JP2004116569A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内輪と外輪の少なくとも一方の軌道輪を、熱処理硬化された軸受用鋼で形成する。前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部にローラバニシング加工を施して、その表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下とした。
【選択図】 図1
Description
【産業上の利用分野】
この発明は転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、清浄油や異物の混ざった油(異物油)の中、或いはグリース潤滑下で使用される転がり軸受については、その軌道輪の軌道部の長寿命化を図るために、当該軌道輪に浸炭、窒化、高周波焼入等の表面硬化処理を施すことが行われており(例えば特許文献1参照)、特に、清浄油中での長寿命化に関しては、材料中の非金属介在物の含有割合を減らしたり、合金成分を添加して強度を高めたりすることも行われている(例えば特許文献2参照)。
しかし、前記の長寿命化のための方策は、いずれも転がり軸受の製造コストが高く付くという問題があった。
この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、軌道輪の寿命をコスト安価に延ばすことができる転がり軸受を提供することを目的とする。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−195070号公報(第2頁〜第3頁)
【特許文献2】
特開2002−220638号公報(第2頁〜第4頁)
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明の転がり軸受は、軌道輪としての内輪と外輪との間に複数の転動体を介在している転がり軸受において、前記内輪と外輪の少なくとも一方が、熱処理硬化された軸受用鋼からなり、前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部にローラバニシング加工を施して、その表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下としたことを特徴としている(請求項1)。
このような構成の転がり軸受によれば、前記軌道部の表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下としているので、前記ローラバニシング加工によって軌道部に残留圧縮応力が生じる点と相まって、軌道部の疲労強度を高めることができる。
【0005】
前記転がり軸受は、軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上であるのが好ましい(請求項2)。この場合には、軌道部の疲労強度をより効果的に高めることができる。
前記転がり軸受は、軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上であるのが好ましい(請求項3)。この場合には、軌道部の疲労強度をより一層効果的に高めることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の一実施形態にかかる転がり軸受を示す断面図である。この転がり軸受は、同芯に配置された軌道輪としての内輪1及び外輪2の相互間に、転動体としての玉3を複数個介在し、各玉3を保持器4によって等間隔に保持している。
【0007】
前記内輪1及び外輪2は、焼入硬化されたSUJ−2等の軸受鋼からなり、その軌道部1c,2cは、表面の硬さがHRC65以上、表面の中心線平均粗さRaが0.1μm以下である。また、前記軌道部1c,2cの表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上であり、当該表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上である。
【0008】
図2は前記内輪1の製造方法の一例を示す工程図である。この製造方法は、まず、環状素材A(図1(a)参照)に旋削加工を施して、端面1a、外周1b、軌道部1c及び内周1d等を所定形状に加工する(図1(b)参照)。次に、この旋削加工されたブランクBを熱処理して、例えばHRC60〜63の硬さに硬化させる(図1(c)参照)。その後、熱処理が完了したブランク3の端面1a、軌道部1c及び内周1dを、研磨加工によって所定精度に仕上げる(図1(d)参照)。
【0009】
研磨加工が完了すると、前記軌道部1cの表面にローラバニシング加工を施す(図1(e)参照)。このローラバニシング加工は、油圧で保持されたセラミックス製の鏡面ボールCを、軌道部1cに強圧で押し付けて転がり接触させながら、軌道部1cの軸方向断面に沿って移動させるものである。このローラバニシング加工は、軌道部1cの硬さがHRC65以上、表面の中心線平均粗さRaが0.1μm以下、軌道部1cの表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上、当該表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上となるように、そのバニシング量や加圧力等の加工条件を選択する。
【0010】
図3は前記ローラバニシング加工後における軌道部1cの表面からの各深さにおける硬さを測定した結果を示すグラフ図である。比較のためにローラバニシング加工を施す前のもの、及び旋削仕上げされた軌道部にショットピーニングを施したものの測定結果も同図に併せて記載している。
