(57)【要約】【課題】潤滑剤に水が多量に混入するような環境下で使用されても長寿命な転動装置を提供する。【解決手段】車輪支持用転がり軸受装置１は、ハブ輪２と、内輪３と、外輪４と、二列の転動体５，５と、を備えている。ハブ輪２には円筒部１１が形成され、円筒部１１に内輪３が圧入されて一体的に固定されている。ハブ輪２の外周面及び内輪３の外周面に形成された軌道面と、外輪４の内周面に形成された軌道面とは対向しており、対向する両軌道面間に複数の転動体５が転動自在に配されている。外輪４の内周面と内輪３及びハブ輪２が一体的に固定されたものの外周面との間の内部空間には、潤滑剤が配されている。そして、ハブ輪２，内輪３，及び外輪４がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成されており、転動体５がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されている。【選択図】図１
2008138839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される内部空間に配された潤滑剤と、を備え、前記内方部材及び前記外方部材の一方が可動部材、他方が固定部材とされ、前記潤滑剤に水が混入するような環境下で使用される転動装置において、
前記内方部材及び前記外方部材がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成され、前記転動体がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される内部空間に配された潤滑剤と、を備え、前記内方部材及び前記外方部材の一方が可動部材、他方が固定部材とされ、前記潤滑剤に水が混入するような環境下で使用される転動装置において、
前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成され、前記保持器がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されることを特徴とする転動装置。
【請求項３】
前記保持器を構成する鋼はニッケルを８質量％以上１４質量％以下含有していることを特徴とする請求項２に記載の転動装置。
【請求項４】
車輪を回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等のような転動装置に係り、特に、潤滑剤に水が混入するような環境下での使用に好適な転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受等の転動装置の疲労寿命は、潤滑剤中に水が混入すると大きく低下する。この原因は、電気化学的に貴な金属と卑な金属との接触によるガルバニ腐食反応によって、潤滑剤中に混入した水が分解して水素が発生し、その水素を前記貴な金属が吸収して水素脆化を起こすためであると言われている。水素が鋼に侵入した状態で転がり疲労による剪断を受けると、表面より内部で白色組織と呼ばれる組織への変化が生じ、早期剥離を起こす場合がある。
【０００３】
そのため、破損が生じやすい非回転側の軌道輪（固定部材）を、回転側の軌道輪（可動部材）や転動体を構成する金属よりも電気化学的に卑な金属で構成した転がり軸受が提案されている（特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特開平１０−７８０３６号公報
【特許文献２】特開平１０−１４０２８７号公報
【特許文献３】特開平１１−２２７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水の混入量が多く発生する水素量が多い場合には、電気化学的に卑な非回転側の軌道輪の破損を防ぐことはできるが、電気化学的に貴な回転側の軌道輪や転動体は、発生した水素によって破損するおそれがある。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、潤滑剤に水が多量に混入するような環境下で使用されても長寿命な転動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される内部空間に配された潤滑剤と、を備え、前記内方部材及び前記外方部材の一方が可動部材、他方が固定部材とされ、前記潤滑剤に水が混入するような環境下で使用される転動装置において、前記内方部材及び前記外方部材がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成され、前記転動体がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される内部空間に配された潤滑剤と、を備え、前記内方部材及び前記外方部材の一方が可動部材、他方が固定部材とされ、前記潤滑剤に水が混入するような環境下で使用される転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成され、前記保持器がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されることを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明に係る請求項３の転動装置は、請求項２に記載の転動装置において、前記保持器を構成する鋼はニッケルを８質量％以上１４質量％以下含有していることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項４の転動装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転動装置において、車輪を回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受装置であることを特徴とする。
