DE102018121291A1

DE102018121291A1 - Lagerring für ein Rollenlager, Herstellungsverfahren des Lagerrings für ein Rollenlager und Nadelrollenlager

Info

Publication number: DE102018121291A1
Application number: DE102018121291.7A
Authority: DE
Inventors: Kensuke Suzuki; Wataru Yoshida; Nicolas Vincent Barbi; Tsuyoshi Mikami
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-07
Also published as: CN109578442A; US20190072132A1; JP2019044893A; US10393180B2; JP6926848B2; CN109578442B

Abstract

Eine Laufbahn für ein Rollenlager enthält eine erste Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter einer relativ hohen Druckrestspannung ist, und eine zweite Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter einer Druckrestspannung ist, die niedriger ist, als die Druckrestspannung, die auf die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn angewandt ist. Die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn hat eine Vickershärte von 700 HV oder mehr, aber weniger als 800 HV. Die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn enthält einen Abschnitt, der härter ist, als die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn und das ist, um in Kontakt mit mindestens einer der axialen Enden einer Wälzkontaktoberfläche einer Walze zu sein. Eine Rippe enthält eine Rippenoberfläche, die eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV hat.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Lagerringe für Rollenlager, ein Herstellungsverfahren der Lagerringe für Rollenlager und Nadelrollenlager, die die Lagerringe für Rollenlager enthalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Lagerringe für Rollenlager, die Komponenten von Rollenlager sind, die z.B. in Autos und Industriemaschinen genutzt sind, enthalten Laufbahnen, die in relativen Rollkontakt mit Wälzelementen (z.B. Rollen) sein sollen. Die Laufbahnen kommen in Rollkontakt mit den Wälzelementen und nehmen somit Lasten von den Wälzelementen auf. Mechanische Eigenschaften solcher Laufbahnen beeinflussen signifikant die Wälzlebensdauer von Rollenlagern.
In Angesicht dessen werden Studien über Verfahren erstellt, um die mechanischen Eigenschaften solcher Laufbahnen zu verbessern, so dass die Wälzlebensdauer von Rollenlager erhöht ist. Zum Beispiel umfasst ein bekanntes Verfahren um die Härte einer Laufbahn (oder einer Laufbahnoberfläche) zu erhöhen, so dass die Wälzlebensdauer eines Rollenlagers erhöht ist, die Benutzung von Lagerstahl, als ein Stahlmaterial für einen Lagerring, der Karbonitrieren ausgesetzt war. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-238274 ( JP 2013-238274 A ) offenbart z.B. ein Verfahren, die eine thermische Veredlung von kohlenstoffreichem Chromlagerstahl (sowie SUJ2 Stahl) und dann eine Durchführung von Induktionshärten auf ausschließlich der Oberfläche des Stahls umfasst. Dies stellt ein Lagerring, der eine Oberflächenhärte von 700 HV oder mehr und eine innere Härte so niedrig wie 340 HV bis 490 HV hat, bereit. JP 2013-238274 A offenbart ebenfalls ein Verfahren, um das Wälzleben von Lagern mit der Benutzung eines solchen Lagerrings zu erhöhen.
Obwohl die oben beschriebenen Verfahren die Wälzlebensdauer von Rollenlagern verbessern, sind diese Verfahren noch empfänglich für weitere Verbesserungen. Karbonitrieren erfordert eine Langzeitwärmebehandlung, so dass eine Erhöhung von Kosten, die von einer solchen Wärmebehandlung resultieren, unvermeidlich ist. Somit ist, was gewünscht ist, ein Verfahren, um kostengünstig die Wälzlebensdauer von Rollenlagern zu erhöhen.
Ein Abschnitt einer Laufbahn eines Lagerrings für ein Rollenlager nimmt eine große Last von einem Ende einer Wälzkontaktoberfläche einer Rolle auf, wobei ein Bereich, wo der Druck des Kontaktes zwischen der Laufbahn und der Rolle hoch ist, geschaffen ist. Die Wälzlebensdauer eines Rollenlagers ist wahrscheinlich beeinflusst durch die Lebensdauer des Abschnittes der Laufbahn, der eine hohe Last aufnimmt. Wenn ein Lagerring für ein Rollenlager eine Rippe enthält, kann ein Verdrehen einer Walze den Bruch der Rippe verursachen. Solche Rippenbrüche tragen zu einer Verminderung der Lebensdauer eines Rollenlagers bei.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es Rollenlager mit langer Lebensdauer bereitzustellen.
Ein Aspekt der Erfindung stellt einen ringförmigen Lagerring für ein Rollenlager bereit, der aus kohlenstoffreichen Chromlagerstahl gemacht ist. Der Lagerring enthält eine Rippe, eine Innenschicht und eine Oberflächenschicht. Die Innenschicht ist aus gehärteten Martensit oder Sorbit gemacht. Die Innenschicht hat eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV. Die Oberflächenschicht ist aus gehärtetem Martensit gemacht. Die Oberflächenschicht umgibt eine Gesamtheit eines Umfangs der Innenschicht. Die Oberflächenschicht enthält eine Laufbahn, die eine Laufbahnoberfläche enthält, um in Wälzkontakt mit einer Rolle zu sein. Die Laufbahn enthält eine erste Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter relativ hoher Druckrestspannung ist, und eine zweite Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter einer Druckrestspannung ist, die niedriger ist, als die Druckrestspannung, die auf die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn angewandt ist. Die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn hat eine Vickershärte von 700 HV oder mehr, aber weniger als 800 HV. Die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn enthält einen Abschnitt, der härter ist als die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn und dies ist, um in Kontakt mit mindestens einem von Axialenden einer Walzkontaktoberfläche der Rolle zu sein. Die Rippe enthält eine Rippenoberfläche, die eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV hat.
Figurenliste
Die voran gegangenen und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden erkennbar durch die folgende Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den begleiteten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen genutzt werden um gleiche Elemente zu repräsentieren und wobei:

1 eine Querschnittsansicht von Hauptkomponenten eines Nadelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht von Hauptkomponenten eines Außenrings des Nadelrollenlagers, das in 1 aufgezeigt ist, ist;
3A bis 3E Schaubilder sind, die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Außenrings, der in 2 aufgezeigt ist, aufzeigen;
4A ein Schaubild ist, das ein Härtungsprozess, der in 3C aufgezeigt ist, aufzeigt;
4B ein Schaubild ist, das ein Anlassverfahren, das in 3D aufgezeigt ist, aufzeigt;
5A ein schematisches Schaubild ist, das eine Wärmebehandlungsvorrichtung aufzeigt, die in einem ersten Herstellungsverfahren eines Lagerrings gemäß der Erfindung benutzt wird;
5B eine vergrößerte Ansicht von Hauptkomponenten der Wärmebehandlungsvorrichtung, die in 5A aufgezeigt ist, ist;
6 eine vergrößerte Ansicht von Hauptkomponenten einer Wärmebehandlungsvorrichtung, die in einem zweiten Herstellungsverfahren eines Lagerrings gemäß der Erfindung benutzt wird, ist;
7 eine Grafik ist, die die Wärmebehandlungsanforderungen für Beispiel 1 darstellt;
8 eine Grafik ist, die die Wärmebehandlungsanforderung für ein Vergleichsbeispiel 1 aufzeigt;
9 eine Grafik ist, die die Wärmebehandlungsanforderung für ein Vergleichsbeispiel 2 aufzeigt; und
10 eine Grafik ist, die die Wärmebehandlungsanforderung für ein Vergleichsbeispiel 3 aufzeigt.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Rollenlager gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Nadelrollenlager 11. Zuerst wird das Nadelrollenlager 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben werden. 1 ist eine Querschnittsansicht von Hauptkomponenten des Nadelrollenlagers 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das Nadelrollenlager 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält: einen Außenring 20, der auf seiner inneren Umfangsoberfläche mit einer Laufbahn versehen ist; und eine Mehrzahl von Nadelrollen 30, die radial innerhalb des Außenrings 20 angeordnet sind. Das Nadelrollenlager 11 ist ein Nadelbüchsenlager ohne Innenring. Das Nadelrollenlager 11 ist pressgepasst in ein Gehäuse 12, so dass eine Welle 10 rotierbar durch das Nadelrollenlager 11 gestützt ist. Das Nadelrollenlager 11 ist ein vollrolliges Lager ohne Käfig. In einem Beispiel sind der Außenring 20 und die Nadelrollen 30 aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, so wie SUJ2 Stahl oder SUJ3 Stahl, gemacht.
Walzkontaktoberflächen 31 der Nadelrollen 30 des Nadelrollenlagers 11 sind in Rollkontakt mit einer Außenringlaufbahnoberfläche 21 und einer Außenumfangsoberfläche 10a der Welle 10. Ein erstes axiales Ende der Rollkontaktoberfläche 31 jeder Nadelrolle 30 ist mit einer Kante 31a versehen, die kontinuierlich mit einer Rollenendoberfläche 32 ist. Ein zweites Axialende der Rollkontaktoberfläche 31 jeder Nadelrolle ist mit einer Kante 31b bereitgestellt, die kontinuierlich mit einer Rollenendoberfläche 33 ist. Die Kanten 31a und 31b der Rollkontaktoberfläche 31 jeder Nadelrolle 30 sind in Kontakt mit der Außenringlaufbahnoberfläche 21 bei einem hohen Kontaktdruck. Dies erzeugt „Kantenlasten“ in den Umgebungen der Kanten 31a und 31b.
