WO2012115201A1 - 分割軌道輪およびその製造方法 - Google Patents

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宮本　祐司
松井　雅人
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a split race ring and a method for manufacturing the same.
  • split race ring that divides a race ring used for a rolling bearing into two in the circumferential direction is known in order to facilitate assembly and installation during manufacture.
  • Such a divided raceway is generally manufactured by subjecting an annular raceway to heat treatment, splitting it into two by natural splitting, recombining them, and grinding the raceway surface.
  • the surface roughness Rz of the fracture surface may be set to 30 ⁇ m to 1000 ⁇ m in order to facilitate alignment after division. It has been proposed (see, for example, Patent Document 9).
  • the split raceway may be peeled off or breakage from the split position as a starting point, and it is necessary to improve the strength of the split position and the adhesion of the split surface. is there.
  • a stress concentration source is provided as in Patent Documents 1, 2, and 3
  • the stress concentration source may cause a decrease in durability.
  • the machining allowance increases when the raceway is deformed into an elliptical shape due to deformation during heat treatment or plastic deformation during division.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a split race ring having good durability and a manufacturing method thereof.
  • the hardness of the surface other than the circumferential end surface of the divided portion is HRC59 or more, the surface other than the circumferential end surface of the divided portion is subjected to quenching and tempering treatment, and the surface other than the circumferential end surface of the divided portion
  • the dividing portion is formed by applying a load to the bearing ring so that a stress generated on one end side in the axial direction of the bearing ring is larger than a stress generated on the other end side in the axial direction.
  • Divided raceway characterized by.
  • a method for manufacturing a split race ring comprising: (5) It further has the process of providing a slit in the one end side, The method of manufacturing a split race ring according to (4), wherein a stress generated in the slit on the one end side is larger than a stress generated on the other end side. (6) It further has the process of providing a slit in the other end side, The method of manufacturing a split race ring according to (5), wherein a stress generated in the slit on the one end side is greater than a stress generated on the slit on the other end side.
  • one end side and the other end side in the axial direction mean one side in the axial direction with the center in the axial direction as a boundary and the opposite side.
  • split raceway and the manufacturing method thereof of the present invention it is possible to provide a split raceway having good durability and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 5 is a plan view showing an inner ring before division in the method for manufacturing a divided race ring according to an embodiment of the present invention. It is a side view of FIG. It is axial direction sectional drawing which shows the manufacturing method of the division
  • FIG. 4 is a side view of FIG. 3.
  • the inner ring 11 before the split is an annular trunk portion 12 and annular annular portions disposed on both axial sides of the trunk portion 12.
  • wheel 11 are provided.
  • the outer diameter surface of the body portion 12 is a raceway surface of a rolling element (not shown).
  • the end portion 14 is provided with slits 17a and 17b extending in the axial direction.
  • the slits 17a and 17b are provided on a straight line on both sides in the axial direction.
  • slits 17 a ′ and 17 b ′ are provided at the end portion 14 even at a position rotated 180 ° in the circumferential direction from the position where the slits 17 a and 17 b are provided.
  • the inner ring 11 before the division is subjected to quenching and tempering, carburizing treatment or carbonitriding treatment and quenching and tempering.
  • the material used for the inner ring 11 contains 0.15 mass% or more and 1.20 mass% or less of carbon (C).
  • C carbon
  • C is less than 0.15% by mass, the durability of the inner ring 11 increases, but natural splitting becomes difficult, which is not preferable.
  • C exceeds 1.20% by mass, it is not preferable because sufficient durability cannot be obtained.
  • the content of components other than C is preferably in the following range.
  • Si is an element having carburization resistance, it is preferably 2% by mass or less, and more preferably 0.35% by mass or less.
  • the Cr content is preferably 20% by mass or less, and more preferably 1.2% by mass or less.
  • the Mn content is preferably 2% by mass or less, and more preferably 0.85% by mass or less.
  • Ni is preferably 4% by mass or less and more preferably 0.25% by mass or less because of workability.
  • the other components are preferably Fe and unavoidable impurities.
  • the surface hardness of the inner ring 11 is HRC59 or more.
  • the prior austenite grain size (JIS G0551) on the surface of the inner ring 11 is 6 or more. If the surface hardness of the inner ring 11 is HRC59 or higher, the durability can be improved and the plastic deformation at the time of division does not increase, and the adhesion of the divided surface is improved. Further, if the prior austenite grain size is 6 or more, the split load increases, but the durability can be improved without forming a crystal fracture surface with a minute crack on the split surface. The finer the crystal grains, the better the durability.
