(57)【要約】【課題】  高度の耐割れ強度と寸法安定性を有し、疲労特性（軸受部材では転動疲労特性）に優れたプラネタリギア機構の構成部品およびプラネタリギア機構の軸受部材を提供する。【解決手段】  プラネタリギア機構１０は、太陽歯車１２と、その太陽歯車１２の外周を取囲む内歯歯車１５と、その太陽歯車１２および内歯歯車１５の双方に噛合う遊星歯車１３とを有する。そのプラネタリギア機構１０の構成部品は、窒素富化層を有し、オーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつ窒素富化層における残留オーステナイトが１１％以上２５％以下の範囲にある。【選択図】        図１
2006145012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車と、前記太陽歯車の外周を取囲む内歯歯車と、前記太陽歯車および前記内歯歯車の双方に噛合う遊星歯車とを有するプラネタリギア機構に組み込まれた、プラネタリギア機構の構成部品において、
前記構成部品が、窒素富化層を有し、前記構成部品のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつ前記窒素富化層における残留オーステナイトが１１％以上２５％以下の範囲にある、プラネタリギア機構の構成部品。
【請求項２】
前記窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下の範囲にある、請求項１に記載のプラネタリギア機構の構成部品。
【請求項３】
前記窒素富化層における表面硬さがＨＶ６５３以上である、請求項１または２に記載のプラネタリギア機構の構成部品。
【請求項４】
前記窒素富化層における球状化炭化物の面積率が１０％以上２５％以下の範囲にある、請求項１〜３のいずれかに記載のプラネタリギア機構の構成部品。
【請求項５】
太陽歯車と前記太陽歯車の外周を取囲む内歯歯車との双方に噛合う遊星歯車を回転可能に支持する、プラネタリギア機構の転がり支持機構において、
前記転がり支持機構は、外方部材と、前記外方部材の内側に位置する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に介在する複数の転動体とを有し、
前記転がり支持機構の前記内方部材、前記外方部材および前記転動体のうち少なくともいずれか一つの部材が窒素富化層を有し、前記部材のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつ前記窒素富化層における残留オーステナイトが１１％以上２５％以下の範囲にある、プラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項６】
前記窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下の範囲にある、請求項５に記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項７】
前記窒素富化層における表面硬さがＨＶ６５３以上である、請求項５または６に記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項８】
前記窒素富化層における球状化炭化物の面積率が１０％以上２５％以下の範囲にある、請求項５〜７のいずれかに記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項９】
前記転がり支持機構が保持器付き針状ころを構成する、請求項５〜８のいずれかに記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項１０】
前記転がり支持機構が総ころタイプの針状ころを構成する、請求項５〜８のいずれかに記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【請求項１１】
前記転がり支持機構がシェルタイプの針状ころを構成する、請求項５〜８のいずれかに記載のプラネタリギア機構の転がり支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のＡ／Ｔミッション（Automatic/Transmission）などのプラネタリギア機構の構成部品およびプラネタリギア機構の転がり支持機構に関し、より具体的には、転動疲労寿命特性やスミアリング強度特性を向上させた長寿命のプラネタリギア機構の構成部品およびプラネタリギア機構の転がり支持機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の転がり軸受の中には、たとえば自動車のＡ／Ｔミッションのプラネタリギア機構に使用する軸受のように、高速、高負荷用途で使用される軸受が多くなっている。とくに総ころタイプの軸受ではころ同士の相対すべりにより発熱したり、スムーズにころ位置が制御されずにころのスキューが発生したりする。また、潤滑油が軸受内部に充分供給されない場合は潤滑不足も生じる。この結果、すべり発熱や局所的な面圧上昇、または潤滑不足が発生するため、計算上は大きな負荷容量を持ち、要求寿命を充分余裕をもって上回るにも関わらず、表面損傷（ピーリング、スミアリング、表面起点型剥離）や内部起点型剥離が発生して軸受として機能しなくなることが多い。
【０００３】
軸受部品の転動疲労に対して長寿命を与える熱処理方法として、焼入れ加熱時の雰囲気ＲＸガス中にさらにアンモニアガスを添加するなどして、その軸受部品の表層部に浸炭窒化処理を施す方法がある（特許文献１および２参照）。この浸炭窒化処理法を用いることにより、表層部を硬化させ、ミクロ組織中に残留オーステナイトを生成させ、転動疲労寿命を向上させることができる。
【特許文献１】特開平８−４７７４号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今後のプラネタリギア機構の軸受部品には、使用時の高荷重化、高温化に伴い、またプラネタリギア機構の小型化、コンパクト化の要求に伴い、従来よりも高荷重条件下でかつより高温で使用できる特性を備えることが要求される。このため、高強度で、転動疲労寿命が長く、高度の耐割れ強度と寸法安定性とを有する軸受部品が必要となる。
【０００５】
しかしながら、上記の浸炭窒化処理方法は炭素および窒素を拡散させる方法であるため、長時間高温に保持する必要がある。このため、組織が粗大化する等して耐割れ強度の向上を図ることは困難である。また、残留オーステナイトの増加による経年寸法変化率の増大も問題となる。
【０００６】
一方、転動疲労に対して長寿命を確保し、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率の増大を防ぐために、鋼の合金設計において組成を調整することにより対処することが可能である。しかし合金設計によると、原材料コストが高くなるなどの問題点が発生する。
