JP2024016666A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪が焼入れ性の高い鋼で形成されている場合であってもヌスミ部からの亀裂の進展を抑制可能な円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、円錐ころとを備える。内輪は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製である。内輪は、軸方向における端面である第１幅面及び第２幅面と、周方向に延在している内径面と、周方向に延在し、かつ径方向における内径面の反対面である外径面とを有する。外径面は、軌道面と、軌道面よりも第１幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している第１鍔部と、軌道面よりも第２幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している第２鍔部と、軌道面及び第１鍔部に連なっている第１ヌスミ部と、軌道面及び第２鍔部に連なっている第２ヌスミ部とを有する。軌道面は、径方向における内径面と軌道面との間の距離が第１幅面側から第２幅面側に近づくにつれて大きくなるように傾斜している。【選択図】図１

Description

本発明は、円錐ころ軸受に関する。

特開２００１－３１３９号公報（特許文献１）には、円錐ころ軸受が記載されている。特許文献１に記載の円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、複数の円錐ころとを有している。内輪の中心軸に沿う方向を、軸方向とする。内輪の中心軸に直交し、かつ当該中心軸を通る方向を、径方向とする。軸方向に沿って見た際に内輪１０の中心軸に沿う方向を、周方向とする。

内輪は、第１幅面及び第２幅面と、内径面と、外径面とを有している。第１幅面及び第２幅面は、軸方向における内輪の端面である。内径面は、周方向に延在している。外径面は、周方向に延在しており、かつ径方向における内径面の反対面である。

外径面は、軌道面と、第１鍔部と、第２鍔部と、第１ヌスミ部と、第２ヌスミ部とを有している。軌道面は、第１幅面側から第２幅面側に近づくにつれて内径面との距離が大きくなるように傾斜している。第１鍔部は、軌道面よりも第１幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している。第２鍔部は、軌道面よりも第２幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している。第１ヌスミ部は、軌道面及び第１鍔部に連なっている。第２ヌスミ部は、軌道面及び第２鍔部に連なっている。

円錐ころは、第１端面及び第２端面と、外周面とを有している。第１端面は、第１鍔部に対向している。第２端面は、第１端面の反対面であり、かつ第２鍔部に対向している。外周面は、第１端面及び第２端面に連なっており、かつ軌道面に接触する。

特開２００１－３１３９号公報

特許文献１に記載の円錐ころ軸受は、内輪が焼入れ性の高い鋼で形成されている場合、内輪の内部まで硬さが大きくなるため、第１ヌスミ部及び第２ヌスミ部から亀裂が進展しやすくなる。

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。より具体的には、本発明は、内輪が焼入れ性の高い鋼で形成されている場合であってもヌスミ部からの亀裂の進展を抑制可能な円錐ころ軸受を提供するものである。

本発明の円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、円錐ころとを備える。内輪は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製である。内輪は、軸方向における端面である第１幅面及び第２幅面と、周方向に延在している内径面と、周方向に延在し、かつ径方向における内径面の反対面である外径面とを有する。外径面は、軌道面と、軌道面よりも第１幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している第１鍔部と、軌道面よりも第２幅面側にあり、かつ径方向における外側に突出している第２鍔部と、軌道面及び第１鍔部に連なっている第１ヌスミ部と、軌道面及び第２鍔部に連なっている第２ヌスミ部とを有する。軌道面は、径方向における内径面と軌道面との間の距離が第１幅面側から第２幅面側に近づくにつれて大きくなるように傾斜している。円錐ころは、第１鍔部と対向している第１端面と、第２鍔部と対向し、かつ第１端面の反対面である第２端面と、第１端面及び第２端面に連なっており、かつ軌道面に接触する外周面とを有する。第１ヌスミ部の深さを第１ヌスミ部の曲率半径により除した値は、０．１０以上１．００以下である。第１ヌスミ部の幅を外周面の第２端面側の端における外径により除した値は、０．０１以上０．７０以下である。第２ヌスミ部の曲率半径を外周面の第２端面側の端における外径により除した値は、０．０２以上１．２０以下である。第２ヌスミ部の深さを外周面の第２端面側の端における外径により除した値は、０．００１以上０．０８０以下である。鋼は、０．９０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下の炭素と、０．３５質量パーセント以上０．８０質量パーセント以下のシリコンと、０．８０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下のマンガンと、０．３０質量パーセント未満のニッケルと、０．８０質量パーセント以上１．３０質量パーセント以下のクロムと、０．１０質量パーセント未満のモリブデンと、残部をなす鉄及び不可避不純物とを含有している。鋼中のシリコン濃度を鋼中のマンガン濃度で除した値は、０．５１未満になっている。

