JP2001323939A

JP2001323939A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2001323939A
Application number: JP2000145805A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 幸夫佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】内外輪や転動体の耐摩耗性が優れるととも
に、内外輪の軌道面と転動体の転動面との間の潤滑が良
好である、長寿命な転がり軸受を提供する。【解決手段】自動調心ころ軸受１の内輪２，外輪３，
及びころ４を、Ｃ；０．１〜０．７重量％、Ｓｉ；０．
１〜１．５重量％、Ｍｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃ
ｒ；０．５〜３．０重量％、Ｖ；０．６〜２．０重量
％、Ｍｏ；３．０重量％以下、Ｎｉ；２．０重量％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物である合金鋼
で構成した。そして、９２０℃以上の温度で浸炭窒化を
施して、表面層８の炭素濃度を０．７〜１．３重量％、
窒素濃度を０．１５〜０．３重量％とし、粒径０．１μ
ｍ以下の炭化物，窒化物，及び炭窒化物を合わせて少な
くとも４００個／１００μｍ²表面層８に析出させた。
さらに、内輪２と外輪３との間に形成された空隙部６内
に、潤滑剤含有ポリマー部材７を充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受に係
り、特に、連続鋳造機のガイドロール，ピンチロール等
のロールを支承する軸受のように、極低速，高荷重で、
さらに軸受を装着した軸箱周辺が水蒸気に曝されるよう
な条件下で好適に使用される転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続鋳造機の軸受構造としては、
例えば、図６に示したものや特公平２−５７４６１号公
報に記載のものがある。図６は、連続鋳造機におけるガ
イドロールの固定側の軸受構造であって、軸箱１２に装
着された転がり軸受１３によりガイドロール１１が回転
自在に支承されている。

【０００３】このような軸受構造には、通常、高炭素ク
ロム軸受鋼（ＳＵＪ２）に焼き入れ・焼き戻しを施し
て、硬さをＨＲＣ５８〜６４とした鋼から構成された自
動調心ころ軸受が使用されている。また、潤滑には、通
常、グリースを間欠的に給脂するグリース潤滑が用いら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような軸受構造
においては、軸受が回転した際に、転がり軸受の内輪又
は外輪と転動体（ころ）との間にグリースの油膜が形成
されるが、この油膜のうち最も薄い部分において、内外
輪及び転動体の表面粗さよりも前記油膜が十分に厚けれ
ば、金属接触は起こらず摩耗が問題になることはない。

【０００５】しかしながら、従来の連続鋳造機に使用さ
れる転がり軸受は、１．回転速度が非常に遅い（数ｒｐｍ）２．荷重が大きい（基本静ラジアル定格荷重Ｃ_0r／ラジ
アル荷重Ｆ_r≒３）３．軸受の周辺温度は、鋳片の輻射熱により高く温度変
化も大きい。そうすると、ガイドロールに大きな伸び縮
みが生じ、軸箱内に圧力変化が生じるので、周辺の水蒸
気が軸箱内へ吸い込まれ、転がり軸受が水蒸気に曝され
るという、過酷な条件下で使用されている。

【０００６】このことにより、内外輪の軌道面ところの
転動面との間の潤滑油膜は、潤滑油膜形成状態の程度を
表す油膜パラメータ（Λ）がΛ＜１という小さな値にな
って、内外輪と転動体との間に金属接触が起きている。
また、ころの転動面は球面状であるので、内外輪の軌道
面ところの転動面との間には、図７に示すような差動滑
りが存在する。すなわち、ころの転動面の位置によっ
て、滑りの方向や大きさが異なるのである（図７におい
ては、矢印の方向と長さによって表している）。このよ
うな状態で軸受が回転すると、内外輪の軌道面やころの
転動面が大きく摩耗して、軸受すきまが過大となりやす
い。その結果、ガイドロールが正規の位置を維持できな
くなったり、外輪の割損によってガイドロールの回転が
不能となる場合があった。