  • the “divided surface” means a circumferential end surface of each divided portion after the inner ring 11 is divided.
  • a support jig 30 having a bottom surface 31, a top surface 32, and side surfaces 33, 33 is inserted into the inner diameter side of the cylindrical inner ring 11.
  • the top surface 32 of the support jig 30 and the inner diameter surface of the inner ring 11 are shown apart from each other for simplification.
  • the support jig 30 has a shape in which the vertical dimension decreases from the one axial end 36 side to the other axial end 35 side, and the top surface 32 is an inclined surface.
  • the bottom surface 31 of the support jig 30 is supported by the column portions 37 and 37 at the one end portion 36 in the axial direction and the other end portion 35 in the axial direction.
  • the vertical dimensions of the pillars 37 and 37 are equal, and any dimensions may be used as long as the inner ring 11 is suspended by the support jig 30.
  • the support jig 30 has upper edge portions 34 and 34 between the top surface 32 and the side surfaces 33 and 33. These upper edges 34, 34 suspend the inner diameter surface of the inner ring 11. It is preferable that the upper edge portions 34 and 34 that are in contact with the inner diameter surface of the inner ring 11 are chamfered at 1 mm or more and 30 mm or less. If the chamfering process is 1 mm or more, no indentation will be formed when it comes into contact with the inner diameter surface of the inner ring 11. Further, if the chamfering process is 30 mm or less, the amount of change in the support position after the occurrence of a crack does not become too large, and stability can be maintained.
  • the chamfered shape is preferably an R shape.
  • the inner ring 11 When breaking the inner ring 11, as described above, the inner ring 11 is suspended by the support jig 30 inserted on the inner diameter side so that the slits 17a and 17b are positioned upward in the vertical direction.
  • the inner ring 11 is arranged such that the slit 17b is positioned on the one end 36 side in the axial direction of the support jig 30 and the slit 17a is positioned on the other end 35 side in the axial direction of the support jig 30, and the top surface 32 ( In particular at the edges).
  • the lower surface 39 of the load jig 38 is placed adjacent to the slits 17a and 17b on the flanges 13 and 13 of the inner ring 11, and a load is applied to the inner ring 11 from above in the vertical direction.
  • a load is applied to the both sides in the axial direction of the inner ring 11 via the lower surface 39 of the load jig 38 from above in the vertical direction.
  • the top surface 32 of the support jig 30 has one end 36 in the axial direction. The side is disposed at a position higher than the other end 35 side in the axial direction.
  • the top surface 32 of the support jig 30 is inclined with respect to the lower surface 39 of the load jig 38, and a larger stress is generated on the slit 17b side than on the slit 17a side. For this reason, it becomes possible to propagate a crack only from the slit 17b, and it is possible to prevent a mismatch of cracks that occurs when the crack propagates from both the slit 17a and the slit 17b.
  • tilt angle (alpha) in which the top surface 32 of the support jig 30 inclines with respect to the lower surface 39 of the load jig 38 is 0.2 degree or more and 3 degrees or less.
  • the inclination angle ⁇ is 0.2 ° or more and 3 ° or less, an uneven load is generated while maintaining stability, so that the stress generated in one slit is increased and the divided load can be reduced.
  • the shape change due to plastic deformation of the inner ring 11 can be suppressed.
  • the inner ring 11 is split from the slit 17b to the slit 17a in the axial direction, the inner ring 11 is divided into two divided parts by rotating the inner ring 11 180 ° in the circumferential direction and applying a load again. Can be obtained.
  • An angle (hereinafter referred to as a contact angle) ⁇ (see FIG. 4) formed by a line connecting the contact portion (support point) closest to the portion to which the mark is added and the radial center of the inner ring 11 is 15 It is preferable that it is not less than 35 ° and not more than 35 °.
  • the contact angle ⁇ is changed, the width of the support point is changed.
  • the contact angle ⁇ is 15 ° or more and 35 ° or less, the divided load does not become too large, and the change amount of the support position after the occurrence of a crack does not become too large, and the stability can be maintained. It becomes.
  • wheel 11 which performed the carburizing process or the carbonitriding process has high toughness inside, and a division
  • the inner ring 11 subjected to quenching and tempering treatment is likely to have irregularities on the split surface.
  • the arithmetic average roughness of the divided surface is 30 ⁇ mRa or more, the adhesion of the divided surface is increased by the unevenness, and the durability of the divided inner ring can be further improved.
