JP2020139612A - Roller bearing and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はころ軸受およびその製造方法に関し、特に、保持器と複数のころとのみで構成されるころ軸受およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a roller bearing and a method for manufacturing the roller bearing, and more particularly to a roller bearing composed of only a cage and a plurality of rollers and a method for manufacturing the roller bearing.
いわゆるオートマチックトランスミッションに含まれる遊星用軸受、およびエンジンのコネクティングロッドの大端部用軸受は、保持器と複数のころとのみで構成されるころ軸受(以下においてこれを保持器付きころと呼ぶ場合がある)である。当該ころ軸受は、公転しながら自転する。このため当該ころ軸受を構成する保持器の外径面の摩耗が懸念される。近年、当該ころ軸受が用いられる部材に含まれる潤滑油の低粘度化および少量化が進んでいる。これにより上記の保持器の外径面の摩耗がますます進むことが懸念される。このためころ軸受の使用環境がころ軸受にとってますます厳しくなっている。 Planetary bearings included in so-called automatic transmissions and large-end bearings for engine connecting rods are roller bearings that consist only of a cage and multiple rollers (hereinafter, these are sometimes referred to as rollers with cages). There is). The roller bearing rotates while revolving. Therefore, there is a concern that the outer diameter surface of the cage constituting the roller bearing may be worn. In recent years, the viscosity of the lubricating oil contained in the member in which the roller bearing is used has been reduced and the amount has been reduced. As a result, there is a concern that the outer diameter surface of the above-mentioned cage will be further worn. For this reason, the usage environment for roller bearings is becoming more and more severe for roller bearings.
この対策として、たとえば特開2004−218761号公報(特許文献1)のように、保持器の表面の硬度をHv400以上700以下とすることが考えられる。 As a countermeasure for this, for example, as in JP-A-2004-218761 (Patent Document 1), it is conceivable to set the hardness of the surface of the cage to Hv400 or more and 700 or less.
ここで、ころ軸受の製造時には、保持器に複数のころが組み込まれる。このとき保持器を形成する柱部に複数のころが接触することによる柱部の弾性変形を利用して、保持器に複数のころが押し込まれる。特開2004−218761号公報のように、厳しい潤滑条件に対応するために保持器の表面の硬度が高められた状態でころを組み込むと、ころにキズが発生したり、保持器のうちころと当接する部分に不具合を生じる恐れがある。 Here, when manufacturing a roller bearing, a plurality of rollers are incorporated in the cage. At this time, the plurality of rollers are pushed into the cage by utilizing the elastic deformation of the column portion due to the contact of the plurality of rollers with the column portion forming the cage. As in JP-A-2004-218761, if the rollers are installed with the surface hardness of the cage increased to cope with severe lubrication conditions, scratches may occur on the rollers or the rollers in the cage may be damaged. There is a risk of causing problems in the parts that come into contact.
本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。その目的は、ころ組み込み時に、保持器に不具合が発生するのを防ぐころ軸受およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a roller bearing and a method for manufacturing the roller bearing, which prevents a failure of the cage during roller assembly.
本発明に係るころ軸受の製造方法では、まず保持器が準備される。保持器に組み込まれる複数のころが準備される。保持器に複数のころが組み込まれる。保持器を準備する工程は、保持器を構成する保持器本体部を熱処理する工程を含む。保持器本体部を熱処理する工程は、複数のころが組み込まれる後に、複数のころが保持器本体部に組み込まれた状態でなされる。 In the method for manufacturing a roller bearing according to the present invention, a cage is first prepared. Multiple rollers to be incorporated into the cage are prepared. Multiple rollers are incorporated into the cage. The step of preparing the cage includes a step of heat-treating the cage main body constituting the cage. The step of heat-treating the cage main body is performed in a state where the plurality of rollers are incorporated into the cage main body after the plurality of rollers are incorporated.
本発明に係るころ軸受は、保持器と、複数のころとを備える。複数のころは保持器に組み込まれる。保持器は延在方向について互いに間隔をあけて配置される1対の環状部と、1対の環状部のうち一方の環状部と他方の環状部とを連結するように延在方向に延びる複数の柱部とを含む。複数のころの表面には酸化被膜が形成されている。 The roller bearing according to the present invention includes a cage and a plurality of rollers. Multiple rollers are incorporated into the cage. A plurality of cages extending in the extending direction so as to connect a pair of annular portions arranged at intervals in the extending direction and one annular portion and the other annular portion of the pair of annular portions. Including the pillar part of. An oxide film is formed on the surface of a plurality of rollers.
本発明によれば、保持器本体部を熱処理する工程が、複数のころを組み込む工程の後になされる。このため複数のころを組み込む工程における保持器本体部および複数のころの破損が抑制できる。 According to the present invention, the step of heat-treating the cage main body is performed after the step of incorporating a plurality of rollers. Therefore, damage to the cage main body and the plurality of rollers in the process of incorporating the plurality of rollers can be suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。まず図1〜図9を用いて、本実施の形態のころ軸受の製造方法について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a method for manufacturing a roller bearing according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
<ころ軸受の製造方法>
本実施の形態のころ軸受は、保持器と複数のころとのみで構成されるころ軸受(保持器付きころ)である。図1は、本実施の形態のころ軸受を構成する保持器の製造工程を示すフローチャートである。図1を参照して、本実施の形態のころ軸受の製造方法においては、いわゆる溶接保持器が製造される。すなわち帯状の鋼板などを用いてポケットを形成するなどの必要な加工を施した後に、当該鋼板を筒形に丸め、丸められた方向の一方および他方の端部が溶接される。以上により筒状の保持器が形成される。
<Manufacturing method of roller bearings>
The roller bearing of the present embodiment is a roller bearing (roller with a cage) composed of only a cage and a plurality of rollers. FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of a cage constituting the roller bearing of the present embodiment. With reference to FIG. 1, in the method for manufacturing a roller bearing of the present embodiment, a so-called weld cage is manufactured. That is, after performing necessary processing such as forming a pocket using a strip-shaped steel plate or the like, the steel plate is rolled into a tubular shape, and one end and the other end in the rounded direction are welded. As described above, a tubular cage is formed.
