JP2002242942A - Rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing

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JP2002242942A
JP2002242942A JP2001038929A JP2001038929A JP2002242942A JP 2002242942 A JP2002242942 A JP 2002242942A JP 2001038929 A JP2001038929 A JP 2001038929A JP 2001038929 A JP2001038929 A JP 2001038929A JP 2002242942 A JP2002242942 A JP 2002242942A
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bearing
oxide film
rolling
life
bearings
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JP2001038929A
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Japanese (ja)
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Shigeru Okita
滋 沖田
Masaru Konno
大 金野
Shinji Fujita
慎治 藤田
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing that is easily manufactured, and is long service life, even if the rolling bearing is used under environment that water is mixed into lubricant, under high-vibration accompanied by high speed rotations and under heavy-load. SOLUTION: A ball bearing 1 has an outer ring 2, an inner ring 3, and a plurality of balls 4 disposed to be capable of rolling between the outer ring 2 and inner ring 3. In the ball bearing 1, oxide films 2a, 3a containing Se are formed on raceway surfaces of the outer ring 2 and inner ring 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車,電気,情
報,建設,農業,鉄鋼等の産業分野において使用される
工作機械等の各種機械に用いられる転がり軸受に係り、
特に、エンジン補機用の転がり軸受(オルタネータ,電
磁クラッチ,中間プーリ,カーエアー用コンプレッサ
ー,水ポンプ等に用いられる転がり軸受など)や、軸受
内部の潤滑剤中に水分が混入するおそれのある環境下で
好適に使用される転がり軸受(例えば、自動車のトラン
スミッション,ハブユニットやエンジン補機用軸受、鉄
鋼用のガイドロール軸受やバックアップロール軸受、鉄
道車両用軸受、建設機械用軸受、農機具機械用軸受、製
紙機械ドライヤロール軸受など)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing used for various machines such as a machine tool used in automobiles, electricity, information, construction, agriculture, steel, and other industrial fields.
In particular, in the environment where there is a risk that water may be mixed into the rolling bearings for engine accessories (such as rolling bearings used in alternators, electromagnetic clutches, intermediate pulleys, car air compressors, water pumps, etc.) and the lubricant inside the bearings. Rolling bearings suitably used in (for example, transmissions for automobiles, bearings for hub units and engine accessories, guide roll bearings and backup roll bearings for steel, bearings for railway vehicles, bearings for construction machinery, bearings for agricultural machinery, Papermaking machine dryer roll bearings).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、転がり軸受の寿命は、潤滑剤中
に水分が混入すると極端に低下する傾向がある。例え
ば、転がり軸受内の潤滑剤中に6%の水分を混入させた
場合、水分混入前と比較して、転がり軸受の転がり寿命
が数分の1から20分の1程度に低下することが報告さ
れている(「表面起点及び内部起点の転がり疲れについ
て」,NSKBearing Journal,No.636,pp.1 〜10,1977,古
村,城田,平川)。
2. Description of the Related Art Generally, the life of a rolling bearing tends to be extremely reduced when moisture is mixed in a lubricant. For example, when 6% of water is mixed into a lubricant in a rolling bearing, it is reported that the rolling life of the rolling bearing is reduced from a fraction to a twentieth of that of a lubricant before mixing. ("Rolling fatigue at surface origin and internal origin", NSKBearing Journal, No. 636, pp. 1-10, 1977, Furumura, Shirota, Hirakawa).

【0003】また、近傍に水が存在し該水と接触するよ
うな環境下で使用される転がり軸受は、軸受内部に水が
侵入するおそれが大きい。例えば、自動車ホイール用軸
受においては、路面の泥水や雨水の影響を受けて、軸受
内部の潤滑剤に水分が混入しやすい。また、鉄鋼材料の
連続鋳造設備のガイドロール軸受や圧延機のバックアッ
プロール軸受についても、冷却水や圧延水が潤滑剤中に
混入しやすい。さらに、製紙機ドライヤロール用軸受
は、水分を含んだ湿った紙を乾燥させる過程において使
用されるため、軸受内部に水蒸気が混入しやすいと言わ
れている。
[0003] In a rolling bearing used in an environment where water is present and comes into contact with the water, there is a great risk that water will enter the inside of the bearing. For example, in a vehicle wheel bearing, moisture is likely to be mixed into a lubricant inside the bearing under the influence of muddy water and rainwater on a road surface. Also, cooling water and rolling water are likely to be mixed into the lubricant in guide roll bearings of continuous casting equipment for steel materials and backup roll bearings of rolling mills. Further, it is said that since a paper roll dryer roll bearing is used in a process of drying wet paper containing water, water vapor is likely to be mixed into the bearing.

【0004】このような転がり軸受においては、内部の
潤滑剤に混入する水分は僅か100ppm程度である
が、32〜48%も寿命が低下することが報告されてい
る(Effects of Water and Oxygen During Rolling Con
tact Lubrication,Wear,12(1968),pp.331-342,P.Schatz
berg and I.M.Felsen )。このような現象が生じる理由
としては、混入した水分が化学分解して水素イオンが発
生し、その水素イオンが転がり軸受の転走面に吸着し水
素原子となって高ひずみ場(最大せん断応力位置の近
傍) に集積され、応力腐食割れ型はくりに至ることが考
えられる。
[0004] In such a rolling bearing, although the amount of water mixed into the internal lubricant is only about 100 ppm, it is reported that the life is reduced by 32 to 48% (Effects of Water and Oxygen During Rolling). Con
tact Lubrication, Wear, 12 (1968), pp. 331-342, P. Schatz
berg and IMFelsen). The reason why such a phenomenon occurs is that the mixed water is chemically decomposed to generate hydrogen ions, and the hydrogen ions are adsorbed on the rolling surface of the rolling bearing and become hydrogen atoms to form a high strain field (maximum shear stress position). In the vicinity), and the stress corrosion cracking type may be broken.

【0005】したがって、上記のような水と接触する環
境下で使用される転がり軸受には、寿命の低下を防止す
るために、転がり軸受内部への水の侵入を防止する対策
(接触ゴムシールのような密封装置等)が施されてい
る。一方、近年、自動車の小型・軽量化に伴い、エンジ
ン補機類に対しても小型・軽量化が求められており、さ
らに高性能・高出力化も求められている。そうすると、
エンジンの作動時においては、例えばオルタネータ用の
軸受には高速回転に伴う高振動,高荷重(重力加速度で
4〜20G程度) がベルトを介して作用するため、その
結果、特に固定輪である外輪に早期はくりが生じて、軸
受の寿命が短くなる原因となっている。
[0005] Therefore, in order to prevent the life of the rolling bearing used in an environment in which it comes into contact with water as described above, measures are taken to prevent water from entering the inside of the rolling bearing (such as a contact rubber seal). Sealing device etc.). On the other hand, in recent years, as automobiles have become smaller and lighter, engine accessories have also been required to be smaller and lighter, and also to have higher performance and higher output. Then,
During operation of the engine, for example, a high vibration and a high load (about 4 to 20 G by gravitational acceleration) due to high-speed rotation act on the alternator bearing through the belt. This causes early peeling of the bearing and shortens the life of the bearing.

【0006】このような早期はくりの現象は、潤滑剤中
に含まれている数%の水分(例えば、グリース中には約
0.1%の水分が含まれている場合もある) が高振動,
高荷重によって化学分解して水素イオンが発生し、前述
の内部に水分が混入した転がり軸受の場合と同様にし
て、応力腐食割れ型はくりに至るために生じると考えら
れる。
[0006] Such early peeling phenomenon is caused by the fact that a few% of water contained in the lubricant (for example, about 0.1% of water may be contained in grease) is high. vibration,
It is considered that the stress corrosion cracking type is generated due to cracking in the same manner as in the case of the above-mentioned rolling bearing in which water is mixed in the inside, by chemically decomposing under high load to generate hydrogen ions.

