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JP2005195148A - Thrust needle roller bearing - Google Patents

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JP2005195148A
JP2005195148A JP2004004355A JP2004004355A JP2005195148A JP 2005195148 A JP2005195148 A JP 2005195148A JP 2004004355 A JP2004004355 A JP 2004004355A JP 2004004355 A JP2004004355 A JP 2004004355A JP 2005195148 A JP2005195148 A JP 2005195148A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle roller
temperature
roller bearing
thrust needle
surface layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004004355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Watanabe
靖之 渡邊
Kosuke Obayashi
光介 尾林
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.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2004004355A priority Critical patent/JP2005195148A/en
Priority to PCT/JP2004/019017 priority patent/WO2005066513A1/en
Priority to EP04807374A priority patent/EP1707831B1/en
Priority to CNB2004800401641A priority patent/CN100429415C/en
Priority to US10/585,646 priority patent/US7594762B2/en
Publication of JP2005195148A publication Critical patent/JP2005195148A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long-lived thrust needle roller bearing having effect on early breakage in surface damage such as peeling starting from a surface and also on normal load depending type rolling fatigue. <P>SOLUTION: In the thrust needle roller bearing 10A having a raceway ring 1 made of a thin steel plate and a needle roller 2, at least the raceway ring 1 has a nitrogen enriched layer on a surface layer part, and a residual austenite amount of the surface layer part is 5-25 vol.%. The austenite grain size number of the surface layer part is ≥11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スラスト針状ころ軸受に関し、特に、カーエアコン・コンプレッサ、オートマチックトランスミッション用のスラスト針状ころ軸受に関するものである。   The present invention relates to a thrust needle roller bearing, and more particularly to a thrust needle roller bearing for a car air conditioner / compressor and an automatic transmission.

スラスト針状ころ軸受は、針状ころ、保持器および軌道輪で構成され、針状ころと軌道輪とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。したがって、スラスト針状ころ軸受は、希薄潤滑下や高速回転下での運転など、苛酷な使用条件で使用する軸受として好適で、カーエアコン・コンプレッサやオートマチックトランスミッションに使用されている。   Thrust needle roller bearings are composed of needle rollers, cages, and bearing rings, and have a structure in which the needle rollers and the bearing rings are in line contact with each other. Therefore, high load capacity and high rigidity are achieved for a small bearing projected area. Has the advantage to be obtained. Therefore, the thrust needle roller bearing is suitable as a bearing used under severe usage conditions such as operation under lean lubrication or high-speed rotation, and is used in a car air conditioner / compressor or an automatic transmission.

このようなスラスト針状ころ軸受は、たとえば以下の特許文献1(特開2002−70872号公報)に開示されている。   Such a thrust needle roller bearing is disclosed in, for example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-70872).

カーエアコン・コンプレッサに使用されているオイルは低粘度であるうえ、コンプレッサ能力(冷却能力)を向上させるため、オイル量が削減されている。このような希薄潤滑下での過酷な条件で使用されているため、ころの差動滑りが大きい場合は、表面起点型剥離などの表面損傷での早期破損が発生する恐れがある。   Oil used in car air conditioners and compressors has low viscosity, and the amount of oil has been reduced to improve compressor capacity (cooling capacity). Since it is used under such severe conditions under dilute lubrication, when the differential slip of the rollers is large, there is a risk of premature breakage due to surface damage such as surface-initiated peeling.

また、自動車メーカやオートマチックトランスミッションメーカ各社において省エネルギ化の観点から、従来オイルに添加剤を入れて使用する場合がある。添加剤入りのオイルは、軸受への潤滑性能が通常のオイルよりも劣るため、ころの差動滑りが大きい現行のスラスト軸受では、表面起点型剥離などの表面損傷での観点から改善が望まれる。   In addition, from the viewpoint of energy saving, automobile manufacturers and automatic transmission manufacturers may use additives with conventional oils. Additive-added oils are inferior to ordinary oils in lubrication performance, so current thrust bearings with large roller differential slip are desired to be improved from the viewpoint of surface damage such as surface-origin peeling. .

また、カーエアコン・コンプレッサおよびオートマチックトランスミッションの使用条件として、高荷重化への傾向が見られ、通常の荷重依存型の転動疲れによる内部起点型剥離の観点からも改善が望まれている。   In addition, the use conditions of car air conditioners / compressors and automatic transmissions tend to be higher, and improvements are also desired from the viewpoint of internal origin type separation due to normal load-dependent rolling fatigue.

このため、表面起点型剥離などの表面損傷での早期破損に対して効果があり、通常の荷重依存型の転動疲れによる内部起点型剥離にも効果がある長寿命の軸受が求められている。
特開2002−70872号公報
For this reason, there is a demand for a long-life bearing that is effective against early breakage due to surface damage such as surface-origin type delamination and also effective for internal-origin type delamination due to normal load-dependent rolling fatigue. .
JP 2002-70872 A

従来のスラスト針状ころ軸受における軌道輪の材質には、プレス加工が可能な鋼板および鋼帯の材料であって加工性、入手性のよい材料として、低炭素構造用鋼、冷間圧延鋼板、鋼帯、中炭素鋼あるいは軸受鋼が使用されている。また、軌道輪の熱処理としては、低炭素構造用鋼、冷間圧延鋼板または鋼帯が用いられる場合には浸炭または浸炭窒化処理が行なわれ、中炭素鋼または軸受鋼が用いられる場合には光輝焼入れまたは高周波焼入れ処理が行なわれる。   The material of the raceway ring in the conventional thrust needle roller bearing is a material of a steel plate and a steel strip that can be pressed and has good workability and availability, such as low carbon structural steel, cold rolled steel plate, Steel strip, medium carbon steel or bearing steel is used. In addition, as heat treatment of the bearing ring, carburization or carbonitriding is performed when low carbon structural steel, cold rolled steel sheet or steel strip is used, and brightness is used when medium carbon steel or bearing steel is used. Quenching or induction hardening is performed.

また、従来のスラスト針状ころ軸受のころの材質には軸受鋼が用いられ、その熱処理には光輝焼入れまたは浸炭窒化処理が行なわれる。   Further, bearing steel is used as the material of the roller of the conventional thrust needle roller bearing, and bright quenching or carbonitriding is performed for the heat treatment.

スラスト針状ころ軸受の場合、ころの差動滑りによる発熱などにより、表面起点型剥離などの損傷を誘発するが、この表面起点型剥離などの表面損傷に対する軌道輪の強化が望まれている。   In the case of a thrust needle roller bearing, damage such as surface-origin type peeling is induced by heat generated by differential sliding of the roller. However, it is desired to strengthen the bearing ring against surface damage such as this surface-origin type peeling.

また、高荷重の作用する条件下の場合、通常の荷重依存型の転動疲れによる内部起点型剥離も発生することがあり、長寿命化が望まれている。   In addition, under conditions where a high load is applied, internal origin type peeling due to normal load-dependent rolling fatigue may occur, and a longer life is desired.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、少なくとも軌道輪の性状を変更することにより、表面起点型剥離などの表面損傷での早期破損に対して効果があり、通常の荷重依存型の転動疲れにも効果がある長寿命なスラスト針状ころ軸受を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and at least by changing the properties of the raceway, it is effective for early breakage due to surface damage such as surface-initiated peeling, and is dependent on normal load. An object of the present invention is to provide a long-lasting thrust needle roller bearing that is also effective in rolling fatigue of a mold.