図3より明らかなように、ローラバニシング加工された軌道部1cは、その表面付近においてHv840(HRC65.3)以上の硬さが確保されている。また、当該表面から少なくとも0.2mmの深さにおいて、Hv700(HRC60.1)以上の硬さがそれぞれ確保されており、当該0.2mmの深さにおける硬さが、ローラバニシング加工を施す前のもの及びショットピーニングを施したものよりも大幅に硬くなっている。
【0011】
図4は記ローラバニシング加工後における軌道部1cの表面からの各深さにおける残留圧縮応力を測定した結果を示すグラフ図である。比較のためにローラバニシング加工を施す前のもの、及び研磨仕上げされた軌道部にショットピーニングを施したものの測定結果も同図に併せて記載している。
図4より明らかなように、ローラバニシング加工後の軌道部1cは、その表面から0.1mm〜0.2mmの深さにおいて、1000MPa以上の残留圧縮応力が生じており、しかも、ショットピーニング品に比べて約2倍の深さまで加工硬化が生じている。
【0012】
外輪2の製造方法についても前記した内輪1の製造方法と基本的に同じであり、その軌道部2cのローラバニシング加工についても、ブランクBを熱処理し、その軌道部2cを研磨した後において、内輪1の場合と同様にして行う。
【0013】
以上により得られた内輪1及び外輪2は、軌道部1c,2cのローラバニシング加工によって、軌道部に残留圧縮応力を生じさせることができるとともに、当該軌道部1c,2cの表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下としているので、当該軌道部1c,2cの疲労強度を高めることができる。特に、前記実施の形態においては、軌道部1c,2cの表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上であるので、当該軌道部1c,2cの疲労強度をさらに効果的に高めることができる。さらに、軌道部1cの表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上であるので、当該軌道部1c,2cの疲労強度をより一層効果的に高めることができる。したがって、前記内輪1及び外輪2を組み込んだ玉軸受の寿命を従来品に比べて大幅に延ばすことができる。具体的には、前記内輪1及び外輪2を軸受型番6206に適用し、清浄油中及び異物油中において下記の条件でそれぞれ寿命試験を行った結果、軸受鋼からなる従来品と比べて清浄油中で3倍、異物油中で2倍の寿命を発揮できることが確認されている。しかも、軌道部1c,2cにローラバニシング加工を施すだけであるので、そのコスト負担も僅かで済む。
【0014】
<寿命試験条件>
(1)試験機 KSラジアル寿命試験機
(2)ラジアル荷重 9709N/brg
(3)回転数 1800rpm
(4)潤滑 タービン油#10 油浴
(5)油温 自然昇温(約85℃)
(6)試験方法 2セット×5回 サドンデス試験
【0015】
なお、前記実施の形態の形態においては、内輪1及び外輪2の素材として軸受鋼を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば浸炭鋼等の他の軸受用鋼を用いて実施してもよい。また、この発明の転がり軸受は、その使用条件に応じて前記内輪1及び外輪2の少なくとも一方の軌道部にローラバニシング加工を施して実施することもできる。
【0016】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の転がり軸受によれば、少なくとも一方の軌道輪の軌道部に施したローラバニシング加工によって、当該軌道部の表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下としているので、軌道部に残留圧縮応力が生じている点と相まって、軌道部の疲労強度を高めることができる。したがって、転がり軸受の寿命をコスト安価に延ばすことができる。
【0017】
請求項2記載の転がり軸受によれば、軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上であるので、軌道部の疲労強度をより効果的に高めることができ、前記転がり軸受の寿命をより効果的に延ばすことができる。
請求項3記載の転がり軸受によれば、前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上であるので、軌道部の疲労強度をより一層効果的に高めることができ、前記転がり軸受の寿命をより一層効果的に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図2】内輪の製造方法を示す工程図である。
【図3】軌道部の表面からの各深さにおける硬さを測定した結果を示すグラフ図である。
【図4】軌道部の表面からの各深さにおける残留圧縮応力を測定した結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 内輪
1c 軌道部
2 外輪
2c 軌道部
B ブランク
Claims (3)
- 軌道輪としての内輪と外輪との間に複数の転動体を介在している転がり軸受において、
前記内輪と外輪の少なくとも一方が、熱処理硬化された軸受用鋼からなり、
前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部にローラバニシング加工を施して、その表面の硬さをHRC65以上とし、その表面の中心線平均粗さRaを0.1μm以下としたことを特徴とする転がり軸受。 - 前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.15mmの深さの残留圧縮応力が1000MPa以上である請求項1記載の転がり軸受。
- 前記軸受用鋼からなる軌道輪の軌道部の表面から少なくとも0.2mmの深さの硬さがHRC60以上である請求項1記載の転がり軸受。
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