軸及びピニオンシャフト
【課題】異物混入環境下で使用されても長寿命で、且つ、安価な軸及びピニオンシャフトを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の軸及びピニオンシャフトは、浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されていないため安価である。また、表面の残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができ、表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとすることで、耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になる。そのため、本発明の軸及びピニオンシャフトは、異物混入環境下においても長寿命である。
【解決手段】本発明の軸及びピニオンシャフトは、浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されていないため安価である。また、表面の残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができ、表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとすることで、耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になる。そのため、本発明の軸及びピニオンシャフトは、異物混入環境下においても長寿命である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸及びピニオンシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の自動変速機に用いられる遊星歯車装置は、サンギヤ，リングギヤ，及びキャリヤを備えており、これらの回転要素は出力軸の周りに同心に配されている。また、サンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤが、キャリヤに固定されたピニオンシャフトに、軸受用ころを介して回転自在に支持されている。
近年、自動車の低燃費化の要求がますます強まっており、低燃費化を目的としてトランスミッションの小型化や高効率化が行われている。そのため、ピニオンギヤの回転速度が高まっているので、ピニオンシャフトに負荷される荷重が増大し且つ温度が上昇し、さらに潤滑油量が減少する傾向となっている。
【０００３】
また、遊星歯車装置は、軸受内部に異物（例えば、塵埃、摩耗粉）が混入するような厳しい環境下（以下、「異物混入環境」と記すこともある。）で使用される場合があるため、そのような場合でも長寿命なピニオンシャフトの開発が望まれている。
異物混入環境下で使用されるピニオンシャフトを長寿命化する手法として、異物によって形成された圧痕縁への応力集中を緩和する効果のある残留オーステナイトを、ピニオンシャフトを構成する鋼材中に確保することが有効である。これは、鋼材の表面疲労のみならず、内部疲労にも有効である。
【０００４】
残留オーステナイトを鋼材中に確保する手法としては、例えば特許文献１に開示されているように、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、鋼材中の残留オーステナイトの量を増加させる方法が知られている。また、特許文献２には、高炭素クロム軸受鋼に窒化処理又は浸炭窒化処理を施して、表層部に圧縮残留応力を付与し、同時に窒化物を形成して高硬度とし、耐熱性と転がり疲労寿命を改善する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９１３０２号公報
【特許文献２】特開２００６−０７１０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、浸炭処理又は浸炭窒化処理を行う方法はコストがかかるため、コストの点からは、浸炭処理又は浸炭窒化処理を行わず、鋼材中の残留オーステナイトの量を増加させることが好ましい。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、異物混入環境下で使用されても長寿命で、且つ、安価な軸及びピニオンシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る軸は、転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、高周波焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下、且つ、残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である表層部が、前記転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に形成されている。
【０００８】
また、上記軸においては、前記高周波焼入れ処理は、９００℃以上９５０℃以下の温度で行われていることが好ましい。
また、上記軸においては、さらに下記の２つの条件を満足することが好ましい。
条件４：残留オーステナイト量が０体積％である芯部を備えている。
条件５：圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である。
【０００９】
さらに、本発明の別の態様に係る軸は、転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、ずぶ焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下であり、且つ、表面の残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である。
【００１０】
また、上記別の態様に係る軸においては、前記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下の温度で行われていることが好ましい。
さらに、本発明の上記各態様に係る軸は、遊星歯車装置のサンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在に支持するピニオンシャフトとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の軸及びピニオンシャフトは、浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されていないため安価である。また、表面の残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができ、表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとすることで、耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になる。そのため、本発明の軸及びピニオンシャフトは、異物混入環境下においても長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のピニオンシャフトを備える遊星歯車装置の分解斜視図である。
