JP7455030B2 - 転動体構造及びころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、転動体構造及びころ軸受に関する

従来、グリース潤滑されるころ軸受において、転がりおよび滑り接触部の潤滑に供する内部グリース保持空間を増加し、軸受の長寿命化に適した円筒ころ軸受が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の円筒ころ軸受は、図１４に示すように、外周面５１に内輪軌道５２を有する内輪５３と、内周面５４に外輪軌道５５を有する外輪５６と、内輪５３の内輪軌道５２と外輪５６の外輪軌道５５との間に転動自在に設けられる円筒ころ５７と、円筒ころ５７を保持する保持器５８とを備えたものである。

この場合、外輪５６の内周面の軸方向両端部に周方向に沿って配設される一対の鍔部６０，６０が設けられ、この鍔部６０，６０間に外輪軌道５が設けられる。そして、この鍔部６０，６０間に、円筒ころ５７が周方向に沿って所定ピッチで配設される。また、各円筒ころ５７は、保持器５８のポケットに嵌合されることによって、周方向に沿って所定ピッチで保持される。

そして、鍔部６０、６０と外輪軌道５５との間のコーナ部に全周にわたってグリースを保持するために溝（グリース溜まり）６１、６１が設けられている。

このようにグリース溜まり６１，６１を設けることによって、軸受の高速連続回転下において、遠心力によるグリースの飛散流出を防止でき、軸受内部に充分量のグリースを保持できる。また、軸受の低速回転時には溝内に保持されたグリースが円筒ころ５７の端部に付着して、その円筒ころ５７の回転により、ころ端面を介して適量のグリースが軸受全体、特に保持器案内面に補給できるというものである。

特開２００２－２７６６７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、転動領域（軌道面）端部への基油供給にとまっているので、接触領域幅の広い線接触では潤滑不良となる。また、グリース溜まりに基油分離を促進する機能を有さないので、グリース溜まり内からの軌道面への基油の供給不足となる。

そこで、本発明は、グリースからの基油分離を促進して、転動面内にグリースの基油を供給することができて油膜切れを防止できる転動体構造及びころ軸受を提供する。

本発明の転動体構造は、第１転動面を有する第１部材と第２転動面を有する第２部材と、前記第１部材の第１転動面と前記第２部材の第２転動面との間で転動する複数の転動体とを備え、グリース潤滑される転動体構造であって、前記第1部材の第１転動面と、前記第２部材の第２転動面と、前記転動体の外周転動面との少なくもいずれかの転動面に、その転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路を設けるとともに、その流路に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まりを設け、前記流路はグレーティング状凹凸の周期構造を備え、かつ、この流路が設けられた転動面の相手側の面が、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路に対応する部位の転動後に、流路に対応しない部位が形成される転動を有するものである。

本発明の転動体構造によれば、転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路は、グレーティング状凹凸の周期構造が設けられているので、流路の表面積が大きく、濡れ性と毛細管現象により基油移動性が促進される。これによって、転動体接触領域中央部から排除されたグリースの潤滑油（基油）を引き出し、転動体の軸方向中央部付近の油膜切れが予測される接触域にも基油を供給できる。すなわち、周期構造全面を基油で濡れた状態に保つことができる。特に、グリースの基油を保持した周期構造に、転動体の転がりにより周期構造の端から徐々に圧力がかかることになる。このため、周期構造内の基油は、転動体との接触部よりも転動方向前方の周期構造未加工面に押し出すことになり、この未加工面に基油が供給されることで、油膜切れを有効に防止できる。なお、周期構造が設けられた転動面とその相手側の面とはいわゆるヘルツ接触状となるので、例えば、第１部材の転動面に、流路が形成されている場合では、転動体との接触部よりも転動方向後方側にも周期構造内の基油が押し出され、この転動方向後方側の周期構造未加工面に基油が供給される。

ところで、流路を設けたことにより、流路と流路が設けられていない転動面との間に段差が生じている。しかしながら、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路に対応する部位の転動後に、流路に対応しない部位が形成される転動（好ましくは、流路に対応しない部位が形成される転動後に、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動）を有するものであるので、形成されている段差に、この転動体が引っかかることなく、滑らかに転動することができる。また、流路が設けられた転動面の相手側の面が、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動である場合、常に、ころと相手側の転動面との間は油切れを生じることなく転動運動を行うことができる。また、流路に対応する部位の転動後に、流路に対応しない部位が形成される転動を有するものであっても、ころに付着した基油によって、油切れを生じることなく転動運動を行うことができる。

