JP2002115031A

JP2002115031A - 転がり軸受部品、駆動装置およびロール支持装置

Info

Publication number: JP2002115031A
Application number: JP2000310584A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Maeda; 喜久男前田; Hirokazu Nakajima; 碩一中島
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高温での寸法変化や硬度低下を防ぐととも
に、異物混入、低粘度油潤滑などによる表面起点型損傷
発生を防いで、長い耐久寿命を確保できる転がり軸受部
品を提供する。【解決手段】転がり軸受部品１、２、３のいずれか
は、合金元素として質量％で、Ｃを０．６％以上１．３
％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｎｉを０．
１％以上３．０％以下、Ｍｎを１．０％以上２．０％以
下、Ｃｒを０．３％以上５．０％以下で少なくとも含有
する鋼材よりなり、焼戻し温度を２６０℃以上３５０℃
以下として焼戻しを行なったときに表層の残留オーステ
ナイト量が１０体積％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受、駆動
装置およびロール支持装置に関し、具体的には、トラン
スミッションや減速機のような異物が混入しやすく、使
用雰囲気温度も高く、潤滑条件も厳しい用途に用いられ
る転がり軸受およびそれを用いた駆動装置およびロール
支持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車や産業機械では省エネルギ
や地球環境の保護のため、駆動系を高能率化、高速化、
コンパクト化する機運にある。このため、これを構成す
る動力伝達機構、支持機構はより高温、高速、高荷重の
条件で使用されるようになってきている。このため、支
持機構の主要部材である転がり軸受の使用環境も高温、
高速、高荷重になっている。さらにエネルギーロス低減
のため、潤滑剤はより低粘度になり、転がり軸受にとっ
ては使用中に金属接触がおこり表面損傷が出易くなって
いる。また、長期間のメンテナンスフリー化で潤滑油の
劣化や摩耗粉の混入などがおこり、使用環境は軸受にと
って一層厳しい条件となっている。したがって、軸受に
は、高温で寿命低下しない性能のほか、異物混入や希薄
潤滑でも寿命低下し難い性能が要求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような使用環
境では、通常の軸受鋼製軸受では、高温での寸法変化が
生じ機能が確保できない。高温で使用できるようにする
には更に高温で焼戻す必要があり、この場合には硬度低
下により転がり寿命が低下する。さらに異物噛み込みに
よる圧痕からの剥離や潤滑油膜が薄くなる結果生じるピ
ーリングやスミアリング等の表面損傷は低硬度ほど生じ
やすく、軸受の性能を確保することができない。

【０００４】それゆえ本発明の目的は、上記のような高
温条件下、かつ異物噛込みや潤滑油膜不足による表面起
点型損傷が生じ易い条件下で、長い耐久寿命を確保でき
る転がり軸受部品およびそれを用いた駆動装置およびロ
ール支持装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受部品
は、軌道輪および転動体を有する転がり軸受の部品であ
って、合金元素として質量％で、Ｃ（炭素）を０．６％
以上１．３％以下、Ｓｉ（シリコン）を０．３％以上
３．０％以下、Ｎｉ（ニッケル）を０．１％以上３．０
％以下、Ｍｎ（マンガン）を１．０％以上２．０％以
下、Ｃｒ（クロム）を０．３％以上５．０％以下で少な
くとも含有する鋼材よりなり、表層の残留オーステナイ
ト量が１０体積％以上であることを特徴とする。

【０００６】本発明の転がり軸受部品では、上記組成を
有しているため、２３０℃以上３５０℃以下の温度で焼
戻しを行なうことで表層の残留オーステナイト量を１０
％以上にすることができる。この残留オーステナイトは
軟質であるため、異物を噛み込んだときの応力集中を防
止する緩衝剤として働く。これにより、異物混入潤滑条
件下での応力集中を抑制できるため、高温で異物も混入
するような過酷な条件での転動疲労特性と耐表面損傷性
とに優れ、耐久寿命に優れかつ信頼性の高い転がり軸受
部品を得ることができる。

【０００７】表層の残留オーステナイト量を１０体積％
以上としたのは、１０体積％未満では上述した異物を噛
み込んだ際の緩衝剤としての効果が十分ではないからで
ある。なお、表層の残留オーステナイト量が２０体積％
を越えると、高温使用時でのオーステナイトの分解によ
る精度低下の問題が顕著となるため、２０体積％以下で
あることが好ましい。

