特許 7401179 転がり軸受

(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】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】転がり軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/58 20060101AFI20231212BHJP

   F16C 19/26 20060101ALI20231212BHJP

   F16C 33/64 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

F16C33/58

F16C19/26

F16C33/64

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018042634

(22)【出願日】2018-03-09

(65)【公開番号】P2019157935

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-26

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】嘉村 直哉

(72)【発明者】

【氏名】藤田 工

【合議体】

【審判長】平城 俊雅

【審判官】小川 恭司

【審判官】尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２６７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８６７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－４８４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】橋本宗到他，”浸炭歯車材の残留応力分布と疲労強度”，日本機械学会論文集（Ｃ編），日本，日本機械学会，１９８９年１２月，第５５巻第５２０号，ｐ．３０３４～３０３７

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F16C 33/32 - 33/36

F16C 33/58 - 33/64

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の軌道面を有する内輪と、
前記内輪の外周側に配置された外輪とを備え、前記外輪は、前記第１の軌道面に対向する第２の軌道面を有しており、さらに、
前記内輪と前記外輪との間に配置される複数の転動体とを備え、前記複数の転動体の各々は、前記第１の軌道面および前記第２の軌道面に接触する転動面を有しており、
前記第１の軌道面は前記複数の転動体が接触する前記内輪の表面であり、前記第２の軌道面は前記複数の転動体が接触する前記外輪の表面であり、前記転動面は前記第１の軌道面及び前記第２の軌道面に接触する前記転動体の表面であり、
前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の少なくとも１つの前記内輪及び前記外輪の軸方向における第１の残留圧縮応力は、前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の前記少なくとも１つの前記内輪及び前記外輪の周方向における第２の残留圧縮応力よりも大きい、転がり軸受。

【請求項2】

前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の前記少なくとも１つにおける第１の相当応力は、前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の前記少なくとも１つを有する前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の少なくとも１つの第２の相当応力よりも小さく、前記第２の相当応力は、前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの内部における相当応力の最大値である、請求項１に記載の転がり軸受。

【請求項3】

前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの前記軸方向の残留圧縮応力は、前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの厚さ方向において、前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の前記少なくとも１つで最大となる、請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。

【請求項4】

前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの前記軸方向の残留圧縮応力は、前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの厚さ方向において、前記内輪、前記外輪及び前記複数の転動体の前記各々の前記少なくとも１つの内部で最大となる、請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。

【請求項5】

前記複数の転動体の前記各々と前記内輪及び前記外輪の少なくとも１つとの間に作用する最大接触面圧に対する前記第１の残留圧縮応力の比は、－０．７以上０．０未満である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受。

【請求項6】

前記複数の転動体は複数のころである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の転がり軸受。

【請求項7】

前記複数の転動体は複数の玉であり、
前記第１の軌道面、前記第２の軌道面及び前記転動面の前記少なくとも１つは、前記第１の軌道面及び前記第２の軌道面の少なくとも１つである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の転がり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－７２３４号公報（特許文献１）は、第１の軌道面を有する内輪と、第２の軌道面を有する外輪と、転動面を有しかつ内輪の外輪との間に配置された転動体とを備える転がり軸受を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－７２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

転がり軸受の使用中に、内輪と転動体との間の接触応力が内輪と転動体とに作用し続けるとともに、外輪と転動体との間の接触応力が外輪と転動体とに作用し続ける。これらの接触応力は、第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つに疲労亀裂を発生させる。転がり軸受を長期間使用すると、疲労亀裂が進展して、第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つの一部が剥離する。この剥離は、表面起点型剥離と呼ばれる。本発明の目的は、第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することを抑制して、長い寿命を有する転がり軸受を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の転がり軸受は、内輪と、内輪の外周側に配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置される複数の転動体とを備える。内輪は、第１の軌道面を有している。外輪は、第１の軌道面に対向する第２の軌道面を有している。複数の転動体の各々は、第１の軌道面および第２の軌道面に接触する転動面を有している。第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つの内輪及び外輪の軸方向における第１の残留圧縮応力は、第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つの内輪及び外輪の周方向における第２の残留圧縮応力よりも大きい。

【発明の効果】

【0006】

本発明の転がり軸受によれば、第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受が提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施の形態１に係る転がり軸受の概略部分断面斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る転がり軸受の概略部分拡大断面図である。

【図3】本発明の実施例１、比較例２及び比較例３の転がり軸受に付与される残留圧縮応力の分布を表すグラフを示す図である。

【図4】本発明の実施例１、比較例１から比較例３の転がり軸受の内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つに作用する相当応力の、内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つの厚さ方向の分布を表すグラフを示す図である。

【図5】本発明の実施例２、比較例４及び比較例５の転がり軸受に付与される残留圧縮応力の分布を表すグラフを示す図である。

【図6】本発明の実施例２、比較例１、比較例４及び比較例５の転がり軸受の内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つに作用する相当応力の、内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つの厚さ方向の分布を表すグラフを示す図である。

【図7】本発明の実施の形態１に係る転がり軸受の第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つに付与される残留圧縮応力の異方性が、本発明の実施の形態１に係る転がり軸受の内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つに作用する相当応力の比と第１の残留圧縮応力との間の関係に及ぼす影響を表すグラフを示す図である。

【図8】本発明の実施の形態１に係る転がり軸受の使用前に、各転動体を内輪及び外輪に対して転動させることによって第１の軌道面、第２の軌道面及び転動面の少なくとも１つに付与される残留圧縮応力の、内輪、外輪及び各転動体の少なくとも１つの厚さ方向の分布を表すグラフを示す図である。

【図9】本発明の実施の形態２に係る転がり軸受の概略平面図である。

【図10】本発明の実施の形態２に係る転がり軸受の、図９に示される断面線Ｘ－Ｘにおける概略部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

【0009】

（実施の形態１）
図１から図８を参照して、実施の形態１に係る転がり軸受１を説明する。図１及び図２に示されるように、本実施の形態の転がり軸受１は、内輪３と、外輪６と、複数の転動体１０とを備える。内輪３と、外輪６と、複数の転動体１０とは、例えば、軸受鋼のような鋼で作られている。内輪３と外輪６と複数の転動体１０とを構成する鋼は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ４８０５：２００８）に定められる高クロム軸受鋼であってもよい。内輪３と外輪６と複数の転動体１０とを構成する鋼は、ＪＩＳ規格に定められるＳＵＪ２鋼材であってもよい。

【0010】

内輪３は、第１の軌道面４を有している。外輪６は、第１の軌道面４に対向する第２の軌道面７を有している。外輪６は、内輪３の外周側に配置されている。複数の転動体１０は、内輪３と外輪６との間に配置されている。複数の転動体１０の各々は、第１の軌道面４および第２の軌道面７に接触する転動面１１を有している。複数の転動体１０は複数のころであってもよい。転がり軸受１は、ころ軸受であってもよい。転がり軸受１は、複数の転動体１０を保持する保持器１５をさらに備えてもよい。

【0011】

外輪６は、複数の転動体１０を介して、内輪３に対して、軸２を中心に回転し得る。外輪６が内輪３に対して軸２を中心に回転している間、転がり軸受１には潤滑油が供給されてもよい。本実施の形態の転がり軸受１は、特に限定されないが、希薄潤滑条件（低Λ条件）下で使用されてもよい。希薄潤滑条件（低Λ条件）は、式（１）で定義される油膜パラメータΛが１以下となる条件である。

【0012】

【数1】

【0013】

式（１）において、ｈ_minは最小油膜厚さを表し、Ｒ_q1は第１の軌道面４または第２の軌道面７の二乗平均粗さを表し、Ｒ_q2は転動面１１の二乗平均粗さを表す。

【0014】

内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの転がり軸受１の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの転がり軸受１の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径と異なっている。本実施の形態では、内輪３の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、内輪３の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径と異なっている。外輪６の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、外輪６の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径と異なっている。各転動体１０の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、各転動体１０の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径と異なっている。特定的には、内輪３の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、内輪３の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径より大きくてもよい。外輪６の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、外輪６の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径より大きくてもよい。各転動体１０の軸方向（ｙ方向）の第１の曲率半径は、各転動体１０の周方向（ｘ方向）の第２の曲率半径より大きくてもよい。

【0015】

第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は減少する。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを構成する材料の降伏応力よりも小さくなる。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得る。本明細書において、相当応力は、ミーゼス（Mises）応力を意味する。

【0016】

これに対し、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0が、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを構成する材料の降伏応力より大きいとき、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに塑性変形が発生する。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに、疲労亀裂が発生して、表面起点型剥離が発生する。

