JP2007170505A - ころ軸受及び外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングへの圧入が容易で、使用中にハウジングの摩耗や塑性変形を減少させることができるころ軸受及び外輪の製造方法を得ることを目的とするものである。
【解決手段】外周面の軸方向形状が非直線状である鋼製の外輪１１を使用した針状ころ軸受１であって、外輪１１の外周面を硬化処理を施さずに非硬化部１６とし、外輪１１の軌道面１１ａを浸炭処理を施して硬化部１５としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明はころ軸受及び外輪の製造方法に係り、特に鋼板をプレス成形し、外周面が軸方向に直線状でない形状の外輪を有するころ軸受及び外輪の製造方法に関するものである。

従来のシェル形ころ軸受は、ほぼ円筒状の金属板製の外輪と、この外輪の転走面に転動自在に組み込まれた複数のころとを有し、外輪の軸方向両端には金属板を内側に折り曲げてなる鍔部が形成された構造で、外輪はプレス成形されその軸方向形状は中央部で凹部状に形成された構成からなる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１６２８７３号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、かかる従来のシェル形ころ軸受の外輪は、その転送面や外周面の全表面には浸炭焼入れなどにより、硬化処理が施されているために外輪の剛性が高く、外輪をハウジングに圧入後も軸方向形状の変化が少なく凹部形状が残る場合には、外輪とハウジングの接触部は外輪の両端部近縁のみとなり接触面積が減少したり、また運転中の軸受負荷により、この凹部が弾性変形することになる。
このため、特にアルミ合金などの耐摩耗性の低い材質のハウジングに圧入して使用され、且つ特に軸受負荷が大きい場合には、上記のように外輪とハウジングとの接触面積が減少した上に外輪の弾性変形によるハウジングとの真実接触部が微小に移動することにより、ハウジングの摩耗や外輪のクリープが発生したりする問題が生じる。さらに、ハウジングの摩耗がはなはだしい場合には、締め代の不足により軸受がハウジングから抜け出すという現象が発生する場合もある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ハウジングへの圧入が容易で、使用中にハウジングの摩耗や塑性変形を減少させることができるころ軸受及び外輪の製造方法を得ることを目的とするものである。

本発明に係るころ軸受は、外周面の軸方向形状が非直線状である鋼製の外輪を使用したころ軸受において、前記外輪の外周面を非硬化部とし、前記外輪の軌道面を硬化部としたものである。

また、本発明に係るころ軸受は、その外輪の外周面の非硬化部は硬化処理が施されずに形成され、その外輪の軌道面の硬化部は浸炭処理を施して形成されたものである。

さらに、本発明に係るころ軸受は、その外輪の外周面の非硬化部は硬化処理が施されずに形成され、その外輪の軌道面の硬化部は高周波焼き入れを施して形成されたものである。

本発明に係る外輪の製造方法は、ころ軸受の外輪の外周面に防炭剤により防炭処理を施してから該外輪全体を浸炭処理を行い、該外輪の外周面を非硬化部とするようにしたものである。

また、本発明に係る外輪の製造方法は、ころ軸受の外輪の外周面を除いた必要箇所に高周波焼入れを行い、該外輪の外周面を非硬化部とするようにしたものである。

本発明は以上説明したとおり、ころ軸受の外輪の外周面を非硬化部とし、外輪の軌道面を硬化部としたので、外周面を非硬化部とし、外輪の軌道面を硬化部とした外輪と所定の熱処理が施された各ころと保持器とで組み立てたころ軸受を、耐摩耗性の低い材質のハウジングに圧入して使用された場合、外輪の外周面は非硬化部であり、剛性が低下しているため、圧入時の外輪はよりハウジング形状に倣い、また外輪が負荷により荷重を受けた場合には外輪の外周面は非硬化部であるため、外輪の外輪接触部である外周面もつぶれて接触面積が増加して面圧が低下し、さらに撓む変位量も小さくなり、ハウジングとの接触部の移動量も低下することにより、ハウジング摩耗や塑性変形は軽減され、ころ軸受の抜けは解消されるという効果がある。