さらに、本発明では、流路に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まりを設けたことによって、転動面から流出しようとする基油をグリース溜まりに回収できるとともに、グリース溜まりから転動面に基油を供給することができる。

グリース溜まりに、グレーティング状凹凸の周期構造を設けることによって、表面積増加による濡れ性向上、毛細管現象の効果が加わり、グリースの基油分離と基油移動性が促進される。グリースから分離された基油は、グリース溜まり内に行きわたり、転動領域内からグリース溜まりに連通する流路を介して転動領域内に供給され、長期にわたって低摩擦を維持することができる。

前記流路は、グレーティング状凹凸の周期構造のみで構成されていても、凹溝と、この凹溝内に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造とで構成されていてもよい。凹溝と、凹溝内に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造とで構成されたものでは、流路が設けられた転動面が、長期にわたる使用によって摩耗・摩滅しても、周期構造が失われず、耐用性に優れた転動体構造となる。

前記流路及びグリース溜まりは第１部材に形成されていても、第２部材に形成されていても、転動体に形成されていてもよい。

前記流路のグレーティング状凹凸の周期構造にグリースの増ちょう剤が担持されるのが好ましい。このように構成することにより、基油の保持性、移動性が良好となり、転動領域内への基油の供給能力が向上する。

前記グレーティング状凹凸の周期構造は、凸部頂点が非平坦面となって連続的に高さが変化しているのが好ましい。このように構成することによって、開口部が広くなり、基油を効率的に取り込むことができる。

前記グレーティング状凹凸の周期構造の凹凸が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下であるのが好ましい。すなわち、この周期構造は、連続的に高さが変化するものであって、凹凸の高低差（凹部の底部から凸部の頂点までの高さ）が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下である。このように構成することによって、基油の保持性、移動性を向上することが できる。周期構造の凹凸が５０ｎｍ未満では十分な量の増ちょう剤を担持できず、凹凸および周期ピッチが１０μｍを超えると増ちょう剤や基油がほとんど流出してしまうおそれがある。

前記流路のグレーティング状凹凸の周期構造が、複数の配向方向で設けられているのが好ましい。すなわち、配向方向が相違する複数の周期構造が設けられるのが好ましい。グレーティング状凹凸の周期構造が複数の配向方向で設けられていることで、流路と基油とのなじみ（濡れ）がよくなるとともに表面積が増加して、濡れ性向上、毛細管現象の効果が加わり流路の進展方向及び幅方向に潤滑剤を速やかに濡れ広げることができる。すなわち、ある方向に進展する周期構造において、先行して潤滑剤が濡れ広がり、さらに、その周期構造から別の方向に進展する周期構造にわたって潤滑剤が濡れ広がる。その結果基油の循環性が向上して転動面への基油の供給性が向上し、転動面の油膜切れを防止することができる。

本発明の第１のころ軸受は、外周面に内側転動面を有する内輪と、内周面に外側転動面を有する外輪と、前記内輪の内側転動面と前記外輪との外側転動面との間に転動自在に配置される複数個のころとを備えたラジアルころ軸受であって、前記転動体構造における、前記第１部材を前記内輪とし、前記第２部材を前記外輪とし、前記転動体を前記ころとしたものである。

本発明の第２のころ軸受は、一対の軌道盤と、この軌道盤の相対面する転動面間に配設される複数個のころとを備えたスラストころ軸受であって、前記転動体構造における、前記第１部材を一方の軌道盤とし、前記第２部材を他方の軌道盤とし、前記転動体を前記ころとしたものである。

本発明は、グリースからの基油分離が促進され、転動面内にグリースの基油を供給するとともに、転動面内から流出する基油を効率的に回収できる。これにより、転動面の油膜切れを有効に防止でき、グリース潤滑下において、長期にわたって低摩擦を維持できる転動体構造を提供できる。

