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JP2005351292A - Planetary gear device - Google Patents

Planetary gear device Download PDF

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Publication number
JP2005351292A
JP2005351292A JP2004169830A JP2004169830A JP2005351292A JP 2005351292 A JP2005351292 A JP 2005351292A JP 2004169830 A JP2004169830 A JP 2004169830A JP 2004169830 A JP2004169830 A JP 2004169830A JP 2005351292 A JP2005351292 A JP 2005351292A
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JP
Japan
Prior art keywords
needle roller
pinion shaft
planetary gear
gear device
life
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004169830A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Yamamura
賢二 山村
Takashi Sakaguchi
尚 坂口
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.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK 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 NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2004169830A priority Critical patent/JP2005351292A/en
Publication of JP2005351292A publication Critical patent/JP2005351292A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive planetary gear device capable of extending the life of a pinion shaft by the action of needle rollers. <P>SOLUTION: In this planetary gear device 10 rotatably supporting a pinion gear having the needle rollers disposed on the inner periphery thereof on the pinion shaft 15 fixed to a carrier 14, a residual austenite amount on the raceway surface 15a of the pinion shaft 15 is 15 to 40 vol.%. A steel having an Si content of 0.5 wt.% or more is used as the raw material of the needle rollers 15. After the raw material is carbonitrided and quenched, high temperature tempering is applied thereto. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車や工作機械の減速機や変速機に用いられるプラネタリーギヤ装置に関し、特に高温高速回転で用いる場合に好適なプラネタリーギヤ装置に関するものである。   The present invention relates to a planetary gear device used for a reduction gear or a transmission of an automobile or a machine tool, and more particularly to a planetary gear device suitable for use at high temperature and high speed rotation.

プラネタリーギヤ装置は、減速機、変速機等、種々の用途に使用されている。例えば、自動車の自動変速機に用いられるプラネタリーギヤ装置は、サンギヤ、リングギヤ、及びキャリヤの回転要素を備えており、これらの回転要素は、出力軸の周りに同心に配置されている。また、サンギヤ及びリングギヤに噛み合うビニオンギヤが、キャリヤに固定されたピニオンシャフトに、ニードルローラを介して回転自在に支持されており、各回転の遠心力によって各回転要素に潤滑油が供給されるように油路が備えられている。   Planetary gear devices are used in various applications such as reduction gears and transmissions. For example, a planetary gear device used in an automatic transmission of an automobile includes a rotating element of a sun gear, a ring gear, and a carrier, and these rotating elements are arranged concentrically around an output shaft. In addition, a pinion gear meshing with the sun gear and the ring gear is rotatably supported by a pinion shaft fixed to the carrier via a needle roller so that lubricating oil is supplied to each rotating element by the centrifugal force of each rotation. An oil passage is provided.

しかしながら、プラネタリーギヤ装置の構造は、ピニオンギヤが自転しながら公転するという複雑な構造が採用されているため、ピニオンギヤを支持するピニオンシャフト、及びニードルローラに潤滑油を十分に供給することは困難であった。また、各回転要素の中では、ピニオンギヤの回転速度が最も高いので、ピニオンギヤを支持するピニオンシャフトには、ピニオンギヤに作用する遠心力を支えるために大きな荷重が付加される傾向がある。   However, since the planetary gear device has a complicated structure in which the pinion gear revolves while rotating, it is difficult to sufficiently supply the lubricating oil to the pinion shaft that supports the pinion gear and the needle roller. there were. Moreover, since the rotational speed of the pinion gear is the highest among the rotating elements, a large load tends to be applied to the pinion shaft that supports the pinion gear to support the centrifugal force acting on the pinion gear.

また、ピニオンシャフトをキャリヤに固定する方法としては、ピニオンシャフトの端部に固定用のピンを挿入する穴を設けて固定する方法と、ピニオンシャフトの端部を加締めることによって固定する方法とがある。しかし、自動車の低燃費化のためにトランスミッションを小型化するためには、ピニオンシャフトの端部を加締めることによって固定する方が有利であるとされている。   Also, as a method of fixing the pinion shaft to the carrier, there are a method of fixing by providing a hole for inserting a fixing pin at the end of the pinion shaft and a method of fixing by crimping the end of the pinion shaft. is there. However, in order to reduce the size of the transmission in order to reduce the fuel consumption of an automobile, it is considered more advantageous to fix the pinion shaft by crimping.

上記のような理由から、従来のプラネタリーギヤ装置においては、ピニオンシャフトは、JIS鋼種SK5等で構成され、ニードルローラが転走する部分には高周波焼入れが施されて、転動部材として必要な硬さ(Hv650以上)が付与されていた。また、潤滑不良等による剥離寿命が問題となる場合には、ピニオンシャフトはJIS鋼種SUJ2等で構成され、浸炭窒化処理等が施されて寿命が確保されていた。   For the above reasons, in the conventional planetary gear device, the pinion shaft is made of JIS steel grade SK5 or the like, and the portion where the needle roller rolls is subjected to induction hardening, which is necessary as a rolling member. Hardness (Hv650 or more) was given. Further, when the peeling life due to poor lubrication or the like becomes a problem, the pinion shaft is made of JIS steel type SUJ2 or the like, and is subjected to carbonitriding or the like to ensure the life.

また、近年では、自動車の低燃費化の要求がますます強まっており、トランスミッションの小型化や高効率化が行われている。そのため、ピニオンギヤの回転速度が高まっているので、ピニオンシャフトに加わる荷重の増大と温度の上昇、及び潤滑油量が減少する傾向にあり、ピニオンシャフトの寿命低下につながっている。   In recent years, demands for reducing the fuel consumption of automobiles are increasing, and transmissions are becoming smaller and more efficient. Therefore, since the rotation speed of the pinion gear is increased, the load applied to the pinion shaft and the temperature rise, and the amount of lubricating oil tends to decrease, leading to a reduction in the life of the pinion shaft.

さらに、荷重の増大と共に温度も上昇しているために、ピニオンシャフトに塑性変形が生じ、この変形によりニードルローラとピニオンシャフトの間に滑りが増大し、軌道面の摩耗や面荒れ等が原因となって早期剥離に至るという問題から長寿命化への要望が高まっている。   Furthermore, since the temperature increases as the load increases, plastic deformation occurs in the pinion shaft, and this deformation causes slippage between the needle roller and the pinion shaft, which is caused by wear on the raceway surface or surface roughness. Therefore, there is a growing demand for longer life due to the problem of early peeling.

