特許 7219156 玉軸受及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-30

(45)【発行日】2023-02-07

(54)【発明の名称】玉軸受及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/62 20060101AFI20230131BHJP

   F16C 33/64 20060101ALI20230131BHJP

   C23C 4/08 20160101ALI20230131BHJP

   B23K 26/342 20140101ALI20230131BHJP

【ＦＩ】

F16C33/62

F16C33/64

C23C4/08

B23K26/342

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019095313

(22)【出願日】2019-05-21

(65)【公開番号】P2020190274

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】390001801

【氏名又は名称】大阪富士工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591069824

【氏名又は名称】旭精工株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(74)【代理人】

【識別番号】100141852

【弁理士】

【氏名又は名称】吉本 力

(72)【発明者】

【氏名】辰巳 佳宏

(72)【発明者】

【氏名】北村 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】宗兼 圭司

(72)【発明者】

【氏名】金野 泰幸

(72)【発明者】

【氏名】高杉 隆幸

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１５３９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５１４７１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／６６

Ｂ２３Ｋ ２６／３４２

Ｃ２３Ｃ ４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内輪及び外輪の間に複数の玉が転動可能に設けられた玉軸受の製造方法であって、
前記内輪の外周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第１肉盛層を形成する第１肉盛層形成ステップと、
前記外輪の内周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第２肉盛層を形成する第２肉盛層形成ステップとを含み、
前記第１肉盛層形成ステップでは、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む第１溶材を溶融させ、当該第１溶材で前記内輪の外周面に第１肉盛層を形成し、
前記第２肉盛層形成ステップでは、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む第２溶材を溶融させ、当該第２溶材で前記外輪の内周面に第２肉盛層を形成し、
前記第１肉盛層形成ステップでは、溶融させた前記第１溶材に第１硬質粒子を分散させ、
前記第２肉盛層形成ステップでは、溶融させた前記第２溶材に第２硬質粒子を分散させることを特徴とする玉軸受の製造方法。

【請求項2】

内輪及び外輪の間に複数の玉が転動可能に設けられた玉軸受の製造方法であって、
前記内輪の外周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第１肉盛層を形成する第１肉盛層形成ステップと、
前記外輪の内周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第２肉盛層を形成する第２肉盛層形成ステップとを含み、
前記第１肉盛層及び前記第２肉盛層の少なくとも一方には、前記玉の径よりも小さい幅の溝が前記周方向に沿って環状に形成されることを特徴とする玉軸受の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内輪及び外輪の間に複数の玉が転動可能に設けられた玉軸受及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

玉軸受（ボールベアリング）は、内輪と外輪の間に複数の玉が設けられることにより構成されている。内輪の外周面には、複数の玉に接触する環状の第１軌道面が形成されている。一方、外輪の内周面には、前記複数の玉に接触する環状の第２軌道面が形成されている。すなわち、複数の玉は、第１軌道面及び第２軌道面により挟持された状態で、第１軌道面及び第２軌道面に対して転動可能に設けられている。これにより、内輪又は外輪のいずれか一方が固定され、他方が回転されると、複数の玉が第１軌道面及び第２軌道面に沿って転動し、内輪及び外輪の相対的な回転が達成される。

【0003】

内輪及び外輪は、例えばステンレス鋼により形成されている。この場合、第１軌道面及び第２軌道面もステンレス鋼により形成されることとなる。しかしながら、このような構成を有する玉軸受は高温での耐摩耗性が高いとは言えず、４００℃以上の高温環境下では長時間使用することができないため、この種の玉軸受の耐用限界温度は一般的に４００℃にとどまっている。

【0004】

玉軸受などの軸受において、耐熱性を向上させるために、高温においても耐摩耗性や耐食性・耐酸化性に優れるセラミックス材料が用いられる場合がある。しかしながら、セラミックス材料は熱衝撃性に弱く、コストも高くなるといった課題がある（例えば、下記特許文献１参照）。このため、セラミックス材料を内外輪に用いた軸受の場合には、かえって寿命を短くしたり、使用上の荷重制限を著しく狭めることに繋がる。また、製造範囲が限られ、サイズ制約が著しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－１０５５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

玉軸受が使用される環境によっては、４００℃以上（例えば６００℃）の高温で２０００時間以上の長時間にわたって使用可能な耐熱性が要求される場合がある。そのような高温環境下において、耐熱性に優れ、かつ低コストで製造可能な玉軸受が望まれていた。

【0007】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、耐熱性に優れ、かつ低コストで製造可能な玉軸受及びその製造方法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】

【0008】

（１）本発明に係る玉軸受は、複数の玉と、内輪と、外輪とを備える。前記内輪は、周方向に延びる環状の第１軌道面が外周面に形成され、当該第１軌道面に前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能である。前記外輪は、周方向に延びる環状の第２軌道面が内周面に形成され、当該第２軌道面に前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能である。前記第１軌道面及び前記第２軌道面は、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む材料により形成されている。

【0009】

このような構成によれば、それぞれ複数の玉と接触する第１軌道面及び第２軌道面が、いずれもＮｉ基金属間化合物合金を含む材料により形成される。これにより、複数の玉との接触に対する高温での耐摩耗性がより向上された第１軌道面及び第２軌道面を形成することができる。また、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む材料で第１軌道面及び第２軌道面を形成することにより、使用に伴う加工硬化によって硬さが効果的に向上する。

【0010】

（２）別の本発明に係る玉軸受は、複数の玉と、内輪と、外輪とを備える。前記内輪は、周方向に延びる環状の第１軌道面が外周面に形成され、当該第１軌道面に前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能である。前記外輪は、周方向に延びる環状の第２軌道面が内周面に形成され、当該第２軌道面に前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能である。前記第１軌道面及び前記第２軌道面の少なくとも一方には、前記玉の径よりも小さい幅の溝が前記周方向に沿って環状に形成されている。

【0011】

このような構成によれば、複数の玉が第１軌道面及び第２軌道面に接触しながら転動することにより発生する摩耗粉が、接触面（軌道面）から溝へと排出される。これにより、摩耗粉に起因する接触面の損耗を防止することができるため、耐久性をより向上させることができる。また、複数の玉が第１軌道面及び第２軌道面に接触する箇所を分割し、接触点を増加させることができるため、負荷を分散させることができることから、玉軸受の負荷能力を向上させることができる。

【0012】

（３）本発明に係る玉軸受の製造方法は、内輪及び外輪の間に複数の玉が転動可能に設けられた玉軸受の製造方法であって、第１肉盛層形成ステップと、第２肉盛層形成ステップとを含む。前記第１肉盛層形成ステップでは、前記内輪の外周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第１肉盛層を形成する。前記第２肉盛層形成ステップでは、前記外輪の内周面に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより、前記複数の玉が接触して前記周方向に転動可能な環状の第２肉盛層を形成する。

【0013】

このような構成によれば、それぞれ複数の玉と接触する第１肉盛層及び第２肉盛層が、いずれもレーザークラッディングにより形成される。レーザークラッディングを用いることにより、内輪及び外輪の各母材に対する熱影響を最小限に抑えつつ、複数の玉との接触に対する高温での耐摩耗性が高い第１肉盛層及び第２肉盛層を形成することができる。これにより、耐熱性に優れた玉軸受を製造することができる。

【0014】

（４）前記第１肉盛層形成ステップでは、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む第１溶材を溶融させ、当該第１溶材で前記内輪の外周面に第１肉盛層を形成してもよい。また、前記第２肉盛層形成ステップでは、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む第２溶材を溶融させ、当該第２溶材で前記外輪の内周面に第２肉盛層を形成してもよい。

【0015】

このような構成によれば、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む溶材を用いて、第１肉盛層及び第２肉盛層が形成される。これにより、内輪及び外輪全体をＮｉ基金属間化合物合金で形成する場合に比べて、軌道面のみをＮｉ基金属間化合物合金とすることで、低コストで高温での耐摩耗性がより高い玉軸受を製造することができる。

