WO2023243332A1 - フォロア軸受、フォロア軸受モジュールおよびフォロア軸受の内方部材の製造方法 - Google Patents

フォロア軸受、フォロア軸受モジュールおよびフォロア軸受の内方部材の製造方法 Download PDF

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WO2023243332A1
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diameter
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inner member
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PCT/JP2023/019182
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健一郎 鶴田
幸生 松原
智昭 中村
祐介 ▲高▼谷
祐一 渋谷
仁也 鈴木
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日本トムソン株式会社
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    • F16C2226/50Positive connections
    • F16C2226/60Positive connections with threaded parts, e.g. bolt and nut connections

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a follower bearing, a follower bearing module, and an inner member of the follower bearing.
  • a follower bearing including a cylindrical stud and a follower bearing module for attaching such a follower bearing to a member to be attached are known (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the follower bearing be easy to attach to the member to which it is attached. In addition, it is desired to suppress a decrease in fatigue strength of the stud (inner member) of the follower bearing.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and provides a follower bearing, a follower bearing module, and an inner member of the follower bearing that is easy to install while suppressing a decrease in fatigue strength of the inner member.
  • One of the objectives is to provide a manufacturing method for.
  • a first follower bearing includes an inner member including an outer circumferential surface including an annular first raceway surface having a center axis, an inner wall surface defining a through hole including the center axis, and a first track surface. an outer ring having an annular second raceway surface on its inner circumferential surface facing the surface; A plurality of rolling elements arranged in the.
  • the part with the smallest diameter in the through hole has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the part with the smallest outer diameter in the inner member.
  • the inner member contains carbon of 0.12 mass% or more and 0.39 mass% or less, silicon of 0.05 mass% or more and 0.40 mass% or less, and 0.55 mass% or more and 0.95 mass% or less.
  • the inner member includes a carburized layer containing 0.60% by mass or more and 1.20% by mass or less of carbon, forming at least a portion of the surface.
  • the grain size number of the prior austenite crystal grains specified in JIS (Japanese Industrial Standards) G 0551 is 8.6 or higher.
  • the follower bearing of the present disclosure can be easily attached to the attached member while suppressing a decrease in the fatigue strength of the inner member.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a follower bearing module in Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the follower bearing module shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view of the attachment in Embodiment 1 of the present disclosure, viewed from a first direction. 6 is a schematic perspective view of the fixture of FIG. 5 from a second orientation opposite to the first orientation;
  • FIG. FIG. 7 is a schematic view of the fixture of FIG. 5, viewed from a direction facing the tenth end surface of the plate-shaped portion.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the attachment in Embodiment 1 of the present disclosure, viewed from a first direction.
  • 6 is a schematic perspective view of the fixture of FIG. 5 from a second orientation opposite to the first orientation
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the fitting of FIG. 5 taken along a plane containing the central axis of the cylindrical portion.
  • FIG. 9 is a flowchart showing each step of the shaft member manufacturing method.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a part of the heat pattern in the manufacturing process of the shaft member.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a follower bearing module in Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along IV-IV in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. 11.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view schematically showing the follower bearing module shown in FIG. 11.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a follower bearing module in Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along IV-IV in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of the attachment in Embodiment 2 of the present disclosure, viewed from a first direction.
  • 16 is a schematic perspective view of the fixture of FIG. 15 from a second orientation opposite to the first orientation;
  • FIG. 17 is a schematic view of the attachment tool of FIG. 15 as viewed in a direction facing the tenth end surface of the plate-shaped portion.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a shaft member manufactured by the shaft member manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a diagram showing a comparative example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a shaft member.
  • FIG. 20 is a schematic diagram of a test piece used in the rotating bending fatigue test in Example 2.
  • FIG. 21 is an enlarged view of the notch in the test piece of FIG. 20.
  • FIG. 22 is a diagram showing an SN curve in Example 2.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a test piece heated to a temperature of 860° C. in a carburizing atmosphere.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a test piece heated to a temperature of 900° C. in a carburizing atmosphere.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a test piece heated to a temperature of 930° C. in a carburizing atmosphere.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the fatigue limit and the grain size number of prior austenite crystal grains.
  • a first follower bearing includes an inner member including an outer circumferential surface including an annular first raceway surface having a center axis, an inner wall surface defining a through hole including the center axis, and a first track surface. an outer ring having an annular second raceway surface on its inner circumferential surface facing the surface; A plurality of rolling elements arranged in the.
  • the part with the smallest diameter in the through hole has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the part with the smallest outer diameter in the inner member.
  • the inner member contains carbon of 0.12 mass% or more and 0.39 mass% or less, silicon of 0.05 mass% or more and 0.40 mass% or less, and 0.55 mass% or more and 0.95 mass% or less. It is composed of steel containing manganese and 0.60% by mass or more and 1.25% by mass or less of chromium, with the balance being iron and inevitable impurities.
  • the inner member includes a carburized layer containing 0.60% by mass or more and 1.20% by mass or less of carbon, forming at least a portion of the surface. In the carburized layer, the grain size number of prior austenite crystal grains specified in JIS G 0551 is 8.6 or higher.
  • the inner member includes an inner wall surface defining a through hole including the central axis, that is, the through hole is formed in the inner member, and the follower bearing is attached to the attached member using the through hole. becomes possible. Thereby, the follower bearing can be easily attached to the member to be attached. Due to the formation of through holes in the inner member, there is a concern that the fatigue strength of the inner member may decrease, but the grain size number of the prior austenite crystal grains in the carburized layer is 8.6 or more and is fine. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the fatigue strength of the inner member. In this way, according to the first follower bearing according to the present disclosure, the follower bearing can be easily attached to the attached member while suppressing a decrease in the fatigue strength of the inner member.
  • a second follower bearing includes an inner member including an outer circumferential surface including an annular first raceway surface having a center axis, an inner wall surface defining a through hole including the center axis, and an inner member including an inner wall surface defining a through hole including the center axis. an outer ring whose inner circumferential surface includes a second raceway surface that is annular and faces the first raceway surface; and a plurality of rolling elements arranged so as to.
  • the part with the smallest diameter in the through hole has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the part with the smallest outer diameter in the inner member.
  • the inner member contains carbon of 0.12 mass% or more and 0.39 mass% or less, silicon of 0.05 mass% or more and 0.40 mass% or less, and 0.55 mass% or more and 0.95 mass% or less. Contains manganese, 0.60% by mass to 1.25% by mass of chromium, and 0.15% by mass to 0.35% by mass of molybdenum, with the balance consisting of iron and unavoidable impurities. be done.
  • the inner member includes a carburized layer containing 0.60% by mass or more and 1.20% by mass or less of carbon, forming at least a portion of the surface. In the carburized layer, the grain size number of prior austenite crystal grains specified in JIS G 0551 is 8.6 or higher.
  • the inner member includes an inner wall surface defining a through hole including the central axis, that is, the inner member Since the through hole is formed in the through hole, it becomes possible to attach the follower bearing to the member to be attached using the through hole. Thereby, the follower bearing can be easily attached to the member to be attached. Due to the formation of through holes in the inner member, there is a concern that the fatigue strength of the inner member may decrease, but the grain size number of the prior austenite crystal grains in the carburized layer is 8.6 or more and is fine. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the fatigue strength of the inner member. Thus, according to the second follower bearing according to the present disclosure, the follower bearing can be easily attached to the attached member while suppressing a decrease in fatigue strength of the inner member.
  • the surface hardness of the inner member constituted by the carburized layer may be 700 HV or more. This makes it easy to impart high fatigue strength to the inner member.
  • the inner member has a large diameter portion including the first raceway surface on its outer circumferential surface, and is connected to the large diameter portion at a first end that is an end in a direction along the central axis. and a small diameter portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the diameter portion.
  • the carburized layer may be arranged so as to include an outer circumferential surface corresponding to the first end in the small diameter portion.
  • a follower bearing module includes the follower bearing, a fixture, and a fastener.
  • the attachment includes a cylindrical portion that includes a threaded groove on its inner circumferential surface, and a plate portion that is disposed at one axial end of the cylindrical portion and extends outward in the radial direction of the cylindrical portion.
  • the fastener includes a body that includes a thread on its outer circumferential surface that can be connected to the thread groove of the cylindrical part, and a head that is connected to one longitudinal end of the body and has a larger outer diameter than the body. and, including.
  • the plate-like part of the attachment is located on one side when viewed from the through hole in the direction along the central axis, and the head of the fastener is located on the other side when viewed from the through hole in the direction along the central axis.
  • the follower bearing and the attachment can be fastened by coupling the thread groove of the cylindrical part inserted into the through hole and the thread of the body part inserted into the through hole in a state where the follower bearing is located on the side. Thereby, the follower bearing can be more easily attached to the member to be attached using the through hole.
  • the attachment may further include an arcuate portion that connects the cylindrical portion and the plate portion.
  • the radius of curvature of the arcuate portion may be 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.
  • concentration of stress between the cylindrical portion and the plate portion can be suppressed.
  • the radius of curvature of the arcuate portion is set to 1.5 mm or less, interference between the inner member and the fitting is suppressed when the cylindrical portion of the fitting is inserted into the through hole in the inner member of the follower bearing. be able to.
  • the inner member includes an outer circumferential surface including an annular first raceway surface having a center axis, and an inner wall surface defining a through hole including the center axis. include.
  • the part with the smallest diameter in the through hole has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the part with the smallest outer diameter in the inner member.
  • the method for manufacturing the inner member includes the shape of the inner member, carbon of 0.12 mass% or more and 0.39 mass% or less, silicon of 0.05 mass% or more and 0.40 mass% or less, and A molded article made of steel containing .55% by mass or more and 0.95% by mass or less of manganese and 0.60% by mass or more and 1.25% by mass or less of chromium, with the balance being iron and unavoidable impurities.
  • the method includes the step of quenching and hardening the molded body in which the layer is formed by cooling the molded body from a temperature range above the A1 point of the steel to a temperature range below the MS point.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a follower bearing module A in Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the follower bearing module A shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a follower bearing module A in Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the follower bearing module A shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a follower bearing module A in Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in
  • the Y direction indicates a direction parallel to the rotation axis of the follower bearing B.
  • the X direction and the Z direction are perpendicular to the Y direction.
  • the X direction and the Z direction are orthogonal to each other.
  • the attached member 9 is indicated by a chain line.
  • the central axis ⁇ is indicated by a dashed line.
  • illustration of the attached member 9 is omitted.
  • the follower bearing module A in the first embodiment includes a follower bearing B, a fitting 6, and a bolt 7 as a fastener.
  • the follower bearing module A is attached to an attached member 9 having a predetermined thickness.
  • the member to be attached 9 has a first surface 90, a second surface 91 that is arranged parallel to the first surface 90 and faces in the opposite direction to the direction in which the first surface 90 faces, and a second surface 91 that faces from the first surface 90 to a second surface 91.
