WO2020196342A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

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tapered
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将来 千島
啓陽 山中
裕之 大島
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to tapered roller bearings, and more particularly to tapered roller bearings used in vehicle transmissions and differentials.
  • innumerable independent micro-concave-shaped dents are randomly formed on at least one of the surface of the rolling element or the raceway surface of the raceway ring to form a smooth smooth surface other than the dents.
  • the area ratio of the dent is 14% or more and 21% or less
  • the average area is 10 ⁇ m 2 or more and 30 ⁇ m 2 or less
  • the maximum area is 300 ⁇ m 2 or more and 500 ⁇ m 2 or less
  • the volume of the dent Specifies that it is 0.007 mm 3 / cm 2 or more and 0.010 mm 3 / cm 2 or less.
  • the roller coefficient ⁇ is increased to 0.94 by reducing the roller pitch diameter, and innumerable small concave dents are randomly provided on the surface of the tapered roller.
  • the surface roughness parameter Ryni of the surface provided with the recess is 0.4 ⁇ m ⁇ Ryni ⁇ 1.0 ⁇ m, the Sk value is ⁇ 1.6 or less, and the cage is made into a specific shape.
  • the rolling contact portion between the rolling surface of the tapered roller and the raceway surface of the raceway ring is under dilute lubrication or has a low lubricating oil. It is considered that surface damage such as peeling can be suppressed by improving the oil film forming property of the rolling contact portion even if the viscosity is increased.
  • the large-diameter side end face of the tapered roller and the large bearing portion the large-diameter side end face of the tapered roller has large irregularities, which is more than the effect of improving the oil film formability by improving the lubricating oil retention.
  • the bearing rotation torque may be deteriorated or seizure may occur due to the increase in friction.
  • the sliding contact portion between the large diameter side end face of the tapered roller and the large flange portion is not considered.
  • the present invention defines the surface texture of tapered rollers by using parameters that more accurately indicate the surface properties of the tapered rollers, so that the surface damage at the rolling contact portion is not deteriorated under dilute lubrication or when the viscosity of the lubricating oil is reduced. It is an object of the present invention to provide a tapered roller bearing capable of both suppressing deterioration of bearing rotation torque and deterioration of seizure property of a sliding contact portion.
  • a tapered roller bearing including a plurality of tapered rollers rotatably arranged between the inner ring and the outer ring.
  • the surface roughness of at least the rolling surface and the large-diameter side end surface of each tapered roller is 0.02 to 0.17 ⁇ m for the protruding peak height Rpk and 0.12 to 0.21 ⁇ m for the core level difference Rk.
  • a tapered roller bearing having a protruding valley height Rvk of 0.07 to 0.43 ⁇ m and an average area of recesses of 5 ⁇ m 2 or less in fine irregularities existing on the surface of the tapered rollers.
  • the surface of each tapered roller is finished by barrel processing.
  • the tapered roller bearing according to (1) wherein the hardness of the polar surface on the surface is 105% to 135% of the hardness of the surface before barrel processing.
  • the average area of the recesses is as small as 5 ⁇ m 2 or less, at least as the surface texture of the rolling surface and the large-diameter side end surface, and Rpk, Rk, and Rvk are finer than defined in the above specific range.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of a tapered roller bearing.
  • (A) shows the three-dimensional surface roughness of the surface of the rolling surface of the tapered roller after grinding and finishing, and (b) is a polar coordinate graph showing the three-dimensional surface roughness by an angular spectrum.
  • (A) shows the three-dimensional surface roughness of the surface of the rolling surface of the tapered roller after barrel processing, and (b) is a polar coordinate graph showing the three-dimensional surface roughness by an angular spectrum. It is a graph which shows the result of test 1. It is a graph which shows the result of the test 2. It is a graph which shows the result of the test 3.
  • the tapered roller bearing 10 of the present embodiment is applied to a transmission or a differential of a vehicle used in a lubrication environment having poor oil film forming property such as dilute lubrication and low viscosity of lubricating oil.
  • the tapered roller bearing 10 is rollable between an outer ring 11 having an outer ring raceway surface 11a on an inner peripheral surface, an inner ring 12 having an inner ring raceway surface 12a on an outer peripheral surface, and an outer ring raceway surface 11a and an inner ring raceway surface 12a.