ところで、シャフトの塑性変形は、負荷される荷重が弾性変形の範囲の荷重であっても、荷重が加わった状態で高温に曝されることによって、シャフトに作用している応力を緩和する方向に、シャフトの形状が近づいて行く現象であると考えられ、残留オーステナイト量が多いほど塑性変形量も大きくなる傾向にある。このため、塑性変形を抑制するには、残留オーステナイト量を極力少なくすることが最も効果が大きい。しかし、軌道面表面層の残留オーステナイト量が少なくなると、転動疲労寿命特性が低下し、必要な耐久性が得られなくなる。   By the way, the plastic deformation of the shaft tends to relieve the stress acting on the shaft by being exposed to a high temperature in a state where the load is applied even if the applied load is a load in the range of elastic deformation. This is considered to be a phenomenon in which the shape of the shaft approaches, and the amount of plastic deformation tends to increase as the amount of retained austenite increases. For this reason, in order to suppress plastic deformation, it is most effective to reduce the amount of retained austenite as much as possible. However, if the amount of retained austenite in the raceway surface layer decreases, the rolling fatigue life characteristics deteriorate, and the required durability cannot be obtained.

そこで、従来、シャフトの塑性変形を防止する方法として、浸炭窒化処理を行った後に調質処理を行い、さらに表面層のみを高周波焼入することによって表面の残留オーステナイト量及び硬さを高くして転動疲労寿命特性を向上させ、且つ、心部の残留オーステナイト量を0体積%として塑性変形を防止する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, as a method for preventing plastic deformation of the shaft, the tempering treatment is performed after the carbonitriding treatment, and the surface austenite amount and hardness are increased by induction hardening only the surface layer. A method is known in which rolling fatigue life characteristics are improved and plastic deformation is prevented by setting the amount of retained austenite in the core to 0% by volume (see, for example, Patent Document 1).

また、高速回転化、及び潤滑油の低粘度化によるニードルローラの表面疲労剥離の対策として、素材のSi、及びMnの含有量を高くした鋼を用いて、この素材に浸炭窒化処理、焼入れ、焼戻し処理を行うことによって表面部の残留オーステナイト量を20〜50体積%とする技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−4003号公報 特開2000−234147号公報
In addition, as a countermeasure against the surface fatigue peeling of the needle roller due to the high speed rotation and the low viscosity of the lubricating oil, using the steel having a high content of Si and Mn, carbonitriding, quenching, A technique is known in which the amount of retained austenite on the surface portion is set to 20 to 50% by volume by performing a tempering treatment (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-4003 JP 2000-234147 A

しかしながら、特許文献1に記載された方法では、トランスミッションの小型化に伴ってピニオンシャフトが細くなるに従い、残留オーステナイト量が高い表面層がピニオンシャフト全体に占める割合が大きくなり、ピニオンシャフト全体での平均残留オーステナイト量が高くなる結果、塑性変形を抑制する効果が低下する恐れがある。また、ピニオンシャフトの端部を加締めてキャリアに固定することに対する配慮がなされていない。   However, in the method described in Patent Document 1, as the pinion shaft becomes thinner as the transmission becomes smaller, the ratio of the surface layer having a high residual austenite amount to the entire pinion shaft increases, and the average of the entire pinion shaft As a result of the amount of retained austenite being increased, the effect of suppressing plastic deformation may be reduced. Further, no consideration is given to fixing the end of the pinion shaft to the carrier by caulking.

一方、特許文献2に記載された方法では、ニードルローラの寿命を延長する効果は得られても、ピニオンシャフトの寿命を延長する効果は得られないという問題がある。   On the other hand, the method described in Patent Document 2 has a problem that even if the effect of extending the life of the needle roller is obtained, the effect of extending the life of the pinion shaft cannot be obtained.

本発明は、このような問題を改善するためになされたものであり、その目的は、ニードルローラの働きによってピニオンシャフトとしての寿命の延長を図ることができるプラネタリーギヤ装置を安価に提供することにある。   The present invention has been made to ameliorate such problems, and an object thereof is to provide a planetary gear device that can extend the life of a pinion shaft by the action of a needle roller at a low cost. It is in.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
1)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、内周にニードルローラを配したピニオンギヤを、キャリアに固定したピニオンシャフトに回転自在に支持するプラネタリーギヤ装置において、前記ピニオンシャフトの軌道表面の残留オーステナイト量が15〜40体積%であり、且つ、前記ニードルローラの素材としてSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用い、浸炭窒化処理及び焼入れを行った後、さらに高温焼戻しを施したことを特徴とする。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
1) A planetary gear device according to the present invention is a planetary gear device that rotatably supports a pinion gear having a needle roller disposed on an inner periphery thereof on a pinion shaft fixed to a carrier. The retained austenite on the raceway surface of the pinion shaft The amount is 15 to 40% by volume, and steel having a Si content of 0.5% by weight or more is used as a material for the needle roller, and after carbonitriding and quenching, high temperature tempering is performed. It is characterized by.

2)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ニードルローラ表面部のN濃度が、0.2重量%以上であることを特徴とする。   2) The planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device described in 1) above, wherein the N concentration of the surface portion of the needle roller is 0.2% by weight or more.

3)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)または2)記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ニードルローラの表面部の残留オーステナイト量が、20体積%未満であることを特徴とする。   3) A planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device described in 1) or 2) above, wherein the amount of retained austenite on the surface of the needle roller is less than 20% by volume. To do.

4)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)〜3)のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ニードルローラの表面粗さが、前記ピニオンシャフトの軌道表面の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。   4) The planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device according to any one of 1) to 3) above, wherein the surface roughness of the needle roller is equal to that of the raceway surface of the pinion shaft. It is characterized by being smaller than the surface roughness.

5)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)〜4)のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ニードルローラの高温焼戻しが200℃〜300℃の範囲であることを特徴とする。   5) The planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device according to any one of 1) to 4), wherein the needle roller has a high temperature tempering range of 200 ° C to 300 ° C. It is characterized by that.

6)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)〜5)のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ピニオンシャフトの心部の残留オーステナイト量が0体積%であることを特徴とする。   6) The planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device according to any one of 1) to 5) above, wherein the amount of retained austenite at the center of the pinion shaft is 0% by volume. It is characterized by that.

7)本発明に係るプラネタリーギヤ装置は、前記1)〜6)のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置であって、前記ピニオンシャフト端部の表面硬さが300HV以下であることを特徴とする。   7) The planetary gear device according to the present invention is the planetary gear device according to any one of 1) to 6), wherein the surface hardness of the end of the pinion shaft is 300 HV or less. Features.

本発明のプラネタリーギヤ装置によれば、今後益々小型化や軽量化が進められて、使用条件が高速化及び高温化しても、この使用に耐え得ることができ、長寿命なプラネタリーギヤ装置を安価に提供することができる。   According to the planetary gear device of the present invention, it is possible to withstand this use even if the size and weight are further reduced and the use conditions are increased in speed and temperature, and the planetary gear device has a long life. Can be provided at low cost.

以下、本発明に係る実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は本発明に係るプラネタリーギヤ装置の一実施形態を示す分解斜視図、図2はプラネタリーギヤ装置の要部構造図、図3は耐久試験に使用した試験用ニードルローラの成分表、図4は試験装置の概略図、図5は耐久試験の結果を示す表、図6は耐久試験の結果を示す表である。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a planetary gear device according to the present invention, FIG. 2 is a structural diagram of a principal part of the planetary gear device, FIG. 3 is a component table of a test needle roller used in an endurance test, 4 is a schematic diagram of the test apparatus, FIG. 5 is a table showing the results of the durability test, and FIG. 6 is a table showing the results of the durability test.

図1に示すように、本発明の実施形態であるプラネタリーギヤ装置10は、図示しない軸が挿通されたサンギヤ11と、該サンギヤ11と同心に配されたリングギヤ12と、サンギヤ11及びリングギヤ12に噛み合う複数(図1においては3個)のピニオンギヤ13と、サンギヤ11及びリングギヤ12と同心に配され、且つ、ピニオンギヤ13を回転自在に支持するキャリヤ14と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a planetary gear device 10 according to an embodiment of the present invention includes a sun gear 11 through which a shaft (not shown) is inserted, a ring gear 12 arranged concentrically with the sun gear 11, the sun gear 11 and the ring gear 12. A plurality of (three in FIG. 1) pinion gears 13 and a carrier 14 that are arranged concentrically with the sun gear 11 and the ring gear 12 and rotatably support the pinion gear 13.

ピニオンギヤ13は、キャリヤ14に固定されたピニオンシャフト15を介してキャリヤ14に支持されており、ピニオンシャフト15の外周面とピニオンギヤ13の内周面との間に配設された複数の転動体であるニードルローラ16によって、ピニオンシャフト15を軸として回転自在とされている。   The pinion gear 13 is supported by the carrier 14 via a pinion shaft 15 fixed to the carrier 14, and includes a plurality of rolling elements disposed between the outer peripheral surface of the pinion shaft 15 and the inner peripheral surface of the pinion gear 13. A needle roller 16 is rotatable about the pinion shaft 15 as an axis.

ニードルローラ16は、素材にSi(珪素)含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに高温焼戻しを施して作成されている。そのため、ニードルローラ16のみにSi含有量を高めた素材を用いて、浸炭窒化処理及び高温焼戻しを施すことにより、プラネタリーギヤ装置10全体としての寿命を延長することが可能となる。   The needle roller 16 is made by carbonitriding and quenching using steel having a Si (silicon) content of 0.5% by weight or more as a raw material, followed by high temperature tempering. Therefore, the life of the planetary gear device 10 as a whole can be extended by subjecting only the needle roller 16 to a carbonitriding process and high-temperature tempering using a material having an increased Si content.

また、ニードルローラ16は、素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに高温焼戻しを施し、加えて、ニードルローラ16の表面の残留オーステナイト量を20体積%未満にしている。そのため、ニードルローラ16の表面の残留オーステナイト量が20体積%未満となるように焼戻し温度を高くすることにより、相手部材であるピニオンシャフト15の寿命をより効果的に延長することができる。   Further, the needle roller 16 is subjected to carbonitriding and quenching using steel having a Si content of 0.5% by weight or more, and then subjected to high temperature tempering. In addition, the needle roller 16 remains on the surface of the needle roller 16. The amount of austenite is less than 20% by volume. Therefore, by increasing the tempering temperature so that the amount of retained austenite on the surface of the needle roller 16 is less than 20% by volume, the life of the pinion shaft 15 that is the counterpart member can be more effectively extended.

また、ニードルローラ16は、表面粗さが、ピニオンシャフト15の軌道表面15aの表面粗さよりも小さく設定されている。それにより、相手部材の寿命を延長させることができる。   Further, the surface roughness of the needle roller 16 is set to be smaller than the surface roughness of the raceway surface 15 a of the pinion shaft 15. Thereby, the life of the mating member can be extended.

また、ニードルローラ16は、素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに、200℃〜300℃の範囲での高温で焼戻されて作成される。これにより、ピニオンシャフト15の表面疲労を抑制する転動体を作成することができる。   Further, the needle roller 16 is tempered at a high temperature in the range of 200 ° C. to 300 ° C. after being carbonitrided and quenched using steel having a Si content of 0.5% by weight or more. Created. Thereby, the rolling element which suppresses the surface fatigue of the pinion shaft 15 can be created.

ニードルローラ16における表面疲労型の剥離は、潤滑油に混入した異物を噛み込むことによってピニオンシャフトの軌道表面15aに圧痕が生じ、圧痕の縁の応力の集中によって発生する場合や、潤滑不足によってピニオンシャフト15の軌道表面15aとニードルローラ15の表面に金属接触が生じ、軌道表面15aに大きな接線力が働くことによって発生する場合があると考えられている。   The surface-fatigue-type peeling at the needle roller 16 is caused by indentation on the raceway surface 15a of the pinion shaft due to the inclusion of foreign matter mixed in the lubricating oil, and occurs due to stress concentration at the edge of the indentation, or pinion due to insufficient lubrication. It is considered that metal contact occurs between the raceway surface 15a of the shaft 15 and the surface of the needle roller 15 and a large tangential force acts on the raceway surface 15a.

表面疲労型の剥離を防止するためには、応力の集中を緩和する効果が高い残留オーステナイトの量を高くすることが有効であることが知られており、また、異物の噛み込みによる圧痕を小さくするために、硬さを高くすることも長寿命化に有効であることが知られている。しかしながら、これまでは寿命が問題となる部材のみが注目されていたため、相手部材の寿命に与える影響をも考慮した検討は為されていない。   It is known that increasing the amount of retained austenite, which has a high effect of reducing stress concentration, is effective in preventing surface fatigue-type delamination, and also reduces the indentation caused by foreign object biting. Therefore, increasing the hardness is known to be effective for extending the life. However, until now, only members that have a problem with their lifetime have been attracting attention, and thus no consideration has been given to the effects on the lifetime of the mating member.

前述の課題を解決するため、転動体、即ちニードルローラ16について鋭意研究を行ってきた結果、ニードルローラ16の素材にSi含有量を高めた鋼を用い、さらに適正な熱処理等を施すことによって相手部材であるピニオンシャフト15の軌道表面15aの損傷が軽減され、その結果、ピニオンシャフト15の寿命を延長することが可能であることを見出した。   As a result of intensive research on the rolling element, that is, the needle roller 16, in order to solve the above-mentioned problems, the material of the needle roller 16 is made of steel with an increased Si content and further subjected to appropriate heat treatment and the like. It has been found that damage to the raceway surface 15a of the pinion shaft 15 as a member is reduced, and as a result, the life of the pinion shaft 15 can be extended.

Siは、製鋼時の脱酸剤として必要な元素であるが、鋼の焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であり、また鋼に浸炭窒化処理を施す場合に表面部の窒素濃度を高くする作用が元素である。本発明者の実験の結果、ニードルローラ16の素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理の後に焼入れを行い、さらに200℃以上の高温で焼戻し処理を施すことによって、ピニオンシャフト15の表面疲労を抑制する効果が得られることが分かった。このため、Si含有量の下限は0.5重量%とする。その効果を得るために、より好ましいSi含有量の下限は0.8重量%である。また、余りに多量に含有すると、素材の被削性を低下させてコストの増大を招く恐れがあるので、Si含有量の上限は2.0重量%とすることが好ましい。より好ましくはSi含有量の上限を1.5重量%とする。   Si is an element necessary as a deoxidizer during steel making, but it is an effective element for improving the tempering softening resistance of steel. Also, when carbon is subjected to carbonitriding, the nitrogen concentration in the surface portion is reduced. The effect of increasing is an element. As a result of experiments by the present inventor, steel having a Si content of 0.5% by weight or more is used for the material of the needle roller 16 and subjected to quenching after carbonitriding, and further tempered at a high temperature of 200 ° C. Thus, it was found that the effect of suppressing the surface fatigue of the pinion shaft 15 can be obtained. For this reason, the minimum of Si content shall be 0.5 weight%. In order to obtain the effect, a more preferable lower limit of the Si content is 0.8% by weight. In addition, if the content is too large, the machinability of the material may be reduced and the cost may be increased, so the upper limit of the Si content is preferably 2.0% by weight. More preferably, the upper limit of the Si content is 1.5% by weight.

また、ニードルローラ16の焼戻し温度が低過ぎると、ピニオンシャフト15の寿命を延長する効果が十分に得られなくなる。これは、焼戻し温度が低過ぎると、軟質な残留オーステナイトの量が多くなるため、ピニオンシャフト15との真実接触面積が大きくなって摩擦による損傷が大きくなるためであると考えられ、焼戻し温度の下限は200℃とする。好ましくは、ニードルローラ16の表面部の残留オーステナイト量が20体積%未満となるように焼戻し温度を高くし、より好ましくはニードルローラ16の表面部の残留オーステナイト量が18体積%以下となるように焼戻し温度を選定すると、ピニオンシャフト15の寿命をより効果的に延長することができる。   If the tempering temperature of the needle roller 16 is too low, the effect of extending the life of the pinion shaft 15 cannot be obtained sufficiently. This is considered to be because if the tempering temperature is too low, the amount of soft retained austenite increases, so that the real contact area with the pinion shaft 15 increases and damage due to friction increases, and the lower limit of the tempering temperature. Is 200 ° C. Preferably, the tempering temperature is increased so that the amount of retained austenite on the surface portion of the needle roller 16 is less than 20% by volume, and more preferably, the amount of retained austenite on the surface portion of the needle roller 16 is 18% by volume or less. If the tempering temperature is selected, the life of the pinion shaft 15 can be extended more effectively.

一方、焼戻し温度を高くし過ぎると、硬さの低下及び残留オーステナイト量の不足によってニードルローラ16の寿命が低下し、かえって軸受としての寿命が低下してしまうため、焼戻し温度の上限は300℃とする。このとき、ニードルローラ16の寿命低下によって軸受としての寿命が低下することを防止するためには、焼戻し温度を選定してニードルローラ16の表面部の残留オーステナイト量が5体積%以上となるようにすることが好ましい。より好ましくは、ニードルローラ16の表面部の残留オーステナイト量を8体積%以上とする。   On the other hand, if the tempering temperature is excessively increased, the life of the needle roller 16 is decreased due to the decrease in hardness and the amount of retained austenite, and the life as a bearing is decreased. Therefore, the upper limit of the tempering temperature is 300 ° C. To do. At this time, in order to prevent the life of the bearing from being reduced due to a decrease in the life of the needle roller 16, a tempering temperature is selected so that the amount of retained austenite on the surface of the needle roller 16 is 5% by volume or more. It is preferable to do. More preferably, the amount of retained austenite on the surface portion of the needle roller 16 is 8% by volume or more.

さらに、ニードルローラ16の表面部のN濃度を高くするほどピニオンシャフト15の損傷を軽減する効果が高くなるため、ニードルローラ16の表面N濃度の下限を0.2重量%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.3重量%以上とする。しかしながら、あまりにN濃度を高くしてもその効果が飽和してしまい、過剰に高くすると脆弱な窒化層が形成されてかえって軸受としての寿命特性が低下する恐れがあるため、上限は2.0重量%とすることが好ましい。   Furthermore, since the effect of reducing damage to the pinion shaft 15 increases as the N concentration in the surface portion of the needle roller 16 is increased, the lower limit of the surface N concentration of the needle roller 16 is preferably 0.2% by weight or more. More preferably, the content is 0.3% by weight or more. However, if the N concentration is too high, the effect is saturated, and if it is excessively high, a brittle nitride layer may be formed, which may deteriorate the life characteristics of the bearing. % Is preferable.

また、浸炭窒化処理によってN(窒素)と同時に添加されるニードルローラ16の表面部のC(炭素)の濃度については、ニードルローラ16として必要とされているHRC58の硬さが得られるように調整する必要がある。このため、ニードルローラ16の表面部のC濃度とN濃度の合計が0.8重量%以上となるようにC濃度を調整することが好ましい。より好ましくは、表面部のC濃度を0.8重量%以上とし、さらに好ましくは1.0重量%以上とする。しかしながら、ニードルローラ16の表面部のC濃度をあまりにも高くし過ぎると、粗大な炭化物が析出して、ニードルローラ16そのものの寿命特性が低下してしまう恐れがあるため、上限を2.5重量%とすることが好ましく、より好ましくは2.0重量%以下とする。   Further, the concentration of C (carbon) in the surface portion of the needle roller 16 added simultaneously with N (nitrogen) by carbonitriding is adjusted so that the hardness of the HRC 58 required as the needle roller 16 is obtained. There is a need to. For this reason, it is preferable to adjust the C concentration so that the total of the C concentration and the N concentration on the surface portion of the needle roller 16 is 0.8% by weight or more. More preferably, the C concentration of the surface portion is 0.8% by weight or more, and more preferably 1.0% by weight or more. However, if the C concentration of the surface portion of the needle roller 16 is too high, coarse carbides may be deposited, and the life characteristics of the needle roller 16 itself may be deteriorated. %, And more preferably 2.0% by weight or less.

なお、本発明が目的とするピニオンシャフトの損傷低減のためには、ピニオンシャフトと金属接触が生じる最表面の残留オーステナイト量や窒素濃度、あるいは炭素濃度が重要であり、本発明におけるニードルローラ16の表面部とは、最表面から少なくとも1μmの範囲を意味するものとする。   Note that the amount of retained austenite, nitrogen concentration, or carbon concentration on the outermost surface where metal contact with the pinion shaft is important is important for the purpose of reducing damage to the pinion shaft that is the object of the present invention. The surface portion means a range of at least 1 μm from the outermost surface.

続いて、Si以外の素材の合金元素について述べる。
素材のC含有量について、
Cは、基地をマルテンサイト化することにより、焼入れ、焼戻し後の硬さを向上させるために必要な元素である。本発明のニードルローラ16の表面部においては、浸炭窒化処理によってNと同時にCを添加することが可能であるため、素材のC含有量は、完成状態でのニードルローラ16の心部が必要な強度を確保できる量であれば良いため、素材のC含有量の下限は0.30重量%以上とすることが好ましい。ニードルローラの心部硬さとしては650HV以上とすることがより好ましく、素材のC含有量は0.80重量%以上とすることがより好ましい。しかしながら、素材のC含有量が余りに多過ぎると、製鋼の段階で粗大な炭化物が生成して転動疲労特性を低下させる恐れがあるため、上限は1.20重量%とする。
Subsequently, alloy elements of materials other than Si will be described.
About the C content of the material,
C is an element necessary for improving the hardness after quenching and tempering by converting the base into martensite. In the surface portion of the needle roller 16 of the present invention, C can be added simultaneously with N by carbonitriding, so that the C content of the material requires the center of the needle roller 16 in a completed state. Since the amount is sufficient if the strength can be ensured, the lower limit of the C content of the material is preferably 0.30% by weight or more. The needle roller core hardness is more preferably 650 HV or more, and the C content of the material is more preferably 0.80 wt% or more. However, if the C content of the raw material is too large, coarse carbides may be generated at the steel making stage and the rolling fatigue characteristics may be reduced, so the upper limit is made 1.20% by weight.

素材のMn含有量について、
Mn(マンガン)は、製鋼時の脱酸剤及び脱硫剤として必要な元素であり、その効果を十分に得るためには0.15重量%以上含有することが好ましい。また、Mnは、焼入れ性の向上に有効な元素でもあるため、0.25重量%以上含有することが、より好ましい。しかしながら、その含有量をあまりにも高くし過ぎると、非金属介在物が多くなり過ぎて寿命特性が低下する恐れがあり、また、素材の鍛造性及び被削性等の機械加工性が低下するため、Mn含有量の上限は2.0重量%とする。なお、Mnの含有量が低い程より低い温度での焼戻しで残留オーステナイト量を調整することが可能であり、径の小さいニードルローラの熱処理においてはそれほど高い焼入れ性を必要としないことを考慮すると、コストの面からMn含有量の上限は0.7重量%とすることが好ましい。
About the Mn content of the material,
Mn (manganese) is an element necessary as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent at the time of steelmaking, and is preferably contained in an amount of 0.15% by weight or more in order to sufficiently obtain the effect. Moreover, since Mn is an element effective for improving hardenability, it is more preferable to contain 0.25% by weight or more. However, if the content is too high, the non-metallic inclusions may increase so much that the life characteristics may deteriorate, and the machinability such as the forgeability and machinability of the material will decrease. The upper limit of the Mn content is 2.0% by weight. In addition, it is possible to adjust the amount of retained austenite by tempering at a lower temperature as the content of Mn is lower, and considering that heat treatment of a needle roller having a small diameter does not require so high hardenability, From the viewpoint of cost, the upper limit of the Mn content is preferably 0.7% by weight.

素材のCr含有量について、
Cr(クロム)は、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であり、基地を強化して転動疲労寿命特性を向上する作用がある。また、微細で高硬度な炭化物や炭窒化物を形成して、耐摩耗性を向上する働きもある。さらに、浸炭窒化層のC濃度を高める作用があり、浸炭窒化特性の向上にも有効な元素である。これらの作用・効果を十分に発揮させるためには、Cr含有量の下限を0.5重量%とする。しかしながら、多量に添加してもその効果が飽和してしまうばかりか、表面に不働体膜を形成することにより、かえって浸炭窒化特性を阻害する恐れがあるため、Cr含有量の上限は2.0重量%とすることが好ましい。
About the Cr content of the material,
Cr (chromium) is an element effective for improving hardenability and temper softening resistance, and has an effect of strengthening the base and improving rolling fatigue life characteristics. It also has the function of improving wear resistance by forming fine and high hardness carbides and carbonitrides. Furthermore, it has the effect of increasing the C concentration of the carbonitriding layer, and is an effective element for improving the carbonitriding characteristics. In order to fully exhibit these actions and effects, the lower limit of the Cr content is 0.5% by weight. However, even if it is added in a large amount, not only the effect is saturated, but also by forming a passive film on the surface, there is a possibility that the carbonitriding property may be inhibited, so the upper limit of Cr content is 2.0. It is preferable to set it as weight%.

素材のO含有量について、
O(酸素)は、転動疲労寿命特性に有害な酸化物系の非金属介在物を形成するため、極力その含有量を低くする必要があり、含有量の上限を12ppmとすることが好ましい。より好ましくは9ppm以下とする。
About O content of material,
Since O (oxygen) forms oxide-based non-metallic inclusions that are harmful to the rolling fatigue life characteristics, it is necessary to reduce the content thereof as much as possible, and the upper limit of the content is preferably 12 ppm. More preferably, it is 9 ppm or less.

なお、上記合金元素以外にも、製鋼上不可避な量の不純物元素(例えばP(リン),S(イオウ),Ni(ニッケル),Cu(銅),Mo(モリブデン),V(バナジウム),Al(アルミニウム),Ti(チタン),Nb(ニオブ)等)が含まれることは言うまでもない。また、MoやV等の炭化物形成元素は、浸炭窒化処理によって微細で高硬度な炭窒化物を形成して耐摩耗性の向上に有効であるため、コストが許す限り微量に添加しても良いが、添加量上限は合計で2重量%以下とすることが好ましい。   In addition to the above alloy elements, impurity elements inevitable in steelmaking (for example, P (phosphorus), S (sulfur), Ni (nickel), Cu (copper), Mo (molybdenum), V (vanadium), Al (Aluminum), Ti (titanium), Nb (niobium), etc.) are naturally included. Further, carbide forming elements such as Mo and V are effective for improving wear resistance by forming fine and high hardness carbonitride by carbonitriding, and may be added in a trace amount as long as the cost permits. However, the upper limit of the amount added is preferably 2% by weight or less in total.

また、表面疲労剥離は、極表面に生じる現象であり、潤滑油膜の形成が不十分となって金属接触が生じることが大きな原因となるため、表面の形状や粗さが疲労の進行に及ぼす影響が大きく、本発明者が行ってきた研究の結果からは、上記ニードルローラ16によって軸受としての寿命を延長する効果を得るためには、転動体表面(転走面)の粗さをピニオンシャフト15の軌道表面15aの粗さ以下にしておく必要がある。   In addition, surface fatigue delamination is a phenomenon that occurs on the surface of the pole, which is largely caused by insufficient formation of the lubricating oil film and metal contact, so the effect of the surface shape and roughness on the progress of fatigue. From the results of research conducted by the present inventor, in order to obtain the effect of extending the life of the bearing by the needle roller 16, the roughness of the rolling element surface (rolling surface) is determined by the pinion shaft 15. It is necessary to make it less than the roughness of the track surface 15a.

プラネタリーギヤ装置10によれば、ニードルローラ16が、素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに高温焼戻しを施して作成されるために、ニードルローラ16のみにSi含有量を高めた素材を用いて、浸炭窒化処理及び高温焼戻しを施すことにより、軸受全体としての寿命を延長することが可能となる。従って、製造上の問題やコストの問題から長寿命な材料熱処理を適用することが困難な複雑形状を有する軌道軸が内輪として用いられる場合等においても、長寿命なプラネタリーギヤ装置10を安価に提供することが可能となる。   According to the planetary gear device 10, the needle roller 16 is prepared by carbonitriding and quenching using steel having a Si content of 0.5% by weight or more and further tempering at high temperature. Therefore, the life of the entire bearing can be extended by subjecting only the needle roller 16 to a carbonitriding process and high-temperature tempering using a material having an increased Si content. Therefore, even when a raceway shaft having a complicated shape that is difficult to apply long-life material heat treatment due to manufacturing problems and cost problems is used as an inner ring, the long-life planetary gear device 10 is inexpensive. It becomes possible to provide.

また、プラネタリーギヤ装置10によれば、ニードルローラ16が、素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに高温焼戻しを施し、加えて、ニードルローラ16の表面部の残留オーステナイト量を20体積%未満にしている。ニードルローラ16の焼戻し温度が低過ぎると、相手材の寿命を延長する効果が十分に得られなくなる。これは、焼戻し温度が低過ぎることにより、軟質な残留オーステナイトの量が多くなるために、ピニオンシャフト15との真実接触面積が大きくなって摩擦による損傷が大きくなるためである。これに対して、焼戻し温度を高くし過ぎると、硬さの低下及び残留オーステナイト量の不足によってニードルローラ16の寿命が低下し、かえって軸受としての寿命が低下してしまう。そのため、ニードルローラ16の表面の残留オーステナイト量が20体積%未満となるように焼戻し温度を高くすることにより、ピニオンシャフトの寿命をより効果的に延長することができる。   Further, according to the planetary gear device 10, the needle roller 16 is subjected to carbonitriding and quenching using steel having a Si content of 0.5% by weight or more, followed by further high-temperature tempering and addition. Thus, the amount of retained austenite on the surface portion of the needle roller 16 is less than 20% by volume. If the tempering temperature of the needle roller 16 is too low, the effect of extending the life of the counterpart material cannot be obtained sufficiently. This is because when the tempering temperature is too low, the amount of soft retained austenite increases, and the real contact area with the pinion shaft 15 increases and damage due to friction increases. On the other hand, if the tempering temperature is too high, the life of the needle roller 16 is reduced due to the decrease in hardness and the amount of retained austenite, and the life as a bearing is reduced. Therefore, the life of the pinion shaft can be more effectively extended by increasing the tempering temperature so that the amount of retained austenite on the surface of the needle roller 16 is less than 20% by volume.

また、プラネタリーギヤ装置10によれば、ニードルローラ16の表面粗さが、ピニオンシャフト15の軌道表面15aの表面粗さよりも小さく設定されている。ニードルローラ16の表面粗さが、ピニオンシャフト15の軌道表面の表面粗さよりも大きくなると、ピニオンシャフト15の寿命を延長させる効果が小さくなって寿命比が低下するが、ピニオンシャフト15の表面粗さよりも小さいために、ピニオンシャフト15の寿命を延長させることができる。   According to the planetary gear device 10, the surface roughness of the needle roller 16 is set to be smaller than the surface roughness of the raceway surface 15 a of the pinion shaft 15. If the surface roughness of the needle roller 16 is larger than the surface roughness of the raceway surface of the pinion shaft 15, the effect of extending the life of the pinion shaft 15 is reduced and the life ratio is lowered. However, the life ratio is lower than the surface roughness of the pinion shaft 15. Therefore, the life of the pinion shaft 15 can be extended.

また、プラネタリーギヤ装置10によれば、ニードルローラ16が、素材にSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理及び焼入れされた後、さらに、200℃〜300℃の範囲での高温で焼戻されることにより、ピニオンシャフト15の表面疲労を抑制する転動体としてのニードルローラ16を作成することができる。   Moreover, according to the planetary gear apparatus 10, after the needle roller 16 is carbonitrided and quenched using steel having a Si content of 0.5% by weight or more as a raw material, the needle roller 16 is further heated to 200 ° C to 300 ° C. The needle roller 16 as a rolling element that suppresses surface fatigue of the pinion shaft 15 can be created by tempering at a high temperature in the range of.

本発明のプラネタリーギヤ装置10の作用・効果を確認するために、以下の耐久試験を行った。
(耐久試験1)
まず、図3に示すように、複数の主要化学成分を組み合わせることにより、A〜Rの18種類のニードルローラを作成し、図4に示す試験装置100により耐久試験を行った。
In order to confirm the operation and effect of the planetary gear device 10 of the present invention, the following durability test was performed.
(Durability test 1)
First, as shown in FIG. 3, 18 kinds of needle rollers A to R were prepared by combining a plurality of main chemical components, and an endurance test was performed using the test apparatus 100 shown in FIG. 4.

図4に示すように、試験装置100は、内周にニードルローラ110を配することによってピニオンシャフト101に回転自在に支持された外輪(ピニオンギヤ12に相当する)に、サポート軸受(不図示)を介して荷重をかけながら回転させる。このとき、ピニオンシャフト101は、素材にJIS鋼種SUJ2を用いて形成した後、浸炭窒化処理及び焼鈍を施すことによってピニオンシャフト101全体の残留オーステナイトを完全に分解すると同時に300HV以下の硬さに調整し、さらに、軌道表面の部分のみに高周波焼入を施してから焼戻し処理を行うことによって軌道表面の表面硬さを700HV〜850HV、残留オーステナイト量を15〜30体積%に調整した。このようにして、心部の残留オーステナイト量を0体積%として使用中の塑性変形が最も小さくなるようにし、且つ、高周波焼入を施していない端部は加締めることが容易な300HV以下の硬さとして、さらに、軌道表面の表面粗さが0.10〜0.15Raとなるように仕上加工を施して、発明例及び比較例として試験に用いた。   As shown in FIG. 4, the test apparatus 100 includes a support bearing (not shown) on an outer ring (corresponding to the pinion gear 12) rotatably supported by the pinion shaft 101 by arranging a needle roller 110 on the inner periphery. Rotate while applying a load. At this time, after the pinion shaft 101 is formed using JIS steel type SUJ2 as a material, carbonitriding and annealing are performed to completely decompose the retained austenite of the entire pinion shaft 101 and at the same time, adjust the hardness to 300 HV or less. Further, the surface hardness of the track surface was adjusted to 700 HV to 850 HV and the amount of retained austenite was adjusted to 15 to 30% by volume by subjecting only the track surface portion to induction hardening and then tempering. In this way, the amount of retained austenite in the core is set to 0% by volume so that the plastic deformation during use is minimized, and the ends not subjected to induction hardening are hardened at 300 HV or less, which can be easily caulked. Furthermore, the finishing process was further performed so that the surface roughness of the raceway surface was 0.10 to 0.15 Ra, and it was used for the test as an invention example and a comparative example.