【図２】第１実施形態のピニオンシャフトの断面図である。
【図３】第２実施形態のピニオンシャフトの断面図である。
【図４】塑性変形測定試験を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る軸及びピニオンシャフトの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、以下に説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態のピニオンシャフトを備えた遊星歯車装置の分解斜視図である。
図１に示す遊星歯車装置は、図示しない軸が挿通されたサンギヤ１と、該サンギヤ１と同心に配されたリングギヤ２と、サンギヤ１及びリングギヤ２に噛み合う１個以上（図１においては３個）のピニオンギヤ３と、サンギヤ１及びリングギヤ２と同心に配されピニオンギヤ３を回転自在に支持するキャリヤ４と、を備えている。
【００１４】
ピニオンギヤ３に形成された中心孔３ａには、かしめ等の慣用の固着手段によりキャリヤ４に固定されたピニオンシャフト５が挿通されており、また、ピニオンシャフト５の外周面とピニオンギヤ３の中心孔３ａの内周面との間には図示されない複数の針状ころが配されていて、これによりピニオンギヤ３はピニオンシャフト５を軸として回転自在とされている。
【００１５】
次に、図２を参照しながら、ピニオンシャフト５について詳細に説明する。このピニオンシャフト５は、高炭素クロム軸受鋼で構成されている。なお、ピニオンシャフト５の材料としては、高炭素クロム軸受鋼であれば特に限定されることはなく、ＳＵＪ２，ＳＵＪ３，ＳＵＪ１，ＳＵＪ４，ＳＵＪ５等の高炭素クロム軸受鋼を用いることができる。
さらに、このピニオンシャフト５には、摺動部分（転走面）に潤滑油を供給するための給油路１０が設けてある。給油路１０は、ピニオンシャフト５の径方向中心部分を軸方向に延び軸方向両端面５ｄのうち一方のみに開口する中心孔１１と、中心孔１１から分岐して径方向中心部分から径方向外方に延びピニオンシャフト５の外周面５ｅに開口する２つの分岐孔１２，１３と、からなる。
【００１６】
外周面５ｅの軸方向略中央に開口する分岐孔１２と、外周面５ｅの軸方向端部近傍に開口する分岐孔１３とは、中心孔１１により連通されている。そして、分岐孔１３の開口部１３ａから導入された潤滑油が、中心孔１１内を通って分岐孔１２に至り、外周面５ｅの軸方向略中央に位置する開口部１２ａから吐出されるようになっている。吐出された潤滑油は、摺動するピニオンシャフト５の外周面５ｅと前記針状ころとの間の潤滑に供される。すなわち、分岐孔１３の開口部１３ａは、中心孔１１内に潤滑油を導入する潤滑油導入口として機能し、分岐孔１２の開口部１２ａは、中心孔１１内の潤滑油を吐出する潤滑油吐出口として機能する。
【００１７】
そして、このピニオンシャフト５は、焼鈍し処理に続いて、ピニオンシャフト５の外周面５ｅのうち前記針状ころの転走面のみに高周波焼入れ処理が施され、さらに焼戻し処理が施されている。なお、転走面が、本発明の構成要件である転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に相当する。また、ピニオンシャフト５を製造する際には、高炭素クロム軸受鋼で構成された鋼材を所定の寸法（例えば外径８ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さ２４ｍｍ）に旋削加工を施した後に、前述のような一連の熱処理を施し、さらに仕上げ研削加工を施すとよい。
【００１８】
上記高周波焼入れ処理は、高周波誘導加熱により９００℃以上９５０℃以下に加熱して、ピニオンシャフト５の表層部５ａをオーステナイト組織とするものである。
このような熱処理が施された結果、ピニオンシャフト５には焼入れ硬化された表層部５ａと、焼入れ硬化されていない芯部５ｂとが形成され、表層部５ａの残留オーステナイト量は１５体積％以上４０体積％以下、表面硬度は６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ、表面の圧縮残留応力は１００ＭＰａ以上となっている。そして、芯部５ｂの残留オーステナイト量は０体積％となっている。
【００１９】
通常、含まれる残留オーステナイト量を多くするために施される手法として浸炭処理や浸炭窒化処理等があげられる。例えば、ＳＵＪ２に高周波焼入れ処理のみを施した場合には、表層部に通常含まれる残留オーステナイト量は５体積％以上１５体積％以下であるため、浸炭窒化処理と高周波焼入れ処理とを組み合わせて１５体積％以上４０体積％以下としている。
本実施形態のピニオンシャフト５は、浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことなく、表層部５ａに含まれる残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下となっている。よって、高コストの浸炭窒化処理を省くことができるため、安価にピニオンシャフトを製造することができる。
【００２０】
また、表層部５ａの残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができるため、ピニオンシャフト５の転がり疲労寿命を確保し、異物混入環境下においてもピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
十分な転がり疲労寿命を得るためには、ピニオンシャフト５の表層部５ａの残留オーステナイト量は１５体積％以上とする必要がある。ただし、表層部５ａの残留オーステナイト量が４０体積％を超えると、前記効果が飽和してしまうばかりか、高温での熱変形が大きくなって耐熱性及び硬さが低下し、かえって転がり疲労寿命が低下する。よって、表層部５ａの残留オーステナイト量は４０体積％以下とすることが必要である。
【００２１】
また、表層部５ａの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とすることで、高速回転条件下、高温及び潤滑不良などの油膜形成性が劣化する環境下、及び、異物混入環境下での耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
表層部５ａの表面硬度が６５０Ｈｖ未満であると、内部疲労であれば非金属介在物周辺の亀裂進展が促進され、また、表面疲労であれば耐圧痕性が悪化し、転がり疲労寿命が低下する。また、表層部５ａの表面硬度を９００Ｈｖ以上とするためには、焼入れ温度を高く設定する必要があり、結晶粒の粗大化や炭化物の母相への溶け込み量が多くなるため、耐摩耗性が低下し、転がり疲労寿命が低下する。したがって、表層部５ａの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とする必要がある。
【００２２】