【０００７】
本発明は、高度の耐割れ強度と寸法安定性とを有し、疲労寿命（転がり支持機構の場合には転動疲労寿命）に優れたプラネタリギア機構の構成部品およびプラネタリギア機構の転がり支持機構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】
【０００８】
本発明のプラネタリギア機構の構成部品は、太陽歯車と、その太陽歯車の外周を取囲む内歯歯車と、太陽歯車および内歯歯車の双方に噛合う遊星歯車とを有するプラネタリギア機構に組み込まれた、プラネタリギア機構の構成部品において、上記の構成部品が窒素富化層を有し、その構成部品のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつ上記の窒素富化層における残留オーステナイトが１１体積％以上２５体積％以下の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のプラネタリギア機構の転がり支持機構は、太陽歯車とその太陽歯車の外周を取囲む内歯歯車との双方に噛合う遊星歯車を回転可能に支持するものであり、その転がり支持機構は外方部材と、その外方部材の内側に位置する内方部材と、外方部材と内方部材との間に介在する複数の転動体とを有し、内方部材、外方部材および転動体のうち少なくともいずれか一つの部材が窒素富化層を有し、その部材のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつその窒素富化層における残留オーステナイトが１１体積％以上２５体積％以下の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１０】
上記本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構によれば、オーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超えて非常に微細であることにより、転動疲労寿命を大幅に改善することができる。オーステナイト粒の粒度番号が１０番以下では、転動疲労寿命の改善程度は小さいので上記粒度番号は１０番を超える範囲とする。通常、１１番以上とする。オーステナイト結晶粒は細かいほど望ましいが、通常１３番を超える粒度番号を得ることは難しい。上記のオーステナイト結晶粒は、窒素富化層が位置する表層部でも、それより内側の内部でもあまり大きく変化しない。したがって、上記の結晶粒度番号の範囲の対象となる位置は、表層部および内部とする。ここで、オーステナイト結晶粒は、焼入れ処理を行った後も焼入れ直前のオーステナイト結晶粒の粒界の痕跡が残っており、その痕跡に基づいた結晶粒をいう。
【００１１】
また、上記本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構では、窒素富化層における残留オーステナイト量が１１体積％以上２５体積％以下の範囲にあるので、耐表面損傷特性と耐経年寸法変化特性とのバランスをとることができる。残留オーステナイト量が１１体積％以上であることにより、表面損傷寿命を大幅に改善することができる。残留オーステナイト量が１１％体積未満では、表面損傷寿命は大きく改善されないので１１体積％以上とする。しかし、残留オーステナイト量が２５体積％を超えると、通常の浸炭窒化処理品における残留オーステナイト量と差異がなくなり、経年寸法変化は大きくなるので、望ましくは１１体積％以上２５体積％以下の範囲とする。上記残留オーステナイト量は、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値であって、たとえばＸ線回折によるマルテンサイトα（２１１）と残留オーステナイトγ（２２０）の回折強度の比較により測定することができる。回折強度の比較はピーク値で比較してもよいし、ピークを含む近傍の面積値で比較してもよい。αは体心立方構造の鉄を、またγは面心立法構造の鉄を表す。通常、マルテンサイトは炭素を固溶した状態では体心正方構造であるが、焼戻しにより炭素が移動して体心正方構造から体心立方構造に変わる。回折強度の比較からは残留オーステナイト量の体積％が得られる。α鉄とγ鉄の密度差は小さいので体積％と質量％とは大きな相違はない。
【００１２】
上記本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構のうちの少なくとも一つでは、窒素富化層の窒素含有量を０．１質量％以上０．７質量％以下の範囲とすることができる。上記の窒素富化層は、表層に形成され、窒素含有量を増加した層であって、たとえば浸炭窒化、窒化、浸窒などの処理によって形成することができる。窒素富化層における窒素含有量が０．１質量％より低いと耐表面損傷特性が低下し、寿命が短くなる。一方、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量が多くなりすぎて硬度を確保できず、短寿命になる。上記窒素富化層の窒素含有量は、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値であって、たとえばＥＰＭＡ（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。
【００１３】
上記本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構のうちの少なくとも一つでは、窒素富化層における表面硬さをＨＶ６５３以上とすることができる。上記のように、表面硬さをＨＶ６５３以上と高くすることにより、転動疲労寿命を大幅に改善することができる。表面硬さがＨＶ６５３未満では、転動疲労寿命は大きく改善できず、かえって劣化する。通常、表面硬さの範囲はＨＶ７２０〜８００とする。表面硬さは高いほど望ましいが、通常、ＨＶ９００を超える表面硬さを得ることは難しい。
【００１４】
上記本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構のうちの少なくとも一つでは、窒素富化層における球状化炭化物の面積率を１０％以上２５％以下の範囲にあるようにできる。球状化炭化物の面積率を１０％以上とすることにより転動疲労寿命を大幅に改善することができる。上記球状化炭化物の面積率が１０％未満では転動疲労寿命は大きく改善されないので、１０％以上とする。球状化炭化物の面積率は、通常、２５％を超えると球状化炭化物の粗大化・凝集により材料の靭性が劣化するため、望ましくは１０％以上２５％以下の範囲とする。球状化炭化物の面積率は、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値であって、ピクリン酸アルコール溶液（ピクラル）を用いて腐食した後、光学顕微鏡（４００倍）で観察することができる。ここで、簡易的に球状化炭化物と表現しているが、実際は炭化物／窒化物を合わせたものである。
【００１５】
上記本発明のプラネタリギア機構の転がり支持機構は、保持器付き針状ころ、総ころタイプの針状ころ、およびシェルタイプの針状ころのうちのいずれかを構成する軸受であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプラネタリギア機構の構成部品および転がり支持機構では、浸炭窒化処理層、超微細化したオーステナイト結晶粒、および耐表面損傷特性と耐経年寸法変化特性とのバランスをとる適切な残留オーステナイト量範囲としたことにより、通常の荷重依存型の転動疲労寿命と、滑りや油膜切れが原因で生じる金属接触による表面損傷寿命とを、ともに改善することができる。また、窒素富化層において、窒素含有量、表面硬さおよび球状化炭化物面積率を上記範囲に設定することによりさらに確実に耐久性を向上させることができ、また、転がり支持機構をコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態におけるプラネタリギア機構の構成部品を組み込んだ自動変速機の構成を示す概略断面図である。また図２は、図１のＰ部のプラネタリギア機構の構成を概略的に示す正面図（ａ）、断面図（ｂ）、斜視図（ｃ）である。
【００１９】
図１および図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、このプラネタリギア機構１０は、たとえば自動変速機（Ａ/Ｔ）内で、サン・ギア・シャフト（以下、太陽歯車軸という）１１とリング・ギア・シャフト（以下、内歯歯車軸という）１６との間に配置されている。このプラネタリギア機構は、サン・ギア（以下、太陽歯車という）１２と、リング・ギア（以下、内歯歯車という）１５と、複数のプラネット・ピニオン・ギア（以下、遊星歯車という）１３とを主に有している。
【００２０】
太陽歯車１２は、太陽歯車軸１１の外周に設けられている。内歯歯車１５は、太陽歯車１２の外周を取囲み、かつ内周面にギアが刻まれており、かつ内歯歯車軸１６に固定されている。複数の遊星歯車１３の各々は、太陽歯車１２と内歯歯車１５との間に配置されており、かつ太陽歯車１２および内歯歯車１５の双方と噛合っている。
【００２１】
複数の遊星歯車１３の各々は、プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０によって、遊星歯車軸１７に対して回転可能に支持されている。このプラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０は、たとえば、内方部材と、外方部材と、その内方部材および外方部材の間に介在する複数の転動体とを有している。本実施の形態では、このプラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０は、図３に示すようなラジアル型の針状ころ軸受よりなっている。このため、プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０の内方部材は遊星歯車軸１７であり、外方部材は遊星歯車１３であり、転動体は針状ころ１８である。
【００２２】
なお、複数の針状ころ１８の各々は、保持器１９により一定の間隔で正しい位置に保持されている。また、遊星歯車軸１７は、プラネット・ピニオン・キャリア（以下、遊星枠という）１４に軸支されている。
【００２３】
また、上記の内方部材は、遊星歯車軸１７とは別体で設けられ、かつ遊星歯車軸１７の外周に固定された内輪であってもよく、上記の外方部材は、遊星歯車１３とは別体で設けられ、かつ遊星歯車１３の内周に固定された外輪であってもよい。
【００２４】
このような構造によって、複数の遊星歯車１３の各々は、太陽歯車１２と内歯歯車１５とに歯合して、円周に沿って自転しながら太陽歯車１２の外周を公転することが可能である。
【００２５】
プラネタリギア機構１０の各ギアは、常時、歯合しており、太陽歯車１２または遊星枠１４または内歯歯車１５のいずれかに駆動力を与えたり、いずれかをロックしたりすることによって、太陽歯車軸１１に対する内歯歯車軸１６の回転数、回転方向、トルクなどを変化させることができる。
【００２６】
上記プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０の外方部材（遊星歯車１３、または遊星歯車１３の内周に固定された外輪）、内方部材（遊星歯車軸１７、または遊星歯車軸１７の外周に固定された内輪）および転動体（針状ころ１８）のうち少なくともいずれか一つの部材は、窒素富化層を有し、その部材のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつその窒素富化層における残留オーステナイトが１１〜２５％の範囲にある。
【００２７】
また、プラネタリギア機構１０の構成部品（太陽歯車軸１１、太陽歯車１２、遊星枠１４、内歯歯車１５、内歯歯車軸１６のうち少なくとも一つ）は、窒素富化層を有し、その構成部品のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超え、かつ上記の窒素富化層における残留オーステナイトが１１〜２５％の範囲にある。
【００２８】
上記本発明のプラネタリギア機構１０の構成部品（太陽歯車軸１１、太陽歯車１２、遊星枠１４、内歯歯車１５、内歯歯車軸１６のうち少なくとも一つ）、または上記プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０の外方部材（遊星歯車１３、または遊星歯車１３の内周に固定された外輪）、内方部材（遊星歯車軸１７、または遊星歯車軸１７の外周に固定された内輪）および転動体（針状ころ１８）のうち少なくともいずれか一つの部材は、窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下の範囲にある。
【００２９】
また、上記本発明のプラネタリギア機構１０の構成部品（太陽歯車軸１１、太陽歯車１２、遊星枠１４、内歯歯車１５、内歯歯車軸１６のうち少なくとも一つ）、または上記プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０の外方部材（遊星歯車１３、または遊星歯車１３の内周に固定された外輪）、内方部材（遊星歯車軸１７、または遊星歯車軸１７の外周に固定された内輪）および転動体（針状ころ１８）のうち少なくともいずれか一つの部材は、窒素富化層における表面硬さがＨＶ６５３以上である。
【００３０】
また、上記本発明のプラネタリギア機構１０の構成部品（太陽歯車軸１１、太陽歯車１２、遊星枠１４、内歯歯車１５、内歯歯車軸１６のうち少なくとも一つ）、または上記プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０の外方部材（遊星歯車１３、または遊星歯車１３の内周に固定された外輪）、内方部材（遊星歯車軸１７、または遊星歯車軸１７の外周に固定された内輪）および転動体（針状ころ１８）のうち少なくともいずれか一つの部材は、窒素富化層における球状化炭化物の面積率が１０％以上２５％以下の範囲にある。
【００３１】
なお、上記においては図３に示すようにプラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０として保持器付き針状ころ軸受について説明したが、プラネタリギア機構１０の転がり支持機構２０は、これ以外に、総ころタイプの針状ころ軸受、シェル型の針状ころ軸受などであってもよい。
【００３２】
次に、本実施の形態におけるプラネタリギア機構１０の構成部品および転がり支持機構２０に行う浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。
【００３３】
図４および図５に、本発明の一実施の形態における熱処理方法を示す。図４は一次焼入れおよび二次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図５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。どちらも本発明の実施の態様例である。
【００３４】
図４を参照して、まず、たとえば軸受部品用の鋼がＡ1変態点を超える浸炭窒化処理温度（たとえば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１８０℃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。
【００３５】
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１８０℃で焼戻しが行なわれる。
【００３６】
図５を参照して、まず、たとえば軸受部品用の鋼がＡ1変態点を超える浸炭窒化処理温度（たとえば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１８０℃で焼戻しが行なわれる。
【００３７】
上記の熱処理は、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、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上述したように、上記の熱処理方法によれば、オーステナイト結晶粒の粒径を従来の２分の１以下となるミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品は、転動疲労特性が長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。
【００３８】
なお、「普通焼入」とは、図４または図５に記載の「浸炭窒化処理」をしない焼き入れをいう。また、図４に記載の「一次焼入」とは、浸炭窒化処理のための加熱温度Ｔ1に加熱し油冷によって急冷する１回目の焼き入れをいう。図４に記載の「二次焼入」とは、図４に記載の一次焼入をした後で、普通焼入のための加熱温度Ｔ2に加熱し油冷によって急冷する２回目の焼き入れをいう。
【００３９】
上記図４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６（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６（ｂ）に示す。また、図７（ａ）および図７（ｂ）に、上記図６（ａ）および図６（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ＪＩＳ（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６（ａ）の平均粒径は、切片法で測定した結果、５．６μｍであった。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４１】
（実施例１）
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２を用いて、転動疲労試験用の軸受を製作した。内輪は、外径φ１４．６４ｍｍ×幅Ｌ１７．３ｍｍとし、外輪は内径φ１８．６４ｍｍ×外径φ２４ｍｍ×幅Ｌ６．９ｍｍとした。ころは外径φ２ｍｍ×長さＬ６．８ｍｍを２６本用い、保持器を用いない総ころタイプの構成とした。この軸受の基本動定格荷重は８．６ｋＮ、基本静定格荷重は１２．９ｋＮである。
【００４２】
各試験軸受の製造履歴は次の通りである。
【００４３】
試験軸受Ｎｏ．１〜３（本発明例）：図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を８５０℃（図４では８４５℃）とし、保持時間を１５０分間とした。そのときの雰囲気を、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。その際、試験軸受Ｎｏ．１〜３でＲＸガスとアンモニアガスとの混合比を変更して処理を行った。その後、図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度８５０℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で２０分間加熱して二次焼入を行い、次いで、１８０℃で９０分間焼戻を行った。
【００４４】
試験軸受Ｎｏ．４（比較例）：標準熱処理を行った。つまり、ＲＸガス雰囲気中で、加熱温度８４０℃、保持時間２０分で加熱した後に焼入れを行い、次いで１８０℃で９０分間焼戻を行なった。
【００４５】
試験軸受Ｎｏ．５、６（比較例）：浸炭窒化処理を行った。つまり、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度８５０℃、保持時間１５０分間で加熱した。その際、試験軸受Ｎｏ．５、６でＲＸガスとアンモニアガスとの混合比を変更して処理を行った。その後、８５０℃から焼入れを行い、次いで１８０℃で９０分間焼戻を行った。
【００４６】
上記の各製造方法で製作した試験軸受Ｎｏ．１〜６の内輪の材質調査結果および機能評価試験結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006145012.tif 000003
【００４８】
次に、材質調査方法および機能評価試験方法について説明する。
【００４９】
（１）オーステナイト結晶粒度
オーステナイト結晶粒度の測定は、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。
【００５０】
（２）残留オーステナイト量
残留オーステナイト量の測定は、Ｘ線回折によるマルテンサイトα（２１１）と残留オーステナイトγ（２２０）の回折強度の比較で行った。残留オーステナイト量は研削後の転動面の表層５０μｍにおける値を採用した。
【００５１】
（３）窒素含有量
窒素含有量の測定は、ＥＰＭＡを用いて行った。窒素含有量は研削後の転動面の表層５０μｍにおける値を採用した。
【００５２】
（４）表面硬さ
表面硬さの測定は、ビッカース硬度計（１ｋｇｆ）を用いて行った。
【００５３】
（５）球状化炭化物の面積率
球状化炭化物の面積率は、ピクリン酸アルコール溶液（ピクラル）を用い腐食した後、光学顕微鏡（４００倍）で観察し測定を行った。球状化炭化物の面積率は研削後の転動面の表層５０μｍにおける値を採用した。球状化炭化物は、上記必ずしも球である必要はなく、顕微鏡視野内で黒く識別できる炭化物であればよく、自動計測される。
【００５４】
（６）転動疲労寿命試験
転動疲労寿命は、図８に示す試験試験装置を用いて、表２に示す試験条件で行なった。図８に示す試験装置は外輪回転の試験装置である。図８を参照して、試験機に組み込まれた内輪５２（２）と外輪５４（４）との間に複数個の針状ころ５３（３）を転動可能に配置した構成のものを用い、この外輪５４を部材５５、５６によりラジアル荷重をかけながら所定の速度で回転させることにより転動疲労試験を行った。
【００５５】
【表２】
2006145012.tif 000004
【００５６】
（７）静的割れ強度試験
試験軸受の外輪を用いて、単体にてアムスラー試験機で荷重をかけ静的割れ強度試験を行った。
【００５７】
（８）割れ疲労強度試験
試験軸受の外輪を用いて、表３に示す試験条件で割れ疲労強度試験を行った。
【００５８】
【表３】
2006145012.tif 000005
【００５９】
転動疲労寿命試験、静的割れ強度試験、および割れ疲労強度試験結果は、標準熱処理品Ｎｏ．４の値を１として各試験軸受の結果を比率で表した。
【００６０】
表１に示した試験結果を説明する。
【００６１】
（１）オーステナイト結晶粒度
本発明品Ｎｏ．１〜３は結晶粒度番号が１１〜１２と顕著に微細化されている。標準熱処理品および従来の浸炭窒化処理品Ｎｏ．４〜６は、結晶粒度番号が８〜９と本発明品より粗大なオーステナイト結晶粒となっている。
【００６２】
（２）残留オーステナイト量
本発明品Ｎｏ．１〜３の残留オーステナイト量は１２〜２４％であり、これらの試料では適度なオーステナイト量が存在する。標準熱処理品Ｎｏ．４の残留オーステナイト量は８％であり、本発明品より少ない。また、従来の浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６の残留オーステナイト量は２９％、３６％であり、本発明品より多い。本発明品のオーステナイト量は標準熱処理品と従来の浸炭窒化処理品との間の残留オーステナイト量である。
【００６３】
（３）窒素含有量
本発明品Ｎｏ．１〜３の窒素含有量は０．１２〜０．６２質量％である。標準熱処理品Ｎｏ．４には浸炭窒化処理を行っていないため窒素含有量は０％であった。また、従来の浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６の窒素含有量は０．３１質量％、０．７０質量％であった。本発明品の窒素含有量は、従来の浸炭窒化処理品と比べ、若干低い傾向であった。これは、本発明品が従来の浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で二次焼入れを行うことによると考える。
【００６４】
（４）表面硬さ
本発明品Ｎｏ．１〜３の表面硬さはＨＶ７３０〜７８０である。標準熱処理品Ｎｏ．４はＨＶ７４０である。また、従来の浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６はＨＶ７６０、ＨＶ６５０であり、Ｎｏ．６に関しては、残留オーステナイト量が多くなりすぎて硬度が出なくなっている。
【００６５】
（５）球状化炭化物の面積率
本発明品Ｎｏ．１〜３における球状化炭化物の面積率は、１１．４〜１３．６％である。標準熱処理品及び従来の浸炭窒化処理品Ｎｏ．４、５、６における球状化炭化物の面積率は、７．９％、９．６％、８．８％である。本発明品は標準熱処理品および従来の浸炭窒化処理品と比べると、球状化炭化物の面積率が多く、微細化されており、量も多い。これは、本発明品が従来の浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で二次焼入れを行うためと考える。
【００６６】
（６）転動疲労寿命試験
本発明品Ｎｏ．１〜３は、標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ、３倍以上の転動疲労寿命を有しており、浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６と比べても１．５倍以上の転動疲労寿命を有している。また、浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６は標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ２倍弱の転動疲労寿命を有している。
【００６７】
（７）静的割れ強度試験
本発明品Ｎｏ．１〜３の静的割れ強度は、標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ、同等もしくはやや改善している。また、浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６では標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ静的割れ強度が低下している。これは、表層部の窒素富化層とオーステナイト結晶粒の粗大化に原因があると考える。
【００６８】
（８）割れ疲労強度試験
本発明品Ｎｏ．１〜３は、標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ、２０％以上改善している。また、浸炭窒化処理品Ｎｏ．５、６も標準熱処理品Ｎｏ．４と比べ２０％以上改善している。これは、表面への窒素の浸入により、表層部に圧縮残留応力が形成したことが原因であると考える。
【００６９】
上記をまとめると、本発明品Ｎｏ．１〜３は、表層部に窒素富化層を有し、粒度番号で１１番以上に（１０番より大きく）微細化されたオーステナイト結晶を有し、残留オーステナイトを適度に有し、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いため、通常の荷重依存型の転動疲労寿命、割れ疲労強度が改善する。
【００７０】
（実施例２）
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２の鋼材を用いて、ピーリング、スミアリング試験片を製作した。試験片は外径φ４０ｍｍ×幅Ｌ１２ｍｍの寸法である。各試験軸受の製造履歴は次のとおりである。
