JP6101014B2

JP6101014B2 - 転がり軸受

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Publication number: JP6101014B2
Application number: JP2012164856A
Authority: JP
Inventors: 恭平影山
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: JP2014025505A

Description

本発明は転がり軸受に関し、より特定的には、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立しつつ、低トルク化を達成することが可能な転がり軸受に関するものである。

近年、機械の長寿命化やメンテナンスフリー化が進められている。その結果、当該機械に使用される転がり軸受に対しても、転動疲労寿命の長寿命化が求められている。転動疲労寿命の長寿命化を達成するためには、転がり軸受を構成する部品である軸受部品（軌道部材および転動体）の材料を変更する対策が考えられる。具体的には、軸受部品の代表的な材料である鋼に対して長寿命化に有効な合金成分を添加することにより、転動疲労寿命の長寿命化を図ることができる。

しかし、軸受部品の素材に特殊な材料を採用した場合、世界各国に製造拠点が広がりつつある現状を考慮すると、製造地によっては材料の調達が困難になるおそれがある。そのため、このような状況を考慮すると、特殊な材料を用いた転動疲労寿命の長寿命化は、必ずしも好ましいとはいえない。

一方、転動疲労寿命の長寿命化の他の方策として、熱処理による軸受部品および転がり軸受の長寿命化が提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。

特開平７−１９００７２号公報特開２００３−２２６９１８号公報特開２０００−１６１３６３号公報

一方、自動車の省燃費化をはじめとして、機械の省エネルギー化が求められている。これに伴い、自動車などの機械に用いられる転がり軸受には、低トルク化が要求されている。機械において転がり軸受によるエネルギー損失を低減するためには、円錐ころ軸受などのころ軸受が採用されている箇所に深溝玉軸受などの玉軸受を採用し、低トルク化を図る対策が有効である。また、更なる省エネルギー化のためには、ころ軸受から玉軸受への変更だけでなく、玉軸受の低トルク化を達成することが好ましい。

しかし、玉軸受は、ころ軸受に比べて耐圧痕性（転動体が軌道部材に押し付けられた場合の圧痕の形成されにくさ）が低いという問題がある。そのため、ころ軸受に代えて玉軸受を採用する場合、玉軸受の耐圧痕性の向上が必要となる。さらに、自動車用のデファレンシャルやトランスミッションなどにおいて動力伝達軸を支持するために使用される軸受をはじめとして、多くの機械で使用される軸受に対しては、当該機械のコンパクト化に伴い、小型化が求められるため、上記耐圧痕性の向上は重要である。そして、上記特許文献１〜３を含めて従来の熱処理による転動疲労寿命の長寿命化が図られた場合でも、耐圧痕性については不十分になるという問題があった。

本発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することである。

本発明に従った転がり軸受は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置される外輪と、内輪および外輪に接触して配置される複数のボールと、複数のボールを円環状の軌道上に所定のピッチで保持する保持器とを備えている。内輪および外輪は、０．９０質量％以上１．０５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のマンガンと、１．３０質量％以上１．６５質量％以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなり、ボールと接触する面である内輪および外輪の転走面における窒素濃度が０．２５質量％以上であり、転走面における残留オーステナイト量が６体積％以上１２体積％以下である高強度軸受部品である。転走面は、直径１９．０５ｍｍのＳＵＪ２製標準転がり軸受用鋼球を最大接触面圧を４．４ＧＰａとする荷重３．１８ｋＮで押し付け１０秒間保持することにより形成される圧痕深さが０．４μｍ未満となる面である。保持器は、円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部を有する２枚の環状保持板が組み合わされてなり、対向する上記半球状膨出部にてボールを保持するポケットを形成している。ポケットにおいてボールに対向する面であるボール対向面にボール非接触部が設けられている。そして、ポケットにおけるボールとの接触面積が、ボール非接触部を設けないときのボールとの接触面積よりも１５％〜３０％低減されている。

本発明者は、世界各国で入手容易なＪＩＳ規格ＳＵＪ２相当材料（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、ＡＳＴＭ規格５２１００、ＤＩＮ規格１００Ｃｒ６、ＧＢ規格ＧＣｒ５もしくはＧＣｒ１５、およびΓＯＣＴ規格ЩＸ１５）を材料として採用することを前提に、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立するための方策について検討を行なった。

上記成分組成を採用することにより、世界各国で入手容易な上記各国規格鋼を材料として使用することができる。そして、当該成分組成の鋼の使用を前提として、接触面における窒素濃度が０．２５質量％以上にまで高められ、かつ焼入硬化されることにより、転動疲労寿命を長寿命化することができる。ここで、残留オーステナイト量について特に調整を行なわない場合、接触面における残留オーステナイト量は窒素量との関係から２０〜４０体積％程度となる。しかし、このように残留オーステナイト量が多い状態では、耐圧痕性が低下するという問題が生じる。そして、残留オーステナイト量を１２体積％以下にまで低減することにより、耐圧痕性を向上させることができる。一方、残留オーステナイト量が６体積％未満にまで低下すると、転動疲労寿命、特に軸受内に硬質の異物が侵入する環境（異物混入環境）での転動疲労寿命が低下する。そのため、接触面における残留オーステナイト量は６体積％以上とすることが好ましい。

これに対し、本発明の転がり軸受では、軸受部品（軌道部材および複数のボールの少なくともいずれか一方）において、世界各国で入手容易なＪＩＳ規格ＳＵＪ２相当材料を材料として採用しつつ、接触面における窒素濃度が０．２５質量％以上、残留オーステナイト量が６体積％以上１２体積％以下とされている。その結果、本発明の転がり軸受を構成する軸受部品は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが可能な高強度軸受部品となっている。なお、耐圧痕性を一層向上させる観点から、接触面における残留オーステナイト量を１０％以下としてもよい。また、接触面における窒素濃度が０．５質量％を超えると、鋼中に窒素を侵入させるためのコストが高くなるとともに、残留オーステナイト量を所望の範囲に調整することが難しくなる。そのため、接触面における窒素濃度は０．５質量％以下とすることが好ましく、０．４質量％以下としてもよい。

さらに、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、ボール対向面にボール非接触部を設けたことによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができる。また、ボール非接触部を設けたことによって、ボールとポケットとの間に形成される油膜量を少なくできる。ここで、ボール非接触部が小さすぎると、せん断する油膜量の減少量も少なく、トルク低減を達成できない。一方、ボール非接触部が大きすぎると、ボールとポケットとの間に形成される油膜量が小さくなり過ぎて、ボールの滑らかな転動を損なう。ボール非接触部を設けることによって低減されるボールとの接触面積が３０％よりも大きいと、保持器の強度が低下する。ボール非接触部を設けることによって低減されるボールとの接触面積が１５％よりも小さいと、トルクを十分に低減することができない。そのため、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、ボール非接触部を設けることによってボールとの接触面積が１５％〜３０％低減されている。

