特開 2024-80115 クロスローラ軸受およびクロスローラ軸受の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080115

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】クロスローラ軸受およびクロスローラ軸受の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/60 20060101AFI20240606BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20240606BHJP

   F16C 33/64 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

F16C33/60

F16C19/36

F16C33/64

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193027

(22)【出願日】2022-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】000229335

【氏名又は名称】日本トムソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼谷 祐介

(72)【発明者】

【氏名】松原 幸生

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA13

3J701AA26

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA53

3J701BA54

3J701BA55

3J701BA64

3J701BA69

3J701DA02

3J701DA09

3J701DA12

3J701DA20

3J701FA31

3J701FA48

3J701XB01

3J701XB03

3J701XB12

3J701XB26

3J701XB31

(57)【要約】

【課題】メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受を提供すること。
【解決手段】鋼製の外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、前記外輪の内周側に配置される鋼製の内輪と、前記外輪の内周面および前記内輪の外周面上を転動可能に配置される複数の転動体と、を備えるクロスローラ軸受である。前記外輪は、第１転走面と、第２転走面を有する。前記内輪は、第３転走面と、第４転走面を有する。前記転動体は、前記第１転走面および前記第４転走面上を転動可能に配置される第１ローラと、前記第２転走面および前記第３転走面上を転動可能に配置される第２ローラと、を含む。前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼製の外輪と、
前記外輪と共通の中心軸を有し、前記外輪の内周側に配置される鋼製の内輪と、
前記外輪の内周面および前記内輪の外周面上を転動可能に配置される複数の転動体と、を備え、
前記外輪は、
前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第１転走面と、
前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第２転走面と、を有し、
前記内輪は、
前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第２転走面に対向するとともに前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第３転走面と、
前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第１転走面に対向するとともに前記中心軸を含む断面において前記第１転走面とをつなぐ線分が前記第２転走面と前記第３転走面とをつなぐ線分に交差し、前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第４転走面と、を有し、
前記転動体は、
前記第１転走面および前記第４転走面上を転動可能に配置される第１ローラと、
前記第２転走面および前記第３転走面上を転動可能に配置される第２ローラと、
を含み、
前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、
アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下
を満たす、
クロスローラ軸受。

【請求項2】

前記転動体の転走面の表面性状が、
二乗平均平方根高さＳｑが０．２μｍ以下
を満たす、請求項１に記載のクロスローラ軸受。

【請求項3】

前記外輪および前記内輪のそれぞれが、曲げられた１枚の鋼板から構成されている、
請求項１または請求項２に記載のクロスローラ軸受。

【請求項4】

（１） 円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有する円環状の第２転走面と、を内周面に有する外輪、
円環状の第３転走面と、前記第３転走面と共通の中心軸を有する円環状の第４転走面と、を外周面に有する内輪、および、
複数のローラである転動体
を準備する工程と、
（２）前記外輪と、前記内輪と、前記複数のローラと、を組み合わせて、クロスローラ軸受を得る工程と、
を含み、
前記（１）準備する工程は、
（ａ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第１転走面および第２転走面を成形する工程を含む、または、
（ｂ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第３転走面および前記第４転走面を成形する工程を含む、
クロスローラ軸受の製造方法。

【請求項5】

前記（２）クロスローラ軸受を得る工程において得られた前記クロスローラ軸受は、
前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、
アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下
を満たす、
請求項４に記載のクロスローラ軸受の製造方法。

【請求項6】

前記（ａ）の後に、前記プレスすることによって成形された前記第１転走面および前記第２転走面に浸炭焼入れおよび焼き戻しを実施し、その後、バレル処理を実施する工程を含む、
または、
前記（ｂ）の後に、前記プレスすることによって成形された前記第３転走面および前記第４転走面に浸炭焼入れおよび焼き戻しを実施し、その後、バレル処理を実施する工程を含む、
請求項４または請求項５に記載のクロスローラ軸受の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クロスローラ軸受およびクロスローラ軸受の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

外輪、内輪のそれぞれが一対の板部材からなるクロスローラ軸受が知られている（例えば特許文献１）。外輪、内輪の転動部の表面に等方性の凹凸が形成され、前記表面上に鉄の酸化物および化合物を主成分とする複合皮膜が形成された玉軸受が知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１７８７３５号公報

【特許文献2】特開２０１９－１５７９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受に対するニーズが存在する。そこで、本開示は、メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受を提供することを目的の１つとする。また、メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受の製造方法を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に従ったクロスローラ軸受は、鋼製の外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、前記外輪の内周側に配置される鋼製の内輪と、前記外輪の内周面および前記内輪の外周面上を転動可能に配置される複数の転動体と、を備える。前記外輪は、前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第２転走面と、を有する。前記内輪は、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第２転走面に対向するとともに前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第３転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第１転走面に対向するとともに前記中心軸を含む断面において前記第１転走面とをつなぐ線分が前記第２転走面と前記第３転走面とをつなぐ線分に交差し、前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第４転走面と、を有する。前記転動体は、前記第１転走面および前記第４転走面上を転動可能に配置される第１ローラと、前記第２転走面および前記第３転走面上を転動可能に配置される第２ローラと、を含む。前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。

