(57)【要約】      （修正有）【課題】低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受を、高耐食性、低コストにて提供することである。【解決手段】低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受であって、軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する転がり軸受であって、その外輪１、内輪２及び転動体６の少なくとも一つの材質を所望な構成のステンレス鋼からなるものとした。【選択図】  図１
2004169723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込まれ、上記各軌道輪は、転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、その中に少なくとも一つの軌道溝は二つの軌道面からなり、上記各転動体は、転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、連続する転動体が交差状に配されると共に、各転動体の外径が、常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点ずつ合計二点で接触しており、
軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する転がり軸受であって、
外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つが、
重量％で、Ｃ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満および残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％であるステンレス鋼からなることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる軸受に関するものであり、産業機械、ロボット、医療機器、半導体／液晶製造装置、食品機械などに使われる。
【０００２】
【従来の技術】
一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられるものとしては、従来、クロスローラ軸受、４点接触玉軸受、３点接触玉軸受が知られている。
ところでクロスローラ軸受では、転動体がころであり、転動体と軌道輪が二箇所で線接触するので、モーメント剛性大の長所を持つ一方、トルク及びトルク変動が大きい問題がある。４点接触玉軸受又は３点接触玉軸受では、転動体が玉であり、転動体と軌道輪と四箇所又は三箇所で点接触するので、低トルク、作動円滑の長所を持つ一方、モーメント剛性が小さく、また、玉のスピンが大きく、小さなスピン摩耗性能は得られない問題がある。
以上の従来技術の問題点に鑑み、本願出願人は、低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受を先に出願した（例えば特開２００１−５０２４６、特願２００１−１８０５３５）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の軸受材料については、軸受鋼であればＳＵＪ２が、肌焼鋼であればＳＣＲ４２０相当の鋼材などがよく使用されている。また高面圧下で繰返しせん断応力を受けて用いられるため、そのせん断応力に耐えて転がり疲労寿命を確保すべく、軸受鋼は焼入・焼戻し、肌焼鋼は浸炭又は浸炭窒化処理後に焼入・焼戻しが施されてＨＲＣ５８〜６４の硬度とされている。
しかし、水や海水の混入や湿潤その他の腐食環境下において、ＳＵＪ２やＳＣＲ４２０相当の鋼材を用いたものは、早期に発錆して使用不能となる。そこで、発錆を避けるために、耐食性に優れると共に軸受に必要な硬度ＨＲＣ５８以上を有する高Ｃｒ系ステンレス軸受鋼としてマルテンサイト系のＳＵＳ４４０Ｃ等が従来よりよく使用されている。
一方、ＳＵＳ４４０Ｃなど高Ｃｒステンレス鋼においては、Ｃ，Ｃｒの含有量が多いとき、例えばＣが０．６重量％を越えて含有すると、多量のクロムとあいまって１０μｍを越える粗大な共晶炭化物が多数形成されるようになり、これらが疲労寿命、靭性、耐食性、加工性等を低下させるだけでなく、鍛造性、切削性などの加工性をも劣化させる。
ＳＵＳ４４０Ｃの以上の問題を改善するために、特開平９−２８７０５３において、新しいステンレス鋼が提案された。この新しいステンレス鋼は、マルテンサイト系ステンレス鋼の炭素の一部を耐食性向上元素の窒素で置換することにより、従来のＳＵＳ４４０Ｃ材より耐食性が改善される一方、材料中におけるクロムなど高価な合金材の添加量が少ないため、材料コストが安く、加工性も向上されることを実現した。
ところで、先に出願した低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受（例えば特開２００１−５０２４６、特願２００１−１８０５３５）については、耐食材料として、ステンレス鋼をあげているが、具体的な成分について言及していない。
