JP2014109299A - Rolling bearing - Google Patents

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彰悟 清水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing capable of accomplishing a low torque formation while assuring an easiness in acquisition of material and accomplishing both an anti-pressure impression and a rolling fatigue life under a high level.SOLUTION: A deep groove ball bearing 1 comprises an outer ring 11, inner ring 12, a plurality of balls 13 and ball cage 15. The outer ring 11, inner ring 12 and balls 13 are made of hardened and cured steel such as JIS-SUJ2. Nitrogen concentration at an outer ring raceway surface 11A, inner ring raceway surface 12A and ball rolling surface 13A is 0.25 mass% or more, residual austenite quantity is 6 vol.% or more and 12 vol.% or less. The ball cage 15 is formed by abutting opposite surfaces of two annular bodies 20. Axial ends of the annular bodies 20 are provided with flanges 28 extending in a diametral direction. Locations of the inner ring 12 and the outer ring 11 corresponding to the flanges 28 are formed with grooves 30, 31 and then labyrinth 40 are formed by flanges 28 and grooves 30, 31.

Description

本発明は転がり軸受に関し、より特定的には、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立しつつ、低トルク化を達成することが可能な転がり軸受に関するものである。   The present invention relates to a rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing capable of achieving a reduction in torque while achieving both high pressure scar resistance and rolling fatigue life at a high level.

近年、機械の長寿命化やメンテナンスフリー化が進められている。その結果、当該機械に使用される転がり軸受に対しても、転動疲労寿命の長寿命化が求められている。転動疲労寿命の長寿命化を達成するためには、転がり軸受を構成する部品である軸受部品(軌道部材および転動体)の材料を変更する対策が考えられる。具体的には、軸受部品の代表的な材料である鋼に対して長寿命化に有効な合金成分を添加することにより、転動疲労寿命の長寿命化を図ることができる。   In recent years, machine life has been extended and maintenance free. As a result, the rolling fatigue life of the rolling bearing used in the machine is required to be extended. In order to achieve a longer rolling fatigue life, a measure to change the material of bearing parts (track members and rolling elements) which are parts constituting a rolling bearing can be considered. Specifically, the rolling fatigue life can be extended by adding an alloy component effective for extending the life to steel, which is a typical material for bearing parts.

しかし、軸受部品の素材に特殊な材料を採用した場合、世界各国に製造拠点が広がりつつある現状を考慮すると、製造地によっては材料の調達が困難になるおそれがある。そのため、このような状況を考慮すると、特殊な材料を用いた転動疲労寿命の長寿命化は、必ずしも好ましいとはいえない。   However, when a special material is used for the material of the bearing component, it may be difficult to procure the material depending on the manufacturing location, considering the current situation that the manufacturing bases are spreading all over the world. Therefore, considering such a situation, it is not necessarily preferable to increase the rolling fatigue life using a special material.

転動疲労寿命の長寿命化の他の方策として、熱処理による軸受部品および転がり軸受の長寿命化が提案されている(たとえば、特許文献1〜3参照)。   As another measure for extending the rolling fatigue life, it has been proposed to extend the life of bearing parts and rolling bearings by heat treatment (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平7−190072号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-190072 特開2003−226918号公報JP 2003-226918 A 特開2000−161363号公報JP 2000-161363 A

一方、自動車の省燃費化をはじめとして、機械の省エネルギー化が求められている。これに伴い、自動車などの機械に用いられる転がり軸受には、低トルク化が要求されている。機械において転がり軸受によるエネルギー損失を低減するためには、円錐ころ軸受などのころ軸受が採用されている箇所に深溝玉軸受などの玉軸受を採用し、低トルク化を図る対策が有効である。また、更なる省エネルギー化のためには、ころ軸受から玉軸受への変更だけでなく、玉軸受の低トルク化を達成することが好ましい。   On the other hand, there is a demand for energy saving of machines including fuel saving of automobiles. Along with this, a reduction in torque is required for rolling bearings used in machines such as automobiles. In order to reduce energy loss due to a rolling bearing in a machine, it is effective to adopt a ball bearing such as a deep groove ball bearing at a place where a roller bearing such as a tapered roller bearing is employed to reduce torque. In order to further save energy, it is preferable to achieve not only a change from a roller bearing to a ball bearing but also a reduction in torque of the ball bearing.

しかし、玉軸受は、ころ軸受に比べて耐圧痕性(転動体が軌道部材に押し付けられた場合の圧痕の形成されにくさ)が低いという問題がある。そのため、ころ軸受に代えて玉軸受を採用する場合、玉軸受の耐圧痕性の向上が必要となる。さらに、電動車両やハイブリッド車両などの車両において回転軸を支持する軸受をはじめとして、多くの機械で使用される軸受に対しては、当該機械のコンパクト化に伴い、小型化が求められるため、上記耐圧痕性の向上は重要である。そして、上記特許文献1〜3を含めて従来の熱処理による転動疲労寿命の長寿命化が図られた場合でも、耐圧痕性については不十分になるという問題があった。   However, the ball bearing has a problem in that it has a lower pressure dent (hardness to form an dent when the rolling element is pressed against the raceway member) than a roller bearing. Therefore, when a ball bearing is employed instead of the roller bearing, it is necessary to improve the pressure resistance of the ball bearing. Furthermore, for bearings used in many machines, including bearings that support rotating shafts in vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles, the downsizing is required as the machines become more compact. Improving the pressure scar resistance is important. Even when the rolling fatigue life is extended by conventional heat treatment including the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, there is a problem that the pressure scar resistance becomes insufficient.

また、油浴潤滑下で用いられる軸受においては、軸受の回転に伴って潤滑油が軸受内部に過剰に引き込まれ、その攪拌抵抗により軸受の回転トルクが上昇する。特に、電動車両やハイブリッド車両においては、高速のモータ回転が回転軸に入力されるため、これを支持する軸受は高速で回転する傾向にあり、上記攪拌抵抗に起因した回転トルクの上昇が問題となる。   In a bearing used under oil bath lubrication, the lubricating oil is excessively drawn into the bearing as the bearing rotates, and the rotational torque of the bearing increases due to the stirring resistance. In particular, in an electric vehicle or a hybrid vehicle, since high-speed motor rotation is input to the rotating shaft, a bearing that supports the motor tends to rotate at high speed, and an increase in rotational torque due to the stirring resistance is a problem. Become.

本発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to achieve both high pressure scar resistance and rolling fatigue life at a high level while ensuring the availability of materials. And it is providing the rolling bearing which can achieve torque reduction.

本発明に従った転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される複数のボールと、複数のボールを円環状の軌道上に所定のピッチで保持する保持器とを備えている。軌道部材および前記複数のボールの少なくともいずれか一方は、0.90質量%以上1.05質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.01質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上1.65質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなり、他の部品と接触する面である接触面における窒素濃度が0.25質量%以上であり、当該接触面における残留オーステナイト量が6体積%以上12体積%以下である高強度軸受部品である。保持器は、軸方向に向き合う2つの環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、対向面を衝合させて2つの環状体を結合させて形成されている。そして、環状体の軸方向端部の内径側および外径側の少なくともいずれか一方に、径方向に延びる鍔部が設けられ、軌道部材の上記鍔部に対応する部位には溝部が形成され、この鍔部および溝部によりラビリンスが形成されている。   A rolling bearing according to the present invention includes a race member, a plurality of balls disposed in contact with the race member, and a cage that holds the plurality of balls on an annular raceway at a predetermined pitch. . At least one of the race member and the plurality of balls includes 0.90% by mass or more and 1.05% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less of silicon, and 0.01% by mass. % And 0.50% by mass of manganese and 1.30% by mass to 1.65% by mass of chromium, comprising a hardened and hardened steel consisting of the balance iron and impurities, and other parts This is a high-strength bearing component in which the nitrogen concentration at the contact surface, which is the contact surface, is 0.25% by mass or more and the amount of retained austenite at the contact surface is 6% by volume or more and 12% by volume or less. The cage is formed by forming hemispherical pockets that accommodate the balls in a plurality of locations in the circumferential direction on opposing surfaces of two annular members facing in the axial direction, and joining the two annular members by abutting the opposing surfaces. Has been. And, at least one of the inner diameter side and the outer diameter side of the axial end portion of the annular body is provided with a flange portion extending in the radial direction, and a groove portion is formed at a portion corresponding to the flange portion of the track member, A labyrinth is formed by the flange and the groove.

本発明者は、世界各国で入手容易なJIS規格SUJ2相当材料(JIS規格SUJ2、ASTM規格52100、DIN規格100Cr6、GB規格GCr5もしくはGCr15、およびΓOCT規格ЩX15)を材料として採用することを前提に、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立するための方策について検討を行なった。その結果、上記成分組成を採用しつつ、軸受部品の接触面における窒素濃度を十分に確保するとともに残留オーステナイト量を適切な量にコントロールすることにより、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立可能であることを見出した。   The present inventor assumes that JIS standard SUJ2 equivalent material (JIS standard SUJ2, ASTM standard 52100, DIN standard 100Cr6, GB standard GCr5 or GCr15, and ΓOCT standard ЩX15), which is easily available in various countries around the world, is adopted as a material. We investigated the measures to achieve both high pressure scar resistance and rolling fatigue life at a high level. As a result, while adopting the above component composition, ensuring sufficient nitrogen concentration at the contact surface of bearing parts and controlling the amount of retained austenite to an appropriate amount, the pressure resistance and rolling fatigue life are at a high level. It was found that both are possible.

