JP2005147305A - Retainer for roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ころ軸受用保持器に係り、詳しくは、遊星ギアもしくは遊星ローラを備えた遊星式動力伝達装置において、遊星ギアもしくは遊星ローラとその支持ピンとの間に介装されるころ軸受の保持器に関する。 The present invention relates to a roller bearing retainer, and more specifically, in a planetary power transmission device including a planetary gear or a planetary roller, holding the roller bearing interposed between the planetary gear or the planetary roller and its support pin. Related to the vessel.
減速や変速に使用されている遊星式動力伝達装置、例えば遊星ギア式のものは、遊星ギアを、支持ピンを介してキャリアに設けた構造で、動作時、遊星ギアは、支持ピンの周りを自転しながら、中心側にある太陽ギアの周りを公転するようになっている。遊星ギアとその支持ピンとの間には、ころ軸受が介装されている(特許文献1参照)。
上記遊星式動力伝達装置では、公転する遊星ギアに大きな遠心力が作用する。そのため、遊星ギアとその支持ピンとの間に介装されているころ軸受は、潤滑油が流出し、貧潤滑もしくは無潤滑になりやすい。このような潤滑状態のもとで、ころ軸受の保持器は、同じく遠心力により、遊星ギアの内周面の側に変位させられて摺接することになるので、摩耗が生じ、早期に焼付きが発生するおそれがある。 In the planetary power transmission device, a large centrifugal force acts on the revolving planetary gear. Therefore, in the roller bearing interposed between the planetary gear and its support pin, the lubricating oil flows out and is likely to be poorly lubricated or unlubricated. Under such a lubrication state, the roller bearing retainer is also displaced by the centrifugal force to the inner peripheral surface side of the planetary gear and comes into sliding contact with it. May occur.
一方、一般の高速回転用の転がり軸受では、耐摩耗性、耐焼付き性を高めるために、軌道輪や転動体の表面にDLC膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)のような硬質膜を形成することが提案されており、保持器についても、その表面に同様の硬質膜を形成することが考えられている。 On the other hand, in general rolling bearings for high-speed rotation, a hard film such as a DLC film (diamond-like carbon film) may be formed on the surface of the raceway or rolling element in order to improve wear resistance and seizure resistance. It has been proposed that a similar hard film is formed on the surface of the cage.
DLC膜は、その表面がダイヤモンドに準ずる硬さを有するので、耐摩耗性に優れ、摩擦抵抗も二硫化モリブデンやフッ素樹脂と同じように小さく、従来から潤滑性材料として使用されている。 Since the surface of the DLC film has hardness similar to that of diamond, the DLC film has excellent wear resistance and friction resistance is as small as that of molybdenum disulfide and fluororesin, and has been conventionally used as a lubricating material.
しかし、保持器の表面は一般に粗面で、単に硬質膜を形成しただけでは、所要の耐摩耗性や耐焼付き性が得られないばかりか、相手部材の表面を損傷する攻撃性が増す、という問題がある。 However, the surface of the cage is generally rough, and simply forming a hard film not only provides the required wear resistance and seizure resistance, but also increases the aggressiveness of damaging the surface of the mating member. There's a problem.
本発明によるころ軸受用保持器は、母材表面に熱硬化処理による硬化層が形成され、硬化層の表面は酸化物層が除去されており、硬化層の表面に、硬化層より高硬度の硬質膜がコーティングされていることを特徴とするものである。 The roller bearing cage according to the present invention has a hardened layer formed by thermosetting treatment on the surface of the base material, the oxide layer is removed from the surface of the hardened layer, and the surface of the hardened layer has a higher hardness than the hardened layer. A hard film is coated.
上記硬質膜には、DLC膜のほか、CrN膜等のクロム系の薄膜、TiN膜、TiC膜等のチタン系の薄膜等がある。 Examples of the hard film include a DLC film, a chromium-based thin film such as a CrN film, and a titanium-based thin film such as a TiN film and a TiC film.
上記構成の保持器では、硬質膜がコーティングされて最外表面となる案内面が、遊星ギア等の外輪部材の内周面、もしくは支持ピン等の内輪部材の外周面に接することになり、案内面のすべり摩擦抵抗が大幅に減少し、遠心力等により相手面に強く摺接させられることがあっても、摩耗が少なく、早期に焼付きを起こすことがなく、また、相手部材に損傷を与えることがない。 In the cage configured as described above, the guide surface that is coated with the hard film and becomes the outermost surface is in contact with the inner peripheral surface of the outer ring member such as the planetary gear or the outer peripheral surface of the inner ring member such as the support pin. Even if the sliding frictional resistance of the surface is greatly reduced and it is strongly slidably contacted with the mating surface by centrifugal force, etc., there is little wear, no seizure occurs early, and the mating member is damaged. Never give.
