JP2000304055A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JP2000304055A
JP2000304055A JP11109163A JP10916399A JP2000304055A JP 2000304055 A JP2000304055 A JP 2000304055A JP 11109163 A JP11109163 A JP 11109163A JP 10916399 A JP10916399 A JP 10916399A JP 2000304055 A JP2000304055 A JP 2000304055A
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Kiyoshi Tanimoto
清 谷本
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 転がり軸受内に異物が侵入しても、従来に比
して音響の悪化が少なく、かつ、磨耗量も少なくするこ
とのできる転がり軸受を提供する。 【解決手段】 転動体4の転走面4aを内輪1、外輪2
の各軌道面1a、2aよりも硬くするとともに、内輪
1、外輪2の軌道面1a,2aについては、その硬さを
HV400以上、残留圧縮応力を5kgf/mm2 とす
ることにより、異物の噛み込み時に主として内・外輪
1,2の軌道面1a,2a側に疵を生じさせて転動体4
の転走面4aに疵が付くことを可及的に少なくし、非連
続的な音響の発生および疵を起点とした磨耗および剥離
の発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受に関し、
特に、軸受内部に異物が侵入しても音響並びに磨耗の増
大を抑えることのできる転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】転がり軸受においては、一般に、外周側
に軌道面が形成された内輪と、内周側に軌道面が形成さ
れた外輪との間に形成される環状空間内に、複数の転動
体がそれぞれの転走面を内輪および外輪の各軌道面に対
してそれぞれ転がり接触するよう配置された構造を採
り、各転動体の転走面と内輪および外輪の軌道面は、互
いに略同等の硬さとされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、転がり軸受
は、清浄な潤滑条件下で使用されることによって、耐磨
耗性や音響の静粛性をはじめとする本来の軸受機能を発
揮するものであるが、何らかの原因によって軸受内部に
異物が混入して内・外輪の軌道面と転動体の転走面との
間に噛み込まれた場合、その異物が比較的硬いものであ
れば、軸受の構成要素に疵が付く。このような異物の侵
入時には、内・外輪の軌道面および転動体の転走面の硬
さが互いに略等しい従来の転がり軸受においては、内・
外輪の軌道面および転動体の転走面のそれぞれに疵が付
くことになる。
【0004】内・外輪の軌道面および転動体の転走面に
一旦上記のような疵が付くと、回転時における軸受音響
が悪化するとともに、内・外輪の軌道面および転動体の
転走面の磨耗を促進する原因となる。特に、転動体の転
走面の疵は、内・外輪の軌道面の疵のようにそこを転動
体が繰り返し通過して連続的に一様な音響を発するので
はなく、非連続的な耳障りな音響を発生する原因とな
り、また、磨耗の促進にも多大な影響を及ぼす。
【0005】本発明の目的は、例え異物が転がり軸受内
に侵入しても、従来の転がり軸受に比して音響の悪化が
少なく、かつ、磨耗量も少なくすることのできる転がり
軸受を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の転がり軸受は、外周側に軌道面が形成され
た内輪と、内周側に軌道面が形成された外輪との間に形
成された環状空間内に、複数の転動体がそれぞれの転走
面を内輪および外輪の軌道面に対して転がり接触するよ
う配置されてなる転がり軸受において、各転動体の転走
面が内輪および外輪の軌道面よりも硬く形成されている
とともに、内輪および外輪の軌道面の硬さがHV400
以上であり、かつ、その残留圧縮応力が5kgf/mm
2 以上であることによって特づけられる(請求項1)。
【0007】ここで、本発明においては、上記の請求項
1に係る発明の構成を実現するより具体的な構成とし
て、内輪および外輪を鋼製とし、各転動体をセラミック
ス製とした構成(請求項2)、各転動体を、鋼製の基体
の表面に異種材料からなる硬質の皮膜を積層した構成
(請求項3)、各転動体を鋼製とし、かつ、その転走面
を表面改質層により硬化した構成(請求項4)、およ
び、内輪、外輪および各転動体をそれぞれ同材質の鋼製
とし、そのうち、内輪および外輪の焼戻し温度を各転動
体の焼戻し温度よりも高くすることによって当該内輪お
よび外輪の軌道面の硬度を各転動体の転走面の硬度より
も低くする構成(請求項5)のいずれかを、好適に採用
することができる。
【0008】本発明は、転がり軸受内部への異物の侵入
・噛み込み時に、内輪および外輪の軌道面側に優先的に
疵が付き、これによって転動体の転走面に疵が付くこと
を可及的に少なくすることによって、所期の目的を達成
しようとするものである。
【0009】すなわち、転動体の転走面の硬さを内輪お