一方、ＳＵＳ４４０Ｃを使う場合、耐食性が不足である一方、加工性が悪いため、要求される軸受精度を達成するには手間がかかり、コスト上昇につながる。特に、軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、軸受の寸法が、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという範囲の場合、軸受のサイズが割に大きく、断面が薄肉となるので、軸受を作るとき、軌道輪が変形しやすく、要求される軸受精度を達成するには、高いコストがかかる問題がある。
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受を、高耐食性とすると共に、低コストにて提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明がなした技術的手段は、一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込まれ、上記各軌道輪は、転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、その中に少なくとも一つの軌道溝は二つの軌道面からなり、上記各転動体は、転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、連続する転動体が交差状に配されると共に、各転動体の外径が、常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点ずつ合計二点で接触しており、軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する転がり軸受であって、その外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つが、以下のステンレス鋼からなるものとした。
ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満および残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％である。
上記ステンレス鋼を軸受材料として使用することにより、従来のＳＵＳ４４０Ｃ材より耐食性が向上される。上述の通りＷ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する軸受は、軸受のサイズが割に大きく、使用される材料が多いので、コストの安い上記構成のステンレス鋼の使用により、軸受の材料コストが低減される。また、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する軸受は、軸受の肉厚が薄いので、加工性のよい上記ステンレス鋼の使用により、加工時間が大幅に短縮され、軸受の製造コストが低減される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明転がり軸受の一実施形態を図に基づいて説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態にすぎずなんらこれに限定して解釈されるものではない。
本発明転がり軸受は、例えば産業機械、ロボット、医療機器、半導体／液晶製造装置、食品機械などにおいて使用される。
転がり軸受は、軌道輪（外輪）１の内径と、軌道輪（内輪）２の外径間に形成される軌道溝３に複数の転動体６，６…が組込まれてなる。
また、本転がり軸受は、軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在するものである。
軌道輪１，２は、夫々一体、またはそのいずれか一方あるいは双方共が幅方向の任意箇所で軸方向に二分割され、ボルト・リベット等で一体に組み立てられるものであってもよい。なお、二分割する場合で、フランジ部分がある場合には、フランジ部分の固定を二分割された軌道輪の固定作用を兼ねるものとしてもよい。この場合に、フランジの形状構造は、特に限定解釈されず、またフランジの軸方向寸法は対称でも非対称でも良く特に限定されず本発明の範囲内で設計変更可能である。また、フランジと取付け相手部品との取付け位置精度を向上するためにフランジにインローなどを造っても良い。
【０００６】
軌道溝３は、転動体６の半径よりも大きな半径の軌道面４，５により形成されている。また、少なくともいずれか一方の軌道輪１，２の軌道溝３の軌道面４，５は、夫々が転動体６の半径よりも大きな半径の二つの軌道面４ａ，４ｂ若しくは５ａ，５ｂから構成されている。
各軌道面４（若しくは４ａ・４ｂ），５（若しくは５ａ・５ｂ）の形状は、転動体６の転がりに適切な形状を有しているものであれば、断面アーチ状あるいはＶ字状等任意で、また曲線状あるいは直線状等のいずれであってもよく特に限定されるものではないが、例えば円心をクロスに配置した両円弧で形成されたゴシックアーチなどが適用される。
