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JP2005195150A - Rolling device - Google Patents

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JP2005195150A
JP2005195150A JP2004004371A JP2004004371A JP2005195150A JP 2005195150 A JP2005195150 A JP 2005195150A JP 2004004371 A JP2004004371 A JP 2004004371A JP 2004004371 A JP2004004371 A JP 2004004371A JP 2005195150 A JP2005195150 A JP 2005195150A
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Japan
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rolling
film
hard coating
tapered roller
rolling device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004004371A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Chiba
博行 千葉
Kazuhisa Kitamura
和久 北村
Kazuyoshi Yamakawa
和芳 山川
Hiroki Matsuyama
博樹 松山
Kazunori Hayashida
一徳 林田
Hirobumi Momoji
博文 百々路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling device which can raise the contact bondability of a hard film, which can maintain a low frictional resistance for a long period and which has an excellent durability. <P>SOLUTION: A cone roller bearing 1 as this rolling device includes a cone roller 4. The large diameter side end face 4c of the cone roller 4 has an annular surface 4f as a rolling slide part in a sliding contact with the collar part 7 of an inner ring 3. A treated region 9 where chemical polishing treatment as an oxide removing treatment is performed, is formed on the entire surface of the cone roller 4. The hard film 11 is formed on the front surface of the region 10 including the annular surface 4f as the rolling slide part of the part of the treated region 9. The hard film 11 preferably includes a diamond-like carbon film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、転がり軸受、ボールねじ、直動転がり案内装置等の転動装置に関する。   The present invention relates to a rolling device such as a rolling bearing, a ball screw, and a linear motion rolling guide device.

転がり軸受として例えばころ軸受は、自動車や産業機械等で多用されている。通例、ころ軸受は、鋼製内輪と、鋼製外輪と、内外輪間に介在するころとを備え、このころを内輪および外輪の少なくとも一方に形成したつば部にて案内する。
しかしながら、ころ軸受においては、ころとつば部との間の摩擦抵抗の影響で回転抵抗が大きいという問題がある。
For example, roller bearings are widely used as rolling bearings in automobiles, industrial machines, and the like. Usually, a roller bearing includes a steel inner ring, a steel outer ring, and a roller interposed between the inner and outer rings, and guides the roller with a flange formed on at least one of the inner ring and the outer ring.
However, the roller bearing has a problem that the rotational resistance is large due to the influence of the frictional resistance between the roller and the flange portion.

そこで、つば部の所要部分のみに硬質皮膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−82466号公報
Therefore, it has been proposed to form a hard coating only on a required portion of the collar portion (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-82466 A

しかしながら、母材に対する硬質皮膜の密着性が悪く、硬質皮膜の剥がれによってころ軸受の回転抵抗が大きくなるという性能上の問題や、軸受寿命が低下するという耐久上の問題がある。この種の問題は、転がり軸受に限らず、転動装置一般に存在する。
そこで、この発明の目的は、硬質皮膜の密着性を高くすることができ、長期にわたって摩擦抵抗を低く維持できるとともに耐久性に優れた転動装置を提供することである。
However, the adhesion of the hard film to the base material is poor, and there is a problem in performance that the rotational resistance of the roller bearing increases due to peeling of the hard film, and a problem in durability that the bearing life is reduced. This type of problem is not limited to rolling bearings, but generally exists in rolling devices.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling device that can increase the adhesion of a hard coating, maintain a low frictional resistance over a long period of time, and is excellent in durability.

例えば、摩擦抵抗を低減する目的で構成部品の一部(摩擦面)に硬質皮膜を形成する場合、その前処理として、硬質皮膜を形成する部位の下地処理として酸化物除去処理が実施されるが、摩擦面とならないため、硬質皮膜を形成しない部位については、例えば、熱処理後の酸化物(黒皮)が残存したままにしている。本願発明者は、硬質皮膜の密着性の低下について鋭意研究した結果、硬質皮膜の下地領域に対してたとえ完全な酸化物除去処理を実施していたとしても、本来、硬質皮膜の形成を必要としない領域(例えば、非摩擦面)であって前記下地領域に隣接する領域に少しでも黒皮等の酸化物が残存していると、硬質皮膜の密着性が低下するという知見を得た。   For example, when a hard film is formed on a part of a component (friction surface) for the purpose of reducing frictional resistance, an oxide removal process is performed as a pretreatment for the base treatment of the part where the hard film is formed. Since the surface does not become a friction surface, for example, the oxide (black skin) after the heat treatment remains in the portion where the hard film is not formed. As a result of earnest research on the decrease in adhesion of the hard film, the inventor of the present application originally required the formation of a hard film even if a complete oxide removal treatment was performed on the base region of the hard film. It has been found that the adhesion of the hard coating is reduced if a small amount of oxide such as black skin remains in a region that is not applied (for example, a non-friction surface) and is adjacent to the base region.

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む複数の構成部品を備える転動装置において、少なくとも一つの構成部品の表面に形成され酸化物除去処理が施された被処理領域と、この被処理領域の一部であって転がり摺動部の少なくとも一部を含む領域の表面に形成された硬質皮膜とを備えることを特徴とする。   The present invention has been made on the basis of the above findings, and in a rolling device including a plurality of components including rolling sliding portions that are in rolling contact or sliding contact with each other, an oxide formed on the surface of at least one component And a hard film formed on the surface of a region to be processed that has been subjected to the removal process and a region that is a part of the region to be processed and includes at least a part of the rolling sliding portion.

この発明によれば、構成部品の表面において、硬質皮膜が形成される領域だけでなく、硬質皮膜が形成される領域に隣接し当該硬質皮膜が形成されない領域についても、酸化物除去処理を施してあるので、硬質皮膜の密着性を高くすることができる。その結果、長期にわたって硬質皮膜の剥がれを防止でき、長期にわたって摩擦抵抗を低く維持できると共に寿命を向上させることができる。   According to this invention, on the surface of the component part, not only the region where the hard coating is formed but also the region adjacent to the region where the hard coating is formed and where the hard coating is not formed is subjected to the oxide removal treatment. Since there exists, the adhesiveness of a hard film can be made high. As a result, peeling of the hard coating can be prevented over a long period, the frictional resistance can be kept low over a long period of time, and the life can be improved.

また、前記構成部品の表面に形成される酸化物の全てを除去するのが好ましい。構成部品の全表面に被処理領域を設けるのがさらに好ましい。
上記酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含む場合には、機械的な除去方法によって構成部品の被処理領域、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができる点で好ましい。
It is preferable to remove all oxides formed on the surface of the component. More preferably, a region to be treated is provided on the entire surface of the component.
When the oxide removal treatment includes one of shot peening treatment and barrel polishing treatment, the treated region of the component part, for example, oxide on the entire surface is easily and reliably removed by a mechanical removal method. It is preferable in that it can be performed.