【0006】

本開示に従ったクロスローラ軸受の製造方法は、（１）円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有する円環状の第２転走面と、を内周面に有する外輪、円環状の第３転走面と、前記第３転走面と共通の中心軸を有する円環状の第４転走面と、を外周面に有する内輪、および、複数のローラである転動体を準備する工程と、（２）前記外輪と、前記内輪と、前記複数のローラと、を組み合わせて、クロスローラ軸受を得る工程と、を含む。前記（１）準備する工程は、（ａ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第１転走面および第２転走面を成形する工程を含む、または、（ｂ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第３転走面および前記第４転走面を成形する工程を含む。

【発明の効果】

【0007】

上記クロスローラ軸受によれば、メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受が提供される。また、上記クロスローラ軸受の製造方法によれば、メンテナンスが容易で長寿命なクロスローラ軸受の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示にかかるクロスローラ軸受の構造を示す概略斜視図である。

【図2】図２は、図１のII－IIで切断した状態の一部を示す断面一部拡大図である。

【図3】図３は、本開示にかかるクロスローラ軸受の構造を示す概略平面図である。

【図4】図４は、図３のIV－IVで切断した状態の一部を示す断面一部拡大図である。

【図5】図５は、本開示にかかる製造方法のフローを示す図である。

【図6】図６は、評価試験に用いたクロスローラ軸受Ｎｏ．１およびＮｏ．７の転走面のレーザマイクロスコープ像を示す。

【図7】図７は、評価試験に用いたクロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７の半価幅の減少分（Δ半価幅）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施態様の概要］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に従ったクロスローラ軸受は、鋼製の外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、前記外輪の内周側に配置される鋼製の内輪と、前記外輪の内周面および前記内輪の外周面上を転動可能に配置される複数の転動体と、を備える。前記外輪は、前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記外輪の前記内周面を構成する円環状の第２転走面と、を有する。前記内輪は、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第２転走面に対向するとともに前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第３転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有し、前記第１転走面に対向するとともに前記中心軸を含む断面において前記第１転走面とをつなぐ線分が前記第２転走面と前記第３転走面とをつなぐ線分に交差し、前記内輪の前記外周面を構成する円環状の第４転走面と、を有する。前記転動体は、前記第１転走面および前記第４転走面上を転動可能に配置される第１ローラと、前記第２転走面および前記第３転走面上を転動可能に配置される第２ローラと、を含む。前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。

【0010】

従来、クロスローラ軸受が公知である。例えば特許文献１には、外輪、内輪のそれぞれが一対の板部材からなるクロスローラ軸受が開示されている。クロスローラ軸受の外輪および内輪はそれぞれ、径方向に沿う断面がＶ字状である一対の転走面を有する。クロスローラ軸受は、軌道内にグリースを注入し、転走面にグリースの油膜が形成された状態で使用される。ただし、油膜の形成状態が悪いと、転走面にピーリング等の表面損傷が発生することがある。このような損傷個所を起点として剥離が発生すると、軸受としての機能を果たせなくなることがある。

【0011】

一方、特許文献２には、玉軸受において、外輪や内輪の転動部の表面に等方性の凹凸を有し、表面上に鉄の酸化物および化合物を主成分とする複合皮膜が形成されたものが記載されている。特許文献２は、複合皮膜を形成するための化成処理によって、機械加工によって形成された表面の凹凸の凸部の突起形状の曲率や頂点高さのばらつきが小さくなることを開示している。特許文献２は、この構成によれば、油膜形成性が悪い状態で使用されても、長寿命を実現できることを開示している。

【0012】

このような状況の下、クロスローラ軸受の長寿命化を図るための構成が検討された。従来、クロスローラ軸受の転走面は研削加工によって形成されている。研削加工においては、転走面の周方向に沿うよう砥石を回転させるため、転走面の周方向に沿って研削目が形成される。すなわち、従来のクロスローラ軸受は、転走面の周方向に沿う研削目を有していた。これに対して本開示によれば、クロスローラ軸受の転走面を等方性の表面性状とすること、具体的には次の条件を満たす表面性状とすることによって、クロスローラ軸受の長寿命化が図られることが見出された。本開示にかかるクロスローラ軸受は、外輪または内輪の少なくとも一方の転走面のアスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下である。

【0013】

前記クロスローラ軸受において、前記転動体の転走面の表面性状が、二乗平均平方根高さＳｑが０．２μｍ以下を満たすものとしてよい。転動体の表面性状がこの条件を満たすと、外輪および内輪の転走面の疲労の進行が抑制され、長寿命化の効果が確実になる。

【0014】

前記クロスローラ軸受において、前記外輪および前記内輪のそれぞれが、曲げられた１枚の鋼板から構成されているものとできる。このようなクロスローラ軸受は、前述の効果を有するとともに、きわめて薄く、軽量な軸受となる。

【0015】

本開示に従ったクロスローラ軸受の製造方法は、（１）円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有する円環状の第２転走面と、を内周面に有する外輪、円環状の第３転走面と、前記第３転走面と共通の中心軸を有する円環状の第４転走面と、を外周面に有する内輪、および、複数のローラである転動体を準備する工程と、（２）前記外輪と、前記内輪と、前記複数のローラと、を組み合わせて、クロスローラ軸受を得る工程と、を含む。前記（１）準備する工程は、（ａ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第１転走面および第２転走面を成形する工程を含む、または、（ｂ）ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、前記第３転走面および前記第４転走面を成形する工程を含む。

