JPH02190615A - グリース封入軸受 - Google Patents

グリース封入軸受

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JPH02190615A
JPH02190615A JP1006557A JP655789A JPH02190615A JP H02190615 A JPH02190615 A JP H02190615A JP 1006557 A JP1006557 A JP 1006557A JP 655789 A JP655789 A JP 655789A JP H02190615 A JPH02190615 A JP H02190615A
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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、軸受内にグリースを封入したグリース封入
軸受に関し、特に軸受の転走面に生じる特異性のあるは
く離現象を防止したものである。
〔従来の技術〕
近年、自動車の小型・軽量化や高効率化に伴い、その電
装部品や補機には、小型・軽量化と共に高性能・高出力
化が求められている。このような要求のため、従来第４
図に示すようなオルタネータやコンプレッサ用電磁クラ
ッチ等においては、小型化による出力低下分をさらに高
速回転化することで補っている。この高速回転化の手段
としては、ブーりを出来るだけ小型化すること、及びそ
の場合の伝達効率の低下を防ぐため、第４図に示すよう
にプーリ６に伝動ベルトの保合溝７を多数連成し、かつ
ベルトのテンション力を高くとる手段がとられている。
このため、プーリ６を支持する軸受１には高速回転と高
荷重とが共に加わることになる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このような高速化・高荷重化に伴なって、転
走面に生じるはく離によってこれら軸受が早期に寿命に
至る事例が報告されている。この早期寿命を引き起こす
はく離は、金属疲労により生じる通常の転走面表面ない
し表層のはく離とは違い、相当内部の深い部分から突然
に生じる特異な破壊現象を示しており、この特異性はく
離から生じる軸受寿命は、通常のグリース封入軸受の計
算寿命に比べて十分の一以下の短寿命を示す。
一般にグリース封入軸受においては、軸受自体のころが
り寿命よりグリース寿命の方が短く、このグリース寿命
によって、軸受の耐久寿命が左右されるｆ噴量がある。
しかし、上記特異性はく離の発生はグリースの潤滑性能
だけでは説明ができない。すなわち、特異性はく離が生
じた軸受の転走面には着色等の発熱の影響が全（見られ
ず、このため潤滑性能の劣化による金属同士の接触が短
寿命の原因とは認められず、また、特異性はく離からく
る寿命は、グリース寿命からくる耐久寿命に比べてもは
るかに短く、かつばらつきが小さいという顕著な特徴が
ある。
ところで、上記の特異性は（離現象は、使用条件を緩和
することによって、すなわち、軸受を大型化して負荷容
量を大きくするか、ベルトのテンションを下げることに
よって解消できるが、このような軸受の大型化等は部品
の大型化につながり、コスト上昇や機械装置自体のコン
パクト化を阻害し、また、伝達効率の向上ができないと
いう要因となる。
この発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたもので
、高速回転・高荷重で使用されるグリース封入軸受にお
いて、特異性はく離の発生を防止して安定した耐久寿命
を実現する軸受を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するため、この発明は、第１図に示す
ように、軸受内にグリースを封入したグリース封入軸受
１において、軸受の軌道輪の転走面４に厚さ０．１〜２
．５ｎの酸化皮膜５を形成した構造を採用したのである
。
以下、その内容を説明する。
本発明者等は、特異性はく離が発生した転走面を詳しく
観察し、そのはく離の原因となる亀裂の発生状態を調べ
た。その結果、第２図に模型的に示すように、はく離を
生じさせる亀裂８は転走面表面の近傍では小さいが、転
走面の内部では非常に長い亀裂が深さ方向に多数進行し
ているのが解った。
このような亀裂の発生状況は、通常の金属疲労からくる
はく離現象とは著しく異なっている。すなわち、通常の
