JP2005504879A - 窒化鋼円筒ころ部品を用いた転がり軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、逃げをつけられた円筒状ころ部品が、鋼製内輪（２）の表面の円筒形内軌道と鋼製外輪（１）の表面にあって、少なくとも外輪（１）から実質上半径方向内側に向かって突き出た環状側方フランジ（１１）によって境界された円筒形外軌道との間に配置された保持器（４）の中に維持された転がり軸受に関する。前記転がり軸受では、少なくともころ部品（３）が、２重真空溶融によって調製されたＣ ０．３％、Ｃｒ ３％、Ｍｏ １％、Ｖ ０．２５％およびＮｉ ０．１５％を含む深窒化鋼から作られており、少なくとも輪（１、２）および／または保持器（４）と接触するころ部品（３）の全ての作用面から、少なくとも白色の表面窒化層が完全に除去されている。本発明は、特に航空機のターボ圧縮機ロータ段およびターボジェットエンジン段のロータリーマウンティングに有用である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、その鋼製ころが、鋼製の内輪の半径方向外側の位置にある滑らかな表面に画定された円筒形内軌道と、鋼製の外輪の半径方向内側の位置にある表面に画定され、外輪からほぼ半径方向内側へ向かって突き出た少なくとも１つの環状側方ショルダによって境界された円筒形外軌道との間に配置された保持器の中に保持されており、保持器が、内輪、互いに向かい合った軌道および前記環状ショルダと共軸である、「テーパが付いた（ｔａｐｅｒｅｄ）」タイプの円筒ころ軸受に関する。
【０００２】
「テーパ付き円筒ころ」が、一軸について回転対称であり、断面が円形の円筒形中心部分をそれぞれが有し、この円筒形中心部分から、この円筒形中心部分と同軸で、かつ非常に小さな角度で軸方向外側へ向かって細くなるわずかに円錐台の形状を有する（ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）端部分が軸方向両側へ対称に延び、円錐台形部分がそれぞれ、一定の曲率半径を有する丸い環状部分を介して、ころの軸に垂直なころの２つの側面または軸方向端面の一方に接続したころを意味することは知られている。
【０００３】
転がり軸受にテーパ付き円筒ころを使用することよって得られる主な利点が、転がり軸受の動作中にころが傾いたときに、円筒形中心部分とごくわずかに円錐台の形状を有する端部分との間の接続部分のところに過大な応力が生じるのを防ぐことができることは知られている。
【０００４】
より詳細には本発明は、上で提示したタイプの高精密テーパ付き円筒ころ軸受であって、例えばＩＳＯ４−ＲＢＥＣ７レベルの高精密円筒ころ軸受、具体的には航空品質の高精密円筒ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００５】
上で述べたタイプのテーパ付き円筒ころ軸受は、航空学分野で、特に航空機のターボジェットエンジンの圧縮機ロータ段のロータリーマウンティング用にすでに使用されている。ころは、従来の軸受鋼の中から選ばれた鋼、好ましくはＭ５０または１００Ｃ６タイプの鋼から作られ、内外輪は、上述の従来の軸受鋼から選ばれた鋼、好ましくはＭ５０または１００Ｃ６タイプの鋼から、または構造用窒化鋼またははだ焼き鋼から選ばれた鋼、好ましくはそれぞれ３２ＣＤＶ１３またはＭ５０ＮＩＬタイプの鋼から作られる。
【０００６】
上で述べたターボジェットエンジンの圧縮機ロータ段のロータリーマウンティング向け応用では、従来技術のテーパ付き円筒ころ軸受は異物粒子の吸込みに非常に敏感であり、異物粒子の吸込みによって脆弱化し、異物粒子を吸い込んだときに生じた表面ミクロき裂は、ころおよび輪の軌道のスポーリング、したがってころおよび輪の接触表面のギザギザにまで進行することが分かっている。
【０００７】
