JPH02168021A - ころ軸受の転動体 - Google Patents

ころ軸受の転動体

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JPH02168021A
JPH02168021A JP1121855A JP12185589A JPH02168021A JP H02168021 A JPH02168021 A JP H02168021A JP 1121855 A JP1121855 A JP 1121855A JP 12185589 A JP12185589 A JP 12185589A JP H02168021 A JPH02168021 A JP H02168021A
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松島　俊彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、ころ軸受の転動体、更に詳しくは、相手面
が粗面でも仕上げの良い面でも長寿命を示すころ軸受の
転動体に関するものである。
〔従来の技術およびその問題点〕
ころ軸受における転動体の転動寿命は、転勤面の表面粗
さが重要な因子であることは良く知られており、従来、
転勤面の仕上げをできるだけ滑らかな面にするのがよい
と考えられていたが、軸受の転勤疲労寿命を向上させる
ための試行錯誤を繰り返すなかで、転勤面の仕上がりを
良くしなくても長寿命に効果のあることを見い出した。
上記のような転動体は、転勤面をＲｍａｘＯ，３〜０．
８μｍのランダムなすり傷の粗面に形成した構造であり
、長寿命の効果を発揮することができるが、仕上げ面の
良い相手に対しては、油膜形成が不十分となり、軸の摩
耗や軸のピーリング１員傷が発生する場合があり、相手
軸の仕上げ条件に対して使用できる範囲が狭いという点
で改善の必要性が見い出された。
〔発明の目的〕
そこでこの発明は、転動体における転動面の面粗さの評
価を軸方向だけでなく転がり方向にも着目し、軸方向と
円周方向の表面粗さを一定範囲に抑えることで油膜形成
が有利に行なえ、相手面の面粗さの良否何れにも対応で
きる長寿命のころ軸受の転動体を提供することが目的で
ある。
〔目的を達成するための手段〕
上記のような目的を達成するため、この発明は、転動体
の表面に独立した微小な凹形状のくぼみを無数にランダ
ムに形成し、転動体表面の面粗さを、軸方向と円周方向
のそれぞれを求めてパラメータＲＭＳで表示したとき、
軸方向面粗さＲＭ　Ｓ　（Ｌ）と円周方向面粗さＲＭ　
Ｓ　（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭ　Ｓ　（Ｃ）が１
．０以下となり、合わせて表面粗さのパラメータＳＫ値
が軸方向及び円周方向の何れも−１，６以下となるよう
にした構成としたものである。
（作用） 転動体の表面をランダムな微小粗面に形成し、この微小
粗面の仕上げ面粗さパラメータＲＭＳを軸方向（Ｌ）、
円周方向＜Ｃ＞　で求め、その比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ
（Ｃ）を１．０以下とし、合わせてパラメータＳＫ値を
軸方向、円周方向とも−１，６以下としたので、転勤面
の油膜形成率が向上し、相手面の面粗さのいかんにかか
わらず相手面にビーリング損傷や摩耗の発生がなく、長
寿命を得ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
第１図に示した、ころ軸受１の第１の例は、円筒ころ転
動体２を外輪３に組込んだニードル軸受を例示しており
、転動体２で相手軸４を支持するようになっている。
第１の例において、前記転動体２は、表面がランダムな
方向の微小粗面２ａに形成され、この微小粗面２ａは、
面粗さを転動体２の軸方向と円周方向のそれぞれを求め
てパラメータＲＭＳで表示したとき、軸方向面粗さＲＭ
　Ｓ　（Ｌ）　と円周方向面粗さＲＭ　Ｓ　（Ｃ）の比
ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）を１．０以下、例えば、０
．７〜１．０にすると共に、表面粗さのパラメータＳＫ
値が軸方向、円周方向とも１．６以下になっている。
上記のような転勤面の粗面条件を得るための表面加工処
理は、特殊なバレル研磨によって、所望する仕上面を得
ることができる。
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