【0007】なお、軸受内部における水分の発生源とし
ては結露も考えられる。例えば、エンジン補機用軸受は
高温状態にて使用される場合が多く、運転停止後に大気
温度まで冷却されるため、軸受内部のわずかな空間に存
在する空気中の水分が結露するおそれがある。このよう
な高速回転に伴う高振動,高荷重下での早期はくりを防
止する対策が、「SAEテクニカルペーパー:SAE9
50944(開催日1995年2月27日〜3月2
日)」の第1〜14項に記載されていて、オルタネータ
用軸受の疲労メカニズムと、封入グリースをEグリース
からダンパー効果の高いMグリースに変更して、Mグリ
ースで高振動,高荷重を吸収することによって早期はく
りを防止する技術と、が開示されている。
[0007] Condensation can be considered as a source of moisture in the bearing. For example, bearings for engine accessories are often used in a high-temperature state, and are cooled to the atmospheric temperature after the operation is stopped. Therefore, moisture in the air existing in a small space inside the bearing may condense. A measure to prevent early peeling under high vibration and high load due to such high speed rotation is described in "SAE Technical Paper: SAE9.
50944 (Date February 27-March 2, 1995
1) to 14), the fatigue mechanism of alternator bearings and the change of grease from E grease to M grease, which has a high damper effect, to absorb high vibration and high load with M grease A technique for preventing early peeling by doing so is disclosed.

【0008】また、特開平2−190615号公報や実
開平6−43349号公報には、上記のような高速回転
に伴う高振動,高荷重下にて使用される軸受において
は、潤滑剤の分解により水素が発生し、その発生した水
素原子が鋼中に侵入することにより早期にはくりが生じ
ることが記載されている。上記2つの公報には、このよ
うな早期はくりの対策として、軸受転走面に厚さ0.1
〜2.5μmの酸化皮膜を形成することにより、軸受転
走面からの水素の侵入を抑制するという方法が開示され
ている。
[0008] Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-190615 and 6-43349 disclose, in a bearing used under a high vibration and a high load associated with the high speed rotation described above, the decomposition of a lubricant. Describes that hydrogen is generated, and the generated hydrogen atoms penetrate into the steel, thereby causing cracks at an early stage. In the above two publications, as a countermeasure against such early peeling, the bearing rolling surface has a thickness of 0.1 mm.
A method has been disclosed in which an oxide film having a thickness of about 2.5 μm is formed to suppress intrusion of hydrogen from a bearing rolling surface.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内部へ
の水の侵入を防止する対策が施された転がり軸受につい
ては、例えば軸受外のチョックに装着された接触ゴムシ
ールと軸受に内蔵された接触ゴムシールとを併用した場
合であれば、潤滑剤中の水分濃度を10%未満程度に抑
制できると思われるが、潤滑剤中への水分混入を完全に
防止することはできない。
However, with respect to a rolling bearing in which measures are taken to prevent water from entering the inside, for example, a contact rubber seal mounted on a chock outside the bearing and a contact rubber seal built in the bearing are used. It is thought that the water concentration in the lubricant can be suppressed to less than about 10% when water is used in combination, but it is impossible to completely prevent water from entering the lubricant.

【0010】また、特開平2−190615号公報,実
開平6−43349号公報に開示の軸受については、低
温に加熱したカセイソーダ水溶液に軌道輪を浸漬して四
三酸化鉄皮膜を形成させる処理(一般に、黒染めと呼ば
れている) を施す必要があるため、製造に手間がかかる
という問題点を有している。また、硝酸(又は、硝酸を
エタノールなどのアルコールで希釈した溶液),塩酸,
硫酸などの酸化水溶液中で、軸受転走面を着色する程度
に腐食するという処理によっても、酸化皮膜を形成する
ことができるが、この処理は設備面や処理時間の面など
において問題がある。
[0010] Further, with respect to the bearings disclosed in JP-A-2-190615 and JP-A-6-43349, a process of forming a triiron tetroxide film by immersing a bearing ring in a caustic soda aqueous solution heated to a low temperature ( (Which is generally called black dyeing), which has a problem that the production is troublesome. Also, nitric acid (or a solution of nitric acid diluted with alcohol such as ethanol), hydrochloric acid,
An oxide film can also be formed in an oxidizing aqueous solution such as sulfuric acid by a process of corroding the bearing rolling surface to a degree that causes coloration. However, this process has problems in terms of equipment and processing time.

【0011】また、その酸化皮膜の厚さは最大2.5μ
mと厚いので、軸受荷重が大きく作用する場合には軸受
転走面の粗さが悪くなりやすく、その結果として振動増
大などの問題が生じるおそれがある。軸受転走面に酸化
皮膜を形成する手段としては、前述の方法以外には、軸
受を大気中において高温で加熱する方法がある。しかし
ながら、大気中において温度をコントロールすることな
く軸受を加熱すると、酸化が強く起って軸受の表面に数
μmの厚さのスケール(黒皮) が生じてしまう。スケー
ルが生じると、その凹凸によって金属の損失が起こり、
ピットなどの起点となるおそれがある。また、軸受を大
気中に放置すると、空気中の水分と鋼の表面とが反応し
て大気腐食を起こしてしまうおそれがある。
The thickness of the oxide film is at most 2.5 μm.
When the bearing load is large, the roughness of the bearing rolling surface is likely to deteriorate, and as a result, problems such as increased vibration may occur. As a means for forming an oxide film on the bearing rolling surface, there is a method other than the above-described method in which the bearing is heated at a high temperature in the atmosphere. However, when the bearing is heated in the atmosphere without controlling the temperature, oxidation is strongly caused and a scale (black scale) having a thickness of several μm is generated on the surface of the bearing. When scale occurs, metal loss occurs due to the unevenness,
There is a risk of starting points such as pits. Also, if the bearing is left in the atmosphere, the moisture in the air may react with the surface of the steel to cause atmospheric corrosion.

【0012】そこで、本発明は、このような従来の転が
り軸受が有する問題点を解決し、潤滑剤に水が混入する
ような環境下や、高速回転に伴う高振動,高荷重下にお
いて使用しても長寿命で、製造の容易な転がり軸受を提
供することを課題とする。
Accordingly, the present invention solves such problems of the conventional rolling bearing, and is used in an environment where water is mixed in a lubricant, or under high vibration and high load due to high speed rotation. Another object of the present invention is to provide a rolling bearing which has a long life and is easy to manufacture.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外
輪との間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備
えた転がり軸受において、前記内輪の軌道面,前記外輪
の軌道面,及び前記転動体の転動面のうち少なくとも1
つに、セレンを含有する酸化皮膜を設けたことを特徴と
する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following arrangement. That is, a rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing including an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably disposed between the inner ring and the outer ring, wherein a raceway surface of the inner ring is provided. At least one of the raceway surface of the outer ring and the rolling surface of the rolling element
Finally, an oxide film containing selenium is provided.

