JP2006112585A - Bearing ring for roller bearing and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ころ軸受用軌道輪に係り、特に、ダストやカーボンスーツ等の異物が潤滑オイル中に混入してくる機構等に組み込まれて用いられるころ軸受用の軌道輪に関するものであり、かつ、該ころ軸受用軌道輪の製造方法に関する。 The present invention relates to a roller bearing raceway, and more particularly to a roller bearing raceway used by being incorporated in a mechanism or the like in which foreign matter such as dust or carbon suit is mixed in lubricating oil, and The present invention also relates to a method for producing the roller bearing race.
例えばディーゼルエンジンにおいてエンジン内で発生したカーボンスーツ等の燃焼生成物やその他の異物がエンジンオイルに混入していると、エンジン内部の摺動面に対し摩耗等の損傷を与えてしまうという問題があり、エンジンにとり好ましくないものである(特許文献1参照)。エンジンの動弁機構やその他各種のカム機構、遊星歯車機構等に用いられるカムフォロアや針状ころ軸受等の軸受においても軸受内部にそれら異物が侵入してきてころの転走面や軌道輪の軌道面に付着すると、それらの摩耗を促進させて、転がり特性の早期低下、ころ軸受の短寿命化を来し、上記各機構の性能低下の要因にもなるという不具合がある。
本発明により解決すべき課題は、ころの付着異物を効率的に除去し、ころ転走面や軌道面の摩耗を低減することである。 The problem to be solved by the present invention is to efficiently remove foreign matters attached to the rollers and reduce wear of the roller rolling surfaces and raceway surfaces.
本発明によるころ軸受用軌道輪は、ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪において、該軌道輪は、その軌道面が凹凸加工され、かつ、その凹凸加工面に軟質金属の鍍金が施された後に凸部研磨されて、凹部内に軟質金属が少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残されてなることを特徴とするものである。 The roller bearing raceway according to the present invention is a roller bearing raceway having a raceway surface with which the roller is in rolling contact. After the plating is performed, the convex portion is polished, and the soft metal is left in the concave portion as a metal for removing at least a foreign substance adhering to the roller.
上記の場合、ころ軸受がラジアルころ軸受の場合、上記凹凸加工は、軌道面の全周でもよいが、少なくともラジアル荷重を受ける負荷圏や、負荷圏の回転方向手前の領域に形成するとよい。また、凹部は、凸部研磨しても凹部が残存できる深さと幅とを有するとよく、実験等により適宜に定まる。 In the above case, when the roller bearing is a radial roller bearing, the uneven processing may be performed on the entire circumference of the raceway surface, but may be formed at least in a load zone that receives a radial load or in a region in front of the load zone in the rotation direction. Further, the concave portion may have a depth and a width that allow the concave portion to remain even if the convex portion is polished, and is appropriately determined by an experiment or the like.
軌道輪には、ころ軸受の外輪または内輪そのものの他、外輪として用いるハウジングや軸なども含み、中空、中実を問わない。 The bearing ring includes a housing and a shaft used as the outer ring in addition to the outer ring or the inner ring itself of the roller bearing, and may be hollow or solid.
本発明のころ軸受用外輪によると、ころが軌道面の凹部に埋設した軟質金属上を接触移動すると、ころに付着している異物は軟質金属により除去されるとともにその軟質金属内に埋没させられ、その結果、ころ転走面や軌道面に対する異物の噛み込み量が減り、ころ転走面や軌道面の摩耗が抑制される。 According to the outer ring for a roller bearing of the present invention, when the roller contacts and moves on the soft metal embedded in the concave portion of the raceway surface, the foreign matter adhering to the roller is removed by the soft metal and buried in the soft metal. As a result, the amount of foreign matter caught in the roller rolling surface and raceway surface is reduced, and wear of the roller rolling surface and raceway surface is suppressed.
本発明によるころ軸受用軌道輪の製造方法は、ころが転動接触する軌道面を有するころ軸受用軌道輪を製造する方法において、軌道輪用部材の表面を凹凸に加工する凹凸加工工程と、軌道輪用部材を熱処理する熱処理工程と、上記軌道輪用部材に軟質金属の鍍金を施す鍍金工程と、軌道輪用部材の凸部を研磨して上記軌道輪用部材の表面を露出させ、軌道輪用部材の凹部内に軟質金属を少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残す研磨工程とを含むことを特徴するものである。 A method for manufacturing a roller bearing race ring according to the present invention is a method of manufacturing a roller bearing race ring having a raceway surface with which a roller is in rolling contact, and a concave / convex machining step for processing the surface of the race ring member into irregularities, A heat treatment step for heat-treating the bearing ring member; a plating step for plating the bearing ring member with a soft metal; and a convex portion of the bearing ring member is polished to expose a surface of the bearing ring member. And a polishing step in which a soft metal is left in the recess of the ring member as a metal for removing at least a foreign substance adhering to the roller.
