JP6294620B2 - Rolling bearing for transmission - Google Patents

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Description

本発明は、CVTなどのトランスミッションに使用される転がり軸受に関する。   The present invention relates to a rolling bearing used in a transmission such as a CVT.

自動車のトランスミッションは、エンジンの動力を最適なトルク、回転数に変速して車軸に伝達する装置であり、そこに使用される転がり軸受は大きな負荷容量や高い回転性能、特に変速に伴う回転数の急激な変化などに追随できるように設計されている。さらに、トランスミッションケース内の異物を軸受が噛み込むため、密封シール付きや特殊熱処理を施すことによって異物の侵入を防ぎ耐久性向上を図っている。なお、密封シール付きとはいえ、該密封シールは異物侵入防止に主眼をおいており、流体の浸入を止める機能を持たせていないことから、トランスミッション内に充填されたオイルが密封シールの隙間から軸受内部に浸入する。オイルが軸受内部に浸入してくるまでは、予め軸受内部に封入したグリースで潤滑を行なう。   An automobile transmission is a device that changes the engine power to an optimal torque and rotational speed and transmits it to the axle. The rolling bearings used therein have a large load capacity and high rotational performance, especially the rotational speed associated with the speed change. Designed to follow rapid changes. Furthermore, since the bearing bites foreign matter in the transmission case, it is possible to prevent entry of foreign matter and improve durability by applying a seal seal or special heat treatment. Although it has a hermetic seal, the main purpose of the hermetic seal is to prevent foreign matter from entering, and since it does not have a function to stop the intrusion of fluid, the oil filled in the transmission is removed from the gap of the hermetic seal. Enter the bearing. Until the oil enters the inside of the bearing, lubrication is performed with grease previously enclosed in the bearing.

近年において、CVT(無段変速機)のようにトランスミッションオイルとして粘度の低い潤滑油が使われる環境下で、疲労や異物噛み込みによる剥離よりもはるかに早期に剥離が軸受軌道輪に発生する事例(早期剥離)が見られるようになった。剥離した箇所の表層には、従来の剥離では見られなかったミクロ組織的に変化した無数の亀裂が走っていることが特徴である。この剥離は、軌道輪と転動体の間ですべりが生じ、軸受内部のグリースや、該軸受に浸入したトランスミッションオイルの成分の分解によって発生した水素が鋼に侵入して鋼の脆化を引き起こし、剥離が生じたものと考えられている。潤滑油成分の粘度が低いほどすべりは発生しやすいので、該成分が分解しやすく、上記の水素脆性を起因とする早期剥離が生じやすい。   In recent years, in an environment where low-viscosity lubricating oil is used as a transmission oil, such as CVT (continuously variable transmission), separation occurs much earlier on the bearing race than fatigue and foreign matter biting. (Early peeling) came to be seen. The surface layer of the peeled portion is characterized by running innumerable cracks that are microscopically changed, which was not seen in conventional peeling. This separation causes slippage between the race and the rolling elements, and the grease generated inside the bearing and the hydrogen generated by the decomposition of the components of the transmission oil that has entered the bearing enter the steel and cause the steel to become brittle. It is thought that peeling occurred. As the viscosity of the lubricating oil component is lower, slipping is more likely to occur, so that the component is more likely to decompose and early peeling due to the hydrogen embrittlement is likely to occur.

一般的にこのような早期剥離の発生防止には、Cr含有率を高めた軸受鋼などを用いることが提案されている(特許文献1参照)。これは、鋼材中で含有率を高められたCrが転走面表面の酸素と結合し、転走面表面にCrの酸化被膜(不動態膜)を形成し、この酸化被膜が鋼中への水素の侵入を防ぎ、延いては水素脆性を起因とする早期剥離を防止するものである。   In general, it has been proposed to use bearing steel having an increased Cr content to prevent such early peeling (see Patent Document 1). This is because Cr whose content is increased in the steel material combines with oxygen on the surface of the rolling surface, and forms an oxide film (passive film) of Cr on the surface of the rolling surface. This prevents hydrogen from entering, and thus prevents early peeling due to hydrogen embrittlement.

特開2000−282178号公報JP 2000-282178 A

しかしながら、特許文献1の鋼材では、Crを多く添加することで炭化物が粗大化し、それが応力集中源となって早期剥離が起きることがある。また、不動態膜は水素の拡散を遅くする効果はあるが、発生した水素が鋼表面に吸着するのを促進する効果も併せ持つ。転がり軸受が間欠的に使われる場合は、停止時に水素が散逸しうるため、鋼中への水素の侵入を遅らせることは、早期剥離の防止に有効であることがある。しかしながら、トランスミッション内において連続して使われる場合は、不動態膜が多くの水素を吸着する分、鋼中に侵入する水素量が増すため、早期剥離が生じることになる。また、特殊鋼材はコスト高になり、また海外調達が困難である。これらの理由により、特許文献1の鋼材では、トランスミッション用転がり軸受における早期剥離を十分に抑制できず、その適用は困難である。   However, in the steel material of Patent Document 1, carbide is coarsened by adding a large amount of Cr, which may cause early peeling due to a stress concentration source. Moreover, the passive film has the effect of slowing the diffusion of hydrogen, but also has the effect of promoting the adsorption of the generated hydrogen on the steel surface. When rolling bearings are used intermittently, hydrogen can be dissipated when stopped, so delaying the entry of hydrogen into the steel may be effective in preventing early delamination. However, when used continuously in a transmission, the amount of hydrogen that penetrates into the steel increases as the passive film adsorbs much hydrogen, so that early delamination occurs. Also, special steel materials are expensive and difficult to procure overseas. For these reasons, the steel material of Patent Document 1 cannot sufficiently suppress early separation in a rolling bearing for transmission, and its application is difficult.

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、トランスミッション内での使用に際し、水素脆性による転走面での早期剥離を効果的に防止できるトランスミッション用転がり軸受の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and it is an object of the present invention to provide a rolling bearing for a transmission that can effectively prevent early separation on a rolling surface due to hydrogen embrittlement when used in a transmission. To do.