図2は、本実施の形態での保持器の製造工程に用いられる鋼材を示す概略図である。図2を参照して、本実施の形態のころ軸受に含まれる保持器は、鋼板を材料として形成される。この鋼板は、当初は帯状であるため帯鋼1と呼ばれる状態である。 FIG. 2 is a schematic view showing a steel material used in the manufacturing process of the cage according to the present embodiment. With reference to FIG. 2, the cage included in the roller bearing of the present embodiment is formed of a steel plate as a material. Since this steel sheet is initially strip-shaped, it is in a state called strip steel 1.
図3は、図1の工程(S100)を示す概略図である。図1を参照して、準備された帯鋼1に対し、成形工程(S100)がなされる。具体的には、図3を参照して、帯鋼1の幅方向の中央部が、図の上側が凹むように、概ねV字状に折り曲げられる。言い換えれば帯鋼1は、図示された側の主表面と反対側、すなわち図3の下側の主表面に向けて凸となるように、概ねV字状に折り曲げられる。ここでV字状は、帯鋼1が後述するように筒状に曲げられたときに、外径面側が凸形状となるように保持器本体部に段差が設けられるように曲げられた形状である。すなわち図3の帯鋼1の延在方向についての手前側(図3の左下側)から帯鋼1を見たときに帯鋼1が左右方向の中央部に凹形状を有するように加工される。このような加工は、帯鋼1を、後に外径面となる側から後に内径面となる側に向けて一般公知のプレスで押圧することによりなされる。 FIG. 3 is a schematic view showing the step (S100) of FIG. With reference to FIG. 1, a forming step (S100) is performed on the prepared steel strip 1. Specifically, with reference to FIG. 3, the central portion of the strip steel 1 in the width direction is bent in a substantially V shape so that the upper side of the drawing is recessed. In other words, the strip steel 1 is bent in a substantially V shape so as to be convex toward the side opposite to the main surface on the illustrated side, that is, toward the lower main surface in FIG. Here, the V-shape is a shape that is bent so that a step is provided in the cage main body so that the outer diameter surface side becomes a convex shape when the strip steel 1 is bent into a tubular shape as described later. is there. That is, when the strip steel 1 is viewed from the front side (lower left side in FIG. 3) in the extending direction of the strip steel 1 in FIG. 3, the strip steel 1 is processed so as to have a concave shape in the central portion in the left-right direction. .. Such processing is performed by pressing the steel strip 1 from the side that later becomes the outer diameter surface to the side that later becomes the inner diameter surface with a generally known press.
図4は、図1の工程(S200)を示す概略図である。図1を参照して、成形工程がなされた帯鋼1に対し、ポケット抜き行程(S200)がなされる。具体的には、図4を参照して、帯鋼1の帯形状を構成する矩形状の主表面のうち一方の主表面から、これと反対側の他方の主表面まで帯鋼1を貫通するような開口部であるポケット3が形成される。ポケット3は、帯鋼1の矩形状の主表面を平面視したときに矩形状を有することが好ましい。なおポケット3は、帯鋼1の主表面の延在方向に交差する幅方向に長く延びることにより、帯鋼1と交差する態様で延びるように形成されることが好ましい。なお成形工程(S100)により帯鋼1は折り曲げられた形状を有している。このような形状の帯鋼1に対してポケット3が形成される。このため形成されるポケット3は、延在方向の中央部に凹形状を有するように屈曲している。 FIG. 4 is a schematic view showing the step (S200) of FIG. With reference to FIG. 1, a pocket punching process (S200) is performed on the strip steel 1 that has undergone the forming step. Specifically, with reference to FIG. 4, the strip steel 1 penetrates from one main surface of the rectangular main surface constituting the strip shape of the strip steel 1 to the other main surface on the opposite side. The pocket 3 which is such an opening is formed. The pocket 3 preferably has a rectangular shape when the rectangular main surface of the strip steel 1 is viewed in a plan view. It is preferable that the pocket 3 is formed so as to extend in a manner intersecting with the steel strip 1 by extending long in the width direction intersecting the extending direction of the main surface of the steel strip 1. The steel strip 1 has a shape that is bent by the forming step (S100). A pocket 3 is formed in the steel strip 1 having such a shape. The pocket 3 formed for this purpose is bent so as to have a concave shape at the central portion in the extending direction.
図1を参照して、次に帯鋼1に対し、切断工程(S300)がなされる。これは図4の右上側から左下側に延びる帯鋼1の延在方向について、帯鋼1を必要な長さ分だけ切り取る工程である。具体的には、帯鋼1が後述するように筒状に曲げられたときに筒を形成する環状の周の長さ分だけ残るように、帯鋼1が切り取られる。 With reference to FIG. 1, a cutting step (S300) is then performed on the strip steel 1. This is a step of cutting the strip steel 1 by a required length in the extending direction of the strip steel 1 extending from the upper right side to the lower left side of FIG. Specifically, the strip steel 1 is cut off so that when the strip steel 1 is bent into a tubular shape, the length of the annular circumference forming the cylinder remains.
