である程に当該径方向深さを小さくした形状である。最大の径方向深さδは、仮想円Ｃと逃げ面５ｃ間の径方向距離に相当する。

図示例において、逃げ面５ｃは、軸方向に沿った略円弧面状を成すように、分断する嵌め合い面５ｂの円周方向両端ｅ，ｅ間に連続している。その略円弧面状の曲率半径は、嵌め合い面５ｂよりも大きく、その円弧面状の中心線（曲率中心）は、嵌め合い面５ｂの中心線から径方向の一方向にずれた位置（図３において下方向）に設定されている。

逃げ面５ｃの円周方向長さは、軸１の回転中心線回りの角度αで規定することができる。ここで、図１に示す転動体６間のピッチ角度をθとしたとき、図３に示す逃げ面５ｃの円周方向長さに対応の角度αは、例えば、０＜α≦２θに設定することができる。ラジアル荷重による外方の軌道輪５のたわみ、応力を抑えた形状にするため、０．５θ≦α≦θに設定することが好ましい。

図４に示すように、外方の軌道輪５の軌道面５ａと嵌め合い面５ｂ間で径方向に最小の肉厚を外輪肉厚Ｈとしたとき、図３に示す逃げ面５ｃの最大の径方向深さδは、例えば、０．００５Ｈ≦δ≦０．１Ｈに設定することができる。ラジアル荷重による外方の軌道輪５のたわみ、応力を抑えた形状にするため、逃げ面５ｃの最大の径方向深さδは、０．０１Ｈ≦δ≦０．０５Ｈに設定することが好ましい。

逃げ面５ｃは、表面処理によって形成されている。その表面処理として、エッチング処理が採用されている。逃げ面５ｃとする目標形状に応じて、電解エッチング、化学エッチング等の周知のエッチング処理を採用すればよい。図３に示す逃げ面５ｃのように周方向に向かって径方向の深さが次第に変化する形状の場合、電気化学的に溶解を行う電解エッチングが好適である。すなわち、円形外周をもった標準的な軌道輪を陽極とし、所要形状の電極を陰極として用いて直流電力を供給しながら陰極を送ることにより、効率よく逃げ面５ｃを形成することができる。

逃げ面５ｃは、図１、図２に示すように、外方の軌道輪５の外周とハウジング２の嵌め合い面２ａとの間に径方向隙間ｇを生じさせる。その径方向隙間ｇは、外方の軌道輪５の外径を規定する嵌め合い面５ｂの全幅を分断する逃げ面５ｃによって形成されるので、外方の軌道輪５の外周とハウジング２の内周の嵌め合いの全幅（嵌め合い面５ｂの全幅に相当）に及び、外方の軌道輪５の外周とハウジング２の嵌め合い面２ａ間を軸方向に貫通する空間となる。

逃げ面５ｃは、転がり軸受３に最大のラジアル荷重Ｆを負荷された場合の荷重負荷圏で、外方の軌道輪５の外周とハウジング２の嵌め合い面２ａとの間に径方向隙間ｇを残せるように形成されている。ここで、最大のラジアル荷重Ｆは、この軸受装置の運転中に転がり軸受３に負荷されるラジアル荷重の変動範囲内で最も大きなラジアル荷重である。

転がり軸受３のうち、ラジアル荷重を受ける荷重負荷圏は、転がり軸受３の略半周に及ぶ。その荷重負荷圏の円周方向中央部は、そのラジアル荷重の荷重方向に対応の位置となる（図１においてラジアル荷重Ｆの矢線方向延長上の位置に相当）。外方の軌道輪５は、その荷重負荷圏において転動体６を介してラジアル荷重を軌道面５ａで受けるため、弾性変形を生じる。このとき、転がり軸受３の荷重負荷圏においては、外方の軌道輪５の嵌め合い面５ｂや逃げ面５ｃ（特に軌道面５ａの直下の部位）が波状に変形することになる。その波状の径方向高さは、その荷重負荷圏の円周方向中央部で最大となり、その円周方向中央部から遠くなる程に小さくなる。