【0014】このような構成であれば、潤滑剤中に混入
した水分の分解や潤滑剤自体の分解により発生した水素
原子が、軸受転走面から転がり軸受を構成する鋼中に侵
入することが抑制されるので、水素の発生に起因する早
期はくりが防止されて、転がり軸受が長寿命となる。前
記酸化皮膜のセレン(Se)の含有量は、5wt%以上
であることが好ましい。Seの含有量が5wt%未満で
あると、前記軌道面又は前記転動面と前記酸化被膜との
結合が弱くなり前記酸化被膜の強度が低下する。その結
果、転がり軸受の寿命が不十分となる。前記酸化被膜の
強度をより十分なものとするためには、Seの含有量は
10wt%以上であることがより好ましい。
With such a configuration, hydrogen atoms generated by the decomposition of water mixed in the lubricant and the decomposition of the lubricant itself can enter the steel constituting the rolling bearing from the bearing rolling surface. Since the suppression is suppressed, the early peeling due to the generation of hydrogen is prevented, and the rolling bearing has a long life. Preferably, the content of selenium (Se) in the oxide film is 5 wt% or more. When the content of Se is less than 5 wt%, the bond between the raceway surface or the rolling surface and the oxide film is weakened, and the strength of the oxide film is reduced. As a result, the life of the rolling bearing becomes insufficient. In order to further increase the strength of the oxide film, the content of Se is more preferably 10 wt% or more.

【0015】また、Seの含有量が多すぎると前記酸化
被膜の表面粗さが悪化するので、Seの含有量は35w
t%以下であることがより好ましい。以上のことから、
Seの含有量は5wt%以上であることが好ましく、1
0〜35wt%以下であることがより好ましい。また、
前記酸化皮膜の厚さは、10〜2000nmであること
が好ましい。10nm未満であると前記酸化皮膜の強度
が不十分であり、2000nm超過であると、前記酸化
被膜の表面粗さが悪化するので寿命が不十分となる。こ
れらの不都合をより生じにくくするためには、前記酸化
皮膜の厚さは100〜1000nmであることがより好
ましい。
On the other hand, if the content of Se is too large, the surface roughness of the oxide film deteriorates.
More preferably, it is at most t%. From the above,
The content of Se is preferably 5 wt% or more,
More preferably, it is 0 to 35 wt% or less. Also,
The thickness of the oxide film is preferably from 10 to 2000 nm. If it is less than 10 nm, the strength of the oxide film is insufficient, and if it is more than 2000 nm, the surface roughness of the oxide film deteriorates, so that the life is insufficient. In order to make these inconveniences less likely to occur, the thickness of the oxide film is more preferably 100 to 1000 nm.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明に係る転がり軸受の実施の
形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 〔第一実施形態〕図1は、本発明の転がり軸受の第一実
施形態である玉軸受の構成を示す部分断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rolling bearing according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a partial sectional view showing the configuration of a ball bearing which is a first embodiment of the rolling bearing of the present invention.

【0017】この玉軸受1は、外輪2(固定輪)と、内
輪3(回転輪)と、外輪2と内輪3との間に転動自在に
配設された複数の玉4と、図示しない保持器と、外輪2
と内輪3との間に形成される空間に充填されたグリース
等の潤滑剤(図示せず)と、で構成されている。そし
て、外輪2及び内輪3の軌道面には、Seを含有する酸
化皮膜2a,3aが設けられている。この酸化皮膜2
a,3aのSeの含有量は5wt%以上で、また、酸化
皮膜2a,3aの厚さは、10〜2000nmである。
The ball bearing 1 includes an outer ring 2 (fixed wheel), an inner ring 3 (rotating wheel), a plurality of balls 4 rotatably disposed between the outer ring 2 and the inner ring 3, and not shown. Cage and outer ring 2
And a lubricant (not shown) such as grease filled in a space formed between the inner ring 3 and the inner ring 3. The raceways of the outer ring 2 and the inner ring 3 are provided with oxide films 2a and 3a containing Se. This oxide film 2
The content of Se in a, 3a is 5 wt% or more, and the thickness of oxide films 2a, 3a is 10 to 2000 nm.

【0018】次に、このような玉軸受1の製造方法につ
いて説明する。外輪2,内輪3,及び玉4は、軸受鋼
(SUJ2)で構成され、通常の熱処理(830〜85
0℃で焼入れし油冷した後、180〜240℃で焼戻
し)を施したものを用いた。なお、外輪2,内輪3,及
び玉4の表面硬さはHRC57〜63、残留オーステナ
イト量は0〜20%、外輪2及び内輪3の表面粗さRa
は0.01〜0.03μm、玉4の表面粗さRaは0.
003〜0.010μmとした。
Next, a method of manufacturing such a ball bearing 1 will be described. The outer ring 2, the inner ring 3, and the balls 4 are made of bearing steel (SUJ2), and are subjected to ordinary heat treatment (830 to 85).
After quenching at 0 ° C and oil cooling, tempering at 180 to 240 ° C) was used. The surface hardness of the outer ring 2, the inner ring 3, and the ball 4 is HRC 57 to 63, the amount of retained austenite is 0 to 20%, and the surface roughness Ra of the outer ring 2 and the inner ring 3 is Ra.
Is 0.01 to 0.03 μm, and the surface roughness Ra of the ball 4 is 0.1 to 0.03 μm.
003 to 0.010 μm.

【0019】このような外輪2及び内輪3に通常の研削
加工(研磨)を施した後に(所望により、研削加工の後
に超仕上げ加工を施してもよい)、外輪2及び内輪3の
軌道面に常温においてSeを含有する酸化皮膜2a,3
aを設けた。その後、玉軸受内部にグリースを封入して
玉軸受1を製造した。なお、玉4の転動面にもSeを含
有する酸化皮膜を設けてもよいことは勿論である。
After the outer ring 2 and the inner ring 3 are subjected to ordinary grinding (polishing) (or super-finishing may be performed after the grinding, if desired), the raceway surfaces of the outer ring 2 and the inner ring 3 are formed. Oxide films 2a and 3 containing Se at room temperature
a was provided. Thereafter, grease was sealed inside the ball bearing to manufacture the ball bearing 1. It is needless to say that the rolling surface of the ball 4 may be provided with an oxide film containing Se.

【0020】酸化皮膜2a,3aを形成する方法及び処
理条件を図2に示す。この酸化皮膜形成処理は、加熱等
の熱的処理を一切必要とせず、脱脂工程から乾燥工程ま
での全ての工程を常温で行なうことができる。ただし、
乾燥工程においては、加熱しながら乾燥した方が、乾燥
に要する時間を短縮する効果があるため好ましい。例え
ば、ドライヤー等による温風乾燥が効果的である。
FIG. 2 shows a method and processing conditions for forming the oxide films 2a and 3a. This oxide film forming treatment does not require any thermal treatment such as heating, and all steps from the degreasing step to the drying step can be performed at room temperature. However,
In the drying step, drying while heating is preferable because it has the effect of shortening the time required for drying. For example, warm air drying using a dryer or the like is effective.

【0021】全ての工程を常温で行なうことができるの
で、酸化皮膜を形成する処理を、前述した従来技術(カ
セイソーダ水溶液や酸化水溶液を使用する方法等)と比
較して大変簡易に行うことができる。さらに、別の従来
技術として、特開平2−190615号公報には、内部
にグリースを封入した軸受を大気中において200℃以
下で加熱処理することにより軸受転走面に酸化皮膜を形
成する方法が開示されている。しかしながら、本発明は
グリースを封入する前の軸受に、加熱等の熱的処理を一
切行なわず、常温で軸受転走面にSeを含有する酸化皮
膜を形成させ、その後にグリースを封入するものである
ので、上記の従来技術とは大きく異なっている。
Since all the steps can be performed at room temperature, the process of forming an oxide film can be performed very easily as compared with the above-mentioned prior art (such as a method using an aqueous solution of caustic soda or an oxidized aqueous solution). . Further, as another prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-190615 discloses a method of forming an oxide film on a bearing rolling surface by subjecting a bearing in which grease is sealed to heat treatment at 200 ° C. or lower in the atmosphere. It has been disclosed. However, the present invention does not perform any thermal treatment such as heating on the bearing before sealing the grease, forms an oxide film containing Se on the bearing rolling surface at room temperature, and then seals the grease. Therefore, it is significantly different from the above-mentioned conventional technology.