図5は、図1の工程(S400)を示す概略図である。図1を参照して、成形工程(S100)、ポケット抜き行程(S200)および切断工程(S300)がなされた帯鋼1に対し、曲げ工程(S400)がなされる。具体的には帯鋼1は、その延在方向が環状を形成するような筒状、たとえば円筒状となるように曲げられる。このように曲げられることで帯鋼1は保持器の本体を構成する保持器本体部を形成可能となる。また帯鋼1が曲げられ保持器本体部の環状を形成する方向についての一方の端部1Eと、それと反対側の他方の端部1Fとが互いに隣接するように対向する態様となる。また帯鋼1の幅方向の端部、すなわち形成される保持器本体部のポケット3の延在方向についてのポケット3の端部よりもさらに帯鋼1の幅方向の端側の領域には、環状部5として、一方の環状部5Aおよびそれと反対側の他方の環状部5Bとの1対の環状部が形成される。一方の環状部5Aと他方の環状部5Bとは、保持器本体部の延在方向について互いに間隔をあけて配置される。 FIG. 5 is a schematic view showing the step (S400) of FIG. With reference to FIG. 1, a bending step (S400) is performed on the strip steel 1 that has undergone the forming step (S100), the pocket punching step (S200), and the cutting step (S300). Specifically, the strip steel 1 is bent so as to have a tubular shape, for example, a cylindrical shape so that its extending direction forms an annular shape. By being bent in this way, the steel strip 1 can form a cage main body portion that constitutes the cage main body. Further, one end portion 1E in the direction in which the steel strip 1 is bent to form an annular shape of the cage main body portion and the other end portion 1F on the opposite side thereof face each other so as to be adjacent to each other. Further, in the widthwise end portion of the strip steel 1, that is, in the region on the widthwise end side of the strip steel 1 than the end portion of the pocket 3 in the extending direction of the pocket 3 of the cage main body formed. As the annular portion 5, a pair of annular portions of one annular portion 5A and the other annular portion 5B on the opposite side are formed. One annular portion 5A and the other annular portion 5B are arranged at intervals from each other in the extending direction of the cage main body portion.
図6は、図1の工程(S500)を示す概略図である。図1および図6を参照して、次に工程(S400)にて曲げられた帯鋼1の一方の端部1Eと他方の端部1Fとが接合(ここでは、溶接)される、接合工程(S500)がなされる。これにより帯鋼1は筒状の保持器本体部4として形成される。保持器本体部4は、複数のポケット3のうちそれらの延在方向に交差する方向について互いに隣り合う1対のポケット3の間における保持器本体部4としての柱部6を複数含んでいる。複数の柱部6のそれぞれの延びる方向の一方の端部側には一方の環状部5Aが、上記延びる方向の他方の端部側には他方の環状部5Bが形成されている。すなわち複数の柱部6は、一方の環状部5Aと他方の環状部5Bとを連結するように、保持器本体部4の延在方向に延びている。 FIG. 6 is a schematic view showing the step (S500) of FIG. With reference to FIGS. 1 and 6, a joining step in which one end 1E of the strip steel 1 bent in the step (S400) and the other end 1F are joined (welded here). (S500) is done. As a result, the strip steel 1 is formed as a tubular cage main body 4. The cage main body 4 includes a plurality of pillars 6 as the cage main body 4 between a pair of pockets 3 adjacent to each other in a direction intersecting the extending direction of the plurality of pockets 3. One annular portion 5A is formed on one end side of each of the extending directions of the plurality of pillar portions 6, and the other annular portion 5B is formed on the other end side in the extending direction. That is, the plurality of pillar portions 6 extend in the extending direction of the cage main body portion 4 so as to connect one annular portion 5A and the other annular portion 5B.
また保持器本体部4の表面としての本体部表面7は、外径面7Aと、内径面7Bと、1対の環状端面(軸方向端面)7C,7Dとを有している。以上のような構成を有する熱処理前保持器10Aが形成される。外径面7Aは筒状の保持器本体部4のうち、熱処理前保持器10Aの外側を向く帯鋼1の主表面の部分である。内径面7Bは筒状の保持器本体部4のうち、熱処理前保持器10Aの内側を向く帯鋼1の主表面の部分である。環状端面7Cは一方の環状部5A側の帯鋼1の幅方向の端面である。環状端面7Dは他方の環状部5B側の帯鋼1の幅方向の端面である。 The main body surface 7 as the surface of the cage main body 4 has an outer diameter surface 7A, an inner diameter surface 7B, and a pair of annular end faces (axial end faces) 7C and 7D. The pre-heat treatment cage 10A having the above configuration is formed. The outer diameter surface 7A is a portion of the main surface of the steel strip 1 facing the outside of the pre-heat treatment cage 10A in the tubular cage main body 4. The inner diameter surface 7B is a portion of the main surface of the steel strip 1 facing the inside of the pre-heat treatment cage 10A in the tubular cage main body 4. The annular end face 7C is an end face in the width direction of the steel strip 1 on the one side of the annular portion 5A. The annular end face 7D is the widthwise end face of the steel strip 1 on the other annular portion 5B side.
図7は、図1の工程(S550)を示す概略図である。図1および図7を参照して、図6の溶接工程(S500)により形成された保持器本体部4に複数のころ8が組み込まれる、ころ組込工程(S550)がなされる。ころ8はたとえば延在方向に交差する断面の幅に比べて延在方向の幅が長いいわゆる針状ころであることが好ましいが、これに限られず、円筒ころであってもよい。ころ8は図中の矢印に示す方向Mに移動することにより、熱処理前保持器10Aの保持器本体部4に組み込まれる。ころ8は各ポケット3に1つずつ組み込まれる。 FIG. 7 is a schematic view showing the step (S550) of FIG. With reference to FIGS. 1 and 7, a roller incorporating step (S550) is performed in which a plurality of rollers 8 are incorporated into the cage main body 4 formed by the welding step (S500) of FIG. The roller 8 is preferably a so-called needle-shaped roller whose width in the extending direction is longer than the width of the cross section intersecting in the extending direction, but the roller 8 is not limited to this and may be a cylindrical roller. The roller 8 is incorporated into the cage main body 4 of the pre-heat treatment cage 10A by moving in the direction M indicated by the arrow in the drawing. One roller 8 is incorporated in each pocket 3.
図8は、図1の工程(S600)により最終的に得られるころ軸受を示す概略図である。図1および図8を参照して、次に熱処理工程(S600)がなされる。具体的には、複数のころ8を組み込む工程(S550)の後に、複数のころ8が保持器本体部4に組み込まれた状態で、保持器本体部4が熱処理される。言い換えれば、複数のころ8を組み込む工程(S550)の後に、保持器本体部4が、複数のころ8と併せて熱処理される。熱処理としては、軟窒化処理、浸炭焼入れ処理、および浸炭窒化処理から選択されるいずれかがなされる。しかしここでは浸炭窒化処理がなされることがより好ましい。 FIG. 8 is a schematic view showing a roller bearing finally obtained by the step (S600) of FIG. With reference to FIGS. 1 and 8, the heat treatment step (S600) is then performed. Specifically, after the step of incorporating the plurality of rollers 8 (S550), the cage main body 4 is heat-treated with the plurality of rollers 8 incorporated into the cage main body 4. In other words, after the step of incorporating the plurality of rollers 8 (S550), the cage main body 4 is heat-treated together with the plurality of rollers 8. As the heat treatment, one of a soft nitriding treatment, a carburizing and quenching treatment, and a carburizing and nitriding treatment is performed. However, it is more preferable that the carburizing nitriding treatment is performed here.
