JP4603779B2 - 大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受レースをその固有軸線を中心として回転させながら加熱するために、間隔を確保すると同時に、焼入れすべきエッジ層を、少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を同時に急冷する形式の、焼入れされたエッジ層を有する少なくとも１つの転動軌道を備えた大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明との関連においていう大形ころがり軸受とは、軸方向に穿設された貫通孔又はねじ孔を介して接続構造とねじ締結された軸受レースを備えたころがり軸受を意味する。大形ころがり軸受は、構造に応じて単列のころ列又は複列のころ列を有することができる。各ころ列にはその場合２つの転動軌道（レースウェイ）が配設されており、両転動軌道は２〜３個の軸受レース内に切削加工によって製作され、次いで焼入れ処理を施される。前記軸受レースは、突起リング、支持リング、保持リング、円板形アキシャルリング等々として構成することができる。
【０００３】
大形ころがり軸受の軸受レースの転動軌道は、公知の方法では、誘導式に送り焼入れを施される（誘導送り焼入れ）。その場合誘導コイル（誘導子）及び、これに固定されたシャワーは、レース径に比例して、焼入れを施すべき転動軌道の小さなセグメントで配置されている。焼入れを施すために誘導子とシャワーは、軸受レースを定送りしつつ軸受リングの転動軌道の輪郭を周方向で１回擦過するので、転動軌道の各セグメントは連続的に加熱され、かつ急冷（焼入れ）される。この方法の顕著な欠点は、焼入れの終端点において方法に起因した小さな焼入れ不全のセグメント（スリップ）が生じ、このセグメント域では転動軌道が軟質のままになり、従って軸受の支持能が低下されていることである。
【０００４】
更にまた大形ころがり軸受の軸受レースの転動軌道を、アセチレン・酸素火炎で加熱し、次いで油浴又はエマルジョン浴で急冷することは公知である。このいわゆる「火炎焼入れ法」の場合には、焼入れすべき転動軌道の全周にわたって複数のトーチが均等分配して配置され、かつ、原則として垂直に配置された軸受レース軸線を中心として該軸受レースを回転することによって、軸受レース全周の同時加熱並びに均等加熱が得られる。軸受レースの焼入れすべき転動軌道が設定温度に達した直後に、前記トーチは遮断され、かつ該軸受レースは急冷のために油浴又はエマルジョン浴内に浸漬される。この公知の方法の顕著な欠点は、一面において、爆発性混合ガスの操作によって操作工が危険に曝されており、かつ著しい騒音が発生する点にある。また他面において加熱条件の正確な制御が著しく制約されているので、種々の好ましからぬ強度特性（低強度、粗粒状組織）が、焼入れを施した転動軌道内に生じるので、その結果、当該軸受レースの支持能は低下することになる。
【０００５】
転動軌道を含む円筒エレメントをその固有軸線を中心として回転させながら加熱するために、焼入れすべきエッジ層を、間隔を確保すると同時に少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を冷却媒体の撒布によって急冷する形式の、エッジ層に焼入れの施された少なくとも１つの、溝状凹みを有する転動軌道を製造する方法がすでに公知になっている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
前記形式の公知の方法が、慣用のように、つまり転動軌道の全周にわたって転動軌道と誘導子との間隔を一定にして構成される限り、前記誘導子は、強力な加熱作用を得るために、当該転動軌道にできる限り近くに接近するように構成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−１４１８２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、転動軌道全周ににわたって均一に（スリップなしに）高い硬度と微粒状組織を生ぜしめ得るように焼入れを施す、大形ころがり軸受用の軸受レースの製造法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
明細書冒頭で述べた形式の方法において、前記課題を解決する本発明の構成手段は、焼入れすべきエッジ層の表面からの誘導子の距離（いわゆる結合距離）が、ラジアル転動軌道の場合にはエッジ焼入れ深さの１〜２倍であり、また軸受レースの内面に境を接するアキシャル転動軌道の場合にはアウターエッジにおいてエッジ焼入れ深さの０．６〜１倍、インナーエッジにおいてエッジ焼入れ深さの１．５〜２倍であり、しかも前記誘導子距離がアウターエッジからインナーエッジへ連続的に変化しており、かつ軸受レースの内面の直径よりも大きな内径を有するアキシャル転動軌道の場合には前記誘導子距離が一様にエッジ焼入れ深さ の０．６〜１倍である点にある。回転する軸受レースの周速度はその場合、０．２ｍ／ｓｅｃのオーダー範囲にあるのが有利である。
【００１０】
本発明の方法によって、転動軌道全体の均一なスリップのない焼入れが得られるばかりでなく、従来公知の方法に対比して、焼入れプロセス時間も著しく短縮されることになる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載した構成手段から明らかである。特に有利には、焼入れすべきエッジ層が非焼入れ域の傍に位置している限り、誘導子による加熱前に、焼入れすべきエッジ層を非焼入れ域から表面的に隔離する突切り部を軸受レースに設けるようにする。
【００１２】
大形ころがり軸受の軸受レース用の転動軌道は、ラジアル転動軌道又はアキシャル転動軌道として構成することができる。その場合、ラジアル転動軌道は、軸受の回転軸線に対して半径方向に負荷可能であり、かつ、円筒形転動体（円筒ころ）を使用する限り、円筒形表面を有するように形成されている。
【００１３】
アキシャル転動軌道は、軸受の回転軸線の方向に負荷可能であり、かつ例えば回転軸線に対して垂直に配置された１つの扁平な円環面によって形成することができる。
【００１４】
焼入れされたエッジ層の傍に、隣接した非焼入れ域が存在しているという文言規定は、円筒形に形成された半径方向のアウター転動軌道の場合には、ラジアル転動軌道に等しい外径或いは該ラジアル転動軌道よりも小さな又は大きな外径を選択的に有する材料域を含み、また扁平なアキシャル転動軌道の場合には、同一平面内に位置する表面域、或いはアキシャル転動軌道に対比して凸設又は凹設形成された領域に位置する表面域を含むものとする。
【００１５】
その場合更に、エッジ焼入れ深さの１〜２倍に相当する突切り深さを有する突切り部を軸受レース内に穿設するようにする。
【００１６】
焼入れすべき転動軌道の傍に、隣接した段付けされた非焼入れ域を有する軸受レースに規定通りに焼入れを施し、かつ前記段付けされた非焼入れ域の強度特性には影響を及ぼさないようにするために本発明では、軸受レースの、隣接した段付けされた非焼入れ域に対して誘導子が、エッジ焼入れ深さの１．５〜２倍に相当する側方間隔をとって配置される。ここで云う隣接した段付け域は、焼入れすべきアキシャル転動軌道の場合には、境を接する半径方向面を有する領域であり、また焼入れすべきラジアル転動軌道の場合には、境を接する軸方向端面を有する領域である。
【００１７】
本発明の方法は、焼入れすべき転動軌道に加熱のために対面した誘導子面が、焼入れすべき転動軌道の表面に実質的に等しくなっている装置を用いて実施され、その場合誘導子は単巻条又は多巻条に構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
それぞれ部分的な概略横断面で示した図面に基づいて、次に本発明の実施例を詳説する。
【００１９】
図１に示したアウター軸受レース又は軸受アウターリング１は、その内面の中央に配置されたラジアル転動軌道３及び軸受アウターリングの各端面で終わる非焼入れ域２を有しており、前記ラジアル転動軌道３の幅ｂは、軸受アウターリングの全幅よりも小である。前記ラジアル転動軌道３はその場合、前記非焼入れ域２から突切り部４によって表面的に区切られている。
【００２０】
ラジアル転動軌道３の領域は、エッジ焼入れ深さＴを有し、かつ突切り部４は、前記エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍に相当する突切り深さｔを有している。転動軌道域を加熱するために、多重巻きのリング形誘導子（誘導コイル）５が設けられており、該誘導子の幅は実質的にラジアル転動軌道３の幅ｂに等しいか、又はこれよりも僅かに小である。誘導子５の外径は、軸受アウターリング１もしくはラジアル転動軌道３の内面の内径よりも結合距離ａの２倍分だけ小である。結合距離ａはこの場合、エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍のオーダー範囲にあるのが有利である。
【００２１】
図２に示した実施例では、インナー軸受レース又は軸受インナーリング６は半径方向外位の転動軌道８を備えている。該転動軌道は、軸受インナーリング６の中央に形成されており、かつ２つの非焼入れ域７の中間に位置しており、該非焼入れ域自体は、考えられる範囲の端面（つまり図２で見て上位端面と下位端面）にまで達している。転動軌道８は突切り部９によって各非焼入れ域７から隔離されており、前記突切り部９の寸法は実質的に、図１に示した突切り部４の寸法に等しい。
【００２２】
転動軌道８の領域を加熱するために誘導子１０が設けられており、該誘導子は軸受インナーリング６の回転軸線Ａを中心として同心的に配置されており、かつ該誘導子の直径は、軸受インナーリング６の外径よりも、結合距離ａの２倍分だけ大である。誘導子１０の幅はやはり実質的にラジアル転動軌道８の幅に等しいか又は該幅よりも僅かに小である。
【００２３】
図１及び図２に示した実施例の変化態様では、本発明は、ラジアル転動軌道３及び／又は転動軌道８が片側又は両側で軸受アウターリング１もしくは軸受インナーリング６の端面にまで達する実施形態でも適用することができる。このような変化態様の軸受レースに焼入れを施すためには本発明では、誘導子５もしくは誘導子１０の幅だけが相応に適合されるにすぎない。
【００２４】
図１及び図２に示した軸受レースの更なる変化態様が図３及び図４に示されている。当該軸受レース１１，１６では、焼入れを施すべき転動軌道１３もしくは１８はそれぞれ当該軸受レースの一方の端面を起点として、実質的に軸受レースの中点まで延在し、該中点で突切り部１４，１９によって、非焼入れ軸受保持器フランジ１２，１７から表面的に区切られている。転動軌道に対応配設された誘導子１５，２０の寸法並びに結合距離ａ及び突切り深さｔは、図１及び図２に基づいて説明した記載事項に相当する。
【００２５】
転動軌道領域の申し分のない完全焼入れを達成するために配慮すべきことは、誘導子１５，２０と、各転動軌道１３，１８に並んで配置もしくは該転動軌道に隣接配置された軸受保持器フランジ１２，１７の、前記誘導子寄り端面との間の側方間隔ｃが、エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍のオーダー範囲内にあることである。
【００２６】
図５〜図８には、アキシャル転動軌道に焼入れを施す場合の実施例が図示されている。図５に示した軸受レース２１の場合、焼入れを施すべき転動軌道２３は端面の外側部分を占めており、かつ軸受レース２１の外周面で終わっている。前記転動軌道２３に並んで位置していて前記軸受レースの内面にまで達している非焼入れ域２２もやはり突切り部２４によって前記転動軌道から表面的に区切られている。
【００２７】
転動軌道２３を加熱するために設けられた誘導子２５は、転動軌道２３に実質的に等しいリング面を有しており、かつ該転動軌道に対して結合距離ａを隔てて対置しており、該結合距離ａ並びに突切り深さｔは、図１及び図２の実施例に相応して設計されている。
【００２８】
図６に示した軸受レース２６の場合には、幅ｂを有する軸方向の転動軌道２８は、該軸受レースの内面と面整合するように配置されている。該転動軌道２８を加熱するために誘導子３０が設けられており、該誘導子の転動軌道寄り面は截頭円錐体の套面を成しており、しかもアウターエッジにおける結合距離ａ１は、誘導子３０のインナーエッジにおける結合距離ａ２よりも小である。その場合小さい方の結合距離ａ１は実質的に、図１及び図２に示した実施例の結合距離ａに等しいのに対して、大きい方の結合距離ａ２は、エッジ焼入れ深さの１．５倍〜２倍のオーダー範囲にあり、従って実質的に結合距離ａ１の２倍に相当する。
【００２９】
前記転動軌道２８はやはり突切り部２９によって、軸受レース２６の外周面の方に方位づけられた非焼入れエッジ域２７から表面的に区切られている。
【００３０】
図７に示した軸受レース３１及び図８に示した軸受レース３６はそれぞれ、１つの円筒リング形区分３２，３７を有し、各円筒リング形区分は転動軌道３３，３８を超えて突出し、かつ軸受保持器として役立つ。
【００３１】
この場合も転動軌道３３，３８は、その傍に並んで配置された円筒リング形区分又は構成部分３２，３７から、それぞれ突切り部３４，３９によって区切られている。
【００３２】
転動軌道３３はその場合、軸受レース３１の外側部分を超えてその外周面にまで達しているのに対して、転動軌道３８は軸受レース３６の内側部分を占有して該軸受レースの内周面にまで達している。転動軌道３３（図７）を加熱するためには、図５に示した軸受レース２１の転動軌道２３を加熱するのと同等の誘導子を使用することが可能である。この場合配慮すべき点は、円筒リング形区分３２に対する誘導子３５の側方間隔ｃが所要寸法を有していることである。転動軌道３８（図８）を加熱するためには、軸受レース２６の転動軌道２８を加熱するのと同等の誘導子４０を使用することが可能であり、しかも結合距離ａ１，ａ２も、図６に基づいて説明した形式で構成することができる。
【００３３】
図９には、回転軸線Ａを有する３列形ころ軸受４１が示されており、該ころ軸受はアウターリング又はノーズリング４４及び、支持リング４３と保持リング４２とから成るインナーリングユニットを有している。前記ノーズリング４４は２つの誘導子と共に、図１０において再度図示されている。
【００３４】
支持リング４３及び保持リング４２は、それぞれ軸受の回転軸線Ａに対して平行に方位づけられていて互いに軸整合する、ボルト（図示せず）を収容するための孔４６，４６′を有しており、前記ボルトは、両リングつまり保持リング４２と支持リング４３を互いに結合してインナーリングユニットを形成し、該インナーリングユニット自体は、図示を省いた接続構造と結合している。ノーズリング４４も同じく、軸受の回転軸線Ａに対して平行に方位づけられていてボルトを収容するための貫通孔４５を有しており、前記ボルトによってノーズリング４４をベース構造に固定することが可能である。
【００３５】
（下位に図示した）支持リング４３が１つのアキシャル転動軌道４９と１つの半径方向アウター転動軌道４８とを有しているのに対して、（上位に図示した）保持リング４２は、１つのアキシャル転動軌道４７を備えている。
【００３６】
ノーズリング４４の、図面で見て右手に位置する内面側には、リング状又はフランジ状の凸設部が形成されており、該凸設部は、半径方向内位のインナー転動軌道５１並びに軸方向上位及び軸方向下位のインナー転動軌道５０を装備している。接続構造は、インナーリングユニット４２，４３を介して、しかも半径方向ではラジアルころ５３及び軸方向ではアキシャルころ５２，５４を介在させてノーズリング４４のインナー転動軌道５０，５１に支持されている。前記転動体つまりラジアルころ５３及びアキシャルころ５２，５４は、図示を省いたころ保持器（ローラケージ）内にそれぞれまとめられており、各ころ保持器は、インナーリングユニット４２，４３もしくはノーズリング４４の相当部分に沿って案内される。
【００３７】
図１０の図示から判るように、半径方向内位のインナー転動軌道５１及び軸方向上下の両インナー転動軌道５０に隣接した非焼入れ域５５，５７は、突切り深さｔを有する突切り部５８によってそれぞれ表面的に切除されている。同等のことは、インナー転動軌道５０に接続していてノーズリング４４の上下端面にまで達する非焼入れ域５６についても該当する。前記の各非焼入れ域５６は突切り部５９によって、隣接した軸方向のインナー転動軌道５０から隔てられている。
【００３８】
ころ軸受４１の考えられる範囲の転動軌道域の加熱は基本的に、前述の方式で実施することができる。半径方向のインナー転動軌道５１のエッジ層に対して加熱作用を及ぼすために、図１０によれば、図１の誘導子５に実質的に等しい誘導子６０が設けられている。軸方向上位のインナー転動軌道５０のエッジ層を加熱するために設けられた誘導子６１は、図８の誘導子４１に実質的に等しく、その場合の数値ａ１，ａ２，ｃ及びｔは、前記の形式で設計されている。軸方向のインナー転動軌道５０に対しては、やはり誘導子６１によって作用を及ぼすことが可能であり、その場合の誘導子の配置は、軸方向下位のインナー転動軌道５０の別の方位づけに適合されねばならない。
【００３９】
その他の点では本発明の方法は、図１０に示した誘導子６０，６１を、それぞれ時間的に分けて使用し、かつ該当する転動軌道（軸方向上位もしくは軸方向下位のインナー転動軌道５０、半径方向のインナー転動軌道５１）の加熱後にその都度ノーズリング４４を急冷するように実施される。
【００４０】
軸方向上位及び軸方向下位のインナー転動軌道５０の処理のためには、例えば図７についての説明を参照されたい。半径方向アウター転動軌道４８は、図４に基づいて説明したような形式で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リング形誘導子と共に示したインナーラジアル転動軌道を有する軸受レースの断面図である。
【図２】誘導子と共に示したアウターラジアル転動軌道を有する軸受レースの断面図である。
【図３】誘導子と共に示した保持器及びインナーラジアル転動軌道を有する保持リングの断面図である。
【図４】誘導子と共に示した軸受保持器及びアウターラジアル転動軌道を有する保持リングの断面図である。
【図５】軸受レースの中点から該軸受レースの周面にまで達するアキシャル転動軌道を有する軸受レース並びに誘導子の断面図である。
【図６】軸受レースの内面から軸受レースの中点にまで達するアキシャル転動軌道を有する軸受レース並びに誘導子の断面図である。
【図７】外位に位置するアキシャル転動軌道及び内位に配置された軸受保持器を有するアキシャルリング並びに誘導子の断面図である。
【図８】内位に位置する軸方向転動面及び外位に配置された軸受保持器を有するアキシャルリング並びに誘導子の断面図である。
【図９】３列式ころ回転支承装置の断面図である。
【図１０】図９に示したノーズリング並びに該ノーズリングに対応配設された誘導子の断面図である。
【符号の説明】
１ アウター軸受レース又は軸受アウターリング、 ２ 非焼入れ域、 ３ ラジアル転動軌道、 ４ 突切り部、 ５ 誘導子、 ６ インナー軸受レース又は軸受インナーリング、 ７ 非焼入れ域、 ８ ラジアル転動軌道、 ９ 突切り部、 １０ 誘導子、 １１ 軸受レース、 １２ 非焼入れ軸受保持器フランジ、 １３ 焼入れを施すべき転動軌道、 １４ 突切り部、 １５ 誘導子、 １６ 軸受レース、 １７ 非焼入れ軸受保持器フランジ、 １８ 焼入れを施すべき転動軌道、 １９ 突切り部、 ２０ 誘導子、 ２１ 軸受レース、 ２２ 非焼入れ域、 ２３ 転動軌道、 ２４ 突切り部、 ２５ 誘導子、 ２６ 軸受レース、 ２７ 非焼入れエッジ域、 ２８ 転動軌道、 ２９ 突切り部、 ３０ 誘導子、 ３１ 軸受レース、 ３２ 円筒リング形区分、 ３３ 転動軌道、 ３４ 突切り部、 ３６ 軸受レース、 ３７ 円筒リング形区分、 ３８ 転動軌道、 ３９ 突切り部、 ４０ 誘導子、 ４１ ３列形ころ軸受、 ４２ 保持リング、 ４３ 支持リング、 ４４ アウターリング又はノーズリング、 ４５ 貫通孔、 ４６，４６′ 孔、 ４７ アキシャル転動軌道、 ４８ 半径方向アウター転動軌道、 ４９ アキシャル転動軌道、 ５０ 軸方向のインナー転動軌道、 ５１ 半径方向のインナー転動軌道、 ５２ アキシャルころ、 ５３ ラジアルころ、 ５４ アキシャルころ、 ５５ 非焼入れ域、 ５６ 非焼入れ域、 ５７ 非焼入れ域、 ５８突切り部、 ５９ 突切り部、 ６０，６１ 誘導子、 Ａ 回転軸線、 ａ結合距離、 ａ１ アウターエッジにおける結合距離、 ａ２ インナーエッジにおける結合距離、 ｂ 転動軌道の幅、 ｃ 側方間隔、 Ｔ エッジ焼入れ深さ、 ｔ 突切り深さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受レースをその固有軸線を中心として回転させながら加熱するために、間隔を確保すると同時に、焼入れすべきエッジ層を、少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を同時に急冷する形式の、焼入れされたエッジ層を有する少なくとも１つの転動軌道を備えた大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明との関連においていう大形ころがり軸受とは、軸方向に穿設された貫通孔又はねじ孔を介して接続構造とねじ締結された軸受レースを備えたころがり軸受を意味する。大形ころがり軸受は、構造に応じて単列のころ列又は複列のころ列を有することができる。各ころ列にはその場合２つの転動軌道（レースウェイ）が配設されており、両転動軌道は２〜３個の軸受レース内に切削加工によって製作され、次いで焼入れ処理を施される。前記軸受レースは、突起リング、支持リング、保持リング、円板形アキシャルリング等々として構成することができる。
【０００３】
大形ころがり軸受の軸受レースの転動軌道は、公知の方法では、誘導式に送り焼入れを施される（誘導送り焼入れ）。その場合誘導コイル（誘導子）及び、これに固定されたシャワーは、レース径に比例して、焼入れを施すべき転動軌道の小さなセグメントで配置されている。焼入れを施すために誘導子とシャワーは、軸受レースを定送りしつつ軸受リングの転動軌道の輪郭を周方向で１回擦過するので、転動軌道の各セグメントは連続的に加熱され、かつ急冷（焼入れ）される。この方法の顕著な欠点は、焼入れの終端点において方法に起因した小さな焼入れ不全のセグメント（スリップ）が生じ、このセグメント域では転動軌道が軟質のままになり、従って軸受の支持能が低下されていることである。
【０００４】
更にまた大形ころがり軸受の軸受レースの転動軌道を、アセチレン・酸素火炎で加熱し、次いで油浴又はエマルジョン浴で急冷することは公知である。このいわゆる「火炎焼入れ法」の場合には、焼入れすべき転動軌道の全周にわたって複数のトーチが均等分配して配置され、かつ、原則として垂直に配置された軸受レース軸線を中心として該軸受レースを回転することによって、軸受レース全周の同時加熱並びに均等加熱が得られる。軸受レースの焼入れすべき転動軌道が設定温度に達した直後に、前記トーチは遮断され、かつ該軸受レースは急冷のために油浴又はエマルジョン浴内に浸漬される。この公知の方法の顕著な欠点は、一面において、爆発性混合ガスの操作によって操作工が危険に曝されており、かつ著しい騒音が発生する点にある。また他面において加熱条件の正確な制御が著しく制約されているので、種々の好ましからぬ強度特性（低強度、粗粒状組織）が、焼入れを施した転動軌道内に生じるので、その結果、当該軸受レースの支持能は低下することになる。
【０００５】
転動軌道を含む円筒エレメントをその固有軸線を中心として回転させながら加熱するために、焼入れすべきエッジ層を、間隔を確保すると同時に少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を冷却媒体の撒布によって急冷する形式の、エッジ層に焼入れの施された少なくとも１つの、溝状凹みを有する転動軌道を製造する方法がすでに公知になっている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
前記形式の公知の方法が、慣用のように、つまり転動軌道の全周にわたって転動軌道と誘導子との間隔を一定にして構成される限り、前記誘導子は、強力な加熱作用を得るために、当該転動軌道にできる限り近くに接近するように構成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−１４１８２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、転動軌道全周ににわたって均一に（スリップなしに）高い硬度と微粒状組織を生ぜしめ得るように焼入れを施す、大形ころがり軸受用の軸受レースの製造法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
明細書冒頭で述べた形式の方法において、前記課題を解決する本発明の構成手段は、焼入れすべきエッジ層の表面からの誘導子の距離（いわゆる結合距離）が、ラジアル転動軌道の場合にはエッジ焼入れ深さの１〜２倍であり、また軸受レースの内面に境を接するアキシャル転動軌道の場合にはアウターエッジにおいてエッジ焼入れ深さの０．６〜１倍、インナーエッジにおいてエッジ焼入れ深さの１．５〜２倍であり、しかも前記誘導子距離がアウターエッジからインナーエッジへ連続的に変化しており、かつ軸受レースの内面の直径よりも大きな内径を有するアキシャル転動軌道の場合には前記誘導子距離が一様にエッジ焼入れ深さ の０．６〜１倍である点にある。回転する軸受レースの周速度はその場合、０．２ｍ／ｓｅｃのオーダー範囲にあるのが有利である。
【００１０】
本発明の方法によって、転動軌道全体の均一なスリップのない焼入れが得られるばかりでなく、従来公知の方法に対比して、焼入れプロセス時間も著しく短縮されることになる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載した構成手段から明らかである。特に有利には、焼入れすべきエッジ層が非焼入れ域の傍に位置している限り、誘導子による加熱前に、焼入れすべきエッジ層を非焼入れ域から表面的に隔離する突切り部を軸受レースに設けるようにする。
【００１２】
大形ころがり軸受の軸受レース用の転動軌道は、ラジアル転動軌道又はアキシャル転動軌道として構成することができる。その場合、ラジアル転動軌道は、軸受の回転軸線に対して半径方向に負荷可能であり、かつ、円筒形転動体（円筒ころ）を使用する限り、円筒形表面を有するように形成されている。
【００１３】
アキシャル転動軌道は、軸受の回転軸線の方向に負荷可能であり、かつ例えば回転軸線に対して垂直に配置された１つの扁平な円環面によって形成することができる。
【００１４】
焼入れされたエッジ層の傍に、隣接した非焼入れ域が存在しているという文言規定は、円筒形に形成された半径方向のアウター転動軌道の場合には、ラジアル転動軌道に等しい外径或いは該ラジアル転動軌道よりも小さな又は大きな外径を選択的に有する材料域を含み、また扁平なアキシャル転動軌道の場合には、同一平面内に位置する表面域、或いはアキシャル転動軌道に対比して凸設又は凹設形成された領域に位置する表面域を含むものとする。
【００１５】
その場合更に、エッジ焼入れ深さの１〜２倍に相当する突切り深さを有する突切り部を軸受レース内に穿設するようにする。
【００１６】
焼入れすべき転動軌道の傍に、隣接した段付けされた非焼入れ域を有する軸受レースに規定通りに焼入れを施し、かつ前記段付けされた非焼入れ域の強度特性には影響を及ぼさないようにするために本発明では、軸受レースの、隣接した段付けされた非焼入れ域に対して誘導子が、エッジ焼入れ深さの１．５〜２倍に相当する側方間隔をとって配置される。ここで云う隣接した段付け域は、焼入れすべきアキシャル転動軌道の場合には、境を接する半径方向面を有する領域であり、また焼入れすべきラジアル転動軌道の場合には、境を接する軸方向端面を有する領域である。
【００１７】
本発明の方法は、焼入れすべき転動軌道に加熱のために対面した誘導子面が、焼入れすべき転動軌道の表面に実質的に等しくなっている装置を用いて実施され、その場合誘導子は単巻条又は多巻条に構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
それぞれ部分的な概略横断面で示した図面に基づいて、次に本発明の実施例を詳説する。
【００１９】
図１に示したアウター軸受レース又は軸受アウターリング１は、その内面の中央に配置されたラジアル転動軌道３及び軸受アウターリングの各端面で終わる非焼入れ域２を有しており、前記ラジアル転動軌道３の幅ｂは、軸受アウターリングの全幅よりも小である。前記ラジアル転動軌道３はその場合、前記非焼入れ域２から突切り部４によって表面的に区切られている。
【００２０】
ラジアル転動軌道３の領域は、エッジ焼入れ深さＴを有し、かつ突切り部４は、前記エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍に相当する突切り深さｔを有している。転動軌道域を加熱するために、多重巻きのリング形誘導子（誘導コイル）５が設けられており、該誘導子の幅は実質的にラジアル転動軌道３の幅ｂに等しいか、又はこれよりも僅かに小である。誘導子５の外径は、軸受アウターリング１もしくはラジアル転動軌道３の内面の内径よりも結合距離ａの２倍分だけ小である。結合距離ａはこの場合、エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍のオーダー範囲にあるのが有利である。
【００２１】
図２に示した実施例では、インナー軸受レース又は軸受インナーリング６は半径方向外位の転動軌道８を備えている。該転動軌道は、軸受インナーリング６の中央に形成されており、かつ２つの非焼入れ域７の中間に位置しており、該非焼入れ域自体は、考えられる範囲の端面（つまり図２で見て上位端面と下位端面）にまで達している。転動軌道８は突切り部９によって各非焼入れ域７から隔離されており、前記突切り部９の寸法は実質的に、図１に示した突切り部４の寸法に等しい。
【００２２】
転動軌道８の領域を加熱するために誘導子１０が設けられており、該誘導子は軸受インナーリング６の回転軸線Ａを中心として同心的に配置されており、かつ該誘導子の直径は、軸受インナーリング６の外径よりも、結合距離ａの２倍分だけ大である。誘導子１０の幅はやはり実質的にラジアル転動軌道８の幅に等しいか又は該幅よりも僅かに小である。
【００２３】
図１及び図２に示した実施例の変化態様では、本発明は、ラジアル転動軌道３及び／又は転動軌道８が片側又は両側で軸受アウターリング１もしくは軸受インナーリング６の端面にまで達する実施形態でも適用することができる。このような変化態様の軸受レースに焼入れを施すためには本発明では、誘導子５もしくは誘導子１０の幅だけが相応に適合されるにすぎない。
【００２４】
図１及び図２に示した軸受レースの更なる変化態様が図３及び図４に示されている。当該軸受レース１１，１６では、焼入れを施すべき転動軌道１３もしくは１８はそれぞれ当該軸受レースの一方の端面を起点として、実質的に軸受レースの中点まで延在し、該中点で突切り部１４，１９によって、非焼入れ軸受保持器フランジ１２，１７から表面的に区切られている。転動軌道に対応配設された誘導子１５，２０の寸法並びに結合距離ａ及び突切り深さｔは、図１及び図２に基づいて説明した記載事項に相当する。
【００２５】
転動軌道領域の申し分のない完全焼入れを達成するために配慮すべきことは、誘導子１５，２０と、各転動軌道１３，１８に並んで配置もしくは該転動軌道に隣接配置された軸受保持器フランジ１２，１７の、前記誘導子寄り端面との間の側方間隔ｃが、エッジ焼入れ深さＴの１〜２倍のオーダー範囲内にあることである。
【００２６】
図５〜図８には、アキシャル転動軌道に焼入れを施す場合の実施例が図示されている。図５に示した軸受レース２１の場合、焼入れを施すべき転動軌道２３は端面の外側部分を占めており、かつ軸受レース２１の外周面で終わっている。前記転動軌道２３に並んで位置していて前記軸受レースの内面にまで達している非焼入れ域２２もやはり突切り部２４によって前記転動軌道から表面的に区切られている。
【００２７】
転動軌道２３を加熱するために設けられた誘導子２５は、転動軌道２３に実質的に等しいリング面を有しており、かつ該転動軌道に対して結合距離ａを隔てて対置しており、該結合距離ａ並びに突切り深さｔは、図１及び図２の実施例に相応して設計されている。
【００２８】
図６に示した軸受レース２６の場合には、幅ｂを有する軸方向の転動軌道２８は、該軸受レースの内面と面整合するように配置されている。該転動軌道２８を加熱するために誘導子３０が設けられており、該誘導子の転動軌道寄り面は截頭円錐体の套面を成しており、しかもアウターエッジにおける結合距離ａ１は、誘導子３０のインナーエッジにおける結合距離ａ２よりも小である。その場合小さい方の結合距離ａ１は実質的に、図１及び図２に示した実施例の結合距離ａに等しいのに対して、大きい方の結合距離ａ２は、エッジ焼入れ深さの１．５倍〜２倍のオーダー範囲にあり、従って実質的に結合距離ａ１の２倍に相当する。
【００２９】
前記転動軌道２８はやはり突切り部２９によって、軸受レース２６の外周面の方に方位づけられた非焼入れエッジ域２７から表面的に区切られている。
【００３０】
図７に示した軸受レース３１及び図８に示した軸受レース３６はそれぞれ、１つの円筒リング形区分３２，３７を有し、各円筒リング形区分は転動軌道３３，３８を超えて突出し、かつ軸受保持器として役立つ。
【００３１】
この場合も転動軌道３３，３８は、その傍に並んで配置された円筒リング形区分又は構成部分３２，３７から、それぞれ突切り部３４，３９によって区切られている。
【００３２】
