JP2003525753A - 転動素子軸受の改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 硬質粒子研磨によって構成部材の表面形状を改善する転動素子軸受構成部材の処理方法。硬質粒子研磨は、硬質粒子、好適には、アルミナを収容する容器内に軸受構成部材を没入させるステップと、構成部材及び／又は硬質粒子を撹拌して相対運動を行わせるステップとを含む。好適には、この方法は１０分間と１時間との間の時間にわたり行う。相対運動は構成部材を一方向に回転させるとともに容器を逆方向に回転させることによって行う。構成部材の表面仕上げは、好適には、約０．１３μｍ〜約０．０７μｍの値に改善される。構成部材の表面における圧縮応力も改善され、代表的には２００ＭＰａと５００ＭＰａとの間の値に改善される。この構成部材の転動接触疲労寿命も改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は転動素子軸受、特に、使用中転動接触を受ける個別の軸受構成部材、
即ち、内側リング、外側リング、及び転動素子を処理することによりこのような
軸受の性能を改善することに関するものである。

【０００２】 （発明の要旨） 本発明の目的は、構成部材の特性を改善するようこのような転動素子軸受構成
部材を処理する方法を得るにある。更に、本発明の目的は、軸受の性能を全体的
に改善するにある。

【０００３】 本発明の第１の発明は、転動素子軸受構成部材を硬質粒子研磨によって処理す
る方法であって、この硬質粒子研磨には、 硬質粒子を収容する容器内に軸受構成部材を没入させるステップと、 軸受構成部材及び／又は硬質粒子を撹拌して両者間に相対運動を生じさせ、構
成部材の表面形状を改善するステップと よりなるものとしたことを特徴とする。

【０００４】 更に、本発明の他の発明は、本発明方法によって処理した転動素子軸受構成部
材である。

【０００５】 本発明の更に他の発明は、このような構成部材を一つ又はそれ以上有する転動
素子軸受である。

【０００６】 （背景） 硬質粒子研磨又はセラミック研磨処理は従来既知であり、硬質粒子研磨装置は
市販されている。

【０００７】 （説明） 転動素子軸受構成部材の硬質粒子研磨は、単に、硬質粒子及び通常の流体キャ
リヤを収容する容器内に１個又はそれ以上の軸受構成部材を没入させる。粒子は
代表的にはアルミナ又は他のセラミックとし、数ミクロンからミリメートルの範
囲にわたって寸法が変化するものとすることができる。粒子は、通常処理すべき
軸受構成部材の硬度に等しいか又はそれ以上の硬度とし、流体として水を使用す
る。この流体には防腐剤を添加する。

【０００８】 流体内の各軸受構成部材及び／又は硬質粒子を撹拌して軸受構成部材と粒子と
の間に相対運動を生ずるよう撹拌する。この結果生ずる軸受構成部材の表面に対
する硬質粒子の衝突又は作用によって表面の形状を変化させて改善された表面仕
上げ状態にし、表面には有利な残留圧縮応力を生ずる。変化した表面形状は摩擦
学的特性を良好にし、また残留応力は使用中に軸受構成部材に加わる応力をオフ
セットする。好適には、構成部材の表面仕上げは０．１０μｍ以下、好適には、
０．０７μｍに改善される。前処理表面仕上げとしては約０．１３μｍが代表的
である。

【０００９】 硬質粒子研磨を軸受構成部材に適用すると、通常の研削及びホーニング加工で
は構成部材表面、例えば、レース面に生ずることがありうる表面欠陥を減少する
ことができる。更に、高価な仕上げ研削及びホーニング加工の必要なく、一定の
良質の表面仕上げ状態が得られる。

【００１０】 （好適な実施例の詳細な説明） 実際に幾つかの構成部材を一度に処理する。 本発明方法の実施例において軸受構成部材は約３０分間処理する。構成部材は
防腐剤及び１０ミクロンの寸法のアルミナ粒子を含有する水を収容した浴に支持
した。構成部材を一方向に回転するとともに、浴を逆方向に回転することによっ
て軸受構成部材とアルミナ粒子との間の相対運動を行わせる。