【0017】

以下、実施例１、実施例２及び比較例１－５を参照して、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0を、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きくすることによって、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0が減少することを示す。

【0018】

内輪３と各転動体１０との間の接触、及び、外輪６と各転動体１０との間の接触は、ヘルツ接触とみなすことができる。内輪３と各転動体１０との間の接触面、及び、外輪６と各転動体１０との間の接触面は、長半径ａ及び短半径ｂを有する楕円形の接触面とみなすことができる。長半径ａは、接触楕円の長軸方向における半径を意味し、短半径ｂは、接触楕円の短軸方向における半径を意味する。接触楕円の長軸方向は、転がり軸受１の軸方向（ｙ方向）であり、接触楕円の短軸方向は、転がり軸受１の周方向（ｘ方向）である。

【0019】

実施例１、実施例２及び比較例１－５では、ヘルツの理論を用いて、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを有する内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに生じる相当応力をシミュレーションした。具体的には、転動面１１と第１の軌道面４及び第２の軌道面７の少なくとも１つとの間に作用する最大接触面圧Ｐ_maxが３．０ＧＰａであり、短半径ｂが１ｍｍであり、かつ、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの少なくとも１つが表１及び表２に示される残留圧縮応力分布を有する場合において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの相当応力をシミュレーションした。

【0020】

表１に示されるように、実施例１では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_xは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図３に示される分布Ａを有している。実施例１では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図３に示される分布Ｂを有している。図３の縦軸における負号は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される応力が圧縮応力であることを意味する。

【0021】

【表1】

【0022】

実施例１では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに異方的な残留圧縮応力が付与されている。具体的には、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。本明細書において、圧縮応力が大きいことは、圧縮応力の絶対値が大きいことを意味する。

【0023】

さらに、図３の分布Ａ及び分布Ｂに示されるように、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの表層領域において、軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yは、周方向（ｘ方向）における残留圧縮応力σ_xよりも大きい。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面（すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つ）で最大となってもよい。

【0024】

これに対し、表１に示されるように、比較例１では、内輪３、外輪６及び各転動体１０には、残留圧縮応力は付与されていない。比較例２では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_x及び軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図３に示される分布Ａを有している。比較例３では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_x及び軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図３に示される分布Ｂを有している。比較例２及び比較例３では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに等方的な残留圧縮応力σ_x，σ_yが付与されている。

【0025】

図４に示されるように、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域における実施例１の相当応力は、表層領域における比較例２及び比較例３の相当応力よりも低い。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される残留圧縮応力は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに作用する相当応力を減少させる。本明細書において、表層領域は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面（すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つ）から、相当応力が極小となる深さまでの領域を意味する。図４において、横軸は、接触楕円の短半径ｂで規格化された、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向の位置ｚ／ｂを示す。表層領域は、例えば、ｚ／ｂが０．２以下である領域であってもよい。表層領域は、例えば、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面（すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つ）から５０μｍの深さまでの領域であってもよい。

【0026】

内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面、すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを含む。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける実施例１の第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける比較例２及び比較例３の第１の相当応力よりも低い。図４において、位置ｚ／ｂ＝０は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面、すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを表す。

【0027】

表層領域において、実施例１の相当応力及び第１の相当応力σ_e0が、それぞれ、表層領域における比較例２及び比較例３の相当応力及び第１の相当応力よりも低くなる理由は、以下のように考えられる。軸方向（ｙ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第１の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の曲率半径と異なっている。そのため、軸方向（ｙ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力は、周方向（ｘ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力と異なる。軸方向（ｙ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力は、周方向（ｘ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力と異なる。実施例１の異方的な残留圧縮応力は、比較例２及び比較例３の等方的な残留圧縮応力よりも、内輪３と各転動体１０との間の異方的な接触応力と外輪６と各転動体１０との間の異方的な接触応力とに、より効果的に対処し得る。

【0028】

こうして、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される異方的な残留圧縮応力は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを含む内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに作用する相当応力を減少させる。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域における相当応力は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを構成する材料の降伏応力よりも小さくなる。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得る。

【0029】

表２に示されるように、実施例２では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_xは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図５に示される分布Ｃを有している。実施例２では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図５に示される分布Ｄを有している。図５の縦軸における負号は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される応力が圧縮応力であることを意味する。

