JPH07103243A

JPH07103243A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH07103243A
Application number: JP5244610A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Akamatsu; 良信赤松; Fuyuki Itou; 冬木伊藤; Takatsugu Furubayashi; 卓嗣古林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ころ端面と鍔部端面との接触部等の滑り接触
や転がり接触をする部位の潤滑性を改善する。【構成】内輪回転型式の軸受において、内輪（２）の
鍔部（６）端面及びころ（４）端面に仕上げ加工を施
し、周方向に沿って多数の加工目（10）（12）を設け
る。さらに、鍔部（６）端面の表面あらさを、これより
も低速で回転するころ（４）端面の表面あらさ以下にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑性能を改善した転
がり軸受に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】円筒ころ軸受では、内輪又は外輪のうち
の一方、若しくは、その双方に円筒ころの端面を接触案
内するための鍔部や鍔輪が設けられる。このように鍔部
等を設けた場合には、鍔部等ところとの間の接触部で滑
り摩擦が生じるため、当該接触部を十分に潤滑する必要
がある。従来では、ころの端面やころと接触する鍔部端
面等に超仕上げ等の精密な仕上げ加工を施し、摩擦係数
を減じて良好な潤滑性能を得るようにしている。

【０００３】通常、このような仕上げ加工を施せば、仕
上げ面に砥石の加工痕である加工目が形成される。従来
の仕上げ加工では、被加工物を回転させながら砥石を被
加工物の内径側から外径側にスライドさせているので、
図７（ａ）に示すように、加工目（21）（23）は、例え
ばころ（20）端面の仕上げ面では多重同心円状に形成さ
れ（実線で示す）、鍔部（22）端面の仕上げ面では、周
方向に形成される（点線で示す）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
形状の加工目が形成されると、円筒ころ（20）と鍔部
（22）の接触部のうちの中央部近傍（Ａ）では、同図
（ｂ）の拡大図に示すように、ころ側の加工目（21）と
鍔部（22）側の加工目（23）とがほぼ平行になる。これ
は、ころ（20）と鍔部（22）の相対移動方向に対して両
加工目（21）（23）がほぼ平行になることを意味する。

【０００５】しかし、通常、仕上げ面には加工目に沿っ
て筋状の凸部が多数形成されているため、このような平
行部分があると、ころ及び鍔部の仕上げ面に形成された
筋状の凸部が重なり合い、この重なり合った筋状部分で
油膜厚さが薄くなるおそれがある。この結果、直線的な
油膜破断が生じ易くなり、潤滑性能の低下を招く。

【０００６】そこで、本発明は、ころ端面と鍔部端面と
の接触部等の滑り接触や転がり接触をする部位の潤滑性
能を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、潤滑剤を介在させて互いに接触させた一対
の軸受部品を有し、両軸受部品が一定方向に相対移動可
能であり、前記一対の軸受部品の各接触部表面に前記相
対移動方向とほぼ平行の加工目を設けた転がり軸受にお
いて、前記一対の軸受部品のうち、高速運動側軸受部品
の接触部表面のあらさを、低速運動側軸受部品の接触部
表面のあらさ以下にした。

【０００８】前記一対の軸受部品の各接触部表面の合成
あらさは、０．８μｍ以下であるのが望ましい。

【０００９】

【作用】一般に加工目は、互いに平行な筋状の凸部を多
数含んでおり、このような加工目を形成すると、潤滑剤
が各凸部の間の凹部に帯状に貯留されると考えられる。
従って、軸受部品の接触部表面のあらさを小さくすれ
ば、凸部の高さが低くなり、凹部に蓄えられる潤滑剤の
量も少なくなる。

【００１０】一方、軸受の作動中は、軸受部品の相対移
動に伴い、潤滑剤が凹部を通って接触部外へ流出する
が、この時の流出量は、軸受部品の移動速度に比例して
増大すると考えられる。

