JPH0650344A - 転がり軸受 - Google Patents
転がり軸受Info
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- JPH0650344A JPH0650344A JP4203920A JP20392092A JPH0650344A JP H0650344 A JPH0650344 A JP H0650344A JP 4203920 A JP4203920 A JP 4203920A JP 20392092 A JP20392092 A JP 20392092A JP H0650344 A JPH0650344 A JP H0650344A
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- Japan
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- rolling
- stress
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- 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
-
- 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
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- F16C33/583—Details of specific parts of races
- F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
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-
- 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
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- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 転がり軸受の転動体とその相手部材との転が
り接触面に発生するピーリング損傷を防止して、寿命を
延長する。 【構成】 境界潤滑状態で使用される転がり軸受におい
て、転動体と相手部材との転がり接触面の表面粗さを、
中心線平均粗さで表示したとき、そのいずれもが0.1
5〜0.5μmRaとし、かつ、各中心線平均粗さの比
を3以下とする。これにより、両者の転がり接触面の表
層部における表面損傷率を低下せしめるのに最適の表面
粗さの組み合わせが得られ、転がり接触面の表層部に許
容せん断応力よりも小さく応力が局所的に生じるだけと
なり、ピーリング損傷の発生を防止することができる。
り接触面に発生するピーリング損傷を防止して、寿命を
延長する。 【構成】 境界潤滑状態で使用される転がり軸受におい
て、転動体と相手部材との転がり接触面の表面粗さを、
中心線平均粗さで表示したとき、そのいずれもが0.1
5〜0.5μmRaとし、かつ、各中心線平均粗さの比
を3以下とする。これにより、両者の転がり接触面の表
層部における表面損傷率を低下せしめるのに最適の表面
粗さの組み合わせが得られ、転がり接触面の表層部に許
容せん断応力よりも小さく応力が局所的に生じるだけと
なり、ピーリング損傷の発生を防止することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、境界潤滑状態での使
用条件下において長寿命が得られる転がり軸受に関す
る。
用条件下において長寿命が得られる転がり軸受に関す
る。
【0002】
【従来の技術】転がり軸受の寿命に関する指標として、
潤滑の良否に大きく影響する油膜形成の程度を表す油膜
パラメータΛという概念が用いられている(「転がり軸
受工学」転がり軸受工学編集委員会編:養賢堂昭和50
年7月10日第1版発行)。 Λ=hmin /√(hr1 2+hr2 2) ここに、hmin=最小油膜厚さ hr1 ,hr2 =接触2面(軌道輪と転動体との転がり
接触面)の自乗平均粗さ 上式から油膜パラメータΛの値が大きい程油膜が厚く形
成され、寿命が長くなることが理解されるが、Λ≦1.
5になると、いわゆる境界潤滑状態になり、寿命が短縮
するとされている。
潤滑の良否に大きく影響する油膜形成の程度を表す油膜
パラメータΛという概念が用いられている(「転がり軸
受工学」転がり軸受工学編集委員会編:養賢堂昭和50
年7月10日第1版発行)。 Λ=hmin /√(hr1 2+hr2 2) ここに、hmin=最小油膜厚さ hr1 ,hr2 =接触2面(軌道輪と転動体との転がり
接触面)の自乗平均粗さ 上式から油膜パラメータΛの値が大きい程油膜が厚く形
成され、寿命が長くなることが理解されるが、Λ≦1.