具体的には、上記成分組成を採用することにより、世界各国で入手容易な上記各国規格鋼を材料として使用することができる。そして、当該成分組成の鋼の使用を前提として、接触面における窒素濃度が0.25質量%以上にまで高められ、かつ焼入硬化されることにより、転動疲労寿命を長寿命化することができる。ここで、残留オーステナイト量について特に調整を行なわない場合、接触面における残留オーステナイト量は窒素量との関係から20〜40体積%程度となる。しかし、このように残留オーステナイト量が多い状態では、耐圧痕性が低下するという問題が生じる。これに対し、残留オーステナイト量を12体積%以下にまで低減することにより、耐圧痕性を向上させることができる。一方、残留オーステナイト量が6体積%未満にまで低下すると、転動疲労寿命、特に軸受内に硬質の異物が侵入する環境(異物混入環境)での転動疲労寿命が低下する。そのため、接触面における残留オーステナイト量は6体積%以上とすることが好ましい。   Specifically, by adopting the above component composition, it is possible to use the above-mentioned national standard steel that is easily available in various countries as a material. And on the premise of using the steel of the said component composition, the nitrogen concentration in a contact surface is raised to 0.25 mass% or more, and a rolling fatigue life is prolonged by hardening by hardening. it can. Here, when the amount of retained austenite is not particularly adjusted, the amount of retained austenite at the contact surface is about 20 to 40% by volume in relation to the amount of nitrogen. However, in such a state where the amount of retained austenite is large, there arises a problem that the pressure resistance is lowered. On the other hand, pressure scar resistance can be improved by reducing the amount of retained austenite to 12% by volume or less. On the other hand, when the amount of retained austenite is reduced to less than 6% by volume, the rolling fatigue life, particularly the rolling fatigue life in an environment in which hard foreign matter enters the bearing (foreign matter mixed environment) is lowered. Therefore, the amount of retained austenite at the contact surface is preferably 6% by volume or more.

本発明の転がり軸受では、軸受部品(軌道部材および複数のボールの少なくともいずれか一方)において、世界各国で入手容易なJIS規格SUJ2相当材料を材料として採用しつつ、接触面における窒素濃度が0.25質量%以上、残留オーステナイト量が6体積%以上12体積%以下とされている。その結果、本発明の転がり軸受を構成する軸受部品は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが可能な高強度軸受部品となっている。なお、耐圧痕性を一層向上させる観点から、接触面における残留オーステナイト量を10%以下としてもよい。また、接触面における窒素濃度が0.5質量%を超えると、鋼中に窒素を侵入させるためのコストが高くなるとともに、残留オーステナイト量を所望の範囲に調整することが難しくなる。そのため、接触面における窒素濃度は0.5質量%以下とすることが好ましく、0.4質量%以下としてもよい。   In the rolling bearing of the present invention, the bearing part (at least one of the race member and the plurality of balls) employs a JIS standard SUJ2 equivalent material that is easily available in various countries as a material, and the nitrogen concentration at the contact surface is 0. The amount of residual austenite is 25% by mass or more and 6% by volume or more and 12% by volume or less. As a result, the bearing component constituting the rolling bearing of the present invention is a high-strength bearing component capable of achieving both a high level of scratch resistance and rolling fatigue life while ensuring the availability of materials. It has become. From the viewpoint of further improving the pressure scar resistance, the amount of retained austenite on the contact surface may be 10% or less. Moreover, when the nitrogen concentration in a contact surface exceeds 0.5 mass%, while the cost for making nitrogen infiltrate into steel becomes high, it will become difficult to adjust the amount of retained austenite to a desired range. Therefore, the nitrogen concentration on the contact surface is preferably 0.5% by mass or less, and may be 0.4% by mass or less.

さらに、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、環状体の軸方向端部の内径側および外径側の少なくともいずれか一方に、径方向に延びる鍔部が設けられ、軌道部材の鍔部に対応する部位には溝部が形成され、鍔部および溝部によりラビリンスが形成されている。このラビリンスにより、潤滑油が軸受内部に流入することを抑制することができる。また、環状体に設けられた鍔部と軌道部材に形成された溝部とでラビリンスを形成しているため、ラビリンスの形成を、たとえば保持器および軌道部材の形状変更のみにより達成することができる。そのため、部品点数および組立工数の増加を抑制し、製造コストを抑えることも可能である。   Furthermore, in the cage constituting the rolling bearing of the present invention, a radially extending flange is provided on at least one of the inner diameter side and the outer diameter side of the axial end of the annular body, and A groove portion is formed at a portion corresponding to the portion, and a labyrinth is formed by the flange portion and the groove portion. This labyrinth can prevent the lubricating oil from flowing into the bearing. Moreover, since the labyrinth is formed by the collar part provided in the annular body and the groove part formed in the track member, the formation of the labyrinth can be achieved only by changing the shape of the cage and the track member, for example. Therefore, it is possible to suppress the increase in the number of parts and the number of assembly steps, and to suppress the manufacturing cost.

以上のように、本発明の転がり軸受によれば、上述のような軌道部材、転動体および保持器を備えていることにより、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することができる。   As described above, according to the rolling bearing of the present invention, by providing the raceway member, the rolling element, and the cage as described above, it is possible to ensure the availability of the material while maintaining the pressure resistance and rolling. It is possible to provide a rolling bearing capable of achieving both high fatigue life and a low torque.

上記転がり軸受においては、上記2つの環状体は、互いに同一の形状を有していてもよい。このようにすることにより、部品(環状体)の製造コストを低減することができる。   In the rolling bearing, the two annular bodies may have the same shape. By doing in this way, the manufacturing cost of components (annular body) can be reduced.

上記転がり軸受においては、保持器は、軸方向において対象形状であってもよい。このようにすることにより、軸受の運転により保持器に遠心力が負荷された際に、保持器を構成する2つの環状体同士が互いにその変形を抑制し合う。その結果、保持器の変形によるボールの脱落や、保持器と軌道部材との干渉を抑制することができる。   In the rolling bearing, the cage may have a target shape in the axial direction. By doing in this way, when the centrifugal force is loaded on the cage by the operation of the bearing, the two annular bodies constituting the cage mutually suppress deformation thereof. As a result, it is possible to suppress the drop of the ball due to the deformation of the cage and the interference between the cage and the track member.

上記転がり軸受においては、上記軌道部材は上記高強度軸受部品であってもよい。耐圧痕性の向上が特に求められる軌道部材が上記高強度軸受部品であることにより、大きい荷重が負荷される用途に軸受を適用することが容易となる。   In the rolling bearing, the race member may be the high-strength bearing component. Since the raceway member that is particularly required to improve the pressure dent resistance is the high-strength bearing component, it is easy to apply the bearing to an application in which a large load is applied.

上記転がり軸受においては、上記接触面の硬度は60.0HRC以上であってもよい。これにより、転動疲労寿命および耐圧痕性を一層向上させることができる。   In the rolling bearing, the contact surface may have a hardness of 60.0 HRC or more. As a result, the rolling fatigue life and the pressure scar resistance can be further improved.

上記転がり軸受においては、上記接触面の硬度は64.0HRC以下であってもよい。窒素濃度が0.25質量%以上にまで高められた接触面の硬度を、64.0HRCを超える状態に維持した場合、残留オーステナイトを12体積%以下に調整することが困難となる。接触面の硬度を64.0HRC以下とすることにより、12体積%以下の範囲に残留オーステナイト量を調整することが容易となる。   In the rolling bearing, the hardness of the contact surface may be 64.0 HRC or less. When the hardness of the contact surface where the nitrogen concentration is increased to 0.25% by mass or more is maintained in a state exceeding 64.0 HRC, it is difficult to adjust the residual austenite to 12% by volume or less. By setting the hardness of the contact surface to 64.0 HRC or less, it becomes easy to adjust the amount of retained austenite to a range of 12% by volume or less.

上記転がり軸受においては、上記環状体のポケットには、環状体の径方向に延在するポケット溝部が形成されていてもよい。これにより、保持器とボールとの接触面積を低減し、低トルク化を達成することができる。   In the rolling bearing, a pocket groove extending in a radial direction of the annular body may be formed in the pocket of the annular body. Thereby, the contact area between the cage and the ball can be reduced, and a reduction in torque can be achieved.

また、ポケット溝部は、環状体の内径側と外径側とを繋ぐように貫通して形成されていてもよい。これにより、保持器とボールとの間の潤滑油が遠心力によって排出され、一層の低トルク化を達成することができる。   Further, the pocket groove portion may be formed so as to penetrate the inner diameter side and the outer diameter side of the annular body. Thereby, the lubricating oil between the cage and the ball is discharged by centrifugal force, and a further reduction in torque can be achieved.

上記転がり軸受においては、環状体の隣り合うポケットの間の上記対向面には、環状体の径方向に延在し、環状体の内径側と外径側とを繋ぐように貫通するポケット間溝部が形成されていてもよい。これにより、保持器とボールとの間の潤滑油が遠心力によって排出され、一層の低トルク化を達成することができる。   In the rolling bearing, a groove portion between pockets extends in the radial direction of the annular body on the facing surface between adjacent pockets of the annular body and penetrates so as to connect the inner diameter side and the outer diameter side of the annular body. May be formed. Thereby, the lubricating oil between the cage and the ball is discharged by centrifugal force, and a further reduction in torque can be achieved.

上記転がり軸受においては、上記鍔部の軸方向の厚みは、0.15mm以上であり、ボールの直径の20%以下であることが好ましい。   In the rolling bearing, the axial thickness of the flange is preferably 0.15 mm or more and 20% or less of the ball diameter.

鍔部の軸方向の厚みが0.15mmよりも小さいと、鍔部の強度不足や成形不良が発生し易くなる。一方、鍔部の軸方向の厚みがボールの直径の20%よりも大きいと、保持器の軸方向寸法が大きくなるのに伴って内外輪の軸方向の寸法が大きくなり、軸受のコンパクト化が阻害される。鍔部の軸方向の厚みを上記適切な範囲に設定することにより、このような問題の発生を抑制することができる。   When the axial thickness of the heel portion is smaller than 0.15 mm, insufficient strength of the heel portion and poor molding are likely to occur. On the other hand, if the axial thickness of the collar is larger than 20% of the diameter of the ball, the axial dimension of the inner and outer rings increases with the increase of the axial dimension of the cage, and the bearing becomes compact. Be inhibited. The occurrence of such a problem can be suppressed by setting the thickness of the collar portion in the axial direction within the appropriate range.

上記転がり軸受においては、保持器の端面は平面状の形状を有していてもよい。これにより、ぬすみ部に侵入する潤滑油の攪拌抵抗を低減することができ、一層の低トルク化を達成することができる。   In the rolling bearing, the end surface of the cage may have a planar shape. As a result, it is possible to reduce the agitation resistance of the lubricating oil that enters the thinning portion, and to achieve further reduction in torque.