  • the arithmetic average roughness of the divided surface is preferably 1000 ⁇ mRa or less, and more preferably 500 ⁇ mRa or less, in order to suppress the occurrence of cracks.
  • the shape of a division surface is a dimple shape, and by this, the adhesiveness of a division surface can further improve and durability can further be improved.
  • the support jig 30 is formed in a column shape, and is supported by the column portions 37 and 37 and only the inner ring 11 is suspended by the upper edge portion 34. It is possible to apply.
  • the support jig 30 is preferably formed with the hardness of a material such as carbon steel for mechanical structure without performing heat treatment or the like.
  • the inner ring 11 has been subjected to quenching and tempering in advance, and the inner surface of the inner ring 11 is harder than the support jig 30, so that the inner surface of the inner ring 11 is scratched. It is possible to prevent the inner ring 11 from being deformed and the roundness of the inner diameter surface from being deteriorated.
  • the support jig 30 may be made of a material having a Young's modulus smaller than that of the material forming the inner ring 11, for example, cast iron, copper-based metal, aluminum, or the like. When the support jig 30 is formed of these materials, even when the contact pressure between the upper edge portion 34 and the inner diameter surface of the inner ring 11 is increased, the support jig 30 is ahead of the inner diameter surface of the inner ring 11. It is possible to prevent the inner ring 11 from being damaged and the inner ring 11 from being deformed and the inner ring 11 from being deformed to deteriorate the roundness of the inner diameter surface.
  • the inner ring 11 is divided in the circumferential direction by causing the crack to advance only from one slit 17b, so that the cutting can be performed without increasing the manufacturing cost.
  • Surface disturbance can be suppressed and a good cut surface can be obtained.
  • segmentation inner ring can further be improved by improving the adhesiveness of a division surface.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like can be made as appropriate.
  • the case where the inner ring 11 is divided has been described as an example, but the present invention can be applied even when the outer ring is divided.
  • the case where the raceway is divided into two has been described as an example, but the raceway may be divided into three or more.
  • the inclination angle (alpha) is implement
  • the inclination angle ⁇ may be realized by using a spacer such as a shim.
  • the slits are formed on both ends of the inner ring 11 in the axial direction.
  • the slits may be formed only on one end in the axial direction or only on the other end in the axial direction.
  • the slit does not need to be formed at either end in the axial direction of the inner ring 11.
  • an inner ring of a cylindrical roller bearing was made of the material shown in Table 1, slits were made on both ends in the axial direction of the inner ring, and divided according to the conditions shown in FIGS. As shown in Table 1, the division was performed after performing heat treatment such as quenching and tempering, quenching and tempering after carbonitriding or carburizing treatment.
  • the inner ring has an inner diameter of 109 mm, an outer diameter of 157 mm, and an axial dimension of 154 mm.
  • the deformation amount indicates the value of Da-Db when combined again after division, that is, the difference between the maximum value and the minimum value of the raceway surface diameter (see FIG. 2). Further, in the durability test, the operation was performed with a radial load of 500 kN, the rotational speed of 15 min ⁇ 1 , and oil-air lubrication. .
  • Comparative Example 1 the inclination angle ⁇ is 0 °, and the stress generated on one end side in the axial direction of the race is equal to the stress generated on the other end side in the axial direction.
  • the endurance test could not be carried out because the split load was excessive, the amount of deformation was too large, and the split lines were inconsistent.
  • Comparative Example 2 in which the surface hardness is outside the range of the present invention, the split load was excessive, the deformation amount was too large, and the durability test could not be performed.
  • the crystal grain size is outside the scope of the present invention, and the shape of the dividing surface is not a dimple shape. As for Comparative Example 3, it can be seen that the endurance test was rejected due to the occurrence of cracks on the split surface during the endurance test, and the life was shortened.
  • Example 15 the contact angle ⁇ is smaller than the preferred range of the present invention.
  • Such Example 15 passed the endurance test, but at the upper edge portion 34, the position where the inner ring 11 was suspended was easily shifted upward during division, and the stability was slightly inferior.
  • Example 19 whose contact angle (beta) is larger than the preferable range of this invention passed the durability test, the division
  • the inclination angle ⁇ is outside the preferred range of the present invention.
  • Example 23 passed the endurance test, since the area where the lower surface 39 of the load jig 38 contacts the inner ring 11 is small at the start of the division and the inner ring 11 is easily displaced in the axial direction, the stability is slightly inferior. .

