JPH05321940A - 軸受ユニット - Google Patents
軸受ユニットInfo
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- JPH05321940A JPH05321940A JP12891592A JP12891592A JPH05321940A JP H05321940 A JPH05321940 A JP H05321940A JP 12891592 A JP12891592 A JP 12891592A JP 12891592 A JP12891592 A JP 12891592A JP H05321940 A JPH05321940 A JP H05321940A
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- thermal expansion
- inner ring
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Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 内輪１、外輪２及びその間に収納された転動
体３から主としてなるベアリング５をセラミックスで作
製するとともに、ベアリング５を包囲するハウジングお
よび／またはベアリング５の内輪１に嵌合される軸６を
特定組成で所定の平均熱膨張係数を有する低膨張合金で
作製した軸受ユニットである。 【効果】 熱膨張差による破壊を抑え、温度変化に伴う
熱膨張差によるガタを抑えることができ、その結果、工
作機械の軸回転精度が向上し、工作物の加工精度を高め
ることができる。
体３から主としてなるベアリング５をセラミックスで作
製するとともに、ベアリング５を包囲するハウジングお
よび／またはベアリング５の内輪１に嵌合される軸６を
特定組成で所定の平均熱膨張係数を有する低膨張合金で
作製した軸受ユニットである。 【効果】 熱膨張差による破壊を抑え、温度変化に伴う
熱膨張差によるガタを抑えることができ、その結果、工
作機械の軸回転精度が向上し、工作物の加工精度を高め
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転、高精度を要
求される工作機械や、高温環境下や耐食環境下に使用さ
れる軸受ユニットに関する。
求される工作機械や、高温環境下や耐食環境下に使用さ
れる軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、軽量化による高速回転の実現化、
および高温耐久性や耐食性を目的としてベアリングをセ
ラミックスで作製することが実用化されつつある。その
１つの例として、窒化珪素を主材とし、リテーナ（保持
器）を除きベアリング内部の転動体（コロ、ボール）だ
けでなく、内輪、外輪にもセラミックスを用いた総セラ
ミックベアリングが最近開発された。このベアリング
は、嵌合部において金属製の軸に特殊なスプライン
（溝）を切ることにより、セラミックスと金属との熱膨
張差によって金属製軸に発生する引張り応力を極力押え
るように工夫されたものである。
および高温耐久性や耐食性を目的としてベアリングをセ
ラミックスで作製することが実用化されつつある。その
１つの例として、窒化珪素を主材とし、リテーナ（保持
器）を除きベアリング内部の転動体（コロ、ボール）だ
けでなく、内輪、外輪にもセラミックスを用いた総セラ
ミックベアリングが最近開発された。このベアリング
は、嵌合部において金属製の軸に特殊なスプライン
（溝）を切ることにより、セラミックスと金属との熱膨
張差によって金属製軸に発生する引張り応力を極力押え
るように工夫されたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベアリ
ングがセラミックス製で軸が金属製の上記セラミックベ
アリングにおいては、その工夫にも拘らずその効果は未
だ不十分であり、特に１００℃以上で使用するに際し、
熱膨張差によりベアリングの寿命が短くなるという問題
があった。本発明の目的は、上記のようなセラミックベ
アリングを実用化するに際してネックとなっていた、軸
およびハウジングとベアリング内輪、外輪との熱膨張差
を回避し、寿命の長い高精度なセラミックベアリングを
用いた軸受ユニットを提供することである。
ングがセラミックス製で軸が金属製の上記セラミックベ
アリングにおいては、その工夫にも拘らずその効果は未
だ不十分であり、特に１００℃以上で使用するに際し、
熱膨張差によりベアリングの寿命が短くなるという問題
があった。本発明の目的は、上記のようなセラミックベ
アリングを実用化するに際してネックとなっていた、軸