上記転がり軸受においては、上記保持器は、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂またはポリフェニレンサルファイド樹脂からなっている。これらの材料は、本発明の転がり軸受の保持器を構成する材料として好適である。   In the rolling bearing, the cage is made of polyamide resin, polyether ether ketone resin, or polyphenylene sulfide resin. These materials are suitable as materials constituting the cage of the rolling bearing of the present invention.

上記転がり軸受においては、最大接触面圧が4.4GPaとなるようにボールを軌道部材に対して押し付けた場合、軌道部材に形成される圧痕の深さは0.5μm以下となることが好ましい。これにより、十分なレベルの耐圧痕性を確保することができる。また、上記圧痕の深さは、0.2μm以下となることがより好ましい。   In the above rolling bearing, when the ball is pressed against the raceway member so that the maximum contact surface pressure is 4.4 GPa, the depth of the impression formed on the raceway member is preferably 0.5 μm or less. As a result, a sufficient level of pressure resistance can be ensured. The depth of the indentation is more preferably 0.2 μm or less.

上記転がり軸受は、たとえば発動機または電動機を動力源とする車両の電動機または減速機において用いることができる。また、上記保持器の鍔部は、軸受内部への潤滑油の直線的な流入を阻害するように位置し、当該鍔部がラビリンス構造を構成することが好ましい。   The rolling bearing can be used, for example, in a motor or a speed reducer of a vehicle that uses a motor or a motor as a power source. Moreover, it is preferable that the collar part of the said cage is located so that the linear inflow of the lubricating oil to the inside of a bearing may be inhibited, and the said collar part comprises a labyrinth structure.

以上の説明から明らかなように、本発明の転がり軸受によれば、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することができる。   As is clear from the above description, according to the rolling bearing of the present invention, both the pressure resistance and the rolling fatigue life are compatible at a high level and the torque is reduced while ensuring the availability of materials. A rolling bearing that can be achieved can be provided.

深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a deep groove ball bearing. 環状体の組立て前の状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state before the assembly of an annular body. 環状体の組立て後の状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state after the assembly of an annular body. 環状体の組立て前の状態を示す概略展開図である。It is a general | schematic expanded view which shows the state before the assembly of an annular body. 図4のA−A線に沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the AA of FIG. 図4のB−B線に沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the BB line of FIG. 環状体の組立て後の状態を示す概略展開図である。It is a general | schematic expanded view which shows the state after the assembly of an annular body. 図7のC−C線に沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which follows the CC line of FIG. 図7のD−D線に沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which follows the DD line | wire of FIG. 深溝玉軸受の変形例の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the modification of a deep groove ball bearing. 深溝玉軸受の他の変形例の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the other modification of a deep groove ball bearing. 保持器の変形例の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the modification of a holder | retainer. 軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of a bearing. 焼戻温度と圧痕深さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between tempering temperature and indentation depth. 焼戻温度と硬度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between tempering temperature and hardness. 真ひずみと真応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a true strain and a true stress. 図16の領域αを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the area | region (alpha) of FIG. 軸受トルクの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a bearing torque.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1を参照して、本発明の一実施の形態における転がり軸受である深溝玉軸受1は、軸受部品である第1軌道部材としての外輪11と、軸受部品である第2軌道部材としての内輪12と、軸受部品である複数の転動体としてのボール13と、保持器15とを備えている。   Referring to FIG. 1, a deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing in an embodiment of the present invention includes an outer ring 11 as a first race member that is a bearing component, and an inner ring as a second race member that is a bearing component. 12, a ball 13 as a plurality of rolling elements that are bearing parts, and a cage 15.

外輪11には、円環状の第1転走面としての外輪転走面11Aが形成されている。内輪12には、外輪転走面11Aに対向する円環状の第2転走面としての内輪転走面12Aが形成されている。また、複数のボール13には、転動体転走面としてのボール転動面13A(ボール13の表面)が形成されている。外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aは、これらの軸受部品の接触面である。そして、当該ボール13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々にボール転動面13Aにおいて接触し、円環状の保持器15により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受1の外輪11および内輪12は、互いに相対的に回転可能となっている。   The outer ring 11 is formed with an outer ring rolling surface 11A as an annular first rolling surface. The inner ring 12 is formed with an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A. Further, a ball rolling surface 13 </ b> A (the surface of the ball 13) as a rolling element rolling surface is formed on the plurality of balls 13. The outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A are contact surfaces of these bearing components. The balls 13 are in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A on the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular retainer 15. It is rotatably held on an annular track. With the above configuration, the outer ring 11 and the inner ring 12 of the deep groove ball bearing 1 are rotatable relative to each other.

軸受部品である外輪11、内輪12およびボール13は、0.90質量%以上1.05質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.01質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上1.65質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなっている。そして、接触面としての外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aを含む領域には、内部11C,12C,13Cに比べて窒素濃度が高い窒素富化層11B,12B,13Bが、それぞれ形成されている。窒素富化層11B,12B,13Bの表面である接触面としての外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aにおける窒素濃度は0.25質量%以上となっている。さらに、外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aにおける残留オーステナイト量は、6体積%以上12体積%以下となっている。   The outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 that are bearing parts are 0.90 mass% to 1.05 mass% carbon, 0.15 mass% to 0.35 mass% silicon, and 0.01 mass. It is made of a hardened and hardened steel containing not less than 0.5% and not more than 0.50% by mass of manganese and not less than 1.30% and not more than 1.65% by mass of chromium, and the balance iron and impurities. In the region including the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A as contact surfaces, nitrogen enriched layers 11B, 12B, having a higher nitrogen concentration than the inner 11C, 12C, 13C, 13B is formed. The nitrogen concentration in the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A as contact surfaces which are the surfaces of the nitrogen-enriched layers 11B, 12B, and 13B is 0.25% by mass or more. Furthermore, the amount of retained austenite on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A is 6% by volume or more and 12% by volume or less.

保持器15は、金属からなっていてもよいし、樹脂からなっていてもよいが、本実施の形態では、ポリアミド樹脂(PA46、PA66、PA9Tなど)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)またはポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)からなっている。   The cage 15 may be made of metal or resin, but in the present embodiment, polyamide resin (PA46, PA66, PA9T, etc.), polyetheretherketone resin (PEEK), or polyphenylene is used. It consists of sulfide resin (PPS).

本実施の形態における軸受部品である外輪11、内輪12およびボール13は、上記JIS規格SUJ2相当鋼の成分組成を有する鋼からなることにより、その素材が世界各国にて入手容易となっている。そして、当該成分組成の鋼の使用を前提として、外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aにおける窒素濃度が0.25質量%以上にまで高められ、かつ焼入硬化されていることにより、転動疲労寿命が長寿命化されている。そして、残留オーステナイト量が12体積%以下にまで低減されることにより、耐圧痕性が向上するとともに、残留オーステナイト量が6体積%以上とされることにより、転動疲労寿命、特に異物混入環境での転動疲労寿命が適切なレベルに維持されている。その結果、外輪11、内輪12およびボール13は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが可能な軸受部品となっている。   The outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 which are bearing parts in the present embodiment are made of steel having a component composition of the JIS standard SUJ2 equivalent steel, so that the material is easily available in various countries around the world. And on the premise of using the steel of the said component composition, the nitrogen concentration in outer ring rolling surface 11A, inner ring rolling surface 12A and ball rolling surface 13A is increased to 0.25% by mass or more and is hardened and hardened. As a result, the rolling fatigue life is extended. And, the amount of retained austenite is reduced to 12% by volume or less, so that the pressure scar resistance is improved, and the amount of retained austenite is made to be 6% by volume or more. The rolling fatigue life of is maintained at an appropriate level. As a result, the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 are bearing parts capable of achieving both a high level of scratch resistance and a rolling fatigue life while ensuring the availability of materials.

一方、図1〜図3を参照して、保持器15は、軸方向に向き合う2つの環状体20の対向面21にボール13を収容する半球状のポケット22を周方向の複数箇所に形成し、対向面21を衝合させて2つの環状体20を結合させて形成されている。環状体20には、隣接するポケット22の間に、凹状の除肉部27が形成されている。これにより、保持器15は、軽量化されている。保持器15は、軸方向に対称な形状を有している。また、保持器15の端面は、平面状の形状を有している(図1参照)。   On the other hand, referring to FIG. 1 to FIG. 3, the retainer 15 is formed with hemispherical pockets 22 for accommodating the balls 13 in a plurality of locations in the circumferential direction on opposing surfaces 21 of two annular bodies 20 facing in the axial direction. The two annular bodies 20 are joined by abutting the opposed surfaces 21. In the annular body 20, a concave wall removal portion 27 is formed between adjacent pockets 22. Thereby, the retainer 15 is reduced in weight. The cage 15 has a symmetrical shape in the axial direction. Moreover, the end surface of the retainer 15 has a planar shape (see FIG. 1).

そして、図1を参照して、環状体20の軸方向端部の内径側および外径側に、径方向に延びる鍔部28が設けられている。一方、内輪12の、鍔部28に対応する部位には溝部30が形成されている。また、外輪11の、鍔部28に対応する部位には溝部31が形成されている。この鍔部28および溝部30,31により、ラビリンス40が形成されている。   And with reference to FIG. 1, the collar part 28 extended in radial direction is provided in the internal-diameter side and outer-diameter side of the axial direction edge part of the annular body 20. As shown in FIG. On the other hand, a groove portion 30 is formed in a portion of the inner ring 12 corresponding to the flange portion 28. Further, a groove portion 31 is formed in a portion of the outer ring 11 corresponding to the flange portion 28. A labyrinth 40 is formed by the flange portion 28 and the groove portions 30 and 31.

鍔部28は、軸方向に直交する方向に延びるように形成されている。一方、内輪12側の溝部30は、内輪12の外径軸方向端部に段差を形成するように凹ませて設けられている。外輪11側の溝部31は、外輪11の内径軸方向端部に段差を形成するように凹ませて設けられている。なお、保持器15の鍔部28と溝部30,31とは、常時接触する位置関係になっていない。つまり、鍔部28と溝部30,31とは、特定条件でのみ接触するか、あるいは完全な非接触となっている。   The collar portion 28 is formed so as to extend in a direction orthogonal to the axial direction. On the other hand, the groove portion 30 on the inner ring 12 side is provided to be recessed so as to form a step at the outer diameter axial end portion of the inner ring 12. The groove 31 on the outer ring 11 side is provided to be recessed so as to form a step at the inner diameter axial end of the outer ring 11. In addition, the collar part 28 and the groove parts 30 and 31 of the holder | retainer 15 are not the positional relationship which always contacts. That is, the flange portion 28 and the groove portions 30 and 31 are in contact with each other only under specific conditions or completely non-contact.

