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JP2025005760A - Rolling bearing and vehicle drive unit - Google Patents

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JP2025005760A
JP2025005760A JP2023106098A JP2023106098A JP2025005760A JP 2025005760 A JP2025005760 A JP 2025005760A JP 2023106098 A JP2023106098 A JP 2023106098A JP 2023106098 A JP2023106098 A JP 2023106098A JP 2025005760 A JP2025005760 A JP 2025005760A
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JP
Japan
Prior art keywords
rolling
inner ring
outer ring
rolling bearing
rotating shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023106098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆太郎 松田
Ryutaro Matsuda
崇 川井
Takashi Kawai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2023106098A priority Critical patent/JP2025005760A/en
Priority to PCT/JP2024/020049 priority patent/WO2025004692A1/en
Publication of JP2025005760A publication Critical patent/JP2025005760A/en
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Abstract

To provide a rolling bearing which can suppress occurrence and development of a crack on a rolling surface even in poor lubrication.SOLUTION: A rolling bearing (100) supports a rotation shaft of a vehicular driving unit. The rolling bearing includes an inner ring (10), an outer ring (20), and a rolling element (30) which are subject to hardening and tempering and are made of steel. Each of the inner ring, the outer ring, and the rolling element has a rolling surface (10da, 20ca, 30a). Dislocation density of retained austenite on a rolling surface layer of at least one of the inner ring and the outer ring is 5.0×1014 m-2 or more and 1.0×1017 m-2 or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、転がり軸受及び車両用駆動ユニットに関する。 The present invention relates to a rolling bearing and a vehicle drive unit.

特許第6023422号公報(特許文献1)には、機械部品が記載されている。特許文献1に記載の機械部品は、転がり軸受を構成している軌道輪又は転動体である。特許文献1に記載の機械部品は、表面に窒素を導入した上で焼入れを行い、その後に高温で焼戻しを行うことにより形成されている。 Japanese Patent No. 6023422 (Patent Document 1) describes a mechanical part. The mechanical part described in Patent Document 1 is a raceway or rolling element that constitutes a rolling bearing. The mechanical part described in Patent Document 1 is formed by introducing nitrogen into the surface, performing quenching, and then performing tempering at high temperature.

特許第6023422号公報Patent No. 6023422

EV(Electric Vehicle)、HEV(Hybrid Electric Vehicle)等の電動車両に用いられる車両用駆動ユニットには、カーボンニュートラルの実現等の環境問題への配慮から、今後ますます高効率化が求められることになる。 In the future, vehicle drive units used in electric vehicles such as EVs (Electric Vehicles) and HEVs (Hybrid Electric Vehicles) will be required to be increasingly efficient due to environmental concerns, such as the need to achieve carbon neutrality.

車両用駆動ユニットは複数の回転軸を有しており、複数の回転軸の各々は転がり軸受により支持されている。高効率化のために、潤滑油の低粘度化や油量の削減、オイルポンプの削減等により、軌道輪と転動体との間の潤滑が貧潤滑となることがある。 A vehicle drive unit has multiple rotating shafts, each of which is supported by a rolling bearing. To improve efficiency, the viscosity of the lubricating oil can be reduced, the amount of oil can be reduced, and the oil pump can be reduced, which can result in poor lubrication between the raceways and the rolling elements.

高効率化のための車両用駆動ユニットの小型化に伴って、回転軸を支持する軸受のサイズが小さくなる。また、高効率化のために、車両用駆動ユニットの駆動源(モータ等)の出力が増加されたり、回転速度が高速化される。その結果、転がり軸受への負荷は、さらに大きくなる。 As vehicle drive units become smaller to improve efficiency, the size of the bearings that support the rotating shaft becomes smaller. Also, to improve efficiency, the output of the drive source (motor, etc.) of the vehicle drive unit is increased and the rotation speed is increased. As a result, the load on the rolling bearings becomes even greater.

特許文献1に記載の機械部品では、高温での焼戻しが行われており、表面のごく近傍における硬さが低下してしまう。そのため、特許文献1に記載の機械部品により構成されている転がり軸受を上記のような条件下で用いる場合、転がり面(軌道面、転動面)に亀裂が発生し、当該亀裂が進展してしまうおそれがある。 The mechanical parts described in Patent Document 1 are tempered at high temperatures, which reduces the hardness in the immediate vicinity of the surface. Therefore, when a rolling bearing made of the mechanical parts described in Patent Document 1 is used under the above-mentioned conditions, cracks may occur on the rolling surfaces (raceway surfaces, rolling contact surfaces) and these cracks may propagate.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、貧潤滑となる場合でも転がり面における亀裂の発生及び進展を抑制可能な転がり軸受を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the problems of the conventional technology as described above. More specifically, the present invention provides a rolling bearing that can suppress the occurrence and progression of cracks on the rolling surface even in poor lubrication.

本発明の転がり軸受は、車両用駆動ユニットの回転軸を支持する転がり軸受である。転がり軸受は、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製の内輪、外輪及び転動体を備えている。内輪、外輪及び転動体の各々は、転がり面を有する。内輪及び外輪のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である。 The rolling bearing of the present invention is a rolling bearing that supports a rotating shaft of a vehicle drive unit. The rolling bearing includes an inner ring, an outer ring, and rolling elements made of quenched and tempered steel. The inner ring, the outer ring, and the rolling elements each have a rolling surface. The dislocation density of retained austenite in a surface layer of the rolling surface of at least one of the inner ring and the outer ring is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less.

本発明の転がり軸受によると、貧潤滑となる場合でも転がり面における亀裂の発生及び進展を抑制可能である。 The rolling bearing of the present invention can suppress the occurrence and progression of cracks on the rolling surface even in cases of poor lubrication.

転がり軸受100の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the rolling bearing 100. 変形例に係る転がり軸受100の断面図である。10 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100 according to a modified example. FIG. 転がり軸受100の製造工程図である。3A to 3C are manufacturing process diagrams of the rolling bearing 100. 車両用駆動ユニット200の断面図である。2 is a cross-sectional view of a vehicle drive unit 200. FIG. 変形例に係る車両用駆動ユニット200の断面図である。11 is a cross-sectional view of a vehicle drive unit 200 according to a modified example. FIG.

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。実施形態に係る転がり軸受を転がり軸受100とし、実施形態に係る車両用駆動ユニットを車両用駆動ユニット200とする。 Details of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be given the same reference symbols, and duplicate descriptions will not be repeated. The rolling bearing according to the embodiment will be referred to as rolling bearing 100, and the vehicle drive unit according to the embodiment will be referred to as vehicle drive unit 200.

(転がり軸受100の構成)
以下に、転がり軸受100の構成を説明する。
(Configuration of rolling bearing 100)
The configuration of the rolling bearing 100 will be described below.

