WO2012066913A1 - 転がり軸受および転がり軸受の製造方法 - Google Patents

転がり軸受および転がり軸受の製造方法 Download PDF

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rolling bearing
ball
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則暁 坂中
幸生 松原
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Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing and a method for manufacturing the rolling bearing.
  • Patent Document 1 discloses a passive film having a predetermined Cr (chromium) content in a steel material. It is disclosed that the entry of hydrogen into a steel material is suppressed by forming a chromium oxide film with a predetermined thickness.
  • Non-Patent Document 1 the indentation-initiated type of steel with precisely controlled nitrogen concentration A peel life assessment is disclosed.
  • carbide is coarsened by adding a large amount of Cr in order to make the Cr content rate a predetermined value, which may become a stress concentration source and cause early peeling.
  • the passive film has an effect of slowing the diffusion of hydrogen, but also has an effect of promoting the adsorption of the generated hydrogen on the steel surface. Therefore, in the case of a rolling bearing that is used intermittently, hydrogen is dissipated at the time of stoppage. Therefore, it is considered effective to suppress early separation by delaying the penetration of hydrogen into the steel by the passive film.
  • the special steel material having a predetermined Cr content has a problem of high cost. Moreover, there is a problem that it is difficult to procure a special steel material having a predetermined Cr content.
  • the heat generation of the bearing causes thermal expansion of the shaft, which is one of the causes of deterioration of machining accuracy.
  • a rolling bearing for a main spindle of a machine tool used at a high speed in a machine tool such as a machining center it is important to reduce the torque in order to avoid heat generation during the high speed rotation.
  • the rolling bearings for machine tool main spindles reduce the amount of lubricating oil as much as possible in order to reduce the friction torque of the bearings that causes heat generation.
  • the oil film thickness is reduced as compared with the case where sufficient lubricating oil is supplied, and the shear stress of the lubricating oil due to slip increases, so that hydrogen is likely to be generated.
  • angular ball bearings are frequently used as rolling bearings for machine tool spindles.
  • slip always occurs between the rolling elements (balls) and the race members (race rings).
  • coolant enters the raceway member and the rolling element.
  • water-soluble coolant the entry of the coolant is nothing but water mixing. Therefore, in a rolling bearing for a machine tool main shaft, early peeling is likely to occur due to hydrogen penetrating into steel.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a rolling bearing capable of suppressing early separation due to hydrogen embrittlement.
  • the present inventor has made the atomic vacancies difficult to plastically deform by nitriding the rolling surface of at least one bearing member of the race member and the rolling element and optimizing the tempering temperature of the bearing member. It has been found that the hydrogen embrittlement resistance of a rolling bearing is improved by making it difficult to generate the.
  • the present inventor has selected high-carbon chromium bearing steel SUJ2 (JIS standard) most frequently used for rolling bearings as the bearing member and at least one of the rolling elements in view of the cost and availability of the material.
  • the inventor optimized the tempering temperature in order to improve hydrogen embrittlement resistance after nitriding the rolling contact surface of the bearing member and quenching. By subjecting the rolling surface of the bearing member to nitriding treatment, the bearing member is hardly plastically deformed.
  • the present inventor has found that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member is improved by performing nitriding treatment on the rolling surface of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed.
  • the basis for optimizing the tempering temperature is based on the theory of hydrogen-assisted strain-induced vacancies, which is a powerful hydrogen embrittlement mechanism.
  • the number of vacancies increases due to plastic deformation, but this theory is based on the fact that it has been found by systematic experiments that when hydrogen is involved, it increases the vacancy density.
  • One rolling bearing according to the present invention includes a raceway member having an annular raceway and a plurality of rolling elements that are in contact with the raceway member and arranged to be freely rollable on the annular raceway. At least one bearing member of the race member and the rolling element is made of JIS standard SUJ2. The bearing member is quenched. The bearing member has a nitriding rolling surface. By pressing a steel ball for SUJ2 standard rolling bearings with a diameter of 19.05 mm on the bearing member with a load of 3.18 kN, holding it for 10 seconds and then unloading it, the depth of the impression formed on the bearing member is 0.2 ⁇ m or less. is there. The Rockwell C scale hardness of the rolling surface is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less.
  • the bearing member is less likely to be plastically deformed.
  • the bearing member is less likely to be plastically deformed, thereby improving the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member.
  • the indentation depth indicates the difficulty of plastic deformation. In other words, if the indentation depth is small, it can be said that plastic deformation is difficult. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering process was performed at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, a SUJ2 standard rolling bearing steel ball with a diameter of 19.05 mm was loaded on the bearing member. It was found that the depth of the indentation formed on the bearing member was 0.2 ⁇ m or less by unloading after pressing at 3.18 kN and holding for 10 seconds.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the bearing member in the range of tempering temperature 240 ° C. or more and 300 ° C. or less is HRC 61.2 or more and HRC 63.3 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface is preferably 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitridation concentration on the rolling surface is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is produced, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured. Therefore, when the surface nitridation concentration of the rolling surface is 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, the effect of improving the life by nitriding can be sufficiently obtained, and sufficient hardenability is ensured. You can also.
  • the present inventor has selected JIS standard SUJ2 which is not nitrided in consideration of productivity. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering treatment was performed at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm was loaded on the rolling element. It was found that by pressing at 1.97 kN and holding for 10 seconds before unloading, the depth of the indentation formed on the rolling element was 0.2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the entire rolling element is preferably HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element in the range of tempering temperature 240 or more and 280 or less is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the rolling element is preferably made of a material containing ceramics. According to the rolling bearing of the present invention, since the rolling element is made of a material containing ceramics that does not exhibit hydrogen embrittlement, the hydrogen embrittlement resistance can be improved, so that early separation due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the one rolling bearing described above further includes a cage for holding the rolling elements, and the cage is made of a material containing metal.
  • the metal cage under the condition where energization occurs, the metal cage is less likely to cause early peeling due to hydrogen embrittlement than the resin cage, and therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • a raceway member having an annular raceway, and a plurality of rolling elements that are in contact with the raceway member and are arranged to be freely rollable on the annular raceway are provided.
  • the following steps are included.
  • At least one bearing member of the race member and the rolling element is prepared to be made of a material of JIS standard SUJ2.
  • the rolling surface of the bearing member is subjected to nitriding treatment and quenched.
  • the quenched bearing member is tempered at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
  • ⁇ Nitriding treatment is applied to the rolling surface of the bearing member, and the bearing member is hard to be plastically deformed.
  • the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member is improved.
  • the bearing member By tempering the hardened bearing member at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, the bearing member is less likely to be plastically deformed, and atomic vacancies are less likely to be generated. Thereby, since hydrogen embrittlement resistance can be improved, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the nitriding treatment is preferably performed at a temperature of 850 ° C. in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas. Thereby, sufficient nitriding treatment is performed on the rolling surface of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, so that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member can be improved.
  • At least one bearing member of the raceway member and the rolling element may be made of JIS standard SUJ3.
  • the present inventor has made the atomic vacancies difficult to plastically deform by nitriding the rolling surface of at least one bearing member of the race member and the rolling element and optimizing the tempering temperature of the bearing member. It has been found that the hydrogen embrittlement resistance of a rolling bearing is improved by making it difficult to generate the.
  • the present inventor has selected high-carbon chromium bearing steel SUJ3 (JIS standard), which is often used for rolling bearings, as the at least one bearing member of the raceway member and the rolling element in view of the cost of the material.
  • the inventor optimized the tempering temperature in order to improve hydrogen embrittlement resistance after nitriding the rolling contact surface of the bearing member and quenching. By subjecting the rolling surface of the bearing member to nitriding treatment, the bearing member is hardly plastically deformed.
  • the present inventor has found that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member is improved by performing nitriding treatment on the rolling surface of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed.
  • the basis for optimizing the tempering temperature is based on the theory of hydrogen-assisted strain-induced vacancies, which is a powerful hydrogen embrittlement mechanism.
  • the number of vacancies increases due to plastic deformation, but this theory is based on the fact that it has been found by systematic experiments that when hydrogen is involved, it increases the vacancy density.
  • Another rolling bearing according to the present invention includes a raceway member having an annular raceway and a plurality of rolling elements that are in contact with the raceway member and arranged to be freely rollable on the annular raceway.
  • At least one bearing member of the race member and the rolling element is made of JIS standard SUJ3.
  • the bearing member is quenched.
  • the bearing member has a nitriding rolling surface.
  • the bearing member is less likely to be plastically deformed.
  • the bearing member is less likely to be plastically deformed, thereby improving the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member.
  • the indentation depth indicates the difficulty of plastic deformation. In other words, if the indentation depth is small, it can be said that plastic deformation is difficult. If the indentation depth is 0.1 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering treatment was performed at 280 ° C or higher and 320 ° C or lower, SUJ2 standard rolling bearing steel balls with a diameter of 19.05 mm were loaded on the bearing member. It was found that the depth of the indentation formed on the bearing member was 0.1 ⁇ m or less by pressing at 3.18 kN and holding for 10 seconds before unloading.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the bearing member in the range of tempering temperature 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower is HRC 60.5 or higher and HRC 62.1 or lower.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface is preferably 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitridation concentration on the rolling surface is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is produced, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured. Therefore, when the surface nitridation concentration of the rolling surface is 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, the effect of improving the life by nitriding can be sufficiently obtained, and sufficient hardenability is ensured. You can also.
  • the present inventor preferably selected high-carbon chromium bearing steel SUJ2 (JIS standard) as a rolling element in view of the cost and procurement of the material.
  • the present inventor optimized the tempering temperature in order to improve hydrogen embrittlement resistance after nitriding the rolling surface of the rolling element made of SUJ2 and quenching.
  • the rolling elements are made of JIS standard SUJ2.
  • the rolling elements are quenched.
  • the rolling element has a nitriding rolling surface.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less.
  • the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering treatment was performed at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, a SUJ2 standard rolling bearing steel ball with a diameter of 19.05 mm was loaded on the rolling element. It was found that by pressing at 3.18 kN and holding for 10 seconds before unloading, the depth of the indentation formed on the rolling element was 0.2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the rolling element in the range of tempering temperature 240 ° C. or more and 300 ° C. or less is HRC 61.2 or more and HRC 63.3 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface of the rolling element is preferably 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface of the rolling element is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitriding concentration on the rolling contact surface of the rolling element is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is produced, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured. Therefore, when the surface nitridation concentration of the rolling contact surface of the rolling element is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less, the effect of improving the life by nitriding can be sufficiently obtained, and sufficient hardenability can be obtained. It can also be secured.
  • the present inventor has selected JIS standard SUJ2 that has not been nitrided in consideration of productivity. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering treatment was performed at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm was loaded on the rolling element. It was found that by pressing at 1.97 kN and holding for 10 seconds before unloading, the depth of the indentation formed on the rolling element was 0.2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the entire rolling element is preferably HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element in the range of tempering temperature 240 or more and 280 or less is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the rolling element is preferably made of a material containing ceramics. According to the rolling bearing of the present invention, since the rolling element is made of a material containing ceramics that does not exhibit hydrogen embrittlement, the hydrogen embrittlement resistance can be improved, so that early separation due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • a cage for holding the rolling elements is further provided, and the cage is made of a material containing metal.
  • the metal cage under the condition where energization occurs, the metal cage is less likely to cause early peeling due to hydrogen embrittlement than the resin cage, and therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • a rolling bearing According to another method of manufacturing a rolling bearing according to the present invention, it is provided with a race member having an annular raceway, and a plurality of rolling elements that are in contact with the race member and are arranged on the annular raceway so as to be freely rollable.
  • At least one bearing member of the race member and the rolling element is prepared to be made of a material of JIS standard SUJ3.
  • the rolling surface of the bearing member is subjected to nitriding treatment and quenched.
  • the quenched bearing member is tempered at 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower.
  • ⁇ Nitriding treatment is applied to the rolling surface of the bearing member, and the bearing member is hard to be plastically deformed.
  • the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member is improved.
  • the bearing member By tempering the quenched bearing member at 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, the bearing member is less likely to be plastically deformed, and atomic vacancies are less likely to be generated. Thereby, since hydrogen embrittlement resistance can be improved, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the nitriding treatment is preferably performed at a temperature of 850 ° C. in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas. Thereby, sufficient nitriding treatment is performed on the rolling surface of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, so that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member can be improved.
  • the one and other rolling bearings described above further include a main shaft of the motor and a housing arranged to face the outer peripheral surface of the main shaft, and the main shaft is rotatably supported with respect to the housing.
  • the rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs. It is possible to provide a rolling bearing for a simple motor.
  • the above-mentioned one and other rolling bearings preferably further include a main shaft of the machine tool and a housing disposed so as to face the outer peripheral surface of the main shaft, and the main shaft is rotatably supported with respect to the housing.
  • the rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs.
  • a rolling bearing for a main spindle of a machine tool can be provided. Further, it is possible to provide a rolling bearing for a machine tool spindle that has a long life even under use conditions in which the oil film thickness of the lubricating oil is reduced in order to reduce the friction torque of the bearing that causes heat generation during high-speed rotation.
  • the one and other rolling bearings further include a rotation side member of the wheel and a fixed side member disposed so as to oppose the outer peripheral surface of the rotation side member, and the rotation side member is disposed on the fixed side member. And support it rotatably.
  • the rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs.
  • a rolling bearing for a wheel can be provided. Further, since the early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed even under conditions where the bearing vibrates, a long-life wheel rolling bearing can be provided.
  • the above-mentioned one and other rolling bearings preferably further include a main shaft of the alternator and a housing disposed so as to face the outer peripheral surface of the main shaft, and the main shaft is rotatably supported with respect to the housing.
  • a rolling bearing for an alternator can be provided. Providing rolling bearings for alternators that have a long life by suppressing early delamination due to hydrogen embrittlement, especially under operating conditions where sliding due to hydrogen embrittlement is likely to occur due to the effect of slippage between contact elements under rapid acceleration / deceleration conditions can do.
  • the one and other rolling bearings described above further include a main shaft and a pulley main body disposed so as to face the outer peripheral surface of the main shaft, and the main shaft is rotatably supported with respect to the pulley main body.
  • the rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs.
  • a pulley rolling bearing can be provided. Also, since it is possible to suppress early peeling due to hydrogen embrittlement even under conditions in which slippage is induced more than before due to increased load load and increased load fluctuation associated with serpentine conversion, a long-life pulley rolling bearing is provided. Can do.
  • the one and other rolling bearings further include a car air conditioner electromagnetic clutch pulley, and a pulley bearing support member disposed so as to face the inner peripheral surface of the car air conditioner electromagnetic clutch pulley, The pulley is rotatably supported with respect to the pulley bearing support member.
  • rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs.
  • a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley can be provided.
  • rolling bearings for car air conditioner electromagnetic clutch pulleys that have a long service life can be prevented because early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed even under conditions in which slippage is induced more than before due to increased load load and increased load fluctuation associated with serpentine conversion. Can be provided.
  • the one and other rolling bearings further include a pulley shaft of a continuously variable transmission and a housing disposed so as to face the outer peripheral surface of the pulley shaft, and the pulley shaft is rotatable with respect to the housing.
  • a pulley shaft of a continuously variable transmission and a housing disposed so as to face the outer peripheral surface of the pulley shaft, and the pulley shaft is rotatable with respect to the housing.
  • the rolling bearing of the present invention since early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed, a long service life can be obtained even under severe use conditions such as conditions where water is mixed in the bearing, conditions involving slippage, and conditions where energization occurs. It is possible to provide a rolling bearing for a continuously variable transmission.
  • the groove curvature of the inner and outer rings of the bearing is set to be small in order to suppress the axial clearance of the bearing, it is possible to suppress early peeling due to hydrogen embrittlement even under conditions where differential sliding during bearing operation is large.
  • a rolling bearing for a continuously variable transmission can be provided.
  • the rolling bearing is preferably a shell needle roller bearing.
  • Shell-shaped needle roller bearings have a fast acceleration at the time of start-up (antilock) when they are used to support air compressors in automobiles that are rapidly accelerated or decelerated by switching electromagnetic clutches, especially under conditions involving sliding such as sudden acceleration / deceleration.
  • start-up antilock
  • the rolling element is likely to slip, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • the rolling bearing of the present invention it is possible to provide a long-life shell needle roller bearing because it is possible to suppress early separation due to hydrogen embrittlement even under such conditions.
  • the rolling bearing is preferably a solid needle roller bearing.
  • Solid needle roller bearings support transmissions that accelerate quickly during start-up, especially when used to support air compressors in automobiles that accelerate and decelerate suddenly by switching electromagnetic clutches under conditions involving sudden acceleration and deceleration. In the case of being used for a large-sized connecting rod of a general-purpose engine, slippage between contact elements is likely to occur, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • the rolling bearing of the present invention it is possible to provide a long-life solid needle roller bearing because early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed even under such conditions.
  • the rolling bearing is a thrust needle roller bearing.
  • the thrust needle roller bearing is constantly slipped from the rolling wheel during operation due to the difference in peripheral speed between the inside and outside of the rolling element, and may cause early separation due to hydrogen embrittlement.
  • Thrust needle roller bearings may experience early peeling due to hydrogen embrittlement even under conditions involving slippage such as rapid acceleration and deceleration. According to the rolling bearing of the present invention, since it is possible to suppress early separation due to hydrogen embrittlement even under such conditions, a long-life thrust needle roller bearing can be provided.
  • the rolling bearing preferably includes a cage.
  • Needle roller bearings with cages are planetary pinion support bearings of CVT (Continuously Variable Transmission), especially when used as idler bearings for automobile transmissions that accelerate quickly during acceleration, such as sudden acceleration and deceleration.
  • CVT Continuous Variable Transmission
  • the rolling element When used as a bearing for a large end of a connecting rod of a two-wheeled engine or a general-purpose engine, the rolling element easily slips and may cause early peeling due to hydrogen embrittlement.
  • the rolling bearing of the present invention since it is possible to suppress early separation due to hydrogen embrittlement even under such conditions, a long-life needle roller bearing with a cage can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration around a spindle of a machine tool provided with a rolling bearing for a machine tool spindle in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a lubricating device provided with a rolling bearing that lubricates with a small amount of lubricating oil as a rolling bearing for a machine tool spindle in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a lubricating device provided with a rolling bearing that lubricates with a small amount of lubricating oil as a rolling bearing for a machine tool spindle in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a lubrication apparatus including a rolling bearing that is lubricated with another small amount of lubricating oil as a rolling bearing for a machine tool main spindle according to an embodiment of the present invention. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the wheel provided with the rolling bearing for wheels in one embodiment of this invention. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the double row angular contact ball bearing as a rolling bearing for wheels in one embodiment of this invention. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the alternator provided with the rolling bearing for alternators in one embodiment of this invention.
  • a motor 90 has a disk-like shape, and includes a rotor 91 provided with a coil, and a frame (housing) 93 disposed so as to surround the rotor 91. And a main shaft 92 that is connected to a portion including the center (rotating shaft) of the rotor 91 and penetrates the frame 93 so as to be rotatable about the shaft integrally with the rotor 91.
  • a grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as a motor rolling bearing is fitted between the outer peripheral surface 92A of the main shaft 92 and a portion of the frame 93 that faces the outer peripheral surface 92A of the main shaft 92.
  • the grease-filled deep groove ball bearing 1 is a rolling bearing for a motor that rotatably supports a main shaft 92 of a motor 90 with respect to a frame 93 disposed so as to face the outer peripheral surface 92A of the main shaft 92.
  • the motor 90 includes a stator 96 including a magnet fixedly arranged with respect to the frame 93 so as to face the outer peripheral surface of the rotor 91 inside the frame 93, and the main shaft as viewed from the rotor 91.
  • 92 is connected to a portion opposite to the side protruding from the frame 93 and is commutator 94 configured to be rotatable integrally with the rotor 91 and fixed to the frame 93 so as to be in contact with the commutator 94.
  • a brush 95 arranged in the same manner.
  • a grease-filled deep groove ball bearing 1 includes an outer ring 11 as a first race member, an inner ring 12 as a second race member, balls 13 as a plurality of rolling elements, and a cage. 14 and a seal member 15.
  • An outer ring rolling surface 11 ⁇ / b> A as an annular first rolling surface is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 11.
  • an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A is formed.
  • a plurality of balls 13 is formed with a ball rolling surface 13A (the surface of the ball 13) as a rolling element rolling surface.
  • the balls 13 are in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A at the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the annular retainer 14, It is rotatably held on an annular track.
  • the pair of seal members 15 are arranged so as to close the outer ring 11 and the inner ring 12 so as to close the space between the outer ring 11 and the inner ring 12, more specifically, the raceway space that is the space between the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A.
  • the outer ring 11 and the inner ring 12 are arranged at both ends in the width direction.
  • At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element is made of JIS standard SUJ2. At least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 as the raceway member, and the ball 13 as the rolling element is quenched. At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element has rolling surfaces 11A, 12A and 13A that are nitrided.
  • the region NR subjected to nitriding treatment is formed from the outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13 as rolling elements toward the inside.
  • the nitrided region NR is not shown, but is similarly formed from the surface of the outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13 as rolling elements to the inside.
  • a steel ball for SUJ2 standard rolling bearing with a diameter of 19.05 mm is pressed with a load of 3.18 kN to at least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 as a race member, and the ball 13 as a rolling element, and held for 10 seconds.
  • the depth of the impression formed on the bearing member by unloading is 0.2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the bearing member is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of at least one bearing member among the outer ring 11 and the inner ring 12 as the race members and the balls 13 as the rolling elements is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass. It is as follows.
  • JIS standard SUJ2 that is not nitrided may be selected for the balls 13 as rolling elements.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm is pressed against the ball 13 with a load of 1.97 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, so that the depth of indentation formed on the bearing member is 0.00. It is 2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the balls 13 as rolling elements are made of a material containing ceramics.
  • the ceramic silicon nitride, sialon, or the like can be applied.
  • the ceramic is a sintered body mainly composed of ⁇ sialon, which is one of sialon, it is sintered under a pressure of low pressure (for example, 1 MPa or less), so pressure sintering is performed under a pressure of 10 MPa or more. It can be manufactured at a lower cost than a sintered body mainly composed of silicon nitride.
  • a sintered body containing ⁇ sialon as a main component is a sintered body in which ⁇ sialon is a main component and the balance is made of impurities.
  • ⁇ sialon is represented by a composition formula of Si 6-Z AL Z N 8-Z and is configured so that Z satisfies a range of 0.1 ⁇ Z ⁇ 3.5.
  • Impurities include those derived from raw materials or mixed in the manufacturing process, and also include inevitable impurities.
  • the sintering aid at least one of magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), rare earth element oxide, nitride, and oxynitride may be employed. it can.
  • the sintering aid is preferably 20% by mass or less in the sintered body.
  • the cage 14 for holding the balls 13 as rolling elements is preferably made of a material containing metal.
  • a current supplied to a brush 95 from a power source (not shown) via a wire flows through a coil of the rotor 91 via a commutator 94.
  • the rotor 91 rotates about the axis of the main shaft 92 with respect to the frame 93 by an electromagnetic force generated by a current flowing through the coil of the rotor 91 and a magnetic field formed by the stator 96 including a magnet.
  • the rotor 91 rotates by a predetermined angle, the direction of the current flowing through the coil of the rotor 91 is reversed by the action of the commutator 94 and the brush 95, and the rotor 91 further rotates. By repeating this, the rotor 91 continuously rotates with respect to the housing, and the rotation is taken out by the main shaft 92.
  • a steel material preparation step of preparing a steel material composed of JIS standard SUJ2 is performed. Specifically, for example, steel bars or steel wires composed of JIS standard SUJ2 are prepared.
  • a forming step for producing a steel member formed into the general shape of the bearing member of the rolling bearing for motor is performed. Specifically, for example, forging, turning, and the like are performed on the above-described steel bars and steel wires, and the outer ring 11, the inner ring 12, the balls 13, and the like shown in FIGS. A steel member is produced.
  • the said process (S100) and (S200) comprise the steel member preparation process in which the steel member shape
  • the steel member is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of MS point or lower, whereby a quench hardening step is performed in which the steel member is hardened and hardened. Is done.
  • a tempering step is performed in which the quench-hardened steel member is heated to a temperature range of 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower and tempered.
  • the steps (S300) and (S400) constitute a heat treatment step in which the steel member is heat treated. Details of this heat treatment step will be described later.
