JPH1047352A - ころがり軸受及びそのための転動体 - Google Patents

ころがり軸受及びそのための転動体

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JPH1047352A
JPH1047352A JP9134488A JP13448897A JPH1047352A JP H1047352 A JPH1047352 A JP H1047352A JP 9134488 A JP9134488 A JP 9134488A JP 13448897 A JP13448897 A JP 13448897A JP H1047352 A JPH1047352 A JP H1047352A
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rolling element
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ガベーリ アントニオ
Pieter Abraham Veenhuizen
エイブラハム フェーンハイゼン ピータ
Vries Gerardus De
デ ブリーズ ゲラルダス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軌道面に圧痕が生じてもその突縁部を容易に
平滑化するころがり軸受を提供することを目的とする。 【解決手段】転動体を収容するための軸受空間を形成す
る外輪１と内輪の二種の軌道輪を有し、該軌道輪が鋼製
であるころがり軸受において、複数の転動体のうち少な
くとも一つが、少なくとも部分的に、他の転動体よりも
硬度或いは剛性の高いジルコニウム材料を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転動体を収容する
ための軸受空間を形成する外輪と内輪の二種の軌道輪を
有し、該軌道輪が鋼製であるころがり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通常、
転動体も軌道輪と同様に鋼製であり、特に軌道輪の鋼材
と同じ硬度特性をもつ鋼材で作られている。
【０００３】軸受の回転中、転動体は軌道輪の軌道面上
を転動する。どんな汚染物、例えば軌道面あるいは転動
体の面上の小さな摩耗粒子でもこれらの要素（軌道輪そ
して転動体）の間で圧縮される。例えば、軸受の要素か
ら離脱した小さな鋼粒子や外部から侵入してきた鋼粒子
等の高硬度の摩耗粒子は、上記圧縮に対して抵抗を示
し、軌道面そして転動体表面に小さな圧痕を作るように
なる。
【０００４】特に軌道面の圧痕は軸受寿命に悪影響をも
たらすことが判っている。又、これらの傷は、非円滑な
運転により運転中騒音を増大し、軌道面の摩耗によって
遊びを大きくすることにもつながる。
【０００５】上記圧痕はクレータ（凹孔）のような形態
をとり、小さな中央凹部の周囲に、軌道面から上方へ突
出するように押し出された材料の突縁部ができる。又、
転動体の表面にも同様なクレータ状の圧痕ができる。転
動体を介してもたらされる荷重の周期的特性に起因し、
圧痕の突縁部にて通常生じる応力集中の位置で、上記圧
痕の形態そして疲労が軌道輪に生ずる。
【０００６】軸受にシールやフィルタを設けることによ
りこのような有害な汚染粒子から軸受を保護することが
行われてきているが、その侵入は完全には阻止できず、
したがって上記のような圧痕も避けられない。
【０００７】本発明の目的は、かかる圧痕の影響を緩和
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、複数の転動体のうち少なくとも一つが、少なくと
も部分的に、他の転動体よりも硬度あるいは剛性の高い
ジルコニウム材料を有していることにより達成される。
【０００９】今問題としている軌道面とこれとほぼ同じ
硬度の転動体との間で圧縮された固体汚染粒子によって
形成されたどんな圧痕、特にその突縁部は、より高硬度
な転動体がその上を転動することによって、直ぐに圧潰
されてしまう。これにより軌道面での円滑な特性が回復
される。小さな凹部だけが残るが、軸受の運転特性に悪
影響をもたらすことはない。この小さな凹部には潤滑油
が集められ、潤滑剤が不足してきたときには転動体の潤
滑の助けにもなる。又、応力集中、したがって、亀裂や
摩耗の発生も基本的に抑制される。さらに、軸受は静か
な運転を行うようになる。