上記酸化物除去処理が化学研磨処理を含む場合には、構成部品の被処理領域、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができ、特に、機械的な除去が困難である部位の酸化物をも確実に除去することができる点で好ましい。
上記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜を含む場合には、潤滑性に優れるので、摩擦抵抗をより低減することができる。また、相手材に対する攻撃性が小さく耐久性をより向上することができる。
When the oxide removal treatment includes a chemical polishing treatment, a region to be treated of a component part, for example, oxide on the entire surface can be easily and reliably removed, and mechanical removal is particularly difficult. It is preferable in that the oxide at the site can be removed reliably.
When the hard film includes a diamond-like carbon film, the lubricity is excellent, so that the frictional resistance can be further reduced. Moreover, the aggression with respect to the counterpart material is small and the durability can be further improved.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の転動装置としての円錐ころ軸受の断面図である。
本実施形態では、本転動装置が、円錐ころ軸受1である場合に則して説明するが、これに限らず、例えば、後述するように玉軸受等の他の転がり軸受、ボールねじ、直動転がり案内装置等であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a tapered roller bearing as a rolling device according to an embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the present rolling device will be described based on the tapered roller bearing 1, but the present invention is not limited to this. For example, as described later, other rolling bearings such as ball bearings, ball screws, A dynamic rolling guide device or the like may be used.

円錐ころ軸受1は、複数の構成部品として、軌道部材としての外輪2、軌道部材としての内輪3、転動体としての複数の円錐ころ4、および保持器5を有する。複数個の円錐ころ4は、保持器5に保持されて外輪2と内輪3との間に介在した状態で組み込まれている。
外輪2は、内周2aに円錐面により形成された軌道としての軌道面2bを有する。
The tapered roller bearing 1 includes an outer ring 2 as a race member, an inner ring 3 as a race member, a plurality of tapered rollers 4 as rolling elements, and a cage 5 as a plurality of components. The plurality of tapered rollers 4 are incorporated in a state of being held by a cage 5 and interposed between the outer ring 2 and the inner ring 3.
The outer ring 2 has a raceway surface 2b as a raceway formed by a conical surface on the inner periphery 2a.

内輪3は、外周3aに円錐面により形成された軌道としての軌道面3bと、軌道面3bの小径側の端縁から径方向外方に延びる第1の鍔部6と、軌道面3bの大径側の端縁から径方向外方に延びる第2の鍔部7とを有する。第1および第2の鍔部6,7は、円錐ころ4の転動を案内する案内面8をそれぞれ有する。
円錐ころ4は、円錐台形状をなす。円錐ころ4は、円錐面からなる転動面4aと、小径側端面4bと、大径側端面4cとを有する。各端面4b,4cと転動面4aとの間には、C面取りまたはR面取りによる面取り部(図示せず)が設けられている。
The inner ring 3 includes a raceway surface 3b as a raceway formed on the outer periphery 3a by a conical surface, a first flange 6 extending radially outward from an edge on the small diameter side of the raceway surface 3b, and a large raceway surface 3b. And a second flange portion 7 extending radially outward from the radial edge. The first and second flange portions 6 and 7 each have a guide surface 8 that guides the rolling of the tapered roller 4.
The tapered roller 4 has a truncated cone shape. The tapered roller 4 has a rolling surface 4a having a conical surface, a small diameter side end surface 4b, and a large diameter side end surface 4c. A chamfered portion (not shown) by C chamfering or R chamfering is provided between the end surfaces 4b and 4c and the rolling surface 4a.

小径側端面4bは、内輪3の鍔部6の案内面8と対向可能な環状部4dを有する。
大径側端面4cは、円錐ころ4の外形成形時に中央部に形成される円形状の浅い窪み部4eと、これを取り囲む環状面4fとを有する。
保持器5は、複数の円錐ころ4をそれぞれ保持する孔からなる複数のポケット5aを有している。
The small-diameter side end surface 4 b has an annular portion 4 d that can face the guide surface 8 of the flange portion 6 of the inner ring 3.
The large-diameter side end surface 4c has a circular shallow recess 4e formed at the center when the tapered roller 4 is shaped, and an annular surface 4f surrounding the circular recess 4e.
The cage 5 has a plurality of pockets 5a each having a hole for holding a plurality of tapered rollers 4 respectively.

外輪2、内輪3、複数の円錐ころ4、および保持器5は、互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む。例えば、外輪2および内輪3の軌道面2b,3bのそれぞれと、円錐ころ4の転動面4aとは、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。内輪3の第1の鍔部6の案内面8および円錐ころ4の小径側端面4bの環状面4dは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。内輪3の第2の鍔部7の案内面8および円錐ころ4の大径側端面4cの環状面4fは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。円錐ころ4の転動面4aおよび端面4b,4cと保持器5のポケット5aの周縁部5bとは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。   The outer ring 2, the inner ring 3, the plurality of tapered rollers 4, and the cage 5 include rolling sliding portions that are in rolling contact or sliding contact with each other. For example, each of the raceway surfaces 2b and 3b of the outer ring 2 and the inner ring 3 and the rolling surface 4a of the tapered roller 4 correspond to rolling sliding portions that are in rolling contact with each other. The guide surface 8 of the first flange portion 6 of the inner ring 3 and the annular surface 4d of the small diameter side end surface 4b of the tapered roller 4 are in sliding contact with each other and correspond to a rolling sliding portion. The guide surface 8 of the second collar portion 7 of the inner ring 3 and the annular surface 4f of the large-diameter end surface 4c of the tapered roller 4 are in sliding contact with each other and correspond to a rolling sliding portion. The rolling surface 4a and end surfaces 4b and 4c of the tapered roller 4 and the peripheral portion 5b of the pocket 5a of the cage 5 are in sliding contact with each other, and correspond to a rolling sliding portion.

図2は、円錐ころ4の斜視図である。図1および図2を参照する。
本実施形態の特徴とするところは、構成部品としての円錐ころ4の全表面に、酸化物除去処理としての化学研磨処理が施された被処理領域9が形成される。被処理領域9は、具体的には、転動面4a,小径側端面4b,大径側端面4c,および面取り部を含む。この被処理領域9の一部の領域10の表面10aに硬質皮膜11が形成され、この硬質皮膜11を形成される領域10が転がり摺動部としての環状面4fの少なくとも一部を含むようにしてあり、具体的には環状面4fの全域に一致している。
FIG. 2 is a perspective view of the tapered roller 4. Please refer to FIG. 1 and FIG.
The feature of the present embodiment is that a region 9 to be treated is formed on the entire surface of the tapered roller 4 as a component part, which has been subjected to a chemical polishing treatment as an oxide removal treatment. Specifically, the to-be-processed area 9 includes a rolling surface 4a, a small diameter side end surface 4b, a large diameter side end surface 4c, and a chamfered portion. A hard film 11 is formed on the surface 10a of a part of the region 10 to be treated, and the region 10 on which the hard film 11 is formed includes at least a part of the annular surface 4f as a rolling sliding part. Specifically, it coincides with the entire area of the annular surface 4f.