保持器本体部4を熱処理する工程(S600)の後における保持器本体部4の表面の硬度はHv650以上800以下であることが好ましい。なおその中でも、当該保持器本体部4の表面の硬度はHv650以上750以下であることがより好ましく、さらにその中でもHv650以上700以下であることがいっそう好ましい。 The hardness of the surface of the cage body 4 after the step (S600) of heat-treating the cage body 4 is preferably Hv650 or more and 800 or less. Among them, the hardness of the surface of the cage main body 4 is more preferably Hv650 or more and 750 or less, and further preferably Hv650 or more and 700 or less.
保持器本体部4を熱処理する工程(S600)の後における保持器本体部4の表面層、すなわち保持器本体部4の表面に隣接する領域の窒素濃度は0.3質量%以上であることが好ましい。なおここで表面層(表面に隣接する領域)とは、最も表面に近い領域であり、具体的にはたとえば表面からの深さが5μm以内(あるいは表面からの深さが4μm以内)の領域である。なおその中でも、当該窒素濃度は0.3質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましい。 After the step (S600) of heat-treating the cage main body 4, the nitrogen concentration in the surface layer of the cage main body 4, that is, the region adjacent to the surface of the cage main body 4 is 0.3% by mass or more. preferable. Here, the surface layer (region adjacent to the surface) is a region closest to the surface, and specifically, for example, a region having a depth of 5 μm or less from the surface (or a depth of 4 μm or less from the surface). is there. Among them, the nitrogen concentration is more preferably 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less.
保持器本体部4を熱処理する工程(S600)の後における複数のころ8の表面層、すなわち複数のころ8の表面に隣接する領域の窒素濃度は0.3質量%以上であることが好ましい。上記保持器本体部4と同様に、ころ8についても、表面層(表面に隣接する領域)とは、最も表面に近い領域であり、具体的にはたとえば表面からの深さが5μm以内(あるいは表面からの深さが4μm以内)の領域である。なおその中でも、当該窒素濃度は0.3質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましい。 After the step (S600) of heat-treating the cage main body 4, the nitrogen concentration in the surface layer of the plurality of rollers 8, that is, the region adjacent to the surface of the plurality of rollers 8 is preferably 0.3% by mass or more. Similar to the cage body 4, the surface layer (region adjacent to the surface) of the roller 8 is the region closest to the surface, and specifically, for example, the depth from the surface is within 5 μm (or). It is a region where the depth from the surface is within 4 μm). Among them, the nitrogen concentration is more preferably 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less.
以上により、保持器本体部4は熱処理後保持器10Bとなる。このようにして、熱処理後保持器10Bに、熱処理された複数のころ8が組み込まれた構成のころ軸受100Cが形成される。ころ軸受100Cにおいては、熱処理後保持器10Bの表面のみならず、複数のころ8の表面にも、酸化被膜が形成(すなわち配置)されている。 As described above, the cage main body 4 becomes the cage 10B after the heat treatment. In this way, a roller bearing 100C having a structure in which a plurality of heat-treated rollers 8 are incorporated is formed in the heat-treated cage 10B. In the roller bearing 100C, an oxide film is formed (that is, arranged) not only on the surface of the cage 10B after the heat treatment but also on the surface of the plurality of rollers 8.
図9は、本実施の形態のころ軸受を構成するころの製造工程を示すフローチャートである。ころ軸受100Cを形成するために、複数のころが準備される。図9を参照して、本実施の形態のころの製造工程においては、まずコイル材の切断工程(S10)がなされる。具体的には、ころを形成するための材料としてのコイル材が、必要な分量だけ切断される(S10)。たとえば針状ころの場合、形成すべきころの延在方向に交差する断面の幅に応じた幅を有するコイル材が準備される。また針状ころの延在方向の長さに応じた寸法となるよう、コイル材がその長さ方向に切断される。 FIG. 9 is a flowchart showing a manufacturing process of rollers constituting the roller bearing of the present embodiment. A plurality of rollers are prepared to form the roller bearing 100C. With reference to FIG. 9, in the manufacturing process of the roller of the present embodiment, first, a coil material cutting step (S10) is performed. Specifically, the coil material as a material for forming the rollers is cut by a required amount (S10). For example, in the case of a needle-shaped roller, a coil material having a width corresponding to the width of a cross section intersecting the extending direction of the roller to be formed is prepared. Further, the coil material is cut in the length direction so as to have a dimension corresponding to the length in the extending direction of the needle-shaped roller.
