(57)【要約】【課題】曲げ加工の際の、割れの発生を防止し、更に、必要とされる耐久性を確保できるレースを備えたスラストころ軸受を提供する。【解決手段】外輪、内輪各レース４、５を、Ｃを０．６８〜０．８８質量％、Ｓｉを０．０１〜０．１５質量％、Ｍｎを０．２〜０．７質量％、Ｃｒを０．３〜０．７質量％含有すると共に、酸素濃度が１５ｐｐｍ以下である合金鋼製とする。又、前記外輪、内輪各レース４、５の表面に、焼き入れ、浸炭焼き入れ、浸炭窒化焼き入れを施して、所定の性状を有する表面硬化層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射方向に配列された複数のころと、金属板により円輪状に造られて、軸方向片側面をスラスト軌道面とした少なくとも１枚のレースとを備えたスラストころ軸受に於いて、このレースは、Ｃを０．６８〜０．８８質量％、Ｓｉを０．０１〜０．１５質量％、Ｍｎを０．２〜０．７質量％、Ｃｒを０．３〜０．７質量％含有すると共に、酸素濃度が１５ｐｐｍ以下である合金鋼製である事を特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
レースが、厚さが０．４〜６．０ｍｍであり、硬さが１００〜３００Ｈｖであり、表面粗さが０．４μｍＲａ以下である、請求項１に記載したスラストころ軸受。
【請求項３】
レースが、焼き入れ・焼き戻し処理を施す事により形成される表面硬化層を有し、この表面硬化層の硬さが６５０〜８５０Ｈｖであり、表面粗さが０．４μｍＲａ以下である、請求項２に記載したスラストころ軸受。
【請求項４】
レースが、浸炭処理、又は、浸炭窒化処理を施した後に、焼き入れ・焼き戻し処理を施す事により形成される表面硬化層を有し、この表面硬化層がＣを０．８〜１．２質量％、Ｎを０．０５〜０．５０質量％含有すると共に、硬さが７００〜９００Ｈｖであり、残留オーステナイト量γRが１５〜４５容量％であり、表面粗さが０．４μｍＲａ以下である、請求項２に記載したスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のトランスミッション、カーエアコン用コンプレッサ等の電装部品、或いは一般産業用の各種機械等の回転支持部分に装着し、この回転支持部分に加わるスラスト荷重を支承する為のスラストころ軸受の改良に関する。具体的には、スラストころ軸受を構成するレースの改良に関し、加工性、及び、耐久性に優れた組成を有する鋼材により造られたレースを実現するものである。
尚、本発明の対象となるスラストころ軸受は、転動体として、外径寸法に比べて軸方向寸法が大きなニードル（針状ころ）を使用した、スラストニードル軸受も含む。従って、本明細書、及び、特許請求の範囲に記載したころには、前記ニードルも含む。
【背景技術】
【０００２】
トランスミッションやトルクコンバータ、或いはカークーラ用コンプレッサ等の回転部分には、例えば図１に示す様なスラストころ軸受１を装着して、回転軸等に加わるスラスト荷重を支承している（例えば、特許文献１参照）。このスラストころ軸受１は、放射方向に配列された複数のころ２と、全体を円輪状に造られて、これら各ころ２を転動自在に保持する保持器３と、これら各ころ２を軸方向（図１の左右方向）両側から挟持する外輪レース４、及び、内輪レース５とから成る。これら外輪レース４、又は、内輪レース５が、特許請求の範囲に記載したレースに相当する。
このうちの外輪レース４は、片側面（図１の左側面）に外輪軌道６を有する円輪部７と、この円輪部７の外周縁から軸方向に関してこの外輪軌道６側に突出する状態で全周に亙り形成された円筒状の外側フランジ８とから成る。又、前記内輪レース５は、片側面（図１の右側面）に内輪軌道９を有する円輪部１０と、この円輪部１０の内周縁から軸方向に関して前記内輪軌道９側に突出する状態で全周に亙り形成された内側フランジ１１とから成る。