本実施形態では、硬質皮膜11が、環状面4fの全体を含んで形成される場合に則して説明するが、例えば、環状面4fの一部に形成されてもよいし、環状面4f以外の転がり摺動部に形成されてもよい。
円錐ころ4は、円錐ころ4の概略形状を形成するころ本体12と、このころ本体12の表面の一部に形成された上述の硬質皮膜11とを有している。ころ本体12は、軸受用鋼により形成され、熱処理としての浸炭焼入れ焼き戻し処理を施されている。この熱処理により、ころ本体12の表面に酸化物(黒皮)が形成されることがある。この形成された酸化物を、硬質皮膜11の形成前に化学研磨処理により除去し、さらに転がり摺動部に機械的研磨を施すようにしている。
In the present embodiment, the case where the hard coating 11 is formed to include the entire annular surface 4f will be described. However, for example, the hard coating 11 may be formed on a part of the annular surface 4f or other than the annular surface 4f. It may be formed on the rolling sliding part.
The tapered roller 4 includes a roller main body 12 that forms a schematic shape of the tapered roller 4 and the above-described hard coating 11 that is formed on a part of the surface of the roller main body 12. The roller body 12 is made of bearing steel and is subjected to carburizing, quenching and tempering treatment as heat treatment. By this heat treatment, an oxide (black skin) may be formed on the surface of the roller body 12. The formed oxide is removed by chemical polishing before the hard coating 11 is formed, and the rolling sliding portion is mechanically polished.

化学研磨処理は、製造過程において熱処理後の製造用中間体としてのころ本体12の全表面に施される。化学研磨処理は、後の工程において硬質皮膜11を形成されない部位、例えば、上述の窪み部4eおよび面取り部にも施されている。
化学研磨処理では、酸性溶液等の処理液中に被処理部品として熱処理後のころ本体12を浸漬し、これの表面の酸化物を溶解して、酸化物を表面から除去する。処理液は、例えば、フッ化水素(HF)溶液および過酸化水素(H2O2)溶液を、所定のモル濃度となるように、イオン交換水と混合しこれにより希釈し調製される。処理液中に、被処理部品の全表面を露出させて浸漬し、全表面の酸化物を除去する。
The chemical polishing treatment is performed on the entire surface of the roller body 12 as a production intermediate after the heat treatment in the production process. The chemical polishing treatment is also applied to a portion where the hard coating 11 is not formed in a later step, for example, the above-described depression 4e and chamfered portion.
In the chemical polishing treatment, the roller body 12 after heat treatment is immersed as a part to be treated in a treatment solution such as an acidic solution, and the oxide on the surface thereof is dissolved to remove the oxide from the surface. The treatment liquid is prepared, for example, by mixing a hydrogen fluoride (HF) solution and a hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution with ion-exchanged water so as to have a predetermined molar concentration and diluting it. The whole surface of the part to be treated is exposed and immersed in the treatment liquid to remove the oxide on the whole surface.

硬質皮膜11としては、ダイヤモンドライクカーボン(Diamond-Like Carbon 、以下「DLC」ともいう)膜を示すことができる。
DLC膜は、例えば、炭素をターゲットとしたスパッタリング法により、1.0〜5.0μm程度の膜厚で被形成面上に成膜されたものであり、ビッカース硬度1000〜2000(Hv)程度の硬さを有する硬質皮膜を構成している。DLC膜の表面粗さは例えば、中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm以下に管理されている。また、このDLC膜は、所定の密着力(少なくとも40N以上、好ましくは60N)で被形成面に接合されており、この被形成面から剥離しないようになっている。さらにDLC膜は、当接する相手材への攻撃性が低く、さらに摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れ、若干の自己潤滑性を有する皮膜であり、内輪3の鍔部7の案内面8との間でのフレッチング摩耗を抑制することができる。
As the hard film 11, a diamond-like carbon (hereinafter also referred to as “DLC”) film can be shown.
The DLC film is formed on the surface to be formed with a film thickness of about 1.0 to 5.0 μm, for example, by a sputtering method using carbon as a target, and has a Vickers hardness of about 1000 to 2000 (Hv). It constitutes a hard film having hardness. For example, the surface roughness of the DLC film is controlled to 0.1 μm or less in terms of centerline average roughness (Ra). The DLC film is bonded to the surface to be formed with a predetermined adhesion force (at least 40 N or more, preferably 60 N), and does not peel from the surface to be formed. Further, the DLC film is a film having a low attacking property against the abutting material, a small friction coefficient, an excellent wear resistance, and a slight self-lubricating property, and the guide surface 8 of the flange portion 7 of the inner ring 3. Fretting wear can be suppressed.

スパッタリング法によるDLC膜の形成では、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内の圧力を10-3〜10(Torr)程度とし、放電電圧100〜2000(V)、電流2〜10(A)の放電処理を行うことにより、ターゲット面である上述の被形成面に炭素を蒸着する。これにより、上記膜厚、硬さ等を有し、グラファイト(SP2 )構造とダイヤモンド(SP3 )構造とが共存した非晶質構造からなるDLC膜が被形成面上に形成される。なお、このDLC膜を形成するときには、上記ターゲット面以外の表面の部分には、マスク部材によりマスキングが施され、炭素が付着しないようになっている。 In the formation of the DLC film by the sputtering method, the pressure in the deposition chamber into which the introduction gas such as argon gas or hydrocarbon gas is introduced is set to about 10 −3 to 10 (Torr), the discharge voltage is 100 to 2000 (V), and the current is 2 To 10 (A), carbon is vapor-deposited on the above-described surface to be formed, which is the target surface. As a result, a DLC film having the above film thickness, hardness, etc., and having an amorphous structure in which the graphite (SP 2 ) structure and the diamond (SP 3 ) structure coexist is formed on the surface to be formed. When this DLC film is formed, the surface portion other than the target surface is masked by a mask member so that carbon does not adhere.

また、DLC膜の膜厚が1.0μm未満であれば耐摩耗性が不足し、5.0μmを超えると、コストが膨大となるだけでなく、膜厚が厚すぎることによる内部応力が大きくなり剥離の原因となる。それゆえ、DLC膜の好ましい膜厚は、1.0〜5.0μmであり、さらに好ましくは3.0μmである。
また、DLC膜の被形成面に対する密着力が40N未満であると、DLC膜の剥離を生じやすくなる。
Further, if the DLC film thickness is less than 1.0 μm, the wear resistance is insufficient, and if it exceeds 5.0 μm, not only the cost becomes enormous, but also the internal stress due to the film thickness being too thick increases. Cause peeling. Therefore, the preferable film thickness of the DLC film is 1.0 to 5.0 μm, more preferably 3.0 μm.
Further, when the adhesion force of the DLC film to the surface to be formed is less than 40 N, the DLC film is likely to be peeled off.