次に端面成形工程(S20)がなされる。具体的には、切断されたコイル材の長さ方向の端面が、概ね形成すべきころの端面の形状となるように成形される。次に複数のころに熱処理工程(S30)がなされる。これにより上記の保持器本体部4と同様に、個々のころとなるべき部材についても熱処理がなされる。次に熱処理がなされた複数のころの表面に対して研削工程(S40)がなされ、磨き工程(S50)がなされる。これらにより、熱処理がなされたころの表面が削られる。したがってころ8は完成した状態においては、図9の熱処理工程(S30)でその表面に形成される酸化被膜が除去されている。複数のころ8を保持器(保持器本体部4)に組み込む工程は、ころ8の表面を研削する工程の後になされる。このように酸化被膜に覆われないころ8が熱処理前保持器10Aに組み込まれる。しかし最終的に形成されるころ軸受100C(図8参照)では、複数のころ8の表面には酸化被膜が形成される。図1の熱処理工程(S600)により、保持器本体部4を熱処理する工程の後においては複数のころ8も熱処理され、それらの表面に酸化被膜が形成されるためである。 Next, the end face forming step (S20) is performed. Specifically, the end face of the cut coil material in the length direction is formed so as to have the shape of the end face of the roller to be formed. Next, the heat treatment step (S30) is performed at a plurality of rollers. As a result, similar to the cage main body 4 described above, the individual members to be rolled are also heat-treated. Next, a grinding step (S40) is performed on the surfaces of the plurality of rollers that have been heat-treated, and a polishing step (S50) is performed. As a result, the surface of the heat-treated surface is scraped. Therefore, in the completed state, the oxide film formed on the surface of the roller 8 is removed in the heat treatment step (S30) of FIG. The step of incorporating the plurality of rollers 8 into the cage (retainer main body 4) is performed after the step of grinding the surface of the rollers 8. In this way, the roller 8 is incorporated into the preheat treatment cage 10A when it is not covered with the oxide film. However, in the finally formed roller bearing 100C (see FIG. 8), an oxide film is formed on the surfaces of the plurality of rollers 8. This is because, after the step of heat-treating the cage main body 4 by the heat treatment step (S600) of FIG. 1, a plurality of rollers 8 are also heat-treated, and an oxide film is formed on their surfaces.
<比較例およびその課題>
次に、図10〜図11を用いて、本実施の形態を用いない比較例としてのころ軸受の製造方法について説明する。図10は、比較例のころ軸受を構成する保持器の製造工程を示すフローチャートである。図10を参照して、比較例のころ軸受の製造方法においても、いわゆる溶接保持器が製造される。図10に示す製造方法は基本的に図1の製造方法と同様であるため、同様である部分の説明を繰り返さない。ただし図10に示すように、比較例においては保持器本体部4に対して熱処理工程(S600)がなされた後に、ころ組込工程(S650)がなされる。この点において図10の製造方法は、ころ組込工程(S550)の後に熱処理工程(S600)がなされる図1の製造方法とは異なる。
<Comparative examples and their issues>
Next, with reference to FIGS. 10 to 11, a method for manufacturing a roller bearing as a comparative example without using the present embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a cage constituting a roller bearing of a comparative example. With reference to FIG. 10, a so-called weld cage is also manufactured in the roller bearing manufacturing method of the comparative example. Since the manufacturing method shown in FIG. 10 is basically the same as the manufacturing method shown in FIG. 1, the description of the same parts will not be repeated. However, as shown in FIG. 10, in the comparative example, the roller assembling step (S650) is performed after the heat treatment step (S600) is performed on the cage main body 4. In this respect, the manufacturing method of FIG. 10 is different from the manufacturing method of FIG. 1 in which the heat treatment step (S600) is performed after the roller incorporating step (S550).
図11は、図10の工程(S650)を示す概略図である。図10および図11を参照して、熱処理工程(S600)が終わった後の熱処理後保持器10Cの保持器本体部4に、複数のころ8が組み込まれる。なおここで組み込まれるころ8の表面には酸化被膜は形成されていない。このとき図7の工程と同様に、ころ8は図中の矢印に示す方向Mに移動することにより、熱処理後保持器10Cの保持器本体部4に組み込まれる。なお図11は比較例により形成された各部材を示す。このため図11においては、たとえば図7、図8の本実施の形態により形成された各部材と同一部材には、図7、図8での参照番号の横に0を1つ追加した参照番号を付している。たとえば図7におけるころ「8」に相当する部材は、図11においてころ「80」と記している。 FIG. 11 is a schematic view showing the process (S650) of FIG. With reference to FIGS. 10 and 11, a plurality of rollers 8 are incorporated into the cage main body 4 of the post-heat treatment cage 10C after the heat treatment step (S600) is completed. It should be noted that no oxide film is formed on the surface of the roller 8 incorporated here. At this time, similarly to the step of FIG. 7, the roller 8 is incorporated into the cage main body 4 of the cage 10C after the heat treatment by moving in the direction M indicated by the arrow in the drawing. Note that FIG. 11 shows each member formed by the comparative example. Therefore, in FIG. 11, for example, a reference number in which one 0 is added next to the reference number in FIGS. 7 and 8 is added to the same member as each member formed by the present embodiment of FIGS. 7 and 8. Is attached. For example, the member corresponding to the roller "8" in FIG. 7 is described as the roller "80" in FIG.
再度図10を参照して、熱処理後保持器10Cに複数のころ8が組み込まれることにより、ころ軸受100Dが形成される。 With reference to FIG. 10 again, the roller bearing 100D is formed by incorporating the plurality of rollers 8 into the cage 10C after the heat treatment.
図9に示すようにころ8は熱処理後に研削工程および磨き工程により表面の酸化被膜が除去される。このためころ軸受100Dの複数のころ8の表面には酸化被膜が形成されていない。この点がころ8の表面に酸化被膜が形成される図8のころ軸受100Cと構成上異なっている。また図11での熱処理後保持器10Cは熱処理前保持器10Aよりも硬い。このため熱処理後保持器10Cへころ8を組み込む際に、熱処理後保持器10Cのころ止め部分が割れたり欠けたり、ころ8の表面にキズが生じたりする可能性がある。熱処理工程(S600)にて保持器本体部4の表面の硬度をたとえばHv400以上700以下にまで高めても、保持器の外径面の摩耗を抑制するために十分な硬度とはいえない。つまりこのような処理がなされたとしても、厳しい環境下で保持器が使用されれば、その外径面が摩耗する可能性がある。 As shown in FIG. 9, the oxide film on the surface of the roller 8 is removed by a grinding step and a polishing step after the heat treatment. Therefore, no oxide film is formed on the surfaces of the plurality of rollers 8 of the roller bearing 100D. This point is structurally different from the roller bearing 100C of FIG. 8 in which an oxide film is formed on the surface of the roller 8. Further, the post-heat treatment cage 10C in FIG. 11 is harder than the pre-heat treatment cage 10A. Therefore, when the rollers 8 are incorporated into the cage 10C after the heat treatment, the roller stopper portion of the cage 10C after the heat treatment may be cracked or chipped, or the surface of the rollers 8 may be scratched. Even if the hardness of the surface of the cage main body 4 is increased to, for example, Hv400 or more and 700 or less in the heat treatment step (S600), it cannot be said that the hardness is sufficient to suppress the wear of the outer diameter surface of the cage. That is, even if such a treatment is performed, if the cage is used in a harsh environment, its outer diameter surface may be worn.