  • an inner wall surface 93 defining a mounting hole 92 extending through the surface 91 .
  • the follower bearing B is attached to the member to be attached 9 using the attachment hole 92.
  • the attachment hole 92 has a round hole shape.
  • the inner wall surface 93 has a cylindrical shape. Such a mounting hole 92 can be formed more easily than, for example, a mounting hole when the inner wall surface 93 includes a stepped surface.
  • the follower bearing B includes a shaft member 1 (inner member), an outer ring 2, a plurality of rollers 3 (rolling elements), a cage 4, a side plate 5, Equipped with
  • the shaft member 1 includes a large diameter portion 10 and a small diameter portion 11 that is connected to the large diameter portion 10 and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large diameter portion 10.
  • the outer diameter or diameter may be a diameter or a circle equivalent diameter (diameter of a circle having an area corresponding to the target configuration in a cross section when the shaft member 1 is cut on a plane perpendicular to the axial direction). It's okay.
  • the large diameter portion 10 includes a first outer circumferential surface 100, a second outer circumferential surface 101 having a diameter smaller than the diameter of the first outer circumferential surface 100, and a first outer circumferential surface 101 that connects the first outer circumferential surface 100 and the second outer circumferential surface 101. It includes a stepped surface 102 , a first end surface 103 connected to the edge of the first outer circumferential surface 100 , and a second end surface 104 connected to the edge of the second outer circumferential surface 101 .
  • the first outer circumferential surface 100 and the second outer circumferential surface 101 have a cylindrical shape.
  • the first outer circumferential surface 100 and the second outer circumferential surface 101 are arranged concentrically.
  • the second outer circumferential surface 101 includes an annular first orbital surface P1 having a central axis ⁇ . That is, the large diameter portion 10 includes the first raceway surface P1 in the outer peripheral surface.
  • the first outer circumferential surface 100 may have a polygonal or elliptical cylindrical shape.
  • the first end surface 103 and the second end surface 104 are parallel.
  • the small diameter portion 11 is connected to the second end surface 104 of the large diameter portion 10 at a first end 11a, which is an end in the direction along the central axis ⁇ .
  • the small diameter portion 11 has an outer diameter D1 that is large enough to fit into the attachment hole 92 in the attached member 9.
  • the small diameter portion 11 is arranged concentrically with the large diameter portion 10.
  • the small diameter portion 11 has an outer circumferential surface 110 with one edge connected to the second end surface 104 of the large diameter portion 10 and an opposite edge of the outer circumferential surface 110 connected to the second end surface 104 of the large diameter portion 10. and a third end surface 111 connected to the edge of the third end surface 111 .
  • the outer peripheral surface 110 has a cylindrical shape.
  • outer peripheral surface 110 may have a polygonal or elliptical cylindrical shape.
  • the third end surface 111 is parallel to the first end surface 103.
  • a portion 11b having a larger outer diameter than a region that fits into the attachment hole 92 is formed in the first end portion 11a.
  • the shaft member 1 includes an outer circumferential surface 12 that includes the first raceway surface P1, and an inner wall surface 13 that defines the through hole TH that includes the center axis ⁇ .
  • the outer circumferential surface 12 includes a first outer circumferential surface 100 and a second outer circumferential surface 101 of the large diameter section 10 and an outer circumferential surface 110 of the small diameter section 11 .
  • the through hole TH penetrates from the first end surface 103 of the large diameter section 10 to the third end surface 111 of the small diameter section 11.
  • the inner wall surface 13 defining the through hole TH is connected to a first inner wall surface 130 connected to the first end surface 103 of the large diameter section 10, a second inner wall surface 131, and a third end surface 111 of the small diameter section 11.
  • the first inner wall surface 130, the second inner wall surface 131, and the third inner wall surface 132 have a cylindrical shape.
  • the third inner wall surface 132 has a diameter smaller than the diameter of the first inner wall surface 130.
  • the second inner wall surface 131 has a diameter smaller than the diameter of the third inner wall surface 132.
  • the first inner wall surface 130, the second inner wall surface 131, and the third inner wall surface 132 have a cylindrical shape. Note that the first inner wall surface 130, the second inner wall surface 131, and the third inner wall surface 132 may have a polygonal or elliptical cylindrical shape.
  • the part of the through hole TH with the smallest diameter has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the part of the shaft member 1 with the smallest outer diameter.
  • the part with the smallest diameter in the through-hole TH may be the part with the smallest nominal diameter in the through-hole TH, the part with the locally smallest diameter in the through-hole TH, or the part with the smallest diameter in the through-hole TH, or the part with the smallest diameter in the through-hole TH. It may be a portion where the moving average value of the diameter of the through hole TH is the smallest when looking at the change in the diameter of the through hole TH with respect to the position in the direction along the direction.
  • the part of the shaft member 1 with the smallest outer diameter may be the part of the shaft member 1 with the smallest nominal diameter, the part of the shaft member 1 with the locally smallest outer diameter, or the part of the shaft member 1 with the smallest outer diameter, or It may be a portion where the moving average value of the outer diameter of the shaft member 1 is the smallest when looking at the change in the outer diameter of the shaft member 1 with respect to the position in the direction along the axis ⁇ .
  • the part corresponding to the second inner wall surface 131 which is the part with the smallest diameter (the part with the smallest nominal diameter) in the through hole TH, is the part with the smallest outer diameter (the part with the smallest nominal diameter) in the shaft member 1.
  • the diameter D1 of the small diameter part 11 is 8 mm
  • the diameter D2 of the smallest diameter part in the through hole TH is 3.3 mm
  • the diameter D2 of the smallest diameter part of the through hole TH is 3.3 mm.
  • the diameter D2 of the smallest diameter part in the hole TH is 4.4 mm, and when the outer diameter D1 of the small diameter part 11 is 12 mm, the diameter D2 of the smallest diameter part in the through hole TH is 5.4 mm. It is.
  • the diameter D2 is, for example, 40% or more and 65% or less of the outer diameter D1 of the small diameter portion 11.
  • the shaft member 1 contains 0.12% by mass or more and 0.39% by mass of carbon, 0.05% by mass or more and 0.40% by mass of silicon, and 0.55% by mass or more and 0.95% by mass or less. It is composed of steel containing manganese and 0.60% by mass or more and 1.25% by mass or less of chromium, with the balance being iron and inevitable impurities. "Unavoidable impurities" are generally those that exist in the raw materials of metal products or are unavoidably mixed in during the manufacturing process, and are originally unnecessary, but it is difficult to completely remove them. Impurities that are allowed as unavoidable.
  • the shaft member 1 contains 0.12% by mass or more and 0.39% by mass of carbon, 0.05% by mass or more and 0.40% by mass of silicon, and 0.55% by mass or more and 0.95% by mass or less. Contains manganese, chromium of 0.60% by mass or more and 1.25% by mass or less, and molybdenum of 0.15% by mass or more and 0.35% by mass, with the balance consisting of iron and inevitable impurities. It may be constructed from steel.
  • the shaft member 1 is composed of, for example, SCr415, SCr420, SCr430, SCr435, SCM415, SCM418, SCM420, SCM421, SCM425, SCM430, SCM432, or SCM435 defined in JIS G 4053.
  • the shaft member 1 includes a carburized layer containing 0.60% by mass or more and 1.20% by mass or less of carbon so as to constitute at least a portion of the surface.
  • the grain size number of prior austenite crystal grains specified in JIS G 0551 (hereinafter simply referred to as "grain size number of prior austenite grains") is 8.6 or higher.
  • the surface hardness of the shaft member 1 constituted by the carburized layer is, for example, 700 HV or more.
  • the carburized layer is arranged in the small diameter portion 11 so as to include the outer peripheral surface corresponding to the first end 11a. Note that the shaft member 1 is not limited to the above, and may have a uniform outer diameter.
  • the outer ring 2 includes an outer circumferential surface 20, a fourth end surface 21 connected to one edge of the outer circumferential surface 20, and a fourth end surface 21 connected to one edge of the outer circumferential surface 20. a fifth end surface 22 connected to an edge of the fifth end surface 22 .
  • the fourth end surface 21 and the fifth end surface 22 are parallel.
  • the outer ring 2 is connected to a first inner circumferential surface 23 connected to a fourth end surface 21, a second inner circumferential surface 24 having a diameter smaller than the diameter of the first inner circumferential surface 23, and a fifth end surface 22.
  • a fifth step surface 27 connecting the inner circumferential surface 24 and the third inner circumferential surface 25 is included.
  • the diameter of the first inner circumferential surface 23 and the diameter of the third inner circumferential surface 25 are the same (may include an error within the normal dimensional tolerance range).
  • the diameter of the first inner peripheral surface 23 and the diameter of the third inner peripheral surface 25 may be different.
  • the outer circumferential surface 20, the first inner circumferential surface 23, the second inner circumferential surface 24, and the third inner circumferential surface 25 are arranged concentrically.
  • the first inner circumferential surface 23 faces the first outer circumferential surface 100 of the large diameter portion 10 of the shaft member 1 .
  • the second inner circumferential surface 24 faces the second outer circumferential surface 101 of the large diameter portion 10 .
  • the third inner circumferential surface 25 faces the side plate 5.
  • the second inner circumferential surface 24 includes an annular second raceway surface P2 that faces the first raceway surface P1. That is, the outer ring 2 includes the second raceway surface P2 in the second inner peripheral surface 24.
  • the second orbital surface P2 has a central axis common to the central axis ⁇ . That is, the central axis ⁇ is the rotation axis of the follower bearing B.
  • the outer ring 2 is made of steel. A region of the outer ring 2 including the second raceway surface P2 is quench hardened. In the outer ring 2, only a portion including the second raceway surface P2 may be quench-hardened, or the entire outer ring 2 may be quench-hardened.
  • the rollers 3 are arranged on an annular track along the first raceway surface P1 and the second raceway surface P2 so as to be in contact with the first raceway surface P1 and the second raceway surface P2.
  • the roller 3 has a solid cylindrical shape.
  • the roller 3 includes an outer circumferential surface 30 and a pair of end surfaces 31 and 32 connected to both ends of the outer circumferential surface 30.
  • the end surfaces 31 and 32 of the roller 3 may be spherical.
  • the rollers 3 are made of steel such as bearing steel, for example.
  • the rollers 3 are quench hardened. Note that balls may be used as the rolling elements instead of the rollers 3.
  • the cage 4 has an annular shape.
  • the cage 4 is arranged concentrically with the shaft member 1 and the outer ring 2 in a space sandwiched between the shaft member 1 and the outer ring 2.
  • the retainer 4 includes a plurality of pockets 40 arranged at equal intervals in the circumferential direction. One roller 3 is arranged in each of the plurality of pockets 40.
  • the cage 4 is made of steel, for example.