本発明のトランスミッション用転がり軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とを変速して伝達するトランスミッション内に配置され、上記入力軸、上記出力軸、またはこれらの回転に伴い回転する部材を回転自在に支持するトランスミッション用転がり軸受であって、該転がり軸受は、内輪と、外輪と、該内・外輪間に介在する複数の転動体とを有し、上記内輪、上記外輪、および上記転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材は、鋼材からなり、該鋼材中に含まれる酸化物系介在物の少なくとも一部がMnSで覆われており、かつ、該鋼材中の最大径が3μm以上の上記酸化物系介在物において、その全個数に対するMnSで覆われたものの個数の割合が40%をこえることを特徴とする。なお、「最大径」とは、酸化物系介在物は略球形であるところ、主にその直径を意味し、任意の方向(例えば、圧延方向)に延伸している場合には、その最大径を意味する。   The transmission rolling bearing according to the present invention is disposed in a transmission that transmits the rotation of the input shaft and the rotation of the output shaft while shifting, and rotates the input shaft, the output shaft, or a member that rotates in accordance with the rotation. A rolling bearing for transmission that freely supports, the rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, the inner ring, the outer ring, and the rolling element The at least one bearing member selected from the above is made of steel, and at least a part of the oxide inclusions contained in the steel is covered with MnS, and the maximum diameter in the steel is 3 μm or more. The ratio of the number of oxide inclusions covered with MnS to the total number exceeds 40%. The “maximum diameter” means that the oxide inclusions are substantially spherical, and mainly mean their diameter. When the oxide inclusions are stretched in any direction (for example, the rolling direction), the maximum diameter Means.

上記鋼材の成分組成は、C:0.95質量%以上1.1質量%以下、Si:0.35質量%未満、Mn:0.5質量%未満、S:0.025質量%未満、Cr:1.4質量%以上1.6質量%未満、残部が鉄および不純物であることを特徴とする。   The composition of the steel material is as follows: C: 0.95 mass% or more and 1.1 mass% or less, Si: less than 0.35 mass%, Mn: less than 0.5 mass%, S: less than 0.025 mass%, Cr : 1.4% by mass or more and less than 1.6% by mass, the balance being iron and impurities.

上記軸受部材は、その表層に窒化処理が施されてなり、表面窒素濃度が0.05〜0.6重量%であることを特徴とする。また、上記軸受部材の表面から0.05mm深さの箇所と上記窒素が含まれていない深さの箇所とのビッカース硬度差ΔHVが60以上であることを特徴とする。   The bearing member is characterized in that the surface layer is subjected to nitriding treatment, and the surface nitrogen concentration is 0.05 to 0.6% by weight. Further, the Vickers hardness difference ΔHV between the portion having a depth of 0.05 mm from the surface of the bearing member and the portion having a depth not containing nitrogen is 60 or more.

上記トランスミッションが、上記入力軸の回転と上記出力軸の回転とを無段階変化で変速して伝達する無段変速方式であることを特徴とする。   The transmission is a continuously variable transmission system in which the rotation of the input shaft and the rotation of the output shaft are shifted and transmitted in a continuously variable manner.

本発明のトランスミッション用転がり軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とを変速して伝達するトランスミッション内に配置され、上記入力軸、上記出力軸、またはこれらの回転に伴い回転する部材を回転自在に支持するトランスミッション用転がり軸受であり、該転がり軸受は、内輪と、外輪と、該内・外輪間に介在する複数の転動体とを有し、上記内輪、上記外輪、および上記転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材は、鋼材からなり、該鋼材中に含まれる酸化物系介在物の少なくとも一部がMnSで覆われており、かつ、該鋼材中の最大径が3μm以上の上記酸化物系介在物において、その全個数に対するMnSで覆われたものの個数の割合が40%をこえる。このように、軸受部材の鋼材中に不可避に含まれる酸化物系介在物の多くが軟らかいMnSで覆われていることにより、酸化物系介在物の周りに形成される引張応力場が緩和される。このため、トランスミッション内での使用に際して、鋼材内部に水素が集積しにくくなり、水素脆性を起因とする早期剥離を防止することができる。特に、CVTのようにトランスミッションオイルとして粘度の低い潤滑油が使われる環境下においても上記早期剥離を防止することができる。   The transmission rolling bearing according to the present invention is disposed in a transmission that transmits the rotation of the input shaft and the rotation of the output shaft while shifting, and rotates the input shaft, the output shaft, or a member that rotates in accordance with the rotation. A rolling bearing for transmission that is freely supported. The rolling bearing includes an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, and the inner ring, the outer ring, and the rolling element. The at least one bearing member selected is made of a steel material, and at least a part of oxide inclusions contained in the steel material is covered with MnS, and the maximum diameter in the steel material is 3 μm or more. In the physical inclusions, the ratio of the number of the inclusions covered with MnS to the total number exceeds 40%. Thus, since most of the oxide inclusions inevitably contained in the steel material of the bearing member are covered with the soft MnS, the tensile stress field formed around the oxide inclusions is alleviated. . For this reason, when used in the transmission, hydrogen is less likely to accumulate inside the steel material, and early peeling due to hydrogen embrittlement can be prevented. In particular, even in an environment where a low-viscosity lubricating oil is used as a transmission oil, such as CVT, the early peeling can be prevented.

本発明のトランスミッション用転がり軸受の一例を示す深溝玉軸受の断面図である。It is sectional drawing of the deep groove ball bearing which shows an example of the rolling bearing for transmissions of this invention. 本発明のトランスミッション用転がり軸受を用いたトランスミッション(CVT)の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the transmission (CVT) using the rolling bearing for transmissions of this invention. 介在物検査結果の代表例(比較例1および実施例1)を示す写真である。It is a photograph which shows the representative example (Comparative example 1 and Example 1) of an inclusion inspection result. 介在物検査結果の代表例(実施例2および実施例3)を示す写真である。It is a photograph which shows the representative example (Example 2 and Example 3) of an inclusion inspection result. 超音波軸荷重疲労試験片の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of an ultrasonic axial load fatigue test piece. 超音波軸荷重疲労試験結果を示す図である。It is a figure which shows an ultrasonic axial load fatigue test result. 急加減速運転パターンを示す図である。It is a figure which shows a rapid acceleration / deceleration operation pattern. 転走面からの深さ方向の断面硬度分布を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional hardness distribution of the depth direction from a rolling surface. 転走面からの深さ方向の断面窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional nitrogen concentration distribution of the depth direction from a rolling surface.

トランスミッション用転がり軸受における耐水素脆性を向上させるため、内輪、外輪、転動体などの軸受部材を構成する鋼材に不可避に含まれる酸化物系介在物に着目した。該軸受部材にすべりなどで摩耗が生じれば、新生面が形成され、混入した水や潤滑剤が分解し、水素が発生する。発生した水素の一部は、鋼中に侵入する。酸化物系介在物の周りには、引張応力場が形成される。水素は、引張応力場に集積する性質がある。これに対して、酸化物系介在物の多くを(40%をこえる)軟らかいMnS(約150HV)で覆うことで、上記引張応力場を緩和し、水素を集積しにくくした。その結果、耐水素脆性が向上することを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。   In order to improve hydrogen embrittlement resistance in a rolling bearing for transmission, attention was focused on oxide inclusions inevitably contained in steel materials constituting bearing members such as inner rings, outer rings, and rolling elements. If the bearing member is worn due to slipping or the like, a new surface is formed, water and lubricant mixed therein are decomposed, and hydrogen is generated. Part of the generated hydrogen penetrates into the steel. A tensile stress field is formed around the oxide inclusions. Hydrogen has the property of accumulating in the tensile stress field. On the other hand, most of the oxide inclusions were covered with soft MnS (over 40%) (about 150 HV) to relax the tensile stress field and make it difficult to accumulate hydrogen. As a result, it has been found that hydrogen embrittlement resistance is improved. The present invention is based on such knowledge.