【０００７】例として、摩耗した外輪軌道面の表面形状
を説明する概念図を図８に示す。図８から分かるよう
に、外輪軌道面の表面は純転がり部以外の部分が大きく
摩耗していて（斜線部分が摩耗した部分である）、純転
がり部を頂点とする二山摩耗となっている。そして、二
山摩耗から図９に示すような過程、すなわち、二山摩
耗が発生する、純転がり部（頂点部分）が剥離する、
この剥離の拡大や矢印により図示した方向への曲げ応
力によってクラックが発生しさらに進展する、という過
程をたどって、遂には割れに至るのである。

【０００８】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決し、前述のような過酷な条件下においても、内外
輪の軌道面や転動体の転動面の耐摩耗性が優れるととも
に、内外輪の軌道面と転動体の転動面との間の潤滑が良
好である、長寿命な転がり軸受を提供することを課題と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外
輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備
えた転がり軸受において、前記内輪、前記外輪、及び前
記転動体のうち少なくとも一つが、Ｃ；０．１〜０．７
重量％、Ｓｉ；０．１〜１．５重量％、Ｍｎ；０．１〜
１．５重量％、Ｃｒ；０．５〜３．０重量％、Ｖ；０．
６〜２．０重量％、Ｍｏ；３．０重量％以下、Ｎｉ；
２．０重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不
純物である合金鋼で構成されるとともに、９２０℃以上
の温度での浸炭窒化により形成され、炭素濃度が０．７
〜１．３重量％で窒素濃度が０．１５〜０．３重量％で
あり且つ粒径０．１μｍ以下の炭化物，窒化物，及び炭
窒化物を合わせて少なくとも４００個／１００μｍ²有
する表面層を備えていて、さらに、前記内輪と前記外輪
との間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に潤
滑剤含有ポリマー部材を備えることを特徴とする。

【００１０】前記内輪、前記外輪、及び前記転動体のう
ち少なくとも一つが、上記のような構成であれば、前述
のような過酷な条件下（極低速，高荷重，水蒸気下）に
おいても、内外輪の軌道面や転動体の転動面の摩耗が非
常に少なく耐摩耗性が優れている。したがって、摩耗に
起因する種々の問題が生じる恐れが少ない。また、潤滑
剤含有ポリマー部材から転がり軸受の被潤滑部に潤滑剤
が長期にわたって供給されるので、内外輪の軌道面と転
動体の転動面との間の潤滑が良好となり、転がり軸受が
長寿命である。

【００１１】さらに、上記のように潤滑剤含有ポリマー
部材により潤滑を行っているので、従来のグリース潤滑
のように良好な潤滑油膜形成のためグリースを間欠的に
給脂する必要がないので、給脂装置，分配器，及び給脂
配管等のグリース供給システムが不要となる。したがっ
て、設備費が非常に安価となり、また、前記グリース供
給システムのメンテナンスも不要になる。また、従来の
グリース潤滑のように潤滑において多量のグリースを必
要とせず、また、転がり軸受を装着した軸箱から多量の
グリースが排出されることがないので、排出されたグリ
ースにより周辺が汚染され保守の際に清掃に手間がかか
るということもない。

【００１２】さらにまた、本発明の転がり軸受を連続鋳
造機に使用した場合には、潤滑剤含有ポリマー部材が転
がり軸受の空隙部内に充填してあるため前記軸箱内の空
気容積が小さくなって、ロール周辺温度の変動に起因し
たロールの伸び縮みによって生じる前記軸箱内の圧力の
負圧が軽減される。その結果、前記軸箱周辺の水蒸気を
前記軸箱内に吸い込みにくくなるから、水分混入により
転がり軸受の潤滑油膜形成状態が劣化することが抑制さ
れる。

【００１３】以下に、本発明の転がり軸受の構成要件で
ある前記合金鋼及び前記潤滑剤含有ポリマー部材につい
て詳細に説明する。まず、本発明の耐摩耗性に優れた転
がり軸受の内輪，外輪，及び転動体のうち少なくとも一
つを形成する合金鋼の合金元素の臨界的意義を説明す
る。（１）炭素（Ｃ）Ｃは、炭化物を形成し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。