また、DLC膜の硬さがビッカース硬度(Hv)で1000未満であれば、耐摩耗性が不足し、2000を超えると、内部応力が大きくなり剥離の原因となる。
なお、上述のスパッタリング法以外に、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの溶射法を用いて、DLC膜を形成してもよい。また、ローレット加工等により、被形成面を粗面に仕上げることでDLC膜が形成される被形成面への密着性(密着強度)を高めてもよい。但し、上述のスパッタリング法等のPVDは、物理的メカニズムを利用した成膜法であることから被形成面の材料に左右されることがなく、他の成膜法に比べて被形成面に対する高い密着性を容易に確保できるので、DLC膜の形成に最適である。
Further, if the hardness of the DLC film is less than 1000 in terms of Vickers hardness (Hv), the wear resistance is insufficient, and if it exceeds 2000, internal stress increases and causes peeling.
In addition to the above-described sputtering method, other physical vapor deposition methods (PVD) such as ion plating by ion beam vapor deposition using benzene as a source gas, chemical vapor deposition (CVD), or plasma spraying using a plasma jet, etc. The DLC film may be formed using the thermal spraying method. Further, the adhesion (adhesion strength) to the surface on which the DLC film is formed may be enhanced by finishing the surface to be formed by knurling or the like. However, PVD such as the above-described sputtering method is a film formation method using a physical mechanism, so it is not affected by the material of the surface to be formed, and is higher for the surface to be formed than other film formation methods. Since adhesion can be easily secured, it is optimal for forming a DLC film.

本実施形態では、円錐ころ4の表面において、硬質皮膜11が形成される領域10だけでなく、硬質皮膜11が形成される領域10に隣接し当該硬質皮膜11が形成されない領域9aについても、化学研磨処理を施してあるので、硬質皮膜11の密着性を高くすることができる。さらに、円錐ころ4の表面に形成される酸化物の全てを除去するようにしてあるので、硬質皮膜11の密着性をより高めるのに好ましい。円錐ころ4の全表面に被処理領域9を設けてあるので、酸化物の全てを確実に除去できて、硬質皮膜11の密着性をより一層高めるのに好ましい。その結果、長期にわたって硬質皮膜11の剥がれを防止でき、長期にわたって摩擦抵抗としての摩擦トルクを低く維持できると共に寿命を向上させることができる。   In the present embodiment, not only the region 10 where the hard coating 11 is formed on the surface of the tapered roller 4, but also the region 9a adjacent to the region 10 where the hard coating 11 is formed and where the hard coating 11 is not formed. Since the polishing treatment is performed, the adhesion of the hard coating 11 can be increased. Furthermore, since all of the oxide formed on the surface of the tapered roller 4 is removed, it is preferable for further improving the adhesion of the hard coating 11. Since the to-be-processed area | region 9 is provided in the whole surface of the tapered roller 4, all the oxides can be removed reliably and it is preferable in order to improve the adhesiveness of the hard film 11 further. As a result, peeling of the hard coating 11 can be prevented over a long period of time, and the friction torque as a frictional resistance can be maintained low over a long period of time, and the life can be improved.

酸化物除去処理が化学研磨処理を含むことにより、円錐ころ4の被処理領域9、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができ、特に、機械的な除去が困難である部位の酸化物をも確実に除去することができる点で好ましい。
硬質皮膜11がDLC膜を含むことにより、潤滑性に優れるので、摩擦トルクをより低減することができる。また、相手材、例えば、内輪3の鍔部7の案内面8に対する攻撃性が小さく耐久性をより向上することができる。なお、この効果は、DLC膜の種類を問わず得ることができる。
When the oxide removal treatment includes the chemical polishing treatment, the treated region 9 of the tapered roller 4, for example, the oxide on the entire surface can be removed easily and reliably, and mechanical removal is particularly difficult. It is preferable in that the oxide at the site can be removed reliably.
Since the hard coating 11 includes the DLC film, the lubricity is excellent, and therefore the friction torque can be further reduced. Moreover, the aggressiveness with respect to the opposing material, for example, the guide surface 8 of the collar part 7 of the inner ring | wheel 3, is small, and durability can be improved more. This effect can be obtained regardless of the type of DLC film.

また、化学研磨処理等の酸化物除去処理により、浸炭異常層を除去し、疲労強度を向上させることができる。これとともに、DLC膜を形成することによって、摩擦トルクの増加を抑制でき、耐焼き付き性や耐摩耗性を向上させることができる。
次に、他の実施形態を説明する。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略する。また、図示する場合には、同様の構成については同じ符号を付しておく。
In addition, the carburizing abnormal layer can be removed and the fatigue strength can be improved by oxide removal treatment such as chemical polishing treatment. At the same time, by forming the DLC film, it is possible to suppress an increase in the friction torque and improve the seizure resistance and the wear resistance.
Next, another embodiment will be described. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and description of similar configurations will be omitted. Moreover, in the case of illustration, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure.

例えば、本発明の円錐ころ軸受1の円錐ころ4では、硬質皮膜11を環状面4fのみを含むように形成していたが、これには限定されない。例えば、円錐ころ4の全表面に化学研磨処理を施して、その全表面の一部であって転動面4aおよび2つの環状面4d,4fの少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。
また、図1を参照して、本発明の円錐ころ軸受1としては、硬質皮膜11を形成した円錐ころ4を含む場合に限定されず、例えば、外輪2、内輪3、複数の円錐ころ4、および保持器5を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、外輪2では、軌道面2bを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、内輪3では、軌道面3bおよび2つの案内面8の少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、保持器5では、ポケット5aの周縁部5bを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。
For example, in the tapered roller 4 of the tapered roller bearing 1 of the present invention, the hard coating 11 is formed so as to include only the annular surface 4f, but this is not limitative. For example, the entire surface of the tapered roller 4 is subjected to chemical polishing, and the hard coating 11 is formed on a surface that is a part of the entire surface and includes at least one of the rolling surface 4a and the two annular surfaces 4d and 4f. There is a case.
Referring to FIG. 1, the tapered roller bearing 1 of the present invention is not limited to the case including the tapered roller 4 having the hard coating 11 formed thereon. For example, the outer ring 2, the inner ring 3, the plurality of tapered rollers 4, When the oxide removal process is performed on the entire surface of at least one component selected from the group including the cage 5 and the hard coating 11 is formed on a part of the surface of the component subjected to the oxide removal process There is. For example, in the outer ring 2, the hard coating 11 may be formed on the surface including the raceway surface 2b. For example, in the inner ring 3, the hard coating 11 may be formed on the surface including at least one of the raceway surface 3b and the two guide surfaces 8. For example, in the cage 5, the hard coating 11 may be formed on the surface including the peripheral edge 5b of the pocket 5a.

また、図3を参照して、本発明の転動装置は円筒ころ軸受13であってもよい。この円筒ころ軸受13は、構成部品として、軌道面14を形成された軌道部材としての外輪15、軌道面16を形成された軌道部材としての内輪17、転動体としての複数の円筒ころ18、および保持器19を有する。外輪15および内輪17の円筒面からなる軌道としての軌道面14,16のそれぞれと、円筒ころ18の円筒面からなる転動面18aとが、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。内輪17の両端の鍔部20の案内面8と、円筒ころ18の両端面18bの環状面18cとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。また、円筒ころ18の転動面18aおよび2つの環状面18cと、保持器19のポケット19aの内周縁19bとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。   Referring to FIG. 3, the rolling device of the present invention may be a cylindrical roller bearing 13. The cylindrical roller bearing 13 includes, as components, an outer ring 15 as a race member formed with a raceway surface 14, an inner ring 17 as a race member formed with a raceway surface 16, a plurality of cylindrical rollers 18 as rolling elements, and It has a cage 19. Each of the raceway surfaces 14 and 16 as the raceways formed by the cylindrical surfaces of the outer ring 15 and the inner ring 17 and the rolling surface 18a formed by the cylindrical surface of the cylindrical roller 18 correspond to rolling sliding portions that are in rolling contact with each other. The guide surfaces 8 of the flange portions 20 at both ends of the inner ring 17 and the annular surfaces 18c of both end surfaces 18b of the cylindrical roller 18 are in sliding contact with each other and correspond to rolling sliding portions. Further, the rolling surface 18a and the two annular surfaces 18c of the cylindrical roller 18 and the inner peripheral edge 19b of the pocket 19a of the cage 19 are in sliding contact with each other and correspond to a rolling sliding portion.