【０００３】
又、前記保持器３は、それぞれが金属板により断面コ字形で全体を円環状に造られた１対の素子１２ａ、１２ｂを、最中状に組み合わせて成る。これら各素子１２ａ、１２ｂの円輪部１３、１３にはそれぞれ、前記各ころ２と同数のポケット１４、１４を放射方向に設けている。そして、この様なポケット１４、１４を設けた各素子１２ａ、１２ｂ同士を、これら各ポケット１４、１４の位相が一致する状態で組み合わせる事により、前記保持器３を構成している。尚、この様な１対の素子１２ａ、１２ｂを最中状に組み合わせて成る保持器３の他、例えば合成樹脂により造られた円輪状の主部に、軸方向両側面同士を貫通する状態でポケットを設けて成る保持器も、従来から知られている。
【０００４】
又、同じく前記特許文献１には、図２に示す様なスラストころ軸受１ａが記載されている。このスラストころ軸受１ａは、放射方向に配列された複数のころ２、２をそれぞれ保持する為のポケット１４、１４を、保持器３ａの円周方向複数個所に、径方向に関し２列に設けている。又、前記各ころ２、２を軸方向（図２の上下方向）両側から挟持する外輪レース４ａ、及び、内輪レース５ａを設けている。このうちの、外輪レース４ａは、片側面（図２の下側面）に外輪軌道６ａを有する円輪部７ａから成る。又、前記内輪レース５ａは、片側面（図２の上側面）に内輪軌道９ａを有する円輪部１０ａから成る。
尚、スラストころ軸受を構成するレースの構造として、前記外輪レース４、４ａ、及び、内輪レース５、５ａの様な構造も含めて、図３の（ａ）〜（ｄ）に示す様な構造のレースが、従来から知られている。
【０００５】
前記図１に示す様な、スラストころ軸受１を構成する各外輪、内輪レース４、５は、一般的に、素材である平板状の鋼板に、打抜き加工を施して円輪状の第一中間素材を得る。そして、この第一中間素材に、バーリング加工等の曲げ加工を施す事によりこれら各フランジ８、１１を形成された、第二中間素材を得る。更に、この第二中間素材に対して、焼き入れ等の熱処理を施し、この第二中間素材の表面に表面硬化層を形成して必要とする硬さを確保する。この焼き入れ処理は、全体を加熱した状態で焼き入れ油に浸漬する、所謂ずぶ焼き入れ、浸炭処理を施した後に焼き入れ処理を施す浸炭焼き入れ、浸炭窒化処理を施した後に焼き入れ処理を施す浸炭窒化焼き入れ等の、各種方法を適宜選択できる。
【０００６】
又、スラストころ軸受を構成するレースの材料は、製造工程に曲げ加工を含む場合と含まない場合とで、異なる材料を用いるのが一般的である。即ち、前記図１に示した前記各外輪、内輪レース４、５の構造の様に、製造工程に前記外側、内側フランジ８、１１を形成する為の曲げ加工を含む場合、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）等の、炭素含有量が多い合金鋼を用いると、前記各フランジ８、１１の根元部分（図１の鎖線イ、ロで示す部分）等に割れが発生し易い。この為、前記ＳＵＪ２と比較して炭素含有量が少ない、ＳＫ８５、ＳＡＥ１０７４等の合金鋼を用いる。但し、これら合金鋼にしても、前記ＳＵＪ２程ではないが、曲げ加工の際に割れが発生する場合がある。又、前記ＳＫ８５の場合、浸炭窒化処理を施しても熱処理後の品質が安定せず、残留オーステナイト量を所望の量だけ確保できない為、十分な転がり疲れ寿命を確保する事が難しい場合がある。
一方、前記図２に示した前記各外輪、内輪レース４ａ、５ａの構造の様に、製造工程に曲げ加工を含まない場合、前記ＳＵＪ２を用いる事ができ、十分な耐久性を確保し易い。
【０００７】
ところで、前記図１に示す様な前記スラストころ軸受１に長寿命化を要求される場合、前記ＳＫ８５から成る前記各外輪、内輪レース４、５の構造に代えて、前記ＳＵＪ２から成る、前記図２に示す様な、平板状のレースの構造に仕様変更して対応する事が考えられる。