図1は、転がり軸受100の断面図である。図1に示されているように、転がり軸受100は、例えば、深溝玉軸受である。転がり軸受100は、内輪10と、外輪20と、複数の転動体30と、保持器40とを有している。内輪10の中心軸を、中心軸Aとする。中心軸Aの方向を、軸方向とする。中心軸Aを通り、かつ中心軸Aに直交する方向を、径方向とする。軸方向に沿って見た際に中心軸Aを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。 Figure 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100. As shown in Figure 1, the rolling bearing 100 is, for example, a deep groove ball bearing. The rolling bearing 100 has an inner ring 10, an outer ring 20, a plurality of rolling elements 30, and a cage 40. The central axis of the inner ring 10 is defined as the central axis A. The direction of the central axis A is defined as the axial direction. The direction passing through the central axis A and perpendicular to the central axis A is defined as the radial direction. The direction along the circumference centered on the central axis A when viewed along the axial direction is defined as the circumferential direction.

内輪10は、周方向に延在している円環状である。内輪10は、第1幅面10aと、第2幅面10bと、内径面10cと、外径面10dとを有している。 The inner ring 10 is annular and extends in the circumferential direction. The inner ring 10 has a first width surface 10a, a second width surface 10b, an inner diameter surface 10c, and an outer diameter surface 10d.

第1幅面10a及び第2幅面10bは、軸方向における内輪10の端面である。第1幅面10aは軸方向における一方側(図1中における右側)を向いており、第2幅面10bは軸方向における他方側(図1中における左側)を向いている。第2幅面10bは、軸方向における第1幅面10aの反対面である。 The first width surface 10a and the second width surface 10b are end surfaces of the inner ring 10 in the axial direction. The first width surface 10a faces one side in the axial direction (the right side in FIG. 1), and the second width surface 10b faces the other side in the axial direction (the left side in FIG. 1). The second width surface 10b is the opposite surface of the first width surface 10a in the axial direction.

内径面10c及び外径面10dは、周方向に延在している。内径面10cの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ第1幅面10a及び第2幅面10bに連なっている。外径面10dの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ第1幅面10a及び第2幅面10bに連なっている。内径面10cは、径方向における内側を向いている。外径面10dは、径方向における外側を向いている。外径面10dは、径方向における内径面10cの反対面である。 The inner diameter surface 10c and the outer diameter surface 10d extend in the circumferential direction. One end and the other end in the axial direction of the inner diameter surface 10c are connected to the first width surface 10a and the second width surface 10b, respectively. One end and the other end in the axial direction of the outer diameter surface 10d are connected to the first width surface 10a and the second width surface 10b, respectively. The inner diameter surface 10c faces inward in the radial direction. The outer diameter surface 10d faces outward in the radial direction. The outer diameter surface 10d is the opposite surface of the inner diameter surface 10c in the radial direction.

外径面10dは、軌道面10daを有している。軌道面10daは、転動体30に接触する外径面10dの部分である。軌道面10daは、周方向に直交する断面視において、内径面10c側に凹んでいる。軌道面10daは、周方向に直交する断面視において、部分円弧状である。軌道面10daは、周方向に延在している軌道面10daは、軸方向における外径面10dの中央部にある。 The outer diameter surface 10d has a raceway surface 10da. The raceway surface 10da is the portion of the outer diameter surface 10d that contacts the rolling elements 30. In a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, the raceway surface 10da is recessed toward the inner diameter surface 10c. In a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, the raceway surface 10da is partially arc-shaped. The raceway surface 10da extends in the circumferential direction and is located in the center of the outer diameter surface 10d in the axial direction.

外輪20は、周方向に延在している円環状である。外輪20は、第1幅面20aと、第2幅面20bと、内径面20cと、外径面20dとを有している。 The outer ring 20 is annular and extends in the circumferential direction. The outer ring 20 has a first width surface 20a, a second width surface 20b, an inner diameter surface 20c, and an outer diameter surface 20d.

第1幅面20a及び第2幅面20bは、軸方向における外輪20の端面である。第1幅面20aは軸方向における一方側(図1中における右側)を向いており、第2幅面20bは軸方向における他方側(図1中における左側)を向いている。第2幅面20bは、軸方向における第1幅面20aの反対面である。 The first width surface 20a and the second width surface 20b are end surfaces of the outer ring 20 in the axial direction. The first width surface 20a faces one side in the axial direction (the right side in FIG. 1), and the second width surface 20b faces the other side in the axial direction (the left side in FIG. 1). The second width surface 20b is the opposite surface of the first width surface 20a in the axial direction.

内径面20c及び外径面20dは、周方向に延在している。内径面20cの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ第1幅面20a及び第2幅面20bに連なっている。外径面20dの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ第1幅面20a及び第2幅面20bに連なっている。内径面20cは、径方向における内側を向いている。外径面20dは、径方向における外側を向いている。外径面20dは、径方向における内径面20cの反対面である。 The inner diameter surface 20c and the outer diameter surface 20d extend in the circumferential direction. One end and the other end in the axial direction of the inner diameter surface 20c are connected to the first width surface 20a and the second width surface 20b, respectively. One end and the other end in the axial direction of the outer diameter surface 20d are connected to the first width surface 20a and the second width surface 20b, respectively. The inner diameter surface 20c faces inward in the radial direction. The outer diameter surface 20d faces outward in the radial direction. The outer diameter surface 20d is the opposite surface of the inner diameter surface 20c in the radial direction.

内径面20cは、軌道面20caを有している。軌道面20caは、転動体30に接触する内径面20cの部分である。軌道面20caは、周方向に直交する断面視において、外径面20d側に凹んでいる。軌道面20caは、周方向に直交する断面視において、部分円弧状である。軌道面20caは、周方向に延在している軌道面20caは、軸方向における内径面20cの中央部にある。 The inner diameter surface 20c has a raceway surface 20ca. The raceway surface 20ca is the portion of the inner diameter surface 20c that contacts the rolling elements 30. In a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, the raceway surface 20ca is recessed toward the outer diameter surface 20d. In a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, the raceway surface 20ca is partially arc-shaped. The raceway surface 20ca extends in the circumferential direction and is located in the center of the inner diameter surface 20c in the axial direction.

外輪20は、径方向において内径面20cと外径面10dとが間隔を空けて対向するように(径方向において軌道面20caが軌道面10daと間隔を空けて対向するように)内輪10の径方向における外側に配置されている。 The outer ring 20 is disposed radially outside the inner ring 10 so that the inner diameter surface 20c and the outer diameter surface 10d face each other with a gap in the radial direction (so that the raceway surface 20ca faces the raceway surface 10da with a gap in the radial direction).

転動体30は、軌道面10daと軌道面20caとの間に配置されている。転動体30は、球状である。転動体30は、表面30aを有している。転動体30は、表面30aにおいて、軌道面10da及び軌道面20caに接触する。なお、軌道面10da、軌道面20ca及び表面30aを、転がり面ということがある。 The rolling element 30 is disposed between the raceway surface 10da and the raceway surface 20ca. The rolling element 30 is spherical. The rolling element 30 has a surface 30a. The rolling element 30 contacts the raceway surface 10da and the raceway surface 20ca at the surface 30a. The raceway surface 10da, the raceway surface 20ca, and the surface 30a are sometimes referred to as rolling surfaces.

