JP2000161363A - 円錐ころ軸受および車両用歯車軸支持装置 - Google Patents
円錐ころ軸受および車両用歯車軸支持装置Info
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Abstract
錐ころ軸受と車両用歯車軸支持装置を提供することであ
る。 【解決手段】 酸素含有量が9ppm以下の浸炭軸受鋼
で形成された外輪11、内輪15および円錐ころ16の
各部品表面に、炭素含有量0.80重量%以上、ロック
ウェル硬さHRC58以上で、かつ残留オーステナイト
量25〜35体積%の浸炭窒化層11a、15a、16
aを形成し、部品の機械的性質と疲労特性を高めるとと
もに、部品表面の浸炭窒化層を適度な靱性を有する材質
に安定して保ち、異物混入下での円錐ころ軸受6の耐久
寿命を著しく改善したのである。
Description
車両用歯車軸支持装置に関するものである。
ャル荷重、およびそれらの合成荷重を負荷するのに適し
た軸受で、負荷能力も大きいため、自動車や建設機械等
におけるデファレンシャルやトランスミッション等の動
力伝達装置の歯車軸支持用に多く用いられている。
ころ軸受で歯車軸が支持された、自動車のデファレンシ
ャルを示す。このデファレンシャルは、ハウジング1に
2つの円錐ころ軸受2、3で回転自在に支持されたドラ
イブピニオン4と、このドライブピニオン4に噛み合う
リングギヤ5と、このリングギヤ5が取り付けられ、一
対の円錐ころ軸受6でハウジング1に回転自在に支持さ
れた差動歯車ケース7と、この差動歯車ケース7の中に
配設されたピニオン8と、ピニオン8と噛み合う一対の
サイドギヤ9とで基本的に構成され、これらがギヤオイ
ルの封入されたハウジング1内に収納されている。この
ギヤオイルは前記各円錐ころ軸受2、3、6の潤滑油に
もなっている。
ャル等の動力伝達装置は、多くの歯車の噛み合い部や回
転部材の摺動部を有するため、これらの部位で発生する
金属摩耗粉等の異物がハウジングに封入されたギヤオイ
ルに混入する。これらの摩耗粉は、高負荷で回転する歯
車軸を支持する円錐ころ軸受の中に入り込み、円錐ころ
軸受の耐久寿命面で問題となることがある。
も長い耐久寿命を確保できる円錐ころ軸受と車両用歯車
軸支持装置を提供することである。
めに、この発明は、円錐状の軌道面を有する外輪と、円
錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設
けられた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に
転動自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所
定の円周方向間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ
軸受において、前記外輪、内輪および円錐ころを、それ
ぞれ酸素含有量が9ppm以下の鋼で形成し、これらの
各表面に、炭素含有量0.80重量%以上で、かつロッ
クウェル硬さHRC58以上の浸炭窒化層を形成し、こ
の浸炭窒化層の残留オーステナイト量を25〜35体積
%とした構成を採用したのである。
酸素含有量が9ppm以下の鋼で形成したのは、酸化物
で形成される鋼中の非金属介在物を極力低減して、部品
の機械的性質と疲労特性を高め、清浄な潤滑油下での軸
受寿命を十分に確保するためである。酸素含有量が9p
pm以下の鋼は、溶鋼に脱ガス処理を施す方法等により
得ることができる。
炭窒化層を形成したのは次の理由による。通常の浸炭焼
入れにより得られる浸炭層の残留オーステナイトは、高
い靱性と加工硬化特性を有し、これを適度に含ませるこ
とにより、浸炭層の硬度を確保した上で、亀裂の発生や
進展を抑える働きをするが、熱に対して不安定な難点が
ある。これに対して、適切な条件で浸窒処理を施すと、
窒素原子が残留オーステナイト中に固溶し、残留オース
テナイトを熱に対して安定化する役割をする。この浸窒
処理で得られた浸炭窒化層には、通常の浸炭層よりも大
きな圧縮の残留応力が形成されるため、疲労強度をさら
に高めることもできる。
積%としたのは、浸炭窒化層に適度の靱性を付与し、異
物の噛み込みによる過大な応力増加を緩和するためであ
る。すなわち、残留オーステナイト量が25体積%未満
では靱性が不足し、残留オーステナイト量が35体積%
を越えると、硬度が低下し過ぎて塑性変形による表面粗
さの劣化を招く。
うな処理工程で形成することができる。すなわち、浸炭
