(57)【要約】【課題】使用環境や潤滑環境が変化して水素の発生量が増加したとしても、水素の鋼中内部への侵入を確実に抑止して、水素脆性的な短寿命剥離を防止する。【解決手段】自動車のパワートレインおよびオルタネータ，アイドラプーリー，カーエアコン用電磁クラッチ，燃料噴射ポンプなどの周辺補機用の転がり軸受であって、内レース１ａ，外レース１ｂおよびボール１ｄのうちの少なくとも一つの部材に、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする厚さ０．１〜１５μｍの皮膜を形成した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパワートレインおよびその周辺補機に使用される転がり軸受であって、内レース，外レースおよび転動体のうちの少なくとも一つの部材に、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする厚さ０．１〜１５μｍの皮膜を形成してあることを特徴とする自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項２】
内レース，外レースおよび転動体に形成した皮膜の厚さが、固定側のレースの皮膜厚さ＋２×（駆動側のレースの皮膜厚さ＋転動体の皮膜厚さ）≦１５μｍとしてある請求項１記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項３】
皮膜を電気めっきあるいは無電解めっきにより形成してある請求項１または２に記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項４】
めっき処理を行った後の段階において、２００℃以下の温度でのベーキング処理が施してある請求項３記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項５】
めっきを施す転がり接触部の基材表面の平均微小硬度（ＨＶ（０．０２５））がＨＶ８５０以下である請求項３または４記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項６】
めっきを施す転がり接触部の基材表面のα−Ｆｅ［２１１］ピークの半価幅が６．５以上である請求項３または４記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項７】
めっきを施す転がり接触部の基材表面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａ以下である請求項３または４記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項８】
自動車パワートレインの周辺補機がオルタネータ，アイドラプーリーおよびカーエアコン用電磁クラッチのうちのいずれかである請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項９】
自動車パワートレインの周辺補機が燃料噴射ポンプである請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項１０】
トランスミッション等の自動車パワートレインの動力伝達部品を支持するのに用いられる請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【請求項１１】
自動車パワートレインとしてのベルト式無段変速機内の動力伝達部品を支持するのに用いられる請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車パワートレイン用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車パワートレイン、例えば、トランスミッション内で歯車やシャフトやプーリーなどの動力伝達部品を支持するのに用いられるほか、自動車パワートレインとしてのベルト式無段変速機内の動力伝達部品を支持するのに用いられ、さらに、オルタネータ，電磁クラッチ，アイドラプリーなどに用いられるグリース封入軸受や、燃料噴射ポンプに使用される転がり軸受などの自動車パワートレインの周辺補機に採用するのにも好適な自動車パワートレイン用転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に使われるパワートレインには、燃費の向上および高出力化を図るうえで、小型軽量化が求められている。これに伴い、上記パワートレインに使用される転がり軸受や歯車等の転動，摺動部材には、小型軽量化に加えて、高荷重および高回転といった厳しい環境下での運転が余儀なくされている。
【０００３】