このように、保持器15の鍔部28と外輪11および内輪12の溝部30,31とで構成されたラビリンス40により、潤滑油が軸受内部に過剰に流入することが抑制される。また、保持器15は、環状体20の軸方向端部に鍔部28を設けた軸方向対称形状である。そのため、高速回転下において遠心力が負荷された際に、保持器15を構成する2つの環状体20同士が互いにその変形を抑制するため、保持器15の変形を抑制することができる。その結果、ボール13がポケット22から脱落することや、保持器15が外輪11および内輪12などの他部品と干渉することを回避することができる。さらに、環状体20に一体的に設けられた鍔部28と、外輪11および内輪12に一体的に形成された溝部30,31とでラビリンス40を形成しているので、ラビリンス40の形成が、保持器15、外輪11および内輪12の形状変更のみによって達成される。そのため、部品点数および組立工数の増加を回避しつつ、効果的なラビリンス40を形成することができる。   As described above, the labyrinth 40 configured by the flange portion 28 of the retainer 15 and the groove portions 30 and 31 of the outer ring 11 and the inner ring 12 prevents the lubricating oil from flowing excessively into the bearing. The cage 15 has an axially symmetrical shape in which a flange portion 28 is provided at the axial end of the annular body 20. Therefore, when the centrifugal force is loaded under high speed rotation, the two annular bodies 20 constituting the cage 15 suppress the deformation of each other, so that the deformation of the cage 15 can be suppressed. As a result, it is possible to avoid the balls 13 from dropping from the pockets 22 and the cage 15 from interfering with other parts such as the outer ring 11 and the inner ring 12. Furthermore, since the labyrinth 40 is formed by the flange portion 28 provided integrally with the annular body 20 and the groove portions 30, 31 formed integrally with the outer ring 11 and the inner ring 12, the formation of the labyrinth 40 is This is achieved only by changing the shape of the cage 15, the outer ring 11 and the inner ring 12. Therefore, an effective labyrinth 40 can be formed while avoiding an increase in the number of parts and the number of assembly steps.

以上のように、本実施の形態における深溝玉軸受1は、上記外輪11、内輪12、ボール13および保持器15を備えることにより、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することができる。   As described above, the deep groove ball bearing 1 according to the present embodiment includes the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13, and the cage 15, thereby ensuring the availability of materials and the pressure resistance and rolling resistance. The dynamic fatigue life can be achieved at a high level, and a low torque can be achieved.

ここで、本実施の形態では、図1に示すように、鍔部28の軸方向の厚みtは、0.15mm以上であってボール13の直径Dの20%以下とされている。このように、鍔部28の軸方向の厚みtを設定することにより、鍔部28の強度を確保できるとともに鍔部28の成形が容易となり、軸受の軸方向寸法が限度を超えて大きくなることもない。なお、鍔部28の軸方向の厚みtが0.15mmよりも小さいと、鍔部28の強度不足や成形不良が発生し易くなる。また、鍔部28の軸方向の厚みtがボール13の直径Dの20%よりも大きいと、保持器15の鍔部28が軸受端面から突出することを回避するために外輪11および内輪12の溝部30,31の軸方向寸法(溝幅)を大きくせざるを得ない。その結果、外輪11および内輪12の軸方向寸法が大きくなって、軸受全体が大型化する。つまり、深溝玉軸受1のコンパクト化が阻害される結果となる。   Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the axial thickness t of the flange portion 28 is 0.15 mm or more and 20% or less of the diameter D of the ball 13. Thus, by setting the axial thickness t of the flange portion 28, the strength of the flange portion 28 can be secured and the forming of the flange portion 28 is facilitated, and the axial dimension of the bearing becomes larger than the limit. Nor. If the thickness t in the axial direction of the flange portion 28 is smaller than 0.15 mm, the strength of the flange portion 28 and insufficient molding are likely to occur. Further, when the axial thickness t of the flange portion 28 is larger than 20% of the diameter D of the ball 13, the outer ring 11 and the inner ring 12 are prevented from protruding from the bearing end surface of the cage 15. The axial dimension (groove width) of the groove portions 30 and 31 must be increased. As a result, the axial dimensions of the outer ring 11 and the inner ring 12 are increased, and the entire bearing is increased in size. That is, the result is that the downsizing of the deep groove ball bearing 1 is hindered.

また、本実施の形態における保持器15は、2つの環状体20が以下のように結合されて構成されている。図2〜図6を参照して、2つの環状体20のそれぞれには、ポケット22の一方の周方向端部の外径側が軸方向に延出されて外径側凸部23が形成されるとともに、内径側を凹まされて内径側凹部24が形成されている。さらに、ポケット22の他方の周方向端部の内径側が軸方向に延出されて内径側凸部25が形成されるとともに外径側が凹まされて外径側凹部26が形成されている。このように、2つの環状体20のそれぞれにおいて、ポケット22の一方の周方向端部に外径側凸部23および内径側凹部24を形成するとともに、他方の周方向端部に内径側凸部25および外径側凹部26を形成した構造を採用することにより、2つの環状体20を、互いに同一の形状を有するものとすることができる。その結果、たとえば1つの金型で製作した一対の環状体20を用いて保持器15を構成することが可能となり、コストの低減を図ることができる。   In addition, the cage 15 in the present embodiment is configured by combining two annular bodies 20 as follows. 2 to 6, in each of the two annular bodies 20, the outer diameter side convex portion 23 is formed by extending the outer diameter side of one circumferential end of the pocket 22 in the axial direction. At the same time, the inner diameter side recess 24 is formed by recessing the inner diameter side. Furthermore, the inner diameter side of the other circumferential end of the pocket 22 is extended in the axial direction to form an inner diameter side convex portion 25, and the outer diameter side is recessed to form an outer diameter side concave portion 26. Thus, in each of the two annular bodies 20, the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side concave portion 24 are formed at one circumferential end portion of the pocket 22, and the inner diameter side convex portion is formed at the other circumferential end portion. By adopting the structure in which the outer diameter side recess 26 and the outer diameter side recess 26 are formed, the two annular bodies 20 can have the same shape. As a result, for example, the cage 15 can be configured by using a pair of annular bodies 20 manufactured by one mold, and the cost can be reduced.

そして、上記構造を有する2つの環状体20を準備し、一方の環状体20の外径側凸部23を他方の環状体20の外径側凹部26に挿入するとともに、一方の環状体20の内径側凸部25を他方の環状体20の内径側凹部24に挿入することにより、外径側凸部23と内径側凸部25とを軸方向に係合させる。また、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aは、外径側凸部23および内径側凸部25の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜して形成される(図5および図6参照)。   Then, two annular bodies 20 having the above structure are prepared, and the outer diameter side convex portion 23 of one annular body 20 is inserted into the outer diameter side concave portion 26 of the other annular body 20, and By inserting the inner diameter side convex portion 25 into the inner diameter side concave portion 24 of the other annular body 20, the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 are engaged in the axial direction. Further, the engagement surfaces 23a, 25a of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 are thicker on the distal end side than the proximal end sides of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25. It is formed to be inclined with respect to the axial direction (see FIGS. 5 and 6).

図7〜図9に示すように、2つの環状体20のそれぞれの対向面21を衝合させ、外径側凸部23と内径側凸部25を所定の締め代で軸方向において係合させることにより、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aに沿って摩擦力が発生する。また、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aが、外径側凸部23および内径側凸部25の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜していることにより、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aの法線方向に発生した反力の軸方向成分が現出する。   As shown in FIGS. 7 to 9, the opposing surfaces 21 of the two annular bodies 20 are brought into contact with each other, and the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 are engaged in the axial direction with a predetermined interference. As a result, a frictional force is generated along the engagement surfaces 23a, 25a of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25. Further, the engagement surfaces 23a, 25a between the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 are thicker at the distal end side than the proximal end sides of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25. By tilting with respect to the axial direction, an axial component of the reaction force generated in the normal direction of the engagement surfaces 23a, 25a of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 appears.

この外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aに沿って発生する摩擦力と、その係合面23a,25aの法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、2つの環状体20が軸方向に分離することを確実に防止することができる。   Axial component of the frictional force generated along the engagement surfaces 23a, 25a of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 and the reaction force generated in the normal direction of the engagement surfaces 23a, 25a. As a result, the two annular bodies 20 can be reliably prevented from separating in the axial direction even when a large centrifugal force is applied due to high rotation.

このように、本実施の形態における保持器15においては、環状体20のポケット22の周方向両端部に、外径側凸部23および内径側凹部24と内径側凸部25および外径側凹部26とからなる結合部が設けられる。これにより、高回転により大きな遠心力が負荷された場合、一方の環状体20と他方の環状体20とが相互に軸方向外側に離れてポケット22が開こうとしても、前述の結合部によりボール13をポケット22内に収容した状態を維持することが容易となる(図7参照)。   Thus, in the cage 15 in the present embodiment, the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side concave portion 24, the inner diameter side convex portion 25 and the outer diameter side concave portion are provided at both ends in the circumferential direction of the pocket 22 of the annular body 20. 26 is provided. Thus, when a large centrifugal force is applied due to high rotation, even if one annular body 20 and the other annular body 20 are separated from each other in the axial direction to open the pocket 22, It becomes easy to maintain the state where 13 is accommodated in the pocket 22 (see FIG. 7).