保持器40は、外径面10dと内径面20cとの間に配置されている。保持器40は、周方向において隣り合う2つの転動体30の間の間隔が一定範囲内となるように、複数の転動体30を保持している。 The retainer 40 is disposed between the outer diameter surface 10d and the inner diameter surface 20c. The retainer 40 holds a number of rolling elements 30 so that the distance between two adjacent rolling elements 30 in the circumferential direction is within a certain range.

内輪10、外輪20及び転動体30は、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製である。内輪10、外輪20及び転動体30を構成している鋼は、例えば、JIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼である。内輪10、外輪20及び転動体30を構成している鋼は、例えば、JIS規格に定められているSUJ2又はSUJ3、ASTMA295規格に定められている52100、DIN規格に定められている100Cr又はGB規格に定められているGCr5若しくはGCr15である。 The inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are made of steel that has been quenched and tempered. The steel that constitutes the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is, for example, high carbon chromium bearing steel as specified by the JIS standard. The steel that constitutes the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is, for example, SUJ2 or SUJ3 as specified by the JIS standard, 52100 as specified by the ASTMA295 standard, 100Cr as specified by the DIN standard, or GCr5 or GCr15 as specified by the GB standard.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さは、760Hv以上900Hv以下(62.5HRC以上67HRC以下)であることが好ましい。内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さは、JIS規格に定められているビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さは、転がり面に垂直な断面において転がり面から深さ方向の距離が50μmとなる位置を転がり面表層と見做し、転がり面に垂直な断面において転がり面からの深さ方向の距離が50μmとなる位置で測定される。転がり面における硬さは、転がり面に垂直な断面において転がり面から深さ方向の距離が50μm、150μm、250μm、350μm及び450μmとなる位置でビッカース硬さを測定し、これら5点において測定されたビッカース硬さに基づいて決定される近似式(線形又は指数)から転がり面から深さ方向の距離が0μmとなる位置のビッカース硬さを推測することにより求めてもよい。 The hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is preferably 760 Hv or more and 900 Hv or less (62.5 HRC or more and 67 HRC or less). The hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is measured according to the Vickers hardness test method defined in the JIS standard. The hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is measured at a position 50 μm deep from the rolling surface in a cross section perpendicular to the rolling surface, which is regarded as the surface layer of the rolling surface. The hardness of the rolling surface may be determined by measuring the Vickers hardness at positions on a cross section perpendicular to the rolling surface that are 50 μm, 150 μm, 250 μm, 350 μm, and 450 μm away from the rolling surface in the depth direction, and estimating the Vickers hardness at a position that is 0 μm away from the rolling surface in the depth direction from an approximation formula (linear or exponential) that is determined based on the Vickers hardness measured at these five points.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイト量は、2体積パーセント以上12体積パーセント以下であることが好ましい。内輪10、外輪20及び転動体30における残留オーステナイト量は、転がり面に垂直な断面において転がり面からの深さ方向の距離が50μmとなる位置でX線回折法により測定される。内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における旧オーステナイト粒の粒度番号は、9番以上であることが好ましい。内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における旧オーステナイト粒の粒度番号は、JIS規格に定められた方法にしたがって測定される。 The amount of retained austenite in the rolling surface layer of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is preferably 2 volume percent or more and 12 volume percent or less. The amount of retained austenite in the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is measured by X-ray diffraction at a position 50 μm deep from the rolling surface in a cross section perpendicular to the rolling surface. The grain size number of the prior austenite grains in the rolling surface surface layer of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is preferably 9 or more. The grain size number of the prior austenite grains in the rolling surface surface layer of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is measured according to the method specified in the JIS standard.

内輪10、外輪20及び転動体30の表面には、浸窒処理が行われていない。このことを別の観点から言えば、内輪10、外輪20及び転動体30において、転がり面表層の窒素濃度を転がり面から深さが10μmまでの領域における平均窒素濃度と定義すると、転がり面表層の窒素濃度は、0.01質量パーセント未満である。上記の窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いて、転がり面に垂直な断面において転がり面から深さ方向に線分析を行うことにより、転がり面からの深さが10μmとなる位置までの窒素濃度の平均値が測定される。 The surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 are not subjected to nitriding treatment. From another perspective, if the nitrogen concentration of the rolling surface surface layer of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is defined as the average nitrogen concentration in the region from the rolling surface to a depth of 10 μm, the nitrogen concentration of the rolling surface surface layer is less than 0.01 mass percent. The above nitrogen concentration is measured by performing a line analysis in the depth direction from the rolling surface using an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) in a cross section perpendicular to the rolling surface, and the average value of the nitrogen concentration up to a position 10 μm deep from the rolling surface.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である。内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、好ましくは5.0×1014-2以上1.0×1016-2以下であり、さらに好ましくは5・0×1014-2以上1.0×1015-2以下である。 The dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less. The dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is preferably 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 16 m -2 or less, and more preferably 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 15 m -2 or less.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、コバルト管球型X線回折装置を用いて転がり面で測定される。より具体的には、コバルト管球型X線回折装置によりX線プロファイルを測定し、X線プロファイルから得られた半値幅を結晶子サイズとひずみとに分離してWilliamson-Hallの式を適用することにより、転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度が算出される。残留オーステナイトの転位密度は、(111)面、(200)面、(220)面、(311)面及び(222)面に対応するX線プロファイルのピークをRietveld解析して得られたひずみを用いて算出される。なお、Rietveld解析を用いることで転位密度の測定精度が高まり、Rietveld解析が行われる際に装置定数が考慮されている。測定位置は、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層の任意の点でもよいし、転がり面に垂直な断面において転がり面からの深さ方向の距離が50μmまでの任意の点でもよい。 The dislocation density of the retained austenite in the rolling surface layer of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling element 30 is measured on the rolling surface using a cobalt tube type X-ray diffractometer. More specifically, the X-ray profile is measured using a cobalt tube type X-ray diffractometer, and the half-width obtained from the X-ray profile is separated into crystallite size and strain, and the Williamson-Hall equation is applied to calculate the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layer. The dislocation density of the retained austenite is calculated using the strain obtained by Rietveld analysis of the peaks of the X-ray profile corresponding to the (111), (200), (220), (311), and (222) planes. The measurement accuracy of the dislocation density is improved by using the Rietveld analysis, and the device constant is taken into account when the Rietveld analysis is performed. The measurement position may be any point on the surface of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling element 30, or any point up to 50 μm in depth from the rolling surface in a cross section perpendicular to the rolling surface.

<変形例>
上記の例では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが62.5HRC以上67HRC以下である場合について説明したが、内輪10、外輪20及び転動体30のうちの少なくともいずれかの転がり面における硬さが760Hv以上900Hv以下(62.5HRC以上67HRC以下)であればよい。上記の例では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイト量が2体積パーセント以上12体積パーセント以下である場合について説明したが、内輪10、外輪20及び転動体30のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイト量が2体積パーセント以上12体積パーセント以下であればよい。
<Modification>
In the above example, a case has been described in which the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 62.5 HRC or more and 67 HRC or less, but it is sufficient that the hardness of the rolling surfaces of at least any of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 760 Hv or more and 900 Hv or less (62.5 HRC or more and 67 HRC or less). In the above example, a case has been described in which the amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less, but it is sufficient that the amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of at least any of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less.

