KR0172097B1 - 볼 및 롤러 베어링 - Google Patents

Abstract

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Description

볼 및 롤러 베어링

제1도는 청정 윤활 및 이물질혼입 윤활화에서 잔여 오스테나이트 성분 및 베어링의 롤링 피로 수명 사이의 관계를 도시한 그래프.

제2도는 충격 예지부에서의 곡률 반경(r) 및 다수의 충격 통과 횟수 사이의 관계를 도시한 그래프.

제3도는 응력과 함께 도시한 충격의 단면도.

제4도는 충격 반경(c)에 대한 예지부의 곡률반경(r) 및 r/c의 분리를 도시하는 충격보다 회전면상에 인가된 응력(p)에 대한 상기 예지상에 인가된 최대 응력 Pmax 비율사이의 관계를 도시란 그래프.

제5도는 r/c 값 및 r_R양 사이의 관계를 도시한 그래프.

제6도는 침탄 열처리한 탄소강의 표면 경도 Hv 및 r_R양 사이의 관계를 도시한 그래프.

제7도는 이물질혼입 윤활하에서 잔여 오스테나이트 성분 및 베어링의 회전피로수명 사이의 관계를 도시한 그래프.

제8도는 롤링부재의 이물질 혼합 윤활 상황하에서의 롤러상의 회전 피로수명을 도시한 그래프.

제9도는 본 발명의 예시 및 테이블 1 및 테이블 2에 도시된 비교 예시의 수명 및 소음압력 레벨을 도시한 그래프.

제 10도, 제11도 및 제12도는 직접 침탄 및 열처리, 이중 침탄 열처리 혹은 침탄 혹은, 카보나이트 라이딩 및 그 후의 열처리의 온도 및 시간 사이의 관계 그래프.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 자동차, 농기계, 건설기계 및 철강기계 등에 사용되는 볼 및 롤러 베어링 특히, 트렌스미션 혹은 엔진에 사용되는 볼 및 롤러 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 볼 및 롤러 베어링에 있어서, 수명을 저하시키는 요소로서, 예르 들면 베어링 윤활유속으로의 이물질 혼입이 있다. 공지된 바와 같이, 윤활오일은 커트 파우더, 먼지, 연마된 파우더 등과 같은 이물질과 혼합되고, 또한 이러한 베어링의 사용되는 상황하에서, 롤링부재 및 내, 외부베어링 베이스상에 손상이 야기되며, 그러므로서 베어링의 수명이 단축된다. 베어링의 수명은 이물질의 혼합이 없는 상황일 때와 비교하여 대략 10배정도 단축된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래기술에서는 다음과 같은 개선점이 제시되었다.

(가) 내,외부 레이스 및 롤링부재의 경도가 증가한다. 예를 들며, 베어링간의 SUJ2의 사용에 의하여, 64의 록웰 경도 H_RC 혹은 그 이상으로 베어링 경도를 향상시키고, 그러무로서 이물질과 혼합된 윤활유하의 사용에 대해서 베어링의 수명 단축을 방지하도록 경화되어 제공된다.

(나) 내, 외부 레이스 및 롤링부재의 침탄 경화층이 더욱 깊게 형성된다. 예를 들면, SGR 420, 430 및 SAE 4320 및 4340과 같은 대략 0.5중량 퍼센트 이하의 탄소함량을 가진 탄소강이 오랜시간동안의 침탄 및 열처리로서 제공된다. 따라서, 더욱 깊은 침탄 경화층을 제공하므로서, 전체 베어링 수명을 내, 외부 레이스의 표면 및 롤링부재의 접촉면상에 부착가능한 어려운 충격을 형성시키므로서 개선되도록 시도된다.

(다) 상기 물질의 크랙 거칠기를 형성시킨다. 예를 들면, 베어링강(SUJ3 혹은 SUJ5)의 사용에 의하여, 마르템퍼링 등과 같이 항온 열처리가 제공된다. 이것에 의하여, 크랙 거칠기는 상기 충격부에서의 크랙의 형성후에 크랙공정을 지연시키도록 향상되고 그러므로서, 베어링 수명 연장이 촉진된다.