例えば、オルタネータや電磁クラッチ等に使われるグリース封入軸受の場合、小型軽量化が求めらるのに加えて、エンジンからの振動を受けるため、高荷重下，高速回転下および高振動下という厳しい環境下で使用される。その結果、ＮＴＮ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｎｏ．６１や、ＮＳＫ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｎｏ．６５６に記載されているように、転走面内部に特異な形態の組織変化を伴い、短寿命で剥離するとの報告がある。
【０００４】
この短寿命剥離の原因は、ＮＴＮ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｎｏ．６１に記載されているように、高荷重下，高速回転下および高振動下という厳しい環境下での使用が転走面の鏡面摩耗を引き起こし、これによる金属新生面の形成が触媒的な役割を果たしてグリースまたは混入水分を分解し、この際に発生した水素が鋼中に侵入して、水素脆性的な剥離を招くためと考えられる。
【０００５】
この際、▲１▼炭化水素または混入水分の分解による水素原子またはイオンの発生過程→▲２▼発生した水素原子またはイオンの鋼中内部への侵入過程→▲３▼侵入した水素による材料の脆化過程を経て、転走面内部における水素脆性的な剥離を招いていると考えられる。
【０００６】
従来、上記した水素脆性的な短寿命剥離の対策としては、黒染め処理によって転動面に四三酸化鉄を形成させたもの（特開平２−１９０６１５号）や、不活性化剤を含む潤滑剤を用いて不活性化剤の反応が促進されるように転走表面が改質処理されているもの（特開２００１−２０９５８号）や、基材のＣｒの含有量を増加させて表面にＦｅＣｒＯ４等の不活性酸化膜を形成させたもの（特開平８−１７７８６４号）などがある。
【０００７】
これらの策は、転走表面に不活性皮膜を形成させ、新生面生成による触媒作用を抑制することで、炭化水素または混入水分の分解反応を起こり難くして水素の発生量を減らすこと、すなわち、前述の▲１▼の水素発生過程を改善したものである。しかし、炭化水素の分解反応に対する触媒作用は、新生面だけでなく混入水分や添加剤の分解などによって生成した酸などにも存在するため、潤滑環境によっては不活性皮膜のみでは水素の発生を完全に抑えることはできず、これらの発生した水素が鋼中へ侵入するのを阻止することは難しい。
【０００８】
また、Ａｌ，Ｎｂ，Ｎなどを鋼に添加して、オーステナイト結晶粒の微細化によって水素脆化に強い金属組織にした従来例（特開平５−２５５８０９号）がある。
【０００９】
これは結晶粒微細化により、材料の耐水素脆化性を向上させたこと、すなわち、前述の▲３▼の材料の脆化過程を改善したものである。しかし、結晶粒の微細化は、水素の侵入経路である結晶粒界の面積率を増やすことから、鋼中への水素の侵入量が増加する場合がある。
【００１０】
したがって、上記従来例では改善されていなかった前述の▲２▼の水素の侵入過程を改善して、使用環境や潤滑環境が変わって発生する水素量が増加しても、鋼中内部への水素の侵入を確実に抑止するようにすることで、水素脆性的な短寿命剥離を抑止可能な転動部材や摺動部材が必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、このような水素脆性的な短寿命剥離現象は、前述のようにオルタネータや、アイドラプーリーーなどのエンジン補機に使用されるグリース封入軸受で発生する場合があるとの報告がなされているが、これらの他のエンジン周辺補機用の転がり軸受、例えば、カーエアコン用電磁クラッチや燃料噴射ポンプなどに用いられる転がり軸受、さらには、自動車パワートレインとしてのトランスミッション内で歯車やシャフトやプーリーなどの動力伝達部品を支持したり、自動車パワートレインとしてのベルト式無段変速機内の動力伝達部品を支持したりする転がり軸受においても、上記グリース封入軸受と同様に高振動下で使用されるため、部品の小型軽量化、あるいは，大容量化の流れの中で、今後、前述の水素脆性的な現象が起こる可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっている。
【００１２】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、使用環境や潤滑環境が変化して水素の発生量が増加したとしても、水素の鋼中内部への侵入を確実に抑止することができ、その結果、水素脆性的な短寿命剥離を防止することが可能である自動車パワートレイン用転がり軸受を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受は、請求項１として、自動車のパワートレインおよびその周辺補機に使用される転がり軸受であって、内レース，外レースおよび転動体のうちの少なくとも一つの部材に、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする厚さ０．１〜１５μｍの皮膜を形成してある構成としたことを特徴としており、この自動車パワートレイン用転がり軸受の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１４】