製造に当たって、熱硬化処理により母材の表面に硬化層を形成するのに伴い、硬化層の表面に生成される酸化物層が除去されて、硬化層の清浄な表面に硬質膜がコーティングされるから、母材と硬質膜との密着性が良好で、剥離が生じにくい。 In manufacturing, a hard layer is coated on the clean surface of the hardened layer by removing the oxide layer generated on the surface of the hardened layer as the hardened layer is formed on the surface of the base material by thermosetting. Therefore, the adhesiveness between the base material and the hard film is good, and peeling is difficult to occur.
本発明の好ましい実施態様として、硬化層の表面が研磨により平滑化されており、平滑化された表面の表面粗さは、最大高さRy3以下で、かつ硬質膜の表面粗さは、十点平均粗さRz1.0以下であればよい。硬質膜の下地が粗面であると、その影響を受けて硬質膜の表面も粗面になるが、上記の構成では、硬質膜の表面は、下地である硬化層の表面粗さに応じて平滑になり、すべり摩擦抵抗が低減する。 As a preferred embodiment of the present invention, the surface of the cured layer is smoothed by polishing, the surface roughness of the smoothed surface is the maximum height Ry3 or less, and the surface roughness of the hard film is 10 points. The average roughness Rz may be 1.0 or less. If the base of the hard film is rough, the surface of the hard film also becomes rough due to the influence. However, in the above configuration, the surface of the hard film depends on the surface roughness of the cured layer that is the base. Smoothness and sliding frictional resistance are reduced.
本発明のさらに好ましい実施態様として、硬質膜の膜厚は2μm以上、3μm以下であればよい。この程度の膜厚であれば、コーティングのコストが低く抑えられるほか、硬質膜の下地である硬化層の表面状態の影響が、硬質膜の表側にほとんど現れず、保持器の最外表面である硬質膜の表面を平滑にして、摩擦抵抗を極めて小さくすることができる。 As a further preferred embodiment of the present invention, the thickness of the hard film may be 2 μm or more and 3 μm or less. With this film thickness, the coating cost can be kept low, and the effect of the surface condition of the hardened layer that is the base of the hard film hardly appears on the front side of the hard film, and is the outermost surface of the cage. The surface of the hard film can be smoothed and the frictional resistance can be made extremely small.
本発明の他の好ましい実施態様として、硬化層の清浄化された表面の酸素濃度は、2ppm以下であればよい。この酸素濃度であれば、母材と硬質膜との密着性が阻害されることがない。 As another preferred embodiment of the present invention, the oxygen concentration on the cleaned surface of the cured layer may be 2 ppm or less. With this oxygen concentration, the adhesion between the base material and the hard film is not hindered.
本発明は、上記のほか、硬質膜の内側に金属を主成分とする中間層を設けてもよい。その金属成分としては、Cr、W、Ti、Si、Ni、Fe、Co等が挙げられるが、母材の鋼材に含まれる金属であることが望ましい。このような中間層が介在すると、硬質膜の剥離が防止されるだけでなく、内部応力の緩和を図ることができる。 In the present invention, in addition to the above, an intermediate layer mainly composed of metal may be provided inside the hard film. Examples of the metal component include Cr, W, Ti, Si, Ni, Fe, Co, and the like, and it is preferable that the metal component be a metal contained in the base steel material. When such an intermediate layer is interposed, not only peeling of the hard film is prevented, but also internal stress can be relaxed.
本発明によれば、保持器の案内面となる側に、密着性よく硬質膜がコーティングされるばかりでなく、遊星ギアや遊星ローラの内周面等に対する案内面が、硬度の高い硬質膜の表面で構成されるので、すべり摩擦抵抗が少なく、摩耗が抑制され、焼付きが防止される。 According to the present invention, not only the hard film is coated with good adhesion on the guide surface side of the cage, but also the guide surface with respect to the inner peripheral surface of the planetary gear or the planetary roller is a hard film with high hardness. Since it is composed of a surface, sliding frictional resistance is low, wear is suppressed, and seizure is prevented.
図1ないし図4を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。図1は、本発明のころ軸受の保持器を含む遊星式動力伝達装置の正面図、図2は、図1の装置の縦断側面図、図3は、本発明のころ軸受の保持器の半部の断面図で、保持器の表面部の拡大断面形状を併せて示している。図4は、図3の保持器の製造過程を示すための表面部の拡大断面図である。 The best embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view of a planetary power transmission device including a roller bearing retainer of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal side view of the device of FIG. 1, and FIG. 3 is a half of the roller bearing retainer of the present invention. It is sectional drawing of a part, and has also shown the expanded cross-sectional shape of the surface part of a holder | retainer. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a surface portion for illustrating a manufacturing process of the cage of FIG.