凹凸加工工程が、ローレット加工、エッチング加工およびスタンピング加工より選択された1つの加工により軌道輪用部材の表面を網目状の凹凸に加工する工程であることが好ましい。 It is preferable that the concavo-convex processing step is a step of processing the surface of the bearing ring member into a mesh-like concavo-convex by one processing selected from knurling, etching, and stamping.
鍍金工程に用いる軟質金属が、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛、およびアルミニウムより選択された少なくとも1種またはこれらの基合金であることが好ましい。 The soft metal used in the plating process is preferably at least one selected from gold, silver, copper, tin, indium, zinc, and aluminum, or a base alloy thereof.
本発明のころ軸受用軌道輪によると、軌道面ところ転走面との間へのカーボンスーツ等の異物の噛み込み量を減少できるので、耐摩耗性を向上できる。 According to the bearing ring for roller bearing of the present invention, the amount of foreign matter such as a carbon suit between the raceway surface and the rolling surface can be reduced, so that the wear resistance can be improved.
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪とその製造方法を説明する。図1は実施の形態の軌道輪を備えたころ軸受の断面図である。図1に示すころ軸受10は、ディーゼルエンジン等のエンジンにおいてオイル潤滑で使用されるものであり、ころ軸受10は、一例として、径外側に配置された環状の軌道輪(以下、外輪)12と径内側に配置された軸状の軌道輪(以下、内輪)14との間に複数のころ16が介装された総ころタイプのころ軸受構成としている。外輪12は一般の外輪以外にハウジングでもよい。また、内輪は一般のころがり軸受用の中空の内輪でもよい。本発明のころ軸受は、総ころタイプのころ軸受ではなく、保持器付きのころ軸受でもよく、また、外輪を備えないタイプ、内輪を備えないタイプでもよい。ころ軸受10は、ころ16が針状ころも含む。本発明が適用されるころ軸受10の基本構造としては、複数のころと、ころが転動接触する少なくとも1つの軌道輪とを備えるとよい。
Hereinafter, a roller bearing raceway and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a roller bearing provided with a bearing ring according to the embodiment. A roller bearing 10 shown in FIG. 1 is used for oil lubrication in an engine such as a diesel engine. As an example, the roller bearing 10 includes an annular race ring (hereinafter referred to as an outer ring) 12 disposed on the outer side of the diameter. A full-roller type roller bearing configuration in which a plurality of
内輪14は、鋼材からなり、ころ16が転動接触する軌道面14aを有している。鋼材の鋼種はステンレス鋼、軸受鋼、炭素鋼、浸炭鋼等、特に限定されない。内輪軌道面14aは、ローレット加工により多数の凸部14bと凹部14cとを有した凹凸面に加工され、その後、焼入れ焼き戻し等の各種熱処理ならびに、浸炭、浸炭窒化、窒化等の各種表面処理が施されている。この表面処理により、軌道面14aは、例えば60〜65HRC程度の表面硬度に設定される。内輪14は、軌道面14aの全体に上記表面硬度よりも十分に軟質の軟質金属18による鍍金が施された後、研磨加工により、凸部14b上の軟質金属18が除去され、凹部14c内の軟質金属18が残されて埋没されている。内輪軌道面14aの一部を円内に拡大して示している。
The
なお、実施の形態では、凹部14cを内輪軌道面14aの全周に設けているが、内輪軌道面14aのラジアル荷重負荷圏あるいは、その負荷圏を含め、この負荷圏にころ16が入り込む前の軌道面領域に設けるだけでもよい。
In the embodiment, the
ローレット加工は、ナーリング加工とも称され、一般には丸物の外径面に滑り止め、圧入部品の接続部に摩擦係数増大等のためにローレット加工専用の工具、機械、装置により形成されているが、実施の形態では、内輪軌道面14aにローレット加工により網目状(格子状を含む)に凹部14cを形成し、この凹部14cを軟質金属18の埋没空間として利用している。ローレット加工による凹部のパターンは、実施の形態のごとく網目状のパターン以外に、点状パターン、螺旋状パターン、等、種々に選択することができる。ローレット加工による凹部14cの深さや開口形状は適宜に選択することができる。実施の形態の凹部14cは三角形の断面形状を有しているが、半円形の断面形状、等、その断面形状には限定されない。
The knurling process is also called a knurling process. Generally, the knurling process is formed by a tool, a machine, or a device dedicated to knurling in order to prevent slippage on the outer diameter surface of a round object and increase a friction coefficient at a connection part of a press-fitting part. In the embodiment, the inner