  • a plurality of tapered rollers 13 arranged in the above and a cage 14 for holding the plurality of tapered rollers 13 at equal intervals in the circumferential direction are provided.
  • the inner ring 12 has a small collar portion 15 provided at the small diameter side end portion of the inner ring raceway surface 12a, and a large collar portion 16 provided at the large diameter side end portion of the inner ring raceway surface 12a.
  • the small flange portion 15 comes into contact with the small diameter side end surface 13a of the tapered roller 13, and the large flange portion 16 comes into contact with the large diameter side end surface 13b of the tapered roller 13.
  • FIG. 2A shows the three-dimensional surface roughness measured by a three-dimensional surface roughness measuring instrument on the surface of the rolling surface 13c of the conical roller 13 immediately after the grinding finish
  • FIG. 2B shows the three-dimensional surface roughness.
  • the polar coordinate graph and the angle spectrum are defined in ISO 25178. In such streaky processing marks, the valleys are aligned in one direction, and the holding capacity of the lubricating oil is low.
  • the entire surface including the rolling surface 13c, the small diameter side end surface 13a, and the large diameter side end surface 13b of each tapered roller 13 is subjected to barrel processing to give directionality to the entire surface. No, it forms a large number of fine irregularities specified below.
  • the rolling surface 13c and the large diameter side end surface 13b of the tapered roller 13 are (A) The height Rpk of the protruding ridge is 0.02 to 0.17 ⁇ m, preferably 0.03 to 0.10 ⁇ m. (B) The level difference Rk of the core portion is 0.12 to 0.21 ⁇ m, preferably 0.12 to 0.19 ⁇ m.
  • the height Rvk of the protruding valley is 0.07 to 0.43 ⁇ m, preferably 0.17 to 0.41 ⁇ m.
  • the average area of the recesses is 5 ⁇ m 2 or less, preferably 1 ⁇ m 2 or less, and more preferably 0.8 ⁇ m 2 or less.
  • Rpk, Rk, and Rvk are specified in ISO 13565-1 (JIS B 067-1-2).
  • the average area of the recesses is the area of the tapered rollers 13 at the outermost surface position.
  • the rolling surface 13c of the tapered roller 13 and the raceway surface 11a of the outer ring 11 or the inner ring 12 can be used even under dilute lubrication or to reduce the viscosity of the lubricating oil.
  • Surface damage due to oil film breakage at the rolling contact portion with 12a can be suppressed, and bearing rotation torque and seizure deterioration of the sliding contact portion between the large diameter side end surface 13b of the tapered roller 13 and the large flange portion 16 are deteriorated. It can be suppressed, a good lubrication state can be maintained at each contact portion, and a tapered roller bearing 10 having a long life can be obtained.
  • the hardness of the polar surface of the tapered roller 13 can be increased by barrel processing.
  • the hardness of the polar surface after barrel processing varies depending on the steel type and heat treatment, but in the present embodiment, it is 105% to 135%, preferably 110 to 120% higher than that before barrel processing.
  • the life can be improved by increasing the hardness of the polar surface.
  • the polar surface refers to a portion having a depth of up to 5 ⁇ m from the surface, and the hardness of the polar surface is the hardness when measured with a micro Vickers hardness measuring machine at a test force of 100 g.
  • the three-dimensional surface roughness as shown in FIG. 3A and FIG. 3 A polar coordinate graph as shown in (b) can be obtained.
  • the entire surface of the tapered roller 13 after barrel processing, including the rolling surface 13c, the small-diameter side end surface 13a, and the large-diameter side end surface 13b, is a non-directional surface (isotropic surface), and almost all of them.
  • the angular spectrum is dispersed in the direction of. Further, it can be said that the peak height of the angle spectrum does not become particularly high only at a specific angle, and the unevenness is uniformly distributed in almost all directions.
  • the surface texture aspect ratio Str defined by ISO 25178 is known. This Str is in the range of 0 to 1, and the closer it is to 1, the higher the "isotropy" is.