上記の円錐ころ軸受では、鋼に、軌道面から離れるにつれて窒素濃度が小さくなるように窒素が導入されていてもよい。軌道面と深さ方向における軌道面からの距離が１０μｍとなる第１位置との間での鋼中の平均窒素濃度は、０．１６質量パーセント以下になっていてもよい。深さ方向において第１位置よりも軌道面から離れている第２位置は、鋼中の窒素濃度が０．０１質量パーセント以下になっており、かつ深さ方向における第１位置との距離が最小となる位置であってもよい。第１位置と第２位置との間での窒素濃度勾配は０．１２質量パーセント／ｍｍ以上１．１質量パーセント／ｍｍ以下であってもよい。

上記の円錐ころ軸受では、内輪の肉厚が２．５ｍｍ以上１７ｍｍ以下であってもよい。外周面の第２端面側の端における外径は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってもよい。内輪の硬さは、５９ＨＲＣ以上６５ＨＲＣ以下であってもよい。

本発明の円錐ころ軸受によると、内輪が焼入れ性の高い鋼で形成されている場合であってもヌスミ部からの亀裂の進展を抑制可能である。

円錐ころ軸受１００の断面図である。 第１鍔部１０ｄｂ近傍における円錐ころ軸受１００の拡大断面図である。 第２鍔部１０ｄｃ近傍における円錐ころ軸受１００の拡大断面図である。 円錐ころ軸受１００の製造方法を示す工程図である。

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、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ものとする。実施形態に係る円錐ころ軸受を、円錐ころ軸受１００とする。

（円錐ころ軸受１００の構成）
以下に、円錐ころ軸受１００の構成を説明する。

円錐ころ軸受１００は、例えば、自動車駆動ユニット（デファレンシャル、トランスミッション、ＥＶ（Electric Vehicle）用減速機、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）用減速機等）、産業機械用装置（ロボット用減速機、建設機械、トラクター等）に使用される円錐ころ軸受である。但し、円錐ころ軸受１００の用途は、これらに限られるものではない。

図１は、円錐ころ軸受１００の断面図である。図２は、第１鍔部１０ｄｂ近傍における円錐ころ軸受１００の拡大断面図である。図３は、第２鍔部１０ｄｃ近傍における円錐ころ軸受１００の拡大断面図である。図１から図３には、中心軸Ａを通る円錐ころ軸受１００の断面が示されている。図１から図３に示されるように、円錐ころ軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、複数の円錐ころ３０と、保持器４０とを有している。

内輪１０の中心軸を、中心軸Ａとする。中心軸Ａの方向を、軸方向とする。中心軸Ａを通り、かつ中心軸Ａに直交する方向を、径方向とする。軸方向に沿って見た際に中心軸Ａを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。

内輪１０は、リング状である。内輪１０は、第１幅面１０ａと、第２幅面１０ｂと、内径面１０ｃと、外径面１０ｄとを有している。第１幅面１０ａ及び第２幅面１０ｂは、軸方向における内輪１０の端面である。第１幅面１０ａは軸方向における一方側（図１中では、左側）を向いており、第２幅面１０ｂは軸方向における他方側（図１中では、右側）を向いている。すなわち、第２幅面１０ｂは、第１幅面１０ａの軸方向における反対面である。

内径面１０ｃは、周方向に延在している。内径面１０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。すなわち、内径面１０ｃは、径方向における内側を向いている。内径面１０ｃの軸方向における一方端及び軸方向における他方端は、それぞれ、第１幅面１０ａ及び第２幅面１０ｂに連なっている。図示されていないが、内輪１０は、内径面１０ｃにおいて軸に嵌め合わされる。

外径面１０ｄは、周方向に延在している。外径面１０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外径面１０ｄは、径方向における外側を向いており、径方向における内径面１０ｃの反対面である。外径面１０ｄの軸方向における一方端及び軸方向における他方端は、それぞれ、第１幅面１０ａ及び第２幅面１０ｂに連なっている。外径面１０ｄは、軌道面１０ｄａと、第１鍔部１０ｄｂと、第２鍔部１０ｄｃと、第１ヌスミ部１０ｄｄと、第２ヌスミ部１０ｄｅとを有している。

軌道面１０ｄａは、円錐ころ３０に接触する外径面１０ｄの部分である。軌道面１０ｄａは、第１幅面１０ａ側から第２幅面１０ｂ側に近づくにつれて、内径面１０ｃとの間の距離が大きくなるように傾斜している。

第１鍔部１０ｄｂは、軌道面１０ｄａよりも第１幅面１０ａ側にある。すなわち、第１鍔部１０ｄｂは、内輪１０の小鍔である。第１鍔部１０ｄｂは、径方向における外側に突出している。第２鍔部１０ｄｃは、軌道面１０ｄａよりも第２幅面１０ｂ側にある。すなわち、第２鍔部１０ｄｃは、内輪１０の大鍔である。第２鍔部１０ｄｃは、径方向における外側に突出している。第１ヌスミ部１０ｄｄは、軌道面１０ｄａ及び第１鍔部１０ｄｂに連なっている。第１ヌスミ部１０ｄｄは、内径面１０ｃ側に窪んでいる。第２ヌスミ部１０ｄｅは、軌道面１０ｄａ及び第２鍔部１０ｄｃに連なっている。第２ヌスミ部１０ｄｅは、内径面１０ｃ側に窪んでいる。

外輪２０は、リング状である。外輪２０は、第１幅面２０ａと、第２幅面２０ｂと、内径面２０ｃと、外径面２０ｄとを有している。第１幅面２０ａ及び第２幅面２０ｂは、軸方向における外輪２０の端面である。第１幅面２０ａは、軸方向における一方側を向いている。第２幅面２０ｂは、軸方向における他方側を向いている。すなわち、第２幅面２０ｂは、第１幅面２０ａの軸方向における反対面である。

内径面２０ｃは、周方向に延在している。内径面２０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。すなわち、内径面２０ｃは、径方向における内側を向いている。内径面２０ｃの軸方向における一方端及び軸方向における他方端は、それぞれ、第１幅面２０ａ及び第２幅面２０ｂに連なっている。

内径面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。軌道面２０ｃａは、円錐ころ３０に接触する内径面２０ｃの部分である。軌道面２０ｃａは、第１幅面２０ａ側から第２幅面２０ｂ側に近づくにつれて、外径面２０ｄとの間の距離が小さくなるように傾斜している。外輪２０は、軌道面２０ｃａが軌道面１０ｄａと間隔を空けて対向するように、内輪１０の径方向における外側に配置されている。

外径面２０ｄは、周方向に延在している。外径面２０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外径面２０ｄは、径方向における外側を向いており、径方向における内径面２０ｃの反対面である。外径面２０ｄの軸方向における一方端及び軸方向における他方端は、それぞれ、第１幅面２０ａ及び第２幅面２０ｂに連なっている。図示されていないが、外輪２０は、外径面２０ｄにおいてハウジングに嵌め合わされる。

円錐ころ３０は、軌道面１０ｄａと軌道面２０ｃａとの間に配置されている。複数の円錐ころ３０は、周方向に並んでいる。円錐ころ３０は、第１端面３０ａと、第２端面３０ｂと、外周面３０ｃとを有している。円錐ころ３０は、円錐台状である。

第１端面３０ａは、第１鍔部１０ｄｂに対向している。第２端面３０ｂは、第２鍔部１０ｄｃに対向している。第２端面３０ｂは、円錐ころ３０の中心軸の方向における第１端面３０ａの反対面である。第２端面３０ｂに対向する第２鍔部１０ｄｃの面を、鍔面１０ｄｆとする。外周面３０ｃは、第１端面３０ａ及び第２端面３０ｂに連なっている。円錐ころ３０は、外周面３０ｃにおいて、軌道面１０ｄａ及び軌道面２０ｃａに接触する。第２端面３０ｂ側の端における外周面３０ｃの外径は、第１端面３０ａ側の端における外周面３０ｃの外径よりも大きい。このことを別の観点から言えば、第１端面３０ａ及び第２端面３０ｂは、それぞれ、円錐ころ３０の小径端面及び大径端面である。

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、複数の円錐ころ３０を保持している。これにより、隣り合う２つの円錐ころ３０の間の周方向における間隔が一定範囲内となる。

第１ヌスミ部１０ｄｄの深さを、深さＤ１とする。深さＤ１は、軌道面１０ｄａに直交する方向における第１ヌスミ部１０ｄｄの底と軌道面１０ｄａとの間の距離である。第１ヌスミ部１０ｄｄの幅を、幅Ｗ１とする。幅Ｗ１は、軌道面１０ｄａと平行な方向における第１ヌスミ部１０ｄｄの幅である。第１ヌスミ部１０ｄｄの曲率半径を、曲率半径Ｒ１とする。曲率半径Ｒ１は、第１ヌスミ部１０ｄｄの底部において測定される。

第２ヌスミ部１０ｄｅの深さを、深さＤ２とする。深さＤ２は、鍔面１０ｄｆに直交する方向における第２ヌスミ部１０ｄｅの底と鍔面１０ｄｆとの間の距離である。第２ヌスミ部１０ｄｅの曲率半径を、曲率半径Ｒ２とする。曲率半径Ｒ２は、第２ヌスミ部１０ｄｅの底部において測定される。内輪１０の肉厚を、肉厚Ｔとする。肉厚Ｔは、軌道面１０ｄａの延長線及び鍔面１０ｄｆの延長線の交点と内径面１０ｃとの間の径方向における距離である。第２端面３０ｂ側の端における外周面３０ｃの外径を、外径Ｄとする。

深さＤ１を曲率半径Ｒ１により除した値は０．１０以上１．００以下であり、幅Ｗ１を外径Ｄにより除した値は０．０１以上０．７０以下である。曲率半径Ｒ２を外径Ｄにより除した値は０．０２以上１．２０以下であり、深さＤ２を外径Ｄにより除した値は０．００１以上０．０８０以下である。肉厚Ｔは、２．５ｍｍ以上１７ｍｍ以下であることが好ましい。外径Ｄは、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。

内輪１０は、浸窒、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製である。鋼は、表１に示されている組成を有している。より具体的には、鋼は、０．９０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下の炭素と、０．３５質量パーセント以上０．８０質量パーセント以下のシリコンと、０．８０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下のマンガンと、０．３０質量パーセント未満のニッケルと、０．８０質量パーセント以上１．３０質量パーセント以下のクロムと、０．１０質量パーセント未満のモリブデンとを含有している。鋼の残部は、鉄及び不可避不純物である。なお、鋼は、ニッケル及びモリブデンを含有していなくてもよい。

鋼中では、シリコン濃度をマンガン濃度で除した値が０．５１未満になっている。鋼中のシリコン濃度が低くなると、鉄の酸化物の形成が抑制され、耐水素脆性が改善される。鋼中のマンガン濃度が高くなると、焼入れ性が改善される。また、鋼中のマンガン濃度が高くなると、マンガンが硫黄と結合して硫化マンガンとなることにより硫黄が固定されるため、硫黄の粒界偏析が抑制され、鋼の強度低下が抑制される。さらに、鋼中のマンガン濃度が高くなると、鋼の延性－脆性繊維温度が低下して鋼の靭性が改善される。このような観点から、シリコン濃度をマンガン濃度で除した値が０．５１未満とされている。

内輪１０には浸窒が行われているため、内輪１０を構成している鋼には、軌道面１０ｄａから離れるにつれて窒素濃度が低くなるように窒素が導入されている。

軌道面１０ｄａからの深さ方向における距離が１０μｍとなる位置を第１位置とする。軌道面１０ｄａから第１位置までの間における鋼中の平均窒素濃度は、０．１６質量パーセント以下であることが好ましい。深さ方向とは、軌道面１０ｄａに直交している方向である。鋼中の窒素濃度が０．０１質量パーセント以下となり、かつ深さ方向における第１位置との距離が最小となる位置を、第２位置とする。第２位置は、深さ方向において、第１位置よりも軌道面１０ｄａから離れている。

第１位置と第２位置との間における窒素濃度勾配は、０．１２質量パーセント／ｍｍ以上１．１質量パーセント／ｍｍ以下であることが好ましい。第１位置と第２位置との間における窒素濃度勾配は、第１位置における鋼中の窒素濃度から第２位置における鋼中の窒素濃度を減じた値を深さ方向における第１位置と第２位置との間の距離で除することにより算出される。鋼中の窒素濃度は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）を用いて測定される。

内輪１０を構成している鋼中の残留オーステナイト量は、２３体積パーセント以上４０体積パーセント以下であることが好ましい。鋼中の残留オーステナイト量は、Ｘ線回折法により測定される。すなわち、鋼中の残留オーステナイト量は、Ｘ線プロファイルにおけるオーステナイトのピーク強度を鋼中のオーステナイト以外のピーク強度の和で除することにより求められる。