  • the retainer 4 may be made of resin.
  • the side plate 5 has an annular shape.
  • the side plate 5 has an outer circumferential surface 50, an inner circumferential surface 51, a sixth end surface 52 connected to one edge of the outer circumferential surface 50 and the inner circumferential surface 51, and the other end of the outer circumferential surface 50 and the inner circumferential surface 51. a seventh end surface 53 connected to the edge.
  • the outer peripheral surface 50 and the inner peripheral surface 51 are arranged concentrically.
  • the sixth end surface 52 and the seventh end surface 53 are parallel.
  • the side plate 5 is press-fitted into the small diameter portion 11 of the shaft member 1. Press fit refers to a state in which the side plate 5 is fitted to the small diameter portion 11 of the shaft member 1 to such an extent that it is fixed.
  • the inner circumferential surface 51 of the side plate 5 has a diameter slightly larger than the outer diameter D1 of the small diameter portion 11.
  • the inner circumferential surface 51 of the side plate 5 has a diameter large enough to fit into the large outer diameter portion 11b of the small diameter portion 11.
  • the side plate 5 is press-fitted and fixed at the portion 11b having a large outer diameter.
  • the side plate 5 is arranged so that the sixth end surface 52 contacts the second end surface 104 of the large diameter portion 10 .
  • the side plate 5 is made of steel, for example.
  • the side plate 5 may be quench hardened.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the attachment 6 in the first embodiment of the present disclosure, viewed from a first direction.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the fixture 6 of FIG. 5 viewed from a second orientation opposite to the first orientation.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the fixture 6 of FIG. 5 viewed in a direction facing the tenth end surface 613 of the plate-like portion 61.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the attachment 6 of FIG. 5 taken along a plane including the central axis ⁇ 1 of the cylindrical portion 60.
  • FIG. 1 1
  • FIG. 2 1
  • FIG. 3 1
  • FIG. 4 1
  • FIG. 5 1
  • FIG. 6 1
  • FIG. 7 1
  • It includes a plate-like part 61 that is disposed at the end and expands outward in the radial direction of the cylindrical part 60
  • an arc-like part 62 that connects the cylindrical part 60 and the plate-like part 61 .
  • the radius of curvature R1 of the arcuate portion 62 is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the attachment 6 is formed by cold forging, for example.
  • the cylindrical portion 60 is disposed within the through hole TH of the shaft member 1 when assembled to the follower bearing module A.
  • the cylindrical portion 60 is arranged inside a portion of the through hole TH that corresponds to the third inner wall surface 132.
  • the cylindrical portion 60 includes an outer circumferential surface 600, an eighth end surface 601 connected to the outer circumferential surface 600, and a fourth inner circumferential surface 602 connected to the eighth end surface 601.
  • the outer peripheral surface 600 has a cylindrical shape.
  • the diameter of the outer peripheral surface 600 is larger than the diameter of the second inner wall surface 131 of the inner wall surface 13.
  • the diameter of the outer peripheral surface 600 is smaller than the diameter of the third inner wall surface 132 of the inner wall surface 13 of the shaft member 1.
  • the eighth end surface 601 faces in the same direction as the insertion direction when the cylindrical portion 60 is inserted into the through hole TH.
  • a thread groove is formed in the fourth inner circumferential surface 602. That is, the cylindrical portion 60 includes a thread groove in the fourth inner circumferential surface 602.
  • the plate-shaped portion 61 is arranged to be perpendicular to the central axis ⁇ 1 of the cylindrical portion 60.
  • the plate-shaped portion 61 has an outer circumferential surface 610, an inner circumferential surface 611, a ninth end surface 612 that connects the outer circumferential surface 610 and the arcuate portion 62, and a tenth end surface that connects the outer circumferential surface 610 and the inner circumferential surface 611. 613.
  • the outer circumferential surface 610 includes a pair of planar planar portions 614 and 615 arranged parallel to each other, and a pair of circular arcuate portions 616 and 617 that connect the planar portion 614 and the planar portion 615. As shown in FIG.
  • the flat parts 614 and 615 are each arranged at a position separated from the central axis ⁇ 1 of the cylindrical part 60 by a predetermined distance L1.
  • the arc surface portions 616 and 617 have a predetermined radius L2 centered on the intersection of the central axis ⁇ 1 of the cylindrical portion 60 and the surface on which the plate portion 61 extends. Distance L1 is smaller than radius L2.
  • the arc surface portions 616 and 617 are arranged concentrically with the cylindrical portion 60. Using the flat parts 614 and 615, the attachment 6 can be rotated about the central axis ⁇ 1 of the cylindrical part 60 using a tool such as a wrench.
  • the center axis ⁇ 1 of the cylindrical portion 60 is set as the rotation axis. Rotation of the fixture 6 can be suppressed.
  • the inner peripheral surface 611 has a regular hexagonal cylindrical shape. By fitting a hexagonal wrench or the like into the cylindrical part 60 so as to contact the inner circumferential surface 611, rotation of the attachment 6 about the central axis ⁇ 1 of the cylindrical part 60 as the rotation axis can be suppressed. .
  • the thickness TK1 of the cylindrical portion 60 and the thickness TK2 of the plate portion 61 are different.
  • the term “thicknesses are different” means that the ratio of the thickness TK2 of the plate-like part 61 to the thickness TK1 of the cylindrical part 60 is less than 1.0 or more than 1.3.
  • the thickness TK1 of the cylindrical portion 60 is equivalent to the distance between the outer circumferential surface 600 and the fourth inner circumferential surface 602.
  • the thickness TK2 of the plate-shaped portion 61 is equivalent to the distance between the ninth end surface 612 and the tenth end surface 613.
  • the thickness TK2 of the plate-like portion 61 is 1 mm or more and 5 mm or less. Thereby, while ensuring the minimum rigidity of the plate-shaped portion 61, it is possible to make the installation space for the mounting tool 6 more compact.
  • the thickness TK2 of the plate-like portion 61 is preferably 2 mm.
  • the bolt 7 includes a body 70 that includes a thread on the outer peripheral surface that can be coupled to a thread groove of the cylindrical part 60, and a longitudinal axis of the body 70.
  • a head 71 connected to one end of the direction and having a larger outer diameter than the body 70.
  • the outer diameter of the body portion 70 is smaller than the diameter D2 of the smallest diameter portion of the through hole TH.
  • the outer diameter of the head 71 is preferably larger than the diameter D2 of the smallest diameter portion of the through hole TH.
  • the head 71 includes a recess 710 on an end surface opposite to the end surface connected to the body 70 .
  • the recess 710 includes an inner wall surface 711 having a regular hexagonal cylindrical shape. The bolt 7 can be tightened by fitting a hexagonal wrench or the like into the recess 710 so as to contact the inner wall surface 711.
  • the attachment tool 6 is inserted into the attachment hole 92 of the attachment target member 9 in a direction facing the second surface 91 of the attachment target member 9 (opposite direction to the direction indicated by arrow Y in the figure).
  • the outer peripheral surface 600 of the cylindrical portion 60 faces the third inner wall surface 132 of the inner wall surface 13 of the shaft member 1 .
  • the bolt 7 is inserted into the through hole TH in a direction facing the first end surface 103 of the shaft member 1. By rotating the bolt 7, the threads of the body part 70 are coupled to the thread grooves of the cylindrical part 60.
  • the head 71 contacts the second stepped surface 133 of the inner wall surface 13 of the shaft member 1 .
  • the plate-like part 61 of the attachment 6 is located on one side when viewed from the through hole TH in the direction along the central axis ⁇ , and the head 71 of the bolt 7 is located along the central axis ⁇ .
  • the thread groove of the cylindrical part 60 inserted into the through hole TH and the thread of the body part 70 inserted into the through hole TH are connected in a state where the thread groove of the cylindrical part 60 inserted into the through hole TH is located on the other side when viewed from the through hole TH in the direction along This allows the follower bearing B and the attachment 6 to be fastened together.
  • FIG. 9 is a flowchart showing each step of the method for manufacturing the shaft member 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a part of the heat pattern in the manufacturing process of the shaft member 1. As shown in FIG. In FIG. 10, the vertical axis indicates temperature. In FIG. 10, the horizontal axis indicates time.
  • the method for manufacturing the shaft member 1 includes the steps of preparing a molded body (step ST1), forming a carburized layer (step ST2), and quenching and hardening the molded body (step ST3).
  • the method for manufacturing the shaft member 1 further includes the steps of tempering the molded product (step ST4) and finishing the molded product by grinding or the like (step ST5).
  • step ST1 it has the shape of the shaft member 1, contains 0.12% by mass or more and 0.39% by mass of carbon, 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less of silicon, and 0.55% by mass.
  • the shaft member 1 includes an outer peripheral surface 12 including an annular first raceway surface P1 having a center axis ⁇ , and an inner wall surface 13 defining a through hole TH including the center axis ⁇ .
  • the through hole TH has a diameter that is 40% or more of the outer diameter of the portion of the shaft member 1 with the smallest outer diameter.
  • the above molded body is prepared by shaping it by cold forging and then adjusting the shape by turning. By forming the compact by cold forging, the grain flow lines of the shaft member 1 become continuous, so that the strength of the shaft member 1 can be ensured.
  • step ST2 the compact prepared in step ST1 is heated in a carburizing atmosphere to a temperature of at least A1 point of the steel and below 900°C to form a carburized layer so as to form at least a part of the surface of the compact.
  • a carburized layer is formed so as to constitute the entire surface of the molded body.
  • the carburizing atmosphere is, for example, an atmosphere in which a hydrocarbon gas such as propane, butane, acetylene, or the like is introduced as an enriching gas into an endothermic modified gas mainly composed of carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen.
  • the process of forming a carburized layer includes, for example, as shown in FIG. 10, a carburizing process and a subsequent quenching and heating process.
  • the temperature is maintained at a temperature above the A1 point of the steel and below 900°C for a predetermined carburizing time Tc.
  • the carburizing time Tc is, for example, 160 minutes.
  • the carbon potential in the atmosphere is maintained at a predetermined value CP1 (eg, 1.1%) during a first time T1 (eg, 130 minutes) in the carburizing time Tc.
  • the carbon potential in the atmosphere is maintained at a predetermined value CP2 (for example, 0.9%) lower than the value CP1 during a second time T2 (for example, 30 minutes) in the carburizing time Tc.
  • the temperature is maintained at a predetermined temperature (for example, 860° C.) during a predetermined quenching heating time Te.
  • the quenching heating time Te is, for example, 30 minutes.
  • the carbon potential in the atmosphere is maintained at a value CP3 (for example, 0.9%), which is equivalent to the value CP2.
  • step ST3 the compact with the carburized layer formed thereon is quench-hardened by cooling the compact from a temperature range above the A1 point of the steel to a temperature range below the MS point.
