球轴承以及球轴承的制造方法技术

提供一种球轴承，在高负载时，在夹持体不存在面压力局部地变高的部位，抑制龟裂的发生，进而实现长寿命化。具备一对夹持体(12、14)和在一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体(16)。一对夹持体各自的、与滚动体接触的部分的截面轮廓线(14a)在沿一对夹持体相对的第1方向(D1)最突出的位置(P)，曲率半径最小。截面轮廓线在截面内的与第1方向(D1)垂直的第2方向(D2)上，随着从位置(P)离开而曲率半径变大。截面轮廓线由单一函数构成。在将上述轮廓线的第2方向上的中点设为原点、将沿上述第2方向延伸的轴设为X轴并且将沿上述第1方向延伸的轴设为Y轴、将上述滚动体的半径设为R的情况下，上述截面轮廓线满足(1)式：X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】球轴承以及球轴承的制造方法
本专利技术涉及抑制龟裂的发生进而实现长寿命化的球轴承以及球轴承的制造方法。
技术介绍
在钢铁、造纸、风力发电以及矿山等各领域所使用的各种机械以及汽车和铁道车辆中利用各种球轴承。这些球轴承在被施加高负载的严酷的条件下使用，因此有可能局部发生龟裂。球轴承例如由JIS-B1518规定。在该规定中，在径向球轴承的情况下，优选内轮侧(外轮侧)的夹持体(区划形成滚珠(滚动球)移动的轨道的、球轴承的构成要素)的截面轮廓线具有滚珠直径的52％以下(53％以下)的槽曲率半径。另一方面，在推力球轴承的情况下，优选上轮侧和下轮侧的夹持体的截面轮廓线都具有滚珠直径的54％以下的槽曲率半径。然而，在该规定下的球轴承中，夹持体的截面轮廓线为具有单一的曲率半径的圆弧，因此无法充分确保负载时的滚珠与夹持体的接触面积。因此，尤其是在高负载时，高压施加于夹持体的与滚珠接触的部分，在该部分有可能发生龟裂。因此，近年来公开了：进一步减小施加于夹持体的压力从而抑制龟裂发生的球轴承(日本特开2009-174691号公报：专利文献1)和大幅度提高负载容量来抑制龟裂发生的滚动机械要素(日本特许第3608163号公报：专利文献2)。在专利文献1中公开了：具有由与滚珠的半径相同的半径的圆弧部和延长了该圆弧部的切线部构成的截面轮廓线的夹持体。根据专利文献1，相对于载荷适当选择圆弧部的周长，从而能够抑制差动滑动，并且能够充分确保滚珠与圆弧部的接触面积从而抑制施加于夹持体的面压力。另外，在专利文献2中公开了具有由复合圆弧构成的截面轮廓线的夹持体，该复合圆弧是使曲率半径不同的多个圆弧平滑地连续的多个圆弧并且宽度方向中央的曲率半径比较小、宽度方向两侧的曲率半径比较大。根据专利文献2，通过采用上述构成，能够减小施加于夹持体的压力，该压力降低对于夹持体的表面的滚动疲劳以及滚珠上爬也有利地发挥作用，并且也能够减小差动滑动。此外，除了专利文献1、2之外，还公开了：将滚珠的轨道形状设为二次曲线等的技术(日本特公昭40-7608号公报：专利文献3)和滚珠的轨道曲面的曲率半径随着从槽底向肩部行进而变化的技术(日本特开昭53-139047号公报：专利文献4)。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，像专利文献1(专利文献2)那样，在滚动体所接触的夹持体的截面轮廓线由圆弧与切线(多个圆弧)构成的情况下，存在以下可能：在高负载时，压力过度地施加于圆弧与切线的边界(圆弧彼此的边界)，进而发生龟裂从而无法实现球轴承的长寿命化。另外，像专利文献3(专利文献4)那样抽象地特定滚珠的轨道形状，从而不清楚是否能够切实地进行对施加于夹持体的压力的抑制。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供：在高负载时，抑制施加于夹持体的压力局部地变高从而抑制龟裂的发生，进而实现长寿命化的球轴承以及球轴承的制造方法。用于解决问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术人尤其对与滚动体接触的夹持体的面压力不会局部地变高的球轴承进行了研究，该夹持体区划形成滚动体移动的轨道。其结果，得到了以下见解：若不像曲线与曲线或曲线与直线那样由多个函数构成夹持体的与滚动体接触的部分的截面轮廓线，即，若由特定的单一函数构成该轮廓线，则在滚动体上面压力不会局部地变高，其结果，可抑制在球轴承上发生龟裂，进而能够实现球轴承的长寿命化。另外，本专利技术人对上述球轴承的制造方法也一并进行了研究。其结果，得到了以下见解：上述球轴承能够通过冷压入也可以通过切削得到，特别是，在冷压入的情况下，优选使用特定的圆弧形状模具。基于以上的见解，本专利技术人完成了专利技术。其要点如下。[1]一种球轴承，具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，其特征在于，上述一对夹持体各自的、与上述滚动体接触的部分的截面轮廓线在沿上述一对夹持体相对的第1方向最突出的位置，曲率半径最小，上述截面轮廓线在上述截面内的与上述第1方向垂直的第2方向上，随着从上述位置离开而曲率半径变大，上述截面轮廓线由单一函数构成，在将上述轮廓线的第2方向上的中点设为原点、将沿上述第2方向延伸的轴设为X轴并且将沿上述第1方向延伸的轴设为Y轴、将上述滚动体的半径设为R的情况下，上述截面轮廓线满足(1)式。