さらに、芯部５ｂの残留オーステナイト量を０体積％とすることで、ピニオンシャフト５の塑性変形（特に曲り）を抑制することができるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。残留オーステナイトは、荷重等の応力や熱が加わると、分解してフェライトとセメンタイトの混合物やマルテンサイトに変化するため、ピニオンシャフトに塑性変形が生じる。したがって、芯部５ｂの残留オーステナイト量を０体積％とすることが好ましい。
また、表層部５ａの圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であり耐摩耗性が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
【００２３】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、遊星歯車装置のピニオンシャフトを例示して説明したが、本発明の軸は他の種類の様々な転がり軸受の内輪に相当する部材として適用することができる。
また、本実施形態のピニオンシャフト５は、自動車用オートマチックトランスミッション、又は、ハイブリッド自動車の遊星歯車機構のピニオンギヤに使用される、ラジアルニードル軸受のピニオンシャフトとして用いることができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しながら説明する。なお、第２実施形態のピニオンシャフトの構成及び作用効果は、第１実施形態のピニオンシャフトとほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
このピニオンシャフト５は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２等）で構成されている。
そして、このピニオンシャフト５は、焼鈍し処理に続いて、ずぶ焼入れ処理が施され、さらに焼戻し処理が施されている。なお、ピニオンシャフト５を製造する際には、高炭素クロム軸受鋼で構成された鋼材を所定の寸法（例えば外径８ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さ２４ｍｍ）に旋削加工を施した後に、前述のような一連の熱処理を施し、さらに仕上げ研削加工を施すとよい。
【００２５】
上記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下に加熱して、ピニオンシャフト５の表面５ｃを含むピニオンシャフト５全体をオーステナイト組織とするものである。
このような熱処理が施された結果、ピニオンシャフト５全体が焼入れ硬化され、ピニオンシャフト５の外周面５ｅを含む表面５ｃの残留オーステナイト量は１５体積％以上４０体積％以下、表面硬度は６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとなっている。
【００２６】
通常、含まれる残留オーステナイト量を多くするために施される手法として浸炭処理や浸炭窒化処理等があげられる。例えば、ＳＵＪ２にずぶ焼入れ処理のみを施した場合には、表層部に通常含まれる残留オーステナイト量は８体積％以上１２体積％以下であるため、浸炭窒化処理とずぶ焼入れ処理とを組み合わせて１５体積％以上４０体積％以下としている。
本実施形態のピニオンシャフト５は、浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことなく、表面５ｃに含まれる残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下となっている。よって、高コストの浸炭処理及び浸炭窒化処理を省くことができるため、安価にピニオンシャフトを製造することができる。
【００２７】
また、表面５ｃの残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができるため、ピニオンシャフト５の転がり疲労寿命を確保し、異物混入環境下においてピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
十分な転がり疲労寿命を得るためには、表面５ｃの残留オーステナイト量は１５体積％以上とする必要がある。ただし、表面５ｃの残留オーステナイト量が４０体積％を超えると、前記効果が飽和してしまうばかりか、高温での熱変形が大きくなって耐熱性及び硬さが低下し、かえって転がり疲労寿命が低下する。よって、表面５ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とすることが必要である。
【００２８】
また、表面５ｃの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とすることで、高速回転条件下、高温及び潤滑不良などの油膜形成性が劣化する環境下、及び、異物混入環境下での耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
表面５ｃの表面硬度が６５０Ｈｖ未満であると、内部疲労であれば非金属介在物周辺の亀裂進展が促進され、また、表面疲労であれば耐圧痕性が悪化し、転がり疲労寿命が低下する。また、表面５ｃの表面硬度を９００Ｈｖ以上とするためには、焼入れ温度を高く設定する必要があり、結晶粒の粗大化や炭化物の母相への溶け込み量が多くなるため、耐摩耗性が低下し、転がり疲労寿命が低下する。したがって、表面５ｃの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とする必要がある。
【００２９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、遊星歯車装置のピニオンシャフトを例示して説明したが、本発明の軸は他の種類の様々な転がり軸受の内輪に相当する部材として適用することができる。
また、本実施形態のピニオンシャフト５は、自動車用オートマチックトランスミッション、又は、ハイブリッド自動車の遊星歯車機構のピニオンギヤに使用される、ラジアルニードル軸受のピニオンシャフトとして用いることができる。
【実施例】
【００３０】
〔第１実施形態の実施例Ａ〕
以下に実施例を示して、第１実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表１に示すように種々変更した点を除いては、第１実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表１において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、芯部の残留オーステナイト量、圧縮残留応力、塑性変形、転がり疲労寿命を表１に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１４．５ｍｍ、長さは４０ｍｍである。また、プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００３３】
・基本動定格荷重Ｃ ：３１０００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：４８０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：９０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：８５時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００３４】