図３に示す逃げ面５ｃの最大の径方向深さδは、最大のラジアル荷重Ｆを負荷された場合の転がり軸受３の荷重負荷圏において、前述の波状の最大の径方向高さよりも大きく設定されている。また、逃げ面５ｃの径方向深さは、前述の円周方向位置に応じた波状の径方向高さ減少分を超えないように、逃げ面５ｃの円周方向長さの中央部から嵌め合い面５ｂの端ｅに向かって次第に小さくなっている。

なお、図１の径方向隙間ｇ、図３の最大の径方向深さδは、その大きさを誇張して描いている。実際に生じる軌道輪５の波状変形では、嵌め合い面５ｂに対する波状の比高が最大でも数μｍのオーダーである。

外方の軌道輪５は、嵌め合い面５ｂのうち、図１に示す転がり軸受３の荷重負荷圏内に位置する部分と、ハウジング２の嵌め合い面２ａとの接触部において径方向に支持されることになる。その接触部においては、嵌め合い面５ｂの僅かな波状変形部が嵌め合い面２ａに接する。最大のラジアル荷重Ｆを転がり軸受３に負荷された場合でも、その荷重負荷圏に位置する前述の接触部において、僅かな波状変形を受ける嵌め合い面２ａからの反力は軌道輪５をクリープさせる程の力にならない。

このような逃げ面５ｃによって図１、図２に示す径方向隙間ｇが形成されているため、最大のラジアル荷重Ｆを負荷された場合の転がり軸受３の荷重負荷圏において、外方の軌道輪５の外周（嵌め合い面５ｂや逃げ面５ｃ）が波状に変形しても径方向隙間ｇが残り、その径方向隙間ｇが残る円周方向領域では、外方の軌道輪５の波状変形部とハウジング２の嵌め合い面２ａとが接触できない。すなわち、この軸受装置の運転中、径方向隙間ｇが残る円周方向領域では、外方の軌道輪５の外周に生じる波状変形部と、ハウジング２の嵌め合い面２ａとの接触が発生しない。このため、転がり軸受３の荷重負荷圏において外方の軌道輪５の外周に生じる波状変形が軌道輪５をクリープさせる進行波として作用することがない。したがって、特許文献１のように軌道輪の最大の弾性変形部（波状変形部）がクリープ抑制用周溝の溝底や溝縁に接触し得る場合に比して、この軸受装置は、軌道輪５のクリープをより抑制することができる。

また、この軸受装置は、逃げ面５ｃが表面処理によって形成されているので、逃げ面５ｃの形成に伴う外方の軌道輪５の変形や加工硬化を避けることができる。逃げ面５ｃを機械加工で削った場合のように逃げ面５ｃに残留応力や加工硬化が生じた加工変質層が生じず、波状変形による逃げ面５ｃの損傷が起こりにくくなる。

また、この軸受装置は、外方の軌道輪５と、そのすきま嵌めの相手部材であるハウジング２のうち、軌道輪５のみが逃げ面５ｃを有するので、その逃げ面５ｃが変動する荷重方向と異なる領域に位置していた場合であっても、軌道輪５が一定のクリープ（最大でも一周）を起こせば、逃げ面５ｃが荷重負荷圏に入って前述の径方向隙間ｇが形成されるため、それ以降は軌道輪５のクリープを抑制することができる。