【０００８】以下、本発明の転がり軸受の化学成分の限
定理由について説明する。（１）Ｃの含有量（０．６％以上１．３％以下）につ
いてＣは転がり軸受として強度を確保するために必須の元素
であり、所定の熱処理後の硬さを維持するためには０．
６％以上含有する必要があるため、Ｃ含有量の下限を
０．６％とした。またＣ含有量が１．３％を越えて含有
された場合、大型の炭化物が生成し、転動疲労寿命が低
下するため、Ｃ含有量の上限を１．３％とした。

【０００９】（２）Ｓｉの含有量（０．３％以上３．
０％以下）についてＳｉ量を０．３％以上３．０％以下含有させたのは、Ｓ
ｉは高温にさらされた場合の軟化を抑制し、耐熱性を改
善する作用があるためである。０．３％未満ではその効
果が得られないため、Ｓｉ含有量の下限を０．３％とし
た。また、Ｓｉ量の増加に伴って耐熱性は向上するが、
３．０％を越えて多量に含有させてもその効果は飽和
し、かつ、熱間加工性や被削性が著しく低下するので、
Ｓｉ含有量の上限を３．０％とした。

【００１０】（３）Ｎｉの含有量（０．１％以上３．
０％以下）についてＮｉは、鋼中に固溶してマトリックスを強化するととも
に、特に部品が高温下で使用された場合に、転動疲労過
程における組織の変化を抑制し、かつ高温域での硬さの
低下も抑制する。したがって、Ｎｉは高温環境下での転
動疲労特性と耐表面損傷性を向上させる効果を有する。
これらの効果を得るためには、Ｎｉを０．１％以上含有
させる必要があるので、Ｎｉ含有量の下限を０．１％と
した。しかし、３．０％を越えてＮｉを含有させると、
焼入処理時に多量の残留オーステナイトが生成されて、
所定の硬さを得られなくなり、また鋼材コストも高価に
なるので、Ｎｉ含有量の上限を３．０％とした。

【００１１】（４）Ｍｎ含有量（１．０％以上２．０
％以下）についてＭｎは鋼材の焼入性を改善し、鋼中に固溶して鋼を強靱
化する。また、Ｍｎは、Ｎｉとともに残留オーステナイ
トを多くするとともに、高温でオーステナイトを安定に
し高温焼戻しを行なってもオーステナイトが残留するよ
うにするため、高靭性化、長寿命化に対しても量が多い
ほうが有利である。しかし、Ｍｎはフェライトを強化す
るため、多すぎると旋削性や機械加工性を妨げる。そこ
で、Ｍｎ含有量の下限を１．０％、上限を２．０％とし
た。

【００１２】（５）Ｃｒ含有量（０．３％以上５．０
％以下）についてＣｒは炭化物を形成して鋼を強化する。Ｃｒ含有量の下
限を０．３％としたのは、これらの効果を得るためであ
る。Ｃｒ含有量の上限を５．０％に限定したのは、大形
の炭化物の生成による脆化を防止するためである。Ｃｒ
もまた、転動寿命特性を向上させることが明らかになっ
ている。

【００１３】これらの合金成分の作用で、すべりなどで
局部的に大きな温度上昇が生じても、表面の軟化が防止
され、耐表面損傷強度が向上するとともに、残留オース
テナイトも安定化し、転動寿命にも優れた材質にするこ
とができるが、さらに、以下の量のＶ（バナジウム）や
Ｍｏ（モリブデン）の添加により一層の特性向上が図れ
る。

【００１４】上記の転がり軸受部品において好ましく
は、鋼材に、合金元素として質量％で、０．０５％以上
１．０％以下のＶおよび０．０５％以上０．２５％未満
のＭｏの少なくともいずれかを添加したことを特徴とす
る。

【００１５】これにより、転動疲労特性と耐表面損傷性
をさらに向上させることができる。（６）Ｖ、Ｍｏ含有量（０．０５％以上１．０％以
下、０．０５％以上０．２５％未満）についてＶを０．０５％以上１．０％以下、Ｍｏを０．０５以上
０．２５％未満ずつ単独または複合で含有させたのは、
以下の理由による。Ｖは、炭素と結合して微細な炭化物
を析出させ、結晶粒を微細化して強度、靱性を改善する
とともに、高温での軟化を抑制する。したがって、上述
したＮｉと同様に、Ｖは高温環境下での転動疲労特性と
耐表面損傷性を向上させる効果を有する。この効果を得
るために、Ｖ含有量の下限を０．０５％とした。上限を
１．０％に限定したのは、１．０％を越えてＶを多量に
含有させると、被削性と熱間加工性が低下するからであ
る。

【００１６】Ｍｏは、鋼の焼入れ性を改善するととも
に、焼戻し脆性を防止し、さらに高温域での軟化も抑制
する。したがって、Ｍｏも高温環境下での転動疲労特性
と耐表面損傷性を向上させる効果を有する。この効果を
得るために、Ｍｏ含有量の下限を０．０５％とした。Ｍ
ｏ含有量を０．２５％以上にすると被削性が低下し、か
つ鋼材コストも上昇するので、上限を０．２５％未満に
限定した。

【００１７】上述した各合金元素の働きにより、高温環
境下での使用における寸法変化を防止するため予め高温
の焼戻し処理を施されても、表面硬さでロックウェル硬
さＨＲＣ５８以上、および表層部の残留オーステナイト
量を１０体積％以上を確保することができる。これによ
り、前記転動寿命（清浄油潤滑寿命、異物混入寿命と
も）、ピーリングやスミアリング等の表面損傷発生寿命
を向上することができる。

【００１８】なお、これらの軸受の表層に浸炭窒化層を
形成した後、この浸炭窒化層の残留オーステナイト量を
１０体積％以上確保する高温焼戻をすることによって
も、更に高温仕様の軸受を得ることができる。

【００１９】すなわち、浸炭窒化処理で表面層の窒素含
有量を高めると、表面層のＭｓ点（マルテンサイト変態
開始温度）が低くなり、これを焼き入れすると、表面層
に未変態のオーステナイトが多く残留する。残留オース
テナイトは、高い靱性と加工硬化特性を有し、亀裂の発
生や進展を抑える働きをする。また、Ｍｓ点が低下した
表面層は、マルテンサイト変態が内部よりも遅れて始ま
るため、表面層には圧縮の残留応力が形成され、表面層
の疲労強度が向上する。窒素が侵入した領域は焼戻抵抗
性（焼戻による硬さやミクロ組織の変化に対する安定
性）が一層向上する結果、焼戻温度を浸炭窒化なしの場
合より高めることができ、更に高温で使用できる仕様に
できるとともに、転動寿命やピーリング強度、耐スミア
リング特性も一層向上する。

【００２０】さらに、浸炭窒化層の残留オーステナイト
量を１０体積％以上とする高温焼戻を施すことにより、
表面層に高い靱性を付与して、亀裂の発生や進展を抑
え、耐久寿命とより高温仕様とを備えた軸受にすること
ができる。

【００２１】本発明の駆動装置は、上記の転がり軸受部
品を用いたことを特徴とする。これにより、転動寿命、
表面損傷発生寿命に優れた駆動装置を得ることができ
る。

【００２２】本発明の抄紙機のロール支持装置は、複列
ころ軸受によりハウジングにロールを回転自在に支持す
る抄紙機のロール支持装置において、複列ころ軸受の部
品が、合金元素として質量％で、Ｃを０．６％以上１．
３％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｎｉを
０．１％以上３．０％以下、Ｍｎを１．０％以上２．０
％以下、Ｃｒを０．３％以上５．０％以下で少なくとも
含有する鋼材よりなり、表層の残留オーステナイト量が
１０体積％以上であることを特徴とする。

【００２３】本発明の抄紙機のロール支持装置によれ
ば、複列ころ軸受の部品が上記と同様の組成および構成
を有するため、焼戻し温度を２３０℃以上３５０℃以下
として焼戻しを行なうことにより表層の残留オーステナ
イト量を１０体積％以上にすることができる。これによ
り、転動寿命、およびピーリングやスミアリングなどの
表面損傷発生寿命を向上することができる。このため、
水を使う環境で使用されることにより軸受内に水が浸入
して潤滑油膜が薄くなった場合でも、良好な耐ピーリン
グ特性および耐スミアリング特性を得ることができ長寿
命とすることができる。

【００２４】上記の抄紙機のロール支持装置において好
ましくは、ロールがドライヤロールである。

【００２５】これにより水が浸入しやすいドライヤロー
ルにおいても良好な転動寿命および表面損傷発生寿命を
得ることができる。

【００２６】上記の抄紙機のロール支持装置において好
ましくは、複列ころ軸受が自動調心ころ軸受である。

【００２７】この自動調心ころ軸受は、比較的低速、大
加重で使用されることが多いため油膜切れを起こしやす
く、かつ内部での滑りや接触楕円内での相対滑りが起こ
り摩耗や表面損傷が出やすい軸受であり、本発明の軸受
部品を用いるのに好適である。

【００２８】本発明の圧延設備のロール支持装置は、複
列ころ軸受によりハウジンにロールを回転自在に支持す
る圧延設備のロール支持装置において、複列ころ軸受の
部品が、合金元素として質量％で、Ｃを０．６％以上
１．３％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｎｉ
を０．１％以上３．０％以下、Ｍｎを１．０％以上２．
０％以下、Ｃｒを０．３％以上５．０％以下で少なくと
も含有する鋼材よりなり、表層の残留オーステナイト量
が１０体積％以上であることを特徴とする。

【００２９】本発明の圧延設備のロール支持装置によれ
ば、複列ころ軸受の部品が上記と同様の組成および構成
を有するため、焼戻し温度を２３０℃以上３５０℃以下
として焼戻しを行なうことにより表層の残留オーステナ
イト量を１０体積％以上にすることができる。これによ
り、転動寿命、およびピーリングやスミアリングなどの
表面損傷発生寿命を向上することができる。このため、
水を使う環境で使用されることにより軸受内に水が浸入
して潤滑油膜が薄くなった場合でも、良好な耐ピーリン
グ特性および耐スミアリング特性を得ることができ、長
寿命とすることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
に基づいて説明する。

【００３１】図１は、本発明の一実施の形態における転
がり軸受の構成を概略的に示す断面図である。図１を参
照して、転がり軸受５は、内輪１と、外輪２と、転動体
３とを主に有している。転動体３は、内輪１と外輪２と
の間に転動可能に支持されている。

【００３２】これらの内輪１、外輪２および転動体３の
少なくとも１つの転がり軸受５の部品は、合金元素とし
て質量％で、Ｃを０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを
０．３％以上３．０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０
％以下、Ｍｎを１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．
３％以上５．０％以下で少なくとも含有する鋼材よりな
り、焼戻し温度を２３０℃以上３５０℃以下として焼戻
しを行なったときに表層に１０体積％以上の残留オース
テナイトを有する。

【００３３】また、内輪１、外輪２および転動体３の少
なくとも１つは、鋼材に、さらに合金元素として質量％
で、０．０５％以上１．０％以下のＶおよび０．０５％
以上０．２５％未満のＭｏの少なくともいずれかを添加
されていることが好ましい。

【００３４】ＨＲＣ５８未満では、大きな加重がかかる
用途では寿命低下や組成変形による精度劣化が起きやす
い。しかし、本実施の形態における内輪１、外輪２およ
び転動体３の少なくとも１つは、上記組成および処理に
より表面硬さでロックウェル硬さＨＲＣ５８以上を有し
ているため、このような寿命低下や精度劣化を生じ難
い。

【００３５】また、本実施の形態の転がり軸受５は、た
とえば図２に示すマニュアル式のトランスミッション１
０のように歯車で駆動する装置（以下、駆動装置と称す
る）などに用いられても良い。

【００３６】図２を参照して、本実施の形態の転がり軸
受５は、インプットシャフト１１、アウトプットシャフ
ト１２、パイロットシャフト１３およびカウンターシャ
フト１４の支持に用いられている。

【００３７】なお、この転がり軸受５は、円筒ころ軸
受、針状ころ軸受または円錐ころ軸受のいずれであって
も良い。また、駆動装置は上記のトランスミッションに
限定されず減速機などであっても良く、異物が混入しや
すく使用雰囲気温度も高くかつ潤滑条件も厳しい用途に
用いられるものであれば本実施の形態の転がり軸受の採
用に好適である。

【００３８】また、本実施の形態の転がり軸受は、抄紙
機のロール支持装置における複列ころ軸受や、圧延設備
のロール支持装置における複列ころ軸受などに適用する
こともできる。以下、それらの複列ころ軸受に適用した
場合について説明する。

【００３９】図３は、本発明の一実施の形態における転
がり軸受を複列ころ軸受に適用した場合の４段熱間圧延
機の構造モデルを例示する図である。図３を参照して、
この４段熱間圧延機はたとえば、ホットストリップミル
の仕上げストランドを形成するもので（熱間圧延ライン
に沿って複数台設置される）、ワークＷの圧延を直径の
比較的小さな１対のワークロール２１によって行ない、
その上下に直径の比較的大きなバックアップロール２２
を配設して、ワークロール２１の圧延加重Ｆｗによる撓
みを防止する構造を有している。バックアップロール２
２には油圧装置などの加圧装置２３によって押圧力Ｆｒ
が与えられる。また上下のワークロール２１間に油圧装
置などの加圧装置２４が介装されており、この加圧装置
２４によって押圧力が与えられる。この押圧力によって
ワークロール２１に曲げ変形を与えることでワークロー
ル２１、ワークＷの幅方向の肉厚制御が行なわれる。各
ロール２１、２２の軸端部２１ａ、２２ａはそれぞれ複
列ころ軸受２５、２６でハウジング２７、２８に対して
回転自在に支持され、ハウジング２７、２８はそれぞれ
ロールスタンドＳに支持される。

【００４０】この実施形態では、ワークロール２１の軸
端部２１ａを支持する複列ころ軸受２５として４列円す
いころ軸受が使用され、バックアップロール２２の軸端
部２２ａを支持する複列ころ軸受２６として４列円筒こ
ろ軸受が使用されている。また、バックアップロール２
２に作用する比較的小さなアキシャル加重を支持するた
め、一方の軸端部２２ａの４列円筒ころ軸受２６の側方
に円すい角の比較的大きな２列円すいころ軸受２９が配
置されている。

【００４１】上記の複列ころ軸受２５、２６や２列円す
いころ軸受２９のころなどの部品は、合金元素として質
量％で、Ｃを０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを０．３
％以上３．０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０％以
下、Ｍｎを１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．３％
以上５．０％以下で少なくとも含有する鋼材よりなり、
焼戻し温度を２３０℃以上３５０℃以下として焼戻しを
行なうことで表層に１０％以上の残留オーステナイトを
有している。

【００４２】図４および図５は、本発明の一実施の形態
における転がり軸受を複列ころ軸受に適用した場合の抄
紙機のドライヤロールの構成を示す断面図および軸受部
を拡大して示す部分断面図である。

【００４３】図４を参照して、ドライヤロールは、円筒
状のロール胴部３１と、ロール胴部３１の両端を密封す
る鏡板３２を有する１対のロールネック部３３、３４よ
りなり、各ロールネック部３３、３４が複列の自動調心
ころ軸受３５で回転自在に支持されている。このロール
胴部３１の中心には、ドライヤロールを内部加熱するた
めの蒸気導入管３６が、一方のロールネック部３３を通
して配管されている。蒸気導入管には多数の孔３７が設
けられ、これらの孔３７から噴出してロール胴部３１を
加熱した蒸気が凝縮した水は、汲上げ車３８で汲上げら
れ、ロールネック部３３に通された排水管３９で外部に
排出される。

【００４４】図５を参照して、自動調心ころ軸受３５
は、外周面に複列の軌道４０を有する内輪４１と、内周
面に球面軌道４２を有する外輪４３と、内輪４１と外輪
４３との間で保持器４５により転動自在に保持された複
列の樽型のころ４４とを有している。外輪４３はハウジ
ング４６の内周面に嵌合され、内輪４１は、その内周側
がテーパ孔とされ、かつロールネック部３３にテーパス
リーブ４７を介して嵌合されている。このテーパスリー
ブ４７はナット４８で軸方向を固定している。ロールネ
ック部３４側の軸受部も同様の構成になっている。

【００４５】この自動調心ころ軸受３５の内輪４１、外
輪４３、ころ４４などの部品は、合金元素として質量％
で、Ｃを０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを０．３％以
上３．０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｍ
ｎを１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．３％以上
５．０％以下で少なくとも含有する鋼材よりなり、焼戻
し温度を２３０℃以上３５０℃以下として焼戻しを行な
うことで表層に１０体積％以上の残留オーステナイトを
有している。

【００４６】

【実施例】以下に実施例および比較例について説明す
る。（実施例１〜９）表１に示す７種類の化学成分を有する
鋼を素材として、後述の焼入れ焼戻し処理を施した転動
寿命、ピーリング、スミアリング強度評価用試験片（表
１中の実施例１〜６および９）を用意した。また、実施
例１および３に示した鋼材に浸炭窒化処理を施した試験
片（表１中の実施例７および８）も用意した。

【００４７】

【表１】

【００４８】浸炭窒化しない試験片は、８００℃〜８５
０℃に加熱した後に油中へ焼入し、表面硬度がＨＲＣ５
８以上でかつ表層の残留オーステナイト量が１０体積％
以上となるように焼戻ししたものである。一部の実施例
では、焼入れ前の加熱をアンモニアガスが添加された浸
炭性雰囲気中で行い、浸炭窒化処理も施した。浸炭窒化
処理を施したものについても、表層の残留オーステナイ
ト量を１０体積％以上確保する焼戻しをおこなった。（比較例１〜１２）高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２、ＳＵ
Ｊ３および本願の化学成分範囲を外れる２種類の化学成
分を有する鋼を焼入れ焼戻し処理した試験片（表１中の
比較例１〜４）を用意した。また、比較例１〜４に示し
たＳＵＪ２を含む一部の鋼材に浸炭窒化処理を施した試
験片（表１中の比較例５〜７）も用意した。さらに本願
の化学成分組成を外れる５種類の化学成分を有する鋼を
焼入れ焼戻し処理した試験片（表１中の比較例８〜１
２）も用意した。

【００４９】上記実施例および比較例の試験片サンプル
について、転動寿命試験（高面圧条件および高温＋異物
混入条件）、ピーリング試験、スミアリング試験を実施
した。

【００５０】各試験の概要と結果は以下の通りである。（１）高面圧の転動寿命試験転動寿命試験は、高面圧、高負荷速度の条件で、加速的
にサンプルを疲労させて評価した。以下の試験条件で試
験を行った。この試験では、サンプル数Ｎを１０とし、
疲労強度をＬ１０寿命（サンプルの９０％が破損しない
で使える負荷回数）で評価した。

【００５１】・試験片寸法：外径１２ｍｍ、長さ２２ｍｍ・相手鋼球寸法：直径１９．０５ｍｍ・接触応力Ｐｍａｘ：５．８８ＧＰａ・負荷速度：４６２４０回／分試験結果を表２に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】比較例は通常の１８０℃で焼戻したもの
と、実施例と同じ最高３００℃までの焼戻しを行なった
ものである。表２の結果より、比較例の３００℃焼戻し
品では著しく寿命が低下することがわかる。一方、実施
例では３００℃で焼戻したものでも、１８０℃で焼戻し
た比較例１〜４や、浸炭窒化処理後に１８０℃で焼戻し
て残留オーステナイトを２０％以上にした比較例５〜７
よりも寿命が長い。浸炭窒化処理し、１０％以上の残留
オーステナイトを確保した実施例７および８は３５０℃
の焼戻しにかかわらず、さらに長寿命になる傾向があ
る。比較例９は実施例と同等の長寿命を示すが、高炭素
材であり、大きな炭化物が数多く析出するため、加工性
および後述の異物混入寿命およびピーリング寿命に難が
ある。本願の組成範囲よりも低炭素側に外れる比較例８
は短寿命である。（２）高温での異物混入試験厚肉平板の試験片により下記の条件で異物混入寿命を調
べた。

【００５４】・平板：外径φ５２、肉厚ｔ２５（ｍｍ）・相手：１／４セラミック球（３個）・接触面圧：６．５ＧＰａ・回転速度：２０００ｒｐｍ（負荷速度で３０００ｃｐ
ｍ）・潤滑：Ｓｉ油系耐熱油、油浴、２５ｃｃ・異物：硬度ＨＶ８００、サイズ３０〜５０μｍ、
量０．０１ｇ・温度：２００℃ 試験結果を表２に併せて示す。

【００５５】表２の高温転動寿命比の結果はＳＵＪ２標
準品の寿命に対する比率で表わしている。この結果よ
り、比較例は高温で強度が低下し、また残留オーステナ
イトがなくなるため異物に対する靭性がなくなり短寿命
であることがわかる。また、比較例に浸炭窒化処理を施
した場合は寿命は延びているが、これは１８０℃焼戻を
施したものであり、高温では寸法変化が大きくなるので
この仕様は使えない。実施例はいずれも比較例の２倍以
上の長寿命である。特に残留オーステナイト量が多いも
の（実施例２および３）は長寿命になっている。

【００５６】実施例の浸炭窒化品は高温焼戻しにかかわ
らず比較例の３倍近い寿命を示している。

【００５７】比較例９、１０、１２は長寿命を示してい
るが、これは高Ｃ、高Ｎｉ、高Ｃｒの影響である。これ
らはコストの上昇、加工性の悪化を招き、特に高Ｃ、高
Ｃｒ鋼は後述のピーリング強度に難がある。（３）軸受での異物混入試験下記の円錐ころ軸受３０２０６を用い、下記の条件で異
物混入寿命を調べた。

【００５８】・軸受：３０２０６、内径φ３０、外径φ６２、組立
幅１７．２５・荷重：１７．６４ｋＮ・回転数：２０００ｒｐｍ・潤滑：タービン油、油浴給油、油量、約２５ｃｃ・異物：硬度ＨＶ８００、サイズ１００〜１８０μ
ｍ、量０．４ｇ／Ｌ・温度：６０℃ 試験結果を表２中に併せて示す。

【００５９】表２の結果より、実施例のものは比較例１
（ＳＵＪ２）に比べて３倍以上の寿命を有することがわ
かる。また、比較例の中でも高Ｃと高Ｎｉの比較例９、
１０は長寿命であるが、これらは加工性に難がある。

【００６０】なお、本実験では円錐ころ軸受を用いてい
るが、玉軸受や円筒ころ軸受についても同様の効果が見
られることは容易に推定される。（４）ピーリング試験ピーリング試験は、円筒部に緩やかな曲率を有するリン
グ状の試験片を駆動軸とし、この駆動軸に平行な従動軸
を取り付け、両試験片の円筒面を互いに押し当てて転動
させるものである。各試験片の寸法は、直径４０ｍｍ、
高さ１２ｍｍ、円筒部の副曲率半径６０ｍｍとされ、駆
動軸側試験片の円筒面はＲｍａｘ３μｍの粗さに研削仕
上げ、従動軸側試験片の円筒面は鏡面仕上げとされる。
ピーリング強度は、試験終了時の従動軸側試験片円筒面
のピーリング発生面積率で評価される。以下の試験条件
でこのピーリング試験を行った。

【００６１】なお、駆動軸側および従動軸側の両試験片
は、同種のサンプルのものをペアとして用いた。

【００６２】・試験片の最大表面粗さ：３．０μｍ（駆動軸側）、
０．２μｍ（従動軸側）・接触面圧Ｐｍａｘ：２．３ＧＰａ・潤滑油：タービン油ＶＧ４６・駆動軸回転速度：２０００ｒｐｍ・総回転数：４．８×１０⁵回試験結果を表２中に併せて示す。

【００６３】表２の結果より、実施例の試験片は、いず
れもピーリング発生面積率が２％台もしくはそれ以下で
あり、優れたピーリング強度を示すことがわかる。一
方、比較例の各試験片は、標準熱処理品では実施例の３
倍以上の大きなピーリング発生面積率になっている。比
較例のものも浸炭窒化によりピーリング強度は向上して
いるが、実施例の浸炭窒化なしのものには及ばない。ま
た、比較例９、１２では高Ｃ、高Ｃｒの影響で大きな炭
化物が出易いため、これらが応力集中源になり、ピーリ
ングのような局部的な微小亀裂の発生に対してはむしろ
強度が低下している。

【００６４】なお、実施例９では高Ｖの影響で大きな炭
化物が出易いためピーリング発生面積率が少し高くな
る。（５）スミアリング試験スミアリング試験は、ピーリング試験と同じ装置を用い
て、ピーリング試験と同一形状の２つのリング状試験片
を同様に転動させるものである。この試験の場合には、
従動軸は一定速度で回転駆動され、駆動軸は従動軸と等
速回転から徐々に増速される点がピーリング試験と異な
る。また、従動軸側試験片の円筒面が駆動軸側試験片と
同じ表面粗さＲｍａｘ３μｍに仕上げられる点もピーリ
ング試験と異なる。スミアリング強度は、試験片の円筒
面にスミアリングが発生した時点の駆動軸と従動軸の速
度比で評価される。以下の試験条件でスミアリング試験
を行った。なお、この試験においても、摺動されるペア
の試験片は同種のサンプルのものとした。

【００６５】・試験片の最大表面粗さ：３．０μｍ・接触面圧Ｐｍａｘ：２．１ＧＰａ・潤滑油：タービン油ＶＧ４６・駆動軸回転速度：２００ｒｐｍから１００ｒｐ
ｍずつ増速・従動軸回転速度：２００ｒｐｍ一定試験結果を表２に併せて示す。

【００６６】表２の結果より、実施例の試験片は、比較
例１に対して、いずれも１．３倍以上の大きな速度比ま
でスミアリングが発生しないことがわかる。一方、比較
例の各試験片は、高温焼戻すると実施例の７０％程度の
速度差でスミアリングが発生している。また、比較例に
浸炭窒化すると若干耐スミアリング強度は向上するが、
それでも実施例には及ばない。

【００６７】以上の各試験結果より、実施例の各試験片
は、ピーリングやスミアリングが生じ難く、かつ優れた
転動疲労特性を示し、表面損傷が生じ易いすべりや接線
力を伴う転動部品、潤滑油が不足する用途に適した性能
を有することがわかる。

【００６８】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、高温条件下かつ異物噛込みや潤滑不足による表面起
点型損傷が生じ易い条件下で用いられる転がり軸受にお
いて、長寿命を確保し、トランスミッション、減速機、
抄紙機、圧延機などの機械要素の信頼性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における転がり軸受の
構成を示す概略断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態における転がり軸受を
マニュアル式のトランスミッションに適用した構成を示
す概略断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態における転がり軸受を
複列ころ軸受に適用した場合の４段熱間圧延機の構造モ
デルを例示する図である。

【図４】本発明の一実施の形態における転がり軸受を
複列ころ軸受に適用した場合の抄紙機のドライヤロール
の構成を示す断面図である。

【図５】図４の軸受部を拡大して示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１，４１内輪、２，４３外輪、３転動体、５転
がり軸受、１０トランスミッション、１１インプッ
トシャフト、１２アウトプットシャフト、１３パイ
ロットシャフト、１４カウンターシャフト、２１ワ
ークロール、２２バックアップロール、２１ａ，２１
ｂ軸端部、２５，２６，２９，３５複列ころ軸受、３
１ロール胴部、３３，３４ロールネック部、４４
ころ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 13/02 Ｆ１６Ｃ 13/02 19/28 19/28 19/38 19/38 33/34 33/34 33/62 33/62 Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA15 AA16 AA32 AA43 AA44 AA52 AA54 AA62 BA70 EA02 FA31 GA36 GA60 3J103 AA02 AA13 AA41 BA09 DA05 DA07 FA14 GA17 GA55 HA08 HA32 4L055 CF01 CG14 EA29 EA32 FA19 FA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道輪および転動体を有する転がり軸受
の部品であって、前記転がり軸受の部品が、合金元素として質量％で、Ｃ
を０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを０．３％以上３．
０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｍｎを
１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．３％以上５．０
％以下で少なくとも含有する鋼材よりなり、表層の残留
オーステナイト量が１０体積％以上であることを特徴と
する、転がり軸受部品。
【請求項２】前記鋼材に、合金元素として質量％で、
０．０５％以上１．０％以下のＶおよび０．０５％以上
０．２５％未満のＭｏの少なくともいずれかを添加した
ことを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受部品。
【請求項３】請求項１または２に記載の転がり軸受部
品を用いたことを特徴とする、駆動装置。
【請求項４】複列ころ軸受によりハウジングにロール
を回転自在に支持する抄紙機のロール支持装置におい
て、前記複列ころ軸受の部品が、合金元素として質量％
で、Ｃを０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを０．３％以
上３．０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｍ
ｎを１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．３％以上
５．０％以下で少なくとも含有する鋼材よりなり、表層
の残留オーステナイト量が１０体積％以上であることを
特徴とする、抄紙機のロール支持装置。
【請求項５】前記ロールはドライヤロールであること
を特徴とする、請求項４に記載の抄紙機のロール支持装
置。
【請求項６】前記複列ころ軸受が自動調心ころ軸受で
あることを特徴とする、請求項４に記載の抄紙機のロー
ル支持装置。
【請求項７】複列ころ軸受によりハウジングにロール
を回転自在に支持する圧延設備のロール支持装置におい
て、複列ころ軸受の部品が、合金元素として質量％で、
Ｃを０．６％以上１．３％以下、Ｓｉを０．３％以上
３．０％以下、Ｎｉを０．１％以上３．０％以下、Ｍｎ
を１．０％以上２．０％以下、Ｃｒを０．３％以上５．
０％以下で少なくとも含有する鋼材よりなり、表層の残
留オーステナイト量が１０体積％以上であることを特徴
とする、圧延設備のロール支持装置。