以上のように、本発明の転がり軸受によれば、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することができる。さらに、内輪および外輪の転走面は、直径１９．０５ｍｍのＳＵＪ２製標準転がり軸受用鋼球を最大接触面圧を４．４ＧＰａとする荷重３．１８ｋＮで押し付け１０秒間保持することにより形成される圧痕深さが０．４μｍ未満となる面である。これにより、十分なレベルの耐圧痕性を確保することができる。

上記転がり軸受においては、上記軌道部材は高強度軸受部品であってもよい。耐圧痕性の向上が特に求められる軌道部材が上記高強度軸受部品であることにより、ころ軸受が適用されていた箇所に玉軸受を適用することが一層容易となる。

上記転がり軸受においては、上記接触面の硬度は６０．０ＨＲＣ以上であってもよい。これにより、転動疲労寿命および耐圧痕性を一層向上させることができる。

上記転がり軸受においては、上記接触面の硬度は６４．０ＨＲＣ以下であってもよい。窒素濃度が０．２５質量％以上にまで高められた接触面の硬度を、６４．０ＨＲＣを超える状態を維持した場合、残留オーステナイトを１２体積％以下に調整することが困難となる。接触面の硬度を６４．０ＨＲＣ以下とすることにより、１２体積％以下の範囲に残留オーステナイト量を調整することが容易となる。

上記転がり軸受においては、上記半球状膨出部において、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部を設け、当該凹部をもってボール非接触部としてもよい。また、上記転がり軸受においては、上記半球状膨出部においてスリットを設け、当該スリットをもってボール非接触部としてもよい。このような構造を採用することにより、ボール非接触部を容易に形成することができる。

上記転がり軸受においては、ボール非接触部を、上記複数のボールのピッチ円よりも外径側に配置してもよい。これにより、周速の高い位置でのせん断抵抗を低減することができ、より安定してトルクの低減を図ることができる。

上記転がり軸受においては、上記保持器は、金属製であってプレス加工に成型されていてもよい。また、上記転がり軸受においては、上記保持器は、金属製であって鋳造にて成型されていてもよい。また、上記転がり軸受においては、上記保持器は、削り加工にて成型されていてもよい。また、上記転がり軸受においては、上記保持器は、樹脂製であって射出成型にて成型されていてもよい。これにより、保持器を容易に成形し、低コスト化することができる。

上記転がり軸受においては、上記軌道部材は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置される外輪とを含み、内輪のボールに対する溝曲率は１．０２以上１．０６以下であってもよい。

また、上記転がり軸受においては、上記軌道部材は、内輪と、内輪の外周側を取り囲むように配置される外輪とを含み、外輪のボールに対する溝曲率は１．０２以上１．０８以下であってもよい。

ころ軸受は、比較的大きな荷重が負荷される箇所に採用される。したがって、ころ軸受が適用されていた箇所に玉軸受である本発明の転がり軸受を適用する場合、本発明の転がり軸受には比較的大きな荷重が負荷される。そうすると、軌道部材とボールとの間の接触楕円が大きくなって軌道部材とボールとの間のすべり成分（差動すべりおよびスピンすべり）が大きくなるため、転がり軸受の回転トルクが大きくなる。これに対し、内輪および外輪の少なくともいずれか一方のボールに対する溝曲率を１．０２以上にまで大きくすることにより、すべり成分を低減し、より確実に低トルク化を図ることができる。具体的には、ＪＩＳ規格６２０７型番の玉軸受においてラジアル荷重Ｆｒ＝５００Ｎ、アキシアル荷重Ｆａ＝０Ｎ、回転数４０００ｒｐｍの条件を想定すると、内輪および外輪の溝曲率を１．０２にまで大きくした場合、通常の構造に比べて差動すべりが半分程度となる。

一方、内輪および外輪の溝曲率を大きくすると、内輪および外輪とボールとの接触面圧が大きくなり、軸受の寿命が短くなるおそれがあるため、内輪および外輪の溝曲率は所定値以下とすることが好ましい。具体的には、内輪のボールに対する溝曲率は１．０６以下、外輪のボールに対する溝曲率は１．０８以下とすることが好ましい。ここで、外輪の溝曲率の上限が内輪に比べて大きいのは、通常の設計の下では、外輪とボールとの接触面圧が内輪とボールとの接触面圧に比べて小さく、外輪は内輪に比べて溝曲率を大きする余地が大きいためである。なお、本願において「溝曲率」とは、軌道輪の周方向に垂直な断面における転走面の曲率半径の、ボールの半径に対する比を意味する。

上記転がり軸受は、自動車の動力伝達軸を支持するために用いられてもよい。また、上記自動車は、二輪車であってもよい。長寿命化、低トルク化およびコンパクト化が重要な上記用途に、本発明の転がり軸受は好適である。

以上の説明から明らかなように、本発明の転がり軸受によれば、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な転がり軸受を提供することができる。

実施の形態１における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。保持器の構造を示す概略部分断面図である。図２の矢印Ｘの方向から見た保持器の概略図である。図１の保持器の凸部を説明するための概略図である。保持器の凸部の第１変形例を示す概略図である。保持器の凸部の第２変形例を示す概略図である。保持器の凸部の第３変形例を示す概略図である。保持器の凸部の第４変形例を示す概略図である。保持器の凸部の第５変形例を示す概略図である。他の深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。実施の形態２における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。実施の形態２における保持器の構成を示す概略図である。他の深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。マニュアルトランスミッションの構成を示す概略断面図である。デファレンシャルの構成を示す概略断面図である。図１６のピニオンギアの配置を示す概略図である。焼戻温度と圧痕深さの関係を示す図である。焼戻温度と硬度との関係を示す図である。真ひずみと真応力との関係を示す図である。図２０の領域αを拡大して示す図である。接触面積低減率とトルク低減率との関係を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。図１を参照して、実施の形態１における転がり軸受である深溝玉軸受１は、軸受部品である第１軌道部材としての外輪１１と、軸受部品である第２軌道部材としての内輪１２と、軸受部品である複数の転動体としてのボール１３と、保持器１４と、外輪１１と内輪１２とに挟まれた軸受空間を閉じるように外輪１１と内輪１２との間に配置された環状のシール部材１７とを備えている。

外輪１１には、円環状の第１転走面しての外輪転走面１１Ａが形成されている。内輪１２には、外輪転走面１１Ａに対向する円環状の第２転走面としての内輪転走面１２Ａが形成されている。また、複数のボール１３には、転動体転走面としてのボール転動面１３Ａ（ボール１３の表面）が形成されている。外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａは、これらの軸受部品の接触面である。そして、当該ボール１３は、外輪転走面１１Ａおよび内輪転走面１２Ａの各々にボール転動面１３Ａにおいて接触し、円環状の保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。また、外輪１１の内周面（内径面）の軸方向両端部には、装着溝２０が形成されている。一方、内輪１２の外周面（外径面）の軸方向両端部には、凹溝２１が形成されている。そして、この装着溝２０にシール部材１７の径方向外端部がはめ込まれている。これにより、シール部材１７の径方向内端部に形成されたリップ部２２が、凹溝２１の底面に接触している。

