CN1973143A

CN1973143A - 滚动轴承

Info

Publication number: CN1973143A
Application number: CNA2005800209603A
Authority: CN
Inventors: 辻本崇; 富加见理之; 神原盛二
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2025-05-06
Also published as: JP2006009962A; CN1973143B

Abstract

很多微小的凹陷随机地设置在滚动轴承的至少滚动主体的表面上。所述设置有凹陷的表面的表面粗糙度参数Ryni设置在0.4μm－1.0μm的范围内，且Sk值设定到不大于－1.6。

Description

滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承，并且尽管不在限制性意义上，本发明例如可以应用到用在汽车变速器的轴支撑部分内的滚柱轴承上。

背景技术

公开待审的日本专利Nos.Hei2-168021和Hei6-52536披露了滚动轴承，所述滚动轴承的油膜形成能力通过在滚动元件的表面上的微小凹凸(或称为微小凹凸部)已经得到提高。在此在先技术中，通过在滚柱的滚动表面或滚柱的滚动接触表面和/或内环和外环的滚道表面内设置微小凹状的凹陷，采取措施防止由于不良润滑导致的对滚柱轴承的损坏，例如剥落损坏，从而在利用参数Rqni表示表面粗糙度的情况下，比值Rqni(L)/Rqni(C)≤1.0，这里，Rqni(L)是轴向表面粗糙度，且Rqni(C)是圆周方向表面粗糙度，且表面粗糙度参数Sk≤-1.6，从而不管配合面是粗糙面还是良好抛光(或可称为精加工)表面，都保证了长的使用寿命。

在使用滚柱轴承的汽车变速器或差速器和其它领域中，实现尺寸减少和高输出功率的趋势近年来已经发展得越来越多，并且包括使用低粘性润滑油的使用环境倾向于更高载荷和更高温度。为此，对于轴承而言，润滑环境正改变成比以往任何时候都恶劣的环境，从而由于不良润滑导致的磨损、表面开始的磨蚀、疲劳寿命降低、和包括杂质情况下的磨损都更加容易发生。因此，有必要保证在包括低粘性苛刻润滑、包含杂质的环境、和清洁润滑的任何润滑条件下，可以实现使用寿命延长。

传统的微小凹状的凹陷在由参数Rqni表示的情况下，比值Rqni(L)/Rqni(C)是1.0或低于1.0(Rqni≥0.10)，这里Rqni(L)是轴向表面粗糙度，且Rqni(C)是圆周方向表面粗糙度，且表面粗糙度参数Sk是-1.6或低于-1.6，从而不管配合面是粗糙面还是良好抛光表面，都保证了长的使用寿命。但是在润滑不足时油膜极薄的情况下，存在它的效果不能被充分发挥的情况。

发明内容

根据本发明的一个实施例，滚动轴承为至少滚动元件的表面随机地形成有无数个微小凹状凹陷(或称为微小凹状凹坑)，且设置有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Ryni在0.4μm≤Ryni≤1.0μm的范围内，且表面粗糙度参数Sk值为-1.6或-1.6以下(即，不大于-1.6)。

这里，参数Ryni是每个参考长度的最大高度的平均值，即通过在平均线方向上从粗糙度曲线提取参考长度、并且测量提取部分在粗糙度曲线的纵向放大率的方向上的峰线与根线之间的距离而得到(ISO 4287：1997)的值。

参数Sk指粗糙度曲线的变形(偏斜)度(ISO 4287：1997)，并用作用于知道凹凸(或称为凹凸部)分布的不对称的统计标准。在像高斯(Gauss)分布的对称分布中，Sk值接近零。当凹凸的凸起部分被去除时，Sk值呈负值，并且在相反的情况下Sk值呈正值。可以通过选择例如滚筒抛光机的旋转速度、处理时间、功改变率、以及碎片的种类和尺寸等因数控制Sk值。将Sk值设定为在宽度方向(或称为横向)上和圆周上都不大于-1.6导致微小凹凸状凹陷变成油容器，从而即使所述油受到压缩，油在滑动方向或与滑动方向垂直的方向上也很少泄漏，并提供例如优异的油膜形成、良好的油膜形成状态、以及将表面损坏减少到最低的优点。

如在先技术中已知的，滚动轴承是通过滚动元件(球或滚柱)的滚动运动支撑旋转轴或摆轴的机械元件。通常，滚动元件可滚动地置于内环和外环的滚道之间；然而，存在没有内环、且轴的外周表面被直接用作滚道表面的类型，和不具有外环、而将齿轮的内周表面直接用作例如滚道表面的另一类型。在使用例如内部件和外部件的术语的情况下，它们没有试图将轴和齿轮，以及具有滚道表面的内环和外环排除在外。在使用例如至少滚动元件的表面的表述的情况下，这也没有试图将滚道表面同样形成有微小凹状凹陷的情形排除在外。且在滚动元件是滚柱的情况下，所述表述也没有试图将不仅滚动接触表面而且端面也形成有微小凹状凹陷的情形排除在外。

根据本发明，至少滚动元件的表面上随机地设置有无数个微小凹状凹陷导致即使在低粘性和不足润滑时的极薄油膜的条件下也提高了油膜形成能力并提供了很长的使用寿命。特别地，将设置有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Ryni设定成0.4μm≤Ryni≤1.0μm、从而抑制表面粗糙度参数Ryni比在先技术小，这使得与传统制品相比，可以即使在不良润滑的情况下也防止油膜缺乏，并且即使在低粘性和不足润滑时的极薄油膜的条件下也提供很长的使用寿命。此外，对于Sk值，-1.6或-1.6以下是基于处理条件Sk在表面凹部的形状和分布有利于油膜形成的范围。

根据本发明的另一实施例，至少滚动元件的表面随机地形成有无数个微小凹状凹陷，所述滚动元件每一个具有富氮层，在所述富氮层内的奥氏体晶粒的粒度尺寸编号(或称为号码)在超过编号(或称为号码)10的范围内。

富氮层是形成在滚道环(外环或内环)或滚动元件上并具有增加的氮含量的表面层，且可以通过碳氮共渗或氮化形成。在富氮层内的氮含量优选地在0.1％-0.7％范围内。如果氮含量小于0.1％，将不会产生任何效果且特别在包含杂质的情况下滚动寿命会降低。如果氮含量大于0.7％，则将形成称作空隙的孔或奥氏体的残余量将过多而不能提供必要的硬度，这导致使用寿命缩短。形成在滚道环内的富氮层的氮含量是在磨削之后在滚道表面的50μm深的表面层处测量的值；所述值可以通过EPMA(波长扩散式X-射线微分析仪)进行测量。

至少滚动元件的表面随机地设置有无数个微小凹状凹陷会导致油膜形成能力提高，并且即使在低粘性和不足润滑时的极薄油膜的条件下也提供很长的使用寿命。特别地，将所述凹陷的面积系数设定在5-20％的范围内，使得与传统制品相比，即使在不良润滑的情况下也可以防止油膜缺乏，并且即使在极薄油膜的条件下也提供很长的使用寿命。凹陷的面积系数指在滚动接触表面随机地设置有无数个微小凹状凹陷的情况下，由所述凹陷占据的面积与整个滚动接触面积的比例。