  • a finishing step is performed. Specifically, the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13 and the like are finished by performing a finishing process such as a grinding process on the steel member that has been subjected to the heat treatment process. Thereby, the manufacturing method of the bearing member of the rolling bearing for motor in one embodiment of the present invention is completed, and the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13 and the like as the bearing member of the rolling bearing for motor are completed.
  • an assembly process is performed in the process (S600). Specifically, the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 produced in steps (S100) to (S500) are combined with a separately prepared cage 14, and the motor according to the embodiment of the present invention.
  • a grease-filled deep groove ball bearing 1 as a rolling bearing for use is assembled. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing for motors in one embodiment of the present invention is completed, and the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the rolling bearing for motors is completed.
  • the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right.
  • the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature.
  • the steel member produced in the step (S200) is first heated to a temperature T1 which is a temperature equal to or higher than the A1 point, and is held for a time t1.
  • the steel member is heated in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas, for example.
  • the nitriding treatment is performed on the surface of the steel member which becomes the rolling surface of the bearing member.
  • the steel member is immersed in oil (oil cooling), for example, to be cooled from a temperature not lower than the A1 point to a temperature not higher than the MS point, and quenching is completed.
  • oil cooling oil
  • the tempering step is performed by, for example, air cooling (cooling) to room temperature.
  • the temperature T1 is, for example, a temperature of 850 ° C.
  • the time t1 is, for example, 180 minutes.
  • the temperature T2 is, for example, a temperature of 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. On the other hand, the time t2 is 120 minutes, for example.
  • the A1 point indicates a point corresponding to a temperature at which the steel structure starts transformation from ferrite to austenite when the steel is heated.
  • MS point shows the point corresponded to the temperature which the structure
  • a steel member made of JIS standard SUJ2 is prepared in the steel member preparation step in view of the cost and procurement of the material.
  • the steel member is 240 ° C. or more and 300 ° C. or less in the tempering process. And tempering is performed.
  • the steel constituting the bearing member of the rolling bearing for motor is less likely to be plastically deformed and generates atomic vacancies. Can be difficult.
  • the rolling element may be made of JIS standard SUJ2 that is not nitrided. Then, the manufacturing method of the rolling bearing for motors which has a rolling element which consists of JIS standard SUJ2 which is not nitrided is demonstrated.
  • a steel material preparation step of preparing a steel material composed of JIS standard SUJ2 is performed. Specifically, for example, steel bars or steel wires composed of JIS standard SUJ2 are prepared.
  • a forming step is performed in which the steel material is formed to produce a steel member formed into the approximate shape of a rolling element of a rolling bearing for a motor.
  • a steel member formed into the general shape of the ball 13 shown in FIGS. 2 and 3 is produced by performing processing such as forging and turning on the above steel bars and steel wires. Is done.
  • the said process (S100) and (S200) comprise the steel member preparation process in which the steel member shape
  • the steel member is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of MS point or lower, whereby a quench hardening step is performed in which the steel member is hardened and hardened. Is done.
  • a tempering step is performed in which the quench-hardened steel member is heated to a temperature range of 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower and tempered.
  • the steps (S300) and (S400) constitute a heat treatment step in which the steel member is heat treated. Details of this heat treatment step will be described later.
  • a finishing step is performed. Specifically, the ball 13 is finished by performing a finishing process such as a grinding process on the steel member subjected to the heat treatment process. Thereby, the ball 13 of the rolling bearing for a motor in one embodiment of the present invention is completed.
  • an assembly process is performed in the process (S600). Specifically, the ball 13 produced in steps (S100) to (S500) and the separately prepared outer ring 11, inner ring 12, cage 14 and the like are combined to provide a motor in one embodiment of the present invention.
  • a grease-filled deep groove ball bearing 1 as a rolling bearing for use is assembled. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing for a motor which has the rolling element which consists of JIS standard SUJ2 which is not nitrided in one embodiment of this invention is completed, and the grease-filled deep groove ball bearing 1 as a rolling bearing for motors is completed. To do.
  • the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right.
  • the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature.
  • the steel member produced in the step (S200) is first heated to a temperature T1 which is a temperature equal to or higher than the A1 point, and is held for a time t1. At this time, the steel member is heated, for example, in an RX gas atmosphere. Thereafter, the steel member is immersed, for example, in oil (oil cooling), so that the steel member is cooled from the temperature of the A1 point or higher to the temperature of the MS point or lower to complete the quenching. The quench hardening process is completed by the above procedure.
  • the tempering step is performed by, for example, air cooling (cooling) to room temperature.
  • the temperature T1 is, for example, a temperature of 850 ° C.
  • the time t1 is, for example, 80 minutes.
  • the temperature T2 is, for example, a temperature of 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower. On the other hand, the time t2 is 120 minutes, for example.
  • the grease deep groove ball bearing has been described as an example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention.
  • the motor was demonstrated as an example of the apparatus with which the rolling bearing of one embodiment of this invention is applied.
  • the rolling bearing according to an embodiment of the present invention is not limited to the above, and may be an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, or the like.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a rolling bearing for a machine tool main shaft.
  • an angular ball bearing and a cylindrical roller bearing will be described as another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention, and the configuration of a machine tool including these will be described.
  • machine tool 100 includes a main shaft 101 having a cylindrical shape, a housing 102 surrounding the outer peripheral surface of main shaft 101, and an outer peripheral surface of an outer ring being an inner wall 102A of the housing.
  • an angular contact ball bearing 10 as a rolling bearing for a machine tool main shaft disposed so as to be fitted between the main shaft 101 and the housing 102 so that the inner peripheral surface of the inner ring contacts the outer peripheral surface 101A of the main shaft 101. (Front bearing) and cylindrical roller bearing 20 (rear bearing).
  • the main shaft 101 is supported so as to be rotatable about the axis with respect to the housing 102.
  • a motor rotor 103B is installed on the main shaft 101 so as to surround a part of the outer peripheral surface 101A, and a motor stator 103A is installed on the inner wall 102A of the housing 102 at a position facing the motor rotor 103B.
  • the motor stator 103A and the motor rotor 103B constitute a motor 103 (built-in motor).
  • the main shaft 101 can rotate relative to the housing 102 by the power of the motor 103.
  • the angular ball bearing 10 and the cylindrical roller bearing 20 are members that are disposed adjacent to the main shaft 101 in the machine tool 100 that processes a workpiece by rotating the main shaft 101. It is a rolling bearing for a machine tool main shaft that is rotatably supported with respect to a certain housing 102.
  • an angular ball bearing 10 includes an outer ring 11 as a first race member that is a bearing member of a rolling bearing for a machine tool spindle, an inner ring 12 as a second race member, and a plurality of rolling elements.
  • a ball 13 and a cage 14 are provided.
  • the outer ring 11 is formed with an outer ring rolling surface 11A as an annular first rolling surface.
  • the inner ring 12 is formed with an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A.
  • a plurality of balls 13 is formed with a ball rolling surface 13A (the surface of the ball 13) as a rolling element rolling surface.
  • the balls 13 are in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A at the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular retainer 14. It is rotatably held on an annular track. Thereby, the outer ring
  • the straight line connecting the contact point between the ball 13 and the outer ring 11 and the contact point between the ball 13 and the inner ring 12 is a radial direction (a direction perpendicular to the rotation axis of the angular ball bearing 10). ). Therefore, when a radial load is applied, a component force is generated in the axial direction (the direction of the rotation axis of the angular ball bearing 10).
  • two angular ball bearings 10 in the same direction are arranged on the front side (tip 101B side of main shaft 101), and the rear side (motor rotor 103B). On the side), two angular ball bearings 10 opposite to the front side are arranged to cancel the component force.
  • the cylindrical roller bearing 20 basically has the same configuration as the angular ball bearing 10 described above, and has the same effect. However, the cylindrical roller bearing 20 is different from the angular ball bearing 10 in the configuration of the raceway member and the rolling element.
  • the cylindrical roller bearing 20 includes an outer ring 11 as a first race member which is a bearing member of a rolling bearing for a machine tool main shaft, an inner ring 12 as a second race member, and cylindrical rollers 23 as a plurality of rolling elements, And a cage 14.
  • the outer ring 11 is formed with an outer ring rolling surface 11A as an annular first rolling surface.
  • the inner ring 12 is formed with an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A.
  • the plurality of cylindrical rollers 23 are formed with roller rolling surfaces 23 ⁇ / b> A (outer peripheral surfaces of the cylindrical rollers 23) as rolling element rolling surfaces.
  • the cylindrical roller 23 is in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A at the roller rolling surface 23A, and is arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the annular retainer 14. It is rotatably held on an annular track. Thereby, the outer ring
  • the manufacturing method of the rolling bearing for machine tool main spindle in an embodiment of the present invention is the same except for the manufacturing method of the rolling bearing for motor and the molding step.
  • steel members formed into a schematic shape such as the outer ring 11, the inner ring 12, the balls 13, and the cylindrical rollers 13 shown in FIGS. 7 and 8 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • the lubricating device 40 mainly includes an angular ball bearing 30, a lubricating oil introducing member 31, a lid member 32, and an inner ring spacer 33.
  • FIG. 9 shows the periphery of the portion where the lubricating oil is introduced, and the main shaft, housing, etc. to which the lubricating device 40 is applied are not shown.
  • the inner ring 12 of the angular ball bearing 30 has an oil receiving circumferential groove 34 that receives the lubricating oil discharged from the lubricating oil introducing member 31.
  • the oil receiving circumferential groove 34 is provided on an end surface adjacent to the lubricating oil introducing member 31.
  • the slope portion 12B is formed so as to guide the lubricating oil accumulated in the oil receiving circumferential groove 34 to the inner ring rolling surface 12A of the inner ring 12 by centrifugal force and surface tension acting on the lubricating oil.
  • Lubricating oil introduction member 31 has a bowl-shaped portion 31 a extending in the axial direction from the side surface toward angular ball bearing 30.
  • a seal portion 31b is formed at the tip of the bowl-shaped portion 31a.
  • the seal portion 31 b is disposed in the vicinity of the ball 13 between the inner diameter surface of the cage 14 and the inner ring 12.
  • the seal portion 31 b is formed on an inclined surface having an inner diameter surface of the same angle ⁇ as the inclined surface portion 12 ⁇ / b> B of the inner ring 12.
  • the seal portion 31b is disposed on the slope portion 12B of the inner ring 12 with a gap ⁇ .
  • the lubricating oil introduction member 31 has a lubricating oil supply path 31c and a discharge port 31d.
  • the lubricating oil supply path 31c and the discharge port 31d communicate with each other.
  • the discharge port 31 d is opened facing the oil receiving circumferential groove 34 of the inner ring 12.
  • a drain oil circumferential groove 31e that opens toward the inner diameter side is formed in a portion closer to the base end side than the seal portion 31b of the flange portion 31a.
  • the drain oil circumferential groove 31e communicates with a drain oil recovery path (not shown). The waste oil is collected through the waste oil recovery path.
  • a very small amount of the oil discharged from the discharge port 31d of the lubricating oil introducing member 31 is used as the lubricating oil for the angular ball bearing 30, and the majority is used for cooling the inner ring 12.
  • a very small amount of the oil discharged to the oil receiving circumferential groove 34 of the inner ring 12 is introduced into the angular ball bearing 30 along the inclined surface portion 12 ⁇ / b> B by centrifugal force and surface tension of the oil accompanying the rotation of the inner ring 12. Used as a lubricating oil.
  • this lubricating oil for example, a very low viscosity lubricating oil equivalent to ISO VG2 is used.
  • the manufacturing method of the rolling bearing lubricated with this small amount of lubricating oil is the same as the manufacturing method of the rolling bearing for motor, except for the molding step.
  • steel members formed into a schematic shape such as the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 shown in FIG. 9 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • this lubrication device 60 mainly has an angular ball bearing 50, a spacer 61, and a grease reservoir forming member 62.
  • this periphery of the portion where the lubricating oil is introduced is illustrated, and the main shaft, the housing, and the like to which the lubricating device 60 is applied are not illustrated.
  • the stepped surface 11 b is provided on the outer ring 11 of the angular ball bearing 50 so as to extend to the outer diameter side of the outer ring 11 that is separated from the ball 13.
  • the grease reservoir forming member 62 is a ring-shaped member in which a grease reservoir 63 for storing grease is formed.
  • the internal space sandwiched between the spacer 61 and the grease reservoir forming member 62 constitutes the grease reservoir 63.
  • the grease pool forming member 62 seals the spacer 61 with the outer side of the side wall portion of the grease pool forming member 62 and the inner side of the side wall portion of the spacer 61 after the grease is sealed in the grease pool portion 63. It is positioned in the axial direction of a main shaft (not shown).
  • a sealing material (not shown) is interposed between the spacer 61 and the grease reservoir forming member 62. This sealing material prevents grease leakage.
  • the tip 62 a of the grease reservoir forming member 62 is disposed along the inner diameter surface of the outer ring 11.
  • the distal end of the distal end portion 62a is arranged to face the step surface 11b.
  • a flow path 64 and a gap 65 are formed between the tip 62a and the outer ring 11.
  • a flow path 64 is formed by the peripheral wall of the tip portion 62a and the inner diameter surface portion of the outer ring 11 facing the tip wall 62a.
  • a gap 65 having a small gap amount ⁇ is formed in the axial direction of the main shaft (not shown) by the end surface of the tip end portion 62a and the step surface 11b facing the tip portion 62a.
  • the gap 65 communicates with the flow path 64 and opens at the edge of the outer ring rolling surface.
  • the gap amount ⁇ of the gap 65 is, for example, 0.05 to 0.1 mm.
  • the inner diameter surface following the end surface of the front end portion 62 a has a tapered surface 66 close to the ball 13, and is configured so that lubricating oil can easily accumulate between the tapered surface 66 and the ball 13.
  • the distance between the taper surface 66 and the ball 13 is preferably a minimum gap that is large enough to allow the oil adhering to the taper surface 66 to be transferred to the surface of the ball 13, for example, 0.2 mm or less.
  • the manufacturing method of the rolling bearing lubricated with the other small amount of lubricating oil is the same as the manufacturing method of the rolling bearing for motor, except for the molding step.
  • steel members formed into a schematic shape such as the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 shown in FIG. 10 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • this lubricating device 60 a small amount of base oil is introduced into the angular ball bearing 50 from the grease reservoir 63 by utilizing the capillary phenomenon. In this method, no torque is generated by stirring the grease thickener with the retainer 14 or the like, so that low heat is generated and high speed operation is possible.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a wheel rolling bearing.
  • a wheel rolling bearing will be described as another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention, and the configuration of the wheel provided with the same will be described.
  • a double-row angular contact ball bearing 110 which is a rolling bearing for a wheel, includes a rotation side member such as a hub wheel 113 that supports a wheel 120 (drive wheel) including a wheel 111 and a tire 112. It supports so that it can rotate with respect to fixed side members, such as the knuckle 114.
  • FIG. 1 A double-row angular contact ball bearing 110, which is a rolling bearing for a wheel, includes a rotation side member such as a hub wheel 113 that supports a wheel 120 (drive wheel) including a wheel 111 and a tire 112. It supports so that it can rotate with respect to fixed side members, such as the knuckle 114.
  • the double-row angular ball bearing 110 mainly includes an outer ring 11, an inner ring 12, a ball 13, a cage 14, a seal member 15, and a magnetic encoder 115.
  • the inner ring 12 is fitted to the outer circumferential surface of the hub wheel 113, and the outer ring 11 is fitted to the inner circumferential surface of the knuckle 114.
  • the outer ring 11 is composed of one member.
  • the inner ring 12 is composed of two members.
  • the plurality of balls 13 are arranged in a double row. The plurality of balls 13 come into contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A at the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by a comb-shaped cage 14. It is rotatably held on an annular track. Thereby, the outer ring
  • a straight line connecting the contact point between the ball 13 and the outer ring 11 and the contact point between the ball 13 and the inner ring 12 forms an angle with respect to the radial direction (the direction perpendicular to the rotation axis of the double-row angular ball bearing 110). Yes. Therefore, when a radial load is applied, a component force is generated in the axial direction (the direction of the rotation axis of the double-row angular ball bearing 110).
  • the straight line connecting the contact point between the ball 13 and the outer ring 11 of the adjacent ball 13 and the contact point between the ball 13 and the inner ring 12 is arranged in the reverse direction so as to cancel the component force.
  • a seal member 15 is inserted into the inner diameter of the outer ring 11 and the outer diameter of the inner ring 12. This seal member 15 can prevent oil leakage from inside the double row angular ball bearing and entry of foreign matter and moisture from outside the double row angular ball bearing.
  • the magnetic encoder 115 is press-fitted into the outer diameter of the end portion of the inner ring 12, and a magnetic member that is multipolarly magnetized in the circumferential direction in this state is in close proximity to the magnetic sensor 116 fixed to the knuckle 114. Thereby, the rotational speed of the wheel can be detected with high accuracy.
  • the wheel 120 is rotated by the rotation of the rotating side member such as the hub wheel 113 with respect to the fixed side member such as the knuckle 114.
  • the manufacturing method of the wheel rolling bearing according to the embodiment of the present invention is the same as the manufacturing method of the rolling bearing for motor, except for the molding step.
  • steel members formed into a schematic shape such as the outer ring 11, the inner ring 12, and the balls 13 shown in FIG. 12 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • a rolling bearing for a motor a rolling bearing for a machine tool spindle, a rolling bearing for a wheel, a grease deep groove ball bearing, an angular contact ball bearing, a cylindrical roller bearing, a double row angular contact ball
  • the bearings and the race members and rolling elements included in the bearings have been described.
  • the rolling bearing and the bearing member thereof according to the present invention are not limited to these, and may be other forms of rolling bearings, raceway members and rolling elements included therein.
  • the rolling bearing of another form may be a radial bearing or a thrust bearing.
  • the track member includes an outer ring and an inner ring.
  • the rolling element may form a rolling surface between the inner ring, the outer ring, and the bearing disc.
  • the rolling elements include balls, cylindrical rollers, tapered rollers and the like.
  • the JIS standard SUJ2 As the material of the outer ring as the race member, the inner ring and the ball as the rolling element, the JIS standard SUJ2 has been described. (GSB standard) can also be applied.
  • the rolling bearing according to one embodiment of the present invention may be applied to an alternator rolling bearing.
  • an alternator rolling bearing will be described as another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention, and the configuration of the alternator including the same will be described.
  • an alternator 200 includes a shaft (main shaft) 201, a rotor 202, a stator 203, a pulley 204, a housing 205, and grease filled as a rolling bearing for an alternator. It mainly has a deep groove ball bearing 1.
  • a housing 205 is disposed so as to surround the rotor 202.
  • a shaft 201 is disposed so as to penetrate the central portion of the rotor 202 and penetrate the wall surface of the housing 205.
  • a stator 203 is disposed inside the housing 205 so as to face the outer peripheral surface of the rotor 202.
  • the housing 205 is disposed so as to face a part of the outer peripheral surface at one end of the shaft 201. Between the shaft 201 and the housing 205, a grease-filled deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for an alternator is disposed. A shaft 201 is rotatably supported with respect to the housing 205 by the grease-filled deep groove ball bearing 1. A pulley 204 having an annular shape is attached to the tip of one end of the shaft 201 outside the housing 205. On the outer peripheral surface of the pulley 204, there is provided an engagement groove 206 on which a transmission belt (not shown) is hung.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for an alternator has the same configuration as that of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as a motor rolling bearing in the embodiment of the present invention.
  • a grease-filled deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for an alternator is disposed adjacent to a shaft 201 that is rotated by this power in an alternator 200 that operates using power generated by a power source such as an engine (not shown).
  • a power source such as an engine (not shown).
  • it is a rolling bearing for electrical equipment / auxiliary equipment for automobiles that is rotatably supported with respect to the housing 205.
  • the grease-filled deep groove ball bearing 1 disposed at one end of the shaft 201 between the rotor 202 and the pulley 204 is called a front bearing.
  • the grease-filled deep groove ball bearing 1 disposed at the other end of the shaft 201 is called a rear bearing.
  • the grease-filled deep groove ball bearing 1 of the front bearing having a large stress such as a bending moment is more likely to cause hydrogen embrittlement separation than the grease-filled deep groove ball bearing 1 of the rear bearing.
  • a transmission belt (not shown) that rotates by power from a power source such as an engine (not shown) is hung on the outer peripheral surface of the pulley 204 in which the engagement groove 206 is formed.
  • the pulley 204 rotates around the axis of the shaft 201 together with the shaft 201 pivotally supported by the grease-filled deep groove ball bearing 1 with respect to the housing 205.
  • the rotor 202 rotates around the axis of the shaft 201 integrally with the shaft 201.
  • the rotor 202 rotates relative to the stator 203 that faces the outer peripheral surface of the rotor 202 and is fixed to the housing 205.
  • an electromotive force is generated in the coil of the stator 203 due to electromagnetic induction between the rotor 202 and the stator 203.
  • the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is the rolling bearing for the alternator is the same as the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the rolling bearing for a motor in the embodiment of the present invention.
  • serpentine formation means that a plurality of accessory parts are driven by a single belt. By using serpentine, a separate belt is not required for each accessory part, so that space can be saved. With serpentine formation, the load tends to increase and the load fluctuation tends to increase, so that slip is more likely to be induced than in the prior art.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 which is a rolling bearing for an alternator is used for inner ring rotation, and therefore a part of the outer ring 11 is subjected to many load rotations. Therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement is likely to occur in a part of the outer ring 11, and the bearing member according to the embodiment of the present invention is preferably applied to the outer ring 11.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a pulley rolling bearing.
  • a pulley rolling bearing will be described as another example of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention, and a configuration of a pulley including the same will be described.
  • a pulley 210 in one embodiment of the present invention mainly has a pulley body 211 and a grease-filled deep groove ball bearing 1 which is a pulley rolling bearing.
  • the pulley body 211 has an annular shape. On the outer peripheral surface of the pulley body 211, a transmission belt wrapping portion 212 on which a transmission belt (not shown) is laid is provided. A through hole 213 through which the shaft (main shaft) 218 passes is formed in the central portion on the inner diameter side of the pulley body 211.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 is fitted into the pulley body 211 so that the inner peripheral surface of the through hole 213 and the outer ring 11 of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 are in contact with each other.
  • the pulley body 211 includes a cylindrical inner peripheral cylindrical portion 214 having a through hole on the inner peripheral surface, and a radially outer side from one end portion in the width direction (axial direction) of the inner peripheral cylindrical portion 214.
  • a flange portion 215 extending in the width direction
  • an outer peripheral cylindrical portion 216 extending in the width direction (axial direction) from the flange portion 215, and a flange portion extending radially inward from the other end portion in the width direction (axial direction) of the inner peripheral cylindrical portion 214 217.
  • the outer ring 11 of the grease-filled deep groove ball bearing 1 is fitted so as to contact the inner peripheral cylindrical portion 214 and the flange portion 217 of the pulley body 211.
  • shaft 218 is fitted into the inner ring 12 of the grease-filled deep groove ball bearing 1 by being fitted.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the pulley rolling bearing has the same configuration as the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the motor rolling bearing in the embodiment of the present invention.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for a pulley is a pulley 210 that operates by using power generated by a power source such as an engine (not shown).
  • the pulley body 211 that is rotationally driven by this power passes through the pulley 210.
  • it is a rolling bearing for electrical equipment / auxiliary equipment for automobiles that is rotatably supported with respect to the shaft 218 arranged in this manner.
  • the pulley 210 rotates around the shaft 218 integrally with the shaft 218 supported by the grease-filled deep groove ball bearing 1.
  • the pulley 210 can function as a tensioner that applies tension to the transmission belt when the distance between the shafts on which the transmission belt is hung is fixed.
  • the pulley 210 can serve as an idler for changing the traveling direction of the transmission belt for the purpose of avoiding contact with various devices without an engine room that becomes an obstacle.
  • the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the pulley rolling bearing is the same as the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the motor rolling bearing in the embodiment of the present invention.
  • Rolling bearings for pulleys may be separated at an early stage due to hydrogen embrittlement, especially due to the effects of sliding and energization.