[발명이 해결하기 위한 문제점]

상술된 바와 같이 종래기술에 사용된 측정은 해결될 다음의 문제점을 수반한다.

첫째로, (가)에 관해서, 상기 개선책은 가볍게 부과되지만, 상기 내, 외 레이스 및 롤링부재의 매우 놓은 경도에 기인되어, 레이스 표면 및 롤링부재의 표면이 부실해지고, 또한 크랙이 빠른 스태이지에서 이물질의 유입에 의하여 형성되는 손상된 구역으로부터 발생되고, 또한 플레이킹 (peel-off)이 크랙의 확산을 통하여 용이하게 발생되고, 그러므로서 베어링의 수명은 개선되지 않는다.

다음에, (나) 및 (다)를 숙고해보면, (나)에 관해서, 침강경화를 더욱 깊게 하므로서, 상기 침강 경화 시간이 더 길어지고, 또한 부가로, (다)에 관해서, 특별한 온도 조절 열처리가 요구되고, 따라서 열처리 생산성이 저하되는 문제점이 부가된다. 더구나, 이러한 열처리가 제공될 때 조차도, 충분한 수명 연장이 이루어지지 않는 문제점이 남게된다.

[발명의 요약]

따라서, 본 발명의 목적은 상술된 바와 같은 종래 기술의 베어링의 문제점을 제거하고 또한 베어링이 청정 윤활하에서 사용될 때 조차도 종래기술의 베어링과 동일하거나 더 오랜 수명을 가지고 또한 이물질의 침투 윤활하에서 사용될 때 종래기술의 베어링보다 오랜 수명을 가지고 또한 상기 두 상황의 윤활하에서 높은 신뢰성을 갖는 볼 및 롤러 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 내부 레이스, 이들 사이에서 롤 형성된 외부 레이스 및 롤링부재, 적어도 하나의 침탄 열처리된 내, 외부 레이스로 구성된 볼 및 롤러 베어링에 있어서,

적어도 하나의 상기 내, 외부 레이스는 , 20 내지 45용적 퍼센트의 트랙 표면층상의 잔여 오스테나이트 성분과 함께, 0.1 내지 0.7중량 퍼센트의 탄소를 함유하는 탄소강을 포함하고, 상기 롤링부재는, 20 내지 45용적 퍼센트의 상기 표면내의 잔여 오스테나이트 성분 및 3 내지 15용적 퍼센트의 상기 표면층내의 카보나이트라이드와 함께, 침강 혹은 카보나이트라이딩 및 상기 표면층상에 제공된 열처리가 수행된 0.7 내지1.1중량 퍼센트의 탄소를 함유하는 탄소강을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 내부 레이스, 외부 레이스 및 이들 사이에 롤 형성된 롤링부재를 포함하는데, 적어도 내, 외부 레이스 중의 하나는 침탄, 열처리 되는 볼 및 롤러 베어링에 있어서, 상기 적어도 내, 외부 레이스 중의 하나는 , 20 내지 45 용적 퍼센의 트랙 표면층상의 잔여 오스테나이트 성분과 함께, 0.1 내지 0.7중량 퍼센트의 탄소를 함유하는 탄소강을 포함하는데, 상기 롤링부재는, 20 내지 45용적 퍼센트의 상기 표면층내의 잔여 오스테나이트 성분과 함께, 상기 표면층상에 제공된 침탄 열처리된 0.1 내지 0.7중량 퍼센트의 탄소를 함유하는 탄소강을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

[적합한 실시예의 상세한 설명]

본 발명은 각종 실험 및 관찰에 의하여 청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 특수한 구조를 가지며, 또한 이러한 구조에 따라서 청정 윤활하에 종래기술의 볼 및 롤러 베어링과 동일하거나 혹은 그 이상의 수명을 갖고 또한 이물질 혼입 윤활 상황하에서 종래기술보다 더 오랜 수명을 갖는 볼 및 롤러 베어링을 얻을 수 있다.

여기서, 제2도 내지 제5도를 참조하면, 본 발명의 문제점으로 간주된 잔여 오스테나이트 성분이 서술될 것이다.

