(57)【要約】【課題】高速、高荷重、高温環境下、あるいはグリースや潤滑油に異物が混入した場合でも表面損傷に由来する寿命低下が抑えられ、かつ安価な転がり軸受を提供する。【解決手段】軌道輪の間に保持器により複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、前記転動体の窒素濃度が前記軌道輪の窒素濃度よりも０．１〜１．０％高いことを特徴とする転がり軸受。【選択図】図１
2010196754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪の間に保持器により複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、前記転動体の窒素濃度が前記軌道輪の窒素濃度よりも０．１〜１．０％高いことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
軌道輪が窒化処理または浸炭窒化処理されていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道輪及び転動体に窒化処理または浸炭窒化処理を施してなる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、高面圧下で繰り返し剪断応力を受けて使用されるため、この剪断応力に耐えて転がり疲労寿命を確保する必要がある。そのため、軌道輪及び転動体としては、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）に焼入れ及び焼戻し処理を施したり、肌焼鋼（ＳＣＲ４２０、ＳＣＮ４２０等）に浸炭処理または浸炭窒化処理し、焼入れ及び焼戻し処理を施すことにより、表面硬さをＨｖ６５０〜８００に高めたものが使用されている。
【０００３】
更に近年では、自動車、工作機械、一般産業機械、鉄鋼設備等の動力伝達機構や支持機構の高効率化及び小型化を実現するために、これらの機構で使用される転がり軸受も高速、高荷重、高温といった過酷な環境下で使用されてることが多くなってきている。特に、高荷重下で使用される転がり軸受では、軌道面に油膜が形成され難く、軌道面と転動体表面との間に金属接触が生じて転がり面に大きな接線力が発生するため、表面損傷が起こり易い。また、高温下で使用される転がり軸受では、軌道面と転動体表面との間にスキューによる滑りが生じ易く、軌道面と転動体表面との間に繰り返し剪断応力や大きな接線力が発生するため、表面損傷が起こり易い。
【０００４】
また、表面損傷は、グリースや潤滑油に金属切粉、削り屑、バリ、摩耗粉等の異物が混入した場合にも起こり、異物の噛み込みによって転がり面に圧痕が生じ、圧痕の縁に応力集中することが原因である。
【０００５】
表面損傷は寿命低下を招来するため、軸受の構成材料を改善することが行われている。例えば、特許文献１では、少なくとも軌道輪を、重量比にして、Ｃ含有率が０．８〜１．２％、Ｓｉ含有率が０．４〜１．０％、Ｃｒ含有率が０．２〜１．２％、Ｍｎ含有率が０．８〜１．５％である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、浸炭窒化処理し、８３０〜８７０℃での焼入れ処理と、１６０〜１９０℃での焼戻し処理とを施すことで作製し、その表層部の残留オーステナイトを２５〜５０体積％にすることを提案している。また、特許文献２では、少なくともころを、重量比にして、Ｃ含有率が０．８〜１．５％、Ｓｉ含有率が０．４〜１．２％、Ｍｎ含有率が０．８〜１．５％、Ｃｒ含有率が０．８〜１．８％である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、浸炭窒化処理し、焼入れ処理及び焼戻し処理を施すことで作製し、その表層部の残留オーステナイトを２０〜４０体積％にし、表面硬さをＨｖ７５０以上にすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９００７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、表層部の残留オーステナイト量と硬さとを共に特定の値にまで大きくすることで寿命向上を図っているため、製造コストの削減には限度がある。また、表面損傷による寿命低下が問題となる軌道部材の寿命についてのみ考慮されており、それ以外の転動部材の寿命については考慮されていない。そのため、軌道部材の寿命のみを長くしても、それ以外転動部材の寿命が不足して軸受全体としての寿命を長くできない場合がある。
【０００８】