ここで、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受がスラストころ軸受である場合は、軸側に固定されるレースを内レースとし、ハウジング側に固定されるレースを外レースとする。
【００１５】
本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受は、請求項２において、内レース，外レースおよび転動体に形成した皮膜の厚さが、固定側のレースの皮膜厚さ＋２×（駆動側のレースの皮膜厚さ＋転動体の皮膜厚さ）≦１５μｍとしてある構成とし、請求項３として、皮膜を電気めっきあるいは無電解めっきにより形成してある構成とし、請求項４として、めっき処理を行った後の段階において、２００℃以下の温度でのベーキング処理が施してある構成としている。また、請求項５として、めっきを施す転がり接触部の基材表面の平均微小硬度（ＨＶ（０．０２５））がＨＶ８５０以下である構成とし、請求項６として、めっきを施す転がり接触部の基材表面のα−Ｆｅ［２１１］ピークの半価幅が６．５以上である構成とし、請求項７として、めっきを施す転がり接触部の基材表面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａ以下である構成としている。
【００１６】
本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受は、請求項８として、自動車パワートレインの周辺補機がオルタネータ，アイドラプーリーおよびカーエアコン用電磁クラッチのうちのいずれかである構成とし、請求項９として、自動車パワートレインの周辺補機が燃料噴射ポンプである構成とし、請求項１０として、トランスミッション等の自動車パワートレインの動力伝達部品を支持するのに用いられる構成とし、請求項１１として、自動車パワートレインとしてのベルト式無段変速機内の動力伝達部品を支持するのに用いられる構成としている。
【００１７】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受は、水素の拡散係数が低いニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする厚さ０．１〜１５μｍの皮膜が軸受を構成する内レース，外レースおよびボールやころなどの転動体のうちの少なくとも一つの部材に形成されているので、ミクロな金属接触による鉄新生面の露出が抑制されると共に、炭化水素あるいは混入水分の分解等により転動中に生成した水素の鋼中内部への侵入が抑制される。つまり、ニッケルや銅という元素は、鉄に比べて水素の拡散係数が極めて低いため、表面にこれらの皮膜を形成していると、水素の拡散が表面で大幅に遅れるため、表面に水素を留めうることとなり、その結果、内部の応力が高い部位への水素の侵入が遅れて、単位時間当たりの水素の侵入量が減少することとなる。
【００１８】
ここで、コストなどとの兼ね合いから皮膜の形成部位を絞る場合には、水素脆性剥離を生じ易い部位、例えば、玉軸受では内レースか外レース（ラジアル玉軸受では少なくとも固定側のレース）または玉、ころ軸受ではころに皮膜を形成することが好ましい。
【００１９】
また、　ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする皮膜の厚さを０．１〜１５μｍが好ましいとした理由は、皮膜厚さが０．１μｍ未満の場合、使用中に皮膜が摩耗してしまい、水素侵入を遮断する皮膜の作用や鉄新生面露出を抑制する作用が長期的に得られ難くなって、十分な耐水素脆化性が得られないためである。
【００２０】
一方、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする皮膜の厚さが１５μｍを越えても耐水素脆化性は特に悪化するわけではないが、皮膜の厚さが増すのに伴って皮膜内の応力が過大になり、比較的早期に皮膜剥離が発生して、転動疲労寿命の向上にそれほど寄与しなくなるので好ましくない。とくに、ラジアル軸受の場合には、使用中の皮膜の摩耗による軸受のラジアル隙間の増大により回転精度が悪くなり、振動が増加したり騒音を招いたりして軸受の剥離寿命を低下させるので好ましくない。そして、皮膜厚さが増大するのと同時に、処理時間が長くなり、その結果、コストも高くなるので、やはり皮膜の厚さが１５μｍを越えることは好ましくない。