Abstract

　本発明に係る分割軌道輪は、円周方向に二以上に分割された分割部を含む。分割部の円周方向端面以外の表面の硬さはＨＲＣ５９以上であり、分割部の円周方向端面以外の表面は焼入れ焼戻し処理が施され、分割部の円周方向端面以外の表面の旧オーステナイト結晶粒度は６番以上である。分割部は、軌道輪の軸方向の一端側に発生する応力が軸方向の他端側に発生する応力より大きくなるように軌道輪に荷重を加えて分割することにより形成されている。

Description

分割軌道輪およびその製造方法
　本発明は、分割軌道輪およびその製造方法に関する。
　従来、製造時の組立や取付を容易にするため、転がり軸受に用いる軌道輪を円周方向に二分割する分割軌道輪が知られている。このような分割軌道輪は、一般的に、環状の軌道輪に熱処理を施してから自然割りにより二つに分割し、再び組み合わせて、軌道面を研削仕上げすることにより製造される。
　自然割により軌道輪を分割する方法として、従来、種々の手法が提案されている。例えば、軌道輪の軸方向両端に形成されたスリット間で自然割りを行なう手法として、Ｖ字溝、誘い穴等の応力集中源を予め軌道輪に形成しておくことにより、分割線の形状をＳ字や任意の形状に制御することが提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。また、軸線方向に対して傾斜した分割線を形成するように軌道輪を分割することにより、分割面の密着性を高めることが提案されている（例えば、特許文献４、５、６、７参照）。
　また、軸方向両側から自然割りを行った場合に分割線の不一致が生じることを防止するため、軸方向一端側に形成されたスリットから開口することが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
　また、熱間鍛造用低延性非調質鋼を強制破断分離（自然割り）する場合に、分割後の位置あわせを容易にするため、破面の面粗さＲｚを３０μｍ～１０００μｍとすることが提案されている（例えば、特許文献９参照）。
日本国特開昭５５－４４１６９号公報 日本国特開昭５５－６３００９号公報 日本国特開昭５４－１６３２４７号公報 日本国実開平６－４０４５８号公報 日本国特開２００２－２２７８５２号公報 日本国特開２００９－２８１３９７号公報 日本国特開２０１０－２５５６９５号公報 日本国特許第４０４２９９９号 日本国特開平１１－４３７３８号公報
　ところで、軌道輪には高い耐久性が要求されるが、分割軌道輪は、分割位置を基点として剥離や割損が生じるおそれがあり、分割位置の強度や分割面の密着性を向上させる必要がある。しかしながら、特許文献１、２、３のように応力集中源を設けた場合には、応力集中源が耐久性を低下させる要因となることがある。また、熱処理時の変形や分割時の塑性変形により軌道輪が楕円状に変形すると、取代が増大するといった問題がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、良好な耐久性を有する分割軌道輪およびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）　円周方向に二以上に分割された分割部を含む分割軌道輪であって、
　前記分割部の円周方向端面以外の表面の硬さがＨＲＣ５９以上であり、前記分割部の円周方向端面以外の表面は焼入れ焼戻し処理が施されており、前記分割部の円周方向端面以外の表面の旧オーステナイト結晶粒度が６番以上であり、
　前記分割部は、軌道輪の軸方向の一端側に発生する応力が軸方向の他端側に発生する応力より大きくなるように前記軌道輪に荷重を加えて分割することにより形成されていることを特徴とする分割軌道輪。
（２）　前記分割部の円周方向端面の算術平均粗さが３０μｍＲａ以上であり、且つ前記分割部の円周方向端面がディンプル状であることを特徴とする（１）記載の分割軌道輪。
（３）　前記分割部が、前記軌道輪の軸方向の一端側からのみ亀裂を進展させることにより形成されていることを特徴とする（１）または（２）記載の分割軌道輪。
（４）　（１）～（３）のいずれかに記載の分割軌道輪を製造する方法であって、
　前記軌道輪の軸方向の一端側に発生する応力が軸方向の他端側に発生する応力より大きくなるように、前記軌道輪に垂直方向上方から荷重を加えて前記軌道輪を分割する工程を有することを特徴とする分割軌道輪の製造方法。
（５）　前記一端側にスリットを設ける工程をさらに有し、
　前記一端側の前記スリットに発生する応力が前記他端側に発生する応力よりも大きいことを特徴とする（４）記載の分割軌道輪の製造方法。
