JPS6212305B2 - - Google Patents
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- JPS6212305B2 JPS6212305B2 JP54038964A JP3896479A JPS6212305B2 JP S6212305 B2 JPS6212305 B2 JP S6212305B2 JP 54038964 A JP54038964 A JP 54038964A JP 3896479 A JP3896479 A JP 3896479A JP S6212305 B2 JPS6212305 B2 JP S6212305B2
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- Japan
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- tapered
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- steel
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Classifications
-
- 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
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/047—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure
Description
本発明は、回転軸の軸方向荷重を支えるテーパ
ランドスラスト軸受の製造方法に関する。 テーパランドスラスト軸受は、第１図、第２図
に示すように、平板状の円形の軸受面に、その円
周方向に向けて順次テーパ面１とランド面２を形
成するとともに、テーパ面１の基部にそれぞれ油
溝３を設けたもので、油溝３から潤滑油を供給す
ると、これが回転軸４の回転に伴いテーパ面１に
引き込まれて回転軸４端面との間に楔状油膜を発
生させるため、この油膜の圧力で回転軸４のスラ
スト荷重が支えられる。ランド面２は特にテーパ
面１に油膜の生じていない起動時において回転軸
４を支持するために設けられている。 しかして従来この軸受は、鉛青銅、アルミニウ
ム合金、ホワイトメタル等の一般的軸受材料から
作られているが、これらの材料は高面圧下で金属
接触を含む境界潤滑状態となつた場合の耐摩耗
性、耐焼付性に問題があつた。また一方では回転
軸４の起動時においてテーパ面１の頂点が極部的
負荷により摩耗するのを防止するため、ランド面
１の長さｌを全支え面長さＬの20％程度設けねば
ならず、このため油膜圧力を発生させるためのテ
ーパ面１長さが減少し、回転軸４回転時の負荷容
量が低下していた。 この軸受に要求される材料特性としては、耐摩
耗性があり、かつ耐荷重性の点から表面硬度の高
いことが上げられるが、例えば焼入れ、浸炭、ホ
ウ化処理等の処理はその処理温度が800℃以上で
あるため熱歪が大となり、高に寸法精度を要する
テーパランドスラスト軸受には適用不可能であ
る。また、硬質Crメツキを施し、あるいはNiに
Si、Ti等の炭化物、窒化物を分散させた材料によ
つても表面硬度の高い材料を得ることは可能であ
るが、表面の硬質層と鋼材との接合面が不安定で
剥離しやすく、またなじみ性、耐焼付性にも充分
なものが得られなかつた。 本発明は、このような各種の処理法につき鋭意
研究の結果なされたもので、テーパランドスラス
ト軸受は表面硬度と同時に高い寸法精度を要求さ
れること、相手回転軸とのなじみ性や化学的安定
性も必要であること等の条件を満たす処理法とし
て軟窒化処理に着目したものである。ここで軟窒
化処理は、処理温度が鋼のA1変態点（線）（723
℃）以下の塩浴窒化、ガス窒化、イオン窒化をい
う。 処理温度に上記のような制限を付した理由は、
鋼材から形成されるテーパランドスラスト軸受の
