JP2021080973A - Rolling bearing and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受及びその製造方法に関する。 The present invention relates to rolling bearings and methods for manufacturing the same.
転がり軸受の保持器の製造方法としては、鋼板素材を打ち抜いて得られたブランク品を絞り加工等のプレス加工により略筒状の絞り製品とし、次いでこの絞り製品を打ち抜いてポケット孔を形成し、熱処理するのが一般的である。また、プレス加工時や熱処理時にバリやカエリ、残留異物等が発生するため、これらを除去するためにブラスト加工やバレル加工が行われている。 As a method for manufacturing a cage for rolling bearings, a blank product obtained by punching a steel plate material is made into a substantially tubular drawn product by press working such as drawing, and then this drawing product is punched to form a pocket hole. It is common to heat-treat. Further, since burrs, burrs, residual foreign substances and the like are generated during press working and heat treatment, blasting and barrel processing are performed to remove them.
特許文献1に記載の針状ころ軸受用保持器の製造方法では、プレス加工時や熱処理時に発生したバリやカエリ、残留異物等をブラスト加工により除去する際に、ガラスビーズの投射材の加工圧力や投射時間を規定して、保持器に施した窒化被膜を良好に維持することが記載されている。 In the method for manufacturing a cage for needle roller bearings described in Patent Document 1, when removing burrs, burrs, residual foreign substances, etc. generated during press working or heat treatment by blasting, the working pressure of the projection material of glass beads It is described that the nitrided film applied to the cage is maintained well by specifying the projection time and the projection time.
ところで、特許文献1に記載の保持器の製造方法によれば、得られる転がり軸受の回転トルクや保持器の摩耗や強度に関してさらに改善の余地があった。 By the way, according to the method for manufacturing a cage described in Patent Document 1, there is room for further improvement in the rotational torque of the obtained rolling bearing and the wear and strength of the cage.
そこで、本発明では、転がり軸受の回転トルクや保持器の摩耗を抑制し、耐久性を高めることができ、また、強度を向上することができる転がり軸受を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rolling bearing that can suppress the rotational torque of the rolling bearing and the wear of the cage, improve the durability, and improve the strength.
即ち、本発明は下記の転がり軸受及びその製造方法に関する。
(1)少なくとも転動体と保持器を有する転がり軸受において、
前記保持器は、少なくともポケットの内面の表面の一部に、凹凸を有する、転がり軸受。
(2)開口直径が10〜30μmで、深さ1〜3μmの前記凹凸を、1mm2当たり200〜500個有する、(1)に記載の転がり軸受。
(3)前記凹凸を有する表面において、ISO 25178で規定される表面性状スペクトル比Strが0.2以上である、(1)又は(2)に記載の転がり軸受。
(4)少なくとも転動体と保持器を有する転がり軸受の製造方法において、
前記保持器は、少なくともポケットの内面の表面の一部を、ブラスト処理して、凹凸を形成する、転がり軸受の製造方法。
(5)開口直径が10〜30μmで、深さ1〜3μmの前記凹凸を、1mm2当たり200〜500個有する、(4)に記載の転がり軸受の製造方法。
(6)前記凹凸が形成された表面において、ISO 25178で規定される表面性状スペクトル比Strを0.2以上とする、(4)又は(5)に記載の転がり軸受の製造方法。
That is, the present invention relates to the following rolling bearings and a method for manufacturing the same.
(1) At least in a rolling bearing having a rolling element and a cage
The cage is a rolling bearing having irregularities on at least a part of the inner surface of the pocket.
(2) The rolling bearing according to (1), which has an opening diameter of 10 to 30 μm and 200 to 500 of the irregularities having a depth of 1 to 3 μm per 1 mm 2.
(3) The rolling bearing according to (1) or (2), wherein the surface texture spectral ratio Str defined by ISO 25178 is 0.2 or more on the surface having the unevenness.
(4) At least in a method for manufacturing a rolling bearing having a rolling element and a cage.
The cage is a method for manufacturing a rolling bearing in which at least a part of the inner surface of a pocket is blasted to form irregularities.
(5) The method for manufacturing a rolling bearing according to (4), wherein the rolling bearing has an opening diameter of 10 to 30 μm and 200 to 500 of the irregularities having a depth of 1 to 3 μm per 1 mm 2.
(6) The method for manufacturing a rolling bearing according to (4) or (5), wherein the surface texture spectral ratio Str defined by ISO 25178 is 0.2 or more on the surface on which the unevenness is formed.