Im Hinblick darauf, ist der Außenring 20 des Nadelrollenlagers 11 ein Lagerring gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Laufbahn des Lagerrings gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält eine erste Laufbahn (die zwei erste Laufbahnabschnitte enthält), die eine hohe Druckrestspannung hat. Daher hat das Nadelrollenlager 11 eine lange Wälzlebensdauer, eine ausreichende Schlagfestigkeit und eine ausreichende Druckfestigkeit.
Der Außenring 20 des Nadelrollenlagers 11 (siehe 1), welcher ein Beispiel des Lagerrings für ein Rollenlager gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wird unten mit Bezug zu 2 beschrieben werden. 2 ist eine Querschnittsansicht von Hauptkomponenten des Außenrings 20 des Nadelrollenlagers 11, das in 1 aufgezeigt ist. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck „Vickershärte“ auf einen Wert, der gemessen wird, wenn ein Vickerseindringkörper in Kontakt mit einer geschnittenen Oberfläche gebracht wird, die durch Schneiden einer Oberfläche eines Lagerrings für ein Rollenlager (z.B. einem Außenring) oder dem Lagerring, in einer radialen Richtung davon, erhalten wird.
Der Außenring 20, der in 2 aufgezeigt ist, enthält: eine Innenschicht 25; und eine Oberflächenschicht 24, die eine Gesamtheit des Umfangs der Innenschicht 25 umgibt. Die Innenschicht 25 hat eine gehärtete Martensitstruktur oder Sorbitstruktur. Die Innenschicht 25 hat eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV. Ein Bereitstellen der grade beschriebenen Innenschicht 25 ermöglicht es, dass der Außenring 20 eine ausreichende Druckfestigkeit und eine ausreichende Schlagfestigkeit hat. Wenn die Innenschicht 25 eine Vickershärte von weniger als 450 HV hat, wird die Druckfestigkeit des Außenrings 20 unzureichend. Wenn die Innenschicht 25 eine Vickershärte von 550 HV oder mehr hat, wird die Schlagfestigkeit des Außenrings 20 unzureichend.
Die Oberflächenschicht 24 umgibt eine Gesamtheit des Umfangs der Innenschicht 25. Die Oberflächenschicht 24 enthält eine Laufbahn 26, eine Rippe 28, ein Nichtlaufbahnabschnitt 27A und einen Nichtlaufbahnabschnitt 27B. Die Oberfläche der Laufbahn 26 ist durch die Außenringlaufbahnoberfläche 21 definiert, so dass er in Rollkontakt mit den Nadelrollen 30 (siehe 1) ist. Die Rippe 28 ist axial außerhalb der Außenringlaufbahnoberfläche 21 bereitgestellt. Die Oberfläche des Nichtlaufbahnabschnitts 27A ist durch eine äußere Umfangsoberfläche 22 des Außenrings 20 definiert. Die Oberfläche des Nichtlaufbahnabschnitt 27B ist durch eine seitliche Oberfläche 23 des Außenrings 20 definiert. Die Oberflächenschicht 24 hat eine gehärtete Martensitstruktur. In einem Beispiel besteht die Oberflächenschicht 24 hauptsächlich aus kohlenstoffreichen Martensit. Nur ein Abschnitt der Oberflächenschicht 24, die benachbart zu der Rippenoberfläche der Rippe 28 ist, ist aus kohlenstoffreichen Martensit oder kohlenstoffarmen Martensit gemacht. Wie hier benutzt, bezeichnet der Ausdruck „kohlenstoffreiches Martensit“ eine Martensitstruktur, die eine große Menge von Kohlenstoff im Mischkristall enthält. Wie hier benutzt, bezeichnet der Ausdruck „kohlenstoffarmes Martensit“ eine Martensitstruktur, die eine kleinere Menge von Kohlenstoff in Mischkristall enthält als kohlenstoffreiches Martensit. Kohlenstoffarmes Martensit ist, dass bei einer hohen Temperatur angelassen ist, hat eine undeutliche Martensitstruktur. Dem gegenüber hat kohlenstoffreiches Martensit, dass bei einer niedrigen Temperatur angelassen ist, eine eindeutige Martensitstruktur. Somit sind kohlenstoffreiches Martensit und kohlenstoffarmes Martensit unterscheidbar voneinander.
Eine Oberfläche der Oberflächenschicht 24, die durch die Außenringlaufbahnoberfläche 21 definiert ist, hat eine vorbestimmte Vickershärte, die höher ist als die Vickershärte der Innenschicht 25. Die Laufbahn 26, deren Oberfläche durch die Außenringlaufbahnoberfläche 21 definiert ist, enthält eine erste Laufbahn 26A und eine zweite Laufbahn 26B. Die erste Laufbahn 26A enthält zwei erste Laufbahnabschnitte 26A1 und 26A2. Die erste Laufbahn 26A ist so bereitgestellt, dass die erste Laufbahn 26A einen Bereich enthält, in dem der Kontaktdruck zwischen der ersten Laufbahn 26A und der Rollkontaktoberfläche 31 jeder Nadelrolle 30 hoch ist. Dieser Bereich wird im Nachfolgenden bezeichnet als ein „Kantenbelastungsbereich“. Die zweite Laufbahn 26A ist ein anderer Abschnitt der Laufbahn 26 als die erste Laufbahn 26A. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Oberfläche der zweiten Laufbahn 26b, die durch die Außenringlaufbahnoberfläche 21 definiert ist, eine Vickershärte von 700 HV oder mehr, aber weniger als 800 HV. Wenn die Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B eine Vickershärte von weniger 700 HV hat, wird die Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11, das den Außenring 20 enthält, reduziert sein. Wenn die Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B eine Vickershärte von 800 HV oder mehr hat, wird die Schlagfestigkeit des Nadelrollenlagers 11 vermindert sein.
Die Oberfläche der ersten Laufbahn 26A, die durch die Außenringlaufbahnoberfläche 21 definiert ist, hat eine Vickershärte, die höher ist als die Vickershärte der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B. Dies verbessert die mechanischen Charakteristiken der ersten Laufbahn 26A, so dass die Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11, das den Außenring 20 enthält, erhöht ist. Die Oberfläche der ersten Laufbahn 26A hat bevorzugt eine Vickershärte von 725 HV oder mehr, aber weniger als 825 HV. Die Vickershärte der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A ist bevorzugt um 25 HV oder mehr größer als die Vickershärte der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B. Das ist weil die erste Laufbahn 26A, deren Oberfläche eine solche Vickershärte hat, geeignet ist zur Erhöhung der Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11. Die Vickershärte der Laufbahn 26 des Außenrings 20 kann sich allmählich von der Oberfläche der Oberflächenschicht 24 zu der inneren Schicht 25 verringern.
Die Rippe 28 der Oberflächenschicht 24 enthält eine Rippenoberfläche 28a, die eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV hat. Dies macht es schwierig für die Rippe 28 des Außenrings 20 zu brechen, wenn ein Verdrehen der Nadelrollen 30 auftritt. Somit ist es unwahrscheinlich, dass der Außenring 20 des Nadelrollenlagers 11 bricht. Dies macht es möglich die Lebensdauer des Nadelrollenlagers 11 zu erhöhen. Wenn die Rippenoberfläche 20a eine Vickershärte von weniger als 450 HV hat, kann die Druckfestigkeit des Außenrings 20 unzureichend sein. Wenn die Rippenoberfläche 28a eine Vickershärte von 550 HV oder mehr hat, kann die Schlagfestigkeit des Außenrings 20 unzureichend sein.
Wie zuvor beschrieben, hat die Oberfläche der ersten Laufbahn 26A der Laufbahn 26 bevorzugt eine Vickershärte von 725 HV oder mehr, aber weniger als 825 HV und die Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B der Laufbahn 26 hat bevorzugt eine Vickershärte von 700 HV oder mehr, aber weniger als 800 HV. Zusätzlich hat ein Bereich der Laufbahn 26, der sich von der Außenringlaufbahnoberfläche 21 zu der Innenschicht 25 erstreckt und der eine Vickershärte von 700 HV oder mehr hat, bevorzugt eine vorbestimmte Tiefe. Dieser Bereich kann im Nachfolgenden als eine „Hohehärteoberflächenschicht“ (siehe die diagonal schattierten Oberflächen in 2) bezeichnet sein. Die diagonal schattierten Oberflächen sind schematisch in 2 vertreten, so dass die Tiefe der Hohehärteoberflächenschicht anzeigen und somit spiegeln sie nicht akkurat die Form und die Größe der Hohehärteoberflächenschicht wieder.