内輪１０を構成している鋼の硬さは、内輪１０のいずれの位置においても、５９ＨＲＣ以上６５ＨＲＣ以下であることが好ましい。すなわち、内輪１０を構成している鋼は、完全に焼入れされている（不完全焼入れが生じている箇所が存在しない）ことが好ましい。

外輪２０及び円錐ころ３０は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製である。外輪２０及び円錐ころ３０を構成している鋼の組成は、内輪１０を構成している鋼の組成と同一であってもよく、内輪１０を構成している鋼の組成と異なっていてもよい。外輪２０及び円錐ころ３０を構成している鋼に対しては、内輪１０を構成している鋼と同様の浸窒が行われていてもよく、浸窒が行われていなくてもよい。

軸受空間（外径面１０ｄと内径面２０ｃとの間の空間）には、潤滑油が供給されていてもよい。潤滑油中の異物量は、０．３５ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

（円錐ころ軸受１００の製造方法）
以下に、円錐ころ軸受１００の製造方法を説明する。

図４は、円錐ころ軸受１００の製造方法を示す工程図である。図４に示されているように、円錐ころ軸受１００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸窒工程Ｓ２と、焼入れ工程Ｓ３と、焼戻し工程Ｓ４と、後処理工程Ｓ５と、組み立て工程Ｓ６とを有している。

準備工程Ｓ１では、加工対象部材が準備される。内輪１０及び外輪２０のための加工対象部材は、リング状の部材である。円錐ころ３０のための加工対象部材は、円錐台状の部材である。加工対象部材は、表１に示され、かつシリコン濃度をマンガン濃度で除した値が０．５１未満である組成の鋼で形成されている。

浸窒工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１の後に行われる。浸窒工程Ｓ２では、加工対象部材の表面に対する浸窒が行われる。浸窒工程Ｓ２では、窒素源（例えば、アンモニアガス）を含む雰囲気下で加工対象部材をＡ_１変態点以上の温度に保持することにより行われる。これにより、加工対象部材の表面から窒素が導入されるとともに、導入された窒素が加工対象部材の内部に拡散する。

焼入れ工程Ｓ３は、浸窒工程Ｓ２の後に行われる。焼入れ工程Ｓ３は、加熱保持工程と冷却工程とを有している。加熱保持工程は、加工対象部材をＡ_１変態点以上の温度に保持することにより行われる。冷却工程は、加熱保持工程の後に行われる。冷却工程は、加工対象部材をＭ_Ｓ変態点以下の温度に冷却することにより行われる。焼戻し工程Ｓ４は、焼入れ工程Ｓ３の後に行われる。焼戻し工程Ｓ４は、加工対象部材をＡ１変態点未満の温度で保持した後に放冷することにより行われる。

後処理工程Ｓ５は、焼戻し工程Ｓ４の後に行われる。後処理工程Ｓ５では、加工対象部材に対する研削及び研磨が行われる。これにより、加工対象部材が内輪１０、外輪２０及び円錐ころ３０となる。組み立て工程Ｓ６は、後処理工程Ｓ５の後に行われる。組み立て工程Ｓ６では、内輪１０、外輪２０及び円錐ころ３０が、保持器４０とともに組み立てられる。以上により、図１から図３に示される構造の円錐ころ軸受１００が形成される。

（円錐ころ軸受１００の効果）
以下に、円錐ころ軸受１００の効果を説明する。

円錐ころ軸受１００では、内輪１０が表１に示されており、かつシリコン濃度をマンガン濃度で除した値が０．５１未満となる組成の鋼で形成されているため、鋼の焼入れ性が高く、肉厚Ｔが大きくても不完全焼入れを起こさないようにすることができる。このことを別の観点から言えば、円錐ころ軸受１００では、内輪１０の内部においても内輪１０を構成している鋼の硬さが大きい。内輪１０の内部においても内輪１０を構成している鋼の硬さが大きい場合、応力集中しやすい第１ヌスミ部１０ｄｄ及び第２ヌスミ部１０ｄｅにおいて亀裂が進展しやすくなることがある。