  • belts for driving electrical accessory parts including pulleys have been made serpentine. The load load tends to increase and the load fluctuation tends to increase, and slipping is more easily induced by serpentine formation.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for pulleys is used for outer ring rotation, and therefore, a part of the inner ring 12 has a lot of load rotation. Therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement is likely to occur in a part of the inner ring 12, and it is preferable that the bearing member according to the embodiment of the present invention is applied to the inner ring 12.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley.
  • a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley will be described as another example of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention, and the configuration of a compressor with a car air conditioner electromagnetic clutch pulley mechanism including the same will be described.
  • the compressor includes a swash plate type swash plate compressor 220 and a compressor pulley mechanism 230.
  • a swash plate type swash plate compressor 220 includes a housing 221, a pulley bearing support member 234 fixed to the housing 221 by, for example, a screw, a main shaft 223, a rotating member 225 attached to the main shaft 223, and The swash plate 222 oscillates with the rotation of the rotary member 225, a piston rod 226 connected to the swash plate 222, and a piston 224 connected to the opposite side of the piston rod 226.
  • a rotating member / pulley support member bearing 231 composed of a double row thrust needle roller bearing as a support structure for receiving a thrust load.
  • a swash plate support bearing 233 composed of a double row thrust needle roller bearing is disposed as a support structure for receiving a thrust load.
  • the rotating member 225 rotates with the rotation of the main shaft 223, whereby the swash plate 222 swings.
  • the swing movement of the swash plate 222 causes the piston rod 226 to reciprocate, and the piston 224 connected to the piston rod 226 reciprocates within the cylinder.
  • a pulley bearing support member 234 is fixed to the housing 221 of the compressor 220 with screws.
  • a clutch electromagnet 235 is fixed to the pulley bearing support member 234.
  • a power transmission member 236 is fitted to the shaft end of the main shaft 223.
  • a car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 is fitted to the outer periphery of a grease-filled deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for pulleys.
  • a main shaft support bearing 232 is disposed between the main shaft 223 and the pulley bearing support member 234. Further, between the inner peripheral surface of the car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 and the pulley bearing support member 234, a grease-filled deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for the car air conditioner electromagnetic clutch pulley is disposed.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley has the same configuration as the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as a motor rolling bearing in the embodiment of the present invention.
  • the rotational driving force of the car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 rotating by a driving force (not shown) is transmitted to the main shaft 223 by exciting or de-energizing the clutch electromagnet 235 to the compressor. Or the rotation driving force of the car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 is not transmitted to the main shaft 223 and the compressor stops operating.
  • the compressor bearing is roughly classified into a compressor bearing used for the compressor 220 and a compressor bearing used for the pulley mechanism 230.
  • the compressor bearing used in the compressor 220 rotatably supports the swash plate support bearing 233 that rotatably supports the swash plate 222 and the rotating member 225, and the rotating member 225 and pulley bearing support member 234.
  • the rotating member / pulley support member bearing 231 corresponds to this.
  • the compressor bearings used in the pulley mechanism 230 include a spindle support bearing 232 that rotatably supports the spindle 223 and the pulley bearing support member 234, and a car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 and a pulley bearing support member 234.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 which is a rolling bearing for a car air-conditioner electromagnetic clutch pulley that supports the rotor in a freely rotating manner corresponds to this.
  • a thrust needle roller bearing is used for the rotating member / pulley support member bearing 231 and the swash plate support bearing 233.
  • a thrust needle roller bearing 270 shown in FIG. 19 described later may be used.
  • the main shaft support bearing 232 a needle roller bearing or a cylindrical roller bearing is used.
  • a cylindrical roller bearing 20 shown in FIG. 8 may be used.
  • a grease-enclosed deep groove ball bearing 1 shown in FIG. 2 is used for a grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley.
  • a double-row angular contact ball bearing may be used as the rolling bearing for the car air conditioner electromagnetic clutch pulley.
  • a double row angular ball bearing 110 shown in FIG. 12 may be used.
  • a thrust needle roller bearing having a large roller diameter is used for the compressor bearing used in the compressor 220 in order to withstand the impact of the piston 224.
  • the thrust needle roller bearing has a structure in which the needle roller and the raceway surface are in line contact, and the raceway surface in contact with the needle roller and the rolling line has a circumferential speed from the rotation center of the bearing toward the outer diameter side. Will grow.
  • a thrust needle roller bearing which is a compressor bearing used in the compressor 220, does not have a bearing disc like a normal bearing, and a plurality of needle rollers are held by a cage and are in line contact with the raceway surface. Then rotate.
  • each of the swash plate 222 and the rotation member 225 has a raceway surface.
  • the rotation member / pulley support member bearing 231 the rotation member 225 and the pulley bearing support member 234 each have a raceway surface. It becomes the member which has.
  • the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for a car air conditioner electromagnetic clutch pulley is the same as the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as a rolling bearing for a motor in the embodiment of the present invention. .
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is a rolling bearing for an electromagnetic clutch pulley of a car air conditioner is used for rotating the outer ring, and therefore, a part of the inner ring 12 is frequently rotated. Therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement is likely to occur in a part of the inner ring 12, and it is preferable that the bearing member according to the embodiment of the present invention is applied to the inner ring 12.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a continuously variable transmission rolling bearing.
  • a rolling bearing for a continuously variable transmission will be described as another example of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention, and the configuration of a continuously variable transmission provided with the same will be described.
  • the belt-type continuously variable transmission 240 includes a primary pulley shaft (pulley shaft) 241, a primary pulley 242, a secondary pulley shaft 243, a secondary pulley (pulley shaft) 244, an endless belt 245, and a casing (housing) 246. And a grease-filled deep groove ball bearing 1 which is a rolling bearing for continuously variable transmission.
  • the primary pulley shaft 241 is provided with a primary pulley 242.
  • the primary pulley 242 has a primary pulley fixed sheave 242a and a primary pulley movable sheave 242b.
  • the primary pulley fixed sheave 242a is configured integrally with the primary pulley shaft 241.
  • the primary pulley movable sheave 242b passes through the primary pulley shaft 241 and is configured to be slidable in the axial direction of the primary pulley shaft 241.
  • One end of the primary pulley shaft 241 is connected to a clutch (not shown).
  • the other end of the primary pulley shaft 241 is rotatably supported by a grease-filled deep groove ball bearing 1 which is a continuously variable transmission rolling bearing fixed to the casing 246.
  • the secondary pulley shaft 243 is provided with a secondary pulley 244.
  • the secondary pulley 244 has a secondary pulley fixed sheave 244a and a secondary pulley movable sheave 244b.
  • the secondary pulley fixed sheave 244a is configured integrally with the secondary pulley shaft 243.
  • the secondary pulley movable sheave 244b passes through the secondary pulley shaft 243 and is configured to be slidable in the axial direction of the secondary pulley shaft 243.
  • Secondary pulley shaft 243 is supported by another bearing at one end to which a gear of a gear mechanism (not shown) is attached.
  • the other end of the secondary pulley shaft 243 is rotatably supported by a grease-filled deep groove ball bearing 1 which is a continuously variable transmission rolling bearing fixed to the casing 246.
  • a V-shaped endless belt 245 is stretched between the primary pulley 242 and the secondary pulley 244.
  • the primary pulley 242 is configured such that the width (primary pulley width) between the primary pulley fixed sheave 242a and the primary pulley movable sheave 242b can be changed by sliding the primary pulley movable sheave 242b.
  • the secondary pulley 244 is configured such that the width (secondary pulley width) between the secondary pulley fixed sheave 244a and the secondary pulley movable sheave 244b can be changed by sliding the secondary pulley movable sheave 244b.
  • the primary pulley 242 and the secondary pulley 244 are configured such that the respective radial positions where the endless belt 245 is stretched are changed.
  • a driving force is transmitted to the primary pulley shaft 241 from an engine (not shown) via a clutch.
  • the primary pulley width and the secondary pulley width By changing the primary pulley width and the secondary pulley width, the respective radial positions where the endless belt 245 is stretched are changed.
  • the driving force of the primary pulley shaft 241 is transmitted to the secondary pulley shaft 243 at a continuously variable speed.
  • a driving force is transmitted from the secondary pulley shaft 243 to the axle through a gear mechanism and a differential. Thereby, continuously variable transmission is achieved.
  • the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 that is the rolling bearing for continuously variable transmission is the same as the manufacturing method of the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the rolling bearing for motor in the embodiment of the present invention.
  • the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 which is a rolling bearing for continuously variable transmission is used for inner ring rotation, and therefore, part of the outer ring 11 rotates a lot. Therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement is likely to occur in a part of the outer ring 11, and the bearing member according to the embodiment of the present invention is preferably applied to the outer ring 11.
  • the rolling bearing of one embodiment of the present invention may be applied to a needle roller bearing.
  • a needle roller bearing When a needle roller bearing is used under conditions involving sliding such as rapid acceleration / deceleration, hydrogen is generated by separation of the lubricant, which may cause premature separation due to penetration into the steel.
  • the use conditions of needle roller bearings will tend to become stricter, and it is expected that those with excellent hydrogen embrittlement resistance will be required.
  • a shell needle roller bearing will be described as an example of a needle roller bearing which is another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention.
  • the shell needle roller bearing 250 includes a shell outer ring 251 as a race member, needle rollers 252 as a plurality of rolling elements, and a cage 253.
  • the shell outer ring 251 has a raceway surface on the inner diameter surface.
  • the shell outer ring 251 has flange portions 251a that protrude toward the inner diameter side in the radial direction at both ends in the axial direction.
  • the needle rollers 252 are arranged along the raceway surface.
  • the holder 253 is configured to hold the interval between adjacent needle rollers 252.
  • the cage 253 is disposed on the inner side in the axial direction of the flange portion 251 a of the shell outer ring 251.
  • the shell outer ring 251 may be an open end type or a closed end type.
  • the manufacturing method of the shell needle roller bearing 250 according to the embodiment of the present invention is the same as the manufacturing method and the manufacturing process of the rolling bearing for motor according to the embodiment of the present invention.
  • steel members formed into a schematic shape such as the shell outer ring 251, the needle rollers 252, and the cage 253 shown in FIG. 17 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • Shell-shaped needle roller bearings are used for supporting air compressors of automobiles that accelerate and decelerate rapidly by switching electromagnetic clutches, and when used for supporting ABS pumps that accelerate quickly when starting. When used at the large end, the rolling elements are likely to slip, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • a solid needle roller bearing will be described as an example of a needle roller bearing which is another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention.
  • the solid needle roller bearing 260 includes an outer ring 261 as a race member, needle rollers 252 as a plurality of rolling elements, and a cage 253.
  • the outer ring 261 is formed thick and has flange portions 261a that protrude toward the inner diameter side in the radial direction at both ends in the axial direction.
  • the cage 253 is disposed on the radially inner side of the flange portion 261 a of the outer ring 261.
  • the manufacturing method of the solid needle roller bearing 260 in the embodiment of the present invention is the same as the manufacturing method and the manufacturing process of the rolling bearing for motor in the embodiment of the present invention.
  • steel members formed into a schematic shape such as the outer ring 261, the needle rollers 252 and the cage 253 shown in FIG. 18 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • Solid needle roller bearings especially when used to support automobile air compressors that accelerate and decelerate suddenly by switching electromagnetic clutches, when used to support transmissions that accelerate quickly during start-up, are large in connecting rods for general-purpose engines. When used at the end, slippage between contact elements is likely to occur, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • a thrust needle roller bearing will be described as an example of a needle roller bearing which is another example of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention.
  • the thrust needle roller bearing 270 includes a raceway disk 271 as a raceway member, needle rollers 252 as a plurality of rolling elements, and a cage 253.
  • a washer outer diameter portion 271 a on which the needle rollers 252 roll is formed on the outer side of the washer 271.
  • a washer protruding portion 271 b is formed at the tip of the washer 271 so as to protrude toward the inner diameter side in the radial direction.
  • the thrust needle roller bearing 270 is configured such that the needle roller 252 and the retainer 253 are not separated from the washer 271 by disposing the tip of the retainer 253 on the inner side in the axial direction of the washer protrusion 271b. ing.
  • the needle rollers 252 are arranged in the radial direction along the raceway surface.
  • the cage 253 is configured to hold the interval between the adjacent needle rollers 252 in the circumferential direction.
  • the manufacturing method of the thrust needle roller bearing 270 according to the embodiment of the present invention is the same as the manufacturing method and the manufacturing process of the rolling bearing for motor according to the embodiment of the present invention.
  • steel members formed into a schematic shape such as the washer 271, the needle rollers 252, and the cage 253 shown in FIG. 19 are produced. The description of other manufacturing methods will not be repeated.
  • Thrust needle roller bearings are constantly slipping from the rolling wheels during operation due to the peripheral speed difference between the inside and outside of the rolling element, and may cause early separation due to hydrogen embrittlement.
  • the needle roller bearing of one embodiment of the present invention may be a needle roller bearing with a cage.
  • cage 253 of needle roller bearing 280 with a cage may be made of a metal material.
  • the cage 253 made of a metal material has high strength.
  • cage 253 of needle roller bearing 280 with a cage may be made of a polymer material.
  • the cage 253 made of a polymer material has a high degree of freedom in shape and is easy to incorporate.
  • Needle roller bearings with cages especially when used as idler bearings in automobile transmissions that accelerate quickly at start-up, when used as planetary pinion support bearings for CVT, for large-end connecting rods of two-wheeled engines and general-purpose engines When used as a bearing or the like, the rolling elements are likely to slip, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element is made of JIS standard SUJ3. At least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 as the raceway member, and the ball 13 as the rolling element is quenched. At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element has rolling surfaces 11A, 12A and 13A that are nitrided.
  • the region NR subjected to nitriding treatment is formed from the outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13 as rolling elements toward the inside.
  • the nitrided region NR is not shown, but is similarly formed from the surface of the outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13 as rolling elements to the inside.
  • a steel ball for SUJ2 standard rolling bearing with a diameter of 19.05 mm is pressed with a load of 3.18 kN to at least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 as a race member, and the ball 13 as a rolling element, and held for 10 seconds.
  • the depth of the impression formed on the bearing member by unloading is 0.1 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the bearing member is HRC60.5 or more and HRC62.1 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of at least one bearing member among the outer ring 11 and the inner ring 12 as the race members and the balls 13 as the rolling elements is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass. It is as follows.
  • nitriding-treated JIS standard SUJ2 may be selected for the balls 13 as rolling elements.
  • the balls 13 are quenched.
  • the ball 13 has a rolling surface 13A that has been nitrided.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface 13A of the ball 13 as a rolling element is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface 13A of the ball 13 as the rolling element is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • JIS standard SUJ2 that is not nitrided may be selected for the balls 13 as rolling elements.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm is pressed against the ball 13 with a load of 1.97 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, so that the depth of indentation formed on the bearing member is 0.00. It is 2 ⁇ m or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the ball 13 as the rolling element is It is preferably made of a material containing ceramics.
  • the ceramic silicon nitride, sialon, or the like can be applied.
  • the cage 14 for holding the balls 13 as rolling elements is preferably made of a material containing metal.
  • a steel material preparing step of preparing a steel material composed of JIS standard SUJ3 is performed. Specifically, for example, steel bars or steel wires composed of JIS standard SUJ3 are prepared.
  • a forming step for producing a steel member formed into the general shape of the bearing member of the rolling bearing for motor is performed. Specifically, for example, forging, turning, and the like are performed on the above-described steel bars and steel wires, and the outer ring 11, the inner ring 12, the balls 13, and the like shown in FIGS. A steel member is produced.
  • the said process (S100) and (S200) comprise the steel member preparation process in which the steel member shape
  • the steel member is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of MS point or lower, whereby a quench hardening step is performed in which the steel member is hardened and hardened. Is done.
  • a tempering step is performed in which the quench-hardened steel member is heated to a temperature range of 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower and tempered.
  • the steps (S300) and (S400) constitute a heat treatment step in which the steel member is heat treated. Details of this heat treatment step will be described later.
  • a finishing step is performed. Specifically, the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13 and the like are finished by performing a finishing process such as a grinding process on the steel member that has been subjected to the heat treatment process. Thereby, the manufacturing method of the bearing member of the rolling bearing for motor in one embodiment of the present invention is completed, and the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13 and the like as the bearing member of the rolling bearing for motor are completed.
  • an assembly process is performed in the process (S600). Specifically, the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 produced in steps (S100) to (S500) are combined with a separately prepared cage 14, and the motor according to the embodiment of the present invention.
  • a grease-filled deep groove ball bearing 1 as a rolling bearing for use is assembled. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing for motors in one embodiment of the present invention is completed, and the grease-enclosed deep groove ball bearing 1 as the rolling bearing for motors is completed.
  • the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right.
  • the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature.
  • the steel member produced in the step (S200) is first heated to a temperature T1 which is a temperature equal to or higher than the A1 point, and is held for a time t1.
  • the steel member is heated in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas, for example.
  • the nitriding treatment is performed on the surface of the steel member which becomes the rolling surface of the bearing member.
  • the steel member is immersed in oil (oil cooling), for example, to be cooled from a temperature not lower than the A1 point to a temperature not higher than the MS point, and quenching is completed.
  • oil cooling oil
  • the tempering step is performed by, for example, air cooling (cooling) to room temperature.
  • the temperature T1 is, for example, a temperature of 850 ° C.
  • the time t1 is, for example, 180 minutes.
  • the temperature T2 is, for example, a temperature of 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower.
  • the time t2 is 120 minutes, for example.
  • a steel member made of JIS standard SUJ3 is prepared in the steel member preparation step in view of the cost of the material.
  • the steel member is 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower in the tempering process after being quenched in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas at a temperature of 850 ° C. as a nitriding treatment. And tempering is performed.
  • the steel constituting the bearing member of the rolling bearing for motor is less likely to be plastically deformed and generates atomic vacancies. Can be difficult.
  • the rolling element may be made of JIS standard SUJ2 in view of the cost and procurement of the material.
  • the manufacturing method of the rolling bearing for a motor having a rolling element made of nitriding JIS standard SUJ2 is the same as the manufacturing method in the case where the above-mentioned bearing member is made of JIS standard SUJ2. Therefore, the description will not be repeated.
  • the rolling element may be made of JIS standard SUJ2 that has not been nitrided in view of productivity.
  • the method for manufacturing a rolling bearing for a motor having rolling elements made of JIS standard SUJ2 that has not been nitrided is the same as the manufacturing method in the case where the bearing member is made of JIS standard SUJ2 that has not been nitrided. Therefore, the description will not be repeated.
  • rolling bearings include a rolling bearing for a motor (FIG. 2), a rolling bearing for a machine tool main shaft (FIG. 6), a rolling bearing for a wheel (FIG. 11), and a rolling bearing for an alternator (FIG. 13)
  • Rolling bearing for pulley (FIG. 14), rolling bearing for car air conditioner electromagnetic clutch pulley (FIG. 15), rolling bearing for continuously variable transmission (FIG. 16), shell needle roller bearing (FIG. 17), solid type Needle roller bearings (FIG. 18), thrust needle roller bearings (FIG. 19), and needle roller bearings with cages (FIGS. 20 and 21) can also be applied in the same manner as in the case of JIS standard SUJ2.
  • One rolling bearing according to an embodiment of the present invention is in contact with an outer ring 11 and an inner ring 12 as race members having an annular raceway, and an outer ring 11 and an inner race 12 as race members, and is on an annular raceway. It is provided with balls 13 as a plurality of rolling elements arranged so as to freely roll. At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12, the ball 13 as the rolling element, and the cylindrical roller 14 is made of JIS standard SUJ2.
  • At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element is quenched.
  • At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element has rolling surfaces 11A, 12A and 13A that are nitrided.
  • a SUJ2 standard rolling bearing having a diameter of 19.05 mm is provided on at least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 as a rolling element.
  • the steel ball is pressed with a load of 3.18 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, whereby the depth of the impression formed on the bearing member is 0.2 ⁇ m or less. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering process was performed at 240 ° C. or higher and 300 ° C.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball with a diameter of 19.05 mm was loaded on the bearing member. It was found that the depth of the indentation formed on the bearing member was 0.2 ⁇ m or less by unloading after pressing at 3.18 kN and holding for 10 seconds.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of at least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 as a rolling member as a race member Is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less. It was found that the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the bearing member in the tempering temperature range of 240 ° C. to 300 ° C. was HRC 61.2 to HRC 63.3.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, 13A is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • the surface nitridation concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is generated, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured.
  • the surface nitridation concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, the effect of improving the life by nitriding can be sufficiently obtained and sufficient hardenability can be obtained. It can also be secured.
  • the ball 13 as the rolling element may be JIS standard SUJ2 which is not nitrided.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm is pressed against the ball 13 with a load of 1.97 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, so that the depth of the impression formed on the ball 13 is 0.00. 2 ⁇ m or less. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering process was performed at 240 ° C. or higher and 280 ° C.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm was loaded on the bearing member. It was found that the depth of the indentation formed on the ball 13 was 0.2 ⁇ m or less by unloading after pressing at 1.97 kN and holding for 10 seconds.
  • the Rockwell C scale hardness of the entire rolling element may be HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element in the range of tempering temperature 240 or more and 280 or less is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the rolling element may be made of a material containing ceramics.
  • the hydrogen embrittlement resistance can be improved, so that early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the rolling bearing may further include a cage for holding the rolling elements, and the cage may be made of a material containing metal.
  • the metal cage is less likely to cause early peeling due to hydrogen embrittlement than the resin cage, and therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • an outer ring 11 and an inner ring 12 as race members having an annular raceway, and an outer ring 11 and an inner ring 12 as race members are brought into contact with each other.
  • a ball 13 as a plurality of rolling elements arranged on an annular track so as to be freely rollable includes the following steps. At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element is prepared to be made of a material of JIS standard SUJ2.
  • the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member are subjected to nitriding treatment and quenched.
  • the quenched bearing member is tempered at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
  • the outer race 11, the inner race 12, and the ball 13 as bearing members are less likely to be plastically deformed by performing nitriding treatment and quenching on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing members.
  • Nitriding treatment is performed on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, thereby improving the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member.
  • the bearing member By tempering the hardened bearing member at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, the bearing member is less likely to be plastically deformed, and atomic vacancies are less likely to be generated. Thereby, since hydrogen embrittlement resistance can be improved, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the nitriding treatment is performed at a temperature of 850 ° C. in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas.
  • sufficient nitriding treatment is performed on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, so that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member can be improved.
  • Another rolling bearing according to an embodiment of the present invention is in contact with an outer ring 11 and an inner ring 12 as race members having an annular raceway, and an outer ring 11 and an inner race 12 as race members, and is on an annular raceway. It is provided with balls 13 as a plurality of rolling elements arranged so as to freely roll. At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12, the ball 13 as the rolling element, and the cylindrical roller 14 is made of JIS standard SUJ3.
  • At least one bearing member among the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 as a rolling element is hardened.
  • At least one bearing member among the outer ring 11 as the race member, the inner ring 12 and the ball 13 as the rolling element has rolling surfaces 11A, 12A and 13A that are nitrided.
  • a SUJ2 standard rolling bearing having a diameter of 19.05 mm is provided on at least one of the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 as a rolling element as a race member.
  • the steel ball is pressed with a load of 3.18 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, whereby the depth of the impression formed on the bearing member is 0.1 ⁇ m or less. If the indentation depth is 0.1 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, 13A is 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less.
  • the surface nitridation concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitriding concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is generated, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured.
  • the surface nitridation concentration of the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, the effect of improving the life by nitriding can be sufficiently obtained and sufficient hardenability can be obtained. It can also be secured.
  • the ball 13 as the rolling element may be a JIS standard SUJ2 subjected to nitriding treatment.
  • the balls 13 are quenched.
  • the ball 13 has a rolling surface 13A that is nitrided. By subjecting the rolling surface 13A to nitriding treatment, the balls 13 are less likely to be plastically deformed. By subjecting the rolling surface 13A of the ball 13 to nitriding treatment, the ball 13 is less likely to be plastically deformed, thereby improving hydrogen embrittlement resistance.
  • the indentation formed on the bearing member is less than 0.2 ⁇ m. is there. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering process was performed at 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, a SUJ2 standard rolling bearing steel ball with a diameter of 19.05 mm was loaded on the bearing member. It was found that the depth of the indentation formed on the bearing member was 0.2 ⁇ m or less by unloading after pressing at 3.18 kN and holding for 10 seconds.