本発明の転動体構造であるラジアルころ軸受の要部断面図である。 図１のころ軸受の第１部材である内輪と転動体であるころの簡略斜視図である。 内輪を展開した状態の平面図である。 内輪を展開した状態の正面図である。 グレーティング状凹凸の周期構造を示し、（ａ）は拡大平面図であり、（ｂ）は断面プロファイルである。 周期構造の形成に用いるレーザ表面加工装置の簡略図である。 流路を示し、（ａ）は断面形状が扁平矩形状である流路の断面図であり、（ｂ）は断面形状が扁平台形状である流路の断面図であり、（ｃ）は断面形状が扁平半楕円形状である流路の断面図である。 グリース溜まりを示し、（ａ）は断面形状が扁平矩形状であるグリース溜まりの断面図であり、（ｂ）は断面形状が扁平台形状であるグリース溜まりの断面図であり、（ｃ）は断面形状が扁平半楕円形状であるグリース溜まりの断面図である。 流路を示し、（ａ）は第１の変形例の簡略図であり、（ｂ）は第２の変形例の簡略図である。 流路の第３の変形例の簡略図である。 複数の配向方向の周期構造を有する流路を示す簡略斜視図である。 本発明の転動体構造であるスラストころ軸受の要部断面図である。 図１２に示す一方の軌道盤の簡略底面図である 従来のころ軸受（円筒ころ軸受）の要部断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１～図１１に基づいて説明する。

図１に本発明の転動体構造であるころ軸受（ラジアルころ軸受）の要部拡大図を示し、この転動体構造（ころ軸受）は、円筒面からなる外周面１に第１転動面（内側転動面）２を有する第１部材３と、円筒面からなる内周面５に第２転動面（外側転動面）６を有する第２部材７と、第１部材３の内側転動面２と第２部材７の外側転動面６との間で転動する複数の転動体８とを備え、グリース潤滑されるものである。この場合、第１部材３が、ころ軸受の内輪１０を構成し、第２部材７がころ軸受の外輪１１を構成し、転動体８がころ軸受のころ１２を構成する。グリースは、原料基油に増ちょう剤を分散させて半固体または固体化したものである。第１部材３、ころ１２、及び第２部材７は、炭素鋼、銅、アルミニウム、白金、超硬合金等であっても、炭化ケイ素や窒化ケイ素等のシリコン系セラミックスであっても、エンジニアプラスチック等であってもよい。

また、グリースには、カルシウム石けんグリースやリチウム石けん系グリース等の石けん系グリース、又は、ウレアグリースやベントナイトグリース等の非石けん系グリースがあり、第１・第２部材３、７の材質、使用する環境等に応じて種々のグリースを用いることができる。

また、転動体８であるころ１２は、内輪１０と外輪１１との間に介在される保持器１３に保持される。すなわち、保持器１３は周方向に沿って所定間隔でポケット１３ａが設けられ、各ポケット１３ａにころ１２がその軸心回りに回転自在に嵌合されている。

この場合、図２～図４に示すように、内輪１０である第１部材３の内側転動面２に、その転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路２０を設けるとともに、その流路２０に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まり２１を設けている。

この場合、内輪１０の軸方向両端部側に一対のグリース溜まり２１、２１を設け、この一対のグリース溜まり２１、２１間に、周方向に沿って所定ピッチで、流路２０が設けられている。各流路２０は、グリース溜まり２１に対して所定角度で傾斜している。この傾斜角度θとしては、例えば流路２０の幅をＷとし、一対のグリース溜まり２１、２１間寸法をＬとしたときに、ｃｏｓθ＞Ｗ／Ｌの式を満たす０°＜θ＜９０°である。

流路２０は、図７に示すように凹溝２２と、この凹溝２２に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造２５（図５参照）とで構成される。凹溝２２の形状としては、図７（ａ（ｂ）（ｃ）等に示すように種々の形状のものを採用できる。図７（ａ）では、断面形状が扁平矩形状である凹溝２２を示し、図７（ｂ）は断面形状が扁平台形状である凹溝２２を示し、図７（ｃ）は断面形状が扁平半楕円形状である凹溝２２を示している。なお、図３に示す凹溝２２の断面形状は、断面形状が半円形状のものを採用している。

グリース溜まり２１、２１も、図８に示すような凹溝２３と、この凹溝２３に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造２５（図５参照）とで構成される。凹溝２３の形状としては、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）等に示すように種々の形状のものを採用できる。図８（ａ）では、断面形状が扁平矩形状である凹溝２３を示し、図８（ｂ）は断面形状が扁平台形状である凹溝２３を示し、図８（ｃ）は断面形状が扁平半楕円形状である凹溝２３を示している。