このように比較例の製造方法を用いてころ軸受を形成した場合、最終的に得られる保持器付きころは、熱処理後保持器10Cのころ止め部分に割れまたは欠けが生じていたり、ころ8の表面にキズが生じていたりする場合がある。保持器付きころにはこのような解決すべき課題がある。 When the roller bearing is formed by using the manufacturing method of the comparative example in this way, the finally obtained roller with a cage has cracks or chips in the roller stopper portion of the cage 10C after the heat treatment, or the roller 8 The surface may be scratched. There is such a problem to be solved when the cage is attached.
<作用効果>
本実施の形態は、上記の比較例の課題を解決すべくなされるものである。以下、上記記載と一部重複するが、本実施の形態の構成および作用効果について説明する。
<Action effect>
This embodiment is designed to solve the problems of the above comparative example. Hereinafter, although partially overlapping with the above description, the configuration and action / effect of the present embodiment will be described.
本実施の形態のころ軸受の製造方法においては、保持器(10A)が準備される。保持器(10A)に組み込まれる複数のころ(8)が準備される。保持器(10A)に複数のころ(8)が組み込まれる。保持器(10A)を準備する工程は、保持器(10A)を構成する保持器本体部(4)を熱処理する工程を含む。保持器本体部(4)を熱処理する工程は、複数のころ(8)を組み込む工程の後に、複数のころ(8)が保持器本体部(4)に組み込まれた状態でなされる。 In the method for manufacturing a roller bearing of the present embodiment, a cage (10A) is prepared. A plurality of rollers (8) to be incorporated in the cage (10A) are prepared. A plurality of rollers (8) are incorporated in the cage (10A). The step of preparing the cage (10A) includes a step of heat-treating the cage main body (4) constituting the cage (10A). The step of heat-treating the cage main body (4) is performed in a state where the plurality of rollers (8) are incorporated into the cage main body (4) after the step of incorporating the plurality of rollers (8).
このようにすれば、ころ8が熱処理前保持器10Aに組み込まれる時点においては、熱処理前保持器10Aの硬度は熱処理後保持器10Cよりも低い。このため硬い熱処理後保持器10Cにころ8を組み込む際に起こり得る上記の割れ、欠けおよびキズの発生を抑制することができる。 In this way, the hardness of the pre-heat treatment cage 10A is lower than that of the post-heat treatment cage 10C when the rollers 8 are incorporated into the pre-heat treatment cage 10A. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the above-mentioned cracks, chips and scratches that may occur when the rollers 8 are incorporated into the cage 10C after a hard heat treatment.
また、ころ8が組み込まれた後に熱処理前保持器10Aおよびころ8が熱処理され、熱処理後はころ8が組み込まれる工程を有さない。このため比較例のように熱処理後にころ8が組み込まれる場合に比べて、熱処理工程において熱処理後保持器10Bがより高い硬度となるように焼入れすることができる。これにより、熱処理後保持器10Bの耐摩耗性をより高めることができる。 Further, the pre-heat treatment cage 10A and the rollers 8 are heat-treated after the rollers 8 are incorporated, and there is no step in which the rollers 8 are incorporated after the heat treatment. Therefore, the cage 10B after the heat treatment can be hardened so as to have a higher hardness in the heat treatment step than in the case where the rollers 8 are incorporated after the heat treatment as in the comparative example. Thereby, the wear resistance of the cage 10B after the heat treatment can be further improved.
上記製造方法は、保持器本体部(4)を熱処理する工程の後において、複数のころ(8)の表面には酸化被膜が形成されることが好ましい。すなわち保持器本体部4とそこに組み込まれたころ8とを併せて熱処理することで、保持器本体部4の表面のみならず、ころ8の表面にも、ごく薄い酸化被膜が形成される。またこれにより、元々は鏡面状であるころ8の表面が、酸化被膜により着色される。すなわち、ころ8の表面の色の違いにより、本実施の形態の手順で製造されたころ軸受100Cと、比較例の手順で製造されたころ軸受100Dとの識別が可能となる。ころ軸受100Cのころ8の表面は酸化被膜が形成されることによりくすんだ色であるのに対し、ころ軸受100Dのころ8の表面は酸化被膜が形成されていない(研削等により除去されている)ことにより鏡面状であるためである。 In the above manufacturing method, it is preferable that an oxide film is formed on the surfaces of the plurality of rollers (8) after the step of heat-treating the cage main body (4). That is, by heat-treating the cage main body 4 and the rollers 8 incorporated therein together, a very thin oxide film is formed not only on the surface of the cage main body 4 but also on the surface of the rollers 8. As a result, the surface of the roller 8 which is originally mirror-like is colored by the oxide film. That is, the difference in the surface color of the rollers 8 makes it possible to distinguish between the roller bearing 100C manufactured by the procedure of the present embodiment and the roller bearing 100D manufactured by the procedure of the comparative example. The surface of the roller 8 of the roller bearing 100C has a dull color due to the formation of an oxide film, whereas the surface of the roller 8 of the roller bearing 100D has no oxide film formed (removed by grinding or the like). ) This is because it has a mirror surface shape.
保持器本体部4の熱処理時に、組み込まれたころ8の表面が着色される。このためころ8の表面の着色のための工程を別途追加する必要はない。ころ軸受の製造時に当然行なわれる熱処理工程をそのまま用いて、工程順序の異なる複数のロット間の識別が容易に可能なころ軸受100C,100Dを形成できる。工程の追加が不要であるため、より安価にころ軸受100Cを製造できる。 During the heat treatment of the cage main body 4, the surface of the incorporated roller 8 is colored. Therefore, it is not necessary to add a separate step for coloring the surface of the roller 8. Roller bearings 100C and 100D that can be easily identified between a plurality of lots having different process sequences can be formed by using the heat treatment step that is naturally performed when manufacturing the roller bearing as it is. Since no additional process is required, the roller bearing 100C can be manufactured at a lower cost.