【0016】

（５）前記第１肉盛層形成ステップでは、溶融させた前記第１溶材に第１硬質粒子を分散させてもよい。また、前記第２肉盛層形成ステップでは、溶融させた前記第２溶材に第２硬質粒子を分散させてもよい。

【0017】

このような構成によれば、硬質粒子を分散させた溶材を用いて、第１肉盛層及び第２肉盛層が形成される。これにより、玉軸受の高温での耐摩耗性をさらに向上させることができる。

【0018】

（６）前記第１肉盛層及び前記第２肉盛層の少なくとも一方には、前記玉の径よりも小さい幅の溝が前記周方向に沿って環状に形成されていてもよい。

【0019】

このような構成によれば、複数の玉が第１肉盛層及び第２肉盛層に接触しながら転動することにより発生する摩耗粉が、接触面（軌道面）から溝へと排出される。これにより、摩耗粉に起因する接触面の損耗を防止することができるため、玉軸受の耐久性をより向上させることができる。また、複数の玉が第１肉盛層及び第２肉盛層に接触する箇所を分割し、接触点を増加させることができるため、負荷を分散させることができことから、玉軸受の負荷能力を向上させることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る玉軸受によれば、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む材料を用いて第１軌道面及び第２軌道面を形成することにより、複数の玉との接触に対する高温での耐摩耗性がより向上された第１軌道面及び第２軌道面を形成することができる。

【0021】

別の本発明に係る玉軸受によれば、摩耗粉が接触面（軌道面）から溝へと排出され、摩耗粉に起因する接触面の損耗を防止することができるため、耐久性をより向上させることができる。

【0022】

本発明に係る玉軸受の製造方法によれば、レーザークラッディングを用いることにより、内輪及び外輪の各母材に対する熱影響を最小限に抑えつつ、複数の玉との接触に対する高温での耐摩耗性が高い第１肉盛層及び第２肉盛層を形成することができるため、耐熱性に優れた玉軸受を低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る玉軸受の構成例を示した分解斜視図である。

【図2】組み立てられた状態の玉軸受の断面図である。

【図3】玉の周辺の構造を拡大して示した拡大断面図である。

【図4】レーザークラッディングについて説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

１．玉軸受の構成例
図１は、本発明の一実施形態に係る玉軸受１の構成例を示した分解斜視図である。また、図２は、組み立てられた状態の玉軸受１の断面図である。本発明は、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受又はスラスト玉軸受などの各種玉軸受に適用可能である。本実施形態における玉軸受１は、内輪２、外輪３及び複数の玉４を備えている。内輪２と外輪３は、同一の軸線Ｌ上に配置され、これらの間に複数の玉４が周方向に並べて配置される。

【0025】

内輪２は、例えばステンレス鋼などの金属からなる母材２１により形成された円環状の部材である。ステンレス鋼としては、オーステナイト系、フェライト系又はマルテンサイト系のステンレス鋼などを用いることができる。内輪２には、軸部材（図示せず）が挿通されて固定される。内輪２には、１つ又は複数のねじ孔２２が形成されており、当該ねじ孔２２にねじ込まれた固定具としてのねじ（図示せず）により、軸部材が内輪２内で固定される。ただし、ねじ孔２２は省略されてもよい。

【0026】

外輪３は、例えばステンレス鋼などの金属からなる母材３１により形成された円環状の部材である。ステンレス鋼としては、オーステナイト系、フェライト系又はマルテンサイト系のステンレス鋼などを用いることができる。外輪３の内径は、内輪２の外径よりも大きい。したがって、内輪２に対して同一の軸線Ｌ上に外輪３を配置することによって、内輪２の外側が外輪３により覆われ、内輪２の外周面と外輪３の内周面との間に空間５が形成される。この空間５内に複数の玉４が周方向に並べて配置される。