  • the molded body is quench-hardened by cooling it in oil to a predetermined temperature (for example, 60° C.).
  • step ST4 the molded product quench-hardened in step ST3 is tempered.
  • tempering is performed by heating to a temperature of 175° C. for 120 minutes.
  • step ST5 the molded product tempered in step ST4 is finished by grinding or the like.
  • the abnormal carburization layer grain boundary oxidation layer
  • the outer circumferential surface of the small diameter portion 11 corresponding to the first end 11a is not subjected to grinding. That is, an abnormal carburized layer exists in a region of the small diameter portion 11 that includes the outer circumferential surface corresponding to the first end portion 11a.
  • the shaft member 1 is manufactured through the steps ST1 to ST5.
  • step ST1 above it has the shape of the shaft member 1, contains 0.12% by mass or more and 0.39% by mass of carbon, 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less of silicon, and 0. Contains manganese of .55 mass% or more and 0.95 mass% or less, chromium of 0.60 mass% or more and 1.25 mass% or less, and molybdenum of 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less.
  • a molded body made of steel, the remainder of which is iron and unavoidable impurities, may be prepared. Even in this case, the steps ST2 to ST5 are the same as described above.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a follower bearing module A in Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along IV-IV in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. 11.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view schematically showing the follower bearing module A shown in FIG. 11.
  • the attached member 9 is indicated by a chain line.
  • the central axis ⁇ is indicated by a dashed line.
  • illustration of the attached member 9 is omitted.
  • the small diameter portion 11 of the shaft member 1 has a notch formed to cut out a part of the corner formed by the outer circumferential surface 110 and the third end surface 111. It further includes cutouts 112 and 113.
  • the cutouts 112 and 113 are spaced apart from each other by 180 degrees in the circumferential direction of the small diameter portion 11.
  • the cutouts 112 and 113 each have a rectangular outline when viewed from the axial direction and from the radial direction.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of the attachment 6 in Embodiment 2 of the present disclosure, viewed from the first direction.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of the fixture 6 of FIG. 15 viewed from a second orientation opposite to the first orientation.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of the attachment 6 of FIG. 15 viewed in a direction facing the tenth end surface 613 of the plate-like portion 61.
  • FIG. 11 FIG. 12, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 16, and FIG. It further includes protrusions 63 and 64 that protrude outward in the radial direction.
  • the protrusion 63 is fitted into the notch 112 of the small diameter portion 11 of the shaft member 1 .
  • the protrusion 63 suppresses rotation of the shaft member 1 about the central axis ⁇ or an axis parallel to the central axis ⁇ .
  • the protrusion 64 is fitted into the notch 113 of the small diameter portion 11 .
  • the protrusion 64 suppresses rotation of the shaft member 1 about the central axis ⁇ or an axis parallel to the central axis ⁇ .
  • Such projections 63 and 64 can suppress rotation of the shaft member 1 about the central axis ⁇ or an axis parallel to the central axis ⁇ as the rotation axis.
  • the cylindrical portion 60 further includes a fifth inner circumferential surface 603 connected to the fourth inner circumferential surface 602.
  • the fifth inner circumferential surface 603 has a regular hexagonal cylindrical shape. By fitting a hexagonal wrench or the like into the cylindrical part 60 so as to contact the fifth inner circumferential surface 603, rotation of the attachment 6 about the central axis ⁇ 1 of the cylindrical part 60 as the rotation axis is suppressed. Can be done.
  • the inner circumferential surface 611 of the plate-shaped portion 61 has an arcuate shape that connects the tenth end surface 613 of the plate-shaped portion 61 and the fifth inner circumferential surface 603 of the cylindrical portion 60 .
  • Two plate-like part through holes 618 and 619 are formed in the plate-like part 61.
  • the plate-like part through holes 618 and 619 are arranged at intervals of 180 degrees in the circumferential direction of the cylindrical part 60.
  • the plate-like part through holes 618 and 619 are arranged at positions farther from the central axis ⁇ 1 of the cylindrical part 60 than the protrusions 63 and 64.
  • the number of notches in the small diameter portion 11 and the protrusions of the attachment tool 6 may be one each, or three or more each. Note that the number of notches in the small diameter portion 11 may be greater than the number of protrusions on the attachment tool 6.
  • the method for manufacturing the shaft member 1 (inner member) of the follower bearing B in the second embodiment is the same as the method for manufacturing the shaft member 1 (inner member) in the first embodiment described above.
  • Example 1 According to the method for manufacturing the shaft member 1 (inner member) described above, the shaft member 1 was manufactured from SCM415 specified in JIS G 4053. The grain size number of prior austenite crystal grains in the carburized layer of the manufactured shaft member 1 was measured based on JIS G 0551. First, the shaft member 1 was cut along a cross section intersecting the surface of the shaft member 1. Then, regarding the cross section formed by cutting, for example, after exposing the prior austenite grain boundaries using a corrosive solution such as a saturated aqueous solution of picric acid, the vicinity of the surface of the carburized layer is observed using an optical microscope or the like. The grain size number of prior austenite grains was measured using the following method.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in the carburized layer of the shaft member 1 manufactured by the method for manufacturing the shaft member 1 of the present disclosure.
  • the material was heated to a temperature of 860° C. in the carburizing process.
  • the grain size number of the prior austenite crystal grains is 9.5.
  • FIG. 19 is a diagram showing a comparative example of prior austenite crystal grains in the carburized layer of the shaft member 1.
  • the material was heated to a temperature of 930° C. in the carburizing process.
  • the grain size number of the prior austenite crystal grains is 7.8.
  • the compact in the carburizing process, the compact is heated in a carburizing atmosphere to a temperature above the A1 point of the steel and below 900°C, thereby creating a carburized layer in which the grain size number of prior austenite crystal grains is 8.6 or above. was gotten.
  • FIG. 20 is a schematic diagram of a test piece used in the rotating bending fatigue test in Example 2.
  • FIG. 21 is an enlarged view of the notch N in the test piece of FIG. 20.
  • numbers indicate dimensions (unit: mm).
  • means diameter.
  • R means the radius of curvature.
  • a rotating bending fatigue test was conducted based on JIS Z 2274 using a test piece as shown in FIG. The load frequency was 50kHz. The test was terminated if the test piece did not break until the number of revolutions of the test piece reached 107 times from the start of the test.
  • the test piece has a shape conforming to No. 1 (1-8) test piece specified in JIS Z 2274.
  • a notch N is formed in the parallel portion L of the test piece.
  • the notch N has an opening of 1.44 mm in the longitudinal direction of the test piece and a depth of 0.75 mm in the radial direction of the test piece.
  • the contour C of the notch N connects a pair of inclined surfaces S1 and S2 arranged at an angle of 60 degrees when viewed in the radial direction of the test piece, and connects the inclined surfaces S1 and S2.
  • a curved surface SC having a radius of curvature of 5 mm.
  • a test piece made of SCM415 specified in JIS G4053 was prepared.
  • test pieces Three types were used: one heated to a temperature of 860°C in a carburizing atmosphere, one heated to a temperature of 900°C in a carburizing atmosphere, and one heated to a temperature of 930°C in a carburizing atmosphere.
  • a test piece was prepared. All test pieces were manufactured by forming a carburized layer and then performing a quenching process and a tempering process, as in the manufacturing method of the shaft member 1 described above. The surface of the notch N is in a state where the grinding process is not performed (a state where an abnormal carburized layer exists).
  • JSMS-SD-6-02 Japanese Society of Materials Science's Fatigue Reliability Evaluation Standard for Metallic Materials
  • FIG. 22 is a diagram showing the SN curve obtained in the rotating bending fatigue test in Example 2.
  • the vertical axis indicates stress amplitude on a normal scale.
  • the horizontal axis indicates the number of repetitions on a logarithmic scale.
  • arrows indicate termination of the test.
  • the circles represent each data point of a specimen heated to a temperature of 860°C in a carburizing atmosphere
  • the diamonds represent each data point of a specimen heated to a temperature of 900°C in a carburizing atmosphere
  • the triangles represent each data point of a specimen heated to a temperature of 900°C in a carburizing atmosphere. shows each data point of a specimen heated to a temperature of 930° C.
  • the thick line shows the SN curve of the test piece heated to a temperature of 860°C in a carburizing atmosphere
  • the broken line shows the SN curve of the test piece heated to a temperature of 900°C in a carburizing atmosphere.
  • the dash-dotted line shows the SN curve of the test piece heated to a temperature of 930° C. in a carburizing atmosphere.
  • the fatigue limit of the test piece heated to a temperature of 860°C in a carburizing atmosphere is approximately 547 MPa
  • the fatigue limit of the test piece heated to a temperature of 900°C in a carburizing atmosphere is approximately 529 MPa
  • the fatigue limit of the specimen heated to a temperature of 930° C. in a carburizing atmosphere was about 417 MPa.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in the carburized layer of a test piece heated to a temperature of 860° C. in a carburizing atmosphere. In the example shown in FIG. 23, the grain size number of the prior austenite crystal grains is 9.6.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a test piece heated to a temperature of 900° C. in a carburizing atmosphere. In the example shown in FIG. 24, the grain size number of the prior austenite crystal grains is 8.6.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of prior austenite crystal grains in a carburized layer of a test piece heated to a temperature of 930° C. in a carburizing atmosphere. In the example shown in FIG. 25, the grain size number of the prior austenite crystal grains is 8.0.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the fatigue limit and the grain size number of prior austenite crystal grains.
  • the vertical axis indicates the fatigue limit.
  • the horizontal axis indicates the grain size number of prior austenite crystal grains.
  • the broken line in FIG. 26 is an approximate curve representing the change in fatigue limit with respect to the grain size number of prior austenite crystal grains.
  • the fatigue limit increases rapidly as the grain size number increases up to 8.6 of the prior austenite crystal grains in the carburized layer, but when it exceeds 8.6, The rise is gradual and excellent fatigue limits are obtained. From this, it can be said that in order to obtain a good fatigue limit, it is effective to set the grain size number of the prior austenite crystal grains to 8.6 or higher.

