JP6162378B2 - デファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受 - Google Patents

Description

本発明はデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受に関し、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、スラスト荷重にも対応可能なデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉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を採用し、低トルク化を図る対策が有効である。

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。また、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。

さらに、円錐ころ軸受はラジアル荷重だけでなくスラスト荷重にも対応可能であるところ、円錐ころ軸受に代えて深溝玉軸受を採用した場合、過大なスラスト荷重が負荷されると、軌道溝の肩にボールが乗り上げて損傷が発生する懸念がある。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、上述のような耐圧痕性やスラスト荷重への対応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、かつスラスト荷重への対応を可能とするデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受を提供することである。

本発明に従ったデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受は、外周側に内輪軌道溝が形成された内輪と、内輪を取り囲むように配置され、内周側に外輪軌道溝が形成された外輪と、内輪軌道溝および外輪軌道溝にボール転走面において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。内輪および外輪の少なくともいずれかは、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。そして、外輪軌道溝および内輪軌道溝のそれぞれの両側に位置する合計４つの肩のうち、外輪軌道溝の一方側の肩および内輪軌道溝の他方側の肩の高さは、それぞれ外輪軌道溝の他方側の肩および内輪軌道溝の一方側の肩の高さより高くなっている。

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。その結果、上記成分組成を採用しつつ、軸受部品（外輪、内輪、ボール）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。

本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受では、軸受部品（外輪、内輪および複数のボールの少なくともいずれか１つ）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、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉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、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受を構成する外輪および内輪においては、外輪および内輪の軌道溝のそれぞれの両側に位置する合計４つの肩のうち、外輪軌道溝の一方側の肩および内輪軌道溝の他方側の肩の高さが、それぞれ外輪軌道溝の他方側の肩および内輪軌道溝の一方側の肩の高さより高くなっている。これにより、スラスト荷重を受ける負荷側の肩が高くなるように軸受を配置して使用することで、上記ボールの乗り上げの発生を抑制することができる。

以上のように、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受によれば、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、かつスラスト荷重への対応を可能とするデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受を提供することができる。

上記深溝玉軸受においては、保持器は、合成樹脂からなる円筒形の第１分割保持器と、第１分割保持器の内側に嵌合された合成樹脂製の円筒形の第２分割保持器とを含み、第１分割保持器および第２分割保持器のそれぞれが、環状体を有し、環状体の軸方向一方側面には互いに対向する一対のポケット爪が複数組並ぶように等間隔に形成され、一対のポケット爪間に環状体を刳り抜く２分の１円を超える大きさのボール保持用のポケットが設けられた冠形とされてもよい。そして、第１分割保持器は外輪の肩高さの低い肩側から軸受内に挿入され、第２分割保持器は内輪の肩高さの低い側から軸受内に挿入されて、ポケットの開口端が互いに反対方向に向く組み合わせとされ、第１分割保持器と第２分割保持器との相互間に、その両保持器の嵌合により係合して両保持器を軸方向に非分離とする連結部が設けられてもよい。

このようにすることにより、軸受の組み立てを容易にしつつ、大きなモーメント荷重が負荷された場合でも、ボールの遅れ進みによる保持器の脱落を抑制するとともに、保持器が軌道溝の肩に干渉することを回避することができる。

上記深溝玉軸受においては、第１分割保持器の隣接するポケットのポケット爪間には内向きの係合爪が設けられ、第２分割保持器の隣接するポケットのポケット爪間には外向きの係合爪が設けられ、第１分割保持器の係合爪が第２分割保持器の外径面に形成された係合凹部に係合し、第２分割保持器の係合爪が第１分割保持器の内径面に形成された係合凹部に係合していてもよい。これにより、第１分割保持器と第２分割保持器とを、容易に連結することができる。

このとき、係合爪と係合凹部との係合部の数を３つ以上としてもよい。これにより、第１分割保持器と第２分割保持器とをより確実に結合することができる。

上記深溝玉軸受においては、係合爪と係合凹部との間に形成される周方向すきまをボールとポケットとの間に形成される周方向のポケットすきまより大きく設定してもよい。

これにより、大きなモーメント荷重が負荷されてボールに遅れ進みが生じ、第１分割保持器と第２分割保持器とが相対的に回転しても、係合爪が係合凹部の周方向で対向する側面に当接することはなく、係合爪の損傷防止に効果を挙げることができる。