【0016】

この製造方法によれば、転走面における疲労の進行が少なく、メンテナンスが容易で長寿命であるクロスローラ軸受を合理的な製造方法によって得ることができる。

【0017】

前記製造方法において、前記（２）クロスローラ軸受を得る工程において得られた前記クロスローラ軸受は、前記第１転走面および前記第２転走面、または、前記第３転走面および前記第４転走面の少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たすものとできる。このような構成によれば、長寿命化の効果が確実になる。

【0018】

前記製造方法において、前記（ａ）の後に、前記プレスすることによって成形された前記第１転走面および前記第２転走面に浸炭焼入れおよび焼き戻しを実施し、その後、バレル処理を実施する工程を含む、
または、
前記（ｂ）の後に、前記プレスすることによって成形された前記第３転走面および前記第４転走面に浸炭焼入れおよび焼き戻しを実施し、その後、バレル処理を実施する工程を含む、ものとしてよい。この製造方法によれば、長寿命化の効果が確実になる。

【0019】

［実施形態の具体例］
次に、本開示に従うクロスローラ軸受の具体的な実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0020】

（実施の形態１）
図１は、本開示の一実施の形態におけるクロスローラ軸受１の構造を示す概略斜視図である。図１におけるＺ軸方向は、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒが延びる方向に沿う方向である。図２は、クロスローラ軸受１を図１中のII－IIで切断した場合の断面を一部拡大した、一部拡大断面図である。II－IIで切断した断面は、後述する第１ローラの中心軸を含む断面である。

【0021】

図１を参照して、実施の形態１におけるクロスローラ軸受１は、外輪１Ａと、内輪１Ｂと、複数の転動体としてのローラ１Ｃと、を備える。外輪１Ａおよび内輪１Ｂは、鋼製である。内輪１Ｂは、外輪１Ａの内周側に配置される。外輪１Ａおよび内輪１Ｂは、所定の形状に加工された鋼板からなる。本実施の形態において、外輪１Ａおよび内輪１Ｂを構成する鋼は、例えば、ＪＩＳ規格に規定されるＳＣＭ４１５である。

【0022】

外輪１Ａは、円環状の第１外輪１０と、円環状の第２外輪２０と、を含む。第１外輪１０と、第２外輪２０とは、互いに同一の形状を有する。第１外輪１０および第２外輪２０は、中心軸Ｒの方向に互いに並べて配置されている。第１外輪１０と第２外輪２０とは、互いに固定されている。

【0023】

内輪１Ｂは、円環状の第１内輪３０と、円環状の第２内輪４０と、を含む。第１内輪３０と、第２内輪４０とは、互いに同一の形状を有する。第１内輪３０および第２内輪４０は、中心軸Ｒの方向に互いに並べて配置されている。第１内輪３０と第２内輪４０とは、互いに固定されている。

【0024】

クロスローラ軸受１の具体的な寸法は、本開示にかかる効果を奏する限り特に制限されないが、典型的には、外輪１Ａの外径が３０ｍｍ～１５０ｍｍ程度、内輪１Ｂの内径が０ｍｍ～１２０ｍｍ程度であってよい。また、軸方向の厚みは４ｍｍ～１５ｍｍ程度とできる。クロスローラ軸受１は超薄型とも称される、軸方向の寸法が特に抑制されたクロスローラ軸受である。

【0025】

図１および図２を参照して、外輪１Ａの内周面と内輪１Ｂの外周面とによって構成される円環状の軌道路内に、複数のローラ１Ｃが配置される。ローラ１Ｃは、複数の第１ローラ５１と、複数の第２ローラ５２と、を含む。第１ローラ５１および第２ローラ５２は、周方向に並んで交互に配置される。第１ローラ５１および第２ローラ５２は、円柱状の形状を有する。第１ローラ５１と第２ローラ５２とは、配置方向が異なるのみで、同一の材料および寸法を有する。第１ローラ５１および第２ローラ５２は、鋼製である。第１ローラ５１および第２ローラ５２は、例えば、ＪＩＳ規格に規定されるＳＵＪ２からなる。

【0026】

外輪１Ａについて説明する。図１および図２を参照して、第１外輪１０は、中心軸Ｒに直交する方向に延びる第１部分１５を有する。第２外輪２０は、中心軸Ｒに直交する方向に延びる第１部分２５を有する。第１部分１５、２５は、円盤環状の部分である。第１部分１５は、中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第１部分１５、２５には、厚み方向（中心軸Ｒの方向）に貫通した取り付け用孔１１が周方向において等間隔に複数（実施の形態１においては６つ）形成されている。クロスローラ軸受１を外部部材に対して固定する際には、例えば、取り付け用孔１１にボルトを挿入し、外部部材のねじ孔にボルトをねじ込むことによって、外輪１Ａが外部部材に対して固定される。

【0027】

第１部分１５には、取り付け用孔１１の間に、貫通孔１２および突出部１３が形成されている。貫通孔１２には、第２外輪２０の突出部２２が嵌合している。突出部１３は、第２外輪２０に形成される、貫通孔１２と同径である貫通孔に嵌合されている。嵌合部は接着剤によって接着されていてもよい。この構成によって、第１外輪１０と第２外輪２０が互いに固定されている。第１外輪１０と第２外輪２０との固定の仕方はこれに制限されず、例えばビス等で固定されていてもよい。