図４は、塑性変形測定試験を示した図である。回転試験終了後に、プラネタリニードル試験機からピニオンシャフトを取り外し、その湾曲量を測定した。すなわち、図４における破線と破線の間の値である塑性変形曲り量２０を測定した。
試験結果を表１に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、比較例１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００３５】
表１から分かるように、実施例１〜８は比較例１〜４と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いこと、及び、圧縮残留応力が高いことがあげられる。また、芯部のオーステナイト量を０体積％とすることで、ピニオンシャフト５の塑性曲がりを抑制することができるため、実施例１〜８は比較例１〜４と比べて転がり疲労寿命が優れていた。
【００３６】
〔第１実施形態の実施例Ｂ〕
さらに、別の実施例を示して、第１実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表２に示すように種々変更した点を除いては、第１実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表２において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００３７】
【表２】
【００３８】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、転がり疲労寿命を表２に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１６．７ｍｍである。プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００３９】
・基本動定格荷重Ｃ ：２１５００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：２２０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：７０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：４４時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００４０】
なお、塑性変形測定試験は実施例Ａと同様に測定を行った。
試験結果を表２に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、比較例１１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表２から分かるように、実施例１１〜１３は比較例１１〜１３と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いことが高いことがあげられる。
【００４１】
〔第２実施形態の実施例〕
以下に実施例を示して、第２実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表３に示すように種々変更した点を除いては、第２実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表３において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００４２】
【表３】
【００４３】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、転がり疲労寿命を表３に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１６．７ｍｍである。また、プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００４４】
・基本動定格荷重Ｃ ：２１５００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：２２０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：７０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：４４時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００４５】
なお、塑性変形測定試験は実施例Ａと同様に測定を行った。
試験結果を表３に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、表２の比較例１１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表３から分かるように、実施例２１及び２２は比較例２１及び２２と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いことが高いことがあげられる。
【符号の説明】
【００４６】
１ サンギヤ
２ リングギヤ
３ ピニオンギヤ
４ キャリヤ
５ ピニオンシャフト
５ａ 表層部
５ｂ 芯部
５ｃ 表面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸及びピニオンシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の自動変速機に用いられる遊星歯車装置は、サンギヤ，リングギヤ，及びキャリヤを備えており、これらの回転要素は出力軸の周りに同心に配されている。また、サンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤが、キャリヤに固定されたピニオンシャフトに、軸受用ころを介して回転自在に支持されている。
近年、自動車の低燃費化の要求がますます強まっており、低燃費化を目的としてトランスミッションの小型化や高効率化が行われている。そのため、ピニオンギヤの回転速度が高まっているので、ピニオンシャフトに負荷される荷重が増大し且つ温度が上昇し、さらに潤滑油量が減少する傾向となっている。
【０００３】
また、遊星歯車装置は、軸受内部に異物（例えば、塵埃、摩耗粉）が混入するような厳しい環境下（以下、「異物混入環境」と記すこともある。）で使用される場合があるため、そのような場合でも長寿命なピニオンシャフトの開発が望まれている。
異物混入環境下で使用されるピニオンシャフトを長寿命化する手法として、異物によって形成された圧痕縁への応力集中を緩和する効果のある残留オーステナイトを、ピニオンシャフトを構成する鋼材中に確保することが有効である。これは、鋼材の表面疲労のみならず、内部疲労にも有効である。
【０００４】
