JP6153705B2

JP6153705B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP6153705B2
Application number: JP2012164738A
Authority: JP
Inventors: 上野　崇; 崇上野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: JP2014025502A

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。

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、軌道部材と、軌道部材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。軌道部材は、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、他の部品と接触する面である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。当該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、ボール対向面の曲率に沿って、ポケットの周方向に延びる凹部からなるボール非接触部が設けられる。そして、転がり軸受の径方向におけるポケットの中心を通り、上記ポケットの周方向に沿って延在し、かつ転がり軸受の径方向に垂直な断面でのボール非接触部の一端と他端とを結ぶ直線距離をＡ、ボールの直径をＢ、ボールとボール対向面との間に形成される隙間をＣとしたとき、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値が０．７０〜０．９０に設定される。

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。その結果、上記成分組成を採用しつつ、軸受部品の接触面における窒素濃度を十分に確保するとともに残留オーステナイト量を適切な量にコントロールすることにより、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立可能であることを見出した。

具体的には、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。これに対し、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。

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、ポケットのボール対向面に凹部からなるボール非接触部を設けたことによって、ボール対向面に、案内面となるボール接触部と、案内面とならないボール非接触部とが形成される。

ここで、ポケット内、たとえばポケット軸方向中央部に、ポケット周方向に延びる凹部を設けた場合、この凹部のポケット周方向長さを長くすればポケット内壁とボールとが接触するすべり面積が小さくなり、せん断抵抗の低減に繋がる。しかしながら、「ポケット周方向長さ」を長くし過ぎると、ボールとポケットとの接触が案内面（ボール接触部）ではなく、案内面と凹部との境目となる。このように、境目で接触すると、油膜形成が著しく低下し、表面損傷の懸念がある。すなわち、「ポケット周方向長さ」はポケット内でのボールの動きを含めても、ボールをポケット案内面（ボール接触部）で保持できる範囲内で出来るだけ大きな寸法とするのが好ましい。

本願発明の転がり軸受では、ボール非接触部のポケット周方向長さをＡとし、ボールの直径をＢとし、ボールとポケットのボール対向面との間に形成されるすきまをＣとしたときに、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値が０．７０〜０．９０に設定される。これによって、軸受としての機能を満足しつつ、最大限の低トルク効果が発揮できる。

以上のように、本発明の転がり軸受によれば、上述のような軌道輪、転動体および保持器を備えていることにより、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。

上記転がり軸受においては、上記軌道部材は上記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を超える状態に維持した場合、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、最大接触面圧が４．４ＧＰａとなるようにボールを軌道部材に対して押し付けた場合、軌道部材に形成される圧痕の深さは０．５μｍ以下となることが好ましい。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、ボール非接触部のポケット軸方向の長さをＤ、ポケットのポケット軸方向の全長さをＥとしたとき、Ｄ／Ｅの値が０．２５〜０．４０に設定されてもよい。

ボール非接触部のポケット軸方向の長さを大きくすれば接触するすべり面積が小さくなり、せん断抵抗の低減に繋がる。一方、保持器は、金属製であってプレス加工にて成形される場合がある。この場合、ボール非接触部のポケット軸方向の長さを大きくし過ぎると製造上困難となり、製造面での懸念がある。すなわち、プレス加工しても、ポケット形状崩れが発生しない範囲内で、出来るだけボール非接触部のポケット軸方向の長さを大きな寸法とすることが好ましい。上記Ｄ／Ｅの値を０．２５〜０．４０に設定することにより、せん断抵抗の低減と製造の容易性とを両立させることができる。

上記転がり軸受においては、ボール非接触部を構成する凹部の深さをＦ、環状保持板の半球状膨出部の肉厚をＧとしたとき、Ｆ／Ｇの値は０．３０〜０．４０に設定されてもよい。

凹部を形成することで、ボールとポケットの間に表面粗さの水準より大きな隙間を設ければ、せん断抵抗を「０」にすることが可能である。しかし、保持器へのプレス加工精度を考慮すると、凹部の深さは余りにも小さ過ぎると寸法の精度を充分に確保することが難しくなる。一方、凹部の深さが大き過ぎると、プレス加工でのポケット形状崩れが懸念される。上記Ｆ／Ｇの値を０．３０〜０．４０に設定することにより、せん断抵抗の低減を実現しつつ、凹部の寸法精度の確保とポケット形状崩れ回避とを達成することができる。