【0028】

図２を参照して、第１外輪１０は、第１部分１５と、第２部分１６と、第３部分１７と、を含む。第１部分１５、第２部分１６および第３部分１７は、おおむね同一の厚みを有する。第３部分１７は、第１部分１５よりも若干（例えば０．１～０．３ｍｍ程度）薄くてもよい。第１部分１５が、第２部分１６および第３部分１７よりも厚くてもよい。第１部分１５は、円盤環状の形状を有する。第２部分１６は、筒状の形状を有する。第２部分１６の外形形状は、円錐台状である。第２部分１６は、第１部分１５の内縁からＺ軸方向において第１部分１５から離れるにしたがって内径が小さくなるように延びる。言い換えると、第２部分１６は、クロスローラ軸受１の径方向の外方に向かうにしたがって大きくなる径を有する。第２部分１６は、円環状の内周面１６ａを有する。内周面１６ａは、第１ローラ５１がその上を転走する第１転走面を構成する。内周面１６ａは、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第３部分１７は、円筒状の形状を有する。第３部分１７は、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第３部分１７は、第２部分１６のＺ軸方向における第１部分１５とは反対側の端部に接続され、Ｚ軸方向に沿って延びる。

【0029】

同様に、第２外輪２０は、第１部分２５と、第２部分２６と、第３部分２７と、を含む。第１部分２５は第１部分１５と同様の構成である。第２部分２６は第２部分１６と同様の構成である。第３部分２７は第３部分１７と同様の構成である。第２部分２６は、Ｚ軸方向において第１外輪１０の第２部分１６とは反対側に延びるよう配置される。第２部分２６は、円環状の内周面２６ａを有する。内周面２６ａは、第２ローラ５２がその上を転走する第２転走面を構成する。第３部分２７は、第２部分２６のＺ軸方向における第１部分２５とは反対側の端部に接続され、Ｚ軸方向に沿って第３部分１７とは反対側に延びる。

【0030】

第１外輪１０と第２外輪２０とは、第１外輪１０における第１部分１５の主面１５ａおよび第２外輪２０における第１部分２５の主面２５ａにおいて相対し、互いに固定されている。

【0031】

内輪１Ｂについて説明する。図１および図２を参照して、第１内輪３０は、中心軸Ｒに直交する方向に延びる第１部分３５を有する。第２内輪４０は、中心軸Ｒに直交する方向に延びる第１部分４５を有する。第１部分３５、４５は、円盤環状の部分である。第１部分３５、４５には、厚み方向（中心軸Ｒの方向）に貫通した取り付け用孔３１が周方向において等間隔に複数（実施の形態１においては６つ）形成されている。クロスローラ軸受１を外部部材に対して固定する際には、例えば、取り付け用孔３１にボルトを挿入し、外部部材のねじ孔にボルトをねじ込むことによって、内輪１Ｂが外部部材に対して固定される。

【0032】

第１部分３５には、取り付け用孔３１の間に、貫通孔３２および突出部３３が交互に形成されている。貫通孔３２には、第２内輪４０の突出部４２が嵌合している。突出部３３は、第２内輪４０に形成される、貫通孔３２と同径である貫通孔に嵌合されている。嵌合部は接着剤によって接着されていてもよい。この構成によって、第１内輪３０と第２内輪４０が互いに固定されている。第１内輪３０と第２内輪４０との固定の仕方はこれに制限されず、例えばビス等で固定されていてもよい。

【0033】

第１内輪３０は、第１部分３５と、第２部分３６と、第３部分３７と、を含む。第１部分３５、第２部分３６および第３部分３７は、おおむね同一の厚みを有する。第３部分３７は、第１部分３５よりも若干（例えば０．１～０．３ｍｍ程度）薄くてもよい。第１部分３５が、第２部分３６および第３部分３７よりも厚くてもよい。第１外輪１０の厚みと、第１内輪３０の厚みとは一致する。第１部分３５は、円盤環状の形状を有する。第１部分３５は、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第２部分３６は、筒状の形状を有する。第２部分３６の外形形状は、円錐台状である。第２部分３６は、第１部分３５の外縁からＺ軸方向において第１部分３５から離れるにしたがって外径が大きくなるように延びる。言い換えると、第２部分３６は、クロスローラ軸受１の径方向の外方に向かうにしたがって大きくなる径を有する。

【0034】

第２部分３６は、円環状の外周面３６ａを有する。外周面３６ａは、第２ローラ５２がその上を転走する第３転走面を構成する。外周面３６ａは、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第３部分３７は、円筒状の形状を有する。第３部分３７は、クロスローラ軸受１の中心軸Ｒと共通の中心軸を有する。第３部分３７は、第２部分３６のＺ軸方向における第１部分３５とは反対側の端部に接続される。

【0035】

同様に、第２内輪４０は、第１部分４５と、第２部分４６と、第３部分４７と、を含む。第１部分４５は第１部分３５と同様の構成である。第２部分４６は第２部分３６と同様の構成である。第３部分４７は第３部分３７と同様の構成である。第２部分４６は、Ｚ軸方向において第１内輪３０の第２部分３６とは反対側に延びるよう配置される。第２部分４６は、円環状の外周面４６ａを有する。外周面４６ａは、第１ローラ５１がその上を転走する第４転走面を構成する。第３部分４７は、第２部分４６のＺ軸方向における第１部分４５とは反対側の端部に接続され、Ｚ軸方向に沿って第３部分４７とは反対側に延びる。

