(57)【要約】      （修正有）【課題】寸法の経時変化を抑制することで、転がり軸受の転がり疲れ寿命を長くする。【解決手段】内輪１及び外輪２は、以下の手順で作製した。まず、ＳＵＪ２（高炭素鋼）からなるリング状素材を所定形状に加工した後、８２０〜８４０℃でおよそ１時間保持した後、８０℃の焼入れ油を用いて油焼入れを行った。次に、内輪１及び外輪２に対して２４０〜２６０℃で２時間保持することによる焼戻しを行った。このようにして得られた内輪１及び外輪２において、Ｘ線回折装置を用いて構成組織の残留オーステナイト量測定を行ったところ、残留オーステナイトが存在せず、全てがマルテンサイト組織となっていた。【選択図】図１
2006342903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を有する内輪及び外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
少なくとも前記内輪は、高炭素鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、その構成組織は全てマルテンサイト組織となっていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
風力発電機の回転部分を支持するために用いられる転がり軸受であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機用転がり軸受は、地上から５０〜１００ｍ程度上方の高さに設置されるナセル部（主軸、増速機、発電機等の収納部）内で使用される。この風力発電機用転がり軸受は、高い面圧下で繰り返し剪断応力を受ける苛酷な環境下で使用されるため、この剪断応力に耐え、転がり疲れ寿命を長くする必要がある。
特許文献１には、ころ軸受の少なくとも一つの軌道輪を、軌道輪のファイバーフローところの接する角度θが１５°以下で、被検体積内に存在する欠陥の平方根長さが０．３ｍｍ以下となるように被破壊検査により検証されているものとすることが提案されている。        
【特許文献１】特開２００３−３０１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、風力発電機用転がり軸受は、補修・交換等のメンテナンスを考慮して、２０年以上の長期間にわたりメンテナンスを行わずに使用されることが多い。
このため、風力発電機用転がり軸受では、軸受温度が最大で９０℃以下という特別に高温ではない環境で使用されるにも係わらず、軸受部材を構成する鋼中の残留オーステナイトが時間の経過に伴って徐々に分解され、軸受部材に寸法変化が生じるという問題がある。このような寸法の経時変化が進むと、軸受内径（内輪内径）が膨張して、軸との嵌め合いにおける締め代が減少し、最悪の場合には内輪にクリープが発生して割れが生じるおそれがある。
【０００４】
この対策としては、２０年後の寸法変化を見越してクリープが発生しないように、設計段階において、軸受内径と軸との嵌め合いを選定する方法が公知となっている。しかしながら、この方法では、初期段階において、軸受内径と軸との締め代が大きくなり過ぎるため、内輪に過大なフープ応力が発生して割れが生じるおそれがある。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、寸法の経時変化を抑制することで、転がり疲れ寿命を長くできる転がり軸受を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道面を有する内輪及び外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、少なくとも前記内輪は、高炭素鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、その構成組織は全てマルテンサイト組織となっていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【０００６】
本発明の転がり軸受は、風力発電機の回転部分を支持する転がり軸受として好適に用いることができる。特に、この種の風力発電機用転がり軸受のうち、例えば、軸受内径が１００〜１５００ｍｍ程度の転がり軸受や、粘度指数（ＶＩ）が１２０以上の潤滑油が使用される転がり軸受として好適に用いることができる。
また、本発明の転がり軸受は、内輪の温度上昇が通常よりも高くなることで、内輪に顕著な寸法変化が見られる転がり軸受としても好適に用いることができる。
【０００７】
この種の転がり軸受としては、例えば、円錐ころ軸受やアキシャル荷重を受ける円筒ころ軸受のように、転動体端面と内輪鍔面との間で滑り摩擦が生じる転がり軸受が挙げられる。また、この種の転がり軸受としては、軸受のスキッディング（公転滑り）を防止するために、内輪軌道面の粗さを外輪軌道面の粗さと同等若しくは大きくすることで、内輪軌道面と転動体転動面との間で金属接触が生じやすい転がり軸受も挙げられる。さらに、この種の転がり軸受としては、軸受のスキッディングを防止するために、保持器を内輪に接触した状態で案内させることで、保持器と内輪との接触面に滑り摩擦が生じる転がり軸受も挙げられる。
【０００８】
