JPS6124818A - 軸受転動体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明ｉマ、軸受転動体、更に詳しくは、表面が粗面
である相手部材に対して長寿命を示す転動体の構造に関
するものである。

〔従来の技術〕

転動体の転勤寿命に対して転送面の表面粗さが重要な因
子であることはよく知られており、転送面の研削仕上げ
はできるだけ滑らかな面にすることが常識になっている
。

一般的な軸受は一白輸、外輪、そして「玉」あるいは「
ころ」等の転動体から構成されているか−それぞれか単
体として製造できる場合は、転走面の研削仕上げも容易
であり一表面粗さは実用上問題のない範囲に納まってい
る。

しかしながら、軸受の構造において、例えば歯車を備え
た軸の一部を内輪として使用する場合があり一軸は全体
として複雑な形状をしているため、転動体が接触する転
走面部分の研削仕上げが極めて困難であり、表面粗さは
例えばＲｍａｘ　３μｍ程度の粗面になり−これを相手
に転走面が鏡面仕上げされた転動体を使用すると一転動
体の寿命が実雨上問題となる。

即ち、第５図に示す如く、転走面が粗面である内輪１と
鏡面の転動体２が接触するとき、潤滑油膜の厚さが十分
てないと、金属接触により粗面の山が鏡面にぶつかり、
この部分に応力が集中して転動体２にピーリング損傷３
が発生し、損傷部分から剥離に至る破損状態が起こり、
転動体２は計算寿命に比して極めて短寿命になる。

上記ピーリング損傷３とは、深さ１１０７ｚ程度の浅い
小剥離および亀裂の密集をいうものであるが、第６図で
拡大した如く、粗面の山が鏡面に対して接触すると一応
力の集中により、転動体２の表層が転勤疲労し、これが
原因で前述した通り、転動体２にピーリング損傷３が生
じるのである。

転動体２に発生する上記のような不都合を解消する手段
として、転動体２の表面研削仕上げを粗くすることが考
えられる。

しかし−転動体２の表面研削仕上げを単に粗くしても、
ピーリング損傷の防止に大きな効果のないことも後述す
るように事実である。

即ち、第７図のように、転動体２の転走面を内輪１と同
様の粗面にすると、双方の接触により、潤滑油４を介し
て凹部に静油圧が作用し、同図に矢印で示した如き引張
応力により、転動体２ないし内輪１の凹部に亀裂が発生
し、第５図で示した鏡面と粗面の転勤接触の場合と同様
にピーリング損傷が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように粗面を相手に転勤する転動体では、ピーリン
グ損傷による短寿命が問題である。

そこでこの発明は、粗面を相手に転勤する転動体におい
て、ピーリング損傷の発生を防止し、長寿命を示す転動
体を提供することが目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するため、この発明は、粗面を相手
に転動する軸受転動体において、転走面となる表面をラ
ンダムな方向のすり傷で粗面にし、潤滑条件の改良を施
し、かつその表層に５ＱＱＭＰａ以上の残留応力層を形
成し、傷内に発生する静油圧的な引張応力に抗すること
ができるようにしたものである。

〔実施例と効果〕

以下、この発明の実施例を、鏡面仕上げした従来品の転
動体及び比較用に製作した転動体と対比しながら説明す
る。

この発明の転動体１１は、第１図と第２図に示す如く、
内輪となる粗面軸１２を支持するためのものであり、転
送面となる表面が、ランダムな方向のすり傷（スクラッ
チ）で粗面１３に形成され、その表層に５００　ＭＰａ
　（５０’ｆ／ａ＋２）以上の残留応力層を設けて構成
されている。

上記粗面軸１２は表面粗さがＲｍａｘ　１〜３μｍであ
るのに対し、転動体１１の表面はランダムな方向のすり
傷によって、平均的な表面粗さがＲｍａ　ｘＯ９３〜０
，８μｍになっている。

転動体１１に対する粗面加工の方法としては、タンブラ
−１研摩、ショット等の加工手段を採用することができ
る。

ちなみに、研削によって表面がＲｍａｘ　Ｏ，８〜１μ
ｍに仕上げられた転動体にみがきタンブラ加工を施し、
次に表面あらしタンブラ加工を施すことにより、Ｒｍａ
ｘ　Ｑ、　３〜０．８μｍの表面粗さが得られる。

また、表層への圧縮残留応力の形成方法としては、タン
プラー−ショットの如き機械的処理やＡＳ処理（マルス
トレッシング）、浸炭・窒化処理のような熱処理をあげ
ることができ、これら機械的処理と熱処理を複合的に組
合せて実施してもよい。

