(57)【要約】【課題】材料歩留まりの向上、介在物起点型はく離の抑制、及び溶接部起点での破壊の抑制が可能な、軌道輪の製造方法及び該軌道輪を備えた転がり軸受を提供する。【解決手段】平鋼板２０をリング状に曲げ加工することによりリング状成形体３０が成形され、リング状成形体３０の周方向の両端を溶接したリング部材４０を用いて軌道輪が製造される。焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の母材及び溶接部５０のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０及びＨＶ１とすると、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５である。【選択図】図１
2015218793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の軌道輪の製造方法であって、
平鋼板をリング状に曲げ加工することによりリング状成形体が成形され、
前記リング状成形体の周方向の両端を溶接したリング部材を用いて前記軌道輪が製造され、
前記平鋼板は連続鋳造によって鋳造され、
焼き入れ及び焼き戻し後における前記リング部材の母材及び溶接部のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０及びＨＶ１とすると、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５である
ことを特徴とする転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項２】
ＨＶ０≧６５０を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記連続鋳造における凝固鋼片の重力方向下面が、前記軌道輪の軌道溝が形成される面となるように、前記平鋼板はリング状に曲げ加工される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項４】
一対の軌道輪間に複数の転動体が配設された転がり軸受であって、
前記一対の軌道輪のうち少なくとも一方は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法によって製造され、
前記一対の軌道輪と前記転動体との最大の接触面圧をＰｍａｘとすると、Ｐｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）である
ことを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軌道輪の製造方法及び該軌道輪を備えた転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
＜材料歩留まりについて＞
一般に転がり軸受の軌道輪は、素材の丸棒から鍛造工程および旋削工程を経て、あるいは旋削工程のみを経てリング部材を成形した後、該リング部材を熱処理工程で硬化処理し、次いで、研磨工程で所定の寸法、粗さに仕上げて製造される。
【０００３】
また、ＣＴスキャン等の回転支持部に用いられる大径で肉薄な転がり軸受の軌道輪についても上記同様の工程を経て製造されるが、大径であるために鍛造工程ではローリング鍛造が行われる。ローリング鍛造は、図８（ａ）に示すように、熱間状態の素材リング１の内径面にマンドレル２、外径面にロール３をそれぞれ配置した状態で、マンドレル２とロール３を素材リング１の内外径面に圧接しながら回転させることで、素材リング１を所定の寸法に拡径して鍛造リング４とする（図８（ｂ）参照）。次いで、鍛造リング４を焼鈍して加工可能な状態にした後、鍛造リング４を旋削して熱処理前のリング部材５を完成させる（図８（ｃ）参照）。なお、この例では、１つ鍛造リング４で２つのリング部材５を得る場合を示している。
【０００４】
このように、丸棒の素材から旋削工程を経た場合は、切削取り代が多いため、材料歩留まりが悪いという問題がある。また、ローリング鍛造は、熱間鍛造で高精度な寸法を維持することが難しく、材料歩留まりが悪い。材料歩留まりは素材コスト増加の要因の一つであることから、材料歩留まりを低減することが望まれている。
【０００５】
