JP2007078026A

JP2007078026A - 深溝玉軸受

Info

Publication number: JP2007078026A
Application number: JP2005263949A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Maejima; 武始前島; Yoichi Matsumoto; 洋一松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】保持器の耐久性を向上することができ、保持器の摺動部分における摩耗を防止することができる深溝玉軸受を提供する。
【解決手段】内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に介設される複数の転動体１３と、転動体１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、を備える深溝玉軸受１０であって、保持器１４は、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４１５製の波形保持器であり、保持器１４は、７２７℃以下で窒化を施し、Ｈｖ６５０以上の表面硬さと、１〜２０μｍの化合物層厚さと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、保持器を備える深溝玉軸受に関し、特に、高速回転用途に好適な深溝玉軸受に関する。

従来、深溝玉軸受に使用されている保持器としては、例えば、保持器材料にＳＰＣＣ材などの低炭素鋼板をプレス成形加工することにより製造される波形保持器が知られている。この波形保持器は、外側に膨出する玉保持部と平坦部とを円周方向に所定間隔に形成した二枚の環状保持板を、各玉保持部がポケット部を形成するように対向させ、各平坦部をリベット等で結合することで構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２３８５４４号公報

ところで、自動車等に多く用いられる転がり軸受は、近年高速化の一途を辿り、ｄｍＮ値（軸受ＰＣＤｄｍと回転速度Ｎとの積）が数十万に達する高速回転用途の転がり軸受も珍しくなく、このような高速回転用途に上記特許文献１に記載の転がり軸受を適用した場合、保持器のポケット部と転動体（玉）との間の油膜が破断するため、これらが直接金属接触してしまう。これにより、転動体の進み遅れが増大し、保持器に対して大きな回転方向の力が作用することで保持器が破損してしまう可能性があり、保持器の耐久性の向上が要望されていた。

また、保持器のポケット部と転動体とが直接金属接触して摺動するため、この摺動部分において著しい摩耗が生じてしまうという問題があった。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、保持器の耐久性を向上することができ、保持器の摺動部分における摩耗を防止することができる深溝玉軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に介設される複数の転動体と、転動体を円周方向に等間隔に保持する保持器と、を備える深溝玉軸受であって、保持器は、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４１５製の波形保持器であり、保持器は、７２７℃以下で窒化を施し、Ｈｖ６５０以上の表面硬さと、１〜２０μｍの化合物層厚さと、を有することを特徴とする深溝玉軸受。
（２）転動体は、鋼玉であり、その表面の窒素濃度が０．１％以上０．６％以下、且つ表面硬さがＨｖ７５０〜１０００であることを特徴とする（１）に記載の深溝玉軸受。

本発明の深溝玉軸受によれば、保持器は、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４１５製の波形保持器であり、保持器は、７２７℃以下で窒化を施し、Ｈｖ６５０以上の表面硬さと、１〜２０μｍの化合物層厚さと、を有するため、保持器の耐久性を向上することができるので、転動体の進み遅れに伴う保持器の破損を防止することができる。また、保持器の潤滑性及び耐摩耗性を向上することができるので、ポケット部と転動体との直接金属接触に伴う保持器の摩耗を防止することができる。さらに、保持器が相変態することを防止できるので、保持器の変形を抑制することができる。これらにより、高速回転性能を向上することができる。

また、本発明の深溝玉軸受によれば、転動体は、鋼玉であり、その表面の窒素濃度が０．１％以上０．６％以下、且つ表面硬さがＨｖ７５０〜１０００であるため、ポケット部と転動体との直接金属接触に伴う転動体の摩耗を防止することができるので、高速回転性能をさらに向上することができる。

以下、本発明に係る深溝玉軸受の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る深溝玉軸受を説明するため一部切欠斜視図である。

本実施形態の深溝玉軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に介設される複数の玉（転動体）１３と、玉１３を円周方向に等間隔に保持する波形保持器（保持器）１４と、を備えている。

波形保持器１４は、玉１３を保持するための球面状凹部１６と平坦面１７とを円周方向に所定の間隔を存して形成した一対の保持器部材１５，１５を、各球面状凹部１６，１６がポケット部１８を形成するように対向させ、各平坦部１７，１７同士をリベット１９で結合することで組み立てられるものである。この波形保持器１４は、ポケット部１８と玉１３との間に潤滑油による油膜を形成することにより、ポケット部１８と玉１３との摺動部分の摩耗を抑制している。

そして、波形保持器１４の材質としては、クロムモリブデン鋼が好ましいが、そのクロムモリブデン鋼の中でも、化学成分が重量％で、０．１３≦Ｃ≦０．１８、０．１５≦Ｓｉ≦０．３５、０．６０≦Ｍｎ≦０．８５、Ｐ≦０．０３０、Ｓ≦０．０３０、０．９０≦Ｃｒ≦１．２０、０．１５≦Ｍｏ≦０．３０のＳＣＭ４１５が特に好適である。

また、本実施形態では、波形保持器１４は、７２７℃以下で窒化が施され、Ｈｖ６５０以上の表面硬さと、１〜２０μｍの化合物層厚さと、を有している。また、玉１３は、鋼玉であり、その表面の窒素濃度が０．１％以上０．６％以下、且つ、その表面硬さがＨｖ７５０〜１０００である。

