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　　图1是一个根据本发明第一实施例的调心滚子轴承的轴向剖视图；图2解释了根据本发明的调心滚子轴承的作用方式；图3示出了在表1中给出的测试轴承的平均粗糙度与使用寿命之间关系；图4示出了当在b1/(B/2)等于0.1至0.9并且测定长度1等于0.5mm的条件下对测试轴承中的外环轨道面的粗糙度进行测试时，获得的测试结果；图5示出了测试轴承的圆周方向粗糙度与轴线方向粗糙度之间的关系；图6解释了外环轨道面的粗糙度参数S；图7示意性地示出了在外环轨道面的粗糙度参数S较大和这个参数S较小两种情况下外环轨道面与滚子之间的接触状况；图8示出了在外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数测试值；图9示意性地示出了当外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数增大时的润滑状况；图10示意性地示出了外环轨道面的粗糙图案(a roughness pattern)；图11示意性地示出了外环轨道面上的平均粗糙度与粗糙度参数的测定位置；图12示出了表2中的使用寿命比率与粗糙度参数之间的关系；图13是一个根据本发明第二实施例的调心滚子轴承的轴向剖视图；图14是一个两缸测试机的示意图；图15是一个图表，示出了驱动侧测试件的表面粗糙度与切向力的大小比率之间的关系；图16是一个图表，示出了从动侧测试件的表面粗糙度与切向力的大小比率之间的关系；图17示例性视图，解释了滚动元件在载荷施加范围中从外环接收的切向力的方向；图18示例性视图，解释了滚动元件在非载荷施加范围中从外环接收的切向力的方向；图19是一个图表，以概略方式示出了表3中的使用寿命比率；图20是一个示意性的总体视图，示出了一个根据本发明第三实施例的调心滚子轴承的轴向剖面形状；图21示出了外环轨道面和内环轨道面的表面粗糙度范围，以及外环的粗糙度范围下限值Rao与内环的粗糙度上限值Rai之间的比率；而图22示出了外环的粗糙度范围下限值Rao和内环的粗糙度范围上限值Rai之间的比率与使用寿命比率之间的关系。

　　作为所述外环轨道面的研磨方法，通常存在有在保持磨石的转动轴线平行于外环的中心轴线的同时进行研磨的方法(在下文中被称作“直线研磨”)和通过利用直径大于外环宽度的杯状磨石进行研磨的方法(在下文中被称作“杯状磨石研磨”)。根据两者中的直线研磨，形成于所述外环轨道面上的研磨痕迹会产生一个平行于该外环的圆周方向的直线(a)中所示。因此，当沿着所述外环的轴线方向测定该外环轨道面的粗糙度时，测定值会大于沿着所述外环的圆周方向测定粗糙度的情况。但是，由于当所述滚子在外环轨道面上滚动时产生的摩擦力沿着外环的圆周方向作用，所以与当沿着所述外环的圆周方向测定外环轨道面的粗糙度时探测到的粗糙度相比，当沿着外环的轴线方向测定所述粗糙度时探测到的粗糙度会对摩擦系数的增大产生少量影响。此外，当沿着所述外环的轴线方向测定出的平均粗糙度Ra较大时，这种粗糙度具有增大摩擦系数的效果。但是，当平均粗糙度Ra过大时，与油膜的厚度相比，所述外环轨道面上的不均匀度会变大，并且由此使得润滑状况变差，使用寿命易于变短。

　　相反，由于在使得杯状磨石的转动轴线垂直于外环的中心轴线的同时进行所述杯状磨石研磨，所以会在所述外环轨道面上形成类似于曲线图案的研磨痕迹，其中所述曲线图案以外环的中心作为顶点，如图2(b)中所示。因此，当沿着所述外环的轴线方向测定该外环轨道面的粗糙度时，研磨痕迹会在外环轨道面的端部上从轴线方向和圆周方向发生倾斜，并且由此在沿着所述外环的圆周方向测定所述粗糙度的情况，平均粗糙度Ra变大。此外，在所述杯状磨石研磨的情况下，由于在所述外环轨道面的端部附近研磨痕迹相互交叉，摩擦系数可以明显增大，但是在所述外环轨道面的中心部分附近，研磨痕迹变得几乎平行于所述外环的轴线方向。由此，当沿着所述外环的圆周方向测定所述粗糙度时，平均粗糙度Ra会变大，但是当沿着所述外环的轴线方向测定所述粗糙度时，平均粗糙度Ra不会变得如此大。与所述直线研磨相比，所述杯状磨石研磨可以通过沿所述外环的圆周方向增大摩擦系数来抑制转动滑移，不过，当利用所述杯状磨石对外环轨道面进行研磨时，在所述外环轨道面的中心部分附近的摩擦系数会变得小于在端部附近的摩擦系数。因此，摩擦系数根据所述外环轨道面上的位置发生变化，并且所述滚子的滚动会变得不稳定。