その結果、テーパ付き円筒ころおよび輪の軌道のスポーリングを引き起こす最初の表面疲労き裂が比較的に早く出現するため、これらの転がり軸受の寿命は極端に短い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の根底にある課題は、先に述べた周知のタイプのテーパ付き円筒ころ軸受でありながら、現在使用されているこのタイプの転がり軸受よりも実用上のさまざまな要求により適合したテーパ付き円筒ころ軸受を生み出すことにあり、本発明の１つの目的は、ころと輪の間の接触表面の疲労挙動限界を先延ばしすることによって、寿命が長いという利点を提供し、したがって、異物粒子の吸込み時の接触表面のギザギザに対してより大きな抵抗性を有するテーパ付き円筒ころ軸受を提案することにある。これは、それによって、ころおよび転がり軸受の保持器の軌道のスポーリングを引き起こす表面疲労き裂の出現が大幅に遅れるためである。
【０００９】
したがって本発明の１つの目的は、特にロータリーマウンティング、具体的には航空機のターボジェットエンジンの圧縮機ロータ段のロータリーマウンティングに使用することを意図した上述のタイプのテーパ付き円筒ころ軸受を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、驚いたことにそして意外にも、本発明に基づくテーパ付き円筒ころ軸受によって達成された。このテーパ付き円筒ころ軸受は、少なくともころが、２重真空溶融によって製造された、重量パーセントで表されたおよそ
−Ｃ ０．３％、
−Ｃｒ ３％、
−Ｍｏ １％、
−Ｖ ０．２％、
−Ｎｉ ０．１５％
を含む深窒化窒化鋼（すなわち熱化学的深窒化処理にかけられた鋼）から作られており、その表面の白色窒化層が、少なくとも輪および／または保持器と接触するころの全ての作用面から完全に除去されていることを特徴とする。
【００１１】
有利には、深窒化鋼の窒化の深さが約０．４５ｍｍから約０．７５ｍｍである。
【００１２】
好ましくは深窒化窒化鋼が３２ＣＤＶ１３鋼であり、最良の結果を与える実施形態では、この３２ＣＤＶ１３鋼が、フランスの鉄鋼メーカーＡｕｂｅｒｔ ＆ Ｄｕｖａｌ社のＧ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．グレードの鋼である。
【００１３】
本発明に基づくころ軸受は、従来技術の同じタイプのころ軸受に比べて、ころと輪との間の接触表面のより良好な疲労挙動を示し、したがって異物粒子の吸込み時の接触表面のギザギザに対する良好な抵抗性を示し、そのため、ころおよび輪の軌道のスポーリングを引き起こす最初の表面疲労き裂が出現する前までの本発明に基づくころ軸受の寿命は、周知の同種の転がり軸受の寿命に比べて大幅に延長されることが分かった。
【００１４】
外輪および内輪に関して、これらのうちの少なくとも一方を、従来の１００Ｃ６型軸受鋼から作ることができ、または２重真空溶融によって製造され、無心焼入れ熱処理された、重量パーセントで表されたおよそ
−Ｃ ０．８％、
−Ｃｒ ４％、
−Ｍｏ ４％、
−Ｖ １％、
−Ｎｉ ０．１５％
を含む従来のＭ５０（または８０ＤＣＶ４０）型軸受鋼から作ることができる。
【００１５】
一変形形態として、外輪と内輪のうちの少なくとも一方を、２重真空溶融によって製造され、熱化学的はだ焼き処理された、重量パーセントで表されたおよそ
−Ｃ ０．１２％、
−Ｃｒ ４％、
−Ｍｏ ４％、
−Ｖ １．２％、
−Ｎｉ ３．５％
を含むＭ５０ＮＩＬ型の構造用はだ焼き鋼から作ることができる。
【００１６】
しかし、最良の性能は、転がり軸受の外輪と内輪のうちの少なくとも一方、好ましくはそれぞれの輪が、ころの窒化鋼と同類の、好ましくはころの窒化鋼と同一の深く窒化された窒化鋼から作られており、かつ少なくともころおよび／または保持器と接触させることを意図した前記輪の表面の表面白色窒化層が完全に除去されているときに得られる。
【００１７】
有利には、深窒化鋼から作られたころ、および適当ならば一方または両方の輪が、荷重０．５ｋｇで約７２０から約８５０の表面ビッカース硬さを有し、荷重０．５ｋｇで約３３０から約４２０のコアビッカース硬さを有するように窒化を実施する。
【００１８】
周知の方法で、保持器をワンピース金属保持器とし、保持器が、転がり軸受が有するころの数と同じ数の小室を有し、それぞれの小室がそれぞれ１つのころを収容し、前記保持器を外輪の中心に配置することができる。
