JPH09177799A

JPH09177799A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH09177799A
Application number: JP33473995A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Fujita; 安伸藤田; Hiroyuki Ito; 裕之伊藤; Michiharu Naka; 道治中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】偏摩耗の発生による軸受軸寿命を改善するとと
もに、トルクむらを抑制しつつ低トルクの回転動作を行
うことが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道４ａを有する外輪４と、
外周面に内輪軌道６ａを有する内輪６と、外輪軌道及び
内輪軌道間に介装された複数の転動体８と、これら複数
の転動体を転動自在に保持する保持器１０と、外輪及び
内輪間に係止され、転動体及び保持器を内蔵する空隙部
を形成する一対のシールプレート１２と、前記空隙部内
に充填されたグリースＧＲとを備える転がり軸受であ
る。そして、この転がり軸受は、ちょう度を３１０〜４
７５の範囲としたグリースＧＲを、空隙部内に充填して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、転がり軸受に係
り、特に、ハードディスクドライブ装置の構成部品とし
て好適な転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばハードディスクドライブ装置（以
下、ＨＤＤ装置と称する）のスイングアームやステッピ
ングモータ等の回転部は、転がり軸受により支持されて
いる。この転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する外
輪と、この外輪より小さな外径に形成されて外周面に内
輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道及び内輪軌道間に
介装された複数の転動体と、これら複数の転動体を転動
自在に保持する保持器とを備えている。また、外輪及び
内輪間の軸方向両側部には、一対のシールプレートが係
止されており、この一対のシールプレートと外輪及び内
輪により前記転動体及び保持器を内蔵する空隙部を形成
している。そして、この空隙部に、転動体に対する外
輪、内輪及び保持器の接触部の潤滑を確保するためにグ
リースが充填されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したス
イングアームやステッピングモータ用の転がり軸受は、
３６０度以下（１回転以下）の微小角度（揺動角度）の
回転が頻繁に繰り返され（以下、この動作を揺動動作と
称する。）、転動体と外輪軌道及び内輪軌道の接触位置
が局部的となることにより摩耗箇所の偏りが発生しやす
いので、軸受寿命が低下しやすい。

【０００４】また、従来のステッピングモータ用の転が
り軸受は、その回転動作に高トルクを必要としており、
小型化、小電力化を目標としているＨＤＤ装置にとっ
て、低トルクで回転動作を行う転がり軸受が要求されて
いる。また、従来の転がり軸受は、充填されているグリ
ースとの引っかかり現象によりトルクむらが生じるおそ
れがあり、ＨＤＤ装置の読み取り動作や書き込み動作の
信頼性の面で問題がある。

【０００５】上記問題を解決する方法として、グリース
の充填量を減少することにより低トルク化を図り、しか
もトルクむらを抑えることが可能な転がり軸受が考えら
れるが、グリース充填量の減少による偏摩耗の発生によ
って軸受寿命が低下しやすい。逆に、グリースの充填量
を増大すると、偏摩耗の発生が解消されて軸受寿命を改
善することができるが、軸受の低トルク化とトルクむら
の抑制を図ることが難しい。

【０００６】そこで、この発明は上記事情に鑑みてなさ
れなものであり、偏摩耗の発生による軸受軸寿命を改善
するとともに、トルクむらを抑制しつつ低トルクの回転
動作を行うことが可能な転がり軸受を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する
外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌
道及び内輪軌道間に介装された複数の転動体と、これら
複数の転動体を転動自在に保持する保持器と、前記外輪
及び内輪間に係止され、前記転動体及び前記保持器を内
蔵する空隙部を形成する一対のシールプレートと、前記
空隙部内に充填されたグリースとを備える転がり軸受に
おいて、前記グリースのちょう度を３１０〜４７５の範
囲とした。

【０００８】ここで、前記グリースのちょう度とは、グ
リースの軟らかさの度合いを数値で示したものであり、
ちょう度が小さい数値となると、軟らかさが減少して流
動性が低下したグリースとなり、ちょう度が大きな数値
となると、軟らかさが増して流動性が増大したグリース
となる。本発明者等は、上述のように、軸受が揺動動作
を行う際の偏摩耗の発生によって軸受寿命が低下しやす
い現象、軸受の回転動作に高トルクを必要とし、且つト
ルクむらが発生しやすいという現象について鋭意研究を
重ねた結果、それらの現象をもたらす要因を見いだすに
至った。すなわち、潤滑剤として用いるグリースのちょ
う度と、上述した現象との間に強い相関関係があり、グ
リースのちょう度を３１０未満にすると、偏摩耗が発生
し、しかも軸受の回転に高トルクを必要とするととも
に、トルクむらが発生しやすいことが認められた。また
逆に、グリースのちょう度を４７５を上回る値にする
と、偏摩耗が発生しやすくなり、しかもグリース漏れも
発生してしまうことが認められた。

【０００９】この理由は、グリースのちょう度を３１０
未満にすると、流動性が低下したグリースが軸受の回転
に負荷を与えるので軸受の回転に高トルクを必要とし、
またこの流動性の低下したグリースが軸受の円滑な回転
動作を阻止するので、トルクむらを発生してしまう。ま
た、流動性が低下したグリースは、転動体と外輪軌道及
び内輪軌道の接触面に入り込むことができず潤滑油膜を
形成しにくいので、偏摩耗が発生しやすい。

【００１０】また、グリースのちょう度を４７５を上回
る値にすると、流動性が増大したグリースはもれを生じ
やすく、潤滑に必要なグリースが不足し、耐久性におい
て偏摩耗が発生しやすい。これに対して、ちょう度を３
１０〜４７５の範囲としたグリースを空隙部内に充填し
た本発明の転がり軸受は、グリースが軸受の回転に負荷
を与えない程度の流動性を有しているので、低トルクで
軸受の回転を行うことが可能となり、また、軸受の回転
動作時に、グリースが引っかかり等の悪影響を与えない
ので、トルクむらを発生することがない。また、上記ち
ょう度のグリースは、転動体と外輪軌道及び内輪軌道の
接触面に確実に入り込んで必要な厚さの潤滑油膜を形成
するので、軸受が揺動動作を行っても偏摩耗が発生しに
くい。さらに、グリースの流動性がさほど増大していな
いので、グリース漏れは発生しない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
及び表に基づいて説明する。図１に示すものは、本発明
の転がり軸受をラジアル玉軸受２に適用したものであ
る。このラジアル玉軸受２は、内周面に外輪軌道４ａを
形成した外輪４と、外周面に内輪軌道６ａを形成した内
輪６と、外輪軌道４ａ及び内輪軌道６ａ間に介装された
複数の玉（転動体）８と、各玉８どうしを所定円周に沿
って等間隔に保持する保持器１０と、互いに軸方向に離
間して外輪４の内周側及び内輪６の外周側に係合された
一対のシールプレート１２とを備えている。そして、外
輪４、内輪６及び一対のシールプレート１２に囲まれた
空隙部に、グリースＧＲが充填されている。

【００１２】前記グリースＧＲは、基油、増ちょう剤及
び各種添加剤を所定量