また、図示した本実施形態では、軌道面の交点に研削逃げを形成して、研削加工が容易になる構造としたが、研削逃げを形成せずに連続した楕円形状の軌道溝を形成することも可能である。
【０００７】
転動体６は、転がり接触面となる外径６ａが軸方向に曲率を持ち、かつ軌道面４（４ａ・４ｂ），５（５ａ・５ｂ）の夫々の半径よりも小径の半径を有する任意形状で、該転動体６は、隣接する転動体６が交差状に配されると共に、各転動体６の外径６ａが、常に一方の軌道輪１の軌道面４（４ａ・４ｂ）と他方の軌道輪２の軌道面５（５ａ・５ｂ）にて夫々一点ずつ合計二点で接触している。
例えば、図３に示す転動体６は、一組の平面（相対面）６ｂ，６ｂを有する上下切断状玉（玉の上下部分を切断して相対面６ｂ，６ｂを形成した構造のものをいう。以下同じ。）で、該平面６ｂ，６ｂに垂直する自転中心軸６ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体６，６…が組込まれると共に、各転動体６の外径６ａが、常に一方の軌道輪１の軌道面４（４ａ・４ｂ）と他方の軌道輪２の軌道面５（５ａ・５ｂ）にて夫々一点ずつの合計二点で接触している。
転動体６は、その上下の切断幅は特に限定されず、また上下の切断割合は、均等あるいは均等でないものであってもよく、本発明の範囲内で任意に選択可能である。
すなわち、転動体６の相対面６ｂ，６ｂは、対称であっても非対称であってもよくいずれも本発明の範囲内である。
【０００８】
図４は二平面が非対称である転動体の一実施形態で、本実施形態は特に高速回転の場合に用いられる。
本実施形態の転動体６は、非対称の平面（相対面）６ｂ，６ｄを有し、平面（相対面）６ｂ，６ｄの大端６ｄが軸受の内輪２に向くように配することで、転動体６の回転がより安定になり、より低トルクを実現することが出来る。
その他の構成作用効果は、図３記載の転動体６と同様でその説明は省略する。
また、転動体６は、図５に示すように、上下のいずれかを切断状として一平面を形成してなる玉状であってもよい。
尚、転動体６の全体形状、相対面６ｂ，６ｂ（６ｄ）の有無や、外径６ａにおける軸方向の曲率の大小等は、上記具体的形状に何等限定されるものではなく、本発明の範囲内において任意に変更可能である。すなわち、例えば、相対面６ｂ，６ｂに代えて、非平行状の両面を備え、該両面に垂直する自転中心軸６ｃを有するものとしてもよい。
【０００９】
また、転動体６，６…の組込みは、隣接する転動体６，６における各相対面６ｂ・６ｂ，６ｂ・６ｂに垂直する自転中心軸６ｃ，６ｃが交互に交差状となるようにするが、その交差状態は直交状・非直交状のいずれでも構わない。
転動体６の交差状に配される方式は、両方のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、転動体６が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差しなくとも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくいずれも本発明の範囲内である。
【００１０】
各転動体６，６の運動は、保持器７あるいはセパレータ（スぺーサ）９で案内される。
保持器７、セパレータ（スぺーサ）９は、転動体６を保持案内するポケット８…、あるいは溝１０，１０を夫々有する形状であれば、特に限定されるものではなく本発明の範囲内で任意に選択変更可能である。
保持器７の案内方式は特に限定されるものではなく、内輪案内でも、外輪案内でも、転動体案内でもよい。
また、保持器７の構成・形状などは特に限定されるものではなく、例えば一体型でも、幾つかの部分から形成したものでも良い。
また、保持器の材質としては、後述する軌道輪１，２あるいは転動体６の材質として使用される構成のステンレス鋼とすることもできる。なお、この保持器の材質は特に限定されず、もみぬき保持器、プレス保持器、樹脂保持器などが適宜選択されるので、例えば黄銅、鉄、ステンレス鋼などの金属や、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェリレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂に代表されるポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）および各種含ふっ素樹脂など合成樹脂が本発明範囲内で選ばれる。
例えば、図６に示す保持器７は、隣接する各転動体６，６を自転中心軸６ｃ，６ｃが夫々交差状になるように交互に組み込み可能なポケット８…を、円環体の円周上で転動体６…数量と同一数量をもって等間隔で、かつ交互に交差状に配して構成されている実施の形態である。各ポケット８…の軸方向の両側面８ａ，８ｂは、交互に平行しかつ軸受の回転軸と垂直でも平行でもなく、転動体６の接触角と同等レベルの一定の角度（傾斜状）となっている。各ポケット８…の軸方向の両側面８ａ，８ｂ間の距離は、転動体６の幅よりやや大きく構成されている。上記ポケット８の形状は、傾斜状の平行な両側面８ａ，８ｂを有すると共に、両側面８ａ，８ｂ間の距離を転動体６の幅よりもやや大きく形成されているものであれば、そのポケット全体形状は特に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で変更可能である。