【００１９】
本発明によれば、このケースでは、金属保持器が青銅または真空溶融４０ＮＣＤ７型鋼から作られており、少なくとも小室内の表面が銀めっきされていると有利である。
【００２０】
さらに、円筒形外軌道が、外輪の表面のほぼ半径方向内側に向かって突き出た２つの環状側方ショルダ間に画定されており、そのためころが外輪の２つの側方ショルダ間に保持されると有利である。
【００２１】
この目的のため、一方で、それぞれのショルダの半径方向の高さところの直径の比が約０．２９から約０．３１であり、他方で、それぞれのショルダがころの方を向いた内面を有し、内面が、約１５’から約４５’の範囲の小さなテーパ角を有するとさらに有利である。
【００２２】
さらに、保持器を外輪の中心に配置できるように、外輪のそれぞれのショルダが、半径方向内側の位置にある円筒形の表面を有し、この表面が、外軌道と共軸であり、保持器を中心に配置するための表面を形成することができる。
【００２３】
内軌道に関して、内軌道が、内輪の表面の前記内輪の２つの軸方向端部分間に画定されており、軸方向端部分がそれぞれ、軸方向外側に向かって細くなる円錐台形の外側面を有すると有利である。
【００２４】
本発明の他の利点および特徴は、添付図面を参照して記述した例示的な１つの例の非限定的な以下の説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１から６のころ軸受は本質的に、外輪１と、内輪２と、輪１と２の間に配置された複数のころ３とを備え、これらは転がり軸受の軸Ｘ−Ｘについて共軸であり、さらにこのころ軸受は、やはり輪１と輪２の間に配置された環状保持器４を備える。環状保持器４は、転がり軸受が有するころ３の数と同じ数の、その周囲に均等に分布した小室を有し、保持器４の小室はそれぞれ１つのころ３を収容する。
【００２６】
保持器４、それぞれの輪１および２、ならびにそれぞれのころ３はそれぞれにワンピース金属部品であり、鋼製の輪１および２はそれぞれ、転がり軸受の軸Ｘ−Ｘについて回転対称であり、かつ転がり軸受の半径方向の中央平面について対称であり、やはり鋼から作られたころ３はそれぞれ、自軸Ｙ−Ｙについて回転対称であり、かつこの軸Ｙ−Ｙに垂直なころの中央を通る平面について対称である。
【００２７】
このころ軸受は、テーパ付き円筒ころ３を有するタイプの軸受である。すなわち、それぞれのころ３が図５および６に示す形状を有する軸受である。それぞれのころ３は、断面が円形の円筒形中心部分５を有し、円筒形中心部分５の両側には２つの端部分６が軸方向に延びている。端部分６は互いに対称であり、ごくわずかに円錐台の形状を呈し軸方向外側へ向かって細くなる外側側方面を有する。円錐台形部分６はそれぞれ、一定の曲率半径を有する丸い環状凸形部分７を介して、ころ３の２つの側面８（または軸方向端面）の一方に接続し、それぞれの側面８は、ころ３の回転軸Ｙ−Ｙに垂直に延び、２つの円錐台形部分６および２つの凸形部分７は、円筒形中央部分５と共軸である。
【００２８】
この例示的な例では、３４個のそれぞれのころ３の円筒形中心部分５の直径が、２つの側面８間のころ３の軸の長さに等しく、そのため、平面図で見ると、それぞれのころ３の形状が丸いコーナを有する正方形となる。
【００２９】
環状保持器４はしたがって３４個の小室を有し、小室はそれぞれ、平面図または直径平面を含む断面図で見たころ３の形状、すなわち丸いコーナを有する正方形の形状にほぼ一致した断面を有する。
【００３０】
外輪１は、（転がり軸受の軸Ｘ−Ｘについて）半径方向内側を向いた凹部を有するＵ字形の断面を有する（図２および３参照）。この輪１は、断面が円形の円筒形環状中心部分９を含み、中心部分９の半径方向内側の位置にある表面は、中心部分９の両側から半径方向内側へ向かって突き出た２つの環状側方ショルダ１１間に画定された円筒形外軌道またはトラック１０を構成する。ショルダ１１は、外輪１の半径方向中央平面について互いに対称であり、外軌道１０と同じ側、すなわちころ３の方を向いた側に、約１５’から約４５’の範囲の小さなテーパ角を有する傾いた内面１２を有する。そのため、２つの内面１２は互いに、外部軌道１０から、対応するショルダ１１の半径方向内側の位置にある円筒形表面１３まで、半径方向内側へ向かうにつれて少しずつ離れていっている。この円筒形表面１３は外軌道１０と共軸であり、保持器４を中心に配置するための表面を形成する。