Die Tiefe eines Abschnitts der Hohehärteoberflächenschicht, die zu der zweiten Laufbahn 26B korrespondiert, erfüllt vorzugsweise die folgende Ungleichung (1): $2,5 Z 0 \leq d 1 < 5,0 Z 0$
In der Ungleichung (1), bezeichnet d1 die Tiefe des Abschnitts der Hohehärteoberflächenschicht, die zu der zweiten Laufbahn 26B korrespondiert, und Z0 bezeichnet eine maximale Schubspannungstiefe, wenn das Nadelrollenlager 11 den Außenring 20 enthält. Wenn 2,5Z0 > d1, kann die Dauerfestigkeit der Oberfläche der Hohehärteoberflächenschicht verringert sein, was zu einer Verringerung der Wälzlebensdauer des Außenrings 20 führt. Wenn d1 ≥ 5,0Z0, kann der Anteil eines Bereichs der Hohehärteoberflächenschicht, der weicher in der Struktur ist, als die Oberfläche der Hohehärteoberflächenschicht, sich verringern, was in einer unzureichenden Zähigkeit des Außenrings resultiert. Insbesondere wenn der Außenring 20 eine große Dicke hat, ist eine solche Tendenz beachtlich. In 2 hat der Außenring 20 eine Dicke Y z.B. von so klein wie 5 mm oder weniger. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die maximale Schubspannungstiefe Z0, wenn der Außenring 20 ein Lagerring für ein Nadelrollenlager ist, um 0,1 mm bis um 0,2mm, obwohl die maximale Schubspannungstiefe Z0 abhängig von der Nennlast variiert.
Die Tiefe eines Abschnitts der Hohehärteoberflächenschicht, die zu der ersten Laufbahn 26A korrespondiert, erfüllt bevorzugt die folgende Ungleichung (2): $2,5 Z 0 \leq d 2 < 5,0 Z 0$
In der Ungleichung (2), bezeichnet d2 die Tiefe des Abschnitts der Hohehärteoberflächenschicht, die zu der ersten Laufbahn 26A korrespondiert, und Z0 bezeichnet die maximale Schubspannungstiefe. Die Tiefe d2 erfüllt bevorzugt die Ungleichung (2) aus denselben Gründen, wie die Tiefe d1 die Ungleichung (1) erfüllt.
Die Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A ist höher als die Druckrestspannung der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B. Dies verbessert zusätzlich die mechanischen Charakteristiken der ersten Laufbahn 26A, und macht es möglich die Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11, das den Außenring 20 enthält, zu erhöhen. Obwohl die Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A nicht auf einen bestimmten Wert limitiert ist, ist die Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A bevorzugt 200 MPa oder mehr. Dies macht es schwieriger für den Außenring 20 zu brechen und macht es mehr wahrscheinlich, dass die Wälzlebensdauer erhöht sein wird. Wenn die Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A weniger als 200 MPa ist, kann die Wälzlebensdauer unzureichend sein. Obwohl ein oberes Limit der Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A nicht auf einen bestimmten Wert limitiert ist, ist das obere Limit bevorzugt 1000 MPa. Die erste Laufbahn 26A ist bevorzugter bereitgestellt, so dass die Druckrestspannung eines Bereichs der ersten Laufbahn 26A, der sich von deren Oberfläche zu der Tiefe Z0 erstreckt, in dem Bereich von 200 MPa bis 1000 MPa inbegriffen ist. Dies macht es möglich die Wälzlebensdauer weiter zu erhöhen.
Die Druckrestspannung der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B ist bevorzugt 50 MPa oder mehr. Das ist, weil solch eine Druckrestspannung zur Erhöhung der Druckrestspannung geeignet ist. Ein oberes Limit der Druckrestspannung der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B kann jeder Wert sein, der niedriger ist, als das obere Limit der Druckrestspannung der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A. Die Druckrestspannung der Oberfläche der zweiten Laufbahn 26B ist bevorzugt weniger als 1000 MPa. Die zweite Laufbahn 26B ist bevorzugter bereitgestellt, so dass die Druckrestspannung eines Bereichs der zweiten Laufbahn 26B, der sich von deren Oberfläche zu der Tiefe Z0 erstreckt, 50 MPa oder mehr, aber weniger als 1000 MPa ist. Dies macht es möglich, die Wälzlebensdauer zusätzlich zu erhöhen.
Die Druckrestspannung der Rippenoberfläche 28a der Rippe 28 ist bevorzugt 200 MPa oder mehr. Solch eine Druckrestspannung macht es schwieriger für die Rippe 28 z brechen und ist daher geeignet zur Erhöhung der Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11, das den Außenring 20 enthält. Die Druckrestspannung der Rippenoberfläche 28a der Rippe 28 ist bevorzugt 1000 MPa oder weniger. Die Druckrestspannung eines Bereichs der Rippe 28, der sich von der Rippenoberfläche 28a zu der Tiefe Z0 erstreckt, ist bevorzugt innerhalb des Bereichs von 200 MPa bis 1000 MPa. Dies macht es schwieriger für die Rippe 28 zu brechen und erhöht daher zusätzlich die Wälzlebensdauer des Nadelrollenlagers 11, das den Außenring 20 enthält.
Die ersten Laufbahnabschnitte 26R1 und 26R2 der ersten Laufbahn 26A des Außenrings 20 haben jeweils eine axiale Länge L1 (siehe 2). Die Nadelrollen 30 haben jeweils eine Rollenbreite L2 (siehe 1). Die axiale Länge L1 ist bevorzugt gleich zu 10 bis 30% der Rollenbreite L2. Die Länge L1, die weniger als 10% der Rollenbreite L2 ist, macht es schwierig, eine Positionierung so auszuführen, dass die erste Laufbahn 26A zuverlässig in dem Kantenbelastungsbereich bereitgestellt ist. Die Länge L1, die größer als 30% der Rollenbreite L2 ist, macht es schwierig eine hohe Dauerfestigkeit (z.B. eine Druckrestspannung einschließlich in dem Bereich von 200 MPa bis 1000 MPa) zu der Oberfläche der ersten Laufbahn 26A anzuwenden.
Wie oben beschrieben ist der Außenring 20 so bereitgestellt, dass die erste Laufbahn 26A, deren Laufbahnoberfläche unter einer hohen Druckrestspannung ist, an einer Stelle bereitgestellt ist, die den Kantenbelastungsbereich der Laufbahn 26 enthält, wo der Kontaktdruck zwischen der Laufbahn 26 und den Nadelrollen 30 hoch ist. Daher hat das Nadelrollenlager 11, das den Außenring 20 enthält eine erhöhte Wälzlebensdauer.
Der Lagerring für ein Nadelrollenlager gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist herstellbar durch z.B. ein Verfahren, das unten beschrieben ist. Das Verfahren zur Herstellung des Lagerrings für ein Nadelrollenlager gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, welches unten beschrieben werden wird, ist ein Verfahren zur Herstellung des Außenrings 20. 3A bis 3E sind Schaubilder, die die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Außenrings 20, der in 2 aufgezeigt ist, aufzeigen. 4A ist ein Schaubild, das den Härtungsprozess der in 3C aufgezeigt ist, aufzeigt. 4B ist ein Schaubild, das einen Anlassprozess, der in 3D aufgezeigt ist, aufzeigt. Das Verfahren, das unten beschrieben ist, wird als ein „erste Herstellungsverfahren eines Lagerrings“ bezeichnet werden.
Wie in 3A aufgezeigt, beinhaltet das erste Herstellungsverfahren eines Lagerrings das Vorbereiten eines ringförmigen Materials W1, das aus kohlenstoffreichen Chromlagerstahl gemacht ist. Wie in 3B aufgezeigt, enthält das erste Herstellungsverfahren eines Lagerrings dann z.B. Schneiden des ringförmigen Materials W1, dass in einer vorbestimmten Form vorbereitet wurde, um Vorverarbeitung durchzuführen, um ein Halbzeug (Werkstück) W2 bereitzustellen, das Abschnitte enthält, die zu der Außenringlaufbahnoberfläche 21, der Außenumfangsoberfläche 22 und der benachbarten Oberfläche 23 des Außenrings 20 korrespondieren.
Wie in den 3C und 4A aufgezeigt, beinhaltet das erste Herstellungsverfahren eines Lagerrings dann ein Härteverfahren des bereitgestellten Werkstücks W2. Das Härteverfahren beinhaltet bevorzugt ein einheitliches Erhitzen einer Gesamtheit des Werkstücks W2 und dann ein schnelles Kühlen der Gesamtheit des Werkstücks W2, so dass das gehärtete Werkstück W2 gesamtheitlich aus Martensit gemacht ist und 5% oder weniger einer unvollständig gehärteten Struktur (feines Perlit) enthält. Wenn das gehärtete Werkstück W2 mehr als 5% der unvollständig gehärteten Struktur enthält, kann die Härte des hergestellten Außenrings 20 unausreichend sein, was in einer reduzierten Wälzlebensdauer resultiert. Das Härteverfahren kann auf jede andere passende Weise ausgeführt sein. Das Härteverfahren kann ausgeführt werden, durch Ausführen von z.B. Induktionshärten oder Durchhärtung.
Das Härteverfahren kann z.B. ein Erhitzen des Werkstücks W2 auf eine Härtetemperatur von 810 °C bis 850 °C für eine halbe Stunde bis zwei Stunden beinhalten und dann ein schnelle Kühlen des Werkstücks W2. Die Härtetemperatur ist bevorzugt 820 °C oder mehr von dem Standpunkt des Bereitstellens einer ausreichenden Härtbarkeit und ist bevorzugt 840 °C oder weniger von dem Standpunkt des Verhinderns einer Vergrößerung der Korngröße. Die Zeit, während das Werkstück W2 geheizt werden soll, ist bevorzugt eine halbe Stunde oder mehr von dem Standpunkt des Ausgleichsglühens der Komponenten und ist bevorzugt eine und eine halbe Stunde oder weniger von dem Standpunkt des Verhinderns einer Vergrößerung der Korngröße. In einem Beispiel ist das Werkstück W2 schnell gekühlt durch z.B. Ölkühlung, die ein Eintauchen in Kühlöl beinhaltet. Die Temperatur des Kühlöls, in welches das Werkstücks W2 eingetaucht werden soll, ist normal 60 °C bis 180 °C.
