(57)【要約】【課題】過酷な使用条件下でも耐摩耗性および耐久性に優れた転がり軸受用保持器を提供する。【解決手段】保持器１は、重量％で０．１２％以上０．２０％以下の炭素（Ｃ）と、０．１０％以上２．０％以下の珪素（Ｓｉ）と、０．１５％以上２．５％以下のマンガン（Ｍｎ）とを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる鋼材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して形成されている。【選択図】図１
2005172200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の転動体を保持するものであって、重量％で０．１２％以上０．２０％以下の炭素と、０．１０％以上２．０％以下の珪素と、０．１５％以上２．５％以下のマンガンとを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる鋼材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して形成されることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記フェライト中に混在するマルテンサイトの体積率が５０％以下であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
【請求項３】
前記フェライト中に混在するベイナイトの体積率が７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の転動体を保持する保持器に係り、特に、鋼材をプレス成形して形成される転がり軸受用保持器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のオートマチックトランスミッション（Ａ／Ｔ）等で使用されるニードル軸受には、転動体を保持するための保持器が組込まれている。このような保持器は、自己潤滑性や耐焼付性に優れた高力黄銅あるいは軟鋼を素材として用いると材料コストや加工コストの上昇を招くことから、ＳＰＣＣ材あるいはＳＰＣＤ材等の低炭素鋼板をプレス成形して形成されている。しかし、保持器素材としてＳＰＣＣ材等の低炭素鋼板を用いると、転動体を高速回転させたときに転動体との接触部に焼付が生じ、保持器の破損を招くことがある。そこで、保持器素材に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことによって、保持器の耐摩耗性および耐焼付性を向上させたものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−４９３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記文献１に記載の技術では、浸炭窒化処理の温度が低く、しかも保持器素材の合金成分に対する考慮がなされていないため、保持器素材の強度不足を招く可能性があった。特に、近年では自動車の低燃費化に伴うＡ／Ｔの多段化に伴い、転がり軸受の使用条件が益々厳しくなりつつあるため、転がり軸受の高速回転化および高負荷容量化に対応できる保持器が望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、過酷な使用条件下でも耐摩耗性および耐久性に優れた転がり軸受用保持器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】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受用保持器は、重量％で０．１２％以上０．２０％以下の炭素と、０．１０％以上２．０％以下の珪素と、０．１５％以上２．５％以下のマンガンとを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる鋼材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して形成されることを特徴とする。
本発明において、フェライト中にマルテンサイトが混在する場合はマルテンサイトの体積率を５０％以下とすることが好ましい。また、フェライト中にベイナイトが混在する場合はベイナイトの体積率を５０％以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、重量％で０．１２％以上０．２０％以下の炭素と、０．１０％以上２．０％以下の珪素と、０．１５％以上２．５％以下のマンガンとを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる鋼材を保持器素材として用い、この保持器素材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して保持器を形成することで、保持器素材のプレス成形性を損なわずに保持器の強度を高めることが可能となるので、過酷な使用条件下でも耐摩耗性および耐久性に優れた転がり軸受用保持器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明に係る転がり軸受用保持器の一実施形態を示す。同図に示される保持器１は、重量％で０．１２％以上０．２０％以下の炭素（Ｃ）と、０．１０％以上２．０％以下の珪素（Ｓｉ）と、０．１５％以上２．５％以下のマンガン（Ｍｎ）とを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる板状鋼材（以下「保持器素材」という）をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して形成されている。