熱歪を極めて少なくし、その寸法精度を維持する
ためであり、本発明の特徴の一つをなしている。
例えば塩浴軟窒化は、550〜570℃のシアン塩
（MCN）シアン酸塩（MCNO）よりなる塩浴中に
鋼材を１〜２時間浸漬処理する技術であり、処理
温度が上記のように鋼のA1変態点より低いた
め、熱歪による寸法の狂いを最低限にして精度の
高いテーパランドスラスト軸受を得ることができ
る。 軟窒化処理層は、Fe―Ｎ化合物層および
Fe3N、Fe4Nの拡散層からなるもので、これらは
初期摩耗で滑らかとなり相手材となじみ易く、特
に鋼表面とは凝着しがたい特徴を有しており、ま
た表面硬度が高く、かつ化学的に安定していて腐
食や摩擦による酸化に強い。このため上記一般的
軸受材料に比べ高面圧下で油膜切れを生じた境界
潤滑状態となつた場合の耐摩耗性に優れ、安定し
た摩擦特性が得られるとともに、凝着による異常
摩耗を生じないため耐焼付面圧が向上する。そし
てこれらの特徴は、無潤滑状態でも同様に維持さ
れるため、油膜が生じていない起動時の耐荷重性
能の向上に役立つ。さらに、このことは、特にラ
ンド面２の割合を小さくできること、つまりラン
ド面２の面積を小としても起動時の回転軸４の支
持が可能であることを意味しており、具体的には
ランド面２の円周方向長さを、ランド面２とテー
パ面１の円周方向長さの和の20％以下とすること
ができる。またこのようにランド面２の長さを小
とすると、反射的に油膜圧力発生に必要なテーパ
面１の長さが大となるため、負荷容量が増大する
こととなる。 ランド面２およびテーパ面１の表面硬度は、相
手の回転軸の硬度より極端に硬いと相手材の摩耗
を増加させるため、相手材の硬度に応じ変えるの
がよい。例えば相手材が非鉄処理材および焼入等
の硬質化処理をしていない鋼材の場合はヴイツカ
ース硬さHvを500以下とし、焼入材の場合はこれ
を500以上とすることが望ましい。硬さの調節は
軟窒化処理時間の調節および鋼材の選定によつて
行なう。 またランド面２およびテーパ面１は、金属接触
を伴うような境界潤滑下では油膜厚さは１μｍ以
下になるが、この境界潤滑状態で、凝着による異
常摩耗を生じさせないためには、表面粗さを上記
油膜厚さ以下に保持することが要求される。この
課題に関し本発明方法によれば、軟窒化処理後の
素材表面にバフ研摩を施し表面粗さを整えること
により解決し得たものである。そして、このバフ
研摩を施すことにより表面粗さを１μｍ以下にす
ることができるとともに、このバフ研摩によりラ
ンド面２の両端縁（第２図における寸法ｌの両端
部）に微小な円みが形成される結果、相手材との
固定接触が生じ難くなり、かつ油膜切れが防止さ
れて高面圧下における耐焼付性能を著しく向上さ
せることが可能となるに至つた。 以上のことから、テーパランド軸受を製造する
に当たり、その最適な製造工程として本発明にお
いては、鋼材から素材原形を打抜くブランキング
工程と、この打抜かれた素材にテーパ面およびラ
ンド面を加工するスタンピング工程と、然る後素
材表面に処理温度が鋼のA1変態点以下の軟窒化
処理を施す表面処理工程と、この処理後の素材表
面の粗さを整えるバフ研摩工程とを具備したこと
を特徴とするテーパランドスラスト軸受の製造方
法を提案するものである。 以下、実施例に基づき本発明方法を説明する
と、本発明方法によりテーパランド軸受Ａを製造
するに際し、先ず市販の低炭素鋼材（SPCC）を
ドーナツ円板状に打抜き、これに油溝３を加工し
た後両面を研摩し、次いでブレススタンピングに
よりテーパ面１およびランド面２を加工する。こ
れを塩浴軟窒化処理（シアン塩、シアン酸塩浴中
で570℃90分間加熱浸漬）し、さらにバフ研摩し
て表面粗さを整えることにより、テーパランド軸
受Ａを得ることができる。次の第１表は得られた
上記軸受Ａ対し比較用軸受ａ，ｂ，ｃの組成を示
したものであり、テーパ面１およびランド面２の
数は24、テーパ面１のテーパ量は10μｍとした。
第２表にはそれらの比較実験条件を示す。
ランドスラスト軸受の製造方法に関する。 テーパランドスラスト軸受は、第１図、第２図