  • the aspect ratio Str of the surface textures of the surfaces 13a, 13b, and 13c of the tapered rollers 13 is preferably 0.2 or more, more preferably 0.5 or more, and 0.7 or more. It is particularly preferable to have. If the Str is less than 0.2, the isotropic property of the unevenness is insufficient, the holding ability of the lubricating oil due to the unevenness is not sufficient, and the effect of improving the durability may not be sufficiently obtained.
  • the effects of the present invention were confirmed by Tests 1 to 3 using Conventional Examples, Examples and Reference Examples.
  • the steel material (SUJ2) was subjected to plastic working, grinding, and grinding to produce tapered rollers of a tapered roller bearing.
  • the tapered rollers of the conventional example were further subjected to barrel processing to obtain the surface texture shown in Table 1.
  • the tapered rollers of the conventional example were barrel-processed under conditions different from those of the examples to obtain the surface texture shown in Table 1.
  • the number n of tapered rollers is set to 30, and Rpk, Rk, and Rvk represent the minimum and maximum values of n tapered rollers.
  • Test 1 Low-viscosity oil (assumed to be ISO VG10 to VG15) is supplied as lubricating oil to the tapered roller bearings using each tapered roller of the conventional example and the embodiment in the same supply amount, and a durability test assuming dilute lubrication conditions is performed. went. In the durability test, a dynamic equivalent load of about 20000 N was applied, the bearing was rotated at a rotation speed of 4000 min -1 , and the rotation time until an abnormality occurred was measured.
  • the seizure life was almost the same in both the conventional example and the example, but in the reference example, it was reduced to about 1/4 of these. It is probable that this is because the fine unevenness is larger in the reference example than in the example, and the heat generation is increased due to the increased friction between the large diameter side end face and the large collar portion.
  • each surface texture has a protruding peak height Rpk of 0.02 to 0.17 ⁇ m, a core level difference Rk of 0.12 to 0.21 ⁇ m, and a protruding valley height Rvk of 0. It is good to use tapered roller bearings with a plurality of tapered rollers, which are 07 to 0.43 ⁇ m and have an average area of recesses of 0.8 ⁇ m 2 or less in the fine irregularities existing on the surface of the tapered rollers. It was confirmed that excellent durability, seizure resistance, and torque performance can be obtained.