転動軌道３３はその場合、軸受レース３１の外側部分を超えてその外周面にまで達しているのに対して、転動軌道３８は軸受レース３６の内側部分を占有して該軸受レースの内周面にまで達している。転動軌道３３（図７）を加熱するためには、図５に示した軸受レース２１の転動軌道２３を加熱するのと同等の誘導子を使用することが可能である。この場合配慮すべき点は、円筒リング形区分３２に対する誘導子３５の側方間隔ｃが所要寸法を有していることである。転動軌道３８（図８）を加熱するためには、軸受レース２６の転動軌道２８を加熱するのと同等の誘導子４０を使用することが可能であり、しかも結合距離ａ１，ａ２も、図６に基づいて説明した形式で構成することができる。
【００３３】
図９には、回転軸線Ａを有する３列形ころ軸受４１が示されており、該ころ軸受はアウターリング又はノーズリング４４及び、支持リング４３と保持リング４２とから成るインナーリングユニットを有している。前記ノーズリング４４は２つの誘導子と共に、図１０において再度図示されている。
【００３４】
支持リング４３及び保持リング４２は、それぞれ軸受の回転軸線Ａに対して平行に方位づけられていて互いに軸整合する、ボルト（図示せず）を収容するための孔４６，４６′を有しており、前記ボルトは、両リングつまり保持リング４２と支持リング４３を互いに結合してインナーリングユニットを形成し、該インナーリングユニット自体は、図示を省いた接続構造と結合している。ノーズリング４４も同じく、軸受の回転軸線Ａに対して平行に方位づけられていてボルトを収容するための貫通孔４５を有しており、前記ボルトによってノーズリング４４をベース構造に固定することが可能である。
【００３５】
（下位に図示した）支持リング４３が１つのアキシャル転動軌道４９と１つの半径方向アウター転動軌道４８とを有しているのに対して、（上位に図示した）保持リング４２は、１つのアキシャル転動軌道４７を備えている。
【００３６】
ノーズリング４４の、図面で見て右手に位置する内面側には、リング状又はフランジ状の凸設部が形成されており、該凸設部は、半径方向内位のインナー転動軌道５１並びに軸方向上位及び軸方向下位のインナー転動軌道５０を装備している。接続構造は、インナーリングユニット４２，４３を介して、しかも半径方向ではラジアルころ５３及び軸方向ではアキシャルころ５２，５４を介在させてノーズリング４４のインナー転動軌道５０，５１に支持されている。前記転動体つまりラジアルころ５３及びアキシャルころ５２，５４は、図示を省いたころ保持器（ローラケージ）内にそれぞれまとめられており、各ころ保持器は、インナーリングユニット４２，４３もしくはノーズリング４４の相当部分に沿って案内される。
【００３７】
図１０の図示から判るように、半径方向内位のインナー転動軌道５１及び軸方向上下の両インナー転動軌道５０に隣接した非焼入れ域５５，５７は、突切り深さｔを有する突切り部５８によってそれぞれ表面的に切除されている。同等のことは、インナー転動軌道５０に接続していてノーズリング４４の上下端面にまで達する非焼入れ域５６についても該当する。前記の各非焼入れ域５６は突切り部５９によって、隣接した軸方向のインナー転動軌道５０から隔てられている。
【００３８】
ころ軸受４１の考えられる範囲の転動軌道域の加熱は基本的に、前述の方式で実施することができる。半径方向のインナー転動軌道５１のエッジ層に対して加熱作用を及ぼすために、図１０によれば、図１の誘導子５に実質的に等しい誘導子６０が設けられている。軸方向上位のインナー転動軌道５０のエッジ層を加熱するために設けられた誘導子６１は、図８の誘導子４１に実質的に等しく、その場合の数値ａ１，ａ２，ｃ及びｔは、前記の形式で設計されている。軸方向のインナー転動軌道５０に対しては、やはり誘導子６１によって作用を及ぼすことが可能であり、その場合の誘導子の配置は、軸方向下位のインナー転動軌道５０の別の方位づけに適合されねばならない。
【００３９】
その他の点では本発明の方法は、図１０に示した誘導子６０，６１を、それぞれ時間的に分けて使用し、かつ該当する転動軌道（軸方向上位もしくは軸方向下位のインナー転動軌道５０、半径方向のインナー転動軌道５１）の加熱後にその都度ノーズリング４４を急冷するように実施される。
【００４０】
軸方向上位及び軸方向下位のインナー転動軌道５０の処理のためには、例えば図７についての説明を参照されたい。半径方向アウター転動軌道４８は、図４に基づいて説明したような形式で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リング形誘導子と共に示したインナーラジアル転動軌道を有する軸受レースの断面図である。
【図２】誘導子と共に示したアウターラジアル転動軌道を有する軸受レースの断面図である。
【図３】誘導子と共に示した保持器及びインナーラジアル転動軌道を有する保持リングの断面図である。
【図４】誘導子と共に示した軸受保持器及びアウターラジアル転動軌道を有する保持リングの断面図である。
【図５】軸受レースの中点から該軸受レースの周面にまで達するアキシャル転動軌道を有する軸受レース並びに誘導子の断面図である。
【図６】軸受レースの内面から軸受レースの中点にまで達するアキシャル転動軌道を有する軸受レース並びに誘導子の断面図である。
【図７】外位に位置するアキシャル転動軌道及び内位に配置された軸受保持器を有するアキシャルリング並びに誘導子の断面図である。
【図８】内位に位置する軸方向転動面及び外位に配置された軸受保持器を有するアキシャルリング並びに誘導子の断面図である。
【図９】３列式ころ回転支承装置の断面図である。
【図１０】図９に示したノーズリング並びに該ノーズリングに対応配設された誘導子の断面図である。