【００２１】
また、本発明の請求項２に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受では、内レース，外レースおよび転動体に形成された皮膜厚さの合計が、固定側のレースの皮膜厚さ＋２×（駆動側のレースの皮膜厚さ＋転動体の皮膜厚さ）≦１５μｍであることが好ましい。
【００２２】
例えば、一方向からラジアル荷重が負荷されるラジアル軸受において、固定側のレースにのみ５μｍの皮膜を形成し、使用中にそれがすべて摩滅してしまうとした場合には、摩滅するのは負荷圏側だけなので、軸受隙間は５μｍ増加する。一方、駆動側のレースまたはボールにのみ５μｍの皮膜を形成し、使用中にそれらがすべて摩滅してしまうとした場合には、どちらも回転しているのでラジアル隙間は５μｍ×２＝１０μｍ増加する。
【００２３】
したがって、固定側のレースの皮膜厚さ＋２×（駆動側のレースの皮膜厚さ＋転動体の皮膜厚さ）が１５μｍを上回ると、前述と同様に、軸受のラジアル隙間の増大によって回転精度が悪くなり、振動が増加したり騒音を招いたりして軸受の剥離寿命を低下させたりするので好ましくない。
【００２４】
なお、例えば、図１に示すように、オルタネータ１０用の軸受１の場合、固定側は外レース１ｂになり、図４に示すように、アイドラプーリー４０に使用される軸受４の場合、固定側は内レース４ａになる。
【００２５】
さらに、本発明の請求項３に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受では、皮膜を電気めっきあるいは無電解めっきにより形成するようにしているので、侵入水素を遮断する皮膜を比較的簡便な処理で形成し得ることとなり、汎用性および量産性に優れた好ましいものとなる。
【００２６】
さらにまた、より好ましい実施態様としての本発明の請求項４に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受では、めっき処理を行った後の段階において、２００℃以下の温度でのベーキング処理を施すようにしていることから、電気めっきあるいは無電解めっきの際に基材もしくは皮膜内に侵入した水素、および、粗材熱処理（例えば浸炭焼入れ）の際に基材に侵入した水素が放出される。ここで、ベーキング処理時の温度を２００℃よりも高くすると、ベーキングによる脱水素量は増加するものの、基材が高温保持により軟化する場合がある。したがって、ベーキング処理時の温度を２００℃以下とすることにより、脱水素効果を維持しつつ、基材軟化を阻止する。上記ベーキング処理は真空炉にて行うのがより好ましく、これにより脱水素効果が更に高まることとなる。
【００２７】
さらにまた、より好ましい実施態様としての本発明の請求項５〜７に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受では、めっきを施す転がり接触部の基材表面の平均微小硬度（ＨＶ（０．０２５））がＨＶ８５０以下、α−Ｆｅ［２１１］ピークの半価幅が６．５以上、めっきを施す転がり接触部の基材表面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａ以下とすることで、皮膜−基材間の密着性が向上して、水素の侵入抑止効果が高まることとなり、その結果、水素脆性的な剥離が抑止されることとなって好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１および２に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、上記した構成としているので、使用環境や潤滑環境が変化して水素の発生量が増加したとしても、ミクロな金属接触による鉄新生面の露出を抑えることで、水素の鋼中内部への侵入を確実に阻止することができ、その結果、水素脆性的な短寿命剥離を防止することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００２９】
本発明の請求項３に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、上記した構成としたから、比較的簡単な処理を行うことで、侵入水素を遮断する皮膜を形成することができ、汎用性および量産性の向上をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００３０】