Wie in den 3D und 4B aufgezeigt, beinhaltet das erste Herstellungsverfahren eines Lagerrings dann das Durchführen eines Anlassprozesses an dem gehärteten Halbzeug (Werkstück) W2, um ein Halbzeug W3 bereitzustellen. Der Anlassprozess beinhaltet ein Heizen des Werkstücks W2 für eine vorbestimmte Zeitperiode durch Induktionsheizen, mit dem Werkstück W2 untergetaucht in einem Kühlmittel, und dann z.B. ein Kühlen des Werkstücks W2 in dem Kühlmittel. Alternativ kann das Werkstück W2 beispielsweise in Druckluft gekühlt sein oder kann in stiller Luft gekühlt sein. Somit, wie in 4B aufgezeigt, ist der Anlassprozess so durchgeführt, dass die Anlasstemperatur der Oberfläche des gehärteten Werkstücks W2 (siehe „OBERFLÄCHENTEMPERATUR A“ in 4B) niedriger ist, als die Anlasstemperatur des Innenabschnitts des Werkstücks W2 (siehe „INNERE TEMPERATUR B“ in 4B).
Ein Durchführen des Anlassprozesses so, dass die Oberflächentemperatur A niedriger ist, als die innere Temperatur B, macht es möglich eine Innenschicht zu bilden, die eine geeignete Härte hat zur Bereitstellung einer ausreichenden Schlagfestigkeit. Zusätzlich macht es die Durchführung des Anlassprozesses auf eine Weise, die die oben genannten Anforderungen erfüllt, es möglich, eine Reduktion der Menge von Restaustenit während des Anlassprozesses zu unterdrücken und die Druckfestigkeit zu erhöhen. Die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur A und der inneren Temperatur B ist bevorzugt gleich zu oder höher als 40 °C (d.h., es ist bevorzugt, dass B-A ≥ 40 °C). Das ist, weil eine solche Differenz geeignet ist zum Bereitstellen des Außenrings 20, der die Innenschicht 25 und die Oberflächenschicht 24 wie gewünscht enthält. Die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur A und der inneren Temperatur B ist bevorzugt gleich zu oder weniger als 600 °C (d.h., es ist bevorzugt, dass B-A ≤ 600 °C). Wenn die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur A und der inneren Temperatur höher als 600 °C ist, kann das Werkstück W2 brechen.
Eine Anlasszeit (siehe „ANLASSZEIT T“ in 4B) für den Anlassprozess ist bevorzugt 20 Sekunden oder weniger. Dies macht es möglich eine ausreichende Druckrestspannung zu dem Werkstück W2 anzuwenden. Die Anlasszeit T ist bevorzugter 18 Sekunden oder weniger. Die Anlasszeit T ist bevorzugt zwei Sekunden oder mehr und ist bevorzugter drei Sekunden oder mehr von dem Standpunkt des Verhinderns oder Reduzierens des Auftretens von Temperaturunterschieden und der Stabilisation der Qualität des resultierenden Außenrings. Wie hier benutzt, bezeichnet der Ausdruck „Anlasszeit“ eine Bestromungszeit für Induktionsheizen.
Der Anlassprozess beinhaltet bevorzugt das Vornehmen von Anpassungen, so dass die Oberflächentemperatur in dem Bereich von 170 °C bis 290 °C inbegriffen und die innere Temperatur in einem Bereich von 320 °C bis 715 °C inbegriffen ist. Die Oberflächentemperatur ist bevorzugt 275 °C oder weniger von dem Standpunkt der Erhöhung der Wälzlebensdauer eines Rollenlagers. Die innere Temperatur ist bevorzugter in einem Bereich von 365 °C bis 575 °C inbegriffen. Die Oberflächentemperatur in dem Bereich von 170 °C bis 275 °C inbegriffen und die innere Temperatur in dem Bereich von 365 °C bis 575 °C inbegriffen sind geeigneter zur Erhöhung der Wälzlebensdauer, Schlagfestigkeit und Druckfestigkeit eines Rollenlagers. Wie hier benutzt, bezeichnet der Ausdruck „Oberflächentemperatur“ die Temperatur eines Abschnitts der Oberfläche des Werkstücks W2, wo die zweite Laufbahn 26B gebildet werden soll. Die Oberflächentemperatur und die innere Temperatur können durch ein Thermoelement Typ K gemessen werden. Die Anlasstemperatur kann angepasst werden durch Änderung von zum Beispiel der Frequenz, Leistung und/oder Anlasszeit für Induktionsheizen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anlassprozess bevorzugt ausgeführt durch Benutzung eines Wärmebehandlungsgeräts, das unten beschrieben ist. 5A ist ein schematisches Schaubild, das ein exemplarisches Wärmebehandlungsgerät 100 aufzeigt, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzt ist. 5B ist eine vergrößerte Ansicht der Hauptkomponenten des Wärmebehandlungsgeräts 100, das in 5A aufgezeigt ist. Das Wärmebehandlungsgerät 100, das in den 5A und 5B aufgezeigt ist, enthält einen Behandlungsbehälter 101, eine Haltevorrichtung 102, eine Induktionsheizspirale 103, ein Mittelkern 104, ein Kühlmittel 105, Düsen 106a, Düsen 106b, eine Zuleitung 107a, eine Zuleitung 107b, und eine Zuleitung 107c. Das ringförmige Werkstück (Halbzeug) W2, das dem Härtungsprozess unterzogen wurde, ist in den Behandlungsbehälter 101 gesetzt und ist in dem Behandlungsbehälter 101 wärmebehandelt. Die Haltevorrichtung 102 hält das Werkstück W2. Die Induktionsheizspirale 103 ist außerhalb des Werkstücks W2 angeordnet, so dass die Induktionsheizspirale 103 den äußeren Umfang des Werkstücks W2 umgibt. Das Werkstück W2 ist durch die Induktionsheizspirale 103 induktionsgeheizt. Der Mittelkern 104 ist innerhalb des Werkstücks W2 angeordnet. Das Kühlmittel 105 ist in dem Behandlungsbehälter 101 gelagert. Das Kühlmittel 105 dient als ein Kühlmedium um das Werkstück W2 zu kühlen. Die Düsen 106a und 106b stoßen das Kühlmittel 105 auf das Werkstück W2 aus. Das Kühlmittel 105 ist durch die Zuleitung 107a zu den Düsen 106a zugeführt. Das Kühlmittel 105 ist durch die Zuleitung 107b zu den Düsen 106b zugeführt. Das Kühlmittel 105 ist durch die Zuleitung 107c in den Behandlungsbehälter 101 zugeführt.
Der Behandlungsbehälter 101 ist ein ringförmiger Container, der an seinem Boden geschlossen ist. Der Behandlungsbehälter 101 ist konfiguriert, das Kühlmittel 105 zu lagern. Der Behandlungsbehälter 101 enthält ein zylindrisches inneres Gehäuse 101 a und ein zylindrisches äußeres Gehäuse 101b. Der Behandlungsbehälter 101, der in dem Wärmebehandlungsgerät 100 enthalten ist, ist ein Container, der aus elektrisch isolierenden Keramiken oder elektrisch isolierendem synthetischem Harz gemacht ist. Dies verhindert, dass das Wärmebehandlungsgerät sich selbst erhitzt. Die Größe des Containers kann entsprechend geändert werden in Übereinstimmung mit z.B. dem Anwendungszweck des Wärmebehandlungsgeräts 100 und/oder der Größe des Werkstücks W2. Das Kühlmittel 105 ist in dem Behandlungsbehälter 101 gelagert. Der Behandlungsbehälter 101 ist mit einem Auslass 108 ausgestattet, durch welchen eine Überschussmenge des Kühlmittels 105 aus dem Behandlungsbehälter 101 zu entlassen ist. Das Werkstück W2 ist in den Behandlungsbehälter 101 gesetzt, so dass das Werkstück W2 in dem Kühlmittel 105 eingetaucht ist.
Die Haltevorrichtung 102 enthält einen Vorrichtungskörper 102a, Halterungen (erste Halterungen) 102b, und Halterung (zweite Halterungen) 102c. Jede Halterung 102c nimmt die untere Oberfläche des Werkstücks W2 auf eine Punktkontaktweise auf. Die Halterungen 102c verhindern oder limitieren horizontale Bewegung des Werkstücks W2. Somit verhindert oder limitiert die Haltevorrichtung 102 horizontale Bewegungen des Werkstücks W2, während das Werkstück W2 auf eine Punktkontaktweise festgehalten ist. Jede Halterung 102c kann konfiguriert sein, um in Kontakt mit dem Werkstück W2 zu kommen. Jede Halterung 102c kann so konfiguriert sein, dass ein Abstand bis um zu 0,5 mm zwischen jeder Halterung 102c und dem Werkstück W2 erzeugt ist. Die Erzeugung solch eines Abstands, würde verhindern, dass die Halterung 102c die Oberfläche des Werkstücks W2 pressen, wenn das Werkstück W2 sich thermisch ausdehnt, während es geheizt ist.
