特開 2025-7906 加締締結用軸部材および遊星歯車減速機用軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025007906

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】加締締結用軸部材および遊星歯車減速機用軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 3/02 20060101AFI20250109BHJP

   F16H 1/28 20060101ALI20250109BHJP

   C21D 9/28 20060101ALI20250109BHJP

   F16D 1/06 20060101ALI20250109BHJP

   F16D 1/072 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

F16C3/02

F16H1/28

C21D9/28 A

F16D1/06 200

F16D1/072

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109629

(22)【出願日】2023-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山内 清茂

【テーマコード（参考）】

3J027

3J033

4K042

【Ｆターム（参考）】

3J027FA17

3J027FA37

3J027GC13

3J027GE05

3J033AA01

3J033AC01

3J033BA14

4K042AA14

4K042AA22

4K042BA03

4K042CA06

4K042CA08

4K042DA01

4K042DA02

4K042DA03

4K042DB01

4K042DC03

4K042DC05

(57)【要約】

【課題】軸部材の加締められる領域を低硬度にしつつ、軌道面にまで低硬度領域が広がってしまうことを防止することができる加締締結用軸部材を提供する。
【解決手段】加締締結用軸部材（１）は、軸方向両端部に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部（１４）が設けられた加締締結用軸部材であって、軸部材（１）の外径寸法をｄとすると、軸部材の軸方向端面からの長さがｄ／３を越える主要領域（Ｗ２）表面のビッカース硬さが６５０ＨＶ以上であり、軸部材の軸方向端面からの長さが７ｄ／３０以下の最端領域（Ｗ３）表面のビッカース硬さが４５０ＨＶ未満である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向両端部に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部が設けられた加締締結用軸部材において、
前記軸部材の外径寸法をｄとすると、
前記軸部材の軸方向端面からの長さがｄ／３を越える主要領域表面のビッカース硬さが６５０ＨＶ以上であり、
前記軸部材の軸方向端面からの長さが７ｄ／３０以下の最端領域表面のビッカース硬さが４５０ＨＶ未満である、加締締結用軸部材。

【請求項2】

前記軸部材は、軸方向端面からの長さが７ｄ／３０を越え、９ｄ／３０以下におけるビッカース硬さが、６００ＨＶ未満である、請求項１に記載の加締締結用軸部材。

【請求項3】

前記リング形状の加締予定部の内周面は、前記軸部材の端面に向かって広がるテーパ面であり、
軸心に対する前記テーパ面の角度は１０～２０°である、請求項１または２に記載の加締締結用軸部材。

【請求項4】

軸方向両端部に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部が設けられた加締締結用軸部材と、
前記加締締結用軸部材の外周面上に転がり軸受を介して回転可能に設けられた遊星歯車と、
前記加締締結用軸部材の加締予定部に取付けられる前記被締結部材としてのキャリアとを備える遊星歯車減速機用軸受装置において、
前記加締締結用軸部材は、
前記軸部材の外径寸法をｄとすると、
前記軸部材の軸方向端面からの長さがｄ／３を越える主要領域表面のビッカース硬さが６５０ＨＶ以上であり、
前記軸部材の軸方向端面からの長さが７ｄ／３０以下の最端領域表面のビッカース硬さが４５０ＨＶ未満である、遊星歯車減速機用軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、自動車のトランスミッション等の遊星歯車装置の遊星歯車支持構造に関し、特に遊星歯車を回転自在に支持し、その軸端部が加締められて被締結部材に固定される、加締締結用軸部材と、それを備える遊星歯車減速機用軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車のトランスミッションの遊星歯車機構において、遊星歯車（ピニオンギヤ）の中心孔には、軸部材が通され、軸部材は転がり軸受を介して遊星歯車を回転自在に支持する構造が広く知られている。