  • the Rockwell C scale hardness of the rolling surface 13A of the ball 13 is HRC61.2 or more and HRC63.3 or less. It was found that the Rockwell C scale hardness of the rolling surface of the ball 13 in the range of tempering temperature 240 ° C. or more and 300 ° C. or less is HRC 61.2 or more and HRC 63.3 or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface 13A of the ball 13 is 0.05% by mass or more and 0.4% by mass or less.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface 13A of the ball 13 is less than 0.05% by mass, the effect of improving the life by nitriding cannot be obtained sufficiently. If the surface nitriding concentration of the rolling surface 13A of the ball 13 is larger than 0.4% by mass, a large amount of Cr carbonitride is generated, so that the Cr amount contributing to hardenability is deficient. Therefore, sufficient hardenability cannot be ensured.
  • the surface nitriding concentration of the rolling surface 13A of the ball 13 0.05 mass% or more and 0.4 mass% or less, it is possible to sufficiently obtain the effect of improving the life by nitriding and ensure sufficient hardenability. You can also
  • the ball 13 as the rolling element may be JIS standard SUJ2 which is not nitrided.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm is pressed against the ball 13 with a load of 1.97 kN, held for 10 seconds, and then unloaded, so that the depth of indentation formed on the bearing member is 0.00. 2 ⁇ m or less. If the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less as a guide, it can be said that plastic deformation is difficult. Therefore, when the relationship between the tempering temperature and the indentation depth was investigated in detail, if a tempering process was performed at 240 ° C.
  • the Rockwell C scale hardness of the entire rolling element is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the Rockwell C scale hardness of the whole rolling element in the range of tempering temperature 240 or more and 280 or less is HRC57.0 or more and HRC58.9 or less.
  • the rolling element may be made of a material containing ceramics.
  • the rolling element contains the ceramic which does not show hydrogen embrittlement, since hydrogen embrittlement resistance can be improved, the early peeling resulting from hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • a cage for holding a rolling element may be further provided, and the cage may be made of a material containing metal.
  • the metal cage is less likely to cause early peeling due to hydrogen embrittlement than the resin cage, and therefore, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the outer ring 11 and the inner ring 12 as race members having an annular raceway, and the outer ring 11 and the inner ring 12 as race members are brought into contact with each other.
  • a ball 13 as a plurality of rolling elements arranged on an annular track so as to be freely rollable includes the following steps. At least one bearing member among the outer ring 11 and the inner ring 12 as the race member and the ball 13 as the rolling element is prepared to be made of a material of JIS standard SUJ3.
  • the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member are subjected to nitriding treatment and quenched.
  • the quenched bearing member is tempered at 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower.
  • the outer race 11, the inner race 12, and the ball 13 as bearing members are less likely to be plastically deformed by performing nitriding treatment and quenching on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing members.
  • Nitriding treatment is performed on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, thereby improving the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member.
  • the bearing member By tempering the quenched bearing member at 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, the bearing member is less likely to be plastically deformed, and atomic vacancies are less likely to be generated. Thereby, since hydrogen embrittlement resistance can be improved, early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed.
  • the nitriding treatment is performed at a temperature of 850 ° C. in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas.
  • sufficient nitriding treatment is performed on the rolling surfaces 11A, 12A, and 13A of the bearing member to make the bearing member difficult to be plastically deformed, so that the hydrogen embrittlement resistance of the bearing member can be improved.
  • the main shaft 92 may be rotatably supported with respect to the housing 93.
  • a bearing can be provided.
  • rolling bearings of one embodiment of the present invention it is effective even in the case of general grease lubrication or air-oil lubrication, but by lubricating with a small amount of lubricating oil, the race member and the rolling element This is particularly effective when the oil film between the two is thin.
  • the lubrication apparatus 40 that uses a lower viscosity lubricating oil while reducing the amount of oil described above is operated at a higher speed than the air-oil lubrication generally used in rolling bearings for machine tool main spindles that rotate at high speeds. It is easy for basation to occur. Therefore, the oil film is thinner than air-oil lubrication. For this reason, in this lubricating device 40, since hydrogen easily enters, the possibility of early peeling due to hydrogen embrittlement increases. However, application of the rolling bearing according to the embodiment of the present invention can suppress early peeling due to hydrogen embrittlement.
  • the fixed member disposed so as to face the rotating side member of the wheel 120 and the outer peripheral surface of the rotating side member.
  • the rotating member may be supported rotatably with respect to the fixed member.
  • the main shaft 201 of the alternator 200 and the housing 205 disposed so as to face the outer peripheral surface of the main shaft 201.
  • the main shaft 201 may be rotatably supported with respect to the housing 205.
  • the main shaft 218 and the pulley body 211 arranged so as to face the outer peripheral surface of the main shaft 218 are further provided.
  • the main shaft 218 may be rotatably supported with respect to the pulley body 211.
  • the air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 and the inner peripheral surface of the car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 are opposed to each other.
  • a pulley bearing support member 234 may be further provided, and the car air conditioner electromagnetic clutch pulley 237 may be rotatably supported with respect to the pulley bearing support member 234.
  • rolling bearings for car air conditioner electromagnetic clutch pulleys that have a long service life can be prevented because early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed even under conditions in which slippage is induced more than before due to increased load load and increased load fluctuation associated with serpentine conversion. Can be provided.
  • the pulley shaft 241 of the continuously variable transmission 240 and the outer peripheral surface of the pulley shaft 241 are arranged to face each other. And a pulley shaft 241 may be rotatably supported with respect to the housing 246.
  • a rolling bearing can be provided.
  • a rolling bearing for a continuously variable transmission can be provided.
  • one and other rolling bearings may be a shell needle roller bearing 250 as shown in FIG.
  • Shell-type needle roller bearings are used in ABS pumps that accelerate quickly when starting, especially when used in support of air compressors in automobiles that suddenly accelerate or decelerate by switching electromagnetic clutches under conditions involving sudden acceleration and deceleration.
  • the rolling elements When used for support or when used for the large end of a connecting rod of a general-purpose engine, the rolling elements are likely to slip, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • one and other rolling bearings may be a solid needle roller bearing 260 as shown in FIG.
  • Solid needle roller bearings support transmissions that accelerate quickly during start-up, especially when used to support air compressors in automobiles that accelerate and decelerate suddenly by switching electromagnetic clutches under conditions involving sudden acceleration and deceleration.
  • slippage between contact elements is likely to occur, and early peeling due to hydrogen embrittlement may occur.
  • one and other rolling bearings may be a thrust needle roller bearing 270 as shown in FIG.
  • the thrust needle roller bearing is constantly slipped from the rolling wheel during operation due to the difference in peripheral speed between the inside and outside of the rolling element, and may cause early separation due to hydrogen embrittlement.
  • Thrust needle roller bearings may experience early peeling due to hydrogen embrittlement even under conditions involving slippage such as rapid acceleration and deceleration. According to the rolling bearing of one embodiment of the present invention, it is possible to provide the long-lasting thrust needle roller bearing 270 because early peeling due to hydrogen embrittlement can be suppressed even under such conditions.
  • one and other needle roller bearings may include a cage 253 as shown in FIGS.
  • Needle roller bearings with cages are used under idle conditions such as sudden acceleration / deceleration, especially when used as idler bearings for automobile transmissions that accelerate quickly at start-up, and as planetary pinion support bearings for CVT.
  • the rolling elements When used as a large-end bearing for a connecting rod of a two-wheeled engine or a general-purpose engine, the rolling elements are likely to slip and may cause early separation due to hydrogen embrittlement.
  • Example 1 In order to evaluate the mechanical characteristics of the race member and rolling element of the rolling bearing of the present invention when the bearing member is made of JIS standard SUJ2, the following test was performed. Hereinafter, the test procedure, test conditions, and test results of each test will be described. Although SUJ2 of this invention should just have a chemical component of JIS specification SUJ2, in this Example, SUJ2 which has a chemical component shown in Table 1 as an example was made into the test piece.
  • C carbon
  • Si silicon
  • Mn manganese
  • P phosphorus
  • S sulfur
  • Cr chromium
  • Mo molybdenum
  • Ni nickel
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • O oxygen
  • Indentation test A plurality of disk-shaped test pieces having a final surface finished to a mirror surface with a diamond paste having a diameter of 12 mm, a width of 2 mm, and a width of 1 ⁇ m were prepared. In the heat treatment, a plurality of test pieces were each hardened by heating for 180 minutes in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas at 850 ° C. for nitriding treatment. Thereafter, each test piece was tempered for 120 minutes at a plurality of tempering temperatures of 180 ° C. to 320 ° C., respectively.
  • the indentation became shallowest by tempering around 260 ° C. That is, it can be said that plastic deformation hardly occurs at a tempering temperature of about 260 ° C. below the maximum practical contact surface pressure acting between the contact elements between the raceway member of the rolling bearing and the rolling element.
  • plastic deformation is difficult if it is in the range of 240 ° C. or more and 300 ° C. or less, which is a tempering temperature at which the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less. Since atomic vacancies are generated by plastic deformation, that is, by interaction of dislocations, the resistance to hydrogen deformation is superior in resistance to plastic deformation. Therefore, it was found that the hydrogen embrittlement resistance was excellent in the range of 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
  • HRC Rockwell C scale
  • the HRC hardness in the range where the tempering temperature is 240 ° C. or higher and 300 ° C. or lower is HRC 61.2 or higher and HRC 63.3 or lower.
  • the surface nitridation concentration was measured by Electron Probe Micro Analyzer (EPMA). Specifically, the measurement was performed under the measurement conditions shown in Table 4. That is, using an EPMA-1600 manufactured by Shimadzu Corporation as the type of measuring instrument, measurement was performed at an acceleration voltage of 15 kV, a spot diameter of 2 ⁇ m, a measurement interval of 2 ⁇ m, and a measurement time of 1 sec (seconds).
  • a test piece having the same dimensions as the above (1) indentation test and heat-treated under the same conditions was cut so that the surface and the inside appeared in the cross section.
  • the cut specimen TP was embedded in a resin RE as shown in FIG. 24 and mirror polished. Subsequently, the polished surface was degreased. Thereafter, the nitrogen concentration distribution in the steel was measured by EPMA in the direction of the arrow in FIG. 24 (the direction toward the inside from the surface side TPS of the test piece). As a result, the nitrogen concentration distribution in the depth direction from the surface of the test piece corresponding to the rolling surface was measured.
  • Table 5 and FIG. 25 show the test results and show the relationship between the nitrogen concentration and the depth from the surface. Table 5 and FIG. 25 are prepared with some of the measured values for convenience.
  • the surface nitrogen concentration of this test piece was about 0.4% by mass.
  • the surface is a range from 0 to 0.01 mm in depth from the surface. Nitrogen concentration decreases with depth from the surface.
  • the nitridation concentration is about 0.2% by mass when the depth from the surface is 0.048 mm, becomes very low at 0.0097% by mass when the depth from the surface is 0.31 mm, and the depth from the surface is 0. It became substantially 0 at .41 mm or more.
  • the taper-shaped outer ring test piece 80 has a width W of 14 mm (tolerance +0, -0.01 mm), an outer diameter OD ⁇ 72 mm (tolerance +0, -0.01 mm), and an inner diameter ID1 ⁇ 51.19 mm (tolerance ⁇ 0. 025 mm), an inner diameter ID2 ⁇ of 67.12 mm (tolerance ⁇ 0.025 mm) on the side where the taper shape expands, and an opposing angle A between the taper shapes A59.3 ° (tolerance ⁇ 0.5 °).
  • grinding finishing was performed, and the inner raceway surface was superfinished to a surface roughness Rq (root mean square roughness) of 0.03 ⁇ m.
  • the heat treatment was performed by heating for 180 minutes in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas at 850 ° C., followed by nitriding treatment and quenching. Thereafter, in the examples, tempering was performed for 120 minutes at 260 ° C., which was the tempering temperature at which indentation was hardest in the above (1) indentation test. On the other hand, in a comparative example for comparison with the example, tempering was performed at 180 ° C., which is a standard tempering temperature, for 120 minutes.
  • the test was performed by combining tapered inner ring test piece 80 with inner ring 81 of angular ball bearing (JIS standard 7306B), thirteen steel balls 82, and cage 83.
  • the inner ring 81 and the steel ball 82 of the angular ball bearing are SUJ2 standard quenching and tempering products.
  • the water-mixed oil is 7 mass in ISO VG100 additive-free turbine oil (density 0.887 g / cm 3 , kinematic viscosity at 40 ° C. 100.9 mm 2 / s, kinematic viscosity at 100 ° C. 11.68 mm 2 / s). % (Tolerance ⁇ 0.01% by mass) of pure water.
  • the water-mixed oil After making the water-mixed oil, it was sealed with a thin film for food packaging so that water would not evaporate, and stirred with a stirrer for 2 hours or more. Thereafter, a test was conducted with the water-containing oil. 60 mL of water-mixed oil was injected. As shown in FIG. 27, because of the tapered shape, a water-mixed oil flows in the direction of arrow Y in the figure. The water-containing oil was circulated by connecting a water-containing oil inlet / outlet provided in a housing (not shown) with a nylon tube.
  • the calculated life L 10h of the taper-shaped outer ring test piece 80 alone is 2611 hours when converted into a two-cylinder model and calculated. However, the effect of slip was ignored. The separation was detected with a vibrometer. The test was conducted for 20 hours, and if it did not peel off during that time, it was replaced with a newly prepared water-mixed oil. The test for 20 hours and the exchange of water-containing oil were repeated until peeling occurred.
  • the test was performed for each of the Example and the Comparative Example. All peeling occurred on the taper-shaped outer ring test piece 80, and all of the peeling started from the inside of the surface layer.
  • the SUJ2 steel ball 82 is a standard quenching and tempering product, but no peeling occurred. This is probably because the steel ball 82 has a larger effective load volume than the tapered outer ring test piece 80.
  • Table 6 shows the test results, and shows L 10 , L 50 and Weibull slope (shape parameter) e obtained by applying the peeling life of the example and the comparative example to the 2-parameter Weibull distribution.
  • L 10 of the comparative example is 42.8 hours, was calculated life L 10h 1 to about 60 minutes of 2611 hours is.
  • the L 10 embodiment although not inferior to the calculated life L 10h and 560.3 hours, showed about 13 times longer life compared with the comparative example. From this, it was found that the examples had an effect of making it difficult to cause early peeling due to hydrogen embrittlement.
  • Example 2 In order to evaluate the mechanical characteristics of the rolling element when the rolling element of the rolling bearing according to the present invention conforming to JIS standard SUJ2 is not nitrided, test procedures, test conditions, and test results of each test will be described below. In addition, about the matter similar to said Example 1, description other than what is shown below is not repeated.
  • the SUJ2 constituting the rolling element of the rolling bearing of the present invention may have a chemical component of JIS standard SUJ2, but in this example, SUJ2 having the chemical components shown in Table 1 was used as a test piece as an example.
  • Indentation test A plurality of disk-shaped test pieces having a final surface finished to a mirror surface with a diamond paste having a diameter of 12 mm, a width of 2 mm, and a width of 1 ⁇ m were prepared. In the heat treatment, each of the plurality of test pieces was heated in an RX gas atmosphere at 850 ° C. for 80 minutes to perform quenching. Thereafter, each test piece was tempered for 120 minutes at a plurality of tempering temperatures of 180 ° C. to 350 ° C., respectively.
  • a SUJ2 standard rolling bearing steel ball having a diameter of 19.05 mm was pressed against the flat portion of the width surface of each test piece with a load of 1.97 kN with a maximum contact surface pressure of 3.8 GPa by elastic hertz contact calculation, and held for 10 seconds. Then, the depth of the indentation formed on the test piece was measured by unloading.
  • the SUJ2 Young's modulus and Poisson's ratio were 204 GPa and 0.3 which were measured values and did not depend on the tempering temperature.
  • the Young's modulus and Poisson's ratio of SUJ2 standard rolling bearing steel balls were also 204 GPa and 0.3. Table 7 and FIG. 28 show the test results and show the relationship between the tempering temperature and the indentation depth.
  • the indentation became shallowest by tempering around 260 ° C. That is, it can be said that plastic deformation hardly occurs at a tempering temperature of about 260 ° C. below the maximum practical contact surface pressure acting between the contact elements between the raceway member of the rolling bearing and the rolling element.
  • plastic deformation is difficult if it is in the range of 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, which is the tempering temperature at which the indentation depth is 0.2 ⁇ m or less. Since atomic vacancies are generated by plastic deformation, that is, by interaction of dislocations, the resistance to hydrogen deformation is superior in resistance to plastic deformation. Therefore, it was found that the hydrogen embrittlement resistance was excellent in the range of 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower.
  • the HRC hardness in the range where the tempering temperature is 240 ° C. or more and 280 ° C. or less is HRC 57.0 or more and HRC 58.9 or less.
  • Example 2 Similarly to Example 1, referring to FIG. 27, the test was performed by combining tapered outer ring test piece 80 with inner ring 81 of angular ball bearing (JIS standard 7306B), 13 steel balls 82 and cage 83. It was. Using these, the same test as in Example 1 was performed. In this example, 5% by mass (tolerance ⁇ 0.01% by mass) of pure water was mixed to prepare a water-mixed oil. Except for this, the test was performed under the same conditions as in Example 1.
  • JIS standard 7306B angular ball bearing
  • Table 9 shows the test results, and shows L 10 , L 50 and Weibull slope (shape parameter) e obtained by applying the peeling life of the present example and the comparative example to the 2-parameter Weibull distribution.
  • L 10 of the comparative example is 33.7 hours, was calculated life L 10h 1 to about 100 minutes of 2611 hours is. In contrast, L 10 of the present embodiment, although it did not reach the calculated life L 10h and 517.3 hours, was about 15 times longer life compared with the comparative example. From this, it was found that this example had an effect of making it difficult to cause early peeling due to hydrogen embrittlement.
  • Example 1 Example 1
  • Example 2 Example 2 having a chemical component in the range specified in JIS standard SUJ2.
  • Example 3 In order to evaluate the mechanical characteristics of the race member and rolling element of the rolling bearing of the present invention when the bearing member is made of JIS standard SUJ3, the following test was performed. Hereinafter, the test procedure, test conditions, and test results of each test will be described. Although SUJ3 of this invention should just have a chemical component of JIS specification SUJ3, in this Example, SUJ3 which has a chemical component shown in Table 10 as an example was used as the test piece.
  • C carbon
  • Si silicon
  • Mn manganese
  • P phosphorus
  • S sulfur
  • Cr chromium
  • Mo molybdenum
  • Ni nickel
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • O oxygen
  • Indentation test A plurality of disk-shaped test pieces having a final surface finished to a mirror surface with a diamond paste having a diameter of 12 mm, a width of 2 mm, and a width of 1 ⁇ m were prepared.
  • each of the plurality of test pieces was subjected to nitriding treatment by quenching in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas at 850 ° C. for 180 minutes, followed by quenching. Thereafter, each test piece was tempered for 120 minutes at a plurality of tempering temperatures of 180 ° C. to 340 ° C., respectively.
  • the indentation became shallowest by tempering around 300 ° C. That is, it can be said that plastic deformation hardly occurs at a tempering temperature of about 300 ° C. below the practical maximum contact surface pressure acting between the contact elements between the raceway member of the rolling bearing and the rolling element.
  • plastic deformation is difficult if it is in the range of 280 ° C. to 320 ° C., which is the tempering temperature at which the indentation depth is 0.1 ⁇ m or less. Since atomic vacancies are generated by plastic deformation, that is, by interaction of dislocations, the resistance to hydrogen deformation is superior in resistance to plastic deformation. Therefore, it was found that the hydrogen embrittlement resistance was excellent in the range of 280 ° C to 320 ° C.
  • the HRC hardness in the range where the tempering temperature is 280 ° C. or higher and 320 ° C. or lower is HRC 60.5 or higher and HRC 62.1 or lower.
  • Table 13 and FIG. 32 show the test results and show the relationship between the nitrogen concentration and the depth from the surface. Note that Table 13 and FIG. 32 are created with some of the measured values for convenience.
  • the surface nitrogen concentration of this test piece was about 0.4 mass%.
  • the surface is a range from 0 to 0.01 mm in depth from the surface.
  • the nitrogen concentration is about 0.1% by mass when the depth from the surface is about 0.05 mm, and is very small at 0.0097% by mass when the depth from the surface is 0.37 mm. It became substantially 0 at 0.41 mm or more.
  • (4) Rolling fatigue test in water-mixed oil Similar to Example 1, a rolling fatigue test in water-mixed oil was performed. However, the heat treatment is different from Example 1.
  • Example 2 a tapered outer ring test piece 80 shown in FIG.
  • the heat treatment was performed by heating for 180 minutes in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas at 850 ° C., followed by nitriding treatment and quenching. Thereafter, in this example, tempering was performed for 120 minutes at 300 ° C., which is the tempering temperature at which indentation was most difficult in the above (1) indentation test. On the other hand, in a comparative example for comparison with the present example, tempering was performed at 180 ° C., which is a standard tempering temperature, for 120 minutes.
  • Example 2 Similarly to Example 1, referring to FIG. 27, the test was performed by combining tapered outer ring test piece 80 with inner ring 81 of angular ball bearing (JIS standard 7306B), 13 steel balls 82 and cage 83. It was. Using these, tests were performed under the same conditions as in Example 1.
  • JIS standard 7306B angular ball bearing
  • L 10 of the comparative example is 43.7 hours, was calculated life L 10h 1 to about 60 minutes of 2611 hours is.
  • L 10 of the present embodiment although it did not reach the calculated life L 10h and 725.1 hours, showed about 16 times longer life compared with the comparative example. From this, it was found that this example had an effect of making it difficult to cause early peeling due to hydrogen embrittlement.
  • the present invention can be applied particularly advantageously to rolling bearings and methods of manufacturing rolling bearings.