Die Halterung 102b und 102c haben jeweils eine kugelförmige Form. Somit kommen die Halterungen 102b und 102c auf eine Punktkontaktweise in Kontakt mit dem Werkstück W2. Solch ein Punktkontakt verhindert oder reduziert die Wärmeleitung von dem Werkstück W2 zu den Halterungen 102b und 102c, um Temperaturunterschiede in dem Werkstück W2 zu verhindern. Die Halterung 102b und 102c hindern das Kühlmittel 105 vom Kühlen des Werkstücks W2 wahrscheinlich nicht. Dies schließt ein Überhitzen des Werkstücks W2, das durch unzureichende Kühlung resultiert, aus. Die Anzahl der Halterung 102b können drei oder mehr sein und die drei oder mehr Halterung 102b können in einer Umfangsrichtung in einer Draufsicht angeordnet sein. Die Anzahl der Halterung 102b ist üblicherweise 3 bis 6. Die Anzahl der Halterung 102b ist bevorzugt 3 und die 3 Halterungen 102b sind bevorzugter Weise in regelmäßigen Intervallen angeordnet. Die Anzahl der Halterung 102c können 3 oder mehr sein und die 3 oder mehr Halterungen 102c können in einer Umfangsrichtung in der Draufsicht angeordnet sein. Die Anzahl der Halterung 102c ist üblicherweise 3 bis 6. Die Anzahl von Halterung 102c ist bevorzugt 3 und die 3 Halterung 102c sind bevorzugt in regelmäßigen Intervallen angeordnet. Die Haltevorrichtung 102 ist aus elektrische isolierenden Keramiken oder elektrisch isolierendem synthetischem Harz gemacht. Dies verhindert, dass die Haltevorrichtung 102 sich selbst aufheizt und reduziert oder beseitigt Unterschiede in der Oberflächentemperatur des Werkstücks W2.
Die Induktionsheizspirale 103 ist außerhalb des äußeren Gehäuses 101B angeordnet. Die Induktionsheizspirale 103 hat eine Spiralform, so dass der innere Durchmesser der Induktionsheizspirale 103 größer ist als der äußere Durchmesser des äußeren Gehäuses 101B. Der Mittelkern 104 ist innerhalb des inneren Gehäuses 101A angeordnet. Der Mittelkern 104 hat eine Stangenform, so dass der äußere Durchmesser des Mittelkerns 104 schmaler ist, als der innere Durchmesser des inneren Gehäuses 101A. Der Mittelkern 104 ist aus Siliziumstahl gemacht. Das Wärmebehandlungsgerät 100 stellt der Induktionsheizspirale 103 einen Hochfrequenzstrom zur Verfügung, um die Gesamtheit des Werkstücks W2 zu einer gewünschten Temperatur zu induktionserhitzen. Die Induktionsheizspirale 103 und der Mittelkern 104 können in dem Behandlungsbehälter 101 angeordnet sein.
Das Kühlmittel 105 kann jede Flüssigkeit sein, die die Oberfläche des Werkstücks W2 kühlt. Beispiele des Kühlmittels 105 enthalten Wasser, Öl und wasserlösliches Polymer. Beispiele des Öls enthalten Abschrecköl. Beispiele des wasserlöslichen Polymers enthalten Polyalkylenglykol (PAG). Das wasserlösliche Polymer kann in Wasser gelöst sein und die resultierende wässrige Lösung kann als das Kühlmittel 105 genutzt sein. In solch einem Fall, kann die Menge des wasserlöslichen Polymers, das in Wasser gelöst ist, entsprechend geändert werden, in Übereinstimmung mit zum Beispiel dem Typ des wasserlöslichen Polymers, das benutzt ist. Von dem Standpunkt von effizienter Kühlung der Oberfläche des Werkstücks W2, hat das Kühlmittel 105 bevorzugt einen hohen Wärmeleitkoeffizienten und ist bevorzugter einfach zu handhaben.
Das Wärmebehandlungsgerät 100 enthält die Zuleitung 107A bis 107B durch welche das Kühlmittel 105 zu dem Behandlungsbehälter 101 zugeführt ist. Die Düsen 106A sind auf einem Ende der Zuleitung 107A montiert. Die Düsen 106B sind auf einem Ende der Zuleitung 107B montiert. Die Düsen 106A sind in vorbestimmten Intervallen in der Umfangsrichtung des Werkstücks W2 angeordnet. Die Düsen 106B sind in vorbestimmten Intervallen in der Umfangsrichtung des Werkstücks W2 angeordnet. Die Zuleitung 107A und 107B sind so angeordnet, dass die Düsen 106A unterschiedlich in der Höhe von den Düsen 106B sind. Die Düsen 106A und 106B haben jeweils eine Düsenöffnung 106a, die der Außenringlaufbahnoberfläche 21 des Werkstücks W2 gegenübersteht. Die Düsenöffnung 106a der Düsen 106A und 106B sind so angeordnet, dass jede Düsenöffnung 106a in einer kurzen Distanz einem Abschnitt des Werkstücks W2 gegenübersteht, wo die erste Laufbahn 26A gebildet wird. Die schattierten Bereiche des Werkstücks W2, die in 5B aufgezeigt sind, zeigen den Abschnitt des Werkstücks W2 an, wo die erste Laufbahn 26A gebildet wird. Die Zuleitung 107A und 107B sind jeweils mit einem Durchflussregelventil (nicht aufgezeigt) und einem Druckregelventil (nicht aufgezeigt) bereitgestellt. Dies macht es möglich die Kühlmittelversorgungsbedingung zu ändern. Das Wärmebehandlungsgerät 100 enthält zwei Typen von Zuleitungen, das heißt, die Zuleitung 107A und 107B, so dass die Düsen 106A, die auf der Zuleitung 107A montiert ist, unterschiedlich in einer Höhe von den Düsen 106B sind, die auf der Zuleitung 107B montiert ist. Folglich macht ein Durchführen des Anlassprozesses, bei dem das Wärmebehandlungsgerät 100 benutzt ist, es möglich ein Lagerring für ein Rollenlager herzustellen, dass mit einer Laufbahn bereitgestellt ist, die zwei erste Laufbahnabschnitte enthält, wo die Druckrestspannung relativ hoch ist.
Das Wärmebehandlungsgerät 100 ist konfiguriert, so dass das Kühlmittel 105, das durch die Zuleitung 107A bis 107C geführt ist, in dem Wärmebehandlungsbehälter 101 gespeichert ist und ein Überschussanteil des Kühlmittels 105 aus dem Behandlungsbehälter 101 durch den Auslass 108 entlassen ist. Das Wärmebehandlungsgerät 100 kann einen Kreislauf (nicht aufgezeigt) enthalten, durch welchen das Kühlmittel 105, dass entlassen ist, in den Behandlungsbehälter 101 zurückgeführt ist.
Obwohl es nicht aufgezeigt ist, enthält das Wärmebehandlungsgerät 100 zusätzlich zu den Komponenten, die oben beschrieben sind, andere notwendige Komponenten, so wie eine Stromquelle, die für Induktionsheizen erforderlich ist, ein Abstimmer und ein Temperaturregler, um die Temperatur des Kühlmittels 105 zu kontrollieren. Das Wärmebehandlungsgerät 100 kann zusätzlich ein Mechanismus enthalten, um das Werkstück W2 z.B. um seine Achse während des Erhitzens zu rotieren.
Der Anlassprozess, der mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 100 durchgeführt werden soll, beinhaltet, dass das Werkstück W2 in den Behandlungsbehälter 101 angeordnet wird, und, dass das Werkstück W2, das in dem Kühlmittel 105 eingetaucht ist, erhitzt wird. Das Erhitzen des Werkstücks W2 in diesem Fall beinhaltet, das Durchführen von Induktionsheizen, während ein konzentrierter Fluss des Kühlmittels 105 produziert ist, das in dem Behandlungsbehälter 101 gespeichert ist, zu einem Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll. Speziell beinhaltet das Erhitzen des Werkstücks W2 in diesem Fall die Durchführung des Induktionsheizens, während das Kühlmittel 105 veranlasst ist, aus den Düsenöffnungen 106a der Düsen 106A und 106B auf den Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll, auszuströmen. Das kühlt den Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll, mit einer Kühlleistung, die höher ist, als die für andere Abschnitte des Werkstücks W2. Somit resultiert das Durchführen der folgenden Schritte in dem Außenring 20, in welchem die Druckrestspannung, die auf die zwei ersten Laufbahnabschnitt 26A1 und 26A2 des Außenrings 20 angewandt ist, höher ist, als die Druckrestspannung, die auf andere Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. die zweite Laufbahn 26B) angewandt ist. Das Durchführen des Anlassprozesses auf diese Weise macht es möglich Druckrestspannung nicht nur auf die erste Laufbahn 26A anzuwenden, sondern auch auf andere Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. die zweite Laufbahn 26B, obwohl die Druckrestspannung, die auf andere Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. die zweite Laufbahn 26B) angewandt ist, niedriger ist als die Eigenspannung, die auf die erste Laufbahn 26A angewandt ist.