【0003】

図４を参照して、一般的な軸部材１００は、ピニオンギヤ２００と、転がり軸受３００とともに、トランスミッションの遊星歯車減速機用軸受装置６００の一部として自動車に設けられる。ピニオンギヤ２００は外歯歯車であり、中心孔２１０を有する。中心孔２１０は、ピニオンギヤ２００の一端面から他端面までピニオンギヤ２００を貫通して延びる。

【0004】

ピニオンギヤ２００の中心孔２１０には、円柱状の軸部材１００が通され、ピニオンギヤ２００の内周面（中心孔２１０）と軸部材１００の外周面１１０によって区画される環状空間に転がり軸受３００が設置される。

【0005】

転がり軸受３００は、保持器３１０および複数のころ３２０を有する。複数のころ３２０は、ピニオンギヤ２００の内周面（中心孔２１０）を外側軌道面とし、軸部材１００の外周面１１０を内側軌道面とし、これらの軌道面上を転動する。

【0006】

軸部材１００は、両端１２０がピニオンギヤ２００から突出する。これらの端部１２０にはキャリア４００が取付固定される。ピニオンギヤ２００は遊星歯車を構成し、図示しないサンギヤおよびリングギヤと噛合して、サンギヤの周りを公転しながら自転する。キャリア４００は、ピニオンギヤ２００の公転運動を出入力するものであって、サンギヤおよびリングギヤと同軸に配置され、サンギヤの中心軸回りに回転する。軸部材１００は転がり軸受３００を介してピニオンギヤ２００を回転自在に支持する。

【0007】

軸部材１００は、端部１２０をキャリア４００に加締締結することで固定する。このような構造を開示するものとして、たとえば特開２０１５－１４０３２号公報（特許文献１）に記載の軸部材がある。

【0008】

また図５は、一般的な加締前の軸部材１００の構造を示す断面図である。遊星歯車機構に使用される軸部材１００の外周面（軌道面）１１０は、転がり軸受３００のころ３２０の転動時に高負荷状態となるため、高い硬度が必要とされる。また、軸部材１００の端部１２０は、キャリア４００と加締締結するため、端部１２０が変形できるだけの低硬度部分Ｘ’が必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１５－１４０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ここで、軸部材１００の端部（突状リング部）１２０は、一般的には高周波加熱コイルで焼鈍されることで低硬度に形成される。特許文献１には高周波加熱コイルの配置等について記載していないが、一般的には図５に示すように、端部１２０の外周面１１０に高周波加熱コイル５００が配置される。

【0011】

軸部材１００の端部１２０が変形するには、加締締結時に変形する部分、すなわち突状リング形状である加締予定部（端部）１２０の内径側まで低硬度となる必要がある。しかしながら、外周面１１０に配置された高周波加熱コイル５００から加締予定部１２０の内径側を所望の硬度としようとすると、低硬度部分Ｘ’が軸部材１００の外周面１１０の軌道面の両端部にまで広がり、軌道面端部の硬度も低下させてしまうという課題があった。このため、軸部材１００に不具合が生じたり、短寿命化につながるおそれがあった。

【0012】

上記課題を解決するため、本発明は、軸部材の加締められる領域を低硬度にしつつ、軌道面にまで低硬度領域が広がってしまうことを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明による加締締結用軸部材は、軸方向両端部に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部が設けられた加締締結用軸部材であって、軸部材の外径寸法をｄとすると、軸部材の軸方向端面からの長さがｄ／３を越える主要領域表面（転がり軸受の軌道面）のビッカース硬さが６５０ＨＶ以上であり、軸部材の軸方向端面からの長さが７ｄ／３０以下の最端領域表面のビッカース硬さが４５０ＨＶ未満である。

【0014】

好ましくは、軸部材は、軸方向端面からの長さが７ｄ／３０を越え、９ｄ／３０以下におけるビッカース硬さが、６００ＨＶ未満である。

【0015】

好ましくは、リング形状の加締予定部の内周面は、軸部材の端面に向かって広がるテーパ面であり、軸心に対するテーパ面の角度は１０～２０°である。

【0016】

本発明による遊星歯車減速機用軸受装置は、軸方向両端部に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部が設けられた加締締結用軸部材と、加締締結用軸部材の外周面上に転がり軸受を介して回転可能に設けられた遊星歯車と、加締締結用軸部材の加締予定部に取付けられる被締結部材としてのキャリアとを備える。加締締結用軸部材は、軸部材の外径寸法をｄとすると、軸部材の軸方向端面からの長さがｄ／３を越える主要領域表面のビッカース硬さが６５０ＨＶ以上であり、軸部材の軸方向端面からの長さが７ｄ／３０以下の最端領域表面のビッカース硬さが４５０ＨＶ未満である。

【発明の効果】

【0017】

本発明の加締締結用軸部材によれば、軸部材の加締められる領域を低硬度にしつつ、軌動面にまで低硬度領域が広がってしまうことを防止することができる。

【0018】

また、本発明の遊星歯車減速機用軸受装置によれば、最小限の領域のみを低硬度にして長寿命化された軸部材を使用するため、装置としての長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る加締締結用軸部材を概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る加締締結用軸部材の軸端部分を示す拡大断面図である。

【図3】本実施の形態に係る加締締結用軸部材および従来の軸部材の外周面からの深さ０．１ｍｍ位置のビッカース硬さを示すグラフである。

【図4】従来の軸部材の加締締結後の状態を表す断面図である。

【図5】従来の軸部材の加締締結前の状態を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0021】

（構成について）
図１，２を参照して、本発明の実施の形態に係る加締締結用軸部材１（以下の説明において、単に「軸部材」という）について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る軸部材を概略的に示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る軸部材の軸端部分を示す拡大断面図である。

【0022】

図１を参照して、本実施の形態に係る軸部材１は、軸方向両端部１１に、被締結部材に加締締結されるリング形状の加締予定部１４が設けられた加締締結用軸部材１である。なお、本明細書では主に軸部材１の一方端部における構成を説明するが、他方端部における構成についても同様である。また、本明細書に記載する寸法は、すべて、加締処理を施す前の軸部材１における寸法である。

【0023】

はじめに、軸部材１の硬さについて説明する。軸部材１の外径寸法をｄとし、軸方向の長さ寸法をＷとする。軸部材１の長さ寸法Ｗのうち、軸方向端面１１ａからの長さ寸法がｄ／３以下の領域をＷ１とし、軸方向端面１１ａからの長さ寸法がｄ／３を超える領域をＷ２とする。以下の説明において、Ｗ１は端部領域Ｗ１ともいい、Ｗ２は主要領域Ｗ２ともいう。なお、本明細書では、ビッカース硬さが４５０ＨＶ未満であることを「低硬度」とし、６５０ＨＶ以上であることを「高硬度」とし、４５０ＨＶ以上かつ６５０ＨＶ未満であることを「中硬度」という。

【0024】

また、端部領域の長さ寸法Ｗ１のうち、軸部材１の軸方向端面１１ａからの長さが７ｄ／３０以下の領域をＷ３とする。以下の説明において、Ｗ３は最端領域Ｗ３ともいう。最端領域Ｗ３の表面のビッカース硬さは４５０ＨＶ未満である。図１において、４５０ＨＶ未満の領域をＸで示す。このように、最端領域Ｗ３は加締締結するのに十分な低硬度を有しているため、被締結部材に加締締結することができ、加締時における割れなどの不具合を防止することができる。

【0025】

また、端部領域の長さ寸法Ｗ１のうち、軸部材１の軸方向端面１１ａからの長さが７ｄ／３０を越え、９ｄ／３０以下の領域をＷ４とする。以下の説明において、Ｗ４は第１遷移領域Ｗ４ともいう。第１遷移領域Ｗ４の表面のビッカース硬さは最端領域Ｗ３の硬さ以上６００ＨＶ未満である。すなわち第１遷移領域Ｗ４は、低硬度から中硬度にかけて遷移する領域である。

