JP2617300B2 - セラミツクス製軸受の取付構造 - Google Patents
セラミツクス製軸受の取付構造Info
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- JP2617300B2 JP2617300B2 JP61254157A JP25415786A JP2617300B2 JP 2617300 B2 JP2617300 B2 JP 2617300B2 JP 61254157 A JP61254157 A JP 61254157A JP 25415786 A JP25415786 A JP 25415786A JP 2617300 B2 JP2617300 B2 JP 2617300B2
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- Japan
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- inner ring
- shaft
- ceramic
- mounting structure
- interference
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、セラミックス製軸受の取付構造、さらに
詳しくは、内輪、外輪および転動体のうち少なくとも内
輪がセラミックスよりなるセラミックス製軸受をセラミ
ックスよりも熱膨脹係数が大きくかつ縦弾性係数が小さ
い金属製の軸に取付ける構造に関する。
詳しくは、内輪、外輪および転動体のうち少なくとも内
輪がセラミックスよりなるセラミックス製軸受をセラミ
ックスよりも熱膨脹係数が大きくかつ縦弾性係数が小さ
い金属製の軸に取付ける構造に関する。
従来の技術とその問題点 セラミックスは金属に比べて高温強度が高いため、高
温領域で使用されるころがり軸受として、内輪、外輪お
よび転動体がセラミックスよりなるセラミックス製軸受
が採用されることがある。ところが、このようなセラミ
ックス製軸受を使用する場合、内輪が取付けられる軸は
金属製であるため、次のような問題がある。すなわち、
金属はセラミックスに比べて熱膨脹が大きく、その差は
高温になるほど大きくなる。また、セラミックスは金属
よりも縦弾性係数が大きく、金属に比べてほとんど変形
しない。したがって、常温において金属製の軸とセラミ
ックス製の内輪のすきまが零であるとすると、使用温度
においては、内輪が軸に比べてほとんど変形していない
状態のままであるから、軸と内輪の間が負のすきまにな
り、内輪には引張り応力が作用する。一般に、セラミッ
クスは引張りに弱く、内輪が破壊する危険性があるので
このように負のすきまになるのは好ましくないとされて
いる。このため、使用温度においても負のすきまが生じ
ないように、常温において軸と内輪の間に正のすきまを
もたせている。ところが、正のすきまがあると、軸と内
輪の間にクリープが生じ、好ましくない。そこで、金属
製の軸とセラミックス製の内輪の間にこれらの熱膨脹の
差を吸収する取付具を設けることも提案されている（Op
eration of an All-Ceramic Mainshaft Roller Bearing
in a J-402Gas-Turbine Engine,C324C、Prepr、Presen
ted ASLE Annu、Meet.（Am.Soc.Lubr.Eng.）（USA）35t
h3C.1〜3C.7（'80））が、このような取付具を使用する
と、構造に複雑になり、しかも取扱いが難しい。
温領域で使用されるころがり軸受として、内輪、外輪お
よび転動体がセラミックスよりなるセラミックス製軸受
が採用されることがある。ところが、このようなセラミ
ックス製軸受を使用する場合、内輪が取付けられる軸は
金属製であるため、次のような問題がある。すなわち、
金属はセラミックスに比べて熱膨脹が大きく、その差は
高温になるほど大きくなる。また、セラミックスは金属
よりも縦弾性係数が大きく、金属に比べてほとんど変形
しない。したがって、常温において金属製の軸とセラミ
ックス製の内輪のすきまが零であるとすると、使用温度
においては、内輪が軸に比べてほとんど変形していない
状態のままであるから、軸と内輪の間が負のすきまにな
り、内輪には引張り応力が作用する。一般に、セラミッ
クスは引張りに弱く、内輪が破壊する危険性があるので
このように負のすきまになるのは好ましくないとされて
いる。このため、使用温度においても負のすきまが生じ
ないように、常温において軸と内輪の間に正のすきまを
もたせている。ところが、正のすきまがあると、軸と内
輪の間にクリープが生じ、好ましくない。そこで、金属
製の軸とセラミックス製の内輪の間にこれらの熱膨脹の
差を吸収する取付具を設けることも提案されている（Op
eration of an All-Ceramic Mainshaft Roller Bearing
in a J-402Gas-Turbine Engine,C324C、Prepr、Presen
ted ASLE Annu、Meet.（Am.Soc.Lubr.Eng.）（USA）35t
h3C.1〜3C.7（'80））が、このような取付具を使用する
と、構造に複雑になり、しかも取扱いが難しい。
この発明の目的は、上記の問題を解決したセラミック
ス製軸受の取付構造の提供することにある。
ス製軸受の取付構造の提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、セラミックス製の内輪とセラミックス
よりも熱膨脹係数が大きくかつ縦弾性係数が小さい金属
製の軸のはめあいについて研究を重ねた結果、熱間加圧