【００３１】
さらに、それぞれのショルダ１１の半径方向の高さ、すなわち小さなテーパ角を有する内面１２の高さにほぼ対応する外軌道１０と表面１３の間の半径方向の距離は、それぞれのショルダ１１の半径方向の高さところ３の直径との比が約０．２５から約０．３５、好ましくは約０．２９から約０．３１となるような大きさである。
【００３２】
ショルダ１１の半径方向に延びる外側面１４はそれぞれ、わずかに凸形のベベル１６を介して、外輪１の中央部分９の半径方向外側の位置にある円筒面１５に接続する。
【００３３】
したがって、例えば青銅または真空溶融４０ＮＣＤ７型鋼（この場合にはロックウェル硬さが２３から３５ＨＲｃ）から作られた鍛造ブランクから機械加工され、少なくともころ３が収容された小室の内面が銀めっきされた金属保持器４は、外輪１のショルダ１１の円筒面１３の中心に配置され、そのため、保持器４は、転がり軸受の軸Ｘ−Ｘについて外輪１および外軌道１０と共軸となる。保持器４はさらに、半径方向に延びるその側面が、外輪１の半径方向に延びる外側面１４の軸方向外側へは延出せず、（ショルダ１１の面１３と接触する）その半径方向外側の位置にある円筒面も、米国規格ＡＭＳ２４１０に基づく表面処理によって銀めっきされる。
【００３４】
内輪２（図２および４参照）は、断面が円形の円筒形環状中心部分１７を含み、半径方向外側の位置にあるその滑らかな表面が円筒形内軌道またはトラック１８を構成する。円筒形内軌道またはトラック１８は、円筒形外軌道１０および保持器４を案内する外輪１の面１３と向かい合っている。内輪２には、この輪２の２つの軸方向端部分１９間に内軌道１８が画定されおり、軸方向端部分１９はそれぞれ、軸方向外側へ向かって細くなる円錐台形の外側面２０、および内輪２の円筒形内部ボア２２の対応する軸方向端のところに小さな円錐台形内部ベベル２１を有する。
【００３５】
したがって、外輪１およびそのショルダ１１、内輪２、外軌道１０、内軌道１８ならびに保持器４は、転がり軸受の軸Ｘ−Ｘについて共軸である。
【００３６】
好ましい実施形態では、ころ３、外輪１および内輪２が高純度窒化鋼から作られ、互いに接触し保持器４と接触するころ３、輪１および輪２の全ての作用面が深く窒化される。ころ３の場合、作用面は、円筒形中心部分５の外面、円錐台形部分６の外面および側面８であり、丸い部分７の外面も事実上そうであり、そのため、それぞれのころ３の外面全体が深窒化鋼からできている。外輪１では、鋼が深く窒化される表面が、外軌道１０、ショルダ１１の内面１２および円筒面１３であり、内輪２では、鋼が深く窒化される唯一の表面が内軌道１８である。
【００３７】
ころ３、外輪１および内輪２はそれぞれ、２重真空溶融（ｄｏｕｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｓｍｅｌｔｉｎｇ）（ＤＶＳプロセス）によって、高純度の鋼、好ましくはフランスのＡｕｂｅｒｔ ＆ Ｄｕｖａｌ社のＧ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．グレードの鋼となるように製造された３２ＣＤＶ１３鋼からまず始めに機械加工された、ころ３についてはこの鋼の棒鋼からカットされたブランクから、輪１および２についてはこの鋼から作られた鍛造ブランクから得られる構成部品である。
【００３８】
この３２ＣＤＶ１３ Ｇ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．鋼の化学組成およびいくつかの特性が、この説明の終わりに掲載した表の中央の欄に指示されている。表中、係数Ｋ_1cは、表面き裂の伝搬を含む材料の性能を表す。
【００３９】
この鋼のブランクから機械加工するこの操作の後、これらの構成部品（ころ３、輪１および輪２）を、熱化学的深窒化処理にかける。この処理は、処理対象の構成部品の表面から約０．４５ｍｍから約０．７５ｍｍの深さまで窒化されるだけの十分な時間、これらの構成部品に適用される周知のガス窒化処理である。
【００４０】
完成した機械加工構成部品に対するこの周知の熱化学的ガス窒化処理は本質的に、炉などの狭い部屋の中に構成部品を入れ、この中で、鋼構成部品の表面からこの構成部品の内部に向かって所望の深さまで窒素を拡散させるために、構成部品を温度勾配にかけ、圧力が制御された窒素雰囲気中に、制御された暴露時間の間保持することからなる。
【００４１】
３２ＣＤＶ１３鋼の深窒化を、輪１および２の表面など、ある表面にだけ実施したいときには、処理対象の構成部品の目に見える他の表面を、熱化学的窒化処理のあいだマスクしておくか、あるいは、これらの他の表面が余分な厚さを有するように機械加工しておき、その後、熱化学的深窒化処理によって処理し、次いで再び機械加工して、深窒化が実施されたこの余分な厚さの部分を除去する。この２つの方法は周知である。
【００４２】
鋼の窒化処理の結果、本質的に窒化物Ｆｅ₄ＮおよびＦｅ₂Ｎからなる表面窒化層が形成されることが知られている。この表面窒化層は白色で、構成部品のコアをおおう窒化層をおおってしまう。摩耗性の窒化物からなるこの白色表面層はもろく、回転する間に剥離する傾向があり、この白色表面窒化層を、少なくとも作用面、すなわち互いにおよび／または保持器４と接触する面であるころ３、輪１および２の深窒化された面の全ての表面窒化層を機械加工することによって、完全に除去する。この操作は、これらの作用面に白色窒化層の痕跡が全く残らないように実施する。
【００４３】
３２ＣＤＶ１３窒化鋼から作られたころ３、輪１および輪２は、深窒化された作用面、特にトラックまたは軌道の作用面のところで、荷重０．５ｋｇで約７２０から約８５０の表面ビッカース硬さを有し、荷重０．５ｋｇで約３３０から約４２０のコア（窒化層下）ビッカース硬さを有する。このような深窒化鋼構成部品で得られる最適な硬さプロファイルを図９の曲線２３に示す。この図では、ｙ軸に、荷重０．５ｋｇでのビッカース硬さが、ｘ軸にプロットされた表面からの深さ（ｍｍ）の関数としてプロットされている。この硬さプロファイル曲線２３には、荷重０．５ｋｇでのビッカース硬さが、深さ０．１ｍｍでの約８２５（ＨＶ０．５）から深さ約１ｍｍでの約４００（ＨＶ０．５）まで急な勾配を描いて低下し、その後は、深さ１ｍｍから１．５ｍｍにかけておよそ４００（ＨＶ０．５）にほぼ一定に維持される様子が示されている。
【００４４】
一変形として、ころ３を、深く（約０．４５から約０．７５ｍｍ）窒化したＧ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．グレードの３２ＣＤＶ１３鋼から、先に説明したとおりに、作用面に白色表面窒化層の痕跡が残らないように作り、輪１および２を、構造用Ｍ５０ＮＩＬ型はだ焼き鋼などの他の鋼から作る。この鋼の化学組成およびいくつかの特性が、前述の表の最初の欄に示されている。米国規格ＡＭＳ６２７８に基づくＭ５０ＮＩＬ鋼も、高純度鋼とするために２重真空溶融によって製造され、この鋼の鍛造ブランクから輪１および２を機械加工した後に、輪１および２の少なくとも作用面（外輪１の外軌道１０、ショルダ１１の内面１２および円筒面１３、ならびに内輪２の内軌道１８）を、熱化学的はだ焼き処理にかける。表では作用面が用語「軌道」によって表されており、この表の最初の欄の中央部分に示された特性が得られる。コア（はだ焼き層の下）の特性は表の最初の欄の下部に示されている。
【００４５】
他の変形形態によれば、ころ３をやはり先に説明したとおりに製作し、輪１および２を、米国規格ＡＭＳ６４９１に基づく従来の８０ＤＣＶ４０型、別名Ｍ５０型の軸受鋼などの他の鋼から作る。この鋼も、優れた純度を得るために２重真空溶融（ＤＶＳプロセス）によって製造され、この鋼から製作された輪１および２を、鍛造ブランクから機械加工された後に、無心焼入れ熱処理にかける。この処理によって、コアならびに作用面、すなわち軌道およびトラックで６１から６３ＨＲｃのロックウェル硬さが得られ、２８００ＭＰａの高いコア機械強度が得られる。この鋼の化学組成および先に検討した他の２種類の鋼に対して与えた特性に対応する特性が、前述の表の第３の欄（右端の欄）に示されている。