本発明のスラスト針状ころ軸受は、薄肉鋼板からなる軌道輪と針状ころとを有するスラスト針状ころ軸受において、少なくとも軌道輪が表層部に窒素富化層を有し、その表層部の残留オーステナイト量が5体積%以上25体積%以下であり、表層部のオーステナイト結晶粒度番号が11番以上であることを特徴とするものである。   The thrust needle roller bearing of the present invention is a thrust needle roller bearing having a bearing ring and a needle roller made of a thin steel plate, and at least the bearing ring has a nitrogen-enriched layer in the surface layer portion, and the surface layer portion remains. The amount of austenite is 5% by volume or more and 25% by volume or less, and the austenite grain size number of the surface layer part is 11 or more.

上記のスラスト針状ころ軸受において好ましくは、表層部の窒素含有量が0.1質量%〜0.7質量%である。   In the above thrust needle roller bearing, the nitrogen content in the surface layer portion is preferably 0.1% by mass to 0.7% by mass.

本発明のスラスト針状ころ軸受では、軌道輪が結晶粒度が細かく、かつ耐熱性のある材質とされることにより、表面起点型剥離(ピーリング、スミアリングなどの表面損傷)寿命と、内部起点型剥離寿命との双方を向上させることができる。   In the thrust needle roller bearing of the present invention, the bearing ring is made of a material having a fine crystal grain size and heat resistance, so that the surface-origin type peeling (surface damage such as peeling and smearing) life and the internal origin type Both the peeling life can be improved.

具体的には、軸受鋼、中炭素鋼などの素材の加工または熱処理パターンの工夫により、11番以上のオーステナイト結晶粒度を確保した浸炭窒化組織(窒素富化層)を得ることができる。このような組織を得ることにより、亀裂の発生、進展に対する抵抗性を非常に大きくすることができる。この結果、滑りによる表層発熱や接線力による表面亀裂の発生を抑えることができる。さらに、内部起点型剥離の亀裂に対しても、相当な長寿命化が図れることを本願発明者らは見出した。   Specifically, a carbonitriding structure (nitrogen-enriched layer) that secures the 11th or higher austenite grain size can be obtained by processing materials such as bearing steel and medium carbon steel or by devising a heat treatment pattern. By obtaining such a structure, the resistance to the occurrence and development of cracks can be greatly increased. As a result, it is possible to suppress the generation of surface cracks due to surface heat generation due to slippage and tangential force. Furthermore, the inventors of the present application have found that a considerably long life can be achieved even with respect to internally-origin-type delamination cracks.

特に表面起点型剥離などの表面損傷に対しては、表層部に微細な炭化物が析出している耐熱性のある窒素富化層が形成されている必要がある。本発明では、表層部に窒素富化層が形成されており、かつその表層部に残留オーステナイトが5体積%以上存在し、かつ表層部のオーステナイト結晶粒度が11番以上と微細であるため、表面起点型剥離などの表面損傷を抑制することができる。   In particular, for surface damage such as surface-initiated peeling, it is necessary to form a heat-resistant nitrogen-enriched layer in which fine carbides are deposited on the surface layer portion. In the present invention, a nitrogen-enriched layer is formed in the surface layer portion, the retained austenite is present in the surface layer portion in an amount of 5% by volume or more, and the austenite crystal grain size in the surface layer portion is as fine as 11 or more. Surface damage such as starting point peeling can be suppressed.

また、表層部の窒素富化層に存在する残留オーステナイトは、表面硬さを低下させる要因になるため、浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理時の温度より低い温度に再加熱し焼入れる処理を行なうことにより、浸炭窒化処理品よりも残留オーステナイト量を少なくする必要がある。本発明では、その表層部の残留オーステナイトが25体積%以下と抑えられているため、表面硬さの低下を抑制することができる。   In addition, the retained austenite present in the nitrogen-enriched layer of the surface layer is a factor that lowers the surface hardness. Therefore, after carbonitriding, reheat to a temperature lower than the temperature during carbonitriding and quenching. Therefore, it is necessary to reduce the amount of retained austenite as compared with the carbonitrided product. In this invention, since the retained austenite of the surface layer part is restrained to 25 volume% or less, the fall of surface hardness can be suppressed.

上記のミクロ組織をベースに、さらに加工処理や熱処理を加え、上記の表層に圧縮応力を与え、さらに硬度を上昇させることにより長寿命化を図ることができる。これらの加工処理や熱処理には、(b1)ショットピーニング、(b2)バレル加工、(b3)ローリング加工、(b4)浸炭処理+浸炭窒化処理、(b5)浸炭窒化処理+サブゼロ処理、(b6)浸炭窒化処理+2次焼入れ+サブゼロ処理のような手法を、そのまま、または(b1)〜(b6)の手法を組み合わせて行なうことができる。   Based on the above microstructure, further processing or heat treatment is applied to give a compressive stress to the surface layer and further increase the hardness, thereby extending the life. These processing and heat treatments include (b1) shot peening, (b2) barrel processing, (b3) rolling processing, (b4) carburization treatment + carbonitriding treatment, (b5) carbonitriding treatment + subzero treatment, (b6) A technique such as carbonitriding + secondary quenching + sub-zero treatment can be performed as it is or in combination with the techniques (b1) to (b6).

また、上記軌道輪およびころの少なくとも1つが、A1変態点以上で浸炭窒化処理を施され、その後A1変態点未満の温度に冷却された後、浸炭窒化処理の温度より低い焼入れ温度に加熱され、その焼入れ温度から焼入れられてもよい。 Further, at least one of the bearing rings and rollers is subjected to a carbonitriding process with the A 1 transformation point or more, then after cooling to a temperature below the A 1 transformation point, heated to a temperature lower than the carbonitriding quenching temperature And may be quenched from its quenching temperature.

上記浸炭窒化温度で浸炭窒化処理した後にA1点未満に冷却する工程では、油冷などにより室温まで冷却してもよいし、オーステナイト変態が所定値以上終了する温度まで冷却する処理であってもよい。上記製造方法により、窒素富化層を有し、オーステナイト粒が微細であり、かつ適切な量の残留オーステナイトを含む金属組織を得ることができる。このため、表面起点型剥離寿命、内部起点型剥離寿命ともに向上させることができる。また、経年寸法変化を抑制したスラスト針状ころ軸受を得ることができる。 In the step of performing the carbonitriding process at the carbonitriding temperature and then cooling to less than A 1 point, it may be cooled to room temperature by oil cooling or the like, or may be a process of cooling to a temperature at which the austenite transformation ends at a predetermined value or more. Good. By the above production method, a metal structure having a nitrogen-enriched layer, fine austenite grains, and containing an appropriate amount of retained austenite can be obtained. For this reason, it is possible to improve both the surface starting type peeling life and the internal starting type peeling life. In addition, a thrust needle roller bearing can be obtained in which a change in size over time is suppressed.

なお、上記窒素富化層は、上述のように、浸炭窒化処理により形成されるが、上記窒素富化層に炭素が富化されていてもよいし、富化されていなくてもよい。   The nitrogen-enriched layer is formed by carbonitriding as described above, but the nitrogen-enriched layer may or may not be enriched with carbon.

このようなミクロ組織では、浸炭窒化処理から一度冷却された後に浸炭窒化処理の温度よりも低い焼入れ温度から焼き入れられるので、非常に微細なオーステナイト結晶粒を得ることができる。上記の浸炭窒化処理温度より低い焼入れ温度に加熱し焼入れる処理を、その処理の順序から2次焼入れまたは最終焼入れと呼ぶ場合がある。   In such a microstructure, since it is cooled once from the carbonitriding process and then quenched from a quenching temperature lower than the temperature of the carbonitriding process, very fine austenite crystal grains can be obtained. The process of heating and quenching to a quenching temperature lower than the carbonitriding temperature is sometimes referred to as secondary quenching or final quenching from the order of the process.