【0027】

複数の玉４は、それぞれ同一形状からなり、例えば少なくとも表面がセラミックスにより形成されている。玉４の径は、例えば０．８～４７．６ｍｍの範囲で玉軸受１のサイズに応じて決定される。玉軸受１の内輪２の内径が８～１４０ｍｍであれば、玉４の径は例えば３．９８～４７．６ｍｍであり、玉軸受１の内輪２の内径が１２～１４０ｍｍであれば、玉４の径は例えば７．９８～４７．６ｍｍである。ただし、複数の玉４の材料は、表面がセラミックスにより形成された構成に限らず、内輪２の母材２１や外輪３の母材３１と同様に全体がステンレス鋼などの金属により形成されていてもよいし、金属以外の材料により形成されていてもよい。また、内輪２の母材２１及び外輪３の母材３１の材料は、それぞれステンレス鋼に限らず、他の金属又は金属以外の材料であってもよい。

【0028】

図３は、玉４の周辺の構造を拡大して示した拡大断面図であり、図２の二点鎖線の部分を拡大して示している。内輪２と外輪３との間の空間５内に並べて配置された複数の玉４は、それぞれ内輪２の外周面及び外輪３の内周面に接触し、転動可能な状態で保持される。内輪２の外周面のうち、玉４に接触する部分は、玉４が転動する際の軌道を規定する第１軌道面６１を構成している。また、外輪３の内周面のうち、玉４に接触する部分は、玉４が転動する際の軌道を規定する第２軌道面６２を構成している。

【0029】

第１軌道面６１は、内輪２の母材２１の外周面に形成された第１肉盛層７１の表面により構成されている。内輪２の母材２１の外周面には、玉４に対向する部分に凹部２３が形成されている。この凹部２３は、玉４よりも大きい曲率半径を有する断面円弧状の凹湾曲面により形成されており、母材２１の外周面において周方向に沿って環状に形成されている。第１肉盛層７１は、凹部２３の表面に形成されることにより環状に形成され、その表面に形成された第１軌道面６１が、玉４と略同一の曲率半径を有する凹湾曲面となっている。ただし、第１軌道面６１は、第１肉盛層７１の表面により構成されるものに限らず、例えば内輪２の母材２１の外周面に対する溶射、めっき又は焼きばめなどにより第１軌道面６１が形成されてもよい。

【0030】

第２軌道面６２は、外輪３の母材３１の内周面に形成された第２肉盛層７２の表面により構成されている。外輪３の母材３１の内周面には、玉４に対向する部分に凹部３２が形成されている。この凹部３２は、玉４よりも大きい曲率半径を有する断面円弧状の凹湾曲面により形成されており、母材３１の内周面において周方向に沿って環状に形成されている。第２肉盛層７２は、凹部３２の表面に形成されることにより環状に形成され、その表面に形成された第２軌道面６２が、玉４と略同一の曲率半径を有する凹湾曲面となっている。ただし、第２軌道面６２は、第２肉盛層７２の表面により構成されるものに限らず、例えば外輪３の母材３１の内周面に対する溶射、めっき又は焼きばめなどにより第２軌道面６２が形成されてもよい。

【0031】

複数の玉４は、それぞれ第１軌道面６１及び第２軌道面６２に接触した状態で、周方向に転動可能に保持される。軸線Ｌを中心として、内輪２に対して外輪３を相対的に回転させた場合や、外輪３に対して内輪２を相対的に回転させた場合には、第１軌道面６１と第２軌道面６２との間で複数の玉４が転動することにより、円滑な回転を実現することができる。

【0032】

本実施形態では、図１に示すように、複数の玉４が周方向に互いに隣接して配置されている。すなわち、周方向に沿って断続的に複数の玉４が設けられているのではなく、周方向に沿って連続的に複数の玉４が並べて配置されている。このような構成によれば、複数の玉４が周方向に移動するのを規制するための部材（リテーナ）を設ける必要がない。

