(57)【要約】【課題】  熱処理終了時におけるスラスト軸受の軌道盤の反り・うねりを抑制し、熱処理後に研削加工を行うことなく高精度のスラスト軸受の軌道盤を製造可能なスラスト軸受の軌道盤の製造方法およびスラスト軸受の製造方法を提供する。【解決手段】  焼入工程は（誘導加熱焼入れ）、軌道盤をＡｃ1点より低い温度からＡｃ１点以上の温度に加熱する加熱工程と、加熱工程によりＡｃ１点以上の温度に加熱された軌道盤をＭｓ点以下の温度に冷却する冷却工程とを有している。加熱工程では軌道盤の転走面に転走面を圧縮する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点より低い温度からＡｃ１点以上の温度まで加熱し、冷却工程では応力を少なくとも転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度に冷却する。【選択図】        図２
2006200019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道盤を焼入硬化する焼入工程を備えたスラスト軸受の軌道盤の製造方法であって、
前記焼入工程は、
前記軌道盤をＡｃ1点より低い温度からＡｃ１点以上の温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によりＡｃ１点以上の温度に加熱された前記軌道盤をＭｓ点以下の温度に冷却する冷却工程とを有し、
前記加熱工程では前記軌道盤の転走面に前記転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも前記軌道盤の転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点より低い温度からＡｃ１点以上の温度まで加熱し、
前記冷却工程では前記応力を少なくとも前記転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度に冷却する、スラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項２】
前記冷却工程によりＭｓ点以下の温度に冷却された前記軌道盤をＡｃ１点以下の温度に加熱した後冷却する焼戻工程を備え、
前記焼戻工程において前記応力を少なくとも前記転走部分全体に対して負荷する、請求項１に記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項３】
前記焼入工程は２枚以上の前記軌道盤に対して同時に実施される、請求項１に記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項４】
前記冷却工程によりＭｓ点以下の温度に冷却された２枚以上の前記軌道盤をＡｃ１点以下の温度に加熱した後冷却する焼戻工程を備え、
前記焼戻工程において前記応力を、２枚以上の前記軌道盤の少なくとも前記転走部分全体に対して負荷する、請求項３に記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項５】
前記焼戻工程における加熱は誘導加熱により行われる、請求項２または４に記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程における加熱は誘導加熱により行われる、請求項１〜５のいずれかに記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項７】
前記焼入工程に先立って、鋼材を加工して前記軌道盤を形成する加工工程を備え、
前記加工工程においては鋼板をプレス加工することにより前記軌道盤を形成する、請求項１〜６のいずれかに記載のスラスト軸受の軌道盤の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法により軌道盤を製造する、スラスト軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスラスト軸受の軌道盤の製造方法およびスラスト軸受の製造方法に関し、より特定的には軌道盤を焼入硬化する焼入工程を有するスラスト軸受の軌道盤の製造方法およびその軌道盤を備えたスラスト軸受の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スラスト軸受を構成する軌道盤の反り・うねりは、スラスト軸受の性能を低下させる要因の一つとなる。
【０００３】
たとえばスラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりが大きい場合、軸受が動作する際、転動体であるころの転走面の一部のみが軌道盤に対して押し付けられる現象（片当たり）が生じる。この片当たりは、転動体であるころと軌道盤との間の油膜切れの原因となり得る。油膜切れが生じた場合、ころと軌道盤との間は金属接触となって、その部分の温度が上昇する。これにより、表面損傷や表面起点型の剥離が生じ、軸受の寿命が短くなるおそれがある。また、片当たりが生じることにより、片当たりの生じた部分で、ころと軌道盤との接触面圧が設計上予測される値を超える可能性がある。この場合、内部起点型の剥離が早期に生じて軸受の寿命が短くなるおそれがある。
【０００４】
また、スラスト軸受の軌道盤の反り・うねりが大きい場合、軸受の動作時の騒音や振動が大きくなる。動作音が小さいことが必要な環境で使用される軸受の場合、これは大きな問題となる。
【０００５】
これに対し、軌道盤に対応する環状体の焼入れの冷却工程において、環状体の組織がオーステナイト状態のうちに所定の加工を加える方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。これにより、焼入後における環状体のひずみが抑制される。
【０００６】
また、軌道盤に対応するリング状部材に対して所定の加工率で矯正焼戻しを行う方法が提案されている。これにより、熱処理完了後におけるリング状部材の寸法精度が向上する（たとえば特許文献２参照）。
【０００７】
また、冷間加工後のリング状部材を型で拘束して加熱する方法が提案されている。これにより、リング状部材のサイジングが行われるとともに加工応力が除去される。その結果、その後の熱処理の際に生じるリング状部材の変形が抑制される（たとえば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−２２５８５１号公報
【特許文献２】特開平９−２５６０５８号公報
【特許文献３】特開平１１−４３７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし近年、スラスト軸受が部品として使用される製品、たとえばカーエアコン・コンプレッサ、オートマチック・トランスミッション、マニュアル・トランスミッション、無段変速機、アクチュエータ付トランスミッション、電動ブレーキ、ディファレンシャル、トランスファ、船外機等はますます高機能化している。これに伴い、そこに使用されるスラスト軸受に対しては、さらなる高機能化および高精度化、たとえば長寿命化、低騒音化等が求められている。また、製品の価格競争力向上のため、スラスト軸受に対しても低コスト化の要求がある。
【０００９】
このような状況の下、前述の特許文献１〜３において開示された製造方法では、熱処理終了時におけるスラスト軸受の軌道盤の精度は十分とはいえない。また、熱処理終了後に研削加工を行えば十分な精度が得られるが、これでは製造コストが上昇し、前述の低コスト化の要求に応えることができない。さらに、熱処理の工程を追加する方法で精度を向上させることは、低コスト化の要求に反するものとなる。
【００１０】
そこで本発明の目的は、熱処理終了時におけるスラスト軸受の軌道盤の反り・うねりを抑制し、熱処理後に研削加工を行うことなく高精度のスラスト軸受の軌道盤を製造可能なスラスト軸受の軌道盤の製造方法およびスラスト軸受の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスラスト軸受の軌道盤の製造方法は、軌道盤を焼入硬化する焼入工程を備えたスラスト軸受の軌道盤の製造方法であって、焼入工程は軌道盤をＡｃ1点より低い温度からＡｃ１点以上の温度に加熱する加熱工程と、加熱工程によりＡｃ１点以上の温度に加熱された軌道盤をＭｓ点以下の温度に冷却する冷却工程とを有している。加熱工程では軌道盤の転走面に転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点より低い温度からＡｃ１点以上の温度まで加熱する。冷却工程では軌道盤の転走面に転走面を押圧する応力を少なくとも転走部分全体に対して負荷しながらＡｃ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度に冷却する。