本発明の円筒ころ軸受13では、外輪15、内輪17、複数の円筒ころ18、および保持器19を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、外輪15では、軌道面14を含む表面としての内周15bに硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、内輪17では、軌道面16および2つの案内面8の少なくとも一つを含む表面としての外周17bに硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、円筒ころ18では、転動面18aおよび両端の環状面18cの少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、保持器19では、ポケット19aの周縁部19bを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。   In the cylindrical roller bearing 13 of the present invention, an oxide removal treatment is performed on the entire surface of at least one component selected from the group including the outer ring 15, the inner ring 17, the plurality of cylindrical rollers 18, and the cage 19, and the oxide The hard film 11 may be formed on a part of the surface of the component subjected to the removal process. For example, in the outer ring 15, the hard coating 11 may be formed on the inner periphery 15 b as a surface including the raceway surface 14. For example, in the inner ring 17, the hard coating 11 may be formed on the outer periphery 17 b as a surface including at least one of the raceway surface 16 and the two guide surfaces 8. For example, in the cylindrical roller 18, the hard coating 11 may be formed on the surface including at least one of the rolling surface 18a and the annular surfaces 18c at both ends. For example, in the cage 19, the hard coating 11 may be formed on the surface including the peripheral edge portion 19b of the pocket 19a.

また、円錐ころ軸受1および円筒ころ軸受13の転がり摺動部としての案内面8は、外輪2,26および内輪3,17の少なくとも一方に設けられた鍔部に設けてもよいし、省略することも考えられる。
また、図4を参照して、本発明の転動装置は深溝タイプの玉軸受21であってもよい。玉軸受21は、構成部品として、軌道部材としての外輪22、軌道部材としての内輪23、転動体としての複数の玉24、および保持器25とを有する。外輪22および内輪23の軌道としての軌道溝22a,23aのそれぞれと、玉24の表面とが、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。玉24の表面と、保持器25のポケット25aの内周縁25bとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。
Further, the guide surface 8 as a rolling sliding portion of the tapered roller bearing 1 and the cylindrical roller bearing 13 may be provided on a flange provided on at least one of the outer rings 2 and 26 and the inner rings 3 and 17 or omitted. It is also possible.
Referring to FIG. 4, the rolling device of the present invention may be a deep groove type ball bearing 21. The ball bearing 21 includes, as components, an outer ring 22 as a race member, an inner ring 23 as a race member, a plurality of balls 24 as rolling elements, and a cage 25. Each of the raceway grooves 22a and 23a as the races of the outer ring 22 and the inner race 23 and the surface of the ball 24 correspond to a rolling sliding portion that is in rolling contact with each other. The surface of the ball 24 and the inner peripheral edge 25b of the pocket 25a of the cage 25 are in sliding contact with each other and correspond to a rolling sliding portion.

図4には、外輪22、内輪23、および保持器25に硬質皮膜11を形成する場合を図示してあるが、本発明の玉軸受21では、外輪22、内輪23、および保持器25を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、外輪22では、軌道溝22aを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、内輪23では、軌道溝23aを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。例えば、保持器25では、ポケット25aの周縁部25bを含む表面に硬質皮膜11を形成する場合がある。また、玉24の全面に硬質皮膜(図示せず)を形成してもよいが、この場合の玉24は本発明の対象外である。   FIG. 4 illustrates the case where the hard coating 11 is formed on the outer ring 22, the inner ring 23, and the cage 25, but the ball bearing 21 of the present invention includes the outer ring 22, the inner ring 23, and the cage 25. In some cases, the entire surface of at least one component selected from the group is subjected to an oxide removal treatment, and the hard coating 11 is formed on a part of the surface of the component subjected to the oxide removal treatment. For example, in the outer ring 22, the hard coating 11 may be formed on the surface including the raceway groove 22a. For example, in the inner ring 23, the hard coating 11 may be formed on the surface including the raceway groove 23a. For example, in the cage 25, the hard coating 11 may be formed on the surface including the peripheral edge 25b of the pocket 25a. Moreover, although a hard film (not shown) may be formed on the entire surface of the ball 24, the ball 24 in this case is outside the scope of the present invention.

さらに、本発明の転動装置としては、上述の円錐ころ軸受1、円筒ころ軸受13および玉軸受21に限らず、図示しない他の公知の転がり軸受に適用することができる。また、本発明を、転がり軸受以外の転動装置、例えば、ボールねじ、直動転がり案内装置等に適用することもできる。
上記各実施形態において、酸化物除去処理は、化学研磨処理に限定されず、例えば、ショットピーニング処理、バレル研磨処理等であってもよい。化学研磨処理、ショットピーニング処理、バレル研磨処理、および公知の他の酸化物除去処理のいずれか1種の処理を施してもよいし、複数の処理を組み合わせて施してもよい。さらに、これらの処理の後で超仕上げ処理を施してもよい。
Furthermore, the rolling device of the present invention is not limited to the above-described tapered roller bearing 1, cylindrical roller bearing 13, and ball bearing 21, but can be applied to other known rolling bearings not shown. The present invention can also be applied to rolling devices other than rolling bearings, such as ball screws and linear motion rolling guide devices.
In each said embodiment, an oxide removal process is not limited to a chemical polishing process, For example, a shot peening process, a barrel polishing process, etc. may be sufficient. Any one of chemical polishing, shot peening, barrel polishing, and other known oxide removal processes may be performed, or a plurality of processes may be combined. Furthermore, you may give a superfinishing process after these processes.

酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含む場合には、機械的な除去方法によって構成部品例えば、円錐ころ4の被処理領域9、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができる点で好ましい。なお、酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の両方を含むようにしてもよいが、一方を含み他方を含まない場合には、処理コストを安価にできる。   In the case where the oxide removal treatment includes one of shot peening treatment and barrel polishing treatment, it is easy to remove the component, for example, the region 9 to be treated of the tapered roller 4, for example, the oxide on the entire surface, by a mechanical removal method And it is preferable at the point which can remove reliably. The oxide removal process may include both a shot peening process and a barrel polishing process, but if one is included but the other is not included, the processing cost can be reduced.

