JP4921560B2 - ニードルベアリング - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド型ころがり軸受の分野に存し、少なくとも１個の軸受リングを備えたニードルベアリングに関する。
このようなニードルベアリングは原理的にはかなり前から知られており、市販されている。このようなニードルベアリングの場合、通常は２個の軸受リングが設けられている。すなわち、内側軸受リング（いわゆる内輪）と外側軸受リング（外輪）が設けられ、この両軸受リングはそれぞれ転動体（円筒ころまたはニードル）のための軌道面を備えている。しかし、一方の軌道面を軸受すべき部品の一つ、例えばハブに形成し、対応する軌道面を軸受リングに形成してもよい。ニードルの概念は本発明の範囲においては、円筒形の転動体、好ましくは長さに対して非常に細い直径を有する針状転動体を含んでいる。
一方ではころがり軸受部の要求性能が一層高まるにつれて、他方では特に腐食作用の強い環境または水素を含む雰囲気における、要求のきびしい使用条件または新しい使用条件によって、従来のものでは満足できない非常に高性能のニードルベアリングが必要となる。
従来は、軸受ころと軸受リングの材料として、硬化させることができるマルテンサイト系鋼（例えばＣｒｏｎｉｄｕｒ ３０、Ｅｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ、Ｅｓｓｅｎ）を使用する試みがなされた。この鋼は充分な硬化可能性を有する。しかしながら、きわめて要求のきびしい使用分野にとってその耐食性は不充分であり、さらに水素を含む雰囲気では脆くなる傾向がある。この鋼はさらに、磁気を帯びている。これは、金属的な砕片または類似物の望ましくない集積を生じることになる。ニードルベアリングに適したニードルは従来この材料によって形成できなかった。
こうした背景をふまえて、本発明の課題は、非常に高い定格荷重を有し、かつ腐食性の使用雰囲気および／または水素を含む使用雰囲気での寿命が長いニードルベアリングを提供することである。
この課題は本発明に従い、炭素と窒素の含有量が合計で０．８〜１．２重量％である硬化されたオーステナイト鋼からなる少なくとも１個の軸受リングと；４０μｍよりも小さな表面欠陥を有するセラミックスからなる、軸受リングの軌道面上を転動するニードルと；を備えるニードルベアリングによって解決される。
本発明の重要な特徴は、充分に硬化可能な鋼品質を生じさせる、約０．８〜１．２の炭素含有量および窒素含有量を有する窒素／炭素−オーステナイトの使用にある。すなわち、この材料によって、軸受リングの軌道面の５０ロックウェル コーン（ＨＲＣ）よりも高い硬度が達成可能である。オーステナイト鋼は硬化させることができるマルテンサイト系鋼と比べて、耐食性と水素を含む環境に対する耐性が非常に高いという利点がある。
それによって、高い定格荷重と共に、潤滑が不充分であっても良好に回転するという利点を備えた、優れた回転特性を有するハイブリッド型ニードルベアリングが提供される。
ニードルは好ましくは、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたはジルコンオキシドからなる。これらの材料は優れた転動体特性を有するセラミックスを形成する。この場合、許容表面欠陥は４０μｍ未満に、確実にかつ比較的簡単に制限可能である。これに関連して、表面欠陥とは、場合によっては発生し得る表面の穴または異物の包含であると理解すべきである。
軸受リングの硬化は、好ましくは冷間変形で行われる。深絞りによって冷間変形を行うことが特に有利である。そのために、出発材料として円板を使用することが一層好ましい。この円板は深絞りの後、２〜２０ｍｍの肉厚を有する。
軸受リングのきわめて良好な機械的性質のために、本発明の有利な実施形態では、軸受リングは、冷間成形後、４００℃よりも高い温度で、特に好ましくは４００〜５００℃で熱処理される。熱処理時間は、軸受リングの質量に応じて、通常は約１〜３時間である。冷間成形（例えば深絞り）とそれに続く時効硬化（Auslagerung）により、きわめて良好な機械的性質と５０ＨＲＣよりも高い硬度を有する軸受リングを形成することができる。
例えば窒化珪素からなるセラミックニードルは冷間圧縮成形、それに続く焼結および熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）によって製造可能である。最後に、このようにして製造されたセラミックニードルの場合、研削プロセスおよび／またはガス圧焼結を行うことができる。
Claims (7)
- 炭素と窒素の含有量が合計で０．８〜１．２重量％である硬化されたオーステナイト鋼からなる少なくとも１個の軸受リングと、
４０μｍよりも小さな表面欠陥を有するセラミックスからなる、前記軸受リングの軌道面上を転動するニードルと
を備え、
前記軸受リングが４００℃〜５００℃で時効硬化されるニードルベアリング。 - 前記ニードルが窒化ケイ素からなる、請求項１記載のニードルベアリング。
- 前記ニードルが酸化ケイ素からなる、請求項１記載のニードルベアリング。
- 前記ニードルが酸化アルミニウムからなる、請求項１記載のニードルベアリング。
- 前記ニードルがジルコンオキシドからなる、請求項１記載のニードルベアリング。
- 前記軸受リングが冷間変形により硬化されている、請求項１〜５のいずれか１項記載のニードルベアリング。
- 前記軸受リングが深絞りにより形成されている、請求項６記載のニードルベアリング。
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