軸受部品である外輪１１、内輪１２およびボール１３は、０．９０質量％以上１．０５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のマンガンと、１．３０質量％以上１．６５質量％以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなっている。そして、接触面としての外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａを含む領域には、内部１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃに比べて窒素濃度が高い窒素富化層１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂが、それぞれ形成されている。窒素富化層１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂの表面である接触面としての外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａにおける窒素濃度は０．２５質量％以上となっている。さらに、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａにおける残留オーステナイト量は、６体積％以上１２体積％以下となっている。

保持器１４は、たとえば冷間圧延鋼（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）の帯鋼をプレス加工して作成されている。また、シール部材１７は、芯金１８と、この芯金１８を被覆する合成樹脂やゴム材等からなる被覆部１９とを備える。

本実施の形態における軸受部品である外輪１１、内輪１２およびボール１３は、上記ＪＩＳ規格ＳＵＪ２相当鋼の成分組成を有する鋼からなることにより、その素材が世界各国にて入手容易となっている。そして、当該成分組成の鋼の使用を前提として、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａにおける窒素濃度が０．２５質量％以上にまで高められ、かつ焼入硬化されていることにより、転動疲労寿命が長寿命化されている。そして、残留オーステナイト量が１２体積％以下にまで低減されることにより、耐圧痕性が向上するとともに、残留オーステナイト量が６体積％以上とされることにより、転動疲労寿命、特に異物混入環境での転動疲労寿命が適切なレベルに維持されている。その結果、外輪１１、内輪１２およびボール１３は、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが可能な軸受部品となっている。

また、保持器１４は、図２および図３に示すように、円周方向に沿って所定間隔で配置された半球状膨出部２６を有する２枚の環状保持板２７Ａ，２７Ｂが組み合わされて形成されている。すなわち、各環状保持板２７Ａ，２７Ｂは、円周方向に沿って所定の間隔で配置される半球状膨出部２６と、隣合う半球状膨出部２６の間のそれぞれに形成された平坦部２８とを含んでいる。この２枚の環状保持板２７Ａ，２７Ｂが組み合わされるように平坦部２８，２８が重ね合わされ、この平坦部２８、２８がリベット等の固着具２９によって連結されている。その結果、各半球状膨出部２６が対向して、リング状のボール嵌合部（ポケット）３０が形成されている。

そして、この保持器１４においては、ポケット３０のボール対向面にボール非接触部３１が設けられている。このポケット３０におけるボール１３との接触面積は、ボール非接触部３１を設けない場合のボール１３との接触面積よりも１５％〜３０％低減されている。

反ボール対向面に反ボール側へ突出する矩形状の凸部３２を形成することによ
って、ボール対向面に反ボール側へ凹む矩形状の凹部３３が設けられている。この凹部３３がボール非接触部３１である。凸部３２としては、図４〜図９に示すように、種々のものを採用することができる。

すなわち、図４に示す形状Ａは、円周方向長さＬがＬＡとされ、その幅寸法ＷがＷＡとされている。また、図５に示す形状Ｂは、円周方向長さＬがＬＡよりも短いＬＢとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＢとされている。図６に示す形状Ｃは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＣとされ、その幅寸法ＷがＷＡよりも大きいＷＣとされている。図７に示す形状Ｄは、円周方向長さＬがＬＡと同一のＬＤとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＤとされている。

図８に示す形状Ｅは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＥとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＥとされている。図９に示す形状Ｆは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＦとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＦとされている。

図４に示す形状Ａと、図５に示す形状Ｂと、図９に示す形状Ｆとは、凸部３２の中央線Ｏがボール１３のピッチ円ＰＣＤに一致しているものであって、凸部３２がピッチ円ＰＣＤ上に配設されている。図６に示す形状Ｃと、図７に示す形状Ｄと、図８に示す形状Ｅとは、凸部３２の中央線Ｏが、ボール１３のピッチ円ＰＣＤよりも軸受外径側へずれている。この場合、図６に示す形状Ｃでは、そのずれは僅かであるが、図７に示す形状Ｄと、図８に示す形状Ｅでは、そのずれは大きく、一方の長辺がボール１３のピッチ円ＰＣＤに一致している。

すなわち、凸部３２としては図４〜図９の示すような種々形状を有するのものを採用することができる。そして、これによって形成される凹部３３により構成されるボール非接触部３１は、ポケット３０において、ボール非接触部３１を設けない場合に比べて、保持器１４とボール１３との接触面積を１５％〜３０％低減させる。

凸部３２としては、径方向寸法に対して周方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、逆に周方向に対して径方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、回
転方向寸法と径方向寸法とが同一の正方形であってもよい。また、長方形とせずに、長円または楕円形状であってもよい。このような楕円形状である場合でも、径方向寸法に対して周方向寸法が長いものであっても、逆に周方向寸法に対して径方向寸法が長いものであってもよい。さらに、円形であってもよい。

本実施の形態における保持器１４においては、ボール対向面にボール非接触部３１を設けたことによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができる。また、ボール非接触部３１を設けたことによって、ボール１３とポケット３０との間に形成される油膜量を少なくすることができる。

ここで、ボール非接触部が小さすぎると、せん断する油膜量の減少量が少なく、トルク低減を充分に達成できない。一方、ボール非接触部３１が大きすぎると、ボール１３とポケット３０との間に形成される油膜量が小さくなり過ぎて、ボール１３の滑らかな転動を損なう。このため、本実施の形態のように、ボール非接触部３１の範囲を設定することによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗と、せん断する油膜量の減少との両立が可能となる。このため、本実施の形態における保持器１４を採用することにより、深溝玉軸受１の回転トルク低減を図ることができる。

以上のように、本実施の形態における深溝玉軸受１によれば、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することができる。

ボール非接触部３１は、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部３３を設けることによって、確実に形成することができる。

ボール非接触部３１を、ボール１３のピッチ円よりも外径側に配置すれば、周速の高い位置でのせん断抵抗を低減することができ、より安定してトルクの低減を図ることができる。

なお、上記外輪１１、内輪１２およびボール１３においては、接触面である外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａの硬度は６０．０ＨＲＣ以上であることが好ましい。これにより、転動疲労寿命および耐圧痕性を一層向上させることができる。

また、上記外輪１１、内輪１２およびボール１３においては、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａの硬度は６４．０ＨＲＣ以下であることが好ましい。これにより、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａにおける残留オーステナイト量を１２体積％以下の範囲に調整することが容易となる。