一方、仕様変更ができない状況の場合、前記ＳＫ８５よりも炭素含有量が少なく、曲げ加工性が高いＳＣＭ４１５を材料に用いて、この材料から成る鋼板に、打抜き→曲げ加工を施して中間素材を得た後、この中間素材に浸炭処理等の熱処理を施して耐久性を確保する方法が用いられている。但し、この場合、割れの発生は防止できるが、前記熱処理に長時間を要する為、製造効率が低下し、加工コストが増加してしまう。
【０００８】
又、前記図１に示す様な各外輪、内輪レース４、５の板厚は、０．６〜１．５ｍｍが主流であり、加工性、及び、熱処理後の品質等を考慮して前記ＳＫ８５が一般的に用いられている。
レースの耐久性を確保する為にこのレースの板厚を２ｍｍ以上と厚くする場合、前記ＳＫ８５を使用して内輪レース５を造ると、曲げ加工前の円輪状の第一中間素材の内径φｄと、曲げ加工後の第二中間素材の内径φＤとに基づいて導かれる穴広げパラメータＥ（＝φＤ／φｄ）の値が大きいと、割れが生じ易くなる。この為、焼き鈍し処理を施した後、前記曲げ加工を行う必要があり、製造効率が低下し、加工コストが増加してしまう。又、前記焼き鈍し処理の工程を省く為に、前記ＳＫ８５よりも更に炭素含有量が少ない前記ＳＣＭ４１５を材料に用いて、浸炭処理等の熱処理を施すして耐久性を確保する方法が用いられている。但し、この熱処理には長時間を要する為、製造効率が低下し、加工コストが増加してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、スラストころ軸受を構成するレースを造る為の鋼材の組成を規制する事で、このレースにフランジ部を形成する為の曲げ加工の際、割れが発生する事を防止し、更に、スラストころ軸受として必要とされる耐久性を確保すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスラストころ軸受は、放射方向に配列された複数のころと、金属板により円輪状に造られて、軸方向片側面をスラスト軌道面とした少なくとも１枚のレースとを備える。
【００１１】
特に、本発明のスラストころ軸受に於いては、前記レースが、Ｃ（炭素）を０．６８〜０．８８質量％、Ｓｉ（珪素）を０．０１〜０．１５質量％、Ｍｎ（マンガン）を０．２〜０．７質量％、Ｃｒ（クロム）を０．３〜０．７質量％含有すると共に、酸素濃度が１５ｐｐｍ以下である合金鋼製としている。尚、この合金鋼の残部は、Ｆｅと不可避不純物とである。
【００１２】
又、本発明のスラストころ軸受を実施する場合に、好ましくは請求項２に記載した発明の様に、厚さを、０．４〜６．０ｍｍとする。
又、硬さ（ビッカース硬度）を、１００〜３００Ｈｖとする。
更に、表面粗さ（算術平均粗さ）を０．４μｍＲａ以下とする。
【００１３】
又、前述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、好ましくは請求項３に記載した発明の様に、前記レースを、焼き入れ・焼き戻し処理を施す事により形成される表面硬化層を有するものとする。
又、この表面硬化層の硬さを、６５０〜８５０Ｈｖとする。
更に、この表面硬化層の表面粗さを、０．４μｍＲａ以下とする。
【００１４】
或いは、請求項４に記載した発明の様に、レースを、浸炭処理、又は、浸炭窒化処理を施した後に、焼き入れ・焼き戻し処理を施す事により形成される表面硬化層を有するものとする。
又、この表面硬化層を、Ｃを０．８〜１．２質量％、Ｎを０．０５〜０．５０質量％含有するものとする。
又、前記表面硬化層の硬さを、７００〜９００Ｈｖとする。
又、この表面硬化層の残留オーステナイト量γRを、１５〜４５容量％とする。
