JP4182171B2

JP4182171B2 - 複列円筒ころ軸受を製造する方法

Info

Publication number: JP4182171B2
Application number: JP2003104973A
Authority: JP
Inventors: 晋也松田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004308829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複列円筒ころ軸受を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばバックアップロールに用いる複列円筒ころ軸受では、ロールとされる外輪部材の内径部分に、数列のころ列の軌道面を有しているとともに、これら軸方向で隣り合う各軌道面の間に径方向内向きの鍔を有している。この外輪部材において、外径部分の表面硬さと、内径部分の表面硬さと、心部硬さとが浸炭焼入れにより調整されている（特許文献１参照）。
【０００３】
なお、通常、上記鍔の付け根側隅には、軌道面や鍔の側面を研磨するために、研削逃げ溝を設けている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−９３９５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、浸炭焼入れにより硬化させるようにしているが、大きな炉が必要である温度制御に手間がかかるなど、製作コストが嵩む。これに対し、作業が簡単で製作コストを抑制するために、高周波焼入れを行うことも可能であるが、次のような不都合があることを知見した。
【０００６】
つまり、上記円筒ころ軸受では、円筒ころにかかるアキシアル荷重を受けるために、例えば図５に示すように、外輪６０において、内径部分の軸方向中間に径方向内向きの鍔６１を一体に設け、この鍔６１の軸方向両側にころ列の軌道面６２，６３を設けている。このような外輪６０の内径部分に対して高周波焼入れを行う場合、高周波焼入れを２度に分けて行う必要がある。具体的に、図５に示すように、まず、外輪６０の内径部分において左半分の領域に対して螺旋形状の高周波加熱コイル７０を配置した状態で加熱処理を行い、その後、図６に示すように、外輪６０の内径部分において右半分の領域に対して螺旋形状の高周波加熱コイル７０を配置した状態で加熱処理を行う。このような方法では、図７に示すように、外輪６０の鍔６１の軸方向中間領域が、二回の高周波焼入れ工程で重複して加熱されてしまうので、特に後の高周波焼入れ工程での加熱が焼き戻しとして作用し、硬化層６５において重複加熱領域の硬度が目標よりも低くなってしまう。
【０００７】
これに対し、上記二回に分けた高周波焼入れ工程のそれぞれで、高周波加熱コイルを外輪６０の鍔６１から少し遠ざけて配置するようにし、いずれの高周波焼入れ時にも鍔６１の軸方向中間を加熱させないようにすることを考えた。しかしながら、この場合、図８および図９に示すように、鍔６１の軸方向中間に硬化層６５ができなくなってしまうとともに、高周波焼入れの後で鍔６１の付け根側隅に研削逃げ溝６６を形成したときに、研削逃げ溝６６を形成することによって硬化層６５が軌道面６２，６３側と鍔６１側とに分断されてしまい、アキシアル荷重の作用時において研削逃げ溝６６で割れが発生しやすくなるなど、アキシアル荷重に対する鍔６１の強度が不足するおそれがある。
【０００８】
これに対し、図示しないが、外輪の内径に鍔を設けずに、軸方向で隣り合うころ列の間に浮動輪を配置させたものがある。この場合、外輪の内径部分と軸の外径部分においてころ列の外側にそれぞれスナップリングなどの止め輪を配置することにより、軸と外輪の軸方向相対変位を規制するようになっている。しかし、アキシアル荷重を受けたときに、前記止め輪に対してアキシアル荷重が作用するために、アキシアル荷重の負荷能力が不足する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る複列円筒ころ軸受を製造する方法は、外輪素材の内径部分に複数の軌道面となる部分と複数の軌道面の間にあって軌道面となる部分より径方向内方に突出した鍔となる部分とを旋削加工により形成し、軸方向に沿わせる直線部分の途中に設けられた凹状屈曲部を有する高周波コイルを、前記凹状屈曲部が前記外輪素材の鍔となる部分に沿うように配置し、前記高周波コイルに高周波電流を流すことで、前記外輪素材における軌道面となる部分と鍔となる部分とに硬化層を途切れなく連続して形成し、次いで焼き戻しを行い、前記外輪素材の鍔となる部分の付け根側隅に前記硬化層より浅い研削逃溝を設け、前記外輪素材の複数の軌道面となる部分と鍔となる部分の両側面に研磨加工を施す、ことを特徴とする。