深さＤ１が大きくなるほど、第１ヌスミ部１０ｄｄにおける内輪１０の肉厚が小さくなる。曲率半径Ｒ１が小さくなるほど、第１ヌスミ部１０ｄｄにおいて応力集中が生じやすくなる。円錐ころ軸受１００では、深さＤ１を曲率半径Ｒ１により除した値が０．１０以上１．００以下であるため、第１ヌスミ部１０ｄｄにおける内輪１０の肉厚が確保されているとともに、第１ヌスミ部１０ｄｄにおいて応力集中が抑制されている。

幅Ｗ１が大きくなるほど、肉厚が小さくなっている内輪１０の部分の幅が大きくなる。外径Ｄが大きいほど、円錐ころ軸受１００の負荷容量が大きくなり、第１ヌスミ部１０ｄｄに加わる力が大きくなる。円錐ころ軸受１００では、幅Ｗ１を外径Ｄにより除した値が０．０１以上０．７０以下であるため、第１ヌスミ部１０ｄｄに加わる力と比較して、肉厚が小さくなっている内輪１０の部分の幅が小さい。

曲率半径Ｒ２が大きくなるほど、第２ヌスミ部１０ｄｅにおいて応力集中が生じやすくなる。外径Ｄが大きくなるほど、第２鍔部１０ｄｃに加わる力が大きくなる。円錐ころ軸受１００では、曲率半径Ｒ２を外径Ｄにより除した値が０．０２以上１．２０以下であるため、第２鍔部１０ｄｃに加わる力による応力集中の影響が第２ヌスミ部１０ｄｅにおいて緩和されている。

深さＤ２が大きくなるほど、第２ヌスミ部１０ｄｅにおける内輪１０の肉厚が小さくなる。円錐ころ軸受１００では、深さＤ２を外径Ｄにより除した値が０．００１以上０．０８０以下であるため、第２鍔部１０ｄｃに加わる力に応じて第１ヌスミ部１０ｄｄにおける内輪１０の肉厚が確保されている。

以上のように、円錐ころ軸受１００では、深さＤ１、深さＤ２、曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２及び外径Ｄに関して上記のような関係性が満たされているため、内輪１０の内部において内輪１０を構成している鋼の硬さが大きくなっていても、第１ヌスミ部１０ｄｄ及び第２ヌスミ部１０ｄｅにおける亀裂の進展が抑制されている。

第１ヌスミ部１０ｄｄ及び第２ヌスミ部１０ｄｅは、例えば、砥石を用いた研削加工により形成される。０．１０≦深さＤ１÷曲率半径Ｒ１≦１．００との関係、０．０２≦曲率半径Ｒ２÷外径Ｄとの関係及び０．００１≦深さＤ２÷外径Ｄ≦０．０８０との関係が満たされていない場合、砥石を用いて第１ヌスミ部１０ｄｄ及び第２ヌスミ部１０ｄｅを形成することが困難となる。そのため、これらの関係が満たされることにより、内輪１０の加工性を確保することができる。

軌道面１０ｄａ近傍における窒素濃度を増加させて鋼中の残留オーステナイト量を増加させることにより異物噛み込みに起因した圧痕起点型の剥離を抑制しようとする場合、粘りが強い残留オーステナイト量の増加及び析出物の増加により、研削加工を行う際の抵抗が大きくなり、後処理工程Ｓ５における加工コストが増加してしまう。

円錐ころ軸受１００では、軌道面１０ｄａから第１位置までの間における平均窒素濃度が０．１６質量パーセント以下になっているため、加工対象部材の表面における窒素濃度も低くなっており、加工対象部材の表面における残留オーステナイト量及び析出物の量も少なくなる。そのため、円錐ころ軸受１００によると、内輪１０を形成する際の加工性を改善することができる。

また、内輪１０では、第１位置から第２位置までの間における窒素濃度勾配が小さいため、窒素が導入されている領域の深さが確保されている。そのため、円錐ころ軸受１００では、軌道面１０ｄａから第１位置までの間における平均窒素濃度が低くなっているものの、例えば潤滑油中の異物量が０．３５ｇ／Ｌ以下となる潤滑環境下で、軌道面１０ｄａにおける耐久性（例えば、異物噛み込みによる圧痕起点型に対する耐久性）を確保することができる。

なお、円錐ころ軸受１００では、軌道面１０ｄａから第１位置までの間における平均窒素濃度が０．１６質量パーセント以下になっており、浸窒工程Ｓ２に要する時間を短縮することができるため、熱処理に要するコストを低減可能である。