【００１１】 上述の範囲のアルミナ粒子寸法を使用することができるが、他の実施例におい
て１ｍｍの粒子寸法を使用することもできる。一般的に構成部材は１０分間から
１時間の間処理するが、３０分が代表的である。一般的には浴の回転速度は３０
ｒｐｍと９０ｒｐｍとの間の値とするが、代表的には６０ｒｐｍであり、構成部
材の回転速度は５ｒｐｍと１５ｒｐｍとの間であり、代表的には１０ｒｐｍであ
る。

【００１２】 Ｍ５０ＮｉＬ材料で形成した軸受内側リングのこのような研磨の前後における
評価によれば、表面仕上げ（Ｒａ）は約０．１２８２〜０．０７１５μｍの範囲
の値に改善された。リングの円形性には大きな影響はなく、表面から除去される
材料は約４μｍであった。リングのレース面にはあまり又はまったく研磨若しく
はホーニングを必要としなかった。

【００１３】 Ｍ５０ＮｉＬ材料で形成したセラミック研磨軸受構成部材のポリメット試験で
は、未処理構成部材の１２倍以上の疲労寿命の改善が得られた。

【００１４】 Ｍ５０ＮｉＬ軸受構成部材の表面における残留圧縮応力の測定では、セラミ
ック研磨によると構成部材の表面の圧縮応力が数１００ＭＰａも増加した。本発
明方法で処理した構成部材の表面に生ずる残留応力の増加は、２００ＭＰａ〜５
００ＭＰａの間の値、代表的には４００ＭＰａである。

【００１５】 軸受構成部材の表面に生じた表面形状及び残留応力の改善により、軸受構成部
材の疲労寿命を改善し、従って、軸受自体を改善する。特に、転動接触疲労特性
が改善される。

【００１６】 本発明による処理を受けた構成部材を有する転動素子構成部材は、軸受特性の
改善を必要とする個所に使用することができる。特別な実施例としては、航空宇
宙又は他の用途に使用されるガスタービンエンジンのメインシャフトの軸受があ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 マーク フィリップ ディックス イギリス国 ノッティンガムシャー エヌ ジー24 ２エルエイチ ニューアーク ハ イン アヴェニュー 20 (72)発明者 マーク スティーヴン タイラー イギリス国 レスターシャー エルイー12 ６エルエヌ ラフバラ イースト レイ ク ベイトマン ロード 10 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB01 CB03 3J101 AA01 BA01 BA51 DA05 EA78 FA31 FA44

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転動素子軸受構成部材を処理するため防腐性硬質粒子研磨を使用
   するにあたり、硬質粒子研磨を 硬質粒子を収容する容器内に軸受構成部材を没入させるステップと、 軸受構成部材及び／又は硬質粒子を撹拌して両者間に相対運動を生ぜしめ、構
   成部材の表面形状を改善するステップと よりなるものとしたことを特徴とする研磨方法。
2. 【請求項２】 前記硬質粒子研磨を１０分間〜１時間の間行う請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 前記相対運動は、前記構成部材を一方向に回転させるとともに、
   容器を反対方向に回転させることによって生ずるようにした請求項１又は２記載
   の方法。
4. 【請求項４】 前記硬質粒子をアルミナとした請求項１乃至３のうちのいずれか
   一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法で処理したこ
   とを特徴とする転動素子軸受構成部材。
6. 【請求項６】 構成部材の表面仕上げを約０．１３μｍ〜０．０７μｍの範囲の
   値に改善した請求項５記載の転動素子軸受構成部材。
7. 【請求項７】 構成部材の表面の圧縮応力を２００ＭＰａ〜５００ＭＰａの値に
   増大させた請求項５又は６記載の転動素子軸受構成部材。
8. 【請求項８】 構成部材の転動接触疲労寿命を大幅に改善した請求項５乃至７の
   うちのいずれか一項に記載の転動素子軸受構成部材。
9. 【請求項９】 構成部材の表面仕上は他の機械加工を必要としないものとした請
   求項５乃至８のうちのいずれか一項に記載の転動素子軸受構成部材。
10. 【請求項１０】 請求項５乃至９のうちのいずれか一項に記載の１個又はそれ以
    上の構成部材を有することを特徴とする転動素子軸受。