【００７１】
試験軸受Ｎｏ．１（本発明例）：図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を８５０℃、保持時間を１５０分間とした。そのときの雰囲気を、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。その後、図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度８５０℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で２０分間加熱して二次焼入を行い、次いで、１８０℃で９０分間焼戻を行った。
【００７２】
試験軸受Ｎｏ．２（比較例）：標準熱処理を行った。つまり、ＲＸガス雰囲気中で、加熱温度８４０℃、保持時間２０分で加熱した後に焼入れを行い、次いで１８０℃で９０分間焼戻を行った。
【００７３】
試験軸受Ｎｏ．３（比較例）：浸炭窒化処理を行った。つまり、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度８５０℃、保持時間１５０分間で加熱した後、８５０℃から焼入れを行い、次いで１８０℃で９０分間焼戻を行った。
【００７４】
前記製造方法で製作した試験片の材質調査結果およびピーリング試験、スミアリング試験結果を表４に示す。
【００７５】
【表４】
2006145012.tif 000006
【００７６】
次に機能評価試験方法について説明する。
【００７７】
（１）ピーリング試験
表５に示す試験条件で、面粗さの粗いＪＩＳ規格ＳＵＪ２の標準熱処理品を相手試験片として、試験片と相手試験片とを転動接触させた場合に試験片上に発生するピーリング（微細な剥離の集合体）の面積率を測定し、ピーリング強度とした。ピーリング強度比は標準熱処理品Ｎｏ．２の値を１として各試験軸受の結果を比率の逆数で表した。
【００７８】
【表５】
2006145012.tif 000007
【００７９】
（２）スミアリング試験
表６に示す試験条件で、試験片も相手試験片も同一材質の組合せで、試験片同士を転動接触させ、試験片のみ回転数を一定の割合で増速させた場合に、発生する音がある値より大きくなった瞬間の試験片同士の相対回転速度をスミアリング強度とした。スミアリング強度比は標準熱処理品Ｎｏ．２の値を１として各試験軸受の結果を比率で表した。
【００８０】
【表６】
2006145012.tif 000008
【００８１】
表４に示した試験結果を説明する。
【００８２】
（１）ピーリング試験
本発明品Ｎｏ．１は、標準熱処理品Ｎｏ．２と比べ、１．８倍のピーリング強度を有しており、浸炭窒化処理品Ｎｏ．３と比べて同じかやや改善している。これは、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で１１番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いことが、靭性を高め、亀裂の発生および進展に対する抵抗力を高めたと考える。
【００８３】
（２）スミアリング試験
本発明品Ｎｏ．１は、標準熱処理品Ｎｏ．２と比べ、１．７倍のスミアリング強度を有しており、浸炭窒化処理品Ｎｏ．３と比べて同じかやや改善している。これは、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で１１番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いことが、大きな滑り条件での表層の塑性流動を抑え、耐焼き付き性を高めたと考える。
【００８４】
上記をまとめると、本発明品Ｎｏ．１はピーリング試験、スミアリング試験ともに従来の熱処理品よりも良好である。
【００８５】
また、潤滑条件が悪く、ころ同士の干渉が生じたり、スムーズにころ位置が制御されず、ころのスキューが発生することによる表面損傷寿命も改善する。
【００８６】
本発明品は、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で１１番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いため、亀裂の発生、進展に対する抵抗力が非常に大きく、滑りによる表面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。
【００８７】
（実施例３）
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２材（１．０質量％Ｃ−０．２５質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｎ−１．５質量％Ｃｒ）を用いて、（１）水素量の測定、（２）結晶粒度の測定、（３）シャルピー衝撃試験、（４）破壊応力値の測定、（５）転動疲労試験、の各試験を行なった。表７にその結果を示す。
【００８８】
【表７】
2006145012.tif 000009
【００８９】
各試料の製造履歴は次のとおりである。
【００９０】
試料Ａ〜Ｄ（本発明例）：図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を８５０℃とし、保持時間を１５０分間とした。そのときの雰囲気を、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。図４に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度８５０℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度域７８０℃〜８３０℃に加熱して二次焼入れを行なった。ただし、二次焼入れ温度７８０℃の試料Ａは焼入れ不足のため試験の対象から外した。
【００９１】
試料Ｅ、Ｆ（比較例）：浸炭窒化処理は、本発明例Ａ〜Ｄと同じ履歴で行ない、二次焼入れ温度を浸炭窒化処理温度８５０℃以上の８５０℃〜８７０℃で行なった。
【００９２】
従来浸炭窒化処理品（比較例）：浸炭窒化処理を行った。つまり、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度８５０℃、保持時間１５０分間で加熱した後、浸炭窒化処理温度８５０℃からそのまま焼入れを行ない、二次焼入れは行なわなかった。
【００９３】
普通焼入れ品（比較例）：浸炭窒化処理を行なわずに、８５０℃に加熱して焼入れした。二次焼入れは行なわなかった。
【００９４】
次に、試験方法について説明する。
【００９５】
（１）水素量の測定
水素量は、ＬＥＣＯ社製ＤＨ−１０３型水素分析装置により、鋼中の非拡散性水素量を分析した。拡散性水素量は測定してない。このＬＥＣＯ社製ＤＨ−１０３型水素分析装置の仕様を下記に示す。
