JPH0861372A - 表面硬化処理層を有する軸受 - Google Patents
表面硬化処理層を有する軸受Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】転がり寿命と衝撃強度との双方を共に向上させ
得る表面硬化処理層を有する軸受を提供する。 【構成】内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭また
は浸炭窒化されてなる表面硬化処理層を有する軸受にお
いて、表面硬化処理層の深さをＺ0 点において転動体平
均直径の0.025 〜0.045 倍とすると共に、Ｚ0 点とＹ0
点との比（Ｚ0 ／Ｙ0 ）を0.8 未満とした。
得る表面硬化処理層を有する軸受を提供する。 【構成】内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭また
は浸炭窒化されてなる表面硬化処理層を有する軸受にお
いて、表面硬化処理層の深さをＺ0 点において転動体平
均直径の0.025 〜0.045 倍とすると共に、Ｚ0 点とＹ0
点との比（Ｚ0 ／Ｙ0 ）を0.8 未満とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車，農業機械，建
設機械，鉄鋼機械等に使用される転がり軸受に係り、特
に、トランスミッションやエンジン用として好適な耐衝
撃性が大きく且つ長寿命な表面硬化処理層を有する軸受
に関する。
設機械，鉄鋼機械等に使用される転がり軸受に係り、特
に、トランスミッションやエンジン用として好適な耐衝
撃性が大きく且つ長寿命な表面硬化処理層を有する軸受
に関する。
【０００２】
【従来の技術】転がり軸受は、高面圧下で繰り返しせん
断応力を受けるという厳しい使われ方をするので、その
せん断応力に耐えて転がり疲労寿命（以下、転がり寿命
又は寿命ともいう）を確保する必要がある。そのため
に、例えば軸受材料として高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ
２）を使用し、それに焼入れ・焼戻しを施してロックウ
エッル硬さをＨR Ｃ５８〜６４としている。
断応力を受けるという厳しい使われ方をするので、その
せん断応力に耐えて転がり疲労寿命（以下、転がり寿命
又は寿命ともいう）を確保する必要がある。そのため
に、例えば軸受材料として高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ
２）を使用し、それに焼入れ・焼戻しを施してロックウ
エッル硬さをＨR Ｃ５８〜６４としている。
【０００３】また、肌焼鋼を使用した転がり軸受の場合
には、接触面圧に起因する内部せん断応力分布に合わせ
て硬さカーブを設定する必要があることから、焼入れ性
の良好な低炭素肌焼鋼のＳＣＲ４２０Ｈ，ＳＣＭ４２０
Ｈ，ＳＡＥ８６２０Ｈ，ＳＡＥ４３２０等を使用し、こ
れに浸炭又は浸炭窒化処理，焼入れ，焼戻しを施すこと
により、内外輪及び転動体の表面部硬さがＨR Ｃ５８〜
６４で且つその芯部硬さがＨR Ｃ３０〜４８になるよう
にして、必要とされる寿命を確保している。
には、接触面圧に起因する内部せん断応力分布に合わせ
て硬さカーブを設定する必要があることから、焼入れ性
の良好な低炭素肌焼鋼のＳＣＲ４２０Ｈ，ＳＣＭ４２０
Ｈ，ＳＡＥ８６２０Ｈ，ＳＡＥ４３２０等を使用し、こ
れに浸炭又は浸炭窒化処理，焼入れ，焼戻しを施すこと
により、内外輪及び転動体の表面部硬さがＨR Ｃ５８〜
６４で且つその芯部硬さがＨR Ｃ３０〜４８になるよう
にして、必要とされる寿命を確保している。
【０００４】しかし、転がり軸受に対して適切な硬化層
深さの設定基準は未だ明確になっていない。例えば特開
昭６２−１３２０３１号公報においては、軌道輪及び転
動体の表面硬化層の深さに関して製鋼技術の進歩との関
連に言及し、浸炭鋼における浸炭深さと寿命との関係が
１０年間の間に全く異なっていることを示している。す
なわち、１９７０年代の浸炭鋼による実験結果は、浸炭
深さに最適値があり浅過ぎても深過ぎても転がり寿命は
低下しているのに対し、１９８０年代の浸炭鋼の場合
は、浸炭深さが深い程転がり寿命は長くなっている。こ
のことは応力集中源として作用する非金属介在物の影響
が考えられるとし、これを踏まえて軌道輪及び転動体の