雰囲気中の炭素ポテンシャルを0.8%以上にして所定
時間加熱保持した後、油中で冷却して浸炭焼入れを行
い、この後、アンモニアガス中で所定時間加熱保持して
窒化処理を行う。浸炭工程中に同時に窒化処理も行う方
法を採用することもできる。なお、残留オーステナイト
量を調整するために、サブゼロ処理や焼戻し処理を行っ
てもよい。
たハウジング内に、歯車軸が円錐ころ軸受により回転自
在に支持された車両用歯車軸支持装置において、前記円
錐ころ軸受の外輪、内輪および円錐ころを、それぞれ酸
素含有量が9ppm以下の鋼で形成し、これらの各表面
に、炭素含有量0.80重量%以上で、かつロックウェ
ル硬さHRC58以上の浸炭窒化層を形成し、この浸炭
窒化層の残留オーステナイト量を25〜35体積%とし
た構成を採用し、デファレンシャルやトランスミッショ
ン等のメインテナンス周期を著しく延長できるようにし
たのである。
この発明の実施形態を説明する。図1は、前述したよう
に、自動車のデファレンシャルであり、前記ドライブピ
ニオン4の軸と、前記リングギヤ5が取り付けられた差
動歯車ケース7の軸の支持に、それぞれ実施形態の円錐
ころ軸受2、3、6を用いた歯車軸支持装置が採用され
ている。
6を拡大して示す。この円錐ころ軸受6は、円錐状の軌
道面10を有する外輪11と、円錐状の軌道面12を有
し、この軌道面12の大径側に大鍔面13、小径側に小
鍔面14が設けられた内輪15と、外輪11と内輪15
の各軌道面10、12の間に転動自在に配列された複数
の円錐ころ16と、円錐ころ16を所定の円周方向間隔
に保持する保持器17とを備えている。
6の各部品は、いずれも酸素含有量が9ppm以下の浸
炭軸受鋼SCr435で形成され、図2(b)に示すよ
うに、これらの各部品の表面に、炭素含有量0.80重
量%以上、ロックウェル硬さHRC58以上で、かつ残
留オーステナイト量25〜35体積%の浸炭窒化層11
a、15a、16aが形成されている。なお、図示はし
ないが、前記円錐ころ軸受2、3も同様の構成になって
いる。
てSCr435を用いたが、この他にSCM420、S
CM430、SCM435、SCr420、SCr43
0、SAE5130、SAE8620等の軸受用鋼を用
いることができる。また、本発明は種々の形態の円錐こ
ろ軸受への適用が可能である。以下に実施例および比較
例を挙げる。
浸炭軸受鋼SCr435製の外輪、内輪および円錐ころ
の各部品の表面に炭素含有量0.80重量%以上、ロッ
クウェル硬さHRC58以上で、残留オーステナイト量
が25〜35体積%の範囲にある浸炭窒化層が形成され
た円錐ころ軸受(表1中の実施例1〜5)を用意した。
軸受の寸法は、いずれも内径40mm、外径68mmで
ある。
受鋼SCr435製の外輪、内輪および円錐ころの各部
品の表面に、実施例と同様に、炭素含有量0.80重量
%以上、ロックウェル硬さHRC58以上で、残留オー
ステナイト量が25〜35体積%の範囲にある浸炭窒化
層が形成された円錐ころ軸受(表1中の比較例1〜5)
と、各部品を形成する浸炭軸受鋼SCr435の酸素含
有量は9ppm以下で、その表面の浸炭窒化層の残留オ
ーステナイト量が本願の範囲を外れる円錐ころ軸受(表
1中の比較例6〜7)を用意した。また、各部品に酸素
含有量が9ppmを越える通常の浸炭軸受鋼SCr43
5を用い、熱処理も通常の浸炭焼入れのみとした円錐こ
ろ軸受(表1中の比較例8)も用意した。各軸受の寸法
は実施例と同じである。
を、異物が混入された潤滑油を封入したケース内に配置
された回転軸に取り付けた異物混入寿命試験と、清浄な
潤滑油が循環給油されるケース内に配置された回転軸に
取り付けた清浄油寿命試験とを実施した。
μm、硬度HV700〜800、混入量1g/リット
ル) (清浄油寿命試験) 負荷荷重:21.56kN 回転数 :2000rpm 潤滑油 :タービンVG56(循環給油)
命試験および清浄油寿命試験の耐久寿命は、L10寿命
(90%の軸受が破損しないで使える時間)で評価し
た。また、寿命比は、素材および熱処理とも通常の条件
で製造した比較例8の耐久寿命を基準値とした。
験および清浄油寿命試験のいずれにおいても優れた耐久
寿命を示すことがわかる。一方、浸炭窒化層の残留オー
ステナイト量が本願の範囲内で、鋼中の酸素含有量が多
い比較例1〜5は、異物混入寿命試験では優れた耐久寿
命を示すが、清浄油寿命試験の耐久寿命が劣っている。
また、鋼中の酸素含有量は少ないが、浸炭窒化層の残留
オーステナイト量が本願の範囲を外れる比較例6〜7
は、清浄油寿命試験での耐久寿命は比較的高い値を示す