に示すように、平板状の円形の軸受面に、その円
周方向に向けて順次テーパ面１とランド面２を形
成するとともに、テーパ面１の基部にそれぞれ油
溝３を設けたもので、油溝３から潤滑油を供給す
ると、これが回転軸４の回転に伴いテーパ面１に
引き込まれて回転軸４端面との間に楔状油膜を発
生させるため、この油膜の圧力で回転軸４のスラ
スト荷重が支えられる。ランド面２は特にテーパ
面１に油膜の生じていない起動時において回転軸
４を支持するために設けられている。 しかして従来この軸受は、鉛青銅、アルミニウ
ム合金、ホワイトメタル等の一般的軸受材料から
作られているが、これらの材料は高面圧下で金属
接触を含む境界潤滑状態となつた場合の耐摩耗
性、耐焼付性に問題があつた。また一方では回転
軸４の起動時においてテーパ面１の頂点が極部的
負荷により摩耗するのを防止するため、ランド面
１の長さｌを全支え面長さＬの20％程度設けねば
ならず、このため油膜圧力を発生させるためのテ
ーパ面１長さが減少し、回転軸４回転時の負荷容
量が低下していた。 この軸受に要求される材料特性としては、耐摩
耗性があり、かつ耐荷重性の点から表面硬度の高
いことが上げられるが、例えば焼入れ、浸炭、ホ
ウ化処理等の処理はその処理温度が800℃以上で
あるため熱歪が大となり、高に寸法精度を要する
テーパランドスラスト軸受には適用不可能であ
る。また、硬質Crメツキを施し、あるいはNiに
Si、Ti等の炭化物、窒化物を分散させた材料によ
つても表面硬度の高い材料を得ることは可能であ
るが、表面の硬質層と鋼材との接合面が不安定で
剥離しやすく、またなじみ性、耐焼付性にも充分
なものが得られなかつた。 本発明は、このような各種の処理法につき鋭意
研究の結果なされたもので、テーパランドスラス
ト軸受は表面硬度と同時に高い寸法精度を要求さ
れること、相手回転軸とのなじみ性や化学的安定
性も必要であること等の条件を満たす処理法とし
て軟窒化処理に着目したものである。ここで軟窒
化処理は、処理温度が鋼のA1変態点（線）（723
℃）以下の塩浴窒化、ガス窒化、イオン窒化をい
う。 処理温度に上記のような制限を付した理由は、
鋼材から形成されるテーパランドスラスト軸受の
熱歪を極めて少なくし、その寸法精度を維持する
ためであり、本発明の特徴の一つをなしている。
例えば塩浴軟窒化は、550〜570℃のシアン塩
（MCN）シアン酸塩（MCNO）よりなる塩浴中に
鋼材を１〜２時間浸漬処理する技術であり、処理
温度が上記のように鋼のA1変態点より低いた
め、熱歪による寸法の狂いを最低限にして精度の
高いテーパランドスラスト軸受を得ることができ
る。 軟窒化処理層は、Fe―Ｎ化合物層および
Fe3N、Fe4Nの拡散層からなるもので、これらは
初期摩耗で滑らかとなり相手材となじみ易く、特
に鋼表面とは凝着しがたい特徴を有しており、ま
た表面硬度が高く、かつ化学的に安定していて腐
食や摩擦による酸化に強い。このため上記一般的
軸受材料に比べ高面圧下で油膜切れを生じた境界
潤滑状態となつた場合の耐摩耗性に優れ、安定し
た摩擦特性が得られるとともに、凝着による異常
摩耗を生じないため耐焼付面圧が向上する。そし
てこれらの特徴は、無潤滑状態でも同様に維持さ
れるため、油膜が生じていない起動時の耐荷重性
能の向上に役立つ。さらに、このことは、特にラ
ンド面２の割合を小さくできること、つまりラン
ド面２の面積を小としても起動時の回転軸４の支
持が可能であることを意味しており、具体的には
ランド面２の円周方向長さを、ランド面２とテー
パ面１の円周方向長さの和の20％以下とすること
ができる。またこのようにランド面２の長さを小
とすると、反射的に油膜圧力発生に必要なテーパ
面１の長さが大となるため、負荷容量が増大する
こととなる。 ランド面２およびテーパ面１の表面硬度は、相
手の回転軸の硬度より極端に硬いと相手材の摩耗
を増加させるため、相手材の硬度に応じ変えるの
がよい。例えば相手材が非鉄処理材および焼入等
の硬質化処理をしていない鋼材の場合はヴイツカ