【００１０】
この場合、外輪部材の内径部分において鍔とそれの両側の軌道面との表層に設けている硬化層が、鍔の付け根側隅に設ける研削逃げ溝によって分断されずに、連続しているから、アキシアル荷重を受けたときに研削逃げ溝から割れが発生しにくくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１から図４に本発明の一実施形態を示している。図中、１はバックアップロール用の複列円筒ころ軸受の全体を示しており、２は内輪部材としての軸、３は外輪部材としての外輪、４はころ、５は保持器である。
【００１２】
軸２は、その軸方向両端が図示しない一対の支持部材に対して非回転に支持されるものである。外輪３は、軸２の外周に二つの保持器５，５により保持される二列のころ４を介して回転自在に取り付けられるものである。
【００１３】
軸２の軸方向中間領域には平坦な幅広の軌道面２ａが設けられており、この軌道面２ａの軸方向両側には小径部２ｂ，２ｃが設けられている。一方、外輪３の内径面の軸方向中間には径方向内向きの鍔３ａが設けられ、外輪３の内径面において鍔３ａの軸方向両側にはころ４を軸方向二列で配置できるように二つの軌道面３ｂ，３ｃが設けられており、さらに外輪３の内径面の軸方向両端には大径部３ｄ，３ｅが設けられている。なお、外輪３の鍔３ａの付け根側隅には、研削逃げ溝３ｆが設けられている。
【００１４】
そして、上記軸２の小径部２ｂ，２ｃと、上記外輪３の大径部３ｄ，３ｅとに対して、それぞれ鍔輪６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂが装着されている。この内径側の鍔輪６Ａ，６Ｂと外径側の鍔輪７Ａ，７Ｂは、それぞれスナップリングなどの止め輪８により抜け止めされている。
【００１５】
なお、各内径側の鍔輪６Ａ，６Ｂと外径側の鍔輪７Ａ，７Ｂとの間には、それぞれシール９Ａ，９Ｂが配設されることによって、ころ４が配置される空間が密封されている。
【００１６】
この実施形態の複列円筒ころ軸受１は、外輪３の鍔３ａとその両側の各軌道面３ｂ，３ｃとを含む領域の表層全域に、高周波焼入れでもって研削逃げ溝３ｆの深さよりも深い硬化層１２が途切れなく連続して形成されている。以下で詳しく説明する。
【００１７】
まず、外輪３は、例えばＳＣＭ４４５などのクロムモリブデン鋼をベースとして、外径部分や内径部分に対して旋削加工を施すことにより、図２のような形状にしている。この段階では、研削逃げ溝３ｆを設けていない。
【００１８】
図２に示すように、外輪３の内径部分に対して高周波加熱コイル２０を対向配置させる。詳しくは、高周波加熱コイル２０においてＵ字形に屈曲された部分２１を外輪３の内径面に対して対向配置させるのであるが、このＵ字形部分２１の二つの直線部分２１ａ，２１ｂを外輪３の中心軸線に対して平行にし、このうち一方の直線部分２１ａを、内径面のほぼ全長に対して配置させる。なお、高周波加熱コイル２０の各直線部分２１ａ，２１ｂのそれぞれ長手方向途中には外輪３の鍔３ａに沿うように凹状屈曲部２１ｃ，２１ｄが設けられている。
【００１９】
このような状態で、外輪３を図２中の矢印で示すように回転させることで、高周波加熱コイル２０を、外輪３の円周所定角度位置から３６０度全周に対して順次対向させる。これにより、外輪３の内径部分において、鍔３ａおよびその両側の軌道面３ｂ，３ｃまでの領域が加熱される。なお、外輪３の軸方向両端の大径部３ｄ，３ｅに対しても硬化処理してもよい。
【００２０】
このようにする一方で、高周波加熱コイル２０に高周波電流を流すと、外輪３の内径部分の表層には前記高周波電流と逆向きであるが、平行に誘導電流が流れる。詳しくは、図２の矢印で示すように、外輪３の内径形状に沿って軸方向に誘導電流が流れる。これにより、外輪３の鍔３ａおよびその両側の軌道面３ｂ，３ｃが、ほぼ一定の深さまで加熱されるので、図４のクロスハッチングで示すように、深さがほぼ一定の硬化層１２が形成される。このように加熱してから、適宜、焼き戻しを行う。
