滚针轴承
阅读：687发布：2020-05-13
专利汇可以提供滚针轴承专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 滚针 轴承 ，其使用紧凑的处理设备，即使是小批量生产也能够短时间高效地对 滚针轴承 的 钢 制保持器进行 热处理 ，防止其磨损或表面损伤，并且还能够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。使保持滚针(2)的钢制保持器(3)的原材料钢板的含 碳 量处于0.15～1.10 质量 ％的范围，并在加工后实施由高频淬火和高频回火构成的高频热处理，由此能够使用紧凑的处理设备，即使是小批量生产也能够短时间高效地进行热处理，防止保持器(3)的磨损或表面损伤，并且还能够提高保持器(3)整体的疲劳强度或破坏强度。，下面是滚针轴承专利的具体信息内容。
技术领域
背景技术
在轴的周围的圆筒面排列了滚针的径向型滚针轴承、或在轴的周围放 射状排列了滚针的轴向型滚针轴承中，多采用以钢制保持器保持所排列的 滚针的滚针轴承。使用了细径的滚针作为滚动体的这些滚针轴承，具有除 了滚动体之外只具备保持器的滚针轴承、和还具备内外圈中的至少一个套 圈的滚针轴承，不过无论哪一个与使用其他滚动体的滚动轴承相比较，由 于都能够以薄的轴承厚度确保大的负载容量，因此在使构成产业机械或汽 车等的各种机械装置紧凑化方面是优选的，还包括置换滑动轴承的用途， 从而扩大了用途。
径向型滚针轴承的钢制保持器因其制造工序而大致分为：由管材通过 切削而制造的切削保持器；以包括拉深工序的压力加工对从板材冲裁出的 圆形坯料进行成形的压力保持器；将带板切断成规定尺寸，将其弯曲加工 成环状并焊接两端的焊接保持器。为了提高生产效率，焊接保持器多在带 板的状态下利用凹处冲压或辊成形来形成阶梯或弯折部。另一方面，轴向 型滚针轴承的钢制保持器由板材通过冲裁或切削来制造，还包括根据需要 进行压力加工的保持器。
这些钢制保持器的形状因其用途而各种各样，但是无论哪个都是收纳 滚针的多个凹处由凹处冲压形成，各凹处由柱部划分。在滚针轴承中，收 纳于这些凹处中进行滚动的滚针与划分凹处的柱部的侧面滑动接触。滚针 有时伴随着滚动而偏斜，产生了这样的偏斜时，滚针与柱部侧面局部地滑 动接触，从而滑动接触压力变得非常高。另外，在滚针轴承具备套圈时， 保持器的内径面或外径面有时也与套圈滑动接触。因此，在这些保持器的 滑动接触面除了磨损之外有时产生烧伤等表面损伤。
一直以来，考虑制造工序的切削加工性或压力加工性等，滚针轴承的 钢制保持器的原材料多使用含碳量在0.15质量％以下的S15C等低碳机械 结构用钢、SCM415等低碳机械结构用合金钢、及SPC等低碳冷轧钢板。 使用这样的含碳量在0.15质量％以下的原材料，为了防止上述的保持器的 磨损或表面损伤，一直以来，在加工后，实施渗碳处理、渗碳氮化处理、 软氮化处理之类的表面热处理(例如，参照专利文献1)，或者作为预热处 理进行渗碳氮化处理或者不进行预热处理，而在凹处部的滚动体所接触的 部分实施高频淬火或冲击淬火的表面淬火(例如，参照专利文献2)。如专 利文献2所述，通过该表面淬火，使表面硬度为HV250以上，使心部硬 度为HV190以下。另外，也可对钢制保持器进行表面改质，即，实施银 或铜等金属镀敷处理、磷酸锰处理等氧化保护膜处理之类的表面化学处理 (例如，参照专利文献3)，来提高耐磨损性或表面疲劳强度。
专利文献1：特开平10-46318号公报(第3-4页)
专利文献2：特开2000-205274号公报(第2-3页)
专利文献3：特开平11-303875号公报(第2-3页)
上述现有的滚针轴承所采用的、通过渗碳处理、渗碳氮化处理、软氮 化处理等表面热处理对钢制保持器进行表面改质的方法，由于这些表面热 处理需要气氛调节，因此需要大的气氛炉等热处理设备，并且为了使碳或 氮扩散而存在热处理时间变长的问题。另外，调节气氛的热处理若不一次 处理多个部件则效率差，因此必须进行大批量生产，从而存在半成品增大、 准备时间变长的问题。进而，还需要淬火油等的废油处理，因此也无法忽 视对地球环境的负担。