예를 들면, 이물질 혼입 윤활상황하에서 베어링이 사용될 때, 제3도에 도시된 것과 같은 충격이 이물질과의 재반복 접촉을 통한 내, 외부 레이스의 상대적인 롤링면 상에 발생된다. 제3도에 도시된 인프레이션의 단면으로부터 인지할 수 있는 바와 같이, 예지부가 상기 인프레션에 형성되고, 또한 에지부의 곡률반경(r) 및 상기 인프레이션의 반경(c)은 상기 잔여 오스테나이트와 함께 밀접하게 된다. 통상적으로, 잔여 오스테나이트는 소프트하고 대략 300Hv를 갖는다(그러나, 이것은 역시 상기 물질내의 잔여 오스테나이트에 종속된다.) 따라서, 상기 잔여 오스테나이트가 상기 표면층내의 요구비율을 허용할 때, 상기 인프레션애의 에지부에서의 응력함량이 완화되고, 또한 이러한 이유에 대해서 인프레션의 형성후의 상기 인프레션부에서 발생된 마이크로크랙의 확산이 지체된다. 상기 표면층내의 잔여 오스테나이트는 롤링동안 인프레션을 통과하는 예정 개수의 대응부재(즉, 롤링 부재에 대한 트랙 레이스)를 통과한 뒤에 상기 표면상에 인가되는 성형 에너지에 의하여 경화될 마르텐사이트 전이에 종속된다. 이 시간에, 두 타입내에서 결정된 제2도에 도시된 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 인프레션 에지부에서의 곡률반경(r)은 베어링 전체 수명의 대략 5퍼센트의 위치에서, 인프레션 패싱넘버(a)(대략 2.2 × 105) 및, 각각의 시간이 r₁및 r₂인 곡률반경에서의 절곡점을 갖는다. 상기 점 P₁및 P₂는 크랙이 발생할 때의 시간을 각각 도시하고, 반면에 상기 점 F₁및 F₂는 플레이킹 발생점(수명)을 도시한다. 곡률반경(r)이 대략 5퍼센트의 인프레이션 패싱넘버 혹은 상기 볼 및 롤러 베어링의 전체 수명보다 더 큰 포화 상태에 도달하기 때문에, 상기 롤링피로는 상기 인프레션 에지부에서의 곡률반경 및 상기 베어링의 전체 수명이 대략 5퍼센트에서의 인프레션의 반경(c)에 근거한 본 발명내에서 아래로 수축된다. 다라서, 제2도에서, 상기 곡률반경(r)에 대한 반경 c의 r/c 비율은 역시 포화된다.

제4도는 상기 에지부상에 인가된 최대 응력 Pmax에 대한 인프레션보다 롤링면상에 인가된 응력 P의 비율 및, 10 내지 100㎛의 곡률반경(r)을 변화시킨 r/c 사이의 관계의 계산에 의하여 결정된 관계의 플로팅에 의한 그래프이다. Pmax/Po를 작게하기 위하여 즉, 상기 응력 완화효과를 향상시키기 위하여, r은 상기 c가 r/c을 증가시키도록 일정할 때 더욱 커져야 된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 에지부에서의 응력함량은 r/c을 더욱 크게 하므로서 완화가능하고, 그러므로서 베어링의 수명은 개선가능하다.

제5도를 부가로 참조하면, 잔여 오스테나이트 rR 대 r/c 값의 관계를 도시하고 있다. 제4도에서 명백한 바와 같이, r/c값이 응력함량의 완화정도를 지시하는 요소이기 때문에, 이 값의 증가는 수명연장을 나타낸다. 그러나, 제5도로부터 인지할 수 있는 바와 같이, 잔여 오스테나이트 r_R의 비율이 증가할 때 조차도, r/c 값은 상기 레벨 이하가 되도록 어떤 레벨에서 포화된다. 특히, 상기 잔여 오스테나이트 r_R가 45용적 퍼센트 이상이 될 때, 이것은 주목할만 하게 인지할 수 있고 또한 r/c은 대체로 포화상태로 될 것이다. 따라서, r_R가 상기 레벨 이상일 때 조차도, 상기 표면 경도는 롤링피로수명 이하이도록 더욱 하강할 것이다. 이러한 사실로부터, 잔여 오스테나이트 r_R의 임계 상한값 45용적 퍼센트는 유도된다.