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Abstract

 転がり軸受は、円環状の軌道を有する外輪(11)および内輪(12)と、外輪(11)および内輪(12)に接触し円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の玉(13)とを備えている。外輪(11)、内輪(12)および玉(13)のうち少なくとも1つの軸受部材はJIS規格SUJ2からなっている。軸受部材は焼入れされている。軸受部材は窒化処理された転走面(11A,12A,13A)を有している。軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。転走面(11A,12A,13A)のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる転がり軸受を得ることができる。

Description

転がり軸受および転がり軸受の製造方法
 本発明は、転がり軸受および転がり軸受の製造方法に関するものである。
 水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などで転がり軸受が使用されると、水または潤滑剤が分解して発生した水素が軌道部材および転動体の鋼中に侵入することにより早期はく離が起きることがある。水素は鋼の疲労強度を著しく低下させるため、軌道部材および転動体の接触要素間が油膜で分断される弾性流体潤滑と考えられる条件でも、接触要素の交番せん断応力が最大になる転がり表層内部に亀裂が発生することがある。この亀裂が伝播して早期はく離に至ることがある。今後、コンパクト化や省エネ化に対応するため、水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下など転がり軸受の使用条件はますます厳しくなる傾向にある。そのため、耐水素脆性に優れた転がり軸受が必要になると予想される。
 転がり軸受の耐水素脆性を向上させる従来技術として、たとえば特開2000-282178号公報(特許文献1)には、鉄鋼材料中のCr(クロム)含有率を所定の値にして不動態膜であるクロム酸化膜を所定の厚さで形成することにより、鉄鋼材料中への水素の侵入を抑制することが開示されている。
 また、鋼の強化のために窒化処理が有効であることが知られている。たとえば、論文「鋼中窒素濃度を正確に管理した浸炭窒化SUJ2鋼の人工痕付与による圧痕起点型はく離寿命評価」(非特許文献1)には、窒素濃度を正確に管理した鋼の圧痕起点型はく離寿命評価が開示されている。
特開2000-282178号公報
大木ら、「鋼中窒素濃度を正確に管理した浸炭窒化SUJ2鋼の人工痕付与による圧痕起点型はく離寿命評価」、鉄と鋼、2009年10月、Vol.95、No.10、pp.695-703
 上記公報では、Cr含有率を所定の値にするために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はく離が起きることがある。また、不動態膜には、水素の拡散を遅くする効果があるが、発生した水素が鋼表面に吸着するのを促進する効果もある。したがって、間欠的に使われる転がり軸受の場合には、停止時に水素が散逸するため、不動態膜によって鋼中への水素の侵入を遅らせることは、早期はく離の抑制に有効と考えられる。しかしながら、連続して使われる転がり軸受の場合には、不動態膜が多くの水素を吸着するため、鋼中に侵入する水素量が増すので、早期はく離が発生する可能性が高くなる。今後、無人で連続稼動される転がり軸受が増えることが予想される。従来技術では、特にそのような用途に対して早期はく離の抑制が不十分である。
 また、Crの含有率を所定の値にした特殊鋼材は、コストが高くなるという問題がある。また、Crの含有率を所定の値にした特殊鋼材は、海外で調達することが困難であるという問題がある。
 また、上記論文では、耐水素脆性については検討されていないため、対水素脆性を向上させることはできない。
 また、軸受の発熱は、軸の熱膨張をもたらし、加工精度悪化の原因の1つとなる。たとえばマシニングセンタなどの工作機械において高速回転で使用される工作機械主軸用転がり軸受では、高速回転時の発熱を避けるため低トルク化することが重要である。このため、工作機械主軸用転がり軸受は、発熱の原因となる軸受の摩擦トルクを低減するため潤滑油量を極限まで少なくしている。そのため、十分な潤滑油が供給される場合と比較して、油膜厚さが減少するので、すべりによる潤滑油のせん断応力が大きくなることから、水素が発生しやすくなると推定される。また、工作機械主軸用転がり軸受には、特にアンギュラ玉軸受が多用されている。アンギュラ玉軸受では、転動体(玉)と軌道部材(軌道輪)との間には必ずすべりが生じている。さらに、実際の使用においては、軌道部材および転動体へのクーラントの浸入が避けられない。水溶性クーラントの場合、クーラントの進入は、水が混入することに他ならない。したがって、工作機械主軸用転がり軸受では、水素が鋼中に侵入することにより早期はく離が発生しやすい。
 本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる転がり軸受を提供することである。
 本発明者は、鋭意検討した結果、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面の窒化処理および軸受部材の焼戻温度の最適化によって、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることにより、転がり軸受の耐水素脆性が向上することを見出した。本発明者は、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材として、素材のコストと調達性を鑑み、転がり軸受に最もよく用いられる高炭素クロム軸受鋼SUJ2(JIS規格)を選択した。
 本発明者は、軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入した後、耐水素脆性を向上するために焼戻温度を最適化した。軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなる。本発明者は、軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで軸受部材の耐水素脆性が向上することを見出した。
 焼戻温度の最適化の根拠は、水素脆化機構として有力な水素助長ひずみ誘起空孔理論に基づいている。塑性変形により原子空孔が増加するが、水素が関与すると原子空孔密度の増大を助長することを系統だった実験によって見出したことがこの理論の根拠となっている。本発明者は、この理論に着目し、焼戻温度の最適化によって耐水素脆性が向上することを見出した。
 本発明の一の転がり軸受は、円環状の軌道を有する軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体とを備えている。軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ2からなっている。軸受部材は焼入れされている。軸受部材は窒化処理された転走面を有している。軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である。
 軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなる。軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 また、塑性変形により原子空孔密度は増大する。圧痕深さによって塑性変形しにくさが示される。つまり圧痕深さが小さければ塑性変形しにくいといえる。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上300℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 また、焼戻温度240℃以上300℃以下の範囲における軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC61.2以上HRC63.3以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面を有する軸受部材に焼戻温度240℃以上300℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の一の転がり軸受において好ましくは、転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 転走面の表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。転走面の表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。よって、転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 上記の一の転がり軸受において好ましくは、本発明者は転動体として、生産性を鑑み、窒化処理されていないJIS規格SUJ2を選択した。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上280℃以下で焼戻処理を施せば、転動体に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより転動体に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。したがって、焼戻温度を240℃以上280℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の一の転がり軸受において好ましくは、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下である。焼戻温度240以上280以下の範囲における転動体全体のロックウェルCスケール硬さは、HRC57.0以上HRC58.9以下である。
 上記の一の転がり軸受において好ましくは、転動体がセラミックスを含む材質よりなっている。本発明の転がり軸受によれば、転動体が水素脆性を示さないセラミックスを含む材質よりなっているため、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の一の転がり軸受において好ましくは、転動体を保持するための保持器をさらに備え、保持器が金属を含む材質よりなっている。本発明の転がり軸受によれば、通電が起きる条件下では、金属保持器の方が樹脂保持器よりも水素脆性起因の早期はく離が起きにくいので、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 本発明の一の転がり軸受の製造方法によれば、円環状の軌道を有する軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体とを備え、以下の工程を有している。軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ2の材質からなるように準備する。軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入れする。焼入れられた軸受部材を240℃以上300℃以下で焼戻しする。
 軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入れすることにより軸受部材が塑性変形しにくくする。軸受部材の転走面に窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 焼入れられた軸受部材を240℃以上300℃以下で焼戻しすることにより、軸受部材を塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の一の転がり軸受の製造方法において好ましくは、窒化処理は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。これにより、軸受部材の転走面に十分な窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性を向上することができる。
 また、本発明は軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ3からなっていてもよい。
 本発明者は、鋭意検討した結果、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面の窒化処理および軸受部材の焼戻温度の最適化によって、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることにより、転がり軸受の耐水素脆性が向上することを見出した。本発明者は、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材として、素材のコストを鑑み、転がり軸受によく用いられる高炭素クロム軸受鋼SUJ3(JIS規格)を選択した。
 本発明者は、軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入した後、耐水素脆性を向上するために焼戻温度を最適化した。軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなる。本発明者は、軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで軸受部材の耐水素脆性が向上することを見出した。
 焼戻温度の最適化の根拠は、水素脆化機構として有力な水素助長ひずみ誘起空孔理論に基づいている。塑性変形により原子空孔が増加するが、水素が関与すると原子空孔密度の増大を助長することを系統だった実験によって見出したことがこの理論の根拠となっている。本発明者は、この理論に着目し、焼戻温度の最適化によって耐水素脆性が向上することを見出した。
 本発明の他の転がり軸受は、円環状の軌道を有する軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体とを備えている。軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ3からなっている。軸受部材は焼入れされている。軸受部材は窒化処理された転走面を有している。軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下である。転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC60.5以上HRC62.1以下である。
 軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって、軸受部材が塑性変形しにくくなる。軸受部材の転走面に窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 また、塑性変形により原子空孔密度は増大する。圧痕深さによって塑性変形しにくさが示される。つまり圧痕深さが小さければ塑性変形しにくいといえる。圧痕深さは、目安として0.1μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、280℃以上320℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下となることがわかった。
 また、焼戻温度280℃以上320℃以下の範囲における軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC60.5以上HRC62.1以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面を有する軸受部材に焼戻温度280℃以上320℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 転走面の表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。転走面の表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。よって、転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、本発明者は転動体として、素材のコストと調達性を鑑み、高炭素クロム軸受鋼SUJ2(JIS規格)を選択した。本発明者は、SUJ2からなる転動体の転走面に窒化処理を施して焼入した後、耐水素脆性を向上するために焼戻温度を最適化した。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転動体は、JIS規格SUJ2からなっている。転動体は焼入れされている。転動体は窒化処理された転走面を有している。転動体に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより転動体に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である。
 圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上300℃以下で焼戻処理を施せば、転動体に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより転動体に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 また、焼戻温度240℃以上300℃以下の範囲における転動体の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC61.2以上HRC63.3以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面を有する転動体に焼戻温度240℃以上300℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転動体の転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 転動体の転走面の表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。転動体の転走面の表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。よって、転動体の転走面の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、本発明者は転動体として、生産性を鑑み、窒化処理されていないJIS規格SUJ2を選択した。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上280℃以下で焼戻処理を施せば、転動体に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより転動体に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。したがって、焼戻温度を240℃以上280℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下である。焼戻温度240以上280以下の範囲における転動体全体のロックウェルCスケール硬さは、HRC57.0以上HRC58.9以下である。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転動体がセラミックスを含む材質よりなっている。本発明の転がり軸受によれば、転動体が水素脆性を示さないセラミックスを含む材質よりなっているため、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の他の転がり軸受において好ましくは、転動体を保持するための保持器をさらに備え、保持器が金属を含む材質よりなっている。本発明の転がり軸受によれば、通電が起きる条件下では、金属保持器の方が樹脂保持器よりも水素脆性起因の早期はく離が起きにくいので、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 本発明の他の転がり軸受の製造方法によれば、円環状の軌道を有する軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体とを備え、以下の工程を有している。軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ3の材質からなるように準備する。軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入れする。焼入れられた軸受部材を280℃以上320℃以下で焼戻しする。
 軸受部材の転走面に窒化処理を施して焼入れすることにより軸受部材が塑性変形しにくくする。軸受部材の転走面に窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 焼入れられた軸受部材を280℃以上320℃以下で焼戻しすることにより、軸受部材を塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の他の転がり軸受の製造方法において好ましくは、窒化処理は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。これにより、軸受部材の転走面に十分な窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性を向上することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、モータの主軸と、主軸の外周面に対向するように配置されるハウジングとをさらに備え、主軸をハウジングに対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なモータ用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、工作機械の主軸と、主軸の外周面に対向するように配置されるハウジングとをさらに備え、主軸をハウジングに対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な工作機械主軸用転がり軸受を提供することができる。また、高速回転時の発熱の原因となる軸受の摩擦トルクを低減するため潤滑油の油膜厚さを減少させた使用条件下においても長寿命な工作機械主軸用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、車輪の回転側部材と、回転側部材の外周面に対向するように配置される固定側部材とをさらに備え、回転側部材を固定側部材に対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な車輪用転がり軸受を提供することができる。また、軸受が振動する条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命な車輪用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、オルタネータの主軸と、主軸の外周面に対向するように配置されるハウジングとをさらに備え、主軸をハウジングに対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。特に急加減速条件下で接触要素間にすべりが生じる影響により水素脆性起因の早期はく離が起きやすい使用条件下において、水素脆性起因の早期はく離を抑制することにより長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、主軸と、主軸の外周面に対向するように配置されるプーリ本体とをさらに備え、主軸をプーリ本体に対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なプーリ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なプーリ用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、カーエアコン電磁クラッチプーリと、カーエアコン電磁クラッチプーリの内周面に対向するように配置されるプーリ用軸受支持部材とをさらに備え、カーエアコン電磁クラッチプーリをプーリ用軸受支持部材に対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、無段変速機のプーリ軸と、プーリ軸の外周面に対向するように配置されるハウジングとをさらに備え、プーリ軸をハウジングに対して回転可能に支持する。
 本発明の転がり軸受によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な無段変速機用転がり軸受を提供することができる。また、軸受のアキシャルすきまを抑えるために軸受内外輪の溝曲率が小さく設定されたことにより軸受運転時の差動すべりが大きくなる条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命な無段変速機用転がり軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、転がり軸受は、シェル形針状ころ軸受である。シェル形針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いABS(Antilock Brake System)ポンプの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 本発明の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なシェル形針状ころ軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、転がり軸受は、ソリッド形針状ころ軸受である。ソリッド形針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いトランスミッションの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、接触要素間にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 本発明の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なソリッド形針状ころ軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、転がり軸受は、スラスト針状ころ軸受である。スラスト針状ころ軸受は、転動体内外の周速差により、運転中は絶えず転動輪との間にすべりが生じており、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。スラスト針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下でも水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なスラスト針状ころ軸受を提供することができる。
 上記の一および他の転がり軸受において好ましくは、転がり軸受は、保持器を含んでいる。保持器付き針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、始動時の加速が速い自動車のトランスミッションのアイドラー軸受として用いられる場合、CVT(Continuously Variable Transmission)の遊星ピニオン支持軸受として用いられる場合、二輪エンジンや汎用エンジンのコンロッドの大端用軸受として用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命な保持器付き針状ころ軸受を提供することができる。
 以上説明したように、本発明の転がり軸受および転がり軸受の製造方法によれば、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
本発明の一実施の形態における転がり軸受を備えたモータの構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。 図2の要部を拡大して示した概略部分断面図である。 本発明の一実施の形態における転がり軸受の製造方法の概略を示す図である。 本発明の一実施の形態における転がり軸受の製造方法に含まれる熱処理工程を説明するための図である。 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受を備えた工作機械の主軸周辺の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受としての円筒ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受としての少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受を備えた潤滑装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受としての別の少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受を備えた潤滑装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施の形態における車輪用転がり軸受を備えた車輪の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における車輪用転がり軸受としての複列アンギュラ玉軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるオルタネータ用転がり軸受を備えたオルタネータの構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるプーリ用転がり軸受を備えたプーリの構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受を備えたカーエアコン電磁クラッチプーリ機構付きコンプレッサの構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における無段変速機用転がり軸受を備えた無断変速機の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるシェル形針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるソリッド形針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における金属材料製保持器付き針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における高分子材料製保持器付き針状ころ軸受の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施例1の圧痕付け試験における焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す図である。 本発明の実施例1のHRC硬さ試験における焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す図である。 本発明の実施例1の表面窒化濃度測定試験における試験片が樹脂に埋め込まれた状態を示す模式図である。 本発明の実施例1の表面窒化濃度測定試験における表面からの深さと窒素濃度との関係を示す図である。 本発明の実施例1の水混入油中での転がり疲労試験におけるテーパ形状外輪試験片を示す概略側面図である。 本発明の実施例1の水混入油中での転がり疲労試験におけるテーパ形状外輪試験片にアンギュラ玉軸受の内輪と鋼球とを組み合わせた状態を示す概略断面図である。 本発明の実施例2の圧痕付け試験における焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す図である。 本発明の実施例2のHRC硬さ試験における焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す図である。 本発明の実施例3の圧痕付け試験における焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す図である。 本発明の実施例3のHRC硬さ試験における焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す図である。 本発明の実施例3の表面窒化濃度測定試験における表面からの深さと窒素濃度との関係を示す図である。
 以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
 まず、本発明の一実施の形態における転がり軸受を備えたモータの構成について説明する。
 図1を参照して、本発明の一実施の形態におけるモータ90は、円盤状の形状を有し、コイルを備えたロータ91と、ロータ91を取り囲むように配置されたフレーム(ハウジング)93と、ロータ91の中心(回転軸)を含む部位に接続されるとともにフレーム93を貫通し、ロータ91と一体に軸まわりに回転可能に構成された主軸92とを備えている。そして、主軸92の外周面92Aと、フレーム93において主軸92の外周面92Aに対向する部分との間には、モータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が嵌め込まれている。すなわち、グリース封入深溝玉軸受1は、モータ90の主軸92を、主軸92の外周面92Aに対向するように配置されるフレーム93に対して回転自在に支持するモータ用転がり軸受である。
 さらに、モータ90は、フレーム93の内部において、ロータ91の外周面に対向するようにフレーム93に対して固定して配置された磁石を含むステータ96と、ロータ91において、ロータ91から見て主軸92がフレーム93の外部に突出する側とは反対側の部位に接続され、ロータ91と一体に回転可能に構成された整流子94と、整流子94に接触するようにフレーム93に対して固定して配置されたブラシ95とを備えている。
 次に、上記グリース封入深溝玉軸受1について説明する。
 図2および図3を参照して、グリース封入深溝玉軸受1は、第1軌道部材としての外輪11と、第2軌道部材としての内輪12と、複数の転動体としての玉13と、保持器14と、シール部材15とを備えている。外輪11の内周面には、円環状の第1転走面としての外輪転走面11Aが形成されている。内輪12の外周面には、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、複数の玉13には、転動体転走面としての玉転走面13A(玉13の表面)が形成されている。そして、当該玉13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々に玉転走面13Aにおいて接触し、円環状の保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。
 1対のシール部材15は、外輪11および内輪12に挟まれる空間、より具体的には外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aに挟まれる空間である軌道空間を閉じるように、外輪11と内輪12との間において、外輪11および内輪12の幅方向の両端部のそれぞれに配置されている。以上の構成により、グリース封入深溝玉軸受1の外輪11および内輪12は、互いに相対的に回転可能となっている。また、上記軌道空間には、グリース組成物16が封入されている。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受では、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ2からなっている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、焼入れされている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有している。窒化処理された領域NRは、外輪11、内輪12および転動体としての玉13の表面から内側に向かって形成されている。なお、以降の図では窒化処理された領域NRは図示されていないが、同様に外輪11、内輪12および転動体としての玉13の表面から内側に向かって形成されている。
 軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となっている。その軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下となっている。
 また、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面11A、12A、13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下となっている。
 また、転動体としての玉13は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2が選択されてもよい。この場合、玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となっている。
 また、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下となっている。
 また、転動体としての玉13は、セラミックスを含む材質よりなることが好ましい。セラミックスとしては、窒化珪素やサイアロンなどが適用され得る。
 セラミックスがサイアロンの1つであるβサイアロンを主成分とする焼結体である場合には、低圧(たとえば1MPa以下)の圧力下で焼結されるため、10MPa以上の圧力下で加圧焼結する窒化けい素を主成分とする焼結体よりも低コストで製造できる。
 βサイアロンを主成分とする焼結体は、βサイアロンが主成分であり、残部が不純物からなる焼結体である。βサイアロンは、Si6-ZALZ8-Zの組成式で表され、Zが0.1≦Z≦3.5の範囲を満たすように構成されている。不純物は、原料に由来するもの、または製造工程において混入するものを含み、不可避的不純物も含む。焼結助剤としては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも1種類以上を採用することができる。焼結助剤は、焼結体のうち20質量%以下とすることが望ましい。