【００１４】その含有量を０．１重量％以上としたの
は、転がり軸受として必要な強度を確保するためであ
る。上限を０．７重量％としたのは、この範囲を超える
と素材の段階で既に炭化物が析出し、熱処理以前の製品
形成のための塑性加工，旋削加工等における加工性が悪
くなるためである。（２）ケイ素（Ｓｉ）Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として必要な元素であり、ま
た、焼戻し軟化抵抗を高め、転動疲労寿命を向上させる
のに有効な元素であるため、０．１重量％以上含有させ
る。ただし、浸炭窒化時に炭素や窒素が表面から侵入す
るのを阻害し、熱処理生産性を低下させるため、上限を
１．５重量％とした。

【００１５】（３）マンガン（Ｍｎ）Ｍｎは、製鋼時の脱酸剤及び脱硫剤として必要な元素で
あり、また、焼入性を向上させるのに有効な元素である
ため０．１重量％以上含有させる。ただし、多量に添加
すると被削性を低下させるため、上限を１．５重量％と
した。（４）クロム（Ｃｒ）Ｃｒは、焼入性を向上させ基地を固溶強化する他、内
輪，外輪，及び転動体等の軸受構成部材の表面層に浸炭
窒化により炭化物，窒化物，及び炭窒化物を析出させ、
転動疲労寿命及び耐摩耗性を向上させるのに役立つ。Ｃ
ｒの含有量の好ましい下限値を０．５重量％としたの
は、これ以下では前記の添加効果が少ないためである。
一方、多量に添加すると表面にＣｒ酸化物が形成され、
浸炭窒化時に炭素や窒素が表面から侵入するのを阻害し
熱処理生産性を低下させるため、上限を３．０重量％と
した。

【００１６】（５）バナジウム（Ｖ）Ｖは、焼戻し軟化抵抗を増大し、耐摩耗性の向上に有効
な非常に微細で高硬度な炭化物，窒化物，及び炭窒化物
を形成する。高温で浸炭窒化する場合に深くまで高い窒
素濃度を得るためには、０．６重量％以上添加すること
が好ましいため、下限値を０．６重量％とした。一方、
多量に添加してもその添加効果は飽和すること、また、
加工性が低下すること及び高価であるためコスト的にも
不利になることから、上限を２．０重量％とした。

【００１７】（６）モリブデン（Ｍｏ）Ｍｏは、焼戻し軟化抵抗を増大し、また、Ｃｒと同様に
浸炭窒化により前記軸受部材の表面層に炭化物，窒化
物，及び炭窒化物を析出させ、転動疲労寿命及び耐摩耗
性を向上させるのに有効な元素である。上限を３．０重
量％としたのは、あまり多量に添加すると塑性加工性が
悪くなり、また高価になるためである。

【００１８】（７）ニッケル（Ｎｉ）Ｎｉは、マトリクスに固溶して靭性を向上させるのに有
効な元素である。しかしながら、あまり多量に添加する
と表面層の残留オーステナイト量が増加しすぎて硬さが
低下するため、上限を２．０％とした。なお、これら合
金元素の他に、不可避の不純物として、リン（Ｐ）０．
０２重量％以下、イオウ（Ｓ）０．０５重量％以下、銅
（Ｃｕ）０．１０重量％以下、酸素（Ｏ）１５ｐｐｍ以
下等を含むことができるが、転動疲労寿命に有害な非金
属介在物を極力少なくするためには、酸素（Ｏ）はｌ０
ｐｐｍ以下に規制することが好ましい。