特に、鋼材中に侵入する水素の中でも、拡散性水素が水素脆性の原因と考えられている。拡散性水素は、結晶粒界などにトラップされていない比較的自由に動き得る水素のことをいう。この拡散性水素は、室温で時間と共に鋼材中から外に放出されるものである。例えば、拡散性水素は、200℃までの加熱で放出される水素と定義でき、非拡散性水素は、200℃をこえる加熱温度ではじめて鋼材中から放出される水素と定義でき、拡散性水素と非拡散性水素との合計量が、鋼材中に侵入した水素の総量である。   In particular, diffusible hydrogen is considered to be a cause of hydrogen embrittlement among hydrogen that penetrates into steel materials. Diffusible hydrogen refers to hydrogen that is not trapped in a grain boundary or the like and can move relatively freely. This diffusible hydrogen is released out of the steel material with time at room temperature. For example, diffusible hydrogen can be defined as hydrogen released by heating up to 200 ° C., and non-diffusible hydrogen can be defined as hydrogen released from steel material only at a heating temperature exceeding 200 ° C. The total amount of non-diffusible hydrogen is the total amount of hydrogen that has penetrated into the steel material.

軸受部材を構成する鋼材中において、酸化物系介在物は不可避的に含まれる。本発明のトランスミッション用転がり軸受では、内輪、外輪、および転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材の鋼材中の最大径が3μm以上の酸化物系介在物において、その全個数に対するMnSで覆われたものの個数の割合(被覆率)が40%をこえることを必須としている。被覆率を式で表すと以下のとおりとなる。

被覆率(%)=(最大径が3μm以上の酸化物系介在物の中でMnSで覆われた酸化物系介在物の個数)/(最大径が3μm以上の酸化物系介在物の全個数)×100

また、被覆率は高い方が好ましく、50%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。ここで、MnSで覆われているとは、MnSが酸化物系介在物を核として析出し、この酸化物系介在物の周りに巻き付いたような状態をいい、酸化物系介在物の周囲が完全に覆われている場合のみならず一部が覆われている場合を含む。また、MnSは圧延方向に引き伸ばされた線形状である。
In the steel material constituting the bearing member, oxide inclusions are inevitably included. In the rolling bearing for transmission according to the present invention, at least one bearing member selected from an inner ring, an outer ring, and a rolling element is covered with MnS with respect to the total number of oxide inclusions having a maximum diameter of 3 μm or more in steel. It is essential that the ratio of the number of objects (coverage) exceeds 40%. The coverage is represented by the following formula.

Coverage (%) = (number of oxide inclusions covered with MnS among oxide inclusions having a maximum diameter of 3 μm or more) / (total number of oxide inclusions having a maximum diameter of 3 μm or more) ) × 100

Moreover, the one where a coverage is high is preferable, 50% or more is more preferable, and 90% or more is further more preferable. Here, being covered with MnS means a state in which MnS is precipitated with oxide inclusions as nuclei and wound around the oxide inclusions. This includes not only the case of being completely covered but also the case of being partially covered. Further, MnS has a linear shape drawn in the rolling direction.

被覆率の算出において、対象とする酸化物系介在物を、その最大径が3μm以上のものとしている。最大径が3μm未満の微細な酸化物系介在物の存在状態(MnSの被覆状態)は水素脆性を起因とする早期剥離にほぼ寄与しない。また、最大径が3μm以上の酸化物系介在物は、光学顕微鏡によりその存在状態を容易に測定可能である。   In the calculation of the coverage, the target oxide inclusions have a maximum diameter of 3 μm or more. The presence state of fine oxide inclusions having a maximum diameter of less than 3 μm (covering state of MnS) hardly contributes to early peeling due to hydrogen embrittlement. The presence of oxide inclusions having a maximum diameter of 3 μm or more can be easily measured with an optical microscope.

また、対象とする酸化物系介在物の最大径の下限値をより大きくしてもよく、例えば、5μm以上、10μm以上としてもよい。最大径が3μm以上の酸化物系介在物であれば、その最大径の下限値を大きくしても、上記被覆率は略同一となる。   Moreover, the lower limit value of the maximum diameter of the target oxide inclusions may be increased, for example, 5 μm or more and 10 μm or more. In the case of an oxide-based inclusion having a maximum diameter of 3 μm or more, the coverage is substantially the same even if the lower limit of the maximum diameter is increased.

酸化物系介在物のMnSによる被覆率を上記範囲とする製造方法等は特に限定されない。一般的に、鋼材を連続鋳造する際のように冷却速度が速い場合には、酸化物系介在物と軟質介在物であるMnSとが別々に析出し、被覆率は低くなりやすい。一方、鋼材をインゴット鋳造する際のように冷却速度が遅い場合には、酸化物系介在物が軟質介在物であるMnSの析出の核となり、被覆率が高くなりやすい。   There is no particular limitation on the production method or the like in which the oxide inclusion inclusion coverage with MnS is within the above range. In general, when the cooling rate is high as in the case of continuous casting of steel, oxide inclusions and soft inclusions MnS precipitate separately, and the coverage tends to be low. On the other hand, when the cooling rate is slow as in the case of ingot casting of steel, the oxide inclusions become the core of precipitation of MnS, which is a soft inclusion, and the coverage tends to increase.

本発明において、内輪、外輪、および転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材に用いる鋼材の成分組成は、C:0.95質量%以上1.1質量%以下、Si:0.35質量%未満、Mn:0.5質量%未満、S:0.025質量%未満、Cr:1.4質量%以上1.6質量%未満、残部が鉄および不純物であることが好ましい。上記成分組成の詳細を以下に説明する。   In the present invention, the component composition of the steel material used for at least one bearing member selected from an inner ring, an outer ring, and a rolling element is C: 0.95 mass% to 1.1 mass%, Si: less than 0.35 mass% Mn: Less than 0.5% by mass, S: Less than 0.025% by mass, Cr: 1.4% by mass or more and less than 1.6% by mass, and the balance is preferably iron and impurities. The detail of the said component composition is demonstrated below.

C:0.95質量%以上1.1質量%以下
C(炭素)は、鋼材の強度確保に必要な元素である。また、焼入性への影響も大きく、焼入硬化層の硬さおよび深さを高めて疲労強度の向上にも寄与する。上記範囲では、これらの効果を十分に得られる。
C: 0.95 mass% or more and 1.1 mass% or less C (carbon) is an element required for ensuring the strength of the steel material. In addition, the hardenability is greatly affected, and the hardness and depth of the hardened hardened layer is increased to contribute to the improvement of fatigue strength. Within the above range, these effects can be sufficiently obtained.