表面硬化層の深さを、（深さ／転動体径）の値が軌道輪
では0.05以上、転動体では0.07以上になるように深く設
定して寿命を延長させることを提案している。
深さの設定基準は未だ明確になっていない。例えば特開
昭６２−１３２０３１号公報においては、軌道輪及び転
動体の表面硬化層の深さに関して製鋼技術の進歩との関
連に言及し、浸炭鋼における浸炭深さと寿命との関係が
１０年間の間に全く異なっていることを示している。す
なわち、１９７０年代の浸炭鋼による実験結果は、浸炭
深さに最適値があり浅過ぎても深過ぎても転がり寿命は
低下しているのに対し、１９８０年代の浸炭鋼の場合
は、浸炭深さが深い程転がり寿命は長くなっている。こ
のことは応力集中源として作用する非金属介在物の影響
が考えられるとし、これを踏まえて軌道輪及び転動体の
表面硬化層の深さを、（深さ／転動体径）の値が軌道輪
では0.05以上、転動体では0.07以上になるように深く設
定して寿命を延長させることを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな必要以上に深い表面硬化層は、浸炭ないし浸炭窒化
処理に長時間を要することから熱処理コストを上昇させ
ることは勿論であるが、そればかりではなく、表面硬化
処理の本来の特性である優れた衝撃強度特性を劣化させ
てしまうという問題点がある。
うな必要以上に深い表面硬化層は、浸炭ないし浸炭窒化
処理に長時間を要することから熱処理コストを上昇させ
ることは勿論であるが、そればかりではなく、表面硬化
処理の本来の特性である優れた衝撃強度特性を劣化させ
てしまうという問題点がある。
【０００６】そこで本発明は、上記従来の問題点に着目
してなされたものであり、転がり寿命と衝撃強度との双
方を共に向上させ得る表面硬化処理層を有する軸受を提
供することを目的としている。
してなされたものであり、転がり寿命と衝撃強度との双
方を共に向上させ得る表面硬化処理層を有する軸受を提
供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭また
は浸炭窒化されてなる表面硬化処理層を有する軸受にお
いて、前記硬化処理層の深さがＺ0 点において転動体平
均直径の0.025 〜0.045 倍で且つＺ0 点とＹ0点との比
（Ｚ0 ／Ｙ0 ）が0.8 未満であることを特徴とするもの
である。
発明は、内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭また
は浸炭窒化されてなる表面硬化処理層を有する軸受にお
いて、前記硬化処理層の深さがＺ0 点において転動体平
均直径の0.025 〜0.045 倍で且つＺ0 点とＹ0点との比
（Ｚ0 ／Ｙ0 ）が0.8 未満であることを特徴とするもの
である。
【０００８】
【作用】軸受の寿命の原因であるフレーキングは、転が
り表面に近い材料内部に発生する転がり疲れによるクラ
ックから発生することが多いことが経験的に知られてい
る。この事実から、フレーキングのもととなる応力は、
接触表面ではなく表面下の応力であると考えられてい
る。
り表面に近い材料内部に発生する転がり疲れによるクラ
ックから発生することが多いことが経験的に知られてい
る。この事実から、フレーキングのもととなる応力は、
接触表面ではなく表面下の応力であると考えられてい
る。
【０００９】例えば円筒転がり軸受の軌道輪と転動体の
ように、２固体が接触して荷重を受けたとすると、接触
部分が弾性変形して接触領域を形成し、その領域内で接
触圧力が生じる。接触領域が固体に対して十分に小さい
ときはヘルツ接触となる。いま、図１のように半径ｒ11
の円筒１と、半径ｒ12の円筒２とが軸を平行にして接触
した場合を考えると、その最大接触面圧ｐmax 及び接触
幅２ｂは、ヘルツによって式（１），（２）のように与
えられている。
ように、２固体が接触して荷重を受けたとすると、接触
部分が弾性変形して接触領域を形成し、その領域内で接
触圧力が生じる。接触領域が固体に対して十分に小さい
ときはヘルツ接触となる。いま、図１のように半径ｒ11
の円筒１と、半径ｒ12の円筒２とが軸を平行にして接触
した場合を考えると、その最大接触面圧ｐmax 及び接触
幅２ｂは、ヘルツによって式（１），（２）のように与
えられている。