はく離では、転走面の表面近傍に発生した亀裂が転走面
表面に平行に進行し、それが表面に向かって延びて破損
を起すのであるが、上記の特異性はく離では、転走面表
面からある深さに入ったところで亀裂が生じ、その亀裂
が深さ方向に進行している。
通常のはく離亀裂の発生領域は、金属同士をころがり接
触させた場合に、金属の表面下に生じる剪断応力の分布
と一致する。すなわち、上記の場合の金属表面下に生じ
る剪断応力は、第３図に示すように表面から少し内部に
入ったところで最大値を生じるが、この最大の剪断応力
が生じる領域と上記特異性はく離亀裂の発生領域とが対
応していない。
上記のことにより、特異性はく離の発生原因は、潤滑不
良や金属の疲労からくる亀裂に原因があるのではなく、
金属内部に何か異物が進入し、その異物の作用により金
属＆Ｉｌ織に変化が生じて亀裂を発生させることによる
ものが考えられる。
一般機械部品では、水素が金属、特に鋼の内部に侵入す
ると、水素脆化を引き起し、早期に破壊が生じることは
よ（知られている。
ところが、軸受においては、転動体と転走面との接触面
に生じる応力は変動応力であり、水素脆化で問題になる
遅れ破壊のように静止一定応力でないことから、水素脆
化による破壊が今まで軸受に対して問題になることはな
かった。また、特に条件の厳しい箇所で使われる油潤滑
軸受では、転走面の汚れが使用の初期に起り、金属表面
の触媒作用は消えることが考えられる。
しかしながら、−ｉの使用による転走面の汚れの生じに
くいグリース封入軸受では、高速度で回転する転動体の
動きにより転走面表面が局部的に高温・高圧状態になっ
た場合、転走面の金属表面が触媒作用をしてグリースが
化学分解され、水素が発生することは十分に考えられる
。
このように水素脆化が原因で特異性はく離が生じるとし
た場合、それを防止するためには、その発生原因、即ち
、特に高速回転の条件を無くせばよいが、これは従来の
技術の項で述べたように、装置の高性能・高出力化、小
型・軽量化と逆行する。
上記予測のもとに本発明者等は、第１図に示すように、
軌道輪２．２と、両軌道輪間に配置される転動体３と、
転動体３を案内保持する保持器２′と、上記軌道輪２の
両側に装着されるシール部材２“、２″とからなる　軸
受１の転走面４に酸化皮膜５を形成し、寿命テストを行
なった。すなわち、転走面４の表面を、化学的に安定な
酸化皮膜５により不活性化処理することにより、金属の
触媒作用をな（しグリースの分解による水素の発生を抑
えることができると考え、その効果を検証した。
テストでは、オルタネータのブーり側軸受を使用し、そ
の軌道輪の転走面に種々の厚みで酸化皮膜を形成し、実
機により寿命試験を行なった。また、各サンプルにおい
て酸化皮膜を形成した転走面の表面粗さを測定し、寿命
との関係をみた。なお、酸化皮膜５の形成は、黒染め処
理法で行ない、低温加熱（１３０℃〜１６０″Ｃ）のカ
セイソーダ水溶液中に軌道輪を浸漬して四三酸化鉄皮膜
を転走面に形成した。また、酸化皮膜５の厚み【は、予
め試験金属片に黒染め処理を行ない、処理時間とその時
に形成された膜厚との関係から対応させたものである。
また、寿命試験は１０００時間の時点で完了とした。
テスト結果を第１表に示す。
第１表 上記第１表の結果から、酸化皮膜の厚みｔが０．１−か
ら２．５−の範囲（サンプル階２〜ＮＣＬ８）において
は、転走面に特異性は（離が見られず、全てのサンプル
で１０００時間の寿命を達成することかできた。
これに対してサンプルＮ１１ｌのものは、８５時間で転
走面に特異性はく離が発生し、使用不能となった。この
サンプル魔１は処理時間が短いために転走面に黒染めの
着色が見られず、皮膜の厚みが０．１−未満であった。
これらの結果により、酸化皮膜５占特異性はく離の発生
とは強い関連があることが明らかである。
また、酸化皮膜の厚みｔは少なくとも０．１ｎ以上であ
れば特異性はく離を防止できることが認められる。この
結果は、上述したように酸化皮膜により転走面表面の触
媒作用が抑制されて水素発生が抑えられ、水素脆化によ
る亀裂の発生が防止されるとする考えと一致している。
一方、処理時間が２５ｍ１ｎで酸化皮膜の厚みｔが３−
のサンプル阻９は、２１０時間で転走面に生じたはく離
により寿命に達した。この場合のはく離は特異性はく離
ではなく、表面層近傍に生じた通常のはく離である。
このＮα９のはく離の原因は、第１表の結果により転走
面の表面粗さが関係すると考えられる。すなわち、第１
表に示すように、酸化皮膜の厚みｔが大きくなるほど転
