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JP7783752B2 - Synthetic resin cage and roller cage - Google Patents
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JP7783752B2 - Synthetic resin cage and roller cage - Google Patents

Synthetic resin cage and roller cage

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JP7783752B2 JP2022005794A JP2022005794A JP7783752B2 JP 7783752 B2 JP7783752 B2 JP 7783752B2 JP 2022005794 A JP2022005794 A JP 2022005794A JP 2022005794 A JP2022005794 A JP 2022005794A JP 7783752 B2 JP7783752 B2 JP 7783752B2
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Description

本発明は、合成樹脂製保持器および保持器付きころに関する。 The present invention relates to a synthetic resin cage and a roller and cage assembly.

一般的に、合成樹脂製保持器において、複数ある柱部の1つに軸方向に延びる割り溝を形成し、割り溝の部分で開くことで、シャフトなどの他部材への組み込みを容易にすることが知られている。たとえば、特許文献1(特開平7-317773号公報)に記載の合成樹脂製保持器は、環状で、環の一箇所が割り溝によって分断されている。 It is generally known that in synthetic resin cages, a split groove extending axially is formed in one of the multiple pillars, and the cage is opened at the split groove, making it easier to incorporate into other components such as a shaft. For example, the synthetic resin cage described in Patent Document 1 (JP Patent Publication No. 7-317773) is annular, with one location on the ring being divided by a split groove.

図6は特許文献1の保持器付きころの概略図であり、図7は図6の一部分を拡大して示す図である。図6および図7に示すように、保持器付きころ100は、複数の第1柱部105と、第1柱部105に隣接して配置され、軸方向に延びる割り溝107が形成される第2柱部106とで形成される。隣り合う第1柱部105の間、第1柱部105と第2柱部106との間には、ころ102を収容するポケット108が形成される。 Figure 6 is a schematic diagram of the roller and cage assembly disclosed in Patent Document 1, and Figure 7 is an enlarged view of a portion of Figure 6. As shown in Figures 6 and 7, the roller and cage assembly 100 is formed of a plurality of first pillar portions 105 and second pillar portions 106 that are arranged adjacent to the first pillar portions 105 and have split grooves 107 that extend in the axial direction. Pockets 108 that accommodate rollers 102 are formed between adjacent first pillar portions 105 and between the first pillar portions 105 and the second pillar portions 106.

特開平7-317773号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-317773

図6に示すような割り溝107が形成される保持器付きころ100は、割り溝107が形成されていない合成樹脂製保持器と比較して剛性が低下する。そのため、使用時において、割り溝107が形成される部分が、遠心力によって外側に開こうと変形する。この変形は、ポケット108に収容されるころ102によって拘束される。しかし、高速回転で使用される場合、図7に示すように、柱部105に形成されるころ止め109ところ102が強く接触する。そのため、油膜が切れやすくなり、ころ102、第1柱部105、および第2柱部106にピーリングが発生するおそれがある。 A roller and cage assembly 100 with a slot 107, as shown in Figure 6, has reduced rigidity compared to a synthetic resin cage without the slot 107. As a result, during use, the portion where the slot 107 is formed deforms outward due to centrifugal force. This deformation is restrained by the rollers 102 housed in the pockets 108. However, when used at high speeds, as shown in Figure 7, the roller stop 109 formed on the post portion 105 comes into strong contact with the rollers 102. This makes it easier for the oil film to break, and there is a risk of peeling occurring in the rollers 102, first post portion 105, and second post portion 106.

また、近年の低燃費化の要求により、保持器付きころに供給する潤滑油の供給量が減らされるとともに、動粘度の低い潤滑油を使用する場合がある。この場合、保持器付きころに保持される潤滑油の量が少なくなり、油膜が形成されにくくなる。加えて、動粘度の低い潤滑油では油膜厚さが減少する。そのため、ころと軌道面間で油膜を介することなく直接接触することになり、ころと軌道面が互いに摩耗するおそれがある。 Furthermore, due to recent demands for improved fuel economy, the amount of lubricating oil supplied to the roller and cage assembly is being reduced, and lubricating oil with a low dynamic viscosity is sometimes used. In this case, the amount of lubricating oil held in the roller and cage assembly is reduced, making it difficult for an oil film to form. In addition, lubricating oil with a low dynamic viscosity reduces the oil film thickness. As a result, the rollers and raceway surface come into direct contact without an oil film in between, which can cause wear on each other.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能な合成樹脂製保持器および保持器付きころを提供することを目的とする。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a synthetic resin cage and roller with cage assembly that can extend the life by suppressing the occurrence of peeling.