図1および図2において、本実施形態の遊星式動力伝達装置は、ギア型で、太陽ギア1と、この太陽ギア1の外周側に間隔をおいて配置されたリングギア2と、太陽ギア1とリングギア2との間にこれら両ギア1,2と噛み合う状態で設けられた複数(図示例では4つ)の遊星ギア3と、太陽ギア1の軸方向一方側に同軸に配置されたキャリア4とを備えており、各遊星ギア3は、キャリア4に突設された支持ピン5に回転自在に支持されている。遊星ギア3の内周面と、支持ピン5の外周面との間に、本発明の保持器7ところ8とからなるころ軸受6が介装されている。
1 and 2, the planetary power transmission device of the present embodiment is a gear type, and includes a sun gear 1, a
図3では、本発明のころ軸受6の保持器7として、プレスと溶接とにより造られる門型の保持器を示している。この保持器7は、ころ8を収容するポケット71を、円周方向に沿って複数有しており、内周の軸方向中間個所に凹部72が形成されている。各ポケット71の軸方向中間個所には、円周方向外側への広がり凹部73がある。
FIG. 3 shows a portal cage made by pressing and welding as the cage 7 of the roller bearing 6 of the present invention. The retainer 7 has a plurality of
保持器7は、鋼材を母材7aとするもので、その表面部のうち、少なくとも案内面となる外周面7bの側には、図3のA部分に示すように、熱硬化処理による硬化層7cが形成されており、この硬化層7cの表面に、硬化層7cより高硬度で、硬化層7cに比べ薄膜の硬質膜として、DLC膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)9が被覆形成されている。
The retainer 7 uses a steel material as a
その詳細を、図3と、図4の(A)(B)(C)とを参照して、製造過程の順に説明すると、保持器7の母材7aには、主としてSPCDのような炭素鋼、もしくはSCM415のような浸炭鋼が採用される。もみ抜き型の保持器では、SUJ2のような軸受鋼を用いてもよい。
The details will be described with reference to FIG. 3 and FIGS. 4A, 4B, and 4C in the order of the manufacturing process. The
母材7aは、プレスと溶接とにより、所定の円筒形状に成形されて、表面は研磨される。この母材7aの外周の表面部には、浸炭焼入焼戻しにより硬化層7cが形成されて、表面の硬さがHV450以上とされる。最大HV580の硬さがあればよい。硬化層7cの深さは0.1mm以上とするが、もちろん母材7aの芯部には、硬化されない部分を残す必要があり、最大0.2mmの硬化深さがあればよい。
The
硬化層7cの形成には、前記のほか、浸炭窒化、窒化等、他の熱硬化処理を用いてもよい。
In addition to the above, other thermosetting treatments such as carbonitriding and nitriding may be used for forming the hardened
ところで、熱硬化処理により硬化層7cを形成すると、硬化層7cの表面には、通常、図4の(A)に示すように、変質層として酸化物層10ができる。このような層10が残存していると、その表面上に成膜した場合、剥離しやすい等の問題が生じる。
By the way, when the hardened
そこで、本実施形態では、硬化層7cを形成した後に、ショットブラスト、サンドブラスト等の機械的清浄法、もしくはエッチング等の化学的清浄法により、酸化物層10を除去し、図4の(B)に示すように、硬化層7cの表面(母材7aの外周面7bでもある)に酸化物が存在しない状態に清浄化する。除去の結果として、硬化層7cの表面部での酸素濃度が2ppm以下になっていればよい。
Therefore, in this embodiment, after forming the hardened
酸化物が除去された硬化層7cの表面7bに対しては、次に、研磨が行われて、図4の(C)に示すように、硬化層7cの表面7bが平滑化され、その表面粗さは、最大高さRy3以下にされる。
Next, the
硬化層7cの清浄化され平滑化された表面7bに対しては、硬質膜として、DLC膜9が被覆形成されて、図3のA部分に既に示したような表面部構造の保持器7が得られる。このDLC膜9の膜厚は、下地である硬化層7cの表面粗さ(Ry3以下)に対応して、2〜3μmに設定されている。このDLC膜9の表面粗さは、十点平均粗さRz0.1以上で、1.0以下の範囲に収まればよい。
On the cleaned and
DLC膜9は、スパッタリングによりコーティングされるが、このほか、CVD法、プラズマCVD法、イオンビーム形成法、イオン化蒸着法等、他の方法によりコーティングしてもよく、コーティング方法は特に問わない。コーティング時の温度は、できれば200℃以下、高くとも、浸炭処理の焼戻し温度より低い温度に設定されている必要がある。これは、DLC膜9のコーティング時の熱で、硬化層7cに硬度低下等の変質現象が起こらないようにするためである。
Although the DLC film 9 is coated by sputtering, it may be coated by other methods such as a CVD method, a plasma CVD method, an ion beam forming method, an ionized vapor deposition method, and the coating method is not particularly limited. The temperature at the time of coating should be set to 200 ° C. or less, if possible, lower than the tempering temperature of the carburizing process. This is to prevent a degeneration phenomenon such as a decrease in hardness in the