Si:0.35質量%未満
Si(珪素)は、焼入加熱時にオーステナイト粒成長を抑制するため、本来は積極的に添加したいが、Siの添加により鍛造性、被削性が著しく劣化する。これらの観点より、0.35質量%未満とする。
Si: Less than 0.35% by mass Si (silicon) is originally intended to be added positively in order to suppress austenite grain growth during quenching heating, but forgeability and machinability are significantly degraded by the addition of Si. From these viewpoints, the content is less than 0.35% by mass.

Mn:0.5質量%未満
Mn(マンガン)は、強度および焼き入れ性の向上に有効に寄与する元素である。また、Mnが過剰であると、粒界に偏析して粒界割れを引き起こすと考えられるため、0.5質量%未満が適当である。
Mn: Less than 0.5% by mass Mn (manganese) is an element that contributes effectively to improving strength and hardenability. Further, if Mn is excessive, it is considered that segregation occurs at the grain boundary and causes grain boundary cracking, and therefore, less than 0.5% by mass is appropriate.

S:0.025質量%未満
S(硫黄)は、鋼材中でMnSを形成する元素である。一方でオーステナイトの粒界に偏析し、粒界強度を低下させ、疲労強度を低下させるおそれもある。これらの観点より、0.025質量%未満とする。
S: Less than 0.025 mass% S (sulfur) is an element that forms MnS in a steel material. On the other hand, it segregates at the grain boundaries of austenite, which may reduce the grain boundary strength and reduce the fatigue strength. From these viewpoints, the content is less than 0.025% by mass.

Cr:1.4質量%以上1.6質量%未満
Cr(クロム)は、安定した炭化物を形成し、また焼入性を向上させて、強度、耐摩耗性、疲労強度の向上に寄与する元素である。一方、Crが過剰に含有されれば、鍛造性および被削性が低下する。これらの効果を十分に得るためには、上記範囲が適当である。
Cr: 1.4% by mass or more and less than 1.6% by mass Cr (chromium) is an element that forms stable carbides and improves hardenability and contributes to improvement in strength, wear resistance, and fatigue strength. It is. On the other hand, if Cr is excessively contained, forgeability and machinability are lowered. In order to sufficiently obtain these effects, the above range is appropriate.

上記成分組成を有する鋼材としては、例えば、高炭素クロム軸受鋼SUJ2(JIS規格)、SUJ2相当材である52100(AISIまたはSAE規格)、100Cr6(DIN規格)、GCr15(GSB規格)等に準じたもの挙げられる。上記成分組成を満たす各鋼材であっても、上述の所定の被覆率(%)を満たさないものは本発明のトランスミッション用転がり軸受には使用できない。本発明のトランスミッション用転がり軸受では、上述の所定の被覆率(%)を満たし、かつ、上記成分組成を満たす鋼材を用いることが好ましい。   As the steel material having the above component composition, for example, high carbon chromium bearing steel SUJ2 (JIS standard), SUJ2 equivalent material 52100 (AISI or SAE standard), 100Cr6 (DIN standard), GCr15 (GSB standard), etc. There are things. Even steel materials satisfying the above component composition cannot be used in the rolling bearing for transmission of the present invention if they do not satisfy the above-mentioned predetermined coverage (%). In the rolling bearing for a transmission according to the present invention, it is preferable to use a steel material that satisfies the above-described predetermined coverage (%) and satisfies the above component composition.

本発明において、内輪、外輪、および転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材に用いる鋼材は、表層に窒化処理を施すことが好ましい。内・外輪(軌道輪)については、該軌道輪の転走面に窒化処理を施す。窒化処理は、例えば、850℃の温度でRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で行われる。転走面に窒化処理を施して焼入することで、軌道輪が塑性変形しにくくなり、耐水素脆性が向上する。転走面の表面窒素濃度は、0.05〜0.6重量%であることが好ましい。0.05重量%未満では窒化による寿命向上の効果は得られない場合がある。一方、表面窒素濃度が0.6重量%をこえると、Cr炭窒化物が多く生成されるため、焼入性に寄与するCr量が欠乏し、十分な焼入性が確保できないおそれがある。   In the present invention, the steel material used for at least one bearing member selected from the inner ring, the outer ring, and the rolling element is preferably subjected to nitriding treatment on the surface layer. For the inner and outer rings (race rings), nitriding treatment is applied to the rolling surfaces of the races. The nitriding treatment is performed, for example, in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas at a temperature of 850 ° C. By performing nitriding treatment on the rolling surface and quenching, the raceway is less likely to be plastically deformed and the hydrogen embrittlement resistance is improved. The surface nitrogen concentration on the rolling surface is preferably 0.05 to 0.6% by weight. If it is less than 0.05% by weight, the effect of improving the life by nitriding may not be obtained. On the other hand, when the surface nitrogen concentration exceeds 0.6% by weight, a large amount of Cr carbonitride is produced, so that the amount of Cr contributing to hardenability is deficient and sufficient hardenability may not be ensured.

窒化処理を施して焼入し、その後焼戻する。熱処理(焼入・焼戻条件)は、特に限定されず公知の条件を採用できる。例えば、まず、鋼材をA1点以上の所定の温度に加熱し、所定時間保持する。このとき、鋼材は、RXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中等において加熱し、これにより鋼材表層に窒化処理を施す。その後、鋼材を油中等に浸漬することで、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却し、焼入硬化工程が完了する。さらに、焼入硬化された鋼材をA1点以下の温度である所定温度に加熱し、所定時間保持した後、例えば室温まで空冷することにより焼戻工程が完了する。以上の工程により、熱処理が完了する。   Quenching is performed after nitriding, and then tempering. The heat treatment (quenching / tempering conditions) is not particularly limited, and known conditions can be adopted. For example, first, the steel material is heated to a predetermined temperature of point A1 or higher and held for a predetermined time. At this time, the steel material is heated in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas or the like, thereby nitriding the steel material surface layer. Then, by immersing the steel material in oil or the like, the steel material is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of MS point or lower, and the quench hardening process is completed. Furthermore, the tempering process is completed by heating the quench-hardened steel material to a predetermined temperature which is a temperature of A1 or lower, holding the steel material for a predetermined time, and then air-cooling it to room temperature, for example. Through the above steps, the heat treatment is completed.