上記の例では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度が5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である場合について説明したが、内輪10、外輪20及び転動体30のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度が5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下であればよい。上記の例では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における窒素濃度が0.01質量パーセント未満である場合を説明したが、内輪10、外輪20及び転動体30のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における窒素濃度が0.01質量パーセント未満であればよい。 In the above example, a case has been described in which the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less, but it is sufficient that the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of at least any of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less. In the above example, a case has been described in which the nitrogen concentration in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is less than 0.01 mass percent, but it is sufficient that the nitrogen concentration in the rolling surface surface layers of at least any of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is less than 0.01 mass percent.

図2は、変形例に係る転がり軸受100の断面図である。図2に示されているように、転がり軸受100は、円錐ころ軸受であってもよい。 Figure 2 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100 according to a modified example. As shown in Figure 2, the rolling bearing 100 may be a tapered roller bearing.

(転がり軸受100の製造方法)
以下に、転がり軸受100の製造方法を説明する。
(Method of manufacturing the rolling bearing 100)
A method for manufacturing the rolling bearing 100 will now be described.

図3は、転がり軸受100の製造工程図である。図3に示されているように、転がり軸受100の製造方法は、準備工程S1と、焼入れ工程S2と、冷却工程S3と、焼戻し工程S4と、後処理工程S5と、組み立て工程S6とを有している。 Figure 3 is a manufacturing process diagram of the rolling bearing 100. As shown in Figure 3, the manufacturing method of the rolling bearing 100 includes a preparation process S1, a quenching process S2, a cooling process S3, a tempering process S4, a post-treatment process S5, and an assembly process S6.

準備工程S1では、加工対象部材が準備される。加工対象部材は、好ましくは、JIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼(例えば、SUJ2、SUJ3)により形成されている。内輪10及び外輪20用の加工対象部材はリング状であり、転動体30用の加工対象部材は球状である。 In the preparation step S1, the workpiece to be processed is prepared. The workpiece is preferably made of high carbon chromium bearing steel (e.g., SUJ2, SUJ3) as specified by the JIS standard. The workpieces for the inner ring 10 and the outer ring 20 are ring-shaped, and the workpieces for the rolling elements 30 are spherical.

焼入れ工程S2は、準備工程S1の後に行われる。焼入れ工程S2は、加工対象部材をA変態点以上の温度からM変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。冷却工程S3は、焼入れ工程S2の後に行われる。冷却工程S3は、サブゼロ処理又はクライオ処理である。サブゼロ処理では、加工対象部材が、-99℃以上0℃以下の温度まで冷却される。クライオ処理では、加工対象部材が、-100℃以下の温度まで冷却される。サブゼロ処理及びクライオ処理が行われることにより、鋼中におけるマルテンサイト化が進行するとともに鋼中の残留オーステナイト量が減少する。 The quenching step S2 is performed after the preparation step S1. The quenching step S2 is performed by cooling the workpiece from a temperature equal to or higher than the A1 transformation point to a temperature equal to or lower than the M2S transformation point. The cooling step S3 is performed after the quenching step S2. The cooling step S3 is a sub-zero treatment or a cryo-treatment. In the sub-zero treatment, the workpiece is cooled to a temperature equal to or higher than -99°C and equal to or lower than 0°C. In the cryo-treatment, the workpiece is cooled to a temperature equal to or lower than -100°C. By performing the sub-zero treatment and the cryo-treatment, the transformation into martensite in the steel progresses and the amount of retained austenite in the steel decreases.

焼戻し工程S4は、冷却工程S3の後に行われる。焼戻し工程S4は、加工対象部材をA変態点未満の温度において加熱保持することにより行われる。焼戻し工程S4における加熱温度は、例えば、180℃である。 The tempering step S4 is performed after the cooling step S3. The tempering step S4 is performed by heating and holding the processed member at a temperature lower than the A1 transformation point. The heating temperature in the tempering step S4 is, for example, 180°C.

後処理工程S5は、焼戻し工程S4の後に行われる。後処理工程S5では、加工対象部材の表面に対して機械加工(研削、研磨)が行われる。これにより、内輪10、外輪20及び転動体30が形成される。組み立て工程S6は、後処理工程S5の後に行われる。組み立て工程S6では、内輪10、外輪20及び転動体30が保持器40とともに組み立てられることにより、図1に示される構造の転がり軸受100となる。 The post-processing step S5 is carried out after the tempering step S4. In the post-processing step S5, the surface of the workpiece is machined (grinded, polished). This results in the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. The assembly step S6 is carried out after the post-processing step S5. In the assembly step S6, the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are assembled together with the cage 40 to form the rolling bearing 100 having the structure shown in FIG. 1.

(車両用駆動ユニット200の構成)
以下に、車両用駆動ユニット200の構成を説明する。
(Configuration of vehicle drive unit 200)
The configuration of the vehicle drive unit 200 will be described below.

図4は、車両用駆動ユニット200の断面図である。図4に示されているように、車両用駆動ユニット200は、モータ110と、減速機120とを有している。 Figure 4 is a cross-sectional view of the vehicle drive unit 200. As shown in Figure 4, the vehicle drive unit 200 has a motor 110 and a reduction gear 120.

モータ110は、モータ本体111と、回転軸112と、モータハウジング113と、転がり軸受114とを有している。モータ本体111は、回転軸112を、回転軸112の中心軸回りに回転させる。モータ本体111は、モータハウジング113の内部に配置されている。回転軸112は、回転軸112の中心軸回りに回転可能に、転がり軸受114により支持されている。転がり軸受114は、例えば深溝玉軸受である。 The motor 110 has a motor body 111, a rotating shaft 112, a motor housing 113, and a rolling bearing 114. The motor body 111 rotates the rotating shaft 112 around the central axis of the rotating shaft 112. The motor body 111 is disposed inside the motor housing 113. The rotating shaft 112 is supported by the rolling bearing 114 so as to be rotatable around the central axis of the rotating shaft 112. The rolling bearing 114 is, for example, a deep groove ball bearing.

減速機120は、回転軸121、回転軸122及び回転軸123と、ギア124、ギア125、ギア126及びギア127と、転がり軸受128、転がり軸受129及び転がり軸受130とを有している。転がり軸受128、転がり軸受129及び転がり軸受130は、例えば、深溝玉軸受である。 The reducer 120 has rotating shafts 121, 122, and 123, gears 124, 125, 126, and 127, and rolling bearings 128, 129, and 130. The rolling bearings 128, 129, and 130 are, for example, deep groove ball bearings.

回転軸121は、回転軸112の回転が伝達されることにより、回転軸112の中心軸回りに回転される。回転軸121は、回転軸121の中心軸回りに回転可能に、転がり軸受128により支持されている。ギア124は、回転軸121に取り付けられており、回転軸121とともに回転する。 The rotation of the rotating shaft 112 is transmitted to the rotating shaft 121, causing the rotating shaft 121 to rotate around the central axis of the rotating shaft 112. The rotating shaft 121 is supported by a rolling bearing 128 so as to be rotatable around the central axis of the rotating shaft 121. The gear 124 is attached to the rotating shaft 121 and rotates together with the rotating shaft 121.

