JP2973010B2 - グリース封入軸受用鋼球 - Google Patents
グリース封入軸受用鋼球Info
- Publication number
- JP2973010B2 JP2973010B2 JP1312329A JP31232989A JP2973010B2 JP 2973010 B2 JP2973010 B2 JP 2973010B2 JP 1312329 A JP1312329 A JP 1312329A JP 31232989 A JP31232989 A JP 31232989A JP 2973010 B2 JP2973010 B2 JP 2973010B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel ball
- grease
- residual stress
- bearing
- surface layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/32—Balls
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車電装部品（オルタネータ、電磁クラ
ッチ、アイドラプーリー等）及びその他の補機部品用の
グリース封入軸受用鋼球に関する。
ッチ、アイドラプーリー等）及びその他の補機部品用の
グリース封入軸受用鋼球に関する。
（従来の技術） 近時、自動車用電装部品等は、省資源・省エネルギー
指向、部品のコンパクト化の為、小型化・軽量化が一層
進められている。加えて高出力の要求が益々高まってお
り、小型化による出力低下分は高速化することで補われ
ている。この高速化の手段としては、上記オルタネータ
や電磁クラッチを例に採れば、プーリーを出来るだけ小
型化すること、及び伝達効率の低下を防ぐ為プーリーに
伝導ベルトの係合溝を多数達成し、更にベルトのテンシ
ョン力を高くとる手段が採用されている。その為プーリ
ーを支持する軸受には高速回転と高荷重とが共に加わる
ことになる。
指向、部品のコンパクト化の為、小型化・軽量化が一層
進められている。加えて高出力の要求が益々高まってお
り、小型化による出力低下分は高速化することで補われ
ている。この高速化の手段としては、上記オルタネータ
や電磁クラッチを例に採れば、プーリーを出来るだけ小
型化すること、及び伝達効率の低下を防ぐ為プーリーに
伝導ベルトの係合溝を多数達成し、更にベルトのテンシ
ョン力を高くとる手段が採用されている。その為プーリ
ーを支持する軸受には高速回転と高荷重とが共に加わる
ことになる。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような高速化・高荷重化に伴ない、固定側軌道
輪の転走面に生じる剥離（フレーキング）によって、こ
れら軸受が早期に寿命に至る事例が数多く報告されるよ
うになった。この早期寿命を引き起こす剥離は、金属疲
労により生じる通常の転走面表面ないし表層の剥離とは
違い、相当内部の深い部分から突然に生じる特異な破壊
現象を示しており、この異常剥離から生じる軸受寿命
は、通常のグリース封入軸受の計算寿命に比べて十分の
一以下の短寿命を示す。
輪の転走面に生じる剥離（フレーキング）によって、こ
れら軸受が早期に寿命に至る事例が数多く報告されるよ
うになった。この早期寿命を引き起こす剥離は、金属疲
労により生じる通常の転走面表面ないし表層の剥離とは
違い、相当内部の深い部分から突然に生じる特異な破壊
現象を示しており、この異常剥離から生じる軸受寿命
は、通常のグリース封入軸受の計算寿命に比べて十分の
一以下の短寿命を示す。
本発明者等は、上記異常剥離の原因について鋭意探求
した結果、特願平１−6557号で報告した通り、高速化に
よる振動が転走面の鏡面摩耗を引き起こし、それによる
新生面の形成が触媒作用となってグリースが分解し、そ
の際に発生した水素が鋼中に侵入し、水素脆性による剥
離が原因となって短寿命となることを知見した。
した結果、特願平１−6557号で報告した通り、高速化に
よる振動が転走面の鏡面摩耗を引き起こし、それによる
新生面の形成が触媒作用となってグリースが分解し、そ
の際に発生した水素が鋼中に侵入し、水素脆性による剥
離が原因となって短寿命となることを知見した。
而して、上記先行出願では、異常剥離の発生を防止す
る為、問題となる軌道輪の転走面に酸化皮膜を形成する
ようにした。
る為、問題となる軌道輪の転走面に酸化皮膜を形成する