【0030】

【表2】

【0031】

実施例２では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに異方的な残留圧縮応力が付与されている。具体的には、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。

【0032】

さらに、図５の分布Ｃ及び分布Ｄに示されるように、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの表層領域において、軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yは、周方向（ｘ方向）における残留圧縮応力σ_xよりも大きい。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの内部で最大となってもよい。

【0033】

特定的には、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yが最大となる厚さ方向の位置ｚ／ｂは、０より大きく、０．０３より大きくてもよく、０．０５より大きくてもよい。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yが最大となる厚さ方向の位置ｚ／ｂは、１．００より小さくてもよく、０．９０より小さくてもよく、０．８０より小さくてもよい。

【0034】

これに対し、表２に示されるように、比較例１では、内輪３、外輪６及び各転動体１０には、残留圧縮応力は付与されていない。比較例４では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_x及び軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図５に示される分布Ｃを有している。比較例５では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_x及び軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、図５に示される分布Ｄを有している。比較例４及び比較例５では、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに等方的な残留圧縮応力σ_x，σ_yが付与されている。

【0035】

図６に示されるように、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域における実施例２の相当応力は、表層領域における比較例４及び比較例５の相当応力よりも低い。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される残留圧縮応力は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに作用する相当応力を減少させる。

【0036】

内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面、すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを含む。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける実施例２の第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける比較例４及び比較例５の第１の相当応力よりも低い。図４において、位置ｚ／ｂ＝０は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面、すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを表す。

【0037】

表層領域において、実施例２の相当応力及び第１の相当応力σ_e0が、それぞれ、比較例４及び比較例５の相当応力及び第１の相当応力よりも低くなる理由は、以下のように考えられる。軸方向（ｙ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第１の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の曲率半径と異なっている。そのため、軸方向（ｙ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力は、周方向（ｘ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力と異なる。軸方向（ｙ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力は、周方向（ｘ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力と異なる。実施例２の異方的な残留圧縮応力は、比較例４及び比較例５の等方的な残留圧縮応力よりも、内輪３と各転動体１０との間の異方的な接触応力と外輪６と各転動体１０との間の異方的な接触応力とに、より効果的に対処し得る。

【0038】

こうして、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに付与される異方的な残留圧縮応力は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを含む内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに作用する相当応力を減少させる。内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域における相当応力は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを構成する材料の降伏応力よりも小さくなる。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得る。

【0039】

図４及び図６に示される実施例１及び実施例２のように、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを有する内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の相当応力σ_e2よりも小さくてもよい。第２の相当応力σ_e2は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの内部における相当応力の最大値である。言い換えると、図７に示される相当応力の比ｎは、１未満であってもよい。本明細書において、相当応力の比ｎは、第２の相当応力σ_e2に対する第１の相当応力σ_e0の比ｎで与えられる（ｎ＝σ_e0／σ_e2）。

【0040】

第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は減少して、相当応力の比ｎが１未満となり得る。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを構成する材料の降伏応力よりも小さくなる。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得る。

【0041】

各転動体１０と内輪３及び外輪６の少なくとも１つとの間に作用する最大接触面圧Ｐ_maxに対する第１の残留圧縮応力σ_y0の比は、－０．７以上であってもよく、－０．６以上であってもよく、－０．５以上であってもよい。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを有する内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の相当応力σ_e2よりも小さくすることができる。各転動体１０と内輪３及び外輪６の少なくとも１つとの間の最大接触面圧Ｐ_maxに対する第１の残留圧縮応力σ_y0の比は、０．０未満であってもよく、－０．１以下であってもよく、－０．２以下であってもよい。

【0042】

残留圧縮応力の異方性αは、１より大きい。残留圧縮応力の異方性αは、第２の残留圧縮応力σ_x0に対する第１の残留圧縮応力σ_y0の比で与えられる（α＝σ_y0／σ_x0）。残留圧縮応力の異方性αは、１．３以上であってもよく、１．５以上であってもよく、１．７５以上であってもよく、２．０以上であってもよい。残留圧縮応力の異方性αは、特に限定されないが、２０以下であってもよく、１０以下であってもよく、５．０以下であってもよい。