奥氏体晶粒直径是如此小以致于奥氏体晶粒的晶粒大小(或称为尺寸)编号超过编号10的事实使得可以极大地提高滚动疲劳寿命。如果奥氏体晶粒直径的晶粒大小编号不大于编号10，那么滚动疲劳寿命将不会提高很多；因此晶粒大小编号设定在超过编号10的范围内。通常，晶粒大小编号被设定到不低于编号11。奥氏体晶粒直径越小，越理想。但是总的来说难以获得超过编号13的晶粒大小编号。另外，在所述轴承部分内的奥氏体晶粒既不在具有富氮层的表面层内改变，也不在所述表面层里面的内部改变。因此，限定晶粒大小编号的位置应该是表面层和内部。例如，奥氏体晶粒是这样的，即使在硬化处理已经执行之后奥氏体晶粒边界的痕迹(紧接在硬化之前出现)也得到保留，并且基于这些痕迹而被称为奥氏体晶粒。由此，在形成富氮层之后奥氏体晶粒大小微小化到编号11或更高导致滚动疲劳寿命被极大提高，这使得可以获得很好的抗破裂强度和随时间变化的尺寸变化的阻力。

设置有所述凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax优选地在0.4-1.0的范围内。参数Rymax是每参考长度的最大高度的最大值(ISO 4287：1997)。

当设置有所述凹陷的表面的表面粗糙度由参数Rqni表示时，轴向表面粗糙度Rqni(L)与圆周方向表面粗糙度Rqni(C)之间的比值，即比Rqni(L)/Rqni(C)优选地是1.0或1.0以下。参数Rqni是通过以测量长度为区间对从粗糙度中心线到粗糙度曲线的高度的偏离的平方求积分、并求出在所述区间内的平均值而获得的平方根，并且也被通称为均方根粗糙度。Rqni从放大并记录的局部曲线或粗糙度曲线通过数值计算确定，并通过在横向和圆周上移动粗糙度计的接触针得以测量。

附图说明

通过下面的描述，本发明的这些和其它目的和特征将变得更加明显。

附图如下：

图1是滚针轴承的剖面视图；

图2是在使用寿命试验中滚针轴承的剖面视图；

图3是显示在试验轴承中滚动元件的抛光状态的粗糙度曲线；

图4是显示在试验轴承中滚动元件的抛光状态的粗糙度曲线；

图5是显示在试验轴承中滚动元件的抛光状态的粗糙度曲线；

图6是试验装置的局部剖面示意图；

图7是显示使用寿命试验结果的框图；

图8是圆锥滚柱轴承的剖面视图；

图9是双圆柱试验机的总示意图；

图10A是显示实施例中的金属接触系数的图表；

图10B是显示比较例中的金属接触系数的图表；

图11是滚珠轴承的剖面视图；

图12是用于解释用于滚动轴承的热处理方法的热处理图解；

图13是用于解释用于滚动轴承的热处理方法的修改的热处理图解；

图14A是显示本发明实施例中的轴承部分的微观结构，特别是奥氏体晶粒的金相图；

图14B是显示传统轴承部分的微观结构，特别是奥氏体晶粒的金相图；

图15A是图14A的示意图；

图15B是图14B的示意图；

图16是用于静态压碎强度试验的试件的剖面视图；

图17是滚动疲劳寿命试验机的示意主视图；

图18是滚动疲劳寿命试验机的示意侧视图；

图19是用于静态破坏韧度试验的试件的俯视图；

图20是双旋转斜盘式压缩机的纵剖面视图；

图21是单旋转斜盘式压缩机的纵剖面视图；

图22是可变容量的单旋转斜盘式压缩机的纵剖面视图；

图23是行星齿轮减速器的实施例的示意图；

图24是图23中的行星齿轮减速器的局部剖面示意图；

图25是行星齿轮装置的另一实施例的局部剖面示意图；

图26是显示设置有行星齿轮装置的风力发电机加速机构的纵剖面视图；

图27是在图26中的加速机构中的行星齿轮装置的横剖面视图；

图28是行星齿轮装置的纵剖面视图；

图29是引擎摇臂轴承的纵剖面视图；

图30是图29中的轴承的横剖面视图；

图31是用于OHC引擎的阀移动系统的主视图；

图32是用于OHV引擎的阀移动系统的主视图；

图33是图32中的局部放大剖面视图；

图34是用于齿轮泵的滚针轴承的纵剖面视图；

图35是齿轮泵的纵剖面视图；

图36是图35中的齿轮泵的横剖面视图；和

图37是显示连杆的要使用部分的局部剖视图。

具体实施方式

滚柱轴承具有例如内环、外环、和滚动元件的主要组成元件。且，滚动元件的滚动表面和端面，和/或内环和外环的滚道表面(此外，对于圆锥滚柱轴承的内环，是锥体支承面肋)随机地形成有用于表面微粗加工(或称为微粗糙化)的无数个微小凹状凹陷。在这种微粗加工的表面内，设置有凹陷的表面的表面粗糙度参数Ryni在0.4μm≤Ryni≤1.0μm的范围内，并且Sk值不大于-1.6，优选地在-4.9--1.6的范围内。此外，设置有凹陷的表面的表面粗糙度参数Rymax在0.4-1.0的范围内。此外，当表面粗糙度在表面的轴向方向上和在圆周方向上计算并且由参数Rqni表示时，轴向表面粗糙度Rqni(L)与圆周方向表面粗糙度Rqni(C)之间的比，即比Rqni(L)/Rqni(C)，优选地不大于1.0。对于获得这种微粗加工的表面的表面处理，可以使用专门的滚筒抛光以获得想要的抛光表面(或称为精加工表面)；但是可以采用喷丸处理等。

用于测量参数Ryni、Rymax、Sk、和Rqni的方法和条件的示例如下。另外，在测量由这些参数表达的表面状态时，在单个位置进行的测量值可以被信赖为代表值，但是可取的是在直径上相对的两个位置进行测量。

参数计算标准：JIS B 0601：1994(SURFCOM JIS 1994)

截止(cut-off)分类：高斯型(Gaus sian)

测量长度：5λ

截止波长：0.25mm

测量放大率：x10000

测量速度：0.30mm/s

测量位置：滚柱中间区域

测量数量：2

测量仪器：Surface Roughness SURFCOM 1400A(TOKYOU SEIMITSU K.K)

在微小凹状凹陷(或称为凹坑)设置在滚柱滚动表面上的情况下，在整个滚动表面内的凹陷的面积系数在5-20％范围内，且当不大于3μmФ的圆当量直径不计算在内时，凹陷的平均面积是30-100μm²。如果Rymax在0.4-1.0μm的范围之外，且凹陷的面积系数超出20％、平均面积超出100μm²，则有效接触长度倾向于降低，很长使用寿命的效果也降低。通过放大滚柱表面、并借助市场上可获得的图像系统对滚柱表面的图像量化，可以进行凹陷的定量测量。此外，如果使用公开待审的日本专利No.2001-183124中的表面状态试验方法和表面状态试验装置，可以进行稳定和精确的测量。图像中的白色部分被分析为表面平坦部分，且暗色部分被分析为微小凹陷。测量条件如下。此外，在测量例如滚动轴承的滚动元件的组成元件以及滚动轴承的滚道表面的凹陷的面积以及平均面积的情况下，在单个位置进行的测量值可以被信赖为代表性的，但是可取的是例如在两个位置测量它们。

面积系数：小于两值阈值的像元(暗色)的比例((明亮部分的亮度+暗色部分的亮度)/2)

平均面积：总的暗色面积/总数

测量视野：826μm×620μm(当滚柱直径小于Ф4时，优选的是413μm×310μm)