上記深溝玉軸受においては、係合爪と係合凹部との間に形成される軸方向すきまをボールとポケットとの間に形成される軸方向のポケットすきまより大きく設定してもよい。

これにより、第１分割保持器と第２分割保持器とを引き離す方向の軸方向力が作用した場合でも、互いに対向する一対のポケット爪の内面がボールの外周面に当接して、係合爪が係合凹部の軸方向端面に当接することが回避され、係合爪の損傷防止に効果を挙げることができる。

上記深溝玉軸受においては、第１分割保持器と第２分割保持器とは、異なる色相を有していてもよい。このようにすることにより、分割保持器の色相に基づいて作業者が適切な分割保持器の配置となるように第１分割保持器と第２分割保持器とを識別することが可能となり、軸受の組み立てや組み付けが容易となる。

上記深溝玉軸受においては、ポケットの内周面には、ボールに対して非接触である盗み部が形成されていてもよい。

上述のように、保持器を第１分割保持器と第２分割保持器とを組み合わせたものとする場合、これを備えた軸受が異物混入潤滑条件で使用されると、第１分割保持器と第２分割保持器との間に異物が溜まりやすく、軸受の短寿命化の要因となるおそれがある。これに対し、上述のように盗み部を設けることによりポケット面における潤滑油の通油性を向上させ、上述のように異物が溜まることを抑制することができる。

上記深溝玉軸受においては、上記盗み部は、ポケット底中央から等距離となる領域を含むように、各ポケットについて一対設置されてもよい。また、分割保持器の厚み方向に垂直な面における上記盗み部の形状は曲面状（たとえば球面状あるいはＵ字形状）であってもよい。また、分割保持器の厚み方向に垂直な面において、一対の盗み部の底部とポケット底中央とは同一直線上にあってもよい。このようにすることにより、潤滑油の通油性をより確実に向上させることができる。

上記深溝玉軸受は、潤滑油により潤滑されてもよい。この場合、第１分割保持器および第２分割保持器は耐油性に優れた合成樹脂で成形するのが好ましい。そのような樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができる。それらの樹脂のうち、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）は、他の樹脂に比較して耐油性が優れているため、耐油性を考慮するならば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を用いるのが最も好ましい。

また、樹脂材料の価格を考慮するならば、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を用いるのが好ましく、保持器を構成する材料は、潤滑油の種類に応じて適宜に決定すればよい。

上記深溝玉軸受において、高さの高い肩の高さが必要以上に大きくなると、ボールの組込みができなくなり、また、低すぎると、ボールの乗り上げが生じる。このため、高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５〜０．５０の範囲としておくのがよい。

上記深溝玉軸受においては、上記外輪および内輪が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外輪および内輪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深溝玉軸受を適用することが一層容易となる。

上記深溝玉軸受においては、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。

上記深溝玉軸受においては、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。

上記深溝玉軸受においては、最大接触面圧が４．４ＧＰａとなるようにボールを外輪および内輪に対して押し付けた場合、内輪および外輪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。

上記深溝玉軸受においては、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、上記深溝玉軸受においては、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デファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受を適用する場合、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉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、深溝玉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。また、軌道輪の溝曲率を大きくすることにより、ボールの肩への乗り上げを抑制することができる。

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軌道溝表面の曲率半径の、ボールの半径に対する比を意味する。

上記深溝玉軸受は、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、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受は好適である。

以上の説明から明らかなように、本発明のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受によれば、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、かつスラスト荷重への対応を可能とするデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉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の保持器の一部分を示す右側面図である。 図１の保持器の一部分を示す左側面図である。 第１分割保持器および第２分割保持器の一部分を示す平面図である。 図４に示す第１分割保持器のポケットにボールを組込んだ状態での周方向のポケットすきまを示す平面図である。 図４に示す第１分割保持器のポケットにボールを組込んだ状態での軸方向のポケットすきまを示す平面図である。 図１の第１分割保持器と第２分割保持器との結合部を拡大して示す断面図である。 ポケットに形成される盗み部を説明するための概略図である。 ポケットに形成される盗み部を説明するための概略断面図である。 深溝玉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１２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１６の領域α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１４と、保持器４０とを備えている。