上記転がり軸受においては、上記ポケットのポケット軸方向の全長さをＥ、ボールの中心に対するボール非接触部の中央の、ポケット軸方向におけるずれ量をＨとしたとき、Ｈ／（Ｅ／２）の値は０〜０．２に設定されてもよい。

凹部のポケット軸方向中心位置が、ボールの中心よりもポケット軸方向にずれれば、バランスが悪くなりプレス加工時の形状崩れの原因となる。上記Ｈ／（Ｅ／２）の値を０〜０．２に設定することにより、これを抑制することができる。

上記転がり軸受においては、上記ボール非接触部を構成する凹部のポケット軸方向における開口縁が曲面で構成されてもよい。

凹部とポケット案内面（ボール接触部）との境目にボールが接触する状態になると、油膜形成能力が著しく低下する。そのため、上述のように、凹部は境目でボールが接触しないような寸法とすることが好ましい。しかしながら、設計上で接触しないように設定しても製造上のばらつき等により、上記境目がボールと接触する可能性がある。凹部のポケット軸方向における開口縁を曲面で構成することにより、すなわち当該開口縁をアール形状とすることにより、このような接触が発生した場合でも、直ちに損傷が発生することを回避することができる。

また、上記ボール非接触部は、保持器の全ポケットに設けられてもよい。また、保持器は、金属製であってプレス加工で成型されてなるものであってもよいし、樹脂製であって射出成型にて成型されてなるものであってもよい。

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。図１のＷ−Ｗ線に沿う概略断面図である。保持器のポケットを内側から見た状態を示す概略斜視図である。保持器のポケットを外側から見た状態を示す概略斜視図である。保持器の構造を説明するための概略断面図である。保持器の構造を説明するための概略断面図である。転動するボールと保持器との間に生じるせん断抵抗を説明するための概略断面図である。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１０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１４の領域Ｉを拡大して示す図である。

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）
まず、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、本実施の形態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１５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１５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。

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１５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。

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。

一方、図１のＷ−Ｗ断面を示す図２を参照して、保持器１５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２６を有する２枚の環状保持板２７Ａ，２７Ｂが組み合わされてなる。すなわち、各環状保持板２７Ａ，２７Ｂは、円周方向に沿って配設される半球状膨出部２６と、隣合う半球状膨出部２６間の平坦部２８とからなる。組み合わされた状態で、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が形成される。

この軸受に好適な潤滑方法としては、油潤滑が挙げられる。潤滑油として、スピンドル油、マシン油、タ−ビン油などの鉱油のほか、ＡＴＦやデファレンシャル用油を用いることができる。また、１５０℃以上の高温又は−３０℃以下の低温になる使用条件では，ジエステル油，シリコン油，フロロカ−ボン油などの合成油を潤滑油として用いることができる。

この保持器１５においては、図３等に示すように、ポケット３０のボール対向面にボール接触部３１とボール非接触部３２とが設けられている。すなわち、反ボール対向面に反ボール側へ突出する矩形状の凸部３３（図４参照）を形成することによって、ボール対向面にボール接触部３１よりも反ボール側へ凹む矩形状の凹部３４が、ポケット３０のボール対向面におけるポケット軸方向中央部にポケット周方向に延びるように設けられる。この凹部３４が、ボール非接触部３２を構成している。

図２に示すように、凹部３４にて構成されるボール非接触部３２のポケット周方向長さ（図３に示すポケット周方向αにおける長さ）をＡとし、ボール１３の直径をＢとし、ボール１３とポケット３０のボール対向面との間に形成される隙間の大きさをＣとしたときに、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値は０．７０〜０．９０に設定される。

また、図５に示すように、ボール非接触部３２のポケット軸方向長さ（図３に示すポケット軸方向β（軸受の径方向）における長さ）をＤとし、ポケット３０の軸方向全長さをＥとしたとき、Ｄ／Ｅの値は０．２５〜０．４０に設定されることが好ましい。さらに、ボール非接触部３２を構成する凹部３４の深さをＦとし、環状保持板２７Ａ(２７Ｂ)の半球状膨出部２６の肉厚をＧとしたとき、Ｆ／Ｇの値は０．３０〜０．４０に設定されることが好ましい。

図６に示すように、ポケット３０の軸方向全長さをＥとし、ボール中心Ｏに対するボール非接触部３２の中央の軸方向ずれ量をＨとしたき、Ｈ／（Ｅ／２）の値は０〜０．２に設定されることが好ましい。また、ボール非接触部３２を構成する凹部３４のポケット軸方向開口縁３５は、アール形状（曲面状）とされている。より具体的には、ポケット軸方向開口縁３５のアール（Ｒ）を、たとえば０．０５〜０．３０ｍｍとすることができる。

このように構成することによって、凹部３４を低トルク効果を得るための低トルク溝と呼ぶことができる。この低トルク溝は、溝幅（ポケット軸方向長さ：Ｄ）、溝深さ（凹部３４の深さ：Ｆ）、および溝長さ（ポケット周方向長さ：Ａ）の３要素を含んでいる。

ここで、ボール１３とポケット案内面間に作用するせん断抵抗は、図７に示す潤滑油粘度、滑り速度、すべり面積、すきまの４つの要素で決定される。この場合のニュートンの粘性法則によるせん断抵抗Ｆは、次の数式で表される。

ここで、Ｆはせん断抵抗、ηは潤滑油の粘度、ｕはすべり速度、Ｓはすべり面積、ｄは隙間である。ηおよびｕは軸受の運転条件によって決まる。このため、その値を変更することはできない。すべり面積Ｓを小さくすれば、せん断抵抗が小さくなる。そのため、「低トルク溝」を形成することで、保持器１５のボール１３に対するすべり面積が小さくなるので、せん断抵抗が小さくなる。また、すきまｄに関しては、その値を大きくすれば、せん断抵抗が小さくなることが分かる。通常のせん断抵抗が発生するｄのオーダーを確認すると、表面粗さ分程度のオーダーである為、マクロ的寸法で溝深さ（すきまｄ）を設定すればすきまは十分大きく、せん断抵抗を「０」とすること（「０」とみなすことができる程度に十分に小さくすること）が可能である。

したがって、「低トルク溝」におけるせん断抵抗を「０」となるように、上述のような溝部寸法を採用することが好ましい。

本実施の形態のように、ポケット軸方向中央部に、ポケット周方向に延びる凹部３４を設けた場合、この凹部３４のポケット周方向長さを長くすればすべり面積が小さくなり、せん断抵抗の低減に繋がる。しかしながら、このポケット周方向長さを長くし過ぎると、ボール１３とポケット３０との接触が案内面（ボール接触部３１）ではなく、案内面（ボール接触部３１）と凹部３４との境目となる。このように、境目で接触すると、油膜形成が著しく低下し、表面損傷の懸念がある。そこで、凹部３４のポケット周方向長さはポケット３０内でのボール１３の動きを含めても、ボール１３をポケット案内面で保持できる範囲内で出来るだけ大きな寸法とすることが好ましい。具体的には、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値は０．７０〜０．９０に設定することが好ましい。これによって、軸受としての機能を満足しつつ、最大限の低トルク化の効果が得られる。

以上のように、本実施の形態における深溝玉軸受１は、上記外輪１１、内輪１２、ボール１３および保持器１５を備えることにより、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。

凹部３４のポケット軸方向の長さを大きくすればすべり面積が小さくなり、せん断抵抗の低減に繋がる。ここで、保持器１５は、プレス加工で成形される場合がある。このような場合、凹部３４のポケット軸方向の長さを大きくし過ぎると製造上の困難性が生じる懸念がある。そこで、プレス加工しても、ポケット形状崩れが発生しない範囲内で、できるだけ凹部３４のポケット軸方向の長さを大きな寸法とすることが好ましい。具体的には、Ｄ／Ｅの値は０．２５〜０．４０に設定することが好ましい。

凹部３４の深さを、表面粗さの水準より大きな隙間をボールとの間に形成可能な程度に設定すれば、せん断抵抗を「０」にすること（「０」とみなせる程度に小さくすること）が可能である。しかし、保持器１５のプレス加工精度を考慮すると、凹部３４の深さは余りにも小さ過ぎると十分な寸法精度を確保することが難しくなる。一方、凹部３４の深さが大き過ぎると、プレス加工でのポケット形状崩れが懸念される。

このような観点から、ボール非接触部３２を構成する凹部３４の深さをＦとし、環状保持板２７Ａ(２７Ｂ)の半球状膨出部２６，２６の肉厚をＧとしたとき、Ｆ／Ｇの値を０．３０〜０．４０に設定することが好ましい。

凹部３４のポケット軸方向中心位置が、ボール１３の中心Ｏに対してポケット軸方向にずれれば、バランスが悪くなりプレス加工時の形状崩れの原因となる。このため、ポケット３０の軸方向全長さをＥとし、ボール中心Ｏに対するボール非接触部３２の中央の軸方向ずれ量をＨとしたとき、Ｈ／（Ｅ／２）の値は０〜０．２に設定されることが好ましい。