本発明者らは、潤滑剤中に水を混入させて転がり軸受の疲労試験を行い、破壊の過程を詳細に観察することにより、潤滑剤に水が混入した状態で使用された場合の転がり軸受の破壊メカニズムを以下のように明らかにした。
【０００８】
まず、軌道輪の表面において、非金属介在物と母材（金属）との界面でアノード反応が生じるため、界面の金属が僅かに溶解し非金属介在物が抜け落ちる。非金属介在物が抜け落ちた後の微小穴は、転動体が通過する際に応力集中源となる。
軌道輪の表面のうち非金属介在物の周辺部分以外の部分においては、前述のアノード反応に伴ってカソード反応が生じるため、軌道輪の表面から水素が侵入する。軌道輪に侵入した水素は、鋼中を拡散し、応力が局所的に高い前述の微小穴の周辺に集積し、疲労亀裂を生じさせる。さらに、水素は疲労亀裂の先端付近に向かって拡散し集積するため、疲労亀裂の伝播が加速し、破壊に至る。
【０００９】
すなわち、軌道輪の表面において、疲労亀裂の起点を生成するアノード反応と、水素を発生させるカソード反応との両方が同時に生じることが破壊の主原因となっている。ここで、転動体の表面ではなく軌道輪の表面で反応が発生するのは、球やころである転動体の表面は凸面であるのに対して、軌道輪の表面は凹面であるため、局所的に水が付着しやすいことが理由である。
【００１０】
次に、転動装置の内方部材，外方部材，及び転動体を構成する鋼のクロム含有量を規定した理由について説明する。
通常、転動体と内方部材，外方部材との間には潤滑剤（潤滑油又はグリース）による油膜が介在するが、使用中の微小振動等によって油膜が切れて金属接触が生じる場合がある。クロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下である鋼で転動体が構成されている場合においては、潤滑剤中に水が混入するような環境下で使用中に金属接触が生じることによって、転動体の表面にクロム酸化物による不働態膜が形成されて、転動体が実質的に電気化学的に貴になるため、カソード反応が生じる。一方、転動体よりもクロム含有量が少ない鋼で構成されている内方部材，外方部材は、クロム酸化物による不働態膜が表面に形成されず、実質的に電気化学的に卑になるため、アノード反応が生じる。
【００１１】
アノード反応が生じる内方部材，外方部材の表面では、非金属介在物と母材（金属）との界面でアノード反応が生じ非金属介在物が抜け落ちるが、水素の侵入が生じないため疲労亀裂の発生及び伝播の加速が起こらず、疲労破壊が生じにくい。
カソード反応が生じる転動体の表面では水素が発生し鋼中に侵入するが、アノード反応によって発生する微小穴等の応力集中源がないため、表面から疲労亀裂が生じにくい。水素が鋼中に侵入するため、内部で白色組織への組織変化が生じて早期剥離を起こすおそれがあるが、鋼中のクロムによって水素が内部に侵入する拡散速度が遅くなるため、水素が局所的に高濃度に集積することが抑制される。さらに、クロムによって鋼中に含まれる炭化物とマルテンサイト組織の安定性が向上するため、マルテンサイト組織の白色組織への変化が抑制される。
【００１２】
以下に、クロム含有量の臨界的意義について説明する。内方部材，外方部材を構成する鋼のクロム含有量が２質量％を超えると、鋼中のクロムの偏析によって局所的にクロム酸化物による不働態膜が形成されるおそれがある。局所的に不働態膜が形成されると、不働態膜が形成されていない部分との間でカソード反応とアノード反応が起こる場合があるため、本発明の効果が得られなくなるおそれがある。
【００１３】
次に、転動体を構成する鋼のクロム含有量について説明する。一般に、鋼のクロム含有量が７質量％以上になると、表面にクロム酸化物による不働態膜が形成されると言われているが、転がり軸受等の転動装置の場合には、転動体と内方部材，外方部材との接点において高い応力が発生するため、不働態膜が破壊されやすい。転動装置の稼働中でも安定した不働態膜を得るためには、クロム含有量を１１．５質量％以上とする必要がある。１１．５質量％未満であると、局所的に不働態膜の破壊が起こり、破壊されていない部分との間でカソード反応とアノード反応が起こる場合があるため、本発明の効果が得られなくなるおそれがある。
【００１４】
一方、鋼のクロム含有量が２０質量％超過になると、クロムが鋼中の炭素と結合して粗大な共晶炭化物が生成しやすくなる。粗大な共晶炭化物は、転がり疲労における応力集中源となるため、転がり疲労寿命が低下するおそれがある。さらに、クロムが粗大な共晶炭化物の形成に消費されるため、不働態膜の安定性が局所的に低下するおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、転動体を構成する鋼のクロム含有量は１１．５質量％以上１４質量％以下であることがより好ましい。このとき、鋼中の炭素の含有量を０．６質量％以下とすることが好ましい。そうすれば、粗大な共晶炭化物が生成する可能性が非常に低くなるため、より安定な不働態膜が形成され、より安定な転がり疲労寿命を得ることができる。
【００１５】
内方部材，外方部材，転動体を構成する鋼は、クロムに加えて炭素，ケイ素，マンガン，モリブデン等の合金元素を含有することが好ましい。
炭素（Ｃ）は、焼入れ焼戻しにより金属組織をマルテンサイトとし、内方部材，外方部材，転動体等の転動部材に必要な硬さを付与する元素であるので、０．４質量％以上添加することが好ましい。ただし、１．１質量％を超えて添加すると、加工性が低下する場合がある。よって、炭素の含有量は０．４質量％以上１．１質量％以下とすることが好ましい。
【００１６】
ケイ素（Ｓｉ）は、製鋼時の脱酸のために必要な元素であるとともに、焼戻し軟化抵抗性を高め、転がり疲労寿命を向上させる元素であるので、０．１５質量％以上添加することが好ましい。ただし、１質量％を超えて添加すると、加工性が低下する場合がある。よって、ケイ素の含有量は０．１５質量％以上１質量％以下とすることが好ましい。
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、転動部材の硬さを安定的に得るために必要な元素であるので、０．２質量％以上添加することが好ましい。ただし、１質量％を超えて添加しても、前記作用がそれ以上高まることはない。よって、マンガンの含有量は０．２質量％以上１質量％以下とすることが好ましい。
【００１７】
モリブデン（Ｍｏ）は、焼入れ性を高め、熱処理後の強度及び転がり疲労寿命を向上させる元素であるので、必要に応じて添加される。ただし、１質量％を超えて添加しても、前記作用がそれ以上高まることはないことに加えて、加工性が低下する。よって、モリブデンの含有量は１質量％以下とすることが好ましい。
また、内方部材，外方部材，転動体を構成する鋼は、酸素，リン，イオウ，銅，ニッケル等の不可避的な不純物を含有している場合があるが、これらの不純物の含有量は少ないことが好ましい。
【００１８】
酸素（Ｏ）は、鋼中で非金属介在物を形成し、転がり疲労寿命に対して非常に有害な元素であるため、１５質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。そして、転がり疲労寿命の安定性のためには、１０質量ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
リン（Ｐ）は、結晶粒界等に偏析し鋼の靱性等を低下させる元素であるため、０．０２質量％以下とすることが好ましい。
【００１９】
イオウ（Ｓ）は、結晶粒界等に偏析し鋼の靱性等を低下させる元素であるため、０．０２質量％以下とすることが好ましい。ただし、０．００１質量％未満であると、切削性が低下するおそれがあるので、０．００１質量％以上０．０２質量％以下とすることが好ましい。
銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）は、鋼の原材料となるスクラップに混入するおそれのある元素であり、それぞれ０．３質量％を超えると、焼入れ後の残留オーステナイト量が多くなって寸法安定性が低下するおそれがある。よって、それぞれ０．３質量％以下とすることが好ましい。
【００２０】
以上説明したように、内方部材，外方部材においてアノード反応を生じさせ、転動体においてカソード反応を生じさせることにより、転動装置を長寿命とすることができるが、転動装置が保持器を備える場合には、内方部材，外方部材，及び転動体においてアノード反応を生じさせ、保持器においてカソード反応を生じさせることにより、同様にして転動装置を長寿命とすることができる。
【００２１】
通常、保持器と転動体，内方部材，外方部材との間には潤滑剤（潤滑油又はグリース）による油膜が介在するが、使用中の微小振動等によって油膜が切れて金属接触が生じる場合がある。クロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下である鋼で保持器が構成されている場合においては、潤滑剤中に水が混入するような環境下で使用中に金属接触が生じることによって、保持器の表面にクロム酸化物による不働態膜が形成されて、保持器が実質的に電気化学的に貴になるため、カソード反応が生じる。一方、保持器よりもクロム含有量が少ない鋼で構成されている転動体，内方部材，外方部材は、クロム酸化物による不働態膜が表面に形成されず、実質的に電気化学的に卑になるため、アノード反応が生じる。
【００２２】
アノード反応が生じる転動体，内方部材，外方部材の表面では、非金属介在物と母材（金属）との界面でアノード反応が生じ非金属介在物が抜け落ちるが、水素の侵入が生じないため疲労亀裂の発生及び伝播の加速が起こらず、疲労破壊が生じにくい。
カソード反応が生じる保持器の表面では水素が発生し鋼中に侵入するが、アノード反応によって発生する微小穴等の応力集中源がないため、表面から疲労亀裂が生じにくい。水素が鋼中に侵入するため、転がり疲労による剪断応力を受けると内部で白色組織への組織変化が生じて早期剥離を起こすおそれがあるが、転動体，内方部材，外方部材とは異なり保持器には剪断応力が作用しないので、早期剥離が生じにくい。さらに、鋼中のクロムによって水素が内部に侵入する拡散速度が遅くなるため、水素が局所的に高濃度に集積することが抑制される。さらに、クロムによって鋼中に含まれる炭化物とマルテンサイト組織の安定性が向上するため、マルテンサイト組織の白色組織への変化が抑制される。