外輪軌道溝１１Ａの両側に形成された一対の肩１３ａ、１３ｂのうち、外輪軌道溝１１Ａの一方側に位置する肩１３ａの高さは他方側に位置する肩１３ｂの高さよりも高くなっている。一方、内輪軌道溝１２Ａの両側に形成された一対の肩２３ａ、２３ｂのうち、内輪軌道溝１２Ａの他方側に位置する肩２３ｂの高さは一方側に位置する肩２３ａの高さより高くなっている。

ここで、本実施の形態では、高さの低い肩１３ｂおよび２３ａの肩の高さは、標準型深溝玉軸受の肩と同じ高さとしているが、標準型深溝玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。

なお、説明の都合上、高さの高い肩１３ａ、２３ｂをスラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂといい、高さの低い肩１３ｂ、２３ａをスラスト非負荷側の肩１３ｂ、２３ａという。

スラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂの肩高さをＨ_１とし、ボール１４の球径をｄとすると、ボールの球径に対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄは、Ｈ_１／ｄ＝０．２５〜０．５０の範囲とされている。これにより、スラスト荷重が負荷された場合におけるボール１４の乗り上げが効果的に抑制される。

一例として、内輪の外径寸法がφ５３．１ｍｍ、外輪の内径寸法がφ６８．１ｍｍの標準の深溝玉軸受６２０８Ｃを比較品とし、その標準の深溝玉軸受を基にして、内輪のスラスト負荷側の肩の外径寸法をφ５３．１ｍｍからφ５６．６ｍｍに変更し、かつ、外輪のスラスト負荷側の肩の内径寸法をφ６８．１ｍｍからφ６５．５ｍｍに変更した深溝玉軸受について、許容できるスラスト荷重を測定した。その結果、この深溝玉軸受は、比較品の深溝玉軸受に比較して、スラスト荷重の許容値は３０５％高い数値を示した。また、スラスト荷重（アキシャル荷重）が負荷されない側の内輪の肩の外径寸法を標準のφ５３．１ｍｍからφ５１．９ｍｍに変更し、アキシャル荷重が負荷されない側の外輪の肩の内径寸法を標準のφ６８．１ｍｍからφ７０．４ｍｍに変更した場合でも、基本静定挌荷重Ｃ₀を軸受に負荷した場合でも、肩乗り上げの発生はなかった。

ここで、深溝玉軸受１の組込み方向に誤りがあると、スラスト荷重を受けることができずに高さの低い肩１３ｂ、２３ａにボール１４が乗り上がるおそれが生じる。そこで、図１を参照して、外輪１１や内輪１２、第１分割保持器４１、第２分割保持器４２の少なくとも一つの幅面側にスラスト荷重の受け側を示す識別表示部５５を設けると、誤った組込みを防止することができるとともに、組立性の向上を図ることができる。識別表示部は色表示でもよく、あるいは、刻印によるものであってもよい。

保持器４０は、第１分割保持器４１と、その第１分割保持器４１の内側に嵌合された第２分割保持器４２とからなる。

図１〜図４に示すように、第１分割保持器４１の環状体４３の軸方向一方側面に、互いに対向する一対のポケット爪４４が、複数組周方向に並ぶように等間隔に形成されている。対向する一対のポケット爪４４間のそれぞれには、環状体４３を刳り抜く２分の１円を超える大きさのポケット４５が設けられている。第１分割保持器４１は、合成樹脂の成形品からなっている。環状体４３の内径は、ボール１４のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、外径は外輪１１の高さが高い肩１３ａの内径と高さの低い肩１３ｂの内径の範囲内とされている。その結果、第１分割保持器４１は、外輪１１の高さの低い肩１３ｂ側から軸受内に挿入可能となっている。

一方、第２分割保持器４２の環状体４８の軸方向他方側面に、互いに対向する一対のポケット爪４９が周方向に複数組並ぶように等間隔に形成されている。対向する一対のポケット爪４９間のそれぞれには、上記環状体４８を刳り抜く２分の１円を超える大きさのポケット５０が設けられている。第２分割保持器４２は、合成樹脂の成形品からなっている。上記環状体４８の外径は、ボール１４のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、内径は内輪１２の高さの高い肩２３ｂの外径と高さの低い肩２３ａの外径の範囲内とされている。その結果、第２分割保持器４２は、高さの低い肩２３ａ側から軸受内に挿入可能となっており、かつ、第１分割保持器４１の内側に嵌合可能となっている。

第１分割保持器４１と第２分割保持器４２の相互間には、内外に嵌り合う嵌合状態において第１分割保持器４１と第２分割保持器４２を軸方向に非分離とする連結部Ｘが設けられている。連結部Ｘは、第１分割保持器４１の隣接するポケット４５のポケット爪４４間に内向きに設けられたの係合爪４６と、環状体４３の内径面に上記係合爪４６と同一軸線上に形成された溝状の係合凹部４７と、第２分割保持器４２の隣接するポケット５０のポケット爪４９間に外向きに設けられた係合爪５１と、環状体４８の外径面に上記係合爪５１と同一軸線上に形成された係合凹部５２とを含んでいる。そして、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とは、第１分割保持器４１の係合爪４６と第２分割保持器４２の係合凹部５２の係合、および第２分割保持器４２の係合爪５１と第１分割保持器４１の係合凹部４７の係合によって、軸方向に非分離とされている。

ここで、第１分割保持器４１および第２分割保持器４２は、深溝玉軸受を潤滑する潤滑油に曝されるため、耐油性に優れた合成樹脂を用いるようにする。そのような合成樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができる。これらの樹脂は、潤滑油の種類に応じて適切なものを選択して使用すればよい。

本実施の形態における深溝玉軸受１は上記の構造を有している。そして、深溝玉軸受１の組立てに際しては、外輪１１の内側に内輪１２を挿入し、内輪軌道溝１２Ａと外輪軌道溝１１Ａ間に所要数のボール１４を組込む。

このとき、内輪１２を外輪１１に対して径方向にオフセットして、内輪１２の外径面の一部を外輪１１の内径面の一部に当接して、その当接部位から周方向に１８０度ずれた位置に三日月形の空間を形成し、その空間の一方側から内部にボール１４を組込むようにする。

ボール１４の組込みに際して、外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａや内輪１２のスラスト負荷側の肩２３ｂの肩高さＨ_１が必要以上に高い場合には、ボール１４の組込みを阻害することになる。本実施の形態では、ボール１４の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄが、０．５０を超えることのない高さとされている。そのため、外輪１１と内輪１２との間にボール１４を容易に組込むことができる。

ボール１４の組込み後、内輪１２の中心を外輪１１の中心に一致させてボール１４を周方向に等間隔に配置し、外輪１１のスラスト非負荷側の肩１３ｂの一方側から外輪１１と内輪１２との間に第１分割保持器４１を、その第１分割保持器４１に形成されたポケット４５内にボール１４が嵌り込むように挿入する。

また、内輪１２のスラスト非負荷側の肩２３ａの一方側から外輪１１と内輪１２との間に第２分割保持器４２を、その第２分割保持器４２に形成されたポケット５０内にボール１４が嵌り込むように挿入し、第１分割保持器４１の内側に第２分割保持器４２を嵌合する。

上記のように、第１分割保持器４１の内側に第２分割保持器４２を嵌合させることにより、図１および図７に示すように、各分割保持器４１、４２に形成された係合爪４６、５１が相手方の分割保持器に設けられた係合凹部４７、５２に係合することになり、深溝玉軸受１の組立てが完了する。

このように、外輪軌道溝１１Ａと内輪軌道溝１２Ａとの間にボール１４を組込んだ後、外輪１１と内輪１２との間の両側から内部に第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを挿入して、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２を嵌合する簡単な作業によって深溝玉軸受１を組立てることができる。

なお、図１では、高さの低いスラスト非負荷側の肩１３ｂおよび２３ａの高さを標準型深溝玉軸受の肩と同じ高さとしたが、標準型深溝玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。

スラスト非負荷側の肩１３ｂおよび２３ａの高さを標準型深溝玉軸受の肩の高さより低くすると、低くした分、第１分割保持器４１および第２分割保持器４２の径方向の厚みを厚くすることができるため、保持器４０の強度を高めることができる。