本発明の一態様に係る合成樹脂製保持器は、一対の環状部と、軸方向に延びて一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う柱部の間に形成されてころを収容するポケットとを備え、柱部は、複数の第1柱部と、一つの第2柱部とを含み、第2柱部は、隣接する第1柱部の間に配置され、割り溝によって軸方向に分割されている第1部分と第2部分とを有し、第2柱部の第1部分および第2部分の少なくともいずれか一方の周方向寸法は、第1柱部の周方向寸法の0.5倍以上0.8倍以下である。 A synthetic resin cage according to one embodiment of the present invention comprises a pair of annular portions, a plurality of column sections extending axially to connect the pair of annular portions, and pockets formed between adjacent column sections to accommodate rollers. The column sections include a plurality of first column sections and one second column section. The second column section is disposed between adjacent first column sections and has a first section and a second section divided axially by a split groove. The circumferential dimension of at least one of the first and second sections of the second column section is between 0.5 and 0.8 times the circumferential dimension of the first column section.

好ましくは、第2柱部の径方向寸法は、第2柱部の第1部分および第2部分の少なくともいずれか一方の周方向寸法よりも大きい。 Preferably, the radial dimension of the second columnar portion is greater than the circumferential dimension of at least one of the first and second portions of the second columnar portion.

本発明の一態様に係る保持器付きころは、ころと、ころをポケットに収容する上述の合成樹脂製保持器とを備え、ころは、浸炭浸窒処理が施されて、その表面に浸炭窒化層が形成されており、浸炭窒化層のビッカース硬さは、HV720以上であり、浸炭窒化層の窒素濃度は、0.05mass%以上0.4mass%以下であり、ころの表面から0.1mmの深さまでのビッカース硬さの最大値と最小値との差は、HV30以下である。 A roller and cage assembly according to one aspect of the present invention comprises rollers and the above-mentioned synthetic resin cage which houses the rollers in pockets; the rollers have been subjected to carbonitriding treatment to form a carbonitrided layer on their surfaces; the carbonitrided layer has a Vickers hardness of HV720 or more, a nitrogen concentration of 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, and the difference between the maximum and minimum Vickers hardness values up to a depth of 0.1 mm from the surface of the roller is HV30 or less.

好ましくは、ころの表面には、複数の微小凹形状のくぼみが設けられており、くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率は、5%以上20%以下であり、くぼみを設けた面の面粗さのパラメータRymaxは、0.4以上1.0以下であり、くぼみを設けた面の面粗さをパラメータRqniで表示したとき、軸方向面粗さRqni(L)と周方向面粗さRqni(C)との比の値Rqni(L)/Rqni(C)は、1.0以下であり、周方向面粗さRqni(C)は、0.11以下である。 Preferably, the roller surface is provided with a plurality of minute concave depressions, the area ratio of the depressions on the surface where the depressions are provided is 5% or more and 20% or less, the surface roughness parameter Rymax of the surface where the depressions are provided is 0.4 or more and 1.0 or less, and when the surface roughness of the surface where the depressions are provided is expressed as the parameter Rqni, the ratio Rqni(L)/Rqni(C) of the axial surface roughness Rqni(L) to the circumferential surface roughness Rqni(C) is 1.0 or less, and the circumferential surface roughness Rqni(C) is 0.11 or less.

本発明によれば、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能となる。 The present invention makes it possible to extend the service life by suppressing the occurrence of peeling.

本発明の実施の形態に係るころ保持器付きころを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a roller and cage assembly according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るころ保持器付きころからころを取り外した保持器の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the roller and cage assembly with the rollers removed according to the embodiment of the present invention. 図2の一部分を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 2 . ころの表面の窒素濃度が0.4mass%近傍である場合において、ころの表面からの深さと、炭素濃度、窒素濃度、およびビッカース硬さとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the depth from the roller surface and the carbon concentration, nitrogen concentration, and Vickers hardness when the nitrogen concentration on the roller surface is around 0.4 mass %. ころの表面の窒素濃度が0.7mass%近傍である場合において、ころの表面からの深さと、炭素濃度、窒素濃度、およびビッカース硬さとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the depth from the roller surface and the carbon concentration, nitrogen concentration, and Vickers hardness when the nitrogen concentration on the roller surface is around 0.7 mass %. 従来の保持器付きころを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional roller and cage assembly. 図6の一部分を拡大して示す図である。FIG. 7 is an enlarged view of a portion of FIG. 6.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that identical or corresponding parts in the drawings will be designated by the same reference numerals, and their description will not be repeated.

(保持器について)
図1~図3を参照して、本実施の形態に係る保持器3について説明する。特に図1を参照して、保持器3は、複数のころ2を保持する。保持器3は、合成樹脂製であり、具体的には、ポリアミドまたはポリフェニレンサルファイドに強化繊維を含有させたものが用いられる。複数のころ2を収容したころ保持器3は、保持器付きころ1として提供される。
(Regarding the cage)
A cage 3 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3. Referring particularly to Figure 1, the cage 3 holds a plurality of rollers 2. The cage 3 is made of synthetic resin, and specifically, polyamide or polyphenylene sulfide containing reinforcing fibers is used. The roller cage 3 that houses a plurality of rollers 2 is provided as a roller and cage assembly 1.