また、上述の各実施形態においては、酸化物除去処理の被処理領域9は、少なくとも一つの構成部品の表面全体に設けられていたが、これに限らず、少なくとも一つの構成部品の表面の少なくとも一部に設けられていればよい。但し、被処理領域9が少なくとも一つの構成部品の表面の一部に設けられる場合には、上記表面において、上記一部を除く領域にマスキングを施した状態で上記一部に酸化物除去処理を実施することになる。例えば、円錐ころ軸受1の円錐ころ4の大径側端面4cの環状面4fに硬質皮膜11を形成するために、転動面4aおよび小径側端面4bにマスキングを施して酸化物除去処理を施し、転動面4a、小径側端面4bおよび大径側端面4cの窪み部4eにマスキングを施して硬質皮膜11を形成する場合には、小径側端面4bに酸化物(黒皮)が残存していても問題ない。   In each of the above-described embodiments, the region 9 to be treated for oxide removal is provided on the entire surface of at least one component. It may be provided in a part. However, when the region 9 to be treated is provided on a part of the surface of at least one component, the oxide removal treatment is applied to the part of the surface in a state where the region excluding the part is masked. Will be implemented. For example, in order to form the hard coating 11 on the annular surface 4f of the large-diameter end surface 4c of the tapered roller 4 of the tapered roller bearing 1, the rolling surface 4a and the small-diameter end surface 4b are masked and subjected to oxide removal treatment. When the hard coating 11 is formed by masking the recess 4e of the rolling surface 4a, the small diameter side end surface 4b and the large diameter side end surface 4c, oxide (black skin) remains on the small diameter side end surface 4b. There is no problem.

また、上記各実施形態において、硬質皮膜としては、タングステンを含有するDLC膜としてもよいし、ケイ素を含有するDLC膜としてもよい。また、DLC膜に、タングステン、ケイ素の他に金属を含んでもよい。さらに、硬質皮膜として窒化クロム(CrN) の膜、窒化チタン(TiN) の膜等を利用してもよい。また、硬質皮膜は、単一膜からなっていてもよいし、複数膜を有していてもよく、上述のようにDLC膜を含むのが好ましい。   In each of the above embodiments, the hard coating may be a DLC film containing tungsten or a DLC film containing silicon. Further, the DLC film may contain metal in addition to tungsten and silicon. Further, a chromium nitride (CrN) film, titanium nitride (TiN) film, or the like may be used as the hard film. Moreover, the hard film may consist of a single film or may have a plurality of films, and preferably includes a DLC film as described above.

DLC膜にタングステンまたはケイ素を含有させる場合には、DLC膜と被形成面との間の密着性を高めることができ、その結果、DLC膜を強固に被形成面上に形成することができるとともに、被形成面からのDLC膜の剥離を確実に防ぐことができ、当該DLC膜の耐久性を向上することができる。また、被形成面との間の密着性を高めることができることから、ローレット加工等により、被形成面を粗面に仕上げる必要はない。   When tungsten or silicon is contained in the DLC film, the adhesion between the DLC film and the surface to be formed can be improved, and as a result, the DLC film can be firmly formed on the surface to be formed. Further, it is possible to reliably prevent the DLC film from peeling from the surface to be formed, and to improve the durability of the DLC film. In addition, since the adhesion between the surface to be formed can be improved, it is not necessary to finish the surface to be formed into a rough surface by knurling or the like.

また、タングステンを含有するDLC膜では、そのタングステン成分が当該膜表面側に比べ上記被形成面側に多く含まれるように、成膜することが好ましい。つまり、金属原子であるタングステン成分が金属素材からなる被形成面側に多く存在するように、DLC膜の組成成分を傾斜させることで、当該DLC膜の被形成面への密着強度を容易に向上させることができるからである。   In addition, in the DLC film containing tungsten, it is preferable to form the film so that the tungsten component is contained more on the formation surface side than on the film surface side. In other words, by tilting the composition component of the DLC film so that many tungsten components, which are metal atoms, are present on the surface to be formed of a metal material, the adhesion strength of the DLC film to the surface to be formed can be easily improved. It is because it can be made.

タングステンを含有するDLC膜は、例えば、導入ガスとしてのアルゴンガスまたは炭化水素ガスが導入された蒸着室内でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法、あるいは炭化水素ガスが導入された蒸着室内でタングステンをターゲットとしたスパッタリング法を用いて形成されるものであり、上記蒸着室内の圧力を10-3〜10(Torr)程度とし、放電電圧100〜2000(V)、電流2〜10(A)の放電処理を行うことにより、上記被形成面上に成膜される。 The DLC film containing tungsten is, for example, a sputtering method using tungsten carbide as a target in a deposition chamber in which argon gas or hydrocarbon gas as an introduction gas is introduced, or tungsten in a deposition chamber in which hydrocarbon gas is introduced. The pressure in the vapor deposition chamber is about 10 −3 to 10 (Torr), the discharge voltage is 100 to 2000 (V), and the current is 2 to 10 (A). By performing this, a film is formed on the surface to be formed.

なお、例えば、アルゴンガス雰囲気下でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法で成膜した場合、タングステンカーバイド膜が形成されるが、このタングステンカーバイド膜はタングステンを含有するダイヤモンドライクカーボン膜と実質的に同じものとなっている。それ故、タングステンを含有するDLC膜には、上記のようなタングステンカーバイド膜も含まれている。   For example, when a film is formed by sputtering using tungsten carbide as a target in an argon gas atmosphere, a tungsten carbide film is formed. This tungsten carbide film is substantially the same as a diamond-like carbon film containing tungsten. It has become a thing. Therefore, the tungsten-containing DLC film includes the tungsten carbide film as described above.

また、タングステンを含有するDLC膜の成膜中に、炭化水素ガス量の変更あるいはシャッターによる被形成面の遮蔽等を適宜実施することにより、当該DLC膜の組成成分を傾斜させて成膜することができる。また、タングステンを含有するDLC膜の下地膜としてのクロム膜を形成してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Further, during the formation of the DLC film containing tungsten, the composition component of the DLC film is tilted by appropriately changing the amount of hydrocarbon gas or shielding the surface to be formed with a shutter. Can do. Alternatively, a chromium film may be formed as a base film for the DLC film containing tungsten.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