【００１０】 ｐmax ＝［｛Ｅ／π（１−1/m2）｝・Σρ／２・Ｑ／ｌa ］1/2 ……（１） ２ｂ＝［｛３２（１−1/m2）／πＥΣρ｝・Ｑ／ｌa ］1/2 ……（２） ここで、 Ｅ：縦弾性係数 ｍ：ポアソン数 Σρ：両円筒の曲率の和 Σρ＝ρ11＋ρ12（ｍｍ-1） ρ11：円筒１の曲率 ρ11＝１／ｒ11 （ｍｍ-1） ρ12：円筒２の曲率 ρ12＝１／ｒ12 （ｍｍ-1） Ｑ：両円筒にかかる法線方向の荷重 （ｋｇｆ） ｌa ：両円筒の接触長さ （ｍｍ） 図２は、この場合の接触表面下の深さＺ方向の応力分布
の変化を示している。接触点近傍のせん断応力τstはτ
st＝（σx −σz ）／２で与えられる。ただし、σx ，
σz はｘ軸，z 軸方向の主応力である。図から明らかな
ように、せん断応力τstは接触点の中央直下のある深さ
Ｚ0 の点で最大値（τst）max となる。また、その最大
せん断応力（τst）max の値は（τst）max ＝0.301 ｐ
max であり、 その深さは（Ｚst）max ＝0.786 ｂであ
る。
の変化を示している。接触点近傍のせん断応力τstはτ
st＝（σx −σz ）／２で与えられる。ただし、σx ，
σz はｘ軸，z 軸方向の主応力である。図から明らかな
ように、せん断応力τstは接触点の中央直下のある深さ
Ｚ0 の点で最大値（τst）max となる。また、その最大
せん断応力（τst）max の値は（τst）max ＝0.301 ｐ
max であり、 その深さは（Ｚst）max ＝0.786 ｂであ
る。
【００１１】いま、上記の式（１），（２）より ２ｂ／ｐmax ＝８（１−1/m2）／Ｅ・Σρ …… （３） が得られる。ここで、図１の円筒１をころ（半径ｒ11，
直径Ｄａ＝２ｒ11）、円筒２を内輪（半径ｒ12）とする
と、ｒ11≪ｒ12であるから、Σρ＝ρ11＋ρ12≒１／ｒ
11＝２／Ｄａと近似させることができる。
直径Ｄａ＝２ｒ11）、円筒２を内輪（半径ｒ12）とする
と、ｒ11≪ｒ12であるから、Σρ＝ρ11＋ρ12≒１／ｒ
11＝２／Ｄａと近似させることができる。
【００１２】ところで、軸受のころ（円筒１）と内輪
（円筒２）とが回転していない静止状態で荷重Ｑが加わ
ると、両者に局部的な永久変形を生じるが、その変形量
が大き過ぎると以後の回転に支障を来す。そこで、その
変形量を一定の限度内に止めるべく、静止時の軸受に許
容しうる最大荷重Ｑmax の目安として基本静定格荷重が
規定されている（ＪＩＳ Ｂ １５１９）。これによれ
ば、軸受の最大応力を受けている接触部において、許容
される転動体（円筒１）の永久変形量と軌道輪（円筒
２）の永久変形量との和は転動体の直径Ｄａの0.0001倍
であり、これに従えば上記最大接触面圧ｐmax の値は約
４００ｋｇｆ／ｍｍ2 となる。なお、このような高面圧
の数値になることは実際にはあり得ず、せいぜいｐmax
＝３００ｋｇｆ／ｍｍ2 止まりである。
（円筒２）とが回転していない静止状態で荷重Ｑが加わ
ると、両者に局部的な永久変形を生じるが、その変形量
が大き過ぎると以後の回転に支障を来す。そこで、その
変形量を一定の限度内に止めるべく、静止時の軸受に許
容しうる最大荷重Ｑmax の目安として基本静定格荷重が
規定されている（ＪＩＳ Ｂ １５１９）。これによれ
ば、軸受の最大応力を受けている接触部において、許容
される転動体（円筒１）の永久変形量と軌道輪（円筒
２）の永久変形量との和は転動体の直径Ｄａの0.0001倍
であり、これに従えば上記最大接触面圧ｐmax の値は約
４００ｋｇｆ／ｍｍ2 となる。なお、このような高面圧
の数値になることは実際にはあり得ず、せいぜいｐmax
＝３００ｋｇｆ／ｍｍ2 止まりである。
【００１３】上記（３）式に、このｐmax ＝４００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 、Σρ＝２／Ｄａの関係を代入し、かつ鋼の
縦弾性係数Ｅ＝２１２００ｋｇｆ／ｍｍ2 ，ポアソン比
ｍ＝１０／３を用いると次式（４）が得られる。 ２ｂ＝0.0687Ｄａ …… （４） せん断応力τstが最大となるＺ0 点の深さ（Ｚst）max
は先に述べたように図２から（Ｚst）max ＝0.786 ｂで
あるから、これに（４）式を代入して、 （Ｚst）max ＝0.027 Ｄａ …… （５） と表すことができる。