【００１１】従って、高速運動側軸受部品の接触部表面
のあらさを低速運動側軸受部品以下にすれば、接触部外
に流出する潤滑剤の量が減少し、その結果として接触部
の油膜厚さが大きくなるので、油膜破断を防止すること
が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を、転がり軸受の一つである円
筒ころ軸受に適用した場合の実施例を図１乃至図６に基
づいて説明する。

【００１３】図１に、一般的な円筒ころ軸受の断面図を
示す。図示のように、この軸受は、軸（１）に嵌合した
内径側軌道輪（以下、内輪と称する）（２）、ハウジン
グ（図示省略）の内径面に嵌合した外径側軌道輪（以
下、外輪と称する）（３）、内・外輪（２）（３）間に
介在させた複数の円筒ころ（４）（以下、単にころと称
す）、ころ（４）を円周等配位置で保持する保持器
（５）等の各種軸受部品で構成される。前記内輪（２）
の両端部には、アキシャル荷重を支持してころ（４）の
両端面を接触案内する鍔部（６）が一体に形成されてい
る。

【００１４】一般に、転がり軸受では、回転側の軌道輪
の方が固定側の軌道輪よりも回転速度は大きく、両軌道
輪（２）（３）の間に位置するころ（４）の速度は、そ
れらのほぼ中間の速度となる。従って、軸受が内輪回転
型式である場合には、外輪（３）、ころ（４）、内輪
（２）の順で回転速度が大きくなり、外輪回転方式であ
る場合には、逆に内輪（２）、ころ（４）、外輪（３）
の順で回転速度が大きくなる。

【００１５】以下、滑り接触する内輪（２）の鍔部
（６）端面ところ（４）端面との接触部（９）を例に挙
げて本発明の構成を詳述する。但し、以下の説明では軸
受を内輪回転型式とする。

【００１６】図２（ａ）に示すように、鍔部（６）の端
面には、超仕上げ等の精密な研削加工を施して仕上げ面
（８）が形成される。そして、この仕上げ面（８）に
は、砥石の加工痕である加工目（10）が、内輪（２）に
対するころ（４）の相対移動方向と平行に、即ち内輪
（２）の周方向に沿って多数形成されている。一方、こ
ろ（４）端面の仕上げ面（11）には、図２（ｂ）に示す
ように、ころ（４）に対する内輪（２）の相対移動方向
と平行に、即ちころ（４）の周方向に沿って多数の加工
目（12）が形成されている。

【００１７】また、前記仕上げ面（８）（11）のうち、
鍔部（６）の仕上げ面（８）の表面あらさは、これより
も低速で回転するころ（４）の仕上げ面（11）の表面あ
らさよりも小さくされている。

【００１８】一般に加工目（10）（12）は、互いに平行
な筋状の凸部を多数含んでおり、このような加工目（1
0）（12）が形成されると、接触部（９）に介在させた
潤滑油は、両仕上げ面（８）（11）の各凸部間に形成さ
れた凹部に貯留される。従って、仕上げ面（８）（11）
の表面あらさを小さくすれば、凸部の高さが低くなり、
凹部に蓄えられる潤滑油の量も少なくなる。一方、軸受
の作動中は、軸受部品の回転運動に伴い、潤滑油が凹部
を通って接触部（９）外へ流出するが、この時の流出量
は、当該軸受部品の回転速度に比例して増大すると考え
られる。

【００１９】従って、上述のように、鍔部（６）端面の
表面あらさを、これよりも低速で回転するころ（４）端
面の表面あらさよりも小さくすれば、接触部（９）の外
部に流出する潤滑油の量が減少し、その結果として接触
部（９）の油膜厚さが大きくなる。このため、接触部
（９）での油膜破断を防止することが可能となる。

【００２０】図３（ａ）（ｂ）は、滑り接触及び転がり
接触する内輪（２）の軌道面（13）ところ（４）の転動
面（14）に本発明を適用した場合の実施例である。同図
（ａ）に示すように、内輪（２）の軌道面（13）には、
周方向に沿って多数の加工目（15）が形成されており、
一方、同図（ｂ）に示すように、ころ（４）の転動面
（14）にも周方向に沿って加工目（16）が形成されてい
る。これらの加工目（15）（16）は、図２に示す加工目
（10）（12）と同様に、何れも相手部材の相対移動方向
と平行に形成されている。これらの加工目（15）（16）
により、内輪（２）の軌道面（13）ところ（４）の転動
面（14）との接触部における油膜破断を防止することが
可能となる。