　　*)→表示测试在未发生片状剥落的条件下中断的那些轴承(A)粗糙形状的示意图(B)测定条件1测定长度l＝15mm，测定方向外环轴线方向，测定部位整个外环轨道面(C)测定条件2测定长度l＝0.5mm，测定方向外环轴线mm，测定方向外环圆周方向，测定部位b1/(B/2)＝0.4EMB实施例C.E对比示例在表1中，TB1至TB7和TB20至TB23分别示出了其中外环轨道面利用图2(c)中所示方法进行处理的测试轴承，TB8至TB13分别示出了其中外环轨道面利用图2(a)中所示的直线研磨方法进行处理的测试轴承，而TB14至TB19分别示出了其中外环轨道面利用图2(b)中所示的杯状磨石研磨方法进行处理的测试轴承。在本文中，使用了由Nippon Seiko K.K.制造的调心滚子轴承(型号为22211，外径为100mm，内径为55mm，宽度为25mm)作为测试轴承。

　　如表1中所示，在于测定条件1下对所述外环轨道面的平均粗糙度进行测试的情况下，测试轴承TB1至TB19显示了几乎相同的平均粗糙度值，但是与TB1至TB7的使用寿命比率相比，测试轴承TB8至TB19的使用寿命比率(在假设测试轴承TB11的使用寿命被设定为1的条件下获得的使用寿命比率)显示为一个较小的值。此外，在于测定条件2下对所述外环轨道面的平均粗糙度进行测试的情况下，测试轴承TB1至TB13显示了几乎相同的平均粗糙度值，但是与TB1至TB7的使用寿命比率相比，测试轴承TB8至TB13的使用寿命比率显示为一个较小的值。此外，在于测定条件3下对所述外环轨道面的平均粗糙度进行测试的情况下，测试轴承TB1至TB7和TB14至TB19显示了几乎相同的平均粗糙度值，但是与TB1至TB7的使用寿命比率相比，测试轴承TB14至TB19的使用寿命比率显示为一个较小的值。从前述内容可以发现，测试轴承TB1至TB19中的测试轴承TB1至TB7可以提供使用寿命比测试轴承TB8至TB19长的调心滚子轴承。

　　如图3中所示，可以明白，测试轴承TB1至TB23中的测试轴承TB1至TB7、TB20和TB21在b1/(B/2)＝0.7和b1/(B/2)＝0.4的范围中的平均粗糙度位于0.1μm至0.5μm的范围内，而测试轴承TB8至TB19、TB22和TB223在b1/(B/2)＝0.7和b1/(B/2)＝0.4的范围中的平均粗糙度位于0.1μm至0.5μm的范围外。在本文中，在所述粗糙度测定过程中将测定范围设定为b1/(B/2)＝0.7和b1/(B/2)＝0.4的原因在于，当所述调心滚子轴承接收径向载荷时被施加最大面压力的位置的附近对应于b1/(B/2)＝0.4，并且当内环和滚子接收轴向载荷和力矩载荷(the moment load)并且发生倾斜时被施加最大面压力的位置的附近对应于b1/(B/2)＝0.7。

　　图9示意性地示出了在通过增大所述外环轨道面的平均粗糙度S来增大所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数的情况下和在通过减小所述外环轨道面的粗糙度参数S来增大所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数的情况下的润滑状况。如图9中所示，当通过增大所述外环轨道面的平均粗糙度Ra来增大所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数时，润滑状况变差，并且由此所述调心滚子轴承的使用寿命缩短。相反，当通过减小所述外环轨道面的粗糙度参数S来增大所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数时，尽管在所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数增大，但是粗糙相对于油膜厚度(油膜参数)的不均匀度不会改变。因此，所述调心滚子轴承的使用寿命决不会因为润滑状况变差而缩短。

　　*)→指示的是测试在未发生片状剥落的条件下中断的那些轴承(A)粗糙形状的示意图(B)测定位置A(C)测定位置B(D)测定位置C(E)测定位置A、B、C的平均值EMB实施例C.E对比示例在表2中，测试轴承TB31至TB37和TB45、TB46分别指示的是其中的外环轨道面具有图10(b)中所示粗糙图案的测试轴承(这种调心滚子轴承中的外环轨道面在保持磨石的转动轴线平行于外环的中心轴线的同时进行研磨，随后通过使得磨石沿着外环的轴线方向摆动的同时经受超精加工)。再有，测试轴承TB38至TB44分别指示的是其中的外环轨道面具有图10(a)中所示粗糙图案的测试轴承(这种调心滚子轴承中的外环轨道面在保持磨石的转动轴线平行于外环的中心轴线的同时进行研磨，随后通过使得磨石沿着外环的轴线方向摆动的同时经受超精加工)。此外，表2中的平均粗糙度Ra和粗糙度参数S对应于在图11中所示位置测定出的值。在这里，在图11中，测定位置A和C被认为是当内环和滚子由于施加轴向载荷和力矩载荷而发生倾斜时被施加最大面压力的位置，而测定位置B被认为是当轴承经受纯粹径向载荷时被施加最大面压力的位置。此外，表2中的使用寿命比率利用当假设对比示例5中的值为1时导出的一个相对值表示，其中在对比示例5中使用寿命最短。所述寿命测试在使用寿命比率为15.0时终止。