【0026】

また、端部領域の長さ寸法Ｗ１のうち、軸部材１の軸方向端面１１ａからの長さが９ｄ／３０を超え、ｄ／３以下の領域をＷ５とする。以下の説明において、Ｗ５は第２遷移領域Ｗ５ともいう。第２遷移領域Ｗ５の表面のビッカース硬さは第１遷移領域Ｗ４の硬さ以上であり、かつ６５０ＨＶに近づくように形成される。すなわち、第２遷移領域Ｗ５は、中硬度から高硬度にかけて遷移する領域である。換言すれば、第１および第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５は、主要領域Ｗ２の表面のビッカース硬さを確実に６５０ＨＶ以上にするための「予備領域」ということができる。このように本願発明は、狭い範囲（Ｗ４，Ｗ５）における硬さ勾配が急であり、低硬度領域が軌動面１３の端部にまで広がらないことを特徴としている。これにより、軸部材の軌動面１３を広く確保することができ、軸部材１の全長Ｗを短縮することができる。

【0027】

加締予定部１４は、軸部材１の外径と同じ外径であり、軸部材１の端部領域Ｗ１に含まれ、外周面１４ａと、軸方向端面１１ａと、内周面１４ｂとを備える。加締予定部１４の内周面１４ｂは、軸部材１の軸方向端面１１ａに向かって広がるテーパ面１４ｂであり、軸心（回転軸線Ｏ）に対するテーパ面１４ｂの角度は１０～２０°である。これにより、加締予定部１４は、軸部材１の外径方向に向かうように変形し易くなり、キャリアに加締締結し易くすることができる。また、テーパ面を有さない形状の加締予定部と比較して、加締予定部１４の加締締結時における変形量を小さくすることができ、軸部材１が割れてしまうことを防止できる。

【0028】

本実施の形態の軸部材は、軌動面の端部を含む主要領域Ｗ２を十分な高硬度としつつ、加締められる領域を含む最端領域Ｗ３を十分な低硬度とすることができる。また、主要領域Ｗ２と最端領域Ｗ３との間に位置する第１，第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５は狭い範囲でありながらも急な硬さ勾配が形成されている。これにより、高硬度が所望される領域および低硬度が所望される領域の双方に、適切な硬度を提供することができる。

【0029】

（高周波加熱コイルについて）
次に、図１を参照して、本発明の加締締結用軸部材１を製造するための高周波加熱コイル２について説明する。本実施の形態に係る高周波加熱コイル２は、軸部材１の軸方向両端部１１に設けられたリング形状の加締予定部１４を焼鈍するための高周波加熱コイル２である。高周波加熱コイル２は、加締予定部１４の外周面１４ａを加熱する外周面加熱部２１と、加締予定部１４の軸方向端面１１ａを加熱する端面加熱部２２と、加締予定部１４の内周面１４ｂを加熱する内周面加熱部２３とを備える。

【0030】

図５に示す従来の高周波加熱コイル５００は、軸部材１００の加締予定部１２０を外周面１１０からのみ焼鈍していたのに対し、図１に示す本発明の高周波加熱コイル２は、加締予定部１４の三面１４ａ，１１，１４ｂを取り囲むように焼鈍する。これにより、従来よりも所望の領域のみを効率よく焼鈍することができる。また、低硬度領域を最端領域Ｗ３という狭い領域に留め、低硬度領域が軌動面１３の端部にまで広がってしまうことを防止することができる。

【0031】

本実施の形態に係る高周波加熱コイル２は、軸部材１の外周面１４ａからのみでなく、軸方向端面１１ａおよび内周面１４ｂからも加熱する。これにより、焼鈍の影響を抑えたい外周面１０への熱影響の広がりを最小限に抑えることができる。外周面１０への熱影響の広がりが少ないと、所望硬さの軌動面１３を多く確保することができる。したがって、本実施の形態に係る高周波加熱コイル２は、軸部材１の小型化、あるいは軸部材１の軌動面１３の広範囲化を実現することができ、限られた軸方向寸法内において、転がり軸受の内側軌道輪として、従来よりも軸部材の長寿命化が期待できる。

【0032】

なお、本実施の形態に係る軸部材１の端部領域Ｗ１におけるビッカース硬さや、その硬さの勾配は、たとえば高周波加熱コイル２の形状や寸法、軸部材１を保持する治具の形状や寸法、高周波焼鈍装置の周波数、電圧、加熱や冷却の時間などにより、調整できる場合がある。

【0033】

（製造方法について）
次に、本実施の形態に係る軸部材１の製造方法について説明する。

【0034】

初めに、軸部材１の端部領域Ｗ１に防炭処理を施すための防炭工程Ｓ１を行う。本実施の形態の防炭工程Ｓ１は、たとえば浸漬法、バレル法など、公知の手法を用いて軸部材１全体に銅めっきを施した後、軌動面１３に相当する部分の銅めっきを除去するめっき除去工程Ｓ２を行う。めっき除去工程Ｓ２により、軸部材１の端部領域Ｗ１のみが防炭処理を施された状態になる。めっき除去工程Ｓ２は、効率よく行う観点から、たとえば芯なし研削など公知の手法により行われる。銅めっきが施された部分を、図２に一点鎖線Ｙで示す。

【0035】

本実施の形態に係る軸部材の製造方法によれば、防炭工程Ｓ１において、銅めっきを施している。これにより、軸部材への均一電着性を高めることができ、軸部材への浸食を抑えることができる。また、銅めっきは表面が滑らかであるため、めっき除去工程Ｓ２の加工も容易に行うことができる。

【0036】

次に、軌動面１３の表面硬さを高硬度とするための、浸炭処理および／または浸炭窒化処理Ｓ３を行う。浸炭処理および／または浸炭窒化処理Ｓ３は、軸部材１の外周面１０のうち、少なくとも軌動面１３に炭素および／または窒素を取り込ませ、高硬度にするための処理である。炭素および／または窒素を取り込ませた後、たとえば焼入焼戻などの熱処理工程Ｓ４を行うことで、軌動面１３は硬化する。

【0037】

熱処理工程Ｓ４の後、加締予定部１４について、高周波加熱コイル２を用いて硬度を低下させる、焼鈍工程Ｓ５を行う。焼鈍工程Ｓ５は、軸部材１の加締予定部１４に近接して配置した高周波加熱コイル２により行われる。これにより、軸部材１の炭素および／または窒素が取り込まれなかった端部領域Ｗ１の硬度を低下させることができ、加締締結に必要な硬度まで下げることができる。

【0038】

焼鈍工程Ｓ５の後、転がり軸受の内側軌道面に適する寸法及び精度を有する外周面とするために、軸部材の外周面を仕上げる研削工程Ｓ６を行う。研削工程Ｓ６では加締予定部１４に残された軸部材１の外周面の銅めっきの除去も併せて行う。

【0039】

（実施例について）
図３を参照して、本発明の軸部材および従来の軸部材の硬度の評価結果について説明する。

【0040】

＜サンプルについて＞
比較例１は、本願出願人の従来の軸部材に相当するものを使用した。実施例１～３は、本発明の軸部材を使用した。比較例１および実施例１～３の各寸法は、軸外径ｄ＝１５ｍｍ、加締予定部１４のテーパ面１４ｂの深さＷ６＝２．５ｍｍである。また、端部領域Ｗ１＝ｄ／３＝５．０ｍｍであり、最端領域Ｗ３＝７ｄ／３０＝３．５ｍｍであり、第１遷移領域Ｗ４＝３．５ｍｍを超え、９ｄ／３０＝４．５ｍｍ以下であり、第２遷移領域Ｗ５＝４．５ｍｍを超え、ｄ／３＝５．０ｍｍ以下の領域である。