另一方面，通过金属镀敷处理、氧化保护膜处理等表面化学处理对钢 制保持器进行表面改质的方法，需要大的用于镀敷处理等的表面处理设 备，并且为了形成镀敷保护膜或氧化保护膜等表面保护膜、和确保其厚度， 处理时间变长。另外，与上述表面热处理的情况相同，必须进行大批量生 产，从而半成品增大、准备时间变长，还需要镀敷液等的废液处理，因此 也无法忽视对地球环境的负担。
另外，在用于这些表面改质的表面热处理或表面化学处理中，若处理 设备因突然的停电或某种故障而停止，则还存在如下的问题：处理中的大 量的保持器成为不良品，为了其回收和设备的恢复而需要浪费大量的时间 和成本。进而，在不得不进行小批量生产的情况下，不仅生产效率下降， 而且还存在混入不同品之患。
还有，在专利文献2中，记载了对以滚柱轴承为实施例的滚动轴承用 保持器实施高频淬火或冲击淬火的表面淬火的方法，若作为预热处理不实 施渗碳氮化处理，则不需要气氛炉等热处理设备。但是，专利文献2记载 的滚动轴承用保持器若适用于具有多个凹处的滚针轴承的保持器，则存在 如下的问题：只对每个凹处的表面进行淬火非常耗费时间。另外，划分保 持器的凹处的柱部由于滚针的超前延迟或偏斜而被赋予压缩应力或拉伸 应力，因此还存在如下的问题：只用表面淬火无法提高保持器整体的疲劳 强度或破坏强度。
径向型滚针轴承的钢制保持器因其制造工序而大致分为：由管材通过 切削而制造的切削保持器；以包括拉深工序的压力加工对从板材冲裁出的 圆形坯料进行成形的压力保持器；将带板切断成规定尺寸，将其弯曲加工 成环状并焊接两端的焊接保持器。为了提高生产效率，焊接保持器多在带 板的状态下利用凹处冲压或辊成形来形成阶梯或弯折部。另一方面，轴向 型滚针轴承的钢制保持器由板材通过冲裁或切削来制造，还包括根据需要 进行压力加工的保持器。
这些钢制保持器的形状因其用途而各种各样，但是无论哪个都是收纳 滚针的多个凹处由凹处冲压形成，各凹处由柱部划分。在滚针轴承中，收 纳于这些凹处中进行滚动的滚针与划分凹处的柱部的侧面滑动接触。滚针 有时伴随着滚动而偏斜，产生了这样的偏斜时，滚针与柱部侧面局部地滑 动接触，从而滑动接触压力变得非常高。另外，在滚针轴承具备套圈时， 保持器的内径面或外径面有时也与套圈滑动接触。因此，在这些保持器的 滑动接触面除了磨损之外有时产生烧伤等表面损伤。
一直以来，考虑制造工序的切削加工性或压力加工性等，滚针轴承的 钢制保持器的原材料多使用含碳量在0.15质量％以下的S15C等低碳机械 结构用钢、SCM415等低碳机械结构用合金钢、及SPC等低碳冷轧钢板。 使用这样的含碳量在0.15质量％以下的原材料，为了防止上述的保持器的 磨损或表面损伤，一直以来，在加工后，实施渗碳处理、渗碳氮化处理、 软氮化处理之类的表面热处理(例如，参照专利文献1)，或者作为预热处 理进行渗碳氮化处理或者不进行预热处理，而在凹处部的滚动体所接触的 部分实施高频淬火或冲击淬火的表面淬火(例如，参照专利文献2)。如专 利文献2所述，通过该表面淬火，使表面硬度为HV250以上，使心部硬 度为HV190以下。另外，也可对钢制保持器进行表面改质，即，实施银 或铜等金属镀敷处理、磷酸锰处理等氧化保护膜处理之类的表面化学处理 (例如，参照专利文献3)，来提高耐磨损性或表面疲劳强度。
专利文献1：特开平10-46318号公报(第3-4页)
专利文献2：特开2000-205274号公报(第2-3页)
专利文献3：特开平11-303875号公报(第2-3页)
上述现有的滚针轴承所采用的、通过渗碳处理、渗碳氮化处理、软氮 化处理等表面热处理对钢制保持器进行表面改质的方法，由于这些表面热 处理需要气氛调节，因此需要大的气氛炉等热处理设备，并且为了使碳或 氮扩散而存在热处理时间变长的问题。另外，调节气氛的热处理若不一次 处理多个部件则效率差，因此必须进行大批量生产，从而存在半成品增大、 准备时间变长的问题。进而，还需要淬火油等的废油处理，因此也无法忽 视对地球环境的负担。