更に、この表面硬化層の表面粗さを、０．４μｍＲａ以下とする。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明のスラストころ軸受によれば、レースを構成する鋼材の組成を適切に規制する事で、曲げ加工に於いて、曲げ部分に割れが発生する事を防止し、加工性の向上を図る事ができる。
又、曲げ加工によりレース形状に成形した後、このレースの表面に適切な熱処理を施して、このレースの表面に所望の性状を備えた表面硬化層を形成する。この為、過剰な熱処理時間を要する事なく、十分な耐久性を確保できる。
以下、前記レースの材料である鋼材（合金鋼）の組成、及び、このレースに形成された表面硬化層の性状に就いて、この合金鋼の成分を規定した理由と共に説明する。
【００１６】
（１）レースを構成する合金鋼の組成に就いて
［Ｃを０．６８〜０．８８質量％］
Ｃは、レースの軌道面の転がり疲れ寿命、及び、耐摩耗性を確保する為に添加する。即ち、Ｃは、焼き入れによって基地に固溶し、転がり軸受の軌道面として必要な硬さを向上させる元素である。又、Ｃは、他の合金元素と結合して鋼中に硬い炭化物を形成させ、耐摩耗性を向上させる役割もある。但し、合金鋼中のＣの添加量が０．６８質量％未満であると、転がり軸受として要求される硬さを確保できない場合がある。又、表面のＣ濃度を向上させる為に、浸炭処理、或は浸炭窒化処理に長時間を要し、処理コストが嵩む原因になる。これに対して、Ｃの添加量が０．８８質量％を超えると、鋼中に共晶炭化物が生成し易くなり、前記軌道面の転がり疲れ寿命が低下する可能性があるだけでなく、加工性が低下する。そこで、前記合金鋼中へのＣの添加量を、０．６８〜０．８８質量％の範囲に規制した。
【００１７】
［Ｃｒを０．３〜０．７質量％］
Ｃｒは、基地に固溶して、焼き入れ性、耐食性等を向上させると共に、Ｃと結合して鋼中に硬い炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素である。但し、前記合金鋼中へのＣｒの添加量が０．３質量％未満の場合には、前記の効果を十分には得られない。これに対して、このＣｒの添加量が０．７質量％を超えると、鋼中の共晶炭化物が大きくなり、平均結晶粒が大きくなる。この為、加工性を低下させる場合がある。そこで、前記合金鋼中へのＣｒの添加量を、０．３〜０．７質量％の範囲に規制した。
【００１８】
［Ｍｎを０．２〜０．７質量％］
Ｍｎは、焼き入れ性の向上と、表面（軌道面）の残留オーステナイト量の確保との為に添加する。即ち、Ｍｎは、基地に固溶して、焼き入れ性を向上させる効果がある。更に、Ｍｎは、表面の残留オーステナイトの形成を助ける効果もある。但し、前記合金鋼中へのＭｎの添加量が０．２質量％未満の場合には、前記効果を十分には得られない。これに対して、このＭｎの添加量が０．７質量％を超えると、加工性が低下するだけでなく、表面（軌道面）の残留オーステナイト量が過剰になり、転がり軸受として必要な硬さを得られない。そこで、前記合金鋼中へのＭｎの添加量を、０．２〜０．７質量％の範囲に規制した。
【００１９】
［Ｓｉを０．０１〜０．１５質量％］
Ｓｉは、焼き入れによる表面（軌道面）硬さを向上させると共に、軌道面の転がり疲れ寿命を向上させ、併せて、合金鋼中の酸素量を低下させる為に添加する。即ち、Ｓｉは、基地に固溶して、焼き入れ性を向上させると共に、焼き戻し軟化抵抗性を向上させて、軌道面に必要な硬さを与える。又、基地組織を強化し、この軌道面の転がり疲れ寿命を向上させる。又、合金鋼中の酸素と反応して酸化物を生成し、この合金鋼中の酸素量を低下させる。但し、Ｓｉの添加量が０．０１質量％未満の場合には、前記効果を十分には得られない。これに対して、前記合金鋼中へのＳｉの添加量が０．１５質量％を超えると、加工性が低下する事に加えて、浸炭処理、或は浸炭窒化処理の際に、炭素の浸入を阻害する。そこで、前記合金鋼中へのＳｉの添加量を、０．０１〜０．１５質量％の範囲に規制した。