【００１２】
一般に、熱処理による軌道盤の反り・うねりの主な原因は、熱処理前の加工により導入された応力やひずみが熱処理の際に開放されることに伴う変形、焼入れの冷却時において鋼の組織がオーステナイトからマルテンサイトに変化することに伴う変形等であると考えられている。そのため、加工により導入された応力やひずみを熱処理開始前に除去するための加熱矯正が対策として行われている。また、焼入れの際の冷却工程において、オーステナイト状態の鋼がマルテンサイト化する前に軌道盤を加工または/および拘束して、マルテンサイト化に伴う変形を緩和する方法（プレスクエンチ）が対策として行われている。また、熱処理により生じた変形を事後的に除去するために、熱処理終了後に加熱矯正する方法（プレステンパー）も対策として行われている。
【００１３】
これに対し、本発明者は熱処理の各工程における拘束および矯正と熱処理終了後の軌道盤の反り・うねりとの関係について鋭意検討した。その結果、従来の対策とは異なり、焼入れの加熱工程において軌道盤を拘束した状態でＡｃ１点より低い温度からＡｃ１点以上の温度まで加熱した後、冷却工程においても軌道盤を拘束した状態でＡｃ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度まで冷却して焼入れを行うことで、軌道盤の反り・うねりを極めて小さくできることを見出した。これにより、本発明者は本発明に想到したものである。
【００１４】
本発明のスラスト軸受の軌道盤の製造方法によれば、熱処理終了時の軌道盤の反り・うねりが小さくなる。そのため、熱処理後の軌道盤に対して研削を行うことなく仕上げ（たとえばタンブラー）のみを行うことで十分な精度の軌道盤を製造することができる。その結果、高精度な軌道盤を低コストで製造できる。
【００１５】
なお、Ａｃ１点とは鋼を連続的に加熱する際に、鋼がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、Ｍｓ点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。また、軌道盤の転走面とは軌道盤において転動体が転走する側の面をいう。また、軌道盤の転走部分とは転走面のうち転動体が転走する部分をいう。
【００１６】
上記製造方法において好ましくは、冷却工程によりＭｓ点以下の温度に冷却された軌道盤をＡｃ１点以下の温度に加熱した後冷却する焼戻工程を備え、焼戻工程において軌道盤の転走面に転走面を押圧する向きの応力を少なくとも転走部分全体に対して負荷する。これにより、熱処理終了時の反り・うねりがさらに小さな軌道盤を製造することができる。
【００１７】
上記製造方法において好ましくは、焼入工程は２枚以上の軌道盤に対して同時に実施される。これにより、製造の効率が向上し、軌道盤を一層低コストで製造することができる。
【００１８】
上記製造方法において好ましくは、冷却工程によりＭｓ点以下の温度に冷却された２枚以上の軌道盤をＡｃ１点以下の温度に加熱した後冷却する焼戻工程を備えている。焼戻工程において軌道盤の転走面に転走面を押圧する応力を２枚以上の軌道盤の少なくとも転走部分全体に対して負荷する。
【００１９】
これにより、熱処理終了時の軌道盤の反り・うねりがさらに小さくなるとともに、製造の効率が向上し、一層低コストで製造することができる。
【００２０】
上記製造方法において好ましくは、焼戻工程における加熱は誘導加熱により行われる。これにより、従来の雰囲気炉での加熱と比較して、昇温時間が短く、生産性が向上する。
【００２１】
上記製造方法において好ましくは、焼入れの加熱工程における加熱は誘導加熱により行われる。
【００２２】
これにより、従来の雰囲気炉での加熱と比較して、昇温時間が短く、生産性が向上する。また、雰囲気炉と比較して高温での保持時間が極めて短いため、拘束を行う治具の損傷が小さくなり、治具の寿命が長くなる。そのため、低コストで治具により拘束した焼入れが可能となり、製造コストがさらに低減できる。また、誘導加熱による焼戻しと組み合わせることにより、熱処理を加工等の他の製造工程と同一のラインで行うこと（インライン化）が可能となり、軌道盤の製造工程をワンライン化することが可能となる。これにより、製造のサイクルタイムを短縮することが可能となる。そのため、加工後の熱処理待ちおよび熱処理後の仕上げ待ちの仕掛り在庫を持つ必要がなくなり、低コスト化が可能となる。また、製品一つ一つに対する品質管理（ピースバイピースの品質管理）を行い得るため、高品質化が可能となる。
【００２３】
上記製造方法において好ましくは、焼入工程に先立って、鋼材を加工して軌道盤を形成する加工工程を備えている。加工工程においては鋼板をプレス加工することにより軌道盤を形成する。
【００２４】
これにより、軌道盤を削り出し加工する場合と比べて、低コストで製造することができる。
【００２５】
本発明のスラスト軸受の製造方法は上記製造方法により軌道盤を製造する。
【００２６】
本発明の製造方法によれば、上記の高精度かつ低コストな軌道盤を用いてスラスト軸受を製造するため、高精度かつ低コストなスラスト軸受を製造することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明の軌道盤の製造方法によれば、熱処理終了時におけるスラスト軸受の軌道盤の反り・うねりを抑制し、熱処理後に研削を行うことなく高精度のスラスト軸受の軌道盤およびスラスト軸受を製造可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態である実施の形態１の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態１の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００３０】
図１を参照して、誘導熱処理装置１は、誘導コイル１０と、下部拘束用治具３０Ａと、上部拘束用治具３０Ｂと、中心軸３１と、治具押えナット３３とを備えている。誘導コイル１０は冷却水を吐出するための冷却水吐出口１１を有している。また、中心軸３１は下端に膨出部３１１を有し、上部にねじ部３１２を有している。また、治具押えナット３３は内径側にねじ溝を有している。
【００３１】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００３２】
下部拘束用治具３０Ａには中心軸３１が挿入される。下部拘束用治具３０Ａは中心軸の下端の膨出部３１１に接触するように配置される。中央部に穴を有するスラスト軸受の軌道盤６１には、中心軸３１が挿入される。軌道盤６１は下部拘束用治具３０Ａの平滑な上面に接触するように配置される。軌道盤６１は１枚でもよいが、熱処理の効率向上の観点から複数枚であることが好ましい。複数枚同時に熱処理を行う場合、軌道盤６１は中心軸３１を挟む両側に配置された誘導コイル１０による加熱が可能な範囲で、積み重ねて配置される。上部拘束用治具３０Ｂはその平滑な下面が軌道盤６１の上部に接触するように配置される。また、上部拘束用治具３０Ｂには、中心軸３１が挿入される。治具押えナット３３は内径側のねじ溝が中心軸３１のねじ部３１２と噛み合うように中心軸３１に嵌めこまれ、所定のトルクで締め付けられる。これにより、軌道盤６１は転走面を押圧する向きの応力を転走部分全体に負荷される。
【００３３】
誘導コイル１０に高周波電流を通電すると軌道盤６１は誘導加熱される（加熱工程）。軌道盤６１はＡｃ１点以上の温度に加熱されて所定時間保持される。その後、通電が停止されるとともに誘導コイル１０の冷却水吐出口１１を通して冷却水が軌道盤６１に吹き付けられる。これにより、軌道盤６１はＭｓ点以下の温度に急速に冷却される（冷却工程）。以上の手順により、軌道盤６１は転走面を押圧する向きの応力を負荷された状態で、焼入硬化される。このとき、一様に加熱および冷却を行うため、矢印で示すように誘導熱処理装置１のうち誘導コイル１０以外の部分を中心軸３１を回転軸として誘導コイル１０に対して相対的に回転させることが好ましい。
