(57)【要約】【課題】ベルト式無段変速機のプーリ軸を支持するラジアル玉軸受において、高温環境下で使用しても硬さ及び寸法安定性を確保し、軸受寿命を長くする。【解決手段】転がり軸受６ａの内輪及び外輪を、質量比で、Ｃが０．３〜０．６％、Ｓｉが０．５〜２．０％、Ｍｏが０．５〜１．５％、ＳｉとＭｏとが合計で１．６％以上含まれる合金鋼で形成した。そして、この合金鋼で形成された内輪及び外輪の軌道面をなす表層部の残留オーステナイト量を１２体積％以下で、前記表層部の炭素含有率を０．８〜１．２質量％とする。【選択図】        図１
2005076651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくとも一つは、質量比で、Ｃが０．３〜０．６％、Ｓｉが０．５〜２．０％、Ｍｏが０．５〜１．５％、ＳｉとＭｏとが合計で１．６％以上含まれる合金鋼を所定形状に加工した後、浸炭又は浸炭窒化処理と焼入れ処理と２００〜４００℃での高温焼戻し処理とを施すことにより、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が１２体積％以下で、前記表層部の炭素含有率が０．８〜１．２質量％となっていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくとも一つは、質量比で、Ｃが０．３〜０．６％、Ｓｉが０．５〜２．０％、Ｍｏが０．５〜１．５％、ＳｉとＭｏとが合計で１．６％以上含まれる合金鋼を所定形状に加工した後、浸炭又は浸炭窒化処理と焼入れ処理と２４０〜４００℃での高温焼戻し処理とを施すことにより、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が６体積％以下で、前記表層部の炭素含有率が０．８〜１．２質量％となっていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
前記合金鋼は、Ｃｒが０．５〜３．０％の範囲で含まれ、残部がＦｅ及び不可避不純物であ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。
【請求項４】
前記表層部の窒素含有率が、０．５質量％以下となっていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が内設された空隙部は、シールド部材又はシール部材で密封されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【請求項６】
ベルトが巻き付けられたプーリと、当該プーリの回転軸を支持する軸受と、を備えたベルト式無段変速機において、
前記軸受は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の転がり軸受であることを特徴とするベルト式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のベルト式無段変速機のプーリ軸を支持する用途に好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト式無段変速機は、自動変速機の変速機構として、ベルト駆動のプーリの半径を連続的に変える機構を有するものである。例えば図４に示すように、平行に配置された入力軸（駆動軸）１と出力軸（従動軸）２にそれぞれプーリ３，４が設けられており、これらのプーリ３，４間に金属製のベルト５が巻き付けてある。このベルト５は、厚さ０．２ｍｍ程度の薄板を１０枚程度重ねた構造の２条のリング５１に、多数の薄い（厚さ２ｍｍ程度の）摩擦片５２を取り付けた構造となっており、この摩擦片５２が押し合う時の押力で動力を伝えるものである。
【０００３】
このベルト５を介して、入力軸プーリ（プライマリプーリ）３から出力軸プーリ（セカンダリプーリ）４に駆動力の伝動がなされる。両プーリ３，４は、各軸１，２に固定された固定円錐板３１，４１と、油圧機構によって軸方向に移動可能な可動円錐板３２，４２とで構成され、両円錐板３２，４２によってＶ字状のプーリ溝が形成されている。
【０００４】
これらのプーリ３，４の各可動円錐板３２，４２を軸方向に移動して溝幅を変え、ベルト５がプーリ３，４に接触する位置（プーリの有効回転半径）を変更することで、変速比を無段階に変えることができる。例えば、入力軸プーリの溝幅を縮小するとともに出力軸プーリの溝幅を拡大すれば、入力軸プーリの有効回転半径は小さくなり、出力軸プーリの有効回転半径は大きくなるため、大きな変速比が得られる。
【０００５】
各プーリ３，４の固定円錐板３１，４１が一体化された軸部（プーリ軸）３１ａ，４１ａは、ラジアル玉軸受６，７により支持されている。これらのプーリ軸３１ａ，４１ａは、軸出力を後段に伝達する際に、反力としてスラスト荷重を受ける。そのため、このスラスト荷重によって各ラジアル玉軸受６，７が軸方向に変位して、入力軸プーリ３と出力軸プーリ４とで溝幅方向の中心がずれる（所謂「芯ずれ」が生じる）ことを防止する必要がある。前記芯ずれが大きくなると、ベルト９が蛇行してリング５１と摩擦片５２とが不適切に接触することで損傷に至る場合もあるし、ラジアル玉軸受６，７にすべりが生じて発熱量が大きくなる場合もある。
【０００６】
この対策として、特許文献１には、プーリ軸を支持する玉軸受について、内輪及び外輪の軌道溝の曲率半径（Ｒ）のボール直径（Ｄ）に対する比（Ｒ／Ｄ）を、通常の標準設計値（０．５３）よりも小さくすること（内輪で５０．１〜５０．９％、外輪で５０．１〜５１．９％）が記載されている。この比（Ｒ／Ｄ）が小さいほどスラスト荷重によって玉軸受が軸方向にずれ難いため、前述のプーリ間の芯ずれは生じ難くなる。
【０００７】
一方、ベルト式無段変速機の潤滑油としては、トルクコンバータ、歯車機構、油圧機構、湿式クラッチ等を円滑に作動させて動力を伝達するために、トラクション係数の高い自動変速機用潤滑油（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）や無段変速機用潤滑油（ＣＶＴＦ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）などの専用油が使用されている。
【０００８】
これらの潤滑油中で使用される転がり軸受の場合には、軌道輪と転動体との間に生じる接線力が増大し、通常の接触面圧が最も大きい接触楕円中心部（軌道溝の溝幅方向の中心部）から離れた部位、つまり、ＰＶ値（接触面圧と速度との積）が最も大きくなる部位で潤滑膜が破壊され、金属接触の頻度が高くなることにより、発熱が起こることが多い。
【０００９】
特に、近年、２．５Ｌを超える大型のエンジンに適用可能なベルト式無段変速機が切望されているが、このようなベルト式無段変速機に使用される転がり軸受の場合には非常に高いトルクがかかり、発熱が起こりやすくなると推測される。また、ベルトが樹脂製の乾式ベルト式無段変速機に使用される転がり軸受の場合には、ベルトによるトルクの伝達が無給油環境下で行われることから油潤滑が困難であるため、グリース潤滑されるが、油潤滑の場合と比べて発熱が起こりやすい。
【００１０】
このような発熱は、軸受の硬さの低下や残留オーステナイトの分解の要因となる。したがって、ベルト式無段変速機に適用される転がり軸受では、高温環境下での硬さの維持及び寸法安定性が必要となる。また、ベルト式無段変速機で適用される転がり軸受では、上述した高温環境下での問題に加え、厳しい潤滑条件で使用されることに起因するピーリング疲労も問題となっている。
【００１１】
この対策として、特許文献２には、内輪及び玉の全体の残留オーステナイト量を５％以下とし、且つ、内輪又は外輪の軌道面の残留オーステナイト量を１０％以上とした４点接触玉軸受を用いることが記載されている。ここでは、全体の残留オーステナイト量を５％以下とすることにより、発熱時の殘留オーステナイトの分解による寸法変化を小さくするとともに、軌道面の残留オーステナイト量を１０％以上とすることにより、表面疲労を抑制している。
【００１２】
【特許文献１】
特公平８−３０５２６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２９２８５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、ベルト式無段変速機のベルトの耐久性を高めるためになされたものであるため、プーリの回転軸を支持する転がり軸受の寿命については言及されていない。
また、上述した特許文献２に記載の技術は、高温環境下での組織変化に対する抵抗性を有するものではないため、高温での硬さ低下及び寸法安定性劣化を起因とする摩耗やピーリング疲労など、ベルト式無段変速機特有の疲労を抑制する点では未だ改善の余地があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温環境下での硬さ及び寸法安定性を確保することで、ベルト式無段変速機に好適に用いることができる長寿命な転がり軸受を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくとも一つは、質量比で、Ｃが０．３〜０．６％、Ｓｉが０．５〜２．０％、Ｍｏが０．５〜１．５％、ＳｉとＭｏとが合計で１．６％以上含まれる合金鋼を所定形状に加工した後、浸炭又は浸炭窒化処理と焼入れ処理と２００〜４００℃での高温焼戻し処理とを施すことにより、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が１２体積％以下で、前記表層部の炭素含有率が０．８〜１．２質量％となっていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１５】
本発明はまた、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくとも一つは、質量比で、Ｃが０．３〜０．６％、Ｓｉが０．５〜２．０％、Ｍｏが０．５〜１．５％、ＳｉとＭｏとが合計で１．６％以上含まれる合金鋼を所定形状に加工した後、浸炭又は浸炭窒化処理と焼入れ処理と２４０〜４００℃での高温焼戻し処理とを施すことにより、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が６体積％以下で、前記表層部の炭素含有率が０．８〜１．２質量％となっていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１６】
本発明の転がり軸受によれば、内輪、外輪、及び転動体の少なくとも一つを、上記特定の合金鋼で形成するとともに、転がり面の残留オーステナイト量及び炭素含有率を上記構成にすることにより、高温環境下で使用される場合であっても硬さ及び寸法安定性を確保することができるようになるため、寿命を長くすることができる。
【００１７】
また、本発明の転がり軸受において、前記合金鋼は、Ｃｒが０．５〜３．０％の範囲で含まれ、残部がＦｅ及び不可避不純物であることが好ましい。
さらに、本発明の転がり軸受において、窒素含有率が、０．５質量％以下となっていることが好ましい。これによれば、転がり軸受の耐摩耗性及び耐焼付き性をさらに向上させることができるため、寿命をさらに長くすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の転がり軸受において、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が内設された空隙部は、シールド部材又はシール部材で密封されていることが好ましい。これによれば、転がり軸受内部に摩耗金属粉などが混入することを防止できるようになるため、転がり軸受の寿命をさらに長くすることができる。
【００１９】
本発明はさらに、ベルトが巻き付けられたプーリと、当該プーリの回転軸を支持する軸受と、を備えたベルト式無段変速機において、前記軸受は、本発明の転がり軸受であることを特徴とするベルト式無段変速機を提供する。
本発明のベルト式無段変速機によれば、高温環境下で使用されても長寿命な転がり軸受でプーリの回転軸を支持しているため、耐久性を長期間保持することができる。
【００２０】
なお、本発明の転がり軸受における「転がり面」とは、内輪及び外輪の軌道面や、転動体の転動面を示す。また、「表層部」とは、表面から２０μｍの深さまでの部分を示す。さらに、「残留オーステナイト量」及び「炭素含有率」、並びに「窒素含有率」は、いずれも研削仕上げ後の完成状態における転がり面での値を示す。
【００２１】
以下、本発明における各数値限定の臨界的意義について説明する。
〔Ｃ：０．３〜０．６質量％〕
Ｃ（炭素）は、焼入れ、焼戻し後の硬さを向上させるために必要な元素である。Ｃが０．３％未満であると、軸受として使用する際に剪断応力が働く深さまで必要な硬さとするために、浸炭又は浸炭窒化処理の時間を長くする必要があり、熱処理生産性が低下するとともに、コスト的に不利になる。一方、Ｃの含有量が０．６％を超えると、表層部だけでなく芯部まで殘留オーステナイト量が多くなってしまうため、高温環境下での寸法安定性が阻害される場合がある。また、素材の段階で巨大な炭化物が発生するため、機械加工性及び靱性が低下する。
【００２２】
〔Ｓｉ：０．５〜２．０質量％〕
Ｓｉ（珪素）は、高温での殘留オーステナイトの分割を遅延させ、組織を安定化させるとともに、焼戻し軟化抵抗性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｓｉを０．３％以上含有させる必要がある。しかし、含有量が多すぎると、機械的強度の低下、被削性の低下、及び浸炭窒化性が低下するため、その上限を２．０％以下とする。
【００２３】
〔Ｍｏ：０．５〜１．５質量％〕
Ｍｏ（モリブデン）は、上述したＣｒ以上の優れた固溶強化能を有し、且つ、焼戻し軟化抵抗性の向上に有効な元素である。また、Ｍｏは、高温でも微細な炭化物を形成することができる元素であるため、高温で十分な硬さを得るために必須の元素である。この効果を得るためには、Ｍｏを０．５％以上含有させる必要がある。しかし、含有量が多すぎると、機械的強度の低下、被削性の低下、及び浸炭窒化性が低下するため、その上限を１．５％以下とする。
【００２４】
〔ＳｉとＭｏとの合計の含有量：１．６質量％以上〕
ベルト式無段変速機のプーリ軸を支持する軸受として使用される材料には、高温での優れた寸法安定性と高硬度であることが要求される。したがって、高温での寸法安定性が得られるＳｉと、高硬度が得られるＭｏとを複合して添加することが必須条件となる。本発明者らは、ＳｉとＭｏとの両者の性能向上の効果を十分に引き出すために、合金鋼中に含まれるＳｉとＭｏとの合計の含有量を１．６％以上とする必要があることを見出した。
【００２５】
〔浸炭又は浸炭窒化処理、焼入れ処理、及び高温での焼戻し処理について〕
合金鋼からなる素材の表面近傍に圧縮残留応力を生じさせることにより、耐ピーリング性が向上することが知られている（例えば、特開平５−２８８２５７号公報参照）。本発明では、中炭素合金鋼及び中炭素合金鋼に浸炭又は浸炭窒化処理を施すことにより、表面近傍に炭素含有率の勾配を設け、表面の圧縮残留応力を付与することで耐ピーリング性の向上を図った。
【００２６】
すなわち、本発明の合金鋼に、浸炭又は浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、高温での焼戻し処理とを施すことにより、表層部に圧縮残留応力を付与できるとともに、表層部の残留オーステナイト量を少なくすることが可能となる。残留オーステナイトは、高温環境下でマルテンサイトに変態し、この変態時に寸法変化が生じるため、軸受の内輪及び外輪の隙間を減少させ、ピーリング疲労を増大させる起因となる。このため、高温での焼戻し処理を行うことにより、残留オーステナイト量が最も多く存在する表層部において１２体積％以下、より好ましくは６体積％以下とする。この焼戻し温度は、表層部の残留オーステナイト量を１２％以下とするには２００〜４００℃とするのが好ましく、表層部の残留オーステナイト量を６％以下とするには２４０〜４００℃とするのが好ましい。
【００２７】
〔転がり面をなす表層部の炭素含有率：０．８〜１．２質量％〕
軸受として十分な転がり疲労強度を得るためには、合金鋼を所定形状に加工し、熱処理を行った後の部材の転がり面をなす表層部の炭素含有率を０．８％以上とする必要がある。一方、前記表層部の炭素含有率が１．２％を超えると、巨大炭化物が形成されやすくなり、このような巨大炭化物が欠陥となって転がり疲労寿命が低下する場合がある。
【００２８】
〔転がり面をなす表層部の窒素含有率：０．５質量％以下〕
Ｎ（窒素）は、耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させるために有効な元素である、このため、浸炭又は浸炭窒化処理により、部材の転がり面をなす表層部に分布させることが有効である。しかし、Ｎ含有率が０．５％を超えると、浸炭又は浸炭窒化処理の時間を長くする必要があり、熱処理生産性が低下するとともに、コスト的に不利になる。また、熱処理後に研削がし難くなるため、軸受の仕上げ工程である研磨工程の生産性が低下する。
【００２９】
また、本発明の合金鋼には、本発明の効果を損なわない範囲で以下に示す元素を添加するようにしてもよい。
〔Ｃｒ：０．５〜３．０質量％〕
Ｃｒ（クロム）は、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させるために有効な元素である。また、微細炭化物を均一に形成する析出硬化により、高温焼戻しを行っても十分な表面硬さが得られるとともに、基地の強靱性を向上させることができる。さらに、硬くて微細なＣｒ炭化物により耐摩耗性を向上させることができる。さらに、Ｃｒは炭化物形成元素であり、浸炭窒化層のＣ含有率を高めることができるため、浸炭阻害性を有するＳｉの含有量を多くしても合金鋼の浸炭窒化性を高めることができる。
【００３０】
これらの効果を得ることができ、且つ、必要な表面硬さとしてＨＲＣ（ロックウェル硬さ）６０以上を確保するために、Ｃｒの含有量の下限を０．５％以下とする。一方、含有量が３．０質量％を超えると、合金鋼からなる素材の段階で巨大炭化物が生じ、この巨大炭化物の周りで応力集中が発生するため、軸受の寿命を低下させることになる。この巨大炭化物を微細化しようとすると、高温での焼入れが必要となり、熱処理生産性が低下する。但し、巨大炭化物を低減させる観点から、Ｃｒの上限値を１．８％以下とすることが好ましい。
【００３１】
〔Ｍｎ：０．２〜２．０質量％〕
Ｍｎ（マンガン）は、製鋼時に脱酸剤や脱硫剤として作用するとともに、焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、Ｍｎを０．２％以上含有させる必要がある。しかし、含有量が多すぎると、非金属介在物の発生量が多くなるため、寿命が低下するとともに、鍛造性や被削性などの機械加工性が低下する。よって、Ｍｎの含有量の上限は、２．０％とする。
【００３２】
〔Ｏ：１０ｐｐｍ以下〕
Ｏ（酸素）は、酸化物系非金属介在物（特に、Ａｌ２  Ｏ３  ）生成元素であり、寿命を低下させる作用を有するため、その含有量は１０ｐｐｍ以下とする必要がある。
〔Ａｌ：１００〜４００ｐｐｍ〕
Ａｌ（アルミニウム）は、Оと同様にＡｌ２  Ｏ３  などの酸化物系非金属介在物を生成するが、Ａｌ自体は結晶粒の粗大化を防止する作用を有するため、１００〜４００ｐｐｍ範囲で含有することが好ましい。
【００３３】
〔Ｐ：０．０２質量％以下〕
Ｐ（リン）は、転がり寿命及び靭性を低下させる元素である。このため、Ｐの含有量は０．０２％以下とすることが好ましい。
〔Ｓ：０．０２質量％以下〕
Ｓ（硫黄）は、被削性を向上させる元素であるが、Ｍｎと結合して転がり疲れ寿命を低下させる硫化物介在物を形成する。この被削性は、Ｓ以外の元素を添加することで向上させることもできるので、Ｓの含有量は０．０２％以下とすることが好ましい。
【００３４】
〔Ｎｉ：２．０質量％以下〕
Ｎｉ（ニッケル）は、強力なオーステナイト安定化元素であり、δ−フェライトの生成を抑えるとともに、基地に固溶して靭性を向上させることで、高温特性を向上させる作用がある。しかし、含有量が多すぎると、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ため、Ｎｉの含有量は２．０％以下とすることが好ましい。
【００３５】
〔Ｃｕ：０．０５〜２．０質量％〕
Ｃｕ（銅）は、Ｎｉと同様にオーステナイト安定化作用を有する元素であり、焼入れ硬さを低下させるδ−フェライトの生成を抑え、耐食性や耐酸性を向上させる作用がある。この効果を得るためには、Ｃｕは０．０５％以上、好ましくは５．０％以上含有させることが好ましい。しかし、含有量が多すぎると、軸受製造工程のうち熱間鍛造工程において熱間割れを生じる場合があるため、その上限は２．０％以下とする。
〔その他不可避不純物：１００ｐｐｍ以下〕
上記元素及びＦｅ（鉄）以外の元素として、Ｔｉ（チタン）やＮｂ（ニオブ）などの不可避不純物の含有量は、それぞれ１００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、表１に示す合金成分からなる合金鋼Ａ〜Ｓを用いて、呼び番号６２０７のラジアル玉軸受（内輪３５ｍｍ，外輪７２ｍｍ，幅１７ｍｍ）用の内輪及び外輪を作製した。このとき、内輪の軌道溝の曲率半径Ｒ１と玉の直径Ｄとの比（Ｒ１／Ｄ）及び外輪の軌道溝の曲率半径Ｒ２と玉の直径Ｄとの比（Ｒ２／Ｄ）は、いずれも５１％となるように形成した。
【００３７】
【表１】
2005076651.tif 000003
【００３８】
各合金鋼を所定形状に成形加工した後に、熱処理として、８４０〜９２０℃に加熱して３〜２０時間の浸炭又は浸炭窒化処理を行った後、油焼入れを行った。その後、後述する表２に示す温度で、１．５〜２．０時間の焼戻しを行った。
熱処理後に、研削仕上げ加工と超仕上げ加工とを行い、内輪及び外輪の軌道面の表面粗さは０．０１〜０．０４μｍＲａ程度とした。
そして、完成させた内輪及び外輪と、ＳＵＪ２製で浸炭窒化処理がなされている玉と、金属製の保持器とを用いて試験軸受を組み立てた後、内輪及び外輪の間に形成され玉が内設された空隙部をシール部材で密封した。なお、ラジアル内部すきまは、「Ｃ３すきま」以下とした。
【００３９】
表２に、各試験軸受について、内輪及び外輪を形成した合金鋼の「鋼種記号」と、「焼戻し温度」と、「軌道面の表面Ｃ濃度（炭素含有率）」及び「軌道面の表面Ｎ濃度（窒素含有率）」と、「軌道面の表面残留γ（オーステナイト）量」と、「軌道面の表面硬さ（Ｈｖ）」とをそれぞれ示す。ここで、Ｃ濃度及びＮ濃度は発光分光分析装置を用いて測定し、同様に、残留γ量はＸ線分析装置、表面硬さはビッカース硬度計を用いてそれぞれ測定した。また、「表面」とは、仕上げ加工後の軌道面表面から２０μｍまでの表層部のことを指す。さらに、表２において、各構成が本発明の範囲から外れるものには下線を施した。
【００４０】
【表２】
2005076651.tif 000004
【００４１】
次に、これらの試験軸受について、図１に示すベルト式無段変速機ユニットを用いて寿命試験を行った。このベルト式無段変速機ユニットでは、プライマリプーリ３の入力軸１及びセカンダリプーリ４の出力軸２が、それぞれ一対の転がり軸受６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂで支持されている。この四個の転がり軸受のうち、プライマリフロント軸受（すなわち、プライマリプーリ３よりもエンジン側で入力軸１を支持する転がり軸受）６ａとして、各試験軸受を取り付けた。これ以外の転がり軸受６ｂ，７ａ，７ｂとしては、各試験で同じものを使用した。また、このベルト式無段変速機ユニットのベルト５は、図４と同様に、厚さ０．２ｍｍの鋼製薄板を１０枚重ねた構造の二条のリング５１に、２８０枚の厚さ２ｍｍの摩擦片５２を取り付けた構造であり、ベルト長は６００ｍｍである。
【００４２】
寿命試験は、下記に示す試験条件で試験軸受を回転させ、回転中の振動を測定した。そして、軸受の振動値が初期振動値の２倍となった時点で回転を終了し、この時点までの回転時間を寿命とした。結果は、表２に併せて示す。なお、表２中の寿命は、試験軸受Ｎｏ．３１の寿命を１とした場合の相対値で示す。
＜試験条件＞
回転速度：１０００〜１００００ｍｉｎ−１
Ｐ（負荷荷重）／Ｃ（動定格荷重）：ｍａｘ０．２
潤滑油：無段変速機用潤滑油（昭和シェル製、ＮＳ−１）
油温度：１００〜１６０℃
【００４３】
また、各試験軸受の内輪及び外輪を形成した合金鋼中のＳｉとＭｏとの合計の含有量と、得られた寿命比との関係を、図２にグラフで示す。
さらに、各試験軸受の内輪及び外輪の軌道面の表面残留γ量と、得られた寿命比との関係を、図３にグラフで示す。なお、図３では、ＳｉとＭｏとの合計の含有量が本発明の範囲内の試験軸受についてのみ示した。
これらの結果から分かるように、Ｎｏ．１〜２０の試験軸受は、内輪及び外輪を、合金成分が本発明の範囲内である合金鋼で形成し、軌道面の表面Ｃ濃度が０．８〜１．２質量％で、且つ、軌道面の残留γ量が１２体積％以下であるため、これら全てを満たしていないＮｏ．  ２１〜３２の試験軸受よりも、軸受寿命を長くすることができる。
【００４４】
Ｎｏ．１〜２０のうち、Ｎｏ．１〜９、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１３〜１５、及びＮｏ．１８〜２０は、いずれも寿命が５以上とより長寿命となっているが、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１２、及びＮｏ．１６、Ｎｏ．  １７は、いずれも寿命が５未満となっていた。この結果より、軌道面の残留γ量が６体積％以下とすると、より長寿命な軸受が得られることが分かる。
【００４５】
これに対して、Ｎｏ．２１〜２３、Ｎｏ．２５〜２７、及びＮｏ．３１では、いずれもＳｉとＭｏとの合計の含有量が本発明の範囲を外れているため、高温環境下での硬さ及び寸法安定性を十分に確保できないため、短寿命となっていた。また、Ｎｏ．２４では、焼戻し温度及び残留γ量が本発明の範囲を外れているため、寸法安定性の劣化及び凝着の促進が起こり、短寿命となっていた。さらに、Ｎｏ．２８では、表面Ｃ濃度が本発明の範囲よりも低いため、十分な表面硬さが得られず、短寿命となっていた。さらに、Ｎｏ．２９では、表面Ｃ濃度が本発明の範囲よりも高いため、表面に粗大な炭化物が生成されるため、短寿命となっていた。また、Ｎｏ．  ３２は、Ｓｉの含有率が本発明の範囲より高いため、機械的強度が低下し、短寿命となっていた。
【００４６】
このように、Ｓｉ及びＭｏの合計の含有量が高い合金鋼を用いたことで高温での硬さ及び寸法安定性を向上させるとともに、高温での焼戻しにより残留オーステナイト量を低減させたことで高温での耐表面疲労を向上させることができる。すなわち、内輪及び外輪が本発明の範囲を満たすＮｏ．１〜２０の構成とすることにより、高温環境下及び厳しい潤滑条件下で使用されるベルト式無段変速機に使用しても、長寿命な転がり軸受が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、内輪、外輪、及び転動体の少なくとも一つを、特定の合金鋼で形成するとともに、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量及び炭素含有率を特定の範囲に限定することにより、高温環境下で使用される場合であっても、硬さ及び寸法安定性が確保され、寿命が長くなる。
また、本発明のベルト式無段変速機によれば、高温環境下でも長寿命な転がり軸受でプーリの回転軸を支持することによって、長期間安定してプーリを回転させることができるため、耐久性を長期間保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態で寿命試験に使用したベルト式無段変速機を示す概略構成図である。
【図２】実施形態の結果から得られた、合金鋼中のＳｉとＭｏとの合計の含有量と寿命との関係を示すグラフである。
【図３】実施形態の結果から得られた、内輪及び外輪の軌道面の残留オーステナイト量と寿命との関係を示すグラフである。
【図４】車両のベルト式無段変速機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１      入力軸（駆動軸）
２      出力軸（従動軸）
３      入力軸プーリ（プライマリプーリ）
３１      固定円錐板
３２      可動円錐板
４      出力軸プーリ（セカンダリプーリ）
４１      固定円錐板
４２      可動円錐板
５      ベルト
５１      リング
５２      摩擦片
６，７  ラジアル玉軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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