【0022】酸化皮膜形成処理の酸化処理工程は、Se
を含有する酸化処理液に常温下で転がり軸受を浸漬する
ことにより行われる。SeはVIB族元素のひとつで、酸
素と同様に多くの金属や非金属と結合する。また、酸化
セレン(SeO2 )は、酸化剤や酸化触媒として用いら
れる(「化学大辞典」,東京化学同人,1989.1
0.20)。よって、Seを含有する酸化処理液によっ
て鋼を処理すれば、SeとFeの結合に加えて強固なF
eの酸化皮膜を、常温でも十分に生成できると考えられ
る。なお、酸化処理液の溶剤には、ブラックファースト
(株式会社コーザイ製) 等のような市販の溶剤を使用す
ることができる。
The oxidation treatment step of the oxide film formation treatment is performed by using Se.
This is performed by immersing the rolling bearing at room temperature in an oxidation treatment solution containing Se is one of the Group VIB elements and combines with many metals and non-metals like oxygen. Selenium oxide (SeO 2 ) is used as an oxidizing agent or an oxidation catalyst (“Chemical Dictionary”, Tokyo Chemical Dojin, 1989.1).
0.20). Therefore, if the steel is treated with the oxidation treatment solution containing Se, in addition to the bond between Se and Fe, strong F
It is considered that the oxide film of e can be sufficiently formed even at room temperature. A commercially available solvent such as Black First (manufactured by Kozai Co., Ltd.) can be used as the solvent for the oxidizing solution.

【0023】次に、上記の玉軸受1とほぼ同様の構成で
ある種々の深溝玉軸受について2種の寿命試験を行った
結果を、表1,2及び図3〜6のグラフを参照しながら
説明する。
Next, the results of two types of life tests performed on various deep groove ball bearings having substantially the same configuration as the above-described ball bearing 1 will be described with reference to Tables 1 and 2 and the graphs of FIGS. explain.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】一方の寿命試験は、潤滑剤に水が混入する
ような環境下における使用を想定し、水道水を5wt%
混入させた潤滑油(日石三菱株式会社製タービンVG6
8)による潤滑下における寿命試験である(以降は、水
混入下寿命試験と記す)。試験軸受には、Seの含有量
及び厚さの異なる酸化皮膜を有する19種(実施例1〜
13、比較例1〜6)の深溝玉軸受(JIS呼び番号6
206)を用い、図7に示すような試験機を用いて寿命
試験を行った。すなわち、試験軸受を回転させながら、
振動センサーで試験軸受の振動を検出するというもので
ある。
On the other hand, in the life test, the use of tap water at 5 wt%
Lubricating oil mixed (turbine VG6 manufactured by Nisseki Mitsubishi Corporation)
This is a life test under lubrication according to 8) (hereinafter referred to as a life test under water mixing). In the test bearing, 19 types having oxide films having different Se contents and thicknesses (Examples 1 to 5) were used.
13, comparative examples 1 to 6) deep groove ball bearing (JIS nominal number 6)
206), a life test was performed using a test machine as shown in FIG. That is, while rotating the test bearing,
The vibration sensor detects the vibration of the test bearing.

【0027】試験荷重Frは8800N、回転数は39
00rpmとし、振動値が初期振動値の5倍となった時
点を寿命として試験を終了した。ただし、100時間経
過しても初期振動値の5倍とならなかった場合は、試験
を打ち切った。そして、軌道面のフレーキング(はくり
の有無)を確認した。なお、1種の軸受について10個
ずつ寿命試験を行い、その平均時間を寿命として表に示
した。
The test load Fr was 8800 N and the number of revolutions was 39.
The test was terminated when the rotation time was set to 00 rpm and the vibration value became 5 times the initial vibration value as the life. However, when the initial vibration value was not five times after 100 hours, the test was terminated. And the flaking (the presence or absence of peeling) of the track surface was confirmed. In addition, a life test was performed for each of ten types of bearings, and the average time was shown in the table as the life.

【0028】他方の寿命試験は、エンジン補機における
使用を想定し、回転数を所定時間毎(例えば9秒毎)に
切り換える(9000rpmと18000rpm)急加
減速試験である(以降は、急加減速寿命試験と記す)。
この試験は、特開平9−89724号公報に記載のもの
と同様である。試験軸受には、Seの含有量及び厚さの
異なる酸化皮膜を有する19種(実施例14〜26、比
較例7〜12)の深溝玉軸受(JIS呼び番号630
3)を用い、図8に示すような試験機を用いて寿命試験
を行った。すなわち、ポンプにより循環される水を試験
軸受に噴射しつつ試験軸受を回転させ、振動センサーで
試験軸受の振動を検出するというものである。
The other life test is a rapid acceleration / deceleration test in which the number of revolutions is switched every predetermined time (for example, every 9 seconds) (9000 rpm and 18000 rpm) assuming use in engine accessories (hereinafter, rapid acceleration / deceleration). Life test).
This test is similar to that described in JP-A-9-89724. The test bearings include 19 types (Examples 14 to 26, Comparative Examples 7 to 12) of deep groove ball bearings (JIS call number 630) having oxide films having different Se contents and thicknesses.
Using 3), a life test was performed using a testing machine as shown in FIG. That is, the test bearing is rotated while water circulated by the pump is injected into the test bearing, and vibration of the test bearing is detected by a vibration sensor.

【0029】荷重条件は、P(負荷荷重)/C(動定格
荷重)=0.10とし、封入グリースにはEグリースを
用い、振動値が初期振動値の5倍となった時点を寿命と
して試験を終了した。ただし、1500時間経過しても
初期振動値の5倍とならなかった場合は、試験を打ち切
った。そして、軌道面のフレーキング(はくりの有無)
を確認した。なお、1種の軸受について10個ずつ寿命
試験を行い、その平均時間を寿命として表に示した。
The load condition is set as P (load load) / C (dynamic load rating) = 0.10, E grease is used as the sealed grease, and the life is determined when the vibration value becomes five times the initial vibration value. The test has been completed. However, when the initial vibration value was not five times after 1500 hours, the test was terminated. And the flaking of the raceway surface
It was confirmed. In addition, a life test was performed for each of ten types of bearings, and the average time was shown in the table as the life.

【0030】なお、比較例1,7の玉軸受は酸化皮膜を
設けておらず、研磨した後の状態においてグリースを封
入して軸受を製造したものである。また、比較例2〜4
及び8〜10の玉軸受は、Seを含有する酸化皮膜を有
しているものの、Seの含有量や厚さが本発明の範囲外
のものである。さらに、比較例5,11の玉軸受は、大
気中で高温に加熱(280℃で20分間)して酸化皮膜
を設けたものである。さらに、比較例6,12の玉軸受
は、加熱したカセイソーダ水溶液中に軌道輪を浸漬して
四三酸化鉄皮膜を形成し(黒染め処理)、その後にグリ
ースを封入して軸受を製造したものである。
The ball bearings of Comparative Examples 1 and 7 had no oxide film, and were manufactured by enclosing grease in a polished state. Comparative Examples 2 to 4
Although the ball bearings of Nos. 8 and 10 have an oxide film containing Se, the content and thickness of Se are out of the scope of the present invention. Further, the ball bearings of Comparative Examples 5 and 11 were provided with an oxide film by heating to a high temperature in the atmosphere (at 280 ° C. for 20 minutes). Further, the ball bearings of Comparative Examples 6 and 12 were manufactured by immersing a bearing ring in a heated aqueous solution of caustic soda to form a triiron tetroxide film (blackening treatment), and then sealing the grease to produce a bearing. It is.