保持器3は、一対の環状部4と、一対の環状部4を互いに連結する複数の柱部5とを有する。柱部5は、複数の第1柱部51と、1つの第2柱部52とを含む。図3に示すように、第1柱部51は、周方向寸法がXである。柱部51は、一方のポケット8に面する一方の側壁面と、他方のポケット8に面する他方の側壁面とを含む。これらの対面する側壁面により、ころ2を収容するためのポケット8が構成される。ポケット8は、周方向に間隔をあけて複数設けられる。以下の説明では、保持器付きころ1の中心軸に沿った方向を「軸方向」、中心軸に対して直交する方向を「径方向」、中心軸周りの円周方向を「周方向」と呼ぶ。 The cage 3 has a pair of annular portions 4 and multiple pillar portions 5 that connect the pair of annular portions 4 to each other. The pillar portions 5 include multiple first pillar portions 51 and one second pillar portion 52. As shown in FIG. 3 , the first pillar portion 51 has a circumferential dimension X. The pillar portion 51 includes one side wall surface facing one pocket 8 and the other side wall surface facing the other pocket 8. These opposing side wall surfaces form a pocket 8 for accommodating the rollers 2. Multiple pockets 8 are provided at intervals in the circumferential direction. In the following description, the direction along the central axis of the roller and cage assembly 1 is referred to as the "axial direction," the direction perpendicular to the central axis as the "radial direction," and the circumferential direction around the central axis as the "circumferential direction."

割り溝7は、図1,2の紙面上において、上方に一箇所設けられる。割り溝7は、第2柱部52の軸方向に沿って延びている。第2柱部52は、隣接する第1柱部51の間に配置され、割り溝7によって軸方向に第1部分53と第2部分54の2つの部分に分割されている。第2柱部52の第1部分53と第2部分54は略同一形状であることが好ましく、周方向寸法、軸方向寸法、および径方向寸法は略同一である。以下の説明では、第2柱部52の説明の際に、第1部分53について説明する。図3に示すように、第2柱部52は、周方向寸法がYであり、径方向寸法がZである。 The split groove 7 is provided at one location on the upper side of the paper in Figures 1 and 2. The split groove 7 extends along the axial direction of the second columnar portion 52. The second columnar portion 52 is disposed between adjacent first columnar portions 51 and is divided axially into two portions, a first portion 53 and a second portion 54, by the split groove 7. The first portion 53 and the second portion 54 of the second columnar portion 52 preferably have substantially the same shape, and are substantially identical in circumferential, axial, and radial dimensions. In the following explanation, the first portion 53 will be explained when explaining the second columnar portion 52. As shown in Figure 3, the second columnar portion 52 has a circumferential dimension of Y and a radial dimension of Z.

第2柱部52の第1部分53の周方向寸法Yは、第1柱部51の周方向寸法Xの0.5倍以上0.8倍以下である(0.5X以上0.8Y以下)。ここで、第1柱部51および第2柱部52の周方向寸法とは、柱部の内径側端縁の直線距離であるが、第1柱部51と第2柱部52の第1部分53の同一箇所の周方向寸法であればよい。第2柱部52の第1部分53の周方向寸法Yが0.5X未満であると、第1柱部51の周方向寸法の半分以下となるため、柱部5全体での第2柱部52の部分の剛性が低下してしまい、好ましくない。また、第2柱部52の第1部分53の周方向寸法Yが0.8Xを超えると、第2柱部52の第1部分53の側壁と第1柱部51の側壁とで形成されるポケット8に収容されるころ2と、第2柱部52の第2部分54の側壁と第1柱部51の側壁とで形成されるポケット8に収容されるころ2に対し、遠心力による力がかかり、油膜切れが発生する。これにより、ころ2、第1柱部51、および第2柱部52に損傷が発生するため、好ましくない。 The circumferential dimension Y of the first portion 53 of the second columnar section 52 is between 0.5 and 0.8 times the circumferential dimension X of the first columnar section 51 (between 0.5X and 0.8Y). Here, the circumferential dimension of the first columnar section 51 and the second columnar section 52 refers to the linear distance between the inner diameter side edges of the columnar sections, but it need only be the circumferential dimension of the same location on the first columnar section 51 and the first portion 53 of the second columnar section 52. If the circumferential dimension Y of the first portion 53 of the second columnar section 52 is less than 0.5X, it will be less than half the circumferential dimension of the first columnar section 51, which would undesirably reduce the rigidity of the second columnar section 52 portion of the entire columnar section 5. Furthermore, if the circumferential dimension Y of the first portion 53 of the second columnar portion 52 exceeds 0.8X, centrifugal force is applied to the rollers 2 housed in the pocket 8 formed by the side wall of the first portion 53 of the second columnar portion 52 and the side wall of the first columnar portion 51, and to the rollers 2 housed in the pocket 8 formed by the side wall of the second portion 54 of the second columnar portion 52 and the side wall of the first columnar portion 51, causing oil film breakdown. This is undesirable as it causes damage to the rollers 2, the first columnar portion 51, and the second columnar portion 52.