另一方面，通过金属镀敷处理、氧化保护膜处理等表面化学处理对钢 制保持器进行表面改质的方法，需要大的用于镀敷处理等的表面处理设 备，并且为了形成镀敷保护膜或氧化保护膜等表面保护膜、和确保其厚度， 处理时间变长。另外，与上述表面热处理的情况相同，必须进行大批量生 产，从而半成品增大、准备时间变长，还需要镀敷液等的废液处理，因此 也无法忽视对地球环境的负担。
另外，在用于这些表面改质的表面热处理或表面化学处理中，若处理 设备因突然的停电或某种故障而停止，则还存在如下的问题：处理中的大 量的保持器成为不良品，为了其回收和设备的恢复而需要浪费大量的时间 和成本。进而，在不得不进行小批量生产的情况下，不仅生产效率下降， 而且还存在混入不同品之患。
还有，在专利文献2中，记载了对以滚柱轴承为实施例的滚动轴承用 保持器实施高频淬火或冲击淬火的表面淬火的方法，若作为预热处理不实 施渗碳氮化处理，则不需要气氛炉等热处理设备。但是，专利文献2记载 的滚动轴承用保持器若适用于具有多个凹处的滚针轴承的保持器，则存在 如下的问题：只对每个凹处的表面进行淬火非常耗费时间。另外，划分保 持器的凹处的柱部由于滚针的超前延迟或偏斜而被赋予压缩应力或拉伸 应力，因此还存在如下的问题：只用表面淬火无法提高保持器整体的疲劳 强度或破坏强度。
发明内容
本发明的课题在于，使用紧凑的处理设备，即使是小批量生产也能够 短时间高效地对滚针轴承的钢制保持器进行热处理，防止其磨损或表面损 伤，并且还能够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。
为了解决上述课题，本发明提供一种滚针轴承，其用钢制保持器保持 有多个滚针，其中，包括所述钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施了包 括高频淬火的高频热处理。
即，不需要气氛调节，使用紧凑且还能够应对小批量生产的高频热处 理设备，对包括钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施包括高频淬火的高 频热处理，由此小尺寸且壁厚薄的结构能够容易且高效地进行多个滚针轴 承的钢制保持器的热处理时的操作等，防止其磨损或表面损伤，并且还能 够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。另外，高频热处理由于使用清 洁的电能，因此对地球环境的负担也少。
通过使所述高频热处理中包括高频回火，能够串联化热处理工序。通 常，高频热处理由高频淬火和高频回火或炉回火构成，但是若选择高频回 火，则能够将同样处理时间短的高频淬火和高频回火容易地串联化。
所述滚针轴承也可以具备内外圈的至少一个套圈。
所述钢制保持器的表面硬度和内部硬度在维氏硬度下处于HV350～ 700的范围为好。硬度越高，耐磨损性和保持器整体的疲劳强度越高，但 是若钢制保持器的硬度小于HV350，则无法充分确保它们的耐磨损性和疲 劳强度。另外，若硬度高，则破坏强度容易因韧性的下降而破坏，若硬度 低，则破坏强度容易因变形而破坏，因此钢制保持器的硬度优选是 HV400～650。
所述钢制保持器的含碳量处于0.15～1.10质量％的范围为好。若含碳 量小于0.15质量％，则只用高频热处理无法充分确保钢制保持器的表面硬 度。另外，若含碳量增加则加工性或焊接性下降，因此含碳量应在1.10 质量％以下，优选在0.50质量％以下为好。还有，若使含碳量在0.30质量 ％以下，则能够使碳完全固熔于铁的母相中，因此还能够省去高频热处理 中的高频回火或炉回火。
(发明效果)
本发明的滚针轴承由于不需要气氛调节，使用紧凑且还能够应对小批 量生产的高频热处理设备，对包括钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施 包括高频淬火的高频热处理，由此小尺寸且壁厚薄的结构能够容易且高效 地进行多个滚针轴承的钢制保持器的热处理时的操作等，防止其磨损或表 面损伤，并且还能够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。另外，高频 热处理由于使用清洁的电能，因此对地球环境的负担也少。