ここで、保持器素材の炭素含有量の下限値を０．１２重量％とした理由は、炭素含有量が０．１２重量％を下回ると十分な強度が得られなくなるためである。また、保持器素材の炭素含有量の上限値を０．２０重量％とした理由は、炭素含有量が２．０重量％を超えると保持器素材の溶接性や成形性が低下するためである。
【０００７】
保持器素材に含まれるＳｉの含有量を０．１０重量％以上２．０重量％以下とした理由は、次のような理由からである。すなわち、Ｓｉは製鋼の脱酸剤として有効な元素であり、添加量が０．１０重量％未満ではその効果が得られないため、下限を０．１０重量％とした。また、Ｓｉは焼戻し軟化抵抗性を高める作用があり、鋼の高強度化に有効な元素であり、１．０重量％以上添加することがより好ましいが、２．０重量％を超えて添加してもその効果は飽和するばかりか、熱間での加工性が低下して製造コストの増大を招く可能性があるため、上限を２．０重量％とした。
【０００８】
保持器素材に含まれるＭｎの含有量を０．１５重量％以上２．５重量％以下とした理由は、次のような理由からである。すなわち、Ｍｎは製鋼時の脱酸剤や脱硫剤として有効な元素であり、０．１５重量％未満の添加ではその効果が得られないため、下限を０．１５重量％とした。また、Ｍｎは焼入性の向上にも有効な元素であり、母材の強度向上にも有効である。しかし、過剰に添加してもその効果は飽和するばかりか、製鋼時に著しい偏析が生じる原因となる可能性があるため、上限を２．５重量％とした。
【０００９】
また、保持器素材の組織をフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトが混在した複合組織とした理由は、次のような理由からである。すなわち、保持器素材の組織を例えばフェライトとパーライトからなる組織とした場合は、炭素含有量が高くなるとパーライト組織中の板状炭化物が粗大化し、保持器素材のプレス成形時に打ち抜き加工面の精度が低下して保持器の疲労強度を低下させてしまう可能性がある。これに対して、フェライト中にマルテンサイトやベイナイトを混在させることによって、打ち抜き加工面の精度不良による疲労強度低下を防止できるという理由から、本発明では、保持器素材の組織をフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織とした。
【００１０】
なお、フェライト中に混在するマルテンサイトまたはベイナイトの体積率が大き過ぎると降伏比が低下して保持器素材の成形性が低下するため、フェライト中にマルテンサイトが混在する場合はマルテンサイトの体積率を５０％以下とし、ベイナイトが混在する場合はベイナイトの体積率を５０％以下とすることが好ましい。
保持器素材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施す理由は、表１に示すように、浸炭処理または浸炭窒化処理を施さないものに比べ、保持器の耐摩耗性および耐久性が向上するためである。
【００１１】
【表１】
2005172200.tif 000003
【００１２】
なお、表１の「Ａ〜Ｇ」は表２に示す鋼種の主要合金成分を示している。
【００１３】
【表２】
2005172200.tif 000004
【００１４】
また、表１の「Ｉ」は保持器素材を温度：７９０℃〜８５０℃、ガス雰囲気：ＲＸガス＋Ｃ4Ｈ10の条件で浸炭処理を行い、浸炭処理後に油冷および焼戻し（焼戻温度：１６０℃〜２００℃）を施した場合を示し、同じく「ＩＩ」は保持器素材を温度：７９０℃〜８５０℃、ガス雰囲気：ＲＸガス＋Ｃ4Ｈ10＋ＮＨ4の条件で浸炭窒化処理を行い、浸炭窒化処理後に油冷および焼戻し（焼戻温度：１６０℃〜２００℃）を施した場合を示している。
【００１５】
さらに、表１の「摩耗量」は負荷：Ｐ（ラジアル荷重）／Ｃ（動定格荷重）＝０．４５、回転数：１００００ｍｉｎ-1、試験時間：２００時間、潤滑剤：ＡＴＦ（Automatic TransmissionFluid）の条件で保持器の耐久試験を行い、耐久試験後に保持器ポケット部の摩耗量を測定した結果を示している。また、表１の「○」は耐久試験後に焼付等の異常が認められなかった場合を示し、同じく「×」は耐久試験後に異常が認められた場合を示している。
【００１６】
上述のように、重量％で０．１２％以上０．２０％以下のＣと、０．１０％以上２．０％以下のＳｉと、０．１５％以上２．５％以下のＭｎとを含み、かつフェライト中にマルテンサイトまたはベイナイトを混在させた複合組織からなる鋼材をプレス成形後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して保持器を形成することで、保持器素材のプレス成形性を損なわずに保持器の強度を高めることが可能となるので、過酷な使用条件下でも耐摩耗性および耐久性に優れた転がり軸受用保持器を得ることができる。
【００１７】
なお、上述したＣ、Ｓｉ、Ｍｎの他に、組織の微細化によって加工性を向上させたり強度を向上させることのできる元素（例えばＮｉ，Ｃｕ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃａ，Ａｌ，Ｏ，Ｎｂ，Ｂ，Ｚｒ，ＲＥＭ等）を保持器素材に添加してもよい。また、上述した実施形態では本発明をラジアルニードル軸受の保持器に適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２に示すような構造のスラストニードル軸受用保持器にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る転がり軸受用保持器の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】スラストニードル軸受に使用される保持器の部分断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  保持器
【図１】
2005172200.tif 000005
【図２】
2005172200.tif 000006