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Abstract

フォロア軸受は、貫通穴を規定する内壁面を含む内方部材と、外輪と、複数の転動体と、を備え、貫通穴において最も径が小さい部分は内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有し、内方部材は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成され、表面の少なくとも一部を構成するように浸炭層を含み、浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は8.6番以上である。

Description

フォロア軸受、フォロア軸受モジュールおよびフォロア軸受の内方部材の製造方法
 本開示は、フォロア軸受、フォロア軸受モジュールおよびフォロア軸受の内方部材の製造方法に関する。本出願は、2022年6月17日出願の日本出願第2022-097876号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 円柱状のスタッドを含むフォロア軸受と、このようなフォロア軸受を被取り付け部材に取り付けるためのフォロア軸受モジュールと、が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開平10-2400号公報 特開2000-346173号公報
 フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができるという取り付けのしやすさが望まれる。併せて、フォロア軸受のスタッド(内方部材)の疲労強度の低下を抑制することが望まれる。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、内方部材の疲労強度の低下を抑制しつつも、取り付けのしやすさに優れたフォロア軸受、フォロア軸受モジュールおよびフォロア軸受の内方部材の製造方法を提供することを目的のひとつとする。
 本開示に従う第1のフォロア軸受は、中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む内方部材と、第1軌道面に対向する円環状の第2軌道面を内周面に含む外輪と、第1軌道面および第2軌道面に沿う円環状の軌道上に第1軌道面および第2軌道面に接触するように配置される複数の転動体と、を備える。貫通穴において最も径が小さい部分は、内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。内方部材は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される。内方部材は、表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含む。浸炭層において、JIS(Japanese Industrial Standards) G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、8.6番以上である。
 本開示のフォロア軸受によれば、内方部材の疲労強度の低下を抑制しつつ、フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができる。
図1は、本開示の実施の形態1におけるフォロア軸受モジュールの概略斜視図である。 図2は、図1中のII-IIで示す断面の概略図である。 図3は、図1中のIII-IIIで示す断面の概略図である。 図4は、図1に示すフォロア軸受モジュールを概略的に示す分解斜視図である。 図5は、本開示の実施の形態1における取り付け具を第1の向きから見た概略斜視図である。 図6は、図5の取り付け具を第1の向きとは反対の第2の向きから見た概略斜視図である。 図7は、図5の取り付け具を板状部の第10端面に対向する向きに見た概略図である。 図8は、筒状部の中心軸を含む平面で切断した図5の取り付け具の概略断面図である。 図9は、軸部材の製造方法の各工程を示すフローチャートである。 図10は、軸部材の製造工程におけるヒートパターンの一部の一例を示す図である。 図11は、本開示の実施の形態2におけるフォロア軸受モジュールの概略斜視図である。 図12は、図11中のIV-IVで示す断面の概略図である。 図13は、図11中のV-Vで示す断面の概略図である。 図14は、図11に示すフォロア軸受モジュールを概略的に示す分解斜視図である。 図15は、本開示の実施の形態2における取り付け具を第1の向きから見た概略斜視図である。 図16は、図15の取り付け具を第1の向きとは反対の第2の向きから見た概略斜視図である。 図17は、図15の取り付け具を板状部の第10端面に対向する向きに見た概略図である。 図18は、本開示の軸部材の製造方法によって製造された軸部材の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。 図19は、軸部材の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の比較例を示す図である。 図20は、実施例2における回転曲げ疲労試験で用いた試験片の概略図である。 図21は、図20の試験片における切り欠きの拡大図である。 図22は、実施例2におけるS-N曲線を示す図である。 図23は、浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。 図24は、浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。 図25は、浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。 図26は、疲労限度と旧オーステナイト結晶粒の粒度番号との関係を示す図である。
 [実施形態の概要]
 最初に本開示の実施形態を列記して説明する。本開示に従う第1のフォロア軸受は、中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む内方部材と、第1軌道面に対向する円環状の第2軌道面を内周面に含む外輪と、第1軌道面および第2軌道面に沿う円環状の軌道上に第1軌道面および第2軌道面に接触するように配置される複数の転動体と、を備える。貫通穴において最も径が小さい部分は、内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。内方部材は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される。内方部材は、表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含む。浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、8.6番以上である。
 内方部材が中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面を含むことにより、すなわち、内方部材に貫通穴が形成されていることにより、貫通穴を利用してフォロア軸受を被取り付け部材に取り付けることが可能になる。これにより、フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができる。内方部材に貫通穴が形成されていることにより、内方部材の疲労強度の低下が懸念されるところ、浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が8.6番以上であって微細であることにより、内方部材の疲労強度の低下を抑制することができる。このように、本開示に従う第1のフォロア軸受によれば、内方部材の疲労強度の低下を抑制しつつ、フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができる。
 また、本開示に従う第2のフォロア軸受は、中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む内方部材と、第1軌道面に対向する円環状の第2軌道面を内周面に含む外輪と、第1軌道面および第2軌道面に沿う円環状の軌道上に第1軌道面および第2軌道面に接触するように配置される複数の転動体と、を備える。貫通穴において最も径が小さい部分は、内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。内方部材は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.35質量%以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される。内方部材は、表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含む。浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、8.6番以上である。
 本開示に従う第2のフォロア軸受においても、上記の本開示に従う第1のフォロア軸受と同様に、内方部材が中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面を含むことにより、すなわち、内方部材に貫通穴が形成されていることにより、貫通穴を利用してフォロア軸受を被取り付け部材に取り付けることが可能になる。これにより、フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができる。内方部材に貫通穴が形成されていることにより、内方部材の疲労強度の低下が懸念されるところ、浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が8.6番以上であって微細であることにより、内方部材の疲労強度の低下を抑制することができる。このように、本開示に従う第2のフォロア軸受によれば、内方部材の疲労強度の低下を抑制しつつ、フォロア軸受を被取り付け部材に容易に取り付けることができる。
 上記フォロア軸受において、浸炭層により構成される内方部材の表面の硬さは700HV以上であってもよい。これにより、内方部材に高い疲労強度を付与することが容易となる。
 上記フォロア軸受において、内方部材は、第1軌道面を外周面に含む大径部と、大径部に、中心軸に沿う方向における端部である第1端部において接続されており、大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、を含んでもよい。浸炭層は、小径部において第1端部に対応する外周面を含むように配置されてもよい。これにより、内方部材において応力が集中しやすい部分の疲労強度の低下を抑制することができる。
 本開示に従うフォロア軸受モジュールは、上記フォロア軸受と、取り付け具と、締結具と、を備える。取り付け具は、ねじ溝を内周面に含む筒状部と、筒状部の軸方向の一方端に配置されており筒状部の径方向の外向きに広がる板状部と、を含む。締結具は、筒状部のねじ溝に結合可能なねじ山を外周面に含む胴部と、胴部の長手方向の一方の端部に接続されており胴部よりも外径が大きい頭部と、を含む。取り付け具の板状部が、中心軸に沿う方向において貫通穴から見て一方側に位置する状態であって、かつ、締結具の頭部が、中心軸に沿う方向において貫通穴から見て他方側に位置する状態で、貫通穴に挿入された筒状部のねじ溝と貫通穴に挿入された胴部のねじ山とが結合することにより、フォロア軸受と取り付け具とが締結可能である。これにより、貫通穴を利用してフォロア軸受を被取り付け部材にさらに容易に取り付けることができる。
 上記フォロア軸受モジュールにおいて、取り付け具は、筒状部と板状部と接続する円弧状部をさらに含んでもよい。円弧状部の曲率半径は、0.5mm以上1.5mm以下であってもよい。円弧状部の曲率半径が0.5mm以上であることにより、筒状部と板状部との間における応力の集中を抑制することができる。円弧状部の曲率半径が1.5mm以下であることにより、フォロア軸受の内方部材における貫通穴に取り付け具の筒状部が挿入される際の内方部材と取り付け具との干渉を抑制することができる。
 本開示に従うフォロア軸受の内方部材の製造方法において、内方部材は、中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む。貫通穴において最も径が小さい部分は、内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。内方部材の製造方法は、内方部材の形状を有し、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される成形体を準備する工程と、成形体を浸炭雰囲気中で鋼のA1点以上900℃以下の温度に加熱することにより成形体の表面の少なくとも一部を構成するように浸炭層を形成する工程と、浸炭層が形成された成形体を鋼のA1点以上の温度域からMS点以下の温度域に冷却することにより、成形体を焼入硬化する工程と、を含む。これにより、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が8.6番以上である浸炭層を、表面の少なくとも一部を構成するように含む内方部材を容易に製造することができる。
 [実施形態の具体例]
 次に、本開示のフォロア軸受の具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。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返さない。
 (実施の形態1)
 〔フォロア軸受モジュール〕
 まず、本開示の実施の形態1について説明する。図1は、本開示の実施の形態1におけるフォロア軸受モジュールAの概略斜視図である。図2は、図1中のII-IIで示す断面の概略図である。図3は、図1中のIII-IIIで示す断面の概略図である。図4は、図1に示すフォロア軸受モジュールAを概略的に示す分解斜視図である。