発明者は、実際に保持器付きころ1のサンプルを2つ作成し、評価試験を行った。2つのサンプルは、第2柱部52の第1部分53および第2部分54の周方向寸法Yを0.8X、1.0Xとしたものであった。第2柱部52の周方向寸法Yを0.8Xにした保持器付きころ1は、油膜切れによるころ2の損傷が発生しないことがわかった。一方で、第2柱部52の周方向寸法Yを1.0Xにした保持器付きころ1は、油膜切れが発生し、ころ2と保持器3にピーリングが発生することがわかった。 The inventors actually created two samples of the roller and cage assembly 1 and conducted evaluation tests. The two samples had the circumferential dimension Y of the first portion 53 and second portion 54 of the second pillar portion 52 set to 0.8X and 1.0X. It was found that the roller and cage assembly 1 with the circumferential dimension Y of the second pillar portion 52 set to 0.8X did not suffer damage to the rollers 2 due to oil film breakdown. On the other hand, it was found that the roller and cage assembly 1 with the circumferential dimension Y of the second pillar portion 52 set to 1.0X suffered oil film breakdown and peeling occurred on the rollers 2 and the cage 3.

第2柱部52の第1部分53の径方向寸法Zは、第2柱部52の第1部分53の周方向寸法Yよりも大きい(Z>Y)。これにより、第2柱部52の第1部分53の径方向寸法Zを周方向寸法Yよりも大きくすることで、保持器3の強度を向上させることができる。なお、第1柱部51の径方向寸法は、第2柱部52の径方向寸法と略同一であることが好ましい。 The radial dimension Z of the first portion 53 of the second columnar portion 52 is larger than the circumferential dimension Y of the first portion 53 of the second columnar portion 52 (Z > Y). By making the radial dimension Z of the first portion 53 of the second columnar portion 52 larger than the circumferential dimension Y, the strength of the cage 3 can be improved. It is preferable that the radial dimension of the first columnar portion 51 be approximately the same as the radial dimension of the second columnar portion 52.

本実施の形態の柱部5は、たとえば軸方向に延びるストレート形状であるが、限定されない。また、図示は省略するが、柱部5の側壁面(ポケット8側の面)には、内径側へのころ2の脱落を防止するための内爪(ころ止め)が設けられ、柱部5の側壁面には、外径側へのころ2の脱落を防止するための外爪(ころ止め)が設けられていることが好ましい。 In this embodiment, the column portion 5 has, for example, a straight shape extending in the axial direction, but is not limited to this. Furthermore, although not shown in the figures, it is preferable that the side wall surface of the column portion 5 (the surface facing the pocket 8) is provided with an inner claw (roller stopper) to prevent the rollers 2 from falling out toward the inner diameter side, and the side wall surface of the column portion 5 is provided with an outer claw (roller stopper) to prevent the rollers 2 from falling out toward the outer diameter side.

(ころについて)
次に、ころ2について説明する。本実施の形態のころ2は、針状ころであるが、たとえば円筒ころ、棒状ころなど他の形状であってもよい。また、ころ2の化学成分は、一例として以下の通りである。
(About the rollers)
Next, the rollers 2 will be described. In this embodiment, the rollers 2 are needle rollers, but they may have other shapes, such as cylindrical rollers or rod-shaped rollers. The chemical composition of the rollers 2 is, for example, as follows:

ころ2は、その表面に複数の微小凹形状のくぼみが設けられている。具体的には、複数の微小凹形状のくぼみは、転動面、内外輪の軌道面のいずれかにランダムに形成されて、微小粗面化してある。この微小粗面は、くぼみの面積率が5%以上20%以下であり、くぼみを設けた面の面粗さパラメータRymaxが0.4以上1.0以下である。このように、くぼみの面積率を5%以上20%以下とし、くぼみを設けた面の面粗さパラメータRymaxを0.4以上1.0以下とすることにより、極端に油膜厚さが薄い条件下でも、高い油膜形成効果を発揮することを可能にし、油膜パラメータΛ=0.13という非常に過酷な潤滑条件下でも充分な長寿命化効果を得ることができる。 The roller 2 has a plurality of minute concave recesses on its surface. Specifically, the plurality of minute concave recesses are randomly formed on either the rolling surface or the raceway surface of the inner and outer rings, creating a micro-roughened surface. This micro-roughened surface has a recess area ratio of 5% to 20%, and the surface roughness parameter Rymax of the surface on which the recesses are formed is 0.4 to 1.0. By setting the recess area ratio to 5% to 20% and the surface roughness parameter Rymax of the surface on which the recesses are formed to 0.4 to 1.0, a high oil film formation effect can be achieved even under conditions where the oil film thickness is extremely thin, and a sufficient life extension effect can be achieved even under extremely harsh lubrication conditions with an oil film parameter Λ = 0.13.