およびハウジングとベアリング内輪、外輪との熱膨張差
を回避し、寿命の長い高精度なセラミックベアリングを
用いた軸受ユニットを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内輪、
外輪及びその間に収納された転動体から主としてなるベ
アリングをセラミックスで作製するととも、前記ベアリ
ングを包囲するハウジングおよび／または前記ベアリン
グの内輪に嵌合される軸を低膨張合金で作製することを
特徴とする軸受ユニットが提供される。
外輪及びその間に収納された転動体から主としてなるベ
アリングをセラミックスで作製するととも、前記ベアリ
ングを包囲するハウジングおよび／または前記ベアリン
グの内輪に嵌合される軸を低膨張合金で作製することを
特徴とする軸受ユニットが提供される。
【０００５】
【作用】ベアリングは内輪、外輪およびその間に収納さ
れた球、コロ等の転動体と、さらに転動体を保持する保
持器とより成る。そして、このベアリングはそれを包囲
するハウジングとベアリングの内輪に嵌合される軸とか
ら軸受ユニットを構成する。本発明の軸受ユニットは、
ベアリングの内輪、外輪および転動体をセラミックスで
作製するとともに、軸および／またはハウジングを低膨
張合金で作製したものである。
れた球、コロ等の転動体と、さらに転動体を保持する保
持器とより成る。そして、このベアリングはそれを包囲
するハウジングとベアリングの内輪に嵌合される軸とか
ら軸受ユニットを構成する。本発明の軸受ユニットは、
ベアリングの内輪、外輪および転動体をセラミックスで
作製するとともに、軸および／またはハウジングを低膨
張合金で作製したものである。
【０００６】ここで用いる低膨張合金としては、重量比
で、Ｎｉ ２５〜４０％、Ｃｏ ０〜２０％、Ｃ ０．
３〜３．５％、Ｓｉ ０．２〜３．５％を含み、必要に
応じてＭｇ又はＣａ ０．０１〜１．０％、Ｍｎ ２．
０％以下、硫黄 １．０％以下、りん １．５％以下を
含み、室温〜２００℃における平均熱膨張係数が６×１
０-6／℃以下のＦｅ基鋳造合金、あるいは重量比で、Ｎ
ｉ ２５〜４０％、Ｃｏ ０〜２０％を含み、必要に応
じてＭｎ １．０％以下、Ｓｉ ０．２％以下を含み、
室温〜２００℃における平均熱膨張係数が６×１０-6／
℃以下のＦｅ基鍛造合金またはＦｅ基圧延合金が好まし
い。
で、Ｎｉ ２５〜４０％、Ｃｏ ０〜２０％、Ｃ ０．
３〜３．５％、Ｓｉ ０．２〜３．５％を含み、必要に
応じてＭｇ又はＣａ ０．０１〜１．０％、Ｍｎ ２．
０％以下、硫黄 １．０％以下、りん １．５％以下を
含み、室温〜２００℃における平均熱膨張係数が６×１
０-6／℃以下のＦｅ基鋳造合金、あるいは重量比で、Ｎ
ｉ ２５〜４０％、Ｃｏ ０〜２０％を含み、必要に応
じてＭｎ １．０％以下、Ｓｉ ０．２％以下を含み、
室温〜２００℃における平均熱膨張係数が６×１０-6／
℃以下のＦｅ基鍛造合金またはＦｅ基圧延合金が好まし
い。
【０００７】上記組成の低膨張合金のうち、典型的に
は、重量比で、Ｃ ０．３〜２．０％、Ｎｉ ２５〜３
２％、Ｃｏ １２〜２０％、Ｓｉ ０．３〜２．０％、
Ｎｂ０．２〜０．８％、Ｍｇ又はＣａ ０．０１〜０．
２％、Ｍｎ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの
組成を有し、室温〜２００℃の平均熱膨張係数が３×１
０-6／℃〜４×１０-6／℃、室温〜４００℃の平均熱膨
張係数が４．５×１０-6／℃〜５．５×１０-6／℃であ
る鋳鉄、あるいは重量比でＣ ０．８〜３．０％、Ｎｉ
３０〜３４％、Ｃｏ ４．０〜６．０％、Ｓｉ １．
０％〜３．０％、Ｍｎ ２．０％以下、硫黄 １．０％
以下、りん １．５％以下、Ｍｇ １．０％以下、残部
は不純物を含むＦｅの組成を有し、室温〜２００℃の平
均熱膨張係数が約２×１０-6／℃〜３×１０-6／℃、室
温〜４００℃の平均熱膨張係数が約９×１０-6／℃以下
である鋳鉄などが望ましいが、そのほかインバー合金や
コバールなどの低膨張合金を用いることもできる。
は、重量比で、Ｃ ０．３〜２．０％、Ｎｉ ２５〜３
２％、Ｃｏ １２〜２０％、Ｓｉ ０．３〜２．０％、
Ｎｂ０．２〜０．８％、Ｍｇ又はＣａ ０．０１〜０．
２％、Ｍｎ １．０％以下、残部は不純物を含むＦｅの
組成を有し、室温〜２００℃の平均熱膨張係数が３×１
０-6／℃〜４×１０-6／℃、室温〜４００℃の平均熱膨
張係数が４．５×１０-6／℃〜５．５×１０-6／℃であ
る鋳鉄、あるいは重量比でＣ ０．８〜３．０％、Ｎｉ
３０〜３４％、Ｃｏ ４．０〜６．０％、Ｓｉ １．
０％〜３．０％、Ｍｎ ２．０％以下、硫黄 １．０％
以下、りん １．５％以下、Ｍｇ １．０％以下、残部