【００１９】続いて、本発明の耐摩耗性に優れた転がり
軸受の内輪，外輪，及び転動体のうち少なくとも一つに
おける、表面層の炭素濃度，窒素濃度，並びに微細な炭
化物，窒化物，炭窒化物の臨界的意義について説明す
る。（ａ）炭素濃度転がり軸受として必要な表面硬さを得るためには、炭素
濃度は通常０．８重量％以上必要とされているが、本発
明においては、浸炭窒化により窒素を含有させるため、
下限を０．７重量％とした。しかしながら、窒素と合わ
せてその含有量が過剰になると、表面の残留オーステナ
イト量が過剰に生成して硬さが低下したり、初折セメン
タイトが析出したりして転動疲労寿命を低下させる恐れ
があるため、上限を１．３重量％とした。

【００２０】（ｂ）窒素濃度窒素は、耐摩耗性を向上させるのに非常に有効な元素で
あり、浸炭窒化処理により表面層に添加されるが、含有
量が０．１５重量％未満では十分な効果が得られない。
しかしながら、高くしすぎると研削性が悪くなり、ま
た、大型製品の製造においては深くまで高い窒素濃度を
得る必要があり、その場合熱処理に非常に長時間を要す
るためコストが高くなることから、上限を０．３重量％
とした。

【００２１】（ｃ）炭化物，窒化物，及び炭窒化物の粒
径と量微細な炭化物，窒化物，及び炭窒化物は、耐摩耗性を向
上させる効果が高いが、特に粒径０．１μｍ以下のもの
の効果が高く、炭化物，窒化物，及び炭窒化物を合わせ
て１００μｍ²当たり４００個以上の密度で析出させる
ことによりその効果が顕著となる。

【００２２】次に、潤滑剤含有ポリマー部材について説
明する。本発明における潤滑剤含有ポリマー部材は、ポ
リエチレン，ポリプロピレン，ポリブチレン，ポリメチ
ルペンテン等のポリα−オレフィン系ポリマーの群から
選ばれた少なくとも１種のポリマーに、潤滑剤としてポ
リα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、
ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエ
ーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステル，トリ
メリット酸エステルのようなエステル油等のうちのいず
れか１種以上を混合して調整したものである。

【００２３】なお、本発明においては、前記潤滑剤の代
わりに該潤滑剤を基油とするグリースを使用することが
できる。その場合、潤滑剤にリチウム石けん等の公知の
金属石けん類を適量添加して調合される。前記ポリマー
は分子構造は同じでその平均分子量が異なっており、平
均分子量は１×１０³〜５×１０⁶の範囲におよんでい
る。その中で、平均分子量１×１０³〜１×１０⁶とい
う比較的低分子量のものと、１×１０⁶〜５×１０⁶と
いう超高分子量のものとを、単独もしくは必要に応じて
混合して用いる。

【００２４】なお、前記潤滑剤含有ポリマー部材の前記
ポリマーとしては、高吸油性高分子であるポリプロピレ
ン，ポリスチレン，ポリエチレン，ポリウレタン，ポリ
メタクリル酸エステル等のアクリル系樹脂，あるいはポ
リノルボルネンなどを用いてもよい。前記潤滑剤含有ポ
リマー部材の組成比は、全重量に対してポリα−オレフ
ィン系ポリマー２０〜８０重量％、潤滑剤８０〜２０重
量％である。ポリα−オレフィン系ポリマーが２０重量
％未満の場合は、あるレベル以上の硬さ・強度等が得ら
れない。また、ポリα−オレフィン系ポリマーが８０重
量％を越える場合（つまり、潤滑剤が２０重量％未満の
場合）は潤滑剤の供給が少なくなり、摺動部分の摩耗低
減効果が少なくなる。なお、必要に応じて酸化防止剤，
錆止め剤，摩耗防止剤，あわ消し剤，極圧剤等の各種添
加剤を加えてもよい。