すなわち上記製造方法において、複数のころ(8)を準備する工程は、複数のころ(8)を熱処理する工程と、熱処理がなされた複数のころ(8)の表面を研削する工程とを含んでもよい。複数のころ(8)を組み込む工程は、表面を研削する工程の後になされてもよい。このようにすれば、本実施の形態のようにころ8を組み込んだ後に熱処理されることで形成されるころ軸受100Cと、比較例のように保持器の熱処理の後にころ8を組み込むことで形成されるころ軸受100Dとの識別が可能となる。ころ軸受100Cのころ8の表面は酸化被膜が形成されることによりくすんだ色であるのに対し、ころ軸受100Dのころ8の表面は酸化被膜が形成されていない(研削等により除去されている)ことにより鏡面状であるためである。 That is, in the above manufacturing method, the step of preparing the plurality of rollers (8) may include a step of heat-treating the plurality of rollers (8) and a step of grinding the surface of the plurality of rollers (8) that have been heat-treated. Good. The step of incorporating the plurality of rollers (8) may be performed after the step of grinding the surface. In this way, the roller bearing 100C is formed by incorporating the roller 8 and then heat-treated as in the present embodiment, and the roller 8 is formed by incorporating the roller 8 after the heat treatment of the cage as in the comparative example. It is possible to distinguish it from the roller bearing 100D. The surface of the roller 8 of the roller bearing 100C has a dull color due to the formation of an oxide film, whereas the surface of the roller 8 of the roller bearing 100D has no oxide film formed (removed by grinding or the like). ) This is because it has a mirror surface shape.
上記製造方法は、保持器本体部(4)を熱処理する工程の後における保持器本体部(4)の表面の硬度はHv650以上800以下であることが好ましい。この硬度は、仮に熱処理後保持器10Bにころ8を組み込んでころ軸受(保持器付きころ)を形成すれば、割れ、欠け、キズが形成される可能性の高い硬度である。しかし熱処理前保持器10Aにころ8を組み込んでから熱処理してころ軸受100C(図8参照)を形成する本実施の形態では、熱処理後の表面の硬度を上記のように制御することで、熱処理後保持器10Bの耐摩耗性をより高めることができる。 In the above manufacturing method, the hardness of the surface of the cage main body (4) after the step of heat-treating the cage main body (4) is preferably Hv650 or more and 800 or less. This hardness is such that if a roller 8 is incorporated into the cage 10B after heat treatment to form a roller bearing (roller with a cage), cracks, chips, and scratches are likely to be formed. However, in the present embodiment in which the roller 8 is incorporated in the preheat treatment cage 10A and then heat-treated to form the roller bearing 100C (see FIG. 8), the surface hardness after the heat treatment is controlled as described above to perform the heat treatment. The wear resistance of the back cage 10B can be further improved.
上記製造方法において、保持器本体部(4)を熱処理する工程の後における保持器本体部(4)の表面層の窒素濃度および複数のころの表面層の窒素濃度は0.3質量%以上であることが好ましい。このようにすれば、保持器本体部4の耐摩耗性を上げることができる。またこのようにすれば、ころ軸受の潤滑不良時にころ8の表面にピーリングが発生する不具合を抑制できる。また異物を含む環境下で使用された際のころ8の長寿命化が実現できる。 In the above manufacturing method, the nitrogen concentration of the surface layer of the cage body (4) and the nitrogen concentration of the surface layer of the plurality of rollers after the step of heat-treating the cage body (4) are 0.3% by mass or more. It is preferable to have. By doing so, the wear resistance of the cage main body 4 can be improved. Further, in this way, it is possible to suppress a problem that peeling occurs on the surface of the roller 8 when the roller bearing is poorly lubricated. In addition, the life of the roller 8 can be extended when used in an environment containing foreign substances.
上記製造方法は、保持器本体部(4)を熱処理する工程においては浸炭窒化処理がなされることが好ましい。このようにすれば、保持器本体部4のみならず、そこに組み込まれたころ8の表面に隣接する領域にも、窒化層を形成することができる。 In the above manufacturing method, it is preferable that the carburizing nitriding treatment is performed in the step of heat-treating the cage main body (4). In this way, the nitrided layer can be formed not only in the cage main body 4 but also in the region adjacent to the surface of the roller 8 incorporated therein.
本実施の形態のころ軸受(100C)は、保持器(10B)と、保持器(10B)に組み込まれる複数のころ(8)とを備える。保持器(10B)は延在方向について互いに間隔をあけて配置される1対の環状部(5:5A,5B)と、1対の環状部(5A,5B)のうち一方の環状部(5A)と他方の環状部(5B)とを連結するように延在方向に延びる複数の柱部(6)とを含む。複数のころ(8)の表面には酸化被膜が形成されている。 The roller bearing (100C) of the present embodiment includes a cage (10B) and a plurality of rollers (8) incorporated in the cage (10B). The cage (10B) has an annular portion (5A) of a pair of annular portions (5: 5A, 5B) and a pair of annular portions (5A, 5B) arranged at intervals in the extending direction. ) And a plurality of pillars (6) extending in the extending direction so as to connect the other annular portion (5B). An oxide film is formed on the surface of the plurality of rollers (8).
上記ころ軸受100Cは、本実施のように熱処理前保持器10Aにころ8が組み込まれた後に熱処理がなされることにより形成されたものである。このことが、ころ8の表面に形成された酸化被膜を視認することにより容易に判別できる。仮に比較例のように熱処理後保持器10Bにころ8が組み込まれたころ軸受100Dは、組み込まれるころ8の表面は研磨され鏡面状であることから、本実施の形態のころ軸受100Cとの視認比較による判別が容易にできるためである。 The roller bearing 100C is formed by performing heat treatment after the rollers 8 are incorporated in the pre-heat treatment cage 10A as in the present embodiment. This can be easily determined by visually recognizing the oxide film formed on the surface of the roller 8. As in the comparative example, the roller bearing 100D in which the roller 8 is incorporated in the cage 10B after the heat treatment has a mirror-like surface with the surface of the roller 8 incorporated, so that it can be visually recognized as the roller bearing 100C of the present embodiment. This is because it can be easily discriminated by comparison.
