JP2000205274A - 転がり軸受用保持器 - Google Patents

転がり軸受用保持器

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JP2000205274A
JP2000205274A JP11012410A JP1241099A JP2000205274A JP 2000205274 A JP2000205274 A JP 2000205274A JP 11012410 A JP11012410 A JP 11012410A JP 1241099 A JP1241099 A JP 1241099A JP 2000205274 A JP2000205274 A JP 2000205274A
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JP
Japan
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quenching
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hardness
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JP11012410A
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English (en)
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Hideki Kokubu
秀樹 國分
Manabu Ohori
學 大堀
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • F16C33/56Selection of substances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/02Mechanical properties
    • F16C2202/04Hardness

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで強度の向上を図ると共に、ポケッ
ト部の耐摩耗性の向上を図る。 【解決手段】 転動体を転動可能に保持するポケット部
が周方向に複数箇所設けられた環状の転がり軸受用保持
器において、少なくともポケット部の転動体が接触する
部分に表面焼入を施して表面硬さがHV250以上、心
部硬さがHV190以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受の転動
体を保持する保持器に関し、特にころ軸受のころを保持
するプレス保持器の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】転がり軸受用保持器としては、低炭素鋼
であるSPCC(J1S)やSPCE(J1S)等の板
材をプレス成形して製作されるプレス保持器や全体が機
械加工により製作されるもみ抜き保持器等が知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】プレス保持器は材料費
も安く、プレス成形性も良いので、量産性に優れコスト
が安価であるという利点がある反面、SPCCおよびS
PCEの硬さがHV100〜190程度と強度が低いた
め、例えば軸受に振動や衝撃荷重を受けるような場合
は、保持器の破損が問題になり、また、潤滑油の供給が
少ない場合には、ポケット部が摩耗してしまうという問
題もある。
【0004】一方、もみ抜き保持器については、互いに
隣り合うポケット部間の柱がプレス保持器よりも太く強
度が高いという利点がある反面、製作コストが高くつく
という問題がある。本発明はかかる技術的背景を鑑みて
なされたものであり、低コストで強度の向上を図ること
ができると共に、ポケット部の耐摩耗性の向上を図るこ
とができる転がり軸受用保持器を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る転がり軸受用保持器は、転動体を転
動可能に保持するポケット部が周方向に複数箇所設けら
れた環状の転がり軸受用保持器において、少なくとも前
記ポケット部の前記転動体が接触する部分に表面焼入を
施して表面硬さがHV250以上、心部硬さがHV19
0以下としたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の一例で
ある転がり軸受用保持器を説明するための部分展開図、
図2は図1のII−II線断面図、図3は焼入れパター
ンの変形例を説明するための保持器の部分展開図、図4
は図3のIV−IV線断面図、図5及び図6は高周波焼
入れ装及び衝撃焼入れ装置を説明するための説明図、図
7はずぶ焼入れのヒートサイクルを示す図、図8は浸炭
窒化後における高周波焼入れ及び衝撃焼入れのヒートサ
イクルを示す図、図9は落下衝撃試験機の概略図、図1