【００３４】
さらに、再度誘導コイル１０には高周波電流が通電され、軌道盤６１はＡｃ１点以下の温度に加熱される。その後軌道盤６１は所定の時間、所定の温度で保持された後、加熱が中止されることで冷却される（焼戻工程）。以上の手順により、軌道盤６１は転走面を押圧する向きの応力を負荷された状態で焼戻しされる。このとき、一様に加熱を行うため、矢印で示すように誘導熱処理装置１のうち誘導コイル１０以外の部分を中心軸３１を回転軸として誘導コイル１０に対して相対的に回転させることが好ましい。
【００３５】
以上の工程により、軌道盤６１は転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤６１の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００３６】
なお、応力は必ずしも負荷し続ける必要はなく、必要に応じて解除することができるが、変形を抑制する観点および工程数を少なくする観点から、熱処理開始前に軌道盤６１を拘束し、かつ熱処理終了まで拘束し続けることが望ましい。また、軌道盤６１は１枚ずつ熱処理を行うこともできるが、軌道盤６１の製造コストをさらに低減するためには、複数枚同時に熱処理を行うことが望ましい。
【００３７】
本実施の形態によれば、反り・うねりが抑制され、熱処理終了時において精度の高い軌道盤６１を製造することができる。
【００３８】
次に、本発明の製造工程を従来の製造工程と比較した場合の、本発明の製造工程の利点について図を用いて説明する。
【００３９】
図２は本実施の形態１の製造工程を従来の製造工程と比較して示す図である。
【００４０】
図２を参照して、両工程ともプレス加工により軌道盤を成形し、熱処理終了後にタンブラーによる仕上げを行う点は共通している。しかし、プレス加工により軌道盤６１を成形した後、従来の製造工程では連続炉において浸炭または浸炭窒化焼入れおよび焼戻しを行うのに対し、本実施の形態の製造工程では誘導加熱焼入れおよび誘導加熱焼戻しを行う点で異なっている。
【００４１】
従来の製造工程における浸炭焼入れ、焼戻しは一般的には連続炉において行われる。連続炉は設備が比較的大規模になること、取り扱いに注意を要する浸炭用ガスが使用されることから、一般的には加工ラインとは別に配置される。そのため、成形された軌道盤６１は一度連続炉まで運搬され、焼入れおよび焼戻しが行われた後、次の加工ラインまで運搬される。したがって、熱処理前および熱処理後の仕掛品が生じる。
【００４２】
これに対して、本実施の形態の製造工程における、誘導加熱設備は比較的小規模で、かつ取り扱いに注意が必要な浸炭ガス等も使用しないため、加工工程とともに１つのラインを構成する（ワンライン化する）ことができる。そのため、熱処理前および熱処理後の仕掛品が発生しない。これにより製造コスト低減が可能となる。また、製品の管理も容易となるため、ピースバイピースの品質管理を行い得る。これにより製品の高品質化が実現される。
【００４３】
さらに、前述のように、従来の工程では軌道盤の焼戻終了時において反り・うねりが大きいため、矯正するためのプレステンパーの工程が設けられる場合が多い。これに対して、本実施の形態では焼戻終了時において、軌道盤６１の反り・うねりが小さいため、プレステンパーの工程は不要となる。そのため、高精度の軌道盤６１を低コストで製造することが可能となる。
【００４４】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図３を参照して、本発明の実施の形態２の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００４５】
図３を参照して、本実施の形態における誘導熱処理装置１と、上述した図１の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態２で用いる誘導熱処理装置１は中心軸３１およびこれに噛み合う治具押えナット３３を有さない一方で、軌道盤６１の内径側に誘導コイル１０が配置される点で図１の誘導熱処理装置１と異なっている。
【００４６】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００４７】
熱処理の手順も基本的には図１の熱処理方法と同様である。しかし、図１の熱処理方法とは異なり、上部拘束用治具３０Ｂは治具押えナット３３で締め付けられて軌道盤６１に押し付けられるのではなく、他の手段（たとえば、油圧シリンダなど）により圧力を負荷される。これにより、転走面を押圧する向きの応力が、少なくとも軌道盤６１の転走部分全体に対して負荷される。また、焼入れおよび焼戻しの加熱は、軌道盤６１の外径側からだけでなく、内径側からも行われる。
【００４８】
本実施の形態によれば、軌道盤６１は実施の形態１の場合と比較して、より均一に加熱される。そのため、反り・うねりの抑制に有利である。
【００４９】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図４を参照して、本発明の実施の形態３の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００５０】
図４を参照して、本実施の形態における誘導熱処理装置１と上述の図１の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態３で用いる誘導熱処理装置１は誘導コイル１０に代えて、焼入用誘導コイル１０Ａと焼戻用誘導コイル１０Ｂとがそれぞれ中心軸３１を挟む両側に配置される点で図１の誘導熱処理装置１と異なる。また、焼入用誘導コイル１０Ａは第１の焼入用誘導コイル１０Ａ１と、第１の焼入用誘導コイル１０Ａ１に隣接し、かつ焼戻用誘導コイル１０Ｂとの間に配置された第２の焼入用誘導コイル１０Ａ２からなっている。第２の焼入用誘導コイル１０Ａ２は冷却水吐出口１１を有している。また、図１の誘導熱処理装置１では配置されたすべての軌道盤６１が同時に加熱可能に構成されているのに対し、本実施の形態３では一部の軌道盤６１のみが加熱可能に構成されている。具体的には、一部の軌道盤６１の端面にのみ対向することができるように、誘導コイル１０Ａ、１０Ｂの高さはセットされた複数の軌道盤６１の高さよりも小さくなっている。さらに、本実施の形態３では、誘導コイル１０Ａ、１０Ｂおよび中心軸３１の一方または両方が中心軸３１の軸方向に移動可能であることにより、中心軸３１が誘導コイル１０Ａ、１０Ｂに対して相対的に移動可能な構成となっている。
【００５１】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００５２】
下部拘束用治具３０Ａ、上部拘束用治具３０Ｂ、軌道盤６１、治具押えナット３３は図１の場合と同様に配置され、軌道盤６１の転走面を押圧する向きの応力が、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷される。
【００５３】
次に、誘導コイル１０Ａおよび１０Ｂに高周波電流が通電されるとともに、中心軸３１は誘導コイル１０Ａおよび１０Ｂに対して相対的に移動する。これに伴い軌道盤６１は通電された第１の焼入用誘導コイル１０Ａ１に挟まれる位置に到達する。これにより軌道盤６１はＡｃ１点以上の温度に誘導加熱される。そして、加熱された軌道盤６１は第１の焼入用誘導コイル１０Ａ１に対して相対的に移動しつつ、第２の焼入用誘導コイル１０Ａ２に挟まれる位置に到達し、その間所定時間Ａｃ１点以上の温度に保持される。その後、軌道盤６１に対する第２の焼入用誘導コイル１０Ａ２による加熱が中止されるとともに、軌道盤６１には冷却水吐出口１１から冷却水が吹き付けられ、Ｍｓ点以下の温度に急速に冷却される。以上の手順により、軌道盤に転走面を押圧する向きの応力を負荷された状態で、焼入れが実施される。
【００５４】
さらに軌道盤６１は誘導コイル１０Ａ、１０Ｂに対して相対的に移動し、焼戻用誘導コイル１０Ｂに挟まれる位置に到達する。これにより、軌道盤６１はＡｃ１点以下の所定の焼戻温度に加熱される。そして、加熱された軌道盤６１は焼戻用誘導コイル１０Ｂに対して相対的に移動しつつ、所定時間経過後加熱範囲から離脱することで、空冷される。これにより、軌道盤６１に転走面を押圧する向きの応力を負荷した状態で焼戻しが実施される。
【００５５】