Das Durchführen des Anlassprozesses mit dem Werkstück W2, während das Kühlmittel 105 auf die Weise die oben beschrieben wird zugeführt wird und herausströmt, um den Nadelrollenlageraußenring 20 herzustellen, produziert einen Eckeneffekt. Der Eckeneffekt macht es schwieriger die Rippenoberfläche 20a des Werkstücks W2 zu kühlen (insbesondere einen Abschnitt der Rippenoberfläche 28a, die benachbart zu der Grenze zwischen der Rippenoberfläche 28a und einem Bereich ist, wo die Laufbahn 26 geformt werden soll). Somit ist die Rippenoberfläche 28a des Werkstücks 2 bei einer höheren Temperatur angelassen, als die, mit der die Laufbahn 26 angelassen ist. Folglich hat die Rippe 28 (oder die Rippenoberfläche 28a) des Außenrings 20, die hergestellt ist, eine verbesserte Zähigkeit.
Die Frequenz und die Leistung für Induktionsheizen, das oben beschrieben ist, kann entsprechend gesetzt werden in Übereinstimmung mit z.B. der Form des Werkstücks W2, der Größe des Werkstücks W2 und/oder der Kühlleistung des Kühlmittels 105. Das Ändern der Frequenz, der Leistung und Kühlleistung für Induktionsheizen, das oben beschrieben ist, macht es möglich die Vickershärte der Rippenoberfläche 28a anzupassen. Speziell wenn die Vickershärte der Rippenoberflächen 28a hoch sein muss, kann Induktionsheizen mit einer relativ niedrigen Frequenz, einer relativ hohen Leistung und einer relativ hohen Kühlleistung durchgeführt werden. Wenn die Vickershärte der Rippenoberfläche 28a niedrig sein muss, kann Induktionsheizen mit einer relativ hohen Frequenz, einer relativ niedrigen Leistung und einer relativ hohen Kühlleistung durchgeführt werden.
Das Kühlmittel 105 ist bevorzugt aus den Düsen 106A und 106B mit beispielsweise einer Geschwindigkeit von 5 bis 30 L/min ausgeströmt. Die Geschwindigkeit mit der das Kühlmittel 105 von den Düsen 106A und 106B ausgeströmt ist, kann variieren abhängig von z.B. der Anzahl von Düsen 106A, der Anzahl von Düsen 106B, der Form des Werkstücks W2, der Größe des Werkstücks W2 und/oder der Kühlleistung des Kühlmittels 105. In einem Beispiel ist die Temperatur des Kühlmittels 105, das von den Düsen 106A und 106B zugeführt ist, bevorzugt in dem Bereich von 5 °C bis 80 °C inbegriffen. Die Temperatur des Kühlmittels 105, das von den Düsen 106A und 106B zugeführt ist, kann variieren abhängig von z.B. der Form des Werkstücks W2, der Größe des Werkstücks W2 und/oder der Kühlleistung des Kühlmittels 105.
Wie in 3E aufgezeigt ist, ist der letzte Schritt des ersten Herstellungsverfahrens eines Lagerrings einen Veredelungsprozess (so wie Schleifen) auf z.B. einem Abschnitt des angelassenen Halbzeugs W3 durchzuführen, der der Außenringlaufbahnoberfläche 21 entspricht. Das Durchführen der oben beschriebenen Schritte macht es möglich den Nadelrollenlageraußenring 20 herzustellen. Der Außenring 20, der hergestellt ist, enthält die erste Laufbahn 26A, die die zwei ersten Laufbahnabschnitte (d.h. den ersten Laufbahnabschnitt 26A1 und 26A2) und die Rippe 28, die gehärtet und widerstandsfähiger gegen Bruch ist.
Ein Zuführen des Kühlmittels 105 in einer solchen Weise, dass das Kühlmittel 105 aus einer Strahldüse ausgeströmt ist, muss nicht notwendigerweise eine Anordnung der Strahldüse beinhalten, so dass ihre Öffnung einem Abschnitt des Werkstücks W2 gegenübersteht, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll, so lange wie ein konzentrierter Fluss des Kühlmittels 105 zu dem Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll, während des Kühlens produziert ist. Die folgende Beschreibung erörtert ein anderes Herstellungsverfahren eines Lagerrings für ein Rollenlager (welches bezeichnet werden wird, als eine „zweites Herstellungsverfahren für einen Lagerring)
6 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptkomponenten eines anderen exemplarischen Wärmebehandlungsgeräts 200 das in dem zweiten Herstellungsverfahren eines Lagerrings genutzt werden soll. Das zweite Herstellungsverfahren eines Lagerrings beinhaltet ein Durchführen eines Anlassprozesses, der das Wärmebehandlungsgerät 200, das in 6 aufgezeigt ist, benutzt. Das Wärmebehandlungsgerät 200 ist ähnlich in der Struktur zu dem Wärmebehandlungsgerät 100, das in den 5A und 5B aufgezeigt ist, außer dass die Düsen des Wärmebehandlungsgerät 200 sich in der montierten Höhe und Ausrichtung von denen des Wärmebehandlungsgerät 100 unterscheiden. Komponenten des Wärmebehandlungsapparats 200, die ähnlich zu denen des Wärmebehandlungsapparats 100 sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie diese, die für das Wärmebehandlungsgerät 100 benutzt sind.
Ähnlich zu dem Anlassprozess, der mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 100 durchgeführt ist, beinhaltet der Anlassprozess, der mit Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 200 durchgeführt ist: Anordnen des Werkstücks W2 in dem Behandlungsbehälter 101, so dass das Werkstück W2 in dem Kühlmittel 105 eingetaucht ist; und Durchführen des Induktionsheizens, während ein konzentrierter Fluss des Kühlmittels 105 zu einem Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll, produziert ist. Die schraffierten Bereiche des Werkstücks W2 in 6 geben den Abschnitt des Werkstücks W2 an, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll. Düsen 206B, die auf ein Ende einer Zuleitung 207B montiert sind, sind so angeordnet, dass das Kühlmittel 105, das von den Düsenöffnungen 206a der Düsen 206B ausgeströmt ist, eine Außenwandoberfläche des inneren Gehäuses 101A, das innerhalb des Werkstücks W2 gelegen ist, trifft und dann zu dem Abschnitt des Werkstücks W2 geleitet ist, wo die erste Laufbahn 26A gebildet werden soll. Wenn der Anlassprozess mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 200 durchgeführt ist, macht somit die Durchführung des Induktionsheizens, während das Kühlmittel 105 von den Düsen 206B eingespeist ist, es möglich den Abschnitt des Werkstücks W2, wo die erste Laufbahn 26A geformt werden soll, mit einer höheren Kühlleistung zu kühlen, als die für die anderen Abschnitte des Werkstücks W2. Dementsprechend resultiert ein Ausführen der nachfolgenden Schritte, nachdem der Anlassprozess mit Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 200 durchgeführt ist, in dem Außenring 20 in welchem die Druckrestspannung, die auf die erste Laufbahn 26A angewandt ist, höher ist, als die Druckrestspannung, die auf die anderen Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. der zweiten Laufbahn 26B) angewandt sind. Durchführen des Anlassprozesses mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 200 macht es möglich, Druckrestspannung nicht nur auf die erste Laufbahn 26A anzuwenden, sondern auch auf andere Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. der zweiten Laufbahn 26B), obwohl die Druckrestspannung, die auf die anderen Abschnitte des Außenrings 20 (z.B. der zweiten Laufbahn 26B) angewandt ist, niedriger ist als die Druckrestspannung, die auf die erste Laufbahn 26A angewandt ist.
Ähnlich zu dem Anlassprozess, der durchgeführt ist mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 100, kann der Anlassprozess, der durchgeführt ist mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgerät 200, eine passende Einstellung der Frequenz und Leistung für Induktionsheizen in Übereinstimmung mit z.B. der Form des Werkstücks W2, der Größe des Werkstücks W2 und/oder der Kühlleistung des Kühlmittels 105 beinhalten. Die Geschwindigkeit mit der das Kühlmittel 105 aus den Düsen 206B ausgeströmt werden soll und die Temperatur des Kühlmittels 105 können gleich oder ungefähr gleich zu diesen für den Anlassprozess sein, der mit der Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 100 durchgeführt ist. Die Düsen 206B des Wärmebehandlungsgeräts 200, das in 6 aufgezeigt ist, sind äquivalent zu den Düsen 106B des Wärmebehandlungsgeräts 100. Obwohl nicht aufgezeigt, enthält das Wärmebehandlungsgerät 200 eine Mehrzahl von anderen Düsen, die äquivalent zu den Düsen 106A des Wärmebehandlungsgeräts 100 sind und, die unterschiedlich hoch zu den Düsen 206B sind.
Die Wärmebehandlungsgeräte 100 und 200 sind jeweils mit dem Mittelkern 104, der innerhalb des Werkstücks W2 gelegen ist, bereitgestellt. Alternativ können die Wärmebehandlungsgeräte 100 und 200 jeweils mit einer zusätzlichen Induktionsheizspirale, die innerhalb des Werkstücks W2 gelegen ist, anstelle des Mittelkerns 104, bereitgestellt sein. Die Bereitstellung solch einer zusätzlichen Induktionsheizspirale macht es auch möglich eine Gesamtheit des Werkstücks W2 zu heizen.