この実施形態では、グリース溜まり２１の溝深さをｄａ、ｄｂ、ｄｃとし、流路２０の溝深さをｄａ１、ｄｂ１、ｄｃ１としたとき、ｄａ、ｄｂ、ｄｃ＞ｄａ１、ｄｂ１、ｄｃ１とし、グリース溜まり２１の幅寸法をＷａ、Ｗｂ、Ｗｃとし、流路２０の幅寸法をＷａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１としたとき、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ＞Ｗａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１としているが、これらに限るものではない。

すなわち、各図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すグリース溜まり２１の溝深さや幅寸法を形状毎に相違させても、各図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す流路２０の溝深さや幅寸法を形状毎に相違させてもよい。また、ｄａ、ｄｂ、ｄｃ＝ｄａ１、ｄｂ１、ｄｃ１としたり、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ＝Ｗａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１としたりできる。逆にｄａ、ｄｂ、ｄｃ＜ｄａ１、ｄｂ１、ｄｃ１としたり、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ＜Ｗａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１としたりできる。

流路２０及びグリース溜まり２１に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造２５は、図５（ａ）に示すように、微小の凹部２６と微小の凸部２７とが交互に所定ピッチで形成されてなるものである。

図６に示すように、レーザ発生器３１と光学系３０とを備えたレーザ表面加工装置を使用して形成する。図６に示すレーザ表面加工装置では、レーザ発生器３１は、ミラー３２により加工材料Ｗに向けて折り返され、メカニカルシャッタ３３に導かれる。レーザ照射時はメカニカルシャッタ３３を開放し、レーザ照射強度は１／２波長板３４と偏光ビームスプリッタ３６によって調整可能とし、１／２波長板３５によって偏光方向を調整し、集光レンズ３７によって、ＸＹθステージ３９上の加工材料Ｗ表面に集光照射することになる。

周期構造形成は、加工閾値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを照射し、その照射部分をオーバーラップさせながら走査して、自己組織的に形成している。すなわち、アブレーション閾値近傍のフルエンスで直線偏光のレーザをワーク（加工材料）Ｗに照射した場合、入射光と加工材料Ｗの表面に沿った散乱光またはプラズマ波の干渉により、レーザ波長と同程度の周期間隔で、エネルギー分布にわずかな粗密が生じる。一般的な加工方法ではレーザ照射面全体が加工されるが、加工閾値近傍のエネルギー密度でレーザ照射することで、高エネルギー部分を選択的に加工することができる。その結果、１光軸のレーザ照射でありながら、グレーティング状の周期構造が形成される。このとき、加工に用いるレーザのパルス幅が長くなるほど熱影響や加工蒸散物との相互作用によるレーザの散乱によって周期構造に乱れが生じることになる。

このグレーティング状凹凸の周期構造２５は、図５（ｂ）で示すように、連続的に高さが変化するものである。この凹凸の高低差（凹部２６の底部から凸部２７の頂点までの高さ）が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下であるのが好ましい。

流路２０の周期構造２５の配向方向として凹溝２２の長手方向に沿う方向であっても、この長手方向に対して直交する方向であっても、さらには、所定角度（例えば、４５度程度）に傾斜したものであってもよい。また、グリース溜まり２１の周期構造２５の周期構造２５の配向方向として転動方向（図３及び図４の矢印Ａ方向）と平行方向であっても、直交方向であっても、さらには、所定角度（例えば、４５度程度）に傾斜したものであってもよい。ここで、平行方向とは、概ね平行となっていることをいい、製造上の誤差による若干の傾きを許容する範囲を含む。また、直交方向とは、概ね直交となっていることをいい、製造上の誤差による若干の傾きを許容する範囲を含む。

ところで、転動体８であるころ１２は、図２に示すように、その軸心方向が、グリース溜まり２１と直交する方向に配設され、また、流路２０がグリース溜まり２１に対して所定角度で傾斜している。このため、第１部材３に対して転動体８が矢印Ａ方向に転動していけば、この実施形態ではさ、転動体８は、内側転動面２の流路２０に対応する部位と、内側転動面２の流路２０に対応しない部位とが、常時存在することになる。