また、上記の焼入れ温度が、少なくとも浸炭窒化された鋼の表層部において、炭化物および/または窒化物とオーステナイト相とが共存する温度域であるとしてもよい。   Further, the quenching temperature may be a temperature range in which the carbide and / or nitride and the austenite phase coexist at least in the surface layer portion of the carbonitrided steel.

焼入れの際の加熱温度が浸炭窒化処理時の加熱温度よりも低いので、浸炭窒化処理の効果がおよぶ表層部における未溶解の炭化物および/または窒化物の量は浸炭窒化処理のときよりも増大する。このため、焼入れ温度が上記の共存温度域の場合、焼入れ温度において、浸炭窒化処理のときより、未溶解の炭化物/窒化物の量の比率が増大し、オーステナイト量の比率が低下する。しかも、鉄−炭素2元状態図から判断して、炭化物(セメンタイト)とオーステナイトとの共存領域において、焼入れ温度の低下にともないオーステナイトに固溶する炭素濃度も低くなる。なお、軸受に用いられる鋼は、Si(シリコン)やMn(マンガン)などの他の合金元素の含有率が低いので、鉄−炭素2元系状態図を用いて十分高い精度で各温度領域や生成層を論じることができる。また、窒素は炭素と同様に、鉄中に侵入型元素として固溶し、また所定の温度域では、セメンタイトに類似した鉄との窒化物を生成するので、近似的に炭素と同じとみることができる。   Since the heating temperature during quenching is lower than the heating temperature during carbonitriding, the amount of undissolved carbide and / or nitride in the surface layer affected by the carbonitriding process is greater than that during carbonitriding. . For this reason, when the quenching temperature is in the above-mentioned coexisting temperature range, the ratio of the amount of undissolved carbide / nitride is increased and the ratio of the austenite amount is decreased at the quenching temperature than in the carbonitriding process. In addition, as determined from the iron-carbon binary phase diagram, in the coexistence region of carbide (cementite) and austenite, the concentration of carbon dissolved in austenite decreases as the quenching temperature decreases. In addition, since the steel used for the bearing has a low content of other alloy elements such as Si (silicon) and Mn (manganese), each temperature region and The generation layer can be discussed. Nitrogen, like carbon, forms a solid solution as an interstitial element in iron, and forms nitrides with iron similar to cementite in a given temperature range. Can do.

焼入れ温度に加熱したとき、オーステナイト粒の成長を妨げる未溶解の炭化物および/または窒化物の量が多いために、オーステナイト粒は微細となる。また、焼入れによってオーステナイトからマルテンサイトに変態した組織は、上記の熱処理の場合、炭素濃度がやや低いので、浸炭窒化処理温度から焼入れた組織に比べて若干靭性に富んだ組織となる。すなわち、(c1)従来よりその量が多い未溶解の炭化物/窒化物と、(c2)炭素濃度が従来より低い焼入れ組織となる。   When heated to the quenching temperature, the austenite grains become fine due to the large amount of undissolved carbides and / or nitrides that hinder the growth of the austenite grains. Further, the structure transformed from austenite to martensite by quenching has a slightly richer toughness than the structure quenched from the carbonitriding temperature because the carbon concentration is slightly lower in the case of the above heat treatment. That is, (c1) undissolved carbide / nitride having a larger amount than before, and (c2) a hardened structure having a carbon concentration lower than that of the conventional.

上記の焼入れ温度は、780℃〜830℃とされてもよい。ほとんど全ての鋼素材に対してこの温度域を適用し、焼入れ温度の管理を簡単化することができる。   The quenching temperature may be 780 ° C to 830 ° C. This temperature range can be applied to almost all steel materials, and the management of the quenching temperature can be simplified.

また、上記の軌道輪およびころの少なくとも1つにおいて、浸炭窒化処理前にプレス加工のような冷間加工が施されていてもよい。   Further, in at least one of the above-described raceway rings and rollers, cold working such as press working may be performed before carbonitriding.

このような冷間加工の適用により、熱処理の際のオーステナイト粒の核発生密度が増し、細粒組織を得ることができる。   By applying such cold working, the nucleation density of austenite grains during heat treatment is increased, and a fine grain structure can be obtained.

さらに、上記の軌道輪およびころの少なくとも1つにおいて、500MPa以上の圧縮応力が付与されていてもよい。   Furthermore, a compressive stress of 500 MPa or more may be applied to at least one of the raceway ring and the roller.

上述したように、上記のミクロ組織をベースに、さらに加工処理や熱処理を加え、上記の表層に圧縮応力を与えることにより、さらに長寿命化を図ることができる。   As described above, it is possible to further extend the life by applying processing and heat treatment to the above-mentioned surface layer based on the above microstructure and applying compressive stress to the above surface layer.

なお、本明細書におけるオーステナイト結晶粒度番号とは、JIS G 0551のオーステナイト結晶粒度試験方法において定義されているオーステナイトの粒度番号である。   In addition, the austenite grain size number in this specification is the grain size number of austenite defined in the austenite grain size test method of JIS G 0551.

また、本明細書におけるオーステナイト結晶粒とは、焼入加熱中に相変態したオーステナイトの結晶粒のことであり、これは、冷却によりマルテンサイトへ変態した後も、過去の履歴として残存しているものをいう。   In addition, the austenite crystal grains in this specification are austenite crystal grains that have undergone phase transformation during quenching heating, and this remains as a past history even after transformation to martensite by cooling. Say things.

また、上記オーステナイト結晶粒は、対象とする部材の金相試料に対してエッチングなど、粒界を顕出する処理を施して観察することができる粒界であればよい。低温焼入れ直前の加熱された時点での粒界という意味で、旧オーステナイト粒と呼ぶ場合がある。測定は、JIS規格の粒度番号の平均値から平均粒径に換算して求めてもよいし、切片法などにより金相組織に重ねたランダム方向の直線が粒界と会合する間の間隔長さの平均値をとり、補正係数をかけて2次元から3次元の間隔長さにしてもよい。   The austenite crystal grain may be a grain boundary that can be observed by performing a process of revealing the grain boundary, such as etching, on the gold phase sample of the target member. In the sense that it is a grain boundary at the time of heating just before low-temperature quenching, it may be referred to as prior austenite grains. The measurement may be obtained by converting the average value of the particle size number of JIS standard to the average particle size, or the length of the interval between the straight lines in the random direction superimposed on the gold phase structure by the intercept method or the like and associated with the grain boundary. May be taken, and a two-dimensional to three-dimensional interval length may be obtained by applying a correction coefficient.

残留オーステナイトの測定は、各種のX線回折法を用いて、オーステナイト相の適当な面指数の回折強度を求め、フェライト相の適当な面指数からの回折強度との比をとるなどして測定される。その際、回折ピークの高さを用いてもよいし、回折ピークの面積を用いてもよい。その他、オーステナイト相が非磁性体であり、フェライト相が強磁性体であることを利用して、磁気天秤などにより磁化力を求めることによっても測定できる。その他、市販の測定装置を用いて簡単に測定することができる。   Residual austenite is measured using various X-ray diffraction methods, such as obtaining the diffraction intensity of an appropriate austenite phase index and taking the ratio of the diffraction intensity from the appropriate plane index of the ferrite phase. The At that time, the height of the diffraction peak may be used, or the area of the diffraction peak may be used. In addition, using the fact that the austenite phase is a non-magnetic material and the ferrite phase is a ferromagnetic material, it can also be measured by determining the magnetizing force with a magnetic balance or the like. In addition, it can measure easily using a commercially available measuring apparatus.