【００２３】
以下に、このような保持器を備える転動装置におけるクロム含有量の臨界的意義について説明する。内方部材，外方部材，転動体を構成する鋼のクロム含有量が２質量％を超えると、鋼中のクロムの偏析によって局所的にクロム酸化物による不働態膜が形成されるおそれがある。局所的に不働態膜が形成されると、不働態膜が形成されていない部分との間でカソード反応とアノード反応が起こる場合があるため、本発明の効果が得られなくなるおそれがある。
【００２４】
次に、保持器を構成する鋼のクロム含有量について説明する。鋼の表面にクロム酸化物による不働態膜が安定して形成されるためには、鋼中のクロム含有量を１１．５質量％以上とする必要があり、１１．５質量％未満では本発明の効果が得られなくなるおそれがある。一方、鋼のクロム含有量が２０質量％であれば十分な効果が得られるとともに、クロム含有量の増加はコスト高につながるため、鋼中のクロム含有量は２０質量％以下とする必要がある。
【００２５】
保持器を構成する鋼は、クロムに加えてニッケル，炭素，ケイ素，マンガン，モリブデン等の合金元素を含有することが好ましい。
鋼がニッケルを含有していると不働態膜の生成が促進されるため、より安定な不働態膜の形成とより安定な転がり疲労寿命とを得ることができる。また、ニッケルは、鉄よりも電気化学的に貴であるので、カソード反応が生じやすくなる。このような効果を十分に得るためには、鋼のニッケル含有量を８質量％以上とすることが好ましい。ただし、鋼のニッケル含有量が１４質量％であれば前記効果が十分に得られるとともに、ニッケル含有量の増加はコスト高につながるため、鋼中のニッケル含有量は１４質量％以下とすることが好ましい。
【００２６】
炭素は、耐粒界腐食性を向上させる作用を有している。ただし、多量に添加すると加工性が低下するので、炭素の含有量は０．１５質量％以下とすることが好ましい。
ケイ素は、製鋼時の脱酸のために必要な元素であるが、鋼の性質に影響を与えないように、ケイ素の含有量は１質量％以下とすることが好ましい。
マンガンは、製鋼時の脱酸のために必要な元素であるとともに、オーステナイトを安定化して変態点を下げる作用を有している。ただし、多量に添加すると加工性が低下するので、マンガンの含有量は２質量％以下とすることが好ましい。
【００２７】
モリブデンは、耐食性を向上させる作用を有している。ただし、多量に添加すると加工性が低下するので、モリブデンの含有量は３質量％以下とすることが好ましい。
また、保持器を構成する鋼は、酸素，リン，イオウ，銅等の不可避的な不純物を含有している場合があるが、これらの不純物の含有量は少ないことが好ましい。
リンは、結晶粒界等に偏析し鋼の靱性等を低下させる元素であるため、０．０４５質量％以下とすることが好ましい。
【００２８】
イオウは、結晶粒界等に偏析し鋼の靱性等を低下させる元素であるため、０．０３質量％以下とすることが好ましい。ただし、０．０１質量％未満であると、切削性が低下するおそれがあるので、０．０１質量％以上０．０３質量％以下とすることが好ましい。
なお、本発明は、車輪支持用転がり軸受装置の他、種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。また、本発明における内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の転動装置は、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても長寿命である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である車輪支持用転がり軸受装置の構造を示す縦断面図である。なお、本実施形態においては、車輪支持用転がり軸受装置を自動車等の車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図１においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。
【００３１】
図１の車輪支持用転がり軸受装置１は、ハブ輪２と、内輪３と、外輪４と、二列の転動体５，５と、転動体５を保持する保持器６，６と、を備えている。ハブ輪２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１が形成されており、該円筒部１１に内輪３が圧入されている。そして、内輪３よりも内端側に突出している円筒部１１の先端部分が径方向外方に加締め広げられて、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されている。
【００３２】
ただし、内輪３とハブ輪２とを、ナットにより一体的に固定してもよい。この場合には、ナットによって内輪３に必要な予圧を付与することができる。そして、ハブ輪２及び内輪３の径方向外方には、略円筒形状の外輪４が配されている。なお、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが、本発明の構成要件である内方部材に相当し、外輪４が本発明の構成要件である外方部材に相当する。
【００３３】