ようにした。
この先願になる酸化皮膜の形成は、此種軸受軌道輪の
異常剥離の発生の抑止に著効を奏すること、出願人によ
ってこれ迄確認されてきた所である。然しながらこのよ
うな軌道輪の異常剥離とは別個に、転動鋼球それ自体の
表面も早期に剥がれ易いと云う第２の異常剥離問題があ
ることがその后判明した。即ち、グリース封入で使用さ
れる軸受に於ては、計算寿命に対して極めて短時間に鋼
球の表面が剥離し、結果的に軸受が短寿命となる現象が
観察され、軌道輪の改善による実用性の向上だけでは片
手落ちとなると云うことである。
異常剥離の発生の抑止に著効を奏すること、出願人によ
ってこれ迄確認されてきた所である。然しながらこのよ
うな軌道輪の異常剥離とは別個に、転動鋼球それ自体の
表面も早期に剥がれ易いと云う第２の異常剥離問題があ
ることがその后判明した。即ち、グリース封入で使用さ
れる軸受に於ては、計算寿命に対して極めて短時間に鋼
球の表面が剥離し、結果的に軸受が短寿命となる現象が
観察され、軌道輪の改善による実用性の向上だけでは片
手落ちとなると云うことである。
本発明それ故軌道輪に続いて鋼球それ自体の異常剥離
の抑止に向けられている。
の抑止に向けられている。
（課題を解決するための手段） 鋼球は一般に取扱上の傷のつきにくさ、軸受音響性能
の向上、転動寿命の向上などのために、製造工程に於
て、ショットピーニング、タンブラー、ローリング加工
（圧縮プレストレス付与）などにより、鋼球表層を加工
硬化させている。このような加工硬化は特に油潤滑のよ
うに、外部からのゴミ異物の混入のある時は、軸受寿命
の延命に著効がある。
の向上、転動寿命の向上などのために、製造工程に於
て、ショットピーニング、タンブラー、ローリング加工
（圧縮プレストレス付与）などにより、鋼球表層を加工
硬化させている。このような加工硬化は特に油潤滑のよ
うに、外部からのゴミ異物の混入のある時は、軸受寿命
の延命に著効がある。
ころがりの際鋼球は負荷域が１個所に固定されていな
いので、グリースからの水素の特定個所での蓄積は起り
にくいが、水素は引張応力の存在する個所に集積すると
いわれており、上述の如く加工硬化処理を施した場合、
表層には接線方向に圧縮残留応力が生成されるので、深
さ方向には引張残留応力が存在すると推定される。接線
方向圧縮残留応力がある場合の深さ方向の引張残留応力
δｒを計算する式を考察した所、次式の如くなった。
いので、グリースからの水素の特定個所での蓄積は起り
にくいが、水素は引張応力の存在する個所に集積すると
いわれており、上述の如く加工硬化処理を施した場合、
表層には接線方向に圧縮残留応力が生成されるので、深
さ方向には引張残留応力が存在すると推定される。接線
方向圧縮残留応力がある場合の深さ方向の引張残留応力
δｒを計算する式を考察した所、次式の如くなった。
〔但し、ａは鋼球の中心から表面までの距離、r0は鋼球
の中心から表層の任意の位置までの距離を表わす（第１
図参照）。またδｒは鋼球の深さ方向、δｔは接線方向
の残留応力である。〕 （１）式でｒ≒roとおけば、 （２）式は（１）式の近似式である。計算が容易な為
実用的に便利であり、以下（２）式を使用することにす
る。
の中心から表層の任意の位置までの距離を表わす（第１
図参照）。またδｒは鋼球の深さ方向、δｔは接線方向
の残留応力である。〕 （１）式でｒ≒roとおけば、 （２）式は（１）式の近似式である。計算が容易な為
実用的に便利であり、以下（２）式を使用することにす
る。
（２）式を用いて計算した表層における深さ方向の引
張残留応力を変えた鋼球を製作し、オルタネータの前側
軸受に組込み、グリース潤滑、高速の条件で耐久試験し
た結果を表１に示すが、深さ方向引張残留応力が大きい
鋼球が明らかに短寿命になっている。
張残留応力を変えた鋼球を製作し、オルタネータの前側
軸受に組込み、グリース潤滑、高速の条件で耐久試験し
た結果を表１に示すが、深さ方向引張残留応力が大きい
鋼球が明らかに短寿命になっている。
グリース潤滑、高速回転以外の使用条件では、引張残
留応力300MPa以上存在する時に繰返し接触圧力を負荷す
れば、疲労亀裂・剥離が発生することは別途に実験的に
確かめられているが、表１の場合150〜200MPaの引張応
力値でも疲労亀裂が発生し、剥離が生じている。
留応力300MPa以上存在する時に繰返し接触圧力を負荷す
れば、疲労亀裂・剥離が発生することは別途に実験的に
確かめられているが、表１の場合150〜200MPaの引張応
力値でも疲労亀裂が発生し、剥離が生じている。
表１のように150〜200MPaで疲労亀裂・剥離が発生す
る原因はグリースの分解による水素の侵入の影響と考え
られる。
る原因はグリースの分解による水素の侵入の影響と考え
られる。
なお、表面を加工硬化しない場合でも、鋼球の短寿命
は発生しないが、加工硬化しない場合は音響レベルが高
く好ましくない。従って、表面の加工硬化処理は必要で
あり、これにより鋼球表層に接線方向の圧縮残留応力が
生成されるが、その際の深さ方向の引張残留応力が50MP
a以上の時に音響対策として効果がある。
は発生しないが、加工硬化しない場合は音響レベルが高
く好ましくない。従って、表面の加工硬化処理は必要で
あり、これにより鋼球表層に接線方向の圧縮残留応力が
生成されるが、その際の深さ方向の引張残留応力が50MP
a以上の時に音響対策として効果がある。
以上の結果より本発明は、グリース封入軸受に用いる
鋼球でその表面が加工硬化処理を受けて、鋼球内部と表
層の硬度差がＨRC１以上あるものに於て、表層の深さ方
向の引張残留応力が最大150MPa以下、好ましくは50〜15
0MPaの範囲にあるグリース封入軸受用鋼球に関する。
鋼球でその表面が加工硬化処理を受けて、鋼球内部と表
層の硬度差がＨRC１以上あるものに於て、表層の深さ方
向の引張残留応力が最大150MPa以下、好ましくは50〜15
0MPaの範囲にあるグリース封入軸受用鋼球に関する。
（作用） 本発明は上記構成及び表１の如く、鋼球の表層の深さ
方向の引張残留応力を最大150MPa以下とすることによっ
て、疲労亀裂・剥離の発生を皆無とする作用がある。こ
の理由としては表面を加工硬化した鋼球の表層の深さ方
向の引張残留応力を、発明に於ては許容値以下にしたた
めに水素の引張応力集積個所への侵入・集積、そしてそ
れによる亀裂の発生を抑制し得るためであろうと考えら
れる。
方向の引張残留応力を最大150MPa以下とすることによっ
て、疲労亀裂・剥離の発生を皆無とする作用がある。こ
の理由としては表面を加工硬化した鋼球の表層の深さ方
向の引張残留応力を、発明に於ては許容値以下にしたた
めに水素の引張応力集積個所への侵入・集積、そしてそ
れによる亀裂の発生を抑制し得るためであろうと考えら
れる。
（発明の効果） 本発明によればグリース封入の自動車電装部品用軸受
に於て、鋼球表層の深さ方向の引張残留応力を150MPa以
下とすることにより、水素原因による異常剥離を抑止す
ることが出来る著効があるので、先願の軌道輪に対する
酸化皮膜処理と相俟って、此種軸受特性を大幅に改善し
て、軸受適性の増大に寄与し得る効果がある。
に於て、鋼球表層の深さ方向の引張残留応力を150MPa以
下とすることにより、水素原因による異常剥離を抑止す
ることが出来る著効があるので、先願の軌道輪に対する
酸化皮膜処理と相俟って、此種軸受特性を大幅に改善し
て、軸受適性の増大に寄与し得る効果がある。
第１図は鋼球の表層に働く接線方向残留応力と深さ方向
残留応力δｒの説明図である。 （符号の説明） ａ……鋼球の中心から表面までの距離、r0……鋼球の中
心から表層の任意の位置までの距離、 δｔ……接線方向の残留応力、δｒ……鋼球の深さ方
向。
残留応力δｒの説明図である。 （符号の説明） ａ……鋼球の中心から表面までの距離、r0……鋼球の中
心から表層の任意の位置までの距離、 δｔ……接線方向の残留応力、δｒ……鋼球の深さ方
向。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−173747（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−190615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270331（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173743（ＪＰ，Ａ) ＲＡＹＤ，ＶＩＮＣＥＮＴ Ｌ，ＣＯ ＱＵＩＬＬＥＴ Ｂ，ＧＵＩＲＡＮＤＥ Ｎ ＱＰ，ＣＨＥＮＥ Ｊ，ＡＵＣＯＵ ＴＵＲＩＥＲＭ “Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｍｂｒｉｆｆｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ”Ｗ ｅａｒ Ｖｏｌ．65 Ｎｏ．１ Ｐ. 103−111（1980) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 7/06 B24C 1/10 F16C 33/32 - 33/66
