JP4433778B2

JP4433778B2 - 軸受軌道部材の製造方法

Info

Publication number: JP4433778B2
Application number: JP2003404426A
Authority: JP
Inventors: 一寿戸田; 克彦木澤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: JP2005163926A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどのエンジンに使用される転がり軸受の内輪部材等として用いられる軸受軌道部材を製造する方法に関する。

ディーゼルエンジンなどに用いられる軸体や転がり軸受の内輪部材等に対し、耐摩耗性を付与すべく、表面硬化処理を行うことが一般的である。そして、このような表面硬化処理を行った軸体や転がり軸受の内輪部材を固定する方法として、軸方向端部側をかしめる方法が採用されることがある。この固定方法を採用する場合、かしめ部が硬すぎると充分な固定を実現できないことから、（１）軌道部だけを高周波焼入れしてかしめ部を生の状態にする方法、（２）全表面を硬化させた後、かしめ部だけを焼き戻して軟化させる方法、（３）浸炭焼入れの場合は、かしめ部を防炭して硬化を防ぐ方法（例えば特許文献１参照）、等の手段を講じることが行われている。しかし、いずれの方法も非常に手間がかかり製造コスト高になるという問題があり、かかる問題を解決する技術の開発が嘱望されている。

ところで、ディーゼルエンジンなどでは、いわゆるすす摩耗（潤滑油中に混入したすすが原因と考えられる摩耗）の発生が問題となっている（例えば、特許文献２参照）。かかるすす摩耗の発生を抑制するには、経験的に、炭化物を析出させた硬い材料を用いるのが有効であることが知られている。ところが、炭化物を析出させた硬い材料では、上述したように、充分なかしめ固定を実現し難いという問題がある。このため、充分な固定を実現できるとともに、すす摩耗の発生を有効に抑制することができる技術の開発も嘱望されている。

特開平８−６０３３５号公報（第２頁）特開平１１−１１７７１６号公報（第２頁）

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、表面硬化処理が施されてあっても、充分なかしめ固定を実現することができる軸受軌道部材を簡単かつ効率良く製造することができる方法の提供をその目的とする。また、充分なかしめ固定を実現できるとともに、すす摩耗の発生をも有効に抑制することができる軸受軌道部材を簡単かつ効率良く製造することができる方法の提供をその目的とする。

本発明の軸受軌道部材の製造方法は、全体が円柱形状または円筒形状であり、その軸方向中央部に軌道部を有し、軸方向端部側の外周縁部を他部材によりかしめ固定して用いられる軸受軌道部材を製造する方法であって、外周面にその周方向に沿って延びる凸状が所定間隔で形成された円柱形状または円筒形状の軸受軌道部材用素材を準備する工程と、前記軸受軌道部材用素材に対し、浸炭処理を施して、表面に表面硬化層が形成された第１の中間素材を得る工程と、前記第１の中間素材の凸条の略中央部を切断して、複数の、両端面にフランジ状凸部を有する第２の中間素材を得るとともに、この切断による発熱で前記フランジ状凸部の切断面近傍を焼き戻す工程と、前記第２の中間素材のフランジ状凸部を除去することで軸方向中央部の軌道部となる表面硬化層を存在させるとともに軸方向両端側の表面硬化層を除去して軸方向中央部よりも軟化した外周縁部を得る工程と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成によれば、切断時の発熱で焼き戻されるとともに、切断後に形成されたフランジ状凸部を除去することで表面硬化層も除去されるので、軸方向両端側の外周縁部が軸方向中央部に比べて軟化した軸受軌道部材を得ることができる。このため、表面硬化された軌道部を有する軸受軌道部材であっても、充分なかしめ固定を実現することができる。また、この第１の製造方法は、一体物を切断することで複数の軸受軌道部材を製造する方法であるから、簡単で製造効率が良い。このため、製造コストを抑制することができ、その結果として安価な軸受軌道部材を提供することが可能となる。

上記軸受軌道部材の製造方法において、前記第２の中間素材のフランジ状凸部を除去する工程が、砥石またはバイトを用いて第２の中間素材のフランジ状凸部を除去する工程であるのが好ましい。また、上記軸受軌道部材の製造方法において、前記浸炭処理として、高濃度浸炭処理を行うのが好ましい。この場合、得られる軸受軌道部材の表面硬化層には炭化物が析出しているので、すす摩耗の発生を有効に抑制することができるとともに、充分なかしめ固定を実現することができるものが得られるという利点を有する。
また、上記軸受軌道部材の製造方法は、軸受軌道部材であるローラカムフォロア用転がり軸受の内輪部材の製造方法として好適である。