　　如前所述，由于由公式(1)定义的粗糙度参数S被设定为0＜S≤20μm，所以在所述外环轨道面与滚子之间接触部分处的摩擦系数可以增大，并且可以抑制滚子的滑移。因此，可以通过抑制由于诸如剥离这样的表面损坏等等导致的过早片状剥落，实现所述调心滚子轴承的使用寿命延长。如果Ra的值处于0.1μm至0.5μm的范围内并且S的值为20μm或者更小，那么可以获得令人满意的外环粗糙度结果。更为优选的是，如果S的值被设定为15μm或者更小，那么如表2中给出的那样，所述调心滚子轴承的使用寿命可以进一步延长。此外，所希望的是，为了在外环轨道面与滚子之间接触部分处稳定地获得高摩擦系数，在圆周方向和轴线方向上的平均粗糙度Ra应该被设定为Ra＝0.25μm至0.4μm。此外，从磨石的最小颗粒尺寸等等加以评判，S的下限值可以被认为大约等于0.01μm。

　　注)(A)外环的平均粗糙度(O.R)(B)内环的平均粗糙度(I.R)(C)滚动元件的平均粗糙度(R.E)C.E对比示例如表3中所示，象对比示例2，如果仅仅将所述滚动元件的滚动接触表面的平均粗糙度抑制在Ra＜0.1μm之内，那么可以获得大约比对比示例1中长三倍的使用寿命延长效果，其中在对比示例1中外环、内环以及滚动元件的粗糙度均超出了本发明的范围。此外，象对比示例3和4，如果所述内环轨道面的平均粗糙度被抑制在Ra＜0.15μm之内，那么可以获得大约比对比示例1长五倍的使用寿命。相反，象本发明中的实施例1至8，显然，如果不仅将所述滚动元件的滚动接触表面的平均粗糙度和内环轨道面的平均粗糙度分别抑制在Ra＜0.1μm和Ra＜0.15μm之内，而且将外环轨道面的平均粗糙度设定在之内0.1μm≤Ra≤0.5μm，那么可以获得比对比示例1长十倍或者更多的使用寿命。

　　本发明的发明人认识到，在为了稳定所述滚子的滚动的目的而将所述外环轨道面的表面粗糙度制成大于内环轨道面的表面粗糙度的情况下，在通过减小在轴承运转过程中在所述滚子与内环和所述滚子与外环之间接触部分处产生的摩擦力变化来抑制由于摩擦力变化而产生的在接触面上的极微小滑移方面有效的是，不仅应当就平均粗糙度来说将外环轨道面制成比内环轨道面粗糙，而且应该考虑所述内环轨道面和外环轨道面的表面粗糙度的变化。此外，本发明的发明人认识到，由于通过针对所述变化优化所述内环轨道面与外环轨道面的表面粗糙度之间的关系，使经受最大表面疲劳的部分可以从内、外环转移至滚动元件上，通过选择耐剥离的热处理要求和滚子材料，可以实现使用寿命的延长。

　　此外，在粗糙度变化非常大的情况下，尽管外环轨道面34a的粗糙度平均值大于内环轨道面32a的粗糙度平均值，但是当Rao和Rai相比时，两个值几乎相等(图20中的对比示例a)，或者根据具体情况假设Rai变得比Rao粗糙时(图20中的对比示例b)。在这种情况下，占主要的是，外环31与滚子35之间的摩擦力应当大于内环31与滚子35之间的摩擦力，然而，根据特定部分，仍然会出现逆转现象，使得内环31与滚子35之间的摩擦力变得较大。由此，在滚子35的回转过程中，摩擦力会大幅度发生变化。最终，滚子35的转动/旋转(revolution)变得不稳定，由此在内环31与滚子35之间接触部分处产生极微小的滑移，并且由此易于导致产生诸如剥离这样的表面疲劳。

　　作为特定示例，在第一实施例中的调心滚子轴承内，滚动元件的滚动接触表面的平均粗糙度可以被设定为Ra＜0.1μm，内环轨道面的平均粗糙度可以被设定为Ra＜0.15μm，并且还可以将内环轨道面在中心线上的粗糙度范围上限值Rai和外环轨道面在中心线上的粗糙度下限值Rao设定为满足不等式Rao/Rai≥1.5，滚动元件与轨道环之间残留奥氏体成分γR的差异可以被设定为3％体积比或者更高。此外，在第一实施例或者第二实施例中的调心滚子轴承内，内环轨道面在中心线上的粗糙度范围上限值Rai和外环轨道面在中心线上的粗糙度范围下限值Rao可以被设定为满足不等式Rao/Rai≥1.5，并且滚动元件与轨道环之间残留奥氏体成分γR的差异可以被设定为3％体积比或者更高。此外，在第二实施例或者第三实施例中的调心滚子轴承内，外环轨道面可以在使得磨石的转动轴线平行于外环的中心轴线的同时经受研磨，并且随后在使得磨石沿着外环的轴线方向摆动(swing)的同时经受超精加工。