また、上記低温焼入れの際にオーステナイト相はマルテンサイトなどに変態するが、上記残留オーステナイトは、異なる結晶面に沿って変態する隣り合うマルテンサイトの束の間などに、未変態のまま室温まで残ってしまったオーステナイトを指す。したがって、上記の平均粒径の範囲が限定されるオーステナイト結晶粒と直接の関係はない。   In addition, the austenite phase is transformed into martensite during the low-temperature quenching, but the residual austenite remains untransformed to room temperature, for example, between adjacent martensite bundles transformed along different crystal planes. Refers to austenite. Therefore, there is no direct relationship with the austenite crystal grains in which the range of the average grain size is limited.

また表層部の窒素含有量が0.1質量%より少ないと効果がなく、特に異物混入条件での転動寿命が低下する。窒素含有量が0.7質量%より多いと、ボイドと呼ばれる空孔ができたり、残留オーステナイトが多くなりすぎて硬度が出なくなったりして短寿命になる。軌道輪に形成された窒素富化層については、窒素含有量は、研削後の軌道面の表層50μmにおける値であって、例えばEPMA(Electron Probe Micro-Analysis:波長分散型X線マイクロアナライザ)で測定することができる。   Moreover, when the nitrogen content in the surface layer is less than 0.1% by mass, there is no effect, and the rolling life particularly under the foreign matter mixing condition is reduced. When the nitrogen content is more than 0.7% by mass, voids called voids are formed, or the retained austenite increases too much, resulting in a short life. For the nitrogen-enriched layer formed on the raceway, the nitrogen content is the value at the surface layer of 50 μm on the raceway surface after grinding. For example, with EPMA (Electron Probe Micro-Analysis: wavelength dispersive X-ray microanalyzer) Can be measured.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。図1を参照して、このスラスト針状ころ軸受10Aは、薄肉鋼板からなる1対の軌道輪1、1と、1対の軌道輪1、1の間で転動する複数の針状ころ2と、複数の針状ころ2を周方向に所定ピッチで保持する環状の保持器3とを有している。軌道輪1は、軸などを挿入するための貫通孔1aを中央部に有している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a thrust needle roller bearing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, this thrust needle roller bearing 10 </ b> A includes a pair of race rings 1, 1 made of a thin steel plate and a plurality of needle rollers 2 that roll between the pair of race rings 1, 1. And an annular cage 3 that holds the plurality of needle rollers 2 at a predetermined pitch in the circumferential direction. The bearing ring 1 has a through hole 1a for inserting a shaft or the like at the center.

このスラスト針状ころ軸受10Aの少なくとも軌道輪1は、表層部に窒素富化層を有し、その表層部の残留オーステナイト量が5体積%以上25体積%以下であり、その表層部のオーステナイト結晶粒度番号が11番以上である。また、その表層部の窒素濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下であることが好ましい。   At least the bearing ring 1 of this thrust needle roller bearing 10A has a nitrogen-enriched layer in the surface layer portion, the amount of retained austenite in the surface layer portion is 5 volume% or more and 25 volume% or less, and the austenite crystal in the surface layer portion. The particle size number is 11 or more. Moreover, it is preferable that the nitrogen concentration of the surface layer part is 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less.

また、軌道輪1だけでなく針状ころ2または保持器3が、表層部に窒素富化層を有し、その表層部の残留オーステナイト量が5体積%以上25体積%以下であり、その表層部のオーステナイト結晶粒度番号が11番以上であってもよい。また、その表層部の窒素濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下であってもよい。   In addition to the bearing ring 1, the needle roller 2 or the cage 3 has a nitrogen-enriched layer in the surface layer portion, and the amount of retained austenite in the surface layer portion is 5% by volume or more and 25% by volume or less. The austenite grain size number of the part may be 11 or more. Moreover, 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less may be sufficient as the nitrogen concentration of the surface layer part.

上記においては、複数の針状ころ2が単列で配置された構成について説明したが、図2に示すように複数の針状ころ2が複列で配置されていてもよい。   In the above description, the configuration in which the plurality of needle rollers 2 are arranged in a single row has been described. However, as shown in FIG. 2, the plurality of needle rollers 2 may be arranged in a plurality of rows.

図2を参照して、スラスト針状ころ軸受10Bは、内径側の針状ころ2aと外径側の針状ころ2bとからなる複列の針状ころ2を有している。この場合、保持器3は、2枚の環状の部材3aと3bとが互いに接するように重ね合わされて構成されていることが好ましい。この環状の部材3aの内径側端部が環状の部材3b側へ折り曲げられて加締められ、かつ環状の部材3bの外径側端部が環状の部材3a側へ折り曲げられて加締められていることが好ましい。これにより、2枚の環状の部材3a、3bを加締固定して強固に一体化させることができる。   Referring to FIG. 2, the thrust needle roller bearing 10 </ b> B has double-row needle rollers 2 including needle rollers 2 a on the inner diameter side and needle rollers 2 b on the outer diameter side. In this case, it is preferable that the retainer 3 is configured such that the two annular members 3a and 3b are overlapped with each other. An inner diameter side end portion of the annular member 3a is bent and crimped to the annular member 3b side, and an outer diameter side end portion of the annular member 3b is bent and crimped to the annular member 3a side. It is preferable. As a result, the two annular members 3a and 3b can be firmly clamped and firmly integrated.

なお、ここでは複列の針状ころ2a、2bの長さL1、L2を同一としているが、使用条件によってL1≦L2、L2≦L1を選択できる。外径側の針状ころ2bの長さL2を内径側の針状ころ2aの長さL1よりも長く、たとえば1.2倍の長さとすることにより、外径側の負荷容量を上げることが好ましい。   Here, the lengths L1 and L2 of the double-row needle rollers 2a and 2b are the same, but L1 ≦ L2 and L2 ≦ L1 can be selected depending on the use conditions. By making the length L2 of the needle roller 2b on the outer diameter side longer than the length L1 of the needle roller 2a on the inner diameter side, for example, 1.2 times longer, the load capacity on the outer diameter side can be increased. preferable.

なお、上記以外のスラスト針状ころ軸受10Bの構成は、上述のスラスト針状ころ軸受10Aの構成とほぼ同じであるため同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。   Since the configuration of the thrust needle roller bearing 10B other than the above is substantially the same as the configuration of the thrust needle roller bearing 10A described above, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

次に、本実施の形態のスラスト針状ころ軸受10A、10Bの各々における軌道輪1、針状ころ2および保持器3の少なくとも1つの軸受部品に行う浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。   Next, heat treatment including carbonitriding performed on at least one bearing component of the race ring 1, the needle roller 2 and the cage 3 in each of the thrust needle roller bearings 10A and 10B of the present embodiment will be described.

図3および図4に、本発明のスラスト針状ころ軸受を形成するための熱処理方法を示す。図3は1次焼入れおよび2次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図4は焼入れ途中で材料をA1変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンである。どちらも本発明のスラスト針状ころ軸受の熱処理例である。 3 and 4 show a heat treatment method for forming the thrust needle roller bearing of the present invention. FIG. 3 is a heat treatment pattern showing a method of performing the primary quenching and the secondary quenching, and FIG. 4 is a method in which the material is cooled below the A 1 transformation point temperature during the quenching, and then reheated and finally quenched. It is the heat processing pattern which shows. Both are examples of heat treatment of the thrust needle roller bearing of the present invention.