さらに、本実施の形態における結合構造では、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aの傾斜角度θ(図5および図6参照)を5°以上とすることが好ましい。このように傾斜角度θを設定することにより、高回転により大きな遠心力が負荷された場合の係合面23a,25aの変形を抑制することが容易となる。また、係合面23a,25aに反力の軸方向成分を確実に作用させることが可能となり、2つの環状体20の結合力を確保することが容易となる。なお、係合面23a,25aの傾斜角度θが5°よりも小さいと、高回転により大きな遠心力が負荷された場合、係合面23a,25aの変形を抑制することが困難となり、係合面23a,25aに反力の軸方向成分を確実に作用させることが難しくなるおそれがある。   Furthermore, in the coupling structure in the present embodiment, the inclination angle θ (see FIGS. 5 and 6) of the engaging surfaces 23a, 25a between the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 is set to 5 ° or more. Is preferred. By setting the inclination angle θ in this way, it becomes easy to suppress deformation of the engagement surfaces 23a and 25a when a large centrifugal force is applied due to high rotation. In addition, the axial component of the reaction force can be reliably applied to the engagement surfaces 23a and 25a, and it becomes easy to ensure the coupling force between the two annular bodies 20. If the inclination angle θ of the engagement surfaces 23a and 25a is smaller than 5 °, it becomes difficult to suppress the deformation of the engagement surfaces 23a and 25a when a large centrifugal force is applied due to high rotation. There is a possibility that it is difficult to reliably apply the axial component of the reaction force to the surfaces 23a and 25a.

また、本実施の形態においては、図8および図9に示すように、内径側凸部25は、外径側凸部23よりも厚肉とされている(tIN>tOUT)。このように内径側凸部25を外径側凸部23よりも厚肉にすることにより、高回転により大きな遠心力が負荷された際、外径側凸部23よりも厚肉にした内径側凸部25の質量が外径側凸部23よりも大きいことから、内径側凸部25が外径側凸部23よりも大きく変形する。ここで、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aは、外径側凸部23および内径側凸部25の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜していることから、内径側凸部25の変形は、外径側凸部23と内径側凸部25との係合面23a,25aでの結合力を高めるように作用する。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the inner diameter side convex portion 25 is thicker than the outer diameter side convex portion 23 (t IN > t OUT ). By making the inner diameter side convex portion 25 thicker than the outer diameter side convex portion 23 in this manner, the inner diameter side made thicker than the outer diameter side convex portion 23 when a large centrifugal force is applied due to high rotation. Since the mass of the convex portion 25 is larger than that of the outer diameter side convex portion 23, the inner diameter side convex portion 25 is deformed more largely than the outer diameter side convex portion 23. Here, the engagement surfaces 23a and 25a of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 are thicker on the distal end side than the proximal end sides of the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25. Therefore, the deformation of the inner diameter side convex portion 25 increases the coupling force between the outer diameter side convex portion 23 and the inner diameter side convex portion 25 at the engagement surfaces 23a, 25a. Works.

以上で説明した2つ(一対)の環状体20は、保持器15の軽量化の観点から合成樹脂製とすることが好ましい。ここで、コストおよび耐油性の観点からは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA66(ポリアミド66)あるいはPA46(ポリアミド46)からなる群から選択されるいずれか1つの合成樹脂を環状体20の材料として選択することが有効である。たとえば、使用される潤滑油の中に樹脂攻撃性の成分(たとえばリン、硫黄)が多く含まれている場合には、耐油性はPPS、PA46、PA66の順に優れることから、PPSを使用することが好ましい。一方、樹脂材料のコストの観点からは、PA66、PA46、PPSの順に有利である。したがって、使用される潤滑油の樹脂攻撃性とコストとを考慮した上で、環状体20を構成する材料を選定することが望ましい。なお、その他の樹脂材料としては、PA9T(ポリアミド9T)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、フェノール樹脂などが採用可能である。このような樹脂製保持器は、たとえば射出成型にて成型することができる。なお、樹脂製保持器であっても削り加工にて成型してもよい。   The two (a pair of) annular bodies 20 described above are preferably made of a synthetic resin from the viewpoint of reducing the weight of the cage 15. Here, from the viewpoint of cost and oil resistance, any one synthetic resin selected from the group consisting of PPS (polyphenylene sulfide), PA66 (polyamide 66) or PA46 (polyamide 46) is selected as the material of the annular body 20. It is effective to do. For example, if the lubricating oil used contains many resin-aggressive components (for example, phosphorus and sulfur), the oil resistance is excellent in the order of PPS, PA46, and PA66, so use PPS. Is preferred. On the other hand, from the viewpoint of the cost of the resin material, it is advantageous in the order of PA66, PA46, and PPS. Therefore, it is desirable to select the material constituting the annular body 20 in consideration of the resin aggression and cost of the lubricating oil used. In addition, as other resin materials, PA9T (polyamide 9T), PEEK (polyether ether ketone), a phenol resin, etc. are employable. Such a resin cage can be molded by, for example, injection molding. Note that even a resin cage may be molded by shaving.

なお、上記実施の形態では、鍔部28が軸方向に対して直交する方向に延びるように形成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、鍔部28を軸方向と直交する方向に対して傾斜する方向に延びるように形成してもよい。具体的には、図10に示すように、軸方向内側へ屈曲するように鍔部28Aを形成してもよいし、図11に示すように、軸方向外側へ屈曲するように鍔部28Bを形成してもよい。このような鍔部28A,28Bも、外輪11および内輪12との組み合わせにより、ラビリンス40を形成することができる。   In the above-described embodiment, the case where the flange portion 28 is formed to extend in a direction orthogonal to the axial direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the flange portion 28 is attached to the shaft. You may form so that it may extend in the direction inclined with respect to the direction orthogonal to a direction. Specifically, as shown in FIG. 10, the flange portion 28A may be formed so as to be bent inward in the axial direction, and as shown in FIG. 11, the flange portion 28B is bent so as to be bent outward in the axial direction. It may be formed. Such a collar part 28A, 28B can also form the labyrinth 40 by the combination with the outer ring 11 and the inner ring 12.

また、上記実施の形態では、保持器15の軸方向端部の内径側および外径側の両方に鍔部28を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、保持器15の軸方向端部の内径側および外径側のうちいずれか一方のみに鍔部28を設ける構造を採用してもよい。保持器15の鍔部28は、軸受内部への潤滑油の直線的な流入を阻害するように位置するように形成されていることが好ましい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the collar part 28 was provided in both the inner diameter side and outer diameter side of the axial direction edge part of the holder | retainer 15 was demonstrated, this invention is not limited to this, You may employ | adopt the structure which provides the collar part 28 only in either one of the internal diameter side and the outer diameter side of the axial direction edge part of the holder | retainer 15. FIG. It is preferable that the flange portion 28 of the retainer 15 is formed so as to be positioned so as to inhibit the linear flow of the lubricating oil into the bearing.

さらに、上記実施の形態においては、保持器15が環状体20の軸方向端部に鍔部28を設けた軸方向対称形状である場合について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られない。具体的には、たとえば潤滑油の流入方向が一定であり、かつ遠心力の影響が少ない条件で軸受が使用される場合、軸方向の一方にのみ鍔部28が形成された軸方向非対称形状を採用してもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the case has been described in which the cage 15 has an axially symmetrical shape in which the flange portion 28 is provided at the axial end of the annular body 20, but the rolling bearing of the present invention is not limited to this. Absent. Specifically, for example, when the bearing is used under the condition that the inflow direction of the lubricating oil is constant and the influence of centrifugal force is small, the axially asymmetric shape in which the flange portion 28 is formed only on one side in the axial direction is used. It may be adopted.

さらに、図12を参照して、環状体20のポケット22には、環状体20の径方向に延在するポケット溝部22Aが形成されていてもよい。これにより、保持器15とボール13との接触面積を低減し、低トルク化を達成することができる。   Furthermore, referring to FIG. 12, pocket grooves 22 </ b> A extending in the radial direction of the annular body 20 may be formed in the pockets 22 of the annular body 20. Thereby, the contact area of the retainer 15 and the ball 13 can be reduced, and a reduction in torque can be achieved.

また、ポケット溝部22Aは、図12に示すように、環状体20の内径側と外径側とを繋ぐように貫通して形成されていてもよい。これにより、保持器15とボール13との間の潤滑油が遠心力によって排出され、一層の低トルク化を達成することができる。図12に示す例では、ポケット溝部22Aは、ポケット22内において最も軸方向外側となる領域を含まないように、当該領域を挟んで一対形成されている。これにより、保持器15とボール13との間の潤滑油が遠心力によって排出され、一層の低トルク化を達成することができる。   Further, as shown in FIG. 12, the pocket groove portion 22 </ b> A may be formed penetrating so as to connect the inner diameter side and the outer diameter side of the annular body 20. Thereby, the lubricating oil between the cage 15 and the ball 13 is discharged by centrifugal force, and a further reduction in torque can be achieved. In the example shown in FIG. 12, a pair of pocket groove portions 22 </ b> A are formed across the region so as not to include the region that is the outermost in the axial direction in the pocket 22. Thereby, the lubricating oil between the cage 15 and the ball 13 is discharged by centrifugal force, and a further reduction in torque can be achieved.

さらに、図12に示すように、環状体20の隣り合うポケット22の間の対向面21には、環状体20の径方向に延在し、環状体20の内径側と外径側とを繋ぐように貫通するポケット間溝部21Aが形成されていてもよい。これにより、保持器15とボール13との間の潤滑油が遠心力によって排出され、一層の低トルク化を達成することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 12, the opposing surface 21 between adjacent pockets 22 of the annular body 20 extends in the radial direction of the annular body 20 and connects the inner diameter side and the outer diameter side of the annular body 20. Thus, an inter-pocket groove 21A may be formed. Thereby, the lubricating oil between the cage 15 and the ball 13 is discharged by centrifugal force, and a further reduction in torque can be achieved.

上記外輪11、内輪12およびボール13においては、接触面である外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aの硬度は60.0HRC以上であることが好ましい。これにより、転動疲労寿命および耐圧痕性を一層向上させることができる。   In the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13, the hardness of the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A, which are contact surfaces, is preferably 60.0 HRC or more. As a result, the rolling fatigue life and the pressure scar resistance can be further improved.

また、上記外輪11、内輪12およびボール13においては、外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aの硬度は64.0HRC以下であることが好ましい。これにより、外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aにおける残留オーステナイト量を12体積%以下の範囲に調整することが容易となる。   In the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13, the hardness of the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A is preferably 64.0 HRC or less. This makes it easy to adjust the amount of retained austenite on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A to a range of 12% by volume or less.

