WO2015194492A1 - 転がり軸受 - Google Patents

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WO2015194492A1 PCT/JP2015/067121 JP2015067121W WO2015194492A1 WO 2015194492 A1 WO2015194492 A1 WO 2015194492A1 JP 2015067121 W JP2015067121 W JP 2015067121W WO 2015194492 A1 WO2015194492 A1 WO 2015194492A1
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oxygen concentration
rolling
rolling bearing
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憲仁 山口
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日本精工株式会社
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • 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
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing, and in particular, relates to a long-life rolling bearing that suppresses the occurrence of internal starting type separation.
  • Patent Document 1 a steel material containing a specific amount of Cr and Mo is carburized or carbonitrided, and the number of oxide inclusions of 10 ⁇ m or more present per 320 mm 2 is the number. It has been proposed to use 10 or less steel balls. In order to obtain the oxide inclusion density, the oxygen concentration in the steel material is set to 10 ppm or less.
  • an oxide having an average particle diameter of 15 to 30 ⁇ m per unit volume (100 mm 3 ) is 80 or less oxide inclusions having an average particle diameter of 3 to 30 ⁇ m per unit area (160 mm 2 ).
  • the bearing ring and the rolling element are made of a steel material having 10 or less system inclusions and an oxygen content in the steel material of 9 ppm or less.
  • non-metallic inclusions including oxide inclusions
  • the size and density of non-metallic inclusions, including oxide inclusions may not be sufficient to suppress internal-origin-type delamination, especially for automotive engine accessories such as alternators.
  • rolling bearings used under high temperature and high load, such as bearings further improvement in durability against internal starting type peeling is desired.
  • an object of the present invention is to suppress the occurrence of internal starting type peeling in a rolling bearing used under high temperature and high load for automobile engine accessories, etc., and to extend the life.
  • the present inventor has found that the oxygen concentration in the steel material forming the rolling elements and the residual compressive stress have an influence on the internal origin type separation, and the present invention has been completed. It came.
  • the residual compressive stress of the rolling elements is ⁇ 1000 MPa or less, and the oxygen concentration in the steel is 7 ppm or less. It is characterized by that.
  • the type of rolling bearing is not limited, and for example, it can conventionally be used for a bearing for an automobile alternator.
  • the residual compressive stress of the rolling element of the rolling bearing is ⁇ 1000 MPa or less, and the oxygen concentration in the steel is 7 ppm or less.
  • the oxygen concentration in the steel material is specified to be 10 ppm or 9 ppm or less, but not the oxygen concentration derived from the relationship with the residual compressive stress, but the specified oxide-based intervening. It is the oxygen concentration to make the size and density of things.
  • the present invention is excellent in the effect of suppressing the internal origin type peeling as compared with the conventional one by adjusting the residual compressive stress of the rolling element to ⁇ 1000 MPa or less and adjusting the oxygen concentration in the steel material to a range of 7 ppm or less. This is what we found.
  • a rolling element is produced using a steel material having an oxygen concentration of 7 ppm or less and a residual compressive stress of ⁇ 1000 MPa or less. If the oxygen concentration of the steel material is 7 ppm or less, the other alloy components are not required, but there is no limitation on the method of setting the oxygen concentration to 7 ppm or less, and it may be produced by a known method. Moreover, there is no restriction
  • the rolling bearing of the present invention is useful as a rolling bearing used under high temperature and high load, such as for automotive engine auxiliary machines, because the occurrence of internal starting type peeling is suppressed and the life is long.