상술된 바와 같이, 상기 임계 상한 값 혹은 r/c값이 포화상태로 되는 더욱 낮은 잔여 오스테나이트 구역에서, 상기 수명은 r/c 더욱 크게 될 때 연장되고, 그러므로서 이물질 혼입 윤활 상황하에서 긴 수명 및 고확실성이 성취된다.

다음에 있어서, 본 발명의 청구범위에 도시된 각각의 수치값 한정의 임계 의미가 설명될 것이다.

첫째로, 청정 윤활하의 롤링부재 및 내, 외부 레이스의 수명은, 롤링에 의한 응력반복 넘버(사이클)에 의하여 도시된 베어링 수명 및 제1도와 그래프내에 도시된 잔여 오스테나이트 r_R(용적퍼센트) 사이의 관계로부터 명백한 바와 같이, 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀과 함께 잔여 오스테나이트 r_R내의 변화에 대응하여 변화된다. 제1도에서, 상기 곡률(1', 2')은 청정 윤활하에서 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀을 각각 도시한다. 한편, 상기 곡륙(3', 4')은 이물질 혼입 윤활하에서 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀을 도시한다. 제1도 및 제7도에 직접 도시된 것은 롤링 피로수명이 청정윤활 및 이물질 혼입 윤활하에서 상이하다는 것이며, 또한 수명에 대한 적합한 범위 r_R이다. 종래기술의 베어링 재료강의 열처리 생산물의 롤링 피로수명(L₁₀, L₅₀)과 비교하여, 이것에 동일한 수명은 청정 윤활하에서 촉진되며, 반면에 상기 수명은 이물질 혼입 윤활하에서의 종래기술과 비교할 때 연장되는 것을 알 수 있다.

잔여 오스테나이트 r_R가 20용적 퍼센트 이상이 될 때, 롤링 피로수명(L₁₀, L₅₀)은 둘 다 개선되지만, 상기 수명은 만약 r_R가 40용적 퍼센트, 특히 45용적 퍼센트를 초과하면 돌연히 단축될 것이다. 따라서, 상기 내, 외부 레이스 및 롤링부재내의 잔여 오스테나이트는 적어도 20내지 45용적 퍼센트내의 범위여야 한다.

이물질 혼입, 윤활하에서의 수명에 대한 더욱 상세한 그래프는 제7도인데, 이것으로부터 롤링 피로 수명(L₁₀, L₅₀)이, 24 내지 40용적 퍼센트 사이의 범위 b내의 더욱 훌륭한 수명 이상의 20 내지 45용적 퍼센트의 잔여 오스테나이트 사이의 범위 a의 양호한 수명을 나타내는 것을 알 수 있다. 제7도에 도시된 실험적인 상황은 다음과 같다. 수명 테스팅 장치에 대해서, 트러스트의 테스팅 장치는 특수강 핸드북(덴끼 세이꼬 겐쿠교, 리코가구샤, 1969.5.25)p10 내지 p21내에 서술된 바와 같은 베어링강을 형성하고, 또한 상기 테스트는 다음 조건하에서 처리된다.