上記本実施の形態における深溝玉軸受1は、たとえば発動機または電動機を動力源とする車両の電動機または減速機において用いることができる。   The deep groove ball bearing 1 in the present embodiment can be used, for example, in a motor or a speed reducer of a vehicle that uses a motor or a motor as a power source.

次に、本実施の形態における軸受部品(高強度軸受部品;軌道部材およびボール)、および転がり軸受の製造方法について説明する。図13を参照して、まず、工程(S10)として鋼材準備工程が実施される。この工程(S10)では、JIS規格SUJ2、ASTM規格52100、DIN規格100Cr6、GB規格GCr5もしくはGCr15、およびΓOCT規格ЩX15などのJIS規格SUJ2相当鋼からなる鋼材が準備される。具体的には、たとえば上記成分組成を有する棒鋼や鋼線などが準備される。   Next, a bearing component (high-strength bearing component; raceway member and ball) and a rolling bearing manufacturing method according to the present embodiment will be described. With reference to FIG. 13, a steel material preparation process is first implemented as process (S10). In this step (S10), a steel material made of JIS standard SUJ2 equivalent steel such as JIS standard SUJ2, ASTM standard 52100, DIN standard 100Cr6, GB standard GCr5 or GCr15, and ΓOCT standard X15 is prepared. Specifically, for example, a steel bar or a steel wire having the above composition is prepared.

次に、工程(S20)として成形工程が実施される。この工程(S20)では、たとえば工程(S10)において準備された棒鋼や鋼線などに対して鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、図1に示される外輪11、内輪12、ボール13などの形状に成形された成形部材が作製される。   Next, a forming step is performed as a step (S20). In this step (S20), for example, forging, turning and the like are performed on the steel bars and steel wires prepared in step (S10), so that the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 shown in FIG. A molded member formed into a shape such as is produced.

次に、工程(S30)として浸炭窒化工程が実施される。この工程(S30)では、工程(S20)において作製された成形部材が浸炭窒化処理される。この浸炭窒化処理は、たとえば以下のように実施することができる。まず、上記成形部材が780℃以上820℃以下程度の温度域で、30分間以上90分間以下の時間予熱される。次に、予熱された成形部材が、エンリッチガスとしてのプロパンガスやブタンガスが添加されることによりカーボンポテンシャルが調整されたRXガスなどの吸熱型ガスに、さらにアンモニアガスが導入された雰囲気中において加熱されて浸炭窒化処理される。浸炭窒化処理の温度は、たとえば820℃以上880℃以下とすることができる。また、浸炭窒化処理の時間は、成形部材に形成すべき窒素富化層の窒素濃度に合わせて設定することができ、たとえば3時間以上9時間以下とすることができる。これにより、成形部材の脱炭を抑制しつつ窒素富化層を形成することができる。   Next, a carbonitriding step is performed as a step (S30). In this step (S30), the formed member produced in step (S20) is carbonitrided. This carbonitriding process can be performed as follows, for example. First, the molded member is preheated in a temperature range of about 780 ° C. to 820 ° C. for a period of 30 minutes to 90 minutes. Next, the preheated molded member is heated in an atmosphere in which ammonia gas is further introduced into an endothermic gas such as RX gas whose carbon potential is adjusted by adding propane gas or butane gas as an enriched gas. And carbonitrided. The temperature of the carbonitriding process can be set to 820 ° C. or higher and 880 ° C. or lower, for example. The carbonitriding time can be set according to the nitrogen concentration of the nitrogen-enriched layer to be formed on the molded member, and can be set to 3 hours or more and 9 hours or less, for example. Thereby, a nitrogen rich layer can be formed, suppressing decarburization of a forming member.

次に、工程(S40)として焼入工程が実施される。この工程(S40)では、工程(S30)において浸炭窒化処理されることにより窒素富化層が形成された成形部材が、所定の焼入温度から急冷されることにより焼入処理される。この焼入温度は、860℃以下とされることにより、後続の焼戻工程における炭素の固溶量と析出量とのバランス、および残留オーステナイト量の調整が容易となる。また、焼入温度が820℃以上とされることにより、後続の焼戻工程における炭素の固溶量と析出量とのバランス、および残留オーステナイト量の調整が容易となる。焼入処理は、たとえば所定の温度に保持された冷却剤としての焼入油中に成形部材を浸漬することにより実施することができる。   Next, a quenching process is implemented as process (S40). In this step (S40), the molded member on which the nitrogen-enriched layer is formed by the carbonitriding process in step (S30) is quenched by being rapidly cooled from a predetermined quenching temperature. By setting the quenching temperature to 860 ° C. or less, it becomes easy to adjust the balance between the solid solution amount and the precipitation amount of carbon and the amount of retained austenite in the subsequent tempering step. Further, by setting the quenching temperature to 820 ° C. or higher, it becomes easy to adjust the balance between the solid solution amount and the precipitation amount of carbon and the amount of retained austenite in the subsequent tempering step. The quenching treatment can be carried out, for example, by immersing the molded member in a quenching oil as a coolant maintained at a predetermined temperature.

次に、工程(S50)として焼戻工程が実施される。この工程(S50)では、工程(S40)において焼入処理された成形部材が焼戻処理される。具体的には、たとえば210℃以上300℃以下の温度域に加熱された雰囲気中において成形部材が0.5時間以上3時間以下の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。   Next, a tempering step is performed as a step (S50). In this step (S50), the molded member quenched in the step (S40) is tempered. Specifically, for example, the tempering treatment is performed by holding the molded member in an atmosphere heated to a temperature range of 210 ° C. or higher and 300 ° C. or lower for a time period of 0.5 hours or longer and 3 hours or shorter.

次に、工程(S60)として仕上げ加工工程が実施される。この工程(S60)では、工程(S50)において焼戻処理された成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面が、すなわち深溝玉軸受1の外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aが形成される。仕上げ加工としては、たとえば研削加工を実施することができる。以上の工程により、本実施の形態における軸受部品である外輪11、内輪12、ボール13などが完成する。   Next, a finishing process is performed as a process (S60). In this step (S60), the contact surface that is a surface that comes into contact with other components by processing the molded member that has been tempered in step (S50), that is, the outer ring rolling surface 11A of the deep groove ball bearing 1, A ring rolling surface 12A and a ball rolling surface 13A are formed. As the finishing process, for example, a grinding process can be performed. Through the above steps, the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13, and the like, which are bearing parts in the present embodiment, are completed.

さらに、工程(S70)として組立工程が実施される。この工程(S70)では、工程(S10)〜(S60)において作製された外輪11、内輪12、ボール13と、別途準備された保持器15などとが組合わされて、上記実施の形態1における深溝玉軸受1などの転がり軸受(玉軸受)が組立てられる。保持器15については、上記実施の形態1において説明したように、樹脂の射出成型、金属のプレス加工など、種々の方法により製造することができる。これにより、上記実施の形態における転がり軸受の製造方法が完了する。   Furthermore, an assembly process is performed as a process (S70). In this step (S70), the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 produced in steps (S10) to (S60) are combined with the separately prepared cage 15 and the like, and the deep groove in the first embodiment is combined. A rolling bearing (ball bearing) such as the ball bearing 1 is assembled. The cage 15 can be manufactured by various methods such as resin injection molding and metal pressing as described in the first embodiment. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing in the said embodiment is completed.

ここで、上記工程(S30)では、後続の工程(S60)における仕上げ加工によって接触面である深溝玉軸受1の外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aの窒素濃度が0.25質量%以上となるように成形部材が浸炭窒化処理される。つまり、工程(S60)での取り代などを考慮して、接触面完成後における表面の窒素濃度を0.25質量%以上とすることが可能なように窒素量を調整した窒素富化層11B,12B,13Bが形成される。   Here, in the step (S30), the nitrogen concentration of the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A of the deep groove ball bearing 1 which is a contact surface is the contact surface by finishing in the subsequent step (S60). The formed member is carbonitrided so as to be 0.25% by mass or more. That is, in consideration of the allowance in the step (S60), etc., the nitrogen enriched layer 11B in which the nitrogen amount is adjusted so that the nitrogen concentration on the surface after completion of the contact surface can be 0.25% by mass or more. , 12B, 13B are formed.

さらに、上記工程(S50)では、後続の工程(S60)における仕上げ加工によって接触面である深溝玉軸受1の外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよびボール転動面13Aの残留オーステナイト量が6体積%以上12体積%以下となるように成形部材が焼戻処理される。つまり、工程(S60)での取り代などを考慮して、接触面完成後における表面の残留オーステナイト量を6体積%以上12体積%以下とすることが可能なように、焼戻処理によって残留オーステナイト量が調整される。これにより、上記実施の形態における高強度軸受部品を製造することができる。   Further, in the step (S50), the amount of retained austenite on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A of the deep groove ball bearing 1 which is the contact surface by the finishing process in the subsequent step (S60). The molded member is tempered so as to be 6 volume% or more and 12 volume% or less. That is, considering the machining allowance in the step (S60) and the like, the retained austenite is obtained by tempering so that the amount of retained austenite on the surface after completion of the contact surface can be 6% by volume or more and 12% by volume or less. The amount is adjusted. Thereby, the high intensity | strength bearing component in the said embodiment can be manufactured.

また、工程(S50)では、成形部材が240℃以上300℃以下の温度域にて焼戻処理されることが好ましい。これにより、焼入処理によって素地に固溶した炭素が適切な割合で炭化物として析出する。その結果、固溶強化と析出強化との適切なバランスが達成され、軸受部品である外輪11、内輪12、ボール13の耐圧痕性が向上する。   In the step (S50), the molded member is preferably tempered in a temperature range of 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. As a result, carbon solid-dissolved in the substrate by the quenching process is precipitated as a carbide at an appropriate ratio. As a result, an appropriate balance between solid solution strengthening and precipitation strengthening is achieved, and the pressure resistance of the outer ring 11, inner ring 12, and ball 13 that are bearing parts is improved.