本発明の転動体構造では、転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路２０は、グレーティング状凹凸の周期構造２５が設けられているので、流路２０の表面積が大きく、濡れ性と毛細管現象により基油移動性が促進される。これによって、転動体接触領域中央部から排除されたグリースの潤滑油（基油）を引き出し、転動体８の軸方向中央部付近の油膜切れが予測される接触域にも基油を供給できる。すなわち、周期構造２５全面を基油濡れた状態に保つことができる。特に、グリースの基油を保持した周期構造２５に、転動体８の転がりにより周期構造の端から徐々に圧力がかかることになる。このため、周期構造２０内の基油は、転動体８との接触部よりも転動方向前方の周期構造未加工面に押し出すことになり、この未加工面に基油が供給されることで、油膜切れを有効に防止できる。なお、周期構造２５が設けられた転動面とその相手側の面とはいわゆるヘルツ接触状となるので、例えば、第１部材３の転動面２に、流路２０が形成されている場合では、転動体８との接触部よりも転動方向後方側にも周期構造２５内の基油を押し出され、この転動方向後方側の周期構造未加工面に基油が供給される。

ところで、流路２０を設けたことにより、流路２０と流路２０が設けられていない転動面２との間に段差が生じている。しかしながら、本発明の実施形態の転動体構造では、流路２０が設けられた転動面２の相手側の面８ａが、常に、流路２０に対応する部位と流路２０に対応しない部位とが形成される転動、つまり、第１部材３の転動面２に、流路２０が形成されている場合では、第１部材３の転動面２に対して、相対的に転動体８が転動することになる。このため、形成されている段差に、この転動体８が引っかかることなく、滑らかに転動することができる。このため、流路２０の幅寸法、流路２０の配設ピッチ、流路２０の傾斜角度θ等を、「流路が設けられた転動面の相手側の面が、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動である」ように設定する必要がある。このように設定することによって、転動体８は滑らかに転動する。

さらに、流路２０に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まり２１を設けたことによって、転動面２から流出しようとする基油をグリース溜まり２１に回収できるとともに、グリース溜まり２１から転動面２１に基油を供給することができる。

前記流路２０は、凹溝２２と、この凹溝２２内に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造２５とで構成されているので、流路２０が設けられた転動面２が、長期にわたる使用によって摩耗・摩滅しても、周期構造が失われず、耐用性に優れた転動体構造となる。

また、流路２０は、グレーティング状凹凸の周期構造２５のみで構成してもよい。このように、凹溝２２を有さなくても、このような場合でも流路の表面積が大きく、濡れ性と毛細管現象により基油移動性が促進されるので、油膜切れを有効に防止できる等の凹溝２２を有する場合と同様の作用効果を奏することができる。

グリース溜まり２１に、グレーティング状凹凸の周期構造２５を設けるのが好ましい。このこのように構成することによって、表面積増加による濡れ性向上、毛細管現象の効果が加わり、グリースの基油分離と基油移動性が促進される。グリースから分離された基油は、グリース溜まり２１内に行きわたり、転動領域内からグリース溜まり２１に連通する流路２０を介して転動領域内に供給され、長期にわたって低摩擦を維持することができる。

流路２０およびグリース溜まり２１の周期構造２５は、凸部２７頂点が非平坦面となって連続的に高さが変化しているのが好ましい。このように構成することによって、開口部が広くなり、基油を効率的に取り込むことができる。

流路２０およびグリース溜まり２１の周期構造２５の凹凸が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下であるのが好ましい。すなわち、この周期構造２５は、連続的に高さが変化するものであって、凹凸の高低差（凹部の底部から凸部の頂点までの高さ）が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下である。このように構成することによって、基油の保持性、移動性を向上することが できる。周期構造２５の凹凸が５０ｎｍ未満では十分な量の増ちょう剤を担持できず、凹凸および周期ピッチが１０μｍを超えると増ちょう剤や基油がほとんど流出してしまうおそれがある。

しかしながら、流路２０間隔を比較的大きくとれば、ころ１２が、流路２０に対応する部位と流路２０に対応しない部位とを有する転動後に、流路２０に対応しない部位が形成される転動を有する。このような場合であってもよい。

ところで、流路２０が設けられた転動面の相手側の面が、流路２０に対応する部位と流路２０に対応しない部位とが形成される転動である場合、常に、ころ１２と相手側の転動面との間は油切れを生じることなく転動運動を行うことができる。これに対して、流路２０に対応する部位の転動後に、流路２０に対応しない部位が形成される転動を有するものであっても、ころ１２に付着した基油によって、油切れを生じることなく転動運動を行うことができる。なお、流路２０に対応しない部位が形成される転動が、長くなれば、油切れを生じるおそれがある。このため、油切れを生じさせないように、隣り合う流路２０間の間隔を、流路２０の幅寸法Ｗ、流路２０の傾斜角度θ、ころ径、さらには使用するグリース等に応じて種々設定する必要がある。また、流路２０に対応しない部位が形成される転動後には流路２０に対応する部位と流路２０に対応しない部位とが形成される転動を有するものとすることによって、形成されている段差に、この転動体８が引っかかることなく、滑らかに転動することができる。