【００２１】以上の説明では、内輪（２）ところ（４）
の接触部に本発明を適用しているが、この他、外輪
（３）ところ（４）の接触部に本発明を適用しても同様
の作用・効果が得られる。即ち、ころ（４）の転動面及
び外輪（３）の軌道面に周方向の加工目を設け、ころ
（４）転動面の表面あらさを外輪（３）軌道面の表面あ
らさよりも小さくしたり、あるいは、図４（ａ）に示す
ように、外輪（３）端部に鍔部（６）を設けた上で、こ
の鍔部（６）端面及びころ（４）端面に周方向の加工目
（10）を設け、ころ（４）端面の表面あらさを鍔部
（６）端面の表面あらさより小さくしてもよい。この場
合、内・外輪（２）（３）の鍔部（６）端面や軌道面
（13）と、ころ（４）の端面や転動面（14）との表面あ
らさの大小関係は、以下の条件を満たしていなければな
らない。

【００２２】外輪鍔部端面≧ころ端面≧内輪鍔部端面外輪軌道面≧ころ転動面≧内輪軌道面また、外輪回転方式の場合も、内・外輪（２）（３）の
鍔部（６）端面やころ（４）端面、あるいは、内・外輪
（２）（３）の軌道面（13）やころ（４）の転動面（1
4）に上述と同様の加工目（10）（12）（15）（16）を
設けても同様の効果が得られる。但し、各仕上げ面にお
ける表面あらさの大小関係は、内輪回転方式の場合と逆
に

【００２３】外輪鍔部端面≦ころ端面≦内輪鍔部端面外輪軌道面≦ころ転動面≦内輪軌道面の条件を満たしていなければならない。

【００２４】なお、上述した加工目の方向性、並びに、
各軸受部品の表面あらさの大小関係は、図１に示すよう
な内輪（２）に鍔部（６）を一体成形した円筒ころ軸受
だけでなく、図４（ｂ）に示すように、鍔部を軌道輪
（２）（３）と別体の鍔輪（19）で構成した軸受にも同
様に適用可能である（但し、図15では保持器の図示を省
略している）。

【００２５】以下、本発明の効果を実証するために行な
った実験について説明する。

【００２６】この実験は、図５に示すように、軸受鋼製
の２つの試験円筒Ａ、Ｂを相対回転させてその外径面同
士を滑り・転がり接触させ、焼付きが発生する際の回転
速度を測定するもので、円筒Ａの回転速度は200rpmで一
定とし、円筒Ｂの回転速度は200rpmから30秒毎に100rpm
ずつ焼付きが発生するまで増速させている。使用した潤
滑油はタービン油で、両円筒の最大接触圧力は1.4GPaで
ある。

【００２７】円筒Ａ、Ｂの外径面には、中心線平均あら
さ（Ra）が0.07μm〜0.55μmの範囲内で４種類の仕上げ
面が形成されており、この各仕上げ面には、周方向の加
工目（17）（18）が形成されている。

【００２８】このような条件下で、円筒Ａ、Ｂの中心線
平均あらさ（ＲaA）（ＲaB）を適宜組み合わせ、各場合
について焼付き発生速度を測定してグラフ化すると図５
に示すようになる。但し、図中の白抜きプロット（○）
は、円筒Ａ（低速回転側）のあらさが円筒Ｂ（高速回転
側）のあらさよりも小さい場合を示し、黒塗りプロット
（●）は、その反対に円筒Ｂのあらさが円筒Ａのあらさ
以下の場合を表している。また、Ｘ軸にとった「合成あ
らさ」とは、円筒Ａの中心線平均あらさ（ＲaA）と円筒
Ｂの中心線平均あらさ（ＲaB）を合成したものをいい、
以下の式で定義される。