 また、転動体としての玉13を保持するための保持器14は、金属を含む材質よりなることが好ましい。
 次に、モータ90の動作について説明する。図1を参照して、図示しない電源から配線を介してブラシ95に供給された電流は、整流子94を介してロータ91のコイルを流れる。このとき、ロータ91のコイルを流れる電流と、磁石を含むステータ96により形成される磁界とにより生じる電磁力により、ロータ91は主軸92の軸まわりに、フレーム93に対して回転する。さらに、ロータ91が所定の角度回転すると、整流子94およびブラシ95のはたらきにより、ロータ91のコイルを流れる電流の向きが逆になり、さらにロータ91が回転する。これが繰り返されることにより、ロータ91はハウジングに対して連続的に回転し、当該回転は主軸92により外部に取り出される。
 次に、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法について説明する。
 図4を参照して、まず工程(S100)において、JIS規格SUJ2から構成される鋼材を準備する鋼材準備工程が実施される。具体的には、たとえばJIS規格SUJ2から構成される棒鋼や鋼線などが準備される。
 次に工程(S200)において、上記鋼材を成形することにより、モータ用転がり軸受の軸受部材の概略形状に成形された鋼製部材を作製する成形工程が実施される。具体的には、たとえば上記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2および図3に示される外輪11、内輪12、玉13などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。上記工程(S100)および(S200)は、モータ用転がり軸受の軸受部材の概略形状に成形された鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程を構成する。
 次に、工程(S300)において、鋼製部材に対して、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されることにより、当該鋼製部材が焼入硬化される焼入硬化工程が実施される。その後、工程(S400)において、焼入硬化された鋼製部材が、240℃以上300℃以下の温度域に加熱されて焼戻される焼戻工程が実施される。上記工程(S300)および(S400)は、鋼製部材が熱処理される熱処理工程を構成する。この熱処理工程の詳細については後述する。
 次に工程(S500)において、仕上げ工程が実施される。具体的には、熱処理工程が実施された鋼製部材に対して研削加工などの仕上げ加工が実施されることにより、外輪11、内輪12、玉13などが仕上げられる。これにより、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法が完了し、モータ用転がり軸受の軸受部材としての外輪11、内輪12、玉13などが完成する。
 さらに、工程(S600)において、組立て工程が実施される。具体的には、工程(S100)~(S500)において作製された外輪11、内輪12、玉13と、別途準備された保持器14などとが組合わされて、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が組立てられる。これにより、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法が完了し、モータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が完成する。
 次に、熱処理工程の詳細について説明する。図5において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図5において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。
 図5を参照して、工程(S200)において作製された鋼製部材は、まず、A1点以上の温度である温度T1に加熱され、時間t1だけ保持される。このとき、鋼製部材は、たとえばRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中において加熱される。これにより、軸受部材の転走面となる鋼製部材の表面に窒化処理が施される。その後、鋼製部材が、たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されて、焼入が完了する。以上の手順により、焼入硬化工程が完了する。
 さらに、焼入硬化された鋼製部材がA1点以下の温度である温度T2に加熱され、t2だけ保持された後、たとえば室温まで空冷(放冷)されることにより焼戻工程が実施される。以上の工程により、本発明の一実施の形態における熱処理工程が完了する。
 ここで、温度T1は、たとえば850℃の温度である。一方、時間t1は、たとえば180分間である。
 また、温度T2は、たとえば240℃以上300℃以下の温度である。一方、時間t2は、たとえば120分間である。
 ここで、A1点とは、鋼を加熱するときに、鋼の組織がフェライトからオーステナイトへ変態を開始する温度に相当する点を示す。また、MS点とは、オーステナイト化した鋼を冷却するときに、鋼の組織がマルテンサイトへ変態を開始する温度に相当する点を示す。
 上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法では、鋼製部材準備工程において、素材のコストと調達性を鑑みてJIS規格SUJ2からなる鋼製部材が準備される。そして、焼入硬化工程において、窒化処理として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焼入が施された上で、焼戻工程において鋼製部材が240℃以上300℃以下に加熱されて焼戻が実施される。その結果、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法によれば、モータ用転がり軸受の軸受部材を構成する鋼において、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。
 転動体は生産性を鑑みて、窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなっていてもよい。続いて、窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなる転動体を有するモータ用転がり軸受の製造方法について説明する。
 図4を参照して、まず工程(S100)において、JIS規格SUJ2から構成される鋼材を準備する鋼材準備工程が実施される。具体的には、たとえばJIS規格SUJ2から構成される棒鋼や鋼線などが準備される。
 次に工程(S200)において、上記鋼材を成形することにより、モータ用転がり軸受の転動体の概略形状に成形された鋼製部材を作製する成形工程が実施される。具体的には、たとえば上記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2および図3に示される玉13の概略形状に成形された鋼製部材が作製される。上記工程(S100)および(S200)は、モータ用転がり軸受の軸受部材の概略形状に成形された鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程を構成する。
 次に、工程(S300)において、鋼製部材に対して、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されることにより、当該鋼製部材が焼入硬化される焼入硬化工程が実施される。その後、工程(S400)において、焼入硬化された鋼製部材が、240℃以上280℃以下の温度域に加熱されて焼戻される焼戻工程が実施される。上記工程(S300)および(S400)は、鋼製部材が熱処理される熱処理工程を構成する。この熱処理工程の詳細については後述する。
 次に工程(S500)において、仕上げ工程が実施される。具体的には、熱処理工程が実施された鋼製部材に対して研削加工などの仕上げ加工が実施されることにより、玉13が仕上げられる。これにより、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の玉13が完成する。
 さらに、工程(S600)において、組立て工程が実施される。具体的には、工程(S100)~(S500)において作製された玉13と、別途準備された外輪11、内輪12、保持器14などとが組合わされて、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が組立てられる。これにより、本発明の一実施の形態における窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなる転動体を有するモータ用転がり軸受の製造方法が完了し、モータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が完成する。
 次に、熱処理工程の詳細について説明する。図5において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図5において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。
 図5を参照して、工程(S200)において作製された鋼製部材は、まず、A1点以上の温度である温度T1に加熱され、時間t1だけ保持される。このとき、鋼製部材は、たとえばRXガス雰囲気中において加熱される。その後、鋼製部材が、たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されて、ずぶ焼入が完了する。以上の手順により、焼入硬化工程が完了する。
 さらに、焼入硬化された鋼製部材がA1点以下の温度である温度T2に加熱され、t2だけ保持された後、たとえば室温まで空冷(放冷)されることにより焼戻工程が実施される。以上の工程により、本発明の一実施の形態における熱処理工程が完了する。
 ここで、温度T1は、たとえば850℃の温度である。一方、時間t1は、たとえば80分間である。
 また、温度T2は、たとえば240℃以上280℃以下の温度である。一方、時間t2は、たとえば120分間である。
 なお、上記では、本発明の一実施の形態の転がり軸受の一例としてグリース深溝玉軸受について説明した。また、本発明の一実施の形態の転がり軸受が適用される装置の一例として、モータについて説明した。本発明の一実施の形態の転がり軸受は、上記に限定されず、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受などであってもよい。また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、工作機械主軸用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例としてアンギュラ玉軸受および円筒ころ軸受について説明し、これらを備えた工作機械の構成について説明する。
 図6を参照して、本発明の一実施の形態における工作機械100は、円筒状の形状を有する主軸101と、主軸101の外周面を取り囲むハウジング102と、外輪の外周面がハウジングの内壁102Aに接触するとともに、内輪の内周面が主軸101の外周面101Aに接触するように、主軸101とハウジング102との間に嵌め込まれて配置された工作機械主軸用転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受10(フロント軸受)および円筒ころ軸受20(リア軸受)を備えている。これにより、主軸101は、ハウジング102に対して軸まわりに回転自在に支持されている。
 また、主軸101には、外周面101Aの一部を取り囲むようにモータロータ103Bが設置されており、ハウジング102の内壁102Aには、モータロータ103Bに対向する位置にモータステータ103Aが設置されている。このモータステータ103Aおよびモータロータ103Bは、モータ103(ビルトインモータ)を構成している。これにより、主軸101は、モータ103の動力によって、ハウジング102に対して相対的に回転可能となっている。
 すなわち、アンギュラ玉軸受10および円筒ころ軸受20は、主軸101が回転することにより被加工物を加工する工作機械100において、回転駆動される主軸101を、主軸101に隣接して配置される部材であるハウジング102に対して回転自在に支持する工作機械主軸用転がり軸受である。
 次に、上記アンギュラ玉軸受10について説明する。
 図7を参照して、アンギュラ玉軸受10は、工作機械主軸用転がり軸受の軸受部材である第1軌道部材としての外輪11と、第2軌道部材としての内輪12と、複数の転動体としての玉13と、保持器14とを備えている。外輪11には、円環状の第1転走面としての外輪転走面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、複数の玉13には、転動体転走面としての玉転走面13A(玉13の表面)が形成されている。そして、当該玉13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々に玉転走面13Aにおいて接触し、円環状の保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪11と内輪12とは互いに相対的に回転可能となっている。
 ここで、アンギュラ玉軸受10においては、玉13と外輪11との接触点と、玉13と内輪12との接触点とを結ぶ直線は、ラジアル方向(アンギュラ玉軸受10の回転軸に垂直な方向)に対して角度をなしている。そのため、ラジアル方向の荷重が負荷されると、アキシャル方向(アンギュラ玉軸受10の回転軸の方向)への分力が生じる。図6を参照して、本発明の一実施の形態の工作機械100では、前方側(主軸101の先端101B側)に同じ向きのアンギュラ玉軸受10を2つ配置するとともに、後方側(モータロータ103B側)には、前方側とは逆向きのアンギュラ玉軸受10を2つ配置することにより、当該分力を相殺している。
 次に、上記円筒ころ軸受20について説明する。
 図8を参照して、円筒ころ軸受20は、基本的には上述のアンギュラ玉軸受10と同様の構成を備えており、同様の効果を有している。しかし、円筒ころ軸受20は、軌道部材および転動体の構成において、アンギュラ玉軸受10とは異なっている。
 すなわち、円筒ころ軸受20は、工作機械主軸用転がり軸受の軸受部材である第1軌道部材としての外輪11と、第2軌道部材としての内輪12と、複数の転動体としての円筒ころ23と、保持器14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、複数の円筒ころ23には、転動体転走面としてのころ転走面23A(円筒ころ23の外周面)が形成されている。そして、当該円筒ころ23は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々にころ転走面23Aにおいて接触し、円環状の保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪11と内輪12とは互いに相対的に回転可能となっている。
 次に、工作機械100の動作について説明する。図6を参照して、モータ103のモータステータ103Aに図示しない電源から電力が供給されることにより、モータロータ103Bを軸まわりに回転させる駆動力が発生する。これにより、ハウジング102に対してアンギュラ玉軸受10および円筒ころ軸受20により回転自在に支持されている主軸101は、モータロータ103Bとともにハウジング102に対して相対的に回転する。このように、主軸101が回転することにより、主軸101の先端101Bに取り付けられた図示しない工具が被加工物を切削、研削等して、被加工物を加工することができる。
 本発明の一実施の形態における工作機械主軸用転がり軸受の製造方法は、上記モータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図7および図8に示される外輪11、内輪12、玉13、円筒ころ13などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 続いて、本発明の一実施の形態の工作機械主軸用転がり軸受の別の一例としての少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受を備えた潤滑装置について説明する。
 なお、上述した本発明の一実施の形態の構成と同一の要素については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 図9を参照して、この潤滑装置40は、アンギュラ玉軸受30と、潤滑油導入部材31と、蓋部材32と、内輪間座33とを主に備えている。なお、図9では見やすくするため、潤滑油が導入される部分の周辺を図示し、この潤滑装置40が適用される主軸、ハウジングなどは図示していない。
 アンギュラ玉軸受30の内輪12は、潤滑油導入部材31から吐出される潤滑油を受ける油受け円周溝34を有している。油受け円周溝34は、潤滑油導入部材31に隣接する端面に設けられている。内輪12の外径面には、その内輪転走面12A側が大径となる斜面部12Bが形成されている。斜面部12Bは、油受け円周溝34内に溜まる潤滑油を、この潤滑油に作用する遠心力と表面張力とで内輪12の内輪転走面12Aに導くように形成されている。
 潤滑油導入部材31は、側面からアンギュラ玉軸受30に向けて軸方向に延びる鍔状部31aを有している。鍔状部31aの先端にはシール部31bが形成されている。シール部31bは、保持器14の内径面と内輪12の間における玉13の近傍に配置されている。シール部31bは、内径面が内輪12の斜面部12Bと同一角度αの傾斜面に形成されている。このシール部31bは、内輪12の斜面部12Bに隙間δを持って配置されている。潤滑油導入部材31は、潤滑油供給路31cと吐出口31dとを有している。潤滑油供給路31cと吐出口31dとは連通している。吐出口31dは、内輪12の油受け円周溝34に対向して開口している。
 潤滑油導入部材31における鍔状部31aのシール部31bよりも基端側の部分には、内径側に向けて開口する排油円周溝31eが形成されている。この排油円周溝31eは図示しない排油回収路に連通している。排油回収路を通して排油が回収されるよう構成されている。
 この潤滑装置40では、潤滑油導入部材31の吐出口31dから吐出される油のうち、極微量がアンギュラ玉軸受30の潤滑油として使用され、大半量は内輪12の冷却に供される。内輪12の油受け円周溝34に吐出された油のうちの極微量は、内輪12の回転に伴う遠心力と油の表面張力により、斜面部12Bに沿ってアンギュラ玉軸受30内に導入され、潤滑油として使用される。
 この潤滑油として、たとえばISO VG2相当のごく低粘度の潤滑油が使用される。
 この少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受の製造方法は、上記モータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図9に示される外輪11、内輪12、玉13などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 この潤滑装置40では、油量を削減しつつ、さらに低粘度の潤滑油を使用しているため、低トルク化は達成され得る。
 さらに、別の少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受を備えた潤滑装置について説明する。
 なお、上述した本発明の一実施の形態の構成と同一の要素については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
 図10を参照して、この潤滑装置60は、アンギュラ玉軸受50と、間座61と、グリース溜まり形成部材62とを主に有している。なお、図10では見やすくするため、潤滑油が導入される部分の周辺を図示し、この潤滑装置60が適用される主軸、ハウジングなどは図示していない。
 アンギュラ玉軸受50の外輪11には、段差面11bが、玉13から離れる外輪11の外径側に延びるように設けられている。
 グリース溜まり形成部材62は、内部にグリースを溜めるためのグリース溜まり部63を形成したリング状の部材である。
 間座61とグリース溜まり形成部材62とで挟まれる内部空間がグリース溜まり部63を構成している。グリース溜まり形成部材62は、グリース溜まり部63にグリースを封入した後に、グリース溜まり形成部材62の側壁部の外側を間座61の側壁部の内側に当接させることにより、間座61に対して図示しない主軸の軸方向に位置決めされている。
 間座61とグリース溜まり形成部材62との間には図示しない密封材が介在されている。この密閉材によりグリース漏れ防止が図られている。
 グリース溜まり形成部材62の先端部62aは、外輪11の内径面に沿って配置されている。先端部62aの先端が段差面11bに対向して配置されている。 先端部62aと外輪11との間に流路64および隙間65が形成されている。
 先端部62aの周壁と、これに対面する外輪11の内径面部分とで流路64が形成されている。先端部62aの端面と、これに対面する段差面11bとで図示しない主軸の軸方向に微小なギャップ量Δとなる隙間65が形成されている。隙間65は、流路64に連通し、外輪転走面の縁部に開口している。隙間65のギャップ量Δは、たとえば0.05~0.1mmに構成されている。
 先端部62aの端面に続く内径面は、玉13に近接したテーパ面66を有しており、このテーパ面66と玉13との間に潤滑油が溜まり易くなるように構成されている。テーパ面66と玉13との距離は、テーパ面66に付着した油が玉13の表面に転移可能な大きさの極小隙間とすることが好ましく、たとえば0.2mm以下に構成されている。
 この別の少量の潤滑油で潤滑する転がり軸受の製造方法は、上記モータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図10に示される外輪11、内輪12、玉13などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 この潤滑装置60では、グリース溜まり部63から毛細管現象を利用して微量の基油がアンギュラ玉軸受50内部に導入されている。この方法では、グリースの増ちょう剤を保持器14などで撹拌することによるトルクが発生しないため、低発熱となるので高速運転が可能である。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、車輪用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例として車輪用転がり軸受について説明し、これを備えた車輪の構成について説明する。
 図11および図12を参照して、車輪用転がり軸受である複列アンギュラ玉軸受110は、ホイール111とタイヤ112よりなる車輪120(駆動輪)を支持するハブ輪113などの回転側部材を、ナックル114などの固定側部材に対して回転可能に支持するものである。
 この複列アンギュラ玉軸受110は、外輪11と、内輪12と、玉13と、保持器14と、シール部材15と、磁気エンコーダ115とを主に有している。内輪12はハブ輪113の外周面に嵌合されており、外輪11はナックル114の内周面に嵌合されている。
 外輪11は1つの部材から構成されている。内輪12は2つの部材から構成されている。複数の玉13は、複列に配置されている。複数の玉13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々に玉転走面13Aにおいて接触し、くし型形状の保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪11と内輪12とは互いに相対的に回転可能となっている。
 玉13と外輪11との接触点と、玉13と内輪12との接触点とを結ぶ直線は、ラジアル方向(複列アンギュラ玉軸受110の回転軸に垂直な方向)に対して角度をなしている。そのため、ラジアル方向の荷重が負荷されると、アキシャル方向(複列アンギュラ玉軸受110の回転軸の方向)への分力が生じる。隣り合う玉13の玉13と外輪11との接触点と玉13と内輪12との接触点とを結ぶ直線は、分力を相殺するように逆向きに配置されている。
 外輪11の内径と内輪12の外径にはシール部材15が挿入されている。このシール部材15により、複列アンギュラ玉軸受内からの油の漏れや複列アンギュラ玉軸受外からの異物や水分の侵入を防止することができる。
 磁気エンコーダ115は、内輪12の端部外径に圧入されており、その状態で周方向に多極磁化された磁性部材が、ナックル114に固定された磁気センサ116と近接対峙している。これにより、車輪の回転速度を高精度に検出することができる。
 次に、車輪120の動作について説明する。ナックル114などの固定側部材に対して、ハブ輪113などの回転側部材が回転することにより、車輪120が回転する。
 本発明の一実施の形態における車輪用転がり軸受の製造方法は、上記モータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図12に示される外輪11、内輪12、玉13、などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 なお、上記本発明の一実施の形態においては、一例として、モータ用転がり軸受、工作機械主軸用転がり軸受、車輪用転がり軸受、グリース深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、複列アンギュラ玉軸受およびこれらが備える軌道部材および転動体について説明した。本発明の転がり軸受およびその軸受部材は、これらに限られず、他の形態の転がり軸受およびそれが備える軌道部材および転動体であってもよい。たとえば、他の形態の転がり軸受は、ラジアル軸受であってもよく、スラスト軸受であってもよい。軌道部材は、外輪、内輪などを含む。また、転動体は、内輪、外輪、軌道盤との間で転走面を成していてもよい。転動体は、玉、円筒ころ、円錐ころなどを含む。
 なお、軌道部材としての外輪、内輪および転動体としての玉の素材として、JIS規格SUJ2で説明したが、JIS規格SUJ2の相当材である52100(AISIまたはSAE規格)、100Cr6(DIN規格)、GCr15(GSB規格)も適用することができる。
 さらに、本発明の一実施の形態の別の例について説明する。
 本発明の一実施の形態の転がり軸受は、オルタネータ用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例としてオルタネータ用転がり軸受について説明し、これを備えたオルタネータの構成について説明する。
 図13を参照して、本発明の一実施の形態におけるオルタネータ200は、シャフト(主軸)201と、ロータ202と、ステータ203と、プーリ204と、ハウジング205と、オルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1とを主に有している。
 ロータ202を取り囲むようにハウジング205が配置されている。ロータ202の中央部を貫通し、ハウジング205の壁面を貫通するようにシャフト201が配置されている。ハウジング205の内部において、ロータ202の外周面に対向するようにステータ203が配置されている。
 シャフト201の一方端部の外周面の一部と対向するようにハウジング205が配置されている。シャフト201とハウジング205との間にはオルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1が配置されている。グリース封入深溝玉軸受1によってシャフト201がハウジング205に対して回転可能に支持されている。シャフト201の一方端部の先端部には、ハウジング205の外部において、円環状の形状を有するプーリ204が取り付けられている。プーリ204の外周面には、図示していない伝動ベルトが掛けられる係合溝206が設けられている。
 このオルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1と同様の構成を有している。
 オルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、図示しないエンジンなどの動力源で発生した動力を利用して動作するオルタネータ200において、この動力により回転駆動されるシャフト201を隣接して配置されるハウジング205に対して回転自在に支持する、たとえば自動車用の電装・補機用転がり軸受である。
 なお、一般的に、ロータ202とプーリ204との間において、シャフト201の一方端部に配置されたグリース封入深溝玉軸受1は、フロント軸受と呼ばれる。また、シャフト201の他方端部に配置されたグリース封入深溝玉軸受1は、リア軸受と呼ばれる。曲げモーメントなどの応力が大きいフロント軸受のグリース封入深溝玉軸受1のほうが、リア軸受のグリース封入深溝玉軸受1より、水素脆性はく離が生じやすい。
 次にオルタネータ200の動作について説明する。係合溝206の形成されたプーリ204の外周面には、図示しないエンジンなどの動力源からの動力によって回転する図示しない伝達ベルトが掛けられる。この伝達ベルトが回転することにより、プーリ204は、ハウジング205に対してグリース封入深溝玉軸受1により軸支されたシャフト201と一体に、シャフト201の軸まわりに回転する。ロータ202は、シャフト201と一体にシャフト201の軸まわりに回転する。このとき、ロータ202は、ロータ202の外周面に対向し、ハウジング205に固定されて配置されたステータ203に対して相対的に回転する。その結果、ロータ202とステータ203との間の電磁誘導作用によりステータ203のコイルに起電力が発生する。
 このオルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1の製造方法と同様である。
 オルタネータ用転がり軸受は、急加減速条件下で接触要素間にすべりが生じる影響により水素脆性起因の早期はく離が起きやすい。また、通電の影響で水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。また、昨今の省スペース化に伴い、オルタネータを含む電装補機部品を駆動するベルトはサーペンタイン化されている。ここでサーペンタイン化とは、一本のベルトで複数の補機部品が駆動されることをいう。サーペンタイン化することにより、補機部品毎に別のベルトは不要になるため省スペース化が可能となる。サーペンタイン化に伴い、負荷荷重が増加する傾向および荷重変動が大きくなる傾向であるため、従来よりもすべりが誘発されやすくなる。
 オルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、内輪回転で使用されるため、外輪11の一部の負荷回転が多い。そのため、その外輪11の一部に水素脆性起因の早期はく離が起きやすいので、外輪11に本発明の一実施の形態の軸受部材が適用されることが好ましい。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、プーリ用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例としてプーリ用転がり軸受について説明し、これを備えたプーリの構成について説明する。
 図14を参照して、本発明の一実施の形態におけるプーリ210は、プーリ本体211と、プーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1とを主に有している。
 プーリ本体211は、円環状の形状を有している。プーリ本体211の外周面には、図示していない伝動ベルトが掛けられる伝動ベルト掛けまわし部212が設けられている。プーリ本体211の内径側の中央部に、シャフト(主軸)218が貫通するための貫通孔213が形成されている。この貫通孔213の内周面とグリース封入深溝玉軸受1の外輪11とが接触するように、プーリ本体211にグリース封入深溝玉軸受1が嵌め込まれている。
 より具体的には、プーリ本体211は、内周面に貫通孔を有する円筒状の内周円筒部214と、内周円筒部214の幅方向(軸方向)における一方の端部から径方向外側に延びるフランジ部215と、フランジ部215から幅方向(軸方向)に延びる外周円筒部216と、内周円筒部214の幅方向(軸方向)における他方の端部から径方向内側に延びる鍔部217とを有している。グリース封入深溝玉軸受1の外輪11がプーリ本体211の内周円筒部214および鍔部217に接触するように嵌め込まれている。
 また、グリース封入深溝玉軸受1の内輪12には、シャフト218が嵌め込まれることにより取り付けられている。
 このプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1と同様の構成を有している。
 プーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、図示しないエンジンなどの動力源で発生した動力を利用して動作するプーリ210において、この動力により回転駆動されるプーリ本体211をプーリ210を貫通して配置されるシャフト218に対して回転自在に支持する、たとえば自動車用の電装・補機用転がり軸受である。
 次にプーリ210の動作について説明する。伝動ベルト掛けまわし部212の形成されたプーリ本体211の外周面には、図示しないエンジンなどの動力源からの動力によって回転する図示しない伝達ベルトが掛けられる。この伝達ベルトが回転することにより、プーリ210は、グリース封入深溝玉軸受1により軸支されたシャフト218と一体に、シャフト218の軸まわりに回転する。これにより、プーリ210は、伝動ベルトが掛けられる軸同士の距離が固定されているような場合に、伝動ベルトに張力を与えるテンショナーとしての機能を果たし得る。また、これにより、プーリ210は、障害となるエンジンルームないの各種装置との接触の回避などの目的で伝動ベルトの走行方向を変えるためのアイドラーとしての機能を果たし得る。
 このプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1の製造方法と同様である。
 プーリ用転がり軸受は、特にすべりや通電の影響で水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。また、昨今の省スペース化に伴い、プーリを含む電装補機部品を駆動するベルトはサーペンタイン化されている。負荷荷重が増加する傾向および荷重変動が大きくなる傾向にあって、サーペンタイン化によって従来よりもすべりが誘発されやすくなる。
 プーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、外輪回転で使用されるため、内輪12の一部の負荷回転が多い。そのため、その内輪12の一部に水素脆性起因の早期はく離が起きやすいので、内輪12に本発明の一実施の形態の軸受部材が適用されることが好ましい。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例としてカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受について説明し、これを備えたカーエアコン電磁クラッチプーリ機構付きコンプレッサの構成について説明する。
 図15を参照して、このコンプレッサは、片斜板タイプの斜板式コンプレッサ220とコンプレッサ用プーリ機構230とを備えている。
 まず、片斜板タイプの斜板式コンプレッサ220について説明する。
 片斜板タイプの斜板式コンプレッサ220は、ハウジング221と、そのハウジング221にたとえばねじ止め固定されたプーリ用軸受支持部材234と、主軸223と、その主軸223に取り付けられた回転部材225と、その回転部材225の回転に伴って揺動運動をする斜板222と、その斜板222に連結されたピストンロッド226と、そのピストンロッド226の反対側に連結されたピストン224とを有している。
 回転部材225とプーリ用軸受支持部材234との間には、スラスト荷重を受ける支持構造として複列のスラスト針状ころ軸受よりなる回転部材・プーリ支持部材軸受231が配置されている。また斜板222と回転部材225との間には、スラスト荷重を受ける支持構造として複列のスラスト針状ころ軸受よりなる斜板支持軸受233が配置されている。
 このコンプレッサ220では、主軸223の回転に伴って回転部材225が回転し、それにより斜板222が揺動運動する。この斜板222の揺動運動によりピストンロッド226が往復運動して、ピストンロッド226に連結されたピストン224がシリンダ内を往復運動する。
 次に、コンプレッサ用プーリ機構230について説明する。
 コンプレッサ220のハウジング221にプーリ用軸受支持部材234がねじ止め固定されている。また、プーリ用軸受支持部材234にクラッチ用電磁石235が固着されている。他方、主軸223の軸端に動力伝達部材236が嵌着されている。プーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1の外周にカーエアコン電磁クラッチプーリ237が嵌合されている。
 主軸223とプーリ用軸受支持部材234との間には、主軸支持軸受232が配置されている。またカーエアコン電磁クラッチプーリ237の内周面とプーリ用軸受支持部材234との間には、カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1が配置されている。
 このカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1と同様の構成を有している。
 このプーリ機構230では、クラッチ用電磁石235を励磁しまたは非励磁にすることによって、図示していない駆動力によって回転しているカーエアコン電磁クラッチプーリ237の回転駆動力が主軸223に伝達されてコンプレッサが動作したり、またはカーエアコン電磁クラッチプーリ237の回転駆動力が主軸223に伝達されなくなってコンプレッサが動作を停止したりする。
 次に、コンプレッサ用軸受について説明する。
 コンプレッサ用軸受は、コンプレッサ220に使用されるコンプレッサ用軸受とプーリ機構230に使用されるコンプレッサ用軸受とに大別される。