図１０に示す深溝玉軸受１は、シール部材１７を有さないタイプである。すなわち、図１０に示す深溝玉軸受は、シール部材１７、シール部材１７が装着される装着溝２０、およびシール部材１７のリップ部２２が接触する凹溝２１を有さない点を省いて、図１に示す深溝玉軸受１と同様の構造を有している。

このため、図１０に示す深溝玉軸受１は、図１に示す深溝玉軸受１と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１１および図１を参照して、実施の形態２における深溝玉軸受１は、実施の形態１の場合と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の深溝玉軸受１は、保持器１４のボール非接触部３１の構造において実施の形態１の場合とは異なっている。

図１１を参照して、実施の形態２における深溝玉軸受１の保持器１４では、半球状膨出部２６にスリット３５が形成されている。そして、このスリット３５が、ボール非接触部３１として機能する。スリット３５は、図１２に示すように矩形状であって、その中心線Ｏ１がボール１３のピッチ円ＰＣＤに一致する。

スリット３５は、径方向寸法に対して周方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、逆に周方向寸法に対して径方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、回転方向寸法と径方向寸法とが同一の正方形であってもよい。また、長方形とせずに、長円または楕円形状であってもよい。このような楕円形状である場合でも、径方向寸法に対して周方向寸法が長いものであっても、逆に周方向寸法に対して径方向寸法が長いものであってもよい。さらに、円形であってもよい。

スリット３５の配置位置としては、図１２に示すように、ボール１３のピッチ円ＰＣＤ上に配設されものであっても、ピッチ円ＰＣＤよりも外径側へ配設されるものであってもよい。この場合のずれ量も、任意に設定できる。すなわち、スリット３５によって構成されるボール非接触部３１が、ポケット３０において、ボール非接触部３１を設けない場合のボール１３との接触面積よりも当該接触面積を１５％〜３０％低減させるものであればよい。なお、図１１に示す軸受の他の構成は図１に示す軸受と同様であるので、これらの説明を省略する。

図１１および図１２に示すように、ボール非接触部３１がスリット３５によって構成される場合であっても、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができる。また、ボール１３とポケット３０との間に形成される油膜量を少なくすることができる。このように、図１１および図１２に示す保持器は、図１に示す保持器と同様の作用効果を奏する。また、スリット３５を設けた保持器１４は、凸部３２を設けた保持器１４とは異なり、保持器１４の軸受軸方向の寸法が大きくならず、コンパクト化を図ることができる。すなわち、ボール非接触部３１を有さない従来の保持器と同じ寸法を維持しつつ、トルクを低減させることができる。

図１３に示す深溝玉軸受１は、シール部材１７を有さないタイプである。すなわち、図１３に示す深溝玉軸受は、シール部材１７、シール部材１７が装着される装着溝２０、およびシール部材１７のリップ部２２が接触する凹溝２１を有さない点を省いて、図１１に示す深溝玉軸受１と同様である。

このため、図１３に示す深溝玉軸受１であっても、図１１に示す深溝玉軸受１と同様の作用効果を奏する。

なお、上記実施の形態においては、保持器１４がプレス加工されて形成された金属製保持器である場合について説明したが、本発明の転がり軸受が備える保持器はこれに限られない。すなわち、保持器１４は、鋳造による成型された金属からなるものであってもよい。また、削り加工や放電加工（ワイヤーカットを含む）によって成形されたものであってもよい。ここで、放電加工とは、電極と被加工物との間に短い周期で繰り返されるアーク放電によって、被加工物表面の一部を除去する機械加工の方法である。ワイヤーカットとは、放電加工の一種で、ワイヤ線に張力を与え、放電を利用して金属材料を加工する方法である。

また、保持器１４は金属製に限られず、合成樹脂の成形品であってもよい。樹脂製保持器の樹脂材料としては、この種の保持器に従来から使用されるもの、たとえばえば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と称する）やポリアミド４６（ＰＡ４６）などを用いることができる。たとえば自動車のオルタネータ用の軸受など、高温（たとえば２００℃程度以上）での長期耐熱性が要求される場合、保持器１４を構成する材料としてポリイミド樹脂（以下、ＰＩ樹脂と称する）、ポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩ樹脂と称する）、あるいはポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＥＫ樹脂と称する）等の材料が用いることができる。

上記樹脂製保持器は、たとえば射出成型にて成型することができる。また、削り加工にて成型してもよい。樹脂製保持器であっても、ボール非接触部３１を設け、ポケット３０におけるボール１３との接触面積を、ボール非接触部３１を設けない場合のボール１３との接触面積よりも１５％〜３０％低減させる。

樹脂製保持器において、ボール非接触部３１を設ける場合、図１に示すように、反ボール対向面に反ボール側へ突出する矩形状の凸部３２を形成することによって、ボール対向面に反ボール側へ凹む矩形状の凹部３３を設け、この凹部３３をもってボール非接触部３１とするものであってよい。また、スリット３５を設けて、このスリット３５をもってボール非接触部３１とするものであってよい。

このため、樹脂製保持器であっても、図１に示すような金属製保持器と同様の作用効果を奏する。

以上、保持器の構成について例示的に説明したが、本発明の転がり軸受を構成する保持器は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。たとえば、ボール非接触部３１は、上記実施形態では、回転方向に沿って配置されていたが、回転方向に対して傾斜するものであってもよい。また、形成されるボール非接触部３１は、半球状膨出部２６に対して１個に限るものではなく、各半球状膨出部２６に２個以上のボール非接触部３１を設けてもよい。この場合、周方向に沿って複数個配置するものであっても、径方向に沿って複数個配置するものであってもよい。

また、ボール非接触部３１の形成のためには、長方形状あるいは正方形状の凸部３２を設けてもよいし、長方形状あるいは正方形状のスリット３５を設けてもよい。また、各コーナ部をアール形状としても、アール形状としないものであってもよい。また、長方形状あるいは正方形状の凸部３２を設ける場合、凸部３２の突出量（凹部３３の深さ）は、環状保持板２７Ａ，２７Ｂの４０％以下とするのが好ましい。４０％を越えると、凸部３２の突出量が大きくなりすぎて、シール部材の装着が困難となったり、大型化したりするおそれがある。

（実施の形態３）
次に、上記実施の形態１および２における軸受部品（高強度軸受部品；軌道部材およびボール）、および転がり軸受の製造方法について、実施の形態３として説明する。図１４を参照して、まず、工程（Ｓ１０）として鋼材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、ＡＳＴＭ規格５２１００、ＤＩＮ規格１００Ｃｒ６、ＧＢ規格ＧＣｒ５もしくはＧＣｒ１５、およびΓＯＣＴ規格ЩＸ１５などのＪＩＳ規格ＳＵＪ２相当鋼からなる鋼材が準備される。具体的には、たとえば上記成分組成を有する棒鋼や鋼線などが準備される。