表１は、異なった粗面加工方法によって製作した四種類
の試片転動体と従来品の転勤寿命試験の結果を示してお
り、何れの転動体も「ころ」である。

従来品 従来品の転動体は表面が極めて滑らかであり、その表面
粗さはｋｍａｘ　Ｏ，２μｍ以下である。

試片Ｘ 試片Ｘの転動体は、この発明による転動体の残留応力層
の効果を明確にするため、比較例として製作したもので
あり、圧縮残留応力が付与されないように研削仕上げで
表面に無数の傷をっけ、その後軽くスーパー仕上げを施
したものである。

試片Ａ この転動体は表面にガラスピーズをショットさせ−その
後軽くスーパー仕上げを施したものであり、平均的な表
面粗さはＲｍａｘ　５μｍである。

試片Ｂ この転動体は、表面にガラスピーズショットによる処理
を施しただけであり一平均的な表面粗さはＲｍａｘ　Ｑ
、　６１１ｍである。

上記試片Ａ及びＢの表面に形成される傷は、第４図に示
すように大略円形である。

試片に の転動体は、タンブラ−加工のみであり、別紙添付した
表面の顕微鏡拡大写真の如く一表面には細長い傷が無数
に存在する。

上記各試片）５　Ａ、Ｂ−Ｃの各転動体は、従来品の転
動体に比べて表面が非常に粗くなっており、これらの表
面粗さは前記のように、平均的にＲｍａｘＯ９３〜０．
８μｍであるが一部分的には、１．５μｍ程度のすり傷
が現れており、特に試片ＸとＣにはランダムな方向の細
長い傷が多数見られる。

次にζ従来品及び各試片）５　Ａ、Ｂ、Ｃの転動体に対
し、Ｒｍａｘ　３μｍの表面粗さをもつ円筒部材を相手
に、ヘルツ最大−面圧３．１ＧＰａ　　の下で転勤寿命
試験を行ない、その結果を表１に示した。

表１から分るように、従来品の転動体に比べて表面粗さ
の粗い転動体は一切削によってすり傷をつけた試片Ｘ以
外、転勤寿命が大きいことが理解される。

上記転勤試験後の各転動体に対し−マルテンサイト面か
らの回折Ｘ線の半価幅を測定し、表２にその結果を示し
ている。

表　　２ ※ランダムな細長い傷 表２から明らかな如く、鏡面をもつ従来品の転動体は、
半価幅低下が非常に大きいことがわかる。　　。

半価幅低下は、転走面の温度上昇に対応するため、潤滑
性の尺度に使用できると考えると一表２の結果から、表
面粗さの小さい従来品の転動体は一試片）５　Ａ、Ｊ　
Ｃの転動体に比べて潤滑性が劣ることになる。

これに対して、試片Ｘ及びＣの転動体の如く、細長い傷
で粗面にしたものは一半価幅の低下が小さく、潤滑性が
良好なことが分かる。

表１の転勤寿命試験結果と対比−すると、必ずしも潤滑
性の良い転動体の転勤寿命が大きいとはいえず、潤滑性
がやや劣ると判断される試片Ｂの寿命は、潤滑性の優れ
た試片Ｘより長寿命である。

第３図は、各転動体の転勤試験前の表層の残留応力測定
結果を示しており、試片Ｘ以外は表層に圧縮の残留応力
が生成されている。

これらの圧縮残留応力は、表層深さ０．１　ｍ前後にお
いて５ＱＱＭＰａ以上になっている。

第４図は各転動体の半価幅低下、残留応力及び表面粗さ
と寿命の関係を示しており“ζ従来品及び試片Ｘの転動
体に比べ、試片Ａ−Ｊ　Ｃと順次転勤寿命が延びている
。

以上のことにより一粗面相手の転動体に対して疲労寿命
を向上させるには−単に表面粗さを大きくして潤滑性を
向上させるだけでは不十分でありへ表層に圧縮残留応力
を生成させることが必要である。

更に一耐ピーリング強度に対する圧縮残留応力の影響に
ついては−ピーリング損傷の発生よりも進展を抑制する
効果のあることが分かつており、従って表面粗さを大き
くしたとき、無数に存在するすり傷の底に作用する応力
集中を、この圧縮残留応力が緩和し、ピーリング損傷の
発生防止に著しい効果を発揮するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る転動体の使用状態を示す縦断正
面図、第２図は同上の拡大横断面図、第３図は転動体の
表層における残留応力の測定図−第４図は転動体の半価
幅低下、残留応力及び表面あらさと寿命の関係を示すグ
ラフ、第５図乃至７図の各々は転動体に対するピーリン
グ発生の説明図である。 １１は転動体、１２は粗面軸−１３は粗面間　代理人　
　　　鎌　１）　文　二 箱４図 原　貸　欠　餐　ピ 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粗面を相手に転動する軸受転動体において、転走面とな
   る表面をランダムな方向のすり傷で粗面にし、かつその
   表層に５００ＭＰａ以上の残留応力層を形成したことを
   特徴とする軸受転動体。