転がり軸受は、その運動形態から、接触要素間で金属接触が起こり、すべりを伴う条件などで使用されるため、鋼材部材表面における金属新生面の露出により水素が鋼材中に侵入しやすい等、水素の影響を受けやすい部品である。特に、トランスミッション用転がり軸受において、後述のCVTのようにトランスミッションオイルとして粘度の低い潤滑油が使われる環境下においては、すべりが発生しやすく水素の影響を受けやすい。また、トランスミッションオイル中に空気中等の水分が混入した場合、混入している水の分解により水素が発生し、鋼材中への侵入が促進される。   Rolling bearings are used under conditions where metal contact occurs between the contact elements due to their motion and causes slippage.For example, hydrogen easily penetrates into the steel due to exposure of the new metal surface on the steel member surface. It is a sensitive component. In particular, in a rolling bearing for a transmission, in an environment where a low-viscosity lubricating oil is used as a transmission oil, such as CVT described later, slip is likely to occur and is easily affected by hydrogen. Further, when moisture such as air is mixed in the transmission oil, hydrogen is generated due to decomposition of the mixed water, and the penetration into the steel material is promoted.

本発明のトランスミッション用転がり軸受の一例を図1に基づいて説明する。図1は転がり軸受(深溝玉軸受)の断面図である。転がり軸受1は、外周面に内輪転走面2aを有する内輪2と内周面に外輪転走面3aを有する外輪3とが同心に配置され、内輪転走面2aと外輪転走面3aとの間に複数個の転動体4が配置される。この転動体4は、保持器5により保持される。また、必要に応じて、内・外輪の軸方向両端開口部8a、8bがシール部材6によりシールされ、転動体4の周囲にグリース7が封入される。内輪2、外輪3、および転動体4の少なくとも1つが、上述の所定鋼材から構成される。   An example of a rolling bearing for transmission according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing (deep groove ball bearing). In the rolling bearing 1, an inner ring 2 having an inner ring rolling surface 2a on the outer peripheral surface and an outer ring 3 having an outer ring rolling surface 3a on the inner peripheral surface are arranged concentrically, and the inner ring rolling surface 2a and the outer ring rolling surface 3a A plurality of rolling elements 4 are arranged between the two. The rolling element 4 is held by a cage 5. If necessary, the axially opposite end openings 8 a and 8 b of the inner and outer rings are sealed by the seal member 6, and the grease 7 is sealed around the rolling element 4. At least one of the inner ring 2, the outer ring 3, and the rolling element 4 is made of the above-described predetermined steel material.

グリース7などの潤滑剤が、内輪2および外輪3と、転動体4との転走面に介在して潤滑される。潤滑剤としては、任意の潤滑油やグリースが使用できる。トランスミッション内に充填されたトランスミッションオイルが、シール部材6の隙間から軸受内部に浸入する。このトランスミッションオイルが軸受内部に浸入してくるまでは、予め軸受内部に封入した上記グリース7で潤滑を行なう。   A lubricant such as grease 7 is lubricated by being interposed on the rolling surfaces of the inner ring 2 and the outer ring 3 and the rolling elements 4. As the lubricant, any lubricating oil or grease can be used. Transmission oil filled in the transmission enters the bearing through the gap of the seal member 6. Until the transmission oil enters the inside of the bearing, lubrication is performed with the grease 7 previously enclosed in the bearing.

上記転がり軸受において、転動体4は、コスト高になるが、水素脆性を示さない窒化珪素製とすることもできる。また、保持器5は、通電が起きる条件下では、鋼製や銅合金製の金属製保持器の方が、樹脂製保持器よりも水素脆性起因の早期剥離が起きにくい。   In the above rolling bearing, the rolling element 4 can be made of silicon nitride which does not show hydrogen embrittlement, although the cost increases. In addition, the cage 5 is less likely to cause early peeling due to hydrogen embrittlement than a resin cage in the case of a metal cage made of steel or copper alloy under conditions where energization occurs.

シール部材6は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。   The seal member 6 may be made of a metal or a rubber molded body alone, or may be a composite of a rubber molded body and a metal plate, a plastic plate, a ceramic plate, or the like. From the viewpoint of durability and ease of fixing, a composite of a rubber molded body and a metal plate is preferable.

本発明のトランスミッション用転がり軸受として玉軸受を例示したが、上記以外の円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受などの転がり軸受とすることもできる。   The ball bearing is exemplified as the transmission rolling bearing of the present invention, but rolling bearings such as cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, and needle roller bearings other than those described above can also be used.

本発明のトランスミッション用転がり軸受を用いたトランスミッションの一例について図2に基づいて説明する。図2はトランスミッション(CVT)の断面図である。図2に示すように、このトランスミッションは、入力軸11の回転を無段階変化で変速して出力軸14の回転に伝達するものである。   An example of a transmission using the rolling bearing for transmission of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of the transmission (CVT). As shown in FIG. 2, this transmission shifts the rotation of the input shaft 11 in a stepless manner and transmits it to the rotation of the output shaft 14.

入力軸11は、エンジン等の駆動源(図示せず)により、トルクコンバータ20および遊星機構部21を介して回転駆動される。入力軸11と同期回転する駆動側プーリ12が入力軸11に設けられ、この駆動側プーリ12の溝幅は、駆動側アクチュエータ13により拡縮自在に制御される。また、出力軸14と同期回転する従動側プーリ15が出力軸14に設けられ、この従動側プーリ15の溝幅は、従動側アクチュエータ16により拡縮自在に制御される。また、この従動側プーリ15と駆動側プーリ12とは、選ばれた溝幅に対応する径の部分で掛け渡された無端ベルト17を介して、それぞれの径に対応する速度で回転し、入力軸11に伝達された動力は、駆動側プーリ12から無端ベルト17を介して、従動側プーリ15に伝達される。従動側プーリ15に伝達された動力は、出力軸14から減速歯車列18、デファレンシャル19を介して駆動輪(図示せず)に伝達される。これら入力軸11と出力軸14とを回転自在に支承する転がり軸受10として、上述の本発明のトランスミッション用転がり軸受が用いられる。   The input shaft 11 is rotationally driven via a torque converter 20 and a planetary mechanism 21 by a drive source (not shown) such as an engine. A driving pulley 12 that rotates synchronously with the input shaft 11 is provided on the input shaft 11, and the groove width of the driving pulley 12 is controlled by a driving actuator 13 so as to be freely expanded and contracted. A driven pulley 15 that rotates synchronously with the output shaft 14 is provided on the output shaft 14, and the groove width of the driven pulley 15 is controlled by a driven actuator 16 so as to be freely expanded and contracted. Further, the driven pulley 15 and the driving pulley 12 rotate at a speed corresponding to each diameter via an endless belt 17 spanned by a diameter corresponding to the selected groove width, and input. The power transmitted to the shaft 11 is transmitted from the driving pulley 12 to the driven pulley 15 via the endless belt 17. The power transmitted to the driven pulley 15 is transmitted from the output shaft 14 to drive wheels (not shown) via the reduction gear train 18 and the differential 19. As the rolling bearing 10 that rotatably supports the input shaft 11 and the output shaft 14, the above-described transmission rolling bearing of the present invention is used.