以下に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。
[実施例]
円錐ころ軸受1の円錐ころ4の製造過程において、全表面の酸化膜を化学研磨処理により除去し、大径側端面4cの環状面4fに硬質皮膜11を形成し、実施例としての円錐ころ4を得た。この円錐ころ4の表面には、酸化膜(黒皮)が一切残っていない。また、硬質皮膜11としては、ケイ素を含むDLC膜を採用した。所要個数の実施例の円錐ころ4と、外輪2と、内輪3と、保持器5とを組み込み、実施例の円錐ころ軸受1を得た。なお、外輪2、内輪3および保持器5には、硬質皮膜11を形成していない。
[比較例]
比較例について実施例と異なる点を説明する。すなわち、比較例の円錐ころでは、大径側端面の窪み部の酸化膜が残存した状態で硬質皮膜を形成し、比較例としての円錐ころを得た。所定個数の比較例の円錐ころと、外輪と、内輪と、保持器とを組み込み、比較例としての円錐ころ軸受を得た。なお、他の点については比較例と実施例とは同様である。
[試験]
実施例の円錐ころ軸受1および比較例の円錐ころ軸受について、それぞれ以下のトルク測定試験および焼き付き試験を行い、その結果を評価した。
[トルク測定試験]
(試験方法)試験機に、実施例の円錐ころ軸受1および比較例の円錐ころ軸受を被試験軸受として組み込み、被試験軸受にアキシャル荷重を負荷して、外輪の回転を停止させた状態で、内輪を所定回転速度で連続して回転させる。試験機への組み込み時に、被試験軸受に所定量の潤滑油の給油を行う。
Below, this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example.
[Example]
In the manufacturing process of the tapered roller 4 of the tapered roller bearing 1, the oxide film on the entire surface is removed by chemical polishing, and the hard coating 11 is formed on the annular surface 4f of the large-diameter side end surface 4c. Got. No oxide film (black skin) remains on the surface of the tapered roller 4. Further, as the hard coating 11, a DLC film containing silicon was adopted. The necessary number of tapered rollers 4, the outer ring 2, the inner ring 3, and the cage 5 were incorporated to obtain the tapered roller bearing 1 of the example. The outer ring 2, the inner ring 3 and the cage 5 are not formed with a hard film 11.
[Comparative example]
The difference between the comparative example and the example will be described. That is, in the tapered roller of the comparative example, a hard coating was formed in a state where the oxide film in the hollow portion on the large-diameter side end surface remained, and a tapered roller as a comparative example was obtained. A predetermined number of tapered rollers of a comparative example, an outer ring, an inner ring, and a cage were incorporated to obtain a tapered roller bearing as a comparative example. In other respects, the comparative example and the example are the same.
[test]
The tapered torque bearing 1 of the example and the tapered roller bearing of the comparative example were subjected to the following torque measurement test and seizure test, respectively, and the results were evaluated.
[Torque measurement test]
(Test method) In the test machine, the tapered roller bearing 1 of the example and the tapered roller bearing of the comparative example are assembled as bearings to be tested, an axial load is applied to the bearing to be tested, and the rotation of the outer ring is stopped. The inner ring is continuously rotated at a predetermined rotation speed. When incorporating into the testing machine, a predetermined amount of lubricating oil is supplied to the bearing under test.

トルク測定試験では、試験開始後の所定時間を経過した時点での、所定の回転速度での被試験軸受の内輪の回転中の摩擦トルクを測定する。測定後、被試験軸受の内輪の回転を停止させて、被試験軸受を取り外して分解する。分解された円錐ころを観察し、そのDLC膜の剥離の有無を確認する。
(試験条件)回転速度は10回転/分、1000回転/分、および2000回転/分の3通りとした。アキシャル荷重は4000Nとした。潤滑油はATF(Automatic Transmission Fluid)を用いた。
In the torque measurement test, the friction torque during rotation of the inner ring of the bearing under test at a predetermined rotational speed at the time when a predetermined time has elapsed after the start of the test is measured. After the measurement, the rotation of the inner ring of the bearing under test is stopped, and the bearing under test is removed and disassembled. The disassembled tapered roller is observed, and the presence or absence of peeling of the DLC film is confirmed.
(Test conditions) The rotation speed was set at three speeds of 10 rotations / minute, 1000 rotations / minute, and 2000 rotations / minute. The axial load was 4000N. ATF (Automatic Transmission Fluid) was used as the lubricating oil.

(試験結果)トルク測定試験の結果を図5に示す。図5は、トルク測定試験における実施例と比較例の摩擦トルクの測定値と、回転速度との関係を示すグラフであり、縦軸に摩擦トルクの測定値(Nm)を示し、横軸に内輪の回転速度(毎分回転数)を示し、白抜き部で実施例を示し、黒塗り部で比較例を示す。
具体的には、回転速度が10回転/分の場合には、実施例の摩擦トルクは0.6Nmであり、比較例の摩擦トルクは0.72Nmであり、実施例は比較例よりも17%小さい値であった。回転速度が1000回転/分の場合には、実施例の摩擦トルクは0.25Nmであり、比較例の摩擦トルクは0.29Nmであり、実施例は比較例よりも14%小さい値であった。回転速度が2000回転/分の場合には、実施例の摩擦トルクは0.22Nmであり、比較例の摩擦トルクは0.25Nmであり、実施例は比較例よりも12%小さい値であった。
(Test results) The results of the torque measurement test are shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the measured value of the friction torque in the torque measurement test and the rotational speed of the comparative example, and the measured value (Nm) of the friction torque on the vertical axis, and the inner ring on the horizontal axis. The rotation speed (number of rotations per minute) is shown, an example is shown in the white area, and a comparative example is shown in the black area.
Specifically, when the rotational speed is 10 revolutions / minute, the friction torque of the example is 0.6 Nm, the friction torque of the comparative example is 0.72 Nm, and the example is 17% than the comparative example. It was a small value. When the rotational speed was 1000 rpm, the friction torque of the example was 0.25 Nm, the friction torque of the comparative example was 0.29 Nm, and the example was 14% smaller than the comparative example. . When the rotational speed was 2000 rpm, the friction torque of the example was 0.22 Nm, the friction torque of the comparative example was 0.25 Nm, and the example was 12% smaller than the comparative example. .

このように実施例の摩擦トルクの測定値は、比較例に比べて10%以上小さな値であった。これにより、実施例では比較例に比べて摩擦トルクが低いことが確認された。
また、試験後の目視観察の結果から、実施例の円錐ころ軸受のDLC膜は剥離を生じなかったのに対して、比較例の円錐ころ軸受のDLC膜は剥離を生じたことが判明した。これにより実施例では比較例に比べてDLC膜の密着性が高いことが確認された。
[焼き付き試験]
(試験方法)試験機に、実施例の円錐ころ軸受1および比較例の円錐ころ軸受を被試験軸受として組み込み、被試験軸受にアキシャル荷重を負荷し、外輪の回転を停止させた状態で、内輪を所定回転速度で連続して回転させる。試験機への組み込み時に、被試験軸受に所定量の潤滑油の給油を行い、試験の開始後には給油を行わず、被試験軸受に焼き付きを発生させるようにする。内輪の回転がロックされるか、火花が発生すると焼付きと判断する。焼き付き試験開始から焼き付きが発生した時点までの経過時間を測定し、この経過時間を焼き付き寿命として得た。
Thus, the measured value of the friction torque of the Example was a value smaller by 10% or more than the Comparative Example. Thereby, it was confirmed that the friction torque is lower in the example than in the comparative example.
Moreover, from the result of visual observation after the test, it was found that the DLC film of the tapered roller bearing of the example did not peel, whereas the DLC film of the tapered roller bearing of the comparative example peeled. As a result, it was confirmed that the adhesion of the DLC film was higher in the example than in the comparative example.
[Burn-in test]
(Test method) In the test machine, the tapered roller bearing 1 of the embodiment and the tapered roller bearing of the comparative example are assembled as bearings to be tested, an axial load is applied to the bearing to be tested, and the outer ring stops rotating. Are continuously rotated at a predetermined rotational speed. At the time of incorporation in the testing machine, a predetermined amount of lubricating oil is supplied to the bearing under test, and no oil is supplied after the start of the test, and seizure occurs in the bearing under test. When the rotation of the inner ring is locked or a spark is generated, it is determined that seizure has occurred. The elapsed time from the start of the seizure test to the time when seizure occurred was measured, and this elapsed time was obtained as the seizure life.