なお、従来例のピニオンシャフトは、素材にJIS鋼種SK5を用いて成形した後、軌道面部分に高周波焼入及び焼戻しを施すことによって650HV〜800HVの硬さに調整し、軌道面の表面粗さが0.10〜0.15Raとなるように仕上加工を施して試験に用いた。外輪は、素材にJIS鋼種SUJ2を用いて成形した後、焼入及び焼戻し処理を施すことによって軌道面の表面硬さを700HV〜800HVに調整し、軌道面の表面粗さが0.10〜0.15Raとなるように仕上加工を施して試験に用いた。   In addition, the pinion shaft of the conventional example is adjusted to a hardness of 650 HV to 800 HV by subjecting the raceway surface portion to induction hardening and tempering after being formed using JIS steel type SK5 as a material, and the surface roughness of the raceway surface. Was subjected to finishing so as to be 0.10 to 0.15 Ra and used for the test. The outer ring is formed using JIS steel type SUJ2 as a raw material, and then the surface hardness of the raceway surface is adjusted to 700 HV to 800 HV by quenching and tempering, and the surface roughness of the raceway surface is 0.10 to 0 Finishing was performed so as to be 15 Ra and used for the test.

試験は、ラジアル荷重4kN、回転数8000min−1、油温150℃の条件で、剥離が生じるまでの時間を寿命として評価を行った。用いたニードルローラ110の外径はφ2mm、ピニオンシャフトの外径はφ8mmである。なお、耐久試験の前に、予め鉄粉を300ppm混入したグリースを軸受に封入して10分間運転し、軌道面及び転走面に圧痕を形成した後、洗浄を行ってから試験に用いることによって、表面疲労型剥離寿命の評価を行った。 In the test, the time until peeling occurred was evaluated under the conditions of a radial load of 4 kN, a rotation speed of 8000 min −1 , and an oil temperature of 150 ° C. The used needle roller 110 has an outer diameter of 2 mm, and the pinion shaft has an outer diameter of 8 mm. Before the endurance test, grease containing 300 ppm of iron powder in advance was sealed in the bearing and operated for 10 minutes. After forming indentations on the raceway surface and rolling surface, cleaning was performed before use. The surface fatigue type peel life was evaluated.

耐久試験1の結果は、図5に示す通りである。なお、実施例(発明例)及び比較例として用いた針状ころは、以下に示す、(ア)または(イ)に示す熱処理を施した後、表面粗さが0.05〜0.08Raとなるように仕上げ加工を行うことによって作製した。
(熱処理条件)
耐久性評価での熱処理条件は、次の通りである。
(ア):Rxガス+プロパンガス+アンモニアガス雰囲気中で800℃〜860℃×2〜6hrの浸炭窒化処理、焼入れ、150℃〜350℃焼戻し。
(イ):Rxガス雰囲気中で800℃〜860℃に加熱後焼入れ、150℃〜300℃焼戻し。
The result of the durability test 1 is as shown in FIG. The needle rollers used as examples (invention examples) and comparative examples were subjected to the heat treatment shown in (a) or (b) below, and the surface roughness was 0.05 to 0.08 Ra. It was produced by performing a finishing process.
(Heat treatment conditions)
The heat treatment conditions in the durability evaluation are as follows.
(A): Carbon nitriding treatment at 800 ° C. to 860 ° C. × 2 to 6 hours, quenching, and tempering at 150 ° C. to 350 ° C. in an atmosphere of Rx gas + propane gas + ammonia gas.
(A): Heating to 800 ° C. to 860 ° C. in an Rx gas atmosphere, followed by quenching, and tempering at 150 ° C. to 300 ° C.

なお、図5に示す試験の結果では、各試験片(ニードルローラ)の熱処理の種類、焼戻し温度、表面窒素濃、表面度炭素濃度、表面硬さ及び表面の残留オーステナイト量(γR)を合わせて示している。また、表面炭素濃度及び窒素濃度の測定は、電子線マイクロアナライザー(EPMA)を用いて、鏡面研磨仕上げを施した針状ころ断面の最表面から中心部へ向かって定量分析を行い、最表面の炭素濃度及び窒素濃度を読み取った。また、表面硬さの測定にはビッカース硬度計を用い、残留オーステナイト量の測定にはX線回折注を用いて、針状ころの表面を直接測定することによって行った。   In the test results shown in FIG. 5, the heat treatment type, tempering temperature, surface nitrogen concentration, surface carbon concentration, surface hardness and surface residual austenite amount (γR) of each test piece (needle roller) are combined. Show. The surface carbon concentration and nitrogen concentration are measured using an electron beam microanalyzer (EPMA), and quantitative analysis is performed from the outermost surface of the needle roller cross-section that has been mirror-polished to the center. The carbon concentration and nitrogen concentration were read. Further, the surface hardness was measured by using a Vickers hardness meter, and the amount of retained austenite was measured by directly measuring the surface of the needle roller using X-ray diffraction injection.

図5の試験結果は、 従来例であるNo.18の寿命を1の場合の比で示している。図5の試験結果から明らかのように全ての本発明例は、従来の3倍以上の長寿命であることが分かる。
比較例であるNo.19は、従来から用いられているJIS鋼種SUJ2に浸炭窒化処理を施した場合であり、また、比較例No.20は、比較例No.19の焼戻し温度を高くした場合であるが、Siの含有量が低過ぎるため相手部材の寿命を延長する効果が得らず、寿命延長効果が低くなっている。
比較例No.21は、本発明例No.1の焼戻し温度を低くして表面の残留オーステナイト量を高くした場合であるが、表面部の残留オーステナイト量が高過ぎるため寿命延長効果が低くなっていると考えられる。
比較例No.22は、焼戻し温度が高過ぎるためニードルローラの寿命が低下した結果、寿命を延長する効果が低くなっている。
比較例No.23は、浸炭窒化処理を施していないため、ニードルローラが相手部材の寿命を延長する効果が得られていない。
The test results in FIG. The lifetime of 18 is shown as a ratio in the case of 1. As is apparent from the test results of FIG. 5, it can be seen that all of the examples of the present invention have a lifetime that is three times longer than the conventional one.
No. which is a comparative example. No. 19 is a case where carbonitriding treatment is applied to the JIS steel type SUJ2 that has been used conventionally. 20 is Comparative Example No. This is a case where the tempering temperature of 19 is increased, but since the Si content is too low, the effect of extending the life of the mating member cannot be obtained, and the effect of extending the life is low.
Comparative Example No. 21 is an example of the present invention. This is a case where the tempering temperature of No. 1 is lowered to increase the amount of retained austenite on the surface, but the amount of retained austenite on the surface is too high, and it is considered that the life extension effect is lowered.
Comparative Example No. No. 22 has a low tempering temperature, and as a result, the life of the needle roller is reduced, so that the effect of extending the life is low.
Comparative Example No. No. 23 has not been subjected to carbonitriding, so the effect that the needle roller extends the life of the mating member is not obtained.