入力軸11に対して出力軸14を増速する場合には、駆動側プーリ12の溝幅を小さくし、かつ従動側プーリ15の溝幅を大きくすることで、無端ベルト17を掛け渡された部分の径が、駆動側プーリ12部分で大きく、従動側プーリ15部分で小さくなり、入力軸11に対する出力軸14の増速が行なわれる。入力軸11に対して出力軸14を減速する場合には、駆動側プーリ12の溝幅を大きくし、かつ従動側プーリ15の溝幅を小さくすることで、無端ベルト17に掛け渡された部分の径が、駆動側プーリ12部分で小さく、従動側プーリ15部分で大きくなり、入力軸11に対する出力軸14の減速が行なわれる。   When accelerating the output shaft 14 relative to the input shaft 11, the endless belt 17 is stretched by reducing the groove width of the driving pulley 12 and increasing the groove width of the driven pulley 15. The diameter of the portion is large at the driving pulley 12 portion and small at the driven pulley 15 portion, and the output shaft 14 is accelerated relative to the input shaft 11. When the output shaft 14 is decelerated with respect to the input shaft 11, the groove spanned on the endless belt 17 is increased by increasing the groove width of the driving pulley 12 and decreasing the groove width of the driven pulley 15. Is smaller at the driving pulley 12 and larger at the driven pulley 15, and the output shaft 14 is decelerated with respect to the input shaft 11.

トランスミッションオイルは図示しないオイルポンプによりトランスミッション内を循環している。上述のとおり、このトランスミッションオイルが、シール部材の隙間から軸受内部に浸入する。例えば、CVTではトランスミッションオイルとして動粘度の低い潤滑油が使われる。   Transmission oil is circulated in the transmission by an oil pump (not shown). As described above, the transmission oil enters the bearing through the gap between the seal members. For example, in CVT, a lubricating oil having a low kinematic viscosity is used as a transmission oil.

本発明のトランスミッション用転がり軸受を実施例により具体的に説明するが、これらの例によって何ら限定されるものではない。   The rolling bearing for transmission of the present invention will be specifically described with reference to examples, but is not limited to these examples.

<化学成分分析>
表1に、実施例および比較例の鋼材について、それぞれの化学成分を示す。比較例1の鋼材は連続鋳造により、実施例1〜3の鋼材はインゴット鋳造により、それぞれ製造したものである。表中の被覆率は、後述の介在物検査結果における、酸化系介在物がMnSによって覆われていた割合(%)である。比較例1(従来鋼)と実施例1〜3(開発鋼)とで化学成分自体に大きな違いはないが、被覆率は異なる。
<Chemical component analysis>
Table 1 shows chemical components of the steel materials of Examples and Comparative Examples. The steel material of Comparative Example 1 was manufactured by continuous casting, and the steel materials of Examples 1 to 3 were manufactured by ingot casting. The coverage in the table is the ratio (%) in which the oxidized inclusions were covered with MnS in the inclusion inspection results described later. There is no significant difference in the chemical composition itself between Comparative Example 1 (conventional steel) and Examples 1 to 3 (developed steel), but the coverage is different.

<介在物検査>
介在物検査は、鋼材断面の30mm×30mmの面積(被検面積900mm2)を観察して検出された酸化物系介在物(最大径が3μm以上のもの)のうち、それぞれがMnSで覆われているかを判断した。ここで、鋼材断面(表面)を観察して検出された酸化物系介在物とは、該断面(表面)に露出している酸化物系介在物である。比較例1(上図)および実施例1(下図)の代表例の写真を図3に、実施例2(上図)および実施例3(下図)の代表例の写真を図4に、それぞれ示す。各図において、各サンプル略中央の黒点またはこれが引き伸ばされたものが酸化物系介在物であり、その周囲を覆う薄い線状物がMnSである。
<Inclusion inspection>
In the inclusion inspection, each of the oxide inclusions (with a maximum diameter of 3 μm or more) detected by observing a 30 mm × 30 mm area (test area 900 mm 2 ) of the steel cross section is covered with MnS. Judged whether or not. Here, the oxide inclusions detected by observing the steel material cross section (surface) are oxide inclusions exposed on the cross section (surface). A photograph of a representative example of Comparative Example 1 (upper figure) and Example 1 (lower figure) is shown in FIG. 3, and a photograph of a representative example of Example 2 (upper figure) and Example 3 (lower figure) is shown in FIG. . In each figure, the black spot at the approximate center of each sample or a stretched one is an oxide inclusion, and the thin line covering the periphery is MnS.

比較例1は4071個中988個(被覆率24%)、実施例1は3985個中1620個(被覆率41%)、実施例2は4103個中2137個(被覆率52%)、実施例3は4267個中4005個(被覆率94%)が、MnSで覆われていた。   Comparative Example 1 is 988 out of 4071 (coverage 24%), Example 1 is 1620 out of 3985 (coverage 41%), and Example 2 is 2137 out of 4103 (coverage 52%). 3 was covered with MnS in 4005 out of 4267 (coverage 94%).

<超音波軸荷重疲労試験>
超音波軸荷重疲労試験は、超音波振動により試験片を共振状態にして、繰返し応力を発生させ、試験片の疲労強度を短時間で求めることができる疲労試験である。このため、鋼材中に侵入した水素が散逸する前に疲労させることが可能であり、水素の影響を合理的に評価できる。比較例1および実施例1〜3の鋼材を用いて、図5に示す形状の超音波軸荷重疲労試験片を製作した。なお、図5中の数値単位はmmである。熱処理は、いずれについても、850℃のRXガス雰囲気中で50分加熱して、80℃の油中でずぶ焼入を施した後、180℃で120分の焼戻を施した。
<Ultrasonic axial load fatigue test>
The ultrasonic axial load fatigue test is a fatigue test in which a test piece is brought into a resonance state by ultrasonic vibration, repeated stress is generated, and the fatigue strength of the test piece can be obtained in a short time. For this reason, it is possible to fatigue before the hydrogen which penetrate | invaded in steel materials dissipates, and the influence of hydrogen can be rationally evaluated. Using the steel materials of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, ultrasonic axial load fatigue test pieces having the shape shown in FIG. 5 were manufactured. The numerical unit in FIG. 5 is mm. In each of the heat treatments, heating was performed in an RX gas atmosphere at 850 ° C. for 50 minutes, followed by quenching in oil at 80 ° C., followed by tempering at 180 ° C. for 120 minutes.

超音波軸荷重疲労試験を開始する前に、鋼中水素量が5mass−ppmとなる電流密度で20時間の陰極電解水素チャージを施し、その後、10分後に試験した(チャージあり)。また、水素チャージなしでの試験も行った(チャージなし)。図6に超音波軸荷重疲労試験結果を示す。図6において、横軸は負荷回数であり、縦軸は応力振幅(MPa)である。比較例1(従来鋼)はチャージすることで、疲労強度が明らかに低下したのに対し、実施例1〜3(開発鋼)は、水素チャージなしよりも若干低下する程度であった。この結果より、実施例1〜3(開発鋼)は比較例1(従来鋼)と比較して、破壊の起点になる酸化物系介在物のまわりに水素が集積しにくい特性を有するといえる。   Before starting the ultrasonic axial load fatigue test, a cathode electrolytic hydrogen charge was applied for 20 hours at a current density at which the hydrogen content in the steel was 5 mass-ppm, and then the test was conducted 10 minutes later (with charge). A test without hydrogen charge was also conducted (no charge). FIG. 6 shows the results of the ultrasonic axial load fatigue test. In FIG. 6, the horizontal axis represents the number of loads, and the vertical axis represents the stress amplitude (MPa). In comparison example 1 (conventional steel), the fatigue strength was clearly reduced by charging, while in examples 1 to 3 (development steel) was slightly lower than that without hydrogen charging. From these results, it can be said that Examples 1 to 3 (developed steel) have characteristics that hydrogen is less likely to accumulate around oxide inclusions that are the starting points of fracture, as compared with Comparative Example 1 (conventional steel).

<スラスト型寿命試験(転がり疲労試験)>
トランスミッションオイル等に水が混入する転がり接触条件下では水が分解して水素が発生し、それが鋼中に侵入して早期剥離が起きる。そこで、水混入油中での転がり疲労試験を行った。比較例1および実施例1の鋼材を用いて、スラスト軸受51106の内外輪を製作した。それぞれ試験片1(比較例1)と試験片2(実施例1)とする。熱処理は、いずれも850℃のRXガス雰囲気中で50分加熱し、80℃の油でずぶ焼入を施した後、180℃で120分の焼戻を施した。また、実施例1の鋼材については、850℃のRXガス雰囲気中にアンモニアガスを添加したものも製作した。これを試験片3(実施例1+窒化処理)とする。
<Thrust type life test (rolling fatigue test)>
Under rolling contact conditions where water is mixed into transmission oil or the like, water is decomposed to generate hydrogen, which penetrates into the steel and causes early peeling. Therefore, a rolling fatigue test was performed in water-mixed oil. Using the steel materials of Comparative Example 1 and Example 1, the inner and outer rings of the thrust bearing 51106 were manufactured. Test piece 1 (Comparative Example 1) and test piece 2 (Example 1) are used. In each heat treatment, heating was performed in an RX gas atmosphere at 850 ° C. for 50 minutes, and after quenching with oil at 80 ° C., tempering was performed at 180 ° C. for 120 minutes. Moreover, about the steel material of Example 1, what added ammonia gas in 850 degreeC RX gas atmosphere was also manufactured. This is designated as test piece 3 (Example 1 + nitriding treatment).

VG150のポリグリコール系合成油(密度1.073g/cm3、40℃における動粘度150mm2/s、100℃における動粘度23.6mm2/s)に40±0.01重量%の純水を混入した。水混入油作製後、水が蒸発しないように食品包装用の薄いフィルムで封をし、30分以上スターラーで攪拌した後、200mLの水混入油浴中で、上記試験片の内外輪を用いたスラスト軸受51106を回転させる試験を行なった。ここで、ボールは、SUS440C製のものを12個用いた。保持器は12個のボールを等間隔で保持する樹脂製のものを用いた。アキシャル荷重Fa=5.10kNのみを作用させ、0〜2500min-1で内輪を急加減速させた。図7に運転パターンを示す。この荷重条件での弾性ヘルツ接触計算でのレース面と鋼球間の最大接触面圧は2.3GPaである。なお、弾性ヘルツ接触計算では、51106、およびSUS440C製鋼球のヤング率とポアソン比はそれぞれE=204GPa、ν=0.29とした。剥離の検出は振動計で行なった。 VG150 polyglycol synthetic oil (density 1.073 g / cm 3 , kinematic viscosity at 40 ° C. 150 mm 2 / s, kinematic viscosity at 100 ° C. 23.6 mm 2 / s) with 40 ± 0.01 wt% pure water It was mixed. After making the water-mixed oil, seal with a thin film for food packaging so that water does not evaporate, stir with a stirrer for 30 minutes or more, and then use the inner and outer rings of the above test piece in a 200 mL water-mixed oil bath A test for rotating the thrust bearing 51106 was performed. Here, 12 balls made of SUS440C were used. A cage made of resin that holds 12 balls at equal intervals was used. Only the axial load Fa = 5.10 kN was applied, and the inner ring was suddenly accelerated or decelerated at 0 to 2500 min −1 . FIG. 7 shows an operation pattern. The maximum contact surface pressure between the race surface and the steel ball in the elastic Hertz contact calculation under this load condition is 2.3 GPa. In the elastic Hertz contact calculation, the Young's modulus and Poisson's ratio of 51106 and SUS440C steel balls were E = 204 GPa and ν = 0.29, respectively. The peeling was detected with a vibrometer.

試験は、試験片2(実施例1)、試験片3(実施例1+窒化処理)、試験片1(比較例1)のいずれも5個ずつ用意して行なった。剥離は、すべて51106内輪あるいは外輪のレース面に生じ、すべて水素起因の特徴を有する剥離であった。   The test was performed by preparing five pieces of each of the test piece 2 (Example 1), the test piece 3 (Example 1 + nitriding treatment), and the test piece 1 (Comparative Example 1). All peeling occurred on the race surface of the inner ring or outer ring 51106, and all peeling was characterized by hydrogen.

表2に、各試験片の剥離寿命を2母数ワイブル分布に当てはめて求めたL10、L50、およびワイブルスロープ(形状母数)eを示す。試験片1(比較例1)は、L10=38.5時間であった。それに対し、試験片2(実施例1)はL10=118.8時間であり、試験片1(比較例1)に対して約3倍の長寿命を示した。このことから、本発明の転がり軸受は、水素脆性起因の早期剥離を起きにくくする効果を有するといえる。また、試験片3(実施例1+窒化処理)は、L10=183.4時間であり、試験片1(比較例1)に対して約5倍の長寿命を示した。このことから、試験片2(実施例1)に窒化処理を加えることで、より水素脆性起因の早期剥離を起きにくくする効果を有するといえる。 Table 2 shows L 10 , L 50 , and Weibull slope (shape parameter) e obtained by applying the peel life of each test piece to the 2-parameter Weibull distribution. Test piece 1 (Comparative Example 1) had L 10 = 38.5 hours. On the other hand, the test piece 2 (Example 1) had L 10 = 118.8 hours, which was about three times as long as the test piece 1 (Comparative Example 1). From this, it can be said that the rolling bearing of the present invention has an effect of making it difficult to cause early peeling due to hydrogen embrittlement. Further, the test piece 3 (Example 1 + nitriding) is L 10 = 183.4 hours, showed about 5 times longer life to the test piece 1 (Comparative Example 1). From this, it can be said that adding nitriding treatment to the test piece 2 (Example 1) has an effect of making it difficult to cause early peeling due to hydrogen embrittlement.