ｆ／ｍｍ2 、Σρ＝２／Ｄａの関係を代入し、かつ鋼の
縦弾性係数Ｅ＝２１２００ｋｇｆ／ｍｍ2 ，ポアソン比
ｍ＝１０／３を用いると次式（４）が得られる。 ２ｂ＝0.0687Ｄａ …… （４） せん断応力τstが最大となるＺ0 点の深さ（Ｚst）max
は先に述べたように図２から（Ｚst）max ＝0.786 ｂで
あるから、これに（４）式を代入して、 （Ｚst）max ＝0.027 Ｄａ …… （５） と表すことができる。
【００１４】ここで、先に述べたＺ0 点位置における最
大せん断応力（τst）max の値に、ｐmax ＝４００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 を代入すると、 （τst）max ＝0.301 ×ｐmax ＝１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 ……（６） になる。この最大せん断応力（τst）max は、実際には
あり得ない程の高い面圧を基準にしたものであるから、
これを上回る硬さカーブを軸受部品に設定すれば、接触
部位の表面下に塑性降伏を生じたり、硬化層に早期フレ
ーキングの原因となる圧痕や亀裂を生じることはないと
考えられる。鋼材料のビッカース硬さＨｖは降伏応力の
ほぼ３倍であり、また理論的にはせん断応力τstはこの
降伏応力の１／２と考えることができる。すなわち、せ
ん断応力τstはビッカース硬さＨｖのほぼ１／６であ
り、換言すればせん断応力τstの６倍以上のビッカース
硬さＨｖを設定すれば早期フレーキングの発生を防止で
きるものといえる。
大せん断応力（τst）max の値に、ｐmax ＝４００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 を代入すると、 （τst）max ＝0.301 ×ｐmax ＝１２０ｋｇｆ／ｍｍ2 ……（６） になる。この最大せん断応力（τst）max は、実際には
あり得ない程の高い面圧を基準にしたものであるから、
これを上回る硬さカーブを軸受部品に設定すれば、接触
部位の表面下に塑性降伏を生じたり、硬化層に早期フレ
ーキングの原因となる圧痕や亀裂を生じることはないと
考えられる。鋼材料のビッカース硬さＨｖは降伏応力の
ほぼ３倍であり、また理論的にはせん断応力τstはこの
降伏応力の１／２と考えることができる。すなわち、せ
ん断応力τstはビッカース硬さＨｖのほぼ１／６であ
り、換言すればせん断応力τstの６倍以上のビッカース
硬さＨｖを設定すれば早期フレーキングの発生を防止で
きるものといえる。
【００１５】すなわち、基本静定格荷重を満足するに
は、上記（６）式で得た（τst）max＝１２０ｋｇｆ／
ｍｍ2 の値の６倍以上の硬さ、すなわちＨｖ７２０（Ｈ
R Ｃ６１）以上の硬さが少なくとも表面下0.027 Ｄａの
深さまでは必要であるということになる。同様にして、
Ｈｖ＝６×τst、ｐmax ＝４００ｋｇｆ／ｍｍ2 として
図２のτ曲線からｚ／ｂを求め、表面下深さに応じた所
要硬さＨｖの関係を算出すると、Ｈｖ６５３（ＨR Ｃ５
８）でτstは約0.05Ｄａ、Ｈｖ５５０（ＨR Ｃ52.4）で
τ stは約0.07Ｄａでないと静定格荷重を満足することが
できないといえる。
は、上記（６）式で得た（τst）max＝１２０ｋｇｆ／
ｍｍ2 の値の６倍以上の硬さ、すなわちＨｖ７２０（Ｈ
R Ｃ６１）以上の硬さが少なくとも表面下0.027 Ｄａの
深さまでは必要であるということになる。同様にして、
Ｈｖ＝６×τst、ｐmax ＝４００ｋｇｆ／ｍｍ2 として
図２のτ曲線からｚ／ｂを求め、表面下深さに応じた所
要硬さＨｖの関係を算出すると、Ｈｖ６５３（ＨR Ｃ５
８）でτstは約0.05Ｄａ、Ｈｖ５５０（ＨR Ｃ52.4）で
τ stは約0.07Ｄａでないと静定格荷重を満足することが
できないといえる。
【００１６】本発明者は、以上のことを踏まえた上で、
更に硬化層深さと衝撃強度との関係をも追求することを
意図して、硬化層深さと硬さとを種々に設定した試料を
製作し、それらについて衝撃強度試験と寿命試験を行
い、その実験結果に基づいて、実用上、軸受に最適な硬
さカーブを規定して本発明を完成したものである。本発
明にあって硬化処理層の深さを、Ｚ0 点において転動体