走面４の表面粗さが悪化することになるが、このような
表面粗さの悪さは、転動体３と転送面との金属接触を著
しく増大させることになり、早期は（離を生じさせる原
因になる表面粗さを変えた場合の転動体のはく離発生率
の変化を第２表に示した。
第２表 上記転動体のはく乱発生率Ｄ（％）は、所定時間の寿命
試験後にはく離が発生した試料数の全試料に対する割合
を示している。
第２表の結果により、表面粗さＲｍａｘが１．０＋ｓか
ら２．１ｎに変化すれば、はく乱発生率りは１０％から
４０％に４倍も変化する。これから推定すると、第１表
におけるサンプルＮ１１Ｂと石９のごとく　表面粗さが
１．０６４から１．５２−に変化した場合、はく乱発生
率りは１０％から３０％に約３倍程度に変化するものと
考えられる。
また、油膜パラメータ八を計算すると、転動体が鋼球の
場合、その表面粗さは著しく小さいので、転送面の表面
粗さの比がそのままパラメータへの比になると考えられ
る。したがって、寿命試験をパラメータ八が１〜２とな
る条件（金属接触が考えられる条件）で実施すれば、サ
ンプルＮ１１８と隘９とでは寿命比が４倍程度になる可
能性がある。
第１表のテスト結果はこれらのことを裏付けていると考
えることができる。
以上のことにより、軸受の耐久寿命の向上を図るために
は、酸化皮膜の厚みｔは、不活性効果を示す厚み以上で
、かつ表面粗さの劣化による寿命低下を引き起こす厚み
以下の範囲で設定する必要がある０本発明は、このよう
な適正な酸化皮膜の厚みＬをＯ，ｌｕから２．５ｎの範
囲で設定する。
なお、酸化皮ＩＡ５は、上述した黒染め処理法で形成す
る方法以外に、適当な媒体中で加熱する方法、例えば転
走面内にグリースを封入した状態で軸受を大気中におい
て２００℃以下で加熱保持する方法や、また、硝酸アル
コ−ル、塩酸、硫酸などの酸化水溶液中で転走面を色が
付く程度に腐食する方法により形成することができる。
【発明の効果〕
以上説明したように、この発明の軸受を用いれば、転走
面に生じる特異性はく離を防止することができ、この特
異性はく離から生じる軸受の早期破損を防止して、軸受
本来の寿命を保証することができる。したがって、この
発明の軸受を高速回転と高荷重を共に受けるオルタネー
タ等の軸受に用いることにより、寿命のばらつきの少な
い安定した軸受性能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の構造を示す一部破断斜視図、第２図
は特異性はく離が生じた転走面の内部構造を模型的に示
した図、第３図は金属同士ころがり接触した場合に金属
表面下に生じる剪断応力分布の例を示す図、第４図はオ
ルタネータのプーリと軸受の部分を示す図である。 １・・・・・・軸受、　　　　　２・・・・・・軌道輪
、２′・・・・・・保持器、　　　２“・・・・・・シ
ール部材、３・・・・・・転動体、　　　　４・・・・
・・転走面、５・・・・・・酸化皮膜。 特許出願人　　エヌ・チー・ニス 東洋ベアリング株式会社 同　代理人 鎌 田 文 手続補 正　書　（自発） 平成　２年　２月

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸受内にグリースを封入したグリース封入軸受に
    おいて、上記軸受の軌道輪の転走面に厚さ０．１〜２．
    ５μｍの酸化皮膜を形成したことを特徴とするグリース
    封入軸受。
JP1006557A 1989-01-14 1989-01-14 グリース封入軸受 Expired - Fee Related JPH0689783B2 (ja)

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DE69009869T DE69009869T4 (de) 1989-01-14 1990-01-12 Geschmiertes lager.
EP90901683A EP0407606B1 (en) 1989-01-14 1990-01-12 Greased bearing
DE69009869A DE69009869D1 (de) 1989-01-14 1990-01-12 Geschmiertes lager.
PCT/JP1990/000031 WO1990008264A1 (fr) 1989-01-14 1990-01-12 Palier graisse

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