は不純物を含むＦｅの組成を有し、室温〜２００℃の平
均熱膨張係数が約２×１０-6／℃〜３×１０-6／℃、室
温〜４００℃の平均熱膨張係数が約９×１０-6／℃以下
である鋳鉄などが望ましいが、そのほかインバー合金や
コバールなどの低膨張合金を用いることもできる。
【０００８】上記した鋳鉄は、上記組成範囲とすること
で所期の非常に低い平均熱膨張係数で、セラミックスに
近い平均熱膨張係数を得ることができるものであり、こ
のうち特にＮｉ，Ｃｏが上記範囲外では所期の平均熱膨
張係数が得られない。またＭｎ，Ｓｉを上記範囲で添加
することにより材質中の酸素レベルが抑えられ、脱酸効
果による溶湯流動性と加工性が良好となる。これらの低
膨張合金は、鋳造材として用いることが大気鋳造が可能
で、かつ任意形状に作製できコスト上の観点から好まし
いが、鋳造材として用いると強度的に信頼性に欠ける場
合には、低膨張合金を、一般に高価であるが鍛造材また
は圧延材として用いることもできる。
で所期の非常に低い平均熱膨張係数で、セラミックスに
近い平均熱膨張係数を得ることができるものであり、こ
のうち特にＮｉ，Ｃｏが上記範囲外では所期の平均熱膨
張係数が得られない。またＭｎ，Ｓｉを上記範囲で添加
することにより材質中の酸素レベルが抑えられ、脱酸効
果による溶湯流動性と加工性が良好となる。これらの低
膨張合金は、鋳造材として用いることが大気鋳造が可能
で、かつ任意形状に作製できコスト上の観点から好まし
いが、鋳造材として用いると強度的に信頼性に欠ける場
合には、低膨張合金を、一般に高価であるが鍛造材また
は圧延材として用いることもできる。
【０００９】また、ベアリングに用いられるセラミック
スとしては、必要な強度を有する窒化珪素、サイアロ
ン、炭化珪素、アルミナ、チタン酸アルミニウム等を指
す。因に、窒化珪素の平均熱膨張係数は約３．５×１０
-6／℃、アルミナの平均熱膨張係数は７．０×１０-6／
℃である。ベアリングと軸、ハウジングに使用される低
膨張合金との固定方法としては、従来の圧入、すきまば
めなどの嵌合方法を使用することができるが、そのほ
か、低膨張合金によって鋳ぐるむことにより、ベアリン
グ外輪とハウジングが一体化されたものや軸とベアリン
グ内輪が一体化されたものを作製することができる。さ
らに、従来の鋼鉄製ハウジングおよび／または軸と、セ
ラミックスで作製したベアリングの中間に、緩衝材とし
て本発明の低膨張合金を利用する態様も好ましいもので
ある。
スとしては、必要な強度を有する窒化珪素、サイアロ
ン、炭化珪素、アルミナ、チタン酸アルミニウム等を指
す。因に、窒化珪素の平均熱膨張係数は約３．５×１０
-6／℃、アルミナの平均熱膨張係数は７．０×１０-6／
℃である。ベアリングと軸、ハウジングに使用される低
膨張合金との固定方法としては、従来の圧入、すきまば
めなどの嵌合方法を使用することができるが、そのほ
か、低膨張合金によって鋳ぐるむことにより、ベアリン
グ外輪とハウジングが一体化されたものや軸とベアリン
グ内輪が一体化されたものを作製することができる。さ
らに、従来の鋼鉄製ハウジングおよび／または軸と、セ
ラミックスで作製したベアリングの中間に、緩衝材とし
て本発明の低膨張合金を利用する態様も好ましいもので
ある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。図１は本発明の軸受ユニットにおけるベア
リングの一例を示す断面概要図で、図２は図１のＡ−Ａ
断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。図１〜図３
において、内輪１、外輪２、及び内輪１と外輪２の間に
収納された球３、さらに球３を保持する保持器４からベ
アリング５が構成されている。図４は本発明の軸受ユニ
ットの一例を示す断面概要図で、ベアリング５の内輪１
の内側には、本発明の低膨張合金で作製された金属軸６
が嵌合固定され、一方ベアリング５の外輪２の外周部
は、本発明の低膨張合金で作製されたハウジング７によ
り包囲され、軸受ユニットが構成されている。そして、
軸６は通常駆動モーター８に連結される。
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。図１は本発明の軸受ユニットにおけるベア
リングの一例を示す断面概要図で、図２は図１のＡ−Ａ
断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。図１〜図３
において、内輪１、外輪２、及び内輪１と外輪２の間に
収納された球３、さらに球３を保持する保持器４からベ
アリング５が構成されている。図４は本発明の軸受ユニ
