JPH116521A - 転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 希薄潤滑下などの悪環境下でも優れた耐焼付
性および耐摩耗性を有し、結果的に寿命の長い転がり軸
受およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シェル型針状ころ軸受は、外輪（シェ
ル）１ところ２と保持器３とを有している。外輪１とこ
ろ２と保持器３との少なくとも１つの軸受部品の表面に
浸硫層が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受および
その製造方法に関し、より特定的には、軸受鋼などより
なる転がり軸受およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、軸受鋼などよりなる転がり軸受の軸受部品には一般
に、無芯焼入、浸炭焼入もしくは浸炭窒化焼入を行なう
ことによって、軸受部品の耐摩耗性および長寿命化が図
られていた。

【０００３】ところが、最近の軸受用途は、希薄潤滑化
などの傾向にあり、転がり軸受の軸受部品には、このよ
うな悪環境下での耐焼付性、耐摩耗性および寿命の向上
面での改善が要求されている。

【０００４】それゆえ、本発明の目的は、希薄潤滑下な
どの悪環境下でも、優れた耐焼付性、耐摩耗性を有する
とともに、寿命の長い転がり軸受およびその製造方法を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受は、
軌道輪と転動体とを有する転がり軸受において、軌道輪
と転動体との少なくとも１つの軸受部品に浸硫層が形成
されていることを特徴とする。

【０００６】本発明の転がり軸受では、軌道輪と転動体
との少なくとも１つの軸受部品に浸硫層が形成されてい
るため、軸受部品の表面の摩擦係数を低くでき、かつ潤
滑条件が悪くても焼付が起こりにくく、結果的に長寿命
を得ることができる。

【０００７】本発明の転がり軸受は、軌道輪と、転動体
と、前記転動体同士を保持する保持器とを有する転がり
軸受において、軌道輪と転動体と保持器との少なくとも
１つの軸受部品に浸硫層が形成されていることを特徴と
する。

【０００８】本発明の転がり軸受では、軌道輪と転動体
と保持器との少なくとも１つの軸受部品に浸硫層が形成
されているため、軸受部品の表面の摩擦係数を低くで
き、かつ潤滑条件が悪くても焼付が起こりにくく、結果
的に長寿命を得ることができる。

【０００９】上記局面において好ましくは、浸硫層の表
面硬度はＨＲＣ５７以上である。これにより、軸受とし
て必要な硬度が得られる。

【００１０】上記局面において好ましくは、浸硫層には
窒素が含まれている。このように窒素を含むことによっ
て、表面硬度を高くすることが可能である。

【００１１】上記局面において好ましくは、浸硫層は軸
受部品の表面に形成されている。これにより、軌道輪と
転動体との表面において固体潤滑の効果が得られる。

【００１２】上記局面において好ましくは、浸硫層が形
成された軌道輪は鋼板製プレス製品である。つまり、鋼
板製プレス製品などのような製品に有効に適用されう
る。

【００１３】上記局面において好ましくは、軌道輪、転
動体または保持器は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機
械構造用炭素鋼およびステンレス鋼よりなる群から選ば
れた少なくとも１種の鋼材よりなっている。このように
材料を選択することにより、表面の摩擦係数が低く、か
つ潤滑条件が悪くても焼付が起こりにくい転がり軸受を
得ることができる。

【００１４】上記局面において好ましくは、転がり軸受
を軸およびハウジングに取付けた状態において、転動体
は、軸の外周面およびハウジングの内周面のいずれかに
直接接触可能な構成を有している。転動体の表面に浸硫
層を形成することにより、このような用途に用いられた
場合でも、耐摩耗性および耐焼付性に優れ、結果的に長
寿命が得られる。

【００１５】上記局面において好ましくは、転動体同士
を保持する保持器がさらに備えられており、その保持器
の表面には浸硫層が形成されている。これにより、表面
の摩擦係数が低く、かつ潤滑条件が悪くても焼付を起こ
しにくい保持器を得ることができる。

【００１６】本発明の転がり軸受の製造方法は、軌道輪
と転動体とを有する転がり軸受の製造方法において、軌
道輪と転動体との少なくとも１つの軸受部品に硫黄を含
む雰囲気下で熱処理を施し、浸硫層を形成することを特
徴とする。

