JPS63308218A - ころがり軸受 - 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 この発明は、振動、衝撃環境下で使用されるころがり軸
受に関する。

従来の技術とその問題点 一般に、ころがり軸受に用いられる軌道輪および転動体
は転動により高いヘルツ応力を受けるので、転勤疲労強
度を高めるためにロックウェル硬さＨＲＣ５８〜６４の
高い硬さに焼入れ、焼もどしされている。

硬さと転勤疲労寿命との間には次のような関係のあるこ
とが報告されており、硬さが低下すると寿命は大幅に短
くなる。

Ｌ　　−ｆ　　ｐ−Ｌ Ｈ）Ｉ ここで、 Ｌ）（：硬さが変化した場合の寿命 ｆＨ：硬さ係数 ｐ：定数（玉軸受：３、ころ軸受：　１０／３）Ｌ：標
準軸受の寿命 また、 ｔ、、　＝　（ＨＶ　／７５０）　２ Ｈｖ　；ビッカース硬さ ところが、最近のころがり軸受の用途の中には、単に硬
さを確保するだけでは本来の転勤疲労寿命か得られない
場合が出てきている。

一般のころがり軸受では、軌道輪と転動体との接触によ
る剪断応力の作用により介在物などを起点とするクラッ
クが生じ、その成長により剥離に至る。剥離の発生は回
転輪側の内輪が大部分である。ところが、振動、衝撃環
境下で使用されるころがり軸受の場合は、これと全く異
なり、振動、衝撃により、固定輪側の外輪の軌道面直下
に多数の微細クラックや組織変化を生じる結果、ごく短
時間のうちに剥離を生じて寿命に至る。

転勤疲労寿命向上の最も容易な方法として、軸受寸法を
大きくし、負荷容量を増大させることかあり、このよう
にすれば、負荷荷重が同じても応力値が低下することに
よる一定の効果が得られる。ところが、実用においては
、振動や衝撃荷重は軸受まわりの構造、取付けや運転条
件によって容易に変動すること、および小形、軽量化の
要求を満たすことができないことから、軸受寸法を大き
くすることは満足すべき解決方法とはならない。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、軸受寸法を大
きくすることなく、振動、衝撃環境下において寿命の長
いころがり軸受を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、上記のように、振動、衝撃環境下で使用
される軸受の外輪の早期剥離は、振動、衝撃のために負
荷が苛酷になり、過大な応力が動的に作用する結果、軌
道面直下に多数のクラックや組織変化を生じることによ
るものであることを見出し、外輪にクラックや組織変化
を生じ難い熱処理を施すことに着目して試験研究を重ね
た結果、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明によるころがり軸受は、固定輪が残
留オーステナイト量約１０％以下の鋼よりなるものであ
る。

固定輪の残留オーステナイト量を約１０％以下としたの
は、次のような理由による。通常の焼入れ、焼もどしに
おいては、オーステナイトが平均１１〜１４％程度残留
し、一般的にはある程度残留オーステナイトが多い方が
転勤疲労寿命が向上するが、残留オーステナイトは、振
動、衝撃環境下では組織的にも不安定であり、また、降
伏強度が低いためにミクロ的な塑性変形を容易に生じる
。その結果、残留オーステナイト量が約１０％をこえる
と、振動、衝撃により局部的な組織変化やクラックが生
じ品くなる。

ここで、固定輪について残留オーステナイト量を限定し
たのは、固定輪側の方が負荷圏が一定であるために振動
、衝撃の影響がより大きく、実質的に固定輪の損傷によ
って軸受寿命が決定されることがわかったためである。

なお、さらに好ましくは、残留オーステナイト量を約６
％以下とする。

残留オーステナイト量を減少させる方法としては、焼入
れ、焼もどし後に、サブゼロ処理を施すものがある。サ
ブゼロ処理により、オーステナイトがマルテンサイトに
変化し、残留オーステナイト量が減少する。

また、熱処理において焼入れ加熱温度、焼入れ冷却速度
および焼もどし温度の少なくともいずれか１つを調整す
ることによっても、残留オーステナイト量を減少させる
ことができる。たとえば、通常の軸受の焼もどしは１５
０〜２００℃の範囲で行なわれ、ＨＲＣ５８〜６４の硬
さにされるが、２５０〜３８０℃のより高温で焼もどし
処理することにより、残留オーステナイト量を減少させ
ることができ、組織変化やクラックの発生が防止される
。なお、２５０〜３８０℃の高温で焼もどし処理すると
、硬さがＨＲＣ５２〜５７となり、一般的な使用条件で
は通常の剥離寿命が低下することが考えられるが、振動
、衝撃負荷の場合は前述のごとく組織変化やクラックの
発生が防止されることから実用寿命は大きく向上する。