【0041】

また、各サンプルは、表１に示す製造条件に基づいて製造した。比較例１と実施例１～３とは、冷却時間が相違する。また、高周波加熱コイルの形状も、比較例１では軸部材の加締予定部を外周面からのみ焼鈍するよう配置するのに対し（図５の高周波加熱コイル５００を参照）、実施例１～３では加締予定部の三面を取り囲むように配置される点が相違する（図１の高周波加熱コイル２を参照）。なお、「プレート電圧」は、カソードとプレートとの間の電圧である。「冷却開始待ち時間」は、加熱完了後に冷却を開始するまでの時間である。

【0042】

【表1】

【0043】

＜測定条件について＞
実施例１～３および比較例１の各々について、外周面１０からの深さ０．１ｍｍにおけるビッカース硬さＨＶを測定した。軸部材１について、軸方向端面１１ａから６．０ｍｍまでの範囲におけるビッカース硬さＨＶを測定した。

【0044】

＜評価結果について＞
上記測定条件に基づいた測定結果を表２に示す。また、表２の数値をグラフ化したものを図３に示す。

【0045】

【表2】

【0046】

表２および図３を参照して、比較例１では、低硬度領域（ビッカース硬さ４５０ＨＶ未満の領域）が４．３ｍｍにまで及び、中硬度領域（ビッカース硬さ４５０ＨＶ以上６５０ＨＶ未満の領域）は５．３ｍｍにまで及んだ。すなわち、比較例１の軸部材は、高硬度が要求される主要領域Ｗ２（軸端面からの距離が５．０ｍｍ以上の領域）にまで中硬度領域が広がっており、主要領域Ｗ２の全ての領域におけるビッカース硬さを高硬度（６５０ＨＶ以上）に到達させることができなかった。

【0047】

実施例１では、最端領域Ｗ３におけるビッカース硬さは４５０ＨＶ以下と低硬度を保ちつつ、第１，第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５の間に２１０ＨＶ以上硬度が上昇し、主要領域Ｗ２におけるビッカース硬さを６５０ＨＶ以上の高硬度とすることができた。実施例２では、最端領域Ｗ３におけるビッカース硬さは４５０ＨＶ以下と低硬度を保ちつつ、第１，第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５の間に２６０ＨＶ以上硬度が上昇し、主要領域Ｗ２におけるビッカース硬さを６５０ＨＶ以上の高硬度とすることができた。実施例３では、最端領域Ｗ３におけるビッカース硬さは４５０ＨＶ以下と低硬度を保ちつつ、第１，第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５の間に約２５０ＨＶ硬度が上昇し、主要領域Ｗ２におけるビッカース硬さを６５０ＨＶ以上の高硬度とすることができた。

【0048】

実施例１～３の結果より、本実施の形態に係る軸部材は、１．５ｍｍという狭い第１，第２遷移領域Ｗ４，Ｗ５の間にビッカース硬さを低硬度から高硬度まで遷移させることで、加締締結したい最端領域Ｗ３と、転がり軸受転動時にかかる負荷に耐えることのできる主要領域Ｗ２との双方にとって最適な硬度を有する軸部材とすることができた。

【0049】

（材料組成について）
次に、本実施の形態の軸部材の材料組成について説明する。

【0050】

軸部材は、炭素含有量が０．１５～０．３０質量％であることが好ましい。これにより、熱処理工程時に、軸端部の硬さが上昇してしまうことを抑えることができる。また、炭素含有量を上記値とすることで、軸部材の芯部の残留オーステナイト量を３体積％以下とすることができる。残留オーステナイト量が少ないと、軸部材のクリープ変形を防止できるため、高温環境下における使用時に、軸部材が塑性変形してしまうことを防ぐことができる。