ットの一例を示す断面概要図で、ベアリング５の内輪１
の内側には、本発明の低膨張合金で作製された金属軸６
が嵌合固定され、一方ベアリング５の外輪２の外周部
は、本発明の低膨張合金で作製されたハウジング７によ
り包囲され、軸受ユニットが構成されている。そして、
軸６は通常駆動モーター８に連結される。
【００１１】次に、具体的な実施結果を説明する。 （実施例１、比較例１〜２）軸を低膨張鋳鉄（組成（重
量比）：Ｎｉ ２８．０％、Ｃｏ １４％、Ｃ ０．９
％、Ｓｉ １．２％、Ｍｇ ０．０３％、Ｎｂ ０．３
％、Ｍｎ ０．３％以下、残部がＦｅ）により作製し、
ベアリングの内輪、外輪及び球を窒化珪素で作製した回
転機械を試作した（実施例１）。また比較のため、Ｓ４
５ＣおよびＮｉＣｒ鋼からなる軸と、窒化珪素からなる
ベアリングから構成された回転機械を試作した（比較例
１〜２）。これらの回転機械について、４００℃の高温
環境下、回転数１２０ｒｐｍで寿命試験を行なった。結
果を表１に示す。
量比）：Ｎｉ ２８．０％、Ｃｏ １４％、Ｃ ０．９
％、Ｓｉ １．２％、Ｍｇ ０．０３％、Ｎｂ ０．３
％、Ｍｎ ０．３％以下、残部がＦｅ）により作製し、
ベアリングの内輪、外輪及び球を窒化珪素で作製した回
転機械を試作した（実施例１）。また比較のため、Ｓ４
５ＣおよびＮｉＣｒ鋼からなる軸と、窒化珪素からなる
ベアリングから構成された回転機械を試作した（比較例
１〜２）。これらの回転機械について、４００℃の高温
環境下、回転数１２０ｒｐｍで寿命試験を行なった。結
果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】（実施例２、比較例３〜４）軸に低膨張鋳
鉄（組成（重量比）：Ｎｉ ３３．０％、Ｃｏ ５．５
％、Ｃ２．０％、Ｓｉ ２．０％、Ｍｎ ０．３％以
下、Ｍｇ ０．０３％、残部はＦｅ）を使用しかつ窒化
珪素製のベアリングを用いた精密旋盤について、この軸
回転精度を求めた（実施例２）。また、軸にＳ４５Ｃ、
ＮｉＣｒ鋼を用い、窒化珪素製のベアリングを用いた精
密旋盤についても、軸回転精度を求め比較した（比較例
３〜４）。結果を表２に示す。
鉄（組成（重量比）：Ｎｉ ３３．０％、Ｃｏ ５．５
％、Ｃ２．０％、Ｓｉ ２．０％、Ｍｎ ０．３％以
下、Ｍｇ ０．０３％、残部はＦｅ）を使用しかつ窒化
珪素製のベアリングを用いた精密旋盤について、この軸
回転精度を求めた（実施例２）。また、軸にＳ４５Ｃ、
ＮｉＣｒ鋼を用い、窒化珪素製のベアリングを用いた精
密旋盤についても、軸回転精度を求め比較した（比較例
３〜４）。結果を表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のようにベ
アリングをセラミックスで作製し、軸および／またはハ
ウジングを低膨張合金で作製してなる軸受ユニットは、
従来問題になっていた熱膨張差による破壊を抑え、また
温度変化に伴う熱膨張差によるガタを抑えることがで
き、この結果、例えば工作機械の軸回転精度が向上し、
工作物の加工精度を高めることができるという顕著な効
果を奏するものである。
アリングをセラミックスで作製し、軸および／またはハ
ウジングを低膨張合金で作製してなる軸受ユニットは、
従来問題になっていた熱膨張差による破壊を抑え、また
温度変化に伴う熱膨張差によるガタを抑えることがで
き、この結果、例えば工作機械の軸回転精度が向上し、
工作物の加工精度を高めることができるという顕著な効
果を奏するものである。
【図１】本発明の軸受ユニットにおけるベアリングの一
例を示す断面概要図である。
例を示す断面概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の軸受ユニットの一例を示す断面概要図
である。
である。
１ 内輪 ２ 外輪 ３ 球 ４ 保持器 ５ ベアリング ６ 金属軸 ７ ハウジング ８ 駆動モーター
Claims (3)
- 【請求項１】 内輪、外輪及びその間に収納された転動
体から主としてなるベアリングをセラミックスで作製す
るととも、前記ベアリングを包囲するハウジングおよび
／または前記ベアリングの内輪に嵌合される軸を低膨張
合金で作製することを特徴とする軸受ユニット。 - 【請求項２】 低膨張合金が、重量比で、Ｎｉ ２５〜
４０％、Ｃｏ ０〜２０％、Ｃ ０．３〜３．５％、Ｓ
ｉ ０．２〜３．５％を含み、必要に応じてＭｇ又はＣ
ａ ０．０１〜１．０％、Ｍｎ ２．０％以下、硫黄
１．０％以下、りん １．５％以下を含み、室温〜２０
０℃における平均熱膨張係数が６×１０-6／℃以下のＦ
ｅ基鋳造合金である請求項１記載の軸受ユニット。 - 【請求項３】 低膨張合金が、重量比で、Ｎｉ ２５〜
４０％、Ｃｏ ０〜２０％を含み、必要に応じてＭｎ