平均直径の0.025〜0.045 倍とした理由は、0.025 倍未
満では硬化層が浅すぎて重荷重下の寿命が短いためであ
る。一方、0.045 倍を越えると衝撃吸収エネルギーが軸
受鋼のレベルに低下してしまうためである。
更に硬化層深さと衝撃強度との関係をも追求することを
意図して、硬化層深さと硬さとを種々に設定した試料を
製作し、それらについて衝撃強度試験と寿命試験を行
い、その実験結果に基づいて、実用上、軸受に最適な硬
さカーブを規定して本発明を完成したものである。本発
明にあって硬化処理層の深さを、Ｚ0 点において転動体
平均直径の0.025〜0.045 倍とした理由は、0.025 倍未
満では硬化層が浅すぎて重荷重下の寿命が短いためであ
る。一方、0.045 倍を越えると衝撃吸収エネルギーが軸
受鋼のレベルに低下してしまうためである。
【００１７】また、本発明にあって、Ｚ0 ／Ｙ0 の値を
0.8 未満とした理由は、その値が0.8 以上のものは硬化
層の深さ方向の変化を示す硬さカーブが急勾配になり、
軸受寿命が計算寿命を下回って短くなることが実験的に
確認されたためである。
0.8 未満とした理由は、その値が0.8 以上のものは硬化
層の深さ方向の変化を示す硬さカーブが急勾配になり、
軸受寿命が計算寿命を下回って短くなることが実験的に
確認されたためである。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。試料
としては、円すいころ軸受呼び番号３０３０６Ｄ（ころ
平均径９ｍｍ）を使用した。鋼種として、実施例のもの
は浸炭鋼のＳＣｒ４２０及びＳＣｒ４４０とし、比較例
のものはその他に軸受鋼ＳＵＪ２も使用した。浸炭鋼の
部品には浸炭（又は浸炭窒化）を施した。
としては、円すいころ軸受呼び番号３０３０６Ｄ（ころ
平均径９ｍｍ）を使用した。鋼種として、実施例のもの
は浸炭鋼のＳＣｒ４２０及びＳＣｒ４４０とし、比較例
のものはその他に軸受鋼ＳＵＪ２も使用した。浸炭鋼の
部品には浸炭（又は浸炭窒化）を施した。
【００１９】各試料の表面硬さはおよそＨR Ｃ６２に調
整した。また、硬さＨｖ６５３（Ｈ R Ｃ５８）の点の深
さＺ0 ｍｍ、硬さＨｖ５５０（ＨR Ｃ52.4）の点の深さ
Ｙ0ｍｍをそれぞれに測定して、ころ平均直径Ｄａｍｍ
との比Ｚ0 ／Ｄａ及びＹ0 ／Ｄａを求めると共に、Ｚ0
とＹ0 との比Ｚ0 ／Ｙ0 を求めて比較した。更に、各試
料について、硬化深さと衝撃強度との関係を知るために
衝撃試験を実施し、衝撃吸収エネルギーを求めて比較し
衝撃強度を評価すると共に、寿命試験を実施してＬ10寿
命を求めて比較し耐久性を評価した。
整した。また、硬さＨｖ６５３（Ｈ R Ｃ５８）の点の深
さＺ0 ｍｍ、硬さＨｖ５５０（ＨR Ｃ52.4）の点の深さ
Ｙ0ｍｍをそれぞれに測定して、ころ平均直径Ｄａｍｍ
との比Ｚ0 ／Ｄａ及びＹ0 ／Ｄａを求めると共に、Ｚ0
とＹ0 との比Ｚ0 ／Ｙ0 を求めて比較した。更に、各試
料について、硬化深さと衝撃強度との関係を知るために
衝撃試験を実施し、衝撃吸収エネルギーを求めて比較し
衝撃強度を評価すると共に、寿命試験を実施してＬ10寿
命を求めて比較し耐久性を評価した。
【００２０】衝撃試験要領は次の通りである。実施例，
比較例の呼び番号３０３０６Ｄの円すいころ軸受試料
（Ｚ0 値およびＹ0 値を測定したもの）の内輪から10.0
±0.05ｍｍの幅に切り出したもの（図３参照）を試験片
Ｓとし、これを図４に示すようにシャルピー衝撃試験機
の試験片支持台１０に取り付けて、治具１１により衝撃
荷重ＦS を加えた。各試料毎にｎ＝８個の試験を実施し
てその平均値を求めた。
比較例の呼び番号３０３０６Ｄの円すいころ軸受試料
（Ｚ0 値およびＹ0 値を測定したもの）の内輪から10.0
±0.05ｍｍの幅に切り出したもの（図３参照）を試験片
Ｓとし、これを図４に示すようにシャルピー衝撃試験機
の試験片支持台１０に取り付けて、治具１１により衝撃
荷重ＦS を加えた。各試料毎にｎ＝８個の試験を実施し
てその平均値を求めた。
【００２１】寿命試験要領は次の通りである。図５に示
す中型ボックス試験機（ＳＡＥｐａｐｅｒ９４０７２８
のＰ１４に記載）を用いてクリーン潤滑条件で実施し
た。 試験条件は、ラジアル荷重Ｆｒ＝２０００ｋｇｆ スラスト荷重Ｆａ＝７００ｋｇｆ 回転数 Ｎ＝４０００ｒｐｍ とし、計算寿命は２８ｈｒである。