焼結法または熱間等圧加圧焼結法により成形された窒化
ケイ素またはサイアロンを内輪に使用すれば、円周応力
が所定値以下となるような締めしろを与えても内輪が破
損しないことを見出し、この発明を完成した。
よりも熱膨脹係数が大きくかつ縦弾性係数が小さい金属
製の軸のはめあいについて研究を重ねた結果、熱間加圧
焼結法または熱間等圧加圧焼結法により成形された窒化
ケイ素またはサイアロンを内輪に使用すれば、円周応力
が所定値以下となるような締めしろを与えても内輪が破
損しないことを見出し、この発明を完成した。
すなわち、この発明によるセラミックス製軸受の取付
構造は、内輪が熱間加圧焼結法または熱間等圧加圧焼結
法により成形された窒化ケイ素またはサイアロンよりな
り、使用時に熱膨脹した軸により、内輪が軸を構成する
金属に比べてほとんど変形していない状態のままで内輪
の円周応力が所定値以下になるように、内輪との間に締
めしろが付与されていることを特徴とするものである。
構造は、内輪が熱間加圧焼結法または熱間等圧加圧焼結
法により成形された窒化ケイ素またはサイアロンよりな
り、使用時に熱膨脹した軸により、内輪が軸を構成する
金属に比べてほとんど変形していない状態のままで内輪
の円周応力が所定値以下になるように、内輪との間に締
めしろが付与されていることを特徴とするものである。
たとえば、使用時に内輪の円周応力が20kgf/mm2以下
となるように軸が内輪に直接に圧入されている。このよ
うにすれば、軸が内輪に直接に圧入されていても、内輪
が破損することがない。
となるように軸が内輪に直接に圧入されている。このよ
うにすれば、軸が内輪に直接に圧入されていても、内輪
が破損することがない。
発明の作用および効果 使用時に熱膨脹した軸により内輪との間に締めしろが
与えられているので、これらの間にクリープが生じるこ
とがなく、内輪が熱間加圧焼結法または熱間等圧加圧焼
結法により成形さた窒化ケイ素またはサイアロンなり、
使用時に内輪の円周応力が所定値以下となるように軸と
内輪の間に締めしろが付与されているから、セラミック
ス製の内輪が軸を構成する金属に比べてほとんど変形し
ていない状態のままであっても、内輪が破損することが
ない。
与えられているので、これらの間にクリープが生じるこ
とがなく、内輪が熱間加圧焼結法または熱間等圧加圧焼
結法により成形さた窒化ケイ素またはサイアロンなり、
使用時に内輪の円周応力が所定値以下となるように軸と
内輪の間に締めしろが付与されているから、セラミック
ス製の内輪が軸を構成する金属に比べてほとんど変形し
ていない状態のままであっても、内輪が破損することが
ない。
実 施 例 次に、上記効果を実証するために、この発明の実施例
を例示する。
を例示する。
まず、表１に示すような試験片すなわち窒化ケイ素製
の内輪とステンレス鋼製の軸を準備した。なお、軸の軸
心部には、ヒータを通すための穴を形成した。内輪の外
径は38.5mm、内径は30mmである。また、軸の外径は30m
m、穴の内径は10mmである。
の内輪とステンレス鋼製の軸を準備した。なお、軸の軸
心部には、ヒータを通すための穴を形成した。内輪の外
径は38.5mm、内径は30mmである。また、軸の外径は30m
m、穴の内径は10mmである。
次に、内輪を軸の穴の部分の外側にはめ、軸の穴にヒ
ータを挿入して、これらを加熱した。これと同時に、熱
電対により軸の外面および内輪の外面の温度を測定し、
レーザー測定器により軸の外径および内輪の外径を測定
した。内輪の内径は軸を挿入する前に上記測定器により
温度を変えて寸法を測定しておき、これらの測定値から
計算により軸と内輪の締めしろを求めた。なお、締めし
ろを求める場合、内輪内面の温度は軸外面の温度と等し
いと考えた。また、軸の外径の寸法と温度が内輪の両端
で同じになるように、加熱速度を制御した。上記の試験
は、内輪の外径がリングなどの規制物などにより何ら拘
束されない状態で行なった。
ータを挿入して、これらを加熱した。これと同時に、熱
電対により軸の外面および内輪の外面の温度を測定し、
レーザー測定器により軸の外径および内輪の外径を測定
した。内輪の内径は軸を挿入する前に上記測定器により
温度を変えて寸法を測定しておき、これらの測定値から
計算により軸と内輪の締めしろを求めた。なお、締めし
ろを求める場合、内輪内面の温度は軸外面の温度と等し
いと考えた。また、軸の外径の寸法と温度が内輪の両端
で同じになるように、加熱速度を制御した。上記の試験
は、内輪の外径がリングなどの規制物などにより何ら拘
束されない状態で行なった。
２つの内輪No.1とNo.2の試験結果を表２と表３に示
す。
す。
表２および表３において、測定結果は、時間の経過に
したがって上から順に示している。これらより、加熱に
より温度が上昇すると、ステンレス鋼とセラミックスの
熱膨脹の差により締めしろが増加することがわかる。
したがって上から順に示している。これらより、加熱に
より温度が上昇すると、ステンレス鋼とセラミックスの
熱膨脹の差により締めしろが増加することがわかる。
内輪No.1の場合、締めしろが33μｍになるまで破損し
なかった。
なかった。
内輪No.2の場合、締めしろが37μｍになったときに破
損した。
損した。
ところで、内輪と軸のはめあい面の面圧Ｐとはめあい
による内輪の最大円周応力σは、ころがり軸受のはめあ
い計算式より、次のように表わされる。
による内輪の最大円周応力σは、ころがり軸受のはめあ
い計算式より、次のように表わされる。
ここで、 d:内輪内径 Di:内輪外径 △deff:内輪の有効締めしろ do:軸内径 EB:セラミックスの縦弾性係数 νB:セラミックスのポアソン比 ES:SUS303の縦弾性係数 νS:SUS303のポアソン比 内輪No.1について、締めしろが33μｍのときのＰとσ