なお、転がり軸受に負荷されるラジアル荷重の荷重方向が円周方向に変動しない静止荷重である場合、相手部材のみに逃げ面を形成して前述のような径方向隙間を確保したり、相手部材と軌道輪の双方に逃げ面を形成して両逃げ面で同じく径方向隙間を確保したりすることも可能である。静止荷重の場合、対応の転がり軸受の荷重負荷圏に適合する位置で前述の径方向隙間を生じさせるように軌道輪と相手部材を嵌合すれば、所定のクリープ抑制効果を得ることが可能である。ただし、相手部材であるハウジング２に逃げ面を形成する場合、誤って相手部材の逃げ面が荷重負荷圏に配置されなかったとき、クリープ抑制効果を発揮できない懸念がある。これを避けるため、軌道輪５のみに逃げ面５ｃを形成して径方向隙間ｇを形成することが好ましい。

また、この軸受装置は、すきま嵌めされるのが外方の軌道輪５とハウジング２であって、その軌道輪５のみに逃げ面５ｃが形成されているので、ハウジング形状の複雑化を避け、軌道輪５の外周を非円形にする簡単な表面処理だけで逃げ面５ｃを形成することができる。例えば、トランスミッションケースの一部としてハウジングが形成される場合、ハウジングが型で成形される。特許文献１のようなクリープ抑制用周溝をハウジングに形成する場合、その周溝がアンダーカットとなり、ハウジングの製造が困難となるが、外方の軌道輪５のみに逃げ面５ｃを形成する場合、ハウジング２の嵌め合い面２ａにアンダーカット形状が不要になるため、ハウジング２の製造が困難にならない。

また、この軸受装置は、逃げ面５ｃが分断する嵌め合い面５ｂの径寸に対して逃げ面５ｃの円周方向長さの中央部で最大の径方向深さδをもちかつ当該中央部から円周方向に遠い位置である程に当該径方向深さを小さくした形状にしておくことにより、逃げ面と嵌め合い面の境界が角（エッジ）にならず、その境界上で接触する軌道輪と相手部材間の面圧を緩和することができる。

この軸受装置の試作を行い、そのクリープ抑制効果を確認した。その試作品の転がり軸受３は、本出願人が採用する呼び番号で６２０８相当である。図３に示す逃げ面５ｃの円周方向長さを規定する角度αは、３５°に設定し、最大の径方向深さδは０．５ｍｍに設定した。試験条件は、図１に示す最大のラジアル荷重ＦをＰ／Ｃ＝０．４の一方向荷重とした。ここで、Ｐはラジアル荷重、Ｃは基本動定格荷重である。また、転がり軸受３を潤滑する油をＣＶＴＦとし、転がり軸受３の最下部の転動体を浸漬する程度の油浴潤滑とした。温度条件を常温で出来なりとした。この試作品の試験条件で運転したところ、外方の軌道輪５のクリープの有無を目視で観察して、クリープの防止を確認できた。一方、逃げ面５ｃをもたない点でのみ相違する比較例を同等の試験条件で運転したところ、外方の軌道輪のクリープが発生した。

この軸受装置では、外方の軌道輪５のみに逃げ面５ｃを形成したが、逃げ面の形状や配置は、軸受装置の荷重条件、例えば、静止荷重か回転荷重か、最大のラジアル荷重Ｆの大きさ、荷重負荷圏において軌道輪の嵌め合い面と相手部材の嵌め合い面との接触で軌道輪に与えられる回転力を考慮して適宜に決定すればよい。例えば、軸と内方の軌道輪とをすきま嵌めする場合、内方の軌道輪と軸の少なくとも一つが逃げ面を有すればよい。静止荷重の場合、逃げ面は、相手部材のみに形成してもよいし、軌道輪と相手部材の双方に形成し、双方の対向する逃げ面間で所要の径方向隙間を確保するようにしてもよい。

また、この軸受装置では、逃げ面５ｃを略円弧状にしているが、逃げ面形状は略円弧状に限定されない。また、逃げ面の円周方向長さの略全長に亘って径方向深さを概ね一定にしてもよい。その一例としての第二実施形態を図５に示す。