す中型ボックス試験機（ＳＡＥｐａｐｅｒ９４０７２８
のＰ１４に記載）を用いてクリーン潤滑条件で実施し
た。 試験条件は、ラジアル荷重Ｆｒ＝２０００ｋｇｆ スラスト荷重Ｆａ＝７００ｋｇｆ 回転数 Ｎ＝４０００ｒｐｍ とし、計算寿命は２８ｈｒである。
【００２２】各試料毎に試験個数ｎ＝５個の試験を実施
し、計算寿命の3.6 倍に当たる１００ｈｒをもって打ち
切りとした。なお、この寿命試験条件は実用条件より遙
かに厳しいものであるが、それでも内輪ところとの最大
接触面圧ｐmax は約３００ｋｇｆ／ｍｍ2 であり、先に
述べた数値400 ｋｇｆ／ｍｍ2 よりは低い。各項目の測
定結果及び試験結果を表１に示す。
し、計算寿命の3.6 倍に当たる１００ｈｒをもって打ち
切りとした。なお、この寿命試験条件は実用条件より遙
かに厳しいものであるが、それでも内輪ところとの最大
接触面圧ｐmax は約３００ｋｇｆ／ｍｍ2 であり、先に
述べた数値400 ｋｇｆ／ｍｍ2 よりは低い。各項目の測
定結果及び試験結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】衝撃吸収エネルギーと硬化層深さとの関係
を図６のグラフに表した。縦軸は衝撃吸収エネルギー
〔ｋｇ・ｍ〕、横軸は硬さＨｖ６５３（ＨR Ｃ５８）の
点Ｚ0までの深さ〔ｍｍ〕及びころ平均直径Ｄａｍｍと
の比Ｚ0 ／Ｄａである。図６から明らかなように、Ｚ0
点が深くなるに従って衝撃吸収エネルギーが低下し、Ｚ
0 ＝0.05Ｄａ以上では軸受鋼ＳＵＪ２とほぼ同等の値に
まで低下してしまう。
を図６のグラフに表した。縦軸は衝撃吸収エネルギー
〔ｋｇ・ｍ〕、横軸は硬さＨｖ６５３（ＨR Ｃ５８）の
点Ｚ0までの深さ〔ｍｍ〕及びころ平均直径Ｄａｍｍと
の比Ｚ0 ／Ｄａである。図６から明らかなように、Ｚ0
点が深くなるに従って衝撃吸収エネルギーが低下し、Ｚ
0 ＝0.05Ｄａ以上では軸受鋼ＳＵＪ２とほぼ同等の値に
まで低下してしまう。
【００２５】Ｌ10寿命と硬化層深さとの関係は図７のグ
ラフに表した。縦軸は寿命〔ｈｒ〕、横軸は硬さＨｖ６
５３（ＨR Ｃ５８）の点Ｚ0 までの深さ〔ｍｍ〕及びこ
ろ平均直径Ｄｍｍとの比Ｚ0 ／Ｄａである。図７から明
らかなように、Ｚ0 ＜0.025 Ｄａである比較例１，２，
３は硬化層が浅過ぎて重荷重下の寿命が短い。一方、Ｚ
0 ≧0.025 Ｄａを満足する硬化層深さを有する軸受は、
比較例４，５を除き、試験軸受の寿命が全て１００ｈｒ
を越えている。
ラフに表した。縦軸は寿命〔ｈｒ〕、横軸は硬さＨｖ６
５３（ＨR Ｃ５８）の点Ｚ0 までの深さ〔ｍｍ〕及びこ
ろ平均直径Ｄｍｍとの比Ｚ0 ／Ｄａである。図７から明
らかなように、Ｚ0 ＜0.025 Ｄａである比較例１，２，
３は硬化層が浅過ぎて重荷重下の寿命が短い。一方、Ｚ
0 ≧0.025 Ｄａを満足する硬化層深さを有する軸受は、
比較例４，５を除き、試験軸受の寿命が全て１００ｈｒ
を越えている。
【００２６】比較例４，５ではＺ0 ／Ｙ0 の値が0.8 以
上となっており、急勾配な硬さカーブが原因で短寿命と
なっている。
上となっており、急勾配な硬さカーブが原因で短寿命と
なっている。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭または浸炭窒
化されてなる表面硬化処理層を有する軸受において、表
面硬化処理層の深さをＺ0 点において転動体平均直径の
0.025 〜0.045 倍とし、且つＺ 0 点とＹ0 点との比（Ｚ
0 ／Ｙ0 ）を0.8 未満としたため、硬化層が浅すぎて重
荷重下の寿命が短くなることが防止されるとともに、硬
化層が深すぎて衝撃吸収エネルギーが軸受鋼のレベルに
低下してしまうというこも防止され、且つ硬化層の深さ
方向の硬さカーブが急勾配で軸受寿命が計算寿命以下に
短くなることもなくて、転がり寿命と衝撃強度との双方
を共に向上させ得るという効果を奏する。
内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸炭または浸炭窒
化されてなる表面硬化処理層を有する軸受において、表
面硬化処理層の深さをＺ0 点において転動体平均直径の
0.025 〜0.045 倍とし、且つＺ 0 点とＹ0 点との比（Ｚ