従って、本実施形態の深溝玉軸受１０によれば、波形保持器１４は、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４１５製であり、窒化を行いＨｖ６５０以上の表面硬さを有するため、波形保持器１４の耐久性を向上することができるので、玉１３の進み遅れに伴う波形保持器１４の破損を防止することができる。また、波形保持器１４は、１〜２０μｍの化合物層厚さを有するため、波形保持器１４の潤滑性及び耐摩耗性を向上することができるので、ポケット部１８と玉１３との直接金属接触に伴う波形保持器１４の摩耗を防止することができる。さらに、波形保持器１４は、７２７℃以下で窒化を施すため、波形保持器１４が相変態することを防止できるので、波形保持器１４の変形を抑制することができる。これらにより、高速回転性能を向上することができる。

また、本実施形態の深溝玉軸受１０によれば、玉１３は、鋼玉であり、その表面の窒素濃度が０．１％以上０．６％以下、且つ表面硬さがＨｖ７５０〜１０００であるため、ポケット部１８と玉１３との直接金属接触に伴う玉１３の摩耗を防止することができるので、高速回転性能をさらに向上することができる。

以下に、本発明の深溝玉軸受１０（本発明例）の作用効果を確認するために行った各試験について説明する。

各試験に使用する本発明例、従来例の転がり軸受には、標準設計の深溝玉軸受（ＪＩＳ呼び番号６０１１、内径φ５５ｍｍ×外径φ９０ｍｍ×幅１８ｍｍ、ＰＣＤ７２．５ｍｍ）を使用し、それぞれの仕様は次の通りである。
[本発明例仕様]
（保持器）
・材質：クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４１５
・表面処理：７２７℃以下で窒化
表面硬さＨｖ６５０以上
化合物層厚さ１〜２０μｍ
（玉）
・材質：ＳＵＪ２
・表面処理：表面窒素濃度０．１％以上０．６％以下
表面硬さＨｖ７５０〜１０００
[従来例仕様]
（保持器）
・材質：ＳＰＣＣ
・表面処理：なし
（玉）
・材質：ＳＵＪ２
・表面処理：なし

[高速回転試験１]
本試験では、本発明例及び従来例を１個ずつ用意し、それぞれを下記の試験条件で回転させ、その保持器の状態を常時観察し、回転後の保持器及び玉の状態を観察した。結果を表１及び表２に示す。

試験条件は、次の通りである。
回転速度：１５０００ｒｐｍ
荷重：２０００Ｎ
潤滑油：自動車用ＡＴＦ
潤滑方法：強制潤滑給油：０．１００Ｌ／ｍｉｎ

表１から明らかなように、従来例では、４６．４ｈで保持器が破断したのに対し、本発明例では、１００ｈ経過後においても異常は確認されず、正常終了となった。また、表２から明らかなように、従来例では、保持器のポケット部摺動面や玉に著しい磨耗が発生しているのに対し、本発明例では、保持器のポケット部摺動面に軽微な摺動痕が確認されたのみで、玉には特に問題は生じなかった。これらのことから、本発明例では、高速回転時の玉の進み遅れによる保持器の破損等を防止できると共に、保持器のポケット部と玉との直接金属接触に伴う保持器の摩耗を防止できるので、高速回転性能を向上することができるとわかった。

[高速回転試験２]
本試験では、本発明例仕様の深溝玉軸受に表面窒素濃度が０．０５％の玉を組み込んだ参考例と、本発明例仕様の深溝玉軸受に表面窒素濃度が０．１０％の玉を組み込んだ本発明例１と、本発明例仕様の深溝玉軸受に表面窒素濃度が０．４０％の玉を組み込んだ本発明例２と、を１個ずつ用意し、それぞれを下記の試験条件で回転させ、回転後の玉の状態を観察した。結果を表３に示す。

試験条件は、次の通りである。
回転速度：１５０００ｒｐｍ
荷重：２０００Ｎ
潤滑油：自動車用ＡＴＦ
潤滑方法：強制潤滑給油：０．１００Ｌ／ｍｉｎ
試験時間：５０ｈ

表３から明らかなように、参考例では、玉に摩耗が生じたのに対し、本発明例１では、玉に軽微な摺動痕が生じ、本発明例２では、特に問題は確認されなかった。このことから、本発明例では、ポケット部と玉との直接金属接触に伴う玉の摩耗を防止することができるので、高速回転性能をさらに向上することができるとわかった。

本発明に係る深溝玉軸受を説明するため一部切欠斜視図である。

符号の説明

１０深溝玉軸受
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１２内輪
１２ａ内輪軌道面
１３玉（転動体）
１４波形保持器（保持器）
１５保持器部材
１６球面状凹部
１７平坦部
１８ポケット部
１９リベット

Claims

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に介設される複数の転動体と、前記転動体を円周方向に等間隔に保持する保持器と、を備える深溝玉軸受であって、
前記保持器は、クロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４１５製の波形保持器であり、
前記保持器は、７２７℃以下で窒化を施し、Ｈｖ６５０以上の表面硬さと、１〜２０μｍの化合物層厚さと、を有することを特徴とする深溝玉軸受。
前記転動体は、鋼玉であり、その表面の窒素濃度が０．１％以上０．６％以下、且つ表面硬さがＨｖ７５０〜１０００であることを特徴とする請求項１記載の深溝玉軸受。