【0036】

第１内輪３０と第２内輪４０とは、第１内輪３０における第１部分３５の主面３５ａおよび第２内輪４０における第１部分４５の主面４５ａにおいて相対し、互いに固定されている。

【0037】

第１外輪１０の内周面１６ａ（第１転走面）と、第２内輪４０の外周面４６ａ（第４転走面）とは、対向し、互いに平行に配置される。また、第２外輪２０の内周面２６ａと、第１内輪３０の外周面３６ａとは、対向し、互いに平行に配置される。中心軸Ｒを含む断面において、内周面１６ａと外周面４６ａとをつなぐ線分Ｖ_１は、内周面２６ａと外周面３６ａとをつなぐ線分Ｖ_２に交差する（直交する）。

【0038】

ローラ１Ｃについて説明する。図２を参照して、第１ローラ５１は、円筒状の外周面５１ａと、外周面５１ａの両端のそれぞれに円形の端面５１ｂ、５１ｃとを有する。第１ローラ５１において、円柱形状における径Ｕ_１と軸方向における長さＵ_２との関係は、Ｕ_２＜Ｕ₁である。第１ローラ５１の外周面５１ａが、第１外輪１０の内周面１６ａ（第１転走面）および第２内輪４０の外周面４６ａ（第４転走面）と接触し、第１ローラ５１が内周面１６ａおよび外周面４６ａ上を転動する。第２ローラ５２（図１）は第１ローラ５１と同様の形状である。第２ローラ５２の円筒状の外周面が、第２外輪２０の内周面２６ａ（第２転走面）および第１内輪３０の外周面３６ａ（第３転走面）と接触し、第２ローラ５２が内周面２６ａおよび外周面３６ａ上を転動する。

【0039】

クロスローラ軸受１の表面性状について説明する。クロスローラ軸受１は、外輪１Ａの内周面である内周面１６ａおよび内周面２６ａ、または、内輪１Ｂの外周面である外周面３６ａおよび外周面４６ａの少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。すなわち、外輪１Ａが有する転走面および内輪１Ｂが有する転走面のうち、少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。外輪１Ａの転走面および内輪１Ｂの転走面の両方が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たすことも好ましい。

【0040】

アスペクト比Ｓｔｒは、表面性状における等方性の指標である。アスペクト比Ｓｔｒは、ＩＳＯ２５１７８に定義される面粗さのパラメータである。具体的な測定方法の一例が、後述の実施例に示される。アスペクト比Ｓｔｒは０～１の範囲の値をとり、等方的な面のアスペクト比Ｓｔｒは１に近い値となり、異方的な面のアスペクト比Ｓｔｒは０に近い値となる。

【0041】

二乗平均平方根高さＳｑは、表面性状における粗さの指標である。二乗平均平方根高さＳｑは、ＩＳＯ２５１７８に定義される面粗さのパラメータである。具体的な測定方法の一例が、後述の実施例に示される。二乗平均平方根高さＳｑの値が大きいほど表面は粗く、表面に突起を有する表面形状であることを表す。

【0042】

本開示にかかるクロスローラ軸受は、外輪および／または内輪の転走面における二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下であり、かつ、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上であるという構成を有する。二乗平均平方根高さＳｑは、０．４μｍ以下であれば好ましい。また、二乗平均平方根高さＳｑは０．２μｍ以上であってよい。

【0043】

クロスローラ軸受の転走面において、二乗平均平方根高さＳｑは小さいほど好ましいと考えられていた。また従来、表面の精度を上げる手段として、超仕上げ等の高精度の仕上げ加工を実施すること等が知られている。しかしながら、クロスローラ軸受の軌道輪は形状が複雑であることや加工コスト等の状況から、二乗平均平方根高さＳｑを例えば０．２μｍ未満にまで低減することは、実用上、採用され難かった。この点、本開示では、クロスローラ軸受の転走面において、二乗平均平方根高さＳｑとアスペクト比Ｓｔｒの両方が一定の範囲を充足するときに、転走面の疲労進行が抑制され、長寿命のクロスローラ軸受が得られることを見出している。この構成によれば、二乗平均平方根高さＳｑを極限まで下げることなく、実用上採用可能かつ合理的な手段によって、長寿命のクロスローラ軸受が得られる。

【0044】

また、クロスローラ軸受１は、ローラ１Ｃの転走面、すなわち、第１ローラ５１の外周面５１ａおよび第２ローラ５２の円筒状の外周面の表面性状が、二乗平均平方根高さＳｑが０．２μｍ以下を満たすことが好ましい。ローラの表面性状をこの範囲とすることによって、相手面である内外輪の転走面に悪影響を及ぼすことが防止され、クロスローラ軸受の長寿命化が確実になる。

【0045】

（実施の形態２）
図３は、本開示の実施の形態の一例であるクロスローラ軸受１００の構造を示す概略平面図である。図４は、クロスローラ軸受１００を図３中のIV－IVで切断した場合の断面を一部拡大して示す一部拡大断面図である。IV－IVで切断した場合の断面はクロスローラ軸受１００の中心軸Ｒを含む断面である。クロスローラ軸受１００は、外輪および内輪の構成において、クロスローラ軸受１と相違する。クロスローラ軸受１００は、転走面の表面性状を除いて、公知のクロスローラ軸受と共通あるいは類似する構成を有してよい。