ース硬さHvを500以下とし、焼入材の場合はこれ
を500以上とすることが望ましい。硬さの調節は
軟窒化処理時間の調節および鋼材の選定によつて
行なう。 またランド面２およびテーパ面１は、金属接触
を伴うような境界潤滑下では油膜厚さは１μｍ以
下になるが、この境界潤滑状態で、凝着による異
常摩耗を生じさせないためには、表面粗さを上記
油膜厚さ以下に保持することが要求される。この
課題に関し本発明方法によれば、軟窒化処理後の
素材表面にバフ研摩を施し表面粗さを整えること
により解決し得たものである。そして、このバフ
研摩を施すことにより表面粗さを１μｍ以下にす
ることができるとともに、このバフ研摩によりラ
ンド面２の両端縁（第２図における寸法ｌの両端
部）に微小な円みが形成される結果、相手材との
固定接触が生じ難くなり、かつ油膜切れが防止さ
れて高面圧下における耐焼付性能を著しく向上さ
せることが可能となるに至つた。 以上のことから、テーパランド軸受を製造する
に当たり、その最適な製造工程として本発明にお
いては、鋼材から素材原形を打抜くブランキング
工程と、この打抜かれた素材にテーパ面およびラ
ンド面を加工するスタンピング工程と、然る後素
材表面に処理温度が鋼のA1変態点以下の軟窒化
処理を施す表面処理工程と、この処理後の素材表
面の粗さを整えるバフ研摩工程とを具備したこと
を特徴とするテーパランドスラスト軸受の製造方
法を提案するものである。 以下、実施例に基づき本発明方法を説明する
と、本発明方法によりテーパランド軸受Ａを製造
するに際し、先ず市販の低炭素鋼材（SPCC）を
ドーナツ円板状に打抜き、これに油溝３を加工し
た後両面を研摩し、次いでブレススタンピングに
よりテーパ面１およびランド面２を加工する。こ
れを塩浴軟窒化処理（シアン塩、シアン酸塩浴中
で570℃90分間加熱浸漬）し、さらにバフ研摩し
て表面粗さを整えることにより、テーパランド軸
受Ａを得ることができる。次の第１表は得られた
上記軸受Ａ対し比較用軸受ａ，ｂ，ｃの組成を示
したものであり、テーパ面１およびランド面２の
数は24、テーパ面１のテーパ量は10μｍとした。
第２表にはそれらの比較実験条件を示す。
【表】
【表】
第３図は、ランド面２の割合を20％（一定）と
して面圧を変化させた場合の各試料の摩擦係数お
よび焼付特性を示しており、この結果によれば、
本発明方法により得られた軸受Ａは従来の比較用
軸受ａ，ｂ，ｃに比しすべての面圧で摩擦係数が
低く、かつ最も耐焼付面圧の高いことが判る。ま
た第４図はランド面２の割合を変化させた場合の
焼付面圧を軸受Ａとａにつき調べた結果を示すも
ので、ランド面２の割合が100％とは平ワツシヤ
を意味する。この実験から本発明方法により得ら
れた軸受Ａは軸受ａに比して焼付面圧の高いこと
が認められ、特にランド面２の割合が20％以下と
なつても焼付面圧が低下しないという特徴が明ら
かである。さらに次の第３表は面圧を22Kg/cm2
（一定）として50時間摩擦試験を行なつた後、各
軸受の摩耗深さを測定した結果を示すもので、本
発明方法に係る軸受Ａは最も摩耗量が少ない。
して面圧を変化させた場合の各試料の摩擦係数お
よび焼付特性を示しており、この結果によれば、
本発明方法により得られた軸受Ａは従来の比較用
軸受ａ，ｂ，ｃに比しすべての面圧で摩擦係数が
低く、かつ最も耐焼付面圧の高いことが判る。ま
た第４図はランド面２の割合を変化させた場合の
焼付面圧を軸受Ａとａにつき調べた結果を示すも
ので、ランド面２の割合が100％とは平ワツシヤ
を意味する。この実験から本発明方法により得ら
れた軸受Ａは軸受ａに比して焼付面圧の高いこと
が認められ、特にランド面２の割合が20％以下と
なつても焼付面圧が低下しないという特徴が明ら
かである。さらに次の第３表は面圧を22Kg/cm2
（一定）として50時間摩擦試験を行なつた後、各
軸受の摩耗深さを測定した結果を示すもので、本
発明方法に係る軸受Ａは最も摩耗量が少ない。
【表】
以上のように本発明方法によれば、従来のこの
種軸受に比べ耐摩耗性、耐焼付性に優れ、特に無
