JPH09317773A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JPH09317773A
JPH09317773A JP12987596A JP12987596A JPH09317773A JP H09317773 A JPH09317773 A JP H09317773A JP 12987596 A JP12987596 A JP 12987596A JP 12987596 A JP12987596 A JP 12987596A JP H09317773 A JPH09317773 A JP H09317773A
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JP
Japan
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bearing
rolling element
surface layer
life
rolling
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Pending
Application number
JP12987596A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Takemura
浩道 武村
Etsuo Maeda
悦生 前田
Yasuo Uchiumi
靖夫 内海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高振動・高荷重に起因する早期剥離を良好に
防止して軸受寿命の大幅な延長を可能にすることがで
き、しかも、かかる軸受寿命の大幅な延長を低コストで
実現することができる転がり軸受を提供する。 【解決手段】 外輪(固定輪)2と内輪(回転輪)3と
の間に複数の転動体4を配設して用いられる転がり軸受
1において、転動体4として、高炭素クロム軸受鋼に浸
炭又は浸炭窒化処理を施して形成され、且つ、表面層の
残留オーステナイト量が20〜45vol%のものを用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受に関
し、特に、エンジン補機用(オルタネータ、電磁クラッ
チ、アイドラプーリ用等)のグリース封入軸受に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の小型・軽量化に伴いエン
ジンの補機類にも小型・軽量化と共に高性能・高出力化
が求められている。したがって、エンジンの作動時にあ
って、例えばオルタネータ用の軸受には高速回転に伴う
高振動、高荷重(重力加速度で4G〜20G位)がベル
トを介して同時に作用し、この結果、特に固定輪である
外輪の軌道面に早期剥離を生じて軸受の寿命を短くする
原因になっている。
【0003】高振動、高荷重下で使用される軸受の寿命
向上を図る技術としては、例えば、特開平5−2624
4号公報に示すように固定側軌道輪を1.5〜6%Cr
含有鋼で構成することにより該軌道輪に酸化被膜を形成
して早期剥離を防止したものや、特開平7−13955
0号公報に示すように転動体にセラミック材料を用い、
且つ、内外輪を通常の焼戻し温度より高い200〜38
0°Cで焼戻し処理したものが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、早期剥離を
防止する対策として、“NSKテクニカルジャーナルN
o.656(日本精工株式会社発行) ”の第1〜第1
4頁には、オルタネータ用軸受の疲労メカニズムを解明
し、封入グリースをEグリースからダンパー効果の高い
Mグリースに変更することにより、該Mグリースで高振
動・高荷重を吸収して早期剥離を防止する技術が開示さ
れている。
【0005】しかしながら、上述した2件の公開公報に
開示された軸受においては、いずれもダンパ効果となり
うる媒体がないため、エンジンの高速回転に伴う高振動
・高荷重がベルトを介して早期剥離が発生し易い固定輪
負荷圏にダイレクトに加わることになり、この結果、早
期剥離を十分に防止することができず、軸受寿命の延長
には限界がある。
【0006】なお、外内輪及び転動体全てに浸炭鋼を用
い浸炭又は浸炭窒化処理した軸受で早期剥離を防止する
ことが考えられるが、これでは軸受のコストが高騰して
しまうという別の問題が生じる。
【0007】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、高振動・高荷重に起因する早期剥離
を良好に防止して軸受寿命の大幅な延長を可能にするこ
とができ、しかも、かかる軸受寿命の大幅な延長を低コ
ストで実現することができる転がり軸受を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の係る転がり軸受は、固定輪と回転輪との
間に複数の転動体を配設して用いられる転がり軸受にお
いて、前記転動体は、高炭素クロム軸受鋼に浸炭又は浸
炭窒化処理を施して形成され、且つ、表面層の残留オー
ステナイト量が20〜45vol%であることを特徴と
する。
【0009】このように、高炭素クロム軸受鋼に浸炭又
は浸炭窒化処理を施して表面層の残留オーステナイト量
を20〜45vol%にした転動体を用いることによ
り、該転動体の表面層にダンパー効果を付与し、これに
より、回転輪から転動体を介して固定輪に伝達される高