内輪14は、焼入れや焼き戻し等の各種の熱処理により所要の硬度や靭性等の機械的性質を付与された後、浸炭、浸炭窒化、窒化等の表面処理により、その表面が硬化され耐摩耗性を付与されている。
The
内輪14は、その表面全体が鍍金処理される。鍍金にはCVD(化学蒸着)やPVD(物理蒸着)等の乾式鍍金、電気鍍金や化学(無電解)鍍金等の湿式鍍金がある。鍍金に用いる軟質金属には、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛およびアルミニウム、等があり、実施の形態での軟質金属は、これらより選択された少なくとも1種またはこれらの基合金である。
The entire surface of the
以上の構成を備えたころ軸受においては、ころ16が内輪軌道面14aの凹部14c内に残されて埋設された軟質金属18上を接触移動すると、ころ16に付着している異物は軟質金属18により除去されるとともにその軟質金属18内に埋没させられ、その結果、ころ転走面16aや内輪軌道面14aに対する異物の噛み込み量が減り、ころ転走面16aや内輪軌道面14aの摩耗が抑制される。
In the roller bearing having the above configuration, when the
図2ないし図6を参照してころ軸受用軌道輪の製造方法を説明する。この製造方法は、図2で示すように、軌道輪用部材準備工程と、ローレット加工工程と、熱処理工程と、鍍金工程と、研磨工程とを含むものである。 A method for manufacturing a roller bearing race will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, this manufacturing method includes a bearing ring member preparation step, a knurling step, a heat treatment step, a plating step, and a polishing step.
軌道輪用部材準備工程においては、図3(a)(b)で示すような軌道輪用部材14(説明の理解のため符号は上記内輪のそれと一致させる)を準備する。図3(a)は軌道輪用部材14の側面図、図3(b)は軌道輪用部材14の断面図である。軌道輪用部材14の素材は、適宜の鋼材、例えばステンレス鋼、軸受鋼、工具鋼等である。
In the bearing ring member preparing step, a
ローレット加工工程においては、軌道輪用部材14の外径面14aを図4(a)(b)で示すような形状に加工する。図4(a)はローレット加工した軌道輪用部材14の側面図、図4(b)はローレット加工した軌道輪用部材14の断面図である。このローレット加工により軌道輪用部材14の外径面14aには網目状に凸部14bと凹部14cとが形成される。ローレット加工に用いる工具、機械、装置の図示は省略している。凹部14cの大きさは軟質金属18をころ転走面16aから異物を除去できる量に収納できればよい。また、隣り合う凹部14cの間隔は、実験等により適宜に設定することができる。
In the knurling process, the
熱処理工程においては、ローレット加工した軌道輪用部材14に適宜の熱処理、例えば一般熱処理と、表面処理(浸炭、浸炭窒化、窒化処理等)とを施す。
In the heat treatment step, the knurled
鍍金工程においては、図5(a)(b)で示すように、軌道輪用部材14の全体に軟質金属18による鍍金を施す。図5(a)は熱処理した軌道輪用部材14の側面図、図5(b)は熱処理した軌道輪用部材14の断面図である。この鍍金にはCVDやPVD等の乾式鍍金、電気鍍金や化学(無電解)鍍金等の湿式鍍金がある。実施の形態では、無電解鍍金が好ましい。この鍍金に用いる軟質金属には、軌道輪用部材より軟質な金属、例えば、金、銀、銅、錫、インジウム、亜鉛、およびアルミニウムより選択された少なくとも1種またはこれらの基合金がある。
In the plating process, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
研磨工程においては、図6(a)(b)で示すように、凸部研磨により、軌道輪用部材14の凸部14b上に鍍金されている軟質金属18を除去し、軌道輪用部材14の表面を露出させ、軌道輪用部材14の凹部14c内の軟質金属18を除去せずに異物除去・埋没用金属として残す。図6(a)は研磨処理した軌道輪用部材14の側面図、図6(b)は研磨処理した軌道輪用部材14の断面図である。
In the polishing step, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
以上の製造工程を経て製造した軌道輪用部材14は、内輪14として、ころ16がその軌道面14a上を転動すると、その軌道面14aに設けた軟質金属18上を横切ると、ころ16のころ転走面16aに付着しているカーボンスーツ等の異物が軟質金属18に転移して埋没されることになって取り除かれる。このように軟質金属18に異物が保持されるので、軟質金属18に転移した異物は周囲に移動することを抑制または防止することができて、新たに転動してくるころに異物が再付着することを抑制または防止できる。特に、凹部14cを網目状にして内輪14の全長に設け、凹部14c内に軟質金属18を埋め込んでいるので、ころ16の接触領域の全域に付着するカーボンスーツ等の異物を効果的に取り除くことができる。
When the
以上のように本実施の形態においては、ころ16と内輪14とに対する異物の噛み込み量が大幅に減り、内輪軌道面14aの耐摩耗性が向上し、ころ軸受10の転がり特性ならびに寿命の向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the amount of foreign matter in the
図7を参照して、他の実施の形態に係るころ軸受用軌道輪を説明すると、図7は、この軌道輪を外輪12として備えたころ軸受を示す。この実施の形態においては、外輪12の内径面(外輪軌道面)12aを凹凸に加工し、その全体に軟質金属18の鍍金を施した後の研磨により凹部12c内に軟質金属18を埋没させたものであり、上述と同様にして、ころ16が外輪軌道面12a上を転動すると、外輪軌道面12aに設けた軟質金属18上を横切ると、ころ16に付着しているカーボンスーツ等の異物が軟質金属18に転移して埋没して取り除かれる。
Referring to FIG. 7, a roller bearing race according to another embodiment will be described. FIG. 7 shows a roller bearing provided with this race as an