（６）　前記他端側にスリットを設ける工程をさらに有し、
　前記一端側の前記スリットに発生する応力が前記他端側の前記スリットに発生する応力よりも大きいことを特徴とする（５）記載の分割軌道輪の製造方法。
（７）　前記軌道輪の内径側に柱形状の支持冶具を挿入する工程と、
　前記支持冶具により前記軌道輪の内径面を担持する工程と、をさらに有し、
　前記軌道輪に荷重を加える方向に対して垂直であり且つ前記軌道輪の径方向中心を通る面に対して、前記軌道輪と前記支持冶具が接触する部分のうち前記軌道輪の荷重が加えられた部分に一番近い接触部と、前記軌道輪の径方向中心と、を結んだ線のなす角度が、１５°以上３５°以下であることを特徴とする（４）～（６）のいずれか記載の製造方法。
　尚、本明細書において、軸方向の一端側および他端側は、軸方向中央を境界とした軸方向の片側およびその反対側を意味する。
　本発明の分割軌道輪およびその製造方法によれば、良好な耐久性を有する分割軌道輪およびその製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる分割軌道輪の製造方法において、分割前の内輪を示す平面図である。 図１の側面図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法を示す軸方向断面図である。 図３の側面図である。
　以下、本発明に係る分割軌道輪の製造方法の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
　本実施形態に係る分割軌道輪の製造方法において、図１、２に示されるように、分割前の内輪１１は、環状の胴部１２と、胴部１２の軸方向両側に配置された環状の鍔部１３，１３と、内輪１１の軸方向両端に配置された端部１４、１４と、を備える。胴部１２の外径面は、不図示の転動体の軌道面となる。内輪１１を割りやすくするために、端部１４には軸方向に延びるスリット１７ａ、１７ｂが設けられている。スリット１７ａ、１７ｂは、軸方向両側で直線上に位置するよう設けられている。また、これらスリット１７ａ，１７ｂが設けられた位置から円周方向に１８０°回転させた位置においても、スリット１７ａ’、１７ｂ’（不図示）が端部１４に設けられている。
　実際の使用環境での耐久性を向上させるため、分割前の内輪１１には、焼入れ焼戻し、または浸炭処理もしくは浸炭窒化処理および焼入れ焼戻しが施される。内輪１１に用いる素材は、０．１５質量％以上且つ１．２０質量％以下の炭素（Ｃ）を含有している。Ｃが０．１５質量％未満の場合には、内輪１１の耐久性は高まるが、自然割りが困難になるため、好ましくない。一方、Ｃが１．２０質量％を越えると、十分な耐久性を得られなくなるため、好ましくない。
　尚、内輪１１において、Ｃ以外の成分の含有量は以下の範囲であることが好ましい。Ｓｉは浸炭抵抗性を有する元素であるため、２質量％以下が好ましく、０．３５質量％以下がより好ましい。また、加工性向上のため、Ｃｒの含有量は２０質量％以下が好ましく、１．２質量％以下がより好ましい。また、結晶粒粗大化抑制のため、Ｍｎの含有量は２質量％以下が好ましく、０．８５質量％以下がより好ましい。また、Ｍｏの含有量が多いとコストが増加するので、１質量％以下が好ましく、０．３質量％以下がより好ましい。Ｎｉは加工性のために４質量％以下が好ましく、０．２５質量％以下がより好ましい。また、その他の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが好ましい。
　また、内輪１１の表面硬さはＨＲＣ５９以上である。また、内輪１１の表面の旧オーステナイト結晶粒度（ＪＩＳ　Ｇ０５５１）は６番以上である。内輪１１の表面硬さがＨＲＣ５９以上であると、耐久性を向上できることに加え、分割時の塑性変形が大きくならず、分割面の密着性が向上する。また、旧オーステナイト結晶粒度が６番以上であると、分割荷重は上昇するが、微小なクラックを伴う結晶破面が分割面に形成されることなく、耐久性を向上することができる。結晶粒が微細であるほど、耐久性が向上する。尚、ここで、「分割面」は、内輪１１を分割した後の分割部それぞれの円周方向端面を意味する。