なお、本実施形態では、円周上で転動体６…数量と同一数量のポケット８…が等間隔で、かつ交互に交差状に配されているが、特に限定されず、両方のなりで数が同じなら、２ケずつ交差あるいは２ケ１ケ１ケ２ケ等のように交差していても良く本発明の範囲内である。
種々の因子の影響により、回転中の転動体にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動体の姿勢が上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が大きくなったり、スムースに回転できなくなったりする可能性がある。
従って、本実施形態によれば、保持器７のポケット８が転動体６の接触角と同等レベルの一定角度と大体同じとした平行状両側面８ａ，８ｂを備え、該ポケット両側面８ａ，８ｂにより、転動体６のスピン、スキューなどによる転動体６の姿勢変化が抑えられ、軸受の姿勢保持ができるため、軸受の低トルク化を実現することができる。
【００１１】
図７に示すセパレータ９は、転動体６の直径よりも小径状で、隣接して保持する各転動体６，６を上述の通り自転中心軸６ｃ，６ｃが夫々交差状になるように保持する凹状円弧溝１０，１０を、相対面１１，１１に交差状に形成している。この円弧溝１０の曲率半径は、転動体外径６ａの曲率半径と略同一、あるいは大きいものとしてもよく任意である。
このようにセパレータ９を使用すれば軸受全体がコンパクト化できる。
【００１２】
転動体と軌道面との間における予圧の付与される状態は特に限定されず、すなわち、製造段階で予圧が付与されても付与されなくてもよくいずれも本発明の範囲内である。
また、軸受内部隙間は必要により小さくまたは負（マイナス）に設定する。
それにより軸受のより高モーメント剛性を実現できる。
【００１３】
なお、図１，２中で１４は密封板を示し、該密封板１４は、接触形シール若しくは非接触形シール、または非接触形シールドのいずれかが該当し、その形状は特に限定されるものではなく、本発明の範囲内で周知の形状のものが適宜選択される。図２中、１４ａは内輪シール溝の内底に密接して密封面となる密封板１４のシール面を示す。シールまたはシールドの材質は、特に限定解釈されていないが、ニトリルゴムまたはステンレスが好ましい。
密封板１４の配置方式は特に限定されるものではなく、必要により、両側に配置しても、片側に配置してもよく、いずれも本発明の範囲内である。密封面は外輪側でも、内輪側でも、いずれも本発明の範囲内である。
シールの形状、例えばリップ形状等は特に限定されるものではなく、密封面と線接触でも、面接触でも、いずれも本発明の範囲内である。
また、芯金の有無も自由で、必要に応じて芯金を有するタイプと有しないタイプとを使い分けるものとしても良く特に限定解釈されるものではない。
また、外輪１・内輪２のシール溝構造も特に限定されず本発明の範囲内で適宜変更可能である。
密封板１４の有無は特に限定されるものではなく、必要により設置しても、設置しなくても、いずれも本発明の範囲内である。
【００１４】
これら軌道輪（外輪）１と軌道輪（内輪）２と転動体６の材料としては、本発明にあっては、使用環境（腐食雰囲気環境）により、外輪１、内輪２、転動体６のすべてまたはその三要素のうちの少なくとも一つの材質に、以下のステンレス鋼を使用する。
ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ；０．６％未満、Ｃｒ；１０．０％以上２２．０％以下、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上２．０％以下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満および残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに、０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．３９≦Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つＣ％＋Ｎ％≧０．４５％である。
【００１５】
［Ｃ］は、基地をマルテンサイト化することにより焼入れ、焼戻し後の硬さを向上せしめて強度を増加させる元素であるが、耐食性の面からは少ないほど良い。多量に加えると製鋼時にＣｒが粗大な共晶炭化物を形成する。
その結果、基地中のＣｒ濃度が不足して十分な耐食性が得られなくなるだけでなく、転動寿命、靭性を低下させる。したがって、炭素含有量は０．６重量％未満とした。しかし、耐食性の観点からは０．５重量％未満、更に望ましくは０．４５重量％未満とする。
【００１６】