次に、工程（Ｓ２０）として成形工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、たとえば工程（Ｓ１０）において準備された棒鋼や鋼線などに対して鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、図１、１０、１１および１３に示される外輪１１、内輪１２、ボール１３などの形状に成形された成形部材が作製される。

次に、工程（Ｓ３０）として浸炭窒化工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において作製された成形部材が浸炭窒化処理される。この浸炭窒化処理は、たとえば以下のように実施することができる。まず、上記成形部材が７８０℃以上８２０℃以下程度の温度域で、３０分間以上９０分間以下の時間予熱される。次に、予熱された成形部材が、エンリッチガスとしてのプロパンガスやブタンガスが添加されることによりカーボンポテンシャルが調整されたＲＸガスなどの吸熱型ガスに、さらにアンモニアガスが導入された雰囲気中において加熱されて浸炭窒化処理される。浸炭窒化処理の温度は、たとえば８２０℃以上８８０℃以下とすることができる。また、浸炭窒化処理の時間は、成形部材に形成すべき窒素富化層の窒素濃度に合わせて設定することができ、たとえば３時間以上９時間以下とすることができる。これにより、成形部材の脱炭を抑制しつつ窒素富化層を形成することができる。

次に、工程（Ｓ４０）として焼入工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において浸炭窒化処理されることにより窒素富化層が形成された成形部材が、所定の焼入温度から急冷されることにより焼入処理される。この焼入温度は、８６０℃以下とされることにより、後続の焼戻工程における炭素の固溶量と析出量とのバランス、および残留オーステナイト量の調整が容易となる。また、焼入温度が８２０℃以上とされることにより、後続の焼戻工程における炭素の固溶量と析出量とのバランス、および残留オーステナイト量の調整が容易となる。焼入処理は、たとえば所定の温度に保持された冷却剤としての焼入油中に成形部材を浸漬することにより実施することができる。

次に、工程（Ｓ５０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ４０）において焼入処理された成形部材が焼戻処理される。具体的には、たとえば２１０℃以上３００℃以下の温度域に加熱された雰囲気中において成形部材が０．５時間以上３時間以下の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。

次に、工程（Ｓ６０）として仕上げ加工工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、工程（Ｓ５０）において焼戻処理された成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面が、すなわち深溝玉軸受１の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａが形成される。仕上げ加工としては、たとえば研削加工を実施することができる。以上の工程により、本実施の形態における軸受部品である外輪１１、内輪１２、ボール１３などが完成する。

さらに、工程（Ｓ７０）として組立工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ１０）〜（Ｓ６０）において作製された外輪１１、内輪１２、ボール１３と、別途準備された保持器１４などとが組合わされて、上記実施の形態１および２における深溝玉軸受１などの転がり軸受（玉軸受）が組立てられる。保持器１４については、上記実施の形態１および２において説明したように、金属のプレス加工、樹脂の射出成型など、種々の方法により製造することができる。これにより、実施の形態１および２における転がり軸受の製造方法が完了する。

ここで、上記工程（Ｓ３０）では、後続の工程（Ｓ６０）における仕上げ加工によって接触面である深溝玉軸受１の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａの窒素濃度が０．２５質量％以上となるように成形部材が浸炭窒化処理される。つまり、工程（Ｓ６０）での取り代などを考慮して、接触面完成後における表面の窒素濃度を０．２５質量％以上とすることが可能なように窒素量を調整した窒素富化層１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂが形成される。

さらに、上記工程（Ｓ５０）では、後続の工程（Ｓ６０）における仕上げ加工によって接触面である深溝玉軸受１の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびボール転動面１３Ａの残留オーステナイト量が６体積％以上１２体積％以下となるように成形部材が焼戻処理される。つまり、工程（Ｓ６０）での取り代などを考慮して、接触面完成後における表面の残留オーステナイト量を６体積％以上１２体積％以下とすることが可能なように、焼戻処理によって残留オーステナイト量が調整される。これにより、上記本実施の形態１および２における高強度軸受部品を製造することができる。

また、工程（Ｓ５０）では、成形部材が２４０℃以上３００℃以下の温度域にて焼戻処理されることが好ましい。これにより、焼入処理によって素地に固溶した炭素が適切な割合で炭化物として析出する。その結果、固溶強化と析出強化との適切なバランスが達成され、軸受部品である外輪１１、内輪１２、ボール１３の耐圧痕性が向上する。

（実施の形態４）
次に、上記実施の形態１および２における転がり軸受の用途の一例について説明する。図１５を参照して、マニュアルトランスミッション１００は、常時噛合い式のマニュアルトランスミッションであって、入力シャフト１１１と、出力シャフト１１２と、カウンターシャフト１１３と、ギア（歯車）１１４ａ〜１１４ｋと、ハウジング１１５とを備えている。

入力シャフト１１１は、深溝玉軸受１によりハウジング１１５に対して回転可能に支持されている。この入力シャフト１１１の外周にはギア１１４ａが形成され、内周にはギア１１４ｂが形成されている。

一方、出力シャフト１１２は、一方側（図中右側）において深溝玉軸受１によりハウジング１１５に回転可能に支持されているとともに、他方側（図中左側）において転がり軸受１２０Ａにより入力シャフト１１１に回転可能に支持されている。この出力シャフト１１２には、ギア１１４ｃ〜１１４ｇが取り付けられている。

ギア１１４ｃおよびギア１１４ｄはそれぞれ同一部材の外周と内周に形成されている。ギア１１４ｃおよびギア１１４ｄが形成される部材は、転がり軸受１２０Ｂにより出力シャフト１１２に対して回転可能に支持されている。ギア１１４ｅは、出力シャフト１１２と一体に回転するように、かつ出力シャフト１１２の軸方向にスライド可能なように、出力シャフト１１２に取り付けられている。

また、ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇの各々は同一部材の外周に形成されている。ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇが形成されている部材は、出力シャフト１１２と一体に回転するように、かつ出力シャフト１１２の軸方向にスライド可能なように、出力シャフト１１２に取り付けられている。ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇが形成されている部材が図中左側にスライドした場合には、ギア１１４ｆはギア１１４ｂと噛合い可能であり、図中右側にスライドした場合にはギア１１４ｇとギア１１４ｄとが噛合い可能である。

カウンターシャフト１１３には、ギア１１４ｈ〜１１４ｋが形成されている。カウンターシャフト１１３とハウジング１１５との間には、２つのスラストニードルころ軸受２が配置され、これによってカウンターシャフト１１３の軸方向の荷重（スラスト荷重）が支持されている。ギア１１４ｈは、ギア１１４ａと常時噛合っており、かつギア１１４ｉはギア１１４ｃと常時噛合っている。また、ギア１１４ｊは、ギア１１４ｅが図中左側にスライドした場合に、ギア１１４ｅと噛合い可能である。さらに、ギア１１４ｋは、ギア１１４ｅが図中右側にスライドした場合に、ギア１１４ｅと噛合い可能である。