N = 1000rpm

Pmax = 500㎏ f/㎟

윤활오일 : # 68 터빈 오일

먼지 : 경도 Hv870

Fe₃C 타입 분말 : 구경 74-147㎛, 300ppm

다음에, 제 6도는, 직접 혹은 이중경화(켄칭)의 두 경화 방법에 의하여 열처리된 내, 외부 레이스 및 롤링부재의 잔여 오스테나이트 r_R및 각각의 표면경도 Hv 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 클린 윤활하의 종래기술의 침강 베어링돠 동일한 수명을 얻기 위하여, 상기 롤링 부재가 63H_RC 이상을 갖도록 요구되고, 또한 상기 내, 외부 레이스는 58H_RC 이상을 갖도록 요구된다. 제6도의 그래프에 의하여 이러한 사실을 다양화 시키도록, 상기 잔여 오스테나이트 r_R가 내, 외부 레이스 및 롤링부재에 대해서 45용적 퍼센트여야 함을 알 수 있다. 또한 63 혹은 그 이상의 롤링부재의 H_RC를 유지하기 위해서, r_R30 용적 퍼센트 정도가 적당하다. 또한 롤링 부재에 대해서만 말하는 것은 r_R가 40용적 퍼센트 이하여야 되는데, 그 이유는 만약 r_R가 45 용적 퍼센트나 그 이상이면 표면 경도가 감소되고 그러므로서 롤링 피로 L₁₀및 L₅₀가 제1도에 도시된 바와 같이 낮아지기 때문이다. 또한 롤링 피로 L₁₀및 L₅₀은 이물질 혼입 윤활하에서 제1도 및 제7도에 도시된 바와 같이 역시 낮아진다.

다음에, 내, 외부 레이스 및 롤링부재를 형성하기 위한 탄소강내의 기초 탄소량 및, 침강방법이 서술된다. 침강방법에 있어서, 매트릭스 속으로의 탄소의 고형 용액은 침강에 의하여 매트릭스 속으로의 침투에 의하여 확산된 탄소 및 매트릭스내에 존재하는 기초 탄소에 의하여 영향을 받기 때문에, 균일한 고형용액이 얻어진다. 베어링강의 경화에 있어서, 기초 탄소에 의하여 고형용액을 형성하기 위한 탄소함량은 대략 0.5퍼센트로 제한되지만, 침강방법에 따라서, 1퍼센트를 초과하는 범위로 제한된 고형용액이 얻어질 수 있다. 이러한 고함량에 의하여 탄소원자는 혼란의 조절에 기인되는 플라스틱 변형을 방지하도록 롤링 피로에 의한 혼란의 이동을 방해할 수 있으며, 그러므로써, 볼 및 롤러 베어링의 오랜 수명 및 높은 확실성을 성취하도록 마이크로 크랙의 발생이 지체가능하다.

본 발명에 사용될 탄소강내의 기초 탄소의 수치값의 임계 수단은 아래에 서술된다.

첫째로, 내, 외부 레이스가 고려된다. 만약 베이스 탄소의 비율이 0.1 중량 퍼센트보다 낮으며, 침강시간은 연장된다. 또한, 코어의 경도는 불충분하고, 그러므로서 상기 코어는 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀을 짧게 하는 플라스틱 성형에 의존한다. 대조적으로, 만약 0.7퍼센트보다 크다면, 침강에 의하여 포화된 탄소량은 비균일 고형용액 상태를 제공하도록 매트릭스 속으로의 포화에 의하여 탄소형성 고형용액의 비율이 낮아지도록 감소되며, 결과적으로 상기 부분은 응력 분포원이 될 것이다. 따라서 상기 수명 L₁₀및 L₅₀은 짧아진다. 상기 사실로부터, 내, 외부 레이스내의 베이스 탄소는 0.1 내지 0.7 중량 퍼센트, 양호하게는 0.2 내지 0.7중량 퍼센트 이상이다.

다음에, 롤링부재내의 베이스 탄소함량은 카보나이트라이딩의 경우에 고려될 것이다. 0.7 중량 퍼센트 혹은 그 이하의 탄소함량을 가진 탄소강이 카보나이트라이딩될 때, 상기 카보나이트라이드는 어떠한 롤링 피로수명도 얻을 수 없도록 감소된다. 대조적으로, 만약 1.1중량 퍼센트를 초과하면, 카보나이트라이드는 과도하게 얻어지고, 이것은 응력 집중원이 되는데, 그러므로서 롤링 피로 수명은 상기 베어링이 이물질 침투 윤활 상황하에서 사용될 때 많아질 것이다. 따라서, 상기 사실로부터 롤링부재내의 베이스 탄소성분은 0.7 내지 1.1 중량 퍼센트 범위가 적당하다.