次に、図９（ａ）（ｂ）は流路２０の変形例を示し、流路２０の中間部位（グリース溜まり２１，２１間の中間部位）に屈曲部４０を有するものである。すなわち、図９（ａ）に示す流路２０は、一方のグリース溜まり２１（２１Ａ）から転動方向（矢印Ａ方向）に傾斜する第１流路４１Ａと、他方のグリース溜まり２１（２１Ｂ）から転動方向（矢印Ａ方向）に傾斜する第２流路４１Ｂとからなる。

また、図９（ｂ）に示す流路２０は、一方のグリース溜まり２１（２１Ａ）から転動方向（矢印Ａ方向）と反対の矢印Ｂ方向に傾斜する第１流路４１Ｃと、他方のグリース溜まり２１（２１Ｂ）から転動方向（矢印Ａ方向）と反対の矢印Ｂ方向に傾斜する第２流路４１Ｄとならなる。

この図９に示す流路２０においても、周期構造２５のみでもって構成してもよく、凹溝２２と、この凹溝２２内に設けられる周期構造２５とでもって構成してもよい。

これらの場合も、流路２０の幅寸法、流路２０の配設ピッチ、流路２０の傾斜角度θ等を、「流路２０に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路２０に対応する部位の転動後に、流路２０に対応しない部位が形成される転動を有するものである」ように設定する必要がある。

このような流路２０であっても、設けられる周期構造２５の配向方向は任意に設定することができる。また、第１流路４１Ａ，４１Ｃと第２流路４１Ｂ，４１Ｄとが同じ配向方向であっても、相違する配向方向であってもよい。

図１０は流路の別の変形例である。この場合の流路２０は、一方のグリース溜まり２１Ａの流路２０の連結部２０ａと、他方のグリース溜まり２１Ｂの流路２０の連結部２０ｂとが相対面した状態で湾曲している。この図１０に示す流路２０においても、周期構造２５のみでもって構成してもよく、凹溝２２と、この凹溝２２内に設けられる周期構造２５とでもって構成してもよい。また、周期構造２５の配向方向を任意に設定できる。

この場合も、「流路２０に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路２０に対応する部位の転動後に、流路２０に対応しない部位が形成される転動を有するものである」ように設定する必要がある。なお、図１０では、一方のグリース溜まり２１Ａの流路２０の連結部２０ａと、他方のグリース溜まり２１Ｂの流路２０の連結部２０ｂとが相対面するものであったが、相対面しないように湾曲した流路２０であってもよい。

このため、図９（ａ）（ｂ）及び図１０に示す流路２０を有するものであっても、図１及び図２に示す流路２０を有するものと同様の作用効果を奏することができる。

次に図１１に示す流路２０では、その周期構造２５が複数の配向方向で設けられている。すなわち、凹溝２２の底部において、その配向方向が凹溝２２の長手方向である第１周期構造２５ａと、この第１周期構造２５ａの両側に配設される第２・第３周期構造２５ｂ、２５ｃを備える。第２・第３周期構造２５ｂ、２５ｃが、凹溝２２の長手方向と直交する方向の幅方向に沿った配向方向とされる。また、このように周期構造が複数の配向方向で設けられるものであっても、凹溝２２の断面形状は図７等に示すような種々の形状のもので構成できる。

このように、グレーティング状凹凸の周期構造２５が複数の配向方向で設けられていることで、流路２０と基油とのなじみ（濡れ）がよくなるとともに表面積が増加して、濡れ性向上、毛細管現象の効果が加わり流路の進展方向及び幅方向に潤滑剤を速やかに濡れ広げることができる。すなわち、ある方向に進展する周期構造２５において、先行して潤滑剤が濡れ広がり、さらに、その周期構造２５から別の方向に進展する周期構造２５にわたって潤滑剤が濡れ広がる。その結果基油の循環性が向上して転動面への基油の供給性が向上し、転動面の油膜切れを防止することができる。