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Abstract

円すいころ軸受（１０）において、円すいころ（１３）の少なくとも転動面（１３ｃ）及び大径側端面（１３ｂ）の表面粗さは、突出山部高さＲｐｋが０．０２～０．１７μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが０．１２～０．２１μｍ、突出谷部高さＲｖｋが０．０７～０．４３μｍであり、該円すいころ（１３）の表面に存在する微細な凹凸における、凹部の平均面積が５μｍ２以下である。これにより、希薄潤滑下や潤滑油低粘度化において油膜形成性を向上させることで、転がり接触部分での表面損傷の抑制及び滑り接触部分の摩擦増加の抑制を両立させることができる。

Description

円すいころ軸受
　本発明は、円すいころ軸受に関し、特に、車両の変速機やデファレンシャルに使用される円すいころ軸受に関する。
　近年、ＣＯ２排出規制に伴うエンジンの燃費向上、また、電気自動車の場合には電費向上の観点から、変速機などに使用される転がり軸受にも、攪拌抵抗の低い希薄潤滑下での使用や、潤滑油の低粘度化において、回転効率を高めることが求められている。
　また、従来、このような希薄潤滑下で使用される転がり軸受に対して、転動体の表面性状を特定することが種々考案されている。例えば、特許文献１に記載の転がり軸受では、転動体の表面または軌道輪の軌道面の少なくとも一方に、独立した微小凹部形状のくぼみを無数にランダムに形成し、くぼみ以外は滑らかな平滑面に形成し、等価円直径φ３μｍ以下を除いて整理したとき、くぼみの面積率は１４％以上２１％以下、平均面積は１０μｍ2以上３０μｍ2以下、最大面積が３００μｍ2以上５００μｍ2以下、くぼみの体積は０．００７ｍｍ3／ｃｍ2以上０．０１０ｍｍ3／ｃｍ2以下であることを規定している。
　また、特許文献２に記載の円すいころ軸受では、ころピッチ径を小さくすることによってころ係数γを０．９４越とするとともに、円すいころの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、くぼみを設けた表面の面粗さパラメータＲｙｎｉを０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍ、Ｓｋ値を－１．６以下とし、更には保持器を特定形状にしている。
日本国特許第４７５４２３４号公報 日本国特許第４９９４６３８号公報
　ところで、特許文献１に記載の表面性状を有する転動体を円すいころ軸受に応用した場合、円すいころの転動面と軌道輪の軌道面との転がり接触部分においては、希薄潤滑下や潤滑油低粘度化でも転がり接触部の油膜形成性を向上させることでピーリング等の表面損傷を抑えることができると考えられる。しかしながら、円すいころの大径側端面と大鍔部との間の滑り接触部分に対しては、円すいころの大径側端面の凹凸が大きく、潤滑油保持性向上による油膜形成性向上効果よりも、面粗度悪化による油膜形成性悪化の効果が上回ることで、摩擦の増加による軸受回転トルクの悪化や焼付き等が生じる可能性がある。
　また、特許文献２に記載の円すいころ軸受においても、円すいころの大径側端面と大鍔部との間の滑り接触部分について考慮されていない。
　そこで本発明は、円すいころの表面性状をより的確に示すパラメータを用いて規定することで、希薄潤滑下や潤滑油低粘度化において油膜形成性を悪化させることなく、転がり接触部分での表面損傷の抑制及び滑り接触部分の軸受回転トルク悪化や焼付き性悪化の抑制を両立させることができる円すいころ軸受を提供することを目的とする。
　即ち、本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）　内輪及び外輪と、
　該内輪及び外輪間に転動自在に配置される複数の円すいころと、を備える円すいころ軸受であって、
　前記各円すいころの、少なくとも転動面及び大径側端面の表面粗さは、突出山部高さＲｐｋが０．０２～０．１７μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが０．１２～０．２１μｍ、突出谷部高さＲｖｋが０．０７～０．４３μｍであり、該円すいころの表面に存在する微細な凹凸における、凹部の平均面積が５μｍ２以下である、円すいころ軸受。
（２）　前記各円すいころの表面はバレル加工によって仕上げ加工されており、
　前記表面における、極表面の硬さは、前記バレル加工前の表面に対して、１０５％～１３５％の硬さを有する、（１）に記載の円すいころ軸受。
（３）　前記各円すいころの表面性状のアスペクト比Ｓｔｒが０．２以上である、（１）又は（２）に記載の円すいころ軸受。