本発明の軸受軌道部材の製造方法によれば、表面硬化処理が施されてあっても、充分なかしめ固定を実現することができる軸受軌道部材を簡単かつ効率良く製造することができる。特に、浸炭処理として高濃度浸炭処理を行った場合には、充分なかしめ固定を実現できるとともに、すす摩耗の発生をも有効に抑制することができる軸受軌道部材を簡単かつ効率良く製造することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る軸受軌道部材の製造方法を示す工程図である。
本形態に係る製造方法は、ディーゼルエンジンのローラカムフォロア用転がり軸受の内輪部材として用いられる円柱状の軸受軌道部材の製造に適用されるものであり、まず、ＳＵＪ２、ＳＣＭ、ＳＣＲ、ＳＫ、ＳＵＳなどの鋼からなる素材に旋削加工を施して、外周面にその周方向に沿って延びる凸条１ａが所定間隔で形成された軸受軌道部材用素材１を得る（図１（ａ）参照）。ついで、この軸受軌道部材用素材１に対し、高濃度浸炭処理を施して（図１（ｂ）参照）、外周全面に例えば深さ１〜２ｍｍの表面硬化層３が形成された第１の中間素材２を得る（図１（ｃ）参照）。ここで、高濃度浸炭処理とは、炭化物を析出させて表面硬化させる処理をいう。この処理条件としては、鋼種により異なるが、通常、カーボンポテンシャル１．１〜２．０、温度８４０〜９７０℃の雰囲気で２〜７時間程度が好ましい。特に、肌焼鋼では温度９２０〜９４０℃で４〜６時間程度が好ましい。そして、表面硬化層３中の炭化物は、すす摩耗の発生防止の観点から、その大きさが５μｍ以下が好ましく、またその面積率が５〜２５％の範囲に設定されているのが好ましい。

つぎに、図１（ｃ）に示すように、所定間隔で形成された凸条１ａの略中央を一点破線１１に沿って砥石等を用いて切断する。これにより、この切断の際の発熱で切断面近傍が焼き戻されて、軸方向両端部が軸方向中央部に比べて軟化し、その軸方向両端部にフランジ状凸部１ｂを有する複数の第２の中間素材４ａ、４ｂ、…が得られる（図１（ｄ）参照）。その後、図１（ｄ）に示すように、フランジ状凸部１ｂを一点破線１２に沿って砥石、バイト等を用いて除去し、さらに仕上げ処理を行うことにより、軸方向中央部に軌道部となる表面硬化層３が形成された複数の軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…を得ることができる（図１（ｅ）参照）。

上記第１の実施形態に係る軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…の製造方法によれば、切断時の発熱で焼き戻されるとともに、切断後に形成されたフランジ状凸部１ｂを除去することで軸方向両端側の表面硬化層３が除去されるので、軌道部となる表面硬化層３が存在する軸方向中央部に比べてかしめ部に相当する軸方向両端側の外周縁部が軟化した複数の軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…を得ることができる。このため、非常に硬い表面硬化層（軌道部）３を有する軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…であっても、充分なかしめ固定を実現することができる。また、この製造方法は、一体物を切断することで複数の軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…を製造する方法であるから、簡単で製造効率が良い。このため、製造コストを抑制することができ、その結果として安価な軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…を提供することが可能となる。特に、上記の製造方法では、高濃度浸炭処理によって表面硬化層３を形成しているので、耐摩耗性が良好で、しかもすす摩耗の発生を有効に抑制することが可能な軸受軌道部材５ａ、５ｂ、…を得ることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る軸受軌道部材の製造方法を示す工程図である。
本形態に係る製造方法は、ディーゼルエンジンのローラカムフォロア用転がり軸受の内輪部材として用いられる円柱状の軸受軌道部材の製造に適用されるものであり、まず、ＳＵＪ２、ＳＣＭ、ＳＣＲ、ＳＫ、ＳＵＳなどの鋼からなる素材に旋削加工を施して、円柱状の軸受軌道部材用素材２２ａ、２２ｂ、…を準備し、各軸受軌道部材用素材２２ａ、２２ｂ、…のそれぞれの両端部にキャップ２３を隙間を生じないよう外嵌して連結する（図２（ａ）参照）。ついで、キャップ２３を用いて連結された軸受軌道部材用素材２２ａ、２２ｂ、…に対し、高濃度浸炭処理を施して（図２（ｂ）参照）、外周全面に例えば深さ１〜２ｍｍの表面硬化層２４ａ、２４ｂが形成された連結中間素材２５を得る（図２（ｃ）参照）。キャップ２３により、軸受軌道部材用素材２２ａ、２２ｂ、…の軸方向両端側の外周縁部が防炭されるとともに、キャップ２３の肉厚によって焼入れ性が低下して、硬くなりすぎるのを抑制することができる。ここで、高濃度浸炭処理の条件としては、鋼種により異なるが、通常、カーボンポテンシャル１．１〜２．０、温度８４０〜９７０℃の雰囲気で２〜７時間程度が好ましい。特に、肌焼鋼では温度９２０〜９４０℃で４〜６時間程度が好ましい。そして、表面硬化層２４ａ、２４ｂ中の炭化物は、すす摩耗の発生防止の観点から、その大きさが５μｍ以下が好ましく、またその面積率が５〜２５％の範囲に設定されているのが好ましい。その後、連結中間素材２５からキャップ２３を取り外し、さらに仕上げ処理を行うことにより、軸方向中央部に軌道部となる表面硬化層２４ａ、２４ｂ、…が形成された複数の軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…を得ることができる（図２（ｄ）参照）。