表达式1X2/{2R(1+0.05)}＜Y＜X2/{2R(1-0.05)}···(1)[2]一种球轴承的制造方法，该球轴承具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，该球轴承的制造方法的特征在于，通过包括冷压入工序从而形成具有满足(3)式的轮廓线的凹部，该冷压入工序中，对夹持体材料冷压入接触面的截面形状满足(2)式的曲率半径为r的圆弧形状模具，在将上述滚动体的半径设为R、并且在上述球轴承的剖视时将沿上述一对夹持体相对的第1方向延伸的轴设为X轴且将沿与上述第1方向垂直的第2方向延伸的轴设为Y轴、将上述第1方向上的形成于上述夹持体的凹部的深度设为d的情况下，(2)式和(3)式分别为以下表达式：表达式2(R×d0.307/0.550)1/1.２８×(1-0.05)≤r≤(R×d0.307/0.550)1/1.２８×(1+0.05)···(2)表达式3X2/{2R(1+0.05)}＜Y＜X2/{2R(1-0.05)}···(3)[3]一种球轴承的制造方法，该球轴承具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，该球轴承的制造方法的特征在于，通过包括切削工序从而形成具有满足(4)式的轮廓线且深度为d的凹部，该切削工序中，对夹持体材料进行切削，在将上述滚动体的半径设为R、并且在上述球轴承的剖视时将沿上述一对夹持体相对的第1方向延伸的轴设为X轴且将沿与上述第1方向垂直的第2方向延伸的轴设为Y轴的情况下，(4)式为以下表达式：表达式4X2/{2R(1+0.05)}＜Y＜X2/{2R(1-0.05)}···(4)[4]根据上述[2]或[3]所述的球轴承的制造方法，通过上述冷压入工序或上述切削工序对上述夹持体材料进行加工，形成以上述深度d与满足(5)式的a之差(d-a)为上述第1方向上的凹部深度的中间体，接着，依次进行对上述中间体实施淬火、回火的热处理工序和对热处理后的中间体冷压入上述[2]所述的圆弧形状模具的冷压入工序。表达式50.1mm≤a≤0.2mm···(5)专利技术的效果在本专利技术的球轴承中，对区划形成滚珠移动的轨道的夹持体的、与滚动体接触的部分的截面轮廓线进行改良。其结果，根据本专利技术的球轴承，在高负载时，可避免在该夹持体上面压力局部地变高从而抑制龟裂的发生，进而能够实现球轴承的长寿命化。另外，根据本专利技术的球轴承的制造方法，能够适宜地得到具有上述性能的球轴承。附图说明图1是表示本专利技术的径向球轴承的俯视图。图2是图1所示的球轴承的一部分截面立体图。图3是表示图2的圆圈包围部分X的放大图。图4与构成本专利技术的球轴承的夹持体的截面轮廓线相关，是表示曲率半径的导出方法的图。图5是表示本专利技术的推力球轴承的分解立体图。图6是图5所示的球轴承的一部分截面立体图。图7是表示对构成球轴承的夹持体的截面轮廓线制作的FEM模型的图，(a)是以往的形状的情况，(b)是本专利技术预定的形状的情况。图8是表示实施了的两种分析的初始状态的模型图，(a)表示单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球轴承，具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，其特征在于，上述一对夹持体各自的、与上述滚动体接触的部分的截面轮廓线，在沿上述一对夹持体相对的第1方向最突出的位置，曲率半径最小，上述截面轮廓线在上述截面内的与上述第1方向垂直的第2方向上，随着从上述位置离开而曲率半径变大，上述截面轮廓线由单一函数构成，在将上述轮廓线的第2方向上的中点设为原点、将沿上述第2方向延伸的轴设为X轴并且将沿上述第1方向延伸的轴设为Y轴、将上述滚动体的半径设为R的情况下，上述截面轮廓线满足(1)式：表达式1X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.03 JP 2015-041794;2015.07.15 JP 2015-141361.一种球轴承，具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，其特征在于，上述一对夹持体各自的、与上述滚动体接触的部分的截面轮廓线，在沿上述一对夹持体相对的第1方向最突出的位置，曲率半径最小，上述截面轮廓线在上述截面内的与上述第1方向垂直的第2方向上，随着从上述位置离开而曲率半径变大，上述截面轮廓线由单一函数构成，在将上述轮廓线的第2方向上的中点设为原点、将沿上述第2方向延伸的轴设为X轴并且将沿上述第1方向延伸的轴设为Y轴、将上述滚动体的半径设为R的情况下，上述截面轮廓线满足(1)式：表达式1X2/{2R(1+0.05)}＜Y＜X2/{2R(1-0.05)}…(1)。2.一种球轴承的制造方法，该球轴承具备一对夹持体和在上述一对夹持体之间被夹持为能够移动的至少一个滚动体，该球轴承的制造方法的特征在于，通过包括冷压入工序从而形成具有满足(3)式的轮廓线的凹部，上述冷压入工序中，对夹持体材料冷压入接触面的截面形状满足(2)式的曲率半径为r的圆弧形状模具，在将上述滚动体的半径设为R、并且在上述球轴承的剖视时将沿上述一对夹持体相对的第1方向延伸的轴设为X轴且将沿与上述第1方向垂直的第2方向延...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田崇史，根石丰，成宫洋辉，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP