JP2009008135A

JP2009008135A - Bearing unit

Info

Publication number: JP2009008135A
Application number: JP2007168647A
Authority: JP
Inventors: Masahito Kobayashi; 将人小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remarkably reduce the frequency of maintenance and inspection of a bearing. <P>SOLUTION: A cap 3 equipped with a flange part 3A is integrally fixed in the rotating direction on a tip end face of a rotary shaft 1, an end face of a backing ring 5A is abutted on a face facing a bearing 2 side of the flange part 3A, and the other end face of the backing ring 5A abuts on an end face of an inner ring 2c. On the other hand, a tapered part 1A whose diameter is increased on a central side and a large diameter part 1B are formed further toward the central part of the rotary shaft 1 than a position where the bearing 2 is fixed on the rotary shaft 1, a backing ring 5B is externally fitted on the tapered part 1A, an inner end of the backing ring 5B is abutted on a tip end side stepped part 1C of the large diameter part 1B, and the tip end face of the backing ring 5B abuts on an end face of an inner ring 2d. Further, a coating for absorbing stress variation in the axial direction is formed on each of an end face 5a of the backing ring 5A abutting on the end face of the inner ring 2c and an end face 5b of the backing ring 5B abutting on the end face of the inner ring 2d. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、軸受ユニットに関し、特に、軸受の端面に当接して該軸受を回転軸に固定するバッキングリングを備えた軸受ユニットにおいて、それら軸受端面とバッキングリングとの接触面の磨耗を低減できるようにしたものである。 The present invention relates to a bearing unit, and in particular, in a bearing unit having a backing ring that abuts against an end surface of the bearing and fixes the bearing to a rotating shaft, wear of contact surfaces between the bearing end surface and the backing ring can be reduced. It is a thing.

近年、陸上輸送の高速化に伴い、鉄道車両においても、車軸用軸受の連続使用時間を延長したいという要求がある。つまり、保守点検の頻度を低減できる軸受ユニットの開発要求がある。
そして、かかる要求に対して従来は、シール構造を改良することにより、軸受外部からの異物の侵入を極力防止する、或いは、軸受が固定されるハウジング端面を軸受と同じ材質にするとともに、焼入れ処理を施してその硬度を上げることにより、微小磨耗による微粉発生を抑制して潤滑剤としてのグリースの劣化を防止する、等の改善を図っていた。
また、かかる要求に対して従来は、特許文献１に記載されているような車軸用軸受けを用いて、使用中の車両（在姿車両）でも、密封コロ軸受けを分解することなくグリースの状態を点検可能とする、等の改善を図っていた。
特開２００３−３０１９９７号公報 In recent years, with the increase in speed of land transportation, there is a demand for extending the continuous use time of axle bearings also in a railway vehicle. In other words, there is a demand for developing a bearing unit that can reduce the frequency of maintenance and inspection.
In response to such demands, conventionally, the seal structure has been improved to prevent entry of foreign matter from the outside of the bearing as much as possible, or the housing end surface to which the bearing is fixed is made of the same material as the bearing and is subjected to quenching treatment. In order to improve the hardness, the generation of fine powder due to minute wear is suppressed and deterioration of grease as a lubricant is prevented.
Further, conventionally, in response to such a demand, the state of grease can be obtained without disassembling the sealed roller bearing even in a vehicle in use (present vehicle) by using an axle bearing as described in Patent Document 1. Improvements were made to enable inspection.
JP 2003-301997 A

確かに、上記のような方策を施せば、それに応じて軸受内部やグリースへの金属粉等の混入を低減することはできるが、軸受ユニットの保守点検の頻度の飛躍的な低減は達成されていないのが現状である。
即ち、例えば、鉄道車両の車軸用の軸受のように高い剛性と耐衝撃性とが要求される軸受には、複列の円筒ころ軸受や背面組合せの円錐ころ軸受が適用され、そのような軸受が一本の車軸に対して二組ずつ使用される。そして、各車軸には１０トン前後のラジアル荷重が負荷されるため、車軸自体が、軸に対して垂直方向に撓みながら回転する所謂ベンディングという現象が発生する。 Certainly, if measures such as those mentioned above are taken, it is possible to reduce the mixing of metal powder, etc. into the bearing and grease accordingly, but a dramatic reduction in the frequency of maintenance and inspection of the bearing unit has been achieved. There is no current situation.
That is, for example, double-row cylindrical roller bearings and back-side conical roller bearings are applied to bearings that require high rigidity and impact resistance, such as bearings for railway vehicle axles. Are used in pairs for each axle. Since each axle has a radial load of about 10 tons, a so-called bending phenomenon occurs in which the axle itself rotates while being bent in a direction perpendicular to the axis.

すると、軸受を車軸に固定するために軸受内輪等の端面に当接するバッキングリングと内輪端面との接触面の応力が、ベンディングの影響により周期的に変動することになり、その応力変動によって、接触面に微小磨耗（フレッティング）が生じてしまうこととなる。
これに対し、軸受のシールは、その微小磨耗が生じる接触面の外側に配設されるため、フレッティングで発生した金属の磨耗粉が軸受内側に混入することを、防止することが困難となる。 Then, in order to fix the bearing to the axle, the stress of the contact surface between the backing ring that contacts the end surface of the bearing inner ring or the like and the end surface of the inner ring fluctuates periodically due to the effect of bending. Micro-abrasion (fretting) will occur on the surface.
On the other hand, since the seal of the bearing is disposed outside the contact surface where minute wear occurs, it becomes difficult to prevent metal wear powder generated by fretting from entering the inside of the bearing. .

そして、その磨耗粉が軸受内に多量に混入した状態を放置してしまうと、軌道面の面荒れやグリースの劣化等を招き、円滑な回転が維持できなくなってしまう。このため、頻繁な保守点検が必要となる。
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、保守点検の頻度を大幅に低減することができる軸受ユニットを提供することを目的としている。 If a state where a large amount of the wear powder is mixed in the bearing is left unattended, the surface of the raceway becomes rough and the grease deteriorates, and smooth rotation cannot be maintained. For this reason, frequent maintenance inspection is required.
The present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a bearing unit that can greatly reduce the frequency of maintenance and inspection.

上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を支持する軸受と、この軸受の端面に当接して該軸受を前記回転軸に固定するバッキングリングと、を備えた軸受ユニットにおいて、前記軸受の端面と前記バッキングリングとの間の応力変動の影響を低減する応力変動影響低減構造を設けた。
なお、上記応力変動影響低減構造としては、例えば、軸受の端面とバッキングリングとの間に、それらの間に生じる応力変動を吸収する応力変動吸収層を介在させることが考えられる。即ち、軸受端面とバッキングリングとの間に介在させた応力変動吸収層によって、それら軸受端面とバッキングリングとの接触面の応力変動が吸収されるので、フレッティングの発生が抑制される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a bearing unit comprising: a bearing that supports a rotating shaft; and a backing ring that contacts the end surface of the bearing and fixes the bearing to the rotating shaft. A stress fluctuation effect reducing structure for reducing the influence of the stress fluctuation between the end face of the substrate and the backing ring is provided.
As the stress fluctuation effect reducing structure, for example, it is conceivable that a stress fluctuation absorbing layer that absorbs a stress fluctuation generated between the end face of the bearing and the backing ring is interposed. In other words, the stress fluctuation absorbing layer interposed between the bearing end face and the backing ring absorbs the stress fluctuation on the contact surface between the bearing end face and the backing ring, thereby suppressing the occurrence of fretting.

ここで、応力変動吸収層の具体例としては、軸受の材質及びバッキングリングの材質の双方よりも、硬度の低い材質からなる層が考えられる。かかる硬度の低い材質としては、銀，鉛，亜鉛，錫等の軟質金属が適用できる。
応力変動吸収層の他の具体例としては、軸受の材質及びバッキングリングの材質の双方よりも弾性力が小さく、且つ降伏点のある材質からなる層が考えられる。かかる弾性力が小さく降伏点のある材質としては、ゴムやプラスチックに代表される高分子エラストマー等が適用できる。 Here, as a specific example of the stress fluctuation absorbing layer, a layer made of a material having lower hardness than both the bearing material and the backing ring material can be considered. As such a low hardness material, soft metals such as silver, lead, zinc and tin can be applied.
As another specific example of the stress fluctuation absorbing layer, a layer made of a material having a lower elastic force than the material of the bearing and the material of the backing ring and having a yield point can be considered. As a material having such a small elastic force and a yield point, a polymer elastomer represented by rubber or plastic can be used.

また、応力変動吸収層のその他の具体例としては、自己潤滑性を有する材質からなる層が考えられる。かかる自己潤滑性を有する材質としては、固体潤滑剤を含有した摺動性樹脂等が適用でき、例えば、４フッ化エチレン、二硫化モリブデン、ポリエチレン等の固体潤滑剤や、摺動性を付与した高分子エラストマー等が適用できる。
そして、上記のような応力変動吸収層は、バッキングリングの軸受端面に当接する部分の表面に被膜として設けることができる。例えば、上記のような軟質金属であれば、メッキ処理により設けることができる。 As another specific example of the stress fluctuation absorbing layer, a layer made of a material having self-lubricating property can be considered. As such a self-lubricating material, a slidable resin containing a solid lubricant can be applied. For example, a solid lubricant such as ethylene tetrafluoride, molybdenum disulfide, and polyethylene, and slidability are imparted. A polymer elastomer or the like can be applied.
The stress fluctuation absorbing layer as described above can be provided as a coating on the surface of the portion that contacts the bearing end surface of the backing ring. For example, the soft metal as described above can be provided by plating.

さらに、応力変動吸収層のその他の具体例としては、４フッ化エチレン等のフッ素化合物をマトリックス（母体）とし、その中に耐磨耗性粒子を配合したシートが考えられ、そのようなシートを、軸受の端面やバッキングリングの金属表面に張り合わせることにより、応力変動影響低減構造を実現することができる。
ここで、耐磨耗性粒子としては、例えば住友化学株式会社製のエコノール（商品名）、ユニチカ株式会社製のユニベックス（商品名）、鐘紡株式会社製のベルパール（商品名）、デュポン社製のポリイミド、日本カーボン社製の球状カーボン、及び炭酸カルシウム、グラファイト等のように、これらを取り囲むマトリックス層より硬いものであれば適用可能である。 Furthermore, as another specific example of the stress fluctuation absorbing layer, a sheet in which a fluorine compound such as ethylene tetrafluoride is used as a matrix (matrix) and wear-resistant particles are blended therein can be considered. By attaching to the end face of the bearing or the metal surface of the backing ring, a structure for reducing the effect of stress fluctuation can be realized.
Here, as the wear-resistant particles, for example, Econol (trade name) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Universex (trade name) manufactured by Unitika Co., Ltd., Bell Pearl (trade name) manufactured by Kanebo Co., Ltd., DuPont As long as it is harder than the matrix layer surrounding these, such as polyimide, spherical carbon made by Nippon Carbon Co., Ltd., calcium carbonate, graphite, etc., it is applicable.

耐磨耗性粒子のマトリックス層に対する配合比率は、２〜６０ｗｔ％が望ましく、好適には、５〜４０ｗｔ％、さらに好適には、１０〜３０ｗｔ％である。上記シートの厚みとしては、１０〜１０００μｍが望ましい。これは、１０μｍに満たない程度では、応力変動の吸収効果が不十分で、フレッティング発生までの時間を十分に長くできず、逆に、１０００μｍを越えると、軸受ユニットの寸法公差に与える影響が無視できなくなってしまうためである。 The blending ratio of the wear-resistant particles to the matrix layer is desirably 2 to 60 wt%, preferably 5 to 40 wt%, and more preferably 10 to 30 wt%. The thickness of the sheet is preferably 10 to 1000 μm. This is because the effect of absorbing the stress fluctuation is insufficient if it is less than 10 μm, and the time until fretting cannot be made sufficiently long. Conversely, if it exceeds 1000 μm, there is an effect on the dimensional tolerance of the bearing unit. This is because it cannot be ignored.

また、本発明における他の上記応力変動影響低減構造としては、例えば、軸受の端面に当接するバッキングリング端面の硬度を上げることが考えられる。より具体的には、そのバッキングリング端面の硬度を、これと接触する軸受端面の硬度と同等又はそれ以上とすることにより、応力変動影響低減構造が得られる。
つまり、バッキングリング端面の硬度を上げれば、応力変動に対する耐性が上がるから、その応力変動のバッキングリング端面への影響が低減され、そのバッキングリングにおけるフレッティングの発生が抑制される。 In addition, as another structure for reducing the influence of stress fluctuation in the present invention, for example, it is conceivable to increase the hardness of the end surface of the backing ring that contacts the end surface of the bearing. More specifically, the stress fluctuation effect reducing structure can be obtained by setting the hardness of the end surface of the backing ring to be equal to or higher than the hardness of the bearing end surface in contact therewith.
That is, if the hardness of the end face of the backing ring is increased, resistance to stress fluctuations is increased, so that the influence of the stress fluctuations on the end face of the backing ring is reduced, and the occurrence of fretting in the backing ring is suppressed.

バッキングリング端面の硬度を上げる具体例としては、そのバッキングリング端面にクロムメッキを施す、チタン化合物等をコーティングすること等が考えられるが、特に摺動性に優れたＴｉＣ（チタンカーボン）をコーティングすることが、フレッティング防止の点からも優れている。
クロムメッキは、低温で電解して、バッキングリングの表面に黒色クロム酸化物を形成させるものでもよい。また、チタン化合物としては、ＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴｉＣＮ（チタンカーボンナイトライド）等の複合物であってもよい。 Specific examples of increasing the hardness of the end surface of the backing ring include chrome plating on the end surface of the backing ring and coating with a titanium compound, etc., but coating with TiC (titanium carbon) that is particularly excellent in slidability. This is also excellent in terms of preventing fretting.
The chromium plating may be performed by electrolysis at a low temperature to form black chromium oxide on the surface of the backing ring. Moreover, as a titanium compound, composites, such as TiN (titanium nitride) and TiCN (titanium carbon nitride), may be sufficient.

これらの高硬度層は、メッキの他に、イオンプレーティング，ＣＶＤ，スパッタリング等の各手法により形成することができる。さらに、それら高硬度薄層の上に、４フッ化エチレン，２フッ化エチレン等の複合層を形成してもよい。
この高硬度層の厚みは、０．３〜２０μｍであることが、バッキングリング端面のフレッティング防止の点からは望ましい。例えば、イオンプレーティング，ＣＶＤによって形成したＴｉＣ層であれば、０．３〜３μｍが特に望ましく、クロムメッキであれば、０．５〜２０μｍが望ましい。これは、これら高硬度層の厚みが望ましい範囲の下限値に満たない場合には、フレッティング発生までの時間を十分に長くできず、逆に、上限値を越えてしまうと、剥離等の別の悪影響が生じてしまうためである。 These high hardness layers can be formed by various methods such as ion plating, CVD, and sputtering in addition to plating. Furthermore, a composite layer such as tetrafluoroethylene and ethylene difluoride may be formed on the high hardness thin layer.
The thickness of the high hardness layer is preferably 0.3 to 20 μm from the viewpoint of preventing fretting of the end surface of the backing ring. For example, 0.3 to 3 μm is particularly desirable for a TiC layer formed by ion plating or CVD, and 0.5 to 20 μm is desirable for chrome plating. This is because, when the thickness of these high hardness layers is less than the lower limit of the desired range, the time until fretting cannot be made sufficiently long. This is because an adverse effect of the above will occur.

バッキングリング端面の硬度を上げる他の具体例としては、或いは、そのバッキングリング端面そのものの硬度を上げることが考えられる。例えば、バッキングリング表面に対して、浸炭窒化処理，浸炭処理，浸硫化処理、浸浴窒化処理等を施すことにより、その表面の硬度を上げることができる。これら浸炭窒化処理等は、２００μｍ程度の深さまで高硬度層を形成することができる。 As another specific example of increasing the hardness of the backing ring end face, or increasing the hardness of the backing ring end face itself can be considered. For example, the surface hardness can be increased by subjecting the backing ring surface to carbonitriding, carburizing, sulfurizing, or bath nitriding. These carbonitriding processes and the like can form a high hardness layer to a depth of about 200 μm.

また、本発明における他の上記応力変動影響低減構造としては、例えば、軸受の端面に当接するバッキングリング端面の硬度を上げた後に、この硬度を上げたバッキングリング端面をレーザー加工することが考えられる。
より具体的には、硬度を上げたバッキングリング端面の少なくとも一部に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工を施し、さらに、バッキングリング端面全体の中心線平均粗さを、０．０２μｍ未満とすることが望ましい。 In addition, as another structure for reducing the influence of stress fluctuation in the present invention, for example, after increasing the hardness of the end surface of the backing ring that contacts the end surface of the bearing, it is conceivable to laser process the end surface of the increased backing ring. .
More specifically, at least a part of the hardened backing ring end face is subjected to fine processing by irradiation with a short pulse laser having a pulse width of 1 ps or more and 5 ps or less, and the center line average roughness of the entire backing ring end face is further reduced. , Preferably less than 0.02 μm.

また、短パルスレーザーの照射による微細加工としては、複数の溝が周期的に形成されていることが望ましく、また、これらの溝が形成されている面積が、硬度を上げたバッキングリング端面のうち、約７０％であることが望ましい。
さらに、短パルスレーザーの照射による微細加工によって形成された溝には、その内面に、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されていることが望ましい。 In addition, as fine processing by short pulse laser irradiation, it is desirable that a plurality of grooves are formed periodically, and the area where these grooves are formed is the end face of the backing ring with increased hardness. About 70%.
Furthermore, it is desirable that fine linear concave portions and linear convex portions are alternately and repeatedly formed in a stripe shape on the inner surface of the groove formed by fine processing by irradiation with a short pulse laser.

なお、「短パルスレーザー」とは、フェムト秒レーザーのような、パルス幅が非常に小さいレーザーの総称であり、このようなレーザーを用いれば、レーザー波長と略同じか、それよりも短いピッチで周期的に凹部を形成するなどの微細加工を施すことが可能となる。
また、本発明におけるその他の上記応力変動影響低減構造としては、例えば、軸受の端面に当接するバッキングリング端面を、その軸受の端面のエッジ部に接触しないようなエッジ非接触形状に加工することが考えられる。 “Short pulse laser” is a general term for lasers with a very small pulse width, such as femtosecond lasers. If such a laser is used, the laser wavelength is approximately the same as or shorter than the laser wavelength. Fine processing such as periodically forming concave portions can be performed.
In addition, as another structure for reducing the influence of stress fluctuation in the present invention, for example, the backing ring end face that contacts the end face of the bearing is processed into an edge non-contact shape that does not contact the edge portion of the end face of the bearing. Conceivable.

つまり、軸受の端面とバッキングリングとの間の応力は、主として軸受端面のエッジ部に集中し、バッキングリング端面のうち軸受端面のエッジ部と接触する部分がフレッティングの起点となる。このため、そのエッジ部とバッキングリングとの接触をなくせば、応力変動のバッキングリング端面への影響が低減され、そのバッキングリングにおけるフレッティングの発生が抑制される。 That is, the stress between the bearing end surface and the backing ring is concentrated mainly on the edge portion of the bearing end surface, and the portion of the backing ring end surface that contacts the edge portion of the bearing end surface becomes the fretting starting point. For this reason, if the contact between the edge portion and the backing ring is eliminated, the influence of stress fluctuation on the end surface of the backing ring is reduced, and the occurrence of fretting in the backing ring is suppressed.

エッジ非接触形状の具体例としては、バッキングリング端面にクラウニング加工を施して、バッキングリング厚さ方向中央部が盛り上がるような丸みを付けることが考えられる。即ち、軸受の内輪等の端面には、その内周側及び外周側のそれぞれにチャンファ（面取り部）が形成されるのが通常であり、その端面の平面部分とチャンファとの境界部分にエッジ部が形成されるから、そのエッジ部を逃げるようにバッキングリング端面に丸みを付ければ、上記のエッジ非接触形状が得られるのである。 As a specific example of the edge non-contact shape, it can be considered that the end surface of the backing ring is crowned so that the central portion in the thickness direction of the backing ring is raised. That is, chamfers (chamfered portions) are usually formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the end surface of the inner ring or the like of the bearing, and the edge portion is formed at the boundary between the flat portion of the end surface and the chamfer Therefore, if the backing ring end face is rounded so as to escape the edge portion, the above-mentioned edge non-contact shape can be obtained.

また、エッジ非接触形状の他の具体例としては、軸受端面のエッジ部を逃げるように、バッキングリング端面をテーパ形状とすることが考えられる。即ち、バッキングリング端面の厚さ方向の中央部は、軸受端面に当接する平面部とするとともに、バッキングリング端面の、軸受端面エッジ部に対向する部分よりも若干中央部側から端部に至る間（つまり、バッキングリング端面の軸受端面チャンファ部に対向する部分よりも若干広い部分）を、端部に近づくに従って軸受端面から離れるような斜面とすれば、上記のエッジ非接触形状が得られるのである。 Further, as another specific example of the edge non-contact shape, it is conceivable that the backing ring end face is tapered so as to escape the edge portion of the bearing end face. In other words, the central portion in the thickness direction of the backing ring end surface is a flat portion that contacts the bearing end surface, and is slightly longer from the central portion side to the end portion than the portion of the backing ring end surface that faces the bearing end surface edge portion. The edge non-contact shape can be obtained by making the slope (that is, a part of the backing ring end face slightly wider than the part facing the bearing end face chamfer part) so as to move away from the bearing end face as it approaches the end part. .

さらに、エッジ非接触形状は、バッキングリング側に形成しなくても、軸受側に形成してもよい。つまり、軸受の端面に、例えばクラウニング加工を施すことにより丸みを付けて、その軸受端面のエッジ部がバッキングリング端面に当接しないようにしてもよい。同様に、軸受の端面をテーパ形状とすることにより、軸受端面のエッジ部がバッキングリング端面に当接しないようにしてもよい。軸受端面をテーパ形状とする場合、そのテーパ面が始まる部分な滑らかな屈曲にすることが望ましい。 Further, the edge non-contact shape may be formed on the bearing side without being formed on the backing ring side. In other words, the end surface of the bearing may be rounded by, for example, crowning so that the edge portion of the bearing end surface does not contact the backing ring end surface. Similarly, the end surface of the bearing may be tapered so that the edge portion of the bearing end surface does not come into contact with the backing ring end surface. When the end face of the bearing is tapered, it is desirable to have a smooth bend where the tapered surface begins.

さらに、本発明におけるその他の上記応力変動影響低減構造としては、上記の応力変動吸収層と、上記のエッジ非接触形状との両方を組み合わせたものであってもよい。つまり、バッキングリング端面又は軸受端面の形状を、その軸受の端面のエッジ部がバッキングリング端面に接触しないようなエッジ非接触形状に加工するとともに、バッキングリングの端面又は軸受端面の一方若しくは両方に、上記のような応力変動吸収層を形成してもよい。これによれば、応力変動吸収層とエッジ非接触形状との両方の利点が発揮され、より確実にフレッティングの発生が抑制される。 Furthermore, as another stress fluctuation effect reducing structure in the present invention, a combination of both the stress fluctuation absorbing layer and the edge non-contact shape may be used. That is, the shape of the backing ring end face or the bearing end face is processed into an edge non-contact shape such that the edge portion of the bearing end face does not contact the backing ring end face, and one or both of the backing ring end face and the bearing end face are A stress fluctuation absorbing layer as described above may be formed. According to this, the advantages of both the stress fluctuation absorbing layer and the edge non-contact shape are exhibited, and the occurrence of fretting is more reliably suppressed.

また、本発明におけるその他の上記応力変動影響低減構造としては、上記のバッキングリング端面の硬度を上げる構造と、上記のエッジ非接触形状との両方を組み合わせたものであってもよい。つまり、バッキングリング端面又は軸受端面の形状を、その軸受の端面のエッジ部がバッキングリング端面に接触しないようなエッジ非接触形状に加工するとともに、そのバッキングリングの端面の硬度を上記のように上げてもよい。これによれば、端面硬度を上げた点とエッジ非接触形状との両方の利点が発揮され、より確実にフレッティングの発生が抑制される。 In addition, as another structure for reducing the effect of stress fluctuation in the present invention, a structure that increases the hardness of the backing ring end face and the edge non-contact shape may be combined. In other words, the shape of the backing ring end face or bearing end face is processed into an edge non-contact shape so that the edge portion of the end face of the bearing does not contact the backing ring end face, and the hardness of the end face of the backing ring is increased as described above. May be. According to this, the advantage of both the point which raised end surface hardness and the edge non-contact shape is exhibited, and generation | occurrence | production of fretting is suppressed more reliably.

また、本発明におけるその他の上記応力変動影響低減構造としては、上記のバッキングリング端面の硬度を上げた後に、この硬度を上げたバッキングリング端面をレーザー加工する構造と、上記のエッジ非接触形状との両方を組み合わせたものであってもよい。つまり、バッキングリング端面又は軸受端面の形状を、その軸受の端面のエッジ部がバッキングリング端面に接触しないようなエッジ非接触形状に加工するとともに、そのバッキングリングの端面の硬度を上記のように上げた後にレーザー加工してもよい。これによれば、端面の硬度を上げた後にレーザー加工した点とエッジ非接触形状との両方の利点が発揮され、より確実にフレッティングの発生が抑制される。 In addition, as another structure for reducing the influence of stress fluctuation in the present invention, after increasing the hardness of the end face of the backing ring, a structure for laser processing the end face of the backing ring having the increased hardness, and the edge non-contact shape, It may be a combination of both. In other words, the shape of the backing ring end face or bearing end face is processed into an edge non-contact shape so that the edge portion of the end face of the bearing does not contact the backing ring end face, and the hardness of the end face of the backing ring is increased as described above. After that, laser processing may be performed. According to this, the advantages of both the point of laser processing after increasing the hardness of the end face and the edge non-contact shape are exhibited, and the occurrence of fretting is more reliably suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、軸受の端面とバッキングリングとの間の応力変動の影響を低減する応力変動影響低減構造を設けたため、それら軸受端面とバッキングリングとの接触面の応力変動の影響を低減でき、フレッティングの発生が抑制されるから、軌道輪の軌道面の面荒れやグリースの劣化等を招くことがなく、保守点検の頻度を低減できるという効果がある。よって、本発明に係る軸受ユニットは、車軸用軸受に好適である。 As described above, according to the present invention, since the stress fluctuation effect reducing structure for reducing the influence of the stress fluctuation between the bearing end face and the backing ring is provided, the stress on the contact face between the bearing end face and the backing ring is reduced. Since the influence of fluctuations can be reduced and the occurrence of fretting is suppressed, there is an effect that the frequency of maintenance and inspection can be reduced without causing roughening of the raceway surface of the raceway or deterioration of grease. Therefore, the bearing unit according to the present invention is suitable for an axle bearing.

以下、この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の構成を示す軸受ユニットの断面図であり、先ず、構成を説明すると、この軸受ユニットは鉄道車両の車軸用軸受ユニットであって、回転軸としての車軸１を回転自在に支持する軸受２を有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a bearing unit showing a configuration of a first embodiment of the present invention. First, the configuration will be described. This bearing unit is a bearing unit for an axle of a railway vehicle, and serves as a rotating shaft. A bearing 2 that rotatably supports the axle 1 is provided.

軸受２は、転動体２ａとして二列の円錐ころを有する背面組合せの複列円錐ころ軸受であり、転動体２ａの各列毎に設けられ、且つ中間に間座２ｂを挟み込んだ二列の内輪２ｃ，２ｄと、転動体２ａの各列で共通の外輪２ｅと、転動体２ａの各列毎に設けられた保持器２ｆと、から構成されており、間座２ｂを挟んだ状態の内輪２ｃ，２ｄが車軸１の先端部分に外嵌している。なお、外輪２ｅの軸方向中央部の適所には、グリース供給口２ｇが形成されている。 The bearing 2 is a double-row tapered roller bearing of a back surface combination having two rows of tapered rollers as the rolling elements 2a, and is provided for each row of the rolling elements 2a and has two rows of inner rings with a spacer 2b interposed therebetween. 2c, 2d, outer ring 2e common to each row of rolling elements 2a, and cage 2f provided for each row of rolling elements 2a, and inner ring 2c with spacer 2b interposed therebetween , 2d are fitted on the front end portion of the axle 1. In addition, a grease supply port 2g is formed at an appropriate position in the central portion in the axial direction of the outer ring 2e.

そして、車軸１の先端面には、周方向外側に張り出すフランジ部３Ａを備えたキャップ３が、複数のボルト４によって回転方向に一体に固定されており、そのフランジ部３Ａの軸受２側を向く面に一方のバッキングリング５Ａの端面が当接し、そのバッキングリング５Ａの他方の端面が、軸受端面としての一方の内輪２ｃの端面に当接している。
一方、車軸１の軸受２が固定される位置よりも車軸１中央部寄りには、中央部側が拡径するテーパ部１Ａ及び大径部１Ｂが形成され、テーパ部１Ａに他方のバッキングリング５Ｂが外嵌するとともに、そのバッキングリング５Ｂの内端部が、大径部１Ｂの先端側段差部１Ｃに当接するようになっており、そのバッキングリング５Ｂの先端面が、軸受端面としての他方の内輪２ｄの端面に当接している。 A cap 3 having a flange portion 3A projecting outward in the circumferential direction is integrally fixed to the front end surface of the axle 1 in the rotational direction by a plurality of bolts 4, and the bearing 2 side of the flange portion 3A is connected to the bearing 2 side. The end surface of one backing ring 5A is in contact with the facing surface, and the other end surface of the backing ring 5A is in contact with the end surface of one inner ring 2c as a bearing end surface.
On the other hand, a taper portion 1A and a large-diameter portion 1B whose diameter increases at the center portion side are formed closer to the center portion of the axle 1 than a position where the bearing 2 of the axle shaft 1 is fixed, and the other backing ring 5B is formed on the taper portion 1A. The outer ring is fitted, and the inner end of the backing ring 5B comes into contact with the stepped portion 1C on the front end side of the large diameter portion 1B. The front end surface of the backing ring 5B is the other inner ring as the bearing end surface. 2d is in contact with the end face.

また、外輪２ｅのキャップ３側の端面と大径部１Ｂ側端面とのそれぞれには、外輪２ｅから離れるに従って段階的に縮径する肉薄円筒形のガイド部材６Ａ，６Ｂが固定されている。一方のガイド部材６Ａの先端部は、極僅かな隙間を開けてフランジ部３Ａの外周面を包囲し、他方のガイド部材６Ｂの先端部は、極僅かな隙間を開けてバッキングリング５Ｂの外周面を包囲している。
そして、バッキングリング５Ａの中央部外周面とガイド部材６Ａの中央部内周面との間には、オイルシール７Ａが配設されており、バッキングリング５Ｂの中央部外周面とガイド部材６Ｂの中央部内周面との間には、オイルシール７Ｂが配設されている。かかるオイルシール７Ａ，７Ｂにより、軸受２の外部から内部への微粉等の侵入を防止している。 Further, thin cylindrical guide members 6A and 6B that are gradually reduced in diameter as they are separated from the outer ring 2e are fixed to the end face on the cap 3 side and the end face on the large diameter portion 1B side of the outer ring 2e. The distal end of one guide member 6A surrounds the outer peripheral surface of the flange portion 3A with a very small gap, and the distal end portion of the other guide member 6B opens the outer peripheral surface of the backing ring 5B with a very small gap. Besiege.
An oil seal 7A is disposed between the outer peripheral surface of the central portion of the backing ring 5A and the inner peripheral surface of the central portion of the guide member 6A, and the inner peripheral surface of the central portion of the backing ring 5B and the central portion of the guide member 6B. An oil seal 7B is disposed between the peripheral surface. The oil seals 7A and 7B prevent entry of fine powder or the like from the outside to the inside of the bearing 2.

かかる軸受２の車軸１への取り付けは、車軸１の先端側から、バッキングリング５Ｂ，軸受２，バッキングリング５Ａをこの順に嵌め込んだ後に、その車軸１の先端面にキャップ３を取り付け、ボルト４を締め付けることにより行われる。なお、これが車軸用軸受ユニットであり、軸受２には車両重量を支えるために大きなラジアル荷重が負荷されることから、軸受２には、ボルト４，キャップ３及び軸受２の両端面に当接するバッキングリング５Ａ，５Ｂを介して、軸方向に数トンの圧入力を加えるようになっており、その圧入力により軸受２を車軸１に固定するようになっている。 The bearing 2 is attached to the axle 1 after the backing ring 5B, the bearing 2, and the backing ring 5A are fitted in this order from the front end side of the axle 1, and then the cap 3 is attached to the front end surface of the axle 1 and the bolt 4 This is done by tightening. This is an axle bearing unit, and a large radial load is applied to the bearing 2 to support the weight of the vehicle. Therefore, the bearing 2 has a backing that abuts against the bolt 4, the cap 3 and both end faces of the bearing 2. A pressure input of several tons is applied in the axial direction via the rings 5A and 5B, and the bearing 2 is fixed to the axle 1 by the pressure input.

そして、本実施形態の軸受ユニットにあっては、バッキングリング５Ａの内輪２ｃ端面に当接する端面５ａと、バッキングリング５Ｂの内輪２ｄ端面に当接する端面５ｂとのそれぞれに、軸に沿った方向の応力の変動を吸収する応力変動吸収層としての被膜を形成している。
なお、実際には、一本の車軸１に対して、図１に示すような軸受２が両端部それぞれに配設されるが、同様の構造であるため、その図示及び説明は省略する。 In the bearing unit of the present embodiment, the end surface 5a that contacts the end surface of the inner ring 2c of the backing ring 5A and the end surface 5b that contacts the end surface of the inner ring 2d of the backing ring 5B are each in the direction along the axis. A film is formed as a stress fluctuation absorbing layer that absorbs stress fluctuations.
In practice, bearings 2 as shown in FIG. 1 are disposed on both ends of one axle 1, but the illustration and description thereof are omitted because they have the same structure.

次に、本実施形態の動作を説明する。
即ち、車軸１には１０トン前後のラジアル荷重が負荷されるため、回転中の車軸１にはベンディングが発生する。すると、内輪２ｃ端面及びバッキングリング５Ａの端面５ａ間の応力と、内輪２ｄ端面及びバッキングリング５Ｂの端面５ｂ間の応力とが、車軸１の回転に同期して周期的に変動する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
That is, since a radial load of about 10 tons is applied to the axle 1, bending occurs on the rotating axle 1. Then, the stress between the end surface 5a of the inner ring 2c and the backing ring 5A and the stress between the end surface 5b of the inner ring 2d and the backing ring 5B periodically vary in synchronization with the rotation of the axle 1.

しかし、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂには、その応力変動を吸収するための被膜を形成しているため、かかる応力変動に起因して内輪２ｃ，２ｄの端面やバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂ等にフレッティングが生じてしまうことが防止される。
その結果、金属の磨耗粉が軸受内に多量に混入することが避けられるため、内輪２ｃ，２ｄや外輪２ｅの軌道面の面荒れやグリースの劣化等を招くことがなく、従来の軸受ユニットに比べて、保守点検の頻度が低減されることとなる。 However, since the coating for absorbing the stress fluctuation is formed on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B, the end faces of the inner rings 2c and 2d and the backing rings 5A and 5B are caused by the stress fluctuation. It is possible to prevent fretting from occurring on the end faces 5a, 5b and the like.
As a result, it is possible to avoid a large amount of metal wear powder from being mixed into the bearing, so that the raceway surfaces of the inner rings 2c and 2d and the outer ring 2e are not roughened and grease is not deteriorated. In comparison, the frequency of maintenance inspection is reduced.

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態における軸受ユニットの構成を示す断面図であり、図１に示した構成と同様の部材及び部位には同じ符号を付している。即ち、この図２に示す軸受ユニットは、図１に示した構成を実質的に同一であるが、バッキングリング５Ａ，５Ｂを、図１の場合よりも肉薄としている。
そして、このような構成の軸受ユニットであっても、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに応力変動吸収層を形成することにより、フレッティング防止効果を得ることができる。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the bearing unit in the second embodiment of the present invention, and the same members and parts as those in the configuration shown in FIG. That is, the bearing unit shown in FIG. 2 has substantially the same configuration as that shown in FIG. 1, but the backing rings 5A and 5B are thinner than the case shown in FIG.
And even if it is a bearing unit of such a structure, a fretting prevention effect can be acquired by forming a stress-fluctuation absorption layer in end surface 5a, 5b of backing ring 5A, 5B.

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態を示す図であって、要部を拡大した断面図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図３の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 3, its illustration is omitted.

即ち、本実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂ表面に、その硬度を高くした高硬度層１０を形成し、その高硬度層１０が内輪２ｄの端面に当接するようにしている。高硬度層１０は、これと当接する内輪２ｄ端面と同等又はそれ以上の硬度を有する層であり、上述のようなメッキ処理，コーティング処理，浸炭窒化処理等によって形成される。
このような構成であっても、内輪２ｄ及びバッキングリング５Ｂ間の応力変動に対する端面５ｂの耐性が、高硬度層１０を形成したことにより向上しているから、その端面５ｂにフレッティングが発生し難くなっている。このため、上記第１の実施形態と同様に、従来の軸受ユニットに比べて保守点検の頻度が低減されるという利点がある。 That is, in the present embodiment, the high hardness layer 10 having a high hardness is formed on the surface of the end surface 5b of the backing ring 5B, and the high hardness layer 10 is in contact with the end surface of the inner ring 2d. The high hardness layer 10 is a layer having a hardness equal to or higher than that of the end face of the inner ring 2d in contact with the high hardness layer 10, and is formed by the above-described plating treatment, coating treatment, carbonitriding treatment or the like.
Even in such a configuration, since the resistance of the end surface 5b to the stress fluctuation between the inner ring 2d and the backing ring 5B is improved by forming the high hardness layer 10, fretting occurs on the end surface 5b. It has become difficult. For this reason, similarly to the first embodiment, there is an advantage that the frequency of maintenance and inspection is reduced as compared with the conventional bearing unit.

（第４実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態を示す図であって、バッキングリング５Ｂの端面５ｂを、軸受側から見た図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図４の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Fourth embodiment)
FIG. 4 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, and is a view of the end surface 5b of the backing ring 5B as viewed from the bearing side. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 4, the illustration thereof is omitted.

即ち、本実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂを、上記第３の実施形態と同様の形状とするとともに、その端面５ｂに、上記第３の実施形態と同様の高硬度層１０を形成した後、この高硬度層１０をレーザー加工している。
具体的には、高硬度層１０に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工を施し、さらに、端面５ｂのうち、高硬度層１０を形成した部分全体の中心線平均粗さを、０．０２μｍ未満としている。 That is, in the present embodiment, the end surface 5b of the backing ring 5B has the same shape as that of the third embodiment, and the high hardness layer 10 similar to that of the third embodiment is formed on the end surface 5b. Thereafter, the high hardness layer 10 is laser processed.
Specifically, the high hardness layer 10 is subjected to fine processing by irradiation with a short pulse laser having a pulse width of 1 ps or more and 5 ps or less, and the center line average roughness of the entire portion of the end surface 5b where the high hardness layer 10 is formed. The thickness is less than 0.02 μm.

また、端面５ｂのうち、高硬度層１０を形成した部分には、短パルスレーザーの照射による微細加工によって、複数の溝１５を、等間隔の放射状、すなわち、周期的に形成している。各溝１５の内面には、微細な線状凹部及び線状凸部を、交互に繰り返す縞状に形成している。
また、各溝１５が形成されている面積は、端面５ｂにおいて高硬度層１０を形成した部分のうち、約７０％となっている。 In addition, a plurality of grooves 15 are formed radially at equal intervals, that is, periodically, by fine processing by irradiation with a short pulse laser in a portion of the end surface 5b where the high hardness layer 10 is formed. On the inner surface of each groove 15, fine linear concave portions and linear convex portions are formed in stripes that are alternately repeated.
Moreover, the area in which each groove | channel 15 is formed is about 70% of the part in which the high hardness layer 10 was formed in the end surface 5b.

このような構成であれば、内輪２ｄ及びバッキングリング５Ｂ間の応力変動に対する端面５ｂの耐性が、高硬度層１０を形成した部分をレーザー加工することにより向上しているから、その端面５ｂにフレッティングが発生し難くなっている。このため、上記第３の実施形態と同様に、従来の軸受ユニットに比べて保守点検の頻度が低減されるという利点がある。 With such a configuration, the resistance of the end surface 5b against stress fluctuation between the inner ring 2d and the backing ring 5B is improved by laser processing the portion where the high hardness layer 10 is formed. Is less likely to occur. For this reason, as in the third embodiment, there is an advantage that the frequency of maintenance and inspection is reduced as compared with the conventional bearing unit.

（第５実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態を示す図であって、要部を拡大した断面図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図５の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Fifth embodiment)
FIG. 5 is a view showing a fifth embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 5, the illustration thereof is omitted.

即ち、本実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂに対して、特に応力変動吸収層等は設けずに、その端面５ｂを所定形状に加工することにより、応力変動の影響を低減できるようにしたものである。
つまり、この実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂにクラウニング加工を施すことにより、その端面５ｂに、厚さ方向の中央部が端部に比べて盛り上がるような丸みを付けている。これにより、内輪２ｄの端面のチャンファ部１１と平面部１２との間に形成されるエッジ部１３が、バッキングリング５Ｂの端面５ｂに接触しないようにしている。 That is, in this embodiment, the end face 5b of the backing ring 5B is not particularly provided with a stress fluctuation absorbing layer or the like, and the end face 5b is processed into a predetermined shape so that the influence of the stress fluctuation can be reduced. Is.
In other words, in this embodiment, the end surface 5b of the backing ring 5B is crowned so that the end surface 5b is rounded so that the central portion in the thickness direction rises compared to the end portion. Thereby, the edge part 13 formed between the chamfer part 11 and the plane part 12 on the end face of the inner ring 2d is prevented from contacting the end face 5b of the backing ring 5B.

このような構成であれば、内輪２ｄとバッキングリング５Ｂとの間の応力が集中するエッジ部１３が端面５ｂに接触しないから、その応力に変動が生じたとしても、そのエッジ部１３がフレッティング発生の起点になるようなことが避けられる。このため、応力変動の端面５ｂへの影響が低減され、その端面５ｂにおけるフレッティングの発生が抑制され、上記第１の実施形態と同様に、従来の軸受ユニットに比べて保守点検の頻度が低減されるという利点がある。 With such a configuration, the edge portion 13 where the stress between the inner ring 2d and the backing ring 5B is concentrated does not come into contact with the end surface 5b. Therefore, even if the stress changes, the edge portion 13 is fretting. It can be avoided that it becomes the starting point of occurrence. For this reason, the influence of the stress fluctuation on the end face 5b is reduced, the occurrence of fretting on the end face 5b is suppressed, and the frequency of maintenance and inspection is reduced as compared with the conventional bearing unit as in the first embodiment. There is an advantage of being.

なお、端面５ｂのクラウニング形状は、エッジ１３と端面５ｂとの非接触さえ確保できれば特に限定されるものではく、基準半径等は任意である。また、クラウニング加工した部位に、バレル，ショットピーニング等の加工処理を施してもよい。さらには、クラウニング加工を内輪２ｄの端面側に施すことにより、エッジ部１３が端面５ｂに接触しないようにしても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。 The crowning shape of the end surface 5b is not particularly limited as long as the non-contact between the edge 13 and the end surface 5b can be secured, and the reference radius and the like are arbitrary. Moreover, you may give processing, such as a barrel and shot peening, to the site | part which carried out the crowning process. Furthermore, by applying crowning to the end face side of the inner ring 2d, the same effects as in the present embodiment can be obtained even if the edge portion 13 does not contact the end face 5b.

（第６実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態を示す図であって、要部を拡大した断面図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図６の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Sixth embodiment)
FIG. 6 is a view showing a sixth embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 6, its illustration is omitted.

即ち、本実施形態も、上記第５の実施形態と同様に、端面５ｂを所定形状に加工することにより、応力変動の影響を低減できるようにしたものである。
つまり、この実施形態では、端面５ｂの内輪２ｄ端面のチャンファ部１１と対向する部位に、端に近づくに従ってその内輪２ｄから離れるようなテーパ面１４を形成している。
ただし、テーパ面１４の傾斜が始まる位置は、エッジ部１３よりも若干中央部寄りとしていて、エッジ部１３が、バッキングリング５Ｂの端面５ｂに接触しないようにしている。 That is, in the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, the influence of stress fluctuation can be reduced by processing the end face 5b into a predetermined shape.
That is, in this embodiment, a tapered surface 14 is formed at a portion of the end surface 5b facing the chamfer portion 11 on the end surface of the inner ring 2d so as to move away from the inner ring 2d as approaching the end.
However, the position where the taper surface 14 begins to be inclined is slightly closer to the center than the edge portion 13 so that the edge portion 13 does not contact the end surface 5b of the backing ring 5B.

このような構成であっても、エッジ部１３が端面５ｂに接触しないから、上記第４の実施形態と同様の作用効果が得られる。
特に、本実施形態であれば、端面５ｂにテーパ面１４を形成するだけで済むから、上記各実施形態、特に上記第５の実施形態に比べて、コスト的に有利である。
なお、テーパ面１４の形成角度等は特に限定されるものではなく、要はエッジ１３と端面５ｂとの非接触さえ確保できればよい。また、内輪２ｄ側をテーパ形状とすることにより、エッジ部１３が端面５ｂに接触しないようにしても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。 Even in such a configuration, since the edge portion 13 does not contact the end surface 5b, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.
In particular, in the present embodiment, it is only necessary to form the tapered surface 14 on the end surface 5b, so that it is advantageous in terms of cost compared with the above embodiments, particularly the fifth embodiment.
In addition, the formation angle of the taper surface 14 is not particularly limited. In short, it is only necessary to ensure non-contact between the edge 13 and the end surface 5b. Moreover, even if it makes the edge part 13 not contact the end surface 5b by making the inner ring | wheel 2d side into a taper shape, the effect similar to this embodiment is acquired.

（第７実施形態）
図７は、本発明の第７の実施形態を示す図であって、要部を拡大した断面図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図７の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Seventh embodiment)
FIG. 7 is a view showing a seventh embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 7, the illustration thereof is omitted.

即ち、本実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂを、上記第５の実施形態と同様の形状とするとともに、その端面５ｂに、上記第１の実施形態と同様の応力変動吸収層２０を形成したものである。
このような構成であれば、上記第１の実施形態及び第５の実施形態の両方の作用が発揮されるから、応力変動の影響が極めて小さくなる。このため、フレッティング発生の抑制効果が顕著になって、従来の軸受ユニットに比べて保守点検の頻度が大幅に低減されるという利点がある。 That is, in the present embodiment, the end surface 5b of the backing ring 5B has the same shape as that of the fifth embodiment, and the stress fluctuation absorbing layer 20 similar to that of the first embodiment is formed on the end surface 5b. It is a thing.
With such a configuration, the effects of both the first embodiment and the fifth embodiment are exhibited, so the influence of stress fluctuation is extremely small. For this reason, the effect of suppressing the occurrence of fretting becomes remarkable, and there is an advantage that the frequency of maintenance and inspection is greatly reduced as compared with the conventional bearing unit.

（第８実施形態）
図８は、本発明の第８の実施形態を示す図であって、要部を拡大した断面図である。なお、全体の構成は上記第１の実施形態と同様であり、上記第１の実施形態と同様の部材，部位には同じ符号を付している。また、バッキングリング５Ａ側の構成は、この図８の構成と同様であるため、その図示を省略している。 (Eighth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing an enlarged main part. In addition, the whole structure is the same as that of the said 1st Embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the member and site | part similar to the said 1st Embodiment. Further, since the configuration on the backing ring 5A side is the same as the configuration of FIG. 8, the illustration thereof is omitted.

即ち、本実施形態では、バッキングリング５Ｂの端面５ｂを、上記第６の実施形態と同様の形状とするとともに、その端面５ｂに、上記第１の実施形態と同様の応力変動吸収層２０を形成したものである。このような構成であれば、上記第１の実施形態及び第６の実施形態の両方の作用が発揮されるから、上記第７の実施形態と同様の作用効果が得られ、コスト的には上記第７の実施形態よりも有利となる。 That is, in this embodiment, the end surface 5b of the backing ring 5B has the same shape as that of the sixth embodiment, and the stress fluctuation absorbing layer 20 similar to that of the first embodiment is formed on the end surface 5b. It is a thing. With such a configuration, the effects of both the first embodiment and the sixth embodiment are exhibited. Therefore, the same effects as those of the seventh embodiment can be obtained, and the above is cost effective. This is more advantageous than the seventh embodiment.

なお、上記各実施形態では、本発明に係る軸受ユニットを、背面組合せの複列円錐ころ軸受を有する軸受ユニットに適用した場合を説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば、複列の円筒ころ軸受等の他の軸受であってもよい。
また、上記各実施形態では、本発明に係る軸受ユニットを、鉄道車両の車軸用軸受ユニットに適用した場合を説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば、作業機械が備える軸受ユニット等、他の軸受ユニットであってもよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the bearing unit according to the present invention is applied to a bearing unit having a double-row tapered roller bearing of a back combination has been described. However, the application target of the present invention is not limited to this. For example, other bearings such as a double row cylindrical roller bearing may be used.
Further, in each of the above embodiments, the case where the bearing unit according to the present invention is applied to a bearing unit for an axle of a railway vehicle has been described. However, the application target of the present invention is not limited to this, for example, work Other bearing units such as a bearing unit provided in the machine may be used.

また、上記第１，第２，第７，第８の実施形態では、主としてバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに応力変動吸収層を形成した場合について説明しているが、その端面５ａ，５ｂが当接する内輪２ｃ，２ｄの端面に応力変動吸収層を形成してもよいし、或いは両方に形成してもよい。即ち、第７，第８の実施形態にあっては、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂ又は内輪２ｃ，２ｄの端面を上記のようなクラウニング形状又はテーパ形状とするとともに、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂ又は内輪２ｃ，２ｄの端面の一方若しくは両方に応力変動吸収層を形成すればよい。 In the first, second, seventh, and eighth embodiments, the case where the stress fluctuation absorbing layer is formed mainly on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B has been described. A stress fluctuation absorbing layer may be formed on the end faces of the inner rings 2c and 2d with which 5b abuts, or may be formed on both. That is, in the seventh and eighth embodiments, the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B or the end faces of the inner rings 2c and 2d are made crowning or tapered as described above, and the backing rings 5A and 5B A stress fluctuation absorbing layer may be formed on one or both of the end faces 5a and 5b of 5B and the end faces of the inner rings 2c and 2d.

さらに、上記第７，第８の実施形態では、端面５ａ，５ｂに応力変動吸収層２０を形成しているが、これに代えて、上記第３の実施形態のような高硬度層１０を形成するようにしてもよい。
また、上記第７，第８の実施形態では、端面５ａ，５ｂに応力変動吸収層２０を形成しているが、これに代えて、上記第４の実施形態のように、高硬度層１０を形成した後、この高硬度層１０をレーザー加工してもよい。 Further, in the seventh and eighth embodiments, the stress fluctuation absorbing layer 20 is formed on the end faces 5a and 5b. Instead, the high hardness layer 10 as in the third embodiment is formed. You may make it do.
In the seventh and eighth embodiments, the stress fluctuation absorbing layer 20 is formed on the end faces 5a and 5b. Instead, the high hardness layer 10 is formed as in the fourth embodiment. After the formation, the high hardness layer 10 may be laser processed.

以下、本発明の実施例を、本発明者等が行った実験の結果を伴って詳細に説明する。
なお、下記の実験例１〜３は、上記実施形態における図１と同様の構成の軸受ユニットを用いるとともに、軸受２にラジアル荷重を負荷した状態で、モータ駆動により車軸１を回転させることにより、車軸１に強制的にベンディングを引き起し、所定時間（５０時間，１００時間，２００時間，３００時間，４００時間，５００時間，１０００時間）経過毎に、内輪２ｃ，２ｄの端面及びバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂを観察してフレッティングの発生を評価するとともに、１０００時間経過後に、内輪２ｃ，２ｄの端面の表面プロファイルを粗さ測定器（株式会社東京精密製）で磨耗深さを測定した。 Examples of the present invention will be described below in detail with the results of experiments conducted by the present inventors.
In the following Experimental Examples 1 to 3, the bearing unit having the same configuration as that of FIG. 1 in the above embodiment is used, and the axle 1 is rotated by driving the motor while a radial load is applied to the bearing 2. Forcibly causing bending to the axle 1 and every end of the predetermined time (50 hours, 100 hours, 200 hours, 300 hours, 400 hours, 500 hours, 1000 hours) and the end faces of the inner rings 2c, 2d and the backing ring 5A , 5B to observe the end faces 5a and 5b to evaluate the occurrence of fretting, and after 1000 hours, the surface profile of the end faces of the inner rings 2c and 2d is measured with a roughness measuring instrument (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). Was measured.

また、比較例として、端面５ａ，５ｂに応力変動吸収層を形成しない軸受２についても、同様の実験を行った。
実験例１〜３の実験条件は、以下に示す各条件である。
ラジアル荷重：５０００ｋｇｆ
アキシャル荷重：１５００ｋｇｆ
回転数：２０００ｒｐｍ
荷重負荷間隔：５秒オン、２５秒オフの繰り返し
そして、上記の条件下において実験を行い、表面の観察結果の一部を表１に示し、磨耗深さ測定結果の一部を表２に示すとともに、応力変動吸収層の膜厚と軸受２の耐久時間との関係を、図９にグラフで示した。 As a comparative example, the same experiment was performed for the bearing 2 in which the stress fluctuation absorbing layer is not formed on the end faces 5a and 5b.
The experimental conditions of Experimental Examples 1 to 3 are the following conditions.
Radial load: 5000kgf
Axial load: 1500kgf
Rotation speed: 2000rpm
Load interval: 5 seconds on, 25 seconds off Repeatedly, the experiment was conducted under the above conditions, a part of the surface observation results are shown in Table 1, and a part of the wear depth measurement results are shown in Table 2. In addition, the relationship between the film thickness of the stress fluctuation absorbing layer and the durability time of the bearing 2 is shown in a graph in FIG.

〔実験例１〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの材質をＳ４５Ｃとするとともに、その各部の寸法を、内径１２０ｍｍ、外径１７０ｍｍ、長さ７０ｍｍとし、内輪２ｃ，２ｄ端面との接触面積を約２３００ｍｍ^２とした。
そして、かかるバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、応力変動吸収層としての銀被膜を、メッキ処理により２μｍ〜５０μｍ形成した。具体的には、端面５ａ，５ｂを除く部分をクロロプレン系マスキング剤で被覆し、アルカリ脱脂、酸洗浄を行った後に、銅のストライクメッキを１μｍ施し、そして、端面５ａ，５ｂ表面に、電解メッキにより、銀被膜を施した。なお、銀被膜の膜厚は、単位面積当たりの電解電流と電解時間を制御することで、膜厚の異なる銀被膜を形成した。 [Experimental Example 1]
Backing ring 5A, the material of 5B with the S45C, the dimensions of the respective parts, an inner diameter of 120 mm, an outer diameter of 170 mm, and a length of 70 mm, and the inner ring 2c, and the contact area between 2d end surface and approximately 2300 mm ^2.
A silver film as a stress fluctuation absorbing layer was formed on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B by plating so as to have a thickness of 2 to 50 μm. Specifically, the portions other than the end faces 5a and 5b are coated with a chloroprene-based masking agent, subjected to alkali degreasing and acid cleaning, and then subjected to copper strike plating of 1 μm, and the surfaces of the end faces 5a and 5b are electroplated. Then, a silver coating was applied. In addition, the film thickness of a silver film formed the silver film from which a film thickness differs by controlling the electrolysis current and electrolysis time per unit area.

〔実験例２〕
材質及び寸法が実験例１と同様のバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、市販されているウレタン系エラストマーを、複数種類の厚みで塗膜した。
〔実験例３〕
材質及び寸法が実験例１と同様のバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、予め燐酸マンガンの化成処理を施し、その上に４フッ化エチレンと熱硬化性樹脂との混合物の被膜処理を施した。化成処理は、膜重量として、約５．０ｇ／ｍ^２（膜厚：約４μｍ〜５μｍ）の燐酸マンガン塩処理である。 [Experiment 2]
On the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B having the same material and dimensions as those of Experimental Example 1, a commercially available urethane-based elastomer was applied in a plurality of thicknesses.
[Experimental Example 3]
The end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B having the same material and dimensions as those of Experimental Example 1 are preliminarily subjected to a chemical conversion treatment of manganese phosphate, and a coating treatment of a mixture of tetrafluoroethylene and a thermosetting resin is performed thereon. gave. The chemical conversion treatment is a manganese phosphate treatment with a film weight of about 5.0 g / m ² (film thickness: about 4 μm to 5 μm).

そして、上層の樹脂塗膜層は、４フッ化エチレン１に対しポリアミドイミド４の割合の被膜層であって、その被膜法は、４フッ化エチレンとポリアミドイミドとの上記比率の混合物をそれらと同じ重量比の有機溶剤で分散液としたものを、エアーを用いたスプレーガンで塗膜層を形成し、２００度で１時間の加熱処理を施して、端面５ａ，５ｂに被覆する、という方法である。なお、被膜の厚みは、複数種類形成した。 The upper resin coating layer is a coating layer having a ratio of polyamideimide 4 to ethylene tetrafluoride 1, and the coating method is a mixture of tetrafluoroethylene and polyamideimide in the above ratio. A method in which a dispersion liquid is formed with an organic solvent having the same weight ratio, and a coating layer is formed with a spray gun using air, and heat treatment is performed at 200 ° C. for 1 hour to coat the end faces 5a and 5b. It is. A plurality of types of coating thicknesses were formed.

なお、この表１中の各記号の意味は、下記の通りである。
○：フレッティング発生無し
△：一部フレッティング発生
×：全面フレッティング発生 In addition, the meaning of each symbol in this Table 1 is as follows.
○: No fretting occurred △: Partial fretting occurred ×: Full fretting occurred

これら表１，表２からも明らかなように、実験例１〜３のいずれであっても、比較例に比べてフレッティングの防止効果があることが確認できた。
実験例１の構成でフレッティング防止効果が得られるのは、応力変動が硬度の低い銀等のメッキ層に作用し、そのメッキ層に磨耗が生じ、内輪２ｃ，２ｄ端面やバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂにはフレッティングは生じないからである。 As is clear from Tables 1 and 2, it was confirmed that any of Experimental Examples 1 to 3 has an effect of preventing fretting as compared with the comparative example.
In the configuration of Experimental Example 1, the fretting prevention effect is obtained because the stress fluctuation acts on a plated layer made of silver or the like having a low hardness, and the plated layer is worn, and the inner ring 2c, 2d end face or the backing rings 5A, 5B. This is because fretting does not occur on the end faces 5a and 5b.

実験例２の構成でフレッティング防止効果が得られるのは、介在させた物質の弾性力が小さくて降伏点が存在すれば、内輪２ｃ，２ｄ端面やバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに働く応力が吸収されるからである。また、その介在させた物質の塑性変形によってそれら端面間に隙間ができないため、衝撃がより緩和される結果、実験例１の場合よりもフレッティング防止効果が向上すると考えられる。 In the configuration of Experimental Example 2, the fretting prevention effect can be obtained when the elastic force of the intervening substance is small and there is a yield point, on the end faces 5a and 5b of the inner rings 2c and 2d and the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B. This is because the working stress is absorbed. In addition, since there is no gap between the end faces due to the plastic deformation of the intervening substance, it is considered that the fretting prevention effect is improved as compared with the case of Experimental Example 1 as a result of further mitigating the impact.

実験例３の構成でフレッティング防止効果が得られるのは、実験例２の場合と同様であるが、その介在させた物質が自己潤滑性を有しているため、特に顕著なフレッティング防止効果が得られる。つまり、金属表面に化成処理を施し、その上に固体潤滑剤粒子を含有したマトリックス樹脂層を形成させた実験例３の構造が、上記実験例１〜３の中ではフレッティングを防止する上で最も好ましい。 In the configuration of Experimental Example 3, the fretting prevention effect is obtained in the same manner as in Experimental Example 2. However, since the intervening substance has self-lubricating properties, a particularly remarkable fretting prevention effect is obtained. Is obtained. In other words, the structure of Experimental Example 3 in which the metal surface is subjected to chemical conversion treatment and the matrix resin layer containing solid lubricant particles is formed thereon prevents fretting in Experimental Examples 1 to 3 above. Most preferred.

そして、比較例における、未処理のバッキングリングのフレッティングによる磨耗量が、一応の限界値である１５０μｍに至るまでの耐久時間が４５０時間であることから、その耐久時間をクリアできる応力変動吸収層の膜厚を、フレッティング防止に有効な膜厚とすれば、実験例１の構造での膜厚下限値は５０μｍ、実験例２の構造での膜厚下限値は３０μｍ、実験例３の構造での膜厚下限値は５μｍがそれぞれ好ましいと言える。 In the comparative example, the amount of wear due to fretting of the untreated backing ring is 450 hours, which is a durable time until the wear amount reaches 150 μm, which is a temporary limit value. The film thickness lower limit value in the structure of Experimental Example 1 is 50 μm, and the film thickness lower limit value in the structure of Experimental Example 2 is 30 μm. It can be said that the lower limit of the film thickness is preferably 5 μm.

これに対し、いずれの構造でも応力変動吸収層が１００μｍを越えると、応力変動吸収層にクラックや剥離が発生しやすくなるため、逆にフレッティング防止に対して悪影響が及ぼされることが確認されている。よって、応力変動吸収層の膜厚上限値は１００μｍが好ましい。
特に、フレッティング防止効果が顕著である実験例３の構造では、上記の理由から、有効と考えられる応力変動吸収層の膜厚は５μｍ〜１００μｍであるが、２０μｍ〜１００μｍの範囲内とすることがさらに好ましい。 On the other hand, in any structure, if the stress fluctuation absorption layer exceeds 100 μm, cracks and peeling are likely to occur in the stress fluctuation absorption layer, and it has been confirmed that it adversely affects fretting prevention. Yes. Therefore, the upper limit value of the thickness of the stress fluctuation absorbing layer is preferably 100 μm.
In particular, in the structure of Experimental Example 3 in which the fretting prevention effect is remarkable, the thickness of the stress fluctuation absorbing layer considered to be effective is 5 μm to 100 μm for the above reasons, but should be within the range of 20 μm to 100 μm. Is more preferable.

なお、上記実験例１の各種条件のうち、ストライクメッキは銅に限定されるものではなく、ニッケル等、その他の金属であっても同様の効果が得られることを確認している。また、ストライクメッキの厚みも、０．５μｍ〜５．０μｍの範囲でも同様の効果が得られることを確認している。銀の他に、鉛や錫等の他の軟質金属も、銀の場合と略同等の効果が得られることが確認されているため、端面５ａ，５ｂには銀以外の金属をメッキしてもよく、これら銀，鉛，亜鉛，錫等がフレッティング防止に有効である。要は、内輪２ｃ，２ｄの材質及びバッキングリング５Ａ，５Ｂの材質の双方よりも硬度の低い材質の被膜であれば、実験例１と同様の効果が得られるのである。 Of the various conditions of Experimental Example 1, strike plating is not limited to copper, and it has been confirmed that similar effects can be obtained even with other metals such as nickel. Further, it has been confirmed that the same effect can be obtained even when the thickness of the strike plating is in the range of 0.5 μm to 5.0 μm. In addition to silver, other soft metals such as lead and tin have been confirmed to have substantially the same effect as silver, so even if the end surfaces 5a and 5b are plated with a metal other than silver. These silver, lead, zinc, tin, etc. are effective in preventing fretting. In short, the same effect as in Experimental Example 1 can be obtained as long as the coating is made of a material having a lower hardness than both the material of the inner rings 2c and 2d and the material of the backing rings 5A and 5B.

また、上記実験例２のように、端面５ａ，５ｂに塗膜して応力変動吸収層を形成する場合、その応力変動吸収層を形成する物質はエラストマーに限定されるものではなく、粘弾性体であれば、熱可塑性、熱硬化性、若しくはゴムと樹脂の重合体であるサーモプラスチックエラストマーや、シリコン配合樹脂を使用しても、上記実験例２と同様な効果が得られることが確認されている。さらに、そのような物質をシート状に形成し、これを内輪２ｃ，２ｄ端面と端面５ａ，５ｂとの間に挟み込むか、或いはそのようなシート状にしたものを少なくとも一方の端面に固着しても、上記実験例２と同様な効果が得られる。要は、それら端面間に、内輪２ｃ，２ｄの材質及びバッキングリング５Ａ，５Ｂの材質の双方よりも弾性係数が小さく降伏点のある材質からなる層を介在させれば、実験例２と同様の効果が得られるのである。 Further, when the stress fluctuation absorbing layer is formed by coating the end faces 5a and 5b as in Experimental Example 2, the material forming the stress fluctuation absorbing layer is not limited to the elastomer, but a viscoelastic body. Then, it has been confirmed that the same effect as in Experimental Example 2 can be obtained even if a thermoplastic, thermosetting, or a thermoplastic elastomer, which is a polymer of rubber and resin, or a silicon compounded resin is used. Yes. Further, such a substance is formed into a sheet shape, and this is sandwiched between the end faces of the inner rings 2c, 2d and the end faces 5a, 5b, or such a sheet form is fixed to at least one end face. Also, the same effect as in Experimental Example 2 can be obtained. In short, if a layer made of a material having a smaller elastic modulus than that of both the material of the inner rings 2c and 2d and the material of the backing rings 5A and 5B is interposed between these end faces, the same as in Experimental Example 2 An effect is obtained.

さらに、上記実験例３における化成処理膜は、燐酸マンガン塩に限定されるものではなく、燐酸亜鉛、燐酸カルシウム、燐酸鉄等の塩でも適用可能であり、膜重量も１．０ｇ／ｍ^２以上であれば同様の効果が得られる。また、樹脂塗膜中の固体潤滑剤粒子は、自己潤滑性のある粒子であれば、他の固体潤滑剤粒子であってもフレッティングを防止できることが確認されている。また、上層の樹脂層はポリアミドイミドの他、エポキシ、ウレタン、フェノール等のように金属より弾性係数が小さい粘弾性体であれば何でもよい。 Furthermore, the chemical conversion treatment film in Experimental Example 3 is not limited to the manganese phosphate salt, but can be applied to a salt such as zinc phosphate, calcium phosphate, iron phosphate, and the film weight is 1.0 g / m ² or more. If so, the same effect can be obtained. Further, it has been confirmed that fretting can be prevented even if the solid lubricant particles in the resin coating film are self-lubricating particles even if they are other solid lubricant particles. Further, the upper resin layer may be any viscoelastic material having an elastic coefficient smaller than that of metal such as epoxy, urethane, phenol, etc. in addition to polyamideimide.

次に、本発明者等が行った他の実験例について説明する。なお、実験条件及び実験方法は、特に限定していないものについては、上記実験例１〜３と同様である。
〔実験例４〕
４フッ化エチレン７０ｗｔ％、住友化学株式会社製のエコノール（商品名）３０ｗｔ％を配合し、焼結した材料を厚さ０．３ｍｍのシートとし、そのシートをバッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに接着した。接着剤には、スリーボンド株式会社製の２液硬化型エポキシを使用し、その接着剤をシート全面に塗布して８０℃で硬化させた。
なお、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂには、予め燐酸マンガン塩被膜を５μｍ施し、上記シートは、ナトリウムのナフタレン溶液で活性化処理を施しておいた。 Next, another experimental example conducted by the present inventors will be described. Note that the experimental conditions and the experimental method are not particularly limited, and are the same as in Experimental Examples 1 to 3 described above.
[Experimental Example 4]
A blend of 70 wt% of tetrafluoroethylene and 30 wt% of Econol (trade name) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and the sintered material is made into a sheet having a thickness of 0.3 mm, and this sheet is used as the end face 5a of the backing rings 5A and 5B, Adhered to 5b. As the adhesive, a two-part curable epoxy manufactured by Three Bond Co., Ltd. was used, and the adhesive was applied to the entire surface of the sheet and cured at 80 ° C.
The end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B were preliminarily coated with a 5 μm manganese phosphate coating, and the sheet was activated with a sodium naphthalene solution.

〔実験例５〕
４フッ化エチレン８５ｗｔ％、デュポン社製のポリイミド１５ｗｔ％配合し、焼結した材料を厚さ０．６ｍｍのシートとし、そのシートを、軸受２の各内輪２ｃ，２ｄのバッキングリング５Ａ，５Ｂ側の端面に接着した。接着剤には、スリーボンド株式会社製の２液硬化型エポキシを使用し、シートをアルゴンガスでドライエッチングした後に、各内輪２ｃ，２ｄの端面に接着した。
これら実験例４，５における表面の観察結果の一部を表３に示す。表３中の記号の意味は、表１の場合と同様である。なお、経過時間は、上記実験例１〜３とは異なり、５００〜３５００時間とした。 [Experimental Example 5]
The material obtained by blending 85 wt% of tetrafluoroethylene and 15 wt% of DuPont polyimide and making the sintered material a 0.6 mm thick sheet is used as the backing ring 5A, 5B side of each inner ring 2c, 2d of the bearing 2 Glued to the end face of. As the adhesive, a two-component curable epoxy manufactured by Three Bond Co., Ltd. was used, and the sheet was dry-etched with argon gas and then adhered to the end faces of the inner rings 2c and 2d.
Table 3 shows a part of the observation results of the surfaces in Experimental Examples 4 and 5. The meaning of the symbols in Table 3 is the same as in Table 1. The elapsed time was 500 to 3500 hours, unlike the experimental examples 1 to 3.

この実験例４，５から、応力変動吸収層として、４フッ化エチレンのシート材に耐磨耗材を混合させたものを使用すると、フレッティング防止効果が極めて顕著になることが判った。
また、応力変動吸収層は、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂでも、内輪２ａ，２ｄ側の端面でも、同等のフレッティング防止効果が得られることも判った。さらに、シート表面に、化学的又は物理的な活性化処理を施すことにより、バッキングリング５Ａ，５Ｂ、内輪２ａ，２ｄとの密着性が向上することも確認された。特にシート材は、コーティング材と異なりシートの厚みが増加しても、応力変動によるクラックやわれ等が発生せず、フレッティングに対して耐久性が優れている。 From Experimental Examples 4 and 5, it was found that the fretting-preventing effect becomes extremely remarkable when the stress fluctuation absorbing layer is made by mixing a tetrafluoroethylene sheet material with an abrasion resistant material.
It was also found that the stress fluctuation absorbing layer can provide the same fretting prevention effect on the end faces 5a, 5b of the backing rings 5A, 5B and the end faces on the inner rings 2a, 2d side. Furthermore, it was confirmed that the adhesion with the backing rings 5A and 5B and the inner rings 2a and 2d is improved by subjecting the sheet surface to a chemical or physical activation treatment. In particular, unlike a coating material, a sheet material does not generate cracks or cracks due to stress fluctuations even when the sheet thickness increases, and has excellent durability against fretting.

次に、本発明者等が行った他の実験例について説明する。なお、実験条件及び実験方法は、特に限定していないものについては、上記実験例１〜３と同様である。
〔実験例６〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、高硬度層１０として、クロム層を、メッキ処理により１〜２０μｍ形成し、その端面５ａ，５ｂの表面硬度を１１００Ｈｖとした（図３参照）。 Next, another experimental example conducted by the present inventors will be described. Note that the experimental conditions and the experimental method are not particularly limited, and are the same as in Experimental Examples 1 to 3 described above.
[Experimental Example 6]
A chromium layer having a thickness of 1 to 20 μm was formed as a high hardness layer 10 on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B by plating, and the surface hardness of the end faces 5a and 5b was set to 1100 Hv (see FIG. 3).

〔実験例７〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、高硬度層１０として、ＴｉＣ被膜を、イオンプレーティングにより２μｍ形成し、その端面５ａ，５ｂの表面硬度を２３００Ｈｖとした（図３参照）。
〔実験例８〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂを軸受材質と同じ鋼炭素クロム鋼で形成するとともに、その端面５ａ，５ｂに浸炭窒化処理を施して高硬度層１０を形成し、それら端面５ａ，５ｂの硬度を、内輪２ａ，２ｄの端面の硬度と同等以上とした（図３参照）。 [Experimental Example 7]
A TiC film having a thickness of 2 μm was formed by ion plating as the high hardness layer 10 on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B, and the surface hardness of the end faces 5a and 5b was set to 2300 Hv (see FIG. 3).
[Experimental Example 8]
The backing rings 5A and 5B are formed of the same carbon steel as the bearing material, and the end surfaces 5a and 5b are subjected to carbonitriding to form the high hardness layer 10, and the hardness of the end surfaces 5a and 5b is set to the inner ring 2a. The hardness of the end face of 2d is equal to or higher than the hardness (see FIG. 3).

〔実験例９〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、高硬度層１０として、クロム層を、メッキ処理により１〜２０μｍ形成し、その端面５ａ，５ｂの表面硬度を１１００Ｈｖとした。
さらに、端面５ａ，５ｂに対し、レーザー波長８００ｎｍ，パルス幅３ｐｓ，フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ^２の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、一辺８μｍ以上１２μｍ以下の長方形状の溝１５を、端面に複数形成した。また、上記の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、端面５ａ，５ｂの表面粗さ（Ｒａ）を、０．０１５μｍに設定した（図４参照）。 [Experimental Example 9]
A chromium layer was formed as a high hardness layer 10 on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B by plating, and the surface hardness of the end faces 5a and 5b was set to 1100 Hv.
Further, by irradiating the end faces 5a, 5b with linearly polarized short pulse laser under the conditions of a laser wavelength of 800 nm, a pulse width of 3 ps, and a fluence of 28 J / cm ² , a rectangular groove 15 having a side of 8 μm or more and 12 μm or less is obtained. A plurality of end surfaces were formed. Further, the surface roughness (Ra) of the end faces 5a and 5b was set to 0.015 μm by irradiating a short pulse laser with linearly polarized light under the above conditions (see FIG. 4).

〔実験例１０〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに、高硬度層１０として、ＴｉＣ被膜を、イオンプレーティングにより２μｍ形成し、その端面５ａ，５ｂの表面硬度を２３００Ｈｖとした。
さらに、端面５ａ，５ｂに対し、実験例９の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、一辺８μｍ以上１２μｍ以下の長方形状の溝１５を、端面に複数形成するとともに、端面５ａ，５ｂの表面粗さ（Ｒａ）を、０．０１５μｍに設定した（図４参照）。 [Experimental Example 10]
A TiC film having a thickness of 2 μm was formed as the high hardness layer 10 on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B by ion plating, and the surface hardness of the end faces 5a and 5b was set to 2300 Hv.
Furthermore, a plurality of rectangular grooves 15 each having a side of 8 μm or more and 12 μm or less are formed on the end face by irradiating the end faces 5a, 5b with a linearly polarized laser beam under the conditions of Experimental Example 9, and the end faces 5a, 5b The surface roughness (Ra) of 5b was set to 0.015 μm (see FIG. 4).

〔実験例１１〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂを軸受材質と同じ鋼炭素クロム鋼で形成するとともに、その端面５ａ，５ｂに浸炭窒化処理を施して高硬度層１０を形成し、それら端面５ａ，５ｂの硬度を、内輪２ａ，２ｄの端面の硬度と同等以上とした。
さらに、端面５ａ，５ｂに対し、実験例９の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、一辺８μｍ以上１２μｍ以下の長方形状の溝１５を、端面に複数形成するとともに、端面５ａ，５ｂの表面粗さ（Ｒａ）を、０．０１５μｍに設定した（図４参照）。
これら実験例６〜１１における表面の観察結果の一部を表４に示す。表４中の記号の意味は、表１の場合と同様である。なお、経過時間は、上記実験例１〜３とは異なり、５０〜２０００時間とした。 [Experimental Example 11]
The backing rings 5A and 5B are formed of the same steel carbon chrome steel as the bearing material, and the end faces 5a and 5b are subjected to carbonitriding to form the high hardness layer 10, and the hardness of the end faces 5a and 5b is set to the inner ring 2a. The hardness of the end face of 2d is equal to or higher than the hardness.
Furthermore, a plurality of rectangular grooves 15 each having a side of 8 μm or more and 12 μm or less are formed on the end surface by irradiating the end surfaces 5a and 5b with a linearly polarized laser beam under the conditions of Experimental Example 9, and the end surfaces 5a, 5b The surface roughness (Ra) of 5b was set to 0.015 μm (see FIG. 4).
Table 4 shows a part of the observation results of the surfaces in Experimental Examples 6 to 11. The meaning of the symbols in Table 4 is the same as in Table 1. In addition, unlike the said Experimental Examples 1-3, the elapsed time was 50 to 2000 hours.