以上の工程により、軌道盤６１は転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００５６】
本実施の形態によれば、誘導コイル１０Ａ、１０Ｂの長さを超えて軌道盤６１を積み重ねても、軌道盤６１の熱処理を行うことができる。
【００５７】
（実施の形態４）
次に、本発明の製造方法により製造可能なスラスト軸受の一例について、図に基づいて説明する。
【００５８】
図５は本発明の製造方法により製造可能なスラスト軸受の一例を示す概略断面図である。また、図６は本発明の製造方法により製造可能なスラスト軸受の転動体周辺の構成の一例を示す概略部分断面図である。
【００５９】
図５（ａ）を参照して、スラスト軸受６０は、たとえば一対の軌道盤６１、６１と、複数の転動体６２と、環状の保持器６３とを備えている。転動体６２は一対の軌道盤６１、６１の間において、軌道盤６１、６１の転走面６１Ａ、６１Ａに接触して配置されている。さらに、転動体６２は保持器６３により周方向に所定のピッチで配置され、かつ転動自在に保持されている。
【００６０】
なお、図５（ａ）においては転動体６２は単列に配置されているが、（ｂ）〜（ｅ）のように複列に配置されてもよい。また、保持器６３の形状は図５（ａ）において示された形状に限られず、たとえば（ｂ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。また、図５（ａ）〜（ｃ）においては保持器６３は金属製であるが、保持器６３の材質は金属に限られず、たとえば（ｄ）および（ｅ）に示すように材質は樹脂であってもよい。また、複列の転動体６２を有する場合、図５（ｂ）〜（ｄ）では、径方向に隣り合う転動体は保持器に設けられた単一の保持領域で保持されているが、（ｅ）に示すように保持領域が分離され、複数の保持領域においてそれぞれの転動体６２が保持されてもよい。
【００６１】
図６（ａ）を参照して、転動体周辺は、たとえば一対の軌道盤６１、６１と、転動体６２と、保持器６３とからなっている。一方の軌道盤６１は径方向内径側に転走面６１Ａと交差する方向に延びる内径フランジ６１１を有しており、他方の軌道盤６１は径方向外径側に転走面６１Ａと交差する方向に延びる外径フランジ６１３を有している。また、内径フランジ６１１の先端部には径方向外径側に突出する内径フランジ突出部６１２が形成されており、外径フランジ６１３の先端部には径方向内径側に突出する外径フランジ突出部６１４が形成されている。内径フランジ突出部６１２および外径フランジ突出部６１４の作用により、軌道盤６１と保持器６３および保持器６３に保持されている転動体６２は分離しない構成となっている。
【００６２】
なお、図６（ａ）では軌道盤６１が一対である場合について説明したが、（ｇ）〜（ｋ）のように軌道盤６１は１枚であってもよい。また、図６（ａ）では軌道盤６１がフランジ６１１、６１３を有する場合について説明したが、（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｋ）のように一方または両方がフランジ６１１、６１３を有さないものであってもよい。また、図６（ａ）では軌道盤６１のフランジ６１１、６１３が突出部６１２および６１４を有する場合について説明したが、（ｂ）〜（ｋ）のように一方または両方が突出部６１２および６１４を有さないものであってもよい。この場合、突出部６１２および６１４を有さない軌道盤６１と、保持器６３および保持器６３に保持されている転動体６２とは分離可能となっている。
【００６３】
以上のように、軌道盤６１はフランジ６１１、６１３を有する場合がある。以下、軌道盤６１がフランジ６１１、６１３を有する場合の本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００６４】
図７は本発明の実施の形態４の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図７を参照して、本発明の実施の形態４の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００６５】
図７を参照して、本実施の形態４における誘導熱処理装置１と上述の図１に示した実施の形態１の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態４で熱処理される軌道盤６１は内径フランジ６１１を有している。そのため、たとえば２枚の軌道盤６１を熱処理する場合、まず１枚目の軌道盤６１は転走面６１Ａの転走部分全体が下部拘束用治具３０Ａの平滑な上面に接触するように転走面６１Ａを下に向けて配置される。次に２枚目の軌道盤６１は１枚目の軌道盤６１の上部に転走面６１Ａを上に向けて配置される。さらに、その上部には上部拘束用治具３０Ｂが、その平滑な下面が転走面６１Ａの転走部分全体と接触するように配置される。これにより、図１と同様に軌道盤６１は転走面６１Ａを押圧する向きの応力を、軌道盤６１の転動部分全体において負荷される。
【００６６】
次に、誘導コイル１０に高周波電流が通電され、以後の熱処理は図１の実施の形態１の場合と同様に行われる。このようにして、内径フランジ６１１を有する軌道盤６１は、転走面６１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００６７】
図８は実施の形態４の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図８を参照して、本発明の実施の形態４の第１の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００６８】
図８を参照して、本実施の形態４の第１の変形例における誘導熱処理装置１と上述の図７に示した実施の形態４の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図７では図１と同様に中心軸３１を有し、拘束用治具３０および治具抑えナット３３で軌道盤６１に応力を負荷する構成を有するが、図８では図３の場合と同様に軌道盤６１の内径側に誘導コイル１０を配置する構成となっている点で異なっている。
【００６９】
次に、本変形例の熱処理の手順を説明する。まず、図７の場合と同様に下部拘束用治具３０Ａ、軌道盤６１、および上部拘束用治具３０Ｂが配置される。そして、治具押えナット３３を使用せず、図３の場合と同様に上部拘束用治具３０Ｂに圧力を負荷され、軌道盤６１が拘束される。次に、誘導コイル１０に高周波電流が通電され、以後の熱処理は図１の実施の形態１の場合と同様に行われる。このようにして、内径フランジ６１１を有する軌道盤６１は、転走面６１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００７０】
図９は実施の形態４の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図１０は実施の形態４の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態４の第２および第３の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００７１】
図９および図１０を参照して、第２および第３の変形例における誘導熱処理装置１と、上述の図８に示した本実施の形態４および第１の変形例の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図７および図８では軌道盤６１が内径フランジ６１１を有しているが、図９および図１０では軌道盤６１は外径フランジ６１３を有している点で異なっている。この場合、図９および図１０に示したように外径フランジ６１３を拘束用治具３０Ａ、３０Ｂの径方向外側に出した状態で軌道盤６１を拘束すれば、上述の図７および図８の場合と同様に軌道盤６１を拘束した状態で焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【００７２】
（実施の形態５）
図１１は本発明の実施の形態５におけるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す図である。図１１を参照して、本発明の実施の形態５の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００７３】