第二実施形態に係る軸受装置は、軌道輪９の嵌め合い面９ａの円周方向両端ｅ，ｅから段差状に径方向へ凹んだ逃げ面９ｂを有する。逃げ面９ｂの円周方向長さの略全長は、嵌め合い面９ａに平行な方向に延びる円弧面状になっている。逃げ面９ｂの円周方向の両端部は、対応側の嵌め合い面９ａの円周方向端ｅに向けて径方向に延びる段状になっている。第二実施形態の逃げ面９ｂは、その円周方向長さの全長に亘って最大の径方向深さを有するので、微細な異物が前述の径方向隙間に溜まりにくくすることができる。図５のように周方向に一定深さの逃げ面９ｂであれば、化学エッチングによって形成することが可能である。化学エッチングを採用すると、多量の軌道輪９に逃げ面９ｂを同時加工することができる。

前述の各実施形態では、表面処理としてエッチング処理を採用したが、皮膜を形成する処理を採用することも可能である。その一例としての第三実施形態を図６に示す。

第三実施形態では、第二実施形態からの変更例であり、その嵌め合い面９ａ及び逃げ面９ｂを作るための表面処理として、固定潤滑剤を含んだ皮膜を形成する塗装が採用されている。

その塗装に用いる塗料として、例えば、樹脂等のベースバインダーに二硫化モリブデンや黒鉛、ＰＴＦＥ等の固定潤滑剤、所要の耐摩耗剤等を含む塗料を用いることにより、低摩擦・耐摩耗性を有する嵌め合い面９ａ及び逃げ面９ｂを設けることができる。

図示例では、その塗装の密着性を良くするため、下地膜９ｃが設けられている。下地膜９ｃは、軌道輪母材の円形外径面の全面に実質的に均一な厚さで形成されている。軌道輪母材は、軸受鋼等の鉄系材料からなるので、下地膜９ｃを形成する表面処理として、化成処理の一種であるリン酸塩処理を採用することが可能である。そのリン酸塩処理の中でも、リン酸鉄処理、リン酸亜鉛処理に比して、耐摩耗性に優れた下地膜９ｃを形成可能なリン酸マンガン処理を採用することが好ましい。耐摩耗性に優れた下地膜９ｃであれば、仮に塗膜の剥がれや摩耗が進んだとしても、下地膜９ｃの摩耗を抑えることができる。

下地膜９ｃを全面的に覆う第一段階の塗装後、乾燥した皮膜（塗膜）のうち、逃げ面としたい部分にマスキングを施し、さらに第二段階の塗装を施すことによって、嵌め合い面９ａの形成に伴い、その嵌め合い面９ａと第一段階の塗膜との間に段を付けて、逃げ面９ｂを形成することができる。

第三実施形態によれば、逃げ面９ｂを作るための表面処理が固体潤滑剤を含んだ皮膜を形成する処理であるので、表面処理なしの場合に比して、前述の一定のクリープを起こすときや、想定以上の高荷重が負荷されてクリープが発生するときに、嵌め合い面９ａ、逃げ面９ｂを形成する皮膜の低摩擦性によりクリープをさらに抑制し、また、その皮膜の耐摩耗性により嵌め合い面９ａ、逃げ面９ｂを摩耗しにくくすることができ、さらに、皮膜の形成によって逃げ面９ｂを作るため、エッチング処理で逃げ面を作る第一実施形態や第二実施形態に比して、逃げ面の形成に伴う軌道輪又は相手部材の減肉を懸念することもない。

第三実施形態では、下地膜９ｃを有し、嵌め合い面９ａ及び逃げ面９ｂが塗膜からなる例を示したが、下地処理や第一段階の塗装を省略してもよい。

例えば、下地膜の逃げ面としたい部分にマスキングを施し、塗装を行うことにより、塗膜からなる嵌め合い面の形成に伴って、下地膜からなる逃げ面を形成することができる。

また、軌道輪母材の円形外径面に第一段階の塗装を施し、その塗膜の逃げ面としたい部分にマスキングを施し、第二段階の塗装を行うことにより、塗膜からなる嵌め合い面及び逃げ面を形成することができる。