本発明の転がり軸受及びその製造方法によれば、保持器は、少なくともポケットの内面の表面の一部に、凹凸を有することで、低摩擦のため、低回転トルクであり、保持器が摩耗し難く、摩耗粉の発生による潤滑剤汚染が発生しづらく、また、強度が向上して保持器の破損を防止できる。 According to the rolling bearing of the present invention and the method for manufacturing the same, the cage has a low rotational torque due to low friction due to having irregularities on at least a part of the inner surface of the pocket, and the cage is worn. It is difficult to cause lubricant contamination due to the generation of wear debris, and the strength is improved to prevent damage to the cage.
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the rolling bearing according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、転がり軸受としてのケージアンドローラ1は、転動体としての複数の針状ころ2と、金属製の保持器10と、を備える。保持器10は、所謂、門型保持器であり、軸方向両側に配置された略円環状の一対の輪部11,11と、一対の輪部11,11の径方向外側部同士を、周方向に所定の間隔で連結する複数の柱部12と、を備える。隣り合う柱部12と、一対の輪部11,11との間には、ころ2を保持するポケット13が形成される。
As shown in FIG. 1, the cage and roller 1 as a rolling bearing includes a plurality of needle-
ここで、打ち抜きにより形成されるポケット13の内面には、バリやカエリが生じ、また、加工痕として微細な筋状の凹凸が多数形成される。この場合、ポケット13の内面を観察して、極座標グラフを得ると、ある方向(例えば90°付近)に一つの強いピーク(角スペクトル)が現れる。尚、極座標グラフ及び角スペクトルは、ISO 25178に規定されている。このような筋状の加工痕では、谷部が一方向に揃っており、潤滑剤の保持能力が低い。
Here, burrs and burrs are generated on the inner surface of the
そこで本発明では、打ち抜き後のポケット13の内面にブラスト処理を施して、筋状の加工痕を無くするとともに、微細な凹凸を多数形成する。ショット材の衝突により、バリやカエリが潰された表面の極標グラフは、ほぼ全ての方向に角スペクトルが分散している。また、角スペクトルのピーク高さも、特定の角度のみ特に高くなることもなく、ほぼ全方向に一様に凹凸が分布している。
Therefore, in the present invention, the inner surface of the
この微細な凹凸は、保持器10の表面全体に形成されてもよいが、図2に示す、ポケット13の内面の表面の少なくとも一部であり、柱部12の軸方向両側で、針状ころ2と周方向で接触する周方向表面14と、又は針状ころ2と軸方向で接触する輪部11,11の軸方向表面15と、柱部12と輪部11,11と、のつなぎ目の表面16の少なくとも一つに形成されればよい。したがって、微細な凹凸は、ポケット13の内面全体に形成されてもよい。
The fine irregularities may be formed on the entire surface of the
周方向表面14や軸方向表面15に形成された微細な凹凸は、筋状の加工痕と比較して、潤滑剤の保持能力が高いため、潤滑剤を保持することで、転がり軸受の回転トルクを低くすることができ、針状ころ2が接触しながら回転する際の摩耗の発生を抑えることができる。また、少なくともポケットの内面の表面の一部は、微細な凹凸によって、圧縮残留応力が高められているので、応力集中が作用する部分での保持器10の強度を向上することができる。
The fine irregularities formed on the
本実施形態では、凹凸の分布が、1mm2当たり、開口直径が10〜30μmで、深さが1〜3μmである微細な凹凸が200〜500個の密度で存在していれば、凹凸による潤滑剤の保持能力が十分に高く、耐久性に優れる転がり軸受が得られる。特に、開口直径が15〜25μmで、深さが1.5〜2.5μmの凹凸が300〜400個/mm2存在していることが好ましい。 In the present embodiment, if the distribution of unevenness is 10 to 30 μm per 1 mm 2 and the density is 200 to 500 fine unevenness having a depth of 1 to 3 μm, lubrication due to unevenness is present. A rolling bearing having a sufficiently high agent holding capacity and excellent durability can be obtained. In particular, it is preferable that there are 300 to 400 irregularities / mm 2 having an opening diameter of 15 to 25 μm and a depth of 1.5 to 2.5 μm.