本発明の請求項４に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、上記した構成としたため、電気めっきあるいは無電解めっきの際に基材や皮膜内に侵入した水素、および、粗材熱処理（例えば浸炭焼入れ）の際に基材に侵入した水素を放出することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされ、本発明の請求項５〜７に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受では、上記した構成としたため、皮膜−基材間の密着性を向上させて、水素の侵入抑止効果を高めることができ、その結果、水素脆性的な剥離を効率的に抑止することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００３１】
本発明の請求項８に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、エンジン周辺補機、すなわち、オルタネータ，アイドラプーリーおよびカーエアコン用電磁クラッチの厳しい環境下での運転を不具合なく円滑に行わせることができ、本発明の請求項９に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、エンジン周辺補機、すなわち、燃料噴射ポンプの厳しい環境下での運転をスムーズに行わせることが可能であり、本発明の請求項１０に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、動力伝達部品の小型化および大容量化を実現可能であり、本発明の請求項１１に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受によれば、ベルト式無段変速機のユニットの小型化および大容量化を実現することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００３２】
【実施例】
以下に、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受の実施例を説明し、その有用性を比較例と対比して示す。なお、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受の各測定値は以下の方法で得られた測定値を用いた。
【００３３】
［皮膜厚さ測定方法］
作成した試料の皮膜厚さは、皮膜形成部の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いた観察により定量する。
【００３４】
［皮膜のりん含有量測定方法］
作成した試料の皮膜のリン含有量は、市販の蛍光Ｘ線分析装置を用いて定量する。リンの含有量が既知でかつ含有量の異なる複数個のサンプルを測定し、この際、各々の強度から強度−含有量の検量線を作成する。同様の条件で本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受を適当なサイズに切り出して測定し、この測定強度を前述の検量線に基づいてリン含有量に換算する。
【００３５】
［基材表面の微小硬度］
めっきを施す転がり接触部の基材表面の微小硬度は、めっき後にめっきを施した転動部を切出して、その断面から測定した。測定は、マイクロビッカ−ス硬さ測定装置を用いて、押し付け荷重２５ｇ（＝ＨＶ（０．０２５））で行った。測定位置は、基材表面（＝めっき界面）から深さ５〜１０μｍの位置で数点測定し、その平均値を基材表面の平均微小硬度と定義した。
【００３６】
［基材表面のα−Ｆｅ［２１１］ピーク半価幅及び基材表面の圧縮残留応力］
めっきを施す転がり接触部の基材表面のα−Ｆｅ［２１１］ピークの半価幅及び圧縮残留応力の測定は、微小部Ｘ線応力測定装置を用いて行った。測定は、電解研磨により基材表面（＝めっき界面）から深さ１０μｍの位置まで研磨し、その面での測定値をα−Ｆｅ［２１１］ピーク半価幅及び圧縮残留応力と定義した。なお、圧縮残留応力は円周方向応力を用いた。
【００３７】
次に、本発明に係る自動車パワートレイン用転がり軸受の製造方法について説明する。
【００３８】
市販の材質ＳＵＪ２製の深溝玉軸受（図１，図９参照）およびスラストころ軸受（図３参照）を用いて、下記条件により種々の皮膜を形成させた。
【００３９】
［ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする皮膜の作成条件］
１）皮膜を施す基材：転がり軸受のレース面，玉およびころ
２）めっき浴の組成：
Ａ．ストライクめっき浴（Ｎｉ系）
塩化ニッケル　　　　２００ｇ／Ｌ
塩酸　　　　　　　　８０ｇ／Ｌ
ほう酸　　　　　　　３０ｇ／Ｌ
ｐＨ　　　　　１以下
めっき浴温度　　　　５０〜５５℃
電流密度　　　　　　０．１〜１０Ａ／ｄｍ２
Ｂ．電気めっき浴（Ｎｉ系）
６０％スルファミン酸
ニッケル　　　　　　８００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル　　　　１５ｇ／Ｌ
ほう酸　　　　　　　４５ｇ／Ｌ
サッカリンソーダ　　５ｇ／Ｌ