【００９６】
分析範囲：０．０１〜５０．００ｐｐｍ
分析精度：±０．１ｐｐｍまたは±３％Ｈ（いずれか大なるほう）
分析感度：０．０１ｐｐｍ
検出方式：熱伝導度法
試料重量サイズ：１０ｍｇ〜３５ｍｇ（最大：直径１２ｍｍ×長さ１００ｍｍ）
加熱炉温度範囲：５０℃〜１１００℃
試薬：アンハイドロン  Ｍｇ（ＣｌＯ4）2、アスカライト  ＮａＯＨ
キャリアガス：窒素ガス、ガスドージングガス：水素ガス、いずれのガスも純度９９．９９％以上、圧力４０ｐｓｉ（２．８ｋｇｆ／ｃｍ2）である。
【００９７】
測定手順の概要は以下のとおりである。専用のサンプラーで採取した試料をサンプラーごと上記の水素分析装置に挿入する。内部の拡散性水素は窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導かれる。この拡散性水素は本実施例では測定しない。次に、サンプラーから試料を取り出し、抵抗加熱炉内で加熱し、非拡散性水素を窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導く。熱伝導度検出器において熱伝導度を測定することによって非拡散性水素量を知ることができる。
【００９８】
（２）結晶粒度の測定
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なった。
【００９９】
（３）シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２の金属材料のシャルピー衝撃試験方法に基づいて行なった。試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に示されたＵノッチ試験片（ＪＩＳ３号試験片）を用いた。
【０１００】
（４）破壊応力値の測定
図９は、静圧壊強度試験（破壊応力値の測定）の試験片を示す図である。図中のＰ方向に荷重を負荷して破壊されるまでの荷重を測定する。その後、得られた破壊荷重を、下記に示す曲がり梁の応力計算式により応力値に換算する。なお、試験片は図９に示す試験片に限られず、他の形状の試験片を用いてもよい。
【０１０１】
図９の試験片の凸表面における繊維応力をσ1、凹表面における繊維応力をσ2とすると、σ1およびσ2は下記の式によって求められる（機械工学便覧Ａ４編材料力学Ａ４−４０）。ここで、Ｎは円環状試験片の軸を含む断面の軸力、Ａは横断面積、ｅ1は外半径、ｅ2は内半径を表す。また、κは曲がり梁の断面係数である。
【０１０２】
σ1＝（Ｎ／Ａ）＋｛Ｍ／（Ａρ0）｝［１＋ｅ1／｛κ（ρ0＋ｅ1）｝］
σ2＝（Ｎ／Ａ）＋｛Ｍ／（Ａρ0）｝［１−ｅ2／｛κ（ρ0−ｅ2）｝］
κ＝−（１／Ａ）∫Ａ｛η／（ρ0＋η）｝ｄＡ
（５）転動疲労寿命
転動疲労寿命試験の試験条件を表８に示す。また、図１０は、転動疲労寿命試験機の概略図である。図１０（ａ）は正面図であり、図１０（ｂ）は側面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、転動疲労寿命試験片３１は、駆動ロール２１によって駆動され、ボール２３と接触して回転している。ボール２３は、３／４インチのボールであり、案内ロール２２にガイドされて、転動疲労寿命試験片３１との間で高い面圧を及ぼし合いながら転動する。
【０１０３】
【表８】
2006145012.tif 000010
【０１０４】
表７に示した試験結果を説明するならば次のとおりである。
【０１０５】
（１）水素量
浸炭窒化処理したままの従来浸炭窒化処理品は、０．７２ｐｐｍと非常に高い値となっている。これは、浸炭窒化処理の雰囲気に含まれるアンモニア（ＮＨ3）が分解して水素が鋼中に浸入したためと考えられる。これに対し、試料Ｂ〜Ｄは、水素量は０．３７〜０．４０ｐｐｍと半分近くまで減少している。この水素量は普通焼入れ品と同レベルである。
【０１０６】
上記の水素量の低減により、水素の固溶に起因する鋼の脆化を軽減することができる。すなわち、水素量の低減により、本発明例の試料Ｂ〜Ｄのシャルピー衝撃値は大きく改善されている。
【０１０７】
（２）結晶粒度
結晶粒度は二次焼入れ温度が、浸炭窒化処理時の焼入れ（一次焼入れ）の温度より低い場合、すなわち試料Ｂ〜Ｄの場合、オーステナイト粒は、結晶粒度番号１１〜１２と顕著に微細化されている。試料ＥおよびＦならびに従来浸炭窒化処理品および普通焼入れ品のオーステナイト粒は、結晶粒度番号１０であり、本発明例の試料Ｂ〜Ｄより粗大な結晶粒となっている。
【０１０８】
（３）シャルピー衝撃試験
表７によれば、従来浸炭窒化処理品のシャルピー衝撃値は５．３３Ｊ／ｃｍ2であるのに比して、本発明例の試料Ｂ〜Ｄのシャルピー衝撃値は６．３０〜６．６５Ｊ／ｃｍ2と高い値が得られている。この中でも、二次焼入れ温度が低い方がシャルピー衝撃値が高くなる傾向を示す。普通焼入れ品のシャルピー衝撃値は６．７０Ｊ／ｃｍ2と高い。
【０１０９】
（４）破壊応力値の測定
上記破壊応力値は、耐割れ強度に相当する。表７によれば、従来浸炭窒化処理品は２３３０ＭＰａの破壊応力値となっている。これに比して、試料Ｂ〜Ｄの破壊応力値は２６５０〜２８４０ＭＰａと改善された値が得られている。普通焼入れ品の破壊応力値は２７７０ＭＰａであり、試料Ｂ〜Ｄの改良された耐割れ強度は、オーステナイト結晶粒の微細化と並んで、水素含有率の低減による効果が大きいと推定される。
【０１１０】
（５）転動疲労試験
表７によれば、普通焼入れ品は浸炭窒化層を表層部に有しないことを反映して、転動疲労寿命Ｌ10は最も低い。これに比して従来浸炭窒化処理品の転動疲労寿命は３．１倍となる。試料Ｂ〜Ｄの転動疲労寿命は従来浸炭窒化処理品より大幅に向上する。試料Ｅ、Ｆは、従来浸炭窒化処理品とほぼ同等である。
【０１１１】
上記をまとめると、本発明例の試料Ｂ〜Ｄは、水素含有率が低下し、オーステナイト結晶粒度が１１番以上に微細化され、シャルピー衝撃値、耐割れ強度および転動疲労寿命も改善される。
【０１１２】
（実施例４）
次に実施例４について説明する。下記のＸ材、Ｙ材およびＺ材について、一連の試験を行なった。熱処理用素材には、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２材（１．０質量％Ｃ−０．２５質量％Ｓｉ−０．４質量％Ｍｎ−１．５質量％Ｃｒ）を用い、Ｘ材〜Ｚ材に共通とした。Ｘ材〜Ｚ材の製造履歴は次のとおりである。
【０１１３】
Ｘ材（比較例）：普通焼入れのみ（浸炭窒化処理せず）。
【０１１４】
Ｙ材（比較例）：浸炭窒化処理後にそのまま焼入れ（従来の浸炭窒化焼入れ）。浸炭窒化処理温度を８４５℃とし、保持時間を１５０分間とした。浸炭窒化処理の雰囲気を、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。
【０１１５】