また、配向方向として、図１１に示すものに限るものではなく、第１周期構造２５ａの配向方向が凹溝２２の長手方向と直交する方向の幅方向に沿ったものであり、第２・第３周期構造２５ａの配向方向が凹溝２２の長手方向に沿ったものでもよい。すなわち、各周期構造２５ａ、２５ｂ、２５ｃの配向方向は任意に設定できる。また、周期構造２５として、第１・第２・第３周期構造２５ａ、２５ｂ、２５に限るものではなく、第４乃至それ以上の周期構造を有していてもよい。このような場合も、各配向方向は任意に設定され、少なくとも２つの周期構造２５の配向方向が相違するものが好ましい。

前記実施形態では、内輪１０である第１部材３の内側転動面２に、流路２０とグリース溜まり２１を設けていたが、他の実施形態として、外輪１１である第２部材７の外側転動面６に、流路２０とグリース溜まり２１を設けたり、ころ１２としての転動体８の外周転動面８ａに、流路２０とグリース溜まり２１を設けたりしてもよい。

このような他の実施形態であっても、内輪１０の内側転動面２に、流路２０とグリース溜まり２１を設けたものと同様の作用効果を奏する。

ところで、図１２は、本発明の転動体構造であるスラストころ軸受を示す。このスラストころ軸受は、平板リング状の一対の軌道盤５１，５２と、この軌道盤５１，５２の相対面する転動面５１ａ、５２ａ間に周方向に沿って所定ピッチで配設される複数の転動体８としてのころ５３と、このころ５３を所定ピッチで保持する保持器５４とを備える。すなわち、一方の軌道盤５１は、その内面（他方の軌道盤５２の対向面）が第１転動面２（５１ａ）である第１部材３であり、他方の軌道盤５２は、その内面（一方の軌道盤５１の対向面）が第２転動面６（５２ａ）である第２部材７であり、ころ５３が転動体８である。

この場合、図１３に示すように、一方の軌道盤５１の転動面５１ａには、転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路２０を設けるとともに、その流路２０に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まり２１，２１を設けている。すなわち、グリース溜まり２１は、外径側に配設される円環状の外径側グリース溜まり２１と内径側に配設される円環状の内径側グリース溜まり２１とを備え、外径側グリース溜まり２１と内径側グリース溜まり２１とを周方向に沿って所定ピッチで配設される複数の流路２０で連通されている。また、流路２０は、径方向に対して所定角度θ１で傾斜している。この所定角度θ１としては、例えば流路２０の幅をＷとし、内径側グリース溜まり２１と外径側グリース溜まり２１との間寸法をＬとしたときに、ｃｏｓθ１＞Ｗ／Ｌの式を満たす０°＜θ＜９０°である。

そして、各流路２０はグレーティング状凹凸の周期構造２５を備え、かつ、この流路２０が設けられた転動面５１ａの相手側も面５２ａが、流路２０に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路２０に対応する部位の転動後に、流路２０に対応しない部位が形成される転動を有するものである。また、グリース溜まり２１、２１にも周期構造２５が形成されている。

従って、このようなスラストころ軸受であっても、ラジアルころ軸受と同様、「グリースからの基油分離が促進され、転動面内にグリースの基油を供給するとともに、転動面内から流出する基油を効率的に回収できる。これにより、転動面の油膜切れを有効に防止でき、グリース潤滑下において、長期にわたって低摩擦を維持できる」という作用効果を奏することができる。

ところで、このスラストころ軸受の流路２０は、図７(ａ)(ｂ)(ｃ)等に示すような断面形状の凹溝２２と、この凹溝２２に形成される周期構造２５で形成され、グリース溜まり２１、２１も、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）等に示すような断面形状の凹溝２３と、この凹溝２３に形成される周期構造２５で形成される。

また、スラストころ軸受の周期構造２５としても、図６に示すようなレーザ表面加工装置を用いて形成され、凹凸が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下であるようにするのが好ましい。この流路２０の周期構造２５の配向方向としても、凹溝２２の長手方向に沿う方向であっても、この長手方向に対して直交する方向であっても、さらには、所定角度（例えば、４５度程度）に傾斜したものであってもよい。また、グリース溜まり２１の周期構造２５の周期構造２５の配向方向として、円周方向に沿うものであっても、径方向に沿うものであっても、径方向に対して、所定角度（例えば、４５度程度）に傾斜したものであってもよい。