【0031】全ての実施例,比較例とも、転動体には通
常の焼入れ,焼戻しを施したSUJ2製の鋼球を使用し
た。上記のような寿命試験の結果を表1,2にまとめて
示し、寿命をグラフ化したものを図3〜6に示す。図
3,4は、表1の水混入下寿命試験の結果をグラフ化し
たものであり、図5,6は、表2の急加減速寿命試験の
結果をグラフ化したものである。図3〜6のグラフにお
いては、実施例の結果を●印、比較例の結果を○印で示
している。なお、表1,2における「はくり」の欄の数
値は、10個の試験軸受のうちのはくりが生じた軸受の
数である。
In all Examples and Comparative Examples, steel balls made of SUJ2 subjected to ordinary quenching and tempering were used for the rolling elements. The results of the above life test are summarized in Tables 1 and 2, and graphs of the life are shown in FIGS. FIGS. 3 and 4 are graphs showing the results of the life test under water mixed in Table 1, and FIGS. 5 and 6 are graphs of the results of the rapid acceleration / deceleration life test in Table 2. In the graphs of FIGS. 3 to 6, the results of the examples are indicated by “●”, and the results of the comparative examples are indicated by “○”. In addition, the numerical value of the column of "peeling" in Tables 1 and 2 is the number of bearings in which the peeling occurred among the ten test bearings.

【0032】表1,2及び図3〜6から分かるように、
Seを含有する酸化皮膜を有するもの(実施例1〜1
3,14〜26)は寿命試験の結果が良好であった。こ
れは、潤滑油中の水分の分解等に伴い発生する水素が鋼
中に侵入することが酸化皮膜によって抑制されるので、
早期はくりが抑制されたためと考えられる。それに対し
て、比較例1,7は酸化皮膜がほとんど存在しないた
め、10個の試験軸受全てに水素の発生に起因する早期
はくりが生じた。また、比較例2,3及び8,9は実施
例と同様の酸化皮膜形成処理が施されているが、比較例
2,8は酸化皮膜のSeの含有量が少ないため、また、
比較例3,9はSeの含有量は5%以上であるが、酸化
皮膜の厚さが不十分(10nm未満)であるため、短寿
命となった。さらに、比較例4,10は酸化処理時間が
長すぎるため酸化皮膜の厚さが大きすぎて、面荒れを起
こして短寿命となった。
As can be seen from Tables 1 and 2 and FIGS.
Those having an oxide film containing Se (Examples 1 to 1)
3, 14 to 26) had good results of the life test. This is because the oxide film prevents the hydrogen generated due to the decomposition of water in the lubricating oil from entering the steel,
It is considered that cutting was suppressed early. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 7, since almost no oxide film was present, all of the ten test bearings suffered early peeling due to the generation of hydrogen. In Comparative Examples 2, 3 and 8, 9, the same oxide film forming treatment as that of the example was performed. However, in Comparative Examples 2, 8, the content of Se in the oxide film was small.
In Comparative Examples 3 and 9, the Se content was 5% or more, but the life of the oxide film was short because the thickness of the oxide film was insufficient (less than 10 nm). Further, in Comparative Examples 4 and 10, the oxidation treatment time was too long, and the thickness of the oxide film was too large, causing surface roughness and shortening the life.

【0033】さらに、比較例5,11は高温下,大気中
に放置して酸化皮膜を形成したものであるが、高温処理
のため軸受の硬さが低下し、また、酸化皮膜の厚さが大
きすぎ、さらに、酸化皮膜はスケールとなって脆くなっ
ており、表面にはピットが多く発生していた。さらに、
比較例6,12は一般的な黒染め処理を施したもので酸
化皮膜の厚さは適切であるが、高温での腐食処理のため
面荒れがひどく、寿命試験時に振動が大きくなって回転
が停止してしまい、短寿命となった。
Further, in Comparative Examples 5 and 11, in which the oxide film was formed by being left in the air at a high temperature, the hardness of the bearing was reduced due to the high temperature treatment, and the thickness of the oxide film was reduced. It was too large, the oxide film was scaled and brittle, and many pits were generated on the surface. further,
Comparative Examples 6 and 12 were subjected to a general black dyeing treatment and the thickness of the oxide film was appropriate, but the surface was severely roughened due to the corrosion treatment at a high temperature, and the vibration increased during the life test, resulting in rotation. It stopped and the life was short.

【0034】以上のような結果から、酸化皮膜のSeの
含有量は5%以上が好ましく、10〜35%がより好ま
しいことが分かった。また、酸化皮膜の厚さは10〜2
000nmが好ましく、100〜1000nmがより好
ましいことが分かった。なお、各実施例の軸受の材料に
は、通常の熱処理を行って、軸受の残留オーステナイト
量を0〜20%とした軸受鋼を用いたが、肌焼鋼やそれ
に浸炭及び浸炭窒化を施したもの、あるいは高周波焼入
れ鋼を使用することもでき、上記と同様の優れた寿命を
有する軸受を得ることができる。
From the above results, it was found that the content of Se in the oxide film is preferably 5% or more, more preferably 10 to 35%. The thickness of the oxide film is 10 to 2
It turned out that 000 nm is preferable and 100-1000 nm is more preferable. As the material of the bearing of each embodiment, a bearing steel having a normal austenite and a residual austenite amount of the bearing of 0 to 20% was used. However, case hardened steel and carburizing and carbonitriding thereof were performed. Or an induction hardened steel can be used, and a bearing having the same excellent life as described above can be obtained.

【0035】〔第二実施形態〕次に、本発明の転がり軸
受の第二実施形態である針状ころ軸受について説明す
る。従来、自動車のトランスミッションの動力を伝達す
る回転部には転がり軸受が使用されているが、負荷容量
やスペース的な観点から針状ころタイプの軸受が用いら
れることが多い。特に、エンジンペダルやオートマチッ
クトランスミッションにおいては、ラジアル型やスラス
ト型を含めて針状ころ軸受が多く用いられている。
[Second Embodiment] Next, a needle roller bearing which is a second embodiment of the rolling bearing of the present invention will be described. 2. Description of the Related Art Conventionally, rolling bearings have been used for a rotating portion that transmits power of an automobile transmission, but needle roller type bearings are often used from the viewpoint of load capacity and space. Particularly in engine pedals and automatic transmissions, needle roller bearings including radial type and thrust type are often used.

【0036】一方、オートマチックトランスミッション
内はその構造上、軸受への潤滑経路が複雑であるため潤
滑剤が十分に供給されない場合があり、厳しい潤滑状態
で使用される場合が多い。そのため、軸受の転動接触部
の油膜形成が不十分となって、軌道面にピーリング損傷
やすべり摩耗が発生し、早期はくりや異常振動等の不具
合が発生することが知られている(特開平10−259
541号公報)。
On the other hand, since the lubrication path to the bearing is complicated in the automatic transmission due to its structure, the lubricant may not be sufficiently supplied in many cases, and the automatic transmission is often used under severe lubrication conditions. For this reason, it is known that the oil film formation on the rolling contact portion of the bearing becomes insufficient, and peeling damage and sliding wear occur on the raceway surface, and defects such as peeling and abnormal vibration occur early. 10-259
541).

【0037】また、高温化,高速化の要求のため使用条
件はますます厳しくなっており、トランスミッション等
においては従来のはくりとは異なる組織変化をともなっ
たはくりが発生するという現象が見られている。針状こ
ろ軸受においては、転動体や内外輪の材料にCr,M
o,Vといった耐摩耗性を向上させる元素を添加するこ
と(特開平10−259541号公報)、転動体や内外
輪に浸炭や浸炭窒化処理を施すことで軸受表面の硬さや
圧縮残留応力を高くすること、また、転動体や内外輪の
表面粗さを調整すること(特開平2−168021号公
報,特開平3−117724号公報) などの方法によっ
て、ピーリング損傷やすべり摩耗を防ぎ、長寿命とする
ことが報告されている。
In addition, the use conditions are becoming more severe due to the demand for higher temperature and higher speed. In transmissions and the like, there is a phenomenon that peeling occurs with a structural change different from conventional peeling. ing. In needle roller bearings, Cr, M
The addition of elements such as o and V that improve wear resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 10-259541) and the carburizing or carbonitriding of the rolling elements and the inner and outer rings increase the hardness and compressive residual stress of the bearing surface. And adjusting the surface roughness of the rolling elements and the inner and outer races (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-168021 and 3-117724) to prevent peeling damage and sliding wear, and provide a long service life. It has been reported that.