軸受部品の特性に及ぼす熱処理条件等の影響を調査する実験を行なった。まず、JIS規格SUJ2からなる平板を準備し、800℃で1時間予熱した後、RXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中において850℃に加熱し、4時間保持することにより浸炭窒化処理した。その後、浸炭窒化処理における加熱温度である850℃から、そのまま上記平板を焼入油中に浸漬することにより焼入硬化させた。さらに、当該平板に対して種々の温度で焼戻処理を施した。得られた平板に対して直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kN(最大接触面圧4.4GPa)で押し付け、10秒間保持した後、除荷した。そして、この鋼球の押し付けによって平板に形成された圧痕の深さを測定することにより、耐圧痕性を調査した。また、同じ試験片について、ロックウェル硬度計にて表面硬度を測定した。耐圧痕性の調査結果を図14に、硬度の測定結果を図15に示す。   Experiments were conducted to investigate the effects of heat treatment conditions on the characteristics of bearing parts. First, a flat plate made of JIS standard SUJ2 was prepared, preheated at 800 ° C. for 1 hour, then heated to 850 ° C. in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas and kept for 4 hours for carbonitriding. Thereafter, the flat plate was quenched and hardened by being immersed in the quenching oil as it was from 850 ° C. which is the heating temperature in the carbonitriding treatment. Further, the flat plate was tempered at various temperatures. A SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm was pressed against the obtained flat plate with a load of 3.18 kN (maximum contact surface pressure 4.4 GPa), held for 10 seconds, and then unloaded. And the pressure dent resistance was investigated by measuring the depth of the dent formed on the flat plate by pressing the steel ball. Further, the surface hardness of the same test piece was measured with a Rockwell hardness meter. FIG. 14 shows the result of the investigation of the pressure scar resistance and FIG. 15 shows the result of the hardness measurement.

図14および図15を参照して、焼戻温度が高くなるにつれて表面硬度が低下する一方で、圧痕深さは極小値を有している。具体的には、焼戻温度を240℃以上300℃以下とすることにより、圧痕深さが0.2μm以下となっている。このことから、耐圧痕性を向上させる観点からは、焼戻温度は240℃以上300℃以下とすることが好ましいといえる。   Referring to FIGS. 14 and 15, the surface hardness decreases as the tempering temperature increases, while the indentation depth has a minimum value. Specifically, by setting the tempering temperature to 240 ° C. or more and 300 ° C. or less, the indentation depth is 0.2 μm or less. From this point of view, it can be said that the tempering temperature is preferably 240 ° C. or more and 300 ° C. or less from the viewpoint of improving the pressure dent resistance.

ここで、上記焼戻温度の最適値は、以下のようにして決定されているものと考えられる。焼入処理を行なうと、鋼の素地には炭素が固溶した状態となる。一方、焼戻処理を行なうと、素地中に固溶した炭素の一部が炭化物(たとえばFeC)として析出する。このとき、焼戻処理の温度が高くなるほど鋼の降伏強度に対する固溶強化の寄与が低下するとともに、析出強化の寄与が大きくなる。そして、240℃以上300℃以下の温度域で焼戻処理を実施することにより、これらの強化機構のバランスが最適となり、降伏強度が極大値をとるため、耐圧痕性が特に高くなる。 Here, it is considered that the optimum value of the tempering temperature is determined as follows. When quenching is performed, carbon is in a solid solution state in the steel substrate. On the other hand, when tempering is performed, a part of the carbon solid-dissolved in the substrate is precipitated as a carbide (for example, Fe 3 C). At this time, the higher the temperature of the tempering treatment, the lower the contribution of solid solution strengthening to the yield strength of the steel and the greater the contribution of precipitation strengthening. Then, by performing the tempering process in a temperature range of 240 ° C. or more and 300 ° C. or less, the balance of these strengthening mechanisms becomes optimal, and the yield strength takes a maximum value, so that the pressure-proof scar resistance is particularly high.

また、上記圧痕深さの測定の場合と同様に圧痕を押し付けることによる鋼の変形に基づいて測定される表面硬度が単調減少するにもかかわらず、耐圧痕性が極大値をとる理由は以下の通りであると考えられる。   In addition, the reason why the indentation has the maximum value despite the monotonously decreasing surface hardness measured based on the deformation of the steel by pressing the indentation as in the case of the indentation depth measurement is as follows. It is considered to be street.

図16は、上記平板に対する熱処理において浸炭窒化処理のみを省略した処理を施した引張試験片(JIS Z2201 4号試験片)の各焼戻温度における真応力と真ひずみとの関係を示す図である。図16は、n乗硬化弾塑性体でモデル化した真応力−真ひずみ線図である。σ降伏応力を境目に次式の通り特性が異なる。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the true stress and the true strain at each tempering temperature of a tensile test piece (JIS Z2201 No. 4 test piece) subjected to a treatment in which only the carbonitriding process is omitted in the heat treatment for the flat plate. . FIG. 16 is a true stress-true strain diagram modeled with an n-th power hardening elastoplastic material. The characteristics are different according to the following equation at the boundary of σ Y yield stress.

Figure 2014109299
Figure 2014109299

ここで、σは真応力、Eはヤング率、εは真ひずみ、Kは塑性係数、nは加工硬化指数、σは降伏応力である。ただし、ヤング率Eは共振法で実測し、加工効果指数nおよび組成係数Kは、引張試験により実測した。そして、これらを上記2つの式に代入し、交点をσとした。 Here, σ is the true stress, E is the Young's modulus, ε is the true strain, K is the plastic coefficient, n is the work hardening index, and σ Y is the yield stress. However, the Young's modulus E was measured by a resonance method, and the processing effect index n and the composition coefficient K were measured by a tensile test. These were substituted into the above two formulas, and the intersection point was set as σ Y.

ここで、圧痕深さの測定における真ひずみの水準は、図16における領域αに相当するのに対し、硬度測定における真ひずみの水準は、図16における領域β以上に相当する。そして、図17を参照して、圧痕深さの測定領域に対応する領域αにおける降伏点を確認すると、焼戻温度が240℃〜300℃の範囲において降伏点が高くなっており、これよりも低温の場合、降伏点が低下している。一方、図16を参照して、表面硬度の測定領域に対応する領域βでは、同じひずみ量を与えようとすると、焼戻温度が低くなるにつれて、より大きな応力が必要となることが分かる。このような現象に起因して、焼戻温度が180℃〜220℃の場合に比べて硬度が低下するにもかかわらず、焼戻温度を240℃〜300℃とすることにより、耐圧痕性が向上するものと考えられる。   Here, the true strain level in the measurement of the indentation depth corresponds to the region α in FIG. 16, whereas the true strain level in the hardness measurement corresponds to the region β in FIG. And when the yield point in the area | region (alpha) corresponding to the measurement area | region of an indentation depth is confirmed with reference to FIG. 17, the yield point becomes high in the range whose tempering temperature is 240 degreeC-300 degreeC. In the case of low temperature, the yield point is lowered. On the other hand, referring to FIG. 16, it can be seen that, in the region β corresponding to the surface hardness measurement region, if the same strain amount is applied, a larger stress is required as the tempering temperature is lowered. Due to such a phenomenon, although the hardness is lowered as compared with the case where the tempering temperature is 180 ° C. to 220 ° C., the tempering temperature is set to 240 ° C. to 300 ° C. It is thought to improve.

また、焼戻温度のほか、表面窒素濃度および焼入温度を変化させた条件で熱処理した試験片について、表面の残留オーステナイト量、圧痕深さ、寿命、リング圧砕強度、経年変化率を調査した。   In addition to the tempering temperature, the amount of retained austenite on the surface, depth of indentation, life, ring crushing strength, and aging rate were investigated for the test pieces heat-treated under conditions in which the surface nitrogen concentration and the quenching temperature were changed.

ここで、圧痕深さは、上記の場合と同様に測定した。圧痕深さが0.2μm未満の場合をB、0.2〜0.4μmの場合をC、0.4μm以上の場合をDと評価した。寿命は、圧痕深さの測定の場合と同様の条件にて軌道面に圧痕を形成した後、清浄油潤滑のもとで油膜パラメータが0.5となる条件で、軸受がトランスミッションに使用される場合の荷重条件を模擬して実施した。そして、焼入温度850℃、焼戻温度240℃、表面窒素量0.4質量%の試験片の寿命を基準(B)として、基準寿命よりも長い場合をA、短い場合をC、著しく短い場合をDと評価した。リング圧砕強度は、外径60mm、内径54mm、幅15のリングを作製し、これを径方向に平板にて圧縮し亀裂が発生した荷重を調査することにより評価した。亀裂発生時の荷重が5000kgf以上の場合をA、3500〜5000kgfの場合をB、3500kgf未満の場合をDと評価した。また、経年変化率は、試験片を230℃で2時間保持し、当該熱処理前からの外径寸法変化量を測定することにより評価した。変化量が10.0×10以下の場合をA、10.0×10〜30.0×10の場合をB、30.0×10〜90.0×10の場合をC、90.0×10以上の場合をDと評価した。試験結果を表1に示す。 Here, the indentation depth was measured in the same manner as described above. The case where the indentation depth was less than 0.2 μm was evaluated as B, the case where the indentation depth was 0.2 to 0.4 μm was evaluated as C, and the case where the indentation depth was 0.4 μm or more was evaluated as D. The service life of the bearing is used for the transmission under the condition that the oil film parameter becomes 0.5 under clean oil lubrication after forming the indentation on the raceway surface under the same conditions as the measurement of the indentation depth. This was carried out by simulating the loading conditions. The life of a test piece having a quenching temperature of 850 ° C., a tempering temperature of 240 ° C., and a surface nitrogen content of 0.4% by mass is defined as a reference (B). The case was rated as D. The ring crushing strength was evaluated by preparing a ring having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 54 mm, and a width of 15, and compressing the ring with a flat plate in the radial direction, and investigating the load at which cracks occurred. The case where the load at the time of a crack generation was 5000 kgf or more was evaluated as A, the case where it was 3500-5000 kgf was evaluated as B, and the case where it was less than 3500 kgf was evaluated as D. Moreover, the secular change rate was evaluated by holding the test piece at 230 ° C. for 2 hours and measuring the dimensional change amount of the outer diameter before the heat treatment. Where the amount of change is of 10.0 × 10 5 or less A, B the case of 10.0 × 10 5 ~30.0 × 10 5 , the case of 30.0 × 10 5 ~90.0 × 10 5 C The case of 90.0 × 10 5 or more was evaluated as D. The test results are shown in Table 1.