【0046】

クロスローラ軸受１００の具体的な寸法は、本開示にかかる効果を奏する限り特に制限されないが、典型的には、外輪の外径が２０ｍｍ～２５０ｍｍ程度、内輪の内径が１０ｍｍ～２００ｍｍ程度のクロスローラ軸受であってよい。また、軸方向の厚みも特に制限されないが、例えば５ｍｍ～３０ｍｍ程度とできる。

【0047】

クロスローラ軸受１００の概要を説明する。図３を参照して、クロスローラ軸受１００は、円環状の外輪１００Ａと、円環状の内輪１００Ｂと、外輪１００Ａと内輪１００Ｂとの間に挿入された複数の転動体としてのローラ１００Ｃと、を備える。外輪１００Ａと内輪１００Ｂは共通の中心軸Ｒを有する。中心軸Ｒの延びる方向を軸方向という。ローラ１００Ｃは、円筒形状を有する。ローラ１００Ｃは、交互に配置された第１ローラ５１０と第２ローラ５２０とを含む。クロスローラ軸受１００において、隣接する第１ローラ５１０と第２ローラ５２０は、転動軸が互いに直交するように配置されている。

【0048】

図４を参照して、外輪１００Ａは、軸方向に分割された２つの分割輪である第１外輪１１０および第２外輪１２０から構成される。第１外輪１１０は、第１転走面としての内周面１６０ａを有する。第２外輪１２０は、第２転走面としての内周面２６０ａを有する。内輪１００Ｂは一体に形成された一部品からなる。内輪１００Ｂは、外周面に、第３転走面としての外周面３６０ａおよび第４転走面としての外周面４６０ａを有する。

【0049】

図４を参照して、第１ローラ５１０は、円筒状の外周面５１０ａと、外周面５１０ａの両端のそれぞれに円形の端面５１０ｂ、５１０ｃとを有する。第１ローラ５１０の外周面５１０ａが、第１外輪１１０の内周面１６０ａ（第１転走面）および内輪１００Ｂの外周面４６０ａ（第４転走面）と接触し、第１ローラ５１０が内周面１６０ａおよび外周面４６０ａ上を転動する。第２ローラ５２０（図３）は第１ローラ５１０と同様の形状である。第２ローラ５２０の円筒状の外周面が、第２外輪１２０の内周面２６０ａ（第２転走面）および内輪１００Ｂの外周面３６０ａ（第３転走面）と接触し、第２ローラ５２０が内周面２６０ａおよび外周面３６０ａ上を転動する。

【0050】

クロスローラ軸受１００においても、外輪１００Ａの内周面である内周面１６０ａおよび内周面２６０ａ、または、内輪１００Ｂの外周面である外周面３６０ａおよび外周面４６０ａの少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。すなわち、外輪１００Ａが有する転走面および内輪１００Ｂが有する転走面の少なくとも一方の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たす。外輪１００Ａが有する転走面および内輪１００Ｂが有する転走面の両方が、アスペクト比Ｓｔｒが０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑが０．５μｍ以下を満たしてもよい。

【0051】

（クロスローラ軸受の製造方法１）
本開示にかかるクロスローラ軸受が前述のクロスローラ軸受１のような超薄型クロスローラ軸受である場合、一定の厚さを有する鋼板の順送プレス加工によって製造できる。図５は、本開示にかかるクロスローラ軸受の製造方法における工程を示すフローである。図５を参照して、まず、クロスローラ軸受を構成する各部材を準備する（Ｓ１０）。

【0052】

準備工程Ｓ１０において、外輪と、内輪と、転動体とを準備する。外輪は、円環状の第１転走面と、前記第１転走面と共通の中心軸を有する円環状の第２転走面と、を内周面に有する。内輪は、円環状の第３転走面と、前記第３転走面と共通の中心軸を有する円環状の第４転走面と、を外周面に有する。外輪、内輪、転動体の準備は順次行われてもよく、同時に並行して行われてもよい。また、外輪、内輪、転動体のそれぞれをあらかじめまとめて準備してもよい。

【0053】

外輪を準備する工程は、ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、第１転走面および第２転走面を成形する工程を含む。具体的には、ブライト仕上げの冷間圧延鋼板が所定の形状に曲げられ、所定箇所がカットおよび成形された後、成形部分が鋼板から切断されることによって、第１外輪、第２外輪のそれぞれが作製される。所定の形状に曲げられる際のプレスの過程で、転走面が成形される。なお、成形においては公知の絞り加工が用いられうる。カット部分にはバーリングを施してもよい。また、プレス成形の後には、浸炭焼入れおよび焼戻しを施してもよい。さらに、熱処理スケールを除去するために、バレル処理を施してもよい。第１外輪および第２外輪は、区別なく製造されうる。多数製造された外輪部材の中から任意に、あるいは選択の上で、２つの外輪部材が一対に組み合わされ、互いに固定されて、ひとつの外輪が構成される。
なお、ブライト仕上げとは、JIS G 0203:2009において「冷間圧延鋼板及び鋼帯の表面状態を示し、研磨した冷間圧延ロールで圧延し、鋼板の表面を平滑で光沢のある状態に仕上げたもの。」と定義されている。ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板の一例として、例えば、Ｓｑが０．２μｍ程度、Ｓｔｒが０．６程度である冷間圧延鋼板を使用できる。