また、ここでは、ブラスト処理前の凹凸(筋状の加工痕)を有する表面を「異方性表面」と呼び、様々な方向を向いて凹凸が分布している表面を「等方性表面」と呼ぶ。異方性表面と等方性表面を表す指標として、ISO 25178で規定される表面性状スペクトル比(Str)が知られている。このStrは0〜1の範囲であり、1に近いほど「等方性」が高いことを示している。 Further, here, a surface having irregularities (streak-like processing marks) before blasting is called an "anisotropic surface", and a surface in which irregularities are distributed in various directions is called an "isotropic surface". Called. The surface texture spectral ratio (Str) defined by ISO 25178 is known as an index representing an anisotropic surface and an isotropic surface. This Str is in the range of 0 to 1, and the closer it is to 1, the higher the "isotropic".
本実施形態では、Strが0.2以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、0.7以上であることが特に好ましい。Strが0.2未満では凹凸の等方性が不十分であり、凹凸による潤滑剤の保持能力が十分ではなく、耐久性の向上効果が十分に得られないおそれがある。 In the present embodiment, Str is preferably 0.2 or more, more preferably 0.5 or more, and particularly preferably 0.7 or more. If the Str is less than 0.2, the isotropic property of the unevenness is insufficient, the holding ability of the lubricant due to the unevenness is not sufficient, and the effect of improving the durability may not be sufficiently obtained.
また、ブラスト処理によりショット材が衝突する結果、上記Strの値は1に近づき、保持器10の表面の圧縮残留応力を高めることができる。表面圧縮残留応力としては、500MPa以上になることが好ましい。より好ましくは、表面圧縮残留応力は、800MPa以上である。
Further, as a result of the shot materials colliding with each other due to the blasting treatment, the Str value approaches 1, and the compressive residual stress on the surface of the
上記のStrが高いことに加えて、保持器10の表面においては、表面粗さRaが適切に調整されていることが好ましい。表面粗さRaが小さいほど、針状ころ2の損傷が少なくなる。具体的には、保持器10の表面の平均粗さRaが0.4μm以下であることが好ましく、Raが0.3μm以下であることがより好ましい。
In addition to the high Str, it is preferable that the surface roughness Ra of the surface of the
また、耐久性の面では、保持器10の表面が硬いほど好ましく、表面から2μmの深さまでの領域(最表面部)におけるビッカーズ硬さが700〜900HVであることが好ましく、750〜800HVであることがより好ましい。
In terms of durability, the harder the surface of the
本発明の転がり軸受は、保持器10の所定の領域における表面に凹凸が形成されており、好ましくは上記のような凹凸分布、更には表面圧縮残留応力、表面平均粗さ、表面硬さが満足できるものであれば、他の構成部品には制限はないが、保持器10の表面と接触するころにも同様の凹凸が形成されていることが好ましい。針状ころ2の表面の筋状の加工痕が無くなり、凹凸が形成されることにより、ころ側でも潤滑剤の保持能力が高まり、転がり軸受の耐久性がより向上する。
The rolling bearing of the present invention has irregularities formed on the surface of the
(製造方法)
本発明はまた、上記の保持器を有する転がり軸受の製造方法にも関する。
保持器10は、まず、鋼板(SPCC材、SPCE材等)、炭素鋼板、クロムモリブデン鋼板(SCM材)等の金属板を打ち抜いてブランク製品を作製し、これを絞り加工して略筒状の絞り製品を得る。次いで、絞り製品を所定間隔で順次打ち抜き、ポケット孔を形成して所定の保持器形状にする。そして、窒化処理を施して保持器を得る。
(Production method)
The present invention also relates to a method for manufacturing a rolling bearing having the above-mentioned cage.
The
さらに、窒化処理が施された保持器10の表面に、ブラスト処理によりショット材を高速で衝突させ、筋状の加工痕跡の頂部を潰し、微細な凹凸を形成する。ブラスト処理の処理条件は、上記で規定した凹凸を形成したり、粗さや硬さ、圧縮残留応力等の表面性状にすることができる限り制限は無いが、一例を示すと下記の通りである。
Further, the shot material is blasted to collide with the surface of the
ブラスト処理には、ショットブラストやサンドブラスト、ショットピーニング等が代表的であり、ショットピーニング処理が効率的であるため好ましい。ショット材として、鋼材やSiC等のセラミックからなる粒子(ショット材)を用いることができる。また、ショット材は小さいほど好ましく、粒径30〜60μmのショット材が好ましく、40〜50μmのショット材がより好ましい。ショット材が小さいほど、形成される凹凸も微細になる。尚、ショット材の形状は、球形以外にも、種々の形状とすることができる。ショット材の噴射速度は高いほど有利であり、ショット圧は0.3〜0.5MPa以上が好ましく、0.35〜0.45MPaがより好ましい。 Shot blasting, sandblasting, shot peening and the like are typical examples of the blasting process, and the shot peening process is efficient and therefore preferable. As the shot material, particles (shot material) made of ceramic such as steel or SiC can be used. Further, the smaller the shot material, the more preferable, the shot material having a particle size of 30 to 60 μm is preferable, and the shot material having a particle size of 40 to 50 μm is more preferable. The smaller the shot material, the finer the unevenness formed. The shape of the shot material may be various shapes other than the spherical shape. The higher the injection speed of the shot material, the more advantageous it is, and the shot pressure is preferably 0.3 to 0.5 MPa or more, more preferably 0.35 to 0.45 MPa.