【0038】しかしながら、このような方法は、前述の
ような組織変化をともなったはくりに関してはほとんど
考慮されていない。そこで、本発明者らがはくりを生じ
た針状ころ軸受を調査したところ、ピーリング損傷以外
に、組織変化をともなったはくりが生じた軸受を発見し
た。このような現象が起こる原因としては、次のような
ことが考えられる。針状ころ軸受の場合は転動体に作用
する荷重が大きいため、転動体の自転すべりが発生す
る。この自転すべりによって、潤滑剤が分解して水素原
子が発生したり、潤滑剤中に混入する水分が分解して水
素原子が発生したために、組織変化をともなったはくり
が生じたと推測される。
However, such a method hardly considers the peeling accompanied by the structural change as described above. Then, when the present inventors investigated the needle roller bearing in which flaking occurred, they found a bearing in which flaking occurred with a structural change in addition to the peeling damage. The following are conceivable causes of such a phenomenon. In the case of a needle roller bearing, since the load acting on the rolling elements is large, the rolling elements are caused to spin. It is presumed that due to the rotation slip, the lubricant was decomposed to generate hydrogen atoms, or the water mixed in the lubricant was decomposed to generate hydrogen atoms, thereby causing peeling with a structural change.

【0039】上記のような早期はくりに対する対策とし
ては、潤滑剤(グリース等) にて潤滑される玉軸受にお
いては、軌道面に厚さ0.1〜2.5μmの酸化皮膜を
形成することにより、軌道面からの水素の侵入を抑制す
るという前述の従来技術がある(特開平2−19061
5,実開平6−043349)。しかしながら、上記の
従来技術は、玉軸受に対して適用される技術であり、転
動体と固定輪との間でより大きなすべりが生じる針状こ
ろ軸受では、表面の酸化皮膜がはくりして長寿命となら
ない場合がある。
As a countermeasure against the above-mentioned early peeling, in a ball bearing lubricated with a lubricant (grease or the like), an oxide film having a thickness of 0.1 to 2.5 μm is formed on the raceway surface. There is the above-mentioned prior art in which the intrusion of hydrogen from the raceway surface is suppressed by the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-19061.
5, Heikai 6-043349). However, the above-described conventional technology is a technology applied to a ball bearing, and in a needle roller bearing in which a larger sliding occurs between a rolling element and a fixed ring, an oxide film on the surface is peeled off and the surface becomes longer. Life may not be reached.

【0040】また、上記の従来技術は、発明が解決しよ
うとする課題の項に前記したような問題点も有してい
る。さらに、上記の従来技術以外の軸受転走面に酸化皮
膜を形成する手段も、発明が解決しようとする課題の項
に前記したような問題点を有している。そこで、針状こ
ろ軸受の軌道輪や転動体の表面に、第一実施形態と同様
の酸化皮膜を施したところ、該針状ころ軸受は優れた寿
命を示した。
The above-mentioned prior art also has the above-described problems in the section of the problem to be solved by the invention. Further, the means for forming an oxide film on the bearing rolling surface other than the above-described prior art also has the above-described problems in the section of the problem to be solved by the invention. Then, when the same oxide film as that of the first embodiment was applied to the surfaces of the races and rolling elements of the needle roller bearing, the needle roller bearing showed an excellent life.

【0041】すなわち、本実施形態の針状ころ軸受は、
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在
に配設される複数の転動体と、を備えた針状ころ軸受に
おいて、前記内輪の軌道面,前記外輪の軌道面,及び前
記転動体の転動面のうち少なくとも1つに、セレンを含
有する酸化皮膜を設けたことを特徴とするものである。
That is, the needle roller bearing of this embodiment is
In a needle roller bearing including an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably disposed between the inner ring and the outer ring, a raceway surface of the inner ring, a raceway surface of the outer ring, And an oxide film containing selenium is provided on at least one of the rolling surfaces of the rolling element.

【0042】このような構成であれば、転動体の自転す
べりにより引き起こされる潤滑剤の分解によって発生し
た水素原子、ならびに潤滑剤中に混入する水分の分解に
よって発生した水素原子が、軌道輪や転動体の内部に侵
入することが前記酸化皮膜により抑制される。そうする
と、水素の発生に起因する早期はくりが良好に防止され
るから、針状ころ軸受が長寿命となる。
With this configuration, the hydrogen atoms generated by the decomposition of the lubricant caused by the sliding of the rolling elements and the hydrogen atoms generated by the decomposition of the moisture mixed in the lubricant are caused by the raceway and the rolling rings. The penetration of the inside of the moving body is suppressed by the oxide film. In this case, early peeling due to the generation of hydrogen is prevented well, and the needle roller bearing has a long life.

【0043】このような針状ころ軸受においては、前記
酸化皮膜のSeの含有量は、5wt%以上であることが
好ましい。Seの含有量が5wt%未満であると、前記
軌道面又は前記転動面と前記酸化被膜との結合が弱くな
り前記酸化被膜の強度が低下する。その結果、針状ころ
軸受の寿命が不十分となる。前記酸化被膜の強度をより
十分なものとするためには、Seの含有量は10wt%
以上であることがより好ましい。
In such a needle roller bearing, the content of Se in the oxide film is preferably at least 5 wt%. When the content of Se is less than 5 wt%, the bond between the raceway surface or the rolling surface and the oxide film is weakened, and the strength of the oxide film is reduced. As a result, the life of the needle roller bearing becomes insufficient. In order to improve the strength of the oxide film, the content of Se should be 10 wt%.
More preferably, it is the above.

【0044】また、Seの含有量が多すぎると前記酸化
被膜の表面粗さが悪化するので、Seの含有量は35w
t%以下であることがより好ましい。以上のことから、
Seの含有量は5wt%以上であることが好ましく、1
0〜35wt%以下であることがより好ましい。また、
前記酸化皮膜の厚さは、10〜2000nmであること
が好ましい。10nm未満であると前記酸化皮膜の強度
が不十分であり、2000nm超過であると、前記酸化
被膜の表面粗さが悪化するので寿命が不十分となる。こ
れらの不都合をより生じにくくするためには、前記酸化
皮膜の厚さは100〜1000nmであることがより好
ましい。
If the content of Se is too large, the surface roughness of the oxide film is deteriorated.
More preferably, it is at most t%. From the above,
The content of Se is preferably 5 wt% or more,
More preferably, it is 0 to 35 wt% or less. Also,
The thickness of the oxide film is preferably from 10 to 2000 nm. If it is less than 10 nm, the strength of the oxide film is insufficient, and if it is more than 2000 nm, the surface roughness of the oxide film deteriorates, so that the life is insufficient. In order to make these inconveniences less likely to occur, the thickness of the oxide film is more preferably 100 to 1000 nm.