　本発明の円すいころ軸受では、少なくとも転動面及び大径側端面の表面性状として、凹部の平均面積が５μｍ２以下と小さく、さらにＲｐｋ、Ｒｋ、Ｒｖｋを上記特定の範囲に規定したより微細な凹凸とすることで、希薄潤滑下や潤滑油低粘度化において油膜形成性を向上させ、転がり接触部分での表面損傷の抑制及び滑り接触部分の軸受回転トルク悪化や焼付き性悪化の抑制を両立させることができる。これにより、軸受回転トルク悪化や焼付き性悪化等の問題が発生することなく、長寿命な円すいころ軸受を得ることができる。
円すいころ軸受の一例を示す断面図である。 （ａ）は、研削仕上げ加工後における円すいころの転動面の表面の三次元表面粗さを示し、（ｂ）は、三次元表面粗さを角スペクトルで表した極座標グラフである。 （ａ）は、バレル加工後における円すいころの転動面の表面の三次元表面粗さを示し、（ｂ）は、三次元表面粗さを角スペクトルで表した極座標グラフである。 試験１の結果を示すグラフである。 試験２の結果を示すグラフである。 試験３の結果を示すグラフである。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受について、詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態の円すいころ軸受１０は、希薄潤滑、潤滑油低粘度化など、油膜形成性が乏しい潤滑環境下で使用される車両の変速機やデファレンシャルに適用される。該円すいころ軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に配置される複数の円すいころ１３と、複数の円すいころ１３を周方向に等間隔に保持する保持器１４と、を備える。
　内輪１２は、内輪軌道面１２ａの小径側端部に設けられる小鍔部１５と、内輪軌道面１２ａの大径側端部に設けられる大鍔部１６と、を有する。小鍔部１５は、円すいころ１３の小径側端面１３ａと接触し、大鍔部１６は、円すいころ１３の大径側端面１３ｂと接触する。
　このような円すいころ軸受１０の円すいころ１３を製造する際には、軸受鋼等の円柱状の素材に、鍛造加工等の塑性加工を施して、円すい台状の中間素材を形成し、その後、少なくとも転動面１３ｃ及び大径側端面１３ｂに研削加工、研削仕上げ加工を施す。そして、研削仕上げ加工直後の円すいころ１３の表面は、それぞれ方向性を持った表面（異方性表面）となり、微細な筋状の凹凸が多数形成されている。図２（ａ）は、研削仕上げ加工直後の円すいころ１３の転動面１３ｃの表面を三次元表面粗さ測定器により測定した三次元表面粗さであり、（ｂ）は、三次元表面粗さを角スペクトルで表した極座標グラフであるが、ある方向（図２では９０°付近）に一つの強いピーク（角スペクトル）が現れている。尚、極座標グラフ及び角スペクトルは、ＩＳＯ　２５１７８に規定されている。このような筋状の加工痕では、谷部が一方向に揃っており、潤滑油の保持能力が低い。
　そこで、本実施形態では、研削仕上げ加工後、各円すいころ１３の転動面１３ｃ、小径側端面１３ａ及び大径側端面１３ｂを含む全表面にバレル加工を施して、全表面に方向性を持たない、以下に規定される微細な凹凸を多数形成する。特に、円すいころ１３の転動面１３ｃ及び大径側端面１３ｂは、
（ａ）突出山部高さＲｐｋを０．０２～０．１７μｍ、好ましくは０．０３～０．１０μｍ
（ｂ）コア部のレベル差Ｒｋを０．１２～０．２１μｍ、好ましくは０．１２～０．１９μｍ
（ｃ）突出谷部高さＲｖｋを０．０７～０．４３μｍ、好ましくは０．１７～０．４１μｍ
（ｄ）凹部の平均面積を５μｍ２以下、好ましくは１μｍ２以下、より好ましくは０．８μｍ２以下
とする。なお、Ｒｐｋ、Ｒｋ、Ｒｖｋは、ＩＳＯ　１３５６５－１（ＪＩＳ　Ｂ　０６７１－２）に規定されている。また、凹部の平均面積は、円すいころ１３の最表面位置での面積である。
　（ａ）～（ｄ）の要件を満たす微細な凹凸とすることで、希薄潤滑下や潤滑油低粘度化においても、円すいころ１３の転動面１３ｃと外輪１１又は内輪１２の軌道面１１ａ，１２ａとの転がり接触部分での油膜切れによる表面損傷を抑制できるとともに、円すいころ１３の大径側端面１３ｂと大鍔部１６との間の滑り接触部分の軸受回転トルク悪化や焼付き性悪化を抑制することができ、各接触部分での良好な潤滑状態を維持し、長寿命な円すいころ軸受１０を得ることができる。
　また、バレル加工により、円すいころ１３の極表面の硬さも高めることができる。バレル加工後の極表面の硬さは、鋼種や熱処理により異なるが、本実施形態においては、バレル加工前に比べて１０５％～１３５％、好ましくは、１１０～１２０％高くなる。極表面の硬さが高くなることにより、寿命を向上することができる。なお、極表面とは、表面から５μｍまでの深さの部分を言い、極表面の硬さとは、マイクロビッカース硬度測定機において、試験力１００ｇにて測定したときの硬さである。
　また、バレル加工後の円すいころ１３の転動面１３ｃの表面を同様に三次元表面粗さ測定器を用いて測定すると、図３（ａ）に示すような三次元表面粗さ、及び図３（ｂ）に示すような極座標グラフが得られる。この場合、バレル加工後の円すいころ１３の転動面１３ｃ、小径側端面１３ａ及び大径側端面１３ｂを含む全表面は、いずれも方向性を持たない表面（等方性表面）となり、ほぼ全ての方向に角スペクトルが分散している。また、角スペクトルのピーク高さも、特定の角度のみ特に高くなることもなく、ほぼ全方向に一様に凹凸が分布していると言える。