Figure 2014109299
Figure 2014109299

表1を参照して、表面窒素濃度が0.25〜0.5質量%、焼入温度が820〜860℃、焼戻温度が240〜300℃の条件をすべて満たす試験片において、上記全ての項目において優れた評価が得られている。   With reference to Table 1, in the test piece which satisfy | fills all the conditions of surface nitrogen concentration 0.25-0.5 mass%, quenching temperature 820-860 degreeC, and tempering temperature 240-300 degreeC, all the said Excellent evaluation was obtained for the items.

本発明によるトルク低減効果について確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。   An experiment was conducted to confirm the torque reduction effect according to the present invention. The experimental procedure is as follows.

まず、保持器を通常の樹脂保持器とし、内輪、外輪およびボールを通常のずぶ焼入処理(素材はJIS規格SUJ2)、軌道面溝曲率を内輪について1.02、外輪について1.04とした深溝玉軸受を作製した(サンプルA)。また、サンプルAに対して保持器の構造を上記実施の形態において図1〜図9に基づいて説明したものに変更した深溝玉軸受も作製した(サンプルB)。さらに、サンプルBに対して内輪、外輪およびボールの熱処理を変更し、上記実施の形態にて説明した高強度軸受部品とし、かつ軌道面溝曲率を内輪について1.048、外輪について1.12に変更した深溝玉軸受も作製した(サンプルC)。   First, the cage is an ordinary resin cage, and the inner ring, outer ring and ball are subjected to ordinary quenching treatment (the material is JIS standard SUJ2), and the raceway groove curvature is 1.02 for the inner ring and 1.04 for the outer ring. A deep groove ball bearing was produced (Sample A). Further, a deep groove ball bearing in which the structure of the cage was changed to that described in the above embodiment based on FIGS. 1 to 9 with respect to Sample A was also produced (Sample B). Further, the heat treatment of the inner ring, outer ring and ball is changed for sample B to provide the high-strength bearing component described in the above embodiment, and the raceway groove curvature is 1.048 for the inner ring and 1.12 for the outer ring. A modified deep groove ball bearing was also produced (Sample C).

そして、上記サンプルA〜Cを、ラジアル荷重3kN、回転数6000min−1、潤滑油ATF(Automatic Transmission Fluid)、潤滑は油面高さを最下転動体PCD(Pitch Circle Diameter)位置の油浴潤滑とした条件で運転し、回転トルクを測定した。実験結果を図18に示す。 Then, the samples A to C are subjected to a radial load of 3 kN, a rotational speed of 6000 min −1 , a lubricating oil ATF (Automatic Transmission Fluid), and an oil bath lubrication having an oil surface height of the lowest rolling element PCD (Pitch Circle Diameter) position. Rotating torque was measured under the conditions described above. The experimental results are shown in FIG.

図18を参照して、本発明の保持器を採用したサンプルBは、サンプルAに対して80%近いトルク低減が達成されている。そして、本発明の実施例であるサンプルCは、そのサンプルBに対してさらに30%程度のトルク低減を実現している。このことから、本発明の転がり軸受において軌道面溝曲率を適切な大きさに調整することにより、より具体的には、軌道面溝曲率を大きくするにより、トルク低減を達成できることが確認される。   Referring to FIG. 18, Sample B employing the cage of the present invention achieves a torque reduction of nearly 80% with respect to Sample A. And the sample C which is an Example of this invention implement | achieves about 30% of torque reduction with respect to the sample B further. From this, it is confirmed that the torque reduction can be achieved by adjusting the raceway groove curvature to an appropriate size in the rolling bearing of the present invention, more specifically, by increasing the raceway groove curvature.

サンプルCでは、内輪および外輪が高強度軸受部品であることにより、耐圧痕性が向上している。これを利用し、サンプルCでは、軌道面溝曲率を大きくすることで、トルク低減が達成されている。これは、軸受トルクが増加する要因の一つとして軌道面とボールとの間のすべり成分(差動すべり、スピンすべり等)が挙げられるところ、溝曲率を大きくすることにより、すべり成分を低減できるためである。なお、本願において「溝曲率」とは、軌道輪の周方向に垂直な断面における転走面の曲率半径の、ボールの半径に対する比を意味する。   In sample C, the inner ring and the outer ring are high-strength bearing parts, so that the pressure-proof marks are improved. Using this, in Sample C, the torque reduction is achieved by increasing the raceway groove curvature. One of the factors that increase the bearing torque is the slip component between the raceway surface and the ball (differential slip, spin slip, etc.). By increasing the groove curvature, the slip component can be reduced. Because. In the present application, the “groove curvature” means a ratio of the radius of curvature of the rolling surface in the cross section perpendicular to the circumferential direction of the raceway to the radius of the ball.

また、上記実施の形態および実施例においては、本発明の転がり軸受の一例として深溝玉軸受について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られず、アンギュラ玉軸受、タンデム型アンギュラ玉軸受など、種々の形式の転がり軸受(玉軸受)に適用可能である。   Further, in the above-described embodiments and examples, the deep groove ball bearing has been described as an example of the rolling bearing of the present invention. The present invention can be applied to various types of rolling bearings (ball bearings).

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の転がり軸受は、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが求められる転がり軸受に、特に有利に適用され得る。   The rolling bearing of the present invention can be particularly advantageously applied to a rolling bearing that is required to achieve both high pressure scar resistance and rolling fatigue life at a high level.

1 深溝玉軸受、11 外輪、11A 外輪転走面、11B,12B,13B 窒素富化層、11C,12C,13C 内部、12 内輪、12A 内輪転走面、13 ボール、13A ボール転動面、15 保持器、20 環状体、21 対向面、21A ポケット間溝部、22 ポケット、22A ポケット溝部、23 外径側凸部、23a 係合面、24 内径側凹部、25 内径側凸部、26 外径側凹部、27 除肉部、28,28A,28B 鍔部、30,31 溝部、40 ラビリンス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deep groove ball bearing, 11 Outer ring, 11A Outer ring rolling surface, 11B, 12B, 13B Nitrogen rich layer, 11C, 12C, 13C Inside, 12 Inner ring, 12A Inner ring rolling surface, 13 balls, 13A Ball rolling surface, 15 Cage, 20 annular body, 21 facing surface, 21A inter-pocket groove, 22 pocket, 22A pocket groove, 23 outer diameter side convex part, 23a engagement surface, 24 inner diameter side concave part, 25 inner diameter side convex part, 26 outer diameter side Concave part, 27 Carbide part, 28, 28A, 28B Gutter part, 30, 31 Groove part, 40 labyrinth.

Claims (10)

軌道部材と、
前記軌道部材に接触して配置される複数のボールと、
前記複数のボールを円環状の軌道上に所定のピッチで保持する保持器とを備え、
前記軌道部材および前記複数のボールの少なくともいずれか一方は、
0.90質量%以上1.05質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.01質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上1.65質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなり、
他の部品と接触する面である接触面における窒素濃度が0.25質量%以上であり、
前記接触面における残留オーステナイト量が6体積%以上12体積%以下である高強度軸受部品であり、
前記保持器は、
軸方向に向き合う2つの環状体の対向面に前記ボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて前記2つの環状体を結合させて形成され、
前記環状体の軸方向端部の内径側および外径側の少なくともいずれか一方に、径方向に延びる鍔部が設けられ、
前記軌道部材の前記鍔部に対応する部位には溝部が形成され、
前記鍔部および前記溝部によりラビリンスが形成されている、転がり軸受。
A track member;
A plurality of balls arranged in contact with the track member;
A cage for holding the plurality of balls on an annular track at a predetermined pitch;
At least one of the track member and the plurality of balls is
0.90% by mass or more and 1.05% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less of silicon, 0.01% by mass or more and 0.50% by mass or less of manganese, Containing 30% by weight or more and 1.65% by weight or less chromium, comprising a hardened and hardened steel consisting of the balance iron and impurities,
The nitrogen concentration in the contact surface that is a surface in contact with another component is 0.25% by mass or more,
A high-strength bearing component in which the amount of retained austenite at the contact surface is 6% by volume or more and 12% by volume or less,
The cage is
A hemispherical pocket for accommodating the ball is formed in a plurality of circumferential positions on opposite surfaces of two annular members facing in the axial direction, and the two annular members are joined by abutting the opposing surfaces. ,
A flange extending in the radial direction is provided on at least one of the inner diameter side and the outer diameter side of the axial end of the annular body,
A groove portion is formed in a portion corresponding to the flange portion of the track member,
A rolling bearing in which a labyrinth is formed by the flange and the groove.
前記2つの環状体は、互いに同一の形状を有している、請求項1に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the two annular bodies have the same shape. 前記軌道部材は前記高強度軸受部品である、請求項1または2に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the race member is the high-strength bearing component. 前記接触面の硬度は60.0HRC以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the contact surface has a hardness of 60.0 HRC or more. 前記接触面の硬度は64.0HRC以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the contact surface has a hardness of 64.0 HRC or less. 前記環状体の前記ポケットには、前記環状体の径方向に延在するポケット溝部が形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein a pocket groove portion extending in a radial direction of the annular body is formed in the pocket of the annular body. 前記環状体の隣り合う前記ポケットの間の前記対向面には、前記環状体の径方向に延在し、前記環状体の内径側と外径側とを繋ぐように貫通するポケット間溝部が形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の転がり軸受。   An inter-pocket groove extending in the radial direction of the annular body and penetrating so as to connect the inner diameter side and the outer diameter side of the annular body is formed on the facing surface between the adjacent pockets of the annular body. The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing is provided. 前記鍔部の軸方向の厚みは、0.15mm以上であり、前記ボールの直径の20%以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein an axial thickness of the flange portion is 0.15 mm or more and 20% or less of a diameter of the ball. 前記保持器の端面は平面状の形状を有している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein an end surface of the cage has a planar shape. 前記保持器は、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂またはポリフェニレンサルファイド樹脂からなっている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the cage is made of a polyamide resin, a polyether ether ketone resin, or a polyphenylene sulfide resin.
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