【0045】このような針状ころ軸受の製造方法(酸化
皮膜形成処理など)については、第一実施形態と同様で
あるので説明は省略する。次に、Seを含有する酸化皮
膜を備えたラジアル針状ころ軸受及びスラスト針状ころ
軸受について寿命試験を行った結果を、表3,4及び図
9〜12のグラフを参照しながら説明する。
The method of manufacturing such a needle roller bearing (such as an oxide film forming process) is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Next, the results of life tests performed on radial needle roller bearings and thrust needle roller bearings provided with an oxide film containing Se will be described with reference to Tables 3 and 4 and the graphs in FIGS.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】ラジアル針状ころ軸受,スラスト針状ころ
軸受それぞれについて、Seの含有量及び厚さの異なる
酸化皮膜を有する19種(実施例13種、比較例6種)
の試験軸受を用意した。なお、表3,4の比較例13,
19の針状ころ軸受は酸化皮膜は設けておらず、研磨し
た後の状態においてグリースを封入して軸受を製造した
ものである。また、比較例14〜16及び20〜22の
針状ころ軸受は、Seを含有する酸化皮膜を有している
ものの、Seの含有量や厚さが本発明の範囲外のもので
ある。さらに、比較例17,23の針状ころ軸受は、大
気中で高温に加熱(280℃で20分間)して酸化皮膜
を設けたものである。さらに、比較例18,24の針状
ころ軸受は、加熱したカセイソーダ水溶液中に軌道輪を
浸漬して四三酸化鉄皮膜を形成し(黒染め処理)、その
後にグリースを封入して軸受を製造したものである。
For each of the radial needle roller bearing and the thrust needle roller bearing, 19 types having 13 different oxide films having different Se contents and thicknesses (Example 13 and Comparative Example 6)
Test bearings were prepared. In addition, the comparative example 13 of Tables 3 and 4,
The needle roller bearing No. 19 does not have an oxide film, and is manufactured by enclosing grease in a state after polishing. Further, although the needle roller bearings of Comparative Examples 14 to 16 and 20 to 22 have an oxide film containing Se, the content and the thickness of Se are out of the range of the present invention. Further, the needle roller bearings of Comparative Examples 17 and 23 were provided with an oxide film by heating to a high temperature in the atmosphere (at 280 ° C. for 20 minutes). Further, in the needle roller bearings of Comparative Examples 18 and 24, the bearing rings were immersed in a heated caustic soda aqueous solution to form a triiron tetroxide film (black dyeing treatment), and thereafter grease was sealed therein to manufacture the bearings. It was done.

【0049】全ての実施例,比較例とも、転動体には通
常の焼入れ,焼戻しを施したSUJ2製の針状ころを使
用した。そして、これらの試験軸受について、慣用の寿
命試験機を用いて寿命試験を行った。すなわち、試験軸
受を回転させながら振動センサーで試験軸受の振動を検
出し、振動値が初期振動値の5倍となった時点を寿命と
して試験を終了した。ただし、500時間経過しても初
期振動値の5倍とならなかった場合は、試験を打ち切っ
た。そして、軌道面のフレーキング(はくりの有無)を
確認した。なお、1種の軸受について10個ずつ寿命試
験を行い、その平均時間を寿命として表3,4に示し
た。
In all Examples and Comparative Examples, SUJ2 needle rollers which had been subjected to ordinary quenching and tempering were used as rolling elements. A life test was performed on these test bearings using a conventional life tester. That is, the vibration of the test bearing was detected by the vibration sensor while rotating the test bearing, and the test was terminated when the vibration value became five times the initial vibration value as the life. However, when the initial vibration value did not become 5 times after 500 hours, the test was terminated. And the flaking (the presence or absence of peeling) of the track surface was confirmed. In addition, life tests were performed on ten bearings of each type, and the average time was shown in Tables 3 and 4.

【0050】ラジアル針状ころ軸受及びスラスト針状こ
ろ軸受の寿命試験の条件は、下記の通りである。なお、
針状ころ軸受の実際の使用状況を想定して、両軸受に使
用する潤滑油は、オートマチックトランスミッション専
用のギア油(カストロール社製のカストロール Syn
tec ATF)とし、潤滑油中に水分を5wt%混入
させて使用した。
The conditions of the life test of the radial needle roller bearing and the thrust needle roller bearing are as follows. In addition,
Assuming the actual use of needle roller bearings, the lubricating oil used for both bearings is gear oil (Castrol Synth manufactured by Castrol, Inc.) dedicated to automatic transmissions.
TEC ATF), and the lubricating oil was used after mixing 5 wt% of water.

【0051】[ラジアル針状ころ軸受の寿命試験条件] 軸受名番:NA5902 試験荷重:2500N 回転数 :6800rpm 潤滑温度:100℃ [スラスト針状ころ軸受の寿命試験条件] 軸受名番:FNTA−3047 試験荷重:2500N 回転数 :6800rpm 潤滑温度:100℃ 上記のような寿命試験の結果を表3,4にまとめて示
し、寿命をグラフ化したものを図9〜12に示す。図
9,10は、表3のラジアル針状ころ軸受の寿命試験結
果をグラフ化したものであり、図11,12は、表4の
スラスト針状ころ軸受の寿命試験結果をグラフ化したも
のである。図9〜12のグラフにおいては、実施例の結
果を●印、比較例の結果を○印で示している。なお、表
3,4における「はくり」の欄の数値は、10個の試験
軸受のうちのはくりを生じた軸受の数である。
[Life Test Conditions of Radial Needle Roller Bearings] Bearing name: NA5902 Test load: 2500 N Rotational speed: 6800 rpm Lubrication temperature: 100 ° C. [Life test conditions of thrust needle roller bearings] Bearing name: FTNA-3047 Test load: 2500 N Rotational speed: 6800 rpm Lubrication temperature: 100 ° C. The results of the above life tests are summarized in Tables 3 and 4, and graphs of life are shown in FIGS. 9 and 10 are graphs of the life test results of the radial needle roller bearings in Table 3, and FIGS. 11 and 12 are graphs of the life test results of the thrust needle roller bearings of Table 4. is there. In the graphs of FIGS. 9 to 12, the results of the examples are indicated by “●”, and the results of the comparative examples are indicated by “○”. In addition, the numerical value of the column of "stripping" in Tables 3 and 4 is the number of bearings which caused flaking out of the ten test bearings.

【0052】表3,4及び図9〜12から分かるよう
に、Seを含有する酸化皮膜を有するもの(実施例27
〜39,40〜52)は寿命試験の結果が良好であっ
た。これは、潤滑油中の水分の分解等に伴い発生する水
素が鋼中に侵入することが酸化皮膜によって抑制される
ので、早期はくりが抑制されたためと考えられる。それ
に対して、比較例13,19は酸化皮膜がほとんど存在
しないため、10個の試験軸受全てに水素の発生に起因
する早期はくりが生じた。また、比較例14,15及び
20,21は実施例と同様の酸化皮膜形成処理が施され
ているが、比較例14,20は酸化皮膜のSeの含有量
が少ないため、また、比較例15,21はSeの含有量
は5%以上であるが、酸化皮膜の厚さが不十分(10n
m未満)であるため、短寿命となった。さらに、比較例
16,22では酸化処理時間が長すぎるため酸化皮膜の
厚さが大きすぎて、面荒れを起こして短寿命となった。
As can be seen from Tables 3 and 4 and FIGS. 9 to 12, those having an oxide film containing Se (Example 27)
To 39, 40 to 52), the results of the life test were good. This is presumably because the oxide film suppresses the intrusion of hydrogen generated due to the decomposition of water in the lubricating oil into the steel, and thus the peeling was suppressed at an early stage. On the other hand, in Comparative Examples 13 and 19, almost no oxide film was present, and all of the ten test bearings suffered early peeling due to the generation of hydrogen. Comparative Examples 14 and 15 and 20 and 21 were subjected to the same oxide film forming treatment as in the Examples, but Comparative Examples 14 and 20 had a small content of Se in the oxide films. , 21 have a Se content of 5% or more, but the oxide film thickness is insufficient (10 n
m), resulting in a short life. Furthermore, in Comparative Examples 16 and 22, the oxidation treatment time was too long, and the thickness of the oxide film was too large, causing surface roughness and shortening the life.