ここで、特許文献１には、平鋼板をリング状に曲げ加工して周方向の両端を溶接したリング部材を用いて軌道輪を製造することにより、材料歩留りの向上を図った大径で薄肉の軌道輪を備えた転がり軸受が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、スリーブ部材の製造方法として、平鋼板を円筒状に曲げて周方向で突き合わされた部分どうしを溶接した状態で、旋削加工によりスリーブ部材の外形を形成した後、溶接した位置を切断して切割りを形成する方法を採用することにより、素材としてパイプ材よりも安価な平鋼板を使用できる転がり軸受用スリーブ部材の製造方法について開示されている。
【０００７】
＜非金属介在物について＞
また、転がり軸受では、荷重が負荷されて長時間使用されることによって、金属疲労が生じ、軌道面表面がはく離する場合がある。はく離の種類には、材料内部の介在物を起点として生じる「介在物起点型はく離」、ゴミなどの異物を噛み込んだ圧痕を起点として生じる「表面起点型はく離」、水素が鋼中に侵入して水素脆性を生じ、白色組織と呼ばれる組織変化を起点として生じる「白色組織はく離」等がある。それぞれはく離の生じるメカニズムが異なるため、それぞれ異なる対策が必要である。
【０００８】
「介在物起点型はく離」は、材料内部の非金属介在物周辺に応力集中が生じ、バタフライと呼ばれる組織変化が生じ、その界面に沿って疲労亀裂が発生および進展して、はく離に至る現象である。そのため、「介在物起点型はく離」の対策としては、材料内部の非金属介在物の大きさを小さくしたり、量を少なくしたりすることが効果的である。
【０００９】
特許文献３には、連続鋳造機（曲げ型、垂直曲げ型）内の鋳片の凝固過程における非金属介在物の挙動について種々の調査研究を行った結果、鋳片断面において、鋳片上面側は鋳片下面側に比較して、非金属介在物の分布が非常に多いことが示され、この作用を利用して、非金属介在物の少ない頭部を有する軌条を製造する方法が開示されている。
【００１０】
特許文献４には、３２０ｍｍ２中に含まれる厚み１μｍ以上の硫化物系非金属介在物の個数と、酸化物系非金属介在物の最大径を１０μｍ以下に制御することにより、長寿命化した軸受用鋼が開示されている。
【００１１】
特許文献５には、３２０ｍｍ２中に含まれる酸化物非金属介在物の数を１００〜２００個と規定し、さらに不純物元素であるＳｂ量を規定して長寿命化した軸受用鋼が開示されている。
【００１２】
特許文献６には、極値統計法を用いて、３００００ｍｍ２中に含まれる酸化物系非金属介在物の最大径を予測し、それを５μｍ以下に制御した軸受用鋼を用いることによって、長寿命化した転がり軸受が開示されている。
【００１３】
特許文献７には、極値統計法を用いて、３００００ｍｍ２中に含まれる硫化物系非金属介在物の予測最大径を４０μｍ以下、さらに、酸化物、硫化物、窒化物の各介在物の予測最大径を求め、そのうち最大の値を６０μｍ以下にすることによって、長寿命化した鋼材が開示されている。
【００１４】
しかし、特許文献４及び５のように、鋼材の微小な面積中に含まれる非金属介在物の数や大きさを制限しても、実際の軸受においては、軸受の高応力部に含まれる最大の非金属介在物を起点としてはく離が生じるため、非金属介在物を起点とするはく離が予想外に生じてしまうという問題があった。
【００１５】
また、特許文献６のように、極めて清浄度の高い鋼材を製造するには、鋼中の酸素量や硫黄量の低減が不可欠であるが、現在の工業レベルではすでに限界に達しており、さらなる酸素量や硫黄量の低減のためには、設備や工程のこれ以上の改良が必要であり、鋼材価格の上昇を招き、工業上広く利用することが難しくなるという問題があった。
【００１６】
＜溶接部の硬さ不足について＞
特許文献８には、内輪および外輪のうち、接合部の判別用の印のある周方向部分を、前記静止側輪の非負荷圏に配置した転がり軸受が開示されている。
【００１７】
特許文献９には、電縫管から製作される外輪部を使用した軸受ユニットにおいて、外輪部の周方向において、ベアリングボールから作用する力が小さい車両前方、または、車両後方に電縫管の溶接シーム部が位置するように、外輪部を配設した軸受ユニットが開示されている。
【００１８】
ここで、溶接部は溶接熱によって、非溶接部よりも欠損や割れ等の損傷が発生しやすい。
【００１９】
上述した特許文献２では、スリーブ部材が軸方向に切割りが入ったものであることに着目して、平鋼板を円筒状に曲げて旋削加工を行い、周方向で突き合わされた位置に切割りを形成する製造方法を採ることにより、素材としてパイプ材よりも安価な平鋼板を使用できるようにしている。しかも、旋削加工は周方向で突き合わされた部分どうしを溶接した状態で行うことにより、素材にパイプ材を使用した場合と同等の寸法精度が得られるようにし、その後に溶接位置を切断して切割りを形成することで、強度の低い溶接部が製品に残らないようにしている。しかしながら、特許文献２に記載された技術は軸受用スリーブ部材の製造方法であり、転がり軸受の製造方法ではない。
【００２０】
また、特許文献９では、上述したように、安価な電縫管が外輪部の素材に使用されつつ、電縫管の溶接シーム部が、外輪部の周方向において、車両前方または車両後方となるように外輪部が配置されている。そのため、溶接シーム部における損傷の発生が抑えられ、軸受ユニットに必要な耐久性が確保される。しかしながら、溶接部の制限に関する記述はない。
【００２１】
また、特許文献１では、平鋼板をリング状に曲げ加工して周方向の両端を溶接したリング部材を用いて軌道輪を製造することにより、材料歩留りの向上を図るとともに、材料在庫を減らして軌道輪の生産効率が向上を図り、大径で薄肉の軌道輪を備えた転がり軸受の急な設計変更や試作依頼に対して迅速に対応可能としている。しかしながら、平鋼板をリング状に曲げ加工して周方向の両端を溶接した溶接部の硬さ低下を考慮していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−１８３８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−０２４０９８号公報
【特許文献３】特開平５−７６９０１号公報
【特許文献４】特許第３３３８７６１号公報
【特許文献５】特許第３７７９０７８号公報
【特許文献６】特開２００３−２３２３６７号公報
【特許文献７】特開２００６−０６３４０２号公報
【特許文献８】特開２０１１−２５６９３７号公報
【特許文献９】特開２０１０−２１５２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、材料歩留まりの向上、介在物起点型はく離の抑制、及び溶接部起点での破壊の抑制が可能な、軌道輪の製造方法及び該軌道輪を備えた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】
【００２４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  転がり軸受の軌道輪の製造方法であって、
平鋼板をリング状に曲げ加工することによりリング状成形体が成形され、
前記リング状成形体の周方向の両端を溶接したリング部材を用いて前記軌道輪が製造され、
前記平鋼板は連続鋳造によって鋳造され、
焼き入れ及び焼き戻し後における前記リング部材の母材及び溶接部のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０及びＨＶ１とすると、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５である
ことを特徴とする転がり軸受の軌道輪の製造方法。
（２）  ＨＶ０≧６５０を満たす
ことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
（３）  前記連続鋳造における凝固鋼片の重力方向下面が、前記軌道輪の軌道溝が形成される面となるように、前記平鋼板はリング状に曲げ加工される
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
（４）  一対の軌道輪間に複数の転動体が配設された転がり軸受であって、
前記一対の軌道輪のうち少なくとも一方は、（１）〜（３）のいずれか１つに記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法によって製造され、
前記一対の軌道輪と前記転動体との最大の接触面圧をＰｍａｘとすると、Ｐｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）である
ことを特徴とする転がり軸受。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の転がり軸受の軌道輪の製造方法では、平鋼板をリング状に曲げ加工して周方向の両端を溶接したリング部材を用いているため、丸棒の素材をローリング鍛造して得られた従来のリング部材に比べて、肉厚精度が高くなって材料歩留まりの向上を図ることができる。
また、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材の母材及び溶接部のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０及びＨＶ１とすると、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５を満たすので、溶接部を起点とする破壊を抑制することが可能である。
さらに、連続鋳造における凝固鋼片の重力方向下面が、軌道輪の軌道溝が形成される面となるように、平鋼板はリング状に曲げ加工した場合には、軌道面直下の非金属介在物の低減し、材料内部の非金属介在物を起点として生じる介在物起点型はく離が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る軌道輪の製造方法を説明するための説明図である。
【図２】リング部材を示す図である。
【図３】融接の一例である突き合わせ抵抗溶接の説明図である。
【図４】溶接部の断面を示す写真である。
【図５】電子ビーム溶接の説明図である。
【図６】リング部材の母材及び溶接部のビッカース硬さを表すグラフである。
【図７】ビッカース硬さ比と寿命比の関係を表すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来のローリング鍛造の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の製造方法においては、図１に示すように、ロール成形機の互いに径の異なるロール１０ａ，１０ｂ間に、予め所定長さに切断された平鋼板２０を投入してリング状に曲げ加工を施すことで、該平鋼板２０を所定のＲ寸法のリング状成形体３０に成形する。次いで、図２に示すように、リング状成形体３０の周方向の両端を溶接してリング部材４０を得る。符号５０は、溶接部を示している。そして、このリング部材４０は、後述するように焼鈍、ばり取り、旋削、熱処理、研磨等の工程を経て、転がり軸受の軌道輪とされる。
【００２８】
このように、本実施形態では、素材としての平鋼板２０をリング状に曲げ加工して周方向の両端を溶接したリング部材４０を用いているため、丸棒の素材をローリング鍛造して得られた従来のリング部材に比べて、肉厚精度が高くなって材料歩留まりの向上を図ることができる。さらに、ロール成形機等の簡単な設備を用いて、短時間でリング部材４０を得ることができるため、旋削段階での材料在庫を減らすことができる。この結果、軌道輪の生産効率の向上を図ることができ、大径で薄肉の軌道輪を備えた転がり軸受の急な設計変更や試作依頼に対して迅速に対応することができる。
【００２９】
ここで、平鋼板２０は連続鋳造（垂直曲げ型）によって鋳造されている。より具体的には、冷却された鋳型に導入された溶鋼が凝固して凝固鋼片となり、当該凝固鋼片が適切な長さに切断されて平鋼板２０が得られる。そして、連続鋳造における凝固鋼片の重力方向下面が、軌道輪の軌道溝が形成される面（例えば、内輪の外周面や、外輪の内周面）となるように、平鋼板２０はリング状に曲げ加工される。これは、非金属介在物の浮上分離作用によって、凝固鋼片の重力方向下面（厚み方向で地面側の面）は、重力方向上面に比べて非金属介在物が少ないためである。すなわち、凝固鋼片の重力方向下面を、軌道輪の軌道溝が形成される面となるようにリング部材４０を成形することにより、軌道面直下の非金属介在物の低減し、材料内部の非金属介在物を起点として生じる介在物起点型はく離を抑制するためである。
【００３０】
なお、従来技術のように、丸棒素材から鍛造工程および旋削工程等を経て軌道輪を製造する場合には、凝固時の鋼片の天地（重力方向上下）を把握することが困難であり、鋼片中の非金属介在物の分布を把握することが困難である。一方、本実施形態では、平鋼板２０をリング状に曲げ加工して周方向両端を溶接したリング部材４０を用いて軌道輪を製造するので、鋼片の天地の把握が容易である。
【００３１】
上述したように、平鋼板２０は連続鋳造によって鋳造されるが、この連続鋳造の方法は何ら限定されるものではなく、例えば垂直型、垂直曲げ型、曲げ型等が採用でき、特に垂直曲げ型とすることが好ましい。
【００３２】
また、上述したように、リング部材４０はリング状成形体３０の周方向両端を溶接して得られるが、当該溶接の方法は、溶接棒等の溶接材を使用する肉盛り溶接と、溶接材を使用しない溶融溶接（以下、融接）がある。しかしながら、肉盛溶接のように溶接材を使用すると、溶接部５０の強度が低下して軸受寿命の低下を招く虞れがあるので、本実施形態では融接を採用した。融接の一例として、比較的安価に溶接ができる突き合わせ抵抗溶接の説明図を図３に示す。
【００３３】
突き合わせ抵抗溶接は、図１に示すロール成形機で成形されたリング状成形体３０の周方向に両端部にそれぞれ電極６０，６１を取り付け、端部同士を接触させた状態で通電すると同時に軸方向に圧力を加えることで、端部同士をアーク放電によるジュール熱により加熱して溶融接合する方法であり、比較的熱影響の少ない溶接ができる。なお、図３において、符号６２は交流電流、６３は変圧器で、電極６１側は軸方向に移動可能に取り付けられている。
【００３４】
図４に溶接部５０の断面を示す。ここで、溶接後のリング部材４０は、未焼鈍材であると溶接割れを起こす可能性があるので、十分に焼鈍する必要がある。また、抵抗溶接では図４に示すように、ばりが出ることから、グラインダ等でばりを削り落とす必要がある。
【００３５】
なお、リング状成形体３０の周方向の両端を突き合わせ抵抗溶接で接合する場合を例に説明したが、これに代えて、図５に示す電子ビーム溶接やレーザ溶接、ＴＩＧ溶接も採用可能である。むしろ電子ビーム溶接やレーザ溶接は、熱影響が少なく、ばりの発生がほとんどないので大変有効な溶接方法である。
【００３６】
そして、上記のようにして得られたリング部材４０に対して、旋削加工を行うことにより所望の転動体形状に近づけた後、焼き入れ焼き戻し処理を行う。その後、研削加工を行い、完成形状に仕上げる。
【００３７】
ここで、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の母材及び溶接部５０のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０及びＨＶ１とすると、溶接部５０において硬さが低下することから、図６に示すようにＨＶ１＜ＨＶ０となる。しかし、母材と溶接部５０のビッカース硬さの比ＨＶ１／ＨＶ０が、ＨＶ１／ＨＶ０＜０．９５となると、これらビッカース硬さＨＶ０、ＨＶ１の差が大きくなり、溶接部５０を起点とした破壊が生じやすくなってしまう。そこで、本実施形態では、母材と溶接部５０のビッカース硬さの比ＨＶ１／ＨＶ０を、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５とすることによって、溶接部５０起点での破壊抑制を実現した。
【００３８】
また、発明者は、鋼中に侵入した水素による組織変化を起点として生じる白色組織はく離は、局所的に塑性変形が生じる事によって引き起こされることを見出した。したがって、組織変化が生じるのを遅延させる為には、硬さを向上させ、塑性変形に対する抵抗値を向上させることが重要である。焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の母材のビッカース硬さＨＶ０が６５０未満の場合には、硬さが不足する事によって、水素侵入に伴う組織変化が生じ易くなり、軌道輪の転がり疲れ寿命が低下する。水素による組織変化を抑える面からは、鋼の硬さが高い（硬い）程効果がある。そこで、本実施形態では、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の母材のビッカース硬さＨＶ０が、ＨＶ０≧６５０を満たすように設定した。なお、焼き入れ処理は所謂ズブ焼き入れにより行うので、軌道輪の硬さは表面から芯部までほぼ一定になる。
【００３９】
また、金属組織中の残留オーステナイトは、基地組織であるマルテンサイトに比べて軟質であるため、鉄粉などの異物を噛み込んだ時に生じる圧痕ふちの応力集中を緩和する。このように、残留オーステナイトは圧痕ふちを起点とした亀裂の発生を抑制できるので、表面起点型はく離寿命を延長する効果がある。焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の残留オーステナイト量が、１１ｖｏｌ．％（体積パーセント）未満の場合、介在物起点はく離よりも表面起点型はく離が先に生じてしまう可能性が高くなる。しかし、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の残留オーステナイト量が、２０ｖｏｌ．％を超えると寸法安定性が低下する。したがって、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の残留オーステナイト量は、１１ｖｏｌ．％以上２０ｖｏｌ．％以下とすることが好ましく、さらに良好な寸法安定性と表面起点型はく離寿命を得るためには、１１ｖｏｌ．％以上１６ｖｏｌ．％以下とすることがより好ましい。なお、残留オーステナイト量の測定は、軌道面の一部を切り出したあと、軌道面表面を電解研磨して、Ｘ線回折装置を用いて行う。ただし、本実施形態の製造方法により製造された軌道輪を備える転がり軸受を、高温条件下で使用する場合には、寸法安定性を重視して、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の残留オーステナイト量を１１ｖｏｌ．％未満とすることが好ましい。
【００４０】
また、焼き入れ焼き戻し処理後におけるリング部材４０に残存する球状化炭化物の割合は６〜１０％とすることが好ましい。
【００４１】
上述した、焼き入れ焼き戻し処理後におけるリング部材４０のビッカース硬さ、残留オーステナイトの量、及び残存する球状化炭化物の割合は、本発明で規定する合金成分からなる鋼材を使用し、さらに、焼き入れ焼き戻し条件を適切に設定することによって得られる。
【００４２】
すなわち、リング部材４０は、Ｃが０．９５〜１．１０％、Ｓｉが０．１５〜０．３５％、Ｍｎが０．５０％以下、Ｐが０．０２５％以下、Ｓが０．０２５％以下、Ｃｒが１．３０〜１．６０％の合金成分を有する鋼材からなる。そして、生産性をＪＩＳ規格のＳＵＪ２と同等にするため、ＳＵＪ２と同条件で焼入れをすることが好ましい。すなわち、焼入れは、８２０〜８６０℃で所定時間（例えば４０分）保持した後、油冷することが好ましく、ビッカース硬さ、残留オーステナイト、及び残存する球状化炭化物の割合をさらに好適な範囲にするためには、保持温度を８３０〜８５０℃とすることがより好ましい。焼き戻しもＳＵＪ２と同条件で行なうことが好ましい。すなわち、１６０〜２００℃で所定時間（例えば２時間）保持した後、空冷又は炉冷することが好ましい。焼き戻し温度が１６０℃未満であると、残留オーステナイト量が過多になり寸法安定性が低下する。焼き戻し温度が２００℃を超えると、残留オーステナイト量が低下し、前述した表面起点型はく離の原因となる圧痕ふちの応力集中を緩和する効果が得られなくなる。ただし、実施形態の製造方法により製造された軌道輪を備える転がり軸受を高温条件下で使用する場合には、寸法安定性を重視して、２００℃以上２９０℃以下の温度で焼き戻しを行うことにより、残留オーステナイト量を１１ｖｏｌ．％未満にして使用してもよい。
【００４３】
このように製造された軌道輪（内輪、外輪）は、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受等の玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等のころ軸受、又はニードル軸受等、任意の形式の転がり軸受に組み込まれて使用される。すなわち、このような転がり軸受は、一対の軌道輪間に複数の転動体（玉、ころ、ニードル等）が配設され、一対の軌道輪のうち少なくとも一方は本実施形態の製造方法によって製造される。
【００４４】
ここで、本実施形態の製造方法によって製造された軌道輪は、溶接部５０を有しているので、一対の軌道輪と転動体との接触面圧が大きすぎると、溶接部５０起点の破壊が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、一対の軌道輪と転動体との最大の接触面圧Ｐｍａｘが、Ｐｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）の条件で使用されるようにした。
【００４５】
また、転がり軸受が、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受等の玉軸受である場合には、軌道輪の軌道溝の形状を下記のようにすると好適である。すなわち、転がり軸受においては、寿命だけでなく、低トルクが求められる場合がある。玉軸受を低トルクにするためには、玉の直径に対して軌道溝の曲率半径の比を大きくして、玉と軌道輪の接触面積を小さくすることが有効である。しかし、玉の直径に対する軌道溝の曲率半径の比を大きくして、接触面積を小さくすると、接触面圧が大きくなる。このため、材料内部の非金属介在物を起点としてバタフライ型組織変化が発生しやすくなり、介在物起点型はく離が生じて寿命が低下する。一方、本実施形態の転がり軸受は、上述したように、介在物起点型はく離が発生しにくいため、玉の直径に対する軌道溝の曲率半径の比を大きくしても、寿命が低下しにくい。したがって、本実施形態の玉軸受は、低トルクでの回転が求められる用途、例えば、モータ用軸受、自動車のトランスミッション用軸受や工作機械用軸受などに好適である。
【００４６】
より具体的に、通常、玉の直径に対する軌道溝の曲率半径の比は５１〜５２％程度であるが、本実施形態の玉軸受では、玉の直径に対する軌道溝の曲率半径の比を５３％以上５４％以下にした場合でも、一般的な鋼で作製された玉の直径に対する軌道溝の曲率半径の比５２％の軸受と同様の寿命が得られるので、低トルク化が可能である。
【実施例】
【００４７】
表１に示す鋼材を用いて、球状化焼鈍を行い、焼き入れ時の保持時間を４０分、焼き戻し時の保持時間は２時間として、内輪及び外輪を作製した。上記の熱処理条件は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２の熱処理条件とほぼ同条件である。但し、実施例１〜１０及び比較例１〜９では、焼き入れ及び焼き戻しの温度条件が異なっている。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
このように製作した呼び番号６３０３の深溝玉軸受用の内輪及び外輪に、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２製のボール（玉径８．７３１ｍｍ）とナイロン製樹脂保持器とを組み合わせて、実施例１〜１０及び比較例１〜９に係る試験軸受とした。なお、比較例１０に係る試験軸受は、従来技術のように丸棒素材から製造した内輪及び外輪を備える深溝玉軸受である。
【００５０】
各実施例及び各比較例において、４〜８個の軸受で寿命試験を実施し、累積破損確率が１０％となる計算寿命（Ｌｃａｌ寿命）を求めた。寿命試験条件は下記の通りである。
・アキシャル荷重：１５００Ｎ
・転動体径：１１／３２インチ
・回転数：３０００ｍｉｎ−１
・潤滑油：ＩＳＯ規格ＶＧ６８相当の鉱油（強制循環方式）
・Ｌｃａｌ：２３４０ｈ
【００５１】
実施例１〜１０は、ビッカース硬さ比ＨＶ１／ＨＶ０がＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５を満たし、母材のビッカース硬さＨＶ０がＨＶ０≧６５０を満たし、且つ最大の接触面圧ＰｍａｘがＰｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）を満たすため、長寿命となる。その結果、Ｐｍａｘ＝１．８（ＧＰａ）である実施例１〜５においては、はく離が生じなかったため試験を打ち切った。したがって、実施例１〜５の寿命比は１．００として表されている。これに対して、最大接触面圧Ｐｍａｘが若干高くＰｍａｘ＝２．０（ＧＰａ）である実施例６〜１０においては、寿命が僅かに短くなるものの、寿命比が０．９０以上であり、溶接部起点での破壊を十分に抑制することができた。
【００５２】
一方、比較例１〜７では、ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５又はＨＶ０≧６５０を満たさなかったため、溶接部５０の硬さが低く、早期に溶接部５０で剥離した。また、比較例８〜９では、最大接触面圧Ｐｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）を満たさなかったため、早期に溶接部５０で剥離した。
【００５３】
比較例１０では、実施例１〜１０と同様、はく離が生じなかったため試験を打ち切った。
【００５４】
図７には、ビッカース硬さ比ＨＶ１／ＨＶ０と寿命比との関係を示されている。ＨＶ１／ＨＶ０＜０．９５となる軸受は、寿命が急激に低下することがわかる。
【００５５】
以上より、焼き入れ及び焼き戻し後におけるリング部材４０の母材及び溶接部５０のビッカース硬さをそれぞれＨＶ０、ＨＶ１としたとき、ビッカース硬さ比ＨＶ１／ＨＶ０≧０．９５を満たし、かつ、母材のビッカース硬さＨＶ０がＨＶ０≧６５０となる鋼材を用い、最大面圧Ｐｍａｘ≦２．０（ＧＰａ）の条件で使用することによって、長寿命な軸受を提供することができることが明らかとなった。
【００５６】
なお、上記の実施例は深溝玉軸受の例であるが、アンギュラ玉軸受やスラスト玉軸受等のその他の玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、ニードル軸受などのころ軸受、ボールねじやリニアガイドなどの転動部材においても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５７】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ａ、１０ｂ  ロール
２０  平鋼板
３０  リング状成形体
４０  リング部材
５０  溶接部
６０、６１  電極
６２  交流電流
６３  変圧器
【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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