【0054】

内輪を準備する工程は、ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板をプレスすることによって、第３転走面および第４転走面を成形する工程を含む。第１内輪、第２内輪のそれぞれは、一定の厚さを有する鋼板の順送プレス加工によって製造できる。具体的には、まず板材にスリットを入れ、次いで絞りによって立ち上がり部を成形した後、所定箇所をカットし、次いで成形部分が板材から切断されることによって、第１内輪および第２内輪のそれぞれが作製される。外輪を作製する場合と同様、所定の形状に曲げられる際のプレスの過程で、転走面が成形される。成形においては公知の絞り加工が用いられうる。カット部分にはバーリングを施してもよい。また、プレス成形の後には、浸炭焼入れおよび焼戻しを施してもよい。さらに、熱処理スケールを除去するために、バレル処理を施してもよい。第１内輪および第２内輪は、区別なく製造されうる。多数製造された内輪部材の中から任意に、あるいは選択の上で、２つの内輪部材が一対に組み合わされ、互いに固定されて、ひとつの内輪が構成される。

【0055】

ローラは、公知の製造方法で作製し、あるいは、作製されたものを入手して用いることができる。所望の表面性状とするために、公知の方法によって外周面を研磨してもよい。

【0056】

材料となるブライト仕上げの冷間圧延鋼板としては、例えば厚みが０．３ｍｍ～５ｍｍ程度のものを用いることができる。

【0057】

次いで、組み立て工程を実施する（Ｓ２０）。組み立て工程Ｓ２０は、クロスローラ軸受において採用される公知の組み立て手順を適用できる。例えば、まず、第１内輪と第２内輪を組み合わせて内輪を構成する。次いで第２外輪をセットし、続いてローラを所定の方向に並べて配置する。すべてのローラが配置された後、第１外輪が組み合わされて固定される。以上の手順でクロスローラ軸受が得られる（Ｓ３０）。

【0058】

ブライト仕上げの冷間圧延鋼板を用いてプレス加工によって外輪および内輪を製造する場合、転走面の表面性状が、アスペクト比Ｓｔｒ０．２以上、かつ、二乗平均平方根高さＳｑ０．５μｍ以下を満たす外輪および内輪を得ることができる。上述の製造方法によって得られるクロスローラ軸受は、転走面の疲労の進行が少なく、長寿命のクロスローラ軸受となる。

【0059】

（クロスローラ軸受の製造方法２）
本開示にかかるクロスローラ軸受が前述のクロスローラ軸受１００のようなクロスローラ軸受である場合、公知の方法に鋼材の切削等によって外輪および内輪を成形し、外輪および内輪を得ることができる。従来のクロスローラ軸受の転走面は、転走面の周方向に沿った研削加工によって成形されていた。本開示にかかるクロスローラ軸受は、例えば転走面の研削を実施した後、バレル研磨を実施することによって得られる。

【0060】

（変形例）
本開示にかかるクロスローラ軸受は、軸方向に分割された外輪部材が組み合わされて外輪が構成されるものに限られない。外輪および／または内輪は、一体の部材から構成されてもよい。ローラの間にセパレータが配置されてもよい。また、ローラが保持器に保持されていてもよい。

【0061】

（実施例）
以上に述べた実施の形態による作用効果を調べるため、クロスローラ軸受における疲労の進行が評価された。

【0062】

［評価対象］
表１に示す表面性状（アスペクト比Ｓｔｒ，二乗平均平方根高さＳｑ）を有するクロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７を用いた。クロスローラ軸受Ｎｏ．１～３は本開示にかかるクロスローラ軸受であり、実施例である。クロスローラ軸受Ｎｏ．４～Ｎｏ．７は比較例である。図６に、クロスローラ軸受Ｎｏ．１およびＮｏ．７の外輪転走面のレーザマイクロスコープ像を示す。表１には、クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７の油膜パラメータΛも合わせて示す。ただし、油膜パラメータΛは、グリースの基油温度を４５℃として計算した値である。

【0063】

【表1】

【0064】

（クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７の準備）
クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７はいずれも図１に示す形態の超薄型クロスローラ軸受（外径φ７０ｍｍ、内径φ３０ｍｍ）であり、一対の分割輪が組み合わされた外輪、一対の分割輪が組み合わされた内輪、および、５０本のローラ（φ３．２ｍｍ×ｔ３．１４ｍｍ）からなるものとした。周方向に隣接するローラは回転軸が互いに交差するよう、内外輪の間に形成される軌道路に順次配置された。ローラ間にセパレータが配置されない、総ローラ仕様とした。

