(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炭素クロム軸受鋼よりなる内輪の焼入の際に軌道面と内周面の冷却速度に差をつけて内周面を軌道面よりも遅く冷やし、軌道面近傍を圧縮応力状態にしたことを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
内輪の内周面の硬度を軌道面の硬度より下げたことを特徴とする請求項１の自動調心ころ軸受。
【請求項３】
内周面と軌道面の硬度差をＨＲＣ５以上としたことを特徴とする請求項２の自動調心ころ軸受。
【請求項４】
抄紙機用であることを特徴とする請求項１、２または３の自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は抄紙機のドライヤロール等で使用される自動調心ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抄紙機等で使用される自動調心ころ軸受は、テーパ穴を持った内輪をロールネックのテーパ部に比較的高いはめあい応力で固定して使用され、かつ、内輪に繰り返し転がり応力を受ける。特にドライヤーロール支持部は高温の蒸気の影響で油膜ができにくく、スミアリングの発生を招きやすい。そして、このスミアリングが軸受の寿命に大きく影響する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
抄紙機向け等の大型軸受の場合、製品が肉厚であるため、内輪全体を高硬度に焼入れするため焼入れ性の良い材料を使用する。その結果、内輪の表面と内部の冷却速度の差により最終的に軌道面に引張応力が残留する場合がある。厚肉品を表面と内部において硬度差がないように焼入れする場合には表面と内部において冷却速度差があり、内部が遅れてマルテンサイト変体による体積膨張を生ずるため、軌道面近傍は引張応力状態となるのである。軌道面に引張応力が残留すると軸受寿命に不利に作用するため問題となる。
【０００４】
なお、特開平６−３０７４５７号公報では、高いはめあい応力下で使用した場合でも内輪に割損が生じることが防止できるように、内輪の材料として浸炭鋼（肌焼鋼）を採用することが提案されているが、浸炭処理または浸炭窒化処理を要することからコストアップとなり経済的でない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、自動調心ころ軸受を、高炭素クロム軸受鋼を用いて経済的に、高いはめあい応力下でも長期使用に耐えられるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の自動調心ころ軸受は、軸受鋼よりなる内輪の内周面を軌道面よりも遅く冷やして軌道面と内周面の冷却速度に差をつけ、軌道面近傍を圧縮応力状態にしたものである。
【０００７】
内輪の内周面を軌道面よりも遅く冷やして軌道面と内周面の冷却速度に差をつけることにより、内周面側のミクロ組織を不完全焼入れ組織とする。たとえば、冷却剤の供給量、供給時間、冷却剤の冷却能のいずれか又は複数を、軌道面側と内周面側とで異ならせることよって、冷却速度差をつけることができる。その結果、軌道面側に比べて内周面側が、焼入れにより生じる体積膨張が少なくなり、軌道面に圧縮応力が残留することとなる。
【０００８】
結果として、内輪の内周面の硬度が軌道面の硬度より低くなる。内周面と軌道面の硬度差はＨＲＣ５以上とするのが好ましい。
【０００９】
内輪の材料に焼き入れ性を落とした材料すなわち低ジョミニ鋼を採用することにより、軌道面と内径面の冷却速度差が内周面のミクロ組織を不完全焼入れ組織とする上で有利に作用する。前記軸受鋼のジョミニ値は、肉厚にもよるが、８／１６″〜１２／１６″の範囲内に設定するのが好ましい。ここで、ジョミニ値とは、ＪＩＳＧ０５６１に規定された鋼の焼入性試験方法（一端焼入方法）によって得られた試験片の水冷端からの距離（１／１６インチ単位）、より具体的には、試験片の水冷端部から硬度ＨＲＣ５０の位置までの距離を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１にプランマブロックタイプの自動調心ころ軸受の例を示す。自動調心ころ軸受は、外周面に複列軌道（１２）を持った内輪（１０）と、内周面に球面軌道（２２）を持った外輪（２０）と、内・外輪（１０，２０）の軌道（１２，２２）間に転動自在に組み込まれた複列のたる形ころ（３０）と、各列のころ（３０）を所定間隔に保持する保持器（４０）を主要な構成要素とし、外輪（２０）はハウジング（６０）と嵌合し、内輪（１０）は、テーパ穴（１４）にて、ロール（５０）に嵌合したテーパスリーブ（５２）と嵌合し、ナット（５４）で軸方向に固定されている。なお、図示した構造のほか、ロール（５０）にテーパ部を形成し、このテーパ部に直接、内輪（１０）のテーパ穴（１４）を嵌合させることもある。