【0043】

図７に示されるように、残留圧縮応力の異方性αが１より大きくなるにつれて、転がり軸受１に作用する相当応力の比ｎが１未満となる第１の残留圧縮応力σ_y0の範囲が拡大する。図７の横軸における負号は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに付与される応力が圧縮応力であることを意味する。例えば、残留圧縮応力の異方性αが１．３に等しいとき、１６５０ＭＰａ以下の第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の相当応力σ_e0を第２の相当応力σ_e2よりも低下させることできる。そのため、残留圧縮応力の異方性αを１より大きくすることにより、多様な第１の残留圧縮応力σ_y0を有するより多くの種類の転がり軸受１において、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0を減少させることができる。より多くの種類の転がり軸受１において、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得る。

【0044】

表層領域において、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0を、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きく２つの方法を以下に例示する。第一の方法は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにショットピーニング加工またはバニシング加工を施すことである。

【0045】

第二の方法は、転がり軸受１の使用前に、転がり軸受１の通常の使用状態における第２の最大接触面圧よりも高い第１の最大接触面圧で、各転動体１０を内輪３及び外輪６に対して短時間転動させることである。第２の最大接触面圧に対する高い第１の最大接触面圧の比は、１．０よりも大きくてもよく、１．３よりも大きくてもよい。第２の最大接触面圧に対する高い第１の最大接触面圧の比は、特に限定されないが、３．０より小さくてもよく、２．５以下であってもよい。例えば、第１の最大接触面圧は５．６ＧＰａであり、第２の最大接触面圧は３．０ＧＰａであってもよい。例えば、転がり軸受１の使用前に５．６ＧＰａの第１の最大接触面圧で各転動体１０を内輪３及び外輪６に対して転動させることによって、図８に示されるように、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表面（すなわち、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つ）を含む内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの表層領域において、第１の残留圧縮応力σ_y0を第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きくすることができる。

【0046】

本実施の形態の転がり軸受１の効果を説明する。
本実施の形態の転がり軸受１は、内輪３と、内輪３の外周側に配置された外輪６と、内輪３と外輪６との間に配置される複数の転動体１０とを備える。内輪３は、第１の軌道面４を有している。外輪６は、第１の軌道面４に対向する第２の軌道面７を有している。複数の転動体１０の各々は、第１の軌道面４および第２の軌道面７に接触する転動面１１を有している。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの内輪３及び外輪６の周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。

【0047】

転がり軸受１の軸方向（ｙ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第１の曲率半径は、転がり軸受１の周方向（ｘ方向）における内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の曲率半径と異なっている。そのため、転がり軸受１の軸方向（ｙ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力は、転がり軸受１の周方向（ｘ方向）における内輪３と各転動体１０との間の接触応力と異なる。転がり軸受１の軸方向（ｙ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力は、転がり軸受１の周方向（ｘ方向）における外輪６と各転動体１０との間の接触応力と異なる。

【0048】

第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0を、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きくすることによって、異方的な接触応力に効果的に対処し得る。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は減少する。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0049】

本実施の形態の転がり軸受１では、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを有する内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の相当応力σ_e2よりも小さくてもよい。第２の相当応力σ_e2は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの内部における相当応力の最大値である。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0050】

内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つで最大となってもよい。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに作用する第１の相当応力σ_e0は減少する。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0051】

内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yは、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの厚さ方向において、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの内部で最大となってもよい。そのため、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つに作用する第１の相当応力σ_e0は減少する。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0052】

本実施の形態の転がり軸受１では、複数の転動体１０の各々と内輪３及び外輪６の少なくとも１つとの間に作用する最大接触面圧に対する第１の残留圧縮応力σ_y0の比は、－０．７以上０．０未満であってもよい。そのため、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つにおける第１の相当応力σ_e0は減少して、第１の相当応力σ_e0は、内輪３、外輪６及び各転動体１０の少なくとも１つの第２の相当応力σ_e2よりも小さくすることができる。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0053】

本実施の形態の転がり軸受１では、複数の転動体１０は複数のころであってもよい。第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つに付与される異方的な残留圧縮応力は、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つを含む内輪３、外輪６及び各ころの少なくとも１つの表層領域Ｒ₁，Ｒ₂において、内輪３、外輪６及び各ころの少なくとも１つに作用する相当応力を減少させる。本実施の形態の転がり軸受１によれば、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び各ころの転動面１１の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１が提供され得る。

