JP2005344783A - スラスト針状ころ軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スラスト針状ころ軸受40は、軌道面を転動する複数の転動体41と、転動体41を転動自在に保持する保持器42と、を備え、転動体41は、素材にSi含有量が0.5重量%以上、C含有量が0.30重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理および焼入れを行った後、さらに高温焼戻しを200℃〜300℃の範囲で施した。
【選択図】 図1
Description
従来は、寿命が問題となる転動体の素材や熱処理方法等を改良することによって長寿命化し、スラスト針状ころ軸受としての寿命が確保されて来た。しかしながら、ニードル軸受の場合、特に、スラストニードル軸受においては、軌道輪(内輪または外輪)に肉厚の薄い板材が用いられる場合が多く、また、これら軌道輪の外周部、あるいは内周部に曲げ加工が施される場合が多いため、前述のような合金成分の素材を用いることが困難な場合やコストが非常に高くなるという問題がある。また、ラジアルニードル軸受の場合には、内輪として複雑な形状を有する軸が用いられる場合が多く、前記のような合金成分の素材や、特殊な熱処理を施すことが困難な場合が多いという問題がある。
1)本発明に係るスラスト針状ころ軸受は、軌道面を転動する複数の転動体を備えたスラスト針状ころ軸受であって、前記転動体は、素材にSi含有量が0.5重量%以上、C含有量が0.30重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理および焼入れを行った後、さらに高温焼戻しを200℃〜300℃の範囲で施したことを特徴とする。
従って、製造上の問題やコストの問題から長寿命な材料熱処理を適用することが困難な複雑形状を有する軌道軸が内輪として用いられる場合等においても、長寿命なスラスト針状ころ軸受を安価に提供することが可能となる。
図1は本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第1実施形態の断面図、図2は本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第2実施形態の断面図、図3は本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第3実施形態の断面図、図4は本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第4実施形態の断面図、図5は耐久試験に使用した試験用針状ころの成分表、図6は耐久試験の結果を示す表である。
図1に示すように、本発明の第1実施形態であるスラスト針状ころ軸受(以下、単に「軸受」ともいう)40は、スラスト針状ころ軸受であって、軌道面を転動する複数の転動体である針状ころ41と、針状ころ41を転動自在に保持する保持器42と、から構成されている。
素材のC含有量について、
C(炭素)は、基地をマルテンサイト化することにより、焼入れ、焼戻し後の硬さを向上させるために必要な元素である。本発明の表面部においては、浸炭窒化処理によってN(窒素)と同時にCを添加することが可能であるため、素材のC含有量は、完成状態での転動体の心部が必要な強度を確保できる量であれば良いため、素材のC含有量の下限は0.30重量%以上とすることが好ましい。転動体の心部硬さとしては650HV以上とすることがより好ましく、素材のC含有量は0.80重量%以上とすることがより好ましい。しかしながら、素材のC含有量が余りに多過ぎると、製鋼の段階で粗大な炭化物が生成して転動疲労特性を低下させる恐れがあるため、上限は1.20重量%とする。
Mn(マンガン)は、製鋼時の脱酸剤および脱硫剤として必要な元素であり、その効果を十分に得るためには0.15重量%以上含有することが好ましい。また、Mnは、焼入れ性の向上に有効な元素でもあるため、0.25重量%以上含有することが、より好ましい。しかしながら、その含有量をあまりにも高くし過ぎると、非金属介在物が多くなり過ぎて寿命特性が低下する恐れがあり、また、素材の鍛造性および被削性等の機械加工性が低下するため、Mn含有量の上限は2.0重量%とする。なお、Mnの含有量が低い程より低い温度での焼戻しで残留オーステナイト量を調整することが可能であり、径の小さい針状ころの熱処理においてはそれほど高い焼入れ性を必要としないことを考慮すると、コストの面からMn含有量の上限は0.7重量%とすることが好ましい。