Ｚ材（本発明例）：図４の熱処理パターンを施した軸受鋼。浸炭窒化処理温度を８４５℃とし、保持時間を１５０分間とした。浸炭窒化処理の雰囲気は、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。最終焼入れ温度を８００℃とした。
【０１１６】
（１）転動疲労寿命
転動疲労寿命の試験条件および試験装置は、表８および上記図１０に示すとおりである。この転動疲労寿命試験結果を表９に示す。
【０１１７】
【表９】
2006145012.tif 000011
【０１１８】
表９によれば、比較例のＹ材は、同じく比較例で普通焼入れのみを施したＸ材のＬ10寿命（試験片１０個中１個が破損する寿命）の３．１倍を示し、浸炭窒化処理による長寿命化の効果が認められる。これに対して、本発明例のＺ材は、Ｙ材の１．７４倍、またＸ材の５．４倍の長寿命を示している。この改良の主因はミクロ組織の微細化によるものと考えられる。
【０１１９】
（２）シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、Ｕノッチ試験片を用いて、上述のＪＩＳ  Ｚ  ２２４２に準じた方法により行なった。試験結果を表１０に示す。
【０１２０】
【表１０】
2006145012.tif 000012
【０１２１】
浸炭窒化処理を行なったＹ材（比較例）のシャルピー衝撃値は、普通焼入れのＸ材（比較例）より高くないが、Ｚ材はＸ材と同等の値が得られた。
【０１２２】
（３）静的破壊靭性値の試験
図１１は、静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。この試験片のノッチ部に、予き裂を約１ｍｍ導入した後、３点曲げによる静的荷重を加え、破壊荷重Ｐを求めた。破壊靭性値（Ｋ1ｃ値）の算出には次に示す（Ｉ）式を用いた。また、試験結果を表１１に示す。
【０１２３】
Ｋ1ｃ＝（ＰＬ√ａ／ＢＷ2）｛５．８−９．２（ａ／Ｗ）＋４３．６（ａ／Ｗ）2−７５．３（ａ／Ｗ）3＋７７．５（ａ／Ｗ）4｝ ・・・（Ｉ）
【０１２４】
【表１１】
2006145012.tif 000013
【０１２５】
予き裂深さが浸炭窒化層深さよりも大きくなったため、比較例のＸ材とＹ材とには違いはない。しかし、本発明例のＺ材は比較例に対して約１．２倍の値を得ることができた。
【０１２６】
（４）静圧壊強度試験
静圧壊強度試験片は、上述のように図９に示す形状のものを用いた。図中、Ｐ方向に荷重を付加して、静圧壊強度試験を行なった。試験結果を表１２に示す。
【０１２７】
【表１２】
2006145012.tif 000014
【０１２８】
浸炭窒化処理を行なっているＹ材は普通焼入れのＸ材よりもやや低い値である。しかしながら、本発明のＺ材は、Ｙ材よりも静圧壊強度が向上し、Ｘ材と遜色ないレベルが得られている。
【０１２９】
（５）経年寸法変化率
保持温度１３０℃、保持時間５００時間における経年寸法変化率の測定結果を、表面硬度、残留オーステナイト量（５０μｍ深さ）と併せて表１３に示す。
【０１３０】
【表１３】
2006145012.tif 000015
【０１３１】
残留オーステナイト量の多いＹ材の寸法変化率に比べて、本発明例のＺ材は４０％程度抑制されていることがわかる。
【０１３２】
（６）異物混入下における転動寿命試験
玉軸受６２０６を用い、標準異物を所定量混入させた異物混入下での転動疲労寿命を評価した。試験条件を表１４に、試験結果を表１５に示す。
【０１３３】
【表１４】
2006145012.tif 000016
【０１３４】
【表１５】
2006145012.tif 000017
【０１３５】
Ｘ材に比べ、従来の浸炭窒化処理を施したＹ材は約２．５倍になり、また、本発明例のＺ材は約２．３倍の長寿命が得られた。本発明例のＺ材は、比較例のＹ材に比べて残留オーステナイトが少ないものの、窒素の浸入と微細化されたミクロ組織の影響でほぼ同等の長寿命が得られている。
【０１３６】
上記の結果より、Ｚ材、すなわち本発明例は、従来の浸炭窒化処理では困難であった転動疲労寿命の長寿命化、割れ強度の向上、経年寸法変化率の低減の３項目を同時に満足することができることがわかった。
【０１３７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、荷重依存型の転動疲労寿命や、金属接触による表面損傷寿命を改善することにより耐久性を高め、自動車のＡ／Ｔミッションなどのプラネタリギア機構の構成部品およびプラネタリギア機構の転がり支持機構に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の一実施の形態におけるプラネタリギア機構の構成部品を組み込んだ自動変速機の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１のＰ部のプラネタリギア機構の構成を概略的に示す正面図（ａ）、断面図（ｂ）、斜視図（ｃ）である。
【図３】図１のプラネタリギア機構における転がり支持機構として転がり軸受の構成を概略的に示す一部破断斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。
【図６】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。
【図７】（ａ）は図６（ａ）を図解したオーステナイト粒界を示し、（ｂ）は図６（ｂ）を図解したオーステナイト粒界を示す。
【図８】外輪回転の転動疲労試験機を示す図である。
【図９】静圧壊強度試験（破壊応力値の測定）の試験片を示す図である。
【図１０】転動疲労寿命試験機の概略図である。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図１１】静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  プラネタリギア機構、１１  太陽歯車軸、１２  太陽歯車、１３  遊星歯車、１４  遊星枠、１５  内歯歯車、１６  内歯歯車軸、１７  遊星歯車軸、１８  針状ころ、１９  保持器、２０  転がり支持機構、２１  駆動ロール、２２  案内ロール、２３  ボール、３１  転動疲労寿命試験片、５２  内輪、５３
針状ころ（被試験体）、５４  外輪、５５，５６  試験装置部材。
【図１】
2006145012.tif 000018
【図２】
2006145012.tif 000019
【図３】
2006145012.tif 000020
【図４】
2006145012.tif 000021
【図５】
2006145012.tif 000022
【図６】
2006145012.tif 000023
【図７】
2006145012.tif 000024
【図８】
2006145012.tif 000025
【図９】
2006145012.tif 000026
【図１０】
2006145012.tif 000027
【図１１】
2006145012.tif 000028