［Ｃｒ］は鋼に耐食性を与える最も必要な元素であるが、１０．０重量％に満たないと良好な耐食性が得られない。また、Ｃｒ含有量が増加すると耐食性は向上するが、必要以上に添加されるとδフェライトが生成して脆化し、靭性を劣化させるので上限を２２．０重量％とした。場合によっては、基地中のＣｒ濃度が高くなりすぎてＭｓ（マルテンサイト変態開始温度）を下げ、十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあるので、望ましくは上限を１６重量％とし、耐食性の観点から下限を１２．０重量％以上とすることが望ましい。
更に、炭素濃度によっては共晶炭化物が形成しやすくなる場合があるので、より好ましくは上限を１４重量％とする。
特に、Ｎ添加量及び未固溶炭化物量に起因して、焼入れ（サブゼロ）を行っても残留オーステナイトγＲが生じて焼入硬さが低下する場合には、望ましくは、耐食性を考慮して１１．５重量％以上１３．５重量％以下とする。
また、Ｃｒは水中や湿潤等の一般腐食環境においてはその耐食性を著しく高めるのであるが、硫酸や塩酸等の還元性酸は不動態被膜を侵す酸であり、場合によっては、Ｃｒ含有量が多いものほど腐食されやすくなることがある。
また、Ｃｒ含有量が多くなると素材の熱伝導率が小さくなり、研削性が低下する傾向にあり、素材のコストばかりか製造コストまでが上昇してしまう。
これらの場合も上限を１３．５重量％とすることが望ましい。
以上の理由により、Ｃｒ含有量は１０．０重量％以上２２重量％以下好ましくは１１．５重量％以上、１３．５重量％以下とする。
【００１７】
［Ｍｎ］は製鋼時の脱酸剤として必要な元素で０．１重量％以上添加されるが、多量に添加すると鍛造性、被削性を低下させるだけでなく、Ｓ、Ｐなどの不純物と共存して耐食性を低下させるので上限を１．５重量％とした。
なお、残留オーステナイト量が増加して十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあるので、望ましい上限は０．８重量％である。
また、窒素の添加量によっては残留オーステナイト量が著しく増加して十分な焼入れ硬さが得られなくなることがあり、好ましくは上限を０．５重量％とする。
【００１８】
［Ｓｉ］はＭｎと同じく製鋼時の脱酸剤として０．１重量％以上必要である。
さらに焼戻し軟化抵抗性を高め、転動疲労寿命を向上させるのに有効な元素であるが、多量に添加すると靭性を低下させるので上限を２．０重量％好ましくは１．０重量％以下とする。
【００１９】
［Ｓ］はＭｎ等と介在物を形成して疲労強度を低下させ、さらには耐食性をも低下させるので、鋼中不純物としてなるべく少ないほうが良い。したがって、コストとの関係で０．０３０重量％以下に制限する。
［Ｐ］は偏析しやすくＳと同様に疲労強度を低下させ、さらには耐食性を低下させるので、鋼中不純物としてなるべく少ないほうが良い。したがって、コストとの関係で０．０３０重量％以下に制限する。
【００２０】
［Ｎ］はＣと同様にマルテンサイトを強化して耐孔食性を向上させる作用があり、さらに粗大な１次共晶炭化物の形成を抑制するために０．０５重量％以上好ましくは０．０８重量％以上添加される。また、一般に、Ｖ，Ｍｏ，ＣｒあるいはＭｎ等の元素は窒素の溶解度を高めるが、通常の大気圧下での製鋼法では溶鋼中の窒素溶解度が小さいため、本発明の成分範囲においては０．２重量％以上の窒素を添加することは難しい。０．２重量％以上の窒素を添加するためには高圧窒素雰囲気下での生産設備が必要になり、コスト高となるため好ましくない。
また、大気圧下で多量の窒素を添加しようとすると、凝固過程で気泡が生じてインゴットに多量の気孔が導入されたり、窒素量によっては（０．２重量％以上）多量の残留オーステナイトが生成して焼入れ硬さが低下したりして軸受寿命のバラツキを生ずることもあるため、Ｎ含有量の範囲は０．０５重量％以上好ましくは０．０８重量％以上、且つ望ましくは０．１４もしくは０．１５重量％以下とする。
【００２１】
ここで、炭素を窒素に置き換える本願発明の意味の一つは次の通りである。
高温焼戻し（４００〜６００℃）して２次析出硬化する際に、炭化物のみのマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＧ，Ｈ鋼）では、Ｍ２３Ｃ６なる微細な金属炭化物を例にとると、炭素１原子に対し金属Ｍ（例えばＣｒ，Ｍｏ，Ｖなども同じ）の方は約４原子が基地から奪われる。これに対して本発明では炭素の一部を窒素に置き換え固溶させるので、
（炭）窒化物がＣｒＮ，Ｃｒ２Ｎ（Ｖ．Ｍｏでも同じ）となり、窒素Ｎの１原子に対して金属のＣｒは１〜２原子となる。
すなわち炭化物のみのマルテンサイト系ステンレス鋼からなる軸受の基地から奪われるＣｒの量が減少し、その分、軸受の耐食性が向上するのである。加えて、窒（炭）化物は耐食性が炭化物のみより大である。
【００２２】
［Ｃ＋Ｎ］マルテンサイト強化及び２次硬化によってＨＲＣ５８以上の表面硬度を得るためには、Ｃ＋Ｎが０．４５重量％以上必要である。
【００２３】
また、炭素、窒素あるいはＣｒ濃度によっては多量の残留オーステナイトが生成して十分な焼入れ硬さが得られなくなることがある。したがって、炭素＋窒素の総含有量は好ましくは０．６５％以下に制限される。
【００２４】
また、この成分範囲内であれば、粗大な共晶炭化物が生成したり、フェライトが生成して靭性を低下させることもない。
