JP2006250324A - Cage - Google Patents

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慎治 藤田
Hiroyuki Uchida
啓之 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of abnormal noise along with wear or self-excited oscillation to elongate the life. <P>SOLUTION: A cage 14 holds a plurality of balls 13 interposed between an inner race 11 and an outer race 12 to be capable of rolling. A surface layer of a base material of the cage 14 is covered with solid lubricant of 75% or higher and 95% or lower in area ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、油及びグリース潤滑される転がり軸受等の樹脂材料製転動装置用保持器に関し、転動装置用保持器の磨耗、保持器の自励振動が増大したことによる異常音、焼付きの防止技術に関する。   The present invention relates to a cage for a rolling device made of a resin material such as a rolling bearing that is lubricated with oil and grease. Abnormal noise and seizure due to increased wear of the cage for the rolling device and self-excited vibration of the cage. Related to prevention technology.

各種機械装置の回転部を支持するために、転動装置として、特に、転がり軸受が多く使われている。この種の転がり軸受においては、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪とを同心状に配置し、内輪軌道と外輪軌道との間に複数個の転動体を転動自在に配置し、各転動体を保持器で保持する構成が採用されている。この転がり軸受は、転動体の種類によって玉軸受ところ軸受に分けられ、これらがさらに形状や用途によっていくつかの種類に分類される。   In order to support the rotating part of various mechanical devices, in particular, rolling bearings are often used as rolling devices. In this type of rolling bearing, an inner ring having an inner ring raceway on an outer peripheral surface and an outer ring having an outer ring raceway on an inner peripheral surface are arranged concentrically, and a plurality of rolling elements are provided between the inner ring raceway and the outer ring raceway. A configuration is adopted in which the rolling elements are arranged so as to freely roll and each rolling element is held by a cage. These rolling bearings are classified into ball bearings or bearings depending on the type of rolling elements, and these are further classified into several types according to shape and application.

また、工作機械には、アンギュラ玉軸受が多く採用されている。このアンギュラ玉軸受は、内輪と外輪との間に複数個の玉が転動自在に配置され、各玉が保持器によって保持されるようになっている。   Also, many angular ball bearings are used in machine tools. In this angular ball bearing, a plurality of balls are rotatably arranged between an inner ring and an outer ring, and each ball is held by a cage.

転がり軸受などで使用される保持器としては、高速回転、自己潤滑性、低摩擦特性、軽量、耐蝕性、低騒音などが要求される環境下では、樹脂製の保持器が好んで使用され、高温並びに強度が必要な環境下では、金属製のもみ抜き保持器やプレス保持器が好んで使用されている。   For cages used in rolling bearings, etc., in environments where high-speed rotation, self-lubrication, low friction characteristics, light weight, corrosion resistance, low noise, etc. are required, resin cages are preferred. In an environment where high temperature and strength are required, metal machined cages and press cages are preferably used.

樹脂製保持器の中には、樹脂組成物を所定形状に成形したプラスチック保持器があり、樹脂組成物としては、材料コストと性能のバランスが良いことから、ガラス繊維を配合したポリアミド６（ナイロン６）やポリアミド６６（ナイロン６６）をベース樹脂とした樹脂組成物が多用されている。   Among the resin cages, there is a plastic cage in which a resin composition is molded into a predetermined shape, and the resin composition has a good balance between material cost and performance. 6) and resin compositions using polyamide 66 (nylon 66) as a base resin are frequently used.

また、転がり軸受の使用条件（温度や回転速度）によっては、より耐熱性に優れるポリアミド４６樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂をベース樹脂とした樹脂組成物も用いられている。   Depending on the usage conditions (temperature and rotational speed) of the rolling bearing, polyamide 46 resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, and polyimide (PI) resin, which are superior in heat resistance, can be used as the base resin. Resin compositions are also used.

一方、転動装置のうち転がり軸受、特に、ラジアルニードル軸受に用いられる保持器は、トランスミッションなどに幅広く使用されているプラネタリーギアを軸支するプラネタリーギア用軸受では、外方部材に当たるプラネタリーギアからの力の伝達が滑らかに行われるように、一般に、はすば歯車が使用されるため、力関係から、内方部材に当たるプラネタリーシャフトの走行跡がねじれ形となる。   On the other hand, the cage used for rolling bearings, particularly radial needle bearings among rolling devices, is a planetary gear bearing that supports planetary gears widely used in transmissions, etc. In general, since a helical gear is used so that force is smoothly transmitted from the gear, the running trace of the planetary shaft that hits the inner member is twisted from the force relationship.

さらに、この軸受は、１００００ｍｉｎ−1を超える回転数で使用されるので、プラネタリーギアとプラネタリーシャフトとの間にあるニードルローラを保持する保持器に関しては、ねじれ、遠心力が働くようになっている。このため、外方部材と保持器とが摺接するに伴う摩耗が著しく、最終的には軸受自体の不具合となる。 Further, since this bearing is used at a rotation speed exceeding 10,000 min- 1 , a twist and centrifugal force are applied to the cage that holds the needle roller between the planetary gear and the planetary shaft. ing. For this reason, the wear due to the sliding contact between the outer member and the cage is significant, which ultimately causes a problem with the bearing itself.

この対策としては、上述したように、保持器自体の軽量化の意味で樹脂製保持器を用いることが考えられるが、ラジアルニードル軸受は高速回転に使用されるため、摩耗が激しく、樹脂製保持器を使用することは困難であり、通常は、金属製の保持器が使用されている。   As a countermeasure, as described above, it is conceivable to use a resin cage in order to reduce the weight of the cage itself. However, since radial needle bearings are used for high-speed rotation, the wear is severe and the resin retainer is used. It is difficult to use a vessel, and usually a metal cage is used.

また、他の問題点として、ＣＯ2排出規制に伴う燃費向上の観点から、高速回転時の回転効率を高めるための潤滑油の低粘土化にあいまって、益々、高速回転時の耐焼付け性、あるいは希薄潤滑化における耐久性の向上が求められるようになってきている。 In addition, as another problem, from the viewpoint of improving the fuel efficiency associated with CO 2 emission regulation, seizure resistance at high speed rotation is becoming more and more combined with low clay of lubricating oil to increase the rotation efficiency at high speed rotation. Alternatively, improvement in durability in lean lubrication has been demanded.

次に、転動装置の一例として、工作機械用の主軸用スピンドルなどを支持するアンギュラ玉軸受においては、従来からジェット潤滑、オイルミスト、オイルエアーなどの油潤滑やグリース潤滑が採用されている。ところが、近年、スピンドルの高速化に伴い、微量な潤滑油を高速で間欠的に転がり軸受の軌道面や転動面に付着させるリーン潤滑や、グリースを間欠的に転がり軸受の空間内に補給する潤滑法が開発され、ｄｍＮ１００万以上（ｄｍ：転がり軸受のピッチ円直径（ｍｍ）、Ｎ：回転速度（ｍｉｎ−1））の高速化に対する性能が向上している。 Next, as an example of a rolling device, an angular contact ball bearing for supporting a spindle for a machine tool or the like conventionally employs oil lubrication such as jet lubrication, oil mist, oil air, or grease lubrication. However, in recent years, as the spindle speed increases, a small amount of lubricating oil is intermittently applied at a high speed to the rolling bearing raceway and rolling surface, and grease is intermittently replenished in the rolling bearing space. A lubrication method has been developed, and the performance for increasing dmN million or more (dm: pitch circle diameter (mm) of rolling bearing, N: rotational speed (min- 1 )) is improved.

このような環境で使用されるアンギュラ玉軸受は、高速回転時のグリース切れが起こりやすくなり、それに伴い、保持器の自励振動が増大し、異常音が発生することがある。さらに、摩擦による発熱が起こり、温度上昇を引き起こし、保持器の破損につながる恐れがある。   Angular ball bearings used in such an environment tend to run out of grease during high-speed rotation, and as a result, the self-excited vibration of the cage increases and abnormal noise may occur. In addition, heat generation due to friction may occur, causing a temperature rise, which may lead to breakage of the cage.

そこで、前述した問題点を防止するために、例えば、平均粒子径約１μｍ〜約２０μｍの二硫化モリブデンを約９５重量％以上含有した二硫化モリブデン投射用材料をショットピーニング装置を用いて投射速度１００ｍ／ｓ以上で投射するようにしたもの（特許文献１参照）、あるいは、ボールとねじ溝のうち両者の摺接部分に二硫化モリブデンの微粒子を噴射して衝突させ、摺接面に膜厚が０．５μｍ以下の潤滑材被膜を形成するようにしたもの（特許文献２参照）が提案されている。
特開２００２−３３９０８３号公報 特開２００４−６０７４２号公報 Therefore, in order to prevent the above-mentioned problems, for example, a molybdenum disulfide projecting material containing about 95% by weight or more of molybdenum disulfide having an average particle diameter of about 1 μm to about 20 μm is projected using a shot peening apparatus to a projection speed of 100 m. / S or more (see Patent Document 1), or between the ball and screw groove, the molybdenum disulfide fine particles are injected and collided with the sliding contact portion of both, and the sliding contact surface has a film thickness. A structure in which a lubricant film of 0.5 μm or less is formed (see Patent Document 2) has been proposed.
JP 2002-339083 A JP 2004-60742 A

上記プラネタリー軸受などにおいては、近年、トランスミッションの小型化により、プラネタリーギア（外方部材）の最高回転数についてさらなる高速化の要求があり、それに伴い、保持器にはさらなる遠心力がかかるため、それにより内方部材、あるいは外方部材との間で発生する保持器音、摩耗が懸念される。また、主軸用スピンドルなどを支持するアンギュラ玉軸受の高速化が予想され、転動体を保持する保持器の軽量化を維持しつつ、強度を損なわずに小型化、さらには保持器の自励振動が増大したことによる異常音を防止することが望まれている。   In the above planetary bearings and the like, due to the recent downsizing of transmissions, there has been a demand for further speeding up of the maximum rotational speed of the planetary gear (outer member), and accordingly, further centrifugal force is applied to the cage. Therefore, there is a concern about cage noise and wear generated between the inner member and the outer member. In addition, it is anticipated that angular ball bearings supporting spindles for spindles and the like will be sped up, while maintaining the weight of the cage that holds the rolling elements while reducing the size without compromising the strength, and the self-excited vibration of the cage It is desired to prevent abnormal noise due to an increase in the noise.

そこで、本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたものであり、摩耗や自励振動に伴う異常音の発生を防止し、長寿命化を達成することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to prevent the generation of abnormal noise due to wear and self-excited vibration and to achieve a long life.

前記課題を解決するために、本発明は、内方部材と外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体を保持する保持器において、前記保持器の母材の表面層は、面積率で７５％以上の固体潤滑材が被覆されてなることを特徴とする保持器を構成したものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a retainer for holding a plurality of rolling elements that are rotatably disposed between an inner member and an outer member, and a surface of a base material of the retainer. The layer constitutes a cage characterized by being coated with a solid lubricant of 75% or more in area ratio.

前記した手段によれば、保持器の母材の表面層に、面積率で７５％以上の固体潤滑材が被覆されているため、摩耗などの発生を遅延させて、長寿命化を図ることができる。   According to the above-described means, since the surface layer of the base material of the cage is coated with a solid lubricant having an area ratio of 75% or more, the occurrence of wear and the like can be delayed to extend the life. it can.

また、本発明は、内方部材と外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体を保持する保持器において、前記保持器の母材の表面層は、面積率で７５％以上、９５％以の固体潤滑材が被覆されてなることを特徴とする保持器を構成したものである。   Further, the present invention provides a cage that holds a plurality of rolling elements that are rotatably arranged between an inner member and an outer member, and the surface layer of the base material of the cage has an area ratio. The cage is characterized by being coated with 75% or more and 95% or less of a solid lubricant.

前記した手段によれば、保持器の母材の表面層に、面積率で７５％以上、９５％以下の固体潤滑材が被服されているため、摩耗などの発生を遅延させることができ、長寿命化を図ることができる。   According to the above-described means, the surface layer of the base material of the cage is coated with a solid lubricant having an area ratio of 75% or more and 95% or less. Life can be extended.

前記保持器を構成するに際しては、固体潤滑材の被膜厚さを、０．０５μｍ以上、８．０μｍ以下にすることが望ましい。固体潤滑材の被膜厚さを０．０５μｍ以上とすることにより、良好な潤滑性を保つことができ、厚さを０．８μｍ以下とすることにより、十分な強度の固体潤滑材被膜が得られ、長寿命化が図れる。   When configuring the cage, it is desirable that the film thickness of the solid lubricant be 0.05 μm or more and 8.0 μm or less. By setting the film thickness of the solid lubricant to 0.05 μm or more, good lubricity can be maintained, and by setting the thickness to 0.8 μm or less, a solid lubricant film with sufficient strength can be obtained. Longer life can be achieved.

また、保持器の母材に、前処理として、ディンプル（凹部）を形成し、このディンプルの深さを０．１〜８μｍとすることで、固体潤滑材被膜と母材との結合を良好にすることができ、さらに長寿命化を図ることができる。また保持器の母材は金属材料で構成することが望ましい。   Further, as a pretreatment, dimples (concave portions) are formed in the base material of the cage, and the depth of the dimples is set to 0.1 to 8 μm, so that the solid lubricant film and the base material are well bonded. In addition, the service life can be extended. The base material of the cage is preferably made of a metal material.

また、本発明は、外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えてなる転動装置において、前記保持器として、前記いずれかのものを用いてなる転動装置を構成したものである。   In addition, the present invention holds an outer member, an inner member, a plurality of rolling elements arranged to roll between the outer member and the inner member, and the plurality of rolling elements. In the rolling device comprising the cage, the rolling device using any one of the above as the cage is configured.

前記課題を解決するに際しては、保持器の母材の表面に被覆される固体潤滑材の面積率並びにその膜厚と前処理の深さの効果などに着眼してなされたものである。すなわち、本発明者らは、保持器の母材の表面に被覆される固体潤滑材の被膜の最適な面積率並びに固体潤滑材被膜の最適な膜厚、さらに、前処理としての形状に関して鋭意研究を重ねた。   In solving the above-described problems, the inventors have focused on the area ratio of the solid lubricant coated on the surface of the base material of the cage, the effect of the film thickness and the depth of the pretreatment, and the like. That is, the present inventors have conducted intensive research on the optimum area ratio of the solid lubricant film coated on the surface of the base material of the cage, the optimum film thickness of the solid lubricant film, and the shape as a pretreatment. Repeated.

その結果、母材の表面層に所定量の固体潤滑材被膜を形成することにより、表面での金属間接触が抑えられ、保持器の自励振動の増大に伴う異常音の発生を防止する。また、摩擦等が低減され、さらには金属接触の低減による発熱を防止できる固体潤滑材被膜の最適な面積率を見出し、さらには最適な膜厚をも見出した。   As a result, by forming a predetermined amount of the solid lubricant film on the surface layer of the base material, the metal-to-metal contact on the surface is suppressed, and the generation of abnormal noise accompanying the increase in the self-excited vibration of the cage is prevented. In addition, the present inventors have found an optimum area ratio of the solid lubricant film that can reduce friction and the like and can prevent heat generation due to a reduction in metal contact, and has also found an optimum film thickness.

そして、さらに長寿命化を図るために、前処理を施すことが有効であり、前処理としての形状を見出した。この前処理としては、射出成形時の金型にショットピーニングなどで凹凸を形成しておけば、打ち抜き時に必然的に保持器表面に凹凸が形成され、表面の凹部で固体潤滑材被膜をトラップして転動中も固体潤滑材被膜の効果を持続させ、さらなる表面損傷の防止を図ることができる。   In order to further extend the life, it is effective to perform pretreatment, and the shape as pretreatment has been found. As this pretreatment, if unevenness is formed on the mold during injection molding by shot peening or the like, unevenness is inevitably formed on the surface of the cage during punching, and the solid lubricant film is trapped in the recesses on the surface. Thus, the effect of the solid lubricant film can be maintained even during rolling, and further surface damage can be prevented.

また、他の方法としては、保持器にショットピーニングによりディンプル（窪み）を付けて表面形状を所定の粗さとすれば、同様に長寿命化が図れる。また外周面並びにポケット部での金属接触を防止することで、保持器の自励振動が増大したことによる異常音の発生、発熱を防止し、さらなる高速化、小型化も実現することを見出した。   As another method, if the cage is provided with dimples (dents) by shot peening so that the surface shape has a predetermined roughness, the life can be similarly extended. It was also found that by preventing metal contact at the outer peripheral surface and pocket part, abnormal noise and heat generation due to increased self-excited vibration of the cage were prevented, and higher speed and downsizing were also realized. .

次に、本発明に係る保持器の臨界的意義等について以下に説明する。   Next, the critical significance of the cage according to the present invention will be described below.

[固体潤滑材の被膜面積率が７５％以上]
金属接触による摩擦、保持器の自励振動が増大したことによる異常音、並びに温度上昇が起こる環境下において、保持器の母材の表面層に、固体潤滑材を被覆すると、被覆しないときに比べて、格段に長寿命傾向が得られる。この効果は、固体潤滑材の被膜面積率が最低でも７５％でないと得られない。 [The coating area ratio of solid lubricant is 75% or more]
In an environment where friction due to metal contact, abnormal noise due to increased self-excited vibration of the cage, and temperature rise occur, the surface layer of the cage base material is coated with a solid lubricant compared to when it is not coated. Thus, a much longer life trend can be obtained. This effect cannot be obtained unless the coating area ratio of the solid lubricant is at least 75%.

[固体潤滑材の被覆面積率が７５％以上、９５％以下]
金属接触による摩擦、保持器の自励振動が増大したことによる異常音、並びに温度上昇が起こる環境下において、保持器の母材の表面層に固体潤滑材を被覆すると、被覆しないときに比較して、格段に長寿命傾向が得られる。この効果は、最低でも固体潤滑材の被膜面積率が７５％以上でないと得られない。一方、固体潤滑材の被膜面積率が９５％以上であると、この効果が飽和するだけでなく、被膜が脱落しやすくなり、固体潤滑材が脱落した場合には、異物となり、音響不良並びに振動の上昇を引き起こすため、９５％とした。 [The area coverage of the solid lubricant is 75% or more and 95% or less]
In an environment where friction due to metal contact, abnormal noise due to increased self-excited vibration of the cage, and temperature rise occur, the surface layer of the cage base material is coated with solid lubricant compared to when it is not coated. Thus, a much longer life trend can be obtained. This effect cannot be obtained unless the coating area ratio of the solid lubricant is 75% or more. On the other hand, when the coating area ratio of the solid lubricant is 95% or more, not only this effect is saturated, but also the coating is liable to fall off. In order to cause the increase of 95%, it was set to 95%.

[凹部の深さが０．１〜８μｍ]
保持器の母材の表面層に固体潤滑材を被覆する際に、凹部があれば固体潤滑材を充填することができるため、母材の表面層に凹部がなく被覆される場合と比較して格段に長寿命傾向を示す。この効果は、最低でも、凹部の深さが０．１μｍ以上でないと得られない。一方、凹部の深さが８μｍを超えると、この効果が飽和するため、８μｍ以下とした。また上記効果を確実なものにするために、さらに好ましい範囲は、０．５〜５．０μｍである。 [The depth of the recess is 0.1 to 8 μm]
When covering the surface layer of the base material of the cage with the solid lubricant, if there is a recess, it can be filled with the solid lubricant, so compared to the case where the surface layer of the base material is coated without a recess It shows a long life trend. This effect cannot be obtained unless the depth of the recess is 0.1 μm or more. On the other hand, when the depth of the concave portion exceeds 8 μm, this effect is saturated, so the thickness is set to 8 μm or less. Moreover, in order to make the said effect reliable, a more preferable range is 0.5-5.0 micrometers.

本発明によれば、異常音の発生を防止できるとともに、長寿命化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the generation of abnormal noise and to extend the service life.

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る転がり軸受の縦断面図、図２は保持器の斜視図である。図１及び図２において、転がり軸受１０は、転動装置の一要素として、円環状の内輪（内方部材）１１と、円環状の外輪（外方部材）１２とを備えており、内輪１１と外輪１２との間には保持器１４が配設されている。保持器１４の各ポケット部１４ａには転動体としての玉１３が転動自在に配置され、各玉１３は保持器１４に保持されている。玉１３と保持器１４との間などにはグリースなどの潤滑剤が封入されており、玉１３の周囲は内輪１１、外輪１２及びシール１５によって覆われ、封入されたグリースが外部に漏洩するのがシール１５によって防止されるようになっているとともに、外部からの異物が侵入するのをシール１５が防止するようになっている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a rolling bearing according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a cage. 1 and 2, the rolling bearing 10 includes an annular inner ring (inner member) 11 and an annular outer ring (outer member) 12 as elements of the rolling device. A cage 14 is disposed between the outer ring 12 and the outer ring 12. In each pocket portion 14a of the retainer 14, balls 13 as rolling elements are rotatably arranged, and each ball 13 is retained by the retainer 14. A lubricant such as grease is sealed between the ball 13 and the cage 14, and the periphery of the ball 13 is covered with the inner ring 11, the outer ring 12 and the seal 15, and the sealed grease leaks to the outside. Is prevented by the seal 15, and the seal 15 prevents entry of foreign matter from the outside.

一方、工作機械に用いられるアンギュラ玉軸受２０は、図３及び図４に示すように、円環状の内輪２１と円環状の外輪２２とが同心状に配置されており、内輪２１と外輪２２との間に円環状の保持器２４が配設されている。保持器２４の各ポケット部２４ａには転動体としての玉２３が転動自在に挿入されており、各玉２３は保持器２４によって保持されるようになっている。   On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the angular ball bearing 20 used in the machine tool has an annular inner ring 21 and an annular outer ring 22 arranged concentrically. An annular retainer 24 is disposed between them. Balls 23 as rolling elements are rotatably inserted into the pockets 24 a of the cage 24, and the balls 23 are held by the cage 24.

また、ラジアルニードル軸受３０は、図５に示すように、複数のころ３０ａと、各ころ３０ａを等間隔に保持するケージ型の保持器３０ｂとを備えており、保持器３０ｂは、一対のリング状部３０ｃ、３０ｃと、これらを連結する柱部３０ｄとから構成されている。柱部３０ｄは、中央領域が半径方向内方にシフトした構成となっており、リング状部３０ｃ、３０ｃの外周面及びこれに接続する柱部３０ｄの両端部外周面が、レース軌道面３１ａに近接して配置されている。   Further, as shown in FIG. 5, the radial needle bearing 30 includes a plurality of rollers 30a and a cage-type cage 30b that holds the rollers 30a at equal intervals. The cage 30b includes a pair of rings. It is comprised from the shape parts 30c and 30c and the pillar part 30d which connects these. The column portion 30d has a configuration in which the central region is shifted inward in the radial direction, and the outer peripheral surfaces of the ring-shaped portions 30c and 30c and the outer peripheral surfaces of both end portions of the column portion 30d connected thereto are formed on the race track surface 31a. Closely arranged.

前記各実施例における保持器１４、２４、３０ｂのうち例えば、保持器３０ｂの母材の表面層には面積率で７５％以上、９５％以下の固体潤滑材が被覆され、この固体潤滑材の被膜厚さは０．０５μｍ以上、８．０μ以下になっており、各保持器の母材には、前処理として、ディンプル（窪み）が形成され、ディンプルの深さは０．１〜８μｍになっている。   Of the cages 14, 24, 30 b in each of the above embodiments, for example, the surface layer of the base material of the cage 30 b is coated with a solid lubricant of 75% or more and 95% or less in area ratio. The film thickness is 0.05 μm or more and 8.0 μm or less, and dimples (dents) are formed as a pretreatment on the base material of each cage, and the depth of the dimples is 0.1 to 8 μm. It has become.

保持器３０ｂの母材に固体潤滑材を被膜するときの形成方法としてはショットピーニング装置を用い、固体潤滑材被膜を形成した。具体的な方法としては、ショットピーニング装置を用い、固体潤滑材として、例えば、錫（高純度化学研究所製：ＳＮ１０１０４）を噴射圧力２．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ2、噴射時間１０〜２０ｍｉｎとした。樹脂製保持器は強度が低いため、噴射速度７５ｍ／ｓ以下とし、保持器表面に噴射した。なお、保持器の重量を０．２〜１．０ｋｇｆとした。 As a forming method for coating the base material of the cage 30b with a solid lubricant, a shot peening apparatus was used to form a solid lubricant film. As a specific method, a shot peening apparatus is used, and as a solid lubricant, for example, tin (manufactured by High-Purity Chemical Laboratory: SN10104) is used at an injection pressure of 2.0 to 9.0 kg / cm 2 and an injection time of 10 to 20 min. It was. Since the resin cage has low strength, the jet speed is set to 75 m / s or less and sprayed onto the cage surface. The weight of the cage was 0.2 to 1.0 kgf.

保持器３０ｂの母材の表面層に形成された固体潤滑材の被膜の面積率を算出する方法としては、転動体の転動表面をＥＰＭＡにより観察（倍率×２０００、３０視野）し、被膜を施した表面の２００μｍ四方を１０００倍に拡大した際に、被膜前の元素特性が、Ｘ線強度の１０倍以上の強度を有する領域に被膜が形成されているとし、その結果を画像解析して被膜後の被膜面積率を導出し、その平均値として求めた。結果はいずれも請求項に記載した面積率の範囲内にあることを確認している。   As a method of calculating the area ratio of the solid lubricant film formed on the surface layer of the base material of the cage 30b, the rolling surface of the rolling element is observed with EPMA (magnification × 2000, 30 fields of view), and the film is coated. When the 200 μm square of the applied surface is magnified 1000 times, it is assumed that the film is formed in a region where the element characteristic before the film has an intensity of 10 times or more of the X-ray intensity. The coating area ratio after coating was derived and obtained as the average value. It is confirmed that all the results are within the range of the area ratio described in the claims.

また、膜厚の算出方法としては、保持器を切断し、バフ研磨で鏡面仕上げし、電子顕微鏡で観察（倍率×５０００、３０視野）した。さらに詳細に説明すると、それぞれの１視野について、横方向に被覆面が横断するように観察し、縦方向に６分割を行い、この５点の平均値を求め、それを１視野当たりの膜厚とし、さらに３０視野において平均膜厚とした。   In addition, as a method for calculating the film thickness, the cage was cut, mirror-finished by buffing, and observed with an electron microscope (magnification × 5000, 30 fields of view). More specifically, each field of view is observed so that the covering surface crosses in the horizontal direction, and is divided into 6 in the vertical direction, and an average value of these five points is obtained, and the film thickness per field of view is obtained. And an average film thickness in 30 fields of view.

本実施例においては一例として、固体潤滑材として錫を用いたが、同様な効果が得られれば、特に限定されるものではなく、他の固体潤滑材としては、二硫化モリブデン、ポリエチレン、フッ素樹脂、ナイロン、ポリアセタール、ポリオレフィン、ポリエステル、ＰＴＦＥ、金属石鹸、ＭｏＳ2、ＷＳ2、ＢＮ、黒煙、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、錫合金が挙げられる。保持器の母材に固体潤滑材を被膜する前処理としてのディンプルの形成方法としては、ショットピーニング装置を用い、保持器を作製するときに用いられる射出成形の金型にショットピーニングを行った。ショットピーニングに関しては、ＪＩＳＲ６００１による平均粒径４５μｍの鋼球、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ガラスビーズなどのショット材を用いて、ショットピーニングの条件と同等の条件で行った。 In this example, tin was used as a solid lubricant as an example, but it is not particularly limited as long as similar effects can be obtained. Other solid lubricants include molybdenum disulfide, polyethylene, and fluororesin. , Nylon, polyacetal, polyolefin, polyester, PTFE, metal soap, MoS 2 , WS 2 , BN, black smoke, calcium fluoride, barium fluoride, and tin alloy. As a method for forming dimples as a pretreatment for coating the base material of the cage with the solid lubricant, shot peening was performed on an injection mold used for producing the cage. Shot peening was performed under the same conditions as those of shot peening using shot materials such as steel balls, SiC, SiO 2 , Al 2 O 3 and glass beads having an average particle diameter of 45 μm according to JIS R6001.

本実施例においては、前処理として、金型にショットピーニングに用いたが、保持器自体にショットピーニングを行う方法、あるいは、金型並びに保持器自体にバレルとショットピーニングを行う方法でも構わない。   In this embodiment, the pre-process is used for shot peening on the mold, but a method of performing shot peening on the cage itself or a method of performing barrel and shot peening on the mold and the cage itself may be used.

得られたディンプルの深さを測定する方法としては、三次元非接触表面形状計測システムにより観察（倍率×１００、３０視野）し、得られた画像を断面プロファイルに変換し、Ｘ方向、Ｙ方向をそれぞれ５断面測定し、その結果を平均値として求めた。結果はいずれも請求項に記載したディンプルの深さの範囲であることを確認している。   As a method of measuring the depth of the obtained dimple, observation (magnification × 100, 30 fields of view) using a three-dimensional non-contact surface shape measurement system, converting the obtained image into a cross-sectional profile, X direction, Y direction 5 sections were measured, and the results were obtained as average values. It has been confirmed that all the results are in the dimple depth range described in the claims.

本実施例に関し、ラジアルニードル軸受３０の各部位（ころ３０ａ、保持器３０ｂ、柱部３０ｃ）はＳＵＪ２から作製し、８４０℃でＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気で３時間浸炭窒化後、油焼き入れして焼戻しを行い、表面層の残留オーステナイト量を１５〜４０容量％とし、且つ表面硬度をＨＲＣ６２〜６７（Ｈｖ７４６〜９００）に調整したものを用いた。そして、保持器に関しては、ナイロン６６から作製したものを使用したが、材質については何ら限定されるものではなく、ポリアミド４６樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの樹脂材料でもよい。   Regarding this example, each part (roller 30a, cage 30b, column part 30c) of the radial needle bearing 30 is manufactured from SUJ2, and after carbonitriding in an atmosphere of RX gas + enrich gas + ammonia gas at 840 ° C. for 3 hours, The oil was quenched and tempered, and the amount of retained austenite of the surface layer was adjusted to 15 to 40% by volume and the surface hardness was adjusted to HRC 62 to 67 (Hv 746 to 900). The cage made of nylon 66 was used, but the material is not limited in any way, such as polyamide 46 resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, etc. Resin material may be used.

本実施例に関しては、上記条件でＳＵＪ２に浸炭窒化を行ったものを用いたが、ＳＵＪ２に浸炭窒化を行わないもの、すなわち、ズブ焼き、並びにＳＣＭ４２０、ＳＣｒ４２０などに浸炭窒化、浸炭を行いって表面硬化させたものでもよい。   For this example, SUJ2 that was carbonitrided under the above conditions was used, but SUJ2 was not carbonitrided, that is, that it was burned, carbonitrided and carburized on SCM420, SCr420, etc. The surface may be hardened.

以下、寿命試験条件を示す。   The life test conditions are shown below.

供試軸受サイズ（内径×外形×高さ）：ｆ３９×ｆ４６×４４（ｍｍ）
ころ寸法：ｆ３．５×３４．８（ｍｍ）
外輪回転速度：１２０００ｍｉｎ−1
荷重：動定格荷重の１５％（Ｐ／Ｃ＝０．１５）
潤滑油：鉱油ＶＧ１０
周囲温度：室温（約２８℃）
軸受温度：内輪（軸）１００〜１１０℃
試験個数：１０個
なお、試験終了条件は、初期振動数の５倍並びに、内輪が１５０℃となった段階で試験を停止した。初期振動数の５倍になったときは、実体顕微鏡において損傷の有無を確認した。内輪が１５０℃となった場合においては、焼き付けによる損傷と判断し、破損とした。 Test bearing size (inner diameter x outer shape x height): f39 x f46 x 44 (mm)
Roller dimensions: f3.5 × 34.8 (mm)
Outer ring rotation speed: 12000min- 1
Load: 15% of dynamic load rating (P / C = 0.15)
Lubricating oil: Mineral oil VG10
Ambient temperature: Room temperature (about 28 ° C)
Bearing temperature: Inner ring (shaft) 100-110 ° C
Number of tests: 10 The test was terminated when the test was completed at a stage where the inner ring reached 150 ° C. and 5 times the initial frequency. When it became 5 times the initial frequency, the presence or absence of damage was confirmed with a stereomicroscope. When the inner ring reached 150 ° C., it was determined that the damage was caused by baking, and the damage was determined.

次の表１と図６に実施例並びに比較例を示す。表１と図６に示す寿命比は、比較例１の寿命時間を基準（１．０）とし、これに対する比で表した。なお、比較例１は、従来技術であり、何も処理していない金型に射出成形により得られたナイロン６６を用いた保持器である。   Table 1 and FIG. 6 show examples and comparative examples. The life ratio shown in Table 1 and FIG. 6 was expressed as a ratio with respect to the life time of Comparative Example 1 as a reference (1.0). Comparative Example 1 is a conventional technique and is a cage using nylon 66 obtained by injection molding in a mold that has not been processed at all.

Figure 2006250324
表１中の実施例１〜２４は本発明によりショットピーニングで保持器の母材表面に固体潤滑材を面積率で７５％以上、あるいは７５％以上、９５％以下被覆してものであり、これらは、従来技術である比較例１と比較して格段に長寿命傾向を示し、５．２倍以上であった。
Figure 2006250324
 Examples 1 to 24 in Table 1 are obtained by coating the surface of a base material of a cage with a solid lubricant by 75% or more, or 75% or more and 95% or less by shot peening according to the present invention. Compared with the comparative example 1 which is a prior art, it showed a long life tendency and was 5.2 times or more.

実施例１〜８は母材の表面層に前処理として微細なディンプルを形成させないものであり、実施例７〜１６は母材の表面に前処理として微細なディンプルを形成させたものである。好ましくは母材の表面層に前処理として微細なディンプルを形成させることが有効であり、さらに好ましくは、実施例２１〜２４のように、微細なディンプルの深さを０．１〜８．０μｍとすることが好ましいことが分かる。   In Examples 1-8, fine dimples are not formed on the surface layer of the base material as a pretreatment, and in Examples 7-16, fine dimples are formed on the surface of the base material as a pretreatment. Preferably, it is effective to form fine dimples as a pretreatment on the surface layer of the base material, and more preferably, the depth of fine dimples is set to 0.1 to 8.0 μm as in Examples 21 to 24. It turns out that it is preferable.

同様に、実施例１７〜２０により、被膜厚さを０．１〜８．０μｍとすることが好ましいことが分かる。   Similarly, it can be seen from Examples 17 to 20 that the film thickness is preferably 0.1 to 8.0 μm.