0 ／Ｙ0 ）を0.8 未満としたため、硬化層が浅すぎて重
荷重下の寿命が短くなることが防止されるとともに、硬
化層が深すぎて衝撃吸収エネルギーが軸受鋼のレベルに
低下してしまうというこも防止され、且つ硬化層の深さ
方向の硬さカーブが急勾配で軸受寿命が計算寿命以下に
短くなることもなくて、転がり寿命と衝撃強度との双方
を共に向上させ得るという効果を奏する。
【図１】二円筒の接触面圧と接触幅を説明する図であ
る。
る。
【図２】接触応力分布のグラフである。
【図３】衝撃試験用試験片の斜視図である。
【図４】衝撃試験方法を示す概要図である。
【図５】中型ボックス寿命試験機の概要図である。
【図６】衝撃吸収エネルギーと硬化層深さとの関係を表
すグラフである。
すグラフである。
【図７】Ｌ10寿命と硬化層深さの関係を表すグラフであ
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 内輪，外輪，転動体の何れかの部品が浸
炭または浸炭窒化されてなる表面硬化処理層を有する軸
受において、前記硬化処理層の深さがＺ0 点において転
動体平均直径の0.025 〜0.045 倍で且つＺ0 点とＹ0 点
との比（Ｚ0／Ｙ0 ）が0.8 未満であることを特徴とす
る表面硬化処理層を有する軸受。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19057494A JP3543376B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 表面硬化処理層を有する転がり軸受 |
| GB9516459A GB2292425B (en) | 1994-08-12 | 1995-08-11 | Rolling bearing with surface hardened layer |
| US08/515,042 US5567508A (en) | 1994-08-12 | 1995-08-14 | Rolling bearing with surface hardened layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19057494A JP3543376B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 表面硬化処理層を有する転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861372A true JPH0861372A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3543376B2 JP3543376B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=16260331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19057494A Expired - Lifetime JP3543376B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 表面硬化処理層を有する転がり軸受 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5567508A (ja) |
| JP (1) | JP3543376B2 (ja) |
| GB (1) | GB2292425B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699335B2 (en) | 2000-11-15 | 2004-03-02 | Nsk Ltd. | Machine part |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2314344B (en) * | 1996-06-17 | 1999-01-13 | Nsk Ltd | Rolling bearing |
| JP3996963B2 (ja) * | 1996-09-17 | 2007-10-24 | Ｎｔｎ株式会社 | スクロール圧縮機用スラスト玉軸受 |