次に、マニュアルトランスミッション１００の変速動作について説明する。マニュアルトランスミッション１００においては、入力シャフト１１１に形成されたギア１１４ａと、カウンターシャフト１１３に形成されたギア１１４ｈとの噛み合わせによって、入力シャフト１１１の回転がカウンターシャフト１１３へ伝達される。そして、カウンターシャフト１１３に形成されたギア１１４ｉ〜１１４ｋと出力シャフト１１２に取り付けられたギア１１４ｃ、１１４ｅとの噛み合わせ等によって、カウンターシャフト１１３の回転が出力シャフト１１２へ伝達される。これにより、入力シャフト１１１の回転が出力シャフト１１２へ伝達される。

入力シャフト１１１の回転が出力シャフト１１２へ伝達される際には、入力シャフト１１１およびカウンターシャフト１１３の間で噛合うギアと、カウンターシャフト１１３および出力シャフト１１２の間で噛合うギアとを変えることによって、入力シャフト１１１の回転速度に対して出力シャフト１１２の回転速度を段階的に変化させることができる。また、カウンターシャフト１１３を介さずに入力シャフト１１１のギア１１４ｂと出力シャフト１１２のギア１１４ｆとを直接噛合わせることによって、入力シャフト１１１の回転を出力シャフト１１２へ直接伝達することもできる。

以下に、マニュアルトランスミッション１００の変速動作をより具体的に説明する。ギア１１４ｆがギア１１４ｂと噛合わず、ギア１１４ｇがギア１１４ｄと噛合わず、かつギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合う場合には、入力シャフト１１１の駆動力は、ギア１１４ａ、ギア１１４ｈ、ギア１１４ｊおよびギア１１４ｅを介して出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第１速とされる。

ギア１１４ｇがギア１１４ｄと噛合い、ギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合わない場合には、入力シャフト１１１の駆動力は、ギア１１４ａ、ギア１１４ｈ、ギア１１４ｉ、ギア１１４ｃ、ギア１１４ｄおよびギア１１４ｇを介して出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第２速とされる。

ギア１１４ｆがギア１１４ｂと噛合い、ギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合わない場合には、入力シャフト１１１はギア１１４ｂおよびギア１１４ｆとの噛合いにより出力シャフト１１２に直結され、入力シャフト１１１の駆動力は直接出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第３速とされる。

上述のように、マニュアルトランスミッション１００は、回転部材（二輪車を含む自動車の動力伝達軸）としての入力シャフト１１１および出力シャフト１１２をこれに隣接して配置されるハウジング１１５に対して回転可能に支持するために、深溝玉軸受１を備えている。このように、上記実施の形態１および２における深溝玉軸受１は、マニュアルトランスミッション１００内において使用することができる。そして、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な深溝玉軸受１は、転動体と軌道部材との間に高い面圧が付与されるマニュアルトランスミッション１００内での使用に好適である。

（実施の形態５）
次に、上記実施の形態１および２における転がり軸受の用途の他の一例について説明する。図１６および図１７を参照して、デファレンシャル２００は、デフケース２０１と、ピニオンギア２０２ａおよび２０２ｂと、サンギア２０３と、ピニオンキャリア２０４と、アーマチュア２０５と、パイロットクラッチ２０６と、電磁石２０７と、ロータークラッチ（デフケース）２０８と、カム２０９を備えている。

デフケース２０１の内周に設けられた内歯２０１ａと４つのピニオンギア２０２ａの各々とが互いに噛みあっており、４つのピニオンギア２０２ａの各々と４つのピニオンギア２０２ｂの各々とが互いに噛み合っており、４つのピニオンギア２０２ｂの各々とサンギア２０３とが互いに噛み合っている。サンギア２０３は第１の駆動軸としての左駆動軸２２０の端部に接続されており、これによりサンギア２０３と左駆動軸２２０とは一体となって自転することができる。また、ピニオンギア２０２ａの回転軸２０２ｃの各々と、ピニオンギア２０２ｂの回転軸２０２ｄとの各々が、ともにピニオンキャリア２０４によって自転可能に保持されている。ピニオンキャリア２０４は第２の駆動軸としての右駆動軸２２１の端部に接続されており、これによりピニオンキャリア２０４と右駆動軸２２１とは一体となって自転することができる。

また、電磁石２０７、パイロットクラッチ２０６、ロータークラッチ（デフケース）２０８、アーマチュア２０５、およびカム２０９によって電磁クラッチが構成されている。

デフケース２０１の外歯２０１ｂは図示しないリングギアの歯車と噛み合っており、デフケース２０１はリングギアからの動力を受けて自転する。左駆動軸２２０および右駆動軸２２１の間に差動がない場合には、ピニオンギア２０２ａおよび２０２ｂは自転せず、デフケース２０１、ピニオンキャリア２０４、およびサンギア２０３の３つの部材が一体となって回転する。つまり、リングギアから左駆動軸２２０へは、矢印Ｂで示されるように動力が伝達され、リングギアから右駆動軸２２１へは、矢印Ａで示されるように動力が伝達される。

一方、左駆動軸２２０および右駆動軸２２１のうちいずれか一方、たとえば左駆動軸２２０に抵抗が加わる場合には、左駆動軸２２０と接続したサンギア２０３に抵抗が加わり、ピニオンギア２０２ａおよび２０２ｂの各々が自転する。そして、ピニオンギア２０２ａおよび２０２ｂの回転によってピニオンキャリア２０４の自転が速められ、左駆動軸２２０と右駆動軸２２１との間に差動が発生する。

また、電磁クラッチは、左駆動軸２２０と右駆動軸２２１との間に一定以上の差動が生じると通電し、電磁石２０７によって磁界が発生される。パイロットクラッチ２０６およびアーマチュア２０５は、磁気誘導作用により電磁石２０７に引き付けられて摩擦トルクを発生する。摩擦トルクはカム２０９によりスラスト方向に変換される。そして、スラスト方向に変換された摩擦トルクにより、ピニオンキャリア２０４を介してメーンクラッチがデフケース２０８に押し付けられ、これにより差動制限トルクが発生する。スラストニードルころ軸受２はカム２０９で生じたスラスト方向の反力を受け、この反力をデフケース２０８に伝達する。その結果、摩擦トルクに比例したカム２０９による倍のスラスト力が発生される。このように、電磁石２０７は、パイロットクラッチ２０６のみを制御し、そのトルクを倍力機構により増幅することができ、また任意に摩擦トルクをコントロールすることができる。

ここで、デフケース２０８とデフケース２０８の外周側に配置される部材との間には、実施の形態１または２における深溝玉軸受１が配置されている。このように、上記実施の形態１および２における深溝玉軸受１は、デファレンシャル２００内において使用することができる。そして、材料の入手の容易性を確保しつつ、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつ低トルク化を達成することが可能な深溝玉軸受１は、転動体と軌道部材との間に高い面圧が付与されるデファレンシャル２００内での使用に好適である。

軸受部品の特性に及ぼす熱処理条件等の影響を調査する実験を行なった。まず、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２からなる平板を準備し、８００℃で１時間予熱した後、ＲＸガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中において８５０℃に加熱し、４時間保持することにより浸炭窒化処理した。その後、浸炭窒化処理における加熱温度である８５０℃から、そのまま上記平板を焼入油中に浸漬することにより焼入硬化させた。さらに、当該平板に対して種々の温度で焼戻処理を施した。得られた平板に対して直径１９．０５ｍｍのＳＵＪ２製標準転がり軸受用鋼球を荷重３．１８ｋＮ（最大接触面圧４．４ＧＰａ）で押し付け、１０秒間保持した後、除荷した。そして、この鋼球の押し付けによって平板に形成された圧痕の深さを測定することにより、耐圧痕性を調査した。また、同じ試験片について、ロックウェル硬度計にて表面硬度を測定した。耐圧痕性の調査結果を図１８に、硬度の測定結果を図１９に示す。

図１８および図１９を参照して、焼戻温度が高くなるにつれて表面硬度が低下する一方で、圧痕深さは極小値を有している。具体的には、焼戻温度を２４０℃以上３００℃以下とすることにより、圧痕深さが０．２μｍ以下となっている。このことから、耐圧痕性を向上させる観点からは、焼戻温度は２４０℃以上３００℃以下とすることが好ましいといえる。

ここで、上記焼戻温度の最適値は、以下のようにして決定されているものと考えられる。焼入処理を行なうと、鋼の素地には炭素が固溶した状態となる。一方、焼戻処理を行なうと、素地中に固溶した炭素の一部が炭化物（たとえばＦｅ_３Ｃ）として析出する。このとき、焼戻処理の温度が高くなるほど鋼の降伏強度に対する固溶強化の寄与が低下するとともに、析出強化の寄与が大きくなる。そして、２４０℃以上３００℃以下の温度域で焼戻処理を実施することにより、これらの強化機構のバランスが最適となり、降伏強度が極大値をとるため、耐圧痕性が特に高くなる。

また、上記圧痕深さの測定の場合と同様に圧痕を押し付けることによる鋼の変形に基づいて測定される表面硬度が単調減少するにもかかわらず、耐圧痕性が極大値をとる理由は以下の通りであると考えられる。

図２０は、上記平板に対する熱処理において浸炭窒化処理のみを省略した処理を施した引張試験片（ＪＩＳＺ２２０１４号試験片）の各焼戻温度における真応力と真ひずみとの関係を示す図である。図２０は、ｎ乗硬化弾塑性体でモデル化した真応力−真ひずみ線図である。σ_Ｙ降伏応力を境目に次式の通り特性が異なる。

ここで、σは真応力、Ｅはヤング率、εは真ひずみ、Ｋは塑性係数、ｎは加工硬化指数、σ_Ｙは降伏応力である。ただし、ヤング率Ｅは共振法で実測し、加工効果指数ｎおよび組成係数Ｋは、引張試験により実測した。そして、これらを上記２式に代入し、交点をσ_Ｙとした。

ここで、圧痕深さの測定における真ひずみの水準は、図２０における領域αに相当するのに対し、硬度測定における真ひずみの水準は、図２０における領域β以上に相当する。そして、図２１を参照して、圧痕深さの測定領域に対応する領域αにおける降伏点を確認すると、焼戻温度が２４０℃〜３００℃の範囲において降伏点が高くなっており、これよりも低温の場合、降伏点が低下している。一方、図２０を参照して、表面硬度の測定領域に対応する領域βでは、同じひずみ量を与えようとすると、焼戻温度が低くなるにつれて、より大きな応力が必要となることが分かる。このような現象に起因して、焼戻温度が１８０℃〜２２０℃の場合に比べて硬度が低下するにもかかわらず、焼戻温度を２４０℃〜３００℃とすることにより、耐圧痕性が向上するものと考えられる。

また、焼戻温度のほか、表面窒素濃度および焼入温度を変化させた条件で熱処理した試験片について、表面の残留オーステナイト量、圧痕深さ、寿命、リング圧砕強度、経年変化率を調査した。

ここで、圧痕深さは、上記の場合と同様に測定した。圧痕深さが０．２μｍ未満の場合をＢ、０．２〜０．４μｍの場合をＣ、０．４μｍ以上の場合をＤと評価した。寿命は、圧痕深さの測定の場合と同様の条件にて軌道面に圧痕を形成した後、清浄油潤滑のもとで油膜パラメータが０．５となる条件で、軸受がトランスミッションに使用される場合の荷重条件を模擬して実施した。そして、焼入温度８５０℃、焼戻温度２４０℃、表面窒素量０．４質量％の試験片の寿命を基準（Ｂ）として、基準寿命よりも長い場合をＡ、短い場合をＣ、著しく短い場合をＤと評価した。リング圧砕強度は、外径６０ｍｍ、内径５４ｍｍ、幅１５のリングを作製し、これを径方向に平板にて圧縮し亀裂が発生した荷重を調査することにより評価した。亀裂発生時の荷重が５０００ｋｇｆ以上の場合をＡ、３５００〜５０００ｋｇｆの場合をＢ、３５００ｋｇｆ未満の場合をＤと評価した。また、経年変化率は、試験片を２３０℃で２時間保持し、当該熱処理前からの外径寸法変化量を測定することにより評価した。変化量が１０．０×１０^５以下の場合をＡ、１０．０×１０^５〜３０．０×１０^５の場合をＢ、３０．０×１０^５〜９０．０×１０^５の場合をＣ、９０．０×１０^５以上の場合をＤと評価した。試験結果を表１に示す。

表１を参照して、表面窒素濃度が０．２５〜０．５質量％、焼入温度が８２０〜８６０℃、焼戻温度が２４０〜３００℃の条件をすべて満たす試験片において、上記全ての項目において優れた評価が得られている。

（実施例Ａ）
図４〜図９に示す形状Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの保持器（金属製保持器：プレス加工品）を製作して、これらを用いて図１に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。その結果を次の表２に示す。表２において標準品とは、ボール非接触部３１が形成されていない従来品である。

表２において、形状Ｄは、形状Ａにおいて、凸部３２をＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍシフトするように形成したものである。形状Ｅは、形状Ｂにおいて、凸部３２をＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍシフトするように形成したものである。表２において、鋼球−保持器接触面積の欄は、標準品の面積を１００％とした場合の割合（％）にて表示している。また、軸受としては、外輪１１の外径寸法が７２．０ｍｍであり、外輪１１の内径寸法が６０．２ｍｍであり、内輪１２の外径寸法が４７．０ｍｍであり、内輪１２の内径寸法が３５．０ｍｍであり、ボール（鋼球）１３の外径寸法が１１．１ｍｍのものを用いた。

