(57)【要約】【課題】  風車の回転支持部で高負荷、振動・衝撃荷重、無負荷、加減速の条件で使用される場合においても、相手部材の表面損傷を軽減して風車用転がり軸受の長寿命化を実現する。【解決手段】  内輪１と外輪２との間に複数の転動体３が転動可能に配設され、風車の回転支持部に用いられる風車用転がり軸受であって、前記転動体３のＳｉ含有量を０．５重量％以上とすると共に、該転動体３の表面部の残留オーステナイト量を２０体積％未満とする。【選択図】        図１
2006118575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に複数の転動体が転動可能に配設され、風車の回転支持部に用いられる風車用転がり軸受であって、
前記転動体のＳｉ含有量を０．５重量％以上とすると共に、該転動体の表面部の残留オーステナイト量を２０体積％未満としたことを特徴とする風車用転がり軸受。
【請求項２】
前記転動体は、浸炭窒化処理及び焼入れ処理が施された後、２００〜３００°Ｃの範囲で高温焼戻し処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載した風車用転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体の表面粗さを前記内輪及び前記外輪の内の少なくとも一方の軌道面の表面粗さより小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載した風車用転がり軸受。
【請求項４】
前記転動体の表面部のＮ濃度を０．２〜２．０重量％としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載した風車用転がり軸受。
【請求項５】
前記転動体としてころを用いて総ころ軸受としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載した風車用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば風車のロータや、風車の翼と発電機との間に配置される増速機等の回転支持部に好適に用いられる風車用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は風車の一例であるプロペラ型風車を示したものであり、この風車３０は、風力エネルギを取り込む翼５１とロータ５２、ハウジング５３、及びハウジング５３を地上約５０ｍの高さに設置するタワー５４を備えており、ハウジング５３の内部には、図３に示すように、増速機４０及び発電機５５が収納されている（例えば特許文献１参照）。
増速機４０は、図４に示すように、遊星歯車軸４２ａを支持するキャリア（図示せず）が一体となった入力軸４１、遊星歯車４２、内歯車４３及び太陽歯車４４を備えた低速段歯車列、太陽歯車軸４５にスプライン４６で結合された円筒歯車４７、及び中間軸４９と一体に配置された円筒歯車４８を備えた中速段歯車列、中間軸４９の端部に配置された円筒歯車５０、及び出力軸５２に配置された円筒歯車５１を備えた高速段歯車列、これらの歯車列を複数の転がり軸受を介して支持するケース５３、及び中間軸４９の先端に配置された油ポンプ５４等を具備する。
【０００３】
そして、風力エネルギを取り込んで翼５１が回転すると、その回転はロータ５２より増速機４０の入力軸４１に伝達され、入力軸４１の回転は低速段歯車列、中速段歯車列及び高速段歯車列により増速され出力軸５２に伝達される。出力軸５２の回転により発電機５５が回転し、電力を発生する。
なお、風車３０は風向制御により風の吹いてくる方向に向きを変え、風速の変化は翼５１を油圧制御することにより、定格回転数で安定した回転を得ることができるが、発電に必要な風速は５ｍ／ｓから２０ｍ／ｓの間であり、風速の変化が定格出力を変化させる。また、風速が２０ｍ／ｓ以上では風車３０の運転は停止され、５ｍ／ｓ以下では発電を行わずに風まかせの不規則な回転（遊転）となる。
【０００４】
ところで、風車のロータや増速機の回転支持部に用いられる転がり軸受は、高面圧下で繰り返しせん断応力を受けるという厳しい条件で使用されるため、そのせん断応力に耐え得る転がり疲労寿命を確保する必要がある。
そのために、従来においては、転がり軸受の軌道輪（内外輪）及び転動体の素材に高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）を用い、これに焼入れ、焼戻し処理を施すか、又はＳＣＲ４２０，ＳＣＭ４２０，ＳＡＥ４３２０Ｈ等の肌焼鋼を用い、これに浸炭若しくは浸炭窒化処理、焼入れ、焼戻し処理を施すことにより、表面硬さをＨｖ６５０〜８００になるようにして必要とされる寿命を確保している。
【０００５】
また、近年では、異物混入の潤滑環境における転がり軸受の寿命延長を図るため、素材にＳｉおよびＭｎの含有量を高くした鋼を用い、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％としたものを、寿命が問題となる転動部材（内輪、外輪または転動体）に用いて、転がり軸受としての寿命を確保する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
また、表面損傷は転動体同士の金属接触によるすべり、転動体と内外輪間に生じるスキュー等によるすべりが原因となり、また、この表面損傷は所謂エッジロードや過大接触圧力によって更に促進されるが、これらのエッジロードや過大接触圧力に対しては転動体（例えば総ころ軸受のころ）の転動面及び端面をクラウニング形状にすることが有効であることが知られている。
【０００７】
転動体にクラウニング形状を施す技術は公知の技術であり、クラウニングの形状はＰ．ＭＪｏｈｎｓやＲ．Ｇｏｈａｒの論文にも紹介されている所謂対数クラウニングが著名であるが、実際にこの対数クラウニングをころに施したとしても必ずしも長寿命となるとは限らないことがあるため、直線や円弧の組合せからなるクラウニング形状が提案され、該クラウニング形状を数式で規定することにより、軸受の長寿命化を図っている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−９６４６３号公報
【特許文献２】特開平７−１９００７２号公報
【特許文献３】特開２００１−６５５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
風力発電装置に適用される風車は、近年、発電量の増大化が進められるとともに、軽量化が進められている。これに伴い、風車のロータや増速機に用いられる転がり軸受は、ますます高荷重の条件下で使用され、更に、突風や台風時においては、大きな振動や衝撃荷重が転がり軸受に作用するため、軸受内外輪と転動体間との金属接触によるすべりや転動体同士の金属接触（例えば総ころ軸受の場合）によるすべりに起因する表面損傷が通常より発生しやすく、上記特許文献２及び特許文献３では、十分な表面損傷軽減効果を得ることが難しい。
【０００９】
一方で、風力が微弱で転がり軸受にほとんど負荷が作用しない場合や、風速が常に変化して軸受回転が加減速される場合においては、転動体は軌道面に対して滑りを伴いながら回転するか、若しくは完全に滑る状態となって表面損傷が発生し易くなり、軸受寿命を著しく低下させる原因になる。
風力発電に適用される風車のロータや増速機に用いられる転がり軸受は、通常、地上約５０ｍ以上の場所に設置されることから、転がり軸受に損傷が生じた場合には、多額の交換費用が発生するため、風車用転がり軸受の表面損傷軽減対策が求められている。
【００１０】
本発明はこのような技術的要請に応えてなされたものであり、内輪及び外輪と転動体との摩擦を低減して金属接触によるすべりを抑制することで、風車の回転支持部で高負荷、振動・衝撃荷重、無負荷、加減速の条件で使用される場合においても、相手部材の表面損傷を軽減することができ、これにより、相手部材の寿命、ひいては転がり軸受の寿命を延長することができる風車用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】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体が転動可能に配設され、風車の回転支持部に用いられる風車用転がり軸受であって、
前記転動体のＳｉ含有量を０．５重量％以上とすると共に、該転動体の表面部の残留オーステナイト量を２０体積％未満としたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記転動体は、浸炭窒化処理及び焼入れ処理が施された後、２００〜３００°Ｃの範囲で高温焼戻し処理が施されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記転動体の表面粗さを前記内輪及び前記外輪の内の少なくとも一方の軌道面の表面粗さより小さくしたことを特徴とする。  請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記転動体の表面部のＮ濃度を０．２〜２．０重量％としたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１又は２において、前記転動体としてころを用いて総ころ軸受としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、転動体のＳｉ含有量を０．５重量％以上とし、且つ転動体の表面部の残留オーステナイト量を２０体積％未満とすることにより、内輪及び外輪と転動体との摩擦を低減して金属接触によるすべりを抑制することができ、これにより、風車の回転支持部で高負荷、振動・衝撃荷重、無負荷、加減速の条件で使用される場合においても、相手部材の表面損傷を軽減することができ、この結果、相手部材の寿命、ひいては転がり軸受の寿命を延長することができる。
【００１４】
また、表面Ｎ濃度が０．２〜２．０重量％となるように浸炭窒化処理、及び焼入れ処理を行った後、２００〜３００°Ｃで高温焼戻し処理を施すことにより、前記摩擦低減効果がより増大して、更なる寿命延長を図ることができる。
更に、転動体の表面粗さを内輪及び外輪の内の少なくとも一方の軌道面の表面粗さより小さくすることにより、更なる寿命延長効果を得ることができる。
【００１５】
更に、総ころ軸受のように保持器がないタイプの軸受においては、転動体同士の金属接触による表面損傷が顕著となるが、この場合においても、本発明によって摩擦特性を改善してすべりを抑制することで、表面損傷による軸受寿命の低下を防止することができる。  この場合、内輪及び外輪の内の少なくとも一方の軌道輪を転動体と異なる材料で形成することで、寿命延長の相乗効果が得られ、長寿命な総ころ軸受を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の一例を図を参照して説明する。
本発明の実施の形態の一例である風車用総ころ軸受は、図１に示すように、内輪１の軌道面１Ａと外輪２の軌道面２Ａとの間に複数のころ（転動体）３が転動自在に配設され、内輪１の外径面の軸方向両端部及び外輪２の内径面の軸方向一端部にはそれぞれころ３を保持するつば部１０，２０が形成され、外輪２の内径面の軸方向の他端部には止め輪２１が取り付けられている。
【００１７】
ここで、この実施の形態では、ころ３が、Ｓｉ含有量：０．５０〜２．００重量％、Ｃ含有量：０．３０〜１．２０重量％、Ｍｎ含有量：０．２０〜２．００重量％、Ｃｒ含有量：０．５０〜２．００重量％、Ｏ含有量：１２ｐｐｍ以下、残部がＦｅおよび不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、浸炭窒化処理及び焼入れ処理を施し、更に、２００〜３００°Ｃでの焼戻し処理を施すことにより、表面部（転動面の最表面から例えば１μｍまでの範囲）３Ａにおいて、Ｎ濃度：０．２〜２．０重量％、Ｃ濃度：０．６〜２．５重量％、硬さ：Ｈｖ６５０以上、残留オーステナイト量：２０体積％未満（０体積％を超える）とされている。
【００１８】
これにより、風力発電に適用される風車のロータや増速機の回転支持部で、高負荷、振動・衝撃荷重、無負荷、加減速の条件で使用され、内輪１及び外輪２ところ３との金属接触によるすべりやころ３同士の金属接触によるすべりに起因する表面損傷が生じやすい場合において、内輪１及び外輪２ところ３と間、及びころ３同士の摩擦特性が改善されてすべりを抑制することができる。
この結果、接線力による応力集中部からのクラックの発生、伝播を遅延させて相手部材である内外輪１，２の軌道面１Ａ，２Ａの表面損傷を軽減することができると共に、ころ３自身も強化され、軸受の長寿命化を低コストで実現することができる。
【００１９】
以下、本発明の数値限定の臨界的意義について説明する。
〔転動体素材のＳｉ含有量：０．５０〜２．００重量％〕
Ｓｉ（ケイ素）は、製鋼時の脱酸剤として作用するとともに、焼戻し軟化抵抗性を向上させるために必要な元素である。また、鋼に浸炭窒化処理を施す場合に、転動体の表面部のＮ濃度を高くする作用もある。
本発明者らが実験を行った結果、転動体の素材としてＳｉ含有量が０．５０重量％以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理、焼入れ処理および２００〜３００°Ｃの高温焼戻し処理を施すことにより、軌道輪の表面損傷を抑制する効果が得られることを確認した。
従って、転動体素材のＳｉ含有量の下限は０．５０重量％、好ましくは０．８０重量％とする。
一方、Ｓｉを過剰に含有すると、素材の被削性を低下させてコストの増大を招く虞れがあるので、Ｓｉ含有量の上限は好ましくは２．００重量％、より好ましくは１．５０重量％とする。
【００２０】
〔転動体素材のＣ含有量：０．３０〜１．２０重量％〕
Ｃ（炭素）は、基地をマルテンサイト化することにより、強度を増加させるために必要な元素である。本発明では、転動体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、完成状態での転動体の心部が必要な強度を確保できる量であれば良いので、Ｃ含有量の下限は０．３０重量％が好ましく、より好ましくは、転動体の心部硬さとしてはＨｖ６５０以上とすることが望ましいため、Ｃ含有量の下限は０．８０重量％とする。
但し、素材のＣ含有量が余りに多すぎると、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虞れがあるため、Ｃ含有量の上限は１．２０重量％とすることが好ましい。
【００２１】
〔転動体素材のＭｎ含有量：０．２０〜２．００重量％〕
Ｍｎ（マンガン）は製鋼時の脱酸剤およ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０．２０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。
但し、Ｍｎの含有量を余りに多くし過ぎると、非金属介在物が多くなり過ぎて転がり寿命特性が低下する虞れがあり、また、素材の鍛造性およ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２．００重量％とするのが好ましい。
【００２２】
〔転動体素材のＣｒ含有量：０．５０〜２．００重量％〕
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０．５０重量％とするのが好ましい。
但し、Ｃｒを多量に添加してもその効果が飽和してしまうばかりか、表面部に不動態膜が形成されて、返って浸炭窒化特性を阻害する虞れがあるため、Ｃｒ含有量の上限は２．００重量％とすることが好ましい。
【００２３】
〔転動体素材のＯ含有量：１２ｐｐｍ以下〕
Ｏ（酸素）は、転がり疲れ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る。従って、Ｏ含有量の上限は好ましくは１２ｐｐｍ、より好ましくは９ｐｐｍとする。
【００２４】
〔不可避不純物について〕
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，Ｓ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｖ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ等）が含まれる。
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２．００重量％とすることが好ましい。
【００２５】
〔熱処理について〕
まず、上述した鋼からなる素材を、鍛造又は切削によりころの形状に加工した後、雰囲気温度８００〜８６０°Ｃで、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスを導入した炉内で数時間加熱保持することで、ころの表面部のＮ濃度が０．２〜２．０重量％となるような条件で浸炭窒化処理を行う。
ころの表面部のＮ濃度が０．２重量％未満となると、ころと接触する軌道輪の表面損傷を抑制する効果が十分に得られない場合がある。一方、ころの表面部のＮ濃度は高くなる程、軌道輪の表面損傷を抑制する効果が高くなるが、Ｎ濃度が２．０重量％を超えると、浸炭窒化層が脆弱となり、総ころ軸受として十分な転がり疲れ寿命が得られない場合がある。従って、ころの表面部のＮ濃度の好ましい範囲は０．５〜２．０重量％とする。
【００２６】
また、浸炭窒化処理により、Ｎと同様に添加されるＣの濃度については、ころの表面部に軸受部材として必要とされる表面硬さＨｖ６５０が得られるようにＮ濃度とＣ濃度の合計が０．８重量％以上の範囲で調整することが好ましく、この場合のＣ濃度の下限は０．６重量％とする。
一方、ころの表面部のＣ濃度が高すぎると、粗大な炭化物が析出して、ころ自体の転がり疲れ寿命が十分に得られなくなるため、Ｃ濃度の上限は２．５重量％、好ましくは２．０重量％とする。
【００２７】
次に、８００〜８６０°Ｃで焼入れ処理を行った後、２００〜３００°Ｃで高温焼戻し処理を行う。このとき、焼戻し温度が２００°Ｃ未満であると、ころの表面部の残留オーステナイト量を２０体積％未満にできなくなる虞れがあるため、ころと接触する内外軌道輪の表面損傷を軽減する効果を十分に得られない場合がある。
一方、焼戻し温度が３００°Ｃを超えると、ころの表面部の硬さが低下すると共に、残留オーステナイト量が不足して、ころ自体の転がり疲れ寿命が低下する虞れがある。
【００２８】
ここで、ころの表面部の残留オーステナイト量が７〜１８体積％となるように焼戻し温度を選定すると、相手部材である内外輪の表面損傷と、ころ自体の寿命低下を効果的に抑制することができ、風車用総ころ軸受としての転がり疲れ寿命を効果的に向上させることができる。
また、風車用総ころ軸受としての転がり疲れ寿命を更に向上させるためには、ころの転動面にクラウニング加工を施したり、ころの転動面の表面粗さを内外輪の軌道面の表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
【００２９】
更に、ころだけでなく、相手部材である内外輪についても、軌道面表面部の硬さをＨｖ６５０以上、前記表面部の残留オーステナイト量を４５体積％以下（０体積％超え）とすることが好ましい。
ここで、内外輪の軌道面表面部の硬さがＨｖ６５０未満であると、内輪および外輪としての十分な転がり疲れ寿命が得られなくなる場合がある。
また、内輪輪の軌道面表面部の残留オーステナイト量が４５体積％を超えると、素材の鋼が塑性変形を起こして寿命を低下させる場合がある。なお、内外輪の軌道面表面部の残留オーステナイト量の下限は、軌道面の表面損傷を効果的に抑制するために、５体積％とすることが好ましい。
【００３０】
なお、残留オーステナイトは圧痕縁での応力緩和に有効に働き、硬さの向上は耐摩耗性や耐圧痕性に効果的であるため、内外輪には浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことが好ましいが、浸炭処理は浸炭窒化処理と異なり窒化物を形成しないため、浸炭窒化処理と比較して硬さが低くなることから、より好ましくは浸炭窒化処理を施すことが効果的である。
なお、本発明は上記実施の形態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適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、転がり軸受として総ころ軸受を例示したが、保持器を有する転がり軸受に本発明を適用してもよく、また、転動体としてころ以外に玉を用いた転がり軸受に本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００３１】
本発明の効果を確認すべく、図１と略同一構造の風車用総ころ軸受（内径１６０ｍｍ，外径２２０ｍｍ，幅３６ｍｍ）を作製し、寿命試験を行った。
ころについては、まず、表１に示す素材を鍛造して所定形状に加工した後、所定の熱処理を施した。次に、研削等の仕上げ加工を施して、ころ表面部の表面粗さ（Ｒａ）を０．０４〜０．０６μｍに調整した。また、ころ表面部には複数の円弧の組み合わせからなるクラウニング加工を施した。
【００３２】
表１に「浸炭窒化→焼入れ→焼戻し」で示す熱処理は次の通りである。
まず、Ｒｘガス＋プロパンガス＋アンモニアガスの雰囲気中において、８００〜８６０°Ｃで２〜６時間保持することにより浸炭窒化処理を施した後、油焼入れを行い、次いで、１８０〜３５０°Ｃの範囲の所定温度で２時間保持する焼戻し処理を施した。
【００３３】
表１に「焼入れ→焼戻し」で示す熱処理は次の通りである。
まず、Ｒｘガス雰囲気中において、８００〜８６０°Ｃで０．５〜１時間保持した後、油焼入れを行い、次に、１８０°Ｃで２時間保持する焼戻し処理を施した。
このようにして得られたころの表面部（転動体の最表面から１μｍの深さまでの部分）において、Ｎ濃度およびＣ濃度を電子線マイクロアナライザ (ＥＰＭＡ）により測定し、残留オーステナイト量γR をＸ線回折装置により測定し、硬さ（ビッカース硬さ）をＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定されたビッカース硬さ試験法により測定した。
【００３４】
一方、内輪および外輪については、まず、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）からなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施すことにより、軌道面の表面部（軌道面の最表面から１μｍの深さまでの部分）において、硬さ：Ｈｖ６８０以上、残留オーステナイト量：７体積％以下とし、次いで、研削等の仕上げ加工を施して、内外輪軌道面の表面粗さ（Ｒａ）を、ころ表面部の表面粗さ（Ｒａ）よりも大きくなるように０．１〜０．５μｍに調整した。
【００３５】
このようにして得られた内輪、外輪およびころを用いて総ころ軸受を組み立て、表面損傷が生じ易い風車のロータや増速機の回転支持部と同程度の使用環境を想定して寿命試験を行った。この寿命試験はころ表面部に剥離が生じるまで内輪を回転させることで行い、寿命試験開始から剥離が生じるまでの回転時間を寿命とした。なお、寿命は表１の比較例Ｎｏ．１６のＬ10寿命を１としたときの相対比で示した。試験条件は次の通りである。
【００３６】
〔寿命試験条件〕
荷重比（Ｐ／Ｃｒ）：０．４５    Ｐ：等価荷重（Ｎ）、Ｃｒ：基本動定格荷重（Ｎ）
回転速度：１０００ｍｉｎ-1
潤滑油：♯６８タービン油
異物：（組成）Ｆｅ3 Ｃ
（硬さ）ＨＲＣ５２
（粒径）７４〜１４７μｍ
（混入量）潤滑油中に３００ｐｐｍとなるように混入
試験結果を表１に併せて示す。
【００３７】
【表１】
2006118575.tif 000003
【００３８】
表１から明らかなように、ころの鋼組成、熱処理方法、焼戻し温度、表面部のＮ濃度、表面部のＣ濃度、表面部の残留オーステナイト量、表面部の硬さが本発明範囲である発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、比較例Ｎｏ．１４，１５と比べて長寿命であり、比較例Ｎｏ．１６の２．２〜３．７倍の寿命が得られた。
また、発明例のうち、「ころのＳｉ含有量：０．７５〜２．００重量％」及び「ころ表面部のＮ濃度：０．５〜０．８重量％」を満たすものは、特に長寿命であり、比較例Ｎｏ．１６の３．０倍以上の寿命が得られた。これは、ころのＳｉ含有量および表面部のＮ濃度の合計量が増加すると、ころと内外輪との間の摩擦抵抗が低減して、転がり疲れ寿命が向上したためであると考えられる。
【００３９】
一方、比較例Ｎｏ．１４では、焼戻し温度が高過ぎたため、ころ表面部の残留オーステナイト量が不足して、ころに形成される圧痕縁での応力集中軽減効果が十分に得られず、ころにフレーキングが多発して短寿命であった。
また、比較例Ｎｏ．１５では、焼戻し温度が低過ぎたため、ころ表面部の残留オーステナイト量を本発明の範囲内（０体積％超え２０体積％未満）にできなかった。よって、ころと内外輪との摩擦低減による寿命延長効果が十分に得られなかったため、短寿命であった。
【００４０】
以上の結果から、ころの鋼組成と、ころ表面部のＮ濃度，Ｃ濃度，残留オーステナイト量，硬さを本発明の範囲とすることにより、風車のロータや増速機の回転支持部のように表面損傷の生じ易い環境下で使用しても、総ころ軸受の寿命を長くできることが確認できた。
次に、表２に示す素材を所定形状に加工した後、所定の熱処理を施すことにより、内輪および外輪を作製した。そして、これらに研削等の仕上げ加工を施して、軌道面の表面粗さ（Ｒａ）を、０．１〜０．５μｍに調整した。なお、表２には、上述と同様の方法で測定した軌道面表面部のＮ濃度、Ｃ濃度、残留オーステナイト量（γR 及び硬さを併せて示した。
【００４１】
このようにして得られた内輪および外輪と、上述した表１の発明例Ｎｏ．１（ころ表面部のＮ濃度：０．６重量％，残留オーステナイト量：１０体積％，硬さ：Ｈｖ８０２，表面粗さ（Ｒａ）：０．０５μｍ）のころを用いて、総ころ軸受を組み立て、上述と同様の条件で寿命試験を行った。なお、寿命は表１の比較例Ｎｏ．１６のＬ10寿命を１とした相対比として示す。試験結果を表２に併せて示す。
【００４２】
【表２】
2006118575.tif 000004
【００４３】
表２にから明らかなように、内外輪の軌道面表面部の残留オーステナイト量を４５体積％以下（０体積％超え）及び硬さをＨｖ６５０以上とした発明例Ｎｏ．２１〜３０では、比較例Ｎｏ．３１，３２と比べて長寿命であり、表１の比較例Ｎｏ．１６の３．４〜７．２倍の寿命が得られた。
また、同じ組成の鋼を用いて異なる熱処理を行った発明例Ｎｏ．２１と発明例Ｎｏ．２２の結果から、浸炭窒化を含む熱処理を施した発明例Ｎｏ．２２のほうが、浸炭を含む熱処理を施した発明例Ｎｏ．２１よりも長寿命となっていることが分かる。これは、浸炭処理では、軌道面表面部に窒化物が形成されず、摩擦低減効果が得られなかったためである。
【００４４】
一方、比較例Ｎｏ．３１では、軌道面表部の残留オーステナイト量が４５体積％を超えているため、材料に塑性変形が起こり、短寿命であった。また、比較例Ｎｏ．３２では、軌道面表面部に残留オーステナイト量を存在させることができず、且つ硬さがＨｖ６５０未満と低いため、耐久性が得られず、短寿命であった。
以上の結果から、ころだけでなく、相手部材である内外輪についても、軌道面表面部の硬さをＨｖ６５０以上、前記表面部の残留オーステナイト量を４５体積％以下（０体積％超え）としてころと異なる材料で形成することにより、風車のローラや増速機の回転支持部のように表面損傷が生じ易い環境下で使用しても、総ころ軸受の寿命をさらに長くできることが確認できた。
【００４５】
また、ころ表面部の表面粗さを、内外輪の軌道面表面部の表面粗さよりも小さくすることで、総ころ軸受の寿命をさらに長くできることも確認できた。
次いで、上述した表１の発明例Ｎｏ．１のころで表面部の表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍに調整したものを作製し、表２の発明例Ｎｏ．３０の内外輪と組み合わせて総ころ軸受を組み立て、上述と同様の条件で寿命試験を行った。
【００４６】
この総ころ軸受は、表２の発明例Ｎｏ．３０（表面部の表面粗さ（Ｒａ）：０．０５μｍのころと軌道面表面部の残留オーステナイト量：４５体積％以下（０体積％超え）及び硬さ：Ｈｖ６５０以上の内外輪との組合せ）よりも長寿命であり、表１の比較例Ｎｏ．１６の８．３倍の寿命が得られた。これにより、ころ表面部の表面粗さをできるだけ小さくすることで、総ころ軸受の寿命を更に長くできることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態の一例である風車用総ころ軸受を説明するための要部断面図である。
【図２】プロペラ型風車の一例を示す概略図である。
【図３】プロペラ型風車のハウジング内を示す図である
【図４】ハウジングに収容された増速機の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  内輪
２  外輪
３  ころ（転動体）
３０  風車
４０  増速機
５１  翼
５２  ロータ
５５  発電機
【図１】
2006118575.tif 000005
【図２】
2006118575.tif 000006
【図３】
2006118575.tif 000007
【図４】
2006118575.tif 000008