ここで、スラスト非負荷側の肩１３ｂおよび２３ａの高さが必要以上に低くなると、ボール１４の乗り上げが発生するおそれがあるため、外輪１１の肩１３ｂの肩高さＨ_２については、ボール１４の球径ｄに対する肩高さＨ_２の比率Ｈ_２／ｄを０．０９〜０．５０の範囲とし、一方、内輪１２の肩２３ａの肩高さＨ_３については、ボール１４の球径に対する肩高さＨ_３の比率Ｈ_３／ｄを０．１８〜０．５０の範囲とするのが好ましい。

また、図８および図９に示すように、第１分割保持器４１のポケット４５の内周面には、ボールに対して非接触である盗み部４５Ａが形成されていてもよい。これにより、ポケット４５内における潤滑油の通油性が向上し、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２との結合部に異物が溜まることを抑制することができる。また、盗み部４５Ａは、図９に示すように、ポケット４５の底の中央から等距離となる領域を含むように、各ポケット４５について一対設置されてもよい。また、分割保持器の厚み方向に垂直な面（図９に示す断面）における上記盗み部４５Ａの形状は曲面状（たとえば球面状あるいはＵ字形状）であってもよい。図９では、上記盗み部４５Ａの形状は球面状となっている。また、分割保持器の厚み方向に垂直な面において、一対の盗み部５０Ａの底部とポケット底中央とは同一直線γ上にあってもよい。これにより、潤滑油の通油性をより確実に向上させることができる。なお、第２分割保持器４２のポケット５０についても、同様に盗み部が形成されていてもよい。

本実施の形態における深溝玉軸受１では、第１分割保持器４１のポケット４５および第２分割保持器４２のポケット５０の開口端にボール１４を抱き込む互いに対向する一対のポケット爪４４、４９を設け、上記第１分割保持器４１に形成された互いに対向する一対のポケット爪４４と第２分割保持器４２に設けられた、互いに対向する一対のポケット爪４９を相反する方向に向く組み合わせとし、その組み合わせ状態において、係合爪４６、５１を係合凹部４７、５２に係合して、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを軸方向に非分離しているため、大きなモーメント荷重が負荷されてボール１４に遅れや進みが生じても、保持器４０の脱落が抑制される。

ここで、図４および図５に示すように、係合爪４６、５１と係合凹部４７、５２と間に形成される周方向すきま６０のすきま量δ_１をボール１４とポケット４５、５０間に形成される周方向のポケットすきま６１のすきま量δ_２より大きくしておくことにより、大きなモーメント荷重が負荷されてボール１４に遅れ進みが生じ、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とが相対的に回転しても、係合爪４６、５１が係合凹部４７、５２の周方向で対向する側面に当接することはなく、係合爪４６、５１の損傷防止に効果を挙げることができる。

また、図６および図７に示すように、係合爪４６、５１と係合凹部４７、５２との間に形成される軸方向すきま６２のすきま量δ_３をボール１４とポケット４５、５０との間に形成される軸方向のポケットすきま６３のすきま量δ_４より大きくしておくことにより、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを引き離す方向の軸方向力が作用した際に、互いに対向する一対のポケット爪４４、４９の内面がボール１４の外周面に当接して、係合爪４６、５１が係合凹部４７、５２の軸方向端面に当接することが回避され、係合爪４６、５１の損傷防止に効果を挙げることができる。

また、軸受部品である外輪１１、内輪１２およびボール１４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軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａにおける窒素濃度は０．２５質量％以上となっている。さらに、外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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。

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１４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、外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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１４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。

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１４および保持器４０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、かつスラスト荷重に対応することができる。

上記外輪１１、内輪１２およびボール１４においては、接触面である外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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１４においては、外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａの硬度は６４．０ＨＲＣ以下であることが好ましい。これにより、外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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。

また、内輪１２のボール１４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、外輪１１のボール１４に対する溝曲率は１．０２以上１．０８以下であってもよい。このようにすることにより、軌道部材とボールとの間のすべり成分を抑制しつつ、ボール１４の肩への乗り上げを抑制することができる。