Die Laufbahn 26 des Außenrings 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die erste Laufbahn 26A, die zwei ersten Laufbahnabschnitte (d.h. die ersten Laufbahnabschnitte 26A1 und 26A2) enthält, so dass die erste Laufbahn 26A in einem Kantenlastbereich gelegen ist, wo der Kontaktdruck zwischen der ersten Laufbahn 26A und der Rollkontaktoberfläche 21 jeder Nadelrolle 30 hoch ist. Alternativ kann die erste Laufbahn 26A des Außenrings 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nur eine der zwei ersten Laufbahnabschnitte (d.h. die erste Laufbahnabschnitte 26R1 und 26R2) enthalten.
Der Lagerring für ein Rollenlager gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nicht auf den Außenring eines Nadelrollenlagers limitiert, sondern kann ein Innenring eines Nadelrollenlagers sein. Alternativ kann der Lagerring für ein Rollenlager gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Innenring oder ein Außenring eines jeden anderen Rollenlagers, sowie einem Zylinderrollenlager, sein.
Die folgende Beschreibung erörtert die Effekte des Ausführungsbeispiels der Erfindung auf der Basis von Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nicht limitiert auf irgendein Beispiel 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5 unten. Beispiel 1 wird unten beschrieben. In Beispiel 1 wurde ein ringförmiges Material, das aus SUJ2 Stahl gemacht ist, vorbereitet und das ringförmige vorbereitete Material wurde in eine vorbestimmte Form geschnitten, so dass ein Außenring Werkstück bereitgestellt ist, das ein Außendurchmesser von 40 mm und eine Dicke von 2,0 mm hat (siehe das Bezugszeichen Y in 2). Anschließend wurde das bereitgestellte Werkstück eines Härtungsprozesses unterworfen, der auf eine Weise durchgeführt wurde, die die Wärmebehandlungsanforderung, die in Tabelle 1 und 7 aufgezeigt sind, erfüllt und ein Anlassprozess, der auf einer Weise durchgeführt wurde, dass die Wärmebehandlungsanforderung, die in Tabelle 1 und 7 aufgezeigt sind, erfüllt sind. Das Werkstück wurde dann einem Schleifprozess unterzogen, so dass ein Außenringprüfling für ein Lager (dessen Lagernummer BHTM3020 ist) bereitgestellt ist. Der Härtungsprozess wurde mit Benutzung eines mit kontrollierter Atmosphäre betriebenen Wärmebehandlungsofens durchgeführt. Der Anlassprozess wurde mit Benutzung des Wärmebehandlungsgeräts 100, das in 5 aufgezeigt ist, durchgeführt. 7 ist ein Diagramm, das die Wärmebehandlungsanforderung für Beispiel 1 aufzeigt. In Beispiel 1, wie in 7 aufgezeigt, wurde eine Gesamtheit des Werkstücks bis 830 °C für eine halbe Stunde erhitzt und wurde dann ölabgekühlt mit 80 °C. Nachfolgend wurde das Werkstück in das Wärmebehandlungsgerät 100, das in 5 aufgezeigt ist, eingesetzt und wurde dem Anlassprozess unterzogen, der die Durchführung des Induktionsheizens mit einer Frequenz von 3100 Hz und einer Leistung von 70 kW für 5 Sekunden, während die Oberfläche des Werkstücks kühlt wird, beinhaltet, so dass eine Oberflächentemperatur der ersten Laufbahn t1 210 °C war, eine Oberflächentemperatur der zweiten Laufbahn t2 220 °C war, eine innere Temperatur t3 430 °C und eine Rippenoberflächentemperatur t4 255 °C war. Der Anlassprozess wurde mit dem gehärteten Werkstück, das in Wasser (welches ein Kühlmittel ist) mit 25 °C eingetaucht ist, durchgeführt. Während des Anlassprozesses wurde Kühlwasser aus den Düsen 106A und 106B mit einer Fließgeschwindigkeit von 5 l/min gleichzeitig mit dem Start des Erhitzens ausgeströmt. Die Oberflächentemperatur der ersten Laufbahn t1 wurde bestimmt durch Berechnung des Durchschnitts von Temperaturen, die an axialen Mitten M (siehe 2) der Oberflächen der zwei ersten Laufbahnabschnitte gemessen sind. Die Oberflächentemperatur der zweiten Laufbahn t2 wurde bestimmt durch Messung einer Temperatur an einer axialen Mitte M (siehe 2) der Oberfläche der zweiten Laufbahn, die zwischen den zwei ersten Laufbahnabschnitten untergebracht ist. Die innere Temperatur t3 wurde bestimmt durch Messen einer Temperatur an einer Stelle U (siehe 2) auf einem Querschnitt, der in der radialen Richtung des Werkstücks genommen ist. Die Stelle U ist radial außerhalb der axialen Mitte N der Oberfläche der zweiten Laufbahn mit einer Distanz, die eine Hälfte der Dicke des Werkstücks entspricht, gelegen. Die Rippenoberflächentemperatur t4 wurde bestimmt durch Berechnung des Durchschnitts von Temperaturen, die an radialen Mitten W (siehe 2) der Rippenoberfläche von zwei Rippen gemessen sind.
Beispiele 2 bis 4 werden unten beschrieben. In jedem der Beispiele 2 bis 4 wurde ein Außenringprüfling ähnlich dem Beispiel 1 bereitgestellt, außer dass Anforderungen (z.B. Frequenz und Leistung) für Induktionsheizen während des Anlassens und die Fließgeschwindigkeit des Kühlwassers, das aus den Düsen 106A und 106B ausströmt, geändert wurde, wie in Tabelle 1 angezeigt. Anlasstemperaturen (z.B. die Oberflächentemperatur der ersten Laufbahn t1, die Oberflächentemperatur der zweiten Laufbahn t2, die innere Temperatur t3, und die Rippenoberflächentemperatur t4) von jedem der Beispiele 2 bis 4 sind in Tabelle 1 gegeben.
Vergleichsbeispiel 1 wird unten beschrieben. Im Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Außenringprüfling ähnlich Beispiel 1 bereitgestellt, außer dass ein Anlassprozess mit Benutzung eines Anlassofens durchgeführt wurde, in einer Weise, die die Anforderung, die in 8 aufgezeigt sind, erfüllt. 8 ist ein Diagramm, das die Wärmebehandlungsanforderung für Vergleichsergebnis 1 aufzeigt. Im Vergleichsergebnis 1 wurde eine Gesamtheit des Werkstücks auf 830 °C für eine halbe Stunde erhitzt, ölabgekühlt mit 80 °C und dann angelassen durch Erhitzen des Werkstücks mit 180 °C für eineinhalb Stunden. Die Oberflächentemperatur der ersten Laufbahn t1, die Oberflächentemperatur der zweiten Laufbahn t2, die innere Temperatur t3 und die Rippenoberflächentemperatur t4 von Vergleichsergebnis 1 sind in Tabelle 1 gegeben.
Vergleichsbeispiel 2 wird unten beschrieben. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Außenringwerkstück, das aus SUJ2 Stahl gemacht ist, bereitgestellt, ähnlich zu Beispiel 1. Das bereitgestellte Werkstück wurde dann eines karbonitrierenden Härtungsprozesses in einer Karbonitätatmosphäre mit einem Kohlenstoffpotential von 1.1 und einer Ammoniakgaskonzentration von 6 Volumenprozent unterzogen auf eine Weise, die die Wärmebehandlungsanforderung, die in 9 aufgezeigt sind, erfüllt. Nachfolgend wurde das Werkstück eines Anlassprozesses ähnlich zu dem der im Vergleichsergebnis 1 durchgeführt wurde, unterzogen und wurde dann eines Schleifprozesses unterzogen, so dass ein Außenringprüfling für ein Lager (dessen Lagernummer BHTM3020 ist) bereitgestellt sein soll. 9 ist ein Diagramm, das die Wärmebehandlungsanforderung für Vergleichsergebnis 2 aufzeigt. Im Vergleichsergebnis 2 wurde das Werkstück eines karbonitrierenden Härtens durch Erhitzen des Werkstücks auf 840 °C für 4 Stunden, Ölkühlung bei 80 °C unterzogen und dann angelassen durch Erhitzen des Werkstücks mit 180 °C für eineinhalb Stunden.
Vergleichsbeispiel 3 wird unten beschrieben. Im Vergleichsbeispiel 3 wurde ein ringförmiges Material, das aus SAE5120 Stahl gemacht ist, vorbereitet und das ringförmige vorbereitete Material wurde in eine vorbestimmte Form geschnitten, um ein Außenringwerkstück, das einen Außendurchmesser von 40mm und eine Dicke von 2,0mm (siehe Bezugszeichen Y in 2) hat, bereitgestellt. Das Werkstück, das bereitgestellt ist, wurde dann eines aufkohlenden Härtungsprozesses in einer Atmosphäre mit einem Kohlenstoffpotential von 1,1 unterzogen auf einer Weise, die die Wärmebehandlungsanordnung, die in 10 aufgezeigt sind, erfüllt. Nachfolgend wurde das Werkstück eines Anlassprozesses unterzogen ähnlich zu dem, der in Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt wurde, und wurde dann eines Schleifprozesses unterzogen, so dass ein Außenringprüfling für ein Lager (dessen Lagernummer BHCM3020 ist) bereitgestellt ist. 10 ist ein Diagramm, das die Wärmebehandlungsanforderung für Vergleichsbeispiel 3 aufzeigt. In Vergleichsbeispiel 3 wurde das Werkstück eines aufkohlenden Härtens durch Erhitzen des Werkstücks auf 850 °C für 5 Stunden, Ölabkühlen mit 80 °C unterzogen und dann angelassen durch Erhitzen des Werkstücks mit 180 °C für eineinhalb Stunden.