５０％次亜リン酸　　０または１ｇ／Ｌ
ｐＨ　　　　　　４〜５
めっき浴温度　　　　５５〜６０℃
電流密度　　　　　　１〜１０Ａ／ｄｍ２
Ｃ．無電解めっき浴（Ｎｉ系）
塩化ニッケル　　　　１６ｇ／Ｌ
次亜リン酸ナトリウム２４ｇ／Ｌ
コハク酸ナトリウム　１６ｇ／Ｌ
リンゴ酸　　　　　　１８ｇ／Ｌ
ジエチルアミン　　　１０ｇ／Ｌ
ｐＨ　　　　　　５〜６
めっき浴温度　　　　９０〜９５℃
【００４０】
［銅（Ｃｕ）を主成分とする皮膜の作成条件］
Ｄ．電気めっき浴（Ｃｕ系）
シアン化第一銅　　　６０ｇ／Ｌ
シアン化ナトリウム　７５ｇ／Ｌ
炭酸ナトリウム　　　３０ｇ／Ｌ
ｐＨ　　　　　　１２〜１３
めっき浴温度　　　　５０〜６０℃
電流密度　　　　　　２〜５Ａ／ｄｍ２
Ｅ．無電解めっき浴（Ｃｕ系）
硫酸銅　　　　　　　１０ｇ／Ｌ
ロッセル塩　　　　　５０ｇ／Ｌ
水酸化ナトリウム　　１０ｇ／Ｌ
ホルマリン（３７％）１０ｇ／Ｌ
安定剤　　　　　　　微量
ｐＨ　　　　　　１１〜１３
めっき浴温度　　　　室温
【００４１】
＜深溝玉軸受（ラジアル軸受）＞
（実施例１〜６，８，比較例２）
転がり軸受１の固定側の外レース１ｂまたは駆動側の内レース１ａのベアリング溝部１ｃに、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするストライクメッキ（上記Ａの浴を使用）を施した後、電気めっき法（上記Ｂの浴を使用）にてＮｉを主成分とする皮膜を形成した。
【００４２】
なお、電気めっき法にてＮｉを主成分とする皮膜を形成する際のめっき浴（上記Ｂの浴）として、実施例８および比較例２では、５０％次亜リン酸を１ｇ／Ｌ添加した浴を使用し、実施例１〜６では、５０％次亜リン酸を添加しないめっき浴を使用した。また、実施例６では、めっきの後、真空炉にて１３０℃×２０時間のベーキング処理を実施した。
【００４３】
（実施例２．１，２．２，２．３）
この際、基材表面の品質（微小硬度，半価幅及び圧縮残留応力）の影響を確認するために、外レースに微粒子ショットピーニングを施した後、再度研磨仕上を施した外レースにＮｉめっきを施した試料（実施例２．２及び２．３）を用意し、微粒子ショットピーニングを施していない試料（実施例２及び２．１）とともに、実施例２と同様のめっき処理を施した。各実施例におけるそれぞれの試料の基材表面品質を表２に示す。
【００４４】
（実施例７）
転がり軸受１の固定側の外レース１ｂおよび駆動側の内レース１ａのベアリング溝部１ｃに、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするストライクメッキ（上記Ａの浴を使用）を施した後、無電解めっき法（上記Ｃの浴を使用）にてＮｉを主成分とする皮膜を形成した。
【００４５】
（実施例９〜１１，比較例３）
転がり軸受１の固定側の外レース１ｂまたは駆動側の内レース１ａのベアリング溝部１ｃに、銅（Ｃｕ）を主成分とするめっき皮膜を形成した。このＣｕめっきの形成に際し、実施例９，１０，比較例３では、電気めっき法（上記Ｄの浴を使用）を採用し、実施例１１では、無電解めっき法（上記Ｅの浴を使用）を採用した。また、実施例１０では、めっきの後、真空炉にて１３０℃×２０時間のベーキング処理を実施した。なお、本実施例では、レースに皮膜を形成したが、転動体（玉）が剥離する場合には、この転動体に皮膜を形成してもよい。
【００４６】
（比較例１）
めっき処理を施さない試料を用意した。
【００４７】
＜スラストころ軸受＞
（実施例１’，２’，４’，比較例２’）
スラストころ軸受２のころ２ｄに、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするストライクメッキ（上記Ａの浴を使用）を施した後、電気めっき法（上記Ｂの浴を使用）にてＮｉを主成分とする皮膜を形成した。
【００４８】
なお、電気めっき法にてＮｉを主成分とする皮膜を形成する際のめっき浴（上記Ｂの浴）として、実施例４’および比較例２’では、５０％次亜リン酸を１ｇ／Ｌ添加した浴を使用し、実施例１’，２’では、５０％次亜リン酸を添加しないめっき浴を使用した。また、実施例１’では、めっきの後、真空炉にて１３０℃×２０時間のベーキング処理を実施した。
【００４９】
（実施例３’）
スラストころ軸受２のころ２ｄに、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするストライクメッキ（上記Ａの浴を使用）を施した後、無電解めっき法（上記Ｃの浴を使用）にてＮｉを主成分とする皮膜を形成した。
【００５０】
（実施例５’，６’，７’，比較例３’）