【００１０】通常、他の転動体は、軌道輪に用いられて
いる鋼製材とほぼ同じ機械特性の鋼材で作られている。
ジルコニウム材料は、その硬度にもかかわらず、鋼材と
ほぼ同じ弾性率そして熱膨張率を有している。又、ポア
ソン比もほぼ同じである。さらには、比重量もあまり変
わらない。
【００１１】かかるジルコニウム材料の転動体を鋼製の
他の転動体の間に配したときの利点は、動的不釣合いや
温度変動時で熱膨張差がないことである。これによっ
て、どんな条件下でも、円滑な軸受の運転が確保でき
る。
【００１２】この解決策のさらなる利点は、ジルコニア
セラミックを作るための素材が安価であり、ジルコニア
が加工容易なことにある。例えば、研摩が仕上げ工程に
おいて２００〜１２００μｍ／ｍｉｎの送り込み速度
（ｆｅｅｄ ｒａｔｅ）で行える。通常の鋼材での研摩
送り込み速度は約１５００μｍ／ｍｉｎである。窒化珪
素の対応品と比べたとき、初期コストの低減幅は約５倍
であると考えられる。
【００１３】本発明の他の実施形態では、鋼材の上にジ
ルコニアセラミックを直接シンタリング、圧力嵌め、化
学的あるいは機械的結合によって作られた複合転動体に
ジルコニアを外殻（シェル）として用いることである。
この技術は、ジルコニアセラミックと鋼の弾性係数が近
似していることにより可能となり、熱膨張とヤング率が
鋼製の転動体と実質的に変わらなくなる。さらには、鋼
材をジルコニア材との間では密度がほぼ同じなので、転
動体が両材より成る二つの部分同心度についての誤差を
伴っても、質量の不釣合による危険性は避けられる。
【００１４】複数の転動体のすべてをセラミック材料で
作ることとしたころがり軸受は公知である。これらの軸
受で全ての転動体が軌道面上で同じ圧縮作用をもたらす
ということを考慮すると、圧痕の周囲に高い突縁部が形
成されることは阻止される。
【００１５】しかし、これらの転動体は硬度そして剛性
も高いので、軌道輪にもたらされる応力も又高くなり、
かかる形式の軸受の寿命や許容負荷容量を小さくしてい
る。
【００１６】本発明のころがり軸受では、殆どの転動体
は鋼製である。したがって変形は接触体（軌道輪とこれ
らの転動体）との間で等しく生じ、応力を低下せしめ軸
受の動的容量を確保する。
【００１７】ＥＰ−Ａ−８９１５５では、すべての転動
体を、ジルコニウム材を核としその上に鋼材の外殻を設
けた形式のものとする軸受が開示されている。この公知
の軸受は、すべての接触面が鋼製であり、したがって同
じ硬度であるということを考慮すると、それ故に、軌道
面上の圧痕を平滑化する能力をもっていない。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづき、本発
明の実施の形態を説明する。
【００１９】図において符号１はころがり軸受の外輪の
一部を示しており、該外輪１は転動体が転動するための
軌道面２を有している。転動体や軌道面２上に在る固体
汚染粒子はクレータ状の圧痕３を作る。この圧痕は小凹
部４とその周囲にもち上がった突縁部５とを有する。
【００２０】これらの突縁部５は、転動体に応力集中と
圧痕とを次々ともたらす。
【００２１】軸受の軌道輪そして転動体でのこのような
圧痕の存在は、早期に疲労そして亀裂をもたらす。又、
軸受は高振動そして高騒音を伴って運転されるようにな
る。
【００２２】本発明によると、複数の転動体の少なくと
も一つは他の転動体よりも実質的に硬度あるいは剛性が
高く、例えば、ジルコニウム材で作られている。かかる
転動体は、圧痕３上を転動すると、図２のごとく少なく
ともその突縁部５を圧縮する。
【００２３】外輪６が示されている図２においては、突
縁部は圧潰されており、外輪６の正規すなわち損傷を受
けていない面８に対応するレベルの持上り部分７を形成
するようになる。圧痕により形成された小凹部はそのま
ま残る。
【００２４】上述のごとくの少なくとも一つの高硬度そ
して高剛性の転動体をもつ軸受での疲労そしてそれ故の
亀裂や摩擦を生ずる危険性は、通常の軸受にくらべ著し
く低い。小凹部４の存在は軌道面８と転動体との間で潤
滑性を良くする。この小凹部４には、少量の油が集めら
れ、これが良潤滑特性をもたらす。
【００２５】図３に示される転動体は、部分的に安定化
された正方晶系多結晶のジルコニアセラミック等のジル
コニウム材料の外殻１０を有している。この転動体の核
部１１は適切な剛材で作られている。勿論、本発明の転
動体は全体が上記のごとくのジルコニウム材で作られて
いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明によると、次のような利点を得
る。 通常の鋼材とこれより高硬度な材料との組合せから
成る複合転動体により、軸受の耐摩耗性、耐汚染性が改
善される。 潤滑、温度、環境において困難性を伴う場合、例え
ば、高速、高温、侵触（特に流体、真空侵触）等の運転
条件に用いられるグリース潤滑軸受に好適となる。 通例運転条件下で、より長い寿命が得られる。初期
に疲労を起こした表面にして良い耐久性を示す。 複合転動体をもつころがり軸受の質量不釣合の問題
が解決される。 複合転動体をもつころがり軸受の温度変化による内
部隙間の不均一性がなくなる。 軸受の要素に、鋼とセラミックの複合シンタリング
技術が用いることができるようになる。 軸受の要素に、鋼とセラミックの化学的あるいは機
械的結合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の転動体をもつ軸受の外輪の部分で、圧痕
をもつ状態の側面図である。
【図２】少なくとも一つの転動体が他の転動体よりも硬
度が高い本発明の軸受の外輪の部分を示す側面図であ
る。
【図３】図２の少なくとも一つの転動体の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 外輪（軌道輪） ２ 軌道面 １０ 外殻 １１ 核部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントニオ ガベーリ オランダ国、3402 ジーピー イーゼルス タイン ブリルヤーントホーフ ２ (72)発明者 ピータ エイブラハム フェーンハイゼン オランダ国、5017 イーエー ゴイレ セ ントヤコブズバーン 39 (72)発明者 ゲラルダス デ ブリーズ オランダ国、3437 エヌエイチ ニューベ ガイン、フェルディナンド ボルハーゲ 49

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 転動体を収容するための軸受空間を形成
    する外輪と内輪の二種の軌道輪を有し、該軌道輪が鋼製
    であるころがり軸受において、複数の転動体のうち少な
    くとも一つが、少なくとも部分的に、他の転動体よりも
    硬度或いは剛性の高いジルコニウム材料を有しているこ
    とを特徴とするころがり軸受。
  2. 【請求項２】 少なくとも部分的に他の転動体よりも高
    硬度な少なくとも二つの転動体が周方向に規則的な位置
    に配置されていることとする請求項１に記載のころがり
    軸受。
  3. 【請求項３】 少なくとも部分的に他の転動体よりも高
    硬度な転動体は、高硬度材料の外殻を有していることと
    する請求項１又は請求項２に記載のころがり軸受。
  4. 【請求項４】 少なくとも部分的に他の転動体よりも高
    硬度な転動体は、外殻が層としてジルコニウム材である
    こととする請求項３に記載のころがり軸受。
  5. 【請求項５】 ジルコニウム材の外殻が鋼製の核部を覆
    っていることとする請求項４に記載のころがり軸受。
  6. 【請求項６】 高硬度な転動体のそれぞれは全体がジル
    コニウム材料で作られていることとする請求項３に記載
    のころがり軸受。
  7. 【請求項７】 ジルコニウム材料がジルコニアセラミッ
    クであることとする請求項５、請求項６、請求項７のう
    ちの一つに記載のころがり軸受。
  8. 【請求項８】 ジルコニウム材料が部分的に、安定化さ
    れたジルコニアセラミックであることとする請求項７に
    記載のころがり軸受。
  9. 【請求項９】 ジルコニアセラミックが９５％のＺｒＯ
    2，５％のＹ2Ｏ3そして０．０１％のＡｌ2Ｏ3を含有し
    ていることとする請求項８に記載のころがり軸受。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項８のうちの一つ
    に記載のころがり軸受のための転動体。
JP9134488A 1996-05-15 1997-05-09 ころがり軸受及びそのための転動体 Pending JPH1047352A (ja)

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