【００２５】
［Ｃ量とＣｒ、Ｎ量との関係］Ｃｒ含有量が高く、炭素含有量が低い場合には、δフェライトが生成して靭性を著しく低下させるのであるが、窒素添加によってδフェライトが生成する炭素濃度は低くなる。炭素濃度の下限をＣ％≧０．０４Ｃｒ％−０．８３Ｎ％−０．９３とすることによってδフェライトの生成を抑制できる。
【００２６】
また、炭素濃度の上限をＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１に限定しないと、２０μｍ以上の粗大な１次共晶炭化物が生成して、音響特性、疲労寿命を低下させる。
【００２７】
なお、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１であっても、製鋼時の凝固速度等の影響で１次共晶炭化物が５〜２０μｍ程度あるいはそれ以上に粗大化する場合もたびたび見られるが、本発明の転がり軸受に使用するステンレス鋼にあっては、共晶炭化物の粗大化を抑制する窒素を含有しているので、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１を満足すれば２０μｍ以上には粗大化しないか、あるいは全く共晶炭化物が生じないで微細な２次炭化物もしくは窒化物が析出して強度を高める。
【００２８】
例えば、特に限定はされないが、外輪１、内輪２、転動体６の全てが、上記ステンレス鋼から構成されている実施形態（第一実施形態）や、外輪１、内輪２が上記ステンレス鋼から構成され、転動体６がセラミックスから構成されている実施形態（第二実施形態）などが代表例として挙げられる。
本願発明の転がり軸受に使用するステンレス鋼は、応力集中源となる粗大な炭化物が存在しないので転動体６にセラミックスを用いても良好な寿命が得られ、さらに耐摩耗性、耐食性も良好であるため、腐食環境、潤滑不良下、例えば、水中等で使用されるような転がり軸受の適用に好ましい。
なお、セラミックスの種類は特に限定されず、アルミナ系、ジルコニア系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系など構造用セラミックスは選定可能である。
また、外輪１、内輪２、転動体６のうち、上記ステンレス鋼からなるもの以外の構成部分の表面に耐食被膜処理を実施することも可能である。耐食被膜の母材としては、特に限定されず、例えば軸受鋼、浸炭鋼、ステンレス鋼、セラミックスなどが適宜選択される。また耐食被膜は、特に限定されず、例えば金・銀・鉛のような軟質金属、二硫化モリブデン、二硫化タングステンのような層状化合物、黒鉛、ポリテトラフロロエチレンなどのふっ素樹脂、硬質クロムめっき、無電解ニッケルめっき、ふっ化低温クロム被膜、セラミックス被膜などが適宜選択される。さらに、耐食被膜は単一被膜でも、複合層被膜でもよく、いずれも本発明の範囲内である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、外輪、内輪、転動体のいずれか一つの軸受材料として上述した所望構成のステンレス鋼を使用することにより、従来のＳＵＳ４４０Ｃ材からなる軸受より耐食性が向上される。
軸受軌道部半径方向断面サイズをＷ、軸受内径をｄ、転動体直径をｄｏとしたときに、Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する軸受は、軸受のサイズが割に大きく、使用される材料が多いので、コストの安い上記構成からなるステンレス鋼の使用により、軸受の材料コストが低減され、またその効果が一般の軸受より大きい。
Ｗ≦ｄ／４、且つＷ≦２ｄｏという関係が存在する軸受は、軸受の肉厚が薄いので、加工性のよい上記構成からなるステンレス鋼の使用により、加工時間が大幅に短縮され、軸受の製造コストが低減される。
加工性の改善により、低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられるこの種の転がり軸受は、よりコンパクト、より高精度に作ることが可能となり、それにより、製品全体のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１の一部を拡大して示す縦断面図。
【図３】本発明転がり軸受に使用される転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。
【図４】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。
【図５】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。
【図６】保持器の一実施形態を示す斜視図。
【図７】セパレータの一実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１：外輪
２：内輪
６：転動体
【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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