【符号の説明】
１ アウター軸受レース又は軸受アウターリング、 ２ 非焼入れ域、 ３ ラジアル転動軌道、 ４ 突切り部、 ５ 誘導子、 ６ インナー軸受レース又は軸受インナーリング、 ７ 非焼入れ域、 ８ ラジアル転動軌道、 ９ 突切り部、 １０ 誘導子、 １１ 軸受レース、 １２ 非焼入れ軸受保持器フランジ、 １３ 焼入れを施すべき転動軌道、 １４ 突切り部、 １５ 誘導子、 １６ 軸受レース、 １７ 非焼入れ軸受保持器フランジ、 １８ 焼入れを施すべき転動軌道、 １９ 突切り部、 ２０ 誘導子、 ２１ 軸受レース、 ２２ 非焼入れ域、 ２３ 転動軌道、 ２４ 突切り部、 ２５ 誘導子、 ２６ 軸受レース、 ２７ 非焼入れエッジ域、 ２８ 転動軌道、 ２９ 突切り部、 ３０ 誘導子、 ３１ 軸受レース、 ３２ 円筒リング形区分、 ３３ 転動軌道、 ３４ 突切り部、 ３６ 軸受レース、 ３７ 円筒リング形区分、 ３８ 転動軌道、 ３９ 突切り部、 ４０ 誘導子、 ４１ ３列形ころ軸受、 ４２ 保持リング、 ４３ 支持リング、 ４４ アウターリング又はノーズリング、 ４５ 貫通孔、 ４６，４６′ 孔、 ４７ アキシャル転動軌道、 ４８ 半径方向アウター転動軌道、 ４９ アキシャル転動軌道、 ５０ 軸方向のインナー転動軌道、 ５１ 半径方向のインナー転動軌道、 ５２ アキシャルころ、 ５３ ラジアルころ、 ５４ アキシャルころ、 ５５ 非焼入れ域、 ５６ 非焼入れ域、 ５７ 非焼入れ域、 ５８突切り部、 ５９ 突切り部、 ６０，６１ 誘導子、 Ａ 回転軸線、 ａ結合距離、 ａ１ アウターエッジにおける結合距離、 ａ２ インナーエッジにおける結合距離、 ｂ 転動軌道の幅、 ｃ 側方間隔、 Ｔ エッジ焼入れ深さ、 ｔ 突切り深さ
Claims (4)
- 軸受レースをその固有軸線（Ａ）を中心として回転させながら加熱するために、間隔を確保すると同時に、焼入れすべきエッジ層を、少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を同時に急冷する形式の、非焼入れ域の傍に位置する焼入れされたエッジ層を有する少なくとも１つの転動軌道を備えたころ軸受のための大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法において、
焼入れすべきエッジ層の表面からの誘導子の距離（ａ，ａ１，ａ２）が、ラジアル転動軌道の場合にはエッジ焼入れ深さ（Ｔ）の１〜２倍であるようにし、誘導子による加熱前に、焼入れすべきエッジ層を非焼入れ域から表面的に隔離する突切り部を軸受レースに設け、エッジ焼入れ深さ（Ｔ）の１〜２倍に相当する突切り深さ（ｔ）を有する突切り部を軸受レース内に穿設することを特徴とする、大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法。 - 軸受レースをその固有軸線（Ａ）を中心として回転させながら加熱するために、間隔を確保すると同時に、焼入れすべきエッジ層を、少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を同時に急冷する形式の、非焼入れ域の傍に位置する焼入れされたエッジ層を有する少なくとも１つの転動軌道を備えたころ軸受のための大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法において、
焼入れすべきエッジ層の表面からの誘導子の距離（ａ，ａ１，ａ２）が、軸受レースの内面に境を接するアキシャル転動軌道の場合にはアウターエッジ（ａ１）においてエッジ焼入れ深さ（Ｔ）の０．６〜１倍であり、かつインナーエッジ（ａ２）においてエッジ焼入れ深さの１．５〜２倍であり、前記誘導子距離（ａ１，ａ２）がアウターエッジからインナーエッジへ連続的に変化するようにし、誘導子による加熱前に、焼入れすべきエッジ層を非焼入れ域から表面的に隔離する突切り部を軸受レースに設け、エッジ焼入れ深さ（Ｔ）の１〜２倍に相当する突切り深さ（ｔ）を有する突切り部を軸受レース内に穿設することを特徴とする、大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法。 - 軸受レースをその固有軸線（Ａ）を中心として回転させながら加熱するために、間隔を確保すると同時に、焼入れすべきエッジ層を、少なくとも１つの誘導子の電磁界によって完全に加熱負荷し、該誘導子による加熱後に前記エッジ層全体を同時に急冷する形式の、非焼入れ域の傍に位置する焼入れされたエッジ層を有する少なくとも１つの転動軌道を備えたころ軸受のための大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法において、
焼入れすべきエッジ層の表面からの誘導子の距離（ａ，ａ１，ａ２）が、軸受レースの内面の直径よりも大きな内径を有するアキシャル転動軌道の場合には前記誘導子距離が一様にエッジ焼入れ深さ（Ｔ）の０．６〜１倍であるようにし、誘導子による加熱前に、焼入れすべきエッジ層を非焼入れ域から表面的に隔離する突切り部を軸受レースに設け、エッジ焼入れ深さ（Ｔ）の１〜２倍に相当する突切り深さ（ｔ）を有する突切り部を軸受レース内に穿設することを特徴とする、大形ころがり軸受用の軸受レースを製造する方法。 - 軸受レースの、隣接した段付けされた非焼入れ域に対して、誘導子を、エッジ焼入れ深さ（Ｔ）の１．５〜２倍に相当する側方間隔（ｃ）で配置する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
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