5になると、いわゆる境界潤滑状態になり、寿命が短縮
するとされている。
【0003】そこで従来においては軌道論と転動体との
転がり接触面をできるだけ滑らかな面に加工して、油膜
を十分に形成することが長寿命を得るために必要な条件
であると考えられていた。しかし、軸受の構造上、たと
えば針状ころ軸受のように内輪を省略して軸自体を軌道
面として使用する場合には、軌道面の表面粗さを針状こ
ろの表面粗さと同程度の高精度に加工することは極めて
困難である。したがって、このような軸受を、接触2面
が直接接触を起こしやすい環境で使用すると、軸の粗い
面の微小な凹凸部と針状ころの滑らかな面とが接触し
て、滑らかな面をもつ針状ころの表層部にピーリング損
傷と呼ばれる微小はくりが発生する。
転がり接触面をできるだけ滑らかな面に加工して、油膜
を十分に形成することが長寿命を得るために必要な条件
であると考えられていた。しかし、軸受の構造上、たと
えば針状ころ軸受のように内輪を省略して軸自体を軌道
面として使用する場合には、軌道面の表面粗さを針状こ
ろの表面粗さと同程度の高精度に加工することは極めて
困難である。したがって、このような軸受を、接触2面
が直接接触を起こしやすい環境で使用すると、軸の粗い
面の微小な凹凸部と針状ころの滑らかな面とが接触し
て、滑らかな面をもつ針状ころの表層部にピーリング損
傷と呼ばれる微小はくりが発生する。
【0004】上記のような損傷の発生を防止する手段と
して、特公平1─30008号公報に記載の事項が提案
されており、粗面軸を相手に転動する転動体の転動面の
表面粗さを最大高さで表示して0.3〜1.5μmRm
axとし、かつ、その表層に500MPa 以上の残留応力
層を形成することとしている。しかしながら、同公報が
提案した事項は、転動体の相手部材である軸の表面粗さ
と転動体の表面粗さとの関係を考慮せず、単に転動体の
みについて加工条件を規定したにすぎないため、軸の表
面粗さとの組合せが一定の条件を充足していないものに
ついては、必ずしも満足すべき十分な効果が得られな
い、という問題点があった。
して、特公平1─30008号公報に記載の事項が提案
されており、粗面軸を相手に転動する転動体の転動面の
表面粗さを最大高さで表示して0.3〜1.5μmRm
axとし、かつ、その表層に500MPa 以上の残留応力
層を形成することとしている。しかしながら、同公報が
提案した事項は、転動体の相手部材である軸の表面粗さ
と転動体の表面粗さとの関係を考慮せず、単に転動体の
みについて加工条件を規定したにすぎないため、軸の表
面粗さとの組合せが一定の条件を充足していないものに
ついては、必ずしも満足すべき十分な効果が得られな
い、という問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な問題に着目してなされたものであり、相手部材と転動
体とに通常の研削研磨加工を施して得られる表面粗さの
範囲内において、両者の表面粗さとその比率とを規定す
ることにより、長寿命が保証される転がり軸受を提供す
ることを目的とする。
な問題に着目してなされたものであり、相手部材と転動
体とに通常の研削研磨加工を施して得られる表面粗さの
範囲内において、両者の表面粗さとその比率とを規定す
ることにより、長寿命が保証される転がり軸受を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、潤滑の油膜パラメータΛが1.5以下
の条件で使用される転がり軸受において、転動体とその
相手部材との転がり接触面の表面粗さσ1,σ2 をJIS
B0601に規定する中心線平均粗さで表示したとき、
そのいずれもが0.15〜0.5μmRaであり、かつ
比σ1 /σ2 又はσ/σ1 を3以下に設定している。
め、この発明は、潤滑の油膜パラメータΛが1.5以下
の条件で使用される転がり軸受において、転動体とその
相手部材との転がり接触面の表面粗さσ1,σ2 をJIS
B0601に規定する中心線平均粗さで表示したとき、
そのいずれもが0.15〜0.5μmRaであり、かつ
比σ1 /σ2 又はσ/σ1 を3以下に設定している。
【0007】この発明において、相手部材の表面粗さσ
1 と転動体の表面粗さσ2 とはいずれか一方が他方の3
倍以下であればよく、σ1 とσ2 との間の大小関係は問
わない。したがって、σ1 がσ2 と等しい場合も含まれ
るが、望ましくはσ1 が0.45μmRaの場合、σ2