【0053】さらに、比較例17,23は高温下,大気
中に放置して酸化皮膜を形成したものであるが、高温処
理のため軸受の硬さが低下し、また、酸化皮膜の厚さが
大きすぎ、さらに、酸化皮膜はスケールとなって脆くな
っており、表面にはピットが多く発生していた。さら
に、比較例18,24は一般的な黒染め処理を施したも
ので酸化皮膜の厚さは適切であるが、高温での腐食処理
のため面荒れがひどく、寿命試験時に振動が大きくなっ
て回転が停止してしまい、短寿命となった。
Further, in Comparative Examples 17 and 23, in which the oxide film was formed by being left in the air at a high temperature, the hardness of the bearing decreased due to the high temperature treatment, and the thickness of the oxide film was reduced. It was too large, the oxide film was scaled and brittle, and many pits were generated on the surface. Further, Comparative Examples 18 and 24 were subjected to a general black dyeing treatment, and the thickness of the oxide film was appropriate, but the surface was severely roughened due to the corrosion treatment at a high temperature, and the vibration increased during the life test. The rotation stopped and the life was shortened.

【0054】以上のような結果から、酸化皮膜のSeの
含有量は5%以上が好ましく、10〜35%がより好ま
しいことが分かった。また、酸化皮膜の厚さは10〜2
000nmが好ましく、100〜1000nmがより好
ましいことが分かった。なお、各実施例の軸受の材料に
は、通常の熱処理を行って、軸受の残留オーステナイト
量を0〜20%とした軸受鋼を用いたが、肌焼鋼やそれ
に浸炭及び浸炭窒化を施したもの、あるいは高周波焼入
れ鋼を使用することもでき、上記と同様の優れた寿命を
有する軸受を得ることができる。
From the above results, it was found that the content of Se in the oxide film is preferably 5% or more, more preferably 10 to 35%. The thickness of the oxide film is 10 to 2
It turned out that 000 nm is preferable and 100-1000 nm is more preferable. As the material of the bearing of each embodiment, a bearing steel having a normal austenite and a residual austenite amount of the bearing of 0 to 20% was used. However, case hardened steel and carburizing and carbonitriding thereof were performed. Or an induction hardened steel can be used, and a bearing having the same excellent life as described above can be obtained.

【0055】以上説明した第一及び第二実施形態は本発
明の一例を示したものであって、本発明は両実施形態に
限定されるものではない。例えば、使用した潤滑剤の種
類は、両実施形態において使用したものに限定されるも
のではなく、転がり軸受に慣用される通常の潤滑剤が使
用可能である。また、本実施形態においては、転がり軸
受として玉軸受及び針状ころ軸受を例示して説明した
が、本発明の転がり軸受は、他の種々の玉軸受,ころ軸
受に適用可能であることは勿論である。
The first and second embodiments described above are examples of the present invention, and the present invention is not limited to both embodiments. For example, the type of lubricant used is not limited to those used in both embodiments, and ordinary lubricants commonly used for rolling bearings can be used. Further, in the present embodiment, the ball bearing and the needle roller bearing have been described as examples of the rolling bearing. However, the rolling bearing of the present invention can be applied to other various ball bearings and roller bearings. It is.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように、本発明の転がり軸受は、
軌道面や転動面にSeを含有する酸化皮膜を有している
ので、潤滑剤に水が混入するような環境下や、高速回転
に伴う高振動,高荷重下において使用しても長寿命で、
製造が容易である。
As described above, the rolling bearing of the present invention has the following features.
Since the raceway surface and rolling surface have an oxide film containing Se, it has a long life even when used in an environment where water is mixed into the lubricant or under high vibration and high load due to high speed rotation. so,
Easy to manufacture.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の転がり軸受の一実施形態である玉軸受
の構造を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a structure of a ball bearing which is an embodiment of a rolling bearing of the present invention.

【図2】酸化皮膜形成処理の方法及び処理条件を示す工
程図である。
FIG. 2 is a process chart showing a method and processing conditions for forming an oxide film.

【図3】第一実施形態の軸受の水混入下寿命試験におけ
る酸化皮膜のSeの含有量と寿命との相関を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing the correlation between the Se content of the oxide film and the life in the life test under water mixing of the bearing of the first embodiment.

【図4】第一実施形態の軸受の水混入下寿命試験におけ
る酸化皮膜の厚さと寿命との相関を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the correlation between the thickness of the oxide film and the life in the life test under water mixing of the bearing of the first embodiment.

【図5】第一実施形態の軸受の急加減速寿命試験におけ
る酸化皮膜のSeの含有量と寿命との相関を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the correlation between the Se content of the oxide film and the life in a rapid acceleration / deceleration life test of the bearing of the first embodiment.

【図6】第一実施形態の軸受の急加減速寿命試験におけ
る酸化皮膜の厚さと寿命との相関を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the correlation between the thickness of the oxide film and the life in a rapid acceleration / deceleration life test of the bearing of the first embodiment.

【図7】水混入下寿命試験に用いた試験機の構造を示す
概略図である。
FIG. 7 is a schematic view showing the structure of a tester used for a life test under water mixing.

【図8】急加減速寿命試験に用いた試験機の構造を示す
概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a structure of a test machine used for a rapid acceleration / deceleration life test.

【図9】第二実施形態のラジアル針状ころ軸受の寿命試
験における酸化皮膜のSeの含有量と寿命との相関を示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the correlation between the Se content of the oxide film and the life in a life test of the radial needle roller bearing of the second embodiment.

【図10】第二実施形態のラジアル針状ころ軸受の寿命
試験における酸化皮膜の厚さと寿命との相関を示すグラ
フである。
FIG. 10 is a graph showing a correlation between an oxide film thickness and a life in a life test of the radial needle roller bearing of the second embodiment.

【図11】第二実施形態のスラスト針状ころ軸受の寿命
試験における酸化皮膜のSeの含有量と寿命との相関を
示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the correlation between the Se content of the oxide film and the life in a life test of the thrust needle roller bearing of the second embodiment.

【図12】第二実施形態のスラスト針状ころ軸受の寿命
試験における酸化皮膜の厚さと寿命との相関を示すグラ
フである。
FIG. 12 is a graph showing the correlation between the thickness of the oxide film and the life in the life test of the thrust needle roller bearing of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 深みぞ玉軸受 2 外輪 2a 酸化皮膜 3 内輪 3a 酸化皮膜 4 玉 1 Deep Groove Ball Bearing 2 Outer Ring 2a Oxide Film 3 Inner Ring 3a Oxide Film 4 Ball

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 慎治 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 3J101 AA02 AA14 AA42 AA52 AA62 BA10 BA53 BA54 BA55 BA70 DA05 EA80 FA08 FA31 GA11 GA21 GA28  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shinji Fujita 1-5-150 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa F-term in NSK Ltd. (reference) 3J101 AA02 AA14 AA42 AA52 AA62 BA10 BA53 BA54 BA55 BA70 DA05 EA80 FA08 FA31 GA11 GA21 GA28

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪と
の間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備えた
転がり軸受において、前記内輪の軌道面,前記外輪の軌
道面,及び前記転動体の転動面のうち少なくとも1つ
に、セレンを含有する酸化皮膜を設けたことを特徴とす
る転がり軸受。
1. A rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably arranged between the inner ring and the outer ring, wherein a raceway surface of the inner ring and the outer ring A rolling bearing, wherein an oxide film containing selenium is provided on at least one of a raceway surface and a rolling surface of the rolling element.
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