かかるころ軸受における外輪の外周面の非硬化部を硬化処理が施されずに形成でき、外輪の軌道面の硬化部を浸炭処理を施して形成することができる。
また、ころ軸受における外輪の外周面の非硬化部を硬化処理が施されずに形成でき、外輪の軌道面の硬化部を高周波焼き入れを施して形成することもできる。

さらに、ころ軸受の外輪の外周面の非硬化部は、外輪の外周面に防炭剤により防炭処理を施してから該外輪全体を浸炭処理を行うか、又は外輪の外周面を除いた必要箇所に高周波焼入れを行うことにより形成することもできる。

図１は本発明の実施の形態１に係るころ軸受の構成を示す一部省略の断面図、図２は同ころ軸受の防炭剤を塗布し、浸炭処理を施した外輪を示す断面図、図３は同ころ軸受の防炭剤を塗布し、浸炭処理を施した外輪とハウジングとの関係を示す説明図である。
図１において、本発明明の実施の形態１に係る針状ころ軸受け１は、アルミニウム合金などの軽金属のハウジング２に形成された孔２１内に挿入・固定される。

その針状ころ軸受け１は、薄肉の鋼板を曲げ加工してその内周に軌道面１１ａを備えるとともに、軸方向両端に鍔部１１ｂ、１１ｃを備えたシェル形の外輪１１と、その外輪１１の内側に配置され、周方向に一定の間隔で複数のポケット１２ａが形成された保持器１２と、その各ポケット１２ａ内に収容されて外輪１１の内周面である軌道面１１ａに対して転動自在の針状ころ１３によって構成されている。

保持器１２の外径寸法は、外輪１１の鍔部１１ｂ、１１ｃの内径寸法よりも小さく、保持器１２とその各ポケット１２ａに保持された各針状ころ１３の外輪１１に対する軸方向への移動は、各針状ころ１３の両端面が外輪１１の両端の鍔部１１ｂ、１１ｃに当接することによって規制されるようになっている。

このような構成により、外輪１１に対する保持器１２に各針状ころ１３を組み込み、
外輪１１の残りの縁を折り曲げて針状ころ軸受１を組み立てる。
このように針状ころ軸受１を組み立てる場合、外輪１１と針状ころ１３にはそれぞれ予め浸炭処理、焼入れ・焼戻し等の所定の熱処理が施されている。

次に、本発明の実施の形態１の針状ころ軸受１の外輪１１を得るための浸炭処理について図２に基づいて説明する。
外輪１１に対して、図２に示すように外輪１１の外周面１１ｄに防炭剤Ｍを塗布しておき、浸炭処理を行う。従って、外輪１１の外周面１１ｄは浸炭処理が施されないことになる。
この実施の形態１で用いられる防炭剤Ｍとしては、主成分が水ガラス（珪酸ソーダ）で、ＳｉＯ2（シリカ）・Ｎａ２Ｏ（アルカリ）を添加して成る組成ガラスである。
なお、それ以外の防炭剤Ｍとしては、ＣｕメッキやＮｉメッキがある。

上記浸炭処理は、外輪１１を浸炭雰囲気下で、８４０〜８５０℃×３５分間保持して行う。その後、直ちに油中に急冷して焼入れし、その後１６５℃×６０分で焼戻しを行い、熱処理が終了する。
このように外周面１１ｄに防炭剤Ｍを塗布しておき、浸炭処理を行い、その後に焼入れ・焼き戻しを行って得られた外輪１１は、外周面１１ｄは防炭剤Ｍの存在により柔らかい非硬化部１６が形成され、内周面である軌道面１１ａは剛性の高い浸炭層の硬化部１５が形成されることとなる。

このように外周面１１ｄは非硬化部１６が形成され、軌道面１１ａは剛性の高い浸炭層の硬化部１５が形成された外輪１１と所定の熱処理が施された各針状ころ１３と保持器１２とで組み立てた針状ころ軸受１を例えばアルミのように耐摩耗性の低い材質のハウジング２に圧入して使用された場合、外輪１１の外周面１１ｄは非硬化部であり、剛性が低下しているため、圧入時の外輪１１はよりハウジング２の形状に倣う。