これら実験例６〜１１のうち、実験例６〜８から、応力変動の影響を低減するために、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに高硬度層１０を形成することにより、充分なフレッティング抑制効果が得られることが判った。なお、実験例６〜８及び比較例では、表４中に示すように、経過時間が１０００ｈｒとなった時点で、全面フレッティング発生となったため、経過時間１２００ｈｒにおける実験を中止している。 Among these experimental examples 6-11, from experimental examples 6-8, in order to reduce the influence of the stress fluctuation, by forming the high hardness layer 10 on the end faces 5a, 5b of the backing rings 5A, 5B, sufficient fluffing is achieved. It has been found that an anti-ting effect can be obtained. In Experimental Examples 6 to 8 and Comparative Example, as shown in Table 4, since the fretting occurred on the entire surface when the elapsed time reached 1000 hr, the experiment at the elapsed time of 1200 hr was stopped.

また、これら実験例６〜１１のうち、実験例９〜１１から、応力変動の影響を低減するために、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに高硬度層１０を形成した後、この端面５ａ，５ｂにレーザー加工を行うことにより、レーザー加工を行わない場合よりも、充分なフレッティング抑制効果が得られることが判った。なお、表４中に示すように、実験例９では、経過時間が１２００ｈｒとなった時点で、全面フレッティング発生となったため、経過時間１５００ｈｒにおける実験を中止している。同様に、実験例１０では、経過時間が１５００ｈｒとなった時点で、全面フレッティング発生となったため、経過時間２０００ｈｒにおける実験を中止している。また、実験例１１では、経過時間が１０００ｈｒとなった時点で、全面フレッティング発生となったため、経過時間１２００ｈｒにおける実験を中止している。 Further, among these experimental examples 6-11, from the experimental examples 9-11, after the high hardness layer 10 is formed on the end faces 5a, 5b of the backing rings 5A, 5B, this end face is reduced. It was found that by performing laser processing on 5a and 5b, a sufficient fretting suppression effect can be obtained as compared with the case where laser processing is not performed. As shown in Table 4, in Experimental Example 9, when the elapsed time reached 1200 hr, full fretting occurred, so the experiment at the elapsed time 1500 hr was stopped. Similarly, in Experimental Example 10, since the fretting occurred on the entire surface when the elapsed time reached 1500 hr, the experiment at the elapsed time 2000 hr was stopped. Further, in Experimental Example 11, since the entire fretting occurred when the elapsed time reached 1000 hr, the experiment at the elapsed time 1200 hr was stopped.

次に、本発明者等が行った他の実験例について説明する。なお、実験条件及び実験方法は、特に限定していないものについては、上記実験例１〜３と同様である。
〔実験例１２〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂにクラウニング加工を施すことにより、内輪２ａ，２ｂの端面のエッジ部１３が、端面５ａ，５ｂに接触しないようにした（図５参照）。 Next, another experimental example conducted by the present inventors will be described. Note that the experimental conditions and the experimental method are not particularly limited, and are the same as in Experimental Examples 1 to 3 described above.
[Experimental Example 12]
By applying a crowning process to the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B, the edge portions 13 of the end faces of the inner rings 2a and 2b are prevented from contacting the end faces 5a and 5b (see FIG. 5).

〔実験例１３〕
バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂにテーパ面１４を形成することにより、内輪２ａ，２ｂの端面のエッジ部１３が、端面５ａ，５ｂに接触しないようにした（図６参照）。
これら実験例１２，１３における表面の観察結果の一部を表５に示す。表５中の記号の意味は、表１の場合と同様である。 [Experimental Example 13]
By forming tapered surfaces 14 on the end surfaces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B, the edge portions 13 on the end surfaces of the inner rings 2a and 2b are prevented from contacting the end surfaces 5a and 5b (see FIG. 6).
Table 5 shows part of the observation results of the surfaces in Experimental Examples 12 and 13. The meanings of symbols in Table 5 are the same as those in Table 1.

これら実験例１２，１３から、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂの形状をクラウニング形状やテーパ形状とすることにより、エッジ部１３がその端面５ａ，５ｂに接触しないようすれば、充分なフレッティング抑制効果が得られることが判った。 From these experimental examples 12 and 13, if the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B have a crowning shape or a tapered shape so that the edge portion 13 does not come into contact with the end faces 5a and 5b, sufficient fretting can be achieved. It has been found that an anti-ting effect can be obtained.

次に、本発明者等が行った他の実験例について説明する。なお、実験条件及び実験方法は、特に限定していないものについては、上記実験例１〜３と同様である。なお、経過時間は、上記実験例１〜３とは異なり、５００〜３５００時間とした。
〔実験例１４〕
実験例１と実験例１２とを組み合わせた（図７参照）。 Next, another experimental example conducted by the present inventors will be described. Note that the experimental conditions and the experimental method are not particularly limited, and are the same as in Experimental Examples 1 to 3 described above. The elapsed time was 500 to 3500 hours, unlike the experimental examples 1 to 3.
[Experimental Example 14]
Experimental Example 1 and Experimental Example 12 were combined (see FIG. 7).

〔実験例１５〕
実験例３と実験例１３とを組み合わせた（図８参照）。
これら実験例１４，１５における表面の観察結果の一部を表６に示す。表６中の記号の意味は、表１の場合と同様である。 [Experimental Example 15]
Experimental Example 3 and Experimental Example 13 were combined (see FIG. 8).
Table 6 shows a part of the observation results of the surfaces in Experimental Examples 14 and 15. The meanings of symbols in Table 6 are the same as those in Table 1.

これら実験例１４，１５によれば、応力変動吸収層によるフレッティング抑制効果と、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに形成したクラウニング形状又はテーパ形状によるフレッティング抑制効果との両方が得られるため、フレッティングが発生する時間を大幅に遅らせることができ、保守点検の頻度を極めて大幅に低減できるようになる。 According to these experimental examples 14 and 15, both the fretting suppression effect by the stress fluctuation absorbing layer and the fretting suppression effect by the crowning shape or the taper shape formed on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B can be obtained. Therefore, it is possible to greatly delay the time when fretting occurs, and to significantly reduce the frequency of maintenance and inspection.

次に、本発明者等が行った他の実験例について説明する。なお、実験条件及び実験方法は、特に限定していないものについては、上記実験例１〜３と同様である。なお、経過時間は、上記実験例１〜３とは異なり、５００〜３５００時間とした。
〔実験例１６〕
実験例６と実験例１２とを組み合わせた（図７参照）。 Next, another experimental example conducted by the present inventors will be described. Note that the experimental conditions and the experimental method are not particularly limited, and are the same as in Experimental Examples 1 to 3 described above. The elapsed time was 500 to 3500 hours, unlike the experimental examples 1 to 3.
[Experimental Example 16]
Experimental Example 6 and Experimental Example 12 were combined (see FIG. 7).

〔実験例１７〕
実験例８と実験例１３とを組み合わせた（図８参照）。
これら実験例１６，１７における表面の観察結果の一部を表７に示す。表７中の記号の意味は、表１の場合と同様である。 [Experimental Example 17]
Experimental Example 8 and Experimental Example 13 were combined (see FIG. 8).
Table 7 shows a part of the observation results of the surfaces in Experimental Examples 16 and 17. The meanings of symbols in Table 7 are the same as those in Table 1.

これら実験例１６，１７によれば、高硬度層によるフレッティング抑制効果と、バッキングリング５Ａ，５Ｂの端面５ａ，５ｂに形成したクラウニング形状又はテーパ形状によるフレッティング抑制効果との両方が得られるため、フレッティングが発生する時間を大幅に遅らせることができ、保守点検の頻度を極めて大幅に低減できるようになる。 According to these experimental examples 16 and 17, both the fretting suppression effect by the high hardness layer and the fretting suppression effect by the crowning shape or the taper shape formed on the end faces 5a and 5b of the backing rings 5A and 5B can be obtained. Therefore, the time at which fretting occurs can be greatly delayed, and the frequency of maintenance inspection can be significantly reduced.

本発明の第１の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the 8th Embodiment of this invention. 本発明者等が行った実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the experiment which the present inventors conducted.

符号の説明Explanation of symbols

１車軸（回転軸）
２軸受
２ａ転動体
２ｃ，２ｄ内輪
２ｅ外輪
５Ａ，５Ｂバッキングリング
５ａ，５ｂ端面
７Ａ，７Ｂオイルシール
１０高硬度層
１１チャンファ部
１２平面部
１３エッジ部
１４テーパ面
１５溝
２０応力変動吸収層 1 axle (rotating shaft)
2 Bearing 2a Rolling element 2c, 2d Inner ring 2e Outer ring 5A, 5B Backing ring 5a, 5b End face 7A, 7B Oil seal 10 High hardness layer 11 Chamfer part 12 Plane part 13 Edge part 14 Taper surface 15 Groove 20 Stress fluctuation absorbing layer

Claims

回転軸を支持する軸受と、この軸受の端面に当接して該軸受を前記回転軸に固定するバッキングリングと、を備えた軸受ユニットにおいて、前記軸受の端面と前記バッキングリングとの間の応力変動の影響を低減する応力変動影響低減構造を設け、前記応力変動影響低減構造は、前記軸受の端面に当接する前記バッキングリング端面の硬度を上げた構造であることを特徴とする軸受ユニット。 In a bearing unit comprising: a bearing that supports a rotating shaft; and a backing ring that abuts against the end surface of the bearing and fixes the bearing to the rotating shaft, stress fluctuation between the end surface of the bearing and the backing ring A bearing unit characterized in that a stress fluctuation influence reducing structure for reducing the influence of the bearing is provided, wherein the stress fluctuation influence reducing structure is a structure in which the hardness of the end face of the backing ring in contact with the end face of the bearing is increased.

前記応力変動影響低減構造は、前記バッキングリング端面に、浸炭窒化処理，浸炭処理，浸硫化処理又は浸浴窒化処理を施すことによりその硬度を上げた構造である請求項１記載の軸受ユニット。 2. The bearing unit according to claim 1, wherein the stress fluctuation effect reducing structure is a structure in which the hardness is increased by subjecting the end surface of the backing ring to carbonitriding, carburizing, sulfurizing, or bath nitriding.

前記応力変動影響低減構造は、硬度を上げた前記バッキングリング端面の少なくとも一部にレーザー加工を施した構造であることを特徴とする請求項２記載の軸受ユニット。 The bearing unit according to claim 2, wherein the stress fluctuation effect reducing structure is a structure in which at least a part of the end surface of the backing ring having increased hardness is subjected to laser processing.

回転軸を支持する軸受と、この軸受の端面に当接して該軸受を前記回転軸に固定するバッキングリングと、を備えた軸受ユニットにおいて、前記軸受の端面と前記バッキングリングとの間の応力変動の影響を低減する応力変動影響低減構造を設け、前記応力変動影響低減構造は、前記軸受の端面に当接する前記バッキングリング端面を、その軸受の端面のエッジ部に接触しないようなエッジ非接触形状に加工した構造であることを特徴とする軸受ユニット。 In a bearing unit comprising: a bearing that supports a rotating shaft; and a backing ring that abuts against the end surface of the bearing and fixes the bearing to the rotating shaft, stress fluctuation between the end surface of the bearing and the backing ring The stress fluctuation influence reducing structure is provided to reduce the influence of the edge, and the stress fluctuation influence reducing structure is an edge non-contact shape in which the backing ring end face contacting the end face of the bearing does not contact the edge portion of the end face of the bearing. Bearing unit characterized by having a structure machined into