Cr(クロム)は、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であり、基地を強化して転動疲労寿命特性を向上する作用がある。また、微細で高硬度な炭化物や炭窒化物を形成して、耐摩耗性を向上する働きもある。さらに、浸炭窒化層のC濃度を高める作用があり、浸炭窒化特性の向上にも有効な元素である。これらの作用・効果を十分に発揮させるためには、Cr含有量の下限を0.5重量%とする。しかしながら、多量に添加してもその効果が飽和してしまうばかりか、表面に不働体膜を形成することにより、かえって浸炭窒化特性を阻害する恐れがあるため、Cr含有量の上限は2.0重量%とすることが好ましい。
O(酸素)は、転動疲労寿命特性に有害な酸化物系の非金属介在物を形成するため、極力その含有量を低くする必要があり、含有量の上限を12ppmとすることが好ましい。より好ましくは9ppm以下とする。
次に、図2を参照して、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第2実施形態について説明する。
図2に示すように、第2実施形態のスラスト針状ころ軸受50は、スラスト軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受であって、複数の転動体である針状ころ51と、針状ころ51を転動自在に保持する保持器52と、スラスト軌道輪53と、から構成されている。
次に、図3を参照して、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第3実施形態について説明する。
図3に示すように、第3実施形態のスラスト針状ころ軸受70は、一対のスラスト軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受であって、複数の転動体である針状ころ71と、針状ころ71を転動自在に保持する保持器72と、第1スラスト軌道輪73と、第2スラスト軌道輪74と、から構成されている。
次に、図4を参照して、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第4実施形態について説明する。
図4に示すように、第4実施形態のスラスト針状ころ軸受90は、スラスト軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受であって、複数の転動体である針状ころ91と、針状ころ91を転動自在に保持する保持器92と、図示しない軸に取り付けられる軌道輪93と、図示しないハウジングに取り付けられる軌道輪94と、から構成されている。
まず、図5に示すように、複数の主要化学成分を組み合わせることにより、A〜Rの18種類の針状ころを作成し、耐久性の評価を行った。
耐久性評価での熱処理条件は、次の通りである。
(ア):Rxガス+プロパンガス+アンモニアガス雰囲気中で800℃〜860℃×2〜6hrの浸炭窒化処理、焼入れ、150℃〜350℃焼戻し。
(イ):Rxガス雰囲気中で800℃〜860℃に加熱後焼入れ、150℃〜300℃焼きし。
耐久性試験は、PAGを潤滑剤として添加したHFC−134a雰囲気中で、接触面圧2GFa、回転速度3000min−1、の条件で100時間運転した後、損傷状態の確認を行った。なお、軌道輪には、JIS鋼種SCM415を用いて、針状ころの熱処理条件(ア)と同様の浸炭窒化処理および焼入焼戻し処理を施すことによって、表面硬さが680〜730HV、表面のC濃度が0.7〜1.0重貴%、表面窒素濃度が0.1〜0.2重量%、表面の残留オーステナイト量が5〜10体積%となるように調整し、更に軌道面の表面粗さが0.1〜0.2Raとなるように仕上げ加工を施して試験を行った。
41,51,71,91 針状ころ(転動体)
42,52,72,92 保持器
Claims (3)
- 軌道面を転動する複数の転動体を備えたスラスト針状ころ軸受であって、
前記転動体は、素材にSi含有量が0.5重量%以上、C含有量が0.30重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理および焼入れを行った後、さらに高温焼戻しを200℃〜300℃の範囲で施したことを特徴とするスラスト針状ころ軸受。 - 前記転動体の表面の残留オーステナイト量が、20体積%未満であることを特徴とする請求項1に記載のスラスト針状ころ軸受。
- 前記転動体の表面粗さが、相手部材の軌道面の表面粗さよりも小さく設定されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスラスト針状ころ軸受。
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DE112008001331T5 (de) | 2007-05-17 | 2010-04-22 | Ntn Corp. | Wälzelement, Wälzlager und Verfahren zur Herstellung eines Wälzelements |
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