実験条件は以下の通りである。軸受に対して５００Ｎのラジアル荷重を付与した状態で、４０００ｒ／ｍｉｎの回転速度を与えた。３０℃の潤滑油（トヨタ純正ＡＴＦＴ−４）に軸受の一部を浸漬させた。より具体的には、軸受軸心線を水平に保って、この鉛直方向最下位のボールのみが完全に浸漬するようにした。

図２２に、ボール１３と保持器１４との接触面積を変更させた場合と、凸部３２をＰＣＤから外径側へシフトさせた場合のトルクの変化を示すグラフを示す。表２および図２２から明らかなように、接触面積を１５％程度低減することにより、トルクを約５０％低減することができた。また、接触面積を３０％低減させるとともに、凸部３２をＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍシフトさせることにより、トルクを約６０％低減することができた。

（実施例Ｂ）
図１２に示すように、スリット３５を有する保持器（金属製保持器：プレス加工品）を製作して、これを用いて図１１に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。保持器１４にスリット３５を形成することにより、保持器１４とボール１３との接触面積を標準品（スリット３５を有さない保持器）よりも３０％低減した。上記実施例１の場合と同様に、軸受に対して５００Ｎのラジアル荷重を付与した状態で、４０００ｒ／ｍｉｎの回転速度を与えた。上記実施例Ａの場合と同様に、軸受は、３０℃の潤滑油（トヨタ純正ＡＴＦＴ−４）に一部を浸漬させた。これにより、約４０％のトルク低減が得られた。すなわち、標準品のトルクが０．１５２Ｎｍであるのに対し、スリット３５を有する保持器を採用した場合、トルクは０．０９３Ｎｍとなった。また、軸受としては、外輪１１の外径寸法が７２．０ｍｍであり、外輪１１の内径寸法が６０．２ｍｍであり、内輪１２の外径寸法が４７．０ｍｍであり、内輪１２の内径寸法が３５．０ｍｍであり、ボール（鋼球）１３の外径寸法が１１．１ｍｍのものを用いた。なお、後述する実施例Ｃ、Ｄにおいても、同一サイズのものを用いた。

（比較例Ｃ）
凸部３２やスリット３５に代えて、半球状膨出部２６の軸受内径及び軸受外径側をカットした金属製保持器を製作して、これを用いて図１１に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。保持器１４とボール１３との接触面積を標準品（スリット３５を有さない保持器）よりも２５％低減させた。測定条件は上記実施例と同様とした。この場合、約１１％のトルク低減が得られた。すなわち、標準品が０．１５２Ｎｍであったのに対し、軸受内径及び軸受外径側をカットした保持器では０．１３５Ｎｍとなった。

（実施例Ｄ）
また、半球状膨出部２６の軸受外径側をカットした樹脂製保持器を製作して、これを用いて図１１に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。保持器の素材は、樹脂材料（ＰＡ６６）とした。保持器１４とボール１３との接触面積を標準品よりも３０％低減した。測定条件は上記実施例と同様とした。この場合、約１８％のトルク低減が得られた。すなわち、標準品が０．１５２Ｎｍであったのに対し、軸受外径側をカットした保持器では０．１２４Ｎｍとなった。

なお、上記実施の形態および実施例においては、本発明の転がり軸受の一例として深溝玉軸受について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られず、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、タンデム型アンギュラ玉軸受など、種々の形式の転がり軸受（玉軸受）に適用可能である。また、本発明の転がり軸受の用途として、トランスミッションおよびデファレンシャルを例示したが、本発明の転がり軸受の用途はこれに限られず、種々の機械に適用可能であり、高い荷重が負荷されることにより耐圧痕性が求められる用途に特に好適である。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の転がり軸受は、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立することが求められる転がり軸受に、特に有利に適用され得る。

１深溝玉軸受、２スラストニードルころ軸受、１１外輪、１１Ａ外輪転走面、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ窒素富化層、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ内部、１２内輪、１２Ａ内輪転走面、１３玉、１３Ａ玉転動面、１４保持器、１７シール部材、１８芯金、１９被覆部、２０装着溝、２１凹溝、２２リップ部、２６半球状膨出部、２７Ａ，２７Ｂ環状保持板、２８平坦部、２９固着具、３０ポケット、３１非接触部、３２凸部、３３凹部、３５スリット、１００マニュアルトランスミッション、１１１入力シャフト、１１２出力シャフト、１１３カウンターシャフト、１１４ａ〜ｋギア、１１５ハウジング、１２０Ａ，１２０Ｂ転がり軸受、２００デファレンシャル、２０１デフケース、２０１ａ内歯、２０１ｂ外歯、２０２ａ〜ｂピニオンギア、２０２ｃ〜ｄ回転軸、２０３サンギア、２０４ピニオンキャリア、２０５アーマチュア、２０６パイロットクラッチ、２０７電磁石、２０８デフケース、２０９カム、２２０左駆動軸、２２１右駆動軸。

Claims

内輪と、前記内輪の外周側を取り囲むように配置される外輪と、
前記内輪および前記外輪に接触して配置される複数のボールと、
前記複数のボールを円環状の軌道上に所定のピッチで保持する保持器とを備え、
前記内輪および前記外輪は、
０．９０質量％以上１．０５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のマンガンと、１．３０質量％以上１．６５質量％以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる焼入硬化された鋼からなり、前記ボールと接触する面である前記内輪および前記外輪の転走面における窒素濃度が０．２５質量％以上であり、前記転走面における残留オーステナイト量が６体積％以上１２体積％以下である高強度軸受部品であり、
前記転走面は、直径１９．０５ｍｍのＳＵＪ２製標準転がり軸受用鋼球を最大接触面圧を４．４ＧＰａとする荷重３．１８ｋＮで押し付け１０秒間保持することにより形成される圧痕深さが０．４μｍ未満となる面であり、
前記保持器は、
円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部を有する２枚の環状保持板が組み合わされてなり、
対向する前記半球状膨出部にて前記ボールを保持するポケットを形成しており、
前記ポケットにおいて前記ボールに対向する面であるボール対向面にボール非接触部が設けられ、
前記ポケットにおける前記ボールとの接触面積が、前記ボール非接触部を設けないときの前記ボールとの接触面積よりも１５％〜３０％低減されている、転がり軸受。
前記内輪および前記外輪は前記高強度軸受部品である、請求項１に記載の転がり軸受。
前記転走面の硬度は６０．０ＨＲＣ以上である、請求項１または２に記載の転がり軸受。
前記転走面の硬度は６４．０ＨＲＣ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記内輪の前記ボールに対する溝曲率は１．０２以上１．０６以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記外輪の前記ボールに対する溝曲率は１．０２以上１．０８以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の転がり軸受。
自動車の動力伝達軸を支持するために用いられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記自動車は二輪車である、請求項７に記載の転がり軸受。