　図３に示すように、本実施形態の軌道輪の分割方法においては、底面３１、頂面３２、側面３３、３３を備える支持冶具３０が、円筒状の内輪１１の内径側に挿入される。尚、図３においては、簡略化のため、支持冶具３０の頂面３２と内輪１１の内径面とを離間させて示している。支持冶具３０は、軸方向一方端部３６側から軸方向他方端部３５側へ向って、垂直方向寸法が減少する形状を有しており、頂面３２は傾斜面となっている。支持冶具３０の底面３１は、軸方向一方端部３６および軸方向他方端部３５において、柱部３７、３７により支持される。柱部３７、３７の垂直方向寸法は同等であり、内輪１１が支持冶具３０により吊持されるような寸法であれば任意の寸法でよい。
　支持冶具３０は、頂面３２と側面３３，３３との間に、上縁部３４，３４を有する。これら上縁部３４，３４によって、内輪１１の内径面が吊持される。内輪１１の内径面と接触する上縁部３４，３４は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下で面取り加工されていることが好ましい。面取り加工が１ｍｍ以上であれば、内輪１１の内径面と接触したときに圧痕が形成されることがない。また、面取り加工が３０ｍｍ以下であれば、亀裂発生後の支持位置の変化量が大きくなりすぎず、安定性を維持することができる。また、面取り形状は、Ｒ形状が好ましい。
　内輪１１を割る際には、前記したように、内径側に挿入された支持冶具３０によって、スリット１７ａ，１７ｂが垂直方向上方に位置するように内輪１１が吊持される。内輪１１は、スリット１７ｂが支持冶具３０の軸方向一方端部３６側に、スリット１７ａが支持冶具３０の軸方向他方端部３５側に位置するように配置され、支持冶具３０の頂面３２（特にその縁部）により支持される。
　この状態で、内輪１１の鍔部１３、１３の上に、スリット１７ａ、１７ｂに隣接させて荷重冶具３８の下面３９を置き、垂直方向上方から内輪１１に荷重を加える。これにより、荷重冶具３８の下面３９を介して内輪１１の軸方向両側に、垂直方向上方から荷重が加えられるが、前述したように、支持冶具３０の頂面３２は、軸方向一方端部３６側が軸方向他方端部３５側よりも高い位置に配置されている。そのため、支持冶具３０の頂面３２は荷重冶具３８の下面３９に対して傾斜しており、スリット１７ｂ側において、スリット１７ａ側よりも大きな応力が発生する。このため、スリット１７ｂからのみ亀裂を進展させることが可能となり、スリット１７ａおよびスリット１７ｂの両方から亀裂が進展する場合に発生する亀裂の不一致を防止することができる。
　尚、支持冶具３０の頂面３２が荷重冶具３８の下面３９に対して傾斜する傾斜角度α（図３参照）は、０．２°以上３°以下であることが好ましい。傾斜角度αが０．２°以上３°以下である場合には、安定性を維持したままで偏荷重が生じるため、一方のスリットに発生する応力が高くなって分割荷重を低下させることができ、内輪１１の塑性変形による形状変化を抑えることが可能になる。さらに、一方から発生した亀裂の先端部には常に安定した引張応力が発生するため、亀裂直進性が極めて高くなり、亀裂が狙いの位置（例えば他方のスリット）に収まるようになる。内輪１１がスリット１７ｂから軸方向にスリット１７ａまで割れた後、内輪１１を円周方向に１８０°回転させて、再度荷重を加えることにより、内輪１１が二つの分割部へと分割された分割内輪を得ることができる。
　また、内輪１１に荷重を加える方向に対して垂直であり且つ内輪１１の径方向中心を通る面に対して、内輪１１の内径面と接触する支持冶具３０の上縁部３４の内輪１１の荷重が加えられた部分に一番近い接触部（支持点）と、内輪１１の径方向中心と、を結んだ線が形成する角度（以後、接触角度と呼ぶ）β（図４参照）は、１５°以上３５°以下であることが好ましい。この接触角度βを変化させると支持点の幅が変化する。接触角度βが１５°以上３５°以下である場合には、分割荷重が大きくなりすぎず、また、亀裂発生後の支持位置の変化量が大きくなりすぎずに、安定性を維持することが可能となる。
　尚、浸炭処理または浸炭窒化処理を施した内輪１１は、内部において靭性が高く、分割荷重が高くなる。分割荷重が大きいと塑性変形量も大きくなるため、研削取代が増大し、製造コストが増大するという問題や、研削による応力解放に伴う変形の問題がある。したがって、自然割りは、可能な限り脆性的な環境下で行なうことが好ましい。例えば、低温脆性を利用してサブゼロ処理を施すことが考えられるが、表面上の残留オーステナイトを２０体積％以上４５体積％以下にすることが、耐久性の観点から好ましい。少なくとも分割面の起点部を水中とすると、分割荷重を大幅に低減させることもできるため好ましい。