Vergleichsbeispiele 4 und 5 werden unten beschrieben. In jedem der Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurde ein Außenringprüfling ähnlich zu Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt, außer dass Anforderungen (z.B. Frequenz und Leistung) für Induktionsheizen während des Anlassens und die Flussgeschwindigkeit des Kühlwassers, das aus den Düsen 106A und 106B ausgeströmt wird, geändert werden, wie in Tabelle 1 angezeigt. Anlasstemperatur (z.B. die erste Laufbahnoberflächentemperatur t1, die zweite Laufbahnoberflächentemperatur t2, die innere Temperatur t3 und die Rippenoberflächentemperatur t4) in jeder der Vergleichsbeispiele 4 und 5 sind in Tabelle 1 gegeben.
Die folgende Beschreibung erörtert die Auswertung der Prüflinge. Härteverteilung in Querschnitten der Außenringprüflinge in Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 wurden mit Benutzung eines Vickershärtetesters gemessen. Die Messung der Härteverteilung in Querschnitten der Prüfling in Beispiel 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 bis 5 zeigen, dass die Vickershärte eines Oberflächenschichtquerschnitts sich allmählich von einer äußersten Oberfläche zu einer inneren Schicht verringert. Die Härteverteilung wurde auch benutzt, um Hohehärteoberflächenschichttiefen zu berechnen (dies wird unten beschrieben werden).
Die folgenden Elemente wurden für den Außenringprüfling in jedem der Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsergebnissen 1 bis 5 untersucht: die Vickershärte der Oberfläche einer Laufbahn (enthält erste und zweite Laufbahn), Innenschichthärte, Hohehärteoberflächenschichttiefe der Laufbahn, Druckrestspannung, Wälzlebensdauer, Kerbschlagwert, Druckfestigkeit und Herstellungskosten. Die Strukturen der Oberflächenschicht und inneren Schicht des Außenringprüflings in jedem der Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 bis 5 wurden auch durch Benutzung eines optischen Mikroskops untersucht. Die Strukturen der Oberflächenschichten die untersucht wurden, waren die Strukturen der zweiten Laufbahn.
Die Messung der Vickershärte der Laufbahnoberflächen beinhaltet das in-Kontakt-Bringen eines Vickerseindringkörpers mit der axialen Mitte der Oberfläche der Laufbahn (enthält die erste und zweite Laufbahn) jedes Außenringprüflings. Das Messen der Vickershärte der Rippenoberfläche beinhaltet das in-Kontakt-Bringen eines Vickerseindringkörpers mit der radialen Mitte der Rippenoberfläche von jedem Außenringprüfling. Das Messen der Innenschichthärte beinhaltet ein in-Kontakt-Bringen eines Vickerseindringkörpers an einer Stelle auf einem Querschnitt (siehe 2), der in einer radialen Richtung jedes Außenringprüflings genommen ist. Diese Stelle ist radial außerhalb der axialen Mitte der Oberfläche der zweiten Laufbahn mit einer Distanz, die einer halben Dicke des Prüflings entspricht, gelegen. Das Messen der Hohehärteoberflächenschichttiefe beinhaltet eine Berechnung einer maximalen Schubspannungstiefe auf der Basis einer Herzschen Kontakttherorie, um die Hohehärteoberflächenschichttiefe in Übereinstimmung mit der maximalen Schubspannungstiefe und der Vickershärteverteilung, die oben genannte ist, zu berechnen. Das Messen der Druckrestspannung beinhaltet die Durchführung einer Röntgenbeugungsmethode die ein Druckrestspannungsmessgerät benutzt. Das Messen der Wälzlebensdauer beinhaltet das Durchführen eines Radialtypwälzlebensdauertests.
Das Messen des Kerbschlagwerts beinhaltet das Durchführen eines Kerbschlagtests entsprechend JIS K7111-1. Das Messen der Druckfestigkeit beinhaltet: das Definieren einer ersten Umfangsstelle auf jedem Außenringprüfling und eine zweite Umfangsstelle, die umlaufend um 180° mit Bezug zu der ersten Umfangsstelle verschoben ist; ein Platzieren des Prüflings zwischen Halter einer Testmaschine des Typs Amsler in einer radialen Richtung des Prüflings; ein Deformieren des Prüflings, so dass die erste und zweite Umfangsstelle näher zueinander mit einer Geschwindigkeit von 0,5mm/min kommen, in einer Richtung, die die erste und zweite Umfangsstelle verbindet und senkrecht zu der Achse des Prüflings ist, bis der Prüfling bricht; und ein Abschätzen einer radialen Last zur Zeit des Bruchs. Die Ergebnisse dieser Messung sind in Tabelle 2 unten gegeben. Die Wälzlebensdauer, Kerbschlagwert und Druckfestigkeit in Tabelle 2 sind als Werte relativ zu den Messwerten für Vergleichsbeispiel 1 ausgedrückt. Die Kreise für „Cost“ in Tabelle 2 zeigen numerische Werte an, die gleich zu oder kleiner sind, als die abgeschätzten Werte für die Kosten des Außenrings in Vergleichsbeispiel 1.
Die Ergebnisse, die in Tabelle 2 gegeben sind, zeigen, dass die Benutzung eines Lagerrings für ein Rollenlager gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung es möglich macht, kostengünstig langlebige Rollenlager, die eine erhöhte Wälzlebensdauer haben, bereitzustellen.
Die Erfindung stellt kostengünstig langlebige Rollenlager bereit, die eine erhöhte Wälzlebensdauer haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013238274 [0003]
JP 2013238274 A [0003]

Claims

Ringförmiger Lagerring für ein Rollenlager, der aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl gemacht ist, wobei der Lagerring aufweist: eine Rippe; eine Innenschicht, die aus angelassenem Martensit oder Sorbit gemacht ist, wobei die Innenschicht eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV hat; und eine Oberflächenschicht, die aus angelassenem Martensit gemacht ist, wobei die Oberflächenschicht eine Gesamtheit eines Umfangs der inneren Schicht umgibt, wobei die Oberflächenschicht eine Laufbahn enthält, die eine Laufbahnoberfläche enthält, die in Wälzkontakt mit einer Walze ist, wobei die Laufbahn enthält, eine erste Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter einer relativ hohen Druckrestspannung ist, und eine zweite Laufbahn, deren Laufbahnoberfläche unter einer Druckrestspannung ist, die niedriger ist, als die Druckrestspannung, die auf die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn angewandt ist, wobei die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn eine Vickershärte von 700 HV oder mehr, aber weniger als 800 HV hat, wobei die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn einen Abschnitt enthält, der härter ist als die Laufbahnoberfläche der zweiten Laufbahn und das ist, um in Kontakt mit mindestens einer der axialen Enden einer Wälzkontaktoberfläche der Walze zu sein, und wobei die Rippe eine Rippenoberfläche enthält, die eine Vickershärte von 450 HV oder mehr, aber weniger als 550 HV hat.
Lagerring für ein Rollenlager gemäß Anspruch 1, wobei die Laufbahnoberfläche der ersten Laufbahn unter einer Druckrestspannung von 200 MPa oder mehr ist.
Verfahren zur Herstellung des Lagerrings für ein Rollenlager gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (A) Härten eines ringförmigen Werkstücks, das aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl gemacht ist; (B) Anlassen des gehärteten Werkstücks durch Erhitzen des Werkstücks, das in einem Kühlmittel ganz untergetaucht ist; und (C) Fertigstellen des angelassenen Werkstücks, wobei Schritt (B) ein Erhitzen des Werkstücks beinhaltet, während ein konzentrierter Strom des Kühlmittels, in welchem das gehärtete Werkstück untergetaucht ist, zu einem Abschnitt des Werkstücks, wo die erste Laufbahn gebildet werden soll, produziert ist.
Herstellungsverfahren des Lagerrings für ein Rollenlager gemäß Anspruch 3, wobei Schritt (B) die Benutzung einer Strahldüse, von welcher das Kühlmittel ausgeströmt wird, beinhaltet wobei die Strahldüse eine Düsenöffnung enthält, die dem Abschnitt des Werkstücks, wo die erste Laufbahn gebildet werden soll, gegenübersteht, und das Kühlmittel aus der Düsenöffnung auf den Abschnitt des Werkstücks, wo die erste Laufbahn gebildet werden soll, ausströmt.
Ein Nadelrollenlager um eine Welle zu stützen, so dass die Welle rotierbar ist, wobei das Nadelrollenlager aufweist: ein Außenring, dessen innere Umfangsoberfläche eine Laufbahn enthält; und eine Mehrzahl von Nadelrollen, die radial innerhalb des Außenrings angeordnet sind, wobei der Außenring der Lagerring für ein Rollenlager gemäß Anspruch 1 oder 2 ist.