上記第２の実施形態に係る軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…の製造方法によれば、かしめ部となる軸方向端部側の外周縁部にキャップ２３を外嵌した後に浸炭処理を行い、当該外周縁部をキャップ２３により防炭するとともに、キャップ２３の肉厚によって焼入れ性を低下させるので、軌道部となる表面硬化層２４ａ、２４ｂ、…が存在する軸方向中央部に比べてかしめ部に相当する軸方向両端側の外周縁部が硬化した複数の軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…を得ることができる。このため、非常に硬い表面硬化層（軌道部）２４ａ、２４ｂ、…を有する軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…であっても、充分なかしめ固定を実現することができる。また、この第２の製造方法は、キャップ２３で連結して複数の軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…を製造する方法であることから、簡単で製造効率が良い。このため、製造コストを抑制することができ、その結果として安価な軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…を提供することが可能となる。特に、上記の製造方法では、高濃度浸炭処理によって表面硬化層３を形成しているので、耐摩耗性が良好で、しかもすす摩耗の発生を有効に抑制することが可能な軸受軌道部材２６ａ、２６ｂ、…を得ることができる。

なお、本発明は、上記第１および第２の実施形態に限定されるものではない。例えば、円柱状の軸受軌道部材用素材に代えて円筒状の軸受軌道部材用素材を用いてもよい。また、すす摩耗の発生を抑制する必要がない用途であれば、高濃度浸炭処理に代えて、通常の浸炭処理を行うようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る軸受軌道部材の製造方法を示す工程図である。本発明の第２の実施形態に係る軸受軌道部材の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１軸受軌道部材用素材
１ａ凸条
１ｂフランジ状凸部
２第１の中間素材
３表面硬化層
４ａ、４ｂ第２の中間素材
５ａ、５ｂ軸受軌道部材
２２ａ、２２ｂ軸受軌道部材用素材
２３キャップ
２４ａ、２４ｂ表面硬化層
２５連結中間素材
２６ａ、２６ｂ軸受軌道部材

Claims

全体が円柱形状または円筒形状であり、その軸方向中央部に軌道部を有し、軸方向端部側の外周縁部を他部材によりかしめ固定して用いられる軸受軌道部材を製造する方法であって、
外周面にその周方向に沿って延びる凸状が所定間隔で形成された円柱形状または円筒形状の軸受軌道部材用素材を準備する工程と、
前記軸受軌道部材用素材に対し、浸炭処理を施して、表面に表面硬化層が形成された第１の中間素材を得る工程と、
前記第１の中間素材の凸条の略中央部を切断して、複数の、両端面にフランジ状凸部を有する第２の中間素材を得るとともに、この切断による発熱で前記フランジ状凸部の切断面近傍を焼き戻す工程と、
前記第２の中間素材のフランジ状凸部を除去することで軸方向中央部の軌道部となる表面硬化層を存在させるとともに軸方向両端側の表面硬化層を除去して軸方向中央部よりも軟化した外周縁部を得る工程と、
を備えたことを特徴とする軸受軌道部材の製造方法。
前記第２の中間素材のフランジ状凸部を除去する工程が、砥石またはバイトを用いて第２の中間素材のフランジ状凸部を除去する工程である請求項１記載の軸受軌道部材の製造方法。
前記浸炭処理が、高濃度浸炭処理である請求項１または２記載の軸受軌道部材の製造方法。
前記軸受軌道部材が、ローラカムフォロア用転がり軸受の内輪部材である請求項１〜３のいずれか１つに記載の軸受軌道部材の製造方法。