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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990008264A1
    申请号:PCT/JP1990/000031
    申请日:1990-01-12
    公开日:1990-07-26
    发明作者:Kenji Tamada；Hirokazu Nakajima；Akio Okayama；Takahiro Mizutani
    申请人:Ntn Corporation；
    IPC主号:F16C33-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳
    [0002] グ リ ー ス 封入軸受
    [0003] 技術分野
    [0004] こ の 発 明 は 、 軸受 内 に グ リ ー ス を 封入 し た グ リ ー ス 封入 蚰受 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 背景技術
    [0005] 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 軽量化 と 共 に 高 性能 · 高出力 化 が求 め ら れ て い る の よ う な 要 求 の た め 、 従来第 4 図 に 示す よ う な オ ノレ 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 と で 補 っ て い る の 高速 回転化 の 手段 と し て は プー リ 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 係合溝 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 。
    [0006] と こ ろ で 、 こ の よ う な高速化 ' 高荷重化 に 伴 な つ て、 転走面に は く 離が生 じ る こ と が あ る 。 こ の よ う な 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 生 じ る 特異 な 破壊現象 を示 し て お り 、 こ の 特異性 は く 離の た め 軸受寿命 は計算寿命 よ り 短 く な る
    [0007] 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 傾 向 が あ る 。
    [0008] 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 く 見 ら れ な い こ と か ら 、 潤滑性能 の 劣化 に よ る 金属同 士 の接触が原因 と ば認め ら れ な い 。 ま た 、 特異性 は く 離か ら く る 寿命 ば、 ダ リ 一 ス 寿命か ら く る 耐久寿命 に比べ て も 短か い 。 と こ ろ で 、 上記 の 特異性 は く 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 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
    [0009] 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 ダ 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 と を 目 的 と し て い る 発 明 の 開示
    [0010] 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 . 5 の 酸 化皮膜 5 を 形成 し た 構造 を 採用 し た の で あ る 。
    [0011] こ の 発 明 の 軸受 を 用 い れ ば、 転走面 に 生 じ る 特 異性 ば 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 ォ ノレ 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
    [0012] 第 1 図 は こ の 発明 の 構造を示す一部破断斜視図 第 2 図 ば特異性 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 同士が 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 はォ ルタ ネ 一夕 の プ ー リ と 軸受 の 部分を示す図で あ る 発明 を 実施す る た め の 最良 の 形態
    [0013] 本発明 を よ り 詳細 に 説述す る た め に 、 添付の 図 面 に従 っ て こ れを説 明 す る 。
    [0014] 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 ば 非常 に 長 い 亀裂 が深 さ 方 向 に 多 数進行 し て い る の が解 つ た
    [0015] 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 は奢 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 。
    [0016] 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 表面力、 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 。
    [0017] 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 ば 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 金属組織に 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 。
    [0018] 一般機械部品で は、 水素が金属、 特に鐧 の 内部 に 侵入す る と 、 水素脆化 を 引 き 起す こ と が知 ら れ て い る 。
    [0019] 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 遅れ破壌 の よ う に 静止一定応力 で な い こ と か ら 、 水素脆化が今ま 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 。
    [0020] し か し な が ら 、 一般の 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 。
    [0021] 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 背景技術 の 項 で 述べ た よ う に 、 装 置 の 高性能 · 高 出力 化、 小型 · 軽量化 に 逆行 す る
    [0022] I o 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
    [0023] 5 に よ り 不活性化処理 す る に よ り 、 金属 の 触 媒作用 を な く 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 ノレ タ ネ ー タ の プ ー リ 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 （ 1 30て 〜 1 60 ΐ ) の カ セ イ ソ 一ダ水溶 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 t は、 予 め t。 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 。
    [0024] ま た、 寿命試験 は 1 000時間 の 時点で完了 と し た 。 テ ス ト 結果を第 1 表 に 示す。
    [0025] 第 1
    [0026] は く 離 の 判定基準 は 1 0 0 0時間経過 し て も 剝離 の 認 め ら れ な か っ た も の を 〇、 経過前 に 剥離が認 め ら れ た も の を X と し た 。
    [0027] 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 No. 2 〜 No. 8 ) に お い て は、 転走面 に 特異性 は く 離が見 ら れず、 全 て の サ ン プ ル で 1 0 0 0時間 の 寿命 を 達成 す る こ と が で き た 。
    [0028] こ れ に 対 し て サ ンプ ル No. 1 の も の は 、 短 時間 で 転走面 に 特異性 は く 離が発生 し た 。 こ の サ ン プ ル No. 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 。
    [0029] こ れ ら の 結果 に よ り 、 酸化皮膜 5 と 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 . 1 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 。
    [0030] 一方、 処理時間が 2 5 m i nで酸化皮膜の 厚み t が 3 の サ ン プ ル No. 9 は、 2 1 0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 。