【００２５】さらに、特に耐熱性を要求される場合に
は、上述のポリα−オレフィン系ポリマーの代わりに以
下のような熱硬化性樹脂をベースにした潤滑剤含有ポリ
マー部材が好適である。その熱硬化性樹脂としては、ジ
アリルフタレート系樹脂，フェノール系樹脂，及びポリ
カルボジイミド系樹脂をあげることができる。より具体
的には、ジアリルフタレート系樹脂は、ジアリルフタレ
ート，ジアリルイソフタレート，ジアリルテレフタレー
ト等のモノマーあるいはプリポリマーのそれぞれ単独重
合体（ホモポリマー）、これらの中の２つ以上のモノマ
ーあるいはプリポリマーの共重合体、及びこれらの単独
重合体や共重合体の混合物である。

【００２６】このジアリルフタレート系樹脂は、そのま
までは加熱硬化させることができないので、通常、過酸
化物を硬化剤（重合開始剤）として用いる必要がある。
前記過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド，ｍ
−トルオイルパーオキサイド，ｔ−ブチルパーオキサイ
ド，ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート，ジ−ｔ−ブチ
ルパーオキシイソフタレート，２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン，ジクミルパ
ーオキサイドなどを用いることができる。これら硬化剤
は、重合に際して樹脂に対して数重量％程度、通常は１
重量％程度添加される。

【００２７】本発明で使用できるフェノール系樹脂は、
レゾールタイプの純フェノール樹脂，ノボラックタイプ
の純フェノール樹脂，及び種々の変性フェノール樹脂で
ある。変性フェノール樹脂としては、例えばカシュー変
性フェノール樹脂（ノボラックタイプ，レゾールタイ
プ），油変性フェノール樹脂（ノボラックタイプ）など
が使用できる。

【００２８】ノボラックタイプのフェノール樹脂はその
ままでは硬化せず、硬化剤としてヘキサミンあるいはレ
ゾールタイプのフェノール樹脂を添加する必要がある。
それに対してレゾールタイプのフェノール樹脂は、無添
加で加熱硬化する。また、油変性フェノール樹脂は硬化
時に潤滑剤を保持する能力が弱く、単独では使用できな
いため、他のフェノール樹脂を混合して使用する必要が
ある。

【００２９】さらに、本発明で用いることのできるポリ
カルボジイミド系樹脂は、無添加で加熱硬化する。上記
熱硬化性樹脂と混合して本発明で使用できる潤滑剤とし
ては、前記熱硬化性樹脂との相溶性を有することが必要
であり、例えばジイソデシルフタレート，ジ−２−エチ
ルヘキシルセバケート，トリ−２−エチルヘキシルトリ
メリテートなどのエステル油，ポリオールエステル油，
オクタデシルジフェニルエーテル，テトラフェニルエー
テル，ペンタフェニルエーテルなどのフェニルエーテル
油をあげることができる。

【００３０】なお、熱硬化性樹脂の種類により相溶性を
有する潤滑剤の種類が異なったり、硬化前に均一に溶解
していても、硬化後に樹脂と潤滑剤あるいはグリースと
が分離する場合があるため、樹脂と潤滑剤との組合せに
注意する必要がある。ジアリルフタレート系樹脂は、前
記潤滑剤あるいはグリースの全てに対して相溶性がある
ため、どのような組合せでも良好な潤滑性組成物が得ら
れるが、フェノール系樹脂やカルボジイミド系樹脂を用
いる場合には組合わせが制限される。例えば、純フェノ
ール樹脂にはポリフェニルエーテル油を、またカシュー
変性フェノール樹脂にはジエステル油やポリオールエス
テル油を、さらに油変性フェノール樹脂にはポリフェニ
ルエーテル油やアルキルポリフェニルエーテル油を組合
わせることが好ましい。また、ポリカルボジイミド系樹
脂の場合は、ポリフェニルエーテル油を用いることが好
ましい。