Abstract

　内輪と外輪との間に、複数個の転動体を配置した転がり軸受において、前記転動体の残留圧縮応力が－１０００ＭＰａ以下であり、鋼中の酸素濃度が７ｐｐｍ以下である。

Description

転がり軸受
　本発明は転がり軸受に関し、詳細には、内部起点型はく離の発生を抑制した長寿命の転がり軸受に関する。
　転がり軸受では、荷重が負荷された状態での長時間の使用により金属疲労が生じ、軌道面や転動面の表面がはく離を起こし、寿命に至る場合がある。転がり軸受のはく離として、内外輪や転動体を形成する鋼材中の合金成分の酸化物や窒化物、硫化物、炭化物等の非金属系介在物を起点として進展する「内部起点型はく離」が知られている。
　この内部起点型はく離を抑制するために、例えば特許文献１では、ＣｒとＭｏを特定量含有する鋼材を浸炭または浸炭窒化してなり、３２０ｍｍ２当たりに存在する１０μｍ以上の酸化物系介在物の数が１０個以下である鋼球を用いることを提案している。前記の酸化物系介在物密度にするために、鋼材中の酸素濃度を１０ｐｐｍ以下にしている。
　また、特許文献２では、単位面積（１６０ｍｍ２）当たりの平均粒子径３～３０μｍの酸化物系介在物が８０個以下で、単位体積（１００ｍｍ３）当たりの平均粒子径１５～３０μｍの酸化物系介在物が１０個以下であり、鋼材中の酸素含有量が９ｐｐｍ以下である鋼材で軌道輪や転動体を作製している。
日本国特開２０１３－１１０１０号公報 日本国特許第３０１８３５５号公報
　しかしながら、酸化物系介在物をはじめとする非金属系介在物の大きさや密度だけでは内部起点型はく離の抑制には不十分である場合があり、特にオルタネータのような自動車エンジン補機用の転がり軸受のように、高温・高荷重下で使用される転がり軸受では内部起点型はく離に対する耐久性の更なる向上が望まれている。
　そこで本発明は、自動車エンジン補機用等の高温・高荷重下で使用される転がり軸受における内部起点型はく離の発生を抑えて、より長寿命化を図ることを目的とする。
　上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者は転動体を形成する鋼材中の酸素濃度と、残留圧縮応力が内部起点型はく離に影響することを知見し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明は、内輪と外輪との間に、複数個の転動体を配置した転がり軸受において、前記転動体の残留圧縮応力が－１０００ＭＰａ以下であり、鋼中の酸素濃度が７ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
　本発明によれば、自動車エンジン補機用等の高温・高荷重下で使用される転がり軸受における内部起点型はく離の発生を抑えて、より長寿命化することができる。
鋼材中の酸素濃度と、圧縮残留応力との関係を示すグラフである。
　以下、本発明に関して詳細に説明する。
　本発明において転がり軸受の種類には制限はなく、例えば、従来から自動車のオルタネータ用軸受等を対象にすることができる。そして、本発明では、転がり軸受の転動体の残留圧縮応力を－１０００ＭＰａ以下で、鋼中の酸素濃度を７ｐｐｍ以下とする。
　尚、特許文献１や特許文献２でも、鋼材中の酸素濃度を１０ｐｐｍまたは９ｐｐｍ以下に規定しているが、残留圧縮応力との関係から導き出された酸素濃度でなく、規定された酸化物系介在物の大きさや密度にするための酸素濃度である。これに対し本発明は、転動体の残留圧縮応力を－１０００ＭＰａ以下とし、かつ、鋼材中の酸素濃度を７ｐｐｍ以下の範囲に調整することにより、内部起点型はく離を従来よりも抑える効果に優れることを知見したものである。
　従って、本発明では、酸素濃度が７ｐｐｍ以下の鋼材を用い、残留圧縮応力が－１０００ＭＰａ以下となるように転動体を作製する。鋼材の酸素濃度が７ｐｐｍ以下であれば、他の合金成分は不問であるが、酸素濃度を７ｐｐｍ以下にする方法には制限はなく、公知の方法で作製すればよい。また、残留圧縮応力を－１０００ＭＰａ以下にする方法にも制限はなく、公知の方法により実施することができる。
　尚、内外輪及び潤滑剤には制限はない。
　上記の酸素濃度及び残留圧縮応力の関係は、下記の試験から求められたものである。
　呼び番号６３０３の深溝玉軸受を想定し、鋼中の酸素濃度が異なる種々の鋼材を用い、残留圧縮応力の異なる鋼球を作製した。そして、内外輪は共通とし、作製した鋼球を用いて試験軸受（６３０３）を組み立て、下記条件にて回転耐久試験を行い、はく離の発生の有無を確認した。
・温度：１５０℃
・回転数：１００００ｍｉｎ－１（内輪回転）
・荷重：２５００Ｎ
　試験の結果、図１に示す鋼材中の酸素濃度と圧縮残留応力との関係が得られた。即ち、鋼材中の酸素濃度が７ｐｐｍ以下で、圧縮残留応力が－１０００ＭＰａ以下の範囲であれば、はく離が発生しないことがわかる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１４年６月１６日出願の日本特許出願（特願２０１４－１２３５４３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の転がり軸受は、内部起点型はく離の発生が抑えられており、長寿命であることから、自動車エンジン補機用等の高温・高荷重下で使用される転がり軸受として有用である。

Claims (1)

  1. 　内輪と外輪との間に、複数個の転動体を配置した転がり軸受において、
    　前記転動体の残留圧縮応力が－１０００ＭＰａ以下であり、鋼中の酸素濃度が７ｐｐｍ以下であることを特徴とする転がり軸受。
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