【００１１】
自動調心ころ軸受は外輪軌道の中心が軸受中心に一致しているため調心性があり、ハウジングの加工や荷重による軸のたわみなどで生じる内輪と外輪の傾きのある場合にも使用できるようになっている。また、ラジアル荷重、両方向のアキシャル荷重およびこれらの合成荷重を負荷する能力が大きいので、振動、衝撃荷重を受ける用途に適している。
【００１２】
図２および図３に、呼び番号２３０７６Ｋで表される自動調心ころ軸受の内輪を対象として行った比較テストの結果を示す。テストはそれぞれ表１に示す条件でテストピース（内輪）に熱処理を施したもので、その結果は表２のとおりである。
【００１３】
【表１】
0003905577.tif 000002
【００１４】
【表２】
0003905577.tif 000003
実施例
実施例のものにおける内輪は、材質をＳＵＪ３、そのジョミニ値を１１．８／１６″としたものである。
【００１５】
図２（Ａ）は、縦軸に硬さ（ＨＲＣ）、横軸に軌道面からの距離（ｍｍ）をとって内輪の断面硬度分布を示したグラフである。黒丸は同図中の略図に示すようにテーパ穴付き内輪の肉厚の厚い側の軌道面から所定の距離における硬さをプロットしたものであり、白丸は肉厚の薄い側の軌道面から所定の距離における硬さをプロットしたものである。同図より、軌道面付近の硬さが約６１ＨＲＣであるのに対して内周面の硬さは約５５ＨＲＣとなっていることが分かる。
【００１６】
図２（Ｂ）は、縦軸に残留応力（ＭＰａ）、横軸に軌道面からの距離（ｍｍ）をとってテストピースの熱処理後の残留応力分布を示したグラフである。同図より、軌道面から０．５ｍｍの範囲にわたって圧縮残留応力状態となっていることが分かる。
【００１７】
比較例
比較例のものにおける内輪は、材質がＳＵＪ３で、そのジョミニ値は１４／１６″であった。
【００１８】
図３（Ａ）は、縦軸に硬さ（ＨＲＣ）、横軸に軌道面からの距離（ｍｍ）をとったグラフであって、内輪の熱処理後の断面硬度分布を示している。黒丸は同図中の略図に示すようにテーパ穴付き内輪の肉厚の厚い側の軌道面から所定の距離における硬さをプロットしたものであり、白丸は肉厚の薄い側の軌道面から所定の距離における硬さをプロットしたものである。同図より、ほぼ全体的に約６１ＨＲＣの硬さであることが分かる。
【００１９】
図３（Ｂ）は、縦軸に残留応力（ＭＰａ）、横軸に軌道面からの距離（ｍｍ）をとったグラフであって、内輪の熱処理後の残留応力分布を示している。同図より、軌道面から０．１ｍｍ程度まではほぼ０ＭＰａであるが、それを越えると引張残留応力状態となっていることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動調心ころ軸受は、高炭素クロム軸受鋼よりなる内輪の焼入の際に軌道面と内周面の冷却速度に差をつけて内周面を軌道面よりも遅く冷やし、軌道面近傍を圧縮応力状態にしたものであるから、軌道面近傍が圧縮応力状態であることにより、嵌合による引張応力を緩和し、潤滑不具合（油膜切れ）等による不具合を防止することができる。しかも、本発明は、浸炭焼入等の追加の処理を要することなく、熱処理条件を変更するだけで経済的に実施をすることができる。
【００２１】
また、焼入温度と残留オーステナイト量の間に比例関係があり、焼入温度が高くなるほど残留オーステナイト量が多くなることは知られているとおりであるが、本発明によれば焼入温度が従来に比べて低くなるため、残留オーステナイト量が少なくなり経年変化がよくなるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動調心ころ軸受の構造を例示する縦断面図である。
【図２】実施例を説明するためのグラフであって、（Ａ）は軌道面からの距離と硬さの関係を示し、（Ｂ）は軌道面からの距離と残留応力分布を示す。
【図３】比較例を説明するためのグラフであって、（Ａ）は軌道面からの距離と硬さの関係を示し、（Ｂ）は軌道面からの距離と残留応力分布を示す。
【符号の説明】
１０  内輪
１２  軌道
１４  テーパ穴
２０  外輪
２２  軌道
３０  たる形ころ
４０  保持器
５０  ロール
５２  テーパスリーブ
５４  ナット
６０  ハウジング
【図１】
0003905577.tif 000004
【図２】
0003905577.tif 000005
【図３】
0003905577.tif 000006