図3を参照して、まず軸受部品用の鋼がA1変態点以上の浸炭窒化処理温度(845℃)に加熱され、その温度で軸受部品用の鋼に浸炭窒化処理が施される。温度処理T1では鋼の素地に炭素や窒素が拡散され、また炭素が鋼に十分に溶け込ませられる。この後、軸受部品用の鋼は、処理T1の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで230℃で焼戻しが行なわれるが、この焼戻しは省略することができる。 3, first the steel for the bearing parts are heated to the A 1 transformation point or more carbonitriding temperature (845 ° C.), the carbonitriding steel for the bearing parts is performed at that temperature. In the temperature treatment T 1 , carbon and nitrogen are diffused in the steel base, and the carbon is sufficiently dissolved in the steel. Thereafter, the steel for bearing parts is subjected to oil quenching from the temperature of treatment T 1 and cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 230 ° C., but this tempering can be omitted.

この後、軸受部品用の鋼がA1変態点以上の温度で上記の浸炭窒化処理の温度未満の温度(たとえば800℃)に再加熱され、その温度で保持することにより処理T2が施された後、処理T2の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで230℃で焼戻しが行なわれる。 Thereafter, the steel for the bearing component is reheated to a temperature lower than the temperature of the carbonitriding process (for example, 800 ° C.) at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point, and the process T 2 is performed by holding at that temperature. After that, oil quenching is performed from the temperature of the treatment T 2 , and it is cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 230 ° C.

図4を参照して、まず軸受部品用の鋼がA1変態点以上の浸炭窒化処理温度(845℃)に加熱され、その温度で軸受部品用の鋼に浸炭窒化処理が施される。温度処理T1では鋼の素地に炭素や窒素が拡散され、また炭素が鋼に十分に溶け込ませられる。この後、軸受部品用の鋼は焼入れされずにA1変態点以下の温度に冷却される。この後、軸受部品用の鋼がA1変態点以上の温度で上記の浸炭窒化処理の温度未満の温度(たとえば800℃)に再加熱され、その温度で保持することにより処理T2が施された後、処理T2の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで230℃で焼戻しが行なわれる。 Referring to FIG. 4, first, steel for bearing parts is heated to a carbonitriding temperature (845 ° C.) that is equal to or higher than the A 1 transformation point, and carbonitriding is performed on the steel for bearing parts at that temperature. In the temperature treatment T 1 , carbon and nitrogen are diffused in the steel base, and the carbon is sufficiently dissolved in the steel. Thereafter, the steel for bearing parts is not quenched and cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Thereafter, the steel for the bearing component is reheated to a temperature lower than the temperature of the carbonitriding process (for example, 800 ° C.) at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point, and the process T 2 is performed by holding at that temperature. After that, oil quenching is performed from the temperature of the treatment T 2 , and it is cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 230 ° C.

上記の浸炭窒化処理により「浸炭窒化処理層」である窒素富化層が軸受部品用の鋼の表層部に形成される。浸炭窒化処理において素材となる鋼の炭素濃度が高いため、通常の浸炭窒化処理の雰囲気から炭素が鋼の表面に侵入しにくい場合がある。たとえば炭素濃度が高い鋼の場合(1質量%程度の鋼)、それ以上高い炭素濃度の浸炭層が生成する場合もあるし、それ以上高い炭素濃度の浸炭層は生成しにくい場合がある。しかし、窒素濃度は、Cr(クロム)濃度にも依存するが、通常の鋼では0.020質量%程度以下と低いので、素材の鋼の炭素濃度によらず窒素富化層が明瞭に生成される。上記窒素富化層には炭素が富化されていてもよいことはいうまでもない。   By the carbonitriding process described above, a nitrogen-enriched layer that is a “carbonitriding layer” is formed on the surface layer of steel for bearing parts. Since the carbon concentration of steel used as a material in the carbonitriding process is high, carbon may not easily enter the steel surface from the normal carbonitriding process atmosphere. For example, in the case of steel with a high carbon concentration (steel of about 1% by mass), a carburized layer with a higher carbon concentration may be generated, or a carburized layer with a higher carbon concentration may be difficult to generate. However, the nitrogen concentration depends on the Cr (chromium) concentration, but in ordinary steel, it is as low as about 0.020 mass% or less, so a nitrogen-enriched layer is clearly formed regardless of the carbon concentration of the raw steel. The Needless to say, the nitrogen-enriched layer may be enriched with carbon.

上記の熱処理では、普通焼入れ(すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま1回焼入れ)するよりも、表層部を浸炭窒化しつつ、表面起点型剥離などの表面損傷での早期破損に対して効果があり、かつ通常の荷重依存型の転動疲れによる内部起点型剥離にも効果があるため、スラスト針状ころ軸受の寿命を長寿命とすることができる。   The above heat treatment is more effective for premature breakage due to surface damage such as surface-origin peeling, while carbonitriding the surface layer than carbonizing (ie, quenching once as it is followed by carbonitriding). In addition, since it is effective for internal origin type peeling due to normal load-dependent rolling fatigue, the life of the thrust needle roller bearing can be extended.

上記図3に示す熱処理パターンを適用した軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図5(a)に示す。また、比較のため、従来の熱処理方法による軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図5(b)に示す。また、図6(a)および図6(b)に、上記図5(a)および図5(b)を図解したオーステナイト結晶粒度を示す。これらオーステナイト結晶粒度を示す組織より、従来のオーステナイト粒径はJI(Japanese Industrial Standard)規格の粒度番号で10番であり、また本発明による熱処理方法によれば12番の細粒を得ることができる。また、図5(a)の平均粒径は、切片法で測定した結果、5.6μmであった。   FIG. 5A shows the austenite grain size of the bearing steel to which the heat treatment pattern shown in FIG. 3 is applied. For comparison, FIG. 5B shows the austenite grain size of the bearing steel obtained by the conventional heat treatment method. FIGS. 6A and 6B show the austenite grain sizes illustrated in FIGS. 5A and 5B. From the structure showing the austenite crystal grain size, the conventional austenite grain size is No. 10 in JI (Japanese Industrial Standard) standard grain size, and according to the heat treatment method of the present invention, No. 12 fine grain can be obtained. . Moreover, the average particle diameter of Fig.5 (a) was 5.6 micrometers as a result of measuring by the intercept method.

次に、本実施の形態のスラスト針状ころ軸受10B(図2)を用いたカーエアコン・コンプレッサについて説明する。   Next, a car air conditioner / compressor using the thrust needle roller bearing 10B (FIG. 2) of the present embodiment will be described.

図7は、本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受を用いたコンプレッサの構成を示す概略断面図である。図7を参照して、コンプレッサとしてたとえば両斜板タイプの斜板式コンプレッサ100が示されている。この斜板式コンプレッサ100は、主軸104に固定された斜板103の回転により、斜板103上を摺動するシュー109を介してピストン107が往復作動するようにしたものである。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a compressor using a thrust needle roller bearing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, for example, a swash plate type swash plate type compressor 100 is shown as a compressor. The swash plate compressor 100 is configured such that a piston 107 reciprocates via a shoe 109 sliding on the swash plate 103 by rotation of a swash plate 103 fixed to a main shaft 104.