通过使所述高频热处理中包括高频回火，能够串联化热处理工序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的滚针轴承的纵剖面图；
图2是说明图1的钢制保持器的压力加工工序的概念图；
图3a、b、c、d、e分别是表示图1的钢制保持器的变形例的剖面图；
图4是表示第二实施方式的滚针轴承的局部省略纵剖面图。
图中：1-外圈；1a-滚道面；2-滚针；3-保持器；3a-凹处；4- 外圈；5-内圈；4a、5a-滚道面；4b、5b-爪；6-滚针；7-保持器。
为了解决上述课题，本发明提供一种滚针轴承，其用钢制保持器保持 有多个滚针，其中，包括所述钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施了包 括高频淬火的高频热处理。
即，不需要气氛调节，使用紧凑且还能够应对小批量生产的高频热处 理设备，对包括钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施包括高频淬火的高 频热处理，由此小尺寸且壁厚薄的结构能够容易且高效地进行多个滚针轴 承的钢制保持器的热处理时的操作等，防止其磨损或表面损伤，并且还能 够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。另外，高频热处理由于使用清 洁的电能，因此对地球环境的负担也少。
通过使所述高频热处理中包括高频回火，能够串联化热处理工序。通 常，高频热处理由高频淬火和高频回火或炉回火构成，但是若选择高频回 火，则能够将同样处理时间短的高频淬火和高频回火容易地串联化。
所述滚针轴承也可以具备内外圈的至少一个套圈。
所述钢制保持器的表面硬度和内部硬度在维氏硬度下处于HV350～ 700的范围为好。硬度越高，耐磨损性和保持器整体的疲劳强度越高，但 是若钢制保持器的硬度小于HV350，则无法充分确保它们的耐磨损性和疲 劳强度。另外，若硬度高，则破坏强度容易因韧性的下降而破坏，若硬度 低，则破坏强度容易因变形而破坏，因此钢制保持器的硬度优选是 HV400～650。
所述钢制保持器的含碳量处于0.15～1.10质量％的范围为好。若含碳 量小于0.15质量％，则只用高频热处理无法充分确保钢制保持器的表面硬 度。另外，若含碳量增加则加工性或焊接性下降，因此含碳量应在1.10 质量％以下，优选在0.50质量％以下为好。还有，若使含碳量在0.30质量 ％以下，则能够使碳完全固熔于铁的母相中，因此还能够省去高频热处理 中的高频回火或炉回火。
(发明效果)
本发明的滚针轴承由于不需要气氛调节，使用紧凑且还能够应对小批 量生产的高频热处理设备，对包括钢制保持器的壁厚方向的整体至少实施 包括高频淬火的高频热处理，由此小尺寸且壁厚薄的结构能够容易且高效 地进行多个滚针轴承的钢制保持器的热处理时的操作等，防止其磨损或表 面损伤，并且还能够提高保持器整体的疲劳强度或破坏强度。另外，高频 热处理由于使用清洁的电能，因此对地球环境的负担也少。
通过使所述高频热处理中包括高频回火，能够串联化热处理工序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的滚针轴承的纵剖面图；
图2是说明图1的钢制保持器的压力加工工序的概念图；
图3a、b、c、d、e分别是表示图1的钢制保持器的变形例的剖面图；
图4是表示第二实施方式的滚针轴承的局部省略纵剖面图。
图中：1-外圈；1a-滚道面；2-滚针；3-保持器；3a-凹处；4- 外圈；5-内圈；4a、5a-滚道面；4b、5b-爪；6-滚针；7-保持器。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。图1及图2表示第一实施方 式。如图1所示，该滚针轴承是将沿外圈1的滚道面1a在轴A周围的圆 筒面上排列的滚针2用钢制保持器3保持的径向型滚针轴承。该外圈1是 用钢板的压力加工形成的壳型外圈，但是也可以是用切削加工形成的外 圈。