を上記の式（１）および（２）より求めると次のように
なる。
を上記の式（１）および（２）より求めると次のように
なる。
Ｐ＝5.6kgf/mm2 σ＝22.9kgf/mm2 したがって、内輪No.1は、円周応力が22.9kgf/mm2に
なっても破損しなかったことになる。
なっても破損しなかったことになる。
また、同様に、内輪No.2について、締めしろが37μｍ
のときのＰとσを求めると、次のようになる。
のときのＰとσを求めると、次のようになる。
Ｐ＝6.33kgf/mm2 σ＝25.9kgf/mm2 したがって、内輪No.2は、円周応力が25.9kgf/mm2に
なったときに破損したことになる。
なったときに破損したことになる。
以上の結果より、円周応力がたとえば20kgf/mm2以下
となるようにすれば、軸を内輪に直接に圧入しても内輪
は破損しない。
となるようにすれば、軸を内輪に直接に圧入しても内輪
は破損しない。
フロントページの続き (72)発明者 六角 和夫 大阪市南区鰻谷西之町２番地 光洋精工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−74912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180021（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】内輪、外輪および転動体の少なくとも内輪
がセラミックスよりなるセラミックス製軸受とセラミッ
クスよりも熱膨脹係数が大きくかつ縦弾性係数が小さい
金属製の軸との取付構造であって、 内輪が熱間加圧焼結法または熱間等圧加圧焼結法により
成形された窒素ケイ素またサイアロンよりなり、使用時
に熱膨脹した軸により、内輪が軸を構成する金属に比べ
てほとんど変形していない状態のままで内輪の円周応力
が所定値以下になるように、内輪との間に締めしろが付
与されていることを特徴とするセラミックス製軸受の取
付構造。 - 【請求項２】使用時に内輪の円周応力が20kgf/mm2以下
となるように軸が内輪に直接に圧入されていることを特
徴とする請求項１のセラミックス製軸受の取付構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254157A JP2617300B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | セラミツクス製軸受の取付構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254157A JP2617300B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | セラミツクス製軸受の取付構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63111318A JPS63111318A (ja) | 1988-05-16 |
| JP2617300B2 true JP2617300B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17261017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61254157A Expired - Lifetime JP2617300B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | セラミツクス製軸受の取付構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617300B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621330B2 (ja) * | 1988-06-15 | 1994-03-23 | 株式会社日立製作所 | 連続溶融金属めっき装置及びその使用方法 |
| JP2007009950A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Jtekt Corp | Ｖ型プーリ式無段変速機 |
| EP1950436B1 (en) | 2005-10-27 | 2017-10-11 | NSK Ltd. | Insulating rolling bearing for use in prevention of electric corrosion, method for manufacture thereof, and bearing device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174912A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-17 | Toshiba Corp | 原子力プラント用回転機 |
| JPS61180021A (ja) * | 1985-02-01 | 1986-08-12 | Saiteku Kk | セラミツク製軸受リングの製造方法 |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP61254157A patent/JP2617300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63111318A (ja) | 1988-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |