JP2001317551A

JP2001317551A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2001317551A
Application number: JP2000137386A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okamoto; 裕二岡本; Yasuhiro Shimizu; 康宏清水; Masanori Ueno; 正典上野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】円すいころ軸受の耐焼付き性の向上に加えて
長寿命化や寸法安定性を向上させ、メンテナンス周期の
延長を可能にする。【解決手段】円すいころ軸受１の少なくとも内輪２０
と円すいころ３０を、合金元素として質量％で、Ｓｉを
０．３％以上３．０％以下含有し、かつ、Ｎｉを０．１
％以上３．０％以下、Ｖを０．０５％以上１．０％以
下、Ｍｏを０．０５％以上０．２５％未満を単独または
複合して含有する鋼材で形成し、表面硬さをＨＲＣ５８
以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円すいころ軸受に関
し、たとえば鉄道車両の駆動装置用軸受に利用すること
ができる。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】図５
および図６に示すように、鉄道車両の駆動装置２は、主
電動機３の出力軸４から小歯車６と大歯車７を介して、
車輪９を支持した車軸８に動力を伝達するようになって
いる。小歯車６を取り付けた歯車軸５は、一対の円すい
ころ軸受１によって回転自在に支持されている。大歯車
７に比べて小歯車６の方が回転数が高く、負荷も大き
い。したがって、円すいころ軸受１は苛酷な環境下で使
用されることになるが、このような環境下でもすぐれた
転動疲労寿命と信頼性が要求される。従来、これらの円
すいころ軸受は高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２を焼入れ処
理したものが用いられ、温度上昇時の寸法変化を防止す
るために、その使用温度よりも高温で焼戻し処理されて
いる。

【０００３】また、鉄道車両の駆動装置に使用される円
すいころ軸受では、とくに冬季や寒冷地において、低温
起動性が問題になることがある。すなわち、駆動装置が
冷えた状態のうちに運転することで軸受内外輪温度差が
大きくなり、初期すきまがなくなって、ころとつばの接
触部で焼付が生ずる可能性がある。従来、寸法および形
状的効果による耐焼付き性向上について改善が図られて
きたが、近年、鉄道車両が高速化し、そのメンテナンス
周期も長期化する傾向にあり、耐焼付き性のみならず、
軸受の寿命や、寸法安定性についても考慮する必要が生
じてきた。

【０００４】本発明は、耐焼付き性の向上に加えて長寿
命化や寸法安定性を向上させ、そうすることによってメ
ンテナンス周期の長期化を可能にした円すいころ軸受を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、外輪１０と、
内輪２０と、前記内外輪２０，１０間に組み込まれた複
数の円すいころ３０を含む円すいころ軸受１であって、
前記内輪２０および円すいころ３０が、合金元素として
質量％で、Ｓｉ（シリコン）を０．３％以上３．０％以
下含有し、かつ、Ｎｉ（ニッケル）を０．１％以上３．
０％以下、Ｖ（バナジウム）を０．０５％以上１．０％
以下、Ｍｏ（モリブデン）を０．０５％以上０．２５％
未満を単独または複合して含有する鋼材で形成され、表
面硬さがＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）５８以
上であることを特徴とする少なくとも内輪２０と円すい
ころ３０を形成する鋼材の合金元素について、Ｓｉ量を
０．３％以上３．０％以下含有させたのは、Ｓｉは高温
域での軟化を抑制し、円すいころ軸受１の耐熱性を改善
する作用があるためである。０．３％未満ではその効果
が得られず、Ｓｉ量の増加に伴って耐熱性は向上する
が、３．０％を越えて多量に含有させてもその効果は飽
和し、かつ、熱間加工性や被削性が低下するので、上限
を３．０％に限定したものである。

【０００６】Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｖを
０．０５％以上１．０％以下、Ｍｏを０．０５％以上
０．２５％未満を単独または複合して含有させたのは以
下の理由による。

【０００７】Ｎｉは、鋼中に固溶してマトリクスを強化
するとともに、特に円すいころ軸受１が高温下で使用さ
れた場合に、転動疲労過程における組織の変化を抑制
し、かつ、高温域での硬さの低下も抑制する。したがっ
て、Ｎｉは高温環境下での転動疲労特性と耐摩耗性、耐
表面損傷性を向上させる効果を有する。Ｎｉは耐食性を
改善する効果もある。これらの効果を得るためには、Ｎ
ｉを０．１％以上含有させる必要があるので、添加する
場合の下限を０．１％とした。しかし、３．０％を越え
てＮｉを含有させると、焼入れ処理時に多量の残留オー
ステナイトが生成して、所定の硬さが得られなくなり、
また、鋼材コストも高価になるので、上限を３．０％に
限定したものである。

【０００８】Ｖは、炭素と結合して微細な炭化物を析出
させ、結晶粒を微細化して強度、靭性を改善するととも
に、高温焼戻し処理時の軟化を抑制し、さらに、高温域
での軟化も抑制する。したがって、上述したＮｉと同様
に、Ｖは高温環境下での転動疲労特性と耐摩耗性、耐表
面損傷性を向上させる効果を有する。この効果を得るた
めにＶ含有量の下限を０．０５％としたものである。上
限を１．０％に限定したのは、１．０％を越えて多量に
含有させると、被削性と熱間加工性が低下するからであ
る。

【０００９】Ｍｏは、鋼の焼入れ性を改善するととも
に、焼戻し脆性を防止し、さらに、高温域での軟化も抑
制する。したがって、Ｍｏも高温環境下での転動疲労特
性と耐摩耗性、表面損傷性を向上させる効果を有する。
この効果を得るために、Ｍｏ含有量の下限を０．０５％
とした。しかし、Ｍｏ含有量を０．２５％以上にすると
被削性が低下し、かつ、鋼材コストも上昇するので、上
限を０．２５％未満に限定したものである。

【００１０】上述した各合金元素の働きで、円すいころ
軸受１が高温で焼戻し処理を施されても、その表面硬さ
をＨＲＣ５８以上とすることにより、すぐれた転動疲労
特性を確保した上で、耐摩耗性と耐表面損傷性を向上さ
せ、軸受の耐久寿命を延ばして鉄道車両用駆動装置のメ
ンテナンス周期を長くすることができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の円す
いころ軸受１において、前記鋼材に、合金元素として質
量％で、０．２％以上１．５％以下のＭｎ（マンガ
ン）、０．３％以上５．０％以下のＣｒ（クロム）を添
加したことを特徴とする。これにより、円すいころ軸受
１の転動疲労特性と耐摩耗性、耐表面損傷性をさらに向
上させることができる。すなわち、ＭｎとＣｒはいずれ
も炭化物を形成して鋼を強化する。Ｍｎ含有量の下限を
０．２％、Ｃｒ含有量の下限を０．３％としたのはかか
る効果を得るためである。また、Ｍｎ含有量の上限を
１．５％に限定したのは被削性の低下を避けるためであ
り、Ｃｒ含有量の上限を５．０％に限定したのは大形の
炭化物の生成による脆化を防止するためである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の円すいころ軸受１において、少なくとも軌道輪１
０，２０の表層に浸炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層
の残留オーステナイト量を１０体積％以上としたことを
特徴とする。これにより、軌道輪１０，２０の表面層に
高い靭性を付与して、亀裂の発生や進展を抑え、円すい
ころ軸受１の耐久寿命をさらに延ばすことができる。こ
こで、外輪１０と内輪２０を併せて軌道輪と総称する。
浸炭窒化処理で表面層の窒素含有量を高めると、表面層
のＭｓ点（マルテンサイト変態開始温度）が低くなり、
これを焼入れすると、表面層に未変態のオーステナイト
が多く残留する。残留オーステナイトは高い靭性と加工
硬化特性を有し、亀裂の発生や進展を抑える働きをす
る。また、Ｍｓ点が低下した表面層は、マルテンサイト
変態が内部よりも遅れて始まり、かつ、変態量も内部よ
り少ないので、表面層には圧縮残留応力が形成され、表
面層の疲労強度が向上する。浸炭窒化層の残留オーステ
ナイト量を１０体積％以上としたのは、これらの効果を
得るためである。一方、内部は高温焼戻しにより残留オ
ーステナイト量が減少するので、使用時の残留オーステ
ナイトの分解による寸法経年変化は抑えられる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の円すいころ軸受１において、前記内輪２
０が大径側に大つば面２４を有し、前記大つば面２４
が、円すいころ３０の大端面３２に接触する円すい面２
４ａと、この円すい面２４ａの外側になめらかに連なり
円すいころ３０の大端面３２から離隔する方向に湾曲す
る逃げ面２４ｂとで構成されたことを特徴とする。円す
いころ大端面３２と接触する内輪大つば面２４の円すい
面２４ａに、湾曲した逃げ面２４ｂをなめらかに接続
し、接触領域の外縁近傍に鋭角の楔形すきまを形成する
ことにより、接触領域への潤滑油引込み作用を高めて、
十分な油膜を形成できるようにしたのである。また、な
めらかな逃げ面２４ｂの形成で、円すいころ３０のスキ
ュー時、内輪大つば面２４との当たりによる疵付きを防
止することができる。円すいころ３０の大端面３２と内
輪２０の大つば面２４との間に潤滑油が引き込まれやす
くなる結果、当該接触部分に良好な潤滑状態が維持さ
れ、耐焼付き性が向上する。

【００１４】なお、前記逃げ面２４ｂの断面形状として
円弧を採用することにより、潤滑油引込み作用のすぐれ
た逃げ面を容易に加工することができる。また、前記円
すいころ大端面３２の中央部に円形領域のぬすみ３４を
設け、このぬすみ３４の外周端を、前記内輪大つば面２
４の円すい面２４ａと逃げ面２４ｂの境界近傍まで延ば
すことにより、前記楔形すきまの近くまで潤滑油を導い
て楔形すきまに十分な潤滑油を供給することができ、か
つ、円すいころ３０の許容スキュー角もさらに大きくす
ることができる。さらに、前記内輪大つば面２４の円す
い面２４ａと逃げ面２４ｂの境界を、円すいころ軸受の
許容最大アキシャル荷重下で、前記円すいころ大端面３
２と内輪大つば面２４との接触で生じる最大接触楕円Ｓ
の外縁近傍に設けることにより、円すいころ軸受のすべ
ての使用負荷レンジで、前記潤滑油を引き込む楔形すき
まを適切に形成することができる。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかに記載の円すいころ軸受１において、前記円すい
ころ３０の表面に、面粗さをパラメータＲＭＳで表示し
たとき、軸方向および円周方向のいずれもＲＭＳ値が≧
０．１０μｍの値を有する凹凸を形成し、この凹凸の表
面粗さのパラメータＳＫ値を≦−１．６となるようにし
たことを特徴とする。これにより、転動面の油膜形成率
が向上し、相手面の面粗さのいかんにかかわらず、相手
面にピーリング損傷や摩耗の発生がなく、長寿命を得る
ことができる。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の円すいころ軸受１において、鉄道車両の
駆動装置用であることを特徴とする。上述のように本発
明の円すいころ軸受１は耐焼付き性の向上に加えて長寿
命化や寸法安定性を改善したものであるため、鉄道車両
の駆動装置に使用することにより、そのメンテナンス周
期の長期化が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳細に説明する。

【００１８】図１（ａ）に示す円すいころ軸受１は、外
輪１０と、内輪２０と、複数の円すいころ３０と保持器
４０を主要な構成要素としている。

【００１９】外輪１０は内周に円すい状の軌道面１２を
有する。内輪２０は外周に円すい状の軌道面２２を有
し、この軌道面２２の大径側に大つば面２４、小径側に
小つば面２６が設けられている。外輪１０の軌道面１２
と内輪２０の軌道面２２との間に複数の円すいころ３０
が転動自在に配列される。複数の円すいころ３０は保持
器４０によって所定の円周方向間隔に保持される。円す
いころ３０と、外輪１０および内輪２０の各軌道面１
２，２２の各円すい角頂点は、図１（ｂ）に示すよう
に、円すいころ軸受１の中心線上の一点Ｏで一致し、円
すいころ３０が各軌道面１２，２２に沿って転がり運動
できるようになっている。

【００２０】図２に拡大して示すように、内輪２０の大
つば面２４は、円すい面２４ａと、この円すい面２４ａ
の外側になめらかに接続された円弧断面の逃げ面２４ｂ
とで構成され、逃げ面２４ｂの外側に面取り２４ｃが設
けられている。円すい面２４ａは、図１（ｂ）に示した
Ｏ点を中心として形成されたものである。また、円すい
ころ３０の大端面３２は、Ｏ点から内輪２０の大つば面
２４までの距離Ｒ0 よりも適宜小さい曲率半径Ｒの球面
３２ａで形成され、この球面３２ａの中央部に円形領域
のぬすみ３４が設けてある。ぬすみ３４の外周縁は大つ
ば面２４の円すい面２４ａと逃げ面２４ｂの境界近傍ま
で延びている。

【００２１】円すいころ３０は軸受使用時に大端面３２
が大つば面２４に押し付けられながら転動するため、球
面３２ａの一部が円すい面２４ａと接触し、図２に断面
で示すように、両曲面間に接触楕円Ｓが生じる。逃げ面
２４ｂと円すい面２４ａの境界は接触楕円Ｓの外縁近傍
に設けられ、逃げ面２４ｂと球面３２ａとで接触楕円Ｓ
に近接する鋭角の楔形すきまが形成されるようになって
いる。接触楕円Ｓは軸受使用時のアキシャル荷重が高い
ほど大きくなる。この実施の形態の円すいころ軸受１で
は、許容最大アキシャル荷重下での最大接触楕円を想定
して、逃げ面２４ｂと円すい面２４ａの境界が、この最
大接触楕円の外縁近傍となるように設計されており、潤
滑油を引き込む楔形すきまを、すべての使用負荷レンジ
で適切に形成できるようになっている。

【００２２】円すいころ３０は、表面がランダムな方向
の微小な凹凸に形成され、この微小な凹凸は、面粗さを
パラメータＲＭＳで表示したとき、軸方向および円周方
向のいずれもＲＭＳ値が≧０．１０μｍの値を有するよ
うに形成し、かつ、表面粗さのパラメータＳＫ値が軸方
向、円周方向とも≦−１．６になっている。このような
転動面の粗面条件を得るための表面加工処理としては、
特殊なバレル研磨によって、所望する仕上げ面を得るこ
とができる。この実施の形態では、円すいころ３０の表
面を、ランダムな方向の微小な凹凸に形成し、外輪１０
および内輪２０の軌道面は標準研削仕上げになってい
る。

【００２３】パラメータＲＭＳとは、粗さ中心線から粗
さ曲線までの高さの偏差の自乗を測定長さの区間で積分
し、その区間で平均した値の平方根であり、別名自乗平
均平方根粗さともいう。ＲＭＳは拡大記録した断面曲
線、粗さ曲線から数値計算で求められ、粗さ計の触針を
ローラの幅方向および円周方向に移動させ測定する。パ
ラメータＳＫ値とは、表面粗さの分布曲線の歪み度（Ｓ
ＫＥＷＮＥＳＳ）を指し、凹凸分布の非対称性を知る目
安の統計量であり、ガウス分布のような対称な分布で
は、ＳＫ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合
では負、逆の場合は正の値をとることになる。ＳＫ値の
コントロールは、先に述べたバレル研磨機の回転速度、
加工時間、ワーク投入量、チップの種類と大きさ等を選
ぶことにより行なえ、パラメータＳＫ値を幅方向、周方
向とも≦−１．６とした理由は、微小なくぼみが油溜り
となり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリー
クは少なく、油膜形成にすぐれ、相手面の仕上げ面粗さ
の良否にかかわらず、油膜形成状況は良好で、金属接触
率は小さく、表面損傷を極力抑える効果がある。

【００２４】油膜形成状況を確認するため、標準研削仕
上げ円すいころ（標準ころ）を用いた円すいころ軸受
と、ランダムな微小な凹凸に仕上げた円すいころ（本発
明ころ）を用いた円すいころ軸受とを用意し、スラスト
荷重条件での軸受回転トルクの比較を行なった。なお、
本発明ころ３０は、内輪２０の大つば面２４に接触する
大端面３２を含む外面全体にランダムな微小な凹凸が形
成されている。軸受回転トルクの測定結果を示す図３と
図４から明らかなように、本発明ころを用いた円すいこ
ろ軸受は、標準ころを用いた円すいころ軸受に比べて、
回転トルクが３０％程度低下する。とくに、油膜の形成
しにくい低速、大荷重領域で効果が大きい。

【００２５】図１に示した形態の円すいころ軸受１にお
いて、外輪１０と内輪２０と円すいころは、後の表１に
実施例として示す化学成分を有する鋼を素材として、８
４０℃〜８６０℃に加熱したのち塩浴中へ焼入れし、３
５０℃で焼戻ししたものである。一部の実施例では、焼
入れ前の加熱をアンモニアガスが添加された浸炭性雰囲
気中で行い、浸炭窒化処理も施した。浸炭窒化処理を施
したものについては、焼戻し温度を２３０℃とした。

【００２６】実施例の円すいころ軸受１の外輪１０およ
び内輪２０は、サンプル抽出による検査の結果、いずれ
もＨＲＣ５８以上の表面硬さを有し、浸炭窒化処理を施
したものは、浸炭窒化層の残留オーステナイト量が１０
体積％以上になっていた。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２８】表１に示す６種類の化学成分を有する鋼を
素材として、上述した焼入れ焼戻し処理を施した試験片
と軌道輪およびこの軌道輪を用いた円すいころ軸受（表
１中の実施例１〜６）を用意した。実施例１〜６に示し
た一部の鋼材に浸炭窒化処理を施した試験片、軌道輪お
よび円すいころ軸受（表１中の実施例７，８）も用意し
た。

【００２９】比較例としては、鋼炭素クロム軸受鋼ＳＵ
Ｊ２および本発明の化学成分範囲を外れる２種類の化学
成分を有する鋼を焼入れ焼戻し処理した試験片と軌道輪
およびこの軌道輪を用いた円すいころ軸受（表１中の比
較例１〜３）を用意した。ＳＵＪ２を素材としたものに
ついては、浸炭窒化処理も施した試験片、軌道輪および
円すいころ軸受（表１中の比較例４）も用意した。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記実施例および比較例の試験片、軌道輪
および円すいころ軸受のいずれかのサンプルについて、
寸法安定性試験、スミアリング試験および異物混入寿命
試験を実施した。各試験の概要と結果は以下のとおりで
ある。

【００３２】寸法安定性試験３５０℃および２３０℃で
焼戻し処理した軸受内輪を、それぞれ２５０℃と１５０
℃で２５００時間恒温保持し、内径の経年寸法変化率を
測定した。試験結果を表２に示す。収縮の変化率は負の
値で表示した。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例１〜６および比較例２の内輪は、寸
法変化率が０．０１％以下であり、すぐれた寸法安定性
を示す。浸炭窒化処理を施した実施例７、８は、これら
よりもわずかに寸法変化率が大きいが、規格（０．０１
５％以下）の範囲内におさまっている。比較例１は、寸
法変化率は小さいが、３５０℃焼戻し、２５０℃保持の
試験で収縮の寸法変化を示すため、内輪のはめあい応力
が過多となるおそれがある。また、ＣｒとＭｏを多く含
有する比較例３は膨張率が高く、規格をはずれている。

【００３５】スミアリング試験スミアリングとは、軸受の軌道面、転動面、ころ端面、
つばのころ案内面などに生じる微小焼付きの集成によっ
て起こる表面の損傷をいう。転動面において転がり運転
中に滑りが混在するようなとき、潤滑剤の不足などの原
因で発生する局所的な凝着現象である。したがって、耐
焼付き性を向上させるためにはスミアリング特性を良く
する必要がある。スミアリング試験は、円筒部に緩やか
な曲率を有するリング状の試験片を駆動軸とこの駆動軸
に平行な従動軸に取り付け、両試験片の円筒面を互いに
押し当てて転動させることによって行なう。この試験の
場合は、従動軸が一定速度で回転駆動され、駆動軸は従
動軸と等速回転から徐々に増速される。また、従動軸側
試験片の円筒面が駆動軸側試験片と同じ表面粗さＲｍａ
ｘ３μｍに仕上げられている。スミアリング強度は、試
験片の円筒面にスミアリングが発生した時点の駆動軸と
従動軸の速度比で評価される。

【００３６】実施例１、７および比較例１、２、４につ
いて、以下の試験条件でスミアリング試験を行なった。
なお、摺動するペアの試験片は同種のサンプルのものと
した。

【００３７】試験片の最大表面粗さ：３μｍ接触面圧Ｐｍａｘ：２．１ＧＰａ潤滑油：タービン油ＶＧ４６駆動軸回転速度：２００ｒｐｍから１００ｒｐｍずつ増速従動軸回転速度：２００ｒｐｍ一定試験結果を表３に併せて示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から明らかなように、実施例の試験片
は、比較例１に対して、いずれも１．４倍以上の大きな
速度比までスミアリングが発生しない。比較例の各試験
片は、実施例の半分程度の速度差でスミアリングが発生
している。

【００４０】異物混入寿命試験実施例１，７ならびに比較例１，２，４の円すいころ軸
受を硬質異物が混入した油浴中の回転軸に取り付け、ラ
ジアル荷重を負荷して寿命試験を行なった。この試験で
は、サンプル数Ｎを６とし、耐久寿命はＬ１０寿命（サ
ンプルの９０％が破損しないで使える時間）で評価し、
寿命比は比較例１の焼戻し温度が１８０℃のもののＬ１
０寿命を基準値とした。円すいころ軸受：内径３０ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１６ｍｍ回転速度：２０００ｒｐｍラジアル荷重：６．８６ｋＮ潤滑油：タービン油ＶＧ５６（２５ｃｃの油浴、油温６０℃）異物：ガスアトマイズ金属粉（粒径１００〜１８０μｍ、硬さＨＶ７００〜８００、混入量０．１ｇ／リットル）試験結果を表３に併せて示す。実施例の円すいころ軸受
は浸炭窒化処理なしの実施例１でも寿命比が２倍を越
え、浸炭窒化処理をした実施例７は寿命比が１０倍近い
長寿命になっている。

【００４１】以上の各試験結果より、実施例のものは、
すぐれた耐摩耗性と耐表面損傷性を有するとともに、異
物混入下でも耐久寿命が長く、かつ、使用中の寸法の経
年変化も少ないことがわかる。

【００４２】さらに、寿命特性についても試験を行なっ
た。寿命特性については、表４に示す試験条件にて寿命
特性試験を行なった。試験結果を表５に示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】表５の試験結果より、本発明の実施品はＳ
ＵＪ２を使用した従来品に比べて７倍以上長寿命になる
ことが分かる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、内輪および円
すいころが、合金元素として質量％で、Ｓｉを０．３％
以上３．０％以下含有し、かつ、Ｎｉを０．１％以上
３．０％以下、Ｖを０．０５％以上１．０％以下、Ｍｏ
を０．０５％以上０．２５％未満を単独または複合して
含有する鋼材で形成され、表面硬さがロックウエル硬さ
ＨＲＣ58以上であるため、焼入れ焼戻し処理後の軸受の
材質と表面硬さを高温下でも安定して転動疲労特性と耐
摩耗性、耐表面損傷性にすぐれた円すいころ軸受が得ら
れる。したがって、たとえば請求項６の発明のように鉄
道車両の駆動装置に使用される円すいころ軸受に適用す
れば、より高速回転での使用が可能となり、メンテナン
ス周期の長期化が期待できる。

【００４７】請求項２の発明のように、前記鋼材に、合
金元素として質量％で、０．２％以上１．５％以下のＭ
ｎ、０．３％以上５．０％以下のＣｒを添加することに
より、前記転動疲労特性と耐摩耗性、耐表面損傷性をさ
らに向上させることができ、円すいころ軸受の耐久寿命
および信頼性をより一層向上させることができる。

【００４８】請求項３の発明のように、前記軸受の少な
くとも軌道輪の表層に浸炭窒化層を形成し、この浸炭窒
化層の残留オーステナイト量を１０体積％以上とするこ
とにより、表面層に高い靭性を付与して、亀裂の発生や
進展を抑え、鉄道車両の駆動装置等のメンテナンス周期
をさらに延ばすことができる。

【００４９】請求項４の発明によれば、円すいころ大端
面と接触する内輪大つば面の円すい面に、湾曲した逃げ
面をなめらかに接続して、接触領域の外側に鋭角の楔形
すきまを形成し、接触領域への潤滑油引込み作用を高め
るようにしたので、両接触面間に十分な油膜を形成でき
るとともに、このなめらかな逃げ面の形成で、円すいこ
ろスキュー時の、内輪大つば面との当たりによる疵付き
を防止することができる。

【００５０】請求項５の発明によれば、転動ローラの表
面をランダムな微小凹凸に形成し、この微小凹凸の粗さ
を一定範囲に抑えるようにしたので、転動面の油膜形成
に有利となり、相手面が粗面でも仕上げ面の良い相手に
対しても長寿命を得ることができ、相手面の摩耗やピー
リング損傷がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】円すいころ軸受の断面図であって、ａは縦断面
図、ｂは設計仕様を説明するための断面図である。

【図２】図１の円すいころ軸受の要部拡大図である。

【図３】本発明の円すいころ軸受の回転トルクの測定結
果を示すグラフである。

【図４】従来の円すいころ軸受の回転トルクの測定結果
を示すグラフである。

【図５】鉄道車両の駆動装置の斜視図である。

【図６】図５の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１円すいころ軸受２駆動装置３主電動機４出力軸５歯車軸６小歯車７大歯車８車軸９車輪１０外輪１２軌道面２０内輪２２軌道面２４大つば面２４ａ円すい面２４ｂ逃げ面２４ｃ面取り２６小つば面３０円すいころ３２大端面３４ぬすみ４０保持器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｃ 38/46 Ｃ２２Ｃ 38/46 Ｆ１６Ｃ 33/58 Ｆ１６Ｃ 33/58 33/62 33/62 (72)発明者上野正典三重県桑名市大字東方尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA16 AA32 AA42 AA54 AA62 BA05 BA53 BA57 DA02 EA02 FA31 FA33 GA01 4K042 AA22 BA02 BA03 CA06 CA08 CA10 CA13 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外輪と、内輪と、前記内外輪間に組み込
まれた複数の円すいころを含む円すいころ軸受であっ
て、前記内輪および円すいころが、合金元素として質量
％で、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下含有し、かつ、
Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｖを０．０５％以上
１．０％以下、Ｍｏを０．０５％以上０．２５％未満を
単独または複合して含有する鋼材で形成され、表面硬さ
がＨＲＣ５８以上であることを特徴とする円すいころ軸
受。
【請求項２】前記鋼材に、合金元素として質量％で、
０．２％以上１．５％以下のＭｎ、０．３％以上５．０
％以下のＣｒを添加したことを特徴とする請求項１に記
載の円すいころ軸受。
【請求項３】前記軸受の少なくとも軌道輪の表層に浸
炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイ
ト量を１０体積％以上としたことを特徴とする請求項１
または２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】前記内輪が大径側に大つば面を有し、前
記大つば面が、円すいころの大端面に接触する円すい面
と、この円すい面の外側になめらかに連なり円すいころ
の大端面から離隔する方向に湾曲する逃げ面とで構成さ
れたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の円すいころ軸受。
【請求項５】前記円すいころの表面に、面粗さをパラ
メータＲＭＳで表示したとき、軸方向および円周方向の
いずれもＲＭＳ値が≧０．１０μｍの値を有する凹凸を
形成し、この凹凸の表面粗さのパラメータＳＫ値を≦−
１．６となるようにしたことを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の円すいころ軸受。
【請求項６】鉄道車両の駆動装置用であることを特徴
とする請求項１ないし５のいずれかに記載の円すいころ
軸受。