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、上記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、上記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。

１００ 円錐ころ軸受、１０ 内輪、Ａ 中心軸、１０ａ 第１幅面、１０ｂ 第２幅面、１０ｃ 内径面、１０ｄ 外径面、１０ｄａ 軌道面、１０ｄｂ 第１鍔部、１０ｄｃ 第２鍔部、１０ｄｄ 第１ヌスミ部、１０ｄｅ 第２ヌスミ部、１０ｄｆ 鍔面、２０ 外輪、２０ａ 第１幅面、２０ｂ 第２幅面、２０ｃ 内径面、２０ｃａ 軌道面、２０ｄ 外径面、３０ 円錐ころ、３０ａ 第１端面、３０ｂ 第２端面、３０ｃ 外周面、４０ 保持器、Ｄ 外径、Ｄ１，Ｄ２ 深さ、Ｒ１，Ｒ２ 曲率半径、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 浸窒工程、Ｓ３ 焼入れ工程、Ｓ４ 焼戻し工程、Ｓ５ 後処理工程、Ｓ６ 組み立て工程、Ｔ 肉厚、Ｗ１ 幅。

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、円錐ころとを備え、
   前記内輪は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製であり、
   前記内輪は、軸方向における端面である第１幅面及び第２幅面と、周方向に延在している内径面と、前記周方向に延在し、かつ径方向における前記内径面の反対面である外径面とを有し、
   前記外径面は、軌道面と、前記軌道面よりも前記第１幅面側にあり、かつ前記径方向における外側に突出している第１鍔部と、前記軌道面よりも前記第２幅面側にあり、かつ前記径方向における外側に突出している第２鍔部と、前記軌道面及び前記第１鍔部に連なっている第１ヌスミ部と、前記軌道面及び前記第２鍔部に連なっている第２ヌスミ部とを有し、
   前記軌道面は、前記径方向における前記内径面と前記軌道面との間の距離が前記第１幅面側から前記第２幅面側に近づくにつれて大きくなるように傾斜しており、
   前記円錐ころは、前記第１鍔部と対向している第１端面と、前記第２鍔部と対向し、かつ前記第１端面の反対面である第２端面と、前記第１端面及び前記第２端面に連なっており、かつ前記軌道面に接触する外周面とを有し、
   前記第１ヌスミ部の深さを前記第１ヌスミ部の曲率半径により除した値は、０．１０以上１．００以下であり、
   前記第１ヌスミ部の幅を前記外周面の前記第２端面側の端における外径により除した値は、０．０１以上０．７０以下であり、
   前記第２ヌスミ部の曲率半径を前記外周面の前記第２端面側の端における外径により除した値は、０．０２以上１．２０以下であり、
   前記第２ヌスミ部の深さを前記外周面の前記第２端面側の端における外径により除した値は、０．００１以上０．０８０以下であり、
   前記鋼は、０．９０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下の炭素と、０．３５質量パーセント以上０．８０質量パーセント以下のシリコンと、０．８０質量パーセント以上１．２０質量パーセント以下のマンガンと、０．３０質量パーセント未満のニッケルと、０．８０質量パーセント以上１．３０質量パーセント以下のクロムと、０．１０質量パーセント未満のモリブデンと、残部をなす鉄及び不可避不純物とを含有しており、
   前記鋼中のシリコン濃度を前記鋼中のマンガン濃度で除した値は、０．５１未満になっている、円錐ころ軸受。
2. 前記鋼には、前記軌道面から離れるにつれて窒素濃度が小さくなるように窒素が導入されており、
   前記軌道面と深さ方向における前記軌道面からの距離が１０μｍとなる第１位置との間での前記鋼中の平均窒素濃度は、０．１６質量パーセント以下になっており、
   前記深さ方向において前記第１位置よりも前記軌道面から離れている第２位置は、前記鋼中の窒素濃度が０．０１質量パーセント以下になっており、かつ前記深さ方向における前記第１位置との距離が最小となる位置であり、
   前記第１位置と前記第２位置との間での窒素濃度勾配は、０．１２質量パーセント／ｍｍ以上１．１質量パーセント／ｍｍ以下である、請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記内輪の肉厚は、２．５ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり、
   前記外周面の前記第２端面側の端における外径は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
   前記内輪の硬さは、５９ＨＲＣ以上６５ＨＲＣ以下である、請求項１又は請求項２に記載の円錐ころ軸受。

Images