| US6328477B1 (en) * | 1998-11-27 | 2001-12-11 | Ntn Corporation | Tapered roller bearings and gear shaft support devices |
| US6146471A (en) * | 1999-04-08 | 2000-11-14 | Roller Bearing Company Of America | Spherical plain bearing and method of manufacturing thereof |
| US7104699B2 (en) * | 2001-09-28 | 2006-09-12 | Timken Us Corporation | Thrust bearing and method of making same |
| US7310477B2 (en) * | 2003-08-26 | 2007-12-18 | Eastman Kodak Company | Photographic film cartridge or cassette systems with microlens |
| JP2006177441A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Jtekt Corp | 車両用ピニオン軸支持装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1253788A (en) * | 1970-07-03 | 1971-11-17 | Mo Vecherny Mettallurgichesky | Rolling bearing |
| US3682519A (en) * | 1970-07-15 | 1972-08-08 | Mo Vecherny Metallurgishesky I | Antifriction bearing |
| US4659241A (en) * | 1985-02-25 | 1987-04-21 | General Electric Company | Rolling element bearing member |
| JPS62132031A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-15 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 転がり軸受 |
| JP3128803B2 (ja) * | 1990-04-27 | 2001-01-29 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
| JP2921112B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1999-07-19 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP19057494A patent/JP3543376B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-11 GB GB9516459A patent/GB2292425B/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-14 US US08/515,042 patent/US5567508A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699335B2 (en) | 2000-11-15 | 2004-03-02 | Nsk Ltd. | Machine part |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2292425B (en) | 1998-03-25 |
| GB9516459D0 (en) | 1995-10-11 |
| US5567508A (en) | 1996-10-22 |
| JP3543376B2 (ja) | 2004-07-14 |
| GB2292425A (en) | 1996-02-21 |
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