が、異物混入寿命試験の耐久寿命が劣っている。
は、外輪、内輪および円錐ころの各部品を、酸素含有量
が9ppm以下の鋼で形成し、これらの各表面に、炭素
含有量0.80重量%以上で、かつロックウェル硬さH
RC58以上の浸炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層の
残留オーステナイト量を25〜35体積%としたので、
部品の機械的性質と疲労特性を高めるとともに、部品表
面の浸炭窒化層を適度な靱性を有する材質に安定して保
ち、異物混入下での耐久寿命を著しく改善することがで
きる。
は、上述した円錐ころ軸受で歯車軸を支持するようにし
たので、ギヤオイルに異物が混入する使用条件下でも耐
久寿命が向上し、歯車軸支持装置が組み込まれたデファ
レンシャル等の動力伝達装置のメインテナンス周期を著
しく延長することができる。
ァレンシャルの縦断面図
aの要部拡大断面図
Claims (2)
- 【請求項1】 円錐状の軌道面を有する外輪と、円錐状
の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設けら
れた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動
自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所定の
円周方向間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受
において、前記外輪、内輪および円錐ころを、それぞれ
酸素含有量が9ppm以下の鋼で形成し、これらの各表
面に、炭素含有量0.80重量%以上で、かつロックウ
ェル硬さHRC58以上の浸炭窒化層を形成し、この浸
炭窒化層の残留オーステナイト量を25〜35体積%と
したことを特徴とする円錐ころ軸受。 - 【請求項2】 ギヤオイルが封入されたハウジング内
に、歯車軸が円錐ころ軸受により回転自在に支持された
車両用歯車軸支持装置において、前記円錐ころ軸受の外
輪、内輪および円錐ころを、それぞれ酸素含有量が9p
pm以下の鋼で形成し、これらの各表面に、炭素含有量
0.80重量%以上で、かつロックウェル硬さHRC5
8以上の浸炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オ
ーステナイト量を25〜35体積%としたことを特徴と
する車両用歯車軸支持装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10337396A JP2000161363A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 円錐ころ軸受および車両用歯車軸支持装置 |
US09/448,941 US6328477B1 (en) | 1998-11-27 | 1999-11-24 | Tapered roller bearings and gear shaft support devices |
FR9914907A FR2786543B1 (fr) | 1998-11-27 | 1999-11-26 | Roulement a rouleaux coniques et dispositif de support d'arbre a engrenages |
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US10/200,777 US20020186908A1 (en) | 1998-11-27 | 2002-07-24 | Tapered roller bearings and gear shaft support devices |
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WO2013085033A1 (ja) | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Ntn株式会社 | 軸受部品、転がり軸受およびこれらの製造方法 |
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-
1998
- 1998-11-27 JP JP10337396A patent/JP2000161363A/ja active Pending
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