称形分布はＳＫ値がＯとなるが、パラメータＳＫ値を円
周方向、軸方向とも−１，６以下とした設定値は、表面
凹部の形状、分布が加工条件により油膜形成に有利な範
囲である。
次に、転動体表面に、仕上げ面の異なる表面処理を施し
た複数種類のニードル軸受を製作し、相手軸の面粗さを
変えて寿命試験を行なった結果について説明する。
寿命試験に用いたニードル軸受は、第２図に示すように
、外径計＝３８ｍｍ、内径ｄｒ干２８ｍ１転動体２の直
径Ｄ＝５ｍ＋、長さＬ＝１３ｍＩ＋＋で、１４本の転動
体を用いた保持器５付の軸受である。
試験軸受は転動体の表面粗さ仕上げの異なる５種類を製
作した。各試験軸受の表面仕上げ面粗さパラメータＲＭ
Ｓでの特性値を表１に、各試験軸受の加工種類を表２に
示すと共に、各試験軸受の転動体における仕上げ面状況
を第３図に比較して示した。
表１０表面粗さの特性値 表　　２ また、使用した試験装置は、第４図に概略図で示したよ
うなラジアル荷重試験機１１を使用し、回転軸１２の両
側に試験軸受１を取付け、回転と荷重を与えて位置の試
験を１テなうものである。
試験に用いたインナーレース（相手軸）の仕上は研削仕
上のＲｍａｘ　Ｏ，４〜４ｐＩＩである。アウターレー
ス（外輪）はＲｍａｘ　１．６　ｎで何れの場合も共通
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回転数　　　　
　　　　３０５０ｒｐ信潤滑剤　　　タービン油（試験
条件で１０ｃｓｔ）上記の条件で各試験軸受に対して行
なった転動体寿命試験の各相手面毎の結果を第５回乃至
第９図に示す。
第５図乃至第７図は、この発明の試験軸受Ｃを主体に行
なった試験結果を、第８図と第９図はこの発明の試験軸
受りとＥの試験結果を示している。
上記のような試験結果から明らかなように、この発明の
試験軸受Ｃ，Ｄ、Ｅは、相手軸面粗さののいかんにかか
わらず全て長寿命を示した。
また、上仕上面と粗面の転勤のとき上仕上面側にピーリ
ング損傷が見られることが多いが、この発明の試験軸受
Ｃ，Ｄ、Ｅには認められなかった。
第１０図と第１１図は、各試験軸受Ａ乃至ＥのＳＫ値、
ＲＭＳのＬ／Ｃと寿命（Ｌｌ。）を求めた結果を示して
いる。
第１Ｏ図の如く、５Ｋ（Ｉ！！−１，６以下の試験軸受
Ｃ１Ｄ、Ｅでは長寿命を示している。
また、軸方向粗さＲＭＳ　（Ｌ／Ｃ）は、第１１図の如
くバレル研磨特殊加工の１．０でも長寿命であることが
判明した。
なお、ＲＭＳ　（Ｌ／Ｃ）値のみで長寿命軸受の転動体
を評価するには不充分であることも判明した。
次に、上記試験条件下において、試験軸受Ａ乃至Ｃの相
手軸との組合せによるＧｒｕｂｉｎの弐に基づく油膜バ
ラメークΔの計算値を表３に示す。
計算の結果、油膜パラメータΔは相手軸面粗さにより大
きく左右され、２ｎでは０．９１〜１．３０の範囲であ
る。
一般に油膜パラメータと油膜形成率には第１２図に示す
関係があり、寿命の観点からも油膜パラメータは大きい
方が良いと言われているが、寿命試験結果からも明らか
な通り、−概にΔだけでは説明できない。
転動体仕上面の油膜形成状況の確認及び耐ピーリング性
について、２円筒の試験機を用いて、自由軸がり条件下
で、本発明試験軸受Ｃ及び試験軸受Ａと同一の表面状態
の試験片を用いて加速ピーリング試験を行なった。油膜
形成状況の確認は、直流通電方式により行なった。
試験条件 最大接触面圧　２２７ｋｇｆ／ｎｍ” 周速　　　　　４．２ｍ／ｓｅｃ（２００Ｏｒｐｍ）潤
滑剤　　　　タービン油 （試験条件で１０ｃｓ　ｔ） 繰り返し負荷回数　４．８ｘｌＯ’（４ｈｒ）この試験
による油膜の形成率は、第１３回と第１４図に示す通り
であり、本発明試験軸受Ｃの仕上面の油膜形成率は、試
験軸受Ａに比較して運転開始時で２０％程度油膜形成率
が向上した。
また、繰り返し負荷回数１．２Ｘ１０５でほぼ完全に油
膜を形成することが確認された。
更に、試験軸受Ａの仕上面では、長さ０．１ｍｍ程度の
ピーリングの発生、進展が多数圧められるのに対し、本
発明試験軸受Ｃの仕上面では、損傷は認められなかった
。
次に、第１５図に示すころ軸受１の第２の例は、円すい
ころ転動体１２を外輪１３と内輪１４間に組込んだ円す
いころ軸受を例示している。
この第２の例の円すいころ軸受は、円すいころ転動体１
２の表面を、第１の例で示したニードル軸受における転
動体２と同様のランダムな方向の微小粗面２ａに形成し
、外輪１３及び内輪１４の転勤面が標準研削仕上げにな
っている。
第２の例の円すいころ軸受において油膜形成状況を確認