硬質膜としては、DLC膜9のほかに、CrN膜等のクロム系の薄膜や、TiN膜、TiC膜等のチタン系の薄膜等がある。これらの膜の形成方法は特に限定しないが、その膜厚、表面粗さは、DLC膜9と同様の値にすることが望ましい。また、CrN膜等のコーティング時の温度は、できれば200℃以下、高くとも浸炭処理の焼戻し温度より低い温度にする必要がある。 In addition to the DLC film 9, examples of the hard film include a chromium-based thin film such as a CrN film and a titanium-based thin film such as a TiN film and a TiC film. The method for forming these films is not particularly limited, but the film thickness and surface roughness are preferably set to the same values as those of the DLC film 9. Moreover, the temperature at the time of coating of CrN film etc. should be 200 degrees C or less if possible, and should be lower than the tempering temperature of carburizing treatment at the highest.
上記実施形態の構成によれば、保持器7の案内面となる外周面7bの側には、熱硬化処理による硬化層7cが形成されて、その表面にDLC膜9がコーティングされており、その表面は平滑であるから、すべり抵抗が少なく、遠心力等により、外輪側の部材である遊星ギア3の内周面に強く摺接させられることがあっても、摩耗が少なく、早期に焼付きを起こすことがない。
According to the structure of the said embodiment, the hardening
また、上記構成の保持器7では、硬化層7cの表面7bとDLC膜9との間には、酸化物層10が介在せず、硬化層7cの清浄化された表面7bにDLC膜9がコーティングされるから、母材7aとDLC膜9との密着性が良好で、剥離が生じにくい。
In the cage 7 having the above-described configuration, the
このほか、DLC膜9の下地となる、母材7aの硬化層7cの表面7bが平滑化されているので、これに応じてDLC膜7cの表面も平滑になり、摩擦係数が小さくなる。
In addition, since the
上記実施形態では、保持器7を外輪案内型として、その案内面となる外周面7bの側に、硬化層7cと、DLC膜9やCrN膜等の硬質膜とを形成するようにしたが、硬化層7cと硬質膜9とは、母材7aの内周面の側に形成してもよく、また、外周面7bの側と内周面の側とにそれぞれ形成してもよい。
In the above embodiment, the cage 7 is an outer ring guide type, and a
母材7aの硬化層7cの表面7bには、DLC膜9やCrN膜等の硬質膜を直接被覆形成するほか、Cr、W、Ti、Si、Ni、Fe、Co等の金属を主成分とする中間層を設けて、その外側に、DLC膜9等の硬質膜を被覆形成してもよい。中間層の金属成分は、母材の鋼材に含まれる金属であることが望ましい。
A hard film such as a DLC film 9 or a CrN film is directly coated on the
また、上記実施形態では、プレスと溶接による造られる門型の保持器7を示したが、本発明は、他のタイプの保持器、例えば、もみ抜きにより造られるM型の保持器等にも適用可能である。 In the above embodiment, the portal cage 7 made by press and welding is shown. However, the present invention can be applied to other types of cages, for example, M-type cages made by milling. Applicable.
本発明の保持器7を有するころ軸受6は、遊星ギア3に限らず、遊星ローラとその支持ピンとの間に介装してもよく、また、一般に、ケージアンドローラ型のころ軸受が設けられる個所に使用することができる。
The
3 遊星ギア
5 キャリア
6 ころ軸受
7 保持器
7a 母材
7b 外周面
7c 硬化層
8 ころ
9 DLC膜(硬質膜)
3
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JP2003387588A JP2005147305A (en) | 2003-11-18 | 2003-11-18 | Retainer for roller bearing |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010525272A (en) * | 2007-04-28 | 2010-07-22 | アクツィエブーラーグ エスケイエフ | Rolling bearing cage assembled from multiple components |
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2003
- 2003-11-18 JP JP2003387588A patent/JP2005147305A/en active Pending
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