【0054】

（実施の形態２）
図９及び図１０を参照して、実施の形態２に係る転がり軸受１ｂを説明する。本実施の形態の転がり軸受１ｂは、実施の形態１の転がり軸受１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0055】

本実施の形態の転がり軸受１ｂでは、複数の転動体１０ｂは複数の玉である。転がり軸受１ｂは、深溝玉軸受であってもよい。軸方向（ｙ方向）における各転動体１０ｂの曲率半径は、周方向（ｘ方向）における各転動体１０ｂの曲率半径に実質的に等しい。各転動体１０ｂは、軸方向（ｙ方向）及び周方向（ｘ方向）において、実質的に等方的な形状を有している。

【0056】

転がり軸受１ｂの軸方向（ｙ方向）における内輪３及び外輪６の少なくとも１つの第１の曲率半径は、転がり軸受１ｂの周方向（ｘ方向）における内輪３及び外輪６の少なくとも１つの第２の曲率半径と異なっている。本実施の形態では、軸方向（ｙ方向）における内輪３の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における内輪３の曲率半径と異なっている。軸方向（ｙ方向）における外輪６の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における外輪６の曲率半径と異なっている。特定的には、軸方向（ｙ方向）における内輪３の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における内輪３の曲率半径より大きくてもよい。軸方向（ｙ方向）における外輪６の曲率半径は、周方向（ｘ方向）における外輪６の曲率半径より大きくてもよい。

【0057】

本実施の形態では、第１の軌道面４及び第２の軌道面７の少なくとも１つを含む内輪３及び外輪６の少なくとも１つの表層領域において、軸方向（ｙ方向）における残留圧縮応力σ_yは、周方向（ｘ方向）における残留圧縮応力σ_xよりも大きい。本実施の形態における、内輪３及び外輪６の少なくとも１つの厚さ方向での、軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yの分布と周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_xの分布とは、それぞれ、実施の形態１における、内輪３及び外輪６の少なくとも１つの厚さ方向での、軸方向（ｙ方向）の残留圧縮応力σ_yの分布と周方向（ｘ方向）の残留圧縮応力σ_xの分布と同様であってもよい。本実施の形態では、転動面１１には、異方的な残留圧縮応力は付与されていない。

【0058】

本実施の形態の転がり軸受１ｂは、以下のように、実施の形態１の転がり軸受１と同様の効果を奏する。

【0059】

本実施の形態の転がり軸受１ｂでは、複数の転動体１０ｂ複数の玉である。第１の軌道面４及び第２の軌道面７の少なくとも１つにおいて、軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0は、周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きい。

【0060】

本実施の形態の転がり軸受１ｂでは、転がり軸受１ｂの軸方向（ｙ方向）における内輪３及び外輪６の少なくとも１つの第１の曲率半径は、転がり軸受１ｂの周方向（ｘ方向）における内輪３及び外輪６の少なくとも１つの第２の曲率半径と異なっている。そのため、転がり軸受１ｂの軸方向（ｙ方向）における内輪３と各玉との間の接触応力は、転がり軸受１ｂの周方向（ｘ方向）における内輪３と各玉との間の接触応力と異なる。転がり軸受１ｂの軸方向（ｙ方向）における外輪６と各玉との間の接触応力は、転がり軸受１ｂの周方向（ｘ方向）における外輪６と各玉との間の接触応力と異なる。

【0061】

第１の軌道面４及び第２の軌道面７の少なくとも１つの軸方向（ｙ方向）における第１の残留圧縮応力σ_y0を、第１の軌道面４、第２の軌道面７及び転動面１１の少なくとも１つの周方向（ｘ方向）における第２の残留圧縮応力σ_x0よりも大きくすることによって、異方的な接触応力に効果的に対処し得る。内輪３及び外輪６の少なくとも１つにおける第１の第１の相当応力σ_e0は減少する。本実施の形態の転がり軸受１ｂによれば、第１の軌道面４及び第２の軌道面７の少なくとも１つに表面起点型剥離が発生することが抑制され得て、長い寿命を有する転がり軸受１ｂが提供され得る。

【0062】

今回開示された実施の形態１及び実施の形態２はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0063】

１，１ｂ 転がり軸受、２ 軸、３ 内輪、４ 第１の軌道面、６ 外輪、７ 第２の軌道面、１０，１０ｂ 転動体、１１ 転動面、１５ 保持器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】