よび外輪の軌道面の硬さよりも硬くすることにより、異
物が転がり軸受に侵入して内・外輪と転動体との間に噛
み込んだとき、その異物は相対的に軟らかい内・外輪の
軌道面側に主として圧痕を生じさせ、転動体の転走面に
疵が付くことを少なくすることができる。そして、相対
的に軟らかい内輪および外輪の軌道面の硬さをHV40
0以上とし、かつ、残留圧縮応力を5kgf/mm2
することにより、通常の(正常な)使用時における内輪
および外輪の軌道面の耐磨耗性並びに剥離寿命等の他の
軸受性能を犠牲にすることなく上記の目的を達成するこ
とができると同時に、異物の侵入・噛み込みによる内・
外輪の軌道面に疵が発生したときにも、その疵を起点と
した磨耗の促進や剥離の進行を抑制することができる。
【0010】ここで、内輪および外輪を鋼製として転動
体をセラミックス製とする請求項2に係る発明の構成、
および、鋼製の転動体の表面に、セラミックス等の異種
材質からなる硬質の皮膜を積層する硬質の皮膜を積層す
る請求項3の構成を採用すると、転動体の転走面を内・
外輪の軌道面に比して大幅に硬くすることが可能とな
り、異物の侵入による転動体の転走面の疵の発生は殆ど
生じず、また、内・外輪の軌道面についても、同種の鋼
製の転動体を用いる場合に比して磨耗の促進を抑制する
ことができる。
【0011】また、鋼製の転動体の転走面に、例えば浸
炭窒化層等の表面改質層を形成することによってその硬
さを内・外輪の軌道面よりも硬くする請求項4の構成、
および、内・外輪および転動体をそれぞれ鋼製とすると
ともに、内・外輪の焼戻し温度を転動体よりも高くする
ことによって内・外輪の硬さを転動体に対して相対的に
低くする請求項5の構成は、上記の請求項2および3の
構成に比して低コストで本発明の目的を達成することが
できるという利点がある。
【0012】なお、本発明においては、残留圧縮応力に
関して、内輪および外輪の軌道面を5kgf/mm2
上とし、転動体の転走面の残留圧縮応力については特に
限定されるものではないが、この転動体の転送面の残留
圧縮応力についても上記と同等もしくはそれ以上とする
ことが、疲労による剥離を抑制し、また、磨耗を抑制す
るうえで望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について述べる。図1は本発明を玉軸受に適
用した実施の形態の軸平行断面図である。外周側に軌道
面1aが形成された内輪1と、内周側に軌道面2aが形
成された外輪2との間の環状空間3内に、内輪1の軌道
面1aおよび外輪2の軌道面2aの双方に対して転がり
接触する複数の転動体としての玉4が配置されている。
これらの各部材のうち、内輪1および外輪2はそれぞれ
鋼製であり、玉4はセラミックス製である。
【0014】〔表1〕に内輪1および外輪2の材質の実
施例を示す。実施例1,2は、軸受鋼に表面窒化処理を
施し、表面硬さをHV650〜950とし、軌道面の残
留圧縮応力を10〜80kgf/mm2 としたものであ
る。実施例3,4は、耐熱軸受鋼に表面窒化処理を施
し、表面硬さをHV660〜1250とし、軌道面の残
留圧縮応力を10〜100kgf/mm2 としたもので
ある。実施例5,6は、耐熱鋼に表面窒化処理を施し、
表面硬さをHV400〜950とし、軌道面の残留圧縮
応力を10〜80kgf/mm2 としたものである。実
施例7は、軸受鋼に浸炭処理を施し、表面硬さをHV4
00〜950とし、軌道面の残留圧縮応力を10〜80
kgf/mm2 としたものである。実施例8は、浸炭鋼
に浸炭処理を施し、表面硬さをHV400〜950と
し、軌道面の残留圧縮応力を10〜80kgf/mm2
としたものである。実施例9〜13は浸炭鋼に浸炭窒化
処理を施し、表面硬さをHV400〜950(実施例1
3はHV400〜1250)とし、軌道面の残留圧縮応
力を10〜100kgf/mm2 としたものである。ま
た、こられの実施例の他に、内輪1、外輪2を、炭素鋼
に高周波焼入れを施し、表面硬さをHV400以上に
し、軌道面の残留圧縮応力を5kgf/mm2 以上とし
たもので構成することも可能である。
【0015】
【表1】
【0016】一方、玉4を形成するセラミックスはSi
3 4 であり、その転走面(表面)4aの硬さはHV1
300〜2000とした。
【0017】以上の本発明の実施の形態によると、玉4
の転走面4aの硬さが内輪1および外輪2の軌道面1a
および2aの硬さよりも大幅に硬く、従って、稼働中の
軸受内部に比較的硬い異物が侵入して内・外輪軌道面1
a,2aと玉4の転走面4aの間に噛み込んでも、その
異物は内・外輪軌道面1a,2aを疵つけるものの、玉
4に疵を付けることが殆どなく、従って、異物の侵入に
より発生する音響は軌道面1a,2aの疵に起因する連
続的なものとなり、特に耳障りな音響とならないととも
に、玉4に疵が生じないが故に、磨耗に対する影響も比
較的少ない。しかも、内輪1と外輪2の軌道面1aと2
aには圧縮応力が残留しているため、異物の混入によっ
て疵が付いても、その疵を起点として磨耗が促進された
り、あるいは剥離に進展するといった不具合も生じにく
く、更には、内輪1および外輪2の軌道面1aおよび2
aは、異種材料であるセラミックス製の玉4が転がり接
触するため、とも擦り効果に起因する磨耗量も抑制する
ことができる。
【0018】なお、以上の実施の形態においては、玉4
をセラミックス製としたが、玉4の基体を鋼製として、
その表面にSi3 4 等のセラミックスを積層してもよ
く、この場合も先の例と全く同等の作用効果を奏するこ
とができる。
【0019】また、玉4の材質を内輪1および外輪2の
材質と同等の鋼製とするとともに、玉4の表面に浸炭窒
化層などの表面改質層を形成することによって、その硬
さを例えばHRC63〜64(HV770〜800)程
度として、内輪1および外輪2の軌道面1aおよび2a
よりも硬くすことによっても、軸受内部に侵入した異物
は上記各例と同様に主として軌道面1aまたは2aに疵
を付け、玉4に疵が付くことを抑制することができ、非
連続的な耳障りな音響の発生や磨耗の促進を抑制するこ
とができる。
【0020】更に、玉4、内輪1および外輪2の材質を
〔表1〕の実施例1に示した鋼製とするとともに、内輪
1および外輪2の焼戻し温度を250℃としてその軌道
面1a,2aの硬さをHRC58(HV650)程度と
するのに対し、玉4の焼戻し温度を180℃程度とする
ことによってその表面の硬さをHRC63〜64(HV
770〜800)程度としても、上記と同様に異物の侵
入時における玉4の疵の発生を抑制することができる。
【0021】なお、上記各実施例のほかに、内輪1、外
輪2および玉4を全て鋼製とするとともに、内外輪1,
2と玉4で鋼材の種類を変えることにより、内・外輪
1,2の軌道面の硬さを玉4の転走面の硬さよりも低く
するようにしてもよい。
【0022】また、図1においては保持器を図示してい
ないが、本発明は、保持器の有無並びにその材質につい
ては何ら限定されることはなく、また、本発明は、玉軸
受以外にも各種ころ軸受等の他の種類の転がり軸受にも
等しく適用し得ることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、転動体
の転走面を内輪および外輪の軌道面よりも硬くし、ま
た、内輪および外輪の軌道面はその硬さをHV400以
上で、かつ、5kgf/mm2 以上の残留圧縮応力を付
与しているので、転がり軸受内部に比較的硬い異物が侵
入しても、その異物は主として内・外輪の軌道面に対し
て疵をつけ、転動体の転走面には殆ど疵を生じさせない
ため、非連続的で耳障りな音響が発生せず、また、異物
の侵入に起因する磨耗の進行も従来の転がり軸受に比し
て少なくすることができ、しかも、他の軸受性能につい
ては従来の転がり軸受と同等とすることができる。
【0024】そして、内・外輪を鋼製とし、転動体をセ
ラミックス製もしくは鋼製の基体の表面にセラミックス
等の異種材料からなる硬質層を積層した構成を採用する
と、内・外輪の軌道面と転動体の転走面との硬さの差を
容易に大きくすることができると同時に、内・外輪と転
動体とは互いに異種の材料が転がり接触するため、双方
を鋼製とする場合に比して正常な運転時における磨耗量
をも低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す軸平行断面図
である。
【符号の説明】
1 内輪 1a 軌道面 2 外輪 2a 軌道面 3 環状空間 4 玉(転動体) 4a 転走面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周側に軌道面が形成された内輪と、内
    周側に軌道面が形成された外輪との間に形成された環状
    空間内に、複数の転動体がそれぞれの転走面を内輪およ
    び外輪の軌道面に対して転がり接触するよう配置されて
    なる転がり軸受において、上記各転動体の転走面が上記
    内輪および外輪の軌道面よりも硬く形成されているとと
    もに、内輪および外輪の軌道面の硬さがHV400以上
    であり、かつ、その残留圧縮応力が5kgf/mm2
    上であることを特徴とする転がり軸受。
  2. 【請求項2】 上記内輪および外輪が鋼製であり、各転
    動体がセラミックス製であることを特徴とする請求項1
    に記載の転がり軸受。
  3. 【請求項3】 上記各転動体が、鋼製の基体の表面に異
    種材料からなる硬質の皮膜が積層されてなることを特徴
    とする請求項1に記載の転がり軸受。
  4. 【請求項4】 上記各転動体が鋼製であり、かつ、その
    転走面が表面改質層により硬化されていることを特徴と
    する請求項1に記載の転がり軸受。
  5. 【請求項5】 上記内輪、外輪および各転動体がそれぞ
    れ同材質の鋼製であり、そのうち、内輪および外輪の焼
    戻し温度を各転動体の焼戻し温度よりも高くすることに
    よって当該内輪および外輪の軌道面の硬度を各転動体の
    転走面の硬度よりも低くしていることを特徴とする請求
    項1に記載の転がり軸受。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010050163A1 (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 パナソニック株式会社 密閉型圧縮機
JP2010112249A (ja) * 2008-11-06 2010-05-20 Panasonic Corp 密閉型圧縮機

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