　焼入れ焼戻し処理を施した内輪１１は、分割面に凹凸が現れやすい。分割面の算術平均粗さが３０μｍＲａ以上であると、凹凸により分割面の密着性が高まり、分割内輪の耐久性をさらに向上させることができる。分割面の算術平均粗さは、亀裂の発生を抑制するためには、１０００μｍＲａ以下が好ましく、５００μｍＲａ以下がさらに好ましい。また、分割面の形状はディンプル状であることが好ましく、これにより分割面の密着性がさらに高まり、耐久性をさらに向上することができる。
　本実施形態において、支持冶具３０は柱形状に形成されており、柱部３７、３７により支持すると共に、上縁部３４で内輪１１を吊持するのみであるので、様々な寸法の内輪１１に適用することが可能である。
　支持冶具３０は、熱処理等を施さず、機械構造用炭素鋼などの素材の硬度のまま形成されることが好ましい。これに対し、前述した通り、内輪１１は予め焼入れ焼戻し処理を施されており、支持冶具３０よりも内輪１１の内径面の方が高硬度となっているため、内輪１１の内径面に傷がつくことや、内輪１１が変形して内径面の真円度が悪化することを防止することができる。
　尚、支持冶具３０は、内輪１１を形成する材料よりもヤング率の小さい材料、例えば、鋳鉄、銅系金属、アルミニウムなどから形成されていてもよい。支持冶具３０がこれらの材料により形成される場合には、上縁部３４と内輪１１の内径面との間の接触圧力が大きくなった場合でも、支持冶具３０が内輪１１の内径面よりも先に変形し、内輪１１の内径面に傷がつくことや、内輪１１が変形して内径面の真円度が悪化することを防止することができる。
　このように、本実施形態に係る分割軌道輪およびその製造方法によれば、一方のスリット１７ｂからのみ亀裂を進行させて内輪１１を円周方向に分割するので、製造コストを増加させることなく切断面の乱れを抑制し、良好な切断面を得ることができる。また、分割による軌道輪の変形を抑制して、軌道面の真円度を良好なものとすることができる。また、分割面の密着性を高めることにより、分割内輪の耐久性をさらに向上させることができる。
　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、変更、改良等が適宜可能である。前述した実施形態では、内輪１１を分割する場合を例に挙げて説明したが、外輪を分割する場合であっても、本発明を適用することができる。また、前述した実施形態では、軌道輪を二分割する場合を例に挙げて説明したが、軌道輪を三以上に分割してもよい。また、前述した実施形態では、支持冶具３０の頂面３２を傾斜面として形成することにより傾斜角度αを実現しているが、これに限定されず、支持冶具３０の底面３１を傾斜面として形成してもよく、また、シムなどの間座を用いて傾斜角度αを実現してもよい。また、前述した実施形態では、内輪１１の軸方向両端側にスリットが形成されているが、スリットは軸方向一端側のみに、または軸方向他端側のみに形成されてもよい。また、内輪１１の軸方向のどちらの端部にも、スリットが形成されなくてもよい。
　ここで、表１に示す材料により円筒ころ軸受の内輪を作成し、内輪の軸方向両端側にスリットを作成して、図３、図４および表１に示す条件により分割した。尚、分割は、表１に示すように、焼入れ焼戻し、または浸炭窒化もしくは浸炭処理の後の焼入れ焼戻し等の熱処理を行なってから行なった。内輪の寸法は、内径１０９ｍｍ、外径１５７ｍｍ、軸方向寸法１５４ｍｍである。表面硬さ（ＨＲＣ）、結晶粒度、傾斜角度α、接触角度β、分割面粗さ（μmＲａ）、分割面の形態、分割するために加えられる分割荷重、分割の安定性、分割による変形量（μｍ）、耐久試験の結果を表１に示す。尚、ここで変形量とは、分割後に再び組み合わせた際のＤａ－Ｄｂの値、すなわち、軌道面直径の最大値と最小値の差を示す（図２参照）。また、耐久試験では、ラジアル荷重５００ｋＮ、回転数１５ｍｉｎ－１、オイルエア潤滑で運転を行い、１０００時間経過後に分割面に亀裂が発生しなかったものを○、亀裂が発生したものを×と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、熱処理内容、表面硬さ（ＨＲＣ）、結晶粒度、および分割面形態等の条件が本発明の範囲を満たしている実施例１～２５については、分割面の密着性が高まっていることにより、耐久試験も合格となった。
　しかしながら、比較例１については、傾斜角度αが０°であり、軌道輪の軸方向一端側で発生する応力が、軸方向他端側で発生する応力と同等となっている。このような比較例１については、分割荷重が過大となり、変形量が大きすぎ、また、分割線が不一致となったために、耐久試験を実施できなかった。また、表面硬さが本発明の範囲外である比較例２についても、分割荷重が過大となり、変形量が大きすぎて耐久試験を実施できなかった。また、比較例３については、結晶粒度が本発明の範囲外であり、分割面の形態がディンプル状となっていない。このような比較例３については、耐久試験中に分割面に亀裂が発生したことにより耐久試験が不合格であり、寿命が短くなっていることがわかる。