実施例の円錐ころ軸受の3個のサンプルS1,S2,S3と、比較例の円錐ころ軸受の3個のサンプルS4,S5,S6とを試験した。
(試験条件)回転速度は5000回転/分とし、アキシャル荷重は4000Nとし、潤滑油はATFを用いた。
(試験結果)この焼付き試験の結果を図6に示す。図6は、実施例および比較例の焼き付き寿命を、サンプルS1〜S6ごとに示すグラフであり、縦軸に焼き付き寿命(秒)を示し、白抜き部で実施例のサンプルS1,S2,S3を示し、黒塗り部で比較例のサンプルS4,S5,S6を示す。
Three samples S1, S2 and S3 of the tapered roller bearing of the example and three samples S4, S5 and S6 of the tapered roller bearing of the comparative example were tested.
(Test conditions) The rotational speed was 5000 rpm, the axial load was 4000 N, and ATF was used as the lubricating oil.
(Test results) The results of this seizure test are shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the burn-in life of the examples and comparative examples for each of the samples S1 to S6. The vertical axis represents the burn-in life (seconds), and the samples S1, S2, and S3 of the example are shown in the white areas. Samples S4, S5, and S6 of the comparative examples are shown by black portions.

具体的には、実施例のサンプルS1,S2,S3の焼き付き寿命はそれぞれ、923秒、875秒、845秒であった。これに対して、比較例のサンプルS4,S5,S6の焼き付き寿命はそれぞれ、615秒、588秒、705秒であった。
実施例のサンプルS1,S2,S3の焼き付き寿命の平均値は881秒であり、比較例のサンプルS4,S5,S6の焼き付き寿命の平均値である636秒に比べて、1.4倍であった。これにより、実施例は比較例に比べて焼き付き難く、実施例の耐久性が高いことが確認された。
Specifically, the burn-in lifetimes of the samples S1, S2, and S3 of the example were 923 seconds, 875 seconds, and 845 seconds, respectively. In contrast, the burn-in lifetimes of Comparative Samples S4, S5, and S6 were 615 seconds, 588 seconds, and 705 seconds, respectively.
The average value of the seizure life of the samples S1, S2, and S3 of the example is 881 seconds, which is 1.4 times that of the average value of the seizure life of the samples S4, S5, and S6 of the comparative example, which is 636 seconds. It was. Thus, it was confirmed that the example was less likely to be burned than the comparative example, and the durability of the example was high.

なお、これらトルク測定試験および焼き付き試験は、通常の使用状態で想定されない過酷な条件が課された加速試験である。従って、本発明の円錐ころ軸受は、通常の使用で焼き付きを生じることはないし、十分に長い寿命を有するものである。   The torque measurement test and the burn-in test are acceleration tests in which severe conditions that are not assumed in normal use conditions are imposed. Therefore, the tapered roller bearing of the present invention does not cause seizure in normal use and has a sufficiently long life.

本発明の一実施形態の転動装置としての円錐ころ軸受の断面図である。It is sectional drawing of the tapered roller bearing as a rolling device of one Embodiment of this invention. 図1に示す円錐ころの斜視図であり、被処理領域を一点鎖線で囲む部分として、硬質皮膜を形成される領域をハッチングを施した部分としてそれぞれ図示した。FIG. 2 is a perspective view of the tapered roller shown in FIG. 1, in which a region to be treated is surrounded by a one-dot chain line, and a region where a hard coating is formed is illustrated as a hatched portion. 本発明の他の実施形態の転動装置としての円筒ころ軸受の断面図である。It is sectional drawing of the cylindrical roller bearing as a rolling device of other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態の転動装置としての玉軸受の断面図である。It is sectional drawing of the ball bearing as a rolling device of further another embodiment of this invention. トルク測定試験における実施例および比較例の摩擦トルクの測定値と回転速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the measured value of the friction torque of the Example and comparative example in a torque measurement test, and a rotational speed. 焼き付き試験における実施例および比較例の焼き付き寿命をサンプルごとに示すグラフである。It is a graph which shows the burn-in lifetime of the Example and comparative example in a burn-in test for every sample.

符号の説明Explanation of symbols

1 円錐ころ軸受(転動装置)
2,15,22 外輪(構成部品)
2b,3b,14,16,22a,23a 軌道面(転がり摺動部)
3,17,23 内輪(構成部品)
4 円錐ころ(構成部品)
4a,18a 転動面(転がり摺動部)
4d,4f,18c 環状面(転がり摺動部)
5,19,25 保持器(構成部品)
5b,19b,25b ポケット周縁部(転がり摺動部)
9 被処理領域
10 領域
10a 表面
11 硬質皮膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)
13 円筒ころ軸受(転動装置)
18 円筒ころ(構成部品)
21 玉軸受(転動装置)
24 玉(構成部品)
1 Tapered roller bearing (rolling device)
2,15,22 Outer ring (component)
2b, 3b, 14, 16, 22a, 23a Raceway surface (rolling sliding part)
3, 17, 23 Inner ring (component)
4 Tapered rollers (components)
4a, 18a Rolling surface (rolling sliding part)
4d, 4f, 18c Annular surface (rolling sliding part)
5, 19, 25 Cage (component)
5b, 19b, 25b Pocket peripheral part (rolling sliding part)
9 Processed area 10 Area 10a Surface 11 Hard film (diamond-like carbon film)
13 Cylindrical roller bearing (rolling device)
18 Cylindrical rollers (components)
21 Ball bearing (rolling device)
24 balls (components)

Claims (4)

互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む複数の構成部品を備える転動装置において、
少なくとも一つの構成部品の表面に形成され酸化物除去処理が施された被処理領域と、この被処理領域の一部であって転がり摺動部の少なくとも一部を含む領域の表面に形成された硬質皮膜とを備えることを特徴とする転動装置。
In a rolling device comprising a plurality of components including rolling sliding parts that are in rolling contact or sliding contact with each other,
Formed on the surface of the region to be treated which has been subjected to oxide removal treatment and formed on the surface of at least one component, and the region of the region to be treated that includes at least part of the rolling sliding portion A rolling device comprising a hard coating.
請求項1に記載の転動装置において、
上記酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含むことを特徴とする転動装置。
The rolling device according to claim 1,
The rolling device characterized in that the oxide removal treatment includes any one of a shot peening treatment and a barrel polishing treatment.
請求項1に記載の転動装置において、
上記酸化物除去処理が化学研磨処理を含むことを特徴とする転動装置。
The rolling device according to claim 1,
The rolling device characterized in that the oxide removal treatment includes a chemical polishing treatment.
請求項1から3の何れかに記載の転動装置において、
上記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜を含むことを特徴とする転動装置。
In the rolling device according to any one of claims 1 to 3,
A rolling device, wherein the hard coating includes a diamond-like carbon film.
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