また、凹部３４とポケット案内面（ボール接触部３１）との境目にボール１３が接触してしまうと、油膜形成能力が著しく低下する。そこで、凹部３４は境目でボール１３が接触しないような寸法関係とするのが好ましい。しかしながら、設計上で接触しないように設定しても製造上のばらつき等により、このような接触が発生する可能性がある。そのため、仮に接触が発生しても直ちに損傷が生じないように、境目の形状はエッジ状（平面状）の形状ではなく、アール形状（曲面形状）とすることが好ましい。

上記ボール非接触部３２は、保持器１５の全ポケット３０に設けてられてもよいし、任意のポケット３０のみに設けられてもよい。全ポケット３０にボール非接触部３２を設けることによって、この保持器１５を用いた軸受では、より確実に低トルク化を図ることができる。

このように、上記保持器１５を用いた軸受（玉軸受）では、軸受としての機能を満足しつつ、最大限の低トルク効果を発揮でき、噴霧や跳ね掛け等の潤滑油量が少ない状態で使用される場合に、特にトルク低減効果を得ることができ、省燃費化に寄与することができる。

Ｄ／Ｅの値を０．２５〜０．４０に設定したり、Ｆ／Ｇの値を０．３０〜０．４０に設定したりすることによって、製造性に優れ、しかも低トルク効果を有効に発揮できる。凹部のポケット軸方向開口縁をアール形状とすれば、ボールがこの開口縁に接触しても、損傷しにくいものとなる。Ｈ／（Ｅ／２）の値を０〜０．２に設定することによって、バランスに優れ、プレス加工時の形状崩れ等を有効に防止でき、高品質の軸受を提供できる。

全ポケット３０にボール非接触部３２を設けることによって、この保持器１５を用いた軸受では、より確実に低トルク化を図ることができる。上記のような条件を満たす保持器１５は、全体形状が比較的単純であり、プレス加工等にて成型することができ、低コスト化を図ることができる。すなわち、この種の保持器の製造において従来から採用されるプレス加工に対して、その一部のプロセスのみを変更することで製造が可能であって、製造コストの低コスト化を図ることができる。また、従来より、保持器の最弱部であったすみＲ部（環状保持板の半球状膨出部と平坦部との間のコーナ部）の形状を従来形状に対して変更する必要がなく、強度低下を回避することができる。

このように、軸受サイズ、内部諸元の変更なく、トルク低減効果が得られる玉軸受（深溝玉軸受）を安価でかつ強度低下無しで提供することができる。このため、この保持器１５を用いた軸受を自動車に使用すれば、燃費が向上し、環境負荷の小さい自動車を提供することが可能となる。すなわち、本実施の形態における深溝玉軸受１は、２輪車を含む自動車の動力伝達軸の支持用に、好適である。

なお、上記実施の形態においては、保持器１５が金属製であって、プレス加工により成形される場合について説明したが、本発明の転がり軸受を構成する保持器はこれに限られるものではない。具体的には、保持器１５は、合成樹脂の成形品であってもよい。この場合、保持器１５を構成する素材としては、たと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）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）などを採用することができる。

このような樹脂製保持器は、たとえば射出成型にて成型することができる。なお、樹脂製保持器であっても削り加工にて成型してもよい。このような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。また、保持器１５に設けられるポケットの数は任意に設定することができる。さらに、ボール１３の素材としては、上述のようなＳＵＪ２相当鋼のほか、セラミックス(窒化珪素Ｓｉ_３Ｎ_４、アルミナＡｌ_２Ｏ_３)を採用してもよい。

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。

次に、本実施の形態における軸受部品（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説明する。図８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１５などとが組合わされて、上記実施の形態１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１５については、上記実施の形態１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、上記実施の形態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、上記実施の形態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２）
次に、上記実施の形態１における転がり軸受の用途の一例について説明する。図９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３）
次に、上記実施の形態１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１０および図１１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１２に、硬度の測定結果を図１３に示す。

図１２および図１３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１４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１４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１４における領域Ｉ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１４における領域Ｊ以上に相当する。そして、図１５を参照して、圧痕深さの測定領域に対応する領域Ｉ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１４を参照して、表面硬度の測定領域に対応する領域Ｊ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。