测量位置：滚柱中心区域

测量数：2

图1显示了滚柱轴承的第一实施例。所述滚柱轴承1是滚针轴承，其中用作滚动元件的滚针2装入外环3内，且所述滚柱轴承1布置成滚针2支撑配合轴4。具有在抛光(或称为精加工)表面上进行不同表面处理的滚针表面的多种滚针轴承被准备好并在其上进行使用寿命试验。现在将描述使用寿命试验的结果。用于使用寿命试验的滚针轴承显示在图2中，所述滚针轴承是具有使用15个滚针的保持架5的轴承；外径Dr＝33mm，内径dr＝25mm，滚针2的直径D＝4mm，长度L＝25.8mm。滚针的表面粗糙度抛光不同的三种轴承被准备为试验轴承。即，它们是：在磨削之后受到超精加工的轴承A(比较例)，随机地形成有无数个微小凹状凹陷的轴承B(比较例)，以及轴承C(实施例)。每一个试验轴承的滚针的抛光(或称为精加工)表面状态显示在图3-图5中。具体地，图3显示了轴承A的表面粗糙度；图4显示了轴承B的表面粗糙度；且图5显示了轴承C的表面粗糙度。此外，每一个试验轴承的抛光表面的特性值参数列表显示在表1中。此外，对于轴承B和C，Rqni(L/C)不大于1.0，且对于轴承A，Rqni(L/C)大约是1.0。

表1

轴承	Rqni	Sk	Ryni(μm)	Rymax	面积系数(％)	平均面积(μm²)	Rqni(L/C)
轴承	Rqni	Sk	Ryni(μm)	Rymax	面积系数(％)	平均面积(μm²)	Rqni(L/C)	A(比较例)	0.01至0.03	-0.8至0.9	0.1至0.2	0.1至0.3	-	-	-
B(比较例)	0.01至0.02	-5.0至-2.0	1.1至1.5	1.1至2.0	24至40	105至150	≤1.0	A(比较例)	0.01至0.03	-0.8至0.9	0.1至0.2	0.1至0.3	-	-	-
B(比较例)	0.01至0.02	-5.0至-2.0	1.1至1.5	1.1至2.0	24至40	105至150	≤1.0	C(实施例)	0.05至0.09	-4.9至-1.6	0.4至1.0	0.4至1.0	5至20	30至100	≤1.0

使用的试验装置是如图6中示意示出的径向载荷试验机11，其中试验轴承1连接到旋转轴12的相对侧，旋转和载荷被施加以进行试验。按照磨光抛光的RaO，使用在试验中的内座圈(配合轴)的抛光是0.10-0.16μm。

外座圈(外环)是共用的。试验条件如下。

轴承径向载荷：2000kgf

转数：4000rpm

润滑油：CRYSEC OIL H8(在试验条件下2cst)

图7显示了油膜参数Λ＝0.13的使用寿命试验结果。在相同图中的垂直轴表示L10使用寿命(h)。如从相同的图中清晰可见的，尽管轴承A是78小时且轴承B是82小时，但是轴承C是121小时。如所述数据显示的，作为实施例的轴承C，即使在油膜参数低到Λ＝0.13的、低粘性和缺乏润滑的恶劣润滑条件下，也可以获得很长的使用寿命效果。

接下来，图8显示了作为滚动轴承的第二实施例的圆锥滚柱轴承。所述圆锥滚柱轴承是使用圆锥滚柱16作为滚动元件的径向轴承，且所述多个圆锥滚柱16可滚动地分别置于外环13和内环14的滚道之间。在操作期间，圆锥滚柱16的滚动表面17与外环13和内环14的滚道滚动接触；此外，圆锥滚柱16的大端面与内环14的锥体支承面肋15的内表面滑动接触。因此，在圆锥滚柱16的情况下，大端面18以及滚动表面17可以随机地形成有无数个微小凹状的凹陷。相似地，在内环14的情况下，锥体支承面肋15的内表面，以及滚道表面可以随机地形成有无数个微小凹状的凹陷。

现在描述使用寿命试验的结果，所述使用寿命试验在其中圆锥滚柱的滚动表面被抛光成光滑表面的传统的圆锥轴承A和B(比较例)、其中圆锥滚柱的滚动表面随机地形成有无数个微小凹状凹陷的轴承C-E(比较例)，和轴承F-6(实施例)上实施(参见图2)。使用的轴承A-G都是圆锥滚柱轴承，其中外环的外径是81mm，且内环的内径是45mm。另外，比较例的轴承A和B中的滚柱的滚动表面在磨削之后对其进行了超精加工处理，且没有凹陷形成处理施加到其上。比较例的轴承C-E以及在实施例的轴承F和G的滚柱的滚动表面通过滚筒抛光特别处理随机地形成有无数个微小凹状凹陷。另外，对于滚柱轴承C-G，Rqni(L/C)不大于1.0，且对于滚柱轴承A和B，Rqni(L/C)大约是1.0。

表2

试验轴承		平均面积(μm²)	Ryni(μm)	面积系数(％)	Sk	Rqni(L/C)	Rymax	使用寿命时间(h)
试验轴承		平均面积(μm²)	Ryni(μm)	面积系数(％)	Sk	Rqni(L/C)	Rymax	使用寿命时间(h)	比较例	A	-	0.32	-	-0.9	-	0.5	11.5
B	-	0.41	-	-0.7	-	0.7	9.2			A	-	0.32	-	-0.9	-	0.5	11.5
B	-	0.41	-	-0.7	-	0.7	9.2	C		132	1.47	25	-4	≤1.0	1.9	15.5
D	113	1.12	19	-3.2	≤1.0	1.2	50.5	C		132	1.47	25	-4	≤1.0	1.9	15.5
D	113	1.12	19	-3.2	≤1.0	1.2	50.5	E		30	0.32	5	-1.8	≤1.0	0.5	19.8
实施例	F	94	0.95	17	-2.6	≤1.0	1	E		30	0.32	5	-1.8	≤1.0	0.5	19.8	129.6
	F	94	0.95	17	-2.6	≤1.0	1	G	52	0.52	8	-1.8	≤1.0	0.6	200以上		129.6

使用图9中所示的双圆柱试验机执行剥落试验，并计算金属接触系数的数值。在相同的图中，驱动侧圆柱22(D圆柱：驱动件)和从动侧圆柱24(F圆柱：从动件)被连接到单独的旋转轴的相应侧中的一侧，且两个旋转轴26和28适于通过各自的滑轮30和32被单独的电动机驱动。在D圆柱22侧的轴26被电动机驱动，同时由D圆柱22驱动的F圆柱24可自由旋转。两种类型的F圆柱24被准备用于有关表面处理的比较例和实施例。试验条件的细节等如表3中所示。

表3

试验机	双圆柱试验机(参见图8)
试验机	双圆柱试验机(参见图8)			驱动侧圆柱(D圆柱)	φ40×L12，辅助曲率R60，SUJ2标准制品+超精加工的外径表面
从动侧圆柱(F圆柱)	φ40×L12，直的SUJ2标准制品+超精加工的外径表面表面处理			驱动侧圆柱(D圆柱)	φ40×L12，辅助曲率R60，SUJ2标准制品+超精加工的外径表面
	φ40×L12，直的SUJ2标准制品+超精加工的外径表面表面处理				比较例	实施例
	平均面积(μm²)	145	83		比较例	实施例
	平均面积(μm²)	145	83	Ryni(μm)	1.21	0.73
	面积系数(％)	20	15	Ryni(μm)	1.21	0.73
	面积系数(％)	20	15	转数	20000rpm
载荷	2156 N(220kgf)			转数	20000rpm
载荷	2156 N(220kgf)			最大表面压力Pmax	2.3GPa
接触椭圆(2a×2b)	2.34mm×0.72mm			最大表面压力Pmax	2.3GPa
接触椭圆(2a×2b)	2.34mm×0.72mm			加载次数	2.4×10⁵(2小时)
大气温度	常度			加载次数	2.4×10⁵(2小时)
大气温度	常度			润滑方法	毡垫润滑
润滑油	JOMO HI SPEED FLUID(VG 1.5)			润滑方法	毡垫润滑