【0051】

軸部材は、シリコンを０．１～１．２質量％、マンガンを０．３～１．２質量％、クロムを０～１．６質量％、モリブデンを０～０．３質量％含むことが好ましい。シリコンを上記割合含むことで、焼戻軟化抵抗性が向上し、焼戻し処理時に軟化してしまうことを抑制でき、高温環境下における軸部材の耐久性を向上させることができる。また、窒化物の析出を促進することができる。マンガンを上記割合含むことで、焼入れ処理時の硬化を促進でき、オーステナイトを安定化することができる。クロム、モリブデンを上記割合含むことで、焼入性の向上と、焼戻軟化抵抗性が向上し、高温環境下における軸部材の耐久性を向上させることができる。

【0052】

また、軸部材の表面層は、残留オーステナイト量が２５体積％以上であることが好ましい。残留オーステナイト量が２５体積％以上であることで、潤滑油に異物が含まれている状況において、異物を噛み込んだ場合でも比較的軟質の残留オーステナイトの存在により圧痕周囲の盛り上がりが緩和されるため、軸部材の長寿命化が期待できる。但し、過剰に多くすると表面硬さの低下や経年寸法変化を招くため、４０体積％を上限にすることが好ましい。

【0053】

軸部材の表面層は、窒素濃度が０．１質量％以上１．２質量％以下であることが好ましい。０．１質量％以上とすることで、表面層の残留オーステナイト量が増加し、異物含有潤滑油を含む過酷な環境下における転動疲労寿命の向上と、焼戻軟化抵抗性の向上による高温環境下における軸部材の耐久性を向上させることができる。１．２質量％以下とすることで、残留オーステナイト量過多によって表面層の硬さが低下してしまったり、経年寸法変化が生じてしまうことを防ぐことができる。

【0054】

軸部材の表面層は、窒素濃度が０．２質量％以上０．７質量％以下であることがさらに好ましい。これにより、表面層に十分な硬度を付与して、耐摩耗性と転動疲労寿命を向上することができる。また、窒素濃度過多による残留オーステナイト量過多に伴う硬さの低下や、経年寸法変化を防止することができる。

【0055】

軸部材の表面層は、炭素濃度が０．６～１．２質量％であることが好ましい。０．６質量％以上とすることで、転がり軸受の内側軌道輪として機能する軸部材として、適切な表面硬さを供することができる。しかしながら、過剰な炭素濃度とすると、表面層にたとえば網状セメントタイトなどの異常組織が生じてしまうため、１．２質量％を上限とすることが好ましい。なお、異常組織の発生を確実に防止する観点から、炭素濃度の上限値は０．９質量％とすることがさらに好ましい。

【0056】

軸部材の表面層は、旧オーステナイトの結晶粒の平均粒径が２２．１μｍ以下であることが好ましい。これにより、異物含有潤滑油による圧痕形成や亀裂進展への耐性が向上し、転動寿命を向上することができる。なお、旧オーステナイトの結晶粒の平均粒径は、小さい程好ましい。これにより、軸部材に亀裂が生じ難くなり、亀裂が生じた場合であっても、その進展を遅らせることができ、転動寿命を向上することができる。

【0057】

軸部材の芯部は、残留オーステナイト量が３体積％以下であることが好ましい。これにより、残留オーステナイトがクリープ変形して、軸部材が塑性変形してしまうことを抑制することができる。

【0058】

今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0059】

１ 加締締結用軸部材、２ 高周波加熱コイル、１０ 外周面、１１ 軸方向両端部、１１ａ 軸方向端面、１２表面、１３ 軌道面、１４ 加締予定部、１４ｂ テーパ面、２１ 外周面加熱部、２２ 端面加熱部、２３ 内周面加熱部、１２０ 両端（端部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】