ポケット３０にボール非接触部３２を有する保持器を用いた軸受（深溝玉軸受；発明品）と、ポケット３０にボール非接触部を有さない従来の保持器を用いた軸受（深溝玉軸受；従来品）とについて、トルク測定を行った。軸受としては、内径φ３５ｍｍ、外径φ７２ｍｍ、幅１７ｍｍの寸法を有するもの（ＮＴＮ社製：軸受番号６２０７）を採用した。ラジアル荷重を５００Ｎとし、回転速度を１０００ｒ／ｍｉｎ、２０００ｒ／ｍｉｎとし、潤滑油種をＡＴＦとし、潤滑油温度を３０℃とし、動粘度を２９．６ｍｍ^２／ｓ（４０℃）、７．０７ｍｍ^２／ｓ（１００℃）とし、密度を０．８７ｇ／ｃｍ^３とした。油面高さレベルは、最下位ボール中心とした。また、発明品における保持器寸法については、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値を０．７７とし、Ｄ／Ｅの値を０．３３とし、Ｆ／Ｇの値を０．３３とし、Ｒの値を０．２ｍｍとした。

上記トルク測定条件を第１条件とし、このトルク測定条件によるトルク測定結果（従来品に対するボール非接触部を有する保持器を用いた軸受のトルク低減率）を次の表２に示す。また、油面高さレベルを最下位ボールが油中に浸漬する高さとし、他の条件を上記第１条件と同じとしたものを第２条件とし、このトルク測定条件によるトルク測定結果（従来品に対するボール非接触部を有する保持器を用いた軸受のトルク低減率）を次の表３に示す。

第２条件では、潤滑油による攪拌抵抗の割合が軸受トルクの大半を占めることになり、ボール非接触部を有する保持器によるトルク低減効果が検出されなかった。すなわち、潤滑油が多い状態では、本発明の転がり軸受を構成する保持器を採用した場合でも、ボール非接触部によるトルク低減効果は小さいものと考えられる。一方、本発明の転がり軸受を構成する保持器は、第１条件のような潤滑油が「噴霧または跳ね掛け」など潤滑油量が少ない状態で使用された場合、顕著な低トルク効果を奏する。このため、実機使用を考えると、デファレンシャル支持用やトランスミッション支持用など自動車の動力伝達軸を支持する軸受の潤滑環境は、省燃費化のため、潤滑油量が削減される傾向にあることから、本発明の転がり軸受は、これら支持用軸受に好適である。これ以外にも、２輪車のクランク、カム、トランスミッションでは潤滑油量が第１条件のように少ない為、これらに含まれるの軸を支持する軸受に、本発明の転がり軸受は好適である。

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、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ボール、１３Ａボール転動面、１５保持器、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ボール接触部、３２非接触部、３３凸部、３４凹部、３５ポケット軸方向開口縁、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

軌道部材と、
前記軌道部材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る転がり軸受であって、
前記軌道部材は、
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、他の部品と接触する面である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、前記ボール対向面の曲率に沿って、前記ポケットの周方向に延びる凹部からなるボール非接触部が設けられ、
前記転がり軸受の径方向における前記ポケットの中心を通り、前記ポケットの前記周方向に沿って延在し、かつ前記転がり軸受の径方向に垂直な断面での前記ボール非接触部の一端と他端とを結ぶ直線距離をＡ、前記ボールの直径をＢ、前記ボールと前記ボール対向面との間に形成される隙間をＣとしたとき、Ａ／（Ｂ＋Ｃ）の値が０．７０〜０．９０に設定される、転がり軸受。
前記軌道部材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。
前記接触面の硬度は６０．０ＨＲＣ以上である、請求項１または２に記載の転がり軸受。
前記接触面の硬度は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。
前記ボール非接触部のポケット軸方向の長さをＤ、前記ポケットのポケット軸方向の全長さをＥとしたとき、Ｄ／Ｅの値が０．２５〜０．４０に設定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記ボール非接触部を構成する前記凹部の深さをＦ、前記環状保持板の前記半球状膨出部の肉厚をＧとしたとき、Ｆ／Ｇの値が０．３０〜０．４０に設定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記ポケットのポケット軸方向の全長さをＥ、前記ボールの中心に対する前記ボール非接触部の中央の、ポケット軸方向におけるずれ量をＨとしたとき、Ｈ／（Ｅ／２）の値が０〜０．２に設定される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記ボール非接触部を構成する前記凹部のポケット軸方向における開口縁が曲面で構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の転がり軸受。