図１１を参照して、本実施の形態５における誘導熱処理装置１と上述の図１の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態５では軌道盤６１が内径フランジ６１１を有している。そのため、図１１で示した誘導熱処理装置１は中間部拘束用治具３０Ｃを有する点で図１で示した誘導熱処理装置１と異なっている。中間部拘束用治具３０Ｃはたとえば軌道盤６１の内径よりも大きな内径を有し、さらに上面および下面が平行かつ平滑な円筒状の形状を有している。
【００７４】
次に同図を参照して、熱処理の手順を説明する。
【００７５】
１枚目の軌道盤６１は下部拘束用治具３０Ａに接触し、かつ転走面６１Ａを上向きにして配置される。中間部拘束用治具３０Ｃはその上に重ねて、かつその平滑な下面が軌道盤６１の転走面６１Ａの少なくとも転走部分全体に接触するように配置される。次に２枚目の軌道盤６１は中間部拘束用治具３０Ｃの上に重ねて、かつ軌道盤６１の転走面６１Ａの少なくとも転走部分全体が中間部拘束用治具３０Ｃの平滑な上面に接触するように配置される。この中間部拘束用治具３０Ｃと２枚の軌道盤６１、６１との組み合わせを１つの単位として、誘導コイル１０が加熱可能な範囲でこれらが複数個積み重ねられる。その上部に上部拘束用治具３０Ｂが配置され、図１の場合と同様に治具押えナット３３により締め付けられる。これにより、軌道盤６１は転走面６１Ａを押圧する向きの応力を転走部分全体に負荷される。この状態で、軌道盤６１は図１の場合と同様に、転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れ、焼戻しされる。
【００７６】
図１２は、実施の形態５の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図１３は、実施の形態５の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態５の第１および第２の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００７７】
図１１では中心軸３１および治具抑えナット３３を使用する場合について説明したが、図１２に示す誘導熱処理装置１のように、図３の場合と同様に中心軸３１および治具抑えナット３３に代えて軌道盤６１の内径側に誘導コイル１０を配置する構成を用いてもよい。また、図１３に示す誘導熱処理装置１のように、図４の場合と同様に中心軸３１が誘導コイル１０Ａおよび１０Ｂに対して相対的に移動可能な構成を用いてもよい。この場合の軌道盤６１の拘束は図１１の場合と同様に行い、以後の熱処理の手順は図３および図４の場合と同様である。
【００７８】
図１４は、実施の形態５の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図１５は、実施の形態５の第４の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図１６は、実施の形態５の第５の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図１４、図１５、および図１６を参照して、本発明の実施の形態５の第３、第４、および第５の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００７９】
図１４〜図１６を参照して、図１４〜図１６に示した第３、第４、および第５の変形例における誘導熱処理装置１と、上述の図１１〜図１３に示した本実施の形態５および第１、第２の変形例の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図１１〜図１３では軌道盤６１は内径フランジ６１１を有しているのに対し、図１４〜図１６では軌道盤６１は外径フランジ６１３を有している点で異なっている。この場合、外径フランジ６１３を図１４〜図１６に示したように中間部拘束用治具３０Ｃの径方向外側に出した状態で軌道盤６１を拘束すれば、図１１〜図１３で説明した上述の方法と同様に軌道盤６１を拘束した状態で、焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【００８０】
（実施の形態６）
図１７は本発明の実施の形態６の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図１８は図１７の領域ＸＶIIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。図１７および図１８を参照して、本発明の実施の形態６の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００８１】
図１７および図１８を参照して、本実施の形態における誘導熱処理装置１と上述の図１１の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態６の誘導熱処理装置１では中間部拘束用治具３０Ｃに代えてフランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１が使用される点で図１１の誘導熱処理装置１と異なっている。
【００８２】
次に同図を参照して、熱処理の手順を説明する。
【００８３】
内径フランジ６１１を有する１枚目の軌道盤６１は下部拘束用治具３０Ａに接触し、かつ転走面６１Ａを上向きにして配置される。フランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１はその上に重ねて、かつ内径フランジ６１１を有する軌道盤６１の転走面６１Ａの少なくとも転走部分全体に接触するように配置される。次に内径フランジ６１１を有する２枚目の軌道盤６１はフランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１の上に重ねて、かつ内径フランジ６１１を有する軌道盤６１の転走面６１Ａの少なくとも転走部分全体がフランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１に接触するように配置される。フランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１はこのような配置が可能となるように複数枚重ねて配置されてもよい。以上の軌道盤６１の組み合わせを１つの単位として、誘導コイル１０が加熱可能な範囲でこれらが複数個積み重ねられる。以下、図１１の場合と同様にして、転走面６１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤６１の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れ、焼戻しが実施される。
【００８４】
図１９は、実施の形態６の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図２０は、実施の形態６の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図１９および図２０を参照して、本発明の実施の形態６の第１および第２の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００８５】
図１７では中心軸３１および治具抑えナット３３を使用する場合について説明したが、図１９に示す誘導熱処理装置１のように、図３の場合と同様に中心軸３１および治具抑えナット３３に代えて軌道盤６１の内径側に誘導コイル１０を配置する構成を用いてもよい。また、図２０に示す誘導熱処理装置１のように、図４の場合と同様に中心軸３１が誘導コイル１０Ａおよび１０Ｂに対して相対的に移動可能な構成を用いてもよい。この場合の軌道盤６１の拘束は図１７および図１８の場合と同様に行い、以後の熱処理の手順は図３および図４の場合と同様である。
【００８６】
図２１は、実施の形態６の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図２２は、図２１の領域ＸＸIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。また、図２３は、実施の形態６の第４の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。また、図２４は、実施の形態６の第５の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。図２１〜図２４を参照して、本発明の実施の形態６の第３、第４、および第５の変形例の製造方法およびその製造方法に使用される誘導熱処理装置を説明する。
【００８７】
図２１〜図２４を参照して、図２１〜図２４に示した第３、第４、および第５の変形例における誘導熱処理装置１と、上述の図１７〜図２０に示した本実施の形態６および第１、第２の変形例の誘導熱処理装置１とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図１７〜図２０では軌道盤６１は内径フランジ６１１を有しているのに対し、図２１〜図２４では軌道盤６１は外径フランジ６１３を有している点で異なっている。この場合、外径フランジ６１３を図２１〜図２４に示したようにフランジ６１１、６１３を有さない軌道盤６１の径方向外側に出した状態で軌道盤６１を拘束すれば、図１７〜図２０で説明した上述の方法と同様に軌道盤６１を拘束した状態で、焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【実施例１】
【００８８】
以下、本発明の実施例１について説明する。
【００８９】
本発明の製造方法で作製したスラスト軸受の軌道盤と、従来の一般的製造方法で作製したスラスト軸受の軌道盤との反り・うねりおよび硬度を調査して比較する実験を行った。
【００９０】
以下、実験の手順を説明する。実験に供する材料としてＳ５５Ｃ、ＳＡＥ１０７０、ＳＫ５、ＳＵＪ２を選択した。プレス加工により内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤を作製した。熱処理には図１に示す誘導熱処理装置を使用した。軌道盤を４０枚重ねて拘束し、転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷した。そして、誘導コイルに高周波電流（１０ｋＨｚ）を通電し、誘導加熱により軌道盤全体がＡｃ１点以上の温度になるように加熱した。所定時間経過後、加熱を停止するとともに、水を吹き付けることで軌道盤をＭｓ点以下の温度に急冷した。この軌道盤のうち一部は拘束した状態を保持しつつ誘導加熱により２２０℃〜２３０℃で１０秒間保持し、加熱を停止することにより空冷して焼戻しを行った（後述の実施例Ａ〜Ｄ）。また、他の一部は拘束を中止し、雰囲気炉において１６０℃で２時間保持することにより焼戻しを行った（後述の実施例Ｅ〜Ｈ）。
【００９１】
一方、従来の製造方法の例として、ＳＰＣ、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０、ＳＵＪ２を材料として選択した（後述の比較例Ａ〜Ｄ）。軌道盤は本実施例と同様に、プレス加工により作製した。ＳＰＣ、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０の軌道盤については浸炭炉において８８０℃で４０分間保持して浸炭を行った後、８２０℃で１０分間保持して拡散を行い、その後油冷することにより焼入れを行った。また、ＳＵＪ２の軌道盤については光輝熱処理炉において８５０℃で４０分間保持した後、油冷することにより焼入れを行った。その後、軌道盤を１６０℃で２時間保持することで焼戻しを行った。さらに、２００℃で１時間のプレステンパー（加熱矯正）により、反り・うねりを軽減する処理を行った。
【００９２】
上記熱処理が終了した軌道盤について、反り・うねり、表面硬度および内部硬度の測定を行った。反り・うねりは真円度測定器を用いて測定した。また、表面硬度および内部硬度はビッカース硬度計（荷重１ｋｇｆ（９．８Ｎ））を用いて測定した。
【００９３】
図２５は軌道盤における反り・うねりの測定部位を示す図である。また、図２６は反り・うねりの測定により得られるプロファイルの一例を示す図である。
【００９４】
図２５を参照して、測定は破線で示すように内径から１ｍｍの位置、外径から１ｍｍの位置、および中央部の位置について行った。図２６を参照して、測定により得られた高さのプロファイルから高さの最高点と最低点との差を読み取り、反り・うねりの値とした。
【００９５】
【表１】
2006200019.tif 000003
【００９６】
表１は本実験の結果を示している。表１を参照して、本発明の製造方法に係る熱処理方法で作製された軌道盤の反り・うねりの平均値は実施例Ａ〜Ｄについては従来の熱処理方法で作製された軌道盤の１４〜２３％、実施例Ｅ〜Ｈについては１７〜２８％であった。このことから、本発明の製造方法に係る熱処理方法で熱処理された軌道盤の反り・うねりは、従来の方法で熱処理された軌道盤と比べて非常に小さいことが分かる。一方、本発明の製造方法に係る熱処理方法で作製された軌道盤の反り・うねりの標準偏差は実施例Ａ〜Ｄについては従来の熱処理方法で作製された軌道盤の１７〜３３％、実施例Ｅ〜Ｈについては２４〜４７％であった。したがって、本発明の製造方法に係る熱処理方法によれば、従来の方法と比べて反り・うねりの値が平均的に小さいのみならず、そのばらつきも非常に小さい軌道盤を製造可能であることが分かる。このことは、本発明の製造方法によれば品質の信頼性の非常に高い製品を製造することが可能であることを意味している。これは設計上極めて有利な特性であり、本発明の製造方法は製品に厳しい規格を要求される分野において極めて有利である。
【００９７】
なお、上記実験結果は内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤についてのものであるが、同様の実験を内径φ６０ｍｍ、外径φ８５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤についても行った。その結果、本発明の製造方法に係る熱処理方法で作製された軌道盤の反り・うねりの最大値は２８μｍであること等、上記内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤の場合と同様の効果が得られることが確認された。
【００９８】
また、表１を参照して、本発明の製造方法に係る熱処理方法で処理した軌道盤の表面硬度は、軸受として機能するために必要な硬度である６５３ＨＶ以上が確保されていた。また、内部硬度も６５３ＨＶ以上が確保されていた。
【００９９】
なお、反り・うねりの簡易的な測定方法（選別方法）として、スリットゲージを用いて、所定値以上の反り・うねりを有する軌道盤を選別する方法がある。
【０１００】
図２７〜図２９は軌道盤の選別方法を示した概略斜視図である。
【０１０１】
図２７を参照して、スリットゲージ９０は幅Ｔ１＋ｄのスリット９１を有している。ここで、Ｔ１は軌道盤６１の厚さである。また、ｄは反り・うねりの上限値である。
【０１０２】
このスリット９１に軌道盤６１を挿入すると、軌道盤６１の反り・うねりがｄ以下であれば通り抜けることができるが、ｄを超える場合、通り抜けることができない。これにより、反り・うねりがｄを超える軌道盤６１を選別することができる。
【０１０３】
この方法は、多くの軌道盤から反り・うねりが所定の値を超える軌道盤を選別する場合、たとえば量産工程における選別に有効である。
【０１０４】
なお、図２７では軌道盤６１がフランジ６１１、６１３を有さない場合について説明したが、図２８、図２９のようにフランジ６１１、６１３を有する場合についても同様に選別を行うことができる。
【０１０５】
図２８および図２９を参照して、スリットゲージ９０は図２７の場合と基本的に同様の構成を有している。しかし、スリット９１の幅がＴ１＋Ｔ２＋ｄである点で異なっている。また、選別において、測定用治具１００を使用する点でも異なっている。ここで、測定用治具１００は両底面が平行な平面である円筒状の形状を有し、かつフランジ６１１、６１３の高さより大きな厚さＴ２を有している。
【０１０６】
この測定用治具１００の底面と軌道盤６１の転走面６１Ａとが全周にわたって接触するように合わせ、スリット９１に挿入する。そうすると、軌道盤６１の反り・うねりがｄ以下であれば通り抜けることができるが、ｄを超える場合、通り抜けることができない。これにより、反り・うねりがｄを超える軌道盤６１を選別することができる。
【実施例２】
【０１０７】
以下、本発明の実施例２について説明する。
【０１０８】