　異方性表面と等方性表面を表す指標として、ＩＳＯ　２５１７８で規定される表面性状アスペクト比Ｓｔｒが知られている。このＳｔｒは０～１の範囲であり、１に近いほど「等方性」が高いことを示している。本実施形態では、円すいころ１３の各表面１３ａ、１３ｂ、１３ｃの表面性状のアスペクト比Ｓｔｒが０．２以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましく、０．７以上であることが特に好ましい。Ｓｔｒが０．２未満では凹凸の等方性が不十分であり、凹凸による潤滑油の保持能力が十分ではなく、耐久性の向上効果が十分に得られないおそれがある。
　以下、従来例、実施例及び参考例を用いて、試験１～３によって、本発明の効果について確認を行った。
　なお、従来例では、鋼材（ＳＵＪ２）に、塑性加工、研削加工、研削仕上げ加工を施して、円すいころ軸受の円すいころを作製した。また、実施例では、従来例の円すいころに、更にバレル加工を施して、表１に示す表面性状とした。さらに、参考例では、従来例の円すいころに、実施例と異なる条件で、バレル加工を施して、表１に示す表面性状とした。なお、表１の参考例及び実施例では、円すいころの個数ｎを３０とし、Ｒｐｋ、Ｒｋ、Ｒｖｋは、ｎ個の円すいころの最小値と最大値を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（試験１）
　従来例、実施例の各円すいころを用いた円すいころ軸受に対して、潤滑油として低粘度油（ＩＳＯ ＶＧ１０～ＶＧ１５想定）を同じ供給量で供給し、希薄潤滑下条件を想定した耐久試験を行った。耐久試験では、動等価荷重２００００Ｎ程度を負荷し、回転速度４０００ｍｉｎ－１にて軸受を回転させ、異常が発生するまでの回転時間を測定した。
　この結果、図４に示すように、従来例では円すいころの転動面に油膜形成性が悪い状況で発生し易いピーリングなどの異常が早期に発生したが、実施例では、従来例の約８倍の回転時間後でも異常を発生せず、微細な凹凸による油膜形成性向上効果により、耐久性が向上したのがわかった。
（試験２）
　つぎに、従来例、実施例及び参考例の各円すいころを用いた円すいころ軸受に対して、試験開始前に軸受に潤滑油としてＩＳＯ　ＶＧ３２相当の汎用油を塗布し、試験中は潤滑油を供給することなく、アキシアル荷重４０００Ｎを負荷し、回転速度４０００ｍｉｎ－１にて軸受を回転させ、滑り摩擦が主である大径側端面と大鍔部との間が焼付きに至るまでの回転時間（焼付き寿命）を測定した、
　この結果、図５に示すように、焼付き寿命は従来例及び実施例ともにほぼ同等であるが、参考例では、これらの約１／４にまで低下していた。これは、微細な凹凸が実施例よりも参考例のほうが大きいため、大径側端面と大鍔部との間での摩擦が増加したことで発熱が大きくなったためと考えられる。
（試験３）
　さらに、従来例、実施例及び参考例の各円すいころを用いた円すいころ軸受に対して、試験２と同様の潤滑油を供給しながら、軸受の回転数を変化させ、アキシアル荷重３０００Ｎを負荷し、回転速度毎の軸受回転トルクを測定した。
　この結果を図６に示すが、実施例及び従来例はほぼ同等の挙動を示しているが、微細な凹凸が実施例よりも大きい参考例は低速時の軸受回転トルクが大きくなっていることがわかる。
　上記の結果から、それぞれの表面性状が、突出山部高さＲｐｋが０．０２～０．１７μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが０．１２～０．２１μｍ、突出谷部高さＲｖｋが０．０７～０．４３μｍであり、該円すいころの表面に存在する微細な凹凸における、凹部の平均面積が０．８μｍ２以下である、複数の円すいころを備えた円すいころ軸受とすることで、良好な耐久性、耐焼付き性、トルク性能が得られることが確認できた。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０１９年３月２５日出願の日本特許出願（特願２０１９－５６９７０）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１０　円すいころ軸受
１１　外輪
１２　内輪
１３　円すいころ
１３ｂ　大径側端面
１３ｃ　転動面

Claims (3)

  1. 　内輪及び外輪と、
    　該内輪及び外輪間に転動自在に配置される複数の円すいころと、を備える円すいころ軸受であって、
    　前記各円すいころの、少なくとも転動面及び大径側端面の表面粗さは、突出山部高さＲｐｋが０．０２～０．１７μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが０．１２～０．２１μｍ、突出谷部高さＲｖｋが０．０７～０．４３μｍであり、該円すいころの表面に存在する微細な凹凸における、凹部の平均面積が５μｍ２以下である、円すいころ軸受。
  2. 　前記各円すいころの表面はバレル加工によって仕上げ加工されており、
    　前記表面における、極表面の硬さは、前記バレル加工前の表面に対して、１０５％～１３５％の硬さを有する、請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 　前記各円すいころの表面性状のアスペクト比Ｓｔｒが０．２以上である、請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102647465B1 (ko) * 2019-03-25 2024-03-13 닛본 세이고 가부시끼가이샤 원추 롤러 베어링
JP7032469B2 (ja) * 2020-03-26 2022-03-08 大同メタル工業株式会社 摺動部材