ハブ輪２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成されており、ハブ輪２の軌道面は第一内側軌道面２０ａ、内輪３の軌道面は第二内側軌道面２０ｂとされている。また、外輪４の内周面には、前記両内側軌道面２０ａ，２０ｂに対向する軌道面が形成されており、第一内側軌道面２０ａに対向する軌道面は第一外側軌道面２１ａ、第二内側軌道面２０ｂに対向する軌道面は第二外側軌道面２１ｂとされている。さらに、第一内側軌道面２０ａと第一外側軌道面２１ａとの間、及び、第二内側軌道面２０ｂと第二外側軌道面２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配されている。なお、図示の例では、転動体として玉を使用しているが、車輪支持用転がり軸受装置１の用途等に応じて、ころを使用してもよい。
【００３４】
さらに、外輪４の内端側部分の内周面と内輪３の内端側部分の外周面との間、並びに、外輪４の外端側部分の内周面とハブ輪２の中間部の外周面との間には、それぞれシール装置７ａ，７ｂが設けられている。そして、外輪４の内周面と内輪３及びハブ輪２が一体的に固定されたものの外周面とシール装置７ａ，７ｂとで囲まれた内部空間には、潤滑油，グリース等の潤滑剤（図示せず）が配されている。
【００３５】
さらに、ハブ輪２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪を固定するための車輪取り付け用フランジ１０が設けられている。そして、外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１０から離間する側の端部に、懸架装置取り付け用フランジ１３が設けられている。
このような車輪支持用転がり軸受装置１を自動車等の車両に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１３を懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ１０に固定する。その結果、車輪支持用転がり軸受装置１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。すなわち、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが可動部材となり、外輪４が固定部材（非可動部材）となる。
【００３６】
このような車輪支持用転がり軸受装置１においては、ハブ輪２，内輪３，及び外輪４がクロムを２質量％以下含有する鋼で構成されており、転動体５がクロムを１１．５質量％以上２０質量％以下含有する鋼で構成されている。そして、ハブ輪２，内輪３，外輪４，及び転動体５は、焼入れ等の熱処理によって表面が硬化されている。このような車輪支持用転がり軸受装置１は、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても長寿命である。
【００３７】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては転動装置の例として車輪支持用転がり軸受装置をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【実施例】
【００３８】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔第一実施例〕
呼び番号５１３０５のスラスト玉軸受を、以下のようにして製造した。表１に示すような組成（残部は鉄である）の鋼を軌道輪の形状に成形し、焼入れ及び焼戻しを施して表面硬化処理を行った後に、仕上げ加工を施した。軌道輪の焼入れ方法は鋼の種類によって異なり、鋼種Ａの場合は高周波焼入れ、鋼種Ｂ〜Ｄの場合は炉中での加熱による焼入れ（以降は炉焼入れと記す）を行った。
【００３９】
次に、表２に示すような組成（残部は鉄である）の鋼から直径３／８インチの球を作製し、焼入れ及び焼戻しを施して表面硬化処理を行った後に、仕上げ加工を施した。球の焼入れ方法は、鋼の種類にかかわらず炉焼入れとした。
そして、得られた軌道輪２個を上レース及び下レースとし、両レースの間に前述の球３個を転動体として介装して組み立てた上、内部に潤滑剤を封入してスラスト玉軸受を完成した。なお、保持器としては樹脂製保持器を用いた。
【００４０】
【表１】
2008138839.tif 000003
【００４１】
【表２】
2008138839.tif 000004
【００４２】
次に、潤滑剤に一定量の水を混入させた状態でスラスト玉軸受の回転試験を行って、潤滑剤に水が混入する環境下での寿命を測定した。回転試験の条件は以下の通りである。
アキシアル荷重：８．８２ｋＮ
回転速度      ：１０００ｍｉｎ-1
潤滑剤        ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ３２である潤滑油
ただし、５体積％の水を混入させた
【００４３】
寿命の測定においては、一種の軸受について５個回転試験を行って、累積破損確率５０％に対応する寿命（Ｌ50寿命）を求めた。結果を表３，４に示す。なお、表３，４の寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。比較例１の寿命の５倍を超えても疲労破壊が生じない場合は、回転試験を打ち切った。
【００４４】
【表３】
2008138839.tif 000005
【００４５】
【表４】
2008138839.tif 000006
【００４６】
実施例１〜６は、軌道輪を構成する鋼のクロム含有量が２質量％以下であり、転動体を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても長寿命であった。実施例１，２は、高周波焼入れにより表面に硬化層が形成され、芯部は硬化されていないが、通常の炉焼入れの場合と同様に長寿命であった。
【００４７】
また、実施例７〜１２は、軌道輪を構成する鋼のクロム含有量が２質量％以下であり、転動体を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％又は１４質量％であるとともに、転動体を構成する鋼の炭素含有量が０．６質量％以下であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても極めて長寿命であった。
【００４８】
これに対して比較例１〜６は、軌道輪を構成する鋼のクロム含有量は２質量％以下であるが、転動体を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％未満又は２０質量％超過であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下において短寿命であった。また、比較例７，８は、転動体を構成する鋼のクロム含有量は１１．５質量％以上２０質量％以下であるが、軌道輪を構成する鋼のクロム含有量が２質量％超過であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下において短寿命であった。
【００４９】
〔第二実施例〕
保持器の材質が異なることを除いては前述の第一実施例と同様の構成の呼び番号５１３０５のスラスト玉軸受を用いて、第一実施例と同様の条件の回転試験を行い、寿命を測定した。ただし、保持器は、表５に示すような組成（残部は鉄である）の鋼板から冷間加工により製造した（表５中の「Ｒ」は、フッ素系樹脂製の保持器である）。また、転動体である球の材質は、表２の鋼種Ｅとした。
【００５０】
【表５】
2008138839.tif 000007
【００５１】
結果を表６，７に示す。なお、表６，７の寿命の数値は、保持器がフッ素系樹脂製である比較例２３の寿命を１とした場合の相対値で示してある。比較例２３の寿命の５倍を超えても疲労破壊が生じない場合は、回転試験を打ち切った。
【００５２】
【表６】
2008138839.tif 000008
【００５３】
【表７】
2008138839.tif 000009
【００５４】
実施例２１〜２６は、軌道輪及び転動体を構成する鋼のクロム含有量が２質量％以下であり、保持器を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても長寿命であった。実施例２１，２２は、高周波焼入れにより軌道輪の表面に硬化層が形成され、芯部は硬化されていないが、通常の炉焼入れの場合と同様に長寿命であった。
【００５５】
また、実施例２７〜３５は、軌道輪及び転動体を構成する鋼のクロム含有量が２質量％以下であり、保持器を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下であるとともに、保持器を構成する鋼のニッケル含有量が８質量％以上１４質量％以下であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下で使用されても極めて長寿命であった。そして、鋼のクロム含有量が同程度である実施例２２，２４，２６よりも格段に長寿命であった。
【００５６】
これに対して比較例２１，２２，２４は、軌道輪及び転動体を構成する鋼のクロム含有量は２質量％以下であるが、保持器を構成する鋼のクロム含有量が１１．５質量％以上２０質量％以下の範囲外であるため、比較例２３の樹脂製保持器の場合と同様に、潤滑剤に水が混入するような環境下において短寿命であった。また、比較例２５は、保持器を構成する鋼のクロム含有量は１１．５質量％以上２０質量％以下であるが、軌道輪を構成する鋼のクロム含有量が２質量％超過であるため、潤滑剤に水が混入するような環境下において短寿命であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の転動装置は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受装置として好適に使用可能である。また、自動車等のエンジン用水ポンプ軸受や圧延機用ロールネック軸受としても好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である車輪支持用転がり軸受装置の構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      車輪支持用転がり軸受装置
２      ハブ輪
３      内輪
４      外輪
５      転動体
２０ａ    第一内側軌道面
２０ｂ    第二内側軌道面
２１ａ    第一外側軌道面
２１ｂ    第二外側軌道面
【図１】
2008138839.tif 000010