JP2006131986A - 転がり軸受、ウォームギヤモータ - Google Patents
転がり軸受、ウォームギヤモータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途でも良好な音響特性が得られる転がり軸受を提供する。
【解決手段】モータ１３の回転軸１３ａに結合されたウォーム軸３２ａ，３２ｂを、以下の構成の転がり軸受３４ａ，３４ｂで支持する。玉は、表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。内輪および外輪は、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＞０ …（１）
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２）
【選択図】 図１
【解決手段】モータ１３の回転軸１３ａに結合されたウォーム軸３２ａ，３２ｂを、以下の構成の転がり軸受３４ａ，３４ｂで支持する。玉は、表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。内輪および外輪は、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＞０ …（１）
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２）
【選択図】 図１
Description
この発明は、転がり軸受およびこれを用いたウォームギヤモータに関する。
従来より、自動車のワイパー装置、電動シートアジャスト装置、電動パワーステアリング装置の小型電動モータとして、ウォームギヤモータが使用されている。このウォームギヤモータは、モータと、モータの回転軸に結合されたウォーム軸と、モータの回転を出力軸に伝達するウォームホイールとを備えている。
このウォーム軸を支持する転がり軸受として通常の軸受を使用すると、自動車の走行中に過大な衝撃荷重が作用した際に、転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げる場合がある。この「乗り上げ」に伴って転動体に圧痕や永久変形が生じると、軸受の音響特性が劣化する。「乗り上げ」を防止するという点では、アンギュラ玉軸受を使用することが好ましい。しかし、ウォームホイールの回転の向きが変わる際にウォーム軸に対する荷重の向きが反転するため、アンギュラ玉軸受を使用する場合には複列にする必要がある。
このウォーム軸を支持する転がり軸受として通常の軸受を使用すると、自動車の走行中に過大な衝撃荷重が作用した際に、転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げる場合がある。この「乗り上げ」に伴って転動体に圧痕や永久変形が生じると、軸受の音響特性が劣化する。「乗り上げ」を防止するという点では、アンギュラ玉軸受を使用することが好ましい。しかし、ウォームホイールの回転の向きが変わる際にウォーム軸に対する荷重の向きが反転するため、アンギュラ玉軸受を使用する場合には複列にする必要がある。
近年は、自動車の更なる小型化の要求から、ウォームギヤモータのウォーム軸を支持する転がり軸受として、単列深溝玉軸受を使用することが提案されている（例えば下記の特許文献１参照）。単列深溝玉軸受を使用する場合には、前述の「乗り上げ」によって転動体に圧痕や永久変形が生じないようにする必要がある。また、「乗り上げ」によって転動体に生じた圧痕や永久変形に起因して、軌道輪に作用する接線力が大きくなるため、軌道面にも損傷が発生し易くなる。
転動体の転動面および軌道輪の軌道面に圧痕が生じ難くする技術としては、下記の特許文献２および３に記載された技術が挙げられる。
特許文献２では、高炭素クロム軸受鋼からなる素材を用い、焼入れ、焼戻しを施すだけでなく、ショットピーニングを施して、表層部の硬さをビッカース硬さ（Ｈｖ）で８５０〜９５０、表層部の残留オーステナイト量を０〜１０％としている。
特許文献２では、高炭素クロム軸受鋼からなる素材を用い、焼入れ、焼戻しを施すだけでなく、ショットピーニングを施して、表層部の硬さをビッカース硬さ（Ｈｖ）で８５０〜９５０、表層部の残留オーステナイト量を０〜１０％としている。
特許文献３では、焼入れ後にサブゼロ処理および高温焼戻し処理を施すことで、表層部の硬さをロックウエル硬さ（ＨＲＣ）で６２以上、表層部の残留オーステナイト量を実質的に０としている。
特開２００４−１８３８２８号公報
特開平５−１９５０６９号公報
特開２００１−９９１６３号公報
しかしながら、ウォームギヤモータのウォーム軸を支持する転がり軸受の場合、前記特許文献２および３に記載の技術を適用しただけでは、十分な転動疲労寿命と良好な音響特性を得ることは困難である。
本発明の課題は、転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途でも、十分な転動疲労寿命と良好な音響特性が得られる転がり軸受を提供することにある。
本発明の課題は、転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途でも、十分な転動疲労寿命と良好な音響特性が得られる転がり軸受を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、転動体が下記の条件Ａ１またはＡ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ１〜Ｂ４のいずれかを満たすことを特徴とする転がり軸受を提供する。
具体的には、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ１を満たすことを特徴とする転がり軸受（第１の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ２を満たすことを特徴とする転がり軸受（第２の転がり軸受）を提供する。
また、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ３を満たすことを特徴とする転がり軸受（第３の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ４を満たすことを特徴とする転がり軸受（第４の転がり軸受）を提供する。
具体的には、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ１を満たすことを特徴とする転がり軸受（第１の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ２を満たすことを特徴とする転がり軸受（第２の転がり軸受）を提供する。
また、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ３を満たすことを特徴とする転がり軸受（第３の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ４を満たすことを特徴とする転がり軸受（第４の転がり軸受）を提供する。
さらに、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ２を満たすことを特徴とする転がり軸受（第５の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ１を満たすことを特徴とする転がり軸受（第６の転がり軸受）を提供する。
また、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ４を満たすことを特徴とする転がり軸受（第７の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ３を満たすことを特徴とする転がり軸受（第８の転がり軸受）を提供する。
また、転動体が下記の条件Ａ１を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ４を満たすことを特徴とする転がり軸受（第７の転がり軸受）と、転動体が下記の条件Ａ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ３を満たすことを特徴とする転がり軸受（第８の転がり軸受）を提供する。
〔条件Ａ１〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼（以下「鋼Ａ」と称する。）からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＝α＞０ …（１）
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼（以下「鋼Ａ」と称する。）からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＝α＞０ …（１）
〔条件Ａ２〕：
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＝α＞０ …（１）
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＝α＞０ …（１）
〔条件Ｂ１〕：
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
〔条件Ｂ２〕：
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
〔条件Ｂ３〕：
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
なお、浸炭窒化処理の加熱温度は８００〜８６０℃とし、焼戻し温度は１５０〜２４０℃とすることが好ましい。
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
なお、浸炭窒化処理の加熱温度は８００〜８６０℃とし、焼戻し温度は１５０〜２４０℃とすることが好ましい。
〔条件Ｂ４〕：
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
鋼Ａからなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＝β＞０ …（２）
＜鋼Ａの各成分の限定理由＞
〔炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下〕
Ｃは、焼入れにより組織をマルテンサイト化するために必要な元素であり、マトリックスに固溶して鋼に硬さを付与する。また、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の元素と結合して炭化物を形成して、耐摩耗性を付与する元素である。熱処理後に転がり軸受として必要な硬さと耐摩耗性を確保するために、０．７質量％以上含有する必要がある。
１．３質量％を超えて含有すると、製鋼時に粗大な共晶炭化物が生成され易くなって、転がり疲労寿命や機械的強度が著しく低下する場合がある。また、冷間加工性や旋削加工性が低くなって、加工コストが高くなる。
〔炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下〕
Ｃは、焼入れにより組織をマルテンサイト化するために必要な元素であり、マトリックスに固溶して鋼に硬さを付与する。また、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の元素と結合して炭化物を形成して、耐摩耗性を付与する元素である。熱処理後に転がり軸受として必要な硬さと耐摩耗性を確保するために、０．７質量％以上含有する必要がある。
１．３質量％を超えて含有すると、製鋼時に粗大な共晶炭化物が生成され易くなって、転がり疲労寿命や機械的強度が著しく低下する場合がある。また、冷間加工性や旋削加工性が低くなって、加工コストが高くなる。
〔クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下〕
Ｃｒは、マトリックスに固溶して、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗性、耐食性等を高くするとともに、微細な炭化物を形成して、熱処理時の結晶粒の粗大化を防止して転動疲労寿命を長くしたり、耐摩耗性を高くしたりする元素である。Ｃｒの含有率が０．３質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。
Ｃｒを２．０質量％を超えて含有させても、これらの効果が飽和する。
Ｃｒは、マトリックスに固溶して、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗性、耐食性等を高くするとともに、微細な炭化物を形成して、熱処理時の結晶粒の粗大化を防止して転動疲労寿命を長くしたり、耐摩耗性を高くしたりする元素である。Ｃｒの含有率が０．３質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。
Ｃｒを２．０質量％を超えて含有させても、これらの効果が飽和する。
〔珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下〕
Ｓｉは、製鋼時の脱酸素剤として作用する元素であり、焼戻し軟化抵抗性を高くするために有効な元素でもある。Ｓｉの含有率が０．１質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。
Ｓｉの含有率が１．５質量％を超えると、被削性が低下して加工コストが高くなる。
Ｓｉは、製鋼時の脱酸素剤として作用する元素であり、焼戻し軟化抵抗性を高くするために有効な元素でもある。Ｓｉの含有率が０．１質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。
Ｓｉの含有率が１．５質量％を超えると、被削性が低下して加工コストが高くなる。
〔マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下〕
Ｍｎは、製鋼時の脱酸素剤および脱硫剤として作用する元素であり、Ｓｉの含有率が０．１質量％未満であると、この作用が実質的に得られない。また、焼入れ性の向上効果を得るためには、０．２５質量％以上含有することが好ましい。
Ｍｎの含有率が１．５質量％を超えると、非金属介在物が多くなって、寿命が低下する場合がある。また、素材の鍛造性および被削性が低下して加工コストが高くなる。
Ｍｎは、製鋼時の脱酸素剤および脱硫剤として作用する元素であり、Ｓｉの含有率が０．１質量％未満であると、この作用が実質的に得られない。また、焼入れ性の向上効果を得るためには、０．２５質量％以上含有することが好ましい。
Ｍｎの含有率が１．５質量％を超えると、非金属介在物が多くなって、寿命が低下する場合がある。また、素材の鍛造性および被削性が低下して加工コストが高くなる。
〔酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下〕
Ｏは、酸化物系の非金属介在物を形成して転動疲労特性を低下させるため、極力その含有率を低くする必要があることから、その含有率の上限を１２質量ｐｐｍとした。好ましくは９質量ｐｐｍ以下とする。
〔残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物〕
製鋼上不可避な不純物としては、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｖ（バナジウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｖ（ニオブ）等が挙げられる。
Ｏは、酸化物系の非金属介在物を形成して転動疲労特性を低下させるため、極力その含有率を低くする必要があることから、その含有率の上限を１２質量ｐｐｍとした。好ましくは９質量ｐｐｍ以下とする。
〔残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物〕
製鋼上不可避な不純物としては、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｖ（バナジウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｖ（ニオブ）等が挙げられる。
＜条件Ａ１による作用＞
転動体は繰り返し剪断応力を受けることにより変形し易いため、過大な衝撃荷重を受ける用途では、転動面の表層部の残留オーステナイトを焼戻し時に極力分解させる必要がある。しかし、残留オーステナイト量を小さくする目的で焼戻し温度を高くしすぎると、表層部の硬さが低下して、耐圧痕性および転動疲労寿命が低下する。これらの観点から、転動体の転動面の表層部の残留オーステナイト量を、０を超え８体積％以下とした。
また、焼入れおよび焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより、耐圧痕性が向上し、疲労剥離や摩擦摩耗が生じ難くなる。機械的表面硬化処理としては、ショットピーニング、ショットブラスト、バレルピーニング等が採用できる。
さらに、Ｈ1 とγ1 の関係を上記（１）式を満たすものとすることにより、音響特性が良好となる。
転動体は繰り返し剪断応力を受けることにより変形し易いため、過大な衝撃荷重を受ける用途では、転動面の表層部の残留オーステナイトを焼戻し時に極力分解させる必要がある。しかし、残留オーステナイト量を小さくする目的で焼戻し温度を高くしすぎると、表層部の硬さが低下して、耐圧痕性および転動疲労寿命が低下する。これらの観点から、転動体の転動面の表層部の残留オーステナイト量を、０を超え８体積％以下とした。
また、焼入れおよび焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより、耐圧痕性が向上し、疲労剥離や摩擦摩耗が生じ難くなる。機械的表面硬化処理としては、ショットピーニング、ショットブラスト、バレルピーニング等が採用できる。
さらに、Ｈ1 とγ1 の関係を上記（１）式を満たすものとすることにより、音響特性が良好となる。
＜条件Ｂ１による作用＞
軌道輪の軌道面の表層部の残留オーステナイトは、接線力に起因する表面損傷を低減するために有効である。３体積％未満であるとこの効果が実質的に得られない。また、前記表層部の残留オーステナイト量に比例して耐久寿命が長くなるが、残留オーステナイト量が１５体積％を超えると、耐圧痕性が低下する。
また、Ｈ2 とγ2 の関係を上記（２）式を満たすものとすることにより、転動疲寿命が良好となる。
軌道輪の軌道面の表層部の残留オーステナイトは、接線力に起因する表面損傷を低減するために有効である。３体積％未満であるとこの効果が実質的に得られない。また、前記表層部の残留オーステナイト量に比例して耐久寿命が長くなるが、残留オーステナイト量が１５体積％を超えると、耐圧痕性が低下する。
また、Ｈ2 とγ2 の関係を上記（２）式を満たすものとすることにより、転動疲寿命が良好となる。
＜条件Ｂ３による作用＞
軌道輪の軌道面の表層部の残留オーステナイトは、接線力に起因する表面損傷を低減するために有効である。３体積％未満であるとこの効果が実質的に得られない。また、前記表層部の残留オーステナイト量に比例して耐久寿命が長くなるが、残留オーステナイト量を多くするためには浸炭窒化処理温度を高くする必要がある。しかし、浸炭窒化処理温度を高くし過ぎくすると、鋼の靱性が確保できなくなる。このような観点から、残留オーステナイト量の上限を４０体積％とした。
軌道輪の軌道面の表層部の残留オーステナイトは、接線力に起因する表面損傷を低減するために有効である。３体積％未満であるとこの効果が実質的に得られない。また、前記表層部の残留オーステナイト量に比例して耐久寿命が長くなるが、残留オーステナイト量を多くするためには浸炭窒化処理温度を高くする必要がある。しかし、浸炭窒化処理温度を高くし過ぎくすると、鋼の靱性が確保できなくなる。このような観点から、残留オーステナイト量の上限を４０体積％とした。
また、Ｈ2 とγ2 の関係を上記（２）式を満たすものとすることにより、転動疲労寿命が良好となる。
さらに、浸炭窒化処理により前記表層部に窒化物および炭窒化物が形成されることで、耐摩耗性が向上する。前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％未満であると、耐摩耗性向上作用が実質的に得られない。前記表層部の窒素含有率が１．０質量％を超えると、焼入れ後に異常組織が生じて硬さが低下し、耐久寿命が低下する恐れがある。
また、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％未満であると、硬さをＨｖ６８０以上とすることができない。前記表層部の炭素含有率が２．５質量％を超えると、粗大な炭化物が析出して、十分な耐久寿命が得られない。
さらに、浸炭窒化処理により前記表層部に窒化物および炭窒化物が形成されることで、耐摩耗性が向上する。前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％未満であると、耐摩耗性向上作用が実質的に得られない。前記表層部の窒素含有率が１．０質量％を超えると、焼入れ後に異常組織が生じて硬さが低下し、耐久寿命が低下する恐れがある。
また、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％未満であると、硬さをＨｖ６８０以上とすることができない。前記表層部の炭素含有率が２．５質量％を超えると、粗大な炭化物が析出して、十分な耐久寿命が得られない。
＜サブゼロ処理による作用：条件Ａ２、Ｂ２、およびＢ４＞
焼入れ処理後にサブゼロ処理を行うと表層部の残留オーステナイト量は減少するが、硬さは向上する。そのため、焼入れ処理後にサブゼロ処理を行うことで、サブゼロ処理を行わない場合（条件Ａ１、Ｂ１、およびＢ３の場合）と比較して、耐圧痕性および転動疲労寿命がさらに改善される。この場合、サブゼロ処理の温度を−１９０℃以上−６０℃以下とすることが好ましい。−６０℃を超えると、残留オーステナイト量のマルテンサイト変態が不十分となる。−１９０℃より低い温度での処理はコストが著しく高くなる。
焼入れ処理後にサブゼロ処理を行うと表層部の残留オーステナイト量は減少するが、硬さは向上する。そのため、焼入れ処理後にサブゼロ処理を行うことで、サブゼロ処理を行わない場合（条件Ａ１、Ｂ１、およびＢ３の場合）と比較して、耐圧痕性および転動疲労寿命がさらに改善される。この場合、サブゼロ処理の温度を−１９０℃以上−６０℃以下とすることが好ましい。−６０℃を超えると、残留オーステナイト量のマルテンサイト変態が不十分となる。−１９０℃より低い温度での処理はコストが著しく高くなる。
本発明はまた、モータと、モータの回転軸に結合されたウォーム軸と、モータの回転を出力軸に伝達するウォームホイールと、を備えたウォームギヤモータにおいて、前記ウォーム軸が前記第１〜第８のいずれかの転がり軸受で支持されていることを特徴とするウォームギヤモータを提供する。
本発明の転がり軸受によれば、転動体が軌道輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途（例えば、ウォームギヤモータのウォーム軸の支持用途）でも、十分な転動疲労寿命と良好な音響特性が得られる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当するウォームギヤモータを示す図であり、ウォームギヤ部とその近傍が断面で示されている。
このウォームギヤモータは、車両用電動パワーステアリング装置の構成要素であって、歯車減速機構３０と電動モータ１３とで構成されている。歯車減速機構３０は、ウォームホイール３１、ウォームホイール３１と噛み合うウォーム３２、ウォーム３２の両端に一体に形成されたウォーム軸３２ａ，３２ｂ、ギヤケース３３、および玉軸受（転がり軸受）３４ａ，３４ｂで構成されている。
図１は、本発明の一実施形態に相当するウォームギヤモータを示す図であり、ウォームギヤ部とその近傍が断面で示されている。
このウォームギヤモータは、車両用電動パワーステアリング装置の構成要素であって、歯車減速機構３０と電動モータ１３とで構成されている。歯車減速機構３０は、ウォームホイール３１、ウォームホイール３１と噛み合うウォーム３２、ウォーム３２の両端に一体に形成されたウォーム軸３２ａ，３２ｂ、ギヤケース３３、および玉軸受（転がり軸受）３４ａ，３４ｂで構成されている。
ウォーム軸３２ａ，３２ｂは、それぞれギヤケース３３に装着された玉軸受３４ａ，３４ｂによって回転自在に支持されている。また、ウォーム軸３２ｂは電動モータ１３の回転軸１３ａにスプライン結合されている。
ウォームホイール３１の芯金４２が下部舵輪軸１１ｂと連結しているため、電動モータ１３の回転がウォーム軸３２およびウォームホイール３１を経て下部舵輪軸（出力軸）１１ｂに伝達される。
これらの玉軸受３４ａ，３４ｂを、下記の実施例に示すNo. １−１〜１−４、No. ２−１〜２−６、No. ３−１〜３−４、およびNo. ４−１〜４−１２の深溝玉軸受のいずれかと同じにすることにより、これらの玉軸受３４ａ，３４ｂは十分な転動疲労寿命と良好な音響特性が得られる。
ウォームホイール３１の芯金４２が下部舵輪軸１１ｂと連結しているため、電動モータ１３の回転がウォーム軸３２およびウォームホイール３１を経て下部舵輪軸（出力軸）１１ｂに伝達される。
これらの玉軸受３４ａ，３４ｂを、下記の実施例に示すNo. １−１〜１−４、No. ２−１〜２−６、No. ３−１〜３−４、およびNo. ４−１〜４−１２の深溝玉軸受のいずれかと同じにすることにより、これらの玉軸受３４ａ，３４ｂは十分な転動疲労寿命と良好な音響特性が得られる。
〔第１の試験〕
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を玉（転動体）、内輪、外輪の各形状に加工した。
次に、玉については、表１に示す条件で熱処理を行った。
No. １−１〜１−３では、先ず、表１に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表１に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. １−４〜１−７では、先ず、表１に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表１に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を玉（転動体）、内輪、外輪の各形状に加工した。
次に、玉については、表１に示す条件で熱処理を行った。
No. １−１〜１−３では、先ず、表１に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表１に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. １−４〜１−７では、先ず、表１に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表１に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。
熱処理後の玉にバレルピーニング処理を施した。バレルピーニング処理は、断面形状が正八角形の容器（バレル）を備えた装置を使用して、回転速度と回転時間を調整して行った。次に、研磨処理を行った。
また、玉の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて玉の表面を測定し、球面補正した値を測定値とした。玉の表層部の残留オーステナイト量については、Ｘ線回折装置により玉の表面を測定した。
また、玉の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて玉の表面を測定し、球面補正した値を測定値とした。玉の表層部の残留オーステナイト量については、Ｘ線回折装置により玉の表面を測定した。
内輪および外輪については、熱処理として、８６０℃に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、２００〜２５０℃に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
これらの玉、内輪、外輪を用いて各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリースを封入して、以下の方法で音響特性を調べる試験を行った。
すなわち、先ず、各軸受を回転試験機に取り付け、予圧２９．４Ｎにて、速度１８００ｍｉｎ-1で回転させた状態で、アンデロンメータを用いて音響特性を示す量（アンデロン値）の初期値を測定した。
これらの玉、内輪、外輪を用いて各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリースを封入して、以下の方法で音響特性を調べる試験を行った。
すなわち、先ず、各軸受を回転試験機に取り付け、予圧２９．４Ｎにて、速度１８００ｍｉｎ-1で回転させた状態で、アンデロンメータを用いて音響特性を示す量（アンデロン値）の初期値を測定した。
次に、軸受を回転試験機から外して、図２に示すように、軸受の外輪２１を治具４に乗せ、内輪２２に治具５を嵌めて上側からスラスト荷重Ｐ（２４５０Ｎ）を付与することにより、玉２３を内輪２２および外輪２１の溝肩に乗り上げさせて、玉２３に乗り上げ傷を付ける。次に、スラスト荷重を解除して、内輪２２を回転させて玉２３の接触位置を変える。この状態で再びスラスト荷重Ｐ（２４５０Ｎ）を付与する。このようにしてスラスト荷重の付与と解除を４回繰り返すことにより、玉２３の複数カ所に乗り上げ傷を付ける。
次に、図２の治具４，５を外した軸受を、再度回転試験機に取り付けて、初期値測定時と同じ条件でアンデロン値を測定した。この測定値と前記初期値とからアンデロン値の上昇値を算出し、各値についてNo. １−７（従来例）の値を「１」とした相対値を算出した。アンデロン値の測定範囲はＨｉｇｈバンド（１８００〜１００００Ｈｚ）までとした。
この結果を下記の表１に示す。表１では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。また、No. １−１〜１−４のα値（(1) 式の左辺）と、音響上昇値の比（アンデロン値の上昇値の相対値）との関係を、図２にグラフで示す。
この結果を下記の表１に示す。表１では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。また、No. １−１〜１−４のα値（(1) 式の左辺）と、音響上昇値の比（アンデロン値の上昇値の相対値）との関係を、図２にグラフで示す。
この結果から、玉の表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０を全て満たすNo. １−１〜１−４の深溝玉軸受は、アンデロン値の上昇値がNo. １−７の０．２２〜０．４０倍と小さかった。このうち、玉の熱処理で焼入れ後にサブゼロ処理を行ったNo. １−１〜１−３のアンデロン値の上昇値の相対値は０．２２〜０．２９であり、サブゼロ処理を行っていないNo. １−４のアンデロン値の上昇値の相対値０．４０よりも小さかった。
これに対して、玉の表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０のいずれかを満たさないNo. １−５〜１−６の深溝玉軸受は、アンデロン値の上昇値がNo. １−７の１．００〜１．２５倍と大きかった。
また、図２のグラフから、α値が大きいほど音響特性が良好になることが分かる。
なお、No. １−１〜１−３の深溝玉軸受は本発明の第２の転がり軸受に相当する。No. １−４の深溝玉軸受は本発明の第５の転がり軸受に相当する。
また、図２のグラフから、α値が大きいほど音響特性が良好になることが分かる。
なお、No. １−１〜１−３の深溝玉軸受は本発明の第２の転がり軸受に相当する。No. １−４の深溝玉軸受は本発明の第５の転がり軸受に相当する。
〔第２の試験〕
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を、内輪、外輪の各形状に加工した。次に、表２に示す条件で熱処理を行った。
No. ２−１〜２−４，２−７では、先ず、表２に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表２に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. ２−５〜２−６，２−８では、先ず、表２に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表２に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を、内輪、外輪の各形状に加工した。次に、表２に示す条件で熱処理を行った。
No. ２−１〜２−４，２−７では、先ず、表２に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表２に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. ２−５〜２−６，２−８では、先ず、表２に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表２に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
また、内外輪の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて軌道輪の表面から１００μｍの深さで測定した。内外輪の表層部の残留オーステナイト量については、軌道面を深さ５０μｍまで電解研磨した後、その研磨面をＸ線回折装置により測定した。
これらの内輪および外輪と第１の試験のNo. １−３の玉を用いて、各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリース潤滑、アキシャル荷重５４４Ｎ、回転速度３９００ｍｉｎ-1の条件で回転させる試験を行った。そして、剥離に至るまで回転させて、それまでの回転時間を寿命とした。
得られた各サンプルでの寿命の値をNo. ２−８（従来例）の値で除算して、寿命比を算出した。この結果を下記の表２に示す。表２では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。
また、No. ２−１〜２−６のβ値（(2) 式の左辺）と寿命比との関係を、図３にグラフで示す。
これらの内輪および外輪と第１の試験のNo. １−３の玉を用いて、各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリース潤滑、アキシャル荷重５４４Ｎ、回転速度３９００ｍｉｎ-1の条件で回転させる試験を行った。そして、剥離に至るまで回転させて、それまでの回転時間を寿命とした。
得られた各サンプルでの寿命の値をNo. ２−８（従来例）の値で除算して、寿命比を算出した。この結果を下記の表２に示す。表２では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。
また、No. ２−１〜２−６のβ値（(2) 式の左辺）と寿命比との関係を、図３にグラフで示す。
この結果から、内輪および外輪の表層部の硬さＨｖ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上１５体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０を全て満たすNo. ２−１〜２−６の深溝玉軸受は、No. ２−８の１．５〜２．４倍の寿命であった。このうち、内輪および外輪の熱処理で焼入れ後にサブゼロ処理を行ったNo. ２−５〜２−６の寿命比は２．０〜２．４であり、サブゼロ処理を行っていないNo. ２−１〜２−４の寿命比は１．５〜２．１であった。
これに対して、内輪および外輪の表層部の硬さ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上１５体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０のいずれかを満たさないNo. ２−７の深溝玉軸受は、寿命比がNo. ２−８の０．６倍と短かった。
また、図３のグラフから、β値が大きいほど寿命が長くなることが分かる。
なお、No. ２−１〜２−４の深溝玉軸受は本発明の第６の転がり軸受に相当する。No. ２−５，２−６の深溝玉軸受は本発明の第２の転がり軸受に相当する。
また、図３のグラフから、β値が大きいほど寿命が長くなることが分かる。
なお、No. ２−１〜２−４の深溝玉軸受は本発明の第６の転がり軸受に相当する。No. ２−５，２−６の深溝玉軸受は本発明の第２の転がり軸受に相当する。
以上のように、第１の試験および第２の試験の結果から、玉が、表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０を全て満たすとともに、内輪および外輪が、表層部の硬さＨｖ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上１５体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０を全て満たす深溝玉軸受は、玉が内輪および外輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途で、良好な音響特性と十分な転動疲労寿命が得られることが分かる。
〔第３の試験〕
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を玉（転動体）、内輪、外輪の各形状に加工した。
次に、玉については、表３に示す条件で熱処理を行った。
No. ３−１〜３−３では、先ず、表３に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表３に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. ３−４〜３−７では、先ず、表３に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表３に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を玉（転動体）、内輪、外輪の各形状に加工した。
次に、玉については、表３に示す条件で熱処理を行った。
No. ３−１〜３−３では、先ず、表３に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表３に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。No. ３−４〜３−７では、先ず、表３に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れを行い、次に、表３に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。
熱処理後の玉にバレルピーニング処理を施した。バレルピーニング処理は、断面形状が正八角形の容器（バレル）を備えた装置を使用して、回転速度と回転時間を調整して行った。次に、研磨処理を行った。
また、玉の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて玉の表面を測定し、球面補正した値を測定値とした。玉の表層部の残留オーステナイト量については、Ｘ線回折装置により玉の表面を測定した。
また、玉の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて玉の表面を測定し、球面補正した値を測定値とした。玉の表層部の残留オーステナイト量については、Ｘ線回折装置により玉の表面を測定した。
内輪および外輪については、熱処理として、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気で、８４０〜８６０℃に加熱し、２〜５時間保持することにより浸炭窒化処理を行った後、油焼入れを行い、さらに、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、１５０〜２４０℃に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
得られた内輪および外輪の表層部の炭素含有率と窒素含有率を測定したところ、炭素含有率は１．３〜１．８質量％であり、窒素含有率は０．１〜０．３質量％であった。
これらの玉、内輪、外輪を用いて各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリースを封入して、以下の方法で音響特性を調べる試験を行った。
すなわち、先ず、各軸受を回転試験機に取り付け、予圧２９．４Ｎにて、速度１８００ｍｉｎ-1で回転させた状態で、アンデロンメータを用いて音響特性を示す量（アンデロン値）の初期値を測定した。
これらの玉、内輪、外輪を用いて各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリースを封入して、以下の方法で音響特性を調べる試験を行った。
すなわち、先ず、各軸受を回転試験機に取り付け、予圧２９．４Ｎにて、速度１８００ｍｉｎ-1で回転させた状態で、アンデロンメータを用いて音響特性を示す量（アンデロン値）の初期値を測定した。
次に、軸受を回転試験機から外して、図２に示すように、軸受の外輪２１を治具４に乗せ、内輪２２に治具５を嵌めて上側からスラスト荷重Ｐ（２４５０Ｎ）を付与することにより、玉２３を内輪２２および外輪２１の溝肩に乗り上げさせて、玉２３に乗り上げ傷を付ける。次に、スラスト荷重を解除して、内輪２２を回転させて玉２３の接触位置を変える。この状態で再びスラスト荷重Ｐ（２４５０Ｎ）を付与する。このようにしてスラスト荷重の付与と解除を４回繰り返すことにより、玉２３の複数カ所に乗り上げ傷を付ける。
次に、図２の治具４，５を外した軸受を、再度回転試験機に取り付けて、初期値測定時と同じ条件でアンデロン値を測定した。この測定値と前記初期値とからアンデロン値の上昇値を算出し、各値についてNo. ３−７（従来例）の値を「１」とした相対値を算出した。アンデロン値の測定範囲はＨｉｇｈバンド（１８００〜１００００Ｈｚ）までとした。
この結果を下記の表３に示す。表３では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。また、No. ３−１〜３−４のα値（(1) 式の左辺）と、音響上昇値の比（アンデロン値の上昇値の相対値）との関係を、図５にグラフで示す。
この結果を下記の表３に示す。表３では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。また、No. ３−１〜３−４のα値（(1) 式の左辺）と、音響上昇値の比（アンデロン値の上昇値の相対値）との関係を、図５にグラフで示す。
この結果から、玉の表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０を全て満たすNo. ３−１〜３−４の深溝玉軸受は、アンデロン値の上昇値がNo. ３−７の０．２０〜０．４０倍と小さかった。このうち、玉の熱処理で焼入れ後にサブゼロ処理を行ったNo. ３−１〜３−３のアンデロン値の上昇値の相対値は０．２０〜０．２６であり、サブゼロ処理を行っていないNo. ３−４のアンデロン値の上昇値の相対値０．４０よりも小さかった。
これに対して、玉の表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０のいずれかを満たさないNo. ３−５〜３−６の深溝玉軸受は、アンデロン値の上昇値がNo. ３−７の１．００〜１．３０倍と大きかった。
また、図５のグラフから、α値が大きいほど音響特性が良好になることが分かる。
なお、No. ３−１〜３−３の深溝玉軸受は本発明の第４の転がり軸受に相当する。No. ３−４の深溝玉軸受は本発明の第７の転がり軸受に相当する。
また、図５のグラフから、α値が大きいほど音響特性が良好になることが分かる。
なお、No. ３−１〜３−３の深溝玉軸受は本発明の第４の転がり軸受に相当する。No. ３−４の深溝玉軸受は本発明の第７の転がり軸受に相当する。
〔第４の試験〕
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を、内輪、外輪の各形状に加工した。次に、表４に示す条件で熱処理を行った。
No. ４−１〜４−３では、熱処理として、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気で、表４に示す各処理温度に加熱し、２〜５時間保持することにより浸炭窒化処理を行った後、油焼入れを行い、さらに、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）を以下の方法で作製した。
先ず、ＳＵＪ２からなる素材を、内輪、外輪の各形状に加工した。次に、表４に示す条件で熱処理を行った。
No. ４−１〜４−３では、熱処理として、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気で、表４に示す各処理温度に加熱し、２〜５時間保持することにより浸炭窒化処理を行った後、油焼入れを行い、さらに、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
No. ４−４〜４−６，No. ４−１３では、熱処理として、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気で、表４に示す各処理温度に加熱し、２〜５時間保持することにより浸炭窒化処理を行った後、油焼入れを行いった。次に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
No. ４−７〜４−８，No. ４−１５では、熱処理として、表４に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れ（ずぶ焼き）を行い、さらに、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
No. ４−７〜４−８，No. ４−１５では、熱処理として、表４に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れ（ずぶ焼き）を行い、さらに、−６０〜−１９０℃に０．５時間保持するサブゼロ処理を行った。次に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
No. ４−９〜４−１２，No. ４−１４では、熱処理として、表４に示す焼入れ温度に０．５時間保持した後に油冷却することで焼入れ（ずぶ焼き）を行った後に、表４に示す焼戻し温度に２時間保持する焼戻しを行った。次に、研磨処理を行った。
また、内外輪の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて軌道輪の表面から１００μｍの深さで測定した。内外輪の表層部の残留オーステナイト量については、軌道面を深さ５０μｍまで電解研磨した後、その研磨面をＸ線回折装置により測定した。内外輪の表層部の炭素含有率〔Ｃ〕と窒素含有率〔Ｎ〕はＥＰＭＡ分析装置で測定した。
また、内外輪の表層部の硬さについては、ビッカース硬度計を用いて軌道輪の表面から１００μｍの深さで測定した。内外輪の表層部の残留オーステナイト量については、軌道面を深さ５０μｍまで電解研磨した後、その研磨面をＸ線回折装置により測定した。内外輪の表層部の炭素含有率〔Ｃ〕と窒素含有率〔Ｎ〕はＥＰＭＡ分析装置で測定した。
これらの内輪および外輪と第３の試験のNo. ３−１の玉を用いて、各サンプルの深溝玉軸受を組み立て、グリース潤滑、アキシャル荷重５４４Ｎ、回転速度３９００ｍｉｎ-1の条件で回転させる試験を行った。そして、剥離に至るまで回転させて、それまでの回転時間を寿命とした。
得られた各サンプルでの寿命の値をNo. ４−１５（従来例）の値で除算して、寿命比を算出した。この結果を下記の表４に示す。表４では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。
また、No. ４−１〜４−１２のβ値（(2) 式の左辺）と寿命比との関係を、図６にグラフで示す。
得られた各サンプルでの寿命の値をNo. ４−１５（従来例）の値で除算して、寿命比を算出した。この結果を下記の表４に示す。表４では、本発明の範囲から外れる構成に下線を施した。
また、No. ４−１〜４−１２のβ値（(2) 式の左辺）と寿命比との関係を、図６にグラフで示す。
この結果から、内輪および外輪の表層部の硬さＨｖ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上４０体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０、浸炭窒化処理により表層部の〔Ｃ〕１．０質量％以上２．５質量％以下、窒素含有率〔Ｎ〕０．０５質量％以上１．０質量％以下、を全て満たすNo. ４−１〜４−６の深溝玉軸受は、No. ４−１５の３．０〜４．０倍の寿命であった。
また、内輪および外輪の表層部の硬さＨｖ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上１５体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０を全て満たすNo. ４−７〜４−１２の深溝玉軸受は、No. ４−１５の１．５〜２．３倍の寿命であった。
これに対して、内輪および外輪の表層部の残留オーステナイト量が０であるNo. ４−１３の深溝玉軸受は、寿命比がNo. ４−１５と同じだった。(2) 式の左辺（β）＞０を満たさないNo. ４−１４の深溝玉軸受は、寿命比がNo. ４−１５の０．４７倍と短かった。
これに対して、内輪および外輪の表層部の残留オーステナイト量が０であるNo. ４−１３の深溝玉軸受は、寿命比がNo. ４−１５と同じだった。(2) 式の左辺（β）＞０を満たさないNo. ４−１４の深溝玉軸受は、寿命比がNo. ４−１５の０．４７倍と短かった。
また、図６のグラフから、β値が大きいほど寿命が長くなることと、浸炭窒化処理を行ったNo. ４−１〜４−６の方が、浸炭窒化処理を行っていないNo. ４−７〜４−１２よりも寿命が長くなることが分かる。
なお、No. ４−１〜４−３の深溝玉軸受は本発明の第４の転がり軸受に相当する。No. ４−４〜４−６の深溝玉軸受は本発明の第８の転がり軸受に相当する。No. ４−７，４−８の深溝玉軸受は、本発明の第２の転がり軸受に相当する。No. ４−９〜４−１２の深溝玉軸受は本発明の第６の転がり軸受に相当する。
なお、No. ４−１〜４−３の深溝玉軸受は本発明の第４の転がり軸受に相当する。No. ４−４〜４−６の深溝玉軸受は本発明の第８の転がり軸受に相当する。No. ４−７，４−８の深溝玉軸受は、本発明の第２の転がり軸受に相当する。No. ４−９〜４−１２の深溝玉軸受は本発明の第６の転がり軸受に相当する。
以上のように、第３の試験および第４の試験の結果から、玉が、表層部の硬さＨｖ９００以上、残留オーステナイト量０を超え８体積％以下、(1) 式の左辺（α）＞０を全て満たすとともに、内輪および外輪が、表層部の硬さＨｖ６８０以上、残留オーステナイト量３体積％以上４０体積％以下、(2) 式の左辺（β）＞０、浸炭窒化処理により表層部の〔Ｃ〕１．０質量％以上２．５質量％以下、窒素含有率〔Ｎ〕０．０５質量％以上１．０質量％以下を全て満たす深溝玉軸受は、玉が内輪および外輪の溝肩に乗り上げることが考えられる用途で、良好な音響特性と十分な転動疲労寿命が得られることが分かる。
また、第２の試験および第４の試験の結果から、浸炭窒化処理を行って、内輪および外輪の表層部の〔Ｃ〕を１．０質量％以上２．５質量％以下、窒素含有率〔Ｎ〕を０．０５質量％以上１．０質量％以下を満たすものとすることが、転動疲労寿命を向上するために有効であることが分かる。
また、第２の試験および第４の試験の結果から、浸炭窒化処理を行って、内輪および外輪の表層部の〔Ｃ〕を１．０質量％以上２．５質量％以下、窒素含有率〔Ｎ〕を０．０５質量％以上１．０質量％以下を満たすものとすることが、転動疲労寿命を向上するために有効であることが分かる。
４ 治具
５ 治具
１１ｂ 下部舵輪軸（出力軸）
１３ 電動モータ
１３ａ 回転軸
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 玉（転動体）
３０ 歯車減速機構
３１ ウォームホイール
３２ ウォーム
３２ａ，３２ｂ ウォーム軸
３３ ギヤケース
３４ａ，３４ｂ 玉軸受（転がり軸受）
４２ 芯金
５ 治具
１１ｂ 下部舵輪軸（出力軸）
１３ 電動モータ
１３ａ 回転軸
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 玉（転動体）
３０ 歯車減速機構
３１ ウォームホイール
３２ ウォーム
３２ａ，３２ｂ ウォーム軸
３３ ギヤケース
３４ａ，３４ｂ 玉軸受（転がり軸受）
４２ 芯金
Claims (2)
- 転動体が下記の条件Ａ１またはＡ２を満たし、内輪および外輪が下記の条件Ｂ１〜Ｂ４のいずれかを満たすことを特徴とする転がり軸受。
〔条件Ａ１〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、
転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＞０ …（１）
〔条件Ａ２〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行った後、機械的表面硬化処理を行うことにより得られ、
転動面の表層部の硬さ（Ｈ1 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で９００以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ1 ）が０を超え８体積％以下であり、Ｈ1 とγ1 が下記の（１）式を満たす。
０．０１４×Ｈ1 −０．３４×γ1 −９．４８＞０ …（１）
〔条件Ｂ１〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、
軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２）
〔条件Ｂ２〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、
軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上１５体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たす。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２）
〔条件Ｂ３〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れおよび焼戻し処理を行うことにより得られ、
軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２）
〔条件Ｂ４〕：
炭素（Ｃ）含有率が０．７質量％以上１．３質量％以下、クロム（Ｃｒ）含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、珪素（Ｓｉ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、マンガン（Ｍｎ）含有率が０．１質量％以上１．５質量％以下、酸素（Ｏ）含有率が１２質量ｐｐｍ以下、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に形成し、次いで、浸炭窒化処理を行った後、焼入れ処理、サブゼロ処理、および焼戻し処理を行うことにより得られ、
軌道面の表層部の硬さ（Ｈ2 ）がビッカース硬さ（Ｈｖ）で６８０以上、前記表層部の残留オーステナイト量（γ2 ）が３体積％以上４０体積％以下であり、Ｈ2 とγ2 が下記の（２）式を満たし、前記表層部の炭素含有率が１．０質量％以上２．５質量％以下であり、前記表層部の窒素含有率が０．０５質量％以上１．０質量％以下である。
０．００５８×Ｈ2 ＋０．０３３×γ2 −４．１＞０ …（２） - モータと、モータの回転軸に結合されたウォーム軸と、モータの回転を出力軸に伝達するウォームホイールと、を備えたウォームギヤモータにおいて、
前記ウォーム軸が請求項１記載の転がり軸受で支持されていることを特徴とするウォームギヤモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004356392A JP2006131986A (ja) | 2004-10-08 | 2004-12-09 | 転がり軸受、ウォームギヤモータ |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004296268 | 2004-10-08 | ||
| JP2004356392A JP2006131986A (ja) | 2004-10-08 | 2004-12-09 | 転がり軸受、ウォームギヤモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006131986A true JP2006131986A (ja) | 2006-05-25 |
Family
ID=36725795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004356392A Pending JP2006131986A (ja) | 2004-10-08 | 2004-12-09 | 転がり軸受、ウォームギヤモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006131986A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191280A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Nsk Ltd | ころ軸受及びその製造方法 |
| JP2010185548A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2012163204A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-30 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| WO2023058518A1 (ja) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Ntn株式会社 | 転動部品及び転がり軸受 |
-
2004
- 2004-12-09 JP JP2004356392A patent/JP2006131986A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191280A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Nsk Ltd | ころ軸受及びその製造方法 |
| JP2010185548A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2012163204A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-30 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| WO2023058518A1 (ja) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Ntn株式会社 | 転動部品及び転がり軸受 |
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