１．０％以下、Ｓｉ ０．２％以下を含み、室温〜２０
０℃における平均熱膨張係数が６×１０-6／℃以下のＦ
ｅ基鍛造合金またはＦｅ基圧延合金である請求項１記載
の軸受ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128915A JP2503157B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128915A JP2503157B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 軸受ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05321940A true JPH05321940A (ja) | 1993-12-07 |
| JP2503157B2 JP2503157B2 (ja) | 1996-06-05 |
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ID=14996521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4128915A Expired - Fee Related JP2503157B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 軸受ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503157B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011005963A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Ntn Corp | 車輪用軸受装置 |
| RU2820430C1 (ru) * | 2023-06-20 | 2024-06-03 | Акционерное общество "Северо-западный региональный центр Концерна ВКО "Алмаз - Антей" - Обуховский завод" | Инварный сплав на основе железа |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280809A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 軸受装置と、この軸受装置を用いた磁気デイスク装置 |
| JPH034026A (ja) * | 1989-05-29 | 1991-01-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック軸受の取付構造 |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP4128915A patent/JP2503157B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280809A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 軸受装置と、この軸受装置を用いた磁気デイスク装置 |
| JPH034026A (ja) * | 1989-05-29 | 1991-01-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック軸受の取付構造 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011005963A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Ntn Corp | 車輪用軸受装置 |
| RU2820430C1 (ru) * | 2023-06-20 | 2024-06-03 | Акционерное общество "Северо-западный региональный центр Концерна ВКО "Алмаз - Антей" - Обуховский завод" | Инварный сплав на основе железа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2503157B2 (ja) | 1996-06-05 |
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