关于金属接触系数的比较数据在图10A和10B中示出。在这些图中，水平轴表示过去的时间，且垂直轴表示金属接触系数。图10A显示了在实施例轴承中的滚柱的滚动表面的金属接触系数，且图10B显示了在比较例轴承中的滚柱的滚动表面的金属接触系数。在这些图之间的比较将可以清楚地确认：实施例中的金属接触系数与比较例相比得到改善。换言之，对于与比较例轴承相比较的实施例轴承，油膜形成系数(＝100％-金属接触系数)得到改善，即在操作开始时改善了大约10％，在测试结束时(两小时之后)改善了大约2％。

接下来，作为滚动轴承的另一实施例的深槽滚珠轴承以剖视图形式显示在图11中。此滚动轴承具有例如外环34、内环36、可滚动地放入外环34的滚道与内环36的滚道之间的多个滚动元件38、和隔圈40。在此是球的滚动元件38被隔圈40以预定周向间隔保持。组成滚动轴承的轴承部分即外环34、内环36、和滚动元件38中的至少一个具有富氮层。下面将描述作为用于形成富氮层的处理的具体实施例的包括碳氮共渗的热处理。

图12是用于解释本发明实施例中的滚动轴承的热处理方法的视图，且图13是用于解释所述热处理方法的修改的视图。图12是显示其中一次硬化和二次硬化得以执行的方法的热处理模式，且图13是显示其中在硬化过程中材料被冷却到低于A1转变温度的温度、然后被再加热用于最终硬化的方法的热处理模式。在这些图中，在处理T₁，在碳和氮扩散在钢衬底内的情况下碳的渗透被充分实现，然后，钢衬底冷却到低于A1转变温度的温度。接下来，在图中的处理T₂，钢衬底被再加热到高于A1转变温度且低于处理温度T₁的温度，从此温度钢衬底受到油硬化(或称为油淬火)。

上面的热处理使得可以提高抗裂强度并减少随时间变化的尺寸变化率，同时碳氮共渗表面层部分，而不是仅仅是传统的碳氮共渗硬化，即在碳氮共渗之后进行一次硬化。通过图12或图13中的热处理模式生产的本发明的滚动轴承具有微观结构，在所述微观结构中奥氏体晶粒的晶粒直径不大于传统值的一半。受到上述热处理的轴承部分具有很长的滚动疲劳寿命，并具有提高的抗裂强度和降低的随时间变化的尺寸变化率。其中二次硬化温度被降低以便使得晶粒更细的热处理在表面层和内部减少残余奥氏体量，这导致较好的抗裂强度和对随时间变化的尺寸变化的阻力。

图14A和14B是显示轴承的微观结构特别是奥氏体晶粒的视图。图14A显示了本发明实施例中的轴承部分，且图14B显示了传统的轴承部分。即，作为本发明的实施例的经受图12中示出的热处理的滚动轴承的滚道环的奥氏体晶粒大小在图14A中示出。此外，为了比较目的，经受传统热处理方法处理的轴承钢的奥氏体晶粒大小在图14B中示出。此外，图15A和15B显示了图示在14A和14B中的奥氏体晶粒大小。因为显示这种奥氏体晶粒大小的结构，传统的奥氏体晶粒大小根据JIS(日本工业标准)是编号10，且根据图12或13中示出的热处理方法，可以获得编号12的精细晶粒。此外，图14A中的平均晶粒大小被切片检查，且结果是5.6μm。

下面描述本发明的实施例。

实施例I

使用JIS SUSJ2材料(1.0％(重量)C-0.25％(重量)Si-0.4％(重量)Mn-1.5％(重量)Cr)，且(1)氢量测量，(2)晶粒大小(或称为晶粒大小)测量，(3)却贝(Charpy)冲击试验，(4)破坏应力值测量，和(5)滚动疲劳试验，得到执行。表4显示上面的结果。

表4

样品	A	B	C	D	E	F	传统碳氮共渗	普通硬化
样品	A	B	C	D	E	F	传统碳氮共渗	普通硬化	二次硬化温度(℃)	780	800	815	830	850	870	-	-
氢量(ppm)	-	0.37	0.40	0.38	0.42	0.40	0.72	0.38	二次硬化温度(℃)	780	800	815	830	850	870	-	-
氢量(ppm)	-	0.37	0.40	0.38	0.42	0.40	0.72	0.38	晶粒大小(JIS)	-	12	11.5	11	10	10	10	10
却贝冲击值(J/cm²)	-	6.65	6.40	6.30	6.20	6.30	5.33	6.70	晶粒大小(JIS)	-	12	11.5	11	10	10	10	10
却贝冲击值(J/cm²)	-	6.65	6.40	6.30	6.20	6.30	5.33	6.70	破坏应力值(MPa)	-	2840	2780	2650	2650	2700	2330	2770
滚动疲劳寿命比(L₁₀)	-	5.4	4.2	3.5	2.9	2.8	3.1	1	破坏应力值(MPa)	-	2840	2780	2650	2650	2700	2330	2770

每一个样品的生产过程如下。

样品A-D(发明实施例)：碳氮共渗温度为850℃，保持时间为150分钟。大气是RX渗碳气体和氨气的气体混和物。在图12中所示的热处理模式中，一次硬化在850℃的碳氮共渗温度执行，且样品被加热到低于碳氮共渗温度的780℃-830℃的温度范围内，从而执行第二硬化。然而，被加热到780℃的第二硬化温度的样品A因为其不充分的硬化而从试验中排除。

样品E和F(比较例)：与在发明实施例A-D中相同的过程执行碳氮共渗，且在高于850℃的碳氮共渗温度的850℃-870℃的温度执行二次硬化。

传统的碳氮共渗制品(比较例)：碳氮共渗温度为850℃，保持时间为150分钟。大气是RX渗碳气体和氨气的气体混和物。在碳氮共渗温度执行硬化，且没有二次硬化。

普通的硬化制品(比较例)：通过加热到850℃执行硬化，且没有碳氮共渗。也没有执行二次硬化。

下面描述试验方法。

(1)氢量的测量

通过由IECO公司制造的DH-103型氢分析器测量氢量；且钢中的没有扩散的氢量也得到测量。但没有测量扩散的氢量。这种由IECO公司制造的DH-103型氢分析器的规范在下面示出。

分析范围：0.01-50.00ppm

分析精度：±0.1ppm或±3％H(它们之中大的一个)

分析灵敏度：±0.01ppm

检测系统：热传导方法

样品重量大小：10mg-35mg(最大：直径12mm×长度100mm)

加热炉温度范围：50℃-1100℃

试剂：Anhydron Mg(ClO₄)₂，askalight NaOH

载气：氮气，气体定量气体：氢气，每一种气体具有99.99％或更高的纯度和40磅/平方英寸(psi)(2.8kgf/cm²)的压力

下面简要说明测量程序。

由专用取样器取得的样品与所述取样器一起放入所述氢分析器中。在内部的扩散氢被氮载气引入到热导率检测器内。所述扩散氢在此实施例中没有被测量。接下来，样品从取样器中取出并在电阻加热炉中加热，且没有扩散的氢被氮载气引入到热导率检测器内。在热导率检测器中，热导率被测量，藉此可以得出没有扩散的氢量。

(2)晶粒大小的测量

以在JIS G 0551中的用于钢的奥氏体晶粒大小测量方法为基础测量晶粒大小。

(3)却贝冲击试验(Charpy Impact Test)

却贝冲击试验以在JIS Z 2202中的用于金属材料的却贝冲击试验方法为基础进行。使用的试验片是在JIS Z 2202中示出的U形凹口试验片(JISNo.3试验片)。

(4)破坏应力(或称为破坏应力)值测量

图16显示了用于静态压碎强度试验(破坏应力值测量)的试验片。载荷在图中的P方向上施加，且所述载荷一直被测量直到试验片断裂。此后，获得的破坏载荷通过下面示出的用于弯曲梁的应力计算公式转换成应力值。另外，试验片不限于图16中所示的试验片，而可以使用其它形状的试验片。