【００２０】
［酸素濃度を１５ｐｐｍ以下とした理由］
合金鋼中の酸素濃度が高くなると、焼入れされた軌道面に剥離の起点となる酸化物系の介在部が形成される為、転がり疲れ寿命が低下する。この為、転がり疲れ寿命の向上を図る為に、前記合金鋼中の酸素濃度を低くする事が好ましい。そこで、この酸素濃度を、１５ｐｐｍ以下に規制した。
【００２１】
（２）レースの表面（軌道面）の性状に就いて
［Ｃの濃度を０．８〜１．２質量％］
Ｃは、レースに浸炭処理、又は、浸炭窒化処理を施してから軌道面の表面層部分を研磨仕上した後の状態で、この軌道面の転がり疲れ寿命を確保するのに必要な硬度を得る為に含有させる。前記表面層部分に、十分な転がり疲れ寿命を確保するのに必要な硬度を与える為には、Ｃを０．８質量％以上含有させる事が必要である。これに対して、１．２質量％を超えて含有させると、前記表面層部分に巨大炭化物を生成し易くなり、亀裂等の損傷が発生する起点になり易くなる。そこで、前記表面層部分のＣの含有量を、０．８〜１．２質量％に規制した。尚、Ｃの濃度は、浸炭処理、或は浸炭窒化処理の条件を変える事により調整する。
【００２２】
［Ｎの濃度を０．０５〜０．５質量％］
Ｎは、レースの表面層部分の焼き戻し抵抗性を向上させ、微細な炭・窒化物を分散析出させて強度を向上させる為に含有させる。この様な効果を得る為には、Ｎの含有量を０．０５質量％以上とする必要がある。これに対して、Ｎの含有量が０．５質量％を超えると、耐摩耗性が過度に向上し、レースの仕上加工として行う研磨加工が困難になるだけでなく、前記表面層部分の脆性割れ強度も低下する。そこで、Ｎの含有量を、０．０５〜０．５質量％に規制した。
【００２３】
［残留オーステナイト量を１５〜４５容量％］
レースの表面層部分の残留オーステナイト量は、軌道面の耐ピーリング性を向上させる為に規制する。即ち、残留オーステナイトは、粘りのある金属組織であり、この残留オーステナイトが多い事は、耐ピーリング性の向上に寄与する。但し、前記表面層部分の残留オーステナイト量が１５容量％未満の場合には、耐ピーリング性を向上させる効果が小さい。これに対して、前記表面層部分の残留オーステナイト量が４５容量％を超えると、軌道面の表面硬さが低下し過ぎて、この軌道面の転がり疲れ寿命が低下する可能性がある。そこで、請求項４に係る発明に関して、前記レースの表面層部分の残留オーステナイト量を１５〜４５容量％の範囲に規制した。尚、このレースの表面層部分の残留オーステナイト量の調整は、このレースを構成する合金鋼の組成、浸炭処理、或は浸炭窒化処理の条件、焼き入れ条件、焼き戻し条件を適宜組み合わせる事により行う。
【００２４】
（３）レース全体としての性状に就いて
［レースの表面の硬さ］
レース表面に形成される表面硬化層（軌道面）の硬さは、軌道面の転がり疲れ寿命に影響を及ぼす因子であり、この硬さが低いと転がり疲れ寿命が低下する。但し、過度に高くすると、硬さを高める為のコストが徒に嵩むだけでなく、靱性が不足する可能性を生じる。
そこで、請求項３に係る発明に関して、表面の硬さを６５０〜８５０Ｈｖの範囲に規制した。
又、請求項４に係る発明に関して、表面の硬さを７００〜９００Ｈｖの範囲に規制した。
【００２５】
［レースの表面の粗さ］
レース表面に形成される表面硬化層（軌道面）の粗さは、軌道面の転がり疲れ寿命に影響を及ぼす因子であり、この粗さが高いと転がり疲れ寿命が低下する。そこで、表面の粗さを０．４μｍＲａ以下に規制した。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来構造のスラストころ軸受を使用箇所に組み付けた状態で示す部分断面図。
