JP3071696B2 - グリース封入軸受 - Google Patents
グリース封入軸受Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- F16C2204/64—Medium carbon steel, i.e. carbon content from 0.4 to 0,8 wt%
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
クラッチ、アイドルプーリ等の自動車電装部品及びその
他補機部品用のグリース封入軸受に関する。
自動車用部品はエンジンとベルトで結ばれているため、
エンジンからの振動をうけ、設計寿命に達する前に、ミ
クロ組織変化が生じ、早期疲労破損に到ることがある。
この組織変化は、通常のころがり疲労では見られない特
異的な組織変化であり、一般には白層や黒層と呼ばれて
いる。
の、軸受の転動面の表面処理によるもの、さらに、両者
を組み合わせたものが公知である。例えば、特開平1−
259097号公報では、アルキルジフェニルエーテル
油を基油としてジウレア化合物を増ちょう剤として配合
している。また、特公平6−89783号公報では、転
動面表面にいわゆる黒染処理により0.1μm以上の酸
化被膜を形成して、転動面のグリースへの触媒作用を低
減し水素の発生を押さえ、かつ、表面粗さを1.1μm
以下に押さえ金属接触による剥離を防止している。さら
に、特開平5−26244号公報では、内外輪の軸受材
料の材質のCr(クロム)含有量を1.5〜6%とし、
転動面にCrの酸化被膜(FeCrO4 )を形成させ水
素の発生を防ぎかつ水素の転動面への侵入を防止してい
る。
おいては、40℃での動粘度が90〜160cStのエ
ーテル油等を基油とし、18〜28%重量のウレア化合
物を増ちょう剤とした潤滑剤を封入し、さらに、内外輪
の軸受材料に酸素含有量が6ppm以下の高清浄度浸炭
鋼(SCr420)を熱処理(浸炭、浸炭窒化、高周波
焼入、標準焼入)することによって、鋼中介在物の影響
を減じ、軌道表面部の炭素原子の拡散をはかり、固溶強
化、残留オーステナイト量の増加、残留圧縮応力を発生
させ転動面の硬化を図っている。
スの改良では、エーテル系等のグリースは高価であり、
粘度が高く軸受のトルクが大きくなるという問題があっ
た。一方、黒染処理では製造コストが上がり、また、前
述の先行技術で開示されている熱処理による表面改質で
は、内外輪の軸受材料はCrを含む合金鋼、さらには、
酸素含有量が6ppm以下の高清浄度浸炭鋼等を使用し
ており、材料及び熱処理のコストが高いという問題があ
った。また、前述のようなグリースと内外輪軸受材料の
両方を併用する場合にはさらにコストがかかるという問
題があった。また、ミクロ組織の変化を防止するより高
い材料が望まれている。
鑑みて、Crを含まないより安価な材料、一般的な熱処
理により、さらには、特異的なミクロ組織の変化をより
効果的に防止したグリース封入軸受を提供することを目
的とする。
鋭意研究の結果、前述したような考えとは別に、特異的
なミクロ組織変化はCを過飽和しているマルテンサイト
組織が、振動+荷重により早期に疲労現象を引き起こ
し、炭化物を析出し低炭素マルテンサイトに変化するも
のであると考えた。そこで、マルテンサイト中に固溶し
ているC(炭素)量を減らし、析出する炭化物の量を少
なくする。一方、炭化物の析出を抑制する元素N(窒
素)、Si(珪素)の添加が有効であると知得した。
がり軸受内にグリースを封入したグリース封入軸受であ
って、内外輪はそれぞれ重量%で、C(炭素)含有量が
0.4%〜0.7%、Si(珪素)含有量が0.15%
〜0.35%、Mn(マンガン)含有量が0.6%〜
0.9%、P(燐)含有量が0.025%以下、S(硫
黄)含有量が0.025%以下、残りがFe(鉄)及び
不可避の不純成分と酸素含有量を10ppm以下とした
マルテンサイト組織を有する鋼を用い、さらに浸炭窒化
又は窒化処理によって、少なくとも一方の転動面表面に
窒素を0.2mm以上浸透させたグリース封入軸受を提
供することによって上記課題を解決した。
ャルを0.7%以下にするとよい。
05〜0.0020%添加した鋼をもちいて、焼入性の
向上をはかるとよい。
た理由を説明する。本発明の材料はCrを含まない、低
コストであり、冷間加工性にも優れている機械構造用炭
素鋼鋼材(JIS G 4051)に準じた材料とし
た。従って、Si、Mnの含有量は機械構造用炭素鋼鋼
材に準じている。一方、P含有量が0.025%以下、
S含有量が0.025%以下としたのは、軸受としての
所定の寿命を得るための最低限の清浄度を確保するため