假设σ₁为图16中的试验片的凸面中的纤维应力，且σ₂为图16中的试验片的凹面中的纤维应力。则，σ₁和σ₂可以通过下面的公式(MechanicalEngineering Handbook A4 part，Strength of Materials A4-40)得出。在此，N是包括环形试验片的轴线的部分内的轴向力，A是横截面积，e₁是内半径，而e₂是外半径。此外，κ是用于弯曲梁的截面模数。

σ₁＝(N/A)+{M/(Aρ₀)}[1+e₁/{κ(ρ₀+e₁)}]

σ₂＝(N/A)+{M/(Aρ₀)}[1-e₂/{κ(ρ₀-e₂)}]

κ＝-(l/A)∫A{η/(ρ₀+η)}dA

(5)滚动疲劳寿命

在表2中示出了用于滚动疲劳寿命试验的试验条件。此外，图17和18是滚动疲劳寿命试验机的示意图。图17是主视图，而图18是侧视图。在图17和18中，滚动疲劳寿命试验片21被驱动辊11驱动，并以与球13接触的方式旋转。所述球13是3/4英寸，并被引导辊12引导，并且在高的表面压力施加在球与滚动疲劳寿命试验片21之间的情况下滚动。

表4中所示的实施例I内的试验结果如下。

(1)氢量

传统的碳氮共渗制品在碳氮共渗之后就具有高达0.72ppm的值。这被相信是由于包含在碳氮共渗大气中的氨气(NH₃)分解使得氮气进入钢内。相比之下，在样品B-D中，氢量已经降低到大约一半，即0.37-0.40ppm。此氢量处于与普通硬化制品内的水平相同的水平。

所述氢量的降低使得可以降低由于氢的固溶体导致的钢的脆性。即，氢量的降低已经很大地提高了本发明实施例B-D的却贝冲击值。

(2)晶粒大小

在二次硬化温度低于碳氮共渗(一次硬化)期间的硬化温度的情况下，即，在样品B-D的情况下，晶粒大小已经被显著地制得更细到晶粒大小编号11-12的程度。样品E和F以及传统的碳氮共渗制品和普通硬化制品的奥氏体晶粒都是晶粒大小编号10，这表明它们比本发明实施例中的样品B-D的奥氏体晶粒更粗。

(3)却贝冲击试验

根据表4，尽管传统碳氮共渗制品的却贝冲击值是5.33J/cm²，但是本发明实施例中的样品B-D的却贝冲击值高达6.30-6.65J/cm²。在这些样品之中，具有较低的二次硬化温度的样品易于具有更高的却贝冲击值。普通硬化制品的却贝冲击值高达6.70J/cm²。

(4)破坏应力值的测量

所述破坏应力值对应于抗破裂强度。根据表4，传统碳氮共渗制品具有2330Mpa的破坏应力值。与此相比，样品B-D的破坏应力值被提高，即2650-2840Mpa。普通硬化制品的破坏应力值是2770Mpa。因为不仅奥氏体晶粒被制得更细、而且氢含量被降低，样品B-D提高的抗破裂强度被认为很大。

(5)滚动疲劳测试

根据表4，反映出在表面层中缺少碳氮共渗层，普通硬化制品在滚动疲劳寿命L₁₀中最低。与此相比，传统碳氮共渗制品的滚动疲劳寿命是3.1倍。样品B-D的滚动疲劳寿命在传统碳氮共渗制品上显著地提高。样品E和F在此值上与传统碳氮共渗制品大体上相等。

总之，本发明实施例中的样品B-D在氢含量上被降低，奥氏体晶粒大小被制得更细到不小于编号11的程度，且却贝冲击值、抗破裂强度、和滚动疲劳寿命被提高。

实施例II

下面描述实施例II。在下面的X材料、Y材料和Z材料上进行了一系列的试验。要被热处理的材料是JIS SUJ2材料(1.0％(重量)C-0.25％(重量)Si-0.4％(重量)Mn-1.5％(重量)Cr)，X材料-Z材料是相同的。X材料-Z材料中的每一个的生产过程如下。

X材料(比较例)：仅被普通硬化(没有碳氮共渗)。

Y材料(比较例)：在碳氮共渗之后就被硬化(传统碳氮共渗硬化)。碳氮共渗硬化温度是845℃，且保持时间是150分钟。用于碳氮共渗的大气是RX渗碳气体和氨气的气体混和物。

Z材料(发明实施例)：图10中的热处理模式应用到其上的轴承钢。碳氮共渗硬化温度是845℃，且保持时间是150分钟。用于碳氮共渗的大气是RX渗碳气体和氨气的气体混和物。最终硬化温度是800℃。

(1)滚动疲劳寿命

如上所述，用于滚动疲劳寿命的试验条件和试验装置显示在表5和图17、18中。表6中示出了所述滚动疲劳寿命试验的结果。

表5

试验片	φ12×L22圆柱试验片
试验片	φ12×L22圆柱试验片	试验次数	10
配合钢球	3/4英寸(19.05mm)	试验次数	10
配合钢球	3/4英寸(19.05mm)	接触表面压力	5.88GPa
加载速度	46240cpm	接触表面压力	5.88GPa
加载速度	46240cpm	润滑油	Turbine VG68强制循环给油

表6

材料类型	使用寿命(加载次数)		L₁₀比
	使用寿命(加载次数)			L₁₀(×10⁴次数)	L₆₀(×10⁴次数)

X材料	8017	18648	1.0
X材料	8017	18648	1.0	Y材料	24656	33974	3.1
Z材料	43244	69031	5.4	Y材料	24656	33974	3.1

根据表6，比较例的Y材料显示为也是比较例的并仅经受普通硬化的X材料的L₁₀寿命(即每十个试验片中一个破坏的寿命)的3.1倍，这展示了因为碳氮共渗而导致的很长的使用寿命效果。相比之下，本发明实施例的Z材料的寿命显示为是Y材料寿命的1.74倍，并且是X材料寿命的5.4倍。这种提高的主要因素被相信是由于微观结构被制得更细。

(2)却贝冲击试验

却贝冲击试验使用U形凹口试验片并以与所述JISZ2242相似的方法进行。试验结果在表7中示出。

表7

材料类型	却贝冲击值(J/cm²)	冲击值比
材料类型	却贝冲击值(J/cm²)	冲击值比	X材料	6.7	1.0
Y材料	5.3	0.8	X材料	6.7	1.0
Y材料	5.3	0.8	Z材料	6.7	1.0

经受碳氮共渗的Y材料(比较例)的却贝冲击值不高于经受普通硬化的X材料(比较例)的却贝冲击值，但是Z材料显示了等于X材料的却贝冲击值的却贝冲击值。

(3)静态破坏韧度值试验

图19显示了用于静态破坏韧度试验的试验片。在此试验片的凹口部分内形成大约1mm的预先破裂的裂缝，且静态载荷通过三点弯曲施加到其上以得到破坏载荷P。下面示出的公式(I)用于计算破坏韧度值(K₁C)。此外，试验结果在表8中示出。

K₁C＝(PL√a/BW²){5.8-9.2(a/W)+43.6(a/W)²-75.3(a/W)³+77.5(a/W)⁴}

... (I)

表8

材料类型	试验次数	K₁C(MPa√m)	K₁C比
材料类型	试验次数	K₁C(MPa√m)	K₁C比	X材料	3	16.3	1.0

Y材料	3	16.1	1.0
Y材料	3	16.1	1.0	Z材料	3	18.9	1.2

因为预先裂开的裂缝深度已经变得比碳氮共渗层深度更大，所以在比较例的X材料与Y材料之间没有差别。然而，本发明实施例的Z材料已经获得比较例的静态破坏韧度值大约1.2倍的值。