(耐久試験2)
次に、図5に示した、本発明例であるNo.1の仕上げ加工条件を変更して表面粗さを変えた、No.24,No.25,No.26の3種類のニードルローラを用いた軸受を耐久試験1と同様に行うことによって、表面疲労型剥離寿命特性に及ぼす表面粗さの影響について評価を行った。
(Durability test 2)
Next, as shown in FIG. No. 1 was changed in the finishing process conditions to change the surface roughness. 24, no. 25, no. The effect of surface roughness on the surface fatigue-type peel life characteristics was evaluated by performing bearings using 26 types of needle rollers in the same manner as in the durability test 1.

耐久試験2の結果は、図6に示す通りである。
転動体であるニードルローラの表面粗さが大きくなると、相手部材であるピニオンシャフトの寿命を延長させる効果が小さくなるために寿命比が低下しているが、ピニオンシャフトの表面粗さと同等以下であれば十分にその効果を得ることができることが分かる。ニードルローラの表面粗さは、小さい程良いが、相手側(ピニオンシャフト)の粗さよりも大きくなければ十分に効果を得ることができることから、コストの面を考慮すると、発明例No.1で示しているように、0.08Ra以下とすれば十分にその効果が得られることが判明した。
The result of the durability test 2 is as shown in FIG.
If the surface roughness of the needle roller, which is a rolling element, increases, the effect of extending the life of the pinion shaft that is the counterpart member is reduced, so the life ratio decreases, but if the surface roughness of the pinion shaft is less than or equal to It can be seen that the effect can be sufficiently obtained. The smaller the surface roughness of the needle roller, the better. However, if the roughness of the needle roller (pinion shaft) is not larger than that of the mating roller, a sufficient effect can be obtained. As shown in FIG. 1, it has been found that the effect can be sufficiently obtained when 0.08 Ra or less.

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においても適宜変更可能である。例えば、実施例では、総ころで試験を行っているが、保持器付のケージ・ローラでも同様の効果が得られる。また、実施例ではニードルローラを一列で試験を行った例を示しているが、複数列のニードルローラを配したプラネタリーギヤ装置においても同様の効果が得られる。また、ピニオンシャフトの油穴の位置や大きさの変更等、容易になし得る改良を含むものとすることができる。   In addition, this invention is not limited to the said Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. For example, in the embodiment, the test is performed with all rollers, but the same effect can be obtained with a cage roller with a cage. Moreover, although the example showed the example which tested the needle roller in 1 row, the same effect is acquired also in the planetary gear apparatus which has arranged the needle roller of the multiple rows. Further, it is possible to include improvements that can be easily made, such as changing the position and size of the oil hole of the pinion shaft.

本発明のプラネタリーギヤ装置の一実施の形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows one Embodiment of the planetary gear apparatus of this invention. プラネタリーギヤ装置の要部構造断面図である。It is principal part structure sectional drawing of a planetary gear apparatus. 耐久試験に使用した試験用ニードルローラの成分表である。It is a component table | surface of the needle roller for a test used for the durability test. 試験装置の概略図である。It is the schematic of a test apparatus. 耐久試験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of an endurance test. 耐久試験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of an endurance test.

符号の説明Explanation of symbols

10 プラネタリーギヤ装置
11 サンギヤ
12 リングギヤ
13 ピニオンギヤ
14 キャリヤ
15 ピニオンシャフト(相手部材)
15a 軌道表面
16 ニードルローラ(転動体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Planetary gear apparatus 11 Sun gear 12 Ring gear 13 Pinion gear 14 Carrier 15 Pinion shaft (counter member)
15a Track surface 16 Needle roller (rolling element)

Claims (7)

内周にニードルローラを配したピニオンギヤを、キャリアに固定したピニオンシャフトに回転自在に支持するプラネタリーギヤ装置において、
前記ピニオンシャフトの軌道表面の残留オーステナイト量が15〜40体積%であり、且つ、前記ニードルローラの素材としてSi含有量が0.5重量%以上の鋼を用い、浸炭窒化処理及び焼入れを行った後、さらに高温焼戻しを施したことを特徴とするプラネタリーギヤ装置。
In a planetary gear device that rotatably supports a pinion gear having a needle roller on its inner periphery on a pinion shaft fixed to a carrier,
The amount of retained austenite on the raceway surface of the pinion shaft is 15 to 40% by volume, and steel containing 0.5% by weight or more of Si is used as a material for the needle roller, and carbonitriding and quenching are performed. A planetary gear device characterized by further high-temperature tempering.
前記ニードルローラの表面部のN濃度が、0.2重量%以上であることを特徴とする請求項1に記載のプラネタリーギヤ装置。   2. The planetary gear device according to claim 1, wherein the N concentration of the surface portion of the needle roller is 0.2% by weight or more. 前記ニードルローラの表面部の残留オーステナイト量が、20体積%未満であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラネタリーギヤ装置。   The planetary gear device according to claim 1 or 2, wherein the amount of retained austenite on the surface portion of the needle roller is less than 20% by volume. 前記ニードルローラの表面粗さが、前記ピニオンシャフトの軌道表面の表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置。   The planetary gear device according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface roughness of the needle roller is smaller than a surface roughness of a raceway surface of the pinion shaft. 前記ニードルローラの高温焼戻しが、200℃〜300℃の範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置。   The planetary gear device according to any one of claims 1 to 4, wherein high-temperature tempering of the needle roller is in a range of 200 ° C to 300 ° C. 前記ピニオンシャフトの心部の残留オーステナイト量が、0体積%であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置。   The planetary gear device according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of retained austenite at the center of the pinion shaft is 0% by volume. 前記ピニオンシャフト端部の表面硬さが、300HV以下であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のプラネタリーギヤ装置。   The planetary gear device according to any one of claims 1 to 6, wherein a surface hardness of the end portion of the pinion shaft is 300 HV or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007255485A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Nsk Ltd Pinion shaft and its manufacturing method
JP2007321854A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Nsk Ltd Pinion shaft and planetary gear device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007255485A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Nsk Ltd Pinion shaft and its manufacturing method
JP2007321854A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Nsk Ltd Pinion shaft and planetary gear device

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