ハウジング102内に、斜板103を固定した主軸104が、ラジアル軸受105を介して回転自在に支持されている。ハウジング102には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア106が形成され、各ボア106内に両頭形のピストン107が摺動自在に収容されている。各ピストン107の中央部分に斜板103の外周部を跨ぐようにして凹陥部108が形成され、この凹陥部108の軸方向対向面に球面座を形成して球または半球状のシュー109を着座させてある。シュー109が斜板103とピストン107との間に介在して斜板103の回転運動をピストン107の往復運動に円滑に変換させる働きをする。   A main shaft 104 to which a swash plate 103 is fixed is rotatably supported in a housing 102 via a radial bearing 105. A plurality of cylinder bores 106 are formed in the housing 102 at equally spaced positions in the circumferential direction, and double-headed pistons 107 are slidably accommodated in the bores 106. A concave portion 108 is formed at the central portion of each piston 107 so as to straddle the outer peripheral portion of the swash plate 103, and a spherical seat is formed on the axially opposed surface of the concave portion 108 to seat a spherical or hemispherical shoe 109. I'm allowed. A shoe 109 is interposed between the swash plate 103 and the piston 107 and functions to smoothly convert the rotational motion of the swash plate 103 into the reciprocating motion of the piston 107.

斜板103は主軸104に固定されていて、主軸104とともに回転する。そして、上述のように斜板103はピストン107を往復運動させる働きをするものであるため、主軸104の軸方向にスラスト荷重が発生する。それゆえ、そのスラスト荷重を受ける支持構造として、スラスト針状ころ軸受10Bが使用されている。このスラスト針状ころ軸受10Bは、上述したように1対の軌道輪1、1と、複列の針状ころ2a、2bと、保持器3とを有している。1対の軌道輪1の一方は斜板103に組み付けられており、1対の軌道輪1の他方はハウジング102側に組み付けられている。   The swash plate 103 is fixed to the main shaft 104 and rotates together with the main shaft 104. Since the swash plate 103 functions to reciprocate the piston 107 as described above, a thrust load is generated in the axial direction of the main shaft 104. Therefore, the thrust needle roller bearing 10B is used as a support structure that receives the thrust load. As described above, the thrust needle roller bearing 10B has a pair of race rings 1 and 1, double row needle rollers 2a and 2b, and a cage 3. One of the pair of race rings 1 is assembled to the swash plate 103, and the other of the pair of race rings 1 is assembled to the housing 102 side.

また、上記の実施の形態においては、コンプレッサとしてたとえば両斜板タイプの斜板式コンプレッサについて説明したが、本発明のスラスト針状ころ軸受は他のタイプの斜板式コンプレッサ、スクロール形コンプレッサなどにも適用することができる。また、他のタイプの斜板式コンプレッサとしては、たとえば片斜板タイプの斜板式コンプレッサや片斜板タイプの可変容量斜板式コンプレッサがある。   In the above embodiment, a swash plate type swash plate type compressor has been described as a compressor. However, the thrust needle roller bearing of the present invention is also applicable to other types of swash plate type compressors, scroll type compressors and the like. can do. Other types of swash plate compressors include, for example, a swash plate type swash plate compressor and a swash plate type variable capacity swash plate compressor.

片斜板タイプの斜板式コンプレッサ200の場合には、図8に示すように連結部材211とハウジング202との間および連結部材211と斜板203との間の各々に、スラスト荷重を受ける支持構造として本実施の形態の複列のスラスト針状ころ軸受10Bが配置されている。なお、連結部材211とは、斜板203とピストン207とを連結するための部材である。このコンプレッサ200では、主軸204の回転に伴って斜板203が回転し、それにより連結部材211が揺動運動することでピストンロッド215を介してピストン207がシリンダ内を往復運動する。   In the case of the swash plate type swash plate compressor 200, as shown in FIG. 8, a support structure that receives a thrust load between the connecting member 211 and the housing 202 and between the connecting member 211 and the swash plate 203. As shown, a double-row thrust needle roller bearing 10B according to the present embodiment is disposed. The connecting member 211 is a member for connecting the swash plate 203 and the piston 207. In the compressor 200, the swash plate 203 rotates with the rotation of the main shaft 204, whereby the connecting member 211 swings, whereby the piston 207 reciprocates in the cylinder via the piston rod 215.

また、片斜板タイプの可変容量斜板式コンプレッサ300の場合には、図9に示すように斜板に対応するジャーナル303とピストンサポート312との間に、スラスト荷重を受ける支持構造として本実施の形態の複列のスラスト針状ころ軸受10Bが配置される。また、ハウジング302と主軸304のスリーブ314との間にも、スラスト荷重を受ける支持構造として本実施の形態の複列のスラスト針状ころ軸受10Bが配置される。   In the case of the swash plate type variable displacement swash plate compressor 300, as shown in FIG. 9, the present embodiment is implemented as a support structure for receiving a thrust load between the journal 303 corresponding to the swash plate and the piston support 312. A double-row thrust needle roller bearing 10B of the form is arranged. Further, between the housing 302 and the sleeve 314 of the main shaft 304, the double-row thrust needle roller bearing 10B of the present embodiment is disposed as a support structure that receives a thrust load.

このコンプレッサ300では、主軸304の回転に伴ってジャーナル303が回転し、それによりピストンサポート312が揺動運動することでピストンロッド315を介してピストン307がシリンダ内を往復運動する。なお、このコンプレッサ300では、ドライブピン313と連結されたスリーブ314を主軸304に対して軸方向にスライドさせることによりジャーナル303の傾斜角度を変更することが可能であり、それにより可変容量が実現されている。   In this compressor 300, the journal 303 rotates with the rotation of the main shaft 304, whereby the piston support 312 swings, whereby the piston 307 reciprocates in the cylinder via the piston rod 315. In this compressor 300, it is possible to change the inclination angle of the journal 303 by sliding the sleeve 314 connected to the drive pin 313 in the axial direction with respect to the main shaft 304, thereby realizing a variable capacity. ing.

次に、本実施の形態のスラスト針状ころ軸受10B(図2)を用いたオートマチックトランスミッションについて説明する。   Next, an automatic transmission using the thrust needle roller bearing 10B (FIG. 2) of the present embodiment will be described.

図10は、本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受を用いたオートマチックトランスミッションの構成を示す概略断面図である。図10を参照して、オートマチックトランスミッションは、通常、トルクコンバータ400と、プラネタリーギア機構(図示せず)とで成り立っている。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an automatic transmission using a thrust needle roller bearing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the automatic transmission normally includes a torque converter 400 and a planetary gear mechanism (not shown).

トルクコンバータ400は、インペラ401と、ステータ402と、タービン403とを主に有している。トランスミッションのスラスト荷重を受ける支持構造としての本実施の形態のスラスト針状ころ軸受10Bは、たとえばインペラ401とステータ402との間、およびステータ402とタービン403との間に組み付けられている。   The torque converter 400 mainly includes an impeller 401, a stator 402, and a turbine 403. The thrust needle roller bearing 10B according to the present embodiment as a support structure that receives a thrust load of the transmission is assembled, for example, between the impeller 401 and the stator 402, and between the stator 402 and the turbine 403.

このトルクコンバータ400においては、エンジンの出力軸に連結されるインペラ401と、トランスミッションの入力軸に連結されるタービン403とが互いに対向するように配置されている。また、ステータ402は、ケーシングに固定されたステータシャフトに一方向クラッチ404を介して取り付けられている。このステータ402は、それぞれ椀状に形成されたインペラブレード401aとタービンブレード403aとの間で還流する流体を、これらの内径側でタービン403側からインペラ401側へ戻す際に、流体の流れ方向を変えてインペラ401に順方向の回転力を付与し、伝達トルクを増幅するものである。   In this torque converter 400, an impeller 401 connected to the output shaft of the engine and a turbine 403 connected to the input shaft of the transmission are arranged so as to face each other. The stator 402 is attached to a stator shaft fixed to the casing via a one-way clutch 404. The stator 402 changes the flow direction of the fluid when returning the fluid flowing back between the impeller blade 401a and the turbine blade 403a formed in a bowl shape from the turbine 403 side to the impeller 401 side on the inner diameter side thereof. In other words, a forward rotational force is applied to the impeller 401 to amplify the transmission torque.