また、外輪１１がローラからの負荷により荷重を受けた場合に、外輪１１の外周面１１ｄは非硬化部１６であるため、図３に示すように外輪１１の外輪接触部である外周面１１ｄもつぶれて真実接触部の面積が増加して面圧が低下し、さらに撓む変位量も小さくなり、ハウジング２との真実接触部の移動量も低下することにより、ハウジング２の摩耗や塑性変形は軽減され、針状ころ軸受１の抜けは解消される。
さらに、外輪１１の外周面１１ｄは非硬化部であるため、ハウジング２への攻撃性が低く、この点からも摩耗が生じない。
以上の効果は、アルミのハウジング２について大きく発揮されるが、この実施の形態１の針状ころ軸受１を鉄のハウジングに圧入して使用された場合も発揮されることとなる。

上記の実施の形態１では、外輪１１の外周面１１ｄに非硬化部１６を形成し、軌道面１１ａを硬化部１５とするのに、外輪１１の外周面１１ｄに防炭剤Ｍを施して外輪１１全体を浸炭処理を行っているが、その浸炭処理の代わりに浸炭窒化処理を行うようにしてもよい。
なお、この浸炭窒化処理は、浸炭窒化雰囲気（ＲＸガスに容積比で１〜３％のアンモニア添加）下で、８４０〜８５０℃×３５分間保持して行うものである。

また、上記実施の形態１では、外輪１１の外周面１１ｄに防炭剤Ｍを施して外輪１１全体を浸炭処理を行っているが、かかる浸炭処理の代わりに、外輪１１の軌道面１１ａだけに高周波焼き入れを行って硬化部１５とするようにしてもよいことはいうまでもない。
また、上記実施の形態１では、外輪１１と針状ころ１３はそれぞれ予め所定の熱処理が施されてから、保持器１２と共に組み立てられて針状ころ軸受１を構成するようにしているが、外輪１１と保持器１２と針状ころ１３を組み立てた針状ころ軸受１を外輪１の外周面１１ｄに防炭剤Ｍを施して針状ころ軸受１全体を浸炭処理し、焼入れ・焼戻し後に本発明の実施の形態１の針状ころ軸受１を得るようにしてもよい。

本発明の実施の形態１に係るころ軸受の構成を示す一部省略の断面図。 同ころ軸受の防炭剤を塗布し、浸炭処理を施した外輪を示す断面図。 同ころ軸受の防炭剤を塗布し、浸炭処理を施した外輪とハウジングとの関係を示す説明図。

符号の説明

１ 針状ころ軸受、２ ハウジング、１１ 外輪、１１ａ 軌道面、１１ｂ 鍔部、１１ｃ 鍔部、１１ｄ 外周面、１２ 保持器、１３ 針状ころ、１５ 硬化部、１６ 非硬化部、Ｍ 防炭剤。

Claims (5)

1. 外周面の軸方向形状が非直線状である鋼製の外輪を使用したころ軸受において、
   前記外輪の外周面を非硬化部とし、前記外輪の軌道面を硬化部としたことを特徴とするころ軸受。
2. 前記外輪の外周面の非硬化部は硬化処理が施されずに形成され、前記外輪の軌道面の硬化部は浸炭処理を施して形成されたことを特徴とする請求項１記載のころ軸受。
3. 前記外輪の外周面の非硬化部は硬化処理が施されずに形成され、前記外輪の軌道面の硬化部は高周波焼き入れを施して形成されたことを特徴とする請求項１記載のころ軸受。
4. ころ軸受の外輪の外周面に防炭剤により防炭処理を施してから該外輪全体を浸炭処理を行い、該外輪の外周面を非硬化部とするようにしたことを特徴とする外輪の製造方法。
5. ころ軸受の外輪の外周面を除いた必要箇所に高周波焼入れを行い、該外輪の外周面を非硬化部とするようにしたことを特徴とする外輪の製造方法。
   

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