【００２１】
なお、上記のような高周波焼入れを施すと、外輪３の内径面に僅かながらも熱歪が発生するので、硬化処理の後で外輪３の鍔３ａの付け根側隅に研削逃げ溝３ｆを形成し、外輪３の軌道面３ｂ，３ｃおよび鍔３ａの両側面に研磨加工を施すことにより、前記熱歪を除去するのが好ましい。但し、上記硬化層１２は、研削逃げ溝３ｆの深さよりも深く設定しているので、図４に示すように、外輪３の内径部分において鍔３ａとそれの両側の軌道面３ｂ，３ｃとの表層に設けている硬化層１２が、鍔３ａの付け根側隅に設ける研削逃げ溝３ｆによって分断されずに、連続するようになっている。
【００２２】
ちなみに、上記バックアップロール用の複列円筒ころ軸受１の場合、外輪３の内径部分の表面硬さをＨＲＣ５７〜６４（ＨＶ６３３〜８００）に、また、外輪３の外径部分の表面硬さをＨＳ７０〜７５（ＨＶ５４７〜６１５）に、さらに、外輪３の内部硬さをＨＳ５０〜５５（ＨＶ３４１〜４００）にそれぞれ設定することができる。
【００２３】
以上説明したように、外輪３の鍔３ａの全体と、鍔３ａからその両側の軌道面３ｂ，３ｃの全域にわたって硬化層１２を途切れなく形成しているから、アキシアル荷重を受けたときに従来例のように研削逃げ溝３ｆから割れが発生せずに済むなど、アキシアル荷重に対する鍔３ａの強度を向上させることができる。したがって、上記複列円筒ころ軸受１では、十分なアキシアル荷重の負荷能力を得ることができる。
【００２４】
特に、上述したような高周波焼入れ方法では、高周波加熱コイル２０に対する通電により外輪３の内径部分に発生する誘導電流の流れが従来例と異なり軸方向に沿うものであるために、高周波焼入れを２度に分ける従来例のように鍔３ａの軸方向中間領域が重複して加熱されたり、あるいは鍔３ａの軸方向中間領域が加熱できなくなったりするということを回避できて、上記のような硬化層１２を簡単かつ短時間で得ることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態において、ころ４を軸方向二列以上にしたものにも本発明を適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の複列円筒ころ軸受を製造する方法により製造された複列円筒ころ軸受は、アキシャル荷重を受けたときに従来例のように外輪部材の鍔の付け根側隅に設ける研削逃げ溝から割れが発生せずに済むなど、アキシャル荷重に対する外輪部材の鍔の強度を向上させることができて、十分なアキシャル荷重の負荷能力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複列円筒ころ軸受を示す断面図
【図２】図１の外輪に対する高周波焼入れの様子を示す図
【図３】図２の高周波加熱コイルを示す斜視図
【図４】図２の外輪に研削逃げ溝を形成した状態を示す図
【図５】従来例の外輪に対する１回目の高周波焼入れの様子を示す図
【図６】従来例の外輪に対する２回目の高周波焼入れの様子を示す図
【図７】従来例の外輪に対する硬化層の形成パターンの一例を示す図
【図８】従来例の外輪に対する硬化層の形成パターンの他例を示す図
【図９】図８の外輪に研削逃げ溝を形成した状態を示す図
【符号の説明】
１複列円筒ころ軸受２軸
３外輪３ａ外輪の鍔
３ｂ，３ｃ外輪の軌道面３ｆ外輪の研削逃げ溝
４ころ１２外輪の硬化層
２０高周波加熱コイル

Claims

複列円筒ころ軸受を製造する方法であって、
外輪素材の内径部分に複数の軌道面となる部分と複数の軌道面の間にあって軌道面となる部分より径方向内方に突出した鍔となる部分とを旋削加工により形成し、
軸方向に沿わせる直線部分の途中に設けられた凹状屈曲部を有する高周波コイルを、前記凹状屈曲部が前記外輪素材の鍔となる部分に沿うように配置し、
前記高周波コイルに高周波電流を流すことで、前記外輪素材における軌道面となる部分と鍔となる部分とに硬化層を途切れなく連続して形成し、
次いで焼き戻しを行い、
前記外輪素材の鍔となる部分の付け根側隅に前記硬化層より浅い研削逃溝を設け、
前記外輪素材の複数の軌道面となる部分と鍔となる部分の両側面に研磨加工を施す、
ことを特徴とする複列円筒ころ軸受を製造する方法。