また、面粗さを各表面の軸方向と円周方向のそれぞれで求めてパラメータRqniで表示したとき、軸方向面粗さRqni(L)と円周方向面粗さRqni(C)の比の値Rqni(L)/Rqni(C)が1.0以下になっている。このような微小粗面を得るための表面加工処理としては、たとえば特殊なバレル研摩によって所望の仕上げ面を得ることができるが、ショットなどを用いてもよい。ここで、パラメータRqniとは、粗さ中心線から粗さ曲線までの高さの偏差の自乗を測定長さの区間で積分し、その区間で平均した値の平方根であり、別名自乗平均平方根粗さともいう(ISO 4287:1997)。Rqniは拡大記録した断面曲線、粗さ曲線から数値計算で求められ、粗さ計の触針を幅方向および円周方向に移動させて測定する。 Furthermore, when the surface roughness is measured in both the axial and circumferential directions of each surface and expressed as the parameter Rqni, the ratio Rqni(L)/Rqni(C), the ratio of the axial surface roughness Rqni(L) to the circumferential surface roughness Rqni(C), is 1.0 or less. Surface processing techniques to achieve this micro-roughness include special barrel polishing, but shot blasting can also be used. Here, the parameter Rqni is the square root of the average value obtained by integrating the square of the deviation in height from the roughness center line to the roughness curve over the measurement length, and is also known as the root-mean-square roughness (ISO 4287:1997). Rqni is calculated numerically from the enlarged, recorded cross-sectional curve and roughness curve, and is measured by moving the roughness meter's stylus in the width and circumferential directions.

周方向面粗さRqni(C)は、0.11以下であることが好ましい。油膜パラメータは、Rqniの数値が影響を及ぼすためである。この数値は、JIS B 1506に示されるころの粗さRaに対して、1.1を乗じた値であり、Rq≒1.1Raの関係性があるとされている。ころ2の表面に複数の微小凹形状を形成し、ころ2の表面粗さを規定することで、希薄潤滑条件下にも対応することができる。 The circumferential surface roughness Rqni (C) is preferably 0.11 or less. This is because the Rqni value affects the oil film parameter. This value is the roller roughness Ra specified in JIS B 1506 multiplied by 1.1, and it is believed that there is a relationship of Rq ≒ 1.1Ra. By forming multiple minute recesses on the surface of roller 2 and specifying the surface roughness of roller 2, it is possible to accommodate lean lubrication conditions.

パラメータRymax測定方法、条件を例示するならば次のとおりである。測定箇所は、たとえば直径方向に対向する2ヶ所を測定することが好ましい。 Examples of the method and conditions for measuring the parameter Rymax are as follows. It is preferable to measure at two diametrically opposed locations.

パラメータ算出規格:JIS B 0601:1994(サーフコム JIS 1994)
カットオフ種別:ガウシアン
測定長さ:5λ
カットオフ波長:0.25mm
測定倍率:×10000
測定速度:0.30mm/s
測定箇所:ころ中央部
測定数:2
測定装置:面粗さ測定器サーフコム1400A(東京精密株式会社)
Parameter calculation standard: JIS B 0601:1994 (Surfcom JIS 1994)
Cutoff type: Gaussian Measurement length: 5λ
Cutoff wavelength: 0.25 mm
Measurement magnification: ×10000
Measurement speed: 0.30mm/s
Measurement location: Center of roller Number of measurements: 2
Measuring device: Surface roughness measuring instrument Surfcom 1400A (Tokyo Seimitsu Co., Ltd.)

ころの転動面に設ける微小凹形状のくぼみの場合、転動面全体に占めるくぼみの面積率を5%以上20%以下とし、くぼみの平均面積は等価円直径3μmφ以下を除いて整理したとき30μm以上100μm以下になっている。Rymaxが0.4μm以上1.0μm以下、くぼみの面積率が20%を超え、平均面積が100μmを超えると、接触有効長さが減少し、長寿命の効果は減少する傾向にある。 In the case of minute concave depressions provided on the rolling surface of the roller, the area ratio of the depressions to the entire rolling surface is set to 5% to 20%, and the average area of the depressions is set to 30 μm2 to 100 μm2 when excluding areas with an equivalent circular diameter of 3 μm or less. If Rymax is 0.4 μm to 1.0 μm, the area ratio of the depressions exceeds 20%, and the average area exceeds 100 μm2 , the effective contact length decreases, and the effect of long life tends to decrease.

くぼみの定量的測定を行うには、ころの表面を拡大し、その画像から市販されている画像解析システムにより定量化できる。画像の白い部分は表面平坦部、微小なくぼみは黒い部分として解析する。たとえば、株式会社ピアスのLA-525画像解析システムを用いて解析すると、まず原画の濃淡を強調フィルタで明確化し、その後非常に微細な黒い部分である等価円直径3μmφ以下はノイズイレーザで除去する。ノイズイレーザで除去した後に残された微小なくぼみの大きさ、分布、微小なくぼみの面積率を求め、ころ表面を評価する。その場合の測定条件は、たとえば次のとおりである。また、くぼみの面積率、平均面積を転がり軸受の転動体や軌道面といった構成要素について測定する場合、上記のパラメータRymax、Rqniと同様に、たとえば直径方向に対向する2ヶ所を測定することが好ましい。 To quantitatively measure dents, the roller surface is enlarged and the image can be quantified using a commercially available image analysis system. White areas in the image are analyzed as flat surface areas, and tiny dents are analyzed as black areas. For example, when analyzing using Pierce Corporation's LA-525 image analysis system, the original image's shading is first clarified using an enhancement filter, and then very small black areas with an equivalent circular diameter of 3 μm or less are removed using a noise eraser. The size, distribution, and area ratio of the tiny dents remaining after removal with the noise eraser are determined, and the roller surface is evaluated. Measurement conditions in this case are, for example, as follows. Furthermore, when measuring the area ratio and average area of dents on components such as the rolling elements and raceways of a rolling bearing, it is preferable to measure at two diametrically opposed locations, as with the parameters Rymax and Rqni above.