回転軸122は、回転軸122の中心軸回りに回転可能に転がり軸受129により支持されている。ギア125及びギア126は、回転軸122に取り付けられており、回転軸122とともに回転する。ギア125は、ギア124に噛み合わされている。そのため、回転軸122は、回転軸121の回転がギア124及びギア125により伝達されて回転する。ギア124及びギア125のギア比は、回転軸122の回転速度が回転軸121の回転速度よりも小さくなるように調整されている。 The rotating shaft 122 is supported by a rolling bearing 129 so as to be rotatable around the central axis of the rotating shaft 122. Gears 125 and 126 are attached to the rotating shaft 122 and rotate together with the rotating shaft 122. Gear 125 is meshed with gear 124. Therefore, the rotating shaft 122 rotates as the rotation of the rotating shaft 121 is transmitted by gears 124 and 125. The gear ratio of gears 124 and 125 is adjusted so that the rotation speed of the rotating shaft 122 is smaller than the rotation speed of the rotating shaft 121.

回転軸123は、回転軸123の中心軸回りに回転可能に、転がり軸受130により支持されている。ギア127は、回転軸123に取り付けられており、回転軸123とともに回転する。ギア127は、ギア126に噛み合わされている。そのため、回転軸123は、回転軸122の回転がギア126及びギア127により伝達されて回転する。ギア126及びギア127のギア比は、回転軸123の回転速度が回転軸122の回転速度よりも小さくなるように調整されている。 The rotating shaft 123 is supported by a rolling bearing 130 so as to be rotatable around the central axis of the rotating shaft 123. The gear 127 is attached to the rotating shaft 123 and rotates together with the rotating shaft 123. The gear 127 is meshed with the gear 126. Therefore, the rotating shaft 123 rotates as the rotation of the rotating shaft 122 is transmitted by the gears 126 and 127. The gear ratio of the gears 126 and 127 is adjusted so that the rotation speed of the rotating shaft 123 is smaller than the rotation speed of the rotating shaft 122.

転がり軸受128の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さは、転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さよりも小さい。転がり軸受128の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量は、転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量よりも小さい。転がり軸受128の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度よりも大きいことが好ましい。 The hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 128 is less than the hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 129. The amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 128 is less than the amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129. It is preferable that the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 128 is greater than the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129.

転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さは、転がり軸受130の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さよりも小さいことが好ましい。転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量は、転がり軸受130の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量よりも小さいことが好ましい。転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、転がり軸受130の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度よりも大きいことが好ましい。 The hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 129 is preferably smaller than the hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 130. The amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129 is preferably smaller than the amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 130. The dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129 is preferably greater than the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 130.

転がり軸受114の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さは、転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さよりも小さいことが好ましい。転がり軸受114の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量は、転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量よりも小さいことが好ましい。転がり軸受114の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度よりも大きいことが好ましい。 The hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 114 is preferably smaller than the hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of rolling bearing 129. The amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 114 is preferably smaller than the amount of retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129. The dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 114 is preferably greater than the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner and outer rings of rolling bearing 129.

転がり軸受114及び転がり軸受128の少なくともいずれかは、転がり軸受100であることが好ましい。 It is preferable that at least one of the rolling bearings 114 and 128 is the rolling bearing 100.

<変形例>
図5は、変形例に係る車両用駆動ユニット200の断面図である。図5に示されているように、転がり軸受129及び転がり軸受130は、円錐ころ軸受であってもよい。
<Modification>
Fig. 5 is a cross-sectional view of a modified vehicle drive unit 200. As shown in Fig. 5, the rolling bearing 129 and the rolling bearing 130 may be tapered roller bearings.

(転がり軸受100の効果)
以下に、転がり軸受100の効果を説明する。
(Effects of the rolling bearing 100)
The effects of the rolling bearing 100 will be described below.

貧潤滑条件下で転がり軸受100が使用される場合、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面上における油膜厚さが小さくなり、内輪10(外輪20)の転がり面と転動体30の転がり面との間で、金属接触が生じることがある。転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度が5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下であることにより、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが、760Hv以上900Hv以下(62.5HRC以上67HRC以下)になっている。すなわち、転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における塑性変形が生じにくい。そのため、転がり軸受100では、内輪10(外輪20)の転がり面と転動体30の転がり面との間で金属接触が生じたとしても塑性変形に起因した表面損傷(亀裂の発生及び進展)が生じがたい。 When the rolling bearing 100 is used under poor lubrication conditions, the oil film thickness on the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 becomes small, and metal contact may occur between the rolling surface of the inner ring 10 (outer ring 20) and the rolling surface of the rolling elements 30. In the rolling bearing 100, the dislocation density of the retained austenite in the surface layers of the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less, so that the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is 760 Hv or more and 900 Hv or less (62.5 HRC or more and 67 HRC or less). That is, in the rolling bearing 100, plastic deformation is unlikely to occur on the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. Therefore, in the rolling bearing 100, even if metal contact occurs between the rolling surface of the inner ring 10 (outer ring 20) and the rolling surface of the rolling element 30, surface damage (the occurrence and propagation of cracks) caused by plastic deformation is unlikely to occur.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における塑性変形が生じにくいことは、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面の直下における塑性変形が小さくなり、塑性変形による残留応力の進行が鈍化することを意味する。そのため、転がり軸受100によると、転動疲労寿命も改善されることになる。 The fact that plastic deformation is less likely to occur on the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 means that plastic deformation directly below the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is smaller, and the progression of residual stress due to plastic deformation is slowed down. Therefore, the rolling bearing 100 also improves the rolling fatigue life.

転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが高いため、内輪10(外輪20)の転がり面と転動体30の転がり面との接触部に異物噛み込みによる圧痕が形成されにくくなる。このように、転がり軸受100によると、耐異物性も改善されることになる。 In the rolling bearing 100, the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is high, so that indentations caused by foreign matter are less likely to form at the contact area between the rolling surface of the inner ring 10 (outer ring 20) and the rolling surface of the rolling element 30. In this way, the rolling bearing 100 also improves resistance to foreign matter.

転がり軸受100(すなわち、深溝玉軸受である場合)では、大きなアキシャル荷重が加わった際に、肩乗り上げに起因した応力集中が発生することがある。また、変形例に係る転がり軸受100(すなわち、円錐ころ軸受である場合)では、転がり面にエッジ当たりに起因した応力集中が発生することがある。上記のとおり、転がり軸受100及び変形例に係る転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが高く、塑性変形が生じにくいため、肩乗り上げやエッジ当たりに起因した応力集中に対する耐性が改善される。 In the rolling bearing 100 (i.e., when it is a deep groove ball bearing), stress concentration due to shoulder riding may occur when a large axial load is applied. In addition, in the rolling bearing 100 according to the modified example (i.e., when it is a tapered roller bearing), stress concentration due to edge hitting may occur on the rolling surface. As described above, in the rolling bearing 100 and the rolling bearing 100 according to the modified example, the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 is high and plastic deformation is unlikely to occur, improving resistance to stress concentration due to shoulder riding and edge hitting.

転がり軸受100が高温使用されると、内輪10及び外輪20の残留オーステナイトが分解され、内輪10及び外輪20に経年寸法変化が生じる。内輪10及び外輪20の転がり面表層における残留オーステナイト量が2体積パーセント以上12体積パーセント以下である場合、残留オーステナイトの分解に伴う内輪10及び外輪20の経年寸法変化が抑制される。これにより、回転軸又はハウジングに対する嵌め合いを過度にタイトにする必要が無くなるため、内輪10及び外輪20の割れを抑制可能である。 When the rolling bearing 100 is used at high temperatures, the residual austenite in the inner ring 10 and the outer ring 20 decomposes, causing dimensional changes in the inner ring 10 and the outer ring 20 over time. If the amount of residual austenite in the rolling surface layers of the inner ring 10 and the outer ring 20 is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less, the dimensional changes in the inner ring 10 and the outer ring 20 over time that are caused by the decomposition of the residual austenite are suppressed. This eliminates the need for an excessively tight fit with the rotating shaft or housing, making it possible to suppress cracking of the inner ring 10 and the outer ring 20.

また、残留オーステナイトの分解に伴う内輪10及び外輪20の経年寸法変化が抑制されることにより、転がり軸受100は、安定した転がりを継続することが可能となる。さらに、残留オーステナイトの分解に伴う内輪10及び外輪20の経年寸法変化が抑制されることにより、回転軸と内輪10との間のクリープも抑制されるため、回転軸に取り付けられるギアの歯当たりを最適に保つことが可能となり、車両用駆動ユニットの静粛性が担保される。 In addition, by suppressing dimensional changes over time of the inner ring 10 and outer ring 20 due to the decomposition of retained austenite, the rolling bearing 100 can continue to roll stably. Furthermore, by suppressing dimensional changes over time of the inner ring 10 and outer ring 20 due to the decomposition of retained austenite, creep between the rotating shaft and the inner ring 10 is also suppressed, making it possible to maintain optimal tooth contact of the gear attached to the rotating shaft and ensuring quietness of the vehicle drive unit.

なお、転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが760Hv以上900Hv以下(62.5HRC以上67HRC以下)になっているため、内輪10及び外輪20の転がり面表層における残留オーステナイト量が小さくなっていても、耐異物性は維持される。 In addition, in the rolling bearing 100, the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is 760 Hv or more and 900 Hv or less (62.5 HRC or more and 67 HRC or less), so foreign matter resistance is maintained even if the amount of retained austenite on the surface layers of the rolling surfaces of the inner ring 10 and outer ring 20 is small.

転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30を形成する際に冷却工程S3が行われているため、焼戻し工程S4におけるマルテンサイトの転位密度の低下が生じにくい。その結果、内輪10、外輪20及び転動体30では、残留オーステナイトの周囲を転位密度の高いマルテンサイトが取り囲むことになり、転位密度に取り囲まれている残留オーステナイトの転位密度も高くなる。 In the rolling bearing 100, the cooling step S3 is performed when the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are formed, so that the dislocation density of the martensite is less likely to decrease in the tempering step S4. As a result, in the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30, the retained austenite is surrounded by martensite with a high dislocation density, and the dislocation density of the retained austenite surrounded by the dislocation density is also high.

周囲が転位密度の高いマルテンサイトで取り囲まれている残留オーステナイトは、分解に伴う体積膨張が周囲の転位密度の高いマルテンサイトにより拘束されるため、高温使用に伴って残留オーステナイトが分解されたとしても、当該分解に伴う寸法変化が小さくなる。このように、内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度を5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下とすることにより、残留オーステナイトの分解に伴う内輪10及び外輪20の経年寸法変化がさらに抑制される。 Since the volume expansion associated with decomposition of retained austenite, which is surrounded by martensite with a high dislocation density, is restrained by the surrounding martensite with a high dislocation density, even if the retained austenite decomposes during high temperature use, the dimensional change associated with the decomposition is small. In this way, by setting the dislocation density of the retained austenite in the rolling surface surface layers of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 to be 5.0 x 1014 m -2 or more and 1.0 x 1017 m -2 or less, the dimensional change over time of the inner ring 10 and outer ring 20 associated with the decomposition of retained austenite is further suppressed.

金属材料は、加工を受けることにより転位密度が増大して加工強化されることが知られている。しかしながら、加工強化を行う場合、通常の転がり軸受の加工工程とは別に特殊な加工を行う必要が生じ、生産エネルギの増加や工程の複雑化を惹起する。他方で、内輪10、外輪20及び転動体30では、熱処理(冷却工程S3)により残留オーステナイトの転位密度が増加して5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下となり、加工と同様の強化効果が得られる。なお、特殊な材料や特殊な熱処理を適用する析出強化及び結晶粒の微細化強化も生産エネルギの増加の原因となる。さらに、転がり面に特殊な加工で残留圧縮応力を付与することも、特殊な工程の導入を要し、工程複雑化の原因となる。 It is known that metal materials are strengthened by increasing the dislocation density through processing. However, when processing strengthening is performed, it becomes necessary to perform special processing in addition to the processing process of normal rolling bearings, which increases production energy and complicates the process. On the other hand, in the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling element 30, the dislocation density of the retained austenite increases by heat treatment (cooling step S3) to 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less, and a strengthening effect similar to that of processing is obtained. In addition, precipitation strengthening and grain refinement strengthening using special materials and special heat treatment also cause an increase in production energy. Furthermore, imparting residual compressive stress to the rolling surface by special processing also requires the introduction of a special process, which causes the process to become complicated.

内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面表層における旧オーステナイト粒の粒度番号が9番以上である場合、結晶粒の微細化に伴って内輪10、外輪20及び転動体30の転がり面における硬さが上昇するため、塑性変形に起因した表面損傷、転動疲労寿命及び耐異物性がさらに改善される。また、内輪10、外輪20及び転動体30を構成している鋼がSUJ2、SUJ3等のJIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼である場合には、内輪10、外輪20及び転動体30に一般的な鋼を用いることができるため、転がり軸受100を低コスト化することが可能である。 When the grain size number of the prior austenite grains in the rolling surface layer of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is 9 or more, the hardness of the rolling surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 increases with the refinement of the crystal grains, and thus the surface damage caused by plastic deformation, rolling fatigue life, and foreign matter resistance are further improved. In addition, when the steel constituting the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30 is a high carbon chromium bearing steel as specified in the JIS standard such as SUJ2 or SUJ3, general steel can be used for the inner ring 10, outer ring 20, and rolling element 30, so that the cost of the rolling bearing 100 can be reduced.

(車両用駆動ユニット200の効果)
以下に、車両用駆動ユニット200の効果を説明する。
(Effects of the vehicle drive unit 200)
The effects of the vehicle drive unit 200 will be described below.

回転軸121の回転速度が回転軸122の回転速度よりも大きいため、回転軸121を支持している転がり軸受128は、回転軸122を支持している転がり軸受129よりも高温になりやすい。つまり、転がり軸受128では、転がり軸受129よりも内輪及び外輪の経年寸法変化が生じやすい。 Because the rotation speed of the rotating shaft 121 is greater than that of the rotating shaft 122, the rolling bearing 128 supporting the rotating shaft 121 is more likely to become hotter than the rolling bearing 129 supporting the rotating shaft 122. In other words, the inner and outer rings of the rolling bearing 128 are more likely to experience dimensional changes over time than the rolling bearing 129.

他方で、回転軸121の回転速度が回転軸122の回転速度よりも大きいため、転がり軸受129に加わる荷重が転がり軸受128に加わる荷重よりも大きくなり、転がり軸受129が転がり軸受128よりも貧潤滑となりやすい(油膜厚さが小さくなりやすい)。その結果、内輪(外輪)の転がり面と転動体の転がり面との間で金属接触が生じやすい。つまり、転がり軸受129では、内輪、外輪及び転動体の転がり面における表面損傷が生じやすい。 On the other hand, because the rotational speed of the rotating shaft 121 is greater than that of the rotating shaft 122, the load applied to the rolling bearing 129 is greater than the load applied to the rolling bearing 128, and the rolling bearing 129 is more likely to be poorly lubricated than the rolling bearing 128 (the oil film thickness is more likely to be smaller). As a result, metal contact is more likely to occur between the rolling surface of the inner ring (outer ring) and the rolling surfaces of the rolling elements. In other words, in the rolling bearing 129, surface damage is more likely to occur on the rolling surfaces of the inner ring, outer ring, and rolling elements.

車両用駆動ユニット200では、転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さが転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における硬さよりも大きくなっているとともに転がり軸受128の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量が転がり軸受129の内輪及び外輪の転がり面表層における残留オーステナイト量よりも小さくなっているため、転がり軸受128の内輪及び外輪における経年寸法変化を抑制しつつ転がり軸受129の内輪、外輪及び転動体の転がり面における表面損傷の抑制が可能である。 In the vehicle drive unit 200, the hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of the rolling bearing 129 is greater than the hardness of the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of the rolling bearing 129, and the amount of retained austenite in the surface layers of the rolling surfaces of the inner and outer rings of the rolling bearing 128 is less than the amount of retained austenite in the surface layers of the rolling surfaces of the inner and outer rings of the rolling bearing 129. This makes it possible to suppress surface damage to the rolling surfaces of the inner and outer rings and rolling elements of the rolling bearing 129 while suppressing dimensional changes over time in the inner and outer rings of the rolling bearing 128.

上記においては、車両用駆動ユニット200に用いられる転がり軸受の例として深溝玉軸受及び円錐ころ軸受を示したが、車両用駆動ユニット200に用いられる転がり軸受はこれに限られない。車両用駆動ユニット200に用いられる転がり軸受は、例えば、円筒ころ軸受、アンギュラ玉軸受、タンデム型複列アンギュラ玉軸受等であってもよく、これらの転がり軸受の一部形状を改良したもの(例えば、円錐ころ軸受において内輪小鍔を省略したもの)であってもよい。すなわち、車両用駆動ユニット200には、形状に拠らず転がり軸受全般を適用可能である。 In the above, deep groove ball bearings and tapered roller bearings are shown as examples of rolling bearings used in the vehicle drive unit 200, but the rolling bearings used in the vehicle drive unit 200 are not limited to these. The rolling bearings used in the vehicle drive unit 200 may be, for example, cylindrical roller bearings, angular ball bearings, tandem type double row angular ball bearings, etc., or may be rolling bearings with some of the shapes improved (for example, tapered roller bearings with the inner ring rib omitted). In other words, rolling bearings in general can be applied to the vehicle drive unit 200 regardless of their shape.

上記においては、車両用駆動ユニット200としてモータ軸及び平行な3軸で構成される減速機の一体駆動型ユニットを例として示したが、車両用駆動ユニット200は、4軸構成であってもよく、変速ギアを有する減速機であってもよく、遊星ギアを有する駆動ユニットであってもよい。つまり、車両用駆動ユニット200の構造には特に限定はなく、本願の転がり軸受が適用されるものであればよい。 In the above, an integrated drive type unit of a motor shaft and a reducer composed of three parallel shafts is shown as an example of the vehicle drive unit 200, but the vehicle drive unit 200 may have a four-shaft configuration, may be a reducer with a variable speed gear, or may be a drive unit with a planetary gear. In other words, there are no particular limitations on the structure of the vehicle drive unit 200, and it may be any unit to which the rolling bearing of the present application can be applied.

(付記)
本実施形態には、以下の構成が含まれている。
(Additional Note)
This embodiment includes the following configuration.

<付記1>
車両用駆動ユニットの回転軸を支持する転がり軸受であって、
焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製の内輪、外輪及び転動体を備え、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の各々は、転がり面を有し、
前記内輪及び前記外輪のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である、転がり軸受。
<Appendix 1>
A rolling bearing for supporting a rotating shaft of a vehicle drive unit, comprising:
The bearing is provided with an inner ring, an outer ring and rolling elements made of hardened and tempered steel,
Each of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements has a rolling surface,
A rolling bearing, wherein a dislocation density of retained austenite in a surface layer of a rolling surface of at least one of the inner ring and the outer ring is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less.

<付記2>
前記内輪及び前記外輪のうちの少なくともいずれかの前記転がり面表層における残留オーステナイト量は、2体積パーセント以上12体積パーセント以下である、付記1に記載の転がり軸受。
<Appendix 2>
2. The rolling bearing according to claim 1, wherein an amount of retained austenite in the rolling surface layer of at least one of the inner ring and the outer ring is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less.

<付記3>
前記内輪、前記外輪及び前記転動体のうちの少なくともいずれかの前記転がり面における硬さは760Hv以上900Hv以下である、付記1又は付記2に記載の転がり軸受。
<Appendix 3>
3. The rolling bearing according to claim 1, wherein the hardness of the rolling surfaces of at least any of the inner ring, the outer ring and the rolling elements is 760 Hv or more and 900 Hv or less.

<付記4>
前記内輪及び前記外輪のうちのすくなくともいずれかの前記転がり面表層における窒素濃度は、0.01質量パーセント未満である、付記1から付記3のいずれか1項に記載の転がり軸受。
<Appendix 4>
4. The rolling bearing according to claim 1, wherein a nitrogen concentration in the rolling surface surface layer of at least one of the inner ring and the outer ring is less than 0.01 mass percent.

<付記5>
複数の回転軸と、
複数の転がり軸受とを備え、
前記複数の転がり軸受の各々は、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製の内輪、外輪及び転動体を有し、
前記内輪、前記外輪及び前転動体の各々は、転がり面を有し、
前記複数の回転軸の各々は、前記複数の転がり軸受の各々により支持されており、
回転速度が最も遅い前記複数の回転軸のうちの1つを第1回転軸とし、前記第1回転軸以外の前記複数の回転軸を第2回転軸とすると、前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である、車両用駆動ユニット。
<Appendix 5>
A plurality of rotation axes;
A plurality of rolling bearings;
Each of the plurality of rolling bearings has an inner ring, an outer ring, and rolling elements made of hardened and tempered steel,
Each of the inner ring, the outer ring, and the front rolling element has a rolling surface,
Each of the plurality of rotating shafts is supported by each of the plurality of rolling bearings,
a first rotating shaft is one of the plurality of rotating shafts having the slowest rotation speed, and a second rotating shaft is another of the plurality of rotating shafts other than the first rotating shaft, and at least one of the outer ring, the inner ring and the rolling elements of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft has a dislocation density of retained austenite in a rolling surface layer of 5.0 x 10 14 m -2 or more and 1.0 x 10 17 m -2 or less.

<付記6>
前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面表層における残留オーステナイト量が、2体積パーセント以上12体積パーセント以下である、付記5に記載の車両用駆動ユニット。
<Appendix 6>
6. The vehicle drive unit described in Appendix 5, wherein an amount of retained austenite in a surface layer of the rolling surface of at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less.

<付記7>
前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面における硬さが760Hv以上900Hv以下である、付記5又は付記6に記載の車両用駆動ユニット。
<Appendix 7>
7. The vehicle drive unit according to claim 5, wherein at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft has a hardness of 760 Hv or more and 900 Hv or less on the rolling surface.

<付記8>
前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面表層における窒素濃度が、0.01質量パーセント未満である、付記5から付記7のいずれか1項に記載の車両用駆動ユニット。
<Appendix 8>
8. The vehicle drive unit according to claim 5, wherein a nitrogen concentration in a surface layer of the rolling surface of at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft is less than 0.01 mass percent.

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、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及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-mentioned embodiment can be modified in various ways. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

100 転がり軸受、10 内輪、10a 第1幅面、10b 第2幅面、10c 内径面、10d 外径面、10da 軌道面、20 外輪、20a 第1幅面、20b 第2幅面、20c 内径面、20ca 軌道面、20d 外径面、30 転動体、30a 表面、40 保持器、110 モータ、111 モータ本体、112 回転軸、113 モータハウジング、114 転がり軸受、120 減速機、121,122,123 回転軸、124,125,126,127 ギア、128,129,130 転がり軸受、200 車両用駆動ユニット、A 中心軸、S1 準備工程、S2 焼入れ工程、S3 冷却工程、S4 焼戻し工程、S5 後処理工程、S6 組み立て工程。 100 rolling bearing, 10 inner ring, 10a first width surface, 10b second width surface, 10c inner diameter surface, 10d outer diameter surface, 10da raceway surface, 20 outer ring, 20a first width surface, 20b second width surface, 20c inner diameter surface, 20ca raceway surface, 20d outer diameter surface, 30 rolling element, 30a surface, 40 retainer, 110 motor, 111 motor body, 112 rotating shaft, 113 motor housing, 114 rolling bearing, 120 reducer, 121, 122, 123 rotating shaft, 124, 125, 126, 127 gear, 128, 129, 130 rolling bearing, 200 vehicle drive unit, A central shaft, S1 preparation process, S2 hardening process, S3 Cooling process, S4 tempering process, S5 post-treatment process, S6 assembly process.

Claims (8)

車両用駆動ユニットの回転軸を支持する転がり軸受であって、
焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製の内輪、外輪及び転動体を備え、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の各々は、転がり面を有し、
前記内輪及び前記外輪のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は、5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である、転がり軸受。
A rolling bearing for supporting a rotating shaft of a vehicle drive unit, comprising:
The bearing is provided with an inner ring, an outer ring and rolling elements made of hardened and tempered steel,
Each of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements has a rolling surface,
A rolling bearing, wherein a dislocation density of retained austenite in a surface layer of a rolling surface of at least one of the inner ring and the outer ring is 5.0×10 14 m -2 or more and 1.0×10 17 m -2 or less.
前記内輪及び前記外輪のうちの少なくともいずれかの転がり面表層における残留オーステナイト量は、2体積パーセント以上12体積パーセント以下である、請求項1に記載の転がり軸受。 The rolling bearing according to claim 1, wherein the amount of retained austenite in the rolling surface layer of at least one of the inner ring and the outer ring is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less. 前記内輪、前記外輪及び前記転動体のうちの少なくともいずれかの前記転がり面における硬さは、760Hv以上900Hv以下である、請求項1に記載の転がり軸受。 The rolling bearing according to claim 1, wherein the hardness of the rolling surfaces of at least one of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements is 760 Hv or more and 900 Hv or less. 前記内輪及び前記外輪のうちのすくなくともいずれかの転がり面表層における窒素濃度は、0.01質量パーセント未満である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の転がり軸受。 The rolling bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the nitrogen concentration in the rolling surface layer of at least one of the inner ring and the outer ring is less than 0.01 mass percent. 複数の回転軸と、
複数の転がり軸受とを備え、
前記複数の転がり軸受の各々は、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製の内輪、外輪及び転動体を有し、
前記内輪、前記外輪及び前転動体の各々は、転がり面を有し、
前記複数の回転軸の各々は、前記複数の転がり軸受の各々により支持されており、
回転速度が最も遅い前記複数の回転軸のうちの1つを第1回転軸とし、前記第1回転軸以外の前記複数の回転軸を第2回転軸とすると、前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、転がり面表層における残留オーステナイトの転位密度は5.0×1014-2以上1.0×1017-2以下である、車両用駆動ユニット。
A plurality of rotation axes;
A plurality of rolling bearings;
Each of the plurality of rolling bearings has an inner ring, an outer ring, and rolling elements made of hardened and tempered steel,
Each of the inner ring, the outer ring, and the front rolling element has a rolling surface,
Each of the plurality of rotating shafts is supported by each of the plurality of rolling bearings,
a first rotating shaft is one of the plurality of rotating shafts having the slowest rotation speed, and a second rotating shaft is another of the plurality of rotating shafts other than the first rotating shaft, and at least one of the outer ring, the inner ring and the rolling elements of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft has a dislocation density of retained austenite in a rolling surface layer of 5.0 x 10 14 m -2 or more and 1.0 x 10 17 m -2 or less.
前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面表層における残留オーステナイト量が、2体積パーセント以上12体積パーセント以下である、請求項5に記載の車両用駆動ユニット。 The vehicle drive unit according to claim 5, wherein the amount of retained austenite in the rolling surface layer of at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft is 2 volume percent or more and 12 volume percent or less. 前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面における硬さが760Hv以上900Hv以下である、請求項5に記載の車両用駆動ユニット。 The vehicle drive unit according to claim 5, wherein the hardness of the rolling surface of at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft is 760 Hv or more and 900 Hv or less. 前記第2回転軸を支持している前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの前記外輪、前記内輪及び前記転動体の少なくともいずれかでは、前記転がり面表層における窒素濃度が、0.01質量パーセント未満である、請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の車両用駆動ユニット。 A vehicle drive unit according to any one of claims 5 to 7, wherein the nitrogen concentration in the rolling surface layer of at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element of at least one of the plurality of rolling bearings supporting the second rotating shaft is less than 0.01 mass percent.
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