【図２】従来のスラストころ軸受の別例を示す断面図。
【図３】従来のレースの構造の別の４例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の特徴は、スラストころ軸受を構成するレースの加工性の向上、且つ、耐久性の向上を図るべく、このレースを構成する鋼材の組成、及び、レースの表面に熱処理を施す事により形成される表面硬化層の性状を規制した点にある。前記スラストころ軸受、及び、このスラストころ軸受を構成するレースの構造に就いては、前述の図１〜３に示した構造を含め、従来から知られている各種スラストころ軸受、及び、レースと同様である為、具体的構造に就いての図示並びに説明は省略し、次に、本発明の対象となるスラストころ軸受のレースの製造方法の１例に就いて説明する。
【００２８】
先ず、素材である平板状の鋼板に、打抜き加工を施して円輪状の第一中間素材を得た後、この円輪状の第一中間素材に、バーリング加工等の曲げ加工を施す事によりフランジを形成された、第二中間素材を得る。
次いで、この第二中間素材に対して、熱処理を施す。この熱処理は、焼き入れ→焼き戻しの順で施す所謂ずぶ焼きと言われる処理、或は、浸炭処理又は浸炭窒化処理→焼き入れ→焼き戻しを施す、所謂浸炭焼き入れ、或は、浸炭窒化焼き入れと言われる熱処理を施す。
この様な熱処理を施す事により、前記中間部材の表面に所望の性状を備えた表面硬化層を形成する。その後、この表面硬化層に研磨加工を施して、レースの完成形状に仕上げる。そして、この様にして造ったレースに、転動体であるころと、保持器とを組み合わせて、スラストころ軸受とする。
【００２９】
上述したずぶ焼きによる熱処理を行う場合、焼き入れは、８００〜８８０℃で保持し、油冷によって行う。焼き戻しは、１６０〜２５０℃で保持し、炉冷、或は空冷によって行う。
又、前記浸炭焼き入れ、又は、浸炭窒化焼き入れによる熱処理を行う場合、浸炭処理は、ＲＸガス、及び、エンリッチガスの混合ガスを雰囲気に用いて、８００〜８８０℃で、
２０〜９０分間保持した後、空冷或は油冷する事によって行う。一方、前記浸炭窒化処理の条件は、ＲＸガス、エンリッチガス、及び、アンモニアガスの混合ガスを雰囲気に用いて、８００〜８８０℃で、２０〜９０分間保持した後、空冷或は油冷する事によって行う。その後の焼き入れは、８００〜８８０℃で保持し、油冷によって行う。焼き戻しは、１６０〜２５０℃で保持し、炉冷或は空冷によって行う。
【実施例１】
【００３０】
本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。本実験は、表１に示す様な組成の合金鋼に曲げ加工を施し、発生した割れの回数を確認する為の実験である。又、本実験は、後述の表１に示す、本発明の技術的範囲に属する実施例１〜６、及び、本発明の技術的範囲に属さない比較例１〜８の１４種類の合金鋼を試料とした。尚、これら各試料を構成する鋼材のうち、比較例１はＳＫ８５、比較例２はＳＵＪ２、比較例３はＳＣＭ４１５、比較例４はＳＡＥ１０７０、比較例５はＳＰＣＣである。
実験により製造するレースは以下の条件とした。
「製造するレースの条件」
対象スラストころ軸受：内径φ５０×外径φ１００
フランジ形成前の内径（φｄ）：３５ｍｍ
フランジ形成後の内径（φＤ）：５０ｍｍ
フランジ高さ（ｈ）：５．０ｍｍ
板厚（ｔ）：２．０ｍｍ
穴広げパラメータ（Ｅ）：１．４３
この穴広げパラメータＥとは、前述した様に、割れ発生の目安となるもので、Ｅ＝φＤ／φｄの計算式により導かれる値であるが、このパラメータＥが大きいと、割れが発生し易い傾向にある。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