所述保持器3是用压力加工形成的压力保持器，如图2所示，由钢板 冲裁出的圆形坯料在拉深工序中拉深成杯状后，在成形工序中进行底部冲 压、切边、弯边，形成为两端带凸缘的圆筒体，进而在凹处冲压工序中冲 裁出收纳滚针2的凹处3a后，在精加工成形工序中在圆筒体中央部形成 了阶梯。
所述保持器3的原材料钢板是含碳量为0.50质量％的结构用碳素钢 S50C，如图2所示进行了压力加工后，对包括壁厚方向的整体实施由高频 淬火和高频回火构成的高频热处理，使制品的表面硬度在维氏硬度下处于 HV400～650的范围。该保持器3的原材料钢板只要是含碳量处于0.15～ 1.10质量％的范围的钢板即可，也可以是其它结构用碳素钢或SK5等工具 钢。在使原材料钢板的含碳量在0.30质量％以下时，也可以省去高频回火。 另外，高频热处理也可以在将保持器3与外圈1及滚针2组装成一体后实 施，也可以取代高频回火而进行炉回火。
图3表示所述钢制保持器3的形状的变形例。图3(a)、(b)是将压 力保持器或凹处冲压后的带板切断成规定尺寸，将其弯曲加工成环状并焊 接了两端的焊接保持器的例子，图3(c)是将由辊成形形成了阶梯并进行 了凹处冲压的带板同样地弯曲加工并焊接了两端的焊接保持器的例子，图 3(d)、(e)是从管材切削的切削保持器的例子。使用了这些变形例和第 一实施方式的保持器3的滚针轴承也可以原封不动地形成为没有套圈的轴 承。
图4表示第二实施方式。该滚针轴承是在外圈4和内圈5的各滚道面 4a、5a之间将在轴B的周围放射状排列的滚针6用钢制保持器7保持的轴 向型滚针轴承。保持在外圈4、内圈5及保持器7上的各滚针6通过在外 圈4和内圈5上设置的各爪4b、5b而形成为非分离结构。
所述钢制保持器7是焊接保持器，其原材料钢板是含碳量为0.30质量 ％的结构用碳素钢S30C。该保持器7也在加工和焊接后实施由高频淬火和 高频回火构成的高频热处理，使制品的表面硬度在维氏硬度下处于 HV400～650的范围。
所述保持器3是用压力加工形成的压力保持器，如图2所示，由钢板 冲裁出的圆形坯料在拉深工序中拉深成杯状后，在成形工序中进行底部冲 压、切边、弯边，形成为两端带凸缘的圆筒体，进而在凹处冲压工序中冲 裁出收纳滚针2的凹处3a后，在精加工成形工序中在圆筒体中央部形成 了阶梯。
所述保持器3的原材料钢板是含碳量为0.50质量％的结构用碳素钢 S50C，如图2所示进行了压力加工后，对包括壁厚方向的整体实施由高频 淬火和高频回火构成的高频热处理，使制品的表面硬度在维氏硬度下处于 HV400～650的范围。该保持器3的原材料钢板只要是含碳量处于0.15～ 1.10质量％的范围的钢板即可，也可以是其它结构用碳素钢或SK5等工具 钢。在使原材料钢板的含碳量在0.30质量％以下时，也可以省去高频回火。 另外，高频热处理也可以在将保持器3与外圈1及滚针2组装成一体后实 施，也可以取代高频回火而进行炉回火。
图3表示所述钢制保持器3的形状的变形例。图3(a)、(b)是将压 力保持器或凹处冲压后的带板切断成规定尺寸，将其弯曲加工成环状并焊 接了两端的焊接保持器的例子，图3(c)是将由辊成形形成了阶梯并进行 了凹处冲压的带板同样地弯曲加工并焊接了两端的焊接保持器的例子，图 3(d)、(e)是从管材切削的切削保持器的例子。使用了这些变形例和第 一实施方式的保持器3的滚针轴承也可以原封不动地形成为没有套圈的轴 承。
图4表示第二实施方式。该滚针轴承是在外圈4和内圈5的各滚道面 4a、5a之间将在轴B的周围放射状排列的滚针6用钢制保持器7保持的轴 向型滚针轴承。保持在外圈4、内圈5及保持器7上的各滚针6通过在外 圈4和内圈5上设置的各爪4b、5b而形成为非分离结构。
所述钢制保持器7是焊接保持器，其原材料钢板是含碳量为0.30质量 ％的结构用碳素钢S30C。该保持器7也在加工和焊接后实施由高频淬火和 高频回火构成的高频热处理，使制品的表面硬度在维氏硬度下处于 HV400～650的范围。
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