が0.15〜0.45μmRaの範囲で組み合わせとす
るのが最適である。
1 と転動体の表面粗さσ2 とはいずれか一方が他方の3
倍以下であればよく、σ1 とσ2 との間の大小関係は問
わない。したがって、σ1 がσ2 と等しい場合も含まれ
るが、望ましくはσ1 が0.45μmRaの場合、σ2
が0.15〜0.45μmRaの範囲で組み合わせとす
るのが最適である。
【0008】境界潤滑状態で転がり軸受を使用する場合
において、σ1 とσ2 との組み合わせの相違によって相
手部材の接触面に発生する応力と表面損傷発生との関係
は図1ないし図3に示すとおりであり、この応力と繰返
し数との関係を示すと図4のようになる。図1は、σ2
>>σ1 である場合(σ2 /σ1 >3)を示し、転動体
面(σ2面)の凸部群が相手部材面(σ1 面)に対して
微小な接触だ円により接触し、σ 1 面の表面近傍(最大
せん断応力位置より極めて浅い位置)にP1 という応力
が全面にわたって生じる。また、図3に示すようにσ1
≒σ2 であっても、σ1 及びσ2 がいずれも大きい場合
(σ1 、σ2 >0.5μmRa)には、局所的に許容せ
ん断応力Pcを超える応力P3 がσ1 面に生じる。
において、σ1 とσ2 との組み合わせの相違によって相
手部材の接触面に発生する応力と表面損傷発生との関係
は図1ないし図3に示すとおりであり、この応力と繰返
し数との関係を示すと図4のようになる。図1は、σ2
>>σ1 である場合(σ2 /σ1 >3)を示し、転動体
面(σ2面)の凸部群が相手部材面(σ1 面)に対して
微小な接触だ円により接触し、σ 1 面の表面近傍(最大
せん断応力位置より極めて浅い位置)にP1 という応力
が全面にわたって生じる。また、図3に示すようにσ1
≒σ2 であっても、σ1 及びσ2 がいずれも大きい場合
(σ1 、σ2 >0.5μmRa)には、局所的に許容せ
ん断応力Pcを超える応力P3 がσ1 面に生じる。
【0009】これに対し、図2はσ1 ,σ2 の大きさと
その比率をこの発明が規定する条件に設定した場合であ
り、局所的に許容せん断応力Pcよりも小さい応力P2
が生じるだけであって、σ1 面の全面にP2 が生じるこ
とはない。上記の応力及び繰返し数と表面損傷の発生確
率との関係を数式で表示すると(1)式が得られる。
その比率をこの発明が規定する条件に設定した場合であ
り、局所的に許容せん断応力Pcよりも小さい応力P2
が生じるだけであって、σ1 面の全面にP2 が生じるこ
とはない。上記の応力及び繰返し数と表面損傷の発生確
率との関係を数式で表示すると(1)式が得られる。
【0010】 (P1 ・n1 )a ・A1 b ≒(P3 ・n3 )a ・A3 >(P2 ・n2 )a ・ A2 b >(P0 ・n0 )a ・A0 b (1) ただし、P0 ,P1 ,P2 ,P3 は発生応力 n0 ,n1 ,n2 ,n3 は繰返し数 A0 ,A1 ,A2 ,A3 は表面損傷発生確率 a,bは定数 (1)式から理解されるように、図1の場合は応力P1
がσ1 面の全面に生じるため、表面損傷発生確率A1 が
高くなり、広範囲に亙って表面損傷が起こる。また、図
3の場合は、応力P3 (>PC )がσ1 面に局所的に生
じて粗面の凸部が破断により除去されてしまうため、表
面損傷発生確率A3 が低くても短時間で表面損傷が起こ
ることになる。一方、図2の場合は応力P2 (<PC )
がσ1 面に局所的に生じるだけであるから、表面損傷発
生確率A2 が低下し、表面損傷の発生は少なくなる。
がσ1 面の全面に生じるため、表面損傷発生確率A1 が
高くなり、広範囲に亙って表面損傷が起こる。また、図
3の場合は、応力P3 (>PC )がσ1 面に局所的に生
じて粗面の凸部が破断により除去されてしまうため、表
面損傷発生確率A3 が低くても短時間で表面損傷が起こ
ることになる。一方、図2の場合は応力P2 (<PC )
がσ1 面に局所的に生じるだけであるから、表面損傷発
生確率A2 が低下し、表面損傷の発生は少なくなる。
【0011】なお、σ1 ,σ2 を0.15μmRaより
も小さくすることは、相手部材及び転動体の転がり接触
面を超高度の精度で研削加工する必要があり、コスト高
となるので好ましくないだけでなく、0.15μmRa
よりも小さい表面粗さの2面を組み合わせて接触させる
と、当然に油膜パラメータΛが1.5を超えるから、境