インペラ401とステータ402との間のスラスト針状ころ軸受10Bは、上述したように1対の軌道輪1、1と、複列の針状ころ2a、2bと、保持器3とを有している。1対の軌道輪1の一方はインペラハブ401bに組み付けられており、1対の軌道輪1の他方はステータ402側に組み付けられている。   As described above, the thrust needle roller bearing 10B between the impeller 401 and the stator 402 includes a pair of race rings 1, 1; double row needle rollers 2a, 2b; and a cage 3. Yes. One of the pair of track rings 1 is assembled to the impeller hub 401b, and the other of the pair of track rings 1 is assembled to the stator 402 side.

ステータ402とタービン403との間のスラスト針状ころ軸受10Bも、上述したように1対の軌道輪1、1と、複列の針状ころ2a、2bと、保持器3とを有している。1対の軌道輪1の一方はタービンハブ403bに組み付けられており、1対の軌道輪1の他方はステータ402側に組み付けられている。   As described above, the thrust needle roller bearing 10B between the stator 402 and the turbine 403 also includes a pair of race rings 1, 1, double rows of needle rollers 2a, 2b, and a cage 3. Yes. One of the pair of track rings 1 is assembled to the turbine hub 403b, and the other of the pair of track rings 1 is assembled to the stator 402 side.

なお、上記においてはカーエアコン・コンプレッサやオートマチックトランスミッションに複列のスラスト針状ころ軸受10Bを設けた場合について説明したが、この複列のスラスト針状ころ軸受10Bの代わりに図1に示す単列のスラスト針状ころ軸受10Aが設けられてもよい。   In the above description, the case where the double-row thrust needle roller bearing 10B is provided in the car air conditioner / compressor or automatic transmission has been described, but instead of the double-row thrust needle roller bearing 10B, the single row shown in FIG. This thrust needle roller bearing 10A may be provided.

次に本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

SUJ2材(JIS規格:高炭素クロム軸受鋼鋼材)、SCM415M(JIS規格:クロムモリブデン鋼鋼材)、およびS70C(JIS規格:機械構造用炭素鋼鋼材)のそれぞれからなる、プレス加工が可能な鋼板および鋼帯製の軌道輪(厚み3mm以下)と、ころとを準備した。この軌道輪ところとに各種の熱処理を施した。この熱処理としては、図3および図4に示すようなヒートパターンの熱処理(特殊熱処理)、浸炭窒化処理、焼入れ(ズブ焼入れ、高温焼入れ、2回焼入れ)、浸炭などである。   A press workable steel plate made of SUJ2 material (JIS standard: high carbon chromium bearing steel), SCM415M (JIS standard: chromium molybdenum steel), and S70C (JIS standard: carbon steel for machine structural use) and A steel strip raceway (thickness 3 mm or less) and a roller were prepared. Various heat treatments were applied to the races. Examples of the heat treatment include heat pattern heat treatment (special heat treatment), carbonitriding treatment, quenching (sub-quenching, high-temperature quenching, and double quenching), and carburization as shown in FIGS.

特殊熱処理では、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気中で温度840℃で一定時間保持して浸炭窒化処理を施した後、その温度から1次焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。次いで浸炭窒化処理を施した温度より低い温度800℃に再加熱してその温度で一定時間保持してから2次焼入れを行い、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In special heat treatment, carbonitriding is performed by holding carbon nitride for a certain period of time at a temperature of 840 ° C in a mixed gas atmosphere of RX gas and ammonia gas, followed by primary quenching from that temperature and further tempering at a temperature of 230 ° C. I did it. Next, it was reheated to a temperature of 800 ° C. lower than the carbonitriding temperature, held at that temperature for a certain period of time, then subjected to secondary quenching, and further tempered at 230 ° C.

浸炭窒化処理では、温度840℃で一定時間保持して浸炭窒化処理を施した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the carbonitriding process, the carbonitriding process was performed by holding at a temperature of 840 ° C. for a certain period of time, followed by quenching from that temperature and further tempering at a temperature of 230 ° C.

浸炭窒化処理+焼入れ処理では、温度840℃で一定時間保持して浸炭窒化処理を施した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。次いで温度840℃に再加熱してその温度で一定時間保持した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the carbonitriding process + quenching process, the carbonitriding process was performed by holding at a temperature of 840 ° C. for a certain period of time, followed by quenching from that temperature and further tempering at a temperature of 230 ° C. Subsequently, after reheating to 840 degreeC and hold | maintaining at that temperature for a fixed time, quenching was performed from the temperature and tempering was further performed at 230 degreeC.

浸炭処理では、温度850℃で一定時間保持して浸炭処理を施した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the carburizing process, the carburizing process was performed at a temperature of 850 ° C. for a certain period of time, followed by quenching from that temperature and further tempering at a temperature of 230 ° C.

ズブ焼入れ処理では、温度850℃で一定時間保持した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the sub-quenching treatment, after holding at a temperature of 850 ° C. for a certain time, quenching was performed from that temperature, and further tempering was performed at a temperature of 230 ° C.

高温焼入れ処理では、温度880℃で一定時間保持した後、その温度から焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the high-temperature quenching treatment, after holding at a temperature of 880 ° C. for a certain time, quenching was performed from that temperature, and tempering was further performed at a temperature of 230 ° C.

2回焼入れ処理では、温度840℃で一定時間保持した後、その温度から1回目の焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。次いで温度840℃に再加熱してその温度で一定時間保持した後、その温度から2回目の焼入れを行ない、さらに温度230℃で焼戻しを行なった。   In the twice-quenching treatment, after holding at a temperature of 840 ° C. for a certain time, the first quenching was performed from that temperature, and tempering was further performed at a temperature of 230 ° C. Next, after reheating to a temperature of 840 ° C. and holding at that temperature for a certain period of time, second quenching was performed from that temperature, and tempering was further performed at a temperature of 230 ° C.

これらの各処理を施した軌道輪の結晶粒番号、残留オーステナイト量および表層部の窒素含有量を表1に示す。   Table 1 shows the crystal grain number, the retained austenite amount, and the nitrogen content of the surface layer portion of the bearing ring subjected to each of these treatments.

なお、結晶粒度の測定は、JIS G 0551の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行った。また、同一の条件で作成した10個の試験サンプルの平均値を求めた。   The crystal grain size was measured based on the JIS G 0551 steel austenite grain size test method. Moreover, the average value of 10 test samples created on the same conditions was calculated | required.

また、残留オーステナイト量の測定は、X線回折法により軌道面の4箇所の位置のそれぞれの表面下0.05mmの深さで行なった。また、同一の条件で作成した10個の試験サンプルの平均値(つまり10個×4箇所の平均値)を求めた。   The amount of retained austenite was measured at a depth of 0.05 mm below each surface at four positions on the raceway surface by X-ray diffraction. In addition, an average value of 10 test samples prepared under the same conditions (that is, an average value of 10 × 4 locations) was obtained.