するため、標準研削仕上げ転動体を用いた円すいころ軸
受（前記試験軸受Ａに該当）とランダムな微小粗面に仕
上げた転動体を用いた本発明の円すいころ軸受（前記試
験軸受Ｃに該当）とを用意し、スラスト荷重条件での軸
受回転トルクの比較を行なった。
第１６図と第１７図は、上記試験軸受ＡとＣを用いて行
なった軸受回転トルクの測定結果を示している。
なお、本発明試験軸受Ｃにおける円すいころ転動体１２
は、内輪１４の鍔１４ａに接触する大径端面１２ａを含
む外面全体にランダムな微小粗面が形成されている。
第１６図と第１７図で明らかな如く、本発明の円すいこ
ろ軸受は、従来の標準軸受に比べ、回転トルクは３０％
程低下する。焚に油膜の形成しにくい低速、大荷重領域
で効果が大きい。
また、第１８図はころ軸受１の第３の例である円筒ころ
軸受を示しており、外輪２３と内輪２４０間に組込んだ
円筒ころ転動体２２の表面をランダムな方向の微小粗面
２ａに形成し、外輪２３及び内輪２４の転勤面が標準研
削仕上げになっている。
この円筒ころ軸受においても、円筒ころ転動体２２は外
輪２３の鍔２３ａに接触する両端面２２ａを含む外面全
体がランダムな微小粗面に形成され、試験を行なった結
果は、第２の例の円すいころ軸受と全く同様であった。
〔効果〕
以上のように、この発明によると、転動体の表面をラン
ダムな微小粗面に形成し、この微小粗面の軸方向及び円
周方向の粗さを一定範囲に抑えるようにしたので、転勤
面の油膜形成に有利となり、相手面が粗面でも仕上面の
良い相手に対しても長寿命を得ることができ、相手面の
摩耗やピーリング損傷がないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はころ軸受の第１の例を示すニードル軸受の断面
図、第２図は寿命試験に用いたニードル軸受の断面図、
第３図は試験軸受における転動体の仕上げ面状況を示す
概略図、第４図は試験装置の概略図、第５図乃至第９図
の各々は転動体寿命試験の結果を示すグラフ、第１Ｏ図
はＳＫ値と寿命の関係を示すグラフ、第１１図はＲＭＳ
　（Ｌ／Ｃ）値と寿命の関係を示すグラフ、第１２ｒ２
は油膜パラメータと油膜形成率を示す関係図、第１３図
と第１４図は油膜形成率を示すグラフ、第１５図はころ
軸受の第２の例を示す円すいころ軸受の断面図、第１６
図と第１７図は従来の円すいころ軸受と本発明の円すい
ころ軸受の回転トルクの測定結果を示すグラフ、第１８
図はころ軸受の第３の例を示す円筒ころ軸受の断面図で
ある。 １・・・・・・ころ軸受、　　　２．１２・・・・・・
転動体、２ａ・・・・・・微小粗面、　　３．１３・・
・・・・外輪、４・・・・・・相手軸、　　　　５・・
・・・・保持器、１４・・・・・・内輪。 特許出願人　　エヌ・チー・エヌ 東洋ベアリング株式会社 第８図 １ｓｓｌ 第９図 同　代理人　　鎌　　　１）　　文　　　二寿 Ｌｎ１階５） 寸 第３図 表面粗さぶり定例（周方向ｊ１．ｌｌ定）ゴ°二、５ｏ
。 第１０図 ＳＫ値（平均値） 第１１図 ０７　　Ｑ８　０Ｓ　　＋０１．１ 軸方向面粗さＲｘ５（’４）ブδ 第１８図 油膜形成￥Ｏ／。 泊ｊ１す形成相６１０ 油膜形成率６１０

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）転動体の表面に独立した微小な凹形状のくぼみを
    無数にランダムに形成し、転動体表面の面粗さを、軸方
    向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータＲＭＳで表
    示したとき、軸方向面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向面粗
    さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１
    ．０以下となり、合わせて表面粗さのパラメータＳＫ値
    が軸方向及び円周方向の何れも−１．６以下となるよう
    にしたころ軸受の転動体。
JP1121855A 1988-05-30 1989-05-15 ころ軸受の転動体 Granted JPH02168021A (ja)

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JP13379488 1988-05-30
JP63-133794 1988-05-30
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