【００４６】
さらに他の変形形態によれば、ころ３をやはり先に説明したとおりに製作し、輪１および２を、１００Ｃ６型の他の従来の軸受鋼から製作する。この鋼も、ＤＶＳプロセスによって製造することが好ましい。この輪１および２を、この鋼から作られた鍛造ブランクから機械加工した後に、無心焼入れ熱処理にかける。
【００４７】
以上の全ての例示的な例では、ころのブランク研磨操作の後にころ３に実施する熱化学的深窒化処理に続いて、ころ３の仕上げおよび超仕上げ研磨操作を実施する。
【００４８】
輪１および２の場合にも、輪１および２が３２ＣＤＶ１３ Ｇ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．から作られるのか、それともＭ５０ＮＩＬから作られるのか、または８０ＤＣＶ５０（Ｍ５０）から作られるのかに応じて、熱化学的深窒化処理またははだ焼き処理または無心焼入れ熱処理の後に、同じことが適用される。
【００４９】
図７に、輪１および２の製作に使用する鋼に応じて、熱化学的深窒化処理またははだ焼き処理または無心焼入れ熱処理の前の、仕上げされた機械加工構成部品（ころおよび輪）の残留応力プロファイルを示す。これらのプロファイル曲線は、表面から非常に近い部分について示されている。
【００５０】
３２ＣＤＶ１３鋼のプロファイル曲線２４によれば、残留圧縮応力は、表面のおよそ−４００ＭＰａから出発して、約５μｍから１０μｍの深さで非常に急速に低下し、次いで、約１０μｍから約２０μｍの深さでほぼ一定のおよそ−２００ＭＰａとなり、その後、はるかに穏やかな傾斜で増大して、およそ５０μｍの深さのところで約−３００ＭＰａに達する。
【００５１】
Ｍ５０ＮＩＬ鋼の残留応力プロファイルに対応する曲線２５は、概ね同様の形状を有し、圧縮応力は、表面での約−５００ＭＰａからおよそ２０μｍの深さでの約−１５０ＭＰａまで急速に低下し、次いで、それよりもずっと穏やかな勾配で増大し、およそ５０μｍの深さでおよそ−２００ＭＰａに達する。
【００５２】
８０ＤＣＶ４０またはＭ５０鋼の残留応力プロファイルに対応する曲線２６でも、残留圧縮応力は、表面での約−４５０ＭＰａからおよそ１２から１３μｍの深さでの０ＭＰａまで急速に低下し、次いで、約２０μｍから約５０μｍの深さで残留応力は、約２５から３０ＭＰａの引張応力となる。
【００５３】
図８の曲線２４’、２５’および２６’は、３２ＣＤＶ１３鋼の場合には熱化学的深窒化処理の後、Ｍ５０ＮＩＬ鋼の場合には熱化学的はだ焼き処理の後、８０ＤＣＶ４０（またはＭ５０）鋼の場合には無心焼入れ熱処理の後の、図７のプロファイル２４、２５および２６に対応するそれぞれ３２ＣＤＶ１３、Ｍ５０ＮＩＬおよび８０ＤＣＶ４０（またはＭ５０）鋼の残留応力プロファイルを示す。
【００５４】
プロファイル２４’から、窒化後の３２ＣＤＶ１３鋼の残留圧縮応力は、事実上の表面でのおよそ−２００ＭＰａから急速に増大し、１００μｍをわずかに越えた深さで約−４３０ＭＰａに達し、その後、およそ４００μｍの深さまでほぼ一定となり、残留圧縮応力はこの深さから比較的に急速に低下して、約８００μｍの深さでゼロとなり、この深さを越えると、残留応力は値の小さいほぼ一定の引張応力となることが分かる。
【００５５】
対照的に、はだ焼きしたＭ５０ＮＩＬ鋼の残留圧縮応力プロファイル曲線２５’は、非常に浅いところから約８００μｍの深さまでおよそ−２００ＭＰａでほぼ一定であり、この深さを越えると、残留圧縮応力はゆっくりと低下する。
【００５６】
無心焼入れ後の８０ＤＣＶ４０（またはＭ５０）鋼の残留応力プロファイル曲線２６’について、この曲線は、表面からの深さ（μｍ）を示すｘ軸に事実上一致している。
【００５７】