0は表面硬さと心部硬さと保持器割れの有無との関係を
示すグラフ図、図11は硬化深さと保持器柱の幅の比に
対する耐久回数と保持器割れの有無との関係を示すグラ
フ図である。
【0007】この実施の形態の転がり軸受保持器は、図
1及び図3に示すように、ころを転動可能に保持するポ
ケット部1が周方向に複数箇所設けられた環状のころ軸
受用保持器2であって、プレス成形が可能で且つ焼入れ
することにより硬化する炭素鋼板を使用して製作されて
いる。また、図1及び図2はころが接触する部分である
ポケット部1の内周面に表面焼入れが施され、図3及び
図4はころが接触する部分であるポケット部1の内周面
及び互いに隣り合う各ポケット部1間の柱3に表面焼入
れが施されており、いずれも表面硬さがHV250以
上、心部硬さがHV190以下とされている。
【0008】これにより、ポケット部1の周りを硬化し
て、良好なプレス成形性を確保しつつ振動や衝撃荷重に
対する保持器の強度の向上を図ると共に、ポケット部1
の耐摩耗性の向上を図るようにしている。ここで、表面
焼入れ法としては、例えば高周波焼入れ又は衝撃焼入れ
を用いることができる。
【0009】保持器の柱は細いため比較的浅い硬化層が
必要となり、高周波焼入れで浅い焼入れ深さを得ようと
する場合には、高い周波数で焼入れる必要がある。高周
波焼入れによるワークヘの電流深度δは、ρ:比抵抗、
μ:透磁率、f:周波数とすると、δ=(ρ/πf・
μ)1/2 で計算でき、比抵抗ρ及び透磁率μは材料によ
り固定であるので、電流深度δは周波数fで決定され
る。
【0010】上式による計算では、周波数f=1kHz
で電流深度δ=1.5mm、周波数f=500kHzで
は電流深度δ=0.08mm、周波数f=1MHzでは
電流深度δ=0.05mmとなるが、実際の硬化深さ
は、熱伝導により計算値より若干深くなり、最小硬化深
さは0.3mmである。図5及び図6は高周波焼入れ装
置及び衝撃焼入れ装置を示したものである。図5は保持
器2のポケット部1に該ポケット部1の開口形状に応じ
たコイル4を挿入して加熱し、該加熱後、外部より冷却
水をかけて焼入れを行うものであり、図6は保持器2の
ポケット部1の外径側及び内径側にそれぞれコイル5を
配置して加熱し、該加熱後、外部より冷却水をかけて焼
入れを行うものである。高周波焼入れ条件は次の通りで
ある。
【0011】出力 10kW 周波数 450kHz 条件 15Vx0.5sec 衝撃焼入れ装置については、コイル4に超高周波電流を
パルス状に流すことにより、瞬時に加熱、冷却されて表
面に0.3mm以下の浅い硬化層を形成することができ
るので、特に小さな保持器に有効である。また、非常に
浅い硬化層であるので、熱の拡散により焼き入れること
ができ、加熱後の冷却水を省くこともできる。
【0012】衝撃焼入れ条件は次の通りである。 電圧 8kV 周波数 27kHz 1パルスの時間 40msec
【0013】
【実施例】表1に本実施例に用いた保持器の材料成分を
示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1のAはSPCC材(JIS)であり、
B,Cはプレス成形性が損なわれない範囲でAに対して
材料成分を変化させたものである。そして、A,B,C
に熱処理を施さないで製作した保持器、A,B,Cに熱
処理を施して製作した保持器について落下衝撃試験を行
った。熱処理は、ずぶ焼入れ、高周波焼入れ、衝撃焼入
れ、浸炭窒化・高周波焼入れ、浸炭窒化・衝撃焼入れの
5種類とした。高周波焼入れ及び衝撃焼入れについて
は、上述した図5及び図6の要領で行った。図7にずぶ
焼入れのヒートサイクルを、図8に浸炭窒化、高周波焼
入れ、衝撃焼入れのヒートサイクルを示す。その他は同
一条件でプレス成形により保持器を製作して、各保持器
を用いてころ軸受を製作し、図9に示す落下衝撃試験機
を用いて試験を行った。
【0016】この落下衝撃試験機は、モータ10により
駆動されるカム機構11によって落下台12が2本の支
柱13をガイドとして上下動するようになっており、落
下台12より上側の支柱13にはばね14が入ってい
る。落下台12の下側には最下点より少し上の位置で該
落下台12が止まるようにストッパー15が配設されて
おり、落下台12がストッパー15に当たることにより
加速度が加わるようになっている。
【0017】そして、落下台12に上部に取り付けられ
たハウジング16にころ軸受17を挿入し、該ころ軸受
17の内外輪及び保持器が回らないように内外輪及び保
持器を軽く固定し、この状態で落下台12を落下させて
ストッパー15に当てると、ころを介して保持器に衝撃
荷重が加わることになる。なお、ハウジング16には加
速度センサー18が取り付けられている。試験条件は次
の通りである。
【0018】加速度 300G 繰返し数 1×106 (回) 試験結果をまとめたものを表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】表2から明らかなように、従来例であるA
に熱処理を施していない保持器、比較例であるB,Cに