이러한 범위내의 탄소성분을 가진 탄소강내의 카보나이트라이딩 효과에 의하여, 탄소 및 질소원자는 고형용액에 의한 보강효과를 위하여 Fe 원자로 균일하게 확산될 것이다. 그러므로서 마이크로크랙 발생의 방해 효과가 야기될 수 있다. 동시에, 응력집중의 완화효과가 야기될 수도 있다.

중요한 점은 상술된 범위의 베이스 탄소성분이 후술되는 바와 같이 3내지 15용적 퍼센트의 카보나이트라이드를 침전시키기 위한 상태이다.

침탄 롤링부재의 경우에 있어서의 베이스 탄소성분은 상술된 바와 같이 내, 외부 레이스 베이스 탄소의 적당한 양에 대한 설명된 바와 같이 동일한 중요성을 갖는다.

최종적으로, 상기 카보나이트라이드 비율(제8도에서, CN으로 참조된)이 제8도를 참고하여 서술된다. 상기 카보나이트라이드는 예를 들면, Fe₃C 타입, Fe4N등이다. 제8도에 도시도니 실험상태는 다음과 같다. 베어링 L44649/L44610 내에 조립된 코온 롤러 L44600R과 함께, 상기 테스트는 롤러의 수명만을 고려하였다. 다른 각종 칫수는 다음과 같다.

C/P=2.13

N=4000rpm

먼지 : Hv870

74-147㎛

150ppm

제 8도의 그래프에 도시된 실선은 잔여 오스테나이트 만을 가진 수명이며, 점선은 카보나이트라이드가 잔여 오스테나이트 성분에 부과되어 연행될 때 카보나이트라이드 성분을 수반한 수명이다. 이러한 그래프에 도시된 바와 같이, 잔여 오스테나이트를 대신에, 카보나이트라이드와의 공통 존재는 수명이 연장된다.

만약 카보나이트라이드 성분이 3용적 퍼센트 이하라면, 카보나이트라이드가 너무 작아서 카보나이트라이드의 롤링 피로수명 효과를 더욱 적게하는 양이다. 대조적으로, 만약 이것이 15용적 퍼센트보다 크면, 카보나이트라이드는 조악한 입자가 되도록 성장하는데, 이것은 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀에 대한 응역 집중원이 될 것이다. 매트릭스내의 C 원자 형성 고형용액은 잔여 오스테나이트를 감소시키도록 감소될 것이다. 결과적으로, 이물질 혼입 윤활 상황하의 어떠한 요구되는 롤링 피로수명 L₁₀및 L₅₀도 얻을 수 없다. 상기 사실로부터, 롤링부재 표면층내에 함유된 카보나이트라이드는 3내지 15용적 퍼센트, 더욱 양호하게는 5 내지 15용적 퍼센트가 적합하다.

본 발명의 각각의 실험의 테스트 상황은 테이블 1에 도시된다.

예시로서, 니뽄 세이꼬에 의하여 생산된 박스타입의 테스팅기의 사용에 의하여, 카본 롤러 베어링 L44649는 더스트-함유 테스트를 실시한다. 각종 칫수는 다음과 같다.

C/P=2.13

N=4000rpm

이물질 더스트 : Hv500

74-147㎛

30ppm

상기 결과는 테이블 2에 도시되고, 또한 상기 시간에서의 롤링 피로수명 및 소음압력 레벨(dB)은 제9도 그래프에 도시된다. 잔여 오스테나이트가 마르텐사이트내에 즉, 경화로 형성되고, 반면에, 인프레션 형성동안 플라스틱 성형에 의한 작업에 의하여 지시된 바와 같이 전이되고, 이물질 혼입 윤활 상황하에서의 롤링 피로 수명은 향상된 표면경도 효과를 통하여 연장되고 반면에, 응력 집중이 첨가된다.

실험 3,4,5에서, 카보나이트라이드 비율은 제9도의 D, E, F 및 테이블2에 도시된 바와 같이, 6,11,15 용적 퍼센트의 상기 최적 범위내에 셋트되고, 소음 압력 레벨(SPL)이 하락하면 (즉, 저소음) 또한 수명은 다른 예시 1, 2와 비교예시 1-6과 비교하여 연장된다.