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002187049A (ja) * 2000-12-22 2002-07-02 Toyoda Mach Works Ltd 研削加工方法
JP2003269468A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Koyo Seiko Co Ltd ころ軸受
JP2008057478A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Nippon Piston Ring Co Ltd シリンダライナとピストンリングの組み合わせ
JP4754234B2 (ja) 2005-02-17 2011-08-24 Ｎｔｎ株式会社 転がり軸受
JP4994638B2 (ja) 2005-10-28 2012-08-08 Ｎｔｎ株式会社 円すいころ軸受
JP2015094402A (ja) * 2013-11-11 2015-05-18 日本精工株式会社 ころ軸受
JP2017082977A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 日野自動車株式会社 有摺接面部材及び有摺接面部材の製造方法
JP2019056970A (ja) 2017-09-19 2019-04-11 カシオ計算機株式会社 情報処理装置、人工知能選択方法及び人工知能選択プログラム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5312606Y2 (ja) 1972-11-30 1978-04-05
JP4465895B2 (ja) * 2000-05-22 2010-05-26 日本精工株式会社 ころ軸受
EP1260723B1 (en) * 2001-05-16 2007-01-31 JTEKT Corporation Roller bearing having streaked grinding trail on the rollers end faces and on the flange guide surface
JP2004183783A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2004308665A (ja) * 2003-04-01 2004-11-04 Fuji Heavy Ind Ltd 歯車
JP2011196543A (ja) * 2010-02-23 2011-10-06 Nsk Ltd ころ軸受およびその製造方法
US20130170780A1 (en) 2010-02-23 2013-07-04 Nsk Ltd. Roller Bearing and Method for Manufacturing the Same
JP5920221B2 (ja) * 2010-11-12 2016-05-18 日本精工株式会社 作動装置の製造方法
KR102647465B1 (ko) * 2019-03-25 2024-03-13 닛본 세이고 가부시끼가이샤 원추 롤러 베어링
JP6885491B2 (ja) * 2019-04-26 2021-06-16 日本精工株式会社 摺動部材の摩擦設計方法および表面粗さ管理方法並びに摺動機構の製造方法
DE112020004434T5 (de) * 2019-09-19 2022-06-23 Ntn Corporation Kegelrollenlager
WO2021054281A1 (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 Ntn株式会社 円すいころ軸受

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002187049A (ja) * 2000-12-22 2002-07-02 Toyoda Mach Works Ltd 研削加工方法
JP2003269468A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Koyo Seiko Co Ltd ころ軸受
JP4754234B2 (ja) 2005-02-17 2011-08-24 Ｎｔｎ株式会社 転がり軸受
JP4994638B2 (ja) 2005-10-28 2012-08-08 Ｎｔｎ株式会社 円すいころ軸受
JP2008057478A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Nippon Piston Ring Co Ltd シリンダライナとピストンリングの組み合わせ
JP2015094402A (ja) * 2013-11-11 2015-05-18 日本精工株式会社 ころ軸受
JP2017082977A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 日野自動車株式会社 有摺接面部材及び有摺接面部材の製造方法
JP2019056970A (ja) 2017-09-19 2019-04-11 カシオ計算機株式会社 情報処理装置、人工知能選択方法及び人工知能選択プログラム

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