【００１７】これにより、耐摩耗性および耐焼付性に優
れ、結果的に長寿命の転がり軸受を製造することができ
る。

【００１８】本発明の転がり軸受の製造方法は、軌道輪
と、転動体と、転動体同士を保持する保持器とを有する
転がり軸受の製造方法において、軌道輪と転動体と保持
器との少なくとも１つの軸受部品に硫黄を含む雰囲気下
で熱処理を施し、浸硫層を形成することを特徴とする。

【００１９】これにより、耐摩耗性および耐焼付性に優
れ、結果的に長寿命の転がり軸受を製造することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。

【００２１】本願発明者は、浸硫層形成の効果について
調べるため以下の実験を行なった。まず図１に示すシェ
ル型針状ころ軸受を準備した。ここで、このシェル型針
状ころ軸受は、略筒状の形状を有する外輪となるシェル
１と、そのシェル１の内周面に接する複数個のころ２
と、そのころ２を保持する保持器３とを有している。こ
のシェル型針状ころ軸受では、軸４の外周にころ２が直
接接するよう構成されている。

【００２２】この図１の構成を有し、かつシェル型針状
ころ軸受の外輪１、ころ２および保持器３を以下の表１
に示す材質、浸硫層の深さおよび表面硬度で形成したも
のを本発明例とした。また、図１に示すシェル型針状こ
ろ軸受において保持器を除き、外輪１およびころ２を以
下の表２に示す材質、浸硫層の深さおよび表面硬度で形
成したものを従来例とした。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】また、外輪１およびころ２の表面には、窒
素が含まれていることも確認された。

【００２６】ここで本発明例のシェル型針状ころ軸受を
構成する外輪１、ころ２および保持器３の各部材は、表
３に示す熱処理条件を経て得たものである。つまり、外
輪１は、Ｒｘガスに２％のブタンと３〜５％のアンモニ
アと０．０２％の硫化水素を含めたガス雰囲気下で９０
０℃の温度で９０分保持した後、８５０℃の温度から焼
入を行なって作製した。また、ころ２は、Ｒｘガスに
０．５％のブタンと３〜５％のアンモニアと０．０２％
の硫化水素を含めたガス雰囲気下で９００℃の温度で９
０分保持した後、８５０℃の温度から焼入を行なって作
成した。また保持器３については熱処理を施さなかっ
た。

【００２７】

【表３】

【００２８】また従来例のシェル型針状ころ軸受を構成
する外輪１およびころ２は、表４に示す熱処理条件を経
て得たものである。つまり、外輪１はＲｘガスに２％の
ブタンを含むガス雰囲気下で８８０℃の温度にて６０分
保持した後、８４０℃の温度から焼入を行なって作成し
た。また、ころ２はＲｘガス雰囲気下で、８４０℃の温
度にて３０分保持した後、８４０℃の温度から焼入を行
なって作成した。

【００２９】

【表４】

【００３０】このようにして得られた本発明例と従来例
とのシェル型針状ころ軸受については、以下の表５に示
す試験条件１および試験条件２にて転送疲労寿命試験を
行ない、内部起点型破損までの時間とピーリング損傷が
発生するまでの時間を測定した。その結果を以下の表６
に示す。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【表６】

【００３３】表６は、従来例の転動疲労寿命およびピー
リング寿命を各々１としたときの本発明例の各寿命の比
を表わしたものである。この結果より明らかなとおり、
本発明例は、比較的潤滑条件の良い試験条件１において
も、また比較的潤滑条件の悪い試験条件２においても従
来例よりも長い寿命が得られることが判明した。また本
発明例では特に潤滑条件の悪い試験条件２において従来
例よりも格段に長い寿命の得られることが判明した。

【００３４】これは、本発明例では硫化水素を含む雰囲
気ガス中で熱処理を行なうことにより、外輪１およびこ
ろ２の表面に浸硫層が形成され、この浸硫層が固体潤滑
の役割をなしたためであると考えられる。また、表１に
示すように、浸硫層が形成された場合でも、転がり軸受
に必要な表面硬度が得られたのは、硫化水素とともに窒
素を雰囲気ガスに含んでいたため、この窒素が外輪１も
しくはころ２の表面に効果的に取込まれたからと考えら
れる。

【００３５】なお、外輪１およびころ２が、高炭素クロ
ム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用炭素鋼およびステンレス
鋼のいずれの鋼材よりなっていた場合でも、上記のよう
に浸硫窒化処理を施すことで、表面の摩擦係数を低くで
き、かつ潤滑条件が悪くても焼付が起こりにくく、結果
的に長寿命を得ることができることも確認された。