試験片3(実施例1+窒化処理)を500℃で1時間焼戻した。図8に試験片3の転走面からの深さ方向の断面硬度分布(ビッカース硬度HV)を示す。測定は、ビッカース硬度計を用い50μm間隔で行なった。図8に示すように、転走表面から0.05mm深さと窒化されていない深さ(0.2mm以上)の箇所との硬度差ΔHVは60であった。   Test piece 3 (Example 1 + nitriding treatment) was tempered at 500 ° C. for 1 hour. FIG. 8 shows the cross-sectional hardness distribution (Vickers hardness HV) in the depth direction from the rolling surface of the test piece 3. The measurement was performed at 50 μm intervals using a Vickers hardness meter. As shown in FIG. 8, the hardness difference ΔHV between the rolling surface of 0.05 mm and the non-nitrided depth (0.2 mm or more) was 60.

また、図9に同試験片における転走面からの深さ方向の断面窒素濃度分布を示す。測定にはElectron Probe Micro Analyzer(EPMA)を用いて、加速電圧15kV、スポット径2μm、測定間隔2μm、測定時間1sec(秒)で測定した。試験片の転走面側から内部に向かう方向にEPMAによって鋼材中の窒素濃度分布を測定した。図9に示すように、表面窒素濃度は0.05重量%であった。なお、表面窒素濃度における「表面」とは、表面からの深さが0〜0.01mmまでの範囲である。表層の窒素濃度が高くなるほどΔHVは大きくなる。   FIG. 9 shows the cross-sectional nitrogen concentration distribution in the depth direction from the rolling surface of the test piece. Measurement was performed using an Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) at an acceleration voltage of 15 kV, a spot diameter of 2 μm, a measurement interval of 2 μm, and a measurement time of 1 sec (seconds). The nitrogen concentration distribution in the steel material was measured by EPMA in the direction from the rolling surface side to the inside of the test piece. As shown in FIG. 9, the surface nitrogen concentration was 0.05% by weight. The “surface” in the surface nitrogen concentration is a range where the depth from the surface is 0 to 0.01 mm. As the nitrogen concentration in the surface layer increases, ΔHV increases.

本発明のトランスミッション用転がり軸受は、Cr含有率を高めた特殊鋼材等を用いることなく、水素脆性による転走面での早期剥離を効果的に防止できるので、自動車用のトランスミッションに用いられる軸受として好適に利用できる。   Since the rolling bearing for transmission of the present invention can effectively prevent early peeling at the rolling surface due to hydrogen embrittlement without using special steel material with an increased Cr content, etc., it is used as a bearing used in automobile transmissions. It can be suitably used.

1 転がり軸受
2 内輪
3 外輪
4 転動体
5 保持器
6 シール部材
7 グリース
8a、8b 開口部
10 転がり軸受
11 入力軸
12 駆動側プーリ
13 駆動側アクチュエータ
14 出力軸
15 従動側プーリ
16 従動側アクチュエータ
17 無端ベルト
18 減速歯車列
19 デファレンシャル
20 トルクコンバータ
21 遊星機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing 2 Inner ring 3 Outer ring 4 Rolling body 5 Cage 6 Seal member 7 Grease 8a, 8b Opening part 10 Rolling bearing 11 Input shaft 12 Drive side pulley 13 Drive side actuator 14 Output shaft 15 Drive side pulley 16 Drive side actuator 17 Endless Belt 18 Reduction gear train 19 Differential 20 Torque converter 21 Planetary mechanism

Claims (4)

入力軸の回転と出力軸の回転とを変速して伝達するトランスミッション内に配置され、前記入力軸、前記出力軸、またはこれらの回転に伴い回転する部材を回転自在に支持するトランスミッション用転がり軸受であって、
該転がり軸受は、内輪と、外輪と、該内・外輪間に介在する複数の転動体とを有し、
前記内輪、前記外輪、および前記転動体から選ばれる少なくとも一つの軸受部材は、鋼材からなり、該鋼材の成分組成は、C:0.95質量%以上1.1質量%以下、Si:0.35質量%未満、Mn:0.5質量%未満、S:0.025質量%未満、Cr:1.4質量%以上1.6質量%未満、残部が鉄および不純物であり、
該鋼材中に含まれる酸化物系介在物の少なくとも一部がMnSで覆われており、かつ、該鋼材中の最大径が3μm以上の前記酸化物系介在物において、その全個数に対するMnSで覆われたものの個数の割合が40%をこえることを特徴とするトランスミッション用転がり軸受。
A rolling bearing for a transmission that is disposed in a transmission that transmits the rotation of the input shaft and the rotation of the output shaft while shifting, and rotatably supports the input shaft, the output shaft, or a member that rotates along with the rotation. There,
The rolling bearing has an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings,
At least one bearing member selected from the inner ring, the outer ring, and the rolling element is made of steel, and the composition of the steel is C: 0.95% by mass to 1.1% by mass, Si: 0. Less than 35% by mass, Mn: less than 0.5% by mass, S: less than 0.025% by mass, Cr: 1.4% by mass or more and less than 1.6% by mass, the balance being iron and impurities,
At least a part of the oxide inclusions contained in the steel material is covered with MnS, and the oxide inclusions having a maximum diameter of 3 μm or more in the steel material are covered with MnS for the total number thereof. Rolling bearing for transmission, characterized in that the ratio of the number of broken parts exceeds 40%.
前記軸受部材は、その表層に窒化処理が施されてなり、表面窒素濃度が0.05〜0.6重量%であることを特徴とする請求項1記載のトランスミッション用転がり軸受。   The rolling bearing for a transmission according to claim 1, wherein the bearing member has a surface layer subjected to nitriding treatment, and has a surface nitrogen concentration of 0.05 to 0.6% by weight. 前記軸受部材の表面から0.05mm深さの箇所と前記窒素が含まれていない深さの箇所とのビッカース硬度差ΔHVが60以上であることを特徴とする請求項記載のトランスミッション用転がり軸受。 The rolling bearing for a transmission according to claim 2 , wherein a Vickers hardness difference ΔHV between a portion having a depth of 0.05 mm from a surface of the bearing member and a portion having a depth not containing nitrogen is 60 or more. . 前記トランスミッションが、前記入力軸の回転と前記出力軸の回転とを無段階変化で変速して伝達する無段変速方式であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項記載のトランスミッション用転がり軸受。 The transmission is according to any one of claims claims 1-3, characterized in that the rotation of the rotating and the output shaft of the input shaft is continuously variable method for transmitting and shift steplessly change Rolling bearing for transmission.
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