界潤滑を条件とするこの発明の要件と合致しないことに
なる。
も小さくすることは、相手部材及び転動体の転がり接触
面を超高度の精度で研削加工する必要があり、コスト高
となるので好ましくないだけでなく、0.15μmRa
よりも小さい表面粗さの2面を組み合わせて接触させる
と、当然に油膜パラメータΛが1.5を超えるから、境
界潤滑を条件とするこの発明の要件と合致しないことに
なる。
【0012】
【実施例】図5に示すスラスト形軸受鋼球寿命試験機を
用いて、この発明の実施例と比較例について試験を行っ
た。同軸に示す試験機は、「特殊鋼便覧」第1版、電気
製鋼研究所編、理工学社、1965年5月25日、第1
0〜20頁に所載のものの概略図であり、試験機本体
(1)に設置される円板状材料(相手部材)(2)、鋼
球(転動体)(3)、保持器(4)とから構成されてい
る。
用いて、この発明の実施例と比較例について試験を行っ
た。同軸に示す試験機は、「特殊鋼便覧」第1版、電気
製鋼研究所編、理工学社、1965年5月25日、第1
0〜20頁に所載のものの概略図であり、試験機本体
(1)に設置される円板状材料(相手部材)(2)、鋼
球(転動体)(3)、保持器(4)とから構成されてい
る。
【0013】試験条件は次のとおりである。 回転数=1000rpm 負荷応力(最大)=500kgf/mm2 潤滑油=タービン油 試験された試験片は、顕微鏡又は肉眼で観察し、各試験
片の10%にクラック、ブレーキング摩耗、ピーリング
損傷が発生していることを確認した時点をもって寿命
(L10)と判定し、この時点までの累積回転数を寿命の
定量的表現として用いた。この試験結果は表1及び図6
に示すとおりであり、この発明の実施例は、比較例より
もはるかに長寿命を有していることがわかる。
片の10%にクラック、ブレーキング摩耗、ピーリング
損傷が発生していることを確認した時点をもって寿命
(L10)と判定し、この時点までの累積回転数を寿命の
定量的表現として用いた。この試験結果は表1及び図6
に示すとおりであり、この発明の実施例は、比較例より
もはるかに長寿命を有していることがわかる。
【0014】上記の寿命試験は、転動体に鋼球を用いて
行ったが、ころを転動体に用いても、同様な寿命向上の
結果が得られる。
行ったが、ころを転動体に用いても、同様な寿命向上の
結果が得られる。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、境界潤滑状態で使用される転がり軸受の転動体とそ
の相手部材との転がり接触面の中心線平均粗さをいずれ
も0.15〜0.5μmRaとし、かつ両者の粗さの比
を3以下に設定することにより、転動体と相手部材との
転がり接触面の表層部における表面損傷発生確率が低下
し、ピーリング損傷の発生が抑制されるので、転動体と
相手部材とを超高度で研削研磨したり、あるいは特殊の
表面加工を施すことなく、安価なコストで長寿命の転が
り軸受が得られる、という効果がある。
ば、境界潤滑状態で使用される転がり軸受の転動体とそ
の相手部材との転がり接触面の中心線平均粗さをいずれ
も0.15〜0.5μmRaとし、かつ両者の粗さの比
を3以下に設定することにより、転動体と相手部材との
転がり接触面の表層部における表面損傷発生確率が低下
し、ピーリング損傷の発生が抑制されるので、転動体と
相手部材とを超高度で研削研磨したり、あるいは特殊の
表面加工を施すことなく、安価なコストで長寿命の転が
り軸受が得られる、という効果がある。
【図1】転がり接触する2面の表面粗さの比が3を超え
るときの応力図である。
るときの応力図である。
【図2】転がり接触する2面の表面粗さの比が3以下で
あるときの応力図である。
あるときの応力図である。
【図3】転がり接触する2面の表面粗さの比がほぼ1で
あるが、各面の表面粗さがいずれも0.5μmRaを超
えるときの応力図である。
あるが、各面の表面粗さがいずれも0.5μmRaを超
えるときの応力図である。
【図4】転がり接触面(滑らかな面)に発生する応力と
その繰返し数との関係図である。
その繰返し数との関係図である。
【図5】スラスト形軸受鋼球寿命試験機の概略図であ
る。
る。
【図6】寿命比較試験の結果を示すグラフである。
1 試験機本体 2 円板状材料 3 鋼球 4 保持器
Claims (1)
- 【請求項1】 転動体がその相手部材との間に形成され
る油膜を介して転動し、潤滑の油膜パラメータΛが1.