【００２９】合成あらさ＝（ＲaA²＋ＲaB²）^0.5 図６より、合成あらさが等しければ、円筒Ｂのあらさを
円筒Ａのあらさよりも小さくした方が、逆の場合をより
優れた耐焼付き性を発揮することが理解できる。この実
験結果は、滑り・転がり接触する２物体の仕上げ面の加
工目が、２物体の相対移動方向と平行に形成されている
場合には、高速運動側物体の仕上げ面あらさを、低速運
動側以下にすれば潤滑性能が向上することを示すもので
ある。

【００３０】従って、上述のように、例えば内輪回転型
式の軸受において、鍔部（６）端面や軌道面（13）等の
高速運動側の仕上げ面の表面あらさを低速運動側のころ
（４）端面や転動面（14）よりも小さくすれば、耐焼付
き性が向上し、潤滑性能の向上が図れるようになる。

【００３１】また、図６より、焼き付き発生速度は合成
あらさと略反比例の関係にあるので、合成あらさを過度
に大きくするのは実用的でない。本出願人の実験によれ
ば、0.8μm以下の合成あらさであれば満足すべき結果が
得られた。

【００３２】なお、本発明は、上述した内・外輪（２）
（３）の鍔部（６）端面や軌道面（13）、あるいは、こ
ろ（４）端面や転動面（14）だけでなく、軸受内部の滑
り接触や転がり接触の生じ得るあらゆる部位に適用する
ことができる。また、本発明は、上述の円筒ころ軸受に
限らず、軸受部品の間で滑り接触や転がり接触が起こり
得る転がり軸受一般に広く適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明によれば、一対の軸受
部品の各接触部表面に、相手部材の相対移動方向とほぼ
平行の加工目を設けた転がり軸受において、前記一対の
軸受部品のうち、高速運動側軸受部品の接触部表面のあ
らさを、低速運動側軸受部品の接触部表面のあらさ以下
にしたので、接触部外に流出する潤滑剤の量が減少し、
その結果として接触部の油膜厚さが大きくなる。従っ
て、接触部における潤滑性が改善され、軸受寿命の向上
等の効果を得ることができる。

【００３４】一般に、接触部における潤滑性能は、一対
の軸受部品の接触部表面における合成あらさと略反比例
の関係にあるため、合成あらさを過度に大きくするのは
実用的でない。本出願人の実験によれば、0.8μm以下の
合成あらさであれば満足すべき結果が得られることが明
らかになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】内輪に鍔部を設けた円筒ころ軸受の断面図であ
る。

【図２】本発明にかかる加工目を鍔部端面に設けた内輪
の一部斜視図（ａ）、並びに、当該加工目を端面に設け
たころの斜視図である（ｂ）。

【図３】本発明にかかる加工目を軌道面に設けた内輪の
一部斜視図（ａ）、並びに、当該加工目を転動面に設け
たころの斜視図である（ｂ）。

【図４】円筒ころ軸受の他の構成例を示す断面図であ
る。

【図５】実験装置を示す斜視図である。

【図６】実験結果を表すグラフである。

【図７】従来の加工目を示す断面図（ａ）、及び、
（ａ）図中の領域（Ａ）の拡大図（ｂ）である。

【符号の説明】

２軸受部品（内輪）３軸受部品（外輪）４軸受部品（ころ） 10 加工目（鍔部端面） 12 加工目（ころ端面） 15 加工目（軌道面） 16 加工目（転動面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潤滑剤を介在させて互いに接触させた一
対の軸受部品を有し、両軸受部品が一定方向に相対移動
可能であり、前記一対の軸受部品の各接触部表面に、相
手部材の相対移動方向とほぼ平行の加工目を設けた転が
り軸受において、前記一対の軸受部品のうち、高速運動側軸受部品の接触
部表面のあらさを、低速運動側軸受部品の接触部表面の
あらさ以下にしたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】前記一対の軸受部品の各接触部表面の合
成あらさが、０．８μｍ以下であることを特徴とする請
求項１記載の転がり軸受。