潤滑状態でもこれらの性能を維持させることので
きるテーパランド軸受を得ることができ、しかも
ランド面の割合を小さくして高精度の軸受を得ら
れる効果がある。
種軸受に比べ耐摩耗性、耐焼付性に優れ、特に無
潤滑状態でもこれらの性能を維持させることので
きるテーパランド軸受を得ることができ、しかも
ランド面の割合を小さくして高精度の軸受を得ら
れる効果がある。
第１図は一般的なテーパランドスラスト軸受の
構成を示す平面図、第２図は第１図の―線に
沿う断面図、第３図、第４図はそれぞれ本発明方
法に係る軸受と比較軸受につき摩擦試験を行なつ
た結果を示すグラフである。 １…テーパ面、２…ランド面、４…回転軸。
構成を示す平面図、第２図は第１図の―線に
沿う断面図、第３図、第４図はそれぞれ本発明方
法に係る軸受と比較軸受につき摩擦試験を行なつ
た結果を示すグラフである。 １…テーパ面、２…ランド面、４…回転軸。
Claims (1)
- １ 鋼材から素材原形を打抜くブランキング工程
と、この打抜かれた素材にテーパ面およびランド
面を加工するスタンピング工程と、然る後素材表
面に処理温度が鋼のA1変態点以下の軟窒化処理
を施す表面処理工程と、この処理後の素材表面の
粗さを整えるバフ研摩工程とを具備したことを特
徴とするテーパランドスラスト軸受の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3896479A JPS55132415A (en) | 1979-03-31 | 1979-03-31 | Taper rand thrust bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3896479A JPS55132415A (en) | 1979-03-31 | 1979-03-31 | Taper rand thrust bearing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55132415A JPS55132415A (en) | 1980-10-15 |
| JPS6212305B2 true JPS6212305B2 (ja) | 1987-03-18 |
Family
ID=12539844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3896479A Granted JPS55132415A (en) | 1979-03-31 | 1979-03-31 | Taper rand thrust bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55132415A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59187110A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-24 | Taiho Kogyo Co Ltd | テ−パランドスラスト軸受 |
| EP1387097B1 (en) | 2001-03-27 | 2011-05-25 | Nok Corporation | Thrust bearing |
| JP5244762B2 (ja) * | 2009-10-06 | 2013-07-24 | 三菱重工業株式会社 | スラスト軸受 |
| JP5573764B2 (ja) * | 2011-04-14 | 2014-08-20 | 株式会社デンソー | スクロール型圧縮機、スラスト軸受、及び、研磨方法 |
-
1979
- 1979-03-31 JP JP3896479A patent/JPS55132415A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55132415A (en) | 1980-10-15 |
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