 コンプレッサ220に使用されるコンプレッサ用軸受には、斜板222と回転部材225とを回転自在に支持する斜板支持軸受233、および回転部材225とプーリ用軸受支持部材234とを回転自在に支持する回転部材・プーリ支持部材軸受231が該当する。
 また、プーリ機構230に使用されるコンプレッサ用軸受には、主軸223とプーリ用軸受支持部材234とを回転自在に支持する主軸支持軸受232、およびカーエアコン電磁クラッチプーリ237とプーリ用軸受支持部材234とを回転自在に支持するカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1が該当する。
 回転部材・プーリ支持部材軸受231および斜板支持軸受233には、スラスト針状ころ軸受が使用されている。このスラスト針状ころ軸受として、後述する図19に示すスラスト針状ころ軸受270が使用されてもよい。主軸支持軸受232には、針状ころ軸受または円筒ころ軸受が使用されている。この円筒ころ軸受として、図8に示す円筒ころ軸受20が使用されてもよい。カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1には、図2に示すグリース封入深溝玉軸受が使用されている。カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受には複列アンギュラ玉軸受が使用されてもよい。複列アンギュラ玉軸受として、図12に示す複列アンギュラ玉軸受110が使用されてもよい。
 コンプレッサ220に使用されるコンプレッサ用軸受には、ピストン224の衝撃に耐えるために、ころ径の大きいスラスト針状ころ軸受が使用されている。また、スラスト針状ころ軸受では、針状ころと軌道面とが線接触する構造であって、針状ころと転がり線接触する軌道面は、軸受の回転中心から外径側に向かうほど周速度は大きくなる。
 コンプレッサ220に使用されるコンプレッサ用軸受であるスラスト針状ころ軸受は、通常の軸受のような軌道盤を有していないで、複数の針状ころが保持器に保持されて軌道面に線接触して回転する。斜板支持軸受233においては、斜板222および回転部材225がそれぞれ軌道面を有する部材となり、回転部材・プーリ支持部材軸受231においては、回転部材225およびプーリ用軸受支持部材234がそれぞれ軌道面を有する部材となる。
 このカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1の製造方法と同様である。
 カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受は、特にすべりの影響で水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。また、昨今の省スペース化に伴い、カーエアコンを含む電装補機部品を駆動するベルトはサーペンタイン化されている。負荷荷重が増加する傾向および荷重変動が大きくなる傾向にあって、サーペンタイン化によって従来よりもすべりが誘発されやすくなる。
 カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、外輪回転で使用されるため、内輪12の一部の負荷回転が多い。そのため、その内輪12の一部に水素脆性起因の早期はく離が起きやすいので、内輪12に本発明の一実施の形態の軸受部材が適用されることが好ましい。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、無段変速機用転がり軸受に適用されてもよい。以下、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例として無段変速機用転がり軸受について説明し、これを備えた無断変速機の構成について説明する。
 図16を参照して、本発明の一実施の形態における無段変速機の一例として、ベルト式無段変速機240について説明する。ベルト式無段変速機240は、プライマリプーリ軸(プーリ軸)241と、プライマリプーリ242と、セカンダリプーリ軸243と、セカンダリプーリ(プーリ軸)244と、無端ベルト245と、ケーシング(ハウジング)246と、無段変速機用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1とを主に有している。
 プライマリプーリ軸241にはプライマリプーリ242が設けられている。プライマリプーリ242はプライマリプーリ固定シーブ242aとプライマリプーリ可動シーブ242bとを有している。プライマリプーリ固定シーブ242aはプライマリプーリ軸241と一体に構成されている。プライマリプーリ可動シーブ242bは、プライマリプーリ軸241に貫通されており、プライマリプーリ軸241の軸方向にスライド可能に構成されている。プライマリプーリ軸241の一方端は図示しないクラッチに接続されている。プライマリプーリ軸241の他方端はケーシング246に固定された無段変速機用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1に回転可能に支持されている。
 セカンダリプーリ軸243にはセカンダリプーリ244が設けられている。セカンダリプーリ244はセカンダリプーリ固定シーブ244aとセカンダリプーリ可動シーブ244bとを有している。セカンダリプーリ固定シーブ244aはセカンダリプーリ軸243と一体に構成されている。セカンダリプーリ可動シーブ244bは、セカンダリプーリ軸243に貫通されており、セカンダリプーリ軸243の軸方向にスライド可能に構成されている。セカンダリプーリ軸243は、図示しない歯車機構の歯車が取り付けられた一方端を別の軸受で支持されている。セカンダリプーリ軸243の他方端はケーシング246に固定された無段変速機用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1に回転可能に支持されている。
 プライマリプーリ242とセカンダリプーリ244との間にはV字状の無端ベルト245が張り渡されている。プライマリプーリ242は、プライマリプーリ可動シーブ242bがスライドすることによりプライマリプーリ固定シーブ242aとプライマリプーリ可動シーブ242bとの幅(プライマリプーリ幅)が変動可能に構成されている。
 セカンダリプーリ244は、セカンダリプーリ可動シーブ244bがスライドすることによりセカンダリプーリ固定シーブ244aとセカンダリプーリ可動シーブ244bとの幅(セカンダリプーリ幅)が変動可能に構成されている。プライマリプーリ幅およびセカンダリプーリ幅が変動することにより、プライマリプーリ242およびセカンダリプーリ244は、無端ベルト245が張り渡されているそれぞれの径方向の位置が変動するように構成されている。
 次に、ベルト式無段変速機240の動作について説明する。プライマリプーリ軸241に図示しないエンジンからクラッチを介して駆動力が伝達される。プライマリプーリ幅およびセカンダリプーリ幅が変動されることにより、無端ベルト245が張り渡されているそれぞれの径方向の位置が変動される。これにより、プライマリプーリ軸241の駆動力がセカンダリプーリ軸243に無段変速で伝達される。セカンダリプーリ軸243から歯車機構とデファレンシャルを介して車軸に駆動力が伝達される。これにより、無段変速が達成される。
 この無段変速機用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1の製造方法と同様である。
 無段変速機用転がり軸受については、プーリ部の回転精度を確保するため、軸受のガタ(アキシャルすきま)を抑えることが重要であり、従来は、軸受内外輪の溝曲率を小さくし、軸受のアキシャルすきまを抑える手法が採用されてきた。しかし軸受内外輪の溝曲率が小さく設定されると軸受運転時の差動すべりが大きくなり、その影響で水素脆性起因の早期はく離が起きやすくなる。
 無段変速機用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受1は、内輪回転で使用されるため、外輪11の一部の負荷回転が多い。そのため、その外輪11の一部に水素脆性起因の早期はく離が起きやすいので、外輪11に本発明の一実施の形態の軸受部材が適用されることが好ましい。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受は、針状ころ軸受に適用されてもよい。針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下で使用されると、潤滑剤が分離して水素が発生し、それが鋼中に侵入することで早期はく離が起こることがある。今後、コンパクト化や省エネ化に対応するため、針状ころ軸受の使用条件はますます厳しくなる傾向にあり、耐水素ぜい性に優れたものが必要になると予想される。
 本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例である針状ころ軸受の一例としてシェル形針状ころ軸受について説明する。
 図17を参照して、シェル形針状ころ軸受250は、軌道部材としてのシェル外輪251と、複数の転動体としての針状ころ252と、保持器253とを備えている。シェル外輪251は内径面に軌道面を有している。シェル外輪251は軸方向の両端部に、径方向の内径側に突出する鍔部251aを有している。針状ころ252は軌道面に沿って配置されている。保持器253は隣接する針状ころ252の間隔を保持するように構成されている。保持器253はシェル外輪251の鍔部251aの軸方向の内側に配置されている。なお、シェル外輪251はオープンエンド形であってもよく、またクローズエンド形であってもよい。
 本発明の一実施の形態におけるシェル形針状ころ軸受250の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図17に示されるシェル外輪251、針状ころ252、保持器253などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 シェル形針状ころ軸受は、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いABSポンプの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例である針状ころ軸受の一例としてソリッド形針状ころ軸受について説明する。
 図18を参照して、ソリッド形針状ころ軸受260は、軌道部材としての外輪261と、複数の転動体としての針状ころ252と、保持器253とを備えている。外輪261は肉厚に形成され、かつ軸方向の両端部に、径方向の内径側に突出する鍔部261aを有している。保持器253は外輪261の鍔部261aの径方向の内径側に配置されている。
 本発明の一実施の形態におけるソリッド形針状ころ軸受260の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図18に示される外輪261、針状ころ252、保持器253などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 ソリッド形針状ころ軸受は、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いトランスミッションの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、接触要素間にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 また、本発明の一実施の形態の転がり軸受の別の例である針状ころ軸受の一例としてスラスト針状ころ軸受について説明する。
 図19を参照して、スラスト針状ころ軸受270は、軌道部材としての軌道盤271と、複数の転動体としての針状ころ252と、保持器253とを備えている。軌道盤271の外形側には針状ころ252が転走する軌道盤外径部271aが形成されている。軌道盤271の先端部には径方向の内径側に突出する軌道盤突出部271bが形成されている。軌道盤突出部271bの軸方向の内側に保持器253の先端部が配置されることにより、スラスト針状ころ軸受270は針状ころ252および保持器253が軌道盤271と分離しないように構成されている。針状ころ252は軌道面に沿って径方向に配置されている。保持器253は隣接する針状ころ252の間隔を周方向に保持するように構成されている。
 本発明の一実施の形態におけるスラスト針状ころ軸受270の製造方法は、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法と成形工程を除き同様である。成形工程では、図19に示される軌道盤271、針状ころ252、保持器253などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。これ以外の製造方法については説明を繰り返さない。
 スラスト針状ころ軸受は、転動体内外の周速差により、運転中は絶えず転動輪との間にすべりが生じており、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 また、本発明の一実施の形態の針状ころ軸受は、保持器付き針状ころ軸受であってもよい。図20を参照して、保持器付き針状ころ軸受280の保持器253は金属材料で構成されていてもよい。金属材料製の保持器253は高い強度を有している。また、図21を参照して、保持器付き針状ころ軸受280の保持器253は高分子材料で構成されていてもよい。高分子材料製の保持器253は形状の自由度が高く、組み込みが容易である。
 保持器付き針状ころ軸受は、特に、始動時の加速が速い自動車のトランスミッションのアイドラー軸受として用いられる場合、CVTの遊星ピニオン支持軸受として用いられる場合、二輪エンジンや汎用エンジンのコンロッドの大端用軸受として用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。
 上述では軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ2からなっている場合について説明したが、本発明は、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ3からなっていてもよい。続いて、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つがJIS規格SUJ3からなっている場合について説明する。なお、特に言及しない場合、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ3からなっている点以外は上述と同様である。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受では、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ3からなっている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、焼入れされている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有している。窒化処理された領域NRは、外輪11、内輪12および転動体としての玉13の表面から内側に向かって形成されている。なお、以降の図では窒化処理された領域NRは図示されていないが、同様に外輪11、内輪12および転動体としての玉13の表面から内側に向かって形成されている。
 軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下となっている。その軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC60.5以上HRC62.1以下となっている。
 また、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面11A、12A、13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下となっている。
 また、転動体としての玉13は、窒化処理されたJIS規格SUJ2が選択されてもよい。この場合、玉13は焼入れされている。また、玉13は、窒化処理された転走面13Aを有している。玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより玉13に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となっている。転動体としての玉13の転走面13AのロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下となっている。
 また、転動体としての玉13の転走面13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下となっている。
 また、転動体としての玉13は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2が選択されてもよい。この場合、玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となっている。
 また、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下となっている。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受では、上述の軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ2からなっている場合と同様に、転動体としての玉13は、セラミックスを含む材質からなることが好ましい。セラミックスとしては、窒化珪素やサイアロンなどが適用され得る。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受では、上述の場合と同様に、転動体としての玉13を保持するための保持器14は、金属を含む材質からなることが好ましい。
 次に、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ3からなっている場合のモータ用転がり軸受の製造方法について説明する。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受の製造方法では、図4を参照して、まず工程(S100)において、JIS規格SUJ3から構成される鋼材を準備する鋼材準備工程が実施される。具体的には、たとえばJIS規格SUJ3から構成される棒鋼や鋼線などが準備される。
 次に工程(S200)において、上記鋼材を成形することにより、モータ用転がり軸受の軸受部材の概略形状に成形された鋼製部材を作製する成形工程が実施される。具体的には、たとえば上記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2および図3に示される外輪11、内輪12、玉13などの概略形状に成形された鋼製部材が作製される。上記工程(S100)および(S200)は、モータ用転がり軸受の軸受部材の概略形状に成形された鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程を構成する。
 次に、工程(S300)において、鋼製部材に対して、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されることにより、当該鋼製部材が焼入硬化される焼入硬化工程が実施される。その後、工程(S400)において、焼入硬化された鋼製部材が、280℃以上320℃以下の温度域に加熱されて焼戻される焼戻工程が実施される。上記工程(S300)および(S400)は、鋼製部材が熱処理される熱処理工程を構成する。この熱処理工程の詳細については後述する。
 次に工程(S500)において、仕上げ工程が実施される。具体的には、熱処理工程が実施された鋼製部材に対して研削加工などの仕上げ加工が実施されることにより、外輪11、内輪12、玉13などが仕上げられる。これにより、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法が完了し、モータ用転がり軸受の軸受部材としての外輪11、内輪12、玉13などが完成する。
 さらに、工程(S600)において、組立て工程が実施される。具体的には、工程(S100)~(S500)において作製された外輪11、内輪12、玉13と、別途準備された保持器14などとが組合わされて、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が組立てられる。これにより、本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の製造方法が完了し、モータ用転がり軸受としてのグリース封入深溝玉軸受1が完成する。
 次に、熱処理工程の詳細について説明する。図5において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図5において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。
 図5を参照して、工程(S200)において作製された鋼製部材は、まず、A1点以上の温度である温度T1に加熱され、時間t1だけ保持される。このとき、鋼製部材は、たとえばRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中において加熱される。これにより、軸受部材の転走面となる鋼製部材の表面に窒化処理が施される。その後、鋼製部材が、たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、A1点以上の温度からMS点以下の温度に冷却されて、焼入が完了する。以上の手順により、焼入硬化工程が完了する。
 さらに、焼入硬化された鋼製部材がA1点以下の温度である温度T2に加熱され、t2だけ保持された後、たとえば室温まで空冷(放冷)されることにより焼戻工程が実施される。以上の工程により、本発明の一実施の形態における熱処理工程が完了する。
 ここで、温度T1は、たとえば850℃の温度である。一方、時間t1は、たとえば180分間である。
 また、温度T2は、たとえば280℃以上320℃以下の温度である。一方、時間t2は、たとえば120分間である。
 上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法では、鋼製部材準備工程において、素材のコストを鑑みてJIS規格SUJ3からなる鋼製部材が準備される。そして、焼入硬化工程において、窒化処理として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焼入が施された上で、焼戻工程において鋼製部材が280℃以上320℃以下に加熱されて焼戻が実施される。その結果、上記本発明の一実施の形態におけるモータ用転がり軸受の軸受部材の製造方法によれば、モータ用転がり軸受の軸受部材を構成する鋼において、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受の製造方法では、転動体は素材のコストおよび調達性を鑑みて、JIS規格SUJ2からなっていてもよい。窒化処理されたJIS規格SUJ2からなる転動体を有するモータ用転がり軸受の製造方法は、上述の軸受部材がJIS規格SUJ2からなっている場合の製造方法と同様である。そのため説明を繰り返さない。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受の製造方法では、転動体は生産性を鑑みて、窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなっていてもよい。窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなる転動体を有するモータ用転がり軸受の製造方法は、上述の軸受部材が窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなっている場合の製造方法と同様である。そのため説明を繰り返さない。
 上記本発明の一実施の形態の他の転がり軸受は、モータ用転がり軸受(図2)、工作機械主軸用転がり軸受(図6)、車輪用転がり軸受(図11)、オルタネータ用転がり軸受(図13)、プーリ用転がり軸受(図14)、カーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受(図15)、無段変速機用転がり軸受(図16)、シェル形針状ころ軸受(図17)、ソリッド形針状ころ軸受(図18)、スラスト針状ころ軸受(図19)および保持器付き針状ころ軸受(図20,21)についても上述のJIS規格SUJ2の場合と同様に適用され得る。
 次に本発明の一実施の形態の作用効果について説明する。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受は、円環状の軌道を有する軌道部材としての外輪11、内輪12と、軌道部材としての外輪11、内輪12に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体としての玉13とを備えている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13、円筒ころ14のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ2からなっている。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、焼入れされている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有している。軸受部材の転走面11A,12A,13Aに窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなる。軸受部材の転走面11A,12A,13Aに窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上300℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である。焼戻温度240℃以上300℃以下の範囲における軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC61.2以上HRC63.3以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有する軸受部材に焼戻温度240℃以上300℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 また、本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、転動体として玉13は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2であってもよい。この場合、玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより玉13に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上280℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより玉13に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面13Aを有していない玉13に焼戻温度を240℃以上280℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 上記の本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下であってもよい。焼戻温度240以上280以下の範囲における転動体全体のロックウェルCスケール硬さは、HRC57.0以上HRC58.9以下である。
 また、本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、転動体がセラミックスを含む材質よりなっていてもよい。これにより、転動体が水素脆性を示さないセラミックスを含む材質よりなっているため、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の一の転がり軸受によれば、転動体を保持するための保持器をさらに備え、保持器が金属を含む材質よりなっていてもよい。これにより、通電が起きる条件下では、金属保持器の方が樹脂保持器よりも水素脆性起因の早期はく離が起きにくいので、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 本発明の一実施の形態の一の転がり軸受の製造方法によれば、円環状の軌道を有する軌道部材としての外輪11、内輪12と、軌道部材としての外輪11、内輪12に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体としての玉13とを備え、以下の工程を有している。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ2の材質からなるように準備する。軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して焼入れする。焼入れられた軸受部材を240℃以上300℃以下で焼戻しする。
 軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して焼入れすることにより軸受部材としての外輪11、内輪12、玉13が塑性変形しにくくする。軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 焼入れられた軸受部材を240℃以上300℃以下で焼戻しすることにより、軸受部材を塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の一の転がり軸受の製造方法によれば、窒化処理は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。これにより、軸受部材の転走面11A、12A、13Aに十分な窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性を向上することができる。
 続いて、軌道部材および転動体のうち少なくとも1つの軸受部材がJIS規格SUJ3からなっている場合について説明する。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受は、円環状の軌道を有する軌道部材としての外輪11、内輪12と、軌道部材としての外輪11、内輪12に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体としての玉13とを備えている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13、円筒ころ14のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ3からなっている。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、焼入れされている。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材は、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有している。軸受部材の転走面11A,12A,13Aに窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなる。軸受部材の転走面11A,12A,13Aに窒化処理を施すことによって軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下である。圧痕深さは、目安として0.1μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、280℃以上320℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下となることがわかった。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さがHRC60.5以上HRC62.1以下である。焼戻温度280℃以上320℃以下の範囲における軸受部材の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC60.5以上HRC62.1以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面11A,12A,13Aを有する軸受部材に焼戻温度280℃以上320℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。転走面11A,12A,13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転動体として玉13は、窒化処理されたJIS規格SUJ2であってもよい。この場合、玉13は、焼入れされている。また、玉13は窒化処理された転走面13Aを有している。転走面13Aに窒化処理を施すことによって玉13が塑性変形しにくくなる。玉13の転走面13Aに窒化処理を施すことによって玉13が塑性変形しにくくなることで、耐水素脆性が向上する。
 玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上300℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 玉13の転走面13AのロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である。焼戻温度240℃以上300℃以下の範囲における玉13の転走面のロックウェルCスケール硬さは、HRC61.2以上HRC63.3以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面13Aを有する玉13に焼戻温度240℃以上300℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、玉13の転走面13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である。
 玉13の転走面13Aの表面窒化濃度は0.05質量%未満では窒化による寿命向上の効果が十分に得られない。玉13の転走面13Aの表面窒化濃度が0.4質量%より大きいとCr炭窒化物が多く生成されるため焼入性に寄与するCr量が欠乏する。そのため、十分な焼入性が確保できない。玉13の転走面13Aの表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下とすることで、窒化による寿命向上の効果を十分に得ることができ、十分な焼入性を確保することもできる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転動体として玉13は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2であってもよい。この場合、玉13に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である。圧痕深さは、目安として0.2μm以下であれば塑性変形しにくいといえる。そこで、焼戻温度と圧痕深さとの関係を詳細に調査したところ、240℃以上280℃以下で焼戻処理を施せば、軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下となることがわかった。
 したがって、窒化処理された転走面13Aを有していない玉13に焼戻温度を240℃以上280℃以下で焼戻しを施すことにより、塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転動体全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下である。焼戻温度240以上280以下の範囲における転動体全体のロックウェルCスケール硬さは、HRC57.0以上HRC58.9以下である。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転動体がセラミックスを含む材質よりなっていてもよい。これにより、転動体が水素脆性を示さないセラミックスを含んでいるため、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受によれば、転動体を保持するための保持器をさらに備え、保持器が金属を含む材質よりなっていてもよい。これにより、通電が起きる条件下では、金属保持器の方が樹脂保持器よりも水素脆性起因の早期はく離が起きにくいので、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 本発明の一実施の形態の他の転がり軸受の製造方法によれば、円環状の軌道を有する軌道部材としての外輪11、内輪12と、軌道部材としての外輪11、内輪12に接触し、円環状の軌道上に転動自在に配置された複数の転動体としての玉13とを備え、以下の工程を有している。軌道部材としての外輪11、内輪12および転動体としての玉13のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ3の材質からなるように準備する。軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して焼入れする。焼入れられた軸受部材を280℃以上320℃以下で焼戻しする。
 軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して焼入れすることにより軸受部材としての外輪11、内輪12、玉13が塑性変形しにくくする。軸受部材の転走面11A、12A、13Aに窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性が向上する。