【0033】

第１肉盛層７１は、内輪２の母材２１の外周面（凹部２３の外周面）に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより形成される。一方、第２肉盛層７２は、外輪３の母材３１の内周面（凹部３２の内周面）に対して、周方向にレーザークラッディングによる表面処理を行うことにより形成される。

【0034】

第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２の厚みは、０．１～３ｍｍであることが好ましく、０．５～１ｍｍであればより好ましい。第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２は、それぞれ周方向に沿って均一の厚みで形成されることにより、複数の玉４が周方向に沿って円滑に転動可能な第１軌道面６１及び第２軌道面６２が形成される。

【0035】

第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２には、それぞれ周方向に沿って円環状に延びる溝８が形成されている。なお、「円環状」には、溝８が無端状に連続的に形成された構成だけでなく、周方向に断続的に形成された構成も含まれる。溝８は、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２の幅方向（軸線Ｌに平行な方向）の中央部に形成されている。すなわち、第１肉盛層７１の第１軌道面６１を構成する凹湾曲面の底部に溝８が形成されるとともに、第２肉盛層７２の第２軌道面６２を構成する凹湾曲面の底部に溝８が形成されている。

【0036】

溝８の幅Ｄは、玉４の径よりも小さい。より具体的には、溝８の幅Ｄは、玉４の径に対して７０～９０％であることが好ましく、７５～８０％であればより好ましい。溝８は、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２を形成した後に、第１軌道面６１及び第２軌道面６２に凹部を形成することにより構成されてもよいし、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２を形成する際に、それぞれ幅方向に間隔を隔てて複数列形成することにより、各列の間の空間により溝８が構成されてもよい。

【0037】

この例では、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２の両方に溝８が形成されているが、これに限らず、第１肉盛層７１又は第２肉盛層７２のいずれか一方にのみ溝８が形成された構成であってもよいし、溝８を省略した構成であってもよい。溝８は、１列だけ形成された構成に限らず、幅方向に並べて２列以上形成されていてもよい。溝８の断面形状は任意であり、Ｕ字状に限らず、Ｖ字状などの他の形状であってもよい。

【0038】

２．レーザークラッディングの具体例
図４は、レーザークラッディングについて説明するための概略図である。ここでは、内輪２の母材２１の外周面に対して、周方向にレーザークラッディングを行うことにより、第１肉盛層７１を形成する場合について説明する。ただし、外輪３の母材３１の内周面に対して第２肉盛層７２を形成する場合にも、同様の態様によりレーザークラッディングを行うことができる。

【0039】

レーザークラッディングには、熱源としてレーザービーム１０１が用いられる。ノズル１００から出射されるレーザービーム１０１は、母材２１に向かって集光するように照射される。ノズル１００からは、レーザービーム１０１だけでなく、溶材１０２及びシールドガス１０３が噴射され、シールドガス１０３中で溶材１０２がレーザービーム１０１により溶融される。

【0040】

シールドガスとしては、例えばアルゴンガス又はヘリウムガスなどが用いられる。溶材１０２は、例えばＮｉ基金属間化合物合金を含む粉末材料からなる。Ｎｉ基金属間化合物合金は、Ｎｉ（ニッケル）と他の金属との金属間の化合物からなる合金である。他の金属としては、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）などを例示することができる。

【0041】

具体的には、Ｎｉ、Ｓｉ及びＴｉを含むＮｉ基金属間化合物合金や、Ｎｉ、Ａｌ及びＶを含むＮｉ基金属間化合物合金などが用いられる。Ｎｉ、Ｓｉ及びＴｉを含むＮｉ基金属間化合物合金において、Ｎｉは７８．５ａｔ％以上８１．０ａｔ％以下、Ｓｉは７．５ａｔ％以上１２．５ａｔ％以下、Ｔｉは１．５ａｔ％以上７．５ａｔ％以下であることが好ましく、Ｎｉが７８．５ａｔ％以上８０．５ａｔ％以下、Ｓｉが１０．０ａｔ％以上１２．０ａｔ％以下、Ｔｉが４．５ａｔ％以上６．５ａｔ％以下であればより好ましい。Ｎｉ、Ａｌ及びＶを含むＮｉ基金属間化合物合金において、Ｎｉは６５．０ａｔ％以上８０．０ａｔ％以下、Ａｌは４．０ａｔ％以上１５．０ａｔ％以下、Ｖは４．０ａｔ％以上１５．０ａｔ％以下であることが好ましく、Ｎｉが６７．０ａｔ％以上７７．０ａｔ％以下、Ａｌが５．０ａｔ％以上１０．０ａｔ％以下、Ｖが７．０ａｔ％以上１４．０ａｔ％以下であればより好ましい。ただし、Ｎｉ基金属間化合物合金の組成は、上記に限られるものではない。