図７と８を比較することによって、一方で、熱化学的深窒化処理が本質的に、残留応力プロファイルが急速に低下するゾーンをより深い深度にシフトする効果を有し、他方で、熱化学的深窒化処理の後に実施される仕上げおよび超仕上げ研磨操作中に生じる残留応力プロファイルは、この熱化学的深窒化の効果によって得られるプロファイルに重ね合わせられると言うことができる。これは、これらの仕上げおよび超仕上げ研磨操作が、図８において、表面の移動、すなわちｘ軸の原点から深さ約４００μｍ分の表面の移動、したがってこの軸に沿った表面の移動に対応することから生じる。
【００５８】
輪１および２の軌道およびトラックならびにころ３のスポーリングを引き起こす最初の表面疲労き裂が出現する前までの、深窒化鋼テーパ付き円筒ころ３を用いたこのような転がり軸受の寿命が、このタイプの周知の転がり軸受の寿命に比べて２倍になることが分かった。
【００５９】
本発明に基づく深窒化鋼テーパ付き円筒ころ軸受は、同じタイプの周知の転がり軸受に比べて、異物粒子の吸込み時に、より良好な接触面圧痕挙動（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ）を示し、さらに、潤滑が制限された条件下でより良好な挙動を示す。
【００６０】
本発明に基づく転がり軸受は、これらの理由から、航空機のターボジェットエンジンおよびタービンの圧縮機ロータ段のロータリーマウンティングに特によく適している。
【００６１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】テーパ付き円筒ころ軸受の側立面図である。
【図２】図１の断面ＩＩ−ＩＩの直径平面でとった図１の転がり軸受の断面図である。
【図３】図１および２のころ軸受の外輪の拡大断面図である。
【図４】図１および２のころ軸受の内輪の図３と同様の断面図である。
【図５】テーパ付き円筒ころの側面図である。
【図６】テーパ付き円筒ころの幾何学的形状を詳細に示す、図５の細部の拡大部分概略図である。
【図７】転がり軸受のころおよび輪などの仕上げした機械加工構成部品の、３２ＣＤＶ１３から作られた構成部品の熱化学的深窒化処理、あるいはＭ５０ＮＩＬから作られた一方または両方の輪の熱化学的はだ焼き処理、あるいはＭ５０から作られた一方または両方の輪の無心焼入れ熱処理の前の、表面付近の残留応力プロファイルを示す図である。
【図８】これらの同じ構成部品に対する対応する熱化学的または熱処理による残留応力プロファイルを示す図である。
【図９】窒化された３２ＣＤＶ１３鋼から作られた構成部品（ころまたは輪）の深窒化された表面の最適な硬さプロファイルを深さの関数として示す図である。

Claims (16)

1. その鋼製ころ（３）が、鋼製の内輪（２）の半径方向外側の位置にある滑らかな表面に画定された円筒形内軌道（１８）と、鋼製の外輪（１）の半径方向内側の位置にある表面に画定され、外輪（１）からほぼ半径方向内側へ向かって突き出た少なくとも１つの環状側方ショルダ（１１）によって境界された円筒形外軌道（１０）との間に配置された保持器（４）の中に保持されており、保持器（４）が、内輪（２）、互いに向かい合った軌道（１０、１８）および前記環状ショルダ（１１）と共軸であるテーパ付き円筒ころ軸受であって、少なくともころ（３）が、２重真空溶融によって製造された、重量パーセントでおよそ
   −Ｃ ０．３％、
   −Ｃｒ ３％、
   −Ｍｏ １％、
   −Ｖ ０．２％、
   −Ｎｉ ０．１５％
   を含む深窒化された窒化鋼から作られており、その表面の白色窒化層が、少なくとも輪（１、２）および／または保持器（４）と接触するころ（３）の全ての作用面（５、６、８）から完全に除去されていることを特徴とするころ軸受。
2. 深窒化鋼の窒化の深さが約０．４５ｍｍから約０．７５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のころ軸受。
3. 深窒化窒化鋼が３２ＣＤＶ１３鋼であることを特徴とする、請求項１および２のいずれかに記載のころ軸受。
4. ３２ＣＤＶ１３鋼が、フランスの鉄鋼メーカーＡｕｂｅｒｔ ＆ Ｄｕｖａｌ社のＧ．Ｋ．Ｈ．Ｙ．Ｗ．グレードの鋼であることを特徴とする、請求項３に記載のころ軸受。
5. 外輪（１）と内輪（２）のうちの少なくとも一方が、従来の１００Ｃ６型軸受鋼から作られていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のころ軸受。