각각의 예시 및 테이블1내의 테스트 상황에 기초한 비교예시의 롤링 피로수명 및 소음 압력 레벨 사이의 관계는 테이블2 및 제9도에 도시된다. 다음 서술은 이러한 관계에 대한 것이다. 비교예시1에서, 경화 열처리가 내, 외부 레이스 및 롤링부재 둘 다에 대한 종래기술의 경화강인 베어링(SUJ-2)의 사용에 의하여 제공되고 반면에, 비교예시 2에서 침탄 열처리된 본 발명의 조성을 가진 침탄강이 내, 외부 레이스 및 롤링부재용 열처리 받은 종래기술의 베어링강에 대해서만 사용된다. 비교예시3에서, 비록 상기조성을 가진 침탄강이 내, 외부 레이스 및 롤링부재용으로 사용되었지만, 종래가술의 침탄 열처리가 제공된다. 비교예시4에서, 내, 외부 레이스는, 종래기술의 베어링강의 사용에 의하여 경화 열처리 및 침탄 처리되며, 또한 본 발명의 침탄, 혹은 카보나이트라이딩 및 열처리가 상기 롤링부재에 가해진다. 비교예시 5에서, 본 발명의 침탄강이 내, 외부 레이스용으로 사용되지만, 종래기술의 침탄 열처리가 제공되고, 또한 침탄, 혹은 카보나이트라이딩 및 열처리가 다만 롤링 부재상에 제공된다. 비교예시 6에서, 내,외부 레이스는 본 발명의 침탄 및 열처리되지만, 본 발명으 침탄강을 사용하는 롤링 부재는 종래기술의 침탄 열처리가 제공된다.

각각의 실험에서의 열처리 상태는 아래와 같다. 침탄 열처리의 직접 경화는, 오일 경화에 의하여 수반되는, 제10도 그래프에 도시된 바와 같이 8시간 동안 Rx가스 + 부과가스의 대기내에서 섭씨 930±5도에서 열처리를 수행한다. 이중 경화는, 오일 경화에 의하여 수반되는 섭씨 830도 내지 870도에서의 열처리를 연속 수행하면서, 제11도 및 제12도의 그래프에 도시된 바와 같이, Rx가스 + 부과가스의 대기내에서 섭씨 930±5도의 열처리에서 먼저 침탄처리를 수행하므로서 제공된다. 부가로, 카보나이트라이딩 및 열처리에 대해서와 같이, 오일 경화에 의하여 수행되는, 3내지 4시간 동안의 암모니아 가스의 5% + Rx가스 + 부과가스의 대기에서 섭씨 830도 내지 870도에서 수행된다.

상술된 바와 같이, 실험 1내지 5에서, 침탄 및 열처리가 최적 실시를 보여주는 표면층의 31용적 퍼센트내에 잔여 오스테나이트 r를 형성하도록 내,외부 레이스내의 C의 0.2중량 퍼센트를 함유하는 탄소강의 표면층상에 제공되지만, 후술되는 바와 같이 베어링 사용 상태하에서 상술된 내, 외부 레이스 중의 하나로 셋트시키는 것이 가능해진다.

(가) 내부 레이스만이 상기 상황하에서 셋트되고 종래기술의 외부 레이스가 사용되는 경우, 외부 레이스 회전 혹은 내부 레이스 회전의 경우에 있어서, 부하구역내의 내부 레이스 롤링면상의 접촉 압력이 더욱 커지고, 또한 내부 레이스는 외부 레이스보다 더욱 빠른 단계에서 이탈될 것이다.

(나) 상술된 상황하에서 외부 레이스만이 셋트되고 종래기술으 내부 레이스가 시용되는 경우,

하우징 강도는 낮고, 또한 국부적으로 큰 접촉 압력이, 부하하에서 상기 외부 레이스의 롤링 트랙이 성형되는 상황하에서의 부하 구역내에 제공되고, 그로므로서 외부 레이스는 내부 레이스보다 더욱 빠른 단계에서 이탈될 것이다.