である。
軸受として必要な硬さ(HRC58以上)を確保するた
めである。Cの含有量の上限を0.7%としたのは、焼
入によりマルテンサイト中に固溶しているC量を減ら
し、析出する炭化物の量を少なくするためである。
pm以下としたのは前述したエンジンからの振動等を考
慮しない少なくとも従来の環境において必要とされる所
定の軸受寿命を確保するためである。なお、清浄度は良
い方が好ましいが、本発明においては、前述した特開平
5−196047号公報の酸素含有量が6ppm以下よ
りは、より一般的な鋼材の含有量と同等の値である。
面に窒素を0.2mm以上浸透させるのは、炭化物の析
出を抑制するためのものである。Siを添加すると冷鍛
性が悪くなるので、Nを添加した。0.2mm以上とし
たのは、特異的なミクロ組織変化が転動面表面より深さ
0.1〜0.2mmの位置にて最も発生し易いからであ
る。なお、浸炭窒化又は窒化処理時は窒素を例えば深さ
0.3mm以上浸透させ、研削等により実使用時には転
動面表面より深さ0.2mm以上となるようにする。
のC%濃度を表すものであり、浸炭窒化処理された材料
表面の炭素含有量はほぼ炉内のC%濃度と同等の値とな
る。一般に浸炭又は浸炭窒化時のカーボンポテンシャル
は1.0〜1.2%であるが、C含有量が多いと炭化物
の析出量が多くなり、特異的なミクロ組織変化が起きや
すくなるため、本発明のC(炭素)含有量の上限値0.
7%以下のカーボンポテンシャルで浸炭窒化処理を行う
こととした。なお、特異的なミクロ組織変化が起きるの
は、一般に固定輪側であり、これらの適用は内外輪両方
でなく、固定輪側のみでもよい。
%としたのは、0.0005%以下では焼入性のあまり
寄与せず、0.0020%以上だと、Bが粒界に偏析し
て脆化をまねくためである。
おいては、軸受内外輪材料として、S53C相当の構造
用炭素鋼で酸素量を10ppm以下、P、S等の不純物
を0.025%以下になるように調整した中炭素鋼材を
使用した。さらに、この中炭素鋼に浸炭窒化処理を行い
Nを0.3〜0.4mm窒素と炭素を浸透させた。研削
後、使用時の深さは0.2〜0.3mmである。なお、
この時のカーボンポテンシャルは0.7%であった。
(SUJ2)にずぶ焼入(普通熱処理)を行ったものを
使用して軸受との寿命比較試験を行った。試験条件は、
5Gの振動条件下でラジアル荷重200Kgf、外輪回
転数4000及び12000RPMで6秒サイクルで繰
り返した。なお、グリースは従来の未改良品を用いた。
図1は、縦軸に累積破損確率(%)、横軸に寿命(万K
m)をとったものである。図1に示すように従来のもの
は1.2〜2.6万Km(計算寿命比で1.5〜3.5
倍、試験時間99〜209時間)で内輪が剥離した。一
方、本発明のものは、7.3〜10.1万Km(計算寿
命比で8.8〜12.2倍、試験時間590〜819時
間)で内輪が剥離し、従来のものの6倍以上の寿命が得
られた。なお、実施例においては、グリースは従来品を
用いたが、改良品グリースを使用すれば、より長寿命と
なることはいうまでもない。
の浸炭窒化処理したものと、SUJ2にずぶ焼入したも
のとの比較である。本発明のものは、SUJ2にずぶ焼
入したものより軌道面深くまで大きな圧縮応力が残り、
軌道面にかかる応力に耐える力が大きい。
ト量を本発明の浸炭窒化処理したものと、SUJ2にず
ぶ焼入したものとの比較である。本発明のものは、SU
J2にずぶ焼入したものよりも残留オーステナイト量が
軌道表面で25%と多い。残留オーステナイト自体は、
軟らかく塑性変形しやすいので大きな荷重がかかっても
クッション的な役割をはたし、ミクロ的、結晶構造的す
べりの発生を押さえることができる。
炭窒化処理したものと、SUJ2にずぶ焼入したものと
の比較である。本発明のものは、母材のC量を少なくし
ているにもかかわらず、また、残留オーステナイトが多
いにかかわらず、浸炭窒化処理によるN原子の浸透によ
り軌道表面の硬さはHRC62となり、SUJ2材の硬
さHRC61と遜色のないものとなっている。
リースを封入したグリース封入軸受であって、内外輪は
重量%で、C含有量が0.4%〜0.7%、酸素含有量
10ppm以下のマルテンサイト組織を有する鋼を用
い、さらに浸炭窒化又は窒化処理によって、転動面表面
に窒素を0.2mm以上浸透させたので、Crを含まな
いより安価な材料で、長時間の特殊な熱処理を行うこと
なく、特異的なミクロ組織の変化を防止したグリース封
入軸受を提供するものとなった。
さ(HRC58以上)を得られるようにC含有量を0.
4%〜0.7%の範囲としたので、通常の浸炭鋼が1m
m以上の浸炭深さが必要になるのに対し、本発明品は特