本発明は、ローレット加工に代えて、切削加工、研削加工、ブラスト加工、レーザ加工、エッチング加工、スタンピング(型打ち、圧印)加工、放電加工、等により、軌道輪用部材に凹部を形成し、結果として凹凸に加工することができる。また、ラッピング加工、切削加工、研削加工、電解研磨加工、等により凸部を形成し、結果として凹凸に加工することができる。これら各種加工の場合、軟質金属が埋め込まれる凹部を形成することができればよい。 In the present invention, instead of knurling, a recess is formed in the member for the race ring by cutting, grinding, blasting, laser processing, etching, stamping (molding, coining), electrical discharge machining, etc. As a result, it can be processed into irregularities. Moreover, a convex part can be formed by a lapping process, a cutting process, a grinding process, an electropolishing process, etc., and can be processed into an unevenness as a result. In the case of these various processes, it is only necessary to form a recess in which the soft metal is embedded.
本発明は、自動車等のエンジン動弁機構のカムフォロア、自動車の自動変速機等における遊星歯車機構、その他の機構において、ころ軸受をオイル潤滑して使用するもので異物が介在する可能性がある部分に有効に適用することができる。 The present invention relates to a cam follower of an engine valve mechanism of an automobile or the like, a planetary gear mechanism of an automatic transmission or the like of an automobile, and other mechanisms in which roller bearings are used with oil lubrication, and there is a possibility that foreign matter may be present. It can be effectively applied to.
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で行われる種々な変更ないしは変形を含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various changes or modifications made within the scope of the claims.
10 ころ軸受
12 外輪
14 内輪
16 ころ
14a 内輪軌道面
14b 凸部
14c 凹部
18 軟質金属
DESCRIPTION OF
Claims (3)
軌道輪用部材の表面を凹凸に加工する凹凸加工工程と、
軌道輪用部材を熱処理する熱処理工程と、
上記軌道輪用部材に軟質金属の鍍金を施す鍍金工程と、
軌道輪用部材の凸部を研磨して上記軌道輪用部材の表面を露出させ、軌道輪用部材の凹部内に軟質金属を少なくともころに付着する異物を除去するための金属として残す研磨工程と、
を含むことを特徴するころ軸受用軌道輪の製造方法。 In a method for manufacturing a roller bearing raceway having a raceway surface with which a roller makes rolling contact,
An irregularity processing step for processing the surface of the bearing ring member into irregularities;
A heat treatment process for heat treating the bearing ring member;
A plating process for plating the metal for the bearing ring with a soft metal;
Polishing step of polishing the convex part of the bearing ring member to expose the surface of the bearing ring member, and leaving the soft metal in the concave part of the bearing ring member as a metal for removing at least foreign substances adhering to the rollers; ,
A method for manufacturing a bearing ring for roller bearings, comprising:
The concavo-convex processing step is a knurling process that processes the surface of the bearing ring member into a net-like concavo-convex shape, and the soft metal used in the plating process is selected from gold, silver, copper, tin, indium, zinc, and aluminum. The method for producing a bearing ring for a roller bearing according to claim 2, wherein the bearing ring is at least one kind or a base alloy thereof.
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