비교 실험 4, 5에 대응하는 제9도의 I 및 J는 주의가 소음 압력상에 만으로 지칭될 때 비교실험 2의 A와 비교하여 SPL내에서 하강된다. 따라서, 상술된 바와 같은 사실과 함께 이러한 사실에서, 카보나이트 라이딩에 의한 표면층내의 카보나이트라이드의 5내지 15용적 퍼센트 또는 열처리에 의한 r의 20내지 45용적 퍼센트로 제어된 롤링부재와 함께 서로 사용될 때, 테이블1에 도시된 요구사항과 함께 제공된 I 및 J 내에 서술된 내, 외부 레이스가 역시 사용된다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 볼 및 롤러 베어링에 따라서, 다음의 효과가 얻어진다.

청정 윤활하에서 사용될 때 종래기술의 베어링과 적어도 동일한 수명 및, 이물질 혼입 윤활 상황하에서 사용될 때 종래기술의 베어링보다 더 오랜 수명을 갖고, 또한 상술된 두 윤활 상황하에서 상기 베어링을 사용할 때 두 경우에 있어서 높은 확실성을 갖는 볼 및 롤러 베어링이 제공된다.

또한, SPL 이 종래기술의 베어링과 비교하여 감소되는 효과를 야기될 수 있다.

Claims (5)

1. 내부 레이스, 외부 레이스 및 그들 사이를 롤링운동하는 롤링부재를 포함하며, 상기 내부 및 외부 레이스중의 하나 이상이 침탄 및 열처리되는 롤러 베어링에 있어서,

   상기 내부 및 외부 레이스중의 하나는 0.1내지 0.7 중량 %의 탄소를 포함하는 탄소강으로 제조되며, 20 내지 45 용적 %의 잔여 오스테나이트 성분을 포함하는 트랙 표면층을 가지며; 상기 롤링부재는 0.7 내지 1.1 중량%의 탄소를 포함하는 탄소강으로 제조되고, 각각의 표면층상에서 침탄질화 및 열처리 되며, 이 때 롤링부재 표면층의 잔여 오스테나이트 성분은 20내지 45용적 %이고, 롤링부재 표면의 카보나이트라이드는 3 내지 15용적 %인 것을 특징으로하는 롤러 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 트랙 표면층에 있어서의 잔여 오스테나이트 성분은 25 내지 40 용적 %이고, 상기 롤링부재의 표면층에 있어서의 잔여 오스테나이트 성분은 25 내지 40용적 %이며, 상기 롤링부재의 표면층에 있어서의 카보나이트라이드는 5내지 15 용적 %인 것을 특징으로 하는 롤러 베어링.
3. 제2항에 있어서, 상기 내부 및 외부 레이스중의 하나는 0.2 내지 0.7 중량 %의 탄소를 포함하는 탄소강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링.
4. 내부 레이스, 외부 레이스 및 그들 사이를 롤링운동하는 롤링부재를 포함하며, 상기 내부 및 외부 레이스중의 하나 이상이 침탄 및 열처리되는 롤러 베어링에 있어서,

   상기 내부 및 외부 레이스중의 하나는 0.1 내지 0.7 중량 %의 탄소를 포함하는 탄소강으로 제조되며, 20 내지 45 용적 %의 잔여 오스테나이트 성분을 포함하는 트랙 표면층을 가지며; 상기 롤링부재는 0.1 내지 0.7 중량 %의 탄소를 포함하는 탄소강으로 제조되고, 각각의 표면층상에서 침탄 및 열처리 되며, 이 때 롤링부재 표면층의 잔여 오스테나이트 성분은 20 내지 45 용적%인 것을 특징으로 하는 롤러 베어링.
5. 제4항에 있어서, 상기 트랙 표면층에 있어서의 잔여 오스테나이트 성분은 25 내지 40 용적 %이며, 상기 롤링부재 표면층에 있어서의 잔여 오스테나이트 성분은 25 내지 40 용적 %인 것을 특징으로 하는 롤러 베어링.

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