比較例２〜５は平均被膜厚さが０．１〜５．０μｍのものであるが、被膜面積率が推奨範囲から外れたものである。比較例２は実施例２と被膜面積率が異なるだけである。以下同様に、比較例３は実施例１３、比較例６は実施例５、比較例７は実施例１０と被膜面積率が異なるだけである。   In Comparative Examples 2 to 5, the average film thickness is 0.1 to 5.0 μm, but the film area ratio is out of the recommended range. Comparative Example 2 differs from Example 2 only in the coating area ratio. Similarly, Comparative Example 3 differs from Example 13 in Comparative Example 6, Example 5 in Comparative Example 6, and Comparative Example 7 in Example 10 except for the coating area ratio.

このように、表１と図６の試験結果から分かるように、面積率が最も有効な因子であり、従来のように、ただ単に膜厚を規定しただけでは有効な手段とはなりえず、表１と図６からその結果は明確に分かる。   Thus, as can be seen from the test results in Table 1 and FIG. 6, the area ratio is the most effective factor, and as in the prior art, simply defining the film thickness cannot be an effective means, The results are clearly understood from Table 1 and FIG.

なお、本実施例においては、ラジアルニードル軸受３０を用いた実験について述べたが、ラジアルニードル軸受３０に限定されるものではなく、転動装置に用いる保持器として、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、スラスト玉軸受などの玉軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、スラストころ軸受、針状ころ軸受などのころ軸受、ボールねじ、リニアガイド、直動ベアリングなどの直動装置、トロイダル無段変速機などの樹脂製保持器においても有効な作用効果が得られる。   In the present embodiment, the experiment using the radial needle bearing 30 was described. However, the present invention is not limited to the radial needle bearing 30, and as a cage used in the rolling device, a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, Linear motion such as ball bearings such as self-aligning ball bearings, thrust ball bearings, cylindrical roller bearings, self-aligning roller bearings, thrust roller bearings, needle roller bearings, ball screws, linear guides, linear motion bearings, etc. Effective effects can be obtained even in resin cages such as devices and toroidal continuously variable transmissions.

以上のように、本実施例によれば、保持器３０ｂの母材の表面層に、面積率で７５％以上あるいは７５％以上、９５％以下の固体潤滑材を被覆するようにしたため、摩耗を防止し、長寿命化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the surface layer of the base material of the cage 30b is coated with the solid lubricant of 75% or more, 75% or more, and 95% or less in terms of area ratio. This can prevent and extend the service life.

本発明の一実施例を示す転がり軸受の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the rolling bearing which shows one Example of this invention. 保持器の斜視図。The perspective view of a holder | retainer. アンギュラ玉軸受の要部縦断面図。The principal part longitudinal cross-sectional view of an angular contact ball bearing. アンギュラ玉軸受用保持器の斜視図。The perspective view of the cage for angular ball bearings. ラジアルニードル軸受の要部断面図。The principal part sectional drawing of a radial needle bearing. 実施例と比較例についての被膜面積率と寿命比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the film area ratio and lifetime ratio about an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 転がり軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 玉
１４ 保持器
２０ アンギュラ玉軸受
２１ 内輪
２２ 外輪
２３ 玉
２４ 保持器
３０ ラジアルニードル軸受
３０ａ ころ
３０ｂ 保持器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rolling bearing 11 Inner ring 12 Outer ring 13 Ball 14 Cage 20 Angular contact ball bearing 21 Inner ring 22 Outer ring 23 Ball 24 Cage 30 Radial needle bearing 30a Roller 30b Cage

Claims (6)

内方部材と外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体を保持する保持器において、前記保持器の母材の表面層は、面積率で７５％以上の固体潤滑材が被覆されてなることを特徴とする保持器。   In a cage that holds a plurality of rolling elements that are movably disposed between an inner member and an outer member, the surface layer of the base material of the cage has a solid lubrication of 75% or more in area ratio A cage characterized by being coated with a material. 内方部材と外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体を保持する保持器において、前記保持器の母材の表面層は、面積率で７５％以上、９５％以の固体潤滑材が被覆されてなることを特徴とする保持器。   In a cage that holds a plurality of rolling elements disposed between an inner member and an outer member so as to roll freely, the surface layer of the base material of the cage is 75% or more and 95% in area ratio. A cage characterized by being coated with the following solid lubricant. 前記固体潤滑材の被膜厚さは、０．０５μｍ以上、８．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の保持器。   3. The cage according to claim 1, wherein a film thickness of the solid lubricant is 0.05 μm or more and 8.0 μm or less. 前記保持器の母材には、前処理として、ディンプルが形成され、前記ディンプルの深さは０．１〜８μｍであることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか1項に記載の保持器。   4. The dimple is formed in the base material of the cage as a pretreatment, and the depth of the dimple is 0.1 to 8 μm. 5. The cage described. 前記保持器の母材は金属材料で構成されてなることを特徴とする請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の保持器。   The retainer according to any one of claims 1, 2, 3, and 4, wherein the base material of the retainer is made of a metal material. 外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えてなる転動装置において、前記保持器として、請求項１、２、３、４または５のうちいずれか1項に記載のものを用いてなることを特徴とする転動装置。   An outer member, an inner member, a plurality of rolling elements that are rotatably disposed between the outer member and the inner member, and a cage that holds the plurality of rolling elements. A rolling device according to any one of claims 1, 2, 3, 4 and 5, wherein the cage is the one described in any one of claims 1, 2, 3, 4 and 5.
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