JPH04175511A - スタータ用針状ころ軸受 - Google Patents

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、自動車のエンジンを始動させるスタータ用
の針状ころ軸受に関する。

〔従来の技術〕

自動車のエンジン始動に用いるスタータは電磁押込形が
主流であり、この中でもリダクション形（内部減速ギヤ
付）が多く用いられている。

リダクション形スタータは第８図に例示するように、ア
ーマチュア１のドライブ軸と出力軸のピニオン２の間に
減速機３を設け、マグネチックスイッチ４により出力軸
のピニオン２をリングギヤ５に対して係脱させるように
構成され、アーマチュア１の高速回転を減速機３により
減速し、ピニオン２の出力を高トルクにしている。

上記のようなスタータは、エンジンを始動させるために
出力軸を回すクランキングにおいて、第９図のクランキ
ングスピードとクランキングトルクの関係線図で示すよ
うに、アーマチュア１は回転０の時最大トルクを発生し
、回転が上がると共にトルクは小さくなり、従って高出
力を得るためには、アーマチュア１の回転はより高いも
のとなる。

こうしたりダクション形スタータの特徴は高速回転であ
るため、スタータに組込み使用する軸受には、強度とグ
リース寿命に優れ、低トルクであるであるという機能が
要求されている。

第１０１１ｆｆｌと第１１図は、リダクション形スター
タに使用されている従来の針状ころ軸受を示しており、
第１Ｏ図は外輪６の内周面に針状ころ７が嵌合する幅の
転動溝８を切削し、転動溝８内に配置した多数の針状こ
ろ７を外輪６の内側に位置する保持器９で一定の間隔に
保持したソリッド形針状ころ軸受である。

また、第１１図は、金属板を断面コ字状に折り曲げて外
輪１０を形成し、この外輪１０の内周転動溝１１内に多
数の針状ころ１２を配置し、針状ころ１２を転動溝１１
内に納まる筒状の保持器１３で一定の間隔に保持したシ
ェル形針状ころ軸受である。

ところで、上記のような針状ころ軸受における針状ころ
７．１２や外輪６．１０の寿命は、転動面の表面粗さが
重要な因子であることは良く知られており、従来、転動
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、軸受の転動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、転動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。

［発明が解決しようとする課題〕 上記のような針状ころ軸受は、針状ころの転動面をＲｍ
ａｘ　０．３〜０．８−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、軸や内輪及び針状ころの摩耗、剥離、ビーリ
ング損傷等が発生する場合があり、相手軸等の仕上げ条
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。

また、保持器Ｓ、１３はその断面形状の断面積が小さく
、軸方向及び径方向の動く量が大きいため、保持器は強
度的に弱く、高速回転に対応するのが困難であると共に
、保持器はストレートな断面形状であるためグリースの
保持性が悪く、高速回転時の遠心力でグリースが流出し
、グリース切れによる軸受寿命の低下をまねくという問
題がある。

そこでこの発明は、針状ころにおける表面の面粗さの評
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
きる長寿命のスタータ用針状ころ軸受を提供することを
課題としている。

更にこの発明は、保持器の断面積を大きくすると共に軸
方向及び径方向の動き量を小さくし、保持器強度とグリ
ース保持性を向上させ、これによっても長寿命化を図る
ことができるスタータ用針状ころ軸受を提供することを
課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような課題を解決するため、この発明は、内周面
に転動溝を設けた外輪と、前記転動溝内に配置した多数
の針状ころと、前記針状ころを一定の間隔に保持する保
持器とからなり、前記針状ころの表面に微小な独立した
くぼみを無数にランダムに設け、このくぼみを設けた面
の面粗さを、面粗さのパラメータＳＫ値が軸方向及び円
周方向の何れもマイナスとなるようにし、前記微小なく
ぼみの占める表面積比率が１０〜４０％である構成を採
用したものである。

〔作用］ 針状ころ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のパラメータＳＫ値を軸方向、円
周方向ともマイナスにすると共に、微小なくぼみの占め
る表面積比率を１０〜４０％に設定したので、針状ころ
表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磨耗や剥離、ビーリング損傷の発生
がなく、寿命を得ることができる。

また、保持器はその両側に径方向外側に向かう屈曲部を
設けると断面積が大きく、しかも外輪転動溝で軸方向及
び径方向の動き量が小さく、従って保持器の強度が優れ
、グリース保持が確実に行える。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面の第１図乃至第７図
に基づいて説明する。

第１図に示すように、スタータ用の針状ころ軸受２１は
、外輪２２と、この外輪２２の内周面に形成した転動溝
２３内に収納した多数の針状ころ２４と、前記針状ころ
２４をポケットで一定間隔に保持する保持器２５とから
なり、前記外輪２２は、金属板を用い、環状壁２６の両
側に側壁２７．２７を折曲げた断面コ字状のシェル形に
形成されている。

前記保持器２５は、ポケットを設けた環状部の両側に径
方向の外側に向けて折れ曲る屈曲部２８．２８を設け、
外輪２２の転動溝２３内に納まる略Ｕ字状の断面形状に
形成されている。

外輪２２の転動溝２３内に納まる保持器２５は、両側の
屈曲部２８．２８により、転動溝２３の転動面による径
方向及び側壁２７．２７の側面による軸方向が各々ガイ
ドされ、軸方向及び径方向の動き量が小さくなっている
。

このように、保持器２５を略Ｕ字状の断面形状にすると
、断面積が大きくなり、しかも軸方向及び径方向の動き
量が小さいので、保持器２５の強度が向上することにな
る。

また、保持器２５は、両側に屈曲部２８．２８を設けた
略Ｕ字状の断面形状とすることにより、転動溝２３内に
おけるグリースの保持性が良くなり、グリース寿命上有
利である。