残留オーステナイトを鋼材中に確保する手法としては、例えば特許文献１に開示されているように、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、鋼材中の残留オーステナイトの量を増加させる方法が知られている。また、特許文献２には、高炭素クロム軸受鋼に窒化処理又は浸炭窒化処理を施して、表層部に圧縮残留応力を付与し、同時に窒化物を形成して高硬度とし、耐熱性と転がり疲労寿命を改善する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９１３０２号公報
【特許文献２】特開２００６−０７１０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、浸炭処理又は浸炭窒化処理を行う方法はコストがかかるため、コストの点からは、浸炭処理又は浸炭窒化処理を行わず、鋼材中の残留オーステナイトの量を増加させることが好ましい。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、異物混入環境下で使用されても長寿命で、且つ、安価な軸及びピニオンシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る軸は、転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、高周波焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下、且つ、残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である表層部が、前記転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に形成されている。
【０００８】
また、上記軸においては、前記高周波焼入れ処理は、９００℃以上９５０℃以下の温度で行われていることが好ましい。
また、上記軸においては、さらに下記の２つの条件を満足することが好ましい。
条件４：残留オーステナイト量が０体積％である芯部を備えている。
条件５：圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である。
【０００９】
さらに、本発明の別の態様に係る軸は、転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、ずぶ焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下であり、且つ、表面の残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である。
【００１０】
また、上記別の態様に係る軸においては、前記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下の温度で行われていることが好ましい。
さらに、本発明の上記各態様に係る軸は、遊星歯車装置のサンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在に支持するピニオンシャフトとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の軸及びピニオンシャフトは、浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されていないため安価である。また、表面の残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができ、表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとすることで、耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になる。そのため、本発明の軸及びピニオンシャフトは、異物混入環境下においても長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のピニオンシャフトを備える遊星歯車装置の分解斜視図である。
【図２】第１実施形態のピニオンシャフトの断面図である。
【図３】第２実施形態のピニオンシャフトの断面図である。
【図４】塑性変形測定試験を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る軸及びピニオンシャフトの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、以下に説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態のピニオンシャフトを備えた遊星歯車装置の分解斜視図である。
図１に示す遊星歯車装置は、図示しない軸が挿通されたサンギヤ１と、該サンギヤ１と同心に配されたリングギヤ２と、サンギヤ１及びリングギヤ２に噛み合う１個以上（図１においては３個）のピニオンギヤ３と、サンギヤ１及びリングギヤ２と同心に配されピニオンギヤ３を回転自在に支持するキャリヤ４と、を備えている。
【００１４】
ピニオンギヤ３に形成された中心孔３ａには、かしめ等の慣用の固着手段によりキャリヤ４に固定されたピニオンシャフト５が挿通されており、また、ピニオンシャフト５の外周面とピニオンギヤ３の中心孔３ａの内周面との間には図示されない複数の針状ころが配されていて、これによりピニオンギヤ３はピニオンシャフト５を軸として回転自在とされている。
【００１５】
次に、図２を参照しながら、ピニオンシャフト５について詳細に説明する。このピニオンシャフト５は、高炭素クロム軸受鋼で構成されている。なお、ピニオンシャフト５の材料としては、高炭素クロム軸受鋼であれば特に限定されることはなく、ＳＵＪ２，ＳＵＪ３，ＳＵＪ１，ＳＵＪ４，ＳＵＪ５等の高炭素クロム軸受鋼を用いることができる。
さらに、このピニオンシャフト５には、摺動部分（転走面）に潤滑油を供給するための給油路１０が設けてある。給油路１０は、ピニオンシャフト５の径方向中心部分を軸方向に延び軸方向両端面５ｄのうち一方のみに開口する中心孔１１と、中心孔１１から分岐して径方向中心部分から径方向外方に延びピニオンシャフト５の外周面５ｅに開口する２つの分岐孔１２，１３と、からなる。
【００１６】
外周面５ｅの軸方向略中央に開口する分岐孔１２と、外周面５ｅの軸方向端部近傍に開口する分岐孔１３とは、中心孔１１により連通されている。そして、分岐孔１３の開口部１３ａから導入された潤滑油が、中心孔１１内を通って分岐孔１２に至り、外周面５ｅの軸方向略中央に位置する開口部１２ａから吐出されるようになっている。吐出された潤滑油は、摺動するピニオンシャフト５の外周面５ｅと前記針状ころとの間の潤滑に供される。すなわち、分岐孔１３の開口部１３ａは、中心孔１１内に潤滑油を導入する潤滑油導入口として機能し、分岐孔１２の開口部１２ａは、中心孔１１内の潤滑油を吐出する潤滑油吐出口として機能する。
【００１７】