    [0031] こ の Να 9 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 増大 さ せ は く 離 の 原因 に な る と 考 え ら れ る
    [0032] こ の よ う な 表面粗 さ の 影響を み る た め 、 転走面 の 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
    [0033] 第 2
    [0034] I o
    [0035]
    [0036] 上記転動体 の は く 離発生 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 。
    [0037] 第 2 表 の 結果 に' よ り 、 表面粗 さ R m a Xが 1 . 0 か ら 2 . 1 に 変化す れ ば、 は く 離発生率 D は 1 0 %か ら 4 0 % に 変化す る 。 こ れか ら 推定す る と 、 第 1 表 に お け る サ ン プ ル No. 8 と Να 9 の ご と く 、 表面粗 さ が 1 . 0 6 卿か ら 1 . 5 2 に 変化 し た 場合、 は く 離発生 率 D は 1 0 %か ら 3 0 % に 変化 す る も の と 考え ら れる 。
    [0038] ま た、 油膜バ ラ メ ー タ Λ を計算す る と 、 転動体 が鐧球の場合、 そ の 表面粗 さ ば著 し く 小 さ い の で、 転走面の 表面粗 さ の 比がそ の ま ま パ ラ メ 一 タ Λ 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 Λ 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 No. 8 と No. 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 。
    [0039] 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 。 本発明 は、 こ の よ う な適正な酸化皮膜の 厚み t を 0 . 1卿 か ら 2 . 5 の 範囲で 設定す る 。 な お 、 酸化 皮膜 5 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 2 0 0 'C 以下 で 加熱保持 す る 方法や、 ま た 、 硝酸 ア ル コ ー 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 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    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 、 上記敏受 の 軌道輪 の 転走面 に厚 さ 0. 〜 2.5 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。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US4848934A|1989-07-18|Lightweight high performance titanium sliding contact bearing
    DE10016316B4|2004-07-08|Wälzlager und Verfahren zu dessen Herstellung
    KR0172097B1|1999-05-01|볼 및 롤러 베어링
    US6575635B1|2003-06-10|Multi-layer sliding bearing
    US6485581B2|2002-11-26|Bearing for main spindle of machine tool
    DE3000279C2|1996-10-10|Verfahren zur Herstellung eines Verbundgleitlagers
    KR100242577B1|2000-03-02|강철재 레이디얼 롤링 베어링
    KR100655366B1|2006-12-08|내열, 내마모, 저마찰 특성을 가지는 코팅제 및 이의코팅방법
    US2697645A|1954-12-21|Bearing assembly
    US20110142384A1|2011-06-16|Sliding element having a multiple layer
    US6770381B2|2004-08-03|Sliding bearing for internal combustion engine
    US5147140A|1992-09-15|Ball-and-roller bearing
    US20040190808A1|2004-09-30|Rolling bearings
    CA2208064C|2006-03-28|Self-aligning bearing for high temperature applications
    CN1308602C|2007-04-04|回转环
    US4696581A|1987-09-29|Rolling bearing
    Kotzalas et al.2010|Tribological advancements for reliable wind turbine performance
    US5397188A|1995-03-14|Rolling member
    JP2005195148A|2005-07-21|スラスト針状ころ軸受
    JP2003074566A|2003-03-12|転動装置
    US5997988A|1999-12-07|Machine part
    EP0695884A1|1996-02-07|Greased rolling bearing element with solid lubricant coating
    DE10112796A1|2001-10-31|Wälzgleitkörper, Verfahren zur Herstellung desselben und Wälzgleiteinheit
    EP1288512B1|2008-05-28|Truck pivot joint bearing and method of lubricating
    JP2002364648A|2002-12-18|転がり軸受
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH02190615A|1990-07-26|
    DE69009869D1|1994-07-21|
    US5150974A|1992-09-29|
    EP0407606B1|1994-06-15|
    EP0407606A1|1991-01-16|
    EP0407606A4|1991-06-12|
    JPH0689783B2|1994-11-14|
    DE69009869T2|1995-01-19|
    DE69009869T4|1995-08-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-07-26| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1990-07-26| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-09-14| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990901683 Country of ref document: EP |
    1990-11-15| CFP| Corrected version of a pamphlet front page|
    1990-11-15| CR1| Correction of entry in section i|Free format text: IN PAT.BUL.17/90,UNDER INID (51) "IPC" REPLACE THE EXISTING SYMBOL BY "F16C 33/62" |
    1991-01-16| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990901683 Country of ref document: EP |
    1994-06-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990901683 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1006557A|JPH0689783B2|1989-01-14|1989-01-14|グリース封入軸受|
    JP1/6557||1989-01-14||DE69009869A| DE69009869D1|1989-01-14|1990-01-12|Geschmiertes lager.|
    EP90901683A| EP0407606B1|1989-01-14|1990-01-12|Greased bearing|
    DE69009869T| DE69009869T4|1989-01-14|1990-01-12|Geschmiertes lager.|
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