【００３６】また、本実施例では、外輪１、ころ２およ
び保持器３よりなるシェル型針状ころ軸受について説明
したが、保持器３はなくてもよく、また内輪がさらに備
えられていてもよく、また外輪１がなく内輪だけであっ
てもよい。外輪１がなく内輪ところ２とから針状ころ軸
受が構成されている場合には、ころ２は、軸受の取付状
態においてハウジングの内周面と直接接することにな
る。

【００３７】また、本実施例では、シェル型針状ころ軸
受について説明したが、この軸受のみならず、深溝玉軸
受など他の転がり軸受にも同様に適用することができ
る。

【００３８】また、本実施例では、保持器３には浸硫窒
化処理が施されてはいないが、保持器３に浸硫窒化処理
が施されてもよい。この場合、表面の摩擦係数が低く、
かつ潤滑条件が悪くても焼付の起こりにくい保持器３を
得ることができる。

【００３９】また、本実施例では、針状ころ軸受に浸硫
窒化処理を施した場合について説明したが、浸硫窒化処
理は、ころ軸受だけでなく、転動体が球形をした一般の
玉軸受に適用することもできる。

【００４０】今回開示された実施例はすべての点で例示
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明の転がり軸受では、軌道輪と転動
体との少なくとも１つの軸受部品に浸硫層が形成されて
いるので、表面の摩擦係数を低くでき、かつ潤滑条件が
悪くても焼付が起こりにくく、結果的に長寿命を得るこ
とができる。

【００４２】また本発明の転がり軸受の製造方法では、
軌道輪と転動体との少なくとも１つの軸受部品に、硫黄
を含む雰囲気下で熱処理を施して浸硫層を形成するた
め、表面の摩擦係数が低く、かつ潤滑条件が悪くても焼
付が起こりにくく、結果的に長寿命の転がり軸受を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シェル型針状ころ軸受の構成を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１ 外輪（シェル） ２ ころ ３ 保持器 ４ 軸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道輪と転動体とを有する転がり軸受に
   おいて、 前記軌道輪と前記転動体との少なくとも１つの軸受部品
   に浸硫層が形成されていることを特徴とする、転がり軸
   受。
2. 【請求項２】 軌道輪と、転動体と、前記転動体同士を
   保持する保持器とを有する転がり軸受において、 前記軌道輪、前記転動体および前記保持器の少なくとも
   １つの軸受部品に浸硫層が形成されていることを特徴と
   する、転がり軸受。
3. 【請求項３】 前記浸硫層の表面硬度はＨＲＣ５７以上
   である、請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 【請求項４】 前記浸硫層には窒素が含まれている、請
   求項１または２に記載の転がり軸受。
5. 【請求項５】 前記浸硫層は、前記軸受部品の表面に形
   成されている、請求項１または２に記載の転がり軸受。
6. 【請求項６】 前記浸硫層が形成された前記軌道輪は鋼
   板製プレス製品である、請求項１または２に記載の転が
   り軸受。
7. 【請求項７】 前記軌道輪、前記転動体または前記保持
   器は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、機械構造用炭素鋼
   およびステンレス鋼よりなる群から選ばれた少なくとも
   １種の鋼材よりなっている、請求項１または２に記載の
   転がり軸受。
8. 【請求項８】 前記転がり軸受を軸およびハウジングに
   取付けた状態において、前記転動体は前記軸の外周面お
   よび前記ハウジングの内周面のいずれかに直接接触可能
   な構成を有していることを特徴とする、請求項１または
   ２に記載の転がり軸受。
9. 【請求項９】 軌道輪と転動体とを有する転がり軸受の
   製造方法であって、 前記軌道輪と前記転動体との少なくとも１つの軸受部品
   に硫黄を含む雰囲気下で熱処理を施し、浸硫層を形成す
   ることを特徴とする、転がり軸受の製造方法。
10. 【請求項１０】 軌道輪と、転動体と、前記転動体同士
    を保持する保持器とを有する転がり軸受の製造方法であ
    って、 前記軌道輪と前記転動体と前記保持器との少なくとも１
    つの軸受部品に硫黄を含む雰囲気下で熱処理を施し、浸
    硫層を形成することを特徴とする、転がり軸受の製造方
    法。