5以下の条件で使用される転がり軸受において、前記転
動体と相手部材との転がり接触面をそれぞれの中心線平
均粗さσ1 ,σ2 のいずれもが0.15〜0.5μmR
aであり、かつ、σ1 /σ2 又はσ2/σ1 が3以下で
ある表面粗さに設定したことを特徴とする転がり軸受。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4203920A JPH0650344A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 転がり軸受 |
GB9315685A GB2269213B (en) | 1992-07-30 | 1993-07-29 | Rolling bearing |
US08/099,549 US5411336A (en) | 1992-07-30 | 1993-07-30 | Roling bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4203920A JPH0650344A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 転がり軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0650344A true JPH0650344A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16481886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4203920A Pending JPH0650344A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 転がり軸受 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5411336A (ja) |
JP (1) | JPH0650344A (ja) |
GB (1) | GB2269213B (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997019279A1 (fr) * | 1995-11-21 | 1997-05-29 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Piece mecanique |
WO1997019278A1 (fr) * | 1995-11-21 | 1997-05-29 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Piece mecanique |
JP2000205267A (ja) * | 1998-11-11 | 2000-07-25 | Nsk Ltd | 情報事務機器用転がり軸受 |
JP2004183672A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり摺動部品およびその製造方法、並びにそれを用いたローラカムフォロア |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5782563A (en) * | 1995-03-10 | 1998-07-21 | Nsk Ltd. | Rolling bearing unit |
WO2000068587A1 (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-16 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
JP2002188653A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Ntn Corp | 等速自在継手 |
JP2005076674A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Ntn Corp | 自動車トランスミッション用円錐ころ軸受 |
JP2005076675A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Ntn Corp | 自動車トランスミッション用円錐ころ軸受 |
CN100414129C (zh) * | 2003-11-14 | 2008-08-27 | 日本精工株式会社 | 调心滚子轴承 |
WO2008142844A1 (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-27 | Ntn Corporation | 車輪用軸受装置 |
US9670959B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-06-06 | Aktiebolaget Skf | Bearing with improved resistance to micropitting |
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JPS6430008A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Canon Denshi Kk | Magnetic head |
GB2219359B (en) * | 1988-05-30 | 1992-11-04 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Roller elements for machine parts such as roller bearings. |
JPH03117724A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-20 | Ntn Corp | ころ軸受 |
JP2724219B2 (ja) * | 1989-09-28 | 1998-03-09 | エヌティエヌ株式会社 | 転がり軸受 |
JP2548811B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1996-10-30 | エヌティエヌ株式会社 | 機械部品 |
JPH03172614A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Ntn Corp | ころ軸受 |
JP2900527B2 (ja) * | 1990-06-06 | 1999-06-02 | 日本精工株式会社 | 自動調心ころ軸受 |
JP2929667B2 (ja) * | 1990-06-06 | 1999-08-03 | 日本精工株式会社 | ころ軸受 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP4203920A patent/JPH0650344A/ja active Pending
-
1993
- 1993-07-29 GB GB9315685A patent/GB2269213B/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|---|---|---|
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