上記保持器２５は、第１図で示した略Ｕ字状の断面形状
だけでなく、ストレートな環状部の両側に屈曲部を設け
た断面コ字状にしても同様の効果がある。

また、保持器２５の対針状ころ２４との接触摩擦を低下
させるために、保持器２５の表面全面に四ふっ化エチレ
ン樹脂をコーティングしてもよく、例えばグリース潤滑
の場合接触摩擦を２０％ダウンさせることができ、高速
回転のスタータ用軸受として低トルクの要求に応えるこ
とができる。

前記の針状ころ軸受２１において、針状ころ２４の表面
がランダムな方向の微小粗面２４ａに形成され、この微
小粗面２４ａは、面粗さを針状ころ２４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、円周方向ともマイナ
ス、好ましくは−１゜６以下になっている。

上記のような表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、分布が油膜形成に有利な範囲である。

上記針状ころ２４の表面に設ける微小なくぼみの占める
表面積比率は１０〜４０％の範囲であると共に、微小な
くぼみの平均面積は、等価円直径３ｎφ以下を餘いて整
理したとき３５〜１５０ｍ”になっている。

第２図に標準針状ころの仕上げ面状況を、また、第３図
に針状ころの表面に施したこの発明の微小粗面加工の仕
上げ面状況を比較して示した。

前記微小なくぼみの定量的測定を行なうには、転動体表
面もしくは転動面を拡大し、その画像から市販されてい
る画像解析システムにより定量化できる。

画像の白い部分は表面平坦部、微小なくぼみは黒い部分
として解析する０例えば（株）ピアスのＬＡ−５２５画
像解析システムを用いて解析すると、先ず原画の濃淡を
強調フィルターで明確化し、その後非常に微細な黒い部
分である等価円直径３−φ以下はノイズイレーサーで除
去する。

ノイズイレーサーで除去した後に残された微小なくぼみ
の大きさ、分布、微小なくぼみの表面積比率を求め、転
動体表面もしくは内鼻輪転動面を評価するものである。

次に、従来の針状ころ軸受とこの発明の針状ころ軸受に
対し、ラジアル荷重試験機を用い、グリース及び油浴の
油滑条件で耐久寿命試験を行った結果について説明する
。

使用したラジアル荷重試験機３１は第４図の概略図で示
したように、回転軸３２の両側に試験軸受Ａを取付け、
回転と荷重を与えて試験を行うものであり、試験条件を
表１にまとめて示す。

また、グリース潤滑及び油浴潤滑での試験結果を表２に
、更に第５図の累積破損確立を示している。

表　　１　（試験条件） 表　　２（試験結果） 第６図は微小なくぼみの面積比率と耐久寿命の結果を、
また第７図は微小なくぼみの平均面積と耐久寿命の結果
を示している。

第６回と第７図の結果より、耐久寿命は面積比率で１０
％以上、平均面積で３５−を以上のものが、計夏寿命に
対する耐久寿命（Ｌ、。）の比で４以上となり、耐久寿
命に効果がある。

なお、微小なくぼみの面積比率が３０％以上、平均面積
１２０ｔｒｍ”以上は、接触有効長さが減少し、長寿命
の効果は減少する傾向にある。

（効果〕 以上のように、この発明によると、針状ころの表面をラ
ンダムな微小粗面に形成し、この微小なくぼみの占める
表面積比率を１０〜４０％にしたので、針状ころ面の油
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
ビーリング損傷がないという効果がある。

また、軸受強度が強く、しかもグリースの長寿命化によ
り、高速回転及び高荷重の条件となるスタータ用軸受と
して使用可能となる。

なお、図示実施例のように、保持器を外輪の転動溝内に
納め、保持器の両側に径方向外側への屈曲部を設けると
、保持器の径方向及び軸方向の動き量を最小限にするこ
とができると共に、保持器の断面積を最大限にでき、従
って保持器強度が向上する。

更に保持器を、その両側に屈曲部を備えた断面形状に形
成すると、グリースの保持力が向上し、保持器の動き量
が小さいことによってグリース寿命を向上させることが
できる。

また、軸受強度が強く、しかもグリースの長寿命化によ
り、高速回転及び高荷重の条件となるスタータ用軸受と
して使用可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る針状ころ軸受の断面図、第２図
と第３図は針状ころ表面の仕上面状況を示す概略図、第
４図は寿命試験に用いた試験装置の概略図、第５図は累
積破損確立を示すグラフ、第６図と第７図は寿命試験の
結果を示すグラフ、第８図はりダクンヨン形スタータの
概略説明図、第９図はクランキングトルクの関係線図、
第１０図と第１１図は従来の針状ころ軸受を示す断面図
である。 ２１・・・・・・針状ころ軸受、２２・・・・・・外輪
、２３・・・・・・転動溝、　　　２４・・・山針状こ
ろ、２５・・・・・・保持器、　　　２７・・・・・・
側壁、２８・・・・・・屈曲部。 特許出願人　　ユヌティエヌ株式会社 同　　　代　理　人　　　鎌　　　１）　　文　　　二
第１図 第４図 第２図 ７カ□９、。ヵ。工、ゴ００ 　ＴＯＯ ノ リ （ａ） 第６図 凹部面積比率　（°１．ン 裏５図 第７図 凹部平均面積　（、ｕｍす

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周面に転動溝を設けた外輪と、前記転動溝内に
   配置した多数の針状ころと、前記針状ころを一定の間隔
   に保持する保持器とからなり、前記針状ころの表面に微
   小な独立したくぼみを無数にランダムに設け、このくぼ
   みを設けた面の面粗さを、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マイナスとなるようにし、
   前記微小なくぼみの占める表面積比率が１０〜４０％で
   あるスタータ用針状ころ軸受。