JP2021152403A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】嵌め合わせ応力による軌道輪のクリープ変形の抑制、嵌め合わせ応力による軌道輪の割損の抑制及び軌道面における硬さの維持が可能な軌道輪を提供する。【解決手段】転がり軸受は、軌道面を有する軌道輪と、軌道輪に接触するように配置された転動体とを備える。軌道輪は鋼からなる。鋼中における炭素濃度は、０．１５重量パーセント以上１．２重量パーセント以下である。軌道輪は、軌道面にある第１領域と、第１領域を取り囲む第２領域とからなる。第１領域における硬さは、５００Ｈｖ以上である。第２領域における残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である。第１領域と第２領域との間の境界において、軌道面からの距離を転動体と軌道面との接触楕円の短軸の長さで除した値は、１．３である。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

転がり軸受は、内輪と、外輪とを有している（以下においては、内輪及び外輪を合わせて軌道輪ということがある）。転がり軸受は、内輪に軸が固定され、外輪がハウジングに固定されることにより、使用される。転がり軸受は、荷重が加わった際に軸と内輪との間及びハウジングと外輪との間に、ラジアル方向（径方向）、アキシアル方向（軸方向）及び回転方向（周方向）における相対的な動きが生じないようになっている。

ラジアル軸受（主としてラジアル荷重を受ける転がり軸受）の使用態様には、内輪が回転輪になるとともに外輪が固定輪になる場合（第１の場合）と、内輪が固定輪になるとともに外輪が回転輪になる場合（第２の場合）とがある。第１の場合においては、内輪が軸に締まり嵌めされ、第２の場合においては、外輪がハウジングに締まり嵌めされる。軌道輪が軸又はハウジングに締まり嵌めされる際に軌道輪に作用する応力を、嵌め合い応力という。

軸又はハウジングに対する軌道輪のクリープ（軸又はハウジングと軌道輪との間の相対的な位置ずれ）は、嵌め合い応力により抑制されている。しかしながら、転がり軸受の使用に伴う軌道輪の寸法変化により嵌め合い応力が減少した場合、クリープが発生してしまう。特許文献１（特開２０１０−１１２４９０号公報）、特許文献２（特許第４４６６７４３号公報）及び特許文献３（特開２００９−２２１４９３号公報）には、クリープを抑制するための技術が記載されている。

特許文献１に記載の転がり軸受においては、内輪の内周面に溝が形成されている。内輪は、内周面において、軸に嵌め合わされている。溝には、Ｏリングが装着されている。特許文献２に記載の転がり軸受においては、外輪の外周面に逃げ溝が形成されている。外輪は、外周面において、ハウジングに嵌め合わされている。

特許文献３に記載の転がり軸受においては、軌道面における残留オーステナイトの体積比率が２５パーセント以上４５パーセント以下になっているとともに、軌道面とは反対側にある面（内輪の場合は内周面、外輪の場合は外周面）における残留オーステナイトの体積比率が１５パーセント以下になっている。

特開２０１０−１１２４９０号公報 特許第４４６６４７３号公報 特開２００９−２２１４９３号公報

転がり軸受の使用に伴う軌道輪の寸法変化に起因したクリープは、軌道輪に予め相対的に大きな嵌め合い応力を加えておくことにより、抑制することができる。しかしながら、相対的に大きな嵌め合い応力を軌道輪に加えることは、軌道輪の割損の原因となるおそれがある。

特許文献１に記載の転がり軸受においては、内輪の内周面に溝を形成するとともに、溝にＯリングを装着することにより、クリープが抑制されている。しかしながら、特許文献１に記載の転がり軸受においては、溝の形成に伴う加工コストの上昇や溝への応力集中が懸念されるため、クリープに対する対策としては、改善の余地がある。特許文献２に記載の転がり軸受にも、特許文献１に記載の転がり軸受と同様の問題がある。

特許文献３に記載の転がり軸受においては、軌道面とは反対側にある面における残留オーステナイトの体積比率が１５パーセント以下にされているため、転がり軸受の使用に伴う残留オーステナイトの分解に起因した寸法変化が抑制されることになり、クリープの発生が抑制されている。しかしながら、本発明者らが見出した知見によると、特許文献３に記載の転がり軸受においては、嵌め合わせ応力による軌道輪のクリープ変形（応力が継続的に付加され続けた際の時間経過に伴う変形）の抑制に改善の余地がある。また、本発明者らが見出した知見によると、特許文献３に記載の転がり軸受においては、軌道面近傍における硬さが不十分となるおそれがある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。本発明は、嵌め合わせ応力による軌道輪のクリープ変形の抑制、嵌め合わせ応力による軌道輪の割損の抑制及び軌道面における硬さの維持が可能な軌道輪を提供するものである。

本発明の一態様に係る転がり軸受は、軌道面を有する軌道輪と、軌道輪に接触するように配置された転動体とを備えている。軌道輪は、鋼からなる。鋼中における炭素濃度は、０．１５重量パーセント以上１．２重量パーセント以下である。軌道輪は、軌道面にある第１領域と、第１領域を取り囲む第２領域とからなる。第１領域における硬さは、５００Ｈｖ以上である。第２領域における残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である。第１領域と第２領域との間の境界において、軌道面からの距離を転動体と軌道面との接触楕円の短軸の長さで除した値は、１．３である。

上記の転がり軸受では、軌道面からの距離を転動体と軌道面との接触楕円の短軸の長さで除した値が０．１未満となる位置において、残留オーステナイトの体積比率が、７パーセント以上２５パーセント以下であってもよい。上記の転がり軸受では、軌道面が、浸炭窒化されていてもよい。上記の転がり軸受では、鋼がＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２、ＳＵＪ３及びＳＣＭ４２０のいずれかであってもよい。上記の転がり軸受では、鋼がＳＣｒ４３５であってもよい。

上記の転がり軸受では、鋼は、シリコンの含有量が０．９質量パーセント以上２．５質量パーセント以下であるとともに、シリコン以外の成分の含有量がＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２と同一であってもよい。上記の転がり軸受では、鋼は、シリコンの含有量が０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下であるとともに、シリコン以外の成分の含有量がＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２と同一であってもよい。

本発明の一態様に係る転がり軸受によると、嵌め合わせ応力による軌道輪のクリープ変形の抑制、嵌め合わせ応力による軌道輪の割損の抑制及び軌道面における硬さの維持が可能となる。

転がり軸受１００の断面図である。 軌道面１０ｄａ近傍における内輪１０の拡大断面図である。 軌道面２０ｃａ近傍における外輪２０の拡大断面図である。 転がり軸受１００の軌道輪の製造方法を示す工程図である。 鋼中の残留オーステナイトの体積比率とクリープ変形との関係を調査するために行った４点曲げクリープ試験の模式図である。 ４点曲げクリープ試験における加熱保持時間と試験片５０の反り量との関係を示すグラフである。 第１サンプル及び第２サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示すグラフである。 第１サンプル、第４サンプル及び第５サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示す第１のグラフである。 第１サンプル及び第５サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示す第２のグラフである。 距離Ｚ１を長さｂ１で除した値と最大せん断応力τ_ｍａｘを最大接触面圧Ｐ_ｍａｘで除した値との関係を示すグラフである。

実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

（実施形態に係る転がり軸受の構成）
以下に、実施形態に係る転がり軸受（以下においては、「転がり軸受１００」とする）の構成を説明する。

＜全体構成＞
転がり軸受１００は、例えば、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受１００は、これに限られるものではない。図１は、転がり軸受１００の断面図である。図１に示されるように、転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、転動体３０と、保持器４０とを有している。以下においては、内輪１０及び外輪２０を、軌道輪ということがある。

内輪１０は、環状形状を有している。内輪１０は、上面１０ａと、底面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。上面１０ａ及び底面１０ｂは、内輪１０の中心軸に沿う方向における端面である。底面１０ｂは、上面１０ａの反対面である。

内周面１０ｃは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。内周面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面１０ｃは、径方向において、内側（内輪１０の中心軸側）を向いている。

外周面１０ｄは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。外周面１０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面１０ｄは、径方向において、外側（内輪１０の中心軸とは反対側）を向いている。すなわち、外周面１０ｄは、径方向における内周面１０ｃの反対面である。外周面１０ｄは、軌道面１０ｄａを有している。軌道面１０ｄａは、転動体３０に接している外周面１０ｄの部分である。軌道面１０ｄａは、断面視において、内周面１０ｃ側に向かって凸の曲線形状を有している。

外輪２０は、環状形状を有している。外輪２０は、上面２０ａと、底面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。上面２０ａ及び底面２０ｂは、外輪２０の中心軸に沿う方向における端面である。底面２０ｂは、上面２０ａの反対面である。

内周面２０ｃは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。内周面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面２０ｃは、径方向において、内側（外輪２０の中心軸側）を向いている。内周面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。軌道面２０ｃａは、転動体３０に接している内周面２０ｃの部分である。軌道面２０ｃａは、断面視において、外周面２０ｄ側に向かって凸の曲線形状を有している。

外周面２０ｄは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。外周面２０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面２０ｄは、径方向において、外側（外輪２０の中心軸とは反対側）を向いている。すなわち、外周面２０ｄは、径方向における内周面２０ｃの反対面である。

外輪２０は、内周面２０ｃが外周面１０ｄと対向するように（軌道面２０ｃａが軌道面１０ｄａと対向するように）、内輪１０の外側に配置されている。

転動体３０は、球状形状を有している。転動体３０は、軌道面１０ｄａ及び軌道面２０ｃａと接するように、内輪１０と外輪２０との間に配置されている。保持器４０は、環状形状を有している。保持器４０は、内輪１０と外輪２０との間に配置されている。保持器４０は、周方向における転動体３０の間隔が一定範囲内になるように、転動体３０を保持している。

内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、鋼からなる。内輪１０、外輪２０及び転動体３０を構成している鋼中における炭素濃度は、０．１５重量パーセント以上１．２重量パーセント以下である。

内輪１０、外輪２０及び転動体３０を構成している鋼は、例えば、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に定められているＳＵＪ２又はＳＵＪ３である。内輪１０、外輪２０及び転動体３０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２００８）に定められているＳＣＭ４２０であってもよい。

内輪１０、外輪２０及び転動体３０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２０１６）に定められているＳＣｒ４３５であってもよい。表１には、ＳＣｒ４３５の成分が示されている。

なお、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＣＭ４２０及びＳＣｒ４３５中における炭素濃度は、いずれも、０．１５重量パーセント以上１．２重量パーセントの範囲内にある。内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表面が浸炭窒化（又は浸炭）されていてもよい。

内輪１０、外輪２０及び転動体３０を構成している鋼は、シリコンの含有量が０．９質量パーセント以上２．５質量パーセント以下であり、シリコン以外の成分の含有量がＳＵＪ２と同一になっている鋼により構成されていてもよい。この鋼中におけるシリコンの含有量は、好ましくは０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下である。

＜軌道輪の詳細構成＞
図２は、軌道面１０ｄａ近傍における内輪１０の拡大断面図である。図２に示されるように、内輪１０は、第１領域１１と、第２領域１２とからなる。内輪１０のうち、第１領域１１以外の領域が、第２領域１２である。第１領域１１は、軌道面１０ｄａにある。第２領域１２は、第１領域１１を取り囲んでいる。第１領域１１と第２領域１２との間の境界を、境界１３とする。

軌道面１０ｄａからの距離を、距離Ｚ１とする。距離Ｚ１は、軌道面１０ｄａに直交する方向に沿って測定される。軌道面１０ｄａと転動体３０との間の接触面は、楕円形状になることが知られている（この接触面を、接触楕円という）。転動体３０と軌道面１０ｄａとの接触楕円の短軸の長さを、長さｂ１（図示せず）とする。距離Ｚ１を長さｂ１で除した値は、境界１３において、１．３となっている。このことを別の観点から言えば、第１領域１１は、Ｚ１／ｂ１の値が１．３以下となる領域であり、第２領域１２は、Ｚ１／ｂ１の値が１．３を超えている領域である。

第１領域１１における硬さは、５００Ｈｖ以上である。第１領域１１における硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９）に定められているビッカース硬さ試験法に基づいて測定される。

距離Ｚ１を長さｂ１で除した値が０．１未満となる位置を、位置Ｐ１（図示せず）とする。位置Ｐ１は、第１領域１１中にある。位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以上２５パーセント以下であることが好ましい。

位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、Ｘ線回折法により測定される。すなわち、位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、マルテンサイト相及びオーステナイト相の回折Ｘ線強度分布の積分強度を用いて算出される。

第２領域１２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である。ここで、「第２領域１２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である」には、第２領域１２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率が０パーセントである場合も含まれている。すなわち、内輪１０を構成している鋼は、第２領域１２において、残留オーステナイトを含んでいなくてもよい。なお、第２領域における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率と同様の方法により測定される。

図３は、軌道面２０ｃａ近傍における外輪２０の拡大断面図である。図３に示されるように、外輪２０は、第１領域２１と、第２領域２２とからなる。外輪２０のうち、第１領域２１以外の領域が、第２領域２２である。第１領域２１は、軌道面２０ｃａにある。第２領域２２は、第１領域２１を取り囲んでいる。第１領域２１と第２領域２２との間の境界を、境界２３とする。

軌道面２０ｃａからの距離を、距離Ｚ２とする。距離Ｚ２は、軌道面２０ｃａに直交する方向に沿って測定される。転動体３０と軌道面２０ｃａとの接触楕円の短軸の長さを、長さｂ２とする。距離Ｚ２を長さｂ２で除した値は、境界２３において１．３となっている。このことを別の観点から言えば、第１領域２１は、Ｚ２／ｂ２の値が１．３以下となる領域であり、第２領域２２は、Ｚ２／ｂ２の値が１．３を超えている領域である。

第１領域２１における硬さは、５００Ｈｖ以上である。第１領域２１における硬さは、ＪＩＳ規格に定められているビッカース硬さ試験法に基づいて測定される。

距離Ｚ２を長さｂ２で除した値が０．１未満となる位置を、位置Ｐ２（図示せず）とする。位置Ｐ２は、第１領域２１中にある。位置Ｐ２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以上２５パーセント以下であることが好ましい。位置Ｐ２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率と同様の方法により測定される。

第２領域２２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である。ここで、「第２領域２２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下である」には、第２領域２２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率が０パーセントである場合も含まれている。すなわち、外輪２０を構成している鋼は、第２領域２２において、残留オーステナイトを含んでいなくてもよい。なお、第２領域２２における鋼中の残留オーステナイトの体積比率は、位置Ｐ１における鋼中の残留オーステナイトの体積比率と同様の方法により測定される。

（実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の製造方法）
以下に、転がり軸受１００の軌道輪の製造方法を説明する。

図４は、転がり軸受１００の軌道輪の製造方法を示す工程図である。図４に示されるように、転がり軸受１００の軌道輪の製造方法は、準備工程Ｓ１と、焼き入れ工程Ｓ２と、第１焼き戻し工程Ｓ３と、第２焼き戻し工程Ｓ４と、後処理工程Ｓ５とを有している。

準備工程Ｓ１においては、加工対象部材が準備される。加工対象部材は、環状形状を有している。加工対象部材は、転がり軸受１００の軌道輪と同一の鋼からなる。

焼き入れ工程Ｓ２においては、加工対象部材に対する焼き入れが行われる。加工対象部材に対する焼き入れは、加工対象部材を構成している鋼のＡ_１変態点以上の温度に加工対象部材を保持した後に、加工対象部材を構成している鋼のＭｓ変態点以下の温度に加工対象部材を冷却することにより行われる。

第１焼き戻し工程Ｓ３においては、加工対象部材に対する焼き戻しが行われる。加工対象部材に対する焼き戻しは、加工対象部材を構成している鋼のＡ_１変態点未満の温度に加工対象部材を保持することにより行われる。

第２焼き戻し工程Ｓ４においては、加工対象部材に対して、追加的な焼き戻しが行われる。第２焼き戻し工程Ｓ４における加熱は、誘導加熱により行われる。誘導加熱は、後処理工程Ｓ５の完了後に軌道面となる面とは反対側の面（内輪１０を製造する場合は加工対象部材の内周面、外輪２０を製造する場合は加工対象部材の外周面）から行われる。

誘導加熱における加熱温度及び加熱時間の調整により、第１領域１１（第１領域２１）における残留オーステナイトの体積比率及び硬さ、第２領域１２（第２領域２２）における残留オーステナイトの体積比率を調整することができる。誘導加熱に際して、後処理工程Ｓ５の完了後に軌道面となる側の面（内輪１０を製造する場合は外周面、外輪２０を製造する場合は内周面）は、水、油等の冷却液又は固体との接触により冷却されていることが好ましい。

後処理工程Ｓ５においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理には、加工対象部材に対する研磨、研削等の機械加工、加工対象部材に対する洗浄が行われる。以上により、転がり軸受１００の軌道輪が製造される。なお、転がり軸受１００の軌道輪の表面に対して浸炭窒化処理が行われる場合、焼き入れ工程Ｓ２に先立って、浸炭窒化工程が行われる。浸炭窒化工程は、例えば、Ｒガス及びアンモニアガスを含む雰囲気ガス中において加工対象部材を加熱保持することにより行われる。

（実施形態に係る転がり軸受の効果）
以下に、転がり軸受１００の効果を説明する。

＜軌道輪の割損抑制＞
上記のとおり、軌道輪の軸又はハウジングに対するクリープは、転がり軸受の使用に伴う軌道輪の寸法変化に起因する。軌道輪の寸法変化は、鋼中の残留オーステナイトの分解に起因する。内輪１０においては、第２領域１２における残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以下であり、外輪２０においては、第２領域２２における残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以下であるため、転がり軸受１００の軌道輪においては、転がり軸受１００の使用に伴う寸法変化が小さく、過大な嵌め合い応力を加えずとも、軸又はハウジングに対するクリープを抑制することができる。そして、クリープを抑制するために過大な嵌め合い応力を加える必要がなくなる結果、転がり軸受１００においては、嵌め合い応力に起因した軌道輪の割損を抑制することができる。

＜軌道輪のクリープ変形の抑制＞
図５は、鋼中の残留オーステナイトの体積比率とクリープ変形との関係を調査するために行った４点曲げクリープ試験の模式図である。図５に示されるように、４点曲げクリープ試験には、試験片５０が用いられた。試験片５０の長さは１４０ｍｍであり、試験片５０の幅は２０ｍｍであり、試験片５０の厚さは３ｍｍである。試験片５０は、第１主面５０ａと、第２主面５０ｂとを有している。

試験片５０は、ＳＵＪ３からなる。試験片５０に対しては、焼き入れ及び焼き戻しが行われている。試験片５０に対する焼き戻しにおいては、表２に示されるように、焼き戻し温度を１８０℃、２３０℃及び２６０℃に変化させることにより、試験片５０を構成している鋼中の残留オーステナイトの体積比率が、それぞれ、０パーセント、７．５パーセント及び１５パーセントになっている。

試験片５０は、長手方向に沿って、第１位置５１、第２位置５２、第３位置５３及び第４位置５４において支持されている。試験片５０の長手方向における第１位置５１と第２位置５２との間の距離は、１２０ｍｍである。試験片５０の長手方向における第３位置５３と第４位置５４との間の距離は、６０ｍｍである。

第３位置５３及び第４位置５４は、試験片５０の長手方向において、第１位置５１と第２位置５２との間にある。試験片５０の長手方向における第１位置５１と第２位置５２との中間位置は、試験片５０の長手方向における第３位置５３と第４位置５４との中間位置に一致している。試験片５０は、第１位置５１及び第２位置において第１主面５０ａ側から支持されており、第３位置５３及び第４位置５４において第２主面５０ｂ側から支持されている。

第３位置５３及び第４位置５４を第２主面５０ｂから第１主面５０ａに向かう方向に沿って移動させることにより、試験片５０に曲げ応力が印加される。試験片５０に印加される曲げ応力は、試験片５０を構成している鋼の降伏応力よりも低い応力とされる。より具体的には、試験片５０に印加される曲げ応力は、２００ＭＰａである。

試験片５０に対する曲げ応力の印加が行われている間、試験片５０は、試験片５０を構成している鋼中の残留オーステナイトが分解しない温度に保持される。より具体的には、試験片５０は、曲げ応力が印加された状態で、１３０℃で所定時間（加熱保持時間）保持される。

図６は、４点曲げクリープ試験における加熱保持時間と試験片５０の反り量との関係を示すグラフである。図６中において、横軸は、加熱保持時間（単位：時間）であり、横軸は、試験片５０の反り量（単位：μｍ）である。試験片５０の反り量の測定においては、試験片５０の長手方向における一方端から６ｍｍにある第１主面５０ａ上の位置と試験片５０の長手方向における他方端から６ｍｍにある第１主面５０ａ上の位置との間において第１主面５０ａの母線形状が測定される。この母線形状の板厚方向座標における最大値と最小値との差により、試験片５０の反りが決定される。

図６に示されるように、試験片５０の反り量は、加熱保持時間が増加するに伴い、大きくなっている。このことから、転がり軸受１００の軌道輪に加わる嵌め合い応力が降伏応力以下であっても、転がり軸受１００の軌道輪にはクリープ変形が生じることが分かる。

しかしながら、試験片５０を構成している鋼中の残留オーステナイトの体積比率が小さくなるほど、試験片５０の反り量が小さくなる傾向がある。上記のとおり、内輪１０においては、第２領域１２における残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以下になっており、外輪２０においては、第２領域２２における残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以下になっているため、転がり軸受１００の軌道輪においては、嵌め合い応力によるクリープ変形が抑制される。

ＳＵＪ３からなる試験片５０（以下においては、「第１サンプル」とする）及びＳＣｒ４３５からなる試験片５０（以下においては、「第２サンプル」とする）に対して４点曲げクリープ試験を行うことにより、鋼種による違いを調査した。第１サンプル及び第２サンプルに対しては、１８０℃又は２６０℃における焼き戻しが行われている。なお、第１サンプル及び第２サンプルに対しては、浸炭処理は行われていない。４点曲げクリープ試験の条件及び方法は、上記と同一である。

図７は、第１サンプル及び第２サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示すグラフである。図７中において、横軸は加熱保持時間（単位：時間）であり、縦軸は第１サンプル（第２サンプル）の反り量（単位：μｍ）である。表３は、第１サンプル及び第２サンプルの加熱保持を５０時間行った後におけるクリープ変形量（反り量）を示す表である。

図７及び表３に示されるように、同一の焼き戻し温度で比較すると、第２サンプルにおけるクリープ変形量は、第１サンプルにおけるクリープ変形量よりも小さい。より具体的には、１８０℃で焼き戻しを行った場合、５０時間の加熱保持を行った後における第１サンプルのクリープ変形量が２４４．７μｍであった一方で、５０時間の加熱保持を行った後における第２サンプルのクリープ変形量が１４１．２μｍであった。また、２６０℃で焼き戻しを行った場合、５０時間の加熱保持を行った後における第１サンプルのクリープ変形量が６４．８μｍであった一方で、５０時間の加熱保持を行った後における第２サンプルのクリープ変形量が２９．５μｍであった。このように、転がり軸受１００の軌道輪（内輪１０及び外輪２０）をＳＣｒ４３５で形成することにより、軸又はハウジングに対するクリープをさらに抑制することができる。

第１サンプル、ＳＵＪ２からなる試験片５０（以下においては、「第４サンプル」とする）及びシリコンの含有量が０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下であり、シリコン以外の成分の含有量がＳＵＪ２と同一の鋼からなる試験片５０（以下においては、「第５サンプル」とする）に対して４点曲げクリープ試験を行うことにより、鋼種による違いをさらに調査した。

第１サンプルに対しては、１８０℃、２３０℃、２６０℃、３００℃又は３５０℃における焼き戻しが行われている。第４サンプルに対しては、１８０℃又は２６０℃における焼き戻しが行われている。第５サンプルに対しては、１８０℃、２３０℃、２６０℃、３００℃又は３５０℃における焼き戻しが行われている。４点曲げクリープ試験の条件及び方法は、上記と同一である。

図８は、第１サンプル、第４サンプル及び第５サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示す第１のグラフである。図９は、第１サンプル及び第５サンプルに対して行われた４点曲げクリープ試験の結果を示す第２のグラフである。図８及び図９中において、横軸は加熱保持時間（単位：時間）であり、縦軸は各サンプルの反り量（単位：μｍ）である。表４は、第１サンプル、第４サンプル及び第５サンプルの加熱保持を５０時間行った後におけるクリープ変形量（反り量）を示す表である。

図８及び表４に示されるように、同一の焼き戻し温度で比較すると、焼き戻し温度が２３０℃以下である場合、第５サンプルにおけるクリープ変形量は、第１サンプルにおけるクリープ変形量及び第４サンプルにおけるクリープ変形量よりも小さい。

このように、転がり軸受１００の軌道輪（内輪１０及び外輪２０）をシリコンの含有量が０．９０質量パーセント以上２．５質量パーセント以下（好ましくは、０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下）であり、シリコン以外の成分の含有量がＳＵＪ２と同一の鋼で形成することにより、軸又はハウジングに対するクリープをさらに抑制することができる。

図８、図９及び表４に示されるように、同一の焼き戻し温度で比較すると、焼き戻し温度が２６０℃である場合、第５サンプルにおけるクリープ変形量は、第１サンプルにおけるクリープ変形量と同程度になる。また、焼き戻し温度が３００℃及び３５０℃である場合、第５サンプルにおけるクリープ変形量は、第１サンプルにおけるクリープ変形量よりも大きい。しかしながら、焼き戻し温度が２６０℃以上の場合、鋼中の残留オーステナイトの体積比率が７体積パーセントを超えるとともに、硬さも低下する。

そのため、転がり軸受１００の軌道輪（内輪１０及び外輪２０）をシリコンの含有量が０．９０質量パーセント以上２．５質量パーセント以下（好ましくは、０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下）であり、シリコン以外の成分の含有量がＳＵＪ２と同一の鋼で形成するとともに、焼き戻し温度を２３０℃未満とすることにより、軸又はハウジングに対するクリープを抑制しつつ、転がり軸受１００の転動疲労寿命を改善することができる。

＜軌道面における硬さ維持＞
図１０は、距離Ｚ１を長さｂ１で除した値と最大せん断応力τ_ｍａｘを最大接触面圧Ｐ_ｍａｘで除した値との関係を示すグラフである。図１０中において、横軸は、距離Ｚ１を長さｂ１で除した値（無次元）であり、縦軸は、最大せん断応力τ_ｍａｘを最大接触面圧Ｐ_ｍａｘで除した値（無次元）である。

図１０に示されるように、内輪１０においては、Ｚ１／ｂ１の値が０．７８となる位置において最大せん断応力τ_ｍａｘが最大値を示している。内輪１０においては、Ｚ１／ｂ１の値が１．３以下のとなる領域（第１領域１１）において硬さが５００Ｈｖ以上になっており、外輪２０においては、Ｚ２／ｂ２の値が１．３以下となる領域（第１領域２１）において硬さが５００Ｈｖ以上となっているため、転がり軸受１００の軌道輪は、軌道面近傍において、通常の使用条件で十分な転動寿命が得られる硬さが維持されている。

＜その他の効果＞
転がり軸受１００の軌道輪の軌道面が浸炭窒化されている場合、軌道面を起点とする軌道輪の損傷を抑制することができる。また、内輪１０においてＺ１／ｂ１の値が０．１未満となる位置での残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以上２５パーセント以下であり、外輪２０においてＺ２／ｂ２の値が０．１未満となる位置での残留オーステナイトの体積比率が７パーセント以上２５パーセント以下である場合、軌道輪の耐表面損傷性を高めることができる。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、転がり軸受に特に有利に適用される。

１００ 転がり軸受、１０ 内輪、１０ａ 上面、１０ｂ 底面、１０ｃ 内周面、１０ｄ 外周面、１０ｄａ 軌道面、１１ 第１領域、１２ 第２領域、１３ 境界、２０ 外輪、２０ａ 上面、２０ｂ 底面、２０ｃａ 軌道面、２０ｄ 外周面、２１ 第１領域、２２ 第２領域、２３ 境界、３０ 転動体、４０ 保持器、５０ 試験片、５０ａ 第１主面、５０ｂ 第２主面、５１ 第１位置、５２ 第２位置、５３ 第３位置、５４ 第４位置、Ｐ１，Ｐ２ 位置、Ｐ_ｍａｘ 最大接触面圧、τ_ｍａｘ 最大せん断応力、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 焼き入れ工程、Ｓ３ 第１焼き戻し工程、Ｓ４ 第２焼き戻し工程、Ｓ５ 後処理工程、Ｚ１，Ｚ２ 距離、ｂ１，ｂ２ 長さ。

Claims (7)

1. 軌道面を有する軌道輪と、
   前記軌道輪に接触するように配置された転動体とを備え、
   前記軌道輪は、鋼からなり、
   前記鋼中における炭素濃度は、０．１５重量パーセント以上１．２重量パーセント以下であり、
   前記軌道輪は、前記軌道面にある第１領域と、前記第１領域を取り囲む第２領域とからなり、
   前記第１領域における硬さは、５００Ｈｖ以上であり、
   前記第２領域における残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以下であり、
   前記第１領域と前記第２領域との間の境界において、前記軌道面からの距離を前記転動体と前記軌道面との接触楕円の短軸の長さで除した値は、１．３である、転がり軸受。
2. 前記値が０．１未満となる位置において、残留オーステナイトの体積比率は、７パーセント以上２５パーセント以下である、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記軌道面は、浸炭窒化されている、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記鋼は、ＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２、ＳＵＪ３及びＳＣＭ４２０のいずれかである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 前記鋼は、ＪＩＳ規格に定められているＳＣｒ４３５である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
6. 前記鋼は、シリコンの含有量が０．９質量パーセント以上２．５質量パーセント以下であるとともに、シリコン以外の成分の含有量がＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２と同一である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
7. 前記鋼は、シリコンの含有量が０．９５質量パーセント以上１．０５質量パーセント以下であるとともに、シリコン以外の成分の含有量がＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２と同一である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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