【0065】

クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７は次のとおり準備した。
外輪、内輪はいずれも、ブライト仕上げされた冷間圧延鋼板（ＳＣＭ４１５、厚さ１ｍｍ）をプレス成型した後、浸炭焼入・焼戻を施し、その後バレル処理を施すことによって作製した。ローラはＳＵＪ２製で、ズブ焼入を施した後、研磨した。これらを組み立てたものをクロスローラ軸受Ｎｏ．１～３とした。
外輪の転走面をさらにエメリーペーパ＃２４０を用いて周方向に研磨すること以外はクロスローラ軸受Ｎｏ．１と同様にして、クロスローラ軸受Ｎｏ．４を得た。
外輪の転走面をさらにエメリーペーパ＃３２０を用いて周方向に研磨すること以外はクロスローラ軸受Ｎｏ．１と同様にして、クロスローラ軸受Ｎｏ．５を得た。
外輪の転走面をさらにエメリーペーパ＃４００を用いて周方向に研磨すること以外はクロスローラ軸受Ｎｏ．１と同様にして、クロスローラ軸受Ｎｏ．６を得た。
外輪の転走面をさらにエメリーペーパ＃６００を用いて周方向に研磨すること以外はクロスローラ軸受Ｎｏ．１と同様にして、クロスローラ軸受Ｎｏ．７を得た。

【0066】

（表面性状の測定）
クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７のそれぞれの外輪の転走面、およびローラについて表面性状（アスペクト比Ｓｔｒ，二乗平均平方根高さＳｑ）を測定した。測定には、形状測定レーザマイクロスコープ（ＶＫ－Ｘ１０００、キーエンス社製）を用いた。測定箇所は３箇所とし、平均値を算出した。測定条件は次のとおりとした。
・対物レンズ：２０倍
・フィルタ：ガウシアンフィルタ
・Ｓ－フィルタ：２μｍ
・Ｌ－フィルタ：０．８μｍ

【0067】

（疲労試験）
クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７について疲労試験を実施した。具体的な手順は次のとおりとした。
クロスローラ軸受の内輪を固定し、固定した内輪に３２．７Ｎｍの純モーメント荷重を与え、外輪を５８５ｒｐｍで回転させた。潤滑剤としてグリース（トライボール（登録商標）ＧＲ １００－２ＰＤ、基油粘度：９４．９ｍｍ^２／ｓ＠４０℃、９．３ｍｍ^２／ｓ＠１００℃）を０．１７ｇ注入した（空間体積の５０％に相当する量とした）。このとき、弾性ヘルツ接触計算での外輪とローラとの間の最大接触面圧は１．９７ＧＰａであった。ただし、ローラの接触の軸方向有効長さは１．２ｍｍとして計算した。

【0068】

外輪を１００万回転させた後、ローラの転走面の半価幅を測定した。半価幅の測定には、残留応力測定装置（ＡｕｔｏＭＡＴＥＩＩ、リガク社製（ｓｉｎ^２ψ法））を用いた。測定条件は次のとおりとした。
・特性Ｘ線：Ｃｒ－Ｋα
・回折面：α－Ｆｅ［２１１］
・Ｘ線管球出力：４０ｋＶ／４０ｍＡ
・Ｘ線照射径：φ０．５
・Ｘ線照射時間：８３ｓ
・ψ角度：０、２４．１、３５．３、４５°

【0069】

測定はローラ１本につき軸方向に２箇所とし、２本のローラについて測定を実施した。すなわち、各クロスローラ軸受について４箇所を測定し、平均値を算出した。また、未使用のローラについても同様に半価幅を算出した。未使用のローラの半価幅（５．８４１°）から試験後のローラの半価幅を差し引き、「Δ半価幅」を疲労度の指標とした。Δ半価幅が小さいほど、疲労の進行が少ないと判断された。

【0070】

なお、ローラを測定対象とした理由は、ローラは外輪の転走面よりもＳｑが小さく（表１参照）、粗い方（外輪）が細かい方（ローラ）に疲労を与えるためである。表２に、クロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７のそれぞれについてΔ半価幅およびピーリング発生の有無を示す。図７にクロスローラ軸受Ｎｏ．１～Ｎｏ．７のそれぞれのΔ半価幅の値をグラフで示す。

【0071】

【表2】

【0072】

表２に示されるとおり、クロスローラ軸受Ｎｏ．１～３はいずれもΔ半価幅がきわめて小さく（０．１未満）、ほとんど疲労が進行しなかった。一方、クロスローラ軸受Ｎｏ．６，７では半価幅が低下し、Δ半価幅が０．３程度となった。さらに、クロスローラ軸受Ｎｏ．４，５では半価幅の低下が大きく、Δ半価幅が０．５程度となるとともにピーリングが発生した。なお、表１および表２に示されるとおり、油膜パラメータを参照すると、クロスローラ軸受Ｎｏ．１とＮｏ．７は同程度である。しかしながら、クロスローラ軸受Ｎｏ．１はＮｏ．７と比較して明らかにΔ半価幅が小さかった。すなわち、クロスローラ軸受Ｎｏ．１は疲労の進行が少なかった。クロスローラ軸受Ｎｏ．１ではＳｔｒが大きいことが影響し、疲労の進行が抑制されたと考えられた。

【0073】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0074】

１、１００ クロスローラ軸受、１Ａ、１００Ａ 外輪、１Ｂ、１００Ｂ 内輪、１Ｃ、１００Ｃ ローラ、１０、１１０ 第１外輪、１１、３１ 取り付け用孔、１２、３２ 貫通孔、１３、２２、３３、４２ 突出部、１５、２５、３５、４５ 第１部分、１６、２６、３６、４６ 第２部分、１７、２７、３７、４７ 第３部分、２０、１２０ 第２外輪、３０ 第１内輪、４０ 第２内輪、５１、５１０ 第１ローラ、５２、５２０ 第２ローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】