<測定方法>
本実施の形態において、上記の保持器本体部4などの鋼材中の、特に表面に隣接する領域(表面層)の窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)の線分析、または発光分光分析により測定される。また保持器本体部4の表面の硬度は、マイクロビッカース硬度計により測定されることが好ましい。
<Measurement method>
In the present embodiment, the nitrogen concentration in the steel material such as the cage body 4 described above, particularly in the region (surface layer) adjacent to the surface, is determined by line analysis of EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) or emission spectroscopic analysis. Be measured. Further, the hardness of the surface of the cage main body 4 is preferably measured by a micro Vickers hardness tester.
<本実施の形態の用途例>
本実施の形態のころ軸受の製造方法、および当該製造方法により形成されたころ軸受は、遊星歯車機構、およびエンジンのコネクティングロッドの大端部用軸受に用いられる。以下、図12を用いて、エンジンのコネクティングロッドの大端部用軸受の用途例について説明する。
<Example of use of this embodiment>
The roller bearing manufacturing method of the present embodiment and the roller bearing formed by the manufacturing method are used for a planetary gear mechanism and a bearing for a large end of an engine connecting rod. Hereinafter, an example of application of the bearing for the large end of the connecting rod of the engine will be described with reference to FIG.
図12は、本実施の形態のころ軸受が用いられた2サイクルエンジンの縦断面図である。図12を参照して、当該2サイクルエンジンは、ピストン20と、コンロッド21と、クランク軸22とを有する。ピストン20は、燃焼により直線運動を行なう。コンロッド21はコネクティングロッドの略称であり、直線往復運動を回転運動に変換する。クランク軸22は、回転運動を出力する。クランク軸22は、回転中心軸23を中心に回転し、バランスウェイト24によって回転のバランスを保っている。 FIG. 12 is a vertical sectional view of a two-cycle engine using the roller bearing of the present embodiment. With reference to FIG. 12, the two-stroke engine has a piston 20, a connecting rod 21, and a crankshaft 22. The piston 20 makes a linear motion by combustion. The connecting rod 21 is an abbreviation for a connecting rod, and converts a linear reciprocating motion into a rotary motion. The crankshaft 22 outputs a rotary motion. The crankshaft 22 rotates about the rotation center shaft 23, and the balance of rotation is maintained by the balance weight 24.
コンロッド21には、大端部25と小端部26とが設けられる。大端部25は直線状棒体の下方に設けられる。小端部26は直線状棒体の上方に設けられる。クランク軸22は、コンロッド21の大端部25の係合穴に取り付けられた、本実施の形態に係るころ軸受100Cを介して回転自在に支持されている。 The connecting rod 21 is provided with a large end portion 25 and a small end portion 26. The large end portion 25 is provided below the linear rod body. The small end portion 26 is provided above the linear rod body. The crankshaft 22 is rotatably supported via the roller bearing 100C according to the present embodiment, which is attached to the engaging hole of the large end portion 25 of the connecting rod 21.
以上に述べた各特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。 The above-mentioned features may be applied so as to be appropriately combined within a technically consistent range.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 帯鋼、1E 一方の端部、1F 他方の端部、2,3 ポケット、4 保持器本体部、5 環状部、5A 一方の環状部、5B 他方の環状部、6 柱部、7 本体部表面、7A 外径面、7B 内径面、7C,7D 環状端面、10A 熱処理前保持器、10B,10C 熱処理後保持器、17 吸気管、17a 吸気バルブ、18a 排気バルブ、19 燃焼室、20 ピストン、21 コンロッド、22 クランク軸、23 回転中心軸、24 バランスウェイト、100C ころ軸受。 1 Connecting rod, 1E One end, 1F Other end, 2, 3 pockets, 4 Cage body, 5 Ring, 5A One ring, 5B The other ring, 6 Pillar, 7 Body Surface, 7A outer diameter surface, 7B inner diameter surface, 7C, 7D annular end surface, 10A pre-heat treatment cage, 10B, 10C post-heat treatment cage, 17 intake pipe, 17a intake valve, 18a exhaust valve, 19 combustion chamber, 20 pistons, 21 connecting rod, 22 crankshaft, 23 rotation center shaft, 24 balance weight, 100C roller bearing.
Claims (5)
前記保持器に組み込まれる複数のころを準備する工程と、
前記保持器に前記複数のころを組み込む工程とを備え、
前記保持器を準備する工程は、前記保持器を構成する保持器本体部を熱処理する工程を含み、
前記保持器本体部を熱処理する工程は、前記複数のころを組み込む工程の後に、前記複数のころが前記保持器本体部に組み込まれた状態でなされる、ころ軸受の製造方法。 The process of preparing the cage and
The process of preparing a plurality of rollers to be incorporated in the cage and
The cage is provided with a step of incorporating the plurality of rollers into the cage.
The step of preparing the cage includes a step of heat-treating the cage main body constituting the cage.
A method for manufacturing a roller bearing, wherein the step of heat-treating the cage main body is performed in a state where the plurality of rollers are incorporated in the cage main body after the step of incorporating the plurality of rollers.
前記保持器に組み込まれる複数のころとを備え、
前記保持器は延在方向について互いに間隔をあけて配置される1対の環状部と、前記1対の環状部のうち一方の環状部と他方の環状部とを連結するように前記延在方向に延びる複数の柱部とを含み、
前記複数のころの表面には酸化被膜が形成されている、ころ軸受。 Cage and
With multiple rollers built into the cage,
The cage is arranged in the extending direction so as to connect a pair of annular portions arranged at intervals in the extending direction and one annular portion and the other annular portion of the pair of annular portions. Including multiple pillars extending to
A roller bearing in which an oxide film is formed on the surfaces of the plurality of rollers.
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