この表１に示す様に、本発明の技術的範囲に属する実施例１〜６の各試料は、Ｓｉを０．１５質量％以下としており、且つ、Ｃを０．８８質量％以下とした為、延性が高くなり、１０回の実験中に割れが１回も発生しなかった。尚、実験回数を１００回に増やした場合にも、割れは発生しなかった。
又、比較例５〜８の各試料は、Ｓｉが０．１５質量％以下であった為、割れが発生しなかった。尚、これら各資料は、割れは発生していないが、後述する実施例２の疲労試験の結果を示す表２から分かる様に、十分な転がり疲れ寿命を得る事ができない場合が多い。
一方、比較例１、２、４の試料は、Ｃ、及び、Ｓｉが多く延性が低い為、割れが発生し易かった。又、比較例３の試料は、Ｃは０．１５質量％と少ないが、Ｓｉが０．２質量％と多い為、割れが発生した。
【実施例２】
【００３３】
前記表１に示した実施例１〜６、及び、比較例１〜８の各試料を材料として、これら各材料からなる鋼板に、前述した打抜き加工→曲げ加工を施してレースの形状に成形した中間素材を得た後、熱処理を施してレースを作製し、本実験の試料とした。
又、この熱処理は、以下の２種類の方法で行った。
「熱処理（１）の条件」
前述した様に、焼き入れは、８００〜８８０℃で保持し、油冷によって行った。次いで、１６０〜２５０℃で焼き戻しを行った。
「熱処理（２）の条件」
前述した方法で浸炭窒化処理を行った後、冷却後に８００〜８８０℃で焼き入れを行った。次いで、１６０℃〜２５０℃で焼き戻しを行った。
尚、前記熱処理により前記各レースの表面に形成された表面硬化層の硬さ、炭素濃度、窒素濃度、残留オーステナイト量は表２に示す様になった。
【００３４】
この様にして製造した２枚のレースと、ころと、保持器とを組み合わせて、呼び番号がＦＨ５０６５０２であるスラストころ軸受（内径＝６５ｍｍ、外径＝８５ｍｍ、軸方向厚さ＝４．８１ｍｍ、レース板厚＝２ｍｍ、フランジ高さ＝０．８１ｍｍ）を造り、これら各スラストころ軸受に対して、下記の条件で転がり疲労試験を行い、転がり疲れ寿命を求めた。
「疲労試験の条件」
荷重（Ｐ／Ｃ）：０．４
回転速度：６０００ｍｉｎ-1
潤滑油：ＡＴＦ
潤滑油温度：１２０℃
計算寿命ＬCAL：６０時間（ｈｒ）
異物の硬さ：６００〜８００Ｈｖ
異物の大きさ：１００μｍ
尚、異物は、浸炭窒化処理の場合のみ混入させた。
【００３５】
この様な条件で行った疲労試験の結果を、次の表２に示す。
【表２】
2011190921.tif 000004
【００３６】
前記熱処理（１）を施した、本発明の技術的範囲に属する実施例１〜６の場合、異物の混入がなく、高温下での試験ではあるが、前記表１に示す様に、酸素濃度が１５ｐｐｍ以下である為、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）の１．５倍以上の転がり疲れ寿命を得られた。
又、前記各実施例１〜６のうち、表面硬化層の硬さが７００Ｈｖ以上である実施例２〜６の場合、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）の２倍以上と、更に良好な転がり疲れ寿命を得られた。
【００３７】
一方、比較例１、４は、前記表１に示す様に酸素濃度は高いが、表面硬化層の硬さが良好である為、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）とほぼ等しい転がり疲れ寿命を得られた。
又、比較例７、８は、前記表１に示す様に酸素濃度が低い為、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）よりも長い転がり疲れ寿命を得られた。又、比較例３、５、６は、表面硬化層の硬さが十分でない為、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）よりも短い転がり疲れ寿命であった。尚、比較例２は、ＳＵＪ２である為、表面硬化層の硬さが十分であり、長寿命であった。