異的なミクロ組織変化を抑制するのに必要な深さ(転動
面表面から0.2mm以上)だけ処理すればよく、熱処
理時間の短時間化が図れ、また、高温処理によりさらに
短時間化が可能であり、より低コストで処理ができるも
のとなった。さらに、SUJ2にずぶ焼入したものよ
り、残留応力、残留オーステナイト量も多く、より、特
異的なミクロ組織の変化を防止するのにより適したもの
となった。
テンシャルを0.7%以下とし、表面のC含有量を通常
の軸受用鋼より低くすることで、炭化物の析出を少なく
し、特異的なミクロ組織変化を抑制できるようになっ
た。
が向上できるので、肉厚の材料についても、安価に、特
異的なミクロ組織の変化を防止することが可能になっ
た。
る。
た場合の軌道面表面からの残留応力の測定結果である。
た場合の軌道面表面からの残留オーステナイト量の測定
結果である。
た場合の軌道面表面からの硬さの測定結果である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ころがり軸受内にグリースを封入したグ
リース封入軸受であって、内外輪はそれぞれ重量%で、
C含有量が0.4%〜0.7%、Si含有量が0.15
%〜0.35%、Mn含有量が0.6%〜0.9%、P
含有量が0.025%以下、S含有量が0.025%以
下、残りがFe及び不可避の不純成分と10ppm以下
の酸素とからなるマルテンサイト組織を有する鋼を用
い、さらに浸炭窒化又は窒化処理によって、少なくとも
一方の転動面表面に窒素を0.2mm以上浸透させたこ
とを特徴とするグリース封入軸受。 - 【請求項2】 前記浸炭窒化処理において、カーボンポ
テンシャルを0.7%以下としたことを特徴とする請求
項1記載のグリース封入軸受。 - 【請求項3】 前記鋼は、さらに、B含有量が0.00
05〜0.0020重量%であることを特徴とする請求
項1又は2記載のグリース封入軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8299898A JP3071696B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | グリース封入軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8299898A JP3071696B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | グリース封入軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10130812A JPH10130812A (ja) | 1998-05-19 |
JP3071696B2 true JP3071696B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=17878275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8299898A Expired - Lifetime JP3071696B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | グリース封入軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3071696B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000213549A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-08-02 | Ntn Corp | 自動車用補機の回転部材支持装置 |
JP2004257534A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり摺動部材およびその製造方法 |
JP2008309505A (ja) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Ntn Corp | 軸受試験装置および軸受試験方法 |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP8299898A patent/JP3071696B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10130812A (ja) | 1998-05-19 |
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