熱処理を施していない保持器は、いずれもプレス成形性
も良好で、しかも熱処理を施していないことから熱処理
変形もないが、硬さが低いため保持器の柱に割れが生
じ、保持器強度が低い結果となった。比較例であるA,
B,Cにずぶ焼入れを施して製作された保持器について
は、プレス成形性は良いが、焼入れによる歪みが大き
く、しかもずぶ焼入れであるので焼入れ後に変形を直す
ことが困難であった。また、摩耗試験での摩耗量は少な
かったが、保持器強度は低い結果となった。
【0021】比較例であるAに高周波焼入れ又は衝撃焼
入れを施して製作された保持器は、プレス成形性も良
く、熱処理変形もないが、保持器強度は低い結果となっ
た。これらの従来例及び比較例に対し、実施例である
B,Cに衝撃焼入れ又は高周波焼入れを施して製作され
た保持器、A,B,Cに浸炭窒化・衝撃焼入れを施して
製作された保持器、A,Bに浸炭窒化・高周波焼入れを
施して製作された保持器は、いずれもプレス成形性が良
好で、熱処理変形もなく、強度試験に強い結果となっ
た。
【0022】図10は、表2の各保持器について、表面
硬さと心部硬さと保持器割れの有無との関係を示したも
のである。図10の太枠内が表2の実施例に相当し、こ
れによると保持器強度を向上させるには、表面硬さがH
V250以上でさらに心部硬さがHV190以下とする
ことが必要であることが判る。
【0023】図11は硬化層深さaと保持器の柱の幅d
との比a/d(図2参照)を変えて上記同様にして落下
衝撃試験を行い、比a/d[%]と保持器割れの有無と
耐久回数との関係を示したものである。ここで、硬化層
深さaとは、母材より硬くなっているポケット部内周端
面からの深さをいい、保持器の柱の幅dとは、周方向に
互いに隣り合う各ポケット部間の柱の幅をいう。
【0024】図から明らかなように、a/d[%]を
0.5%〜30%の範囲とすることにより、保持器強度
を上げることができ、特に、a/d[%]を1%〜20
%の範囲とすることにより、さらに保持器強度を上げる
ことができる。これより、例えばdが3mm程度の保持
器柱の場合、硬化層深さaは0.03mm〜0.6mm
が最適値となるが、高周波焼入れでは上述したように
0.3mm以下の浅い硬化層を形成することが難しいの
で、衝撃焼入れが有効である。
【0025】なお、今回の表面焼入れ方法として高周波
焼入れ、衝撃焼入れなどを実施例としてあげたが、レー
ザ焼入れや電子ビーム焼入れ等でも、対応可能である。
【0026】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、低コストで強度の向上を図ることができると
共に、ポケット部の耐摩耗性の向上を図ることができる
転がり軸受用保持器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である転がり軸受用
保持器を説明するための部分展開図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】焼入れバターンの変形例を説明するための保持
器の部分展開図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】高周波焼入れ装置及び衝撃焼入れ装置を説明す
るための説明図である。
【図6】高周波焼入れ装置及び衝撃焼入れ装置を説明す
るための説明図である。
【図7】ずぶ焼入れのヒートサイクルを示す図である。
【図8】浸炭窒化後における高周波焼入れ及び衝撃焼入
れのヒートサイクルを示す図である。
【図9】落下衝撃試験機の概略図である。
【図10】表面硬さと心部硬さと保持器割れの有無との
関係を示すグラフ図である。
【図11】硬化層深さと保持器柱の幅の比に対する耐久
回数と保持器割れの有無との関係を示すグラフ図であ
る。
【符号の説明】
1…ポケット部 2…保持器 3…柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J101 AA13 AA32 AA42 AA52 AA62 BA34 BA44 BA50 DA03 DA09 EA02 EA68 FA15 FA44 GA57 4K042 AA22 AA23 BA01 BA02 BA03 BA13 DA01 DA02 DA06 DB01 DB08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転動体を転動可能に保持するポケット部
    が周方向に複数箇所設けられた環状の転がり軸受用保持
    器において、少なくとも前記ポケット部の前記転動体が
    接触する部分に表面焼入を施して表面硬さがHV250
    以上、心部硬さがHV190以下としたことを特徴とす
    る転がり軸受用保持器。
JP11012410A 1999-01-20 1999-01-20 転がり軸受用保持器 Withdrawn JP2000205274A (ja)

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