また、軌道輪の表層部の窒素含有量の測定は、軌道面に対して垂直に切断してEPMAを用いた分析により行なった。また、同一の条件で作成した5個の試験サンプルの平均値を求めた。   Further, the measurement of the nitrogen content in the surface layer portion of the race ring was performed by analysis using EPMA after cutting perpendicularly to the raceway surface. Moreover, the average value of the five test samples created on the same conditions was calculated | required.

Figure 2005195148
Figure 2005195148

表1の結果から、特殊熱処理を施した軌道輪の試料サンプルでは、SUJ2、SCM415MおよびS70Cのいずれにおいても、表層部に窒素富化層が確認され、表層部のオーステナイトの結晶粒度番号が11番以上であり、残留オーステナイト量が5体積%以上25体積%以下であり、かつ表層部の窒素含有量が0.1質量%以上0.7質量%以下であった。   From the results of Table 1, in the sample samples of the bearing rings subjected to special heat treatment, a nitrogen-enriched layer was confirmed in the surface layer portion in any of SUJ2, SCM415M and S70C, and the austenite grain size number in the surface layer portion was No. 11. The amount of retained austenite was 5% by volume or more and 25% by volume or less, and the nitrogen content in the surface layer portion was 0.1% by mass or more and 0.7% by mass or less.

一方、特殊熱処理以外の熱処理を施した軌道輪の試料サンプルでは、11番以上のオーステナイト結晶粒度番号および5体積%以上25体積%以下の残留オーステナイト量のいずれか一方または双方が得られなかった。   On the other hand, in the sample sample of the bearing ring subjected to the heat treatment other than the special heat treatment, one or both of the austenite grain size number of 11 or more and the retained austenite amount of 5 to 25 vol% were not obtained.

次に、上記の各軌道輪ところとを組み合わせてスラスト針状ころ軸受を作成し、そのスラスト針状ころ軸受の寿命試験を行なった。寿命試験の試験条件を表2に、また寿命試験の試験結果を表3に示す。   Next, a thrust needle roller bearing was prepared by combining each of the above raceway rings, and a life test of the thrust needle roller bearing was performed. Table 2 shows the test conditions of the life test, and Table 3 shows the test results of the life test.

Figure 2005195148
Figure 2005195148

Figure 2005195148
Figure 2005195148

表3の結果から、特殊熱処理が施された軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受では、特殊熱処理以外の熱処理を施された軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受と比較して、L10寿命(サンプルとなるスラスト針状ころ軸受の90%が破損しないで使える負荷回数)が向上し、長寿命となっている。また、軌道輪同士ところ同士が同じ材質であっても、軌道輪だけでなくころにも特殊熱処理を施すことによりさらにL10寿命が向上し長寿命となることがわかる。   From the results in Table 3, the thrust needle roller bearing having a bearing ring that has been subjected to special heat treatment has an L10 life (sample) compared to a thrust needle roller bearing having a bearing ring that has been subjected to heat treatment other than special heat treatment. 90% of the thrust needle roller bearings that can be used can be used without breaking, and the service life is long. Further, it can be seen that even if the bearing rings are made of the same material, the L10 life can be further improved and the life can be extended by applying special heat treatment not only to the race rings but also to the rollers.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての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。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、カーエアコン・コンプレッサ、オートマチックトランスミッション用のスラスト針状ころ軸受に有利に適用され得る。   The present invention can be advantageously applied to a thrust needle roller bearing for a car air conditioner / compressor and an automatic transmission.

本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the thrust needle roller bearing in one embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態であり、ころが複列に配置されたスラスト針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。It is other embodiment of this invention, and is a schematic sectional drawing which shows the structure of the thrust needle roller bearing by which the roller is arrange | positioned at double rows. 本発明のスラスト針状ころ軸受の熱処理方法を説明する図である。It is a figure explaining the heat processing method of the thrust needle roller bearing of this invention. 本発明のスラスト針状ころ軸受の熱処理方法の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the heat processing method of the thrust needle roller bearing of this invention. 軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。(a)は本発明例の軸受部品であり、(b)は従来の軸受部品である。It is a figure which shows the microstructure of a bearing component, especially an austenite grain. (a) is a bearing part of the example of the present invention, and (b) is a conventional bearing part. 図5(a)を図解したオーステナイト粒界を示す図(a)およびは図5(b)を図解したオーステナイト粒界を示す図(b)である。FIG. 6A is a diagram illustrating an austenite grain boundary illustrating FIG. 5A, and FIG. 6B is a diagram illustrating an austenite grain boundary illustrating FIG. 両斜板タイプの斜板式コンプレッサの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the structure of a swash plate type swash plate type compressor. 片斜板タイプの斜板式コンプレッサの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the structure of a swash plate type swash plate type compressor. 片斜板タイプの可変容量斜板式コンプレッサの構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of a variable displacement swash plate type compressor of a swash plate type. オートマチックトランスミッションのトルクコンバータ部の構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the structure of the torque converter part of an automatic transmission.

符号の説明Explanation of symbols

1 軌道輪、1a 貫通孔、2,2a,2b 針状ころ、3 保持器、3a,3b 環状の部材、10A,10B スラスト針状ころ軸受、100 両斜板式コンプレッサ、102 ハウジング、103 斜板、104 主軸、105 ラジアル軸受、106 シリンダボア、107 ピストン、108 凹陥部、109 シュー、200 片斜板式コンプレッサ、202 ハウジング、203 斜板、204 主軸、207 ピストン、211 連結部材、215 ピストンロッド、300 可変容量斜板式コンプレッサ、302 ハウジング、303 ジャーナル、304 主軸、307 ピストン、312 ピストンサポート、313 ドライブピン、314 スリーブ、315 ピストンロッド、400 トルクコンバータ、401 インペラ、401a インペラブレード、401b インペラハブ、402 ステータ、403 タービン、403a タービンブレード、403b タービンハブ、404 一方向クラッチ。   1 bearing ring, 1a through hole, 2, 2a, 2b needle roller, 3 cage, 3a, 3b annular member, 10A, 10B thrust needle roller bearing, 100 double swash plate compressor, 102 housing, 103 swash plate, 104 Main shaft, 105 Radial bearing, 106 Cylinder bore, 107 Piston, 108 Recessed portion, 109 Shoe, 200 Single swash plate compressor, 202 Housing, 203 Swash plate, 204 Main shaft, 207 Piston, 211 Connecting member, 215 Piston rod, 300 Variable capacity Swash plate compressor, 302 housing, 303 journal, 304 spindle, 307 piston, 312 piston support, 313 drive pin, 314 sleeve, 315 piston rod, 400 torque converter, 401 impeller, 401a Nperaburedo, 401b impeller hub, 402 stator, 403 turbines, 403a turbine blades, 403b turbine hub, 404 one-way clutch.

Claims (2)

薄肉鋼板からなる軌道輪と針状ころとを有するスラスト針状ころ軸受において、少なくとも前記軌道輪が表層部に窒素富化層を有し、前記表層部の残留オーステナイト量が5体積%以上25体積%以下であり、前記表層部のオーステナイト結晶粒度番号が11番以上であることを特徴とする、スラスト針状ころ軸受。   In a thrust needle roller bearing having a raceway ring and a needle roller made of a thin steel plate, at least the raceway has a nitrogen-enriched layer in a surface layer portion, and the amount of retained austenite in the surface layer portion is 5 volume% or more and 25 volumes. %, And the surface layer portion has an austenite grain size number of 11 or more. 前記表層部の窒素含有量が0.1質量%〜0.7質量%の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載のスラスト針状ころ軸受。   2. The thrust needle roller bearing according to claim 1, wherein a nitrogen content of the surface layer portion is in a range of 0.1 mass% to 0.7 mass%.
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