Claims (1)
- 【請求項１】グリース封入軸受に用いる鋼球で、その表
面が加工硬化処理を受けて鋼球内部と表層の硬度差がHR
C1以上である鋼球において、 表層の深さ方向の引張残留応力が50〜150MPaの範囲にあ
ることを特徴とするグリース封入軸受用鋼球。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312329A JP2973010B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | グリース封入軸受用鋼球 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312329A JP2973010B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | グリース封入軸受用鋼球 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03173714A JPH03173714A (ja) | 1991-07-29 |
| JP2973010B2 true JP2973010B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=18027927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1312329A Expired - Fee Related JP2973010B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | グリース封入軸受用鋼球 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973010B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169654B1 (ko) | 2012-02-02 | 2012-08-03 | (주)시내산업 | 마르텐사이트조직의 표면과 베이나이트조직의 심부를 갖는 그라인딩용 밀(Ｍｉｌｌ)에 사용하는 단조강구 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000050781A1 (fr) * | 1999-02-22 | 2000-08-31 | Nsk Ltd. | Roulement a rouleaux et procede d'usinage d'un l'element de rouleau du roulement |
| JP4900098B2 (ja) * | 2007-07-11 | 2012-03-21 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
-
1989
- 1989-11-30 JP JP1312329A patent/JP2973010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＲＡＹＤ，ＶＩＮＣＥＮＴ Ｌ，ＣＯＱＵＩＬＬＥＴ Ｂ，ＧＵＩＲＡＮＤＥＮ ＱＰ，ＣＨＥＮＥ Ｊ，ＡＵＣＯＵＴＵＲＩＥＲＭ "Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｍｂｒｉｆｆｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ"Ｗｅａｒ Ｖｏｌ．６５ Ｎｏ．１ Ｐ．１０３−１１１（１９８０） |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169654B1 (ko) | 2012-02-02 | 2012-08-03 | (주)시내산업 | 마르텐사이트조직의 표면과 베이나이트조직의 심부를 갖는 그라인딩용 밀(Ｍｉｌｌ)에 사용하는 단조강구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03173714A (ja) | 1991-07-29 |
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