阅读说明：本技术 滚动轴承 (Rolling bearing ) 是由 村田顺司 镰本繁夫 狮子原祐树 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：滚动轴承包括：第一滚道表面(11)；第二滚道表面(12)；和可旋转地布置在第一滚道表面(11)与第二滚道表面(12)之间的多个滚动元件。在第一滚道表面(11)、第二滚道表面(12)和所述多个滚动元件的滚动表面中的至少一个表面上设置多个凹部(20)。凹部(20)的开口与所述至少一个表面的面积比率在5％至37％的范围内。每一个凹部(20)的开口的当量圆直径在1μm至27μm的范围内。每一个凹部(20)在与所述至少一个表面垂直的方向上的深度在3μm至10μm的范围内。将凹部(20)排除在外的所述至少一个表面的表面波度小于或等于0.2μm。(The rolling bearing includes: a first raceway surface (11); a second raceway surface (12); and a plurality of rolling elements rotatably arranged between the first raceway surface (11) and the second raceway surface (12). A plurality of recesses (20) are provided on at least one of the first raceway surface (11), the second raceway surface (12), and the rolling surfaces of the plurality of rolling elements. The area ratio of the opening of the recess (20) to the at least one surface is in the range of 5% to 37%. The equivalent circle diameter of the opening of each recess (20) is in the range of 1 μm to 27 μm. The depth of each recess (20) in a direction perpendicular to the at least one surface is in the range of 3 μm to 10 μm. The surface waviness of the at least one surface excluding the recesses (20) is less than or equal to 0.2 [ mu ] m.)

滚动轴承

技术领域

本发明涉及滚动轴承。

背景技术

例如，在变速器中的行星齿轮机构中所使用的行星齿轮经由针状滚子轴承被可旋转地支撑在行星架的支撑轴上。通过从支撑轴侧强制供应润滑油来润滑针状滚子轴承(参考日本未审查专利申请公布特开2015-083861(JP 2015-083861 A))。

近年来，由于出于节约自然资源和能源的目的而减少了被强制供应给轴承的润滑油的量，所以轴承中的润滑油的量趋于减少，此外，通过由轴承以较高速度旋转而产生的离心力使润滑油分散。当轴承中的润滑油的量减少时，会出现油膜不足，这导致温度上升和轴承咬粘。

发明内容

本发明提供一种能够抑制温度上升并改善耐咬粘性的滚动轴承。

作为深入研究的结果，发明人发现，通过在滚动元件的滚动表面和滚动元件在其上滚动的滚道表面中的至少一个表面上设置多个凹部并且将该凹部的开口的面积比率、每一个凹部的当量圆直径和深度以及将该凹部排除在外的表面的表面波度设定在适当范围内，润滑油能够容易地积聚在凹部中，并且能够增加表面上的油膜厚度(即，油膜的厚度)。发明人基于这种发现完成了本发明。

本发明的一个方面涉及一种滚动轴承，该滚动轴承包括：第一滚道表面；第二滚道表面；和多个滚动元件，所述多个滚动元件以能够旋转的方式布置在所述第一滚道表面与所述第二滚道表面之间。在所述第一滚道表面、所述第二滚道表面和所述多个滚动元件的滚动表面中的至少一个表面上设置多个凹部。所述多个凹部的开口与所述至少一个表面的面积比率在5％至37％的范围内。所述多个凹部中的每一个凹部的所述开口的当量圆直径在1μm至27μm的范围内。所述多个凹部中的每一个凹部在与所述至少一个表面垂直的方向上的深度在3μm至10μm的范围内。将所述多个凹部排除在外的所述至少一个表面的表面波度小于或等于0.2μm。

在根据本发明的上述方面的滚动轴承中，润滑油能够容易地积聚在被设置在第一滚道表面、第二滚道表面以及滚动元件的滚动表面中的至少一个表面上的凹部中，并且能够增加所述至少一个表面上的油膜厚度。通过这种构造，能够抑制所述至少一个表面上的油膜不足。因此，能够抑制滚动轴承的温度上升，并且能够改善耐咬粘性。

滚动元件可以是滚子。在这种情况下，能够抑制包括作为滚动元件的滚子的滚动轴承的温度上升，并且能够改善耐咬粘性。

每一个滚动元件可以是针状滚子、圆柱滚子和长圆柱滚子中的任一个。在这种情况下，能够抑制包括作为滚动元件的针状滚子、圆柱滚子和长圆柱滚子(即，棒状滚子)中的任一个的滚动轴承的温度上升，并且能够改善耐咬粘性。

根据本发明的上述方面的滚动轴承，能够抑制温度上升，并且能够改善耐咬粘性。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，同样的附图标记表示同样的元件，并且其中：

图1是根据本发明的实施例的包括滚动轴承的行星齿轮机构的局部截面图；

图2是沿图1中的线II-II截取的截面图；

图3是示出了滚动轴承的放大截面图；

图4是示出了评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的面积比率；

图5是示出了评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的当量圆直径；

图6是示出了评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的深度；

图7是示出了评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示将凹部排除在外的表面的表面波度；并且

图8是示出了评估试验的结果的表格。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的包括滚动轴承的行星齿轮机构的局部截面图。图2是沿图1中的线II-II截取的截面图。在图1和图2中，行星齿轮机构50例如在车辆(例如汽车)的变速器中使用。行星齿轮机构50包括太阳齿轮51、内齿轮(齿圈)52、多个行星齿轮53和行星架54。

太阳齿轮51被装配到旋转轴61的外周，并且能够与旋转轴61一体地旋转。内齿轮52被设置在太阳齿轮51的径向外侧，从而与太阳齿轮51同心。多个行星齿轮53(在本实施例中为三个行星齿轮)沿太阳齿轮51的周向方向布置，并且与太阳齿轮51的外周啮合。此外，每一个行星齿轮53均与内齿轮52的内周啮合。

行星架54包括多个轴55和一对行星架本体56。每一个轴55支撑对应的一个行星齿轮53，使得对应的一个行星齿轮53能够经由滚动轴承10旋转。行星架本体56支撑轴55的相应端部。通过这种构造，每一个行星齿轮53均绕着支撑行星齿轮53的对应的轴55的轴线旋转，并且还绕着太阳齿轮51的外周转动。

图3是示出了滚动轴承的放大截面图。滚动轴承10是针状滚子轴承，并且包括第一滚道表面11、第二滚道表面12、多个针状滚子(滚动元件)13和保持架15。第一滚道表面11被设置在轴55的外周表面的轴向中央部分处。第二滚道表面12被设置在行星齿轮53的内周表面上。

在图2和图3中，针状滚子13被布置成能够在第一滚道表面11与第二滚道表面12之间滚动。针状滚子13的外周表面用作在第一滚道表面11和第二滚道表面12上滚动的滚动表面14。保持架15具有环形形状，并且沿轴向方向以预定间隔保持针状滚子13。保持架15的外周表面可滑动地接触行星齿轮53的内周表面，使得保持架15的旋转被引导。

在轴55中设有油道57，用于将润滑油强制地供应到滚动轴承10的内部。油道57从轴55的一个轴向端(图3中的右端)朝向另一轴向端延伸、从轴55的轴向中央部分沿径向向外延伸并且在轴55的外周表面处敞开。垫圈58被介置在每一个行星架本体56与对应的行星齿轮53之间。

在每一个针状滚子13的滚动表面14上设有用于积聚润滑油的多个微小凹部20。这些微小凹部20例如通过如下方式来形成：通过在滚动表面14上进行喷砂修整来形成微小的不均匀部分，然后进行滚筒修整以剔除不均匀部分的突起。如下所述地设定凹部20的形状，使得润滑油容易积聚。

凹部20的开口的面积与滚动表面14的面积之比，即，凹部20的开口与滚动表面14的面积比率(下文中被简称为凹部20的面积比率A)，被设定成大于或等于5％且小于或等于37％(优选地，大于或等于8％且小于或等于30％)。换句话说，凹部20的面积比率A被设定在5％至37％的范围内(优选地，在8％至30％的范围内)。可以通过在观察滚动表面14时在一个视野中测量凹部20的开口的面积并且计算开口的面积与观察视野的面积的百分比(％)来获得凹部20的面积比率A。一个观察视野的面积例如为0.4mm²。

每一个凹部20的开口的当量圆直径(下文中被简称为凹部20的当量圆直径B)被设定成大于或等于1μm且小于或等于27μm(优选地，大于或等于8μm且小于或等于27μm)。换句话说，凹部20的当量圆直径B被设定在1μm至27μm的范围内(优选地，在8μm至27μm的范围内)。可以通过加工滚动表面14的拍摄图像以测量滚动表面14中的每一个凹部20的开口的面积S并使用以下公式来获得凹部20的当量圆直径B。

B＝2×(S/π)^(1/2)

从凹部20的开口到底部的在垂直于滚动表面14的方向上的深度(下文中被简称为凹部20的深度C)被设定成大于或等于3μm且小于或等于10μm(优选地，大于或等于3μm且小于或等于9.6μm)。换句话说，凹部20的深度C在3μm至10μm的范围内(优选地，在3μm至9.6μm的范围内)。注意，凹部20的深度C的值表示日本工业标准(JIS)B0601-2001中所规定的最大谷深Pv。将凹部20排除在外的滚动表面14的表面波度(下文中被简称为表面波度D)被设定成小于或等于0.2μm(优选地，小于或等于0.16μm)。换句话说，表面波度D被设定在0.2μm以下的范围内(优选地，在0.16μm以下的范围内)。表面波度D的值表示JIS B 0601-2001中所规定的算术平均波度Wa。

接下来，将描述由发明人进行的评估试验，以验证由本发明的滚动轴承获得的效果。在评估试验中，使用了九组样品(轴承钢球)。一组包括三个样品。每一组样品被加工成在样品的表面的一部分上具有多个凹部。基本上，如上所述，通过先进行喷砂修整然后再进行滚筒修整来加工样品。

在施加了少量润滑油(将5μl的低粘度油施加到样品表面)的条件下，每一组中的三个样品以彼此不同的转速(0.1m/s、1.0m/s和2.0m/s)旋转。然后，在每一个样品的样品与配合构件(即，配对构件)接触的中央部分处测量油膜厚度的变化，并且还测量凹部的面积比率、凹部的当量圆直径和深度以及加工过的表面的表面波度。

通过如下方式来测量油膜厚度的变化：使用已知的三波长光学干涉仪(例如，参考日本未审查专利申请公布特开2017-207316)同时测量其上设有凹部的加工过的表面上的油膜厚度(即，油膜的厚度)和其上未设有凹部的未被加工的表面上的油膜厚度，并且计算所测量的油膜厚度之间的差。油膜厚度之间的差是通过从加工过的表面上的油膜厚度减去未被加工的表面上的油膜厚度而获得的值。该值在下文中将被称为油膜厚度变化量。油膜厚度变化量表示加工过的表面上的油膜厚度随着油膜厚度变化量的值的增加而增加。

图4是示出了上述评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的面积比率。如图4中所示，当凹部的面积比率在5％至37％的范围内时(换句话说，当凹部的面积比率大于或等于5％且小于或等于37％时)，油膜厚度变化量的值通常较大，并且其上设有凹部的加工过的表面的油膜厚度较大。因此，如从该曲线图可见，通过将凹部的面积比率设定在5％至37％的范围内，润滑油能够更容易地积聚在凹部中，并且油膜厚度能够被制造得较大(即，能够增加油膜厚度)。

图5是示出了上述评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的当量圆直径。如图5中所示，当凹部的当量圆直径在1μm至27μm的范围内时，油膜厚度变化量的值通常较大，并且其上设有凹部的加工过的表面的油膜厚度较大。因此，如从该曲线图可见，通过将凹部的当量圆直径设定在1μm至27μm的范围内，润滑油能够更容易地积聚在凹部中，并且油膜厚度能够被制造得较大(即，能够增加油膜厚度)。

图6是示出了上述评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示凹部的深度。如图6中所示，当凹部的深度在3μm至10μm的范围内时，油膜厚度变化量的值通常较大，并且其上设有凹部的加工过的表面的油膜厚度较大。因此，如从该曲线图可见，通过将凹部的深度设定在3μm至10μm的范围内，润滑油能够更容易地积聚在凹部中，并且油膜厚度能够被制造得较大(即，能够增加油膜厚度)。

图7是示出了上述评估试验的结果的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示油膜厚度变化量，并且横轴表示将凹部排除在外的表面的表面波度。如图7中所示，当将凹部排除在外的表面的表面波度在0.2μm以下的范围内时，油膜厚度变化量的值通常较大，并且其上设有凹部的加工过的表面的油膜厚度较大。因此，如从该曲线图可见，通过将将凹部排除在外的表面的表面波度设定在0.2μm以下的范围内，润滑油能够容易地积聚在凹部中，并且油膜厚度能够被制造得较大(即，能够增加油膜厚度)。

图8是示出了上述评估试验的结果的表格。如图8中所示，在九组样品A至J之中，仅样品G(G-1，G-2，G-3)示出了所有油膜厚度变化量均具有正值，这表示增加了其上设有凹部的加工过的表面上的油膜厚度。然后，在每一个样品G中，凹部的面积比率具有在5％至37％的范围内的值(15％)，并且凹部的当量圆直径是在1μm至27μm的范围内的值(15.31μm)。凹部的深度具有在3μm至10μm的范围内的值(4.788μm)，并且将凹部排除在外的表面的表面波度具有在0.2μm以下的范围内的值(0.148μm)。因此，如从试验结果可见，通过将凹部的面积比率、凹部的当量圆直径和深度以及将凹部排除在外的表面的表面波度设定在如上所述的相应范围内，润滑油能够容易地积聚在凹部中，并且能够增加其上设有凹部的加工过的表面上的油膜厚度。

如上所述，在本实施例的滚动轴承10中，润滑油能够容易地积聚在被设置在针状滚子13的滚动表面14上的多个凹部20中，并且能够增加滚动表面14上的油膜厚度。通过这种构造，能够抑制滚动表面14上的油膜不足。因此，能够抑制滚动轴承10的温度上升，并且能够改善耐咬粘性。

在所有方面，上述实施例均应被认为是说明性的而不是限制性的。也就是说，根据本发明的滚动轴承不限于在附图中示出的上述实施例中所描述的那些，并且可以在本发明的范围内作出各种变型。例如，在上述实施例中，凹部20被设置在所有针状滚子13的滚动表面14上。然而，凹部20可以被设置在至少一个针状滚子13的滚动表面14上。此外，凹部20可以被设置在针状滚子13的第一滚道表面11、第二滚道表面12和滚动表面14中的至少一个表面上。

本发明的滚动轴承可以是除针状滚子轴承以外的其它滚子轴承，诸如自对准滚子轴承或圆柱滚子轴承。滚动轴承的滚动元件可以是除针状滚子以外的其它圆柱滚子或长圆柱滚子(即，棒状滚子)。此外，除了可以是包括滚子作为滚动元件的滚动轴承以外，滚动轴承还可以是包括滚珠作为滚动元件的滚珠轴承。更进一步，描述了将本发明的滚动轴承应用于变速器中的行星齿轮机构的示例。然而，滚动轴承的应用不限于此。