振動・高荷重を該表面層で吸収して固定輪の早期剥離を
防止する。
【0010】この場合、転動体の表面粗さを0.007
〜0.03μmRaとするのが好ましい。転動体の表面
粗さを0.007〜0.03μmRaとすることによ
り、軸受軌道輪(内外輪)と転動体との間で、該表面粗
さの中に封じ込められたグリースがダンパー効果を発揮
して転動体から固定輪へ伝わる高振動・高荷重を吸収す
るので、より効果的に早期剥離を防止することが可能に
なる。
【0011】ここで、本発明の「表面層」とは、表面か
ら所定深さまでの範囲をいい、例えば、転動体平均直径
をDaとした場合に、せん断応力が最大となる転動体の
表面からDaの2%に対応する深さまでの範囲をいう。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の
一例である転がり軸受を説明するための説明的断面図、
図2は比較例におけるハウジングの周波数と振動値との
関係を示すグラフ図、図3は本実施形態例におけるハウ
ジングの周波数と振動値との関係を示すグラフ図であ
る。
【0013】図1においては符号1は、内輪回転用の深
みぞ玉軸受を示したものである。この軸受1は、外輪2
がハウジング8に固定され、内輪3はシャフト7に外嵌
されている。外輪2と内輪3との間には保持器5により
保持された多数の転動体4が配設され、また、保持器5
の両側位置の外輪2と内輪3との間にはシール部材6,
6が装着されている。シール部材6,6によって囲まれ
る空間にはEグリースが封入されている。そして、シャ
フト7の回転に伴い内輪3も回転し、該回転による振動
・荷重はシャフト7から内輪3及び転動体4を介して外
輪2の負荷圏に作用する。
【0014】ここで、この実施の形態では、転動体4と
して、高炭素クロム軸受鋼に対してRxガスとエンリッ
チガスと5%アンモニアガスの雰囲気中で820〜87
0°Cにて約2〜5時間の浸炭窒化処理を施し、その
後、60°Cの油中に30分間浸漬して焼入れし、次い
で、180°Cにて2時間の焼戻し処理を施したものを
用いる。また、この時の転動体4の表面層(この実施の
形態では、転動体平均直径をDaとした場合に、転動体
の表面からDaの2%の深さまでの範囲)の残留オース
テナイト量(γR )は20〜45vol%であった。な
お、下記の表1の転動体において、比較例及び実施形態
例で表面層の残留オーステナイト量(γR)を変化させ
るのは、上述した浸炭温度を適宜変化させて表面層に所
定の残留オーステナイト量(γR )を付与することによ
りなされる。外輪2及び内輪3については、高炭素クロ
ム軸受鋼に対して840°Cで焼入れ加熱、油冷後、1
80°Cにて焼戻ししたものを用いた。
【0015】次に、本実施形態例の軸受と比較例の軸受
との剥離試験結果について述べる。試験機としては、回
転数を所定時間毎(例えば9秒毎)に9000rpmと
18000rpmとに切り換えるベンチ急加減速試験機
を用いた。また、本実施形態例及び比較例共に、試験軸
受にはJIS呼び番6303を用い、荷重条件はP(負
荷荷重)/C(動定格荷重)=0.10とし、封入グリ
ースにはEグリースを用いた。更に、この時の軸受の計
算寿命は1350時間であり、したがって、試験打ち切
り時間を1000時間とした。
【0016】本実施形態例の軸受については、内輪及び
外輪は同じ軸受鋼とし転動体の表面層の残留オーステナ
イト量(γR )が20,30,45vol%の3種類を
用い、比較例の軸受については、内輪、外輪及び転動体
共に高炭素クロム軸受鋼に対して通常熱処理(ずぶ焼
き)を施したもので転動体の表面層の残留オーステナイ
ト量(γR )が5,10,50vol%の3種類を用い
た。各軸受材料の表面硬さは本実施形態例がHRC62
〜HRC59、比較例がHRC63〜HRC57であ
り、また、転動体の表面粗さは本実施形態例及び比較例
共に0.003〜0.04μmRaであった。剥離試験
は各条件ごとn=10行った。
【0017】表1に、試験結果を示す。
【0018】
【表1】 比較例1の転動体の表面層の残留オーステナイト量(γ
R )=5vol%では、軸受寿命L10=249時間(1
0個全部に剥離発生)、比較例2の残留オーステナイト
量(γR )=10vol%では軸受寿命L10=330時
間(10個全部に剥離発生)であり、剥離部位は全て外
輪であった。
【0019】また、比較例3の残留オーステナイト量
(γR )=50vol%では軸受寿命L10=105時間
(10個中4個に剥離発生)、比較例4の残留オーステ
ナイト量(γR )=5vol%では軸受寿命L10=34
7時間(10個全部に剥離発生)、比較例5の残留オー
ステナイト量(γR )=50vol%では軸受寿命L10
=121時間(10個中3個に剥離発生)であり、剥離
部位は全て転動体であった。
【0020】これに対し、本実施形態例7の転動体の表
面層の残留オーステナイト量(γR)=20vol%で
は転動体の表面粗さ0.003μmRaにて軸受寿命L
10=823時間(10個中5個に剥離発生)、実施形態
例8の残留オーステナイト量(γR )=30vol%で
は表面粗さ0.005μmRaにて軸受寿命L10=90
2時間(10個中3個に剥離発生)、実施形態例9の残
留オーステナイト量(γR )=45vol%では表面粗
さ0.04μmRaにて軸受寿命L10=879時間(1
0個中4個に剥離発生)であり、剥離部位は全て外輪で
あった。
【0021】このように、転動体の表面層の残留オース