(4)静态压碎强度试验

使用的静态压碎试验片在图16中示出。在所述图中，载荷在P方向上被施加以进行静态压碎强度试验。试验结果在表9中示出。

表9

材料类型	试验次数	静态压碎强度(kgf)	静态压碎强度比
材料类型	试验次数	静态压碎强度(kgf)	静态压碎强度比	X材料	3	4200	1.00
Y材料	3	3500	0.84	X材料	3	4200	1.00
Y材料	3	3500	0.84	Z材料	3	4300	1.03

经受碳氮共渗的Y材料显示了稍微低于经受普通硬化的X材料的静态压碎强度值的静态压碎强度值。然而，本发明实施例的Z材料与Y材料相比已经提高了静态压碎强度，并且已经获得了不亚于X材料水平的水平。

(5)随时间变化的尺寸变化率

随时间变化的尺寸变化率的测量(保温温度为130℃，且保持时间为500小时)的结果与表面硬度和残余奥氏体量(50μm深度)一起在表10中示出。

表10

材料类型

试验次数

表面硬度

残余γ量

尺寸变化率

尺寸变化率比

		(HRC)	(％)	(×10^-5)
		(HRC)	(％)	(×10^-5)		X材料	3	62.5	8.8	18	1.0
Y材料	3	63.6	30.5	35	1.9	X材料	3	62.5	8.8	18	1.0
Y材料	3	63.6	30.5	35	1.9	Z材料	3	60.0	11.8	22	1.2

可以看到的是，与具有很多残余奥氏体量的Y材料的尺寸变化率相比，本发明实施例的Z材料的尺寸变化率被抑制为不到一半。

实施例III

表11显示了执行与在包含杂质的情况下氮含量和滚动寿命之间的关系有关的试验结果。在此试验中，使用图8中所示的圆锥滚柱轴承。在实施例1-5中，外环13、内环14、和圆锥滚柱16都根据图12中所示的热处理模式生产。此外，锥形滚柱的表面随机地形成有表1和2中示出的无数个微小凹状凹陷。另外，比较例1是经受标准硬化的制品，比较例2是标准碳氮共渗制品。尽管与用于本发明实施例的处理相似的处理施加到其上，但是比较例3包含过多的氮。试验条件如下。

样品轴承：锥形圆柱轴承30206(内座圈和外座圈以及滚柱由JIS内的第二类(SUJ2)高碳铬轴承钢制成)

径向载荷：17.64kN

轴向载荷：1.47kN

转速：2000rpm

硬杂质包含率：1g/L

表11

No.	氮含量(％)	残留奥氏体(％)	硬度(Hv)	包括杂质条件下的滚动寿命(h)	奥氏体晶粒大小	备注
No.	氮含量(％)	残留奥氏体(％)	硬度(Hv)	包括杂质条件下的滚动寿命(h)	奥氏体晶粒大小	备注	1	0.11	14	725	321	11.8	实施例1
2	0.16	18	735	378	12.0	实施例2	1	0.11	14	725	321	11.8	实施例1
2	0.16	18	735	378	12.0	实施例2	3	0.18	20	730	362	11.9	实施例3
4	0.32	22	730	396	12.1	实施例4	3	0.18	20	730	362	11.9	实施例3
4	0.32	22	730	396	12.1	实施例4	5	0.61	24	715	434	12.2	实施例5
6	0	8	770	72	9.8	比较例1	5	0.61	24	715	434	12.2	实施例5
6	0	8	770	72	9.8	比较例1	7	0.32	32	710	155	10.0	比较例2
8	0.72	31	700	123	12.0	比较例3	7	0.32	32	710	155	10.0	比较例2

从表11中可以看出的是，在实施例1-5中，氮含量和包含杂质的滚动寿命大体上彼此成比例。在氮含量是0.72的比较例3的情况下，包含杂质的滚动寿命极低；根据此事实，可取的是氮含量的上限是0.7。

要理解的是，在此披露的实施例都是仅为了说明目的，且不应该被认为是限制性的。本发明的保护范围不是由上面给出的描述限定，而是由权利要求限定。与包含在本发明的保护范围内的改变和修改等同的改变和修改也包含在权利要求内。

工业应用领域

空调器压缩机轴承

存在各种类型的空调器压缩机，其中包括：图20中所示的双侧旋转斜盘式压缩机，在双侧旋转斜盘式压缩机中活塞54被固定到输入旋转轴50上的双侧旋转斜盘52往复运动；图21中所示的单侧旋转斜盘式压缩机，在单侧旋转斜盘式压缩机中活塞66由通过杆64被固定到输入轴60上的单侧旋转斜盘62往复运动；和图22中所示的可变容量的单侧旋转斜盘式压缩机，在可变容量的单侧旋转斜盘式压缩机中，活塞76由通过杆74被角度可变地连接到输入旋转轴70上的旋转斜盘72往复运动。也存在涡旋类型压缩机和叶片类型压缩机。每一种类型的压缩机具有装入旋转部分内的滚动轴承。

具体地，在图20中所示的双侧旋转斜盘式压缩机的情况下，使用配备有保持架的滚针轴承56、和推力滚针轴承58。在图21中的单侧旋转斜盘式压缩机的情况下，使用壳式滚针轴承68和推力滚针轴承58。在图22中所示的可变容量的单侧旋转斜盘式压缩机中，使用配备有保持架的滚针轴承56、和推力针轴承58。

使用在上述空调器内的压缩机中，内部处于其中用于轴承的润滑剂和制冷剂被混和的状态。润滑剂的液化和气化通过压缩机的压缩和膨胀而重复，与普通操作油等相比这意味着恶劣的润滑条件。使用在空调器的压缩机内的轴承中，因为制冷剂的混入和润滑剂的量的降低，与普通操作油相比，润滑状态不好，且在滚动表面出现剥落损害，这引起过早的磨损。

用于行星齿轮装置的轴承

配备有保持架的滚柱由作为滚动元件的滚柱、和保持架组成，且其中用于摇臂和外环的壳体、和用作内环的轴彼此线性接触的构造提供了在有限空间获得高负载能力和高刚性的优点。因此，此构造适于在恶劣使用条件(包括偏心旋转或行星运动)下使用的轴承，且被用作在行星齿轮装置中用于支撑径向载荷的轴承。

图23和24显示了作为行星齿轮装置的实施例的减速器。此行星齿轮装置包括环形齿轮78，所述环形齿轮78是内部有齿的恒星齿轮；用作旋转输出部分的载架80；曲柄轴82，所述曲柄轴82是被所述载架89可旋转地支撑的支撑轴，并具有多个相邻的偏心轴部分82a和82b；多个行星齿轮84和86，所述多个行星齿轮84和86可旋转地安装在曲柄轴82的偏心轴部分82a和82b上并与环形齿轮78啮合；和用于将旋转输入到曲柄轴82的旋转输入部分88。环形齿轮78固定到壳体90上。载架80由输入轴94和传动齿轮96组成，所述输入轴94与环形齿轮78同心从而可与环形齿轮78同心旋转，所述传动齿轮96安装在每一个曲柄轴82上并与输入轴94的齿轮部分啮合。曲柄轴82在载架80的圆周上设置在多个位置(例如，3个位置)上。如图24中所示，行星齿轮84和86通过配备有保持架的滚柱98安装在曲柄轴82的偏心轴部分82a和82b内。例如，将图1中所示的实施例形式的滚针轴承用为配备有保持架的滚柱98。