【００３８】
又、前記熱処理（２）を施した、本発明の技術的範囲に属する実施例１〜６の場合、浸炭窒化処理を施す事で、Ｎが固溶されて前記表面硬化層の硬さ、及び、残留オーステナイト量が多くなる為、前記異物が混入された条件下でも、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）よりも十分に長い転がり疲れ寿命を得られた。特に、実施例１、２、４〜６の様に、残留オーステナイト量が２０〜４０容量％の範囲だと、十分な転がり疲れ寿命を得られる場合が多い。
【００３９】
一方、比較例１、５、７、８は、マトリックスへのＣの溶け込みが十分ではなく残留オーステナイト量が少ない為、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）よりも短い転がり疲れ寿命であった。又、比較例３、４、６は、前記表面硬化層の硬さ、及び、残留オーステナイト量は多いが、マトリックスが強化されていない為、高温での異物が混入した条件下では、軌道面に圧痕が発生し易く、十分な転がり疲れ寿命を得られなかった。尚、比較例２は、ＳＵＪ２に浸炭窒化処理を施したものである為、表面硬化層の硬さが十分であり、長寿命であった。
【００４０】
前述の様な条件で行った、疲労試験の結果を示す前記表２から分かる様に、本発明の技術的範囲に属する、即ち、レースを構成する合金鋼の組成、酸素濃度、表面硬化層の硬さ、炭素濃度、窒素濃度、残留オーステナイト量の何れもが本発明で規定する範囲内である実施例１〜６は、前記計算寿命ＬCAL（６０時間）と比較して長い転がり疲れ寿命を得る事ができる。
これに対して、比較例１〜６の様に、何れかの要素が本発明の技術的範囲から外れる場合、曲げ加工性の低下、又は、転がり疲れ寿命の低下が生じる。前記実施例１の結果だけを見れば、前記表１に示す、比較例５〜８の試料には、割れが発生していない為、良好な加工性を有するが、前記実施例２の結果を示す表２から分かる様に、十分な転がり疲れ寿命を得られない場合が多い。又、表２に示す比較例２は、十分な転がり疲れ寿命を得られているが、表１から分かる様に、曲げ加工性は低い。
【００４１】
この様に、本発明のスラストころ軸受のレースによれば、このレースの組成を規制する事で、曲げ加工性の向上を図る事ができる。更に、熱処理を施して表面硬化層を形成し、この表面硬化層の性状を規制している為、スラストころ軸受の長寿命化を図る事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、前述の図１に示した様なスラストころ軸受に限らず、機械装置等の回転支持部に組み込まれる各種転がり軸受に適用できる。例えば、複列玉軸受、スラスト玉軸受、（単列或は複列）ラジアル円すいころ軸受、スラスト円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等が対象となり得る。
【符号の説明】
【００４３】
１、１ａ  スラストころ軸受
２  ころ
３、３ａ  保持器
４、４ａ  外輪レース
５、５ａ  内輪レース
６、６ａ  外輪軌道
７、７ａ  円輪部
８  外側フランジ
９、９ａ  内輪軌道
１０、１０ａ  円輪部
１１  内側フランジ
１２ａ、１２ｂ  素子
１３  円輪部
１４  ポケット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００６−１９４２９２号公報
【図１】
2011190921.tif 000005
【図２】
2011190921.tif 000006
【図３】
2011190921.tif 000007