【0042】

レーザークラッディングの際には、レーザービーム１０１による入熱が制御され、低入熱で溶材１０２が溶融される。これにより、母材２１の表面上で溶材１０２のみが溶融し、母材２１の表面はほとんど溶融しない。レーザービーム１０１の照射位置及び溶材１０２の噴射位置は、母材２１の外周面に対して周方向に徐々に移動され、これに伴って、溶融された溶材１０２が自然冷却されることにより、クラッディング層として母材２１上に固着される。

【0043】

このようにして連続して形成されたクラッディング層により、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む材料により形成された第１肉盛層７１が構成される。レーザークラッディングを用いることにより、１ｍｍ以下の薄膜からなる第１肉盛層７１を形成することが可能である。

【0044】

３．玉軸受の製造方法
玉軸受１を製造する際には、まず、金属を所定の形状に削り出すことにより、内輪２の母材２１及び外輪３の母材３１が形成される。その後、内輪２の母材２１の外周面に第１肉盛層７１を形成する第１肉盛層形成ステップと、外輪３の母材３１の内周面に第２肉盛層７２を形成する第２肉盛層形成ステップとが行われる。第１肉盛層形成ステップ及び第２肉盛層形成ステップは、どちらが先に行われてもよいし、同時に行われてもよい。

【0045】

第１肉盛層形成ステップでは、上記のように、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む溶材１０２（第１溶材）を溶融させ、当該溶材１０２を自然冷却させることにより、内輪２の母材２１の外周面に第１肉盛層７１が形成される。本実施形態では、第１肉盛層形成ステップにおいて、溶融させた溶材１０２に硬質粒子（第１硬質粒子）を分散させる。

【0046】

硬質粒子としては、例えばタングステンカーバイド又はニオブカーバイドなどの炭化物からなる粒子が用いられる。溶材１０２中における硬質粒子の比率は、例えば１０～６０体積％であることが好ましく、２０～５０体積％であればより好ましく、３０～４０体積％であればさらに好ましい。ただし、硬質粒子は、タングステンカーバイド以外の炭化物からなる粒子であってもよいし、ホウ化物又は窒化物などのような炭化物以外の材料からなる粒子であってもよい。また、強度を向上するための硬質粒子に限らず、潤滑性を向上するための材料として、例えばグラファイトなどの他の各種材料を溶材１０２に分散させることも可能である。

【0047】

第２肉盛層形成ステップでは、第１肉盛層形成ステップと同様のレーザークラッディングにより、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む溶材１０２（第２溶材）を溶融させ、当該溶材１０２を自然冷却させることにより、外輪３の母材３１の外周面に第２肉盛層７２が形成される。第２肉盛層形成ステップにおいては、第１肉盛層形成ステップと同様に、溶融させた溶材１０２に硬質粒子（第２硬質粒子）を分散させる。また、第２肉盛層形成ステップにおいて、硬質粒子以外の材料を溶材１０２に分散させてもよい。

