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技術 転がり軸受

出願人 日本精工株式会社
発明者 山口憲仁
出願日 2014年6月16日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2014-123543
公開日 2016年1月12日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2016-003699
状態 未査定
技術分野 ころがり軸受
主要キーワード 酸化物介在物 自動車エンジン補機 残留圧縮応力 はく離 オルタネータ用軸受 酸化物濃度 鋼材中 単位面積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

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、より長寿命にする。

解決手段

内輪外輪との間に、複数個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。

概要

背景

転がり軸受では、荷重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、内外輪転動体を形成する鋼材中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。前記の酸化物介在物密度にするために、鋼材中の酸化物濃度を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。

概要

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、より長寿命にする。内輪外輪との間に、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。

目的

特開2013−11010号公報
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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内輪外輪との間に、複数個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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

転がり軸受では、荷重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、内外輪転動体を形成する鋼材中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。

0003

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。前記の酸化物介在物密度にするために、鋼材中の酸化物濃度を10ppm以下にしている。

0004

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。

先行技術

0005

特開2013−11010号公報
特許第3018355号公報

発明が解決しようとする課題

0006

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。

0007

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。

課題を解決するための手段

0008

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。

0009

即ち、本発明は、内輪外輪との間に、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。

発明の効果

0010

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。

図面の簡単な説明

0011

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。

実施例

0012

以下、本発明に関して詳細に説明する。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

尚、内外輪及び潤滑剤には制限はない。

0017

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。

0018

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

0019

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、鋼材中に酸素濃度が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。

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