下面描述行星齿轮装置的操作。当在中心的输入轴94旋转时，三个曲柄轴82通过传动齿轮96彼此同步旋转。在此，第一阶段的速度降低得以实现。曲柄轴82和行星齿轮84和86通过配备有保持架的滚柱98彼此连接。曲柄轴82的回转与沿着内部有齿的环形齿轮78的内侧旋转的行星齿轮84和86的行星旋转和自轴旋转的合成运动同步。两个轴向并置的行星齿轮84和86围绕是内部有齿的恒星齿轮的环形齿轮78做轨道旋转，并且彼此具有180度的相位移位。因此，由于两个行星齿轮84和86的回转引起的惯性力彼此消除。内部有齿的环形齿轮78被固定，且行星齿轮84和86围绕内部有齿的环形齿轮78的内周边旋转。三个曲柄轴82设置在用作输出部件的载架80的两个圆盘部分80a和80b之间。因此，行星齿轮84和86的轨道旋转通过曲柄轴82的轨道旋转到达载架80，由此提供被减速的转动。

在此布置的行星齿轮装置中，大的径向载荷作用在置于行星齿轮84、86与曲柄轴82之间的配备有保持架的滚柱98上，且配备有保持架的滚柱98的安装隔离件被限制在适当的位置以便避免整个支撑结构的尺寸扩大。

由此，本发明的滚柱轴承(配备有保持架的滚柱98)被应用到曲柄轴类型的行星齿轮装置上，藉此在配备有保持架的滚柱98的有限的空间内获得了很大的负载能力。油运行优异的优点保证了：即使配备有保持架的滚柱98在高载荷条件时产生偏心运动(这是行星齿轮支撑的特征)的恶劣条件下，也不会存在滚针轴承2(图1)或曲柄轴82的表面损坏或磨损的问题，并且由于滚针轴承2、曲柄轴82、和行星齿轮84、86之间的金属接触导致的滚针轴承2的过热也被避免，从而可以提高耐久性。

图25显示了行星齿轮装置，所述行星齿轮装置具有分别设置在两个载架104和106之间的单列行星齿轮100和102。图25是用于显示行星齿轮100、102与载架104、106之间关系的视图，且所述布置的用作行星齿轮装置的一部分被省略。行星齿轮100通过配备有保持架的滚柱108设置在被设置在第一载架104上的支撑轴104a上。这样的行星齿轮100设置在载架104圆周上等距间隔开的三个位置上。另一行星齿轮102设置在第二载架106内并通过配备有保持架的滚柱110设置在支撑轴106a上。这样的行星齿轮102设置在载架106圆周上等距间隔开的四个位置上。在各个配备有保持架的滚柱108和110内的滚柱在行星齿轮100和102上以及在支撑轴104a和104b的外径表面上滚动。行星齿轮100和102与设置在外壳内的内部有齿的恒星齿轮114啮合。此外，一个行星齿轮100与设置在旋转轴118上的第一外部有齿的恒星齿轮118a啮合，且另一行星齿轮100与设置在旋转轴118上的第二外部有齿的恒星齿轮118b啮合。载架104和106与内部有齿的恒星齿轮114可同心旋转地设置。例如，图1中所示的实施例形式的滚针轴承被使用为配备有保持架的滚柱108和110。另外，此行星齿轮装置被装入旋转斜盘式轴向柱塞泵内，并被用于驱动旋转斜盘116以驱动泵部分。

在本发明的行星齿轮减速器轴承在这种布置的行星齿轮装置中用作配备有保持架的滚柱108和110的情况下，负载能力高且油运行(或称为通油性)和耐久性优异的优点可以有效地发展。

图26和27显示了行星齿轮装置的另一实施例。图26显示了设置有行星齿轮装置的风力发电机加速机构。此加速机构包括用于加速输入轴120的旋转以将所述旋转传递到低速轴122的行星齿轮装置124，和用于进一步加速低速轴122的旋转以将所述旋转传递到输出轴126的二次加速装置128。行星齿轮装置124和二次加速装置128安装在共用的外壳130内。输入轴120连接到风车(或风力发动机)(没有示出)等的主轴，同时输出轴126连接到发电机(没有示出)。

行星齿轮装置124在能被旋转的载架132圆周方向上的多个位置设置有支撑轴138。每一个支撑轴138通过配备有保持架的滚柱136可旋转地支撑行星齿轮134。每一个行星齿轮134的配备有保持架的滚柱136在图示的实施例中设置成两个并置排，但是也可以使用单排。作为用作行星齿轮装置124中的输入部分的部件的载架132，与输入轴一体形成或一体地连接到输入轴上。载架132通过轴承140在外壳130内可旋转地支撑在输入轴120上。由载架132支撑的行星齿轮134与是内部有齿的恒星齿轮的环形齿轮142啮合，所述环形齿轮142设置在外壳130内，并且行星齿轮134也与恒星齿轮144啮合，所述恒星齿轮144与环形齿轮142同心设置。环形齿轮142可以是直接形成在外壳130上的环形齿轮或固定到外壳130上的环形齿轮。外部有齿的恒星齿轮144是用作行星齿轮装置124内的输入部分的一部分，并被安装在低速轴122上。低速轴122通过轴承146和148可旋转地支撑在外壳130内。

二次加速装置128由齿轮系组成。在图示的实施例中，二次加速装置128具有齿轮系从而被固定到低速轴122上的齿轮152与在中间轴160上的小径齿轮154啮合，且设置在中间轴160上的大径齿轮156与在输出轴126上的齿轮158啮合。中间轴160和输出轴126分别被轴承162和164可旋转地支撑在外壳内。

外壳130的底部具有形成用于润滑油的油槽150的部分。油槽150的油位L具有如此高度，即支撑行星齿轮134的配备有保持架的滚柱136通过载架132的旋转动作能够进入和出来。例如，图1中所示的实施例形式的行星齿轮减速器轴承被用作支撑每一个行星齿轮134的配备有保持架的滚柱136。

下面描述上面布置的操作。当输入轴120旋转时，与输入轴120一体的载架132旋转，从而被支撑在载架132上的多个位置内的行星齿轮134做轨道旋转移动。此时，单个行星齿轮134做轨道旋转同时与固定的环形齿轮142配合，从而产生每一个行星齿轮134的自轴旋转。外部有齿的恒星齿轮144与做自轴旋转的行星齿轮134啮合同时做轨道旋转；因此，恒星齿轮144设置在二次加速装置128的低速轴122上，且恒星齿轮144的旋转被二次加速装置128加速并被传递到输出轴126。由此，输入到输入轴120的风车主轴(没有示出)的旋转被行星齿轮装置124和二次加速装置128极大地加速并被传递到输出轴126。因此，即使当风车基于风力状态低速旋转时，也可以从输出轴126获得能够发电的高速旋转。

支撑各个行星齿轮134的配备有保持架的滚柱136的润滑如下实现。当载架132旋转时，行星齿轮134和配备有保持架的滚柱136在它们的轨道旋转期间当它们位于底部内时浸入油槽150内，从而润滑油被供给到行星齿轮134和配备有保持架的滚柱136。

由此，在图1中所示的实施例形式的减速器轴承被应用到行星齿轮装置124上用于加速的情况下，负载能力高且油运行和耐久性优异的优点可以有效地发展。

图28显示了行星齿轮装置的另一实施例。在圆周方向上等间距地将多个行星齿轮172置于设置在输入部件168的外周边内的外部有齿的恒星齿轮168a与设置在外壳170的内周边内的内部有齿的恒星齿轮170a之间，且所述多个行星齿轮172与恒星齿轮170a和168a都啮合。各个行星齿轮172通过配备有保持架的滚柱178可旋转地支撑在支撑轴174上，且支撑轴174被固定到用作载架的输出部件176上。

当输入部件168旋转时，与恒星齿轮168a在恒星齿轮168a的外周边上啮合的行星齿轮172围绕输入部件168的轴线做轨道旋转，同时每一个行星齿轮172围绕支撑轴174的轴线做自轴旋转。行星齿轮172的轨道回转运动通过支撑轴174被转变成输出部件176的转动，从而输出部件以被根据预定减速比减速的速度旋转。