そして、このピニオンシャフト５は、焼鈍し処理に続いて、ピニオンシャフト５の外周面５ｅのうち前記針状ころの転走面のみに高周波焼入れ処理が施され、さらに焼戻し処理が施されている。なお、転走面が、本発明の構成要件である転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に相当する。また、ピニオンシャフト５を製造する際には、高炭素クロム軸受鋼で構成された鋼材を所定の寸法（例えば外径８ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さ２４ｍｍ）に旋削加工を施した後に、前述のような一連の熱処理を施し、さらに仕上げ研削加工を施すとよい。
【００１８】
上記高周波焼入れ処理は、高周波誘導加熱により９００℃以上９５０℃以下に加熱して、ピニオンシャフト５の表層部５ａをオーステナイト組織とするものである。
このような熱処理が施された結果、ピニオンシャフト５には焼入れ硬化された表層部５ａと、焼入れ硬化されていない芯部５ｂとが形成され、表層部５ａの残留オーステナイト量は１５体積％以上４０体積％以下、表面硬度は６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ、表面の圧縮残留応力は１００ＭＰａ以上となっている。そして、芯部５ｂの残留オーステナイト量は０体積％となっている。
【００１９】
通常、含まれる残留オーステナイト量を多くするために施される手法として浸炭処理や浸炭窒化処理等があげられる。例えば、ＳＵＪ２に高周波焼入れ処理のみを施した場合には、表層部に通常含まれる残留オーステナイト量は５体積％以上１５体積％以下であるため、浸炭窒化処理と高周波焼入れ処理とを組み合わせて１５体積％以上４０体積％以下としている。
本実施形態のピニオンシャフト５は、浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことなく、表層部５ａに含まれる残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下となっている。よって、高コストの浸炭窒化処理を省くことができるため、安価にピニオンシャフトを製造することができる。
【００２０】
また、表層部５ａの残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができるため、ピニオンシャフト５の転がり疲労寿命を確保し、異物混入環境下においてもピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
十分な転がり疲労寿命を得るためには、ピニオンシャフト５の表層部５ａの残留オーステナイト量は１５体積％以上とする必要がある。ただし、表層部５ａの残留オーステナイト量が４０体積％を超えると、前記効果が飽和してしまうばかりか、高温での熱変形が大きくなって耐熱性及び硬さが低下し、かえって転がり疲労寿命が低下する。よって、表層部５ａの残留オーステナイト量は４０体積％以下とすることが必要である。
【００２１】
また、表層部５ａの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とすることで、高速回転条件下、高温及び潤滑不良などの油膜形成性が劣化する環境下、及び、異物混入環境下での耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
表層部５ａの表面硬度が６５０Ｈｖ未満であると、内部疲労であれば非金属介在物周辺の亀裂進展が促進され、また、表面疲労であれば耐圧痕性が悪化し、転がり疲労寿命が低下する。また、表層部５ａの表面硬度を９００Ｈｖ以上とするためには、焼入れ温度を高く設定する必要があり、結晶粒の粗大化や炭化物の母相への溶け込み量が多くなるため、耐摩耗性が低下し、転がり疲労寿命が低下する。したがって、表層部５ａの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とする必要がある。
【００２２】
さらに、芯部５ｂの残留オーステナイト量を０体積％とすることで、ピニオンシャフト５の塑性変形（特に曲り）を抑制することができるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。残留オーステナイトは、荷重等の応力や熱が加わると、分解してフェライトとセメンタイトの混合物やマルテンサイトに変化するため、ピニオンシャフトに塑性変形が生じる。したがって、芯部５ｂの残留オーステナイト量を０体積％とすることが好ましい。
また、表層部５ａの圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であり耐摩耗性が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
【００２３】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、遊星歯車装置のピニオンシャフトを例示して説明したが、本発明の軸は他の種類の様々な転がり軸受の内輪に相当する部材として適用することができる。
また、本実施形態のピニオンシャフト５は、自動車用オートマチックトランスミッション、又は、ハイブリッド自動車の遊星歯車機構のピニオンギヤに使用される、ラジアルニードル軸受のピニオンシャフトとして用いることができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しながら説明する。なお、第２実施形態のピニオンシャフトの構成及び作用効果は、第１実施形態のピニオンシャフトとほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
このピニオンシャフト５は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２等）で構成されている。
そして、このピニオンシャフト５は、焼鈍し処理に続いて、ずぶ焼入れ処理が施され、さらに焼戻し処理が施されている。なお、ピニオンシャフト５を製造する際には、高炭素クロム軸受鋼で構成された鋼材を所定の寸法（例えば外径８ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さ２４ｍｍ）に旋削加工を施した後に、前述のような一連の熱処理を施し、さらに仕上げ研削加工を施すとよい。
【００２５】
上記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下に加熱して、ピニオンシャフト５の表面５ｃを含むピニオンシャフト５全体をオーステナイト組織とするものである。
このような熱処理が施された結果、ピニオンシャフト５全体が焼入れ硬化され、ピニオンシャフト５の外周面５ｅを含む表面５ｃの残留オーステナイト量は１５体積％以上４０体積％以下、表面硬度は６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖとなっている。
【００２６】
通常、含まれる残留オーステナイト量を多くするために施される手法として浸炭処理や浸炭窒化処理等があげられる。例えば、ＳＵＪ２にずぶ焼入れ処理のみを施した場合には、表層部に通常含まれる残留オーステナイト量は８体積％以上１２体積％以下であるため、浸炭窒化処理とずぶ焼入れ処理とを組み合わせて１５体積％以上４０体積％以下としている。