また、ここで、本処理は固定輪側を処理するもので回転
輪は通常の軸受に同じであるため、一般の使用条件にお
ける軸受寿命についても問題がない。

発明の作用および効果 この発明のころがり軸受によれば、固定輪が残留オルス
テナイトｆｆｌが約１０％以下の鋼よりなるものである
から、振動、衝撃を受けても組織変化やクラックが生じ
難い。したがって、軸受寸法を大きくしなくても、振動
、衝撃環境下で使用された時に長寿命を得ることができ
る。

実　　施　　例 次に、上記効果を実証するために、玉軸受を用いて評価
したこの発明の実施例を例示する。

まず、表１に比較例および実施例１〜４で示す５種類の
試料を準備した。なお、残留オーステナイトａの測定は
外輪軌道面から半径方向に深さ０．１＋ｎｌ１１の位置
でＸ線回折法により行なった。

（以下余白） 表１ 比較例 効果比較の基準として、現用の軸受を用いた。外輪材料
は、ＳＵＪ　２である。焼入れ加熱温度は８４５℃であ
り、油焼入れ後、１８０℃で焼もどし処理した。

実施例１ 外輪材料は、比較例と同じ＜　ＳＵＪ　２である。８４
５℃で焼入れ加熱、油冷後、３５０℃で焼もどし処理を
行なった。

実施例２ 外輪材料は、比較例と同じ（ＳＵＪ　２である。８４５
℃で焼入れ加熱、油冷後、−７０℃でサブゼロ処理を行
なったのち、２００℃で焼もどし処理を行なった。

実施例３ 外輪材料を５ＡＥ５１２０として、浸炭焼入れ後、液体
窒素（−１９６℃）に浸漬したのち、２１０℃で焼もど
し処理を行なった。

実施例４ 外輪材ｆ４を５ＡＥ５１２０として、浸炭焼入れ後、−
６０℃でサブゼロ処理を行なったのち、２００℃で焼も
どしを行なった。

上記の各試料を組込んだ試験機を加振台に設置し、負荷
を加えると同時に、内輪を回転させた状態で振動を加え
て振動試験を行なった。なお、試験条件は、次のとおり
である。

軸受荷重（静的負荷）／動定格荷重・・０．２２内輪回
転数・・・８０００　ｒｐｍ 計算寿命（上記による）・・・１９６時間振動加速度・
・・１０Ｇ（加振台上） 試験時間・・・５００時間 そして、剥離までの時間から疲労度を比較評価した。

試験結果を表２に示す。なお、試験の結果、外輪以外に
は異常が認められなかったので、結果は外輪についての
み示す。

（以下余白） 表　　２ なお、比較例では試験後の外輪軌道面直下に多数のクラ
ックと組織変化が認められたが、実施例１および３ては
クラック、組織変化ともに認められず、実施例２および
４ではわずかに組織変化が認められただけであった。

表２より、実施例１〜４の本発明によるころがり軸受の
寿命が比較例の現用の軸受に比べて大幅に向上すること
がわかる。

なお、比較例の現用の軸受を上記同様に試験機に組込み
、軸受荷重、内輪回転数は上記と同一として、振動は与
えないで静的負荷状態で回転試験を行なったところ、１
５００時間の回転後にも、剥離を生じることなく、軌道
面直下にもクラック、組織変化は認められず、通常の使
用条件での軸受としては何ら問題のないことが確認され
ている。

以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定輪が残留オーステナイト量約１０％以下の鋼
   よりなるころがり軸受。
2. （２）固定輪の残留オーステナイト量が約６％以下であ
   る特許請求の範囲第１項に記載のころがり軸受。
3. （３）サブゼロ処理により残留オーステナイト量を減少
   させる特許請求の範囲第１項または第２項に記載のころ
   がり軸受。
4. （４）外輪を２５０〜３８０℃の焼もどし温度で焼もど
   し処理することにより残留オーステナイト量を減少させ
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載のころがり
   軸受。