6. 外輪（１）と内輪（２）のうちの少なくとも一方が、重量パーセントでおよそ
   −Ｃ ０．８％、
   −Ｃｒ ４％、
   −Ｍｏ ４％、
   −Ｖ １％、
   −Ｎｉ ０．１５％
   を含む従来のＭ５０（または８０ＤＣＶ４０）型軸受鋼から作られ、２重真空溶融によって製造され、無心焼入れ熱処理されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のころ軸受。
7. 外輪（１）と内輪（２）のうちの少なくとも一方が、重量パーセントでおよそ
   −Ｃ ０．１２％、
   −Ｃｒ ４％、
   −Ｍｏ ４％、
   −Ｖ １．２％、
   −Ｎｉ ３．５％
   を含むＭ５０ＮＩＬ型の構造用はだ焼き鋼から作られ、２重真空溶融によって製造され、熱化学的はだ焼き処理されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のころ軸受。
8. 外輪（１）と内輪（２）のうちの少なくとも一方が、ころ（３）の窒化鋼と同類の、または同一の窒化された鋼から作られており、深く窒化され、ころ（３）および／または保持器（４）と接触させることを意図した前記輪（１、２）の少なくともすべての表面（１０、１２、１３；１８）の表面白色窒化層は完全に除去されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のころ軸受。
9. 深窒化鋼から作られたころ（３）、および適当ならば一方または両方の輪（１、２）が、荷重０．５ｋｇで約７２０から約８５０の表面ビッカース硬さを有し、荷重０．５ｋｇで約３３０から約４２０のコアビッカース硬さを有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のころ軸受。
10. 保持器（４）が、ころ（３）と同じ数の小室を有するワンピース金属保持器であり、それぞれの小室がそれぞれ１つのころ（３）を収容し、前記保持器（４）が外輪（１）の中心に位置することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のころ軸受。
11. 金属保持器（４）が、青銅または真空溶融４０ＮＣＤ７型鋼から作られており、少なくとも小室内の表面が銀めっきされていることを特徴とする、請求項１０に記載のころ軸受。
12. 円筒形外軌道（１０）が、外輪（１）の表面の実質的に半径方向内側に向かって突き出た２つの環状側方ショルダ（１１）間に画定されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のころ軸受。
13. それぞれのショルダ（１１）が、ころ（３）の方を向いた内面（１２）を有し、内面（１２）が、約１５’から約４５’の範囲の小さなテーパ角を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のころ軸受。
14. それぞれのショルダ（１１）が、半径方向内側の位置にある円筒形の表面（１３）を有し、表面（１３）が、外軌道（１０）と共軸であり、保持器（４）を中心に配置するための表面を形成することを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のころ軸受。
15. それぞれのショルダ（１１）の半径方向の高さところ（３）の直径の比が約０．２９から約０．３１であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のころ軸受。
16. 内軌道（１８）が、内輪（２）の表面の前記内輪（２）の２つの軸方向端部分（１９）間に画定されており、軸方向端部分（１９）がそれぞれ、軸方向外側に向かって細くなる円錐台形の外側面（２０）を有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のころ軸受。

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