【0048】

このようにして、内輪２の母材２１の外周面に第１肉盛層７１を形成し、外輪３の母材３１の内周面に第２肉盛層７２を形成した後、必要に応じて熱処理が行われ、その後に研削加工が施される。第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２が、肉盛のままの状態で所定の金属組織が得られて必要な特性（硬さ）が発現していれば熱処理は不要であるが、必要な特性が得られていなければ第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２に対して熱処理を施す必要がある。例えば、Ｎｉ－Ａｌ－Ｖ系のＮｉ基金属間化合物合金（Ｎｉ基二重複相金属間化合物合金）の場合、本合金に特有な二重複相組織の形成により優れた高温強度特性が発現するが、レーザークラッディングの際に冷却速度が大きい（速い）と、二重複相組織が形成されない場合がある。この場合、肉盛層を融点以下の高温に加熱して適切な速度で冷却すると二重複相組織が形成され、肉盛層の強度向上が望める。

【0049】

内輪２の研削加工は、例えば内輪２の外周面及び側面に施された後、内輪２の内周面及び軌道面（第１軌道面６１）に施される。外輪３の研削加工は、例えば外輪３の側面に施された後、外輪３の外周面及び軌道面（第２軌道面６２）に施される。ただし、玉軸受１が小型の場合には、剛性を確保するために母材３１を予め大きめに形成しておき、第２肉盛層形成ステップの後に切削工程を行ってから研削加工が施されてもよい。このようにして内輪２及び外輪３に研削加工が施された後、第１軌道面６１及び第２軌道面６２に超仕上げ加工（鏡面加工）が施される。そして、内輪２及び外輪３が所定のクリアランス（内部すきま）を有するように玉４と組み合わせられることにより、内輪２と外輪３と複数の玉４とが組み立てられる。このとき、第１肉盛層７１と第２肉盛層７２の間に複数の玉４が転動可能に保持されることにより、内輪２及び外輪３が相対的に回転可能な玉軸受１が製造される。内輪２、外輪３及び複数の玉４の組立時には、これらの各部材に固体潤滑剤が塗布されてもよい。固体潤滑剤としては、二硫化タングステン系又はグラファイト系の潤滑剤などを用いることができる。

【0050】

４．作用効果
（１）本実施形態では、それぞれ複数の玉４と接触する第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２が、いずれもレーザークラッディングにより形成される。レーザークラッディングを用いることにより、内輪２及び外輪３の各母材２１，３１に対する熱影響を最小限に抑えつつ、複数の玉４との接触に対する高温での耐摩耗性が高い第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２を形成することができる。これにより、耐熱性に優れた玉軸受１を低コストで製造することができる。

【0051】

（２）また、本実施形態では、Ｎｉ基金属間化合物合金を含む溶材１０２を用いて、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２が形成される。これにより、高温での耐摩耗性がより高い玉軸受１を製造することができる。

【0052】

（３）さらに、本実施形態では、硬質粒子を分散させた溶材１０２を用いて、第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２が形成される。これにより、玉軸受１の高温での耐摩耗性をさらに向上させることができる。

【0053】

第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２のビッカース硬さは、例えば６００℃において３００～５００ＨＶであることが好ましく、３５０～４５０ＨＶであればより好ましく、約４００ＨＶであればさらに好ましい。このように、本実施形態における玉軸受１は、４００℃以上（特に６００℃）の高温環境下で十分な強度を有しており、高温環境下において長時間使用することが可能である。

【0054】

（４）本実施形態では、複数の玉４が第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２に接触しながら転動することにより発生する摩耗粉が、接触面（軌道面６１，６２）から溝８へと排出される。これにより、摩耗粉に起因する接触面の損耗を防止することができるため、玉軸受１の耐久性をより向上させることができる。また、複数の玉４が第１肉盛層７１及び第２肉盛層７２に接触する箇所を分割し、接触点を増加させることができるため、負荷を分散させることができることから、玉軸受の負荷能力を向上させることができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
５ 空間
８ 溝
２１ 母材
３１ 母材
６１ 第１軌道面
６２ 第２軌道面
７１ 第１肉盛層
７２ 第２肉盛層
１００ ノズル
１０１ レーザービーム
１０２ 溶材
１０３ シールドガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】