スラストころ軸受２のころ２ｄに、銅（Ｃｕ）を主成分とするめっき皮膜を形成した。このＣｕめっきの形成に際し、実施例５’，６’，比較例３’では、電気めっき法（上記Ｄの浴を使用）を採用し、実施例７’では、無電解めっき法（上記Ｅの浴を使用）を採用した。また、実施例５’では、めっきの後、真空炉にて１３０℃×２０時間のベーキング処理を実施した。なお、本実施例では、ころに皮膜を形成したが、レースが剥離する場合には、このレースに皮膜を形成してもよい。
【００５１】
（比較例１’）
めっき処理を施さない試料を用意した。
【００５２】
＜ベルト式無段変速機＞
（実施例１’’）
図７に示すように、ベルト式無段変速機６０において、プーリーを支持する転がり軸受１の固定側の外レース１ｂおよび駆動側の内レース１ａのベアリング溝部１ｃに、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするストライクメッキ（上記Ａの浴を使用）を施した後、電気めっき法（上記Ｂの浴を使用）にてＮｉを主成分とする皮膜を形成した。なお、本実施例では、レースに皮膜を形成させたが、転動体（玉）が剥離する場合には、この転動体に皮膜を形成してもよい。
【００５３】
次に、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受の評価方法について説明する。
【００５４】
本実施例では、３種類の軸受を用いて、下記の２種類の評価を行った。
【００５５】
▲１▼深溝玉軸受（エンジン補機としてのオルタネータ用軸受を模擬）
図１に示す深溝玉軸受（６３０３タイプ）１を具備したオルタネータ１０を、図２に示すように、ベンチ２０の水平方向に移動可能な台２１に固定し、駆動モータ２２の出力を中間プーリー２３およびベルト２４，２５を介してオルタネータ実機１０のプーリー１１に伝達することで急加減速試験を行った。矢印方向の軸荷重約１．８ｋＮを負荷した状態でプーリー１１の回転数を数秒間で２０００ｒｐｍ→１４０００ｒｐｍ→２０００ｒｐｍに変化させる急加減速を繰返しながら評価した。また、転動疲労寿命は、振動センサにて検知し、フロント側軸受の固定輪または駆動輪のベアリング溝部がフレーキングに至るまでの試験時間を寿命とした。
【００５６】
▲２▼スラストころ軸受（エンジン補機としての燃料噴射ポンプ用ころ軸受を想定）図４に示すように、エンジンオイル中に水分を加えて作成した約１０００ｐｐｍの水分を含む潤滑油Ｏ中において、この潤滑油Ｏを充填した潤滑油容器Ｃの底面にころ軸受（ＮＳＫ製ＦＮＴＡ−２５４２Ｃ）２をセットし、図示上側に位置する内レース２ａにスラスト試験機３０の回転軸３１の押圧盤３２を当接させて、図示矢印方向の荷重（５８８０Ｎｍ）を負荷しつつ１０００ｒｐｍで回転軸３１を回転させてころ軸受２の転動試験を行った。また、転動疲労寿命は、振動センサにて検知し、ころがフレーキングに至るまでの試験時間を寿命とした。
【００５７】
▲３▼ベルト式無段変速機（動力伝達部品を支持する転がり軸受）
図７に示すように、ベルト式無段変速機６０のＣＶＴ部はプライマリープーリー６１と、セカンダリープーリー６２と、スチールベルト６３を具備しており、プライマリープーリー６１およびセカンダリープーリー６２に対するスチールベルト６３の接触半径を無段階に切り替えることによって変速するようになっている。このＣＶＴ部を組み込んだボックス試験機を用いてボックス耐久試験を行った。試験条件は下記の通りである。
【００５８】
入力回転数：４０００ｒｐｍ
入力トルク：３０ｋｇｆｍ
ギヤ比：１．０
オイル：日産ＣＶＴフルードＮＳ−１
転がり軸受の寿命を評価するために、その他の部品については定期的に交換して転がり軸受が剥離する寿命を評価した。
【００５９】
表１，４，６に、上記試験条件にて評価した本実施例および比較例における軸受の転動疲労寿命試験結果の一覧を示す。なお、表１，４，６に、試験前に調べた本実施例および比較例に係わる軸受の皮膜特性値を合わせて示す。上記試験条件にて評価した剥離は、表１，６では全て外レースに発生し、表４では全てころに発生した。
【００６０】
また、図８および図９に、深溝玉軸受の剥離部近傍における転がり方向断面の組織写真を示す。
【００６１】
図８の写真は長寿命の試料に観察され、内部でやや黒く腐食される組織が確認されるだけで白色組織は存在しない。一方、図９の写真は短寿命の試料に観察され、いびつな形態の白色組織が確認された。これらの２種類の組織変化はスラストころ軸受の剥離部近傍にも同様の傾向で確認された。表１，４，６には、組織変化形態を転動疲労試験結果と合わせて示しており、前述の黒く腐食される組織の場合をＤＥＣと記し、白色組織の場合を水素脆性型と記す。
【００６２】
表３，５に、組織変化形態の異なる転動疲労試験後の試料から転動部を切り出し、鋼中の拡散性水素量を測定した結果を示す。なお、測定は昇温脱離ガス分析装置（日本真空技術（株）ＵＰＭ−ＳＴ−２００Ｒ型）を用いて行い、加熱温度４００℃以下にて放出された水素量を拡散性水素量とした。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