 焼入れられた軸受部材を280℃以上320℃以下で焼戻しすることにより、軸受部材を塑性変形しにくくして原子空孔を生成しにくくすることができる。これにより、耐水素脆性を向上することができるので水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の他の転がり軸受の製造方法によれば、窒化処理は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。これにより、軸受部材の転走面11A、12A、13Aに十分な窒化処理を施して軸受部材が塑性変形しにくくなることで、軸受部材の耐水素脆性を向上することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図1に示すように、モータ90の主軸92と、主軸92の外周面に対向するように配置されるハウジング93とをさらに備え、主軸92をハウジング93に対して回転可能に支持してもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なモータ用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図6に示すように、工作機械100の主軸101と、主軸101の外周面に対向するように配置されるハウジング102とをさらに備え、主軸101をハウジング102に対して回転可能に支持してもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な工作機械主軸用転がり軸受を提供することができる。また、高速回転時の発熱の原因となる軸受の摩擦トルクを低減するため潤滑油の油膜厚さを減少させた使用条件下においても長寿命な工作機械主軸用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、一般的なグリース潤滑やエアオイル潤滑の場合でも有効であるが、少量の潤滑油で潤滑することにより軌道部材と転動体との間の油膜が薄い場合には特に有効である。
 上記の油量を削減しつつ、さらに低粘度の潤滑油を使用する潤滑装置40では、高速回転する工作機械主軸用転がり軸受で一般的に使用されるエアオイル潤滑よりさらに高速で運転されるためスターベーションが発生しやすい。そのためエアオイル潤滑に比べて油膜は薄くなっている。このため、この潤滑装置40では、水素が侵入しやすくなるので水素脆性起因の早期はく離の可能性が高くなる。しかしながら、本発明の一実施の形態の転がり軸受を適用することで、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、上記の毛細管現象を利用する潤滑装置60では、通常のグリース潤滑以上の速度で運転する場合にはスターベーションが発生しやすい。このため、この潤滑装置60でも水素が侵入しやすくなるので水素脆性起因の早期はく離が発生する可能性が高くなる。しかしながら、本発明の一実施の形態の転がり軸受を適用することで、水素脆性起因の早期はく離を抑制できる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図11に示すように、車輪120の回転側部材と、回転側部材の外周面に対向するように配置される固定側部材とをさらに備え、回転側部材を固定側部材に対して回転可能に支持していてもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な車輪用転がり軸受を提供することができる。また、軸受が振動する条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命な車輪用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図13に示すように、オルタネータ200の主軸201と、主軸201の外周面に対向するように配置されるハウジング205とをさらに備え、主軸201をハウジング205に対して回転可能に支持していてもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。特に急加減速条件下で接触要素間にすべりが生じる影響により水素脆性起因の早期はく離が起きやすい使用条件下において、水素脆性起因の早期はく離を抑制することにより長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なオルタネータ用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図14に示すように、主軸218と、主軸218の外周面に対向するように配置されるプーリ本体211とをさらに備え、主軸218をプーリ本体211に対して回転可能に支持していてもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なプーリ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なプーリ用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図15に示すように、カーエアコン電磁クラッチプーリ237と、カーエアコン電磁クラッチプーリ237の内周面に対向するように配置されるプーリ用軸受支持部材234とをさらに備え、カーエアコン電磁クラッチプーリ237をプーリ用軸受支持部材234に対して回転可能に支持していてもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命なカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受を提供することができる。また、サーペンタイン化に伴う負荷荷重の増加および荷重変動の増大によって従来よりもすべりが誘発される条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、長寿命なカーエアコン電磁クラッチプーリ用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受によれば、図16に示すように、無段変速機240のプーリ軸241と、プーリ軸241の外周面に対向するように配置されるハウジング246とをさらに備え、プーリ軸241をハウジング246に対して回転可能に支持していてもよい。これにより、水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので、軸受に水が混入する条件下、すべりを伴う条件下、通電が起きる条件下などの厳しい使用条件下においても長寿命な無段変速機用転がり軸受を提供することができる。また、軸受のアキシャルすきまを抑えるために軸受内外輪の溝曲率が小さく設定されたことにより軸受運転時の差動すべりが大きくなる条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命な無段変速機用転がり軸受を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受は、図17に示すように、シェル形針状ころ軸受250であってもよい。シェル形針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いABSポンプの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の一実施の形態の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なシェル形針状ころ軸受250を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受は、図18に示すように、ソリッド形針状ころ軸受260であってもよい。ソリッド形針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、電磁クラッチの切り替えにより急加減速する自動車のエアーコンプレッサの支持に用いられる場合、始動時の加速が早いトランスミッションの支持に用いられる場合、汎用エンジンのコンロッドの大端に用いられる場合などに、接触要素間にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の一実施の形態の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なソリッド形針状ころ軸受260を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の転がり軸受は、図19に示すように、スラスト針状ころ軸受270であってもよい。スラスト針状ころ軸受は、転動体内外の周速差により、運転中は絶えず転動輪との間にすべりが生じており、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。スラスト針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下でも水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の一実施の形態の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命なスラスト針状ころ軸受270を提供することができる。
 また、本発明の一実施の形態の一および他の針状ころ軸受は、図20および図21に示すように、保持器253を含んでいてもよい。保持器付き針状ころ軸受は、急加減速などのすべりを伴う条件下、特に、始動時の加速が速い自動車のトランスミッションのアイドラー軸受として用いられる場合、CVTの遊星ピニオン支持軸受として用いられる場合、二輪エンジンや汎用エンジンのコンロッドの大端用軸受として用いられる場合などに、転動体にすべりが生じやすく、水素脆性起因の早期はく離が起きることがある。本発明の一実施の形態の転がり軸受によれば、このような条件下においても水素脆性起因の早期はく離を抑制できるので長寿命な保持器付き針状ころ軸受280を提供することができる。
 以下、本発明の実施例について説明する。
 (実施例1)
 軸受部材がJIS規格SUJ2からなっている場合の本発明の転がり軸受の軌道部材および転動体の機械的特性を評価するため、下記の試験を行なった。以下、各試験の試験手順、試験条件、試験結果について説明する。本発明のSUJ2は、JIS規格SUJ2の化学成分を有してればよいが、本実施例では一例として表1に示す化学成分を有するSUJ2を試験片とした。本実施例のSUJ2には化学成分として、C(炭素)、Si(珪素)、Mn(マンガン)、P(リン)、S(硫黄)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、O(酸素)が含まれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (1)圧痕付け試験
 直径12mm、幅2mmで幅面が粒径1μmのダイヤモンドペーストで鏡面に最終仕上げされた円板状の複数の試験片を作成した。熱処理は、複数の試験片に対して、それぞれ850℃のRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で180分間加熱し窒化処理を施して焼入した。その後、各試験片に対して、それぞれ180℃から320℃の複数の焼戻温度で120分間の焼戻を施した。その後、各試験片の幅面の平面部分に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を弾性ヘルツ接触計算で最大接触面圧が4.4GPaとなる荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより試験片に形成された圧痕の深さを測定した。なお、弾性ヘルツ接触計算では、SUJ2のヤング率とポアソン比とは、実測値で焼戻温度に依存しなかった204GPaと0.3とを用いた。SUJ2製標準転がり軸受用鋼球のヤング率とポアソン比も、204GPaと0.3とを用いた。表2および図22に試験結果を示し、焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図22を参照して、260℃付近の焼戻で最も圧痕が浅くなった。すなわち、転がり軸受の軌道部材と転動体との接触要素間に作用する実用最大接触面圧以下では、焼戻温度260℃付近で最も塑性変形しにくくなるといえる。目安として、圧痕深さが0.2μm以下となる焼戻温度である、240℃以上300℃以下の範囲であれば塑性変形しにくいといえる。原子空孔は塑性変形によって、つまり転位の相互作用で生成するので、塑性変形しにくい方が耐水素脆性に優れる。したがって、240℃以上300℃以下の範囲で耐水素脆性に優れていることがわかった。
 (2)HRC(ロックウェルCスケール)硬さ試験
 硬さは焼戻温度の上昇につれて低下するのは周知のことであるが、これは硬さ測定では極めて大きな塑性変形を与えるからである。たとえば、鋼のHRC(ロックウェルCスケール)硬さ測定(先端半径0.2mmの円錐ダイヤモンド圧子、押し込み荷重は150kgf)における弾性ヘルツ接触計算での最大接触面圧は63.8GPaにもなる。なお、弾性ヘルツ接触計算では、鋼のヤング率とポアソン比は204GPaと0.3とを用い、圧子のヤング率とポアソン比とは1141GPaと0.07とを用いた。
 上記(1)圧痕付け試験と同じ寸法であり、かつ同じ条件で熱処理された試験片のHRC硬さを測定した。表3および図23に試験結果を示し、焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図23を参照して、焼戻温度が240℃以上300℃以下の範囲におけるHRC硬さはHRC61.2以上HRC63.3以下となった。
 (3)表面窒化濃度測定試験
 表面窒化濃度についてElectron Probe Micro Analyzer(EPMA)によって測定した。具体的には表4に示す測定条件で測定した。つまり、測定機器の型式として島津製作所製EPMA-1600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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 測定方法としては、上記(1)圧痕付け試験と同じ寸法であり、かつ同じ条件で熱処理された試験片を表面と内部とが断面に現れるように切断した。切断された試験片TPを図24に示すように樹脂REに埋め込み、鏡面研磨を行った。続いて、研磨した表面を脱脂した。その後、図24中矢印方向(試験片の表面側TPSから内部に向かう方向)にEPMAによって鋼中の窒素濃度分布を測定した。これにより、転走面に相当する試験片において表面からの深さ方向の窒素濃度分布を測定した。表5および図25に試験結果を示し、窒素濃度と表面からの深さとの関係を示す。なお表5および図25は、便宜のため測定された値の一部で作成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5および図25を参照して、この試験片では表面の窒素濃度は、0.4質量%程度となった。ここで、表面とは表面からの深さが0から0.01mmまでの範囲である。窒素濃度は、表面から深くなるにつれて小さくなる。窒化濃度は、表面からの深さが0.048mmで0.2質量%程度となり、表面からの深さが0.31mmで0.0097質量%と非常に小さくなり、表面からの深さが0.41mm以上では略0になった。
 (4)水混入油中での転がり疲労試験
 水が混入する転がり接触条件下では水が分解することにより水素が発生し、それが鋼中に侵入して早期はく離が起きる。そこで水混入油中での転がり疲労試験を行った。
 図26を参照して、テーパ形状外輪試験片80を作成した。テーパ形状外輪試験片80の寸法は、幅W14mm(公差+0、-0.01mm)、外径ODφ72mm(公差+0、-0.01mm)、テーパ形状が狭まる側の内径ID1φ51.19mm(公差±0.025mm)、テーパ形状が拡がる側の内径ID2φ67.12mm(公差±0.025mm)およびテーパ形状間の対向する角度A59.3°(公差±0.5°)である。熱処理後は研削仕上げを行い、内径軌道面は面粗さRq(二乗平均粗さ)0.03μmに超仕上げを行った。
 熱処理は、850℃のRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で180分間加熱し窒化処理を施して焼入した。その後、実施例では、上記(1)圧痕付け試験で最も圧痕が付きにくかった焼戻温度である260℃で120分間の焼戻を施した。一方、実施例と比較するための比較例では、標準焼戻温度である180℃で120分間の焼戻を施した。
 図27を参照して、試験は、テーパ形状外輪試験片80にアンギュラ玉軸受(JIS規格7306B)の内輪81、13個の鋼球82、保持器83を組み合わせて行った。アンギュラ玉軸受の内輪81と鋼球82とはSUJ2標準焼入焼戻品である。水混入油は、ISO VG100の無添加タービン油(密度0.887g/cm3、40℃での動粘度100.9mm2/s、100℃での動粘度11.68mm2/s)に7質量%(公差±0.01質量%)の純水を混入して作成した。水混入油作成後、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、2時間以上スターラーで攪拌した。その後、その水混入油で試験を行なった。水混入油は60mL注入した。図27に示すようにテーパ形状のため図中矢印Yの方向に水混入油の流れが生じる。図示しないハウジングに設けた水混入油の出入口をナイロンチューブでつないで水混入油を循環させた。
 アキシャル荷重Fa(2.94kN)のみを作用させ、1分間に2733回転の回転数で内輪を回転させた。このときの弾性ヘルツ接触計算での外輪と鋼球間の最大接触面圧は3GPaである。なお、弾性ヘルツ接触計算では、テーパ形状外輪試験片80およびSUJ2製鋼球82のヤング率とポアソン比は、204GPaと0.3とした。水混入を無視した弾性流体潤滑計算での外輪と鋼球間の油膜パラメータは約3である。ただし、鋼球の面粗さは、実測値Rqで0.0178μmで一定とした。テーパ形状外輪試験片80単体の計算寿命L10hは、2円筒モデルに変換して計算すると2611時間である。ただし、すべりの影響は無視した。はく離の検出は振動計で行った。試験は20時間行い、その間にはく離しなければ、新たに作製した水混入油に交換した。はく離が生じるまで、20時間の試験と水混入油の交換を繰り返した。
 試験は実施例、比較例ともに5個ずつ行った。はく離はすべてテーパ形状外輪試験片80に生じ、すべて表層内部を起点とする形態であった。SUJ2製鋼球82は標準焼入焼戻品だが、はく離は生じなかった。これはテーパ形状外輪試験片80に比べて鋼球82は有効負荷体積が大きいためと考えられる。
 表6に試験結果を示し、実施例と比較例のはく離寿命を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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 比較例のL10は42.8時間であり、計算寿命L10hである2611時間の約60分の1であった。それに対し、実施例のL10は、560.3時間と計算寿命L10hにはおよばなかったものの、比較例に対して約13倍の長寿命を示した。このことから実施例は水素脆性起因の早期はく離を起きにくくする効果を有することがわかった。
 (実施例2)
 本発明の転がり軸受のJIS規格SUJ2からなる転動体が窒化処理されていない場合の転動体の機械的特性を評価するため、以下、各試験の試験手順、試験条件、試験結果について説明する。なお、上記の実施例1と同様の事項について、下記に示す以外の事項は説明を繰り返さない。本発明の転がり軸受の転動体を構成するSUJ2は、JIS規格SUJ2の化学成分を有してればよいが、本実施例では一例として表1に示す化学成分を有するSUJ2を試験片とした。
 (1)圧痕付け試験
 直径12mm、幅2mmで幅面が粒径1μmのダイヤモンドペーストで鏡面に最終仕上げされた円板状の複数の試験片を作成した。熱処理は、複数の試験片に対して、それぞれ850℃のRXガス雰囲気中で80分間加熱してずぶ焼入を施した。その後、各試験片に対して、それぞれ180℃から350℃の複数の焼戻温度で120分間の焼戻を施した。その後、各試験片の幅面の平面部分に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を弾性ヘルツ接触計算で最大接触面圧が3.8GPaとなる荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより試験片に形成された圧痕の深さを測定した。なお、弾性ヘルツ接触計算では、SUJ2のヤング率とポアソン比とは、実測値で焼戻温度に依存しなかった204GPaと0.3とを用いた。SUJ2製標準転がり軸受用鋼球のヤング率とポアソン比も、204GPaと0.3とを用いた。表7および図28に試験結果を示し、焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 図28を参照して、260℃付近の焼戻で最も圧痕が浅くなった。すなわち、転がり軸受の軌道部材と転動体との接触要素間に作用する実用最大接触面圧以下では、焼戻温度260℃付近で最も塑性変形しにくくなるといえる。目安として、圧痕深さが0.2μm以下となる焼戻温度である、240℃以上280℃以下の範囲であれば塑性変形しにくいといえる。原子空孔は塑性変形によって、つまり転位の相互作用で生成するので、塑性変形しにくい方が耐水素脆性に優れる。したがって、240℃以上280℃以下の範囲で耐水素脆性に優れていることがわかった。
 (2)HRC(ロックウェルCスケール)硬さ試験
 上記(1)圧痕付け試験と同じ寸法であり、かつ同じ条件で熱処理された試験片のHRC硬さを測定した。表8および図29に試験結果を示し、焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 図29を参照して、焼戻温度が240℃以上280℃以下の範囲におけるHRC硬さはHRC57.0以上HRC58.9以下となった。
 (3)水混入油中での転がり疲労試験
 図26に示すテーパ形状外輪試験片80を作成した。実施例1とは熱処理が異なっている。熱処理は、850℃のRXガス雰囲気中で80分間加熱してずぶ焼入を施した。その後、実施例では、上記(1)圧痕付け試験で最も圧痕が付きにくかった焼戻温度である260℃で120分間の焼戻を施した。一方、実施例と比較するための比較例では、標準焼戻温度である180℃で120分間の焼戻を施した。
 実施例1と同様に、図27を参照して、試験は、テーパ形状外輪試験片80にアンギュラ玉軸受(JIS規格7306B)の内輪81、13個の鋼球82、保持器83を組み合わせて行った。これらを用いて、実施例1と同様の試験を行った。本実施例では5質量%(公差±0.01質量%)の純水を混入して水混入油を作成した。これ以外については実施例1と同様の条件で試験を行った。
 表9に試験結果を示し、本実施例と比較例のはく離寿命を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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 比較例のL10は33.7時間であり、計算寿命L10hである2611時間の約100分の1であった。それに対し、本実施例のL10は、517.3時間と計算寿命L10hには及ばなかったものの、比較例に対して約15倍の長寿命を示した。このことから本実施例は水素脆性起因の早期はく離を起きにくくする効果を有することがわかった。
 なお、JIS規格SUJ2に規定された範囲の化学成分を有するSUJ2において、実施例1および実施例2と同様の試験結果が得られることを確認した。
 (実施例3)
 軸受部材がJIS規格SUJ3からなっている場合の本発明の転がり軸受の軌道部材および転動体の機械的特性を評価するため、下記の試験を行なった。以下、各試験の試験手順、試験条件、試験結果について説明する。本発明のSUJ3は、JIS規格SUJ3の化学成分を有してればよいが、本実施例では一例として表10に示す化学成分を有するSUJ3を試験片とした。本実施例のSUJ3には化学成分として、C(炭素)、Si(珪素)、Mn(マンガン)、P(リン)、S(硫黄)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、O(酸素)が含まれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 (1)圧痕付け試験
 直径12mm、幅2mmで幅面が粒径1μmのダイヤモンドペーストで鏡面に最終仕上げされた円板状の複数の試験片を作成した。熱処理は、複数の試験片に対して、それぞれ850℃のRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で180分間加熱して窒化処理を施して焼入れした。その後、各試験片に対して、それぞれ180℃から340℃の複数の焼戻温度で120分間の焼戻を施した。その後、各試験片の幅面の平面部分に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を弾性ヘルツ接触計算で最大接触面圧が4.4GPaとなる荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより試験片に形成された圧痕の深さを測定した。なお、弾性ヘルツ接触計算では、SUJ3のヤング率とポアソン比とは、実測値で焼戻温度に依存しなかった204GPaと0.3とを用いた。SUJ2製標準転がり軸受用鋼球のヤング率とポアソン比も、204GPaと0.3とを用いた。表11および図30に試験結果を示し、焼戻温度と圧痕深さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 図30を参照して、300℃付近の焼戻で最も圧痕が浅くなった。すなわち、転がり軸受の軌道部材と転動体との接触要素間に作用する実用最大接触面圧以下では、焼戻温度300℃付近で最も塑性変形しにくくなるといえる。目安として、圧痕深さが0.1μm以下となる焼戻温度である、280℃以上320℃以下の範囲であれば塑性変形しにくいといえる。原子空孔は塑性変形によって、つまり転位の相互作用で生成するので、塑性変形しにくい方が耐水素脆性に優れる。したがって、280℃以上320℃以下の範囲で耐水素脆性に優れていることがわかった。
 (2)HRC(ロックウェルCスケール)硬さ試験
 上記(1)圧痕付け試験と同じ寸法であり、かつ同じ条件で熱処理された試験片のHRC硬さを測定した。表12および図31に試験結果を示し、焼戻温度とHRC硬さとの関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 図31を参照して、焼戻温度が280℃以上320℃以下の範囲におけるHRC硬さはHRC60.5以上HRC62.1以下となった。
 (3)表面窒化濃度測定試験
 実施例1と同様に、表面窒化濃度について測定した。
 表13および図32に試験結果を示し、窒素濃度と表面からの深さとの関係を示す。なお表13および図32は、便宜のため測定された値の一部で作成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表13および図32を参照して、この試験片では表面の窒素濃度は、0.4質量%程度となった。ここで、表面とは表面からの深さが0から0.01mmまでの範囲である。窒素濃度は、表面からの深さが0.05mm程度で0.1質量%程度となり、表面からの深さが0.37mmで0.0097質量%と非常に小さくなり、表面からの深さが0.41mm以上では略0になった。
(4)水混入油中での転がり疲労試験
 実施例1と同様に、水混入油中での転がり疲労試験を行った。但し、実施例1とは熱処理が異なっている。
 実施例1と同様に、図26に示すテーパ形状外輪試験片80を作成した。
 熱処理は、850℃ののRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で180分間加熱し窒化処理を施して焼入した。その後、本実施例では、上記(1)圧痕付け試験で最も圧痕が付きにくかった焼戻温度である300℃で120分間の焼戻を施した。一方、本実施例と比較するための比較例では、標準焼戻温度である180℃で120分間の焼戻を施した。
 実施例1と同様に、図27を参照して、試験は、テーパ形状外輪試験片80にアンギュラ玉軸受(JIS規格7306B)の内輪81、13個の鋼球82、保持器83を組み合わせて行った。これらを用いて、実施例1と同様の条件で試験を行った。
 表14に試験結果を示し、本実施例と比較例のはく離寿命を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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 比較例のL10は43.7時間であり、計算寿命L10hである2611時間の約60分の1であった。それに対し、本実施例のL10は、725.1時間と計算寿命L10hには及ばなかったものの、比較例に対して約16倍の長寿命を示した。このことから本実施例は水素脆性起因の早期はく離を起きにくくする効果を有することがわかった。
 なお、JIS規格SUJ3に規定された範囲の化学成分を有するSUJ3において、本実施例と同様の試験結果が得られることを確認した。
 上記の本発明の一実施の形態は適時組み合わせられる。
 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請求の範囲によって示され、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を意図される。
 本発明は、転がり軸受および転がり軸受の製造方法に特に有利に適用され得る。
  1 グリース封入深溝玉軸受、10,30,50 アンギュラ玉軸受、11,261 外輪、11A 外輪転走面、11b 段差面、12 内輪、12A 内輪転走面、12B 斜面部、13 玉、13A 玉転走面、14,253 保持器、15 シール部材、16 グリース組成物、20 円筒ころ軸受、23A ころ転走面、31 潤滑油導入部材、31a 鍔状部、31b シール部、31c 潤滑油供給路、31d 吐出口、31e 排油円周溝、32 蓋部材、33 内輪間座、34 油受け円周溝、40,60 潤滑装置、61 間座、62 グリース溜まり形成部材、62a 先端部、63 グリース溜まり部、64 流路、65 隙間、66 テーパ面、80 テーパ形状外輪試験片、81 内輪、82 鋼球、83 保持器、90,103 モータ、91 ロータ、92,101,223 主軸、92A 外周面、93 フレーム、94 整流子、95 ブラシ、96 ステータ、100 工作機械、101A 外周面、101B 先端、102,221 ハウジング、102A 内壁、103A モータステータ、103B モータロータ、110 複列アンギュラ玉軸受、111 ホイール、112 タイヤ、113 ハブ輪、114 ナックル、115 磁気エンコーダ、116 磁気センサ、120 車輪、200 オルタネータ、201,218 シャフト、202 ロータ、203 ステータ、204 プーリ、205 ハウジング、210 プーリ、211 プーリ本体、220 コンプレッサ、222 斜板、224 ピストン、225 回転部材、226 ピストンロッド、230 コンプレッサ用プーリ機構、231 回転部材・プーリ支持部材軸受、232 主軸支持軸受、233 斜板支持軸受、234 プーリ用軸受支持部材、235 クラッチ用電磁石、236 動力伝達部材、237 カーエアコン電磁クラッチプーリ、240 ベルト式無段変速機、241 プライマリプーリ軸、242 プライマリプーリ、242a プライマリプーリ固定シーブ、242b プライマリプーリ可動シーブ、243 セカンダリプーリ軸、244 セカンダリプーリ、244a セカンダリプーリ固定シーブ、244b セカンダリプーリ可動シーブ、245 無端ベルト、246 ケーシング、250 シェル形針状ころ軸受、251 シェル外輪、251a 鍔部、252 針状ころ、260 ソリッド形針状ころ軸受、270 スラスト針状ころ軸受、271 軌道盤、271a 軌道盤外径部、271b 軌道盤突出部、280 保持器付き針状ころ軸受。

Claims (18)

  1.  円環状の軌道を有する軌道部材(11,12)と、
     前記軌道部材(11,12)に接触し、円環状の前記軌道上に転動自在に配置された複数の転動体(13)とを備え、
     前記軌道部材(11,12)および前記転動体(13)のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ2からなり、
     前記軸受部材は焼入れされており、かつ
     前記軸受部材は窒化処理された転走面(11A,12A,13A)を有しており、
     前記軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより前記軸受部材に形成される圧痕の深さが0.2μm以下であり、
     前記転走面(11A,12A,13A)のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である、転がり軸受。
  2.  前記転走面(11A,12A,13A)の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量%以下である、請求項1に記載の転がり軸受。
  3.  前記転動体(13)は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなり、
     前記転動体(13)に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより前記転動体(13)に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である、請求項1に記載の転がり軸受。
  4.  前記転動体(13)全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下である、請求項3に記載の転がり軸受。
  5.  前記転動体(13)がセラミックスを含む材質よりなる、請求項1に記載の転がり軸受。
  6.  前記転動体(13)を保持するための保持器(14)をさらに備え、
     前記保持器(14)が金属を含む材質よりなる、請求項1に記載の転がり軸受。
  7.  円環状の軌道を有する軌道部材(11,12)と、前記軌道部材(11,12)に接触し、円環状の前記軌道上に転動自在に配置された複数の転動体(13)とを備えた転がり軸受の製造方法であって、
     前記軌道部材(11,12)および前記転動体(13)のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ2の材質からなるように準備する工程と、
     前記軸受部材の転走面(11A,12A,13A)に窒化処理を施して焼入れする工程と、
     焼入れられた前記軸受部材を240℃以上300℃以下で焼戻しする工程とを備えた、転がり軸受の製造方法。
  8.  前記窒化処理は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、請求項7に記載の転がり軸受の製造方法。
  9.  円環状の軌道を有する軌道部材(11,12)と、
     前記軌道部材(11,12)に接触し、円環状の前記軌道上に転動自在に配置された複数の転動体(13)とを備え、
     前記軌道部材(11,12)および前記転動体(13)のうち少なくとも1つの軸受部材は、JIS規格SUJ3からなり、
     前記軸受部材は焼入れされており、かつ
     前記軸受部材は窒化処理された転走面(11A,12A,13A)を有しており、
     前記軸受部材に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより前記軸受部材に形成される圧痕の深さが0.1μm以下であり、
     前記転走面(11A,12A,13A)のロックウェルCスケール硬さがHRC60.5以上HRC62.1以下である、転がり軸受。
  10.  前記転走面(11A,12A,13A)の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量以下である、請求項9に記載の転がり軸受。
  11.  前記転動体(13)は、JIS規格SUJ2からなり、
     前記転動体(13)は焼入れされており、かつ
     前記転動体(13)は窒化処理された転走面(13A)を有しており、
     前記転動体(13)に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重3.18kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより前記転動体(13)に形成される圧痕の深さが0.2μm以下であり、
     前記転走面(13A)のロックウェルCスケール硬さがHRC61.2以上HRC63.3以下である、請求項9に記載の転がり軸受。
  12.  前記転走面(13A)の表面窒化濃度が0.05質量%以上0.4質量以下である、請求項11に記載の転がり軸受。
  13.  前記転動体(13)は、窒化処理されていないJIS規格SUJ2からなり、
     前記転動体(13)に直径19.05mmのSUJ2製標準転がり軸受用鋼球を荷重1.97kNで押し付け、10秒間保持した後に除荷することにより前記転動体(13)に形成される圧痕の深さが0.2μm以下である、請求項9に記載の転がり軸受。
  14.  前記転動体(13)全体のロックウェルCスケール硬さがHRC57.0以上HRC58.9以下である、請求項13に記載の転がり軸受。
  15.  前記転動体(13)がセラミックスを含む材質よりなる、請求項9に記載の転がり軸受。
  16.  前記転動体(13)を保持するための保持器(14)をさらに備え、
     前記保持器(14)が金属を含む材質よりなる、請求項9に記載の転がり軸受。
  17.  円環状の軌道を有する軌道部材(11,12)と、前記軌道部材(11,12)に接触し、円環状の前記軌道上に転動自在に配置された複数の転動体(13)とを備えた転がり軸受の製造方法であって、
     前記軌道部材(11,12)および前記転動体(13)のうち少なくとも1つの軸受部材を、JIS規格SUJ3の材質からなるように準備する工程と、
     前記軸受部材の転走面(11A,12A,13A)に窒化処理を施して焼入れする工程と、
     焼入れられた前記軸受部材を280℃以上320℃以下で焼戻しする工程とを備えた、転がり軸受の製造方法。
  18.  前記窒化処理は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、請求項17に記載の転がり軸受の製造方法。
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