【００３１】なお、本発明の潤滑剤含有ポリマー部材に
は、機械的強度の補強や成形性向上の目的で、次のよう
な各種充填材を添加してもよい。例えば、炭酸カルシウ
ム、タルク，シリカ，クレー，マイカ等の鉱物類、チタ
ン酸カリウムウィスカー，ホウ酸アルミニウムウィスカ
ー等の無機ウィスカー類、あるいはガラス繊維，アスベ
スト，石英ウール，金属繊維等の無機繊維類及びこれら
を布状に編組したもの、また有機化合物では、カーボン
ブラック、黒鉛粉末、カーボン繊維、アラミド繊維、ポ
リエステル繊維、あるいはポリイミド，ポリベンゾイミ
ダゾール等の各種熱硬化性樹脂を添加することができ
る。さらに、潤滑剤含有ポリマー部材の熱伝導性を向上
させる目的で、カーボン繊維，金属繊維，黒鉛粉末，金
属粉末，酸化亜鉛粉末等を添加してもよい。

【００３２】次に、このような潤滑剤含有ポリマー部材
の製作方法について説明する。ポリα−オレフィン系ポ
リマーベースのものの場合は、所定の金型に該ポリマー
と潤滑剤との混合物を充填して、該ポリマーの融点以上
の温度で加熱融解した後、冷却して固化させる。一方、
熱硬化性樹脂ベースのものの場合は、該ポリマーと潤滑
剤との混合物を所定の金型に充填してから、適当な温度
に加熱することで固化できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明に係る転がり軸受の実施の
形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１の
（ａ）は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である
自動調心ころ軸受１の一部を破断して示した斜視図であ
り、（ｂ）は（ａ）中のＡ部分を拡大し、さらにころ４
も破断して示した部分拡大断面図である。

【００３４】自動調心ころ軸受１は、内輪２と、外輪３
と、内輪２と外輪３との間に転動自在に２列に配設され
た複数のころ４と、ころ４を円周方向にほぼ等間隔に保
持する保持器５と、から構成されている。内輪２の外周
面は２列のころ４の軌道面２ａとされ、その外径は幅方
向両端部より幅方向中央部の方が大きく形成されてい
る。また、外輪３の内周面は２列一体の球面軌道面３ａ
とされている。

【００３５】内輪２と外輪３との間に形成されころ４が
内設された空隙部６内には、ころ４及び保持器５を囲う
ように潤滑剤含有ポリマー部材７が充填されており、潤
滑剤含有ポリマー部材７から滲み出す極微量の潤滑剤に
より、内輪軌道面２ａ，外輪軌道面３ａ，ころ４の転動
面４ａ，及び保持器５のポケットの内面５ａ等が潤滑さ
れるようになっている。

【００３６】この潤滑剤含有ポリマー部材７は、ポリマ
ーと潤滑剤とからなっている。組成比は、ポリマー２０
〜８０重量％、潤滑剤８０〜２０重量％である。ポリマ
ーとしては、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブチ
レン，ポリメチルペンテン等のポリα−オレフィン系ポ
リマーがあげられ、単独又は２種以上混合して用いられ
る。また、潤滑剤としては、ポリα−オレフィン油のよ
うなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、
鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテ
ル油、フタル酸エステル，トリメリット酸エステルのよ
うなエステル油等があげられ、単独又は２種以上混合し
て用いられる。

【００３７】このような潤滑剤含有ポリマー部材７は、
自動調心ころ軸受１の空隙部６内に射出成形（インサー
ト成形）等の方法により充填される。なお、充填方法は
特に限定されるものではない。また、ポリマーは、ポリ
α−オレフィン系ポリマーの他、ジアリルフタレート系
樹脂，フェノール系樹脂，ポリカルボジイミド系樹脂等
の熱硬化性樹脂でもよい。さらに、潤滑剤含有ポリマー
部材７は、各種添加剤や充填材を添加したものでもよ
い。

【００３８】内輪２，外輪３，及びころ４は、Ｃ；０．
１〜０．７重量％、Ｓｉ；０．１〜１．５重量％、Ｍ
ｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃｒ；０．５〜３．０重量
％、Ｖ；０．６〜２．０重量％、Ｍｏ；３．０重量％以
下、Ｎｉ；２．０重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び
不可避の不純物である合金鋼から構成されている。そし
てさらに、９２０℃以上の温度での浸炭窒化を施すこと
により表面層８が形成されていて、その表面層８は、炭
素濃度が０．７〜１．３重量％、窒素濃度が０．１５〜
０．３重量％となっており、また、粒径０．１μｍ以下
の炭化物，窒化物，及び炭窒化物を合わせて、１００μ
ｍ²当たり４００個以上有している。