 図1および以下に示す図において、Y方向は、フォロア軸受Bの回転軸に平行な方向を示す。X方向およびZ方向は、Y方向に直行する。X方向とZ方向とは、互いに直交する。図1において、被取り付け部材9を一点鎖線で示す。図2および図3において、中心軸δを一点鎖線で示す。図4において、被取り付け部材9の図示を省略している。
 図1、図2、図3および図4を併せて参照して、実施の形態1におけるフォロア軸受モジュールAは、フォロア軸受Bと、取り付け具6と、締結具としてのボルト7と、を含む。フォロア軸受モジュールAは、所定の厚みを有する被取り付け部材9に取り付けられている。被取り付け部材9は、第1面90と、第1面90と平行に配置されており第1面90が向く向きとは反対の向きを向く第2面91と、第1面90から第2面91まで貫通する取り付け穴92を規定する内壁面93と、を含む。フォロア軸受Bは、取り付け穴92を利用して、被取り付け部材9に取り付けられる。取り付け穴92は、丸穴状である。内壁面93は、円筒状の形状を有する。このような取り付け穴92は、例えば、内壁面93が段差面を含む場合の取り付け穴よりも容易に形成することができる。
 <フォロア軸受>
 図2および図3を併せて参照して、フォロア軸受Bは、軸部材1(内方部材)と、外輪2と、複数のころ3(転動体)と、保持器4と、側板5と、を備える。軸部材1は、大径部10と、大径部10に接続されており、大径部10の外径よりも小さい外径を有する小径部11と、を含む。外径または径は、直径であってもよいし、円相当径(軸部材1を軸方向に垂直な平面で切断したときの断面において対象の構成に対応する面積を有する円の直径)であってもよい。
 大径部10は、第1外周面100と、第1外周面100の径よりも小さい径を有する第2外周面101と、第1外周面100と第2外周面101とを接続する第1段差面102と、第1外周面100の端縁に接続された第1端面103と、第2外周面101の端縁に接続された第2端面104と、を含む。第1外周面100と第2外周面101とは、円筒状の形状を有する。第1外周面100と第2外周面101とは、同心に配置されている。第2外周面101は、中心軸δを有する円環状の第1軌道面P1を含む。すなわち、大径部10は、第1軌道面P1を外周面に含む。なお、第1外周面100は、多角形または楕円形の筒状の形状を有してもよい。第1端面103と第2端面104とは、平行である。
 小径部11は、中心軸δに沿う方向における端部である第1端部11aにおいて大径部10の第2端面104に接続されている。小径部11は、被取り付け部材9における取り付け穴92に嵌め合い可能な程度の外径D1を有する。小径部11は、大径部10と同心に配置されている。小径部11は、一方の端縁が大径部10の第2端面104に接続された外周面110と、外周面110において大径部10の第2端面104に接続された端縁とは反対の端縁に接続された第3端面111と、を含む。外周面110は、円筒状の形状を有する。なお、外周面110は、多角形または楕円形の筒状の形状を有してもよい。第3端面111は、第1端面103と平行である。第1端部11aには、取り付け穴92に嵌め合う領域よりも外径の大きい部分11bが形成されている。
 軸部材1は、第1軌道面P1を含む外周面12と、中心軸δを含む貫通穴THを規定する内壁面13と、を含む。外周面12は、大径部10の第1外周面100および第2外周面101と、小径部11の外周面110と、を含む。
 貫通穴THは、大径部10の第1端面103から小径部11の第3端面111まで貫通する。貫通穴THを規定する内壁面13は、大径部10の第1端面103に接続された第1内壁面130と、第2内壁面131と、小径部11の第3端面111に接続された第3内壁面132と、第1内壁面130と第2内壁面131とを接続する第2段差面133と、第2内壁面131と第3内壁面132とを接続する第3段差面134と、を含む。第1内壁面130と第2内壁面131と第3内壁面132とは、円筒状の形状を有する。第3内壁面132は、第1内壁面130の径よりも小さい径を有する。第2内壁面131は、第3内壁面132の径よりも小さい径を有する。第1内壁面130、第2内壁面131および第3内壁面132は、円筒状の形状を有する。なお、第1内壁面130、第2内壁面131および第3内壁面132は、多角形または楕円形の筒状の形状を有してもよい。
 貫通穴THにおいて最も径が小さい部分は、軸部材1において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。貫通穴THにおいて最も径が小さい部分は、貫通穴THにおいて呼び径が最も小さい部分であってもよいし、貫通穴THの径が局所的に最も小さい部分であってもよいし、中心軸δに沿う方向における位置に対する貫通穴THの径の推移をみたときに貫通穴THの径の移動平均値が最も小さい部分であってもよい。軸部材1において最も外径が小さい部分は、軸部材1において呼び径が最も小さい部分であってもよいし、軸部材1の外径が局所的に最も小さい部分であってもよいし、中心軸δに沿う方向における位置に対する軸部材1の外径の推移をみたときに軸部材1の外径の移動平均値が最も小さい部分であってもよい。
 本実施の形態において、貫通穴THにおいて最も径が小さい部分(呼び径が最も小さい部分)である、第2内壁面131に対応する部分は、軸部材1において最も外径が小さい部分(呼び径が最も小さい部分)である小径部11の外径D1の40%以上である径D2を有する。例えば、小径部11の外径D1が8mmである場合には貫通穴THにおいて最も径が小さい部分の径D2は3.3mmであり、小径部11の外径D1が10mmである場合には貫通穴THにおいて最も径が小さい部分の径D2は4.4mmであり、小径部11の外径D1が12mmである場合には貫通穴THにおいて最も径が小さい部分の径D2の径は5.4mmである。径D2は、例えば、小径部11の外径D1の40%以上65%以下である。
 軸部材1は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05 質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される。「不可避不純物」とは、おおむね、金属製品において、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入するもので、本来は不要なものであるが、完全に除去することは困難であり、やむを得ないものとして許容されている不純物である。
 軸部材1は、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.35質量%以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる組成を有する鋼から構成されてもよい。軸部材1は、例えば、JIS G 4053に規定されるSCr415、SCr420、SCr430、SCr435、SCM415、SCM418、SCM420、SCM421、SCM425、SCM430、SCM432またはSCM435から構成される。
 軸部材1は、表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含む。浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号(以下、単に「旧オーステナイト結晶粒の粒度番号」と呼ぶ。)は、8.6番以上である。浸炭層により構成される軸部材1の表面の硬さは、例えば、700HV以上である。本実施の形態において、浸炭層は、小径部11において第1端部11aに対応する外周面を含むように配置される。なお、軸部材1は、上記に限られず、一律の外径を有してもよい。
 図1、図2、図3および図4を併せて参照して、外輪2は、外周面20と、外周面20の一方の端縁に接続された第4端面21と、外周面20の他方の端縁に接続された第5端面22と、を含む。第4端面21と第5端面22とは、平行である。外輪2は、第4端面21に接続された第1内周面23と、第1内周面23の径よりも小さい径を有する第2内周面24と、第5端面22に接続されており、第2内周面24の径よりも大きい径を有する第3内周面25と、第1内周面23と第2内周面24とを接続する第4段差面26と、第2内周面24と第3内周面25とを接続する第5段差面27と、を含む。
 第1内周面23の径と第3内周面25の径とは、同一(通常の寸法公差の範囲の誤差を含んでもよい)である。第1内周面23の径と第3内周面25の径とは異なっていてもよい。外周面20と第1内周面23と第2内周面24と第3内周面25とは、同心に配置されている。第1内周面23は、軸部材1の大径部10の第1外周面100に対向する。第2内周面24は、大径部10の第2外周面101に対向する。第3内周面25は、側板5に対向する。第2内周面24は、第1軌道面P1に対向する円環状の第2軌道面P2を含む。すなわち、外輪2は、第2軌道面P2を第2内周面24に含む。第2軌道面P2は、中心軸δと共通する中心軸を有する。すなわち、中心軸δは、フォロア軸受Bの回転軸である。外輪2は、鋼から構成される。外輪2の第2軌道面P2を含む領域は焼入硬化されている。外輪2は、第2軌道面P2を含む一部のみが焼入硬化されていてもよいし、全体が焼入硬化されていてもよい。
 ころ3は、第1軌道面P1および第2軌道面P2に沿う円環状の軌道上に第1軌道面P1および第2軌道面P2に接触するように配置される。ころ3は、中実円筒状の形状を有する。ころ3は、外周面30と、外周面30の両端縁に接続された一対の端面31,32と、を含む。ころ3の端面31,32は、球面状であってもよい。ころ3は、例えば、軸受鋼等の鋼から構成される。ころ3は、焼入硬化されている。なお、転動体としてころ3の代わりにボールを用いてもよい。
 保持器4は、ころ3が第1軌道面P1および第2軌道面P2に沿う円環状の軌道上に第1軌道面P1および第2軌道面P2に接触し、隣り合うころ3同士が接触しないようにころ3を保持する。保持器4は、円環状の形状を有する。保持器4は、軸部材1と外輪2とに挟まれる空間において、軸部材1および外輪2と同心に配置されている。保持器4は、周方向において等間隔に配置された複数のポケット40を含む。複数のポケット40の各々には、ころ3が1つずつ配置されている。保持器4は、例えば、鋼から構成される。保持器4は、樹脂から構成されてもよい。
 側板5は、円環状の形状を有する。側板5は、外周面50と、内周面51と、外周面50および内周面51の一方の端縁に接続された第6端面52と、外周面50および内周面51の他方の端縁に接続された第7端面53と、を含む。外周面50と内周面51とは、同心に配置されている。第6端面52と第7端面53とは、平行である。側板5は、軸部材1の小径部11に圧入される。圧入とは、側板5が軸部材1の小径部11に固定される程度に嵌め合わされた状態をいう。側板5の内周面51は、小径部11の外径D1よりも若干大きい径を有する。側板5の内周面51は、小径部11の外径の大きい部分11bに嵌め合い可能な程度の径を有する。側板5は、外径の大きい部分11bにおいて圧入され、固定される。側板5は、第6端面52で大径部10の第2端面104に接触するように配置される。側板5は、例えば、鋼から構成される。側板5は、焼入硬化されていてもよい。
 <取り付け具>
 図5は、本開示の実施の形態1における取り付け具6を第1の向きから見た概略斜視図である。図6は、図5の取り付け具6を第1の向きとは反対の第2の向きから見た概略斜視図である。図7は、図5の取り付け具6を板状部61の第10端面613に対向する向きに見た概略図である。図8は、筒状部60の中心軸δ1を含む平面で切断した図5の取り付け具6の概略断面図である。
 図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7および図8を併せて参照して、取り付け具6は、筒状部60と、筒状部60の軸方向の一方端に配置されており筒状部60の径方向の外向きに広がる板状部61と、筒状部60と板状部61と接続する円弧状部62と、を含む。円弧状部62の曲率半径R1は、0.5mm以上1.5mm以下である。取り付け具6は、例えば、冷間鍛造によって成形される。
 筒状部60は、フォロア軸受モジュールAに組み立てられた状態において、軸部材1の貫通穴TH内に配置される。筒状部60は、貫通穴THにおいて第3内壁面132に対応する部分の内部に配置される。筒状部60は、外周面600と、外周面600に接続された第8端面601と、第8端面601に接続された第4内周面602を含む。外周面600は、円筒状の形状を有する。外周面600の径は、内壁面13の第2内壁面131の径よりも大きい。外周面600の径は、軸部材1の内壁面13の第3内壁面132の径よりも小さい。第8端面601は、筒状部60が貫通穴TH内に挿入される際の挿入方向と同じ向きを向く。第4内周面602には、ねじ溝が形成されている。すなわち、筒状部60は、ねじ溝を第4内周面602に含む。
 板状部61は、筒状部60の中心軸δ1と直交するように配置されている。板状部61は、外周面610と、内周面611と、外周面610と円弧状部62とを接続する第9端面612と、外周面610と内周面611とを接続する第10端面613と、を含む。外周面610は、互いに平行に配置された平面状の一対の平面部614,615と、平面部614と平面部615とを接続する円弧状の一対の円弧面部616,617と、を含む。図7に示すように、平面部614,615は、それぞれ、筒状部60の中心軸δ1から所定の距離L1だけ離れた位置に配置されている。円弧面部616,617は、筒状部60の中心軸δ1と板状部61が広がる面との交点を中心として所定の半径L2を有する。距離L1は、半径L2よりも小さい。円弧面部616,617は、筒状部60と同心に配置されている。平面部614,615を利用して、レンチなどの工具を用いて取り付け具6を筒状部60の中心軸δ1を回転軸として回転することができる。平面部614,615に一対の挟み部材(図示しない)が接触するように板状部61の外周面610を一対の挟み込み部材によって挟むことにより、筒状部60の中心軸δ1を回転軸とする取り付け具6の回転を抑制することができる。
