(57)【要約】      （修正有）【課題】軌道面の表層に浸硫窒化処理層を有する転がり軸受内部の摩耗や圧痕の発生を効果的に抑制する。【解決手段】内周面に外輪軌道面１２ａを有する外輪１２と、外周面に内輪軌道面１３ａを有する内輪１３と、前記外輪軌道面１２ａと前記内輪軌道面１３ａとの間に転動自在に配置される転動体１４と、この転動体１４を所定の間隔で保持する保持器２０とを備え、前記外輪軌道面１２ａおよび内輪軌道面１３ａの表面に設ける浸流窒化処理層３０を、熱処理された母材に対して、外側の硫化物層と、この硫化物層の下層に設けられた窒化拡散層のみとし、硫化物層と窒化拡散層との間に窒化化合物層を設けないことにより、軸受内部へ硬度の高い窒化化合物が脱落しないようにして軌道輪および転動体１４の表面の摩耗や圧痕の発生を防止した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される転動体と、この転動体を所定の間隔で保持する保持器とを備え、前記外輪軌道面および内輪軌道面の表面に浸流窒化処理層を有する転がり軸受において、前記浸流窒化処理層が、熱処理された母材に対して、外側の浸流窒化層と、この浸流窒化層の下層に設けられた窒化拡散層のみからなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記転動体が円すいころであり、内輪の内輪軌道面もしくは外輪の外輪軌道面の大径側端部に大鍔部を有し、前記円すいころの大鍔側の端面および前記大鍔部の円すいころ側の面に浸流窒化処理層を設けたことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記外輪と内輪の材料が耐熱鋼からなる請求項１または２記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記転動体の材料が、Ｍ５０もしくはセラミックである請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記窒化拡散層が、８００Ｈｖ以上の硬度を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼付き、かじり、摩耗あるいは異物の噛み込み等による寿命低下を抑制する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の転動疲労寿命、焼付き、かじり、異常摩耗を効果的に抑制することを目的にして、内輪、外輪、ころのうち、少なくともころにＣｒが３．０〜２０％で含有された高Ｃｒ鋼を適用し、軌道輪及びころの表面層にＨｖ９００以上の窒化層を形成し、芯部硬さがＨｖ５００以上になるよう窒化処理を施すことが特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１には、窒化処理プロセスとして、Ｎｖ窒化プロセス、塩浴窒化とともに、浸流窒化についても例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８７９１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、浸硫窒化処理が施された金属部品の表層には、一般的に、図６に示すように、表層から母材１に向かって硫化物層２、窒化化合物層３、窒化拡散層４からなる浸硫窒化処理層３０が形成されている。
【０００６】
ところが、軸受の軌道面や転動面に浸硫窒化処理を適用した場合、窒化化合物層は、硬くてもろい層であることから、繰り返し接触によるせん断応力の繰り返し作用により、窒化化合物層と窒化拡散層との境界面で界面強度が不足して窒化化合物層が脱落する恐れがある。そして、脱落した窒化化合物層が軸受内部に滞留した場合、窒化化合物層は硬度が高く、軸受内部の摩耗や圧痕の発生に繋がる可能性がある。
【０００７】
そこで、この発明は、軌道面の表層に浸硫窒化処理層を有する転がり軸受内部の摩耗や圧痕の発生を効果的に抑制することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、この発明は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される転動体と、この転動体を所定の間隔で保持する保持器とを備え、前記外輪軌道面および内輪軌道面の表面に浸流窒化処理層を有する転がり軸受において、前記浸流窒化処理層が、熱処理された母材に対して、外側の浸流窒化層と、この浸流窒化層の下層に設けられた窒化拡散層のみからなることを特徴とする。
【０００９】
前記外輪と内輪の材料は、浸流窒化処理層を形成する処理温度が４００℃以上になることから、耐熱鋼(例えばＭ５０やＭ５０ＮｉＬ)を用いることがが望ましい。
【００１０】
転動体の材料としては、Ｍ５０もしくはセラミックを用いることができる。
【００１１】
前記窒化拡散層は、８００Ｈｖ以上の硬度を有していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明に係る転がり軸受は、外輪軌道面および内輪軌道面の表面の浸流窒化処理層が、熱処理された母材に対して、外側の硫化物層と、この硫化物層の下層に設けられた窒化拡散層のみからなり、浸流窒化層と窒化拡散層との間に、窒化化合物を形成しない構成であるため、窒化化合物層が、軌道輪および転動体の表面から脱落することはなく、かつ従来と同等の高い潤滑性能と耐圧痕性・耐摩耗性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態に係る円すいころ軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る円すいころ軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る円すいころ軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図４】この発明に適用する浸硫窒化処理層の断面模式図である。
【図５】この発明に適用する浸硫窒化処理層の加工工程図である。
【図６】従来の転がり軸受に適用された浸硫窒化処理層の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を円すいころ軸受に適用した実施の形態を説明する。
【００１５】
この実施形態に係る円すいころ軸受１１は、内周面に外輪軌道面１２ａを有する外輪１２と、外周面に内輪軌道面１３ａを有する内輪１３と、前記外輪軌道面１２ａと前記内輪軌道面１３ａとの間に転動自在に配置される転動体としての円すいころ１４と、この円すいころ１４を所定の間隔で保持する保持器２０とを備え、内輪軌道面１３ａの小径側端部に小鍔部１３ｂ、大径側端部に大鍔部１３ｃを有する。
【００１６】
図１の実施形態は、前記外輪軌道面１２ａと、内輪軌道面１３ａと、円すいころ１４のころ端面と、大鍔部１３ｃの円すいころ１４側の面とに、浸流窒化処理層３０を設けている。その他の面、例えば、小鍔部１３ｂの円すいころ１４側の面、円すいころ１４の転動面には、浸流窒化処理層３０を設けてもよいし、設けなくてもよい。
【００１７】
図２の実施形態は、内輪１３の内輪軌道面１３ａの大径側端部に大鍔部１３ｃを設け、円すいころ１４の大鍔側の端面と大鍔部１３ｃの円すいころ１４側の面に浸流窒化処理層３０を設けている。
【００１８】
この発明で適用する浸流窒化処理層３０は、図４の断面模式図に示すように、熱処理された母材１に対して外側の硫化物層２と、この硫化物層２の下層に設けられた窒化拡散層４のみからなり、図６に示す従来例のように、硫化物層２と窒化拡散層４の間に窒化化合物層３を設けていない。即ち、この発明で適用する浸流窒化処理層３０には、窒化化合物層３がない構成にしている。
【００１９】
この発明で適用する浸流窒化処理層３０は、図５に示す加工工程に基づき、熱処理後、粗研削した母材の表面に浸硫窒化処理を施す。その後、仕上研削や超仕上を行う。浸硫窒化処理による変形は極めて小さいため、完成加工後に処理をしてもよい。硫化物層２はきわめて微小な膜厚であり、焼付きを抑制する効果を発揮するためには、円すいころ１４の端面および大鍔部１３ｃに関して、完成加工面に対して浸硫窒化処理をすることが望ましい。
また図４は加工工程の一例であり、窒化処理前後の工程が異なっていてもよい。
【００２０】
硫酸窒化処理は、処理温度が４００℃以上になることから、軸受鋼(例えばＳＵＪ２)では内部硬度が低下する。そのため、外輪１２と内輪１３の材料は、耐熱鋼(例えばＭ５０やＭ５０ＮｉＬ)が望ましい。
【００２１】
転動体の材料としては、Ｍ５０若しくはセラミックを用いることができる。
【００２２】
前記窒化拡散層４は、８００Ｈｖ以上の硬度を有していることが望ましい。
【００２３】
図１及び図２に示す実施形態では、内輪１３に大鍔部１３ｃを有する円すいころ軸受１１を示しているが、図３に示すように、外輪１２に大鍔部１２ｂがある構成でもよい。図３の実施形態は、外輪１２の外輪軌道面１２ａの大径側端部に大鍔部１２ｂを設け、円すいころ１４の大鍔側の端面と大鍔部１２ｂの円すいころ１４側の面に浸流窒化処理層３０を設けている。
【００２４】
図１〜図３に示す実施形態は、単列の円すいころ軸受１１を示しているが、円すいころ１４を複列の構造にしてもよい。
【００２５】
以上の実施形態は、円すいころ軸受を例に示しているが、この発明は、円すいころ軸受に限らず、円筒ころ軸受など他の転がり軸受に適用することができる。
【００２６】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００２７】
１      ：母材
２      ：硫化物層
４      ：窒化拡散層
１１    ：転がり軸受
１２    ：外輪
１２ａ  ：外輪軌道面
１３    ：内輪
１３ａ  ：内輪軌道面
１３ｂ  ：小鍔部
１４    ：円すいころ
２０    ：保持器
３０    ：浸流窒化処理層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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