観察視野:826μm×620μm
測定箇所:ころ中央部
測定数:2
Observation field: 826 μm x 620 μm
Measurement location: Center of roller Number of measurements: 2

本実施の形態のころ2は、たとえば浸窒処理、浸炭窒化処理などが施されて、表面に浸炭窒化層が形成されている。浸炭窒化層は、ビッカース硬さがHV720以上であり、窒素濃度が0.05mass%以上0.4mass%以下であることが好ましい。ビッカース硬さがHV720以上であれば、ころ2の表面を強化することができるため、ころ2自体のピーリングに対する耐性を向上させることができる。窒素濃度が0.05mass%以上であれば、炭素と結合して硬度低下を防ぐことができ、窒素濃度が0.4mass%以下であれば、炭素との結合を促進して硬度を維持することができる。また、窒素濃度が0.4mass%を超えると硬度が低下するため好ましくない。 In this embodiment, roller 2 is subjected to a process such as nitriding or carbonitriding to form a carbonitrided layer on its surface. The carbonitrided layer preferably has a Vickers hardness of HV720 or higher and a nitrogen concentration of 0.05% to 0.4% by mass. A Vickers hardness of HV720 or higher strengthens the surface of roller 2, thereby improving the resistance of roller 2 itself to peeling. A nitrogen concentration of 0.05% by mass or higher bonds with carbon to prevent a decrease in hardness, while a nitrogen concentration of 0.4% by mass or lower promotes bonding with carbon to maintain hardness. A nitrogen concentration of more than 0.4% by mass is undesirable because it reduces hardness.

浸炭窒化層は、表面と、表面からの深さ0.1mmのビッカース硬さの差がHV40以下であることが好ましい。これにより、表面と表面からの深さ0.1mmとのビッカース硬さの差を小さくすることができ、ころ2自体のピーリングに対する耐性を向上させることができる。 It is preferable that the difference in Vickers hardness between the surface and a depth of 0.1 mm from the surface of the carbonitrided layer be HV40 or less. This reduces the difference in Vickers hardness between the surface and a depth of 0.1 mm from the surface, improving the resistance of the roller 2 itself to peeling.

図4および図5は、ころ2の表面からの深さと、炭素濃度、窒素濃度、およびビッカース硬さとの関係を示すグラフである。図4は、ころ2の表面の窒素濃度が0.4mass%の場合であり、図5は、ころ2の表面の窒素濃度が0.7mass%の場合である。 Figures 4 and 5 are graphs showing the relationship between the depth from the surface of roller 2 and the carbon concentration, nitrogen concentration, and Vickers hardness. Figure 4 shows the case where the nitrogen concentration on the surface of roller 2 is 0.4 mass%, and Figure 5 shows the case where the nitrogen concentration on the surface of roller 2 is 0.7 mass%.

図5に示すように、ころ2の表面の窒素濃度が0.7mass%の場合は、ころ2の表面からの深さが深くなるにつれ、炭素濃度のばらつきが大きく、ビッカース硬さのばらつきも大きいことがわかった。それに対し、図4に示すように、ころ2の表面の窒素濃度が0.4mass%の場合は、ころ2の表面からの深さが深くなっても、炭素濃度はある程度一定であり、ビッカース硬さもほぼ一定であることがわかった。これにより、ころ2の表面の硬さを維持するためには、窒素濃度を0.4mass%以下にすることが好ましいことがわかった。 As shown in Figure 5, when the nitrogen concentration on the surface of roller 2 is 0.7 mass%, the carbon concentration and Vickers hardness vary more as the depth from the surface of roller 2 increases. In contrast, as shown in Figure 4, when the nitrogen concentration on the surface of roller 2 is 0.4 mass%, the carbon concentration remains relatively constant and the Vickers hardness remains almost constant even as the depth from the surface of roller 2 increases. This shows that in order to maintain the hardness of the surface of roller 2, it is preferable to keep the nitrogen concentration at 0.4 mass% or less.