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）、および深溝玉軸受の製造方法について説明する。図１０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１４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の外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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１４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１４と、別途準備された保持器４０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が組立てられる。保持器４０については、たとえば上記構造を有する第１分割保持器４１、第２分割保持器４２を、射出成型により作製することができる。

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の外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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の外輪軌道溝１１Ａの表面、内輪軌道溝１２Ａの表面およびボール転動面１４Ａ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１４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における深溝玉軸受１の用途の一例について説明する。図１１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する深溝玉軸受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。またこのとき、深溝玉軸受１のスラスト荷重の受け側の肩が適切に位置するように深溝玉軸受１がマニュアルトランスミッション１００内に組み込まれることにより、ボール１４の乗り上げによる損傷の発生を抑制することができる。

（実施の形態３）
次に、上記実施の形態１における深溝玉軸受の用途の他の一例について説明する。図１２および図１３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する深溝玉軸受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。またこのとき、深溝玉軸受１のスラスト荷重の受け側の肩が適切に位置するように深溝玉軸受１がデファレンシャル２００内に組み込まれることにより、ボール１４の乗り上げによる損傷の発生を抑制することができる。

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１４に、硬度の測定結果を図１５に示す。

図１４および図１５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１６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（ＪＩＳ Ｚ２２０１ ４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１６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１６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１６における領域β以上に相当する。そして、図１７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１６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。

なお、本発明の深溝玉軸受の用途として、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、本発明の深溝玉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。

本発明の深溝玉軸受は、耐圧痕性と転動疲労寿命とを高いレベルで両立し、かつスラスト荷重に対応することが求められる深溝玉軸受に、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 外輪軌道溝、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ 窒素富化層、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ 内部、１２ 内輪、１２Ａ 内輪軌道溝、１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ 肩、１４ ボール、１４Ａ ボール転動面、４０ 保持器、４１ 第１分割保持器、４２ 第２分割保持器、４３，４８ 環状体、４４，４９ ポケット爪、４５，５０ ポケット、４６ 係合爪、４７，５２ 係合凹部、５０Ａ 盗み部、５５ 識別表示部、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 (9)

1. 外周側に内輪軌道溝が形成された内輪と、
   前記内輪を取り囲むように配置され、内周側に外輪軌道溝が形成された外輪と、
   前記内輪軌道溝および前記外輪軌道溝にボール転走面において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の少なくともいずれかは、
   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、
   前記外輪軌道溝および前記内輪軌道溝のそれぞれの両側に位置する合計４つの肩のうち、前記外輪軌道溝の一方側の肩および前記内輪軌道溝の他方側の肩の高さは、それぞれ前記外輪軌道溝の他方側の肩および前記内輪軌道溝の一方側の肩の高さより高くなっている、デファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
2. 前記保持器は、合成樹脂からなる円筒形の第１分割保持器と、前記第１分割保持器の内側に嵌合された合成樹脂製の円筒形の第２分割保持器とを含み、前記第１分割保持器および前記第２分割保持器のそれぞれが、環状体を有し、前記環状体の軸方向一方側面には互いに対向する一対のポケット爪が複数組並ぶように等間隔に形成され、前記一対のポケット爪間に前記環状体を刳り抜く２分の１円を超える大きさのボール保持用のポケットが設けられた冠形とされ、
   前記第１分割保持器は前記外輪の肩高さの低い肩側から軸受内に挿入され、前記第２分割保持器は内輪の肩高さの低い側から軸受内に挿入されて、前記ポケットの開口端が互いに反対方向に向く組み合わせとされ、前記第１分割保持器と前記第２分割保持器との相互間に、その両保持器の嵌合により係合して両保持器を軸方向に非分離とする連結部が設けられる、請求項１に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
3. 前記第１分割保持器と前記第２分割保持器とは、異なる色相を有している、請求項２に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
4. 前記ポケットの内周面には、前記ボールに対して非接触である盗み部が形成されている、請求項２または３に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
5. 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１〜４のいずれか１項に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
6. 前記転走面の硬度は６０．０ＨＲＣ以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
7. 前記転走面の硬度は６４．０ＨＲＣ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
8. 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１〜７のいずれか１項に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。
9. 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１〜８のいずれか１項に記載のデファレンシャル用またはトランスミッション用深溝玉軸受。

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