【００３９】このような構成から、非常に遅い回転速度
で且つ荷重が大きいという、潤滑油膜が形成されにくい
条件で使用されても（極微量の潤滑剤でしか潤滑されな
い）、内輪２，外輪３，及びころ４は耐摩耗性が大変優
れている。また、潤滑剤含有ポリマー部材７から自動調
心ころ軸受１の被潤滑部に潤滑剤が長期にわたって供給
されるので、内輪２及び外輪３の軌道面２ａ，３ａとこ
ろ４の転動面４ａとの間の潤滑が良好となり、その結
果、自動調心ころ軸受１が長寿命となる。

【００４０】さらに、潤滑剤含有ポリマー部材７により
潤滑を行っているので、グリース潤滑のようにグリース
が漏れて周辺を汚染することがなく清掃等の手間がかか
らない、グリース供給システムが不要であるので設備費
が非常に安価になるとともに設備の保守費も低減する、
といった効果も併せて得られる。なお、本実施形態は本
発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態
に限定されるものではない。

【００４１】例えば、本実施形態においては、転がり軸
受として自動調心ころ軸受を例示して説明したが、本発
明の転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対し
て適用することができる。例えば、円筒ころ軸受，円す
いころ軸受，深みぞ玉軸受，アンギュラ玉軸受等のラジ
アル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ
軸受等のスラスト形の転がり軸受である。

【００４２】その具体例を、図２及び図３を参照しなが
ら説明する。なお、上記図１の例と異なる部分を説明
し、同様の部分の説明は省略する。また、図２及び図３
においては、図１と同一又は相当する部分には、図１と
同一の符号を付してある。図２は、連続鋳造機のピンチ
ロールやガイドロールの自由側に使用される球面座付き
円筒ころ軸受に、本発明を適用した例である。この円筒
ころ軸受は、内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との
間に転動自在に配設された複数のころ４と、ころ４を円
周方向に保持する保持器５と、から構成されている。そ
して、外輪３の外周面は凸球面３ｂとなっていて、該凸
球面３ｂと曲率半径が同一の凹球面９ａをその内周面に
備えた球面座９が、外輪３の外周側に配されている。

【００４３】また、図３は、外輪軌道面３ａ及びころ４
の転動面４ａの曲率半径が、軸受の回転中心から外輪軌
道面３ａまでの距離よりも大きい単列ころ軸受に、本発
明を適用した例である。この単列ころ軸受は、内輪２
と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配設
された複数のころ４と、ころ４を円周方向に保持する保
持器５と、から構成されている。

【００４４】そして、これらの円筒ころ軸受及び単列こ
ろ軸受においては、内輪２，外輪３，及びころ４が図１
の自動調心ころ軸受１と同様の合金鋼から構成され、さ
らに、同様の表面層が形成されている。そしてさらに、
内輪２と外輪３との間に形成されころ４が内設された空
隙部６内に潤滑剤含有ポリマー部材７が充填されてお
り、潤滑剤含有ポリマー部材７から滲み出す極微量の潤
滑剤により、内輪軌道面２ａ，外輪軌道面３ａ，ころ４
の転動面４ａ，及び保持器５のポケットの内面等が潤滑
されるようになっている。このようなことから、前記円
筒ころ軸受及び前記単列ころ軸受は、上記図１の自動調
心ころ軸受１と同様の効果を有する。