 内周面611は、正六角形の筒状の形状を有する。内周面611に接触するように六角棒スパナなどを筒状部60の内部に嵌め込むことにより、筒状部60の中心軸δ1を回転軸とする取り付け具6の回転を抑制することができる。
 図2および図3を併せて参照して、筒状部60の厚さTK1と板状部61の厚さTK2とは、異なる。厚さが異なるとは、筒状部60の厚さTK1に対して、板状部61の厚さTK2の比率が1.0未満または1.3超えであることをいう。筒状部60の厚さTK1は、外周面600と第4内周面602との間隔と同等である。板状部61の厚さTK2は、第9端面612と第10端面613との間隔と同等である。板状部61の厚さTK2は、1mm以上5mm以下である。これにより、最低限の板状部61の剛性を確保しつつも、取り付け具6の設置スペースのコンパクト化を図ることができる。板状部61の厚さTK2は、好ましくは、2mmである。
 <ボルト>
 図1、図2、図3および図4を併せて参照して、ボルト7は、筒状部60のねじ溝に結合可能なねじ山を外周面に含む胴部70と、胴部70の長手方向の一方の端部に接続されており胴部70よりも外径が大きい頭部71と、を含む。胴部70の外径は、貫通穴THにおいて最も径が小さい部分の径D2よりも小さい。頭部71の外径は、好ましくは、貫通穴THにおいて最も径が小さい部分の径D2よりも大きい。頭部71は、胴部70に接続された端面とは反対の端面に凹部710を含む。凹部710は、正六角形の筒状の形状を有する内壁面711を含む。内壁面711に接触するように六角棒スパナなどを凹部710の内部に嵌め込むことにより、ボルト7を締め付けることができる。
 〔フォロア軸受の取り付け手順〕
 次に、フォロア軸受Bを被取り付け部材9に取り付ける際の取り付け手順の一例について簡単に説明する。まず、組み立てられたフォロア軸受Bの軸部材1の小径部11を、被取り付け部材9の第1面90に対向する向き(図中の矢印Yで示す向き)に被取り付け部材9の取り付け穴92内に挿入する。小径部11の外周面110は、取り付け穴92の内壁面93に対向する。側板5の第7端面53は、被取り付け部材9の第1面90に接触する。このとき、外輪2は被取り付け部材9に接触しない。
 続いて、取り付け具6を、被取り付け部材9の第2面91に対向する向き(図中の矢印Yで示す向きとは反対の向き)に被取り付け部材9の取り付け穴92内に挿入する。筒状部60の外周面600は、軸部材1の内壁面13の第3内壁面132に対向する。ボルト7を、軸部材1の第1端面103に対向する向きに貫通穴TH内に挿入する。ボルト7を回転することにより、胴部70のねじ山を筒状部60のねじ溝に結合する。頭部71は、軸部材1の内壁面13の第2段差面133に接触する。
 このように、取り付け具6の板状部61が、中心軸δに沿う方向において貫通穴THから見て一方側に位置する状態であって、かつ、ボルト7の頭部71が、中心軸δに沿う方向において貫通穴THから見て他方側に位置する状態で、貫通穴THに挿入された筒状部60のねじ溝と貫通穴THに挿入された胴部70のねじ山とが結合することにより、フォロア軸受Bと取り付け具6とが締結可能である。
 〔フォロア軸受の軸部材の製造方法〕
 図9は、軸部材1の製造方法の各工程を示すフローチャートである。図10は、軸部材1の製造工程におけるヒートパターンの一部の一例を示す図である。図10において縦軸は温度を示す。図10において横軸は時間を示す。続いて、図9および図10を参照しながら、上記説明したフォロア軸受Bの軸部材1(内方部材)の製造方法について説明する。軸部材1の製造方法は、成形体を準備する工程(ステップST1)と、浸炭層を形成する工程(ステップST2)と、成形体を焼入硬化する工程(ステップST3)と、を含む。軸部材1の製造方法は、成形品を焼戻しする工程(ステップST4)と、成形品を研削などにより仕上げる工程(ステップST5)と、をさらに含む。
 ステップST1において、軸部材1の形状を有し、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼(以下、ステップST1~ステップST5において単に「鋼」と呼ぶ。)から構成される成形体を準備する。軸部材1は、中心軸δを有する円環状の第1軌道面P1を含む外周面12と、中心軸δを含む貫通穴THを規定する内壁面13と、を含む。貫通穴THは、軸部材1において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有する。例えば、冷間鍛造によって成形した後に旋削により形状を調整することにより、上記の成形体を準備する。冷間鍛造によって成形体を成形することにより、軸部材1の鍛流線が連続になることから、軸部材1の強度を確保することができる。
 次に、ステップST2において、ステップST1において準備した成形体を浸炭雰囲気中で鋼のA1点以上900℃以下の温度に加熱することにより成形体の表面の少なくとも一部を構成するように浸炭層を形成する。本実施の形態では、成形体の表面全域を構成するように浸炭層が形成される。浸炭雰囲気は、例えば、一酸化炭素、水素、窒素を主成分とする吸熱型変性ガスに、エンリッチガスとしてプロパン、ブタン、アセチレン、などの炭化水素系ガスが導入された雰囲気である。浸炭層を形成する工程は、例えば、図10に示すように、浸炭工程と、次いで行われる焼入加熱工程と、を含む。
 浸炭工程において、温度は、所定の浸炭時間Tcの間、鋼のA1点以上900℃以下の温度に維持される。浸炭時間Tcは、例えば、160分である。浸炭工程において、雰囲気中のカーボンポテンシャルは、浸炭時間Tcにおける第1の時間T1(例えば、130分間)では所定の値CP1(例えば、1.1%)に維持される。その後、雰囲気中のカーボンポテンシャルは、浸炭時間Tcにおける第2の時間T2(例えば、30分間)では値CP1よりも低い所定の値CP2(例えば、0.9%)に維持される。
 焼入加熱工程において、温度は、所定の焼入加熱時間Teの間、所定の温度(例えば、860℃)に維持される。焼入加熱時間Teは、例えば、30分である。焼入加熱時間において、雰囲気中のカーボンポテンシャルは、値CP2と同等の値CP3(例えば、0.9%)に維持される。
 ステップST3において、浸炭層が形成された成形体を鋼のA1点以上の温度域からMS点以下の温度域に冷却することにより、成形体を焼入硬化する。例えば、所定の温度(例えば、60℃)まで油中で冷却することにより、成形体を焼入硬化する。
 ステップST4において、ステップST3において焼入硬化した成形品を焼戻しする。例えば、175℃の温度に120分間加熱することにより焼戻しする。
 ステップST5において、ステップST4において焼戻しした成形品を研削などにより仕上げる。例えば、軸部材1の大径部10において第1軌道面P1を含む外周面に研削加工を施すことにより、浸炭処理によって生じた浸炭異常層(粒界酸化層)を除去する。このとき、小径部11において第1端部11aに対応する外周面には研削加工が施されない。すなわち、小径部11において第1端部11aに対応する外周面を含む領域には、浸炭異常層が存在する。このようなステップST1~ステップST5における工程を経て、軸部材1が製造される。
 なお、上記のステップST1において、軸部材1の形状を有し、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.35質量%以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される成形体を準備してもよい。この場合であっても、ステップST2~ステップST5における工程は、上記と同様である。
 (実施の形態2)
 続いて、本開示の実施の形態2について説明する。図11は、本開示の実施の形態2におけるフォロア軸受モジュールAの概略斜視図である。図12は、図11中のIV-IVで示す断面の概略図である。図13は、図11中のV-Vで示す断面の概略図である。図14は、図11に示すフォロア軸受モジュールAを概略的に示す分解斜視図である。図11において、被取り付け部材9を一点鎖線で示す。図12および図13において、中心軸δを一点鎖線で示す。図14において、被取り付け部材9の図示を省略している。
 〔フォロア軸受モジュール〕
 図11、図12および図14を併せて参照して、軸部材1の小径部11は、外周面110および第3端面111により形成される角部の一部を切り欠くように形成された切り欠き112,113をさらに含む。切り欠き112,113は、互いに小径部11の周方向に180度間隔を空けて配置されている。切り欠き112,113は、それぞれ、軸方向から見ても径方向から見ても矩形状の輪郭を有する。
 図15は、本開示の実施の形態2における取り付け具6を第1の向きから見た概略斜視図である。図16は、図15の取り付け具6を第1の向きとは反対の第2の向きから見た概略斜視図である。図17は、図15の取り付け具6を板状部61の第10端面613に対向する向きに見た概略図である。
 図11、図12、図14、図15、図16および図17を併せて参照して、取り付け具6は、筒状部60の外周面600において板状部61に近い部分から筒状部60の径方向の外向きに突出する突起部63,64をさらに含む。突起部63は、軸部材1の小径部11の切り欠き112の内部に嵌め込まれる。突起部63は、切り欠き112の内壁面に干渉することにより、中心軸δまたは中心軸δに平行な軸線を回転軸とする軸部材1の回転を抑制する。突起部64は、小径部11の切り欠き113の内部に嵌め込まれる。突起部64は、切り欠き113の内壁面に干渉することにより、中心軸δまたは中心軸δに平行な軸線を回転軸とする軸部材1の回転を抑制する。このような突起部63,64によって、中心軸δまたは中心軸δに平行な軸線を回転軸とする軸部材1の回転を抑制することができる。
 図12、図13、図14、図15、図16および図17を併せて参照して、筒状部60は、第4内周面602に接続された第5内周面603をさらに含む。第5内周面603は、正六角形の筒状の形状を有する。第5内周面603に接触するように六角棒スパナなどを筒状部60の内部に嵌め込むことにより、筒状部60の中心軸δ1を回転軸とする取り付け具6の回転を抑制することができる。板状部61の内周面611は、板状部61の第10端面613と筒状部60の第5内周面603とを接続する円弧状の形状を有する。
 板状部61には、2つの板状部貫通穴618,619が形成されている。板状部貫通穴618,619は、筒状部60の周方向に180度間隔を空けて配置されている。板状部貫通穴618,619は、筒状部60の中心軸δ1に対して突起部63,64よりも遠い位置に配置されている。取り付け具6にこのような板状部貫通穴618,619が形成されていることにより、例えば、プレス成形により取り付け具6を製造する際に、板状部貫通穴618,619を利用して板状部61の一部を変形させることにより突起部63,64を容易に形成することができる。なお、必要に応じて、小径部11の切り欠きおよび取り付け具6の突起部は1つずつであってもよいし、それぞれ3つ以上であってもよい。なお、小径部11の切り欠きの数の方が取り付け具6の突起部の数より多くてもよい。
 〔フォロア軸受の取り付け手順〕
 実施の形態2におけるフォロア軸受Bの取り付け手順について、上記の実施の形態1におけるフォロア軸受Bの取り付け手順に以下補足する。取り付け具6の突起部63,64が軸部材1の小径部11の切り欠き112,113の内部に嵌め込まれるように、取り付け具6を被取り付け部材9の取り付け穴92内に挿入する。ボルト7による締め付け時において、小径部11の切り欠き112,113に嵌め合わされた突起部63,64が引っ掛かることにより、取り付け具6の回転が抑制される。これにより、ボルト7と取り付け具6とのいわゆる供回りを抑制することができる。
 実施の形態2におけるフォロア軸受Bの軸部材1(内方部材)の製造方法は、上記説明した実施の形態1における軸部材1(内方部材)の製造方法と同様である。
 (実施例1)
 上記の軸部材1(内方部材)の製造方法に従って、JIS G 4053に規定されるSCM415から軸部材1を製造した。製造した軸部材1の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を、JIS G 0551に基づいて測定した。まず、軸部材1の表面に交差する断面で軸部材1を切断した。そして、切断によって形成された断面について、例えば、ピクリン酸飽和水溶液などの腐食液を用いて旧オーステナイト粒界を現出させた後に、光学的顕微鏡などを用いて浸炭層の表面付近を観察することにより旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を測定した。
 図18は、本開示の軸部材1の製造方法によって製造された軸部材1の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。図18に示す例は、浸炭工程において860℃の温度に加熱したものである。図18に示す例において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は9.5番である。図19は、軸部材1の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の比較例を示す図である。図19に示す例は、浸炭工程において930℃の温度に加熱したものである。図19に示す例において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は7.8番である。
 図18に示すように、浸炭工程において成形体を浸炭雰囲気中で鋼のA1点以上900℃以下の温度に加熱することにより、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が8.6番以上である浸炭層が得られた。
 (実施例2)