テナイト量(γR )=20〜45vol%にすることに
より、該表面層にダンパー効果が付与されて内輪(回転
輪)から転動体を介して外輪(固定輪)に伝達される高
振動・高荷重が該表面層で吸収され、これにより、早期
剥離が良好に防止されて軸受寿命が比較例1〜5と比較
して大幅に延長されることが分かる。
【0022】また、転動体の表面層の残留オーステナイ
ト量(γR )=20〜45vol%で、且つ、転動体の
表面粗さ=0.007〜0.03μmRaである本実施
形態例1〜6では、軸受寿命L10=1000時間まで剥
離は生じなかった。
【0023】このように、転動体の表面層の残留オース
テナイト量(γR )を20〜45vol%にすることに
よって付与される該表面層のダンパー効果と、転動体の
表面粗さを0.007〜0.03μmRaにして該表面
粗さの中に封じ込められたグリースによって付与される
ダンパー効果により、転動体から外輪(固定輪)へ伝わ
る高振動・高荷重を良好に吸収してより効果的に早期剥
離を防止することができ、軸受寿命が実施形態例7〜9
に比べてさらに延長されることが分かる。
【0024】図2及び図3は剥離試験中における外輪負
荷圏近傍の周波数分析図であり、図2は比較例1の軸
受、図3は本実施形態例1の軸受を示す。なお、周波数
の測定はハウジング8に設けた加速度振動ピックアップ
9により行った。
【0025】図2及び図3から明らかなように、比較例
1及び実施形態例1共に、周波数が約230Hzにて振
動値(9000⇔18000rpmのピークホールド
値)が最も高くなっているが、特に振動値に注目する
と、比較例1では振動値が約4.1G(G=重力加速
度)であるのに対して、実施形態例1では振動値が約
2.9Gとなり、したがって、転動体の表面層の残留オ
ーステナイト量(γR )を20〜45vol%にし、且
つ、転動体の表面粗さを0.007〜0.03μmRa
にすることにより、振動値を大幅に抑制できることが分
かる。
【0026】なお、上記実施の形態では、高炭素クロム
軸受鋼に浸炭窒化処理を施した転動体を用いた転がり軸
受を例に採ったが、これに代えて、高炭素クロム軸受鋼
に浸炭処理を施した転動体を用いた転がり軸受でも上記
実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【0027】また、上記実施の形態では、外・内輪とし
て高炭素クロム軸受鋼に焼入れ・焼戻し処理を施したも
のを採用したが、これに限定されず、例えば、浸炭鋼に
浸炭又は浸炭窒化した外・内輪と本発明に係る転動体と
を組み合わせることによっても早期剥離を良好に防止す
ることができる。
【0028】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、高振動・高荷重に起因する早期剥離を良好に
防止することができるので、従来に比べて、軸受寿命を
大幅に延長することができ、しかも、転動体についての
み表面層の残留オーステナイト量を20〜45vol%
にすれば足りるため、かかる軸受寿命の大幅な延長を低
コストで実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である転がり軸受を
説明するための説明的断面図である。
【図2】比較例1のハウジングの周波数と振動値との関
係を示すグラフ図である。
【図3】本実施形態例1のハウジングの周波数と振動値
との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1…転がり軸受 2…外輪(固定輪) 3…内輪(回転輪) 4…転動体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定輪と回転輪との間に複数の転動体を
    配設して用いられる転がり軸受において、前記転動体
    は、高炭素クロム軸受鋼に浸炭又は浸炭窒化処理を施し
    て形成され、且つ、表面層の残留オーステナイト量が2
    0〜45vol%であることを特徴とする転がり軸受。
JP12987596A 1996-05-24 1996-05-24 転がり軸受 Pending JPH09317773A (ja)

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JP12987596A JPH09317773A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 転がり軸受

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JP12987596A JPH09317773A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 転がり軸受

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100475942B1 (ko) * 2001-12-18 2005-03-10 현대자동차주식회사 자동차용 베어링의 열처리 방법
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CN108913848A (zh) * 2018-07-27 2018-11-30 湖北新火炬科技有限公司 商用车双列圆锥滚子轴承外圈一体式淬火装置

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