なお、本発明において「高炭素鋼」としては、鋼中のＣ含有率が０．８質量％以上１．２質量％以下の鋼を用いることが好ましい。ここで、鋼中のＣ含有率が０．８質量％未満であると、焼入れ硬さが得られ難くなり、一方、鋼中のＣ含有率が１．２質量％よりも多いと、巨大な炭化物が生成し易くなる。また、清浄度及び焼入れ性を確保するという観点から、高炭素鋼として、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）や高炭素クロム軸受鋼三種（ＳＵＪ３）を用いることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の構成組織を得るための「熱処理」としては、例えば、通常の焼入れ（例えば、加熱温度７５０℃以上、加熱時間１５分以上）を行った後、通常の焼戻し温度（例えば１６０〜２００℃）よりも高い温度（例えば２４０℃以上の温度）で焼戻しを行うことにより、残留オーステナイトを完全に分解して、構成組織を全てマルテンサイト組織にする方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受によれば、少なくとも内輪を、高炭素鋼からなる素材を所定形状に加工した後熱処理を施して作製し、その構成組織を全てマルテンサイト組織にしたことにより、鋼中に残留オーステナイトが存在せず、残留オーステナイトの分解により生じる寸法の経時変化が発生しなくなるため、転がり疲れ寿命を長くできる。
よって、本発明を風力発電機の回転部分を支持するために用いられる転がり軸受に適用すれば、長期間メンテナンスフリーで正常に稼動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の転がり軸受の一例である円筒ころ軸受を示す断面図である。
この円筒ころ軸受１０は、図１に示すように、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の各軌道面１Ａ，２Ａ間に配設される円筒状の複数のころ（転動体）３と、保持器４と、からなる。
【００１２】
本実施形態では、図１に示す構成の円筒ころ軸受（呼び番号ＮＵ２２４：内径１２０ｍｍ，外径２１５ｍｍ，幅４０ｍｍ）を、以下に示す方法で作製した。
内輪１及び外輪２は、以下の手順で作製した。
まず、ＳＵＪ２（高炭素鋼）からなるリング状素材を所定形状に加工した後、８２０〜８４０℃でおよそ１時間加熱保持した後、８０℃の焼入れ油を用いて油焼入れを行った。次に、実施例であるＮｏ．１の内輪１及び外輪２に対しては２４０〜２６０℃で２時間保持することによる焼戻しを行い、比較例であるＮｏ．２〜Ｎｏ．４の内輪１及び外輪２に対しては１６０〜２００℃で２時間保持することによる焼戻しを行った。
【００１３】
このようにして得られた内輪１及び外輪２において、Ｘ線回折装置を用いて構成組織の残留オーステナイト量の測定を行ったところ、Ｎｏ．１には残留オーステナイトが存在せず、全てマルテンサイト組織となっていたが、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４には残留オーステナイトが存在し、全てがマルテンサイト組織とはなっていなかった。
次に、得られた内輪１及び外輪２と、高炭素鋼製のころと、冷間圧延鋼板製の保持器４とを用いて、円筒ころ軸受を組み立てた。
【００１４】
そして、この円筒ころ軸受を、その軸受温度を種々変更させて１０2 〜１０5 時間回転させる回転試験を行い、各回転時間後における軸受内径（内輪１の内径）の寸法変化率を下記式（１）に基づいて算出した。この結果を用いて、回転時間と軸受内径の寸法変化率との関係を示す図２のグラフを作成した。
（回転後の軸受内径）−（回転前の軸受内径）
─────────────────────  ×１００      …（１）
（回転前の軸受内径）
【００１５】
図２に示すように、焼入れ後に比較的高温の焼戻しを行った実施例Ｎｏ．１では、軸受温度を比較的高温の１３０℃としているにも係わらず、寸法の経時変化が生じず、１０5 時間回転させた後の寸法変化率も０．０１％未満であった。
一方、焼入れ後に比較的低温の焼戻しを行った比較例Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４では、回転時間に伴って寸法の経時変化が生じていた。また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４の結果から、軸受温度が高くなればなる程、回転時間に伴う寸法の経時変化が大きくなっていることが分かった。
【００１６】
以上の結果から、内輪１及び外輪２を高炭素鋼からなる素材を所定形状に加工した後、通常の焼入れ処理と、比較的高温での焼戻し処理とを施して作製し、その構成組織を全てマルテンサイト組織とすることにより、寸法の経時変化が生じなくなることが分かった。
これにより、この円筒ころ軸受を風力発電機用転がり軸受として用いることで、長期間メンテナンスフリーで、正常に稼動可能であることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の転がり軸受の一例である円筒ころ軸受を示す断面図である。
【図２】回転時間と、軸受内径の寸法変化率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１８】
１      内輪
２      外輪
３      ころ（転動体）
４      保持器
【図１】
2006342903.tif 000003
【図２】
2006342903.tif 000004