また、図5に示すように、ビッカース硬さは、5カ所プロットされており、その最大値はHV780であり、最小値はHV720である。すなわち、ビッカース硬さの最大値と最小値の差はHV60であり、ころ2の表面からの深さによりばらつきが大きいことがわかった。それに対し、図4に示すように、ビッカース硬さは、5カ所プロットされており、その最大値はHV800であり、最小値はHV770である。すなわち、ビッカース硬さの最大値と最小値の差はHV30であり、ころ2の表面からの深さが深くなっても、ビッカース硬さの差は小さいことがわかった。これにより、ころ2の表面からの深さ0.1mmの範囲では、ビッカース硬さの最大値と最小値との差がHV30以下にすることが好ましいことがわかった。 As shown in Figure 5, Vickers hardness is plotted at five points, with the maximum value being HV780 and the minimum value being HV720. This means that the difference between the maximum and minimum Vickers hardness values is HV60, indicating a large variation depending on the depth from the surface of roller 2. In contrast, as shown in Figure 4, Vickers hardness is plotted at five points, with the maximum value being HV800 and the minimum value being HV770. This means that the difference between the maximum and minimum Vickers hardness values is HV30, indicating that the difference in Vickers hardness is small even as the depth from the surface of roller 2 increases. This shows that within a depth range of 0.1 mm from the surface of roller 2, it is preferable for the difference between the maximum and minimum Vickers hardness values to be HV30 or less.

このような特性を有する保持器付きころ1は、ピッチ円径dm(mm)と回転数N(rpm)との積であるdmn値が15万以上で回転する構造に使用できる。また、保持器付きころ1は、40℃での動粘度が27mm/s以下、100℃での動粘度が8.0mm/s以下といった低い粘度の潤滑油が使用される。 A roller and cage assembly 1 having these characteristics can be used in a structure in which it rotates with a dmn value, which is the product of the pitch circle diameter dm (mm) and the rotational speed N (rpm), of 150,000 or more. Furthermore, a lubricating oil with a low viscosity, such as a kinematic viscosity of 27 mm 2 /s or less at 40°C and a kinematic viscosity of 8.0 mm 2 /s or less at 100°C, is used for the roller and cage assembly 1.

本実施の形態に係る保持器付きころ1の保持器3は、割り溝7によって2つに分割されている第2柱部52の部分53,54の周方向寸法Yが、第1柱部51の周方向寸法Xの0.5倍以上0.8倍以下である。これにより、割り溝7に隣接して配置されるころ2にかかる遠心力を抑えることができるため、油膜切れを抑制することができる。そのため、保持器3ところ2のピーリングの発生を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。 In the cage 3 of the roller and cage assembly 1 according to this embodiment, the circumferential dimension Y of the portions 53, 54 of the second post section 52, which are divided into two by the split groove 7, is between 0.5 and 0.8 times the circumferential dimension X of the first post section 51. This reduces the centrifugal force acting on the rollers 2 arranged adjacent to the split groove 7, thereby preventing oil film breakdown. This prevents peeling of the cage 3 and rollers 2 and extends their service life.

さらに、第2柱部52の第1部分53の径方向寸法Zは、第2柱部52の第1部分53の周方向寸法Yよりも大きく設定されている。これにより、第2柱部52の第1部分53の径方向寸法Zを周方向寸法Yよりも大きくすることで、保持器3の強度を向上させることができる。 Furthermore, the radial dimension Z of the first portion 53 of the second columnar portion 52 is set to be larger than the circumferential dimension Y of the first portion 53 of the second columnar portion 52. By making the radial dimension Z of the first portion 53 of the second columnar portion 52 larger than the circumferential dimension Y, the strength of the cage 3 can be improved.

以上より、第2柱部52の周方向寸法Yおよび径方向寸法Zの数値を工夫することで、第2柱部52に隣接して配置されるころ2にかかる遠心力を抑えるとともに、第2柱部52への強度も保つことができるため、より保持器3の長寿命化を図ることができる。 As a result, by optimizing the values of the circumferential dimension Y and radial dimension Z of the second columnar section 52, it is possible to reduce the centrifugal force acting on the rollers 2 arranged adjacent to the second columnar section 52 and maintain the strength of the second columnar section 52, thereby further extending the life of the cage 3.

本実施の形態に係る保持器付きころ1のころ2は、浸炭窒化層の硬さがHV720以上であり、ころ2の表面の窒素濃度が0.05mass%以上0.4mass%以下であり、ころ2の表面から0.1mmの深さまでのビッカース硬さの最大値と最小値との差は、HV40以下であるため、ころ2の硬度を高めて、ころ2自身の摩耗を抑えることができる。さらに、ころ2の表面に微小凹形状のくぼみを設け、くぼみの面積率、面粗さのなどを設定することで、よりころ2の硬度を高めることができ、摩耗を抑えることができる。 The rollers 2 of the roller and cage assembly 1 according to this embodiment have a carbonitrided layer with a hardness of HV720 or more, a nitrogen concentration on the surface of roller 2 of 0.05 mass% to 0.4 mass%, and the difference between the maximum and minimum Vickers hardness values up to a depth of 0.1 mm from the surface of roller 2 of HV40 or less, thereby increasing the hardness of roller 2 and suppressing wear of roller 2 itself. Furthermore, by providing minute concave depressions on the surface of roller 2 and setting the area ratio and surface roughness of the depressions, the hardness of roller 2 can be further increased and wear can be suppressed.