転がり軸受の転走面と転動体との接触部分のうち最大荷重となる部分においては、塑性変形が発生して残留する場合がある。この残留変形量については、転動体の変形量と転走面の変形量との和が転動体の直径の０．０１％以下であれば、軸受のなめらかな回転や疲労寿命に対して悪影響がないことが経験的に知られている。
【０１０９】
そこで、本発明の製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受と、従来の一般的製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受との許容静転動体荷重を測定し、安全率を比較する実験を行った。
【０１１０】
以下、実験の手順を説明する。実施例１で作製した実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄの軌道盤を用いてスラストころ軸受を作製した。アムスラー試験機を用い、作製した軸受に荷重を負荷して転動体の直径の０．０１％の総永久変形量が発生する荷重を測定した。この測定結果から、安全率を算出した。ここで、安全率は式１で示される。
Ｓ０＝Ｃ０／Ｐ０ｍａｘ    ・・・（式１）
Ｓ０：安全率、Ｃ０：基本静定格荷重、Ｐ０ｍａｘ：最大静転動体荷重
なお、安全率の数値は低い方が軸受の特性が優れていることを示している。
【０１１１】
【表２】
2006200019.tif 000004
【０１１２】
表２は本実験の結果を示している。表２を参照して、本発明の製造方法に係る実施例Ａ〜Ｈは比較例Ａ〜Ｃと比較して安全率の数値が小さくなっている。これは、比較例Ａ〜Ｃの軌道盤は表層部のみが硬化されているのに対し、本発明の実施例Ａ〜Ｈの軌道盤は内部まで一様に硬化されているため、軌道盤に塑性変形が生じにくく、許容静転動体荷重が上昇したためであると考えられる。
【０１１３】
一方、比較例Ｄと実施例ＤおよびＨとは同一の材料から作製されており、かつ両者とも軌道盤の内部まで硬化されている。しかし、実施例ＤおよびＨは比較例Ｄと比較して、安全率の数値が小さくなっている。これは以下の理由によるものと考えられる。
【０１１４】
実施例ＤおよびＨは焼入れの際の加熱が誘導加熱により行われている。そのため、光輝熱処理が行われている比較例Ｄに比べて、Ａｃ１点以上の温度に加熱される時間が非常に短い。その結果、実施例ＤおよびＨにおいては旧オーステナイト結晶粒界の形成が比較例Ｄほど進行していない。そのため、実施例ＤおよびＨの変形抵抗は比較例Ｄの変形抵抗よりも高くなり、許容静転動体荷重が向上して、安全率の数値が低くなったものと考えられる。
【０１１５】
図３０は本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の旧オーステナイト結晶粒界の光学顕微鏡写真である。また、図３１は実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の旧オーステナイト結晶粒界の模式図である。旧オーステナイト結晶粒界の観察は以下の手順で行った。まず、軌道盤を転走面に垂直な面で切断した。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で腐食液に３０分間浸漬して腐食した。腐食液はピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えたもの（ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１  附属書１）を使用した。その後、断面の中央部を４００倍の倍率で光学顕微鏡により観察した。
【０１１６】
図３０および図３１を参照して、図３０（ｂ）の比較例Ｄでは明確な旧オーステナイト結晶粒界が観察されるのに対し、図３０（ａ）の実施例Ｄでは結晶粒界が不明確である。これは図３０（ｂ）の比較例Ｄでは図３１（ｂ）に示すように結晶粒界の形成が十分進行していたため、結晶粒界が明確に観察されたものと考えられる。これに対し、図３０（ａ）の実施例Ｄでは図３１（ａ）に示すように結晶粒界の形成が十分進行していなかったため、結晶粒界が明確には観察されなかったものと考えられる。このことから、実施例Ｄでは結晶粒界の形成が比較例Ｄほど進行していないことが確認される。
【０１１７】
さらに、比較例Ｄでは焼入工程として行われる光輝熱処理により粒界酸化層が形成されるのに対し、実施例Ｄでは焼入工程が短時間の誘導加熱であるため粒界酸化層はほとんど形成されない。そのため、実施例Ｄの軌道盤は比較例Ｄの軌道盤に比べて表層部の変形抵抗が高い。その結果、実施例Ｄの許容静転動体荷重は比較例Ｄの許容静転動体荷重よりも高くなり、安全率の数値が低くなったものと考えられる。
【０１１８】
図３２は本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の軌道盤の表層付近の光学顕微鏡写真である。軌道盤の表層付近の観察は以下の手順で行った。まず、軌道盤を転走面に垂直な面で切断した。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で３％ナイタルに浸漬して腐食した。浸漬時間は、たとえば２秒〜１０秒程度であるが、鋼種により腐食されやすさが異なるため、腐食の進行状況を確認しながらそれぞれの軌道盤について適当な時間とした。その後、転走面直下の表層部を光学顕微鏡により観察した。
【０１１９】
図３２を参照して、図３２（ｂ）の比較例Ｄでは５μｍ程度の粒界酸化層が観察されるのに対し、図３２（ａ）の実施例Ｄでは粒界酸化層は観察されないことが確認される。
【０１２０】
以上より、同じ基本静定格荷重の軸受を製造した場合、設計上、本発明の製造方法で製造された軸受は、従来の製造方法で製造された軸受に比べて適用の許容範囲が大きいことが分かる。
【実施例３】
【０１２１】
以下、本発明の実施例３について説明する。
【０１２２】
本発明の製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受と、従来の一般的製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受との寿命を比較する実験を行った。
【０１２３】
以下、実験の手順を説明する。実施例１で作製した実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄの軌道盤を用いてスラストころ軸受を作製した。このスラストころ軸受に対し、スラスト荷重４ｋＮ、回転速度５０００ｒ／ｍｉｎ．、潤滑油ＶＧ２の条件で寿命試験を行った。
【０１２４】
表３は寿命試験の結果を示している。なお、試験結果は比較例Ａの寿命を１とした寿命比で示している。
【０１２５】
【表３】
2006200019.tif 000005
【０１２６】
表３を参照して、実施例Ａ〜Ｈの寿命はいずれも比較例Ａ〜Ｄの２倍以上となった。これは以下の理由によるものであると考えられる。
【０１２７】
前述のように、実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりは比較例Ａ〜Ｄと比較して小さい。そのため、ころと軌道盤の片当たりが生じない。その結果、油膜切れや局所的な面圧上昇が起こらず、長寿命となったものと考えられる。
【０１２８】
また、表１に示すように実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりはいずれも４０μｍ以下であるのに対し、比較例Ａ〜Ｄの軌道盤の反り・うねりはいずれも５０μｍ以上である。すなわち、軸受の寿命は反り・うねりが４０μｍ以下であり、また、前述のように、実施例Ａ〜Ｈの許容静転動体荷重は比較例Ａ〜Ｄよりも高いため、長寿命となったものと考えられる。
【０１２９】
また、前述のように、実施例Ａ〜Ｈにおいては旧オーステナイト結晶粒界の形成が比較例Ａ〜Ｄほど進行していない。そのため、亀裂の発生および進展に対する抵抗が大きくなっている。その結果、ころの滑りによる表面起点の亀裂の発生および進展が抑制される。また、内部起点の亀裂についても同様に亀裂の発生および進展が抑制される。このような亀裂の発生および進展の抑制効果により、長寿命になったものと考えられる。
【０１３０】
また、比較例Ａ〜Ｄでは焼入工程として行われる浸炭処理または光輝熱処理により軌道盤の表層に粒界酸化層が形成されるのに対し、実施例Ａ〜Ｈでは焼入工程が短時間の誘導加熱であるため粒界酸化層はほとんど形成されない。そのため、表面起点の亀裂の発生が抑制され、長寿命になったものと考えられる。