そこで本発明は、高速、高荷重、高温環境下、あるいはグリースや潤滑油に異物が混入した場合でも表面損傷に由来する寿命低下が抑えられ、かつ安価な転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、軌道輪の間に保持器により複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、前記転動体の窒素濃度が前記軌道輪の窒素濃度よりも０．１〜１．０％高いことを特徴とする転がり軸受を提供する。前記軌道輪は、窒化処理または浸炭窒化処理されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受では、軌道輪に対し転動体の窒素濃度が特定量高くなり強化されているため、高速・高荷重・高温環境下での使用や、グリースや潤滑油に異物が混入した場合に圧痕が軌道面に形成されても、圧痕縁を起点としたクラックの発生、伝播を遅延させることができ、軸受全体として長寿命になる。また、転動体のみを窒化処理または浸炭窒化処理するだけでもよく、コスト削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】円すいころ軸受の一例を示す断面図である。
【図２】玉軸受の一例を示す断面図である。
【図３】起動面に窒化処理を施さない場合における、転動体表面と軌道面との窒素濃度差と寿命比との関係を示すグラフである。
【図４】起動面に窒化処理を施した場合における、転動体表面と軌道面との窒素濃度差と寿命比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明において転がり軸受の種類には制限はなく、図１に示す円すい頃軸受や図２に示す玉軸受を例示することができる。尚、図１に示す円すいころ軸受は、外輪２と内輪３との間に、複数の転動体１である円すいころを保持器４で保持して構成され、グリースや潤滑油（図示せず）により潤滑される。尚、符号２ａは外輪軌道面、３ａは内輪軌道面である。また、図２に示す玉軸受は、外輪２と内輪３との間に、複数の転動体１である玉を保持器４で保持して構成され、グリースや潤滑油（図示せず）により潤滑される。尚、符号２ａは外輪軌道面、３ａは内輪軌道面である。
【００１４】
本発明では、転動体１（円すいころまたは玉）を窒化処理または浸炭窒化処理してその窒素濃度を、外輪２及び内輪３の窒素濃度よりも０．１〜１．０％、好ましくは０．４〜０．８％高くして表面を強化する。このような窒素濃度差が０．１％未満では長寿命化が不十分となり、１．０％を超えても効果が飽和するだけでなく、処理時間が長くなくなりコスト増を招く。尚、窒素処理および浸炭窒化処理は通常の方法で行なうことができ、上記の窒素含有量となるようにガス組成、処理温度及び処理時間を適宜設定する。
【００１５】
また、外輪２及び内輪３にも窒化処理または浸炭窒化処理を施して外輪軌道面２ａ及び内輪軌道面３ａを強化し、これらに圧痕が発生し難くすることが好ましい。この場合も、外輪２及び内輪３の窒素濃度に対し、転動体１の窒素濃度が０．１〜１．０％、好ましくは０．４〜０．８％高くなるようにする。
【００１６】
尚、窒化処理または浸炭窒化処理を施す前の転動体１、外輪２及び内輪３は、何れも通常の軸受材料で構わない。
【００１７】
また、転動体１、外輪２及び内輪３は焼入れ処理及び焼戻し処理を施してもよい。処理条件には制限はなく、通常通りでよい。
【００１８】
転がり軸受には、潤滑のためにグリースや潤滑油が使用されるが、何れも公知のもので構わない。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
ＳＵＪ２鋼を用いて玉、外輪及び内輪に加工した。そして、玉のみに浸炭窒化処理を施し、窒素濃度の異なる玉を作製した。窒素濃度は、浸炭窒化処理における加熱時間により調整した。尚、処理ガスには、ＮＸガスに容積比で１０％のアンモニアガスを添加した混合ガスを用い、加熱温度は８５０℃とし、加熱直後に油温１００℃の油中に投入して急冷した後１８０℃で２時間の焼戻しを行った。
【００２１】
そして、軸受を組み立て転がり疲労寿命を行った。試験条件は以下の通りである。結果を図３に示すが、窒素濃度０％の玉を使用した軸受の転がり疲労寿命を１とする相対値（寿命比）で示してある。
・荷重Ｆｒ；１７．６４ｋＮ
・接触面圧Ｐmax ；２．６ＧＰａ
・回転速度；２０００rpm 
・潤滑；タービン５６油浴給油
【００２２】
図示されるように、玉の窒素濃度と、外輪及び内輪の窒素濃度の差（ΔＮ％）が０．１〜１．０％、特に０．４〜０．８％の範囲で寿命比が高くなることがわかる。
【００２３】
（実施例２）
内輪及び外輪に浸炭窒化処理を施し、実施例１と同様にして寿命比を求めた。結果を図４に示す。
【００２４】
図示されるように、内輪及び外輪に浸炭窒化処理を施して強化することにより、図３と比べて全体的に寿命が延びているが、同様に、玉の窒素濃度と、外輪及び内輪の窒素濃度の差（ΔＮ％）が０．１〜１．０％、特に０．４〜０．８％の範囲で寿命比がより高くなることがわかる。
【符号の説明】
【００２５】
１  転動体（円すいころまたは玉）
２  外輪
２ａ  外輪軌道面
３  内輪
３ａ  内輪軌道面
４  保持器
【図１】
2010196754.tif 000003
【図２】
2010196754.tif 000004
【図３】
2010196754.tif 000005
【図４】
2010196754.tif 000006