本実施形態のピニオンシャフト５は、浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことなく、表面５ｃに含まれる残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下となっている。よって、高コストの浸炭処理及び浸炭窒化処理を省くことができるため、安価にピニオンシャフトを製造することができる。
【００２７】
また、表面５ｃの残留オーステナイト量を１５体積％以上４０体積％以下とすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を軽減することができるため、ピニオンシャフト５の転がり疲労寿命を確保し、異物混入環境下においてピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
十分な転がり疲労寿命を得るためには、表面５ｃの残留オーステナイト量は１５体積％以上とする必要がある。ただし、表面５ｃの残留オーステナイト量が４０体積％を超えると、前記効果が飽和してしまうばかりか、高温での熱変形が大きくなって耐熱性及び硬さが低下し、かえって転がり疲労寿命が低下する。よって、表面５ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とすることが必要である。
【００２８】
また、表面５ｃの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とすることで、高速回転条件下、高温及び潤滑不良などの油膜形成性が劣化する環境下、及び、異物混入環境下での耐摩耗性、耐圧痕性、静的強度が良好になるため、転がり疲労寿命を確保し、ピニオンシャフトを長寿命とすることができる。
表面５ｃの表面硬度が６５０Ｈｖ未満であると、内部疲労であれば非金属介在物周辺の亀裂進展が促進され、また、表面疲労であれば耐圧痕性が悪化し、転がり疲労寿命が低下する。また、表面５ｃの表面硬度を９００Ｈｖ以上とするためには、焼入れ温度を高く設定する必要があり、結晶粒の粗大化や炭化物の母相への溶け込み量が多くなるため、耐摩耗性が低下し、転がり疲労寿命が低下する。したがって、表面５ｃの表面硬度を６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下とする必要がある。
【００２９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、遊星歯車装置のピニオンシャフトを例示して説明したが、本発明の軸は他の種類の様々な転がり軸受の内輪に相当する部材として適用することができる。
また、本実施形態のピニオンシャフト５は、自動車用オートマチックトランスミッション、又は、ハイブリッド自動車の遊星歯車機構のピニオンギヤに使用される、ラジアルニードル軸受のピニオンシャフトとして用いることができる。
【実施例】
【００３０】
〔第１実施形態の実施例Ａ〕
以下に実施例を示して、第１実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表１に示すように種々変更した点を除いては、第１実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表１において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、芯部の残留オーステナイト量、圧縮残留応力、塑性変形、転がり疲労寿命を表１に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１４．５ｍｍ、長さは４０ｍｍである。また、プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００３３】
・基本動定格荷重Ｃ ：３１０００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：４８０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：９０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：８５時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００３４】
図４は、塑性変形測定試験を示した図である。回転試験終了後に、プラネタリニードル試験機からピニオンシャフトを取り外し、その湾曲量を測定した。すなわち、図４における破線と破線の間の値である塑性変形曲り量２０を測定した。
試験結果を表１に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、比較例１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００３５】
表１から分かるように、実施例１〜８は比較例１〜４と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いこと、及び、圧縮残留応力が高いことがあげられる。また、芯部のオーステナイト量を０体積％とすることで、ピニオンシャフト５の塑性曲がりを抑制することができるため、実施例１〜８は比較例１〜４と比べて転がり疲労寿命が優れていた。
【００３６】
〔第１実施形態の実施例Ｂ〕
さらに、別の実施例を示して、第１実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表２に示すように種々変更した点を除いては、第１実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表２において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００３７】
【表２】
【００３８】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、転がり疲労寿命を表２に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１６．７ｍｍである。プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００３９】
・基本動定格荷重Ｃ ：２１５００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：２２０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：７０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：４４時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００４０】
なお、塑性変形測定試験は実施例Ａと同様に測定を行った。
試験結果を表２に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、比較例１１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表２から分かるように、実施例１１〜１３は比較例１１〜１３と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いことが高いことがあげられる。