 図20は、実施例2における回転曲げ疲労試験で用いた試験片の概略図である。図21は、図20の試験片における切り欠きNの拡大図である。図20および図21において、数字は寸法(単位はmm)を示す。図20および図21において「φ」は直径を意味する。図20および図21において「R」は曲率半径を意味する。図20に示すような試験片を用いて、JIS Z 2274に基づいて回転曲げ疲労試験を行った。負荷周波数は、50kHzとした。試験片の回転数が試験開始から10回に到達するまで試験片が破断しなければ試験を打ち切った。
 図20を参照して、試験片は、JIS Z 2274に規定される1号(1-8)試験片に準拠した形状を有する。試験片の平行部Lには、切り欠きNが形成されている。図21を参照して、切り欠きNは、試験片の長手方向に1.44mmである開口と、試験片の径方向に0.75mmである深さと、を有する。切り欠きNの輪郭Cは、試験片の径方向に見て、60度の角度をなすように配置された一対の傾斜面S1,S2と、傾斜面S1と傾斜面S2とを接続し0.5mmの曲率半径を有する曲面SCと、を含む。試験片として、JIS G 4053に規定されるSCM415から構成されたものを準備した。試験片として、浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱したものと、浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱したものと、浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱したものと、の3種類の試験片を準備した。いずれの試験片も、上記の軸部材1の製造方法のように、浸炭層を形成した後に、焼入工程および焼戻工程を実施することにより作製された。切り欠きNの表面は、研削加工が施されていない状態(浸炭異常層が存在する状態)となっている。これらの試験片を用いて行った回転曲げ疲労試験で得られた結果を日本材料学会の金属材料疲労信頼性評価標準(JSMS-SD-6-02)に記載の回帰モデルに当てはめることによりS-N曲線を得た。
 図22は、実施例2における回転曲げ疲労試験で得られたS-N曲線を示す図である。図22において縦軸は応力振幅を普通目盛で示す。図22において横軸は繰り返し数を対数目盛で示す。図22において、矢印は試験の打ち切りを示す。図22において、丸形は浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱した試験片の各データ点を示し、ひし形は浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱した試験片の各データ点を示し、三角形は浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱した試験片の各データ点を示す。図22において、太線は浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱した試験片のS-N曲線を示し、破線は浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱した試験片のS-N曲線を示し、一点鎖線は浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱した試験片のS-N曲線を示す。
 図22に示すように、浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱した試験片の疲労限度は約547MPaであり、浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱した試験片の疲労限度は約529MPaであり、浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱した試験片の疲労限度は約417MPaであった。
 図23は、浸炭雰囲気中で860℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。図23に示す例において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は9.6番である。図24は、浸炭雰囲気中で900℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。図24に示す例において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は8.6番である。図25は、浸炭雰囲気中で930℃の温度に加熱した試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の一例を示す図である。図25に示す例において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は8.0番である。
 図26は、疲労限度と旧オーステナイト結晶粒の粒度番号との関係を示す図である。図26において縦軸は疲労限度を示す。図26において横軸は旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を示す。図26における破線は、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号に対する疲労限度の推移を表した近似曲線である。図22における各S-N曲線から得られる疲労限度と各試験片を加熱した温度との関係を得た後に、各試験片を加熱した温度を各試験片の浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号に置き換えることにより、疲労限度と旧オーステナイト結晶粒の粒度番号との関係を得た。図26に示すように、浸炭層における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が8.6番までは、粒度番号の上昇に伴って疲労限度が急激に上昇する一方で、8.6番を超えると、上昇が緩やかとなるとともに、優れた疲労限度が得られる。このことから、良好な疲労限度を得るためには、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を8.6番以上とすることが有効であるといえる。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は、請求の範囲によって規定され、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。
 1 軸部材(内方部材)、2 外輪、3 ころ(転動体)、4 保持器、5 側板、6 取り付け具、7 ボルト、9 被取り付け部材、10 大径部、11 小径部、11a 第1端部、11b 部分、12 外周面、13 内壁面、20 外周面、21 第4端面、22 第5端面、23 第1内周面、24 第2内周面、25 第3内周面、26 第4段差面、27 第5段差面、30 外周面、31 端面、32 端面、40 ポケット、50 外周面、51 内周面、52 第6端面、53 第7端面、60 筒状部、61 板状部、62 円弧状部、63 突起部、64 突起部、70 胴部、71 頭部、90 第1面、91 第2面、92 取り付け穴、93 内壁面、100 第1外周面、101 第2外周面、102 第1段差面、103 第1端面、104 第2端面、110 外周面、111 第3端面、112 切り欠き、113 切り欠き、130 第1内壁面、131 第2内壁面、132 第3内壁面、133 第2段差面、134 第3段差面、600 外周面、601 第8端面、602 第4内周面、603 第5内周面、610 外周面、611 内周面、612 第9端面、613 第10端面、614 平面部、615 平面部、616 円弧面部、617 円弧面部、618 板状部貫通穴、619 板状部貫通穴、710 凹部、711 内壁面、A フォロア軸受モジュール、B フォロア軸受、C 輪郭、D1 外径、D2 径、L 平行部、L1 距離、L2 半径、N 切り欠き、P1 第1軌道面、P2 第2軌道面、S1 傾斜面、S2 傾斜面、SC 曲面、T1 第1の時間、T2 第2の時間、TH 貫通穴、TK1 厚さ、TK2 厚さ、Tc 浸炭時間、Te 焼入加熱時間、Y 矢印、δ 中心軸、δ1 中心軸。

Claims (7)

  1.  中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、前記中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む内方部材と、
     前記第1軌道面に対向する円環状の第2軌道面を内周面に含む外輪と、
     前記第1軌道面および前記第2軌道面に沿う円環状の軌道上に前記第1軌道面および前記第2軌道面に接触するように配置される複数の転動体と、を備え、
     前記貫通穴において最も径が小さい部分は、前記内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有し、
     前記内方部材は、
     0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成され、
     表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含み、
     前記浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、8.6番以上である、フォロア軸受。
  2.  中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、前記中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含む内方部材と、
     前記第1軌道面に対向する円環状の第2軌道面を内周面に含む外輪と、
     前記第1軌道面および前記第2軌道面に沿う円環状の軌道上に前記第1軌道面および前記第2軌道面に接触するように配置される複数の転動体と、を備え、
     前記貫通穴において最も径が小さい部分は、前記内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有し、
     前記内方部材は、
     0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.35質量%以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成され、
     表面の少なくとも一部を構成するように、0.60質量%以上1.20質量%以下の炭素を含有する浸炭層を含み、
     前記浸炭層において、JIS G 0551に規定される旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、8.6番以上であるフォロア軸受。
  3.  前記浸炭層により構成される前記内方部材の表面の硬さは700HV以上である、請求項1または請求項2に記載のフォロア軸受。
  4.  前記内方部材は、
     前記第1軌道面を外周面に含む大径部と、
     前記大径部に、前記中心軸に沿う方向における端部である第1端部において接続されており、前記大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、を含み、
     前記浸炭層は、前記小径部において前記第1端部に対応する外周面を含むように配置される、請求項1または請求項2に記載のフォロア軸受。
  5.  請求項1または請求項2に記載のフォロア軸受と、
     取り付け具と、
     締結具と、を備え、
     前記取り付け具は、
     ねじ溝を内周面に含む筒状部と、
     前記筒状部の軸方向の一方端に配置されており前記筒状部の径方向の外向きに広がる板状部と、を含み、
     前記締結具は、
     前記筒状部の前記ねじ溝に結合可能なねじ山を外周面に含む胴部と、
     前記胴部の長手方向の一方の端部に接続されており前記胴部よりも外径が大きい頭部と、を含み、
     前記取り付け具の前記板状部が、前記中心軸に沿う方向において前記貫通穴から見て一方側に位置する状態であって、かつ、前記締結具の前記頭部が、前記中心軸に沿う方向において前記貫通穴から見て他方側に位置する状態で、前記貫通穴に挿入された前記筒状部の前記ねじ溝と前記貫通穴に挿入された前記胴部の前記ねじ山とが結合することにより、前記フォロア軸受と前記取り付け具とが締結可能である、フォロア軸受モジュール。
  6.  前記取り付け具は、前記筒状部と前記板状部と接続する円弧状部をさらに含み、
     前記円弧状部の曲率半径は、0.5mm以上1.5mm以下である、請求項5に記載のフォロア軸受モジュール。
  7.  フォロア軸受の内方部材の製造方法であって、
     前記内方部材は、中心軸を有する円環状の第1軌道面を含む外周面と、前記中心軸を含む貫通穴を規定する内壁面と、を含み、
     前記貫通穴において最も径が小さい部分は、前記内方部材において最も外径が小さい部分の外径の40%以上である径を有し、
     前記内方部材の製造方法は、
     前記内方部材の形状を有し、0.12質量%以上0.39質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.40質量%以下の珪素と、0.55質量%以上0.95質量%以下のマンガンと、0.60質量%以上1.25質量%以下のクロムと、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる鋼から構成される成形体を準備する工程と、
     前記成形体を浸炭雰囲気中で前記鋼のA1点以上900℃以下の温度に加熱することにより前記成形体の表面の少なくとも一部を構成するように浸炭層を形成する工程と、
     前記浸炭層が形成された前記成形体を前記鋼のA1点以上の温度域からMS点以下の温度域に冷却することにより、前記成形体を焼入硬化する工程と、を含むフォロア軸受の内方部材の製造方法。
     
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