スラストころ軸受の流路２０として、グレーティング状凹凸の周期構造２５のみで構成してもよい。スラストころ軸受の流路２０としては、図９（ａ）（ｂ）に示すように屈曲部を有するものであっても、図１０に示すような湾曲したものでああってもよい。さらには、図１１に示すように周期構造２５が複数の配向方向で設けられているものであってもよい。

前記スラストころ軸受では、一方の軌道盤５１の転動面５１ａにのみ、流路２０とグリース溜まり２１を設けていたが、他の実施形態として、他方の軌道盤５２の転動面５２ａ、流路２０とグリース溜まり２１を設けたり、転動体ところ５３に流路２０とグリース溜まり２１を設けたりしてもよい。

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、図示のものは、ころ１２の軸方向両端部は、一対のグリース溜まり２１，２１に達しているが、一対のグリース溜まり２１，２１に達しないものであってよく、グリース溜まり２１として、いずれか一方のみであってもよい。また、流路２０の凹溝２２及びグリース溜まりの凹溝２３の断面形状として、前記図例のものに限るものではなく、Ｖ形状や半多角形状等の他の種々の形状のものも採用できる。なお、流路２０の凹溝２２では図３に示すような半円形のものを記載していたが、グリース溜まり２１の凹溝２３であっても、半円形のものでもよい。

周期構造形成時に使用するレーザとしては、フェムト秒レーザ、ピコ秒レーザ、及びナノ秒レーザといったパルスレーザを使用することができる。また、ころ軸受として、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受，自動調心ころ軸受等であってもよい。転動体構造としては、ころ軸受に限るものではなく、他の機構、例えば内輪と外輪と転動体とを備えた等速自在継手にも用いることができる。

１ 外周面
２ 内側転動面
３ 第１部材
５ 内周面
６ 外側転動面
７ 第２部材
８ 転動体
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ ころ
２０ 流路
２１ グリース溜まり
２２ 凹溝
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 周期構造

Claims (9)

1. 第１転動面を有する第１部材と、第２転動面を有する第２部材と、前記第１部材の第１転動面と前記第２部材の第２転動面との間で転動する複数の転動体とを備え、グリース潤滑される転動体構造であって、
   前記第１部材の第１転動面と、前記第２部材の第２転動面と、前記転動体の外周転動面との少なくもいずれかの転動面に、その転動面領域から転動面外端縁側に向かう流路を設けるとともに、その流路に連通されて周方向に沿って配設されるグリース溜まりを設け、前記流路及びグリース溜まりは、グレーティング状凹凸の周期構造を備え、かつ、この流路が設けられた転動面の相手側の面が、流路に対応する部位と流路に対応しない部位とが形成される転動、または、流路に対応する部位の転動後に、流路に対応しない部位が形成される転動を有するものであり、前記流路及びグリース溜まりは転動体に形成されていること特徴とする転動体構造。
2. 前記流路は、グレーティング状凹凸の周期構造のみで構成されることを特徴とする請求項１に記載の転動体構造。
3. 前記流路は、凹溝と、この凹溝内に形成されるグレーティング状凹凸の周期構造とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の転動体構造。
4. 前記流路のグレーティング状凹凸の周期構造にグリースの増ちょう剤が担持されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の転動体構造。
5. 前記グレーティング状凹凸の周期構造は、凸部頂点が非平坦面となって連続的に高さが変化していることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の転動体構造。
6. 前記グレーティング状凹凸の周期構造の凹凸が５０ｎｍ以上１０μｍ以下かつ周期ピッチが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の転動体構造。
7. 前記流路のグレーティング状凹凸の周期構造が、複数の配向方向で設けられていることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の転動体構造。
8. 外周面に内側転動面を有する内輪と、内周面に外側転動面を有する外輪と、前記内輪の内側転動面と前記外輪との外側転動面との間に転動自在に配置される複数個のころとを備えたラジアルころ軸受であって、
   前記請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の転動体構造における、前記第１部材を前記内輪とし、前記第２部材を前記外輪とし、前記転動体を前記ころとしたことを特徴とするラジアルころ軸受。
9. 一対の軌道盤と、この軌道盤の相対面する転動面間に配設される複数個のころとを備えたスラストころ軸受であって、
   前記請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の転動体構造における、前記第１部材を一方の軌道盤とし、前記第２部材を他方の軌道盤とし、前記転動体を前記ころとしたことを特徴とするスラストころ軸受。