【表２】
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【００６５】
【表３】
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【００６６】
【表４】
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【００６７】
【表５】
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【００６８】
【表６】
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【００６９】
表３，５より、短寿命でフレーキングを生じた場合、長寿命品に比べて水素侵入量が多いことがわかる。これにより、いびつな形態の白色組織を伴う短寿命剥離は侵入水素が起因となった水素脆性的な剥離形態であるといえる。つまり、侵入水素を抑制することで組織変化形態が水素脆性型からＤＥＣ型にシフトし、長寿命化することが考えられる。
【００７０】
表１，４，６に示すように、転動疲労寿命試験の結果、表面に水素遮断層として作用するＮｉまたはＣｕの皮膜を設けた本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受は、ＤＥＣ型の組織変化形態を呈しており、比較例の軸受に対して、大幅に転動疲労寿命が向上していることが実証された。
【００７１】
また、表２に示すように、めっきを施す基材表面の品質をＨＶ８５０以下、半価幅６．５以上、圧縮残留応力１０００ＭＰａ以下とすることで、さらに長寿命化が図れることが実証された。
【００７２】
上記した実施例では、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受を図１に示す自動車パワートレイン周辺補機であるオルタネータ１０用の軸受とした場合，図３に示す同じく自動車パワートレイン周辺補機である燃料噴射ポンプ１５用のスラストころ軸受とした場合および図９に示す自動車パワートレインであるベルト式無段変速機用の軸受とした場合を示したが、これに限定されるものではなく、本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受を図５に示すアイドラプーリー４０用の軸受４としたり、図６に示すカーエアコン用電磁クラッチ５０の軸受５としたり、エンジンやトランスミッションやファイナルドライブなどの自動車パワートレインの動力伝達部品を支持する転がり軸受とすることができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受の一実施例を示すオルタネータ実機に組み付けた状態の断面説明図（ａ）および深溝玉軸受の拡大断面説明図（ｂ）である。
【図２】図１のオルタネータに組み付けた深溝玉軸受の急加減速試験を行うベンチの概略説明図である。
【図３】本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受の他の実施例を示す燃料噴射ポンプに組み付けた状態の断面説明図である。
【図４】図３の燃料噴射ポンプに組み付けたスラストころ軸受に対してスラスト試験機を用いて転動試験を行う際の概略断面説明図である。
【図５】本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受をアイドラプーリーに組み付けた状況を示す断面説明図である。
【図６】本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受をカーエアコン用電磁クラッチに組み付けた状況を示す断面説明図である。
【図７】本発明に係わる自動車パワートレイン用転がり軸受をベルト式無段変速機に組み付けた状況を示す断面説明図である。
【図８】急加減速試験後の深溝玉軸受の剥離部近傍における転がり方向断面組織（白色組織なし）を示す写真である。
【図９】急加減速試験後の深溝玉軸受の剥離部近傍における転がり方向断面組織（白色組織あり）を示す写真である。
【符号の説明】
１　深溝玉軸受（自動車パワートレイン用転がり軸受）
１ａ，２ａ　内レース
１ｂ，２ｂ　外レース
１ｄ　ボール（転動体）
２　スラストころ軸受（自動車パワートレイン用転がり軸受）
２ｄ　ころ（転動体）
１０　オルタネータ
１５　燃料噴射ポンプ
４０　アイドラプーリー
５０　カーエアコン用電磁クラッチ
６０　ベルト式無段変速機
【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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