また、ショット材の保持器10の表面への噴射角度であるが、図3に示すように、保持器10の表面Lに対して垂直にショット材を衝突させることが好ましい。即ち、噴射ノズル20の噴射口の中心を通る線と、保持器10の表面の接線Lとが直交するように、噴射ノズル20を同断面上で揺動させながら、ショット材を噴射することが好ましい。これにより、ショット材が、保持器10の表面と直交するように衝突して、凹凸を効率よく形成することができる。
Further, regarding the injection angle of the shot material onto the surface of the
さらに、複数の噴射ノズルを用いて、保持器10の表面に同時にブラスト処理を行っても良い。これにより、保持器10の表面に効率よくブラスト処理を施すことができる。
Further, the surface of the
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、針状ころ軸受に適用される保持器として、門型保持器を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、図4に示すような、M型保持器10aであってもよい。なお、図4において、上記図1及び図2に示す門型保持器と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
The present invention is not limited to those exemplified in the above embodiments, and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the portal type cage has been described as the cage applied to the needle roller bearing, but the present invention is not limited to this, and the
M型保持器10aの柱部12は、輪部11と同一の外径を有する大径部12aと、軸方向の中央において、保持器10aの軸線に近接するように縮径した縮径部12bと、大径部12aと縮径部12bとを連結する傾斜部12cとにより構成されている。
このように構成されたM型保持器10aにおいては、大径部12aによって、保持器10aの外周面側で針状ころ2を保持するとともに、縮径部12bによって、保持器10aの軸線側で針状ころ2を保持する。従って、微細な凹凸は、保持器10aの表面全体に形成されてもよいが、ポケット13の内面の少なくとも一部であり、針状ころ2と周方向で接触する周方向表面14、又は針状ころ2と軸方向で接触する輪部11,11の軸方向表面15と、柱部12と輪部11,11とのつなぎ目の表面16の少なくとも一つに形成されればよい。
The
In the M-
また、保持器がシェル形外輪に組み込まれる場合には、輪部の外周面や軸方向外端面など外輪と接触する部分にも微細な凹凸が形成されてもよい。 Further, when the cage is incorporated in the shell-shaped outer ring, fine irregularities may be formed on a portion in contact with the outer ring, such as an outer peripheral surface of the ring portion or an axial outer end surface.
本発明の転がり軸受は、上述したケージアンドローラに限定されず、玉軸受やころ軸受など他の形式の転がり軸受であってもよい。 The rolling bearing of the present invention is not limited to the cage and roller described above, and may be another type of rolling bearing such as a ball bearing or a roller bearing.
1 転がり軸受
2 ころ(転動体)
10,10a 保持器
11 輪部
12 柱部
13 ポケット
14,15 ころが接触する表面
16 輪部と柱部とのつなぎ部の表面
1 Rolling bearing 2 Roller (rolling element)
10,
Claims (6)
前記保持器は、少なくともポケットの内面の表面の一部に、凹凸を有する、転がり軸受。 At least in rolling bearings with rolling elements and cages
The cage is a rolling bearing having irregularities on at least a part of the inner surface of the pocket.
前記保持器は、少なくともポケットの内面の表面の一部を、ブラスト処理して、凹凸を形成する、転がり軸受の製造方法。 At least in the method of manufacturing a rolling bearing having a rolling element and a cage.
The cage is a method for manufacturing a rolling bearing in which at least a part of the inner surface of a pocket is blasted to form irregularities.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
WO2023037918A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Ntn株式会社 | Needle roller bearing |
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2019
- 2019-11-15 JP JP2019207438A patent/JP2021080973A/en active Pending
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WO2023037918A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Ntn株式会社 | Needle roller bearing |
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