　また、実施例１～２５の中でも、実施例１５については、接触角度βが本発明の好ましい範囲よりも小さい。このような実施例１５は、耐久試験には合格したものの、上縁部３４にて、内輪１１を吊持する位置が分割時に上方にずれやすく、安定性が若干劣っていた。また、接触角度βが本発明の好ましい範囲よりも大きい実施例１９は、耐久試験には合格したものの、分割荷重が大きかった。また、実施例２３については、傾斜角度αが本発明の好ましい範囲外となっている。このような実施例２３は、耐久試験には合格したものの、分割開始時に荷重冶具３８の下面３９が内輪１１に接触する面積が小さく、内輪１１が軸方向にずれやすいため、安定性が若干劣る。
　以上の結果より、本発明の範囲、および本発明の好ましい範囲の有効性が実証された。
　以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能である。本出願は２０１１年２月２５日出願の日本特許出願（特願２０１１－０４００５１）、２０１１年５月２７日出願の日本特許出願（特願２０１１－１１９４８７）、２０１１年５月２７日出願の日本特許出願（特願２０１１－１１９４８８）および２０１２年２月２２日出願の日本特許出願（特願２０１２－０３６４６２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１１　　内輪
１７ａ，１７ｂ、１７ａ’　　スリット
３０　　支持冶具
３２　　頂面
３８　　荷重冶具

Claims (7)

  1. 　円周方向に二以上に分割された分割部を含む分割軌道輪であって、
    　前記分割部の円周方向端面以外の表面の硬さがＨＲＣ５９以上であり、前記分割部の円周方向端面以外の表面は焼入れ焼戻し処理が施されており、前記分割部の円周方向端面以外の表面の旧オーステナイト結晶粒度が６番以上であり、
    　前記分割部は、軌道輪の軸方向の一端側に発生する応力が軸方向の他端側に発生する応力より大きくなるように前記軌道輪に荷重を加えて分割することにより形成されていることを特徴とする分割軌道輪。
  2. 　前記分割部の円周方向端面の算術平均粗さが３０μｍＲａ以上であり、且つ前記分割部の円周方向端面がディンプル状であることを特徴とする請求項１記載の分割軌道輪。
  3. 　前記分割部が、前記軌道輪の軸方向の一端側からのみ亀裂を進展させることにより形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の分割軌道輪。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の分割軌道輪を製造する方法であって、
    　前記軌道輪の軸方向の一端側に発生する応力が軸方向の他端側に発生する応力より大きくなるように、前記軌道輪に垂直方向上方から荷重を加えて前記軌道輪を分割する工程を有することを特徴とする分割軌道輪の製造方法。
  5. 　前記一端側にスリットを設ける工程をさらに有し、
    　前記一端側の前記スリットに発生する応力が前記他端側に発生する応力よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の分割軌道輪の製造方法。
  6. 　前記他端側にスリットを設ける工程をさらに有し、
    　前記一端側の前記スリットに発生する応力が前記他端側の前記スリットに発生する応力よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の分割軌道輪の製造方法。
  7. 　前記軌道輪の内径側に柱形状の支持冶具を挿入する工程と、
    　前記支持冶具により前記軌道輪の内径面を担持する工程と、をさらに有し、
    　前記軌道輪に荷重を加える方向に対して垂直であり且つ前記軌道輪の径方向中心を通る面に対して、前記軌道輪と前記支持冶具が接触する部分のうち前記軌道輪の荷重が加えられた部分に一番近い接触部と、前記軌道輪の径方向中心と、を結んだ線のなす角度が、１５°以上３５°以下であることを特徴とする請求項４～６のいずれか１項記載の製造方法。
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