このように、本実施の形態に係る保持器付きころ1は、割り溝7付きの保持器3であっても、ピーリングの発生を抑制することができ、さらにころ2の強度を高めているため、保持器付きころ1全体として長寿命化を図ることができる。 In this way, the roller and cage assembly 1 according to this embodiment is able to suppress peeling even when using a cage 3 with split grooves 7, and because the strength of the rollers 2 is increased, the life of the roller and cage assembly 1 as a whole can be extended.

今回開示された実施点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The implementations disclosed herein should be considered illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and all modifications within the meaning and scope of the claims are intended to be embraced.

1,100 保持器付きころ、2,102 ころ、3 保持器、4 環状部、5,105 柱部、7,107 割り溝、8,108 ポケット、51,105 第1柱部、52,106 第2柱部、53 第1部分、54 第2部分、X,Y 周方向寸法、Z 径方向寸法。 1,100: Roller and cage assembly; 2,102: Roller; 3: Cage; 4: Annular portion; 5,105: Column portion; 7,107: Slot; 8,108: Pocket; 51,105: First column portion; 52,106: Second column portion; 53: First portion; 54: Second portion; X, Y: Circumferential dimension; Z: Radial dimension.

Claims (4)

一対の環状部と、軸方向に延びて前記一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う前記柱部の間に形成されてころを収容するポケットとを備え、
前記柱部は、複数の第1柱部と、一つの第2柱部とを含み、
前記第2柱部は、隣接する前記第1柱部の間に配置され、割り溝によって軸方向に分割されている第1部分と第2部分とを有し、
前記第2柱部の前記第1部分および前記第2部分の少なくともいずれか一方の周方向寸法は、前記第1柱部の周方向寸法の0.5倍以上0.8倍以下である、合成樹脂製保持器。
a pair of annular portions, a plurality of pillar portions extending in the axial direction and connecting the pair of annular portions, and pockets formed between adjacent pillar portions for accommodating rollers;
The pillar portion includes a plurality of first pillar portions and one second pillar portion,
the second pillar portion is disposed between adjacent first pillar portions and has a first portion and a second portion that are axially divided by a split groove;
A synthetic resin cage, wherein the circumferential dimension of at least one of the first portion and the second portion of the second pillar portion is 0.5 to 0.8 times the circumferential dimension of the first pillar portion.
前記第2柱部の径方向寸法は、前記第2柱部の第1部分および第2部分の少なくともいずれか一方の周方向寸法よりも大きい、請求項1に記載の合成樹脂製保持器。 The synthetic resin cage according to claim 1, wherein the radial dimension of the second columnar portion is greater than the circumferential dimension of at least one of the first and second portions of the second columnar portion. 前記ころと、
前記ころを前記ポケットに収容する請求項1または2に記載の合成樹脂製保持器とを備え、
前記ころは、浸炭浸窒処理が施されて、その表面に浸炭窒化層が形成されており、
前記浸炭窒化層のビッカース硬さは、HV720以上であり、
前記浸炭窒化層の窒素濃度は、0.05mass%以上0.4mass%以下であり、
前記ころの表面から0.1mmの深さまでのビッカース硬さの最大値と最小値との差は、HV30以下である、保持器付きころ。
The above and
the rollers are accommodated in the pockets; and the synthetic resin cage according to claim 1 or 2 is provided.
The rollers are subjected to carbonitriding treatment to form a carbonitrided layer on their surfaces,
The carbonitrided layer has a Vickers hardness of HV720 or more,
The nitrogen concentration of the carbonitrided layer is 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less,
The difference between the maximum and minimum Vickers hardness values from the surface of the roller to a depth of 0.1 mm is HV30 or less.
前記ころの表面には、複数の微小凹形状のくぼみが設けられており、
前記くぼみを設けた面におけるくぼみの面積率は、5%以上20%以下であり、
前記くぼみを設けた面の面粗さのパラメータRymaxは、0.4以上1.0以下であり、
前記くぼみを設けた面の面粗さをパラメータRqniで表示したとき、軸方向面粗さRqni(L)と周方向面粗さRqni(C)との比の値Rqni(L)/Rqni(C)は、1.0以下であり、
前記周方向面粗さRqni(C)は、0.11以下である、請求項に記載の保持器付きころ。
A plurality of minute concave depressions are provided on the surface of the roller,
an area ratio of the recesses on the surface having the recesses is 5% or more and 20% or less;
a surface roughness parameter Rymax of the surface provided with the recesses is 0.4 or more and 1.0 or less;
When the surface roughness of the surface provided with the recesses is expressed by a parameter Rqni, the ratio Rqni(L)/Rqni(C) of the axial surface roughness Rqni(L) to the circumferential surface roughness Rqni(C) is 1.0 or less,
4. The roller and cage assembly according to claim 3 , wherein said circumferential surface roughness Rqni(C) is 0.11 or less.
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