【００４５】次に、本実施形態と同様の転がり軸受（自
動調心ころ軸受）の耐摩耗性を評価した結果について説
明する。評価は、図４に示すような実際の連続鋳造機の
軸受環境を模した試験装置で行った。試験条件を以下に
示す。・転がり軸受種類：自動調心ころ軸受（呼び番号２２２
１０）・ラジアル荷重（軸受１個当たり）：２７９００Ｎ（Ｆ
_r／Ｃ_0r＝０．３）・回転速度：６ｒｐｍ・グリース量（軸受１個当たり）：１５．５ｇ・試験雰囲気：１００℃の水蒸気・試験時間：７５０時間試験結果を表１に、表面形状測定装置により測定した試
験後の軸受の外輪軌道面の表面形状を、図５の摩耗形状
拡大図に示す。表１から分かるように、実施例の軸受
（本実施形態と同様の自動調心ころ軸受）は比較例の軸
受（従来の鋼及びグリース潤滑の自動調心ころ軸受）と
比べて、摩耗量，摩耗深さ等が半分以下となっていて、
耐摩耗性が大変優れている。また、図５から、比較例の
軸受は実施例の軸受と比較して、摩耗が大きいことが確
認された（斜線部分が摩耗した部分である）。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の転がり軸受は、
極低速，高荷重で、且つ水蒸気に曝されるという過酷な
条件下においても、内外輪の軌道面や転動体の転動面の
耐摩耗性が優れているとともに、内外輪の軌道面と転動
体の転動面との間の潤滑が良好であり、長寿命である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す自
動調心ころ軸受の斜視図及び部分拡大断面図である。

【図２】本発明に係る転がり軸受の他の実施形態を示す
断面図である。

【図３】本発明に係る転がり軸受の他の実施形態を示す
断面図である。

【図４】耐摩耗性を評価する試験装置の概念図である。

【図５】耐摩耗性試験後の軸受の外輪軌道面の表面形状
を示す拡大図である。

【図６】従来の連続鋳造機におけるガイドロールの軸受
構造の要部を説明する断面図である。

【図７】自動調心ころ軸受の外輪軌道面ところの転動面
との間に生じる差動滑りを説明する概念図である。

【図８】差動滑りにより摩耗した外輪軌道面の表面形状
を示す概念図である。

【図９】差動滑りによる外輪軌道面の損傷の過程を説明
する概念図である。

【符号の説明】

１自動調心ころ軸受２内輪３外輪４ころ６空隙部７潤滑剤含有ポリマー部材８表面層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 117/02 Ｃ１０Ｍ 117/02 143/00 143/00 145/20 145/20 145/22 145/22 149/18 149/18 Ｃ２３Ｃ 8/32 Ｃ２３Ｃ 8/32 Ｆ１６Ｃ 19/22 Ｆ１６Ｃ 19/22 33/34 33/34 33/62 33/62 // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA15 AA32 AA42 AA43 AA52 AA62 BA10 BA53 BA54 BA70 CA01 DA02 EA53 EA64 EA80 FA15 FA31 FA32 GA35 4H104 BA07A BB08A BB17B BB33A CA01A CA01C CB12C CB13C CE13C DA02A FA01 LA03 PA01 QA18 QA22 4K028 AA03 AB01 AB06 AC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪と
の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた
転がり軸受において、前記内輪、前記外輪、及び前記転動体のうち少なくとも
一つが、Ｃ；０．１〜０．７重量％、Ｓｉ；０．１〜
１．５重量％、Ｍｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃｒ；
０．５〜３．０重量％、Ｖ；０．６〜２．０重量％、Ｍ
ｏ；３．０重量％以下、Ｎｉ；２．０重量％以下を含有
し、残部がＦｅ及び不可避の不純物である合金鋼で構成
されるとともに、９２０℃以上の温度での浸炭窒化によ
り形成され、炭素濃度が０．７〜１．３重量％で窒素濃
度が０．１５〜０．３重量％であり且つ粒径０．１μｍ
以下の炭化物，窒化物，及び炭窒化物を合わせて少なく
とも４００個／１００μｍ²有する表面層を備えてい
て、さらに、前記内輪と前記外輪との間に形成され前記転動
体が内設された空隙部内に潤滑剤含有ポリマー部材を備
えることを特徴とする転がり軸受。