【０１３１】
以上より、本発明の製造方法で作製されたスラスト軸受は従来の製造方法で作製されたスラスト軸受と比較して、長寿命であることが分かる。
【実施例４】
【０１３２】
以下、本発明の実施例４について説明する。
【０１３３】
本発明の製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受と、従来の一般的製造方法で作製した軌道盤を用いて作製したスラストころ軸受との音響特性を比較する実験を行った。
【０１３４】
以下、実験の手順を説明する。
【０１３５】
実施例１で作製した実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄの軌道盤を用いてスラストころ軸受を作製した。この軸受に対し、スラスト荷重１００Ｎ、回転速度１８００ｒ／ｍｉｎ．、その他の条件は日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ  １５４８）に従って軸受の騒音レベルを測定する試験を行った。
【０１３６】
図３３はスラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりと音響との関係を示した図である。なお、図３３の各反り・うねりの範囲における音響の値は、各１０個の軸受について音響測定を行い、その平均値を示したものである。
【０１３７】
図３３を参照して、音響の値は反り・うねりの増加とともに徐々に大きくなるのではなく、４０μｍ以下では７９〜８１ｄＢＡ程度であるのに対し、４０〜５０μｍ付近で大きくなり、それ以上ではほぼ８４ｄＢＡ以上となっている。このことから、軌道盤の反り・うねりの値が４０〜５０μｍとなる付近に臨界値が存在するものと考えられる。したがって、音響特性が重視される用途に用いられるスラストころ軸受については、反り・うねりを確実に４０μｍ以下に抑えることが重要であることが分かる。
【０１３８】
ここで、前述のように、本発明の製造方法によれば、熱処理終了時点で反り・うねりをこの範囲に抑えることは十分可能である。したがって、本発明の製造方法によれば、低コストで音響特性に優れたスラスト軸受を製造可能であることが分かる。
【０１３９】
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】
【０１４０】
本発明のスラスト軸受の軌道盤およびスラスト軸受の製造方法は、軌道盤を焼入硬化する焼入工程を備えたスラスト軸受の軌道盤の製造方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】実施の形態１の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態１の製造工程を従来の製造工程と比較して示す図である。
【図３】実施の形態２の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図４】実施の形態３の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の製造方法により製造可能なスラスト軸受の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の製造方法により製造可能なスラスト軸受の転動体周辺の構成の一例を示す概略部分断面図である。
【図７】実施の形態４の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態４の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態４の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態４の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態５におけるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す図である。
【図１２】実施の形態５の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態５の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態５の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１５】実施の形態５の第４の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態５の第５の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態６の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図１８】図１７の領域ＸＶIIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。
【図１９】実施の形態６の第１の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態６の第２の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２１】実施の形態６の第３の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２２】図２１の領域ＸＸIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。
【図２３】実施の形態６の第４の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２４】実施の形態６の第５の変形例の製造方法に使用されるスラスト軸受の軌道盤の誘導熱処理装置を示す概略断面図である。
【図２５】軌道盤における反り・うねりの測定部位を示す図である。
【図２６】反り・うねりの測定により得られるプロファイルの一例を示す図である。
【図２７】軌道盤の選別方法を示した概略斜視図である。
【図２８】軌道盤の選別方法を示した概略斜視図である。
【図２９】軌道盤の選別方法を示した概略斜視図である。
【図３０】実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の旧オーステナイト結晶粒界の光学顕微鏡写真である。
【図３１】実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の旧オーステナイト結晶粒界の模式図である。
【図３２】本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の軌道盤の表層付近の光学顕微鏡写真である。
【図３３】スラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりと音響との関係を示した図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１  誘導熱処理装置、１０  誘導コイル、  １０Ａ１  第１の焼入用誘導コイル、１０Ａ２  第２の焼入用誘導コイル、１０Ｂ  焼戻用誘導コイル、１１  冷却水吐出口、３０Ａ  上部拘束用治具、３０Ｂ  下部拘束用治具、３０Ｃ  中間部拘束用治具、３１  中心軸、３１１  中心軸膨出部、３１２  中心軸ねじ部、３３  治具押えナット、６０  スラスト軸受、６１  スラスト軸受軌道盤、６１１  軌道盤内径フランジ、６１２  軌道盤内径フランジ突出部、６１３  軌道盤外径フランジ、６１４  軌道盤外径フランジ突出部、６２  転動体、６３  保持器、９０  スリットゲージ、９１  スリット、１００  測定用治具。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３３】
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【図３０】
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【図３２】
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