また、軌道輪母材の円形外径面の逃げ面としたい部分にマスキングを施し、塗装を行うことにより、塗膜からなる嵌め合い面の形成に伴い、軌道輪母材からなる逃げ面を形成することができる。

上述の各実施形態において、逃げ面と、分断する嵌め合い面の円周方向端との境界に線状の角が生じると、その境界上で相手部材である嵌め合い面と接触する面圧が過大になり、好ましくない。このため、その境界上で前述の面圧を緩和するため、逃げ面と、分断する嵌め合い面とを滑らかに連続させることが好ましい。ここで、滑らかに連続するとは、境界上に稜線状の角をもたないことをいう。その一例としての第四実施形態を図７に示す。

第四実施形態に係る逃げ面は、第一実施形態の逃げ面の円周方向長さを僅かに短くした円弧面状部１０ａと、円弧面状部１０ａと嵌め合い面５ｂの円周方向端ｅとの間に連続する端部１０ｂとからなる。逃げ面の端部１０ｂは、円周方向当たりの径方向深さの変化率を円弧面状部１０ａよりも小さくした形状であって、嵌め合い面５ｂの円周方向端ｅと滑らかに連続する。このように、第四実施形態に係る逃げ面の端部１０ｂは、分断する嵌め合い面５ｂと滑らかに連続する形状であるので、軌道輪の嵌め合い面５ｂの境界上（円周方向端ｅの位置）が相手部材と接触する面圧を緩和することができる。

なお、逃げ面の端部１０ｂは、曲率の特に小さな単一の円弧面状にしたものを例示したが、これに限定されず、複数の曲面又は対数関数で規定された曲面で構成するクラウニング形状を採用することも可能である。また、第一実施形態の変更例として逃げ面の端部１０ｂを示したが、上述の第二、第三実施形態においても逃げ面の端部の形状を変更して嵌め合い面と滑らかに連続させてもよい。例えば、逃げ面の端部をＲ面取り状にすると、嵌め合い面の円周方向端に滑らかに連続させることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１軸
２ハウジング
２ａ嵌め合い面
３転がり軸受
４内方の軌道輪
５外方の軌道輪
５ｂ，９ａ嵌め合い面
５ｃ，９ｂ逃げ面
９軌道輪

Claims

軸と、前記軸を取り囲むハウジングと、前記軸と前記ハウジングとの間に介在する転がり軸受とを備え、前記転がり軸受が、前記軸と前記ハウジングのうちのいずれか一方である相手部材とすきま嵌めされた軌道輪を有し、前記軌道輪と前記相手部材が、円周方向に延びる嵌め合い面を有する軸受装置において、前記軌道輪と前記相手部材のうちの少なくとも一つが、表面処理によって当該軌道輪又は当該相手部材の前記嵌め合い面を全幅に亘って分断するように形成された逃げ面を有し、前記少なくとも一つの逃げ面が、前記転がり軸受に負荷されるラジアル荷重の範囲内で最大のラジアル荷重を負荷された場合の荷重負荷圏で前記軌道輪と前記相手部材間に径方向隙間を残せるように形成されていることを特徴とする軸受装置。
前記表面処理が、固体潤滑剤を含んだ皮膜を形成する処理である請求項１に記載の軸受装置。
前記軌道輪のみが前記逃げ面を有する請求項１又は２に記載の軸受装置。
前記相手部材が前記ハウジングからなる請求項３に記載の軸受装置。
前記逃げ面が、前記分断する嵌め合い面の径寸に対して当該逃げ面の円周方向長さの中央部で最大の径方向深さをもち、かつ、当該中央部から円周方向に遠い位置である程に当該径方向深さを小さくした形状である請求項１から４のいずれか１項に記載の軸受装置。
前記逃げ面が、前記分断する嵌め合い面と滑らかに連続する形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の軸受装置。