也在此布置的行星齿轮装置的情况下，本发明的行星齿轮减速器轴承用作配备有保持架的滚柱178保证了下面的优点：负载能力高且油运行和耐久性优异的优点可以有效地发展。另外，支撑行星齿轮172以便其相对于支撑轴174旋转的配备有保持架的滚柱178被外壳170内的润滑油润滑。然而，外壳170内的润滑油含有例如齿轮磨损粉末的杂质，这易于容易地引起由于杂质的滞留导致降低轴承使用寿命、和润滑油通道堵塞的问题。然而，上面布置的配备有保持架的滚柱178的优异的油运行特性消除了有关润滑的问题，这使得可以延长轴承部分的使用寿命。

用于引擎摇臂的轴承

在提高用于引擎的阀移动系统的耐久性以实现不用保养的阀移动系统中，在凸轮轴上的凸轮、和接触器(摇臂和挺杆)的润滑和磨损出现问题。作为防止由于阀移动系统的磨损导致的阀余隙的措施，液压阀间隙(或称之为气门间隙)调整器已经实际用于OHV式引擎，而接触器的滚动已经被快速地实施以便采取措施防止凸轮和接触器的磨损，并降低摩擦损失。

在此连接中，在其它引擎部分中，凸轮部分从润滑的立场来看经受了恶劣的条件，且接触表面被称为边界润滑区域。将在这样的条件下使用的轴承，尽管基本上是滚动接触，但是由于轴承外环的旋转速度变化或由凸轮形状引起的轴承载荷的剧烈变化而不能进行单纯的滚动运动，从而轴承在滚动接触中包括滑动，且基于润滑条件(油量、油温、杂质)在轴承中出现剥落现象等，这有时导致轴承使用寿命的缩短。

首先，图29-31显示了引擎中的摇臂致动轴承。图29显示了OHC式引擎的示例，其中凸轮轴180上的凸轮182适于直接摆动摇臂186，摇臂的摆动运动打开和关闭阀188。轴承192连接到摇臂186的面向凸轮182的端部，所述轴承192适于余凸轮182的周边表面滚动接触。图30和31显示了OHV式引擎的示例，其中推杆184的通过凸轮轴180上的凸轮182垂直移动的上端与摇臂186接合，从而摆动的摇臂186打开和关闭阀188。轴承192连接到设置在推杆184下端的液压阀间隙调整器190的下端，所述轴承192适于与凸轮182的周边表面滚动接触。

如图32和33中放大所示，轴承192是全滚柱式，其中外环196通过滚针198配合在支撑轴194上，且内环被省略而支撑轴194的外周表面用作滚道表面。另外，图32和33通过放大显示了图29中的轴承192部分。且至少外环的外表面随机地形成有用于表面微粗加工的无数个微小凹状凹陷。

用于液压泵的滚针轴承

图34和35显示了作为液压泵典型示例的一般外啮合齿轮泵的截面视图。如现有技术中已知的，外啮合齿轮泵由一对外齿轮(或称为外啮合齿轮)208和212组成。即，一对齿轮208和212容纳在外壳216内，且齿轮208和212的轴部分210和214通过滚针轴承222被可旋转地支撑。且，外壳216具有吸入口218和输出口220，从而当齿轮208和212旋转时，油通过吸入口218吸入且加压的油从输出口220输出。上述齿轮泵中的支撑轴的滚针轴承每一个具有内环和外环以及滚动元件作为主要组成元件。另外，图34和35中的滚针轴承222是其中在没有内环的情况下、轴210和214的外周表面直接用作滚道表面的类型。且滚动元件的滚动表面和端面，和/或内环和外环的滚道表面随机地形成有无数用于表面微粗加工的微小凹状的凹陷。

用于图36中所示的齿轮泵的滚针轴承200是其中用作滚动元件的滚针202装入外环204内、且滚针202支撑配合轴(没有示出)的滚针轴承。滚针202被保持架206在圆周方向上一致地和可滚动地保持。

用于内燃机连接杆的滚针轴承

例如，如图37中所示的双循环内燃机采用下面的布置：用于活塞226的曲柄销224和活塞销228通过连接杆230连接，且滚针轴承236和238置入连接杆230的小端232与活塞销228之间和连接杆230的大端234与曲柄销224之间。

围绕滚针轴承236的各种结构问题内化于小端232内。例如，存在(I)圆柱滑动表面的磨损，(II)爆燃中的活塞销228的变形，(III)活塞销228的倾斜，和(IV)活塞销销毂的磨损。作为在这些情况下采取的措施，针对(I)通过空气分布板的工业化，针对(II)通过设定临界厚度，针对(III)通过控制连接杆的小端来解决所述问题。特别地，对于防止连接杆的倾斜，已经提出使连接杆的外径表面球形化和将连接杆的相对的横向表面形成为推力轴承。

在此连接中，因为活塞杆228由钢制成而活塞226由铝制成，所以在所述(IV)中出现了活塞杆228的磨损，从而因为在配合中由于爆燃时的热效应产生了间隙而出现了磨损。活塞杆228的磨损形成活塞销228倾斜的原因，这很容易在连接杆的小端内的滚针轴承236内产生边缘载荷，并引起提前的剥落。因此，有必要采取措施防止活塞销228的磨损。

近年来，在由环境控制和低耗油率需求而导致的润滑不足的情况下工业引擎更高速度的旋转的趋势越来越明显，这导致经常出现由于不良润滑出现的金属接触而引起的表面开始的磨损。

Claims

1、一种滚动轴承，其中至少滚动元件的表面随机地形成有无数个微小凹状凹陷，设置有所述凹陷的表面具有0.4μm≤Ryni≤1.0μm范围内的表面粗糙度参数Ryni，和不大于-1.6的表面粗糙度参数Sk值。

2、根据权利要求1所述的滚动轴承，其中外环、内环、和滚动元件构成所述滚动轴承，所述轴承构成元件中的至少一个具有富氮层，在所述富氮层内的奥氏体晶粒的晶粒大小编号在超过编号10的范围内。

3、一种滚动轴承，其中至少滚动元件的表面随机地形成有无数个微小凹状凹陷，所述滚动元件每一个具有富氮层，在所述富氮层内的奥氏体晶粒的晶粒大小编号在超过编号10的范围内。

4、根据权利要求3所述的滚动轴承，其中设置有所述凹陷的表面内的凹陷的面积系数在5-20％的范围内。

5、根据权利要求3所述的滚动轴承，其中设置有所述凹陷的表面具有0.4μm≤Ryni≤1.0μm范围内的表面粗糙度参数Ryni。

6、根据权利要求1-5中任一项所述的滚动轴承，其中设置有所述凹陷的表面具有0.4μm≤Ryni≤1.0μm范围内的表面粗糙度参数Ryni。

7、根据权利要求1-6中任一项所述的滚动轴承，其中当设置有所述凹陷的表面的表面粗糙度由参数Rqni表示时，轴向表面粗糙度Rqni(L)与圆周方向表面粗糙度Rqni(C)的比即Rqni(L)/Rqni(C)是1.0或1.0以下。

8、根据权利要求1-7中任一项所述的滚动轴承，其中所述富氮层中的氮含量在0.1％-0.7％的范围内。

9、根据权利要求8所述的滚动轴承，其中所述至少一个部件是滚道环，且所述氮含量是在磨削之后在50μm深的表面处的值。

10、根据权利要求1-9中任一项所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承是用于空调器压缩机的滚动轴承。

11、根据权利要求1-9中任一项所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承是用于行星齿轮装置的轴承。

12、根据权利要求1-9中任一项所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承是用于引擎摇臂的滚动轴承。

13、根据权利要求1-9中任一项所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承是用于液压泵的轴承。

14、根据权利要求1-9中任一项所述的滚动轴承，其中所述滚动轴承是用于内燃机连接杆的轴承。