【００４１】
〔第２実施形態の実施例〕
以下に実施例を示して、第２実施形態に係る発明をさらに具体的に説明する。熱処理の内容を表３に示すように種々変更した点を除いては、第２実施形態において記載したピニオンシャフト５の場合と同様にして、実施例のピニオンシャフト及び比較例のピニオンシャフトを製造した。また、表３において、実施例及び比較例共に、焼戻し処理の温度は１６０〜１８０℃である。
【００４２】
【表３】
【００４３】
得られた各ピニオンシャフトの表層部の表面硬度、残留オーステナイト量、転がり疲労寿命を表３に示す。
各ピニオンシャフトを日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機に装着して回転試験を行い、前記ピニオンシャフトの転がり疲労寿命を評価した。なお、これらのピニオンシャフトの外径は１６．７ｍｍである。また、プラネタリニードル試験機のプラネタリギヤは、ころ軸受を介してピニオンシャフトに回転自在に支持されているが、このころ軸受は総ころ仕様であり、ころの直径は３．５ｍｍである。試験条件は以下の通りである。
【００４４】
・基本動定格荷重Ｃ ：２１５００Ｎ
・基本静定格荷重Ｃ０ ：２２０００Ｎ
・ラジアル荷重 ：１００００Ｎ
・ピニオンギヤの自転速度：７０００ｒｐｍ
・計算寿命Ｌ１０ ：４４時間
・潤滑油の種類 ：オートマチックトランスミッションフルード
・潤滑油の温度 ：１００℃
【００４５】
なお、塑性変形測定試験は実施例Ａと同様に測定を行った。
試験結果を表３に示す。なお、転がり疲労寿命の数値は、表２の比較例１１の転がり疲労寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表３から分かるように、実施例２１及び２２は比較例２１及び２２と比べて転がり疲労寿命が優れていた。この理由としては、表層部の残留オーステナイト量が多いこと、表面硬度が高いことが高いことがあげられる。
【符号の説明】
【００４６】
１ サンギヤ
２ リングギヤ
３ ピニオンギヤ
４ キャリヤ
５ ピニオンシャフト
５ａ 表層部
５ｂ 芯部
５ｃ 表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする軸。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、高周波焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下、且つ、残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である表層部が、前記転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に形成されている。
【請求項２】
前記高周波焼入れ処理は、９００℃以上９５０℃以下の温度で行われていることを特徴とする請求項１に記載の軸。
【請求項３】
さらに下記の２つの条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸。
条件４：残留オーステナイト量が０体積％である芯部を備えている。
条件５：圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である。
【請求項４】
転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする軸。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、ずぶ焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下であり、且つ、表面の残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である。
【請求項５】
前記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下の温度で行われていることを特徴とする請求項４に記載の軸。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸であって、遊星歯車装置のサンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在に支持するピニオンシャフト。
【請求項１】
転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする軸。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、高周波焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下、且つ、残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である表層部が、前記転がり軸受の内輪軌道面として機能する面に形成されている。
【請求項２】
前記高周波焼入れ処理は、９００℃以上９５０℃以下の温度で行われていることを特徴とする請求項１に記載の軸。
【請求項３】
さらに下記の２つの条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸。
条件４：残留オーステナイト量が０体積％である芯部を備えている。
条件５：圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上である。
【請求項４】
転がり軸受の内輪軌道面として機能する面を有する軸であって、下記の３つの条件を満足することを特徴とする軸。
条件１：高炭素クロム軸受鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理及び浸炭窒化処理はいずれも施されておらず、ずぶ焼入れ処理、焼戻し処理の順序で熱処理が施されている。
条件３：表面硬度が６５０Ｈｖ以上９００Ｈｖ以下であり、且つ、表面の残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下である。
【請求項５】
前記ずぶ焼入れ処理は、８５０℃以上９００℃以下の温度で行われていることを特徴とする請求項４に記載の軸。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸であって、遊星歯車装置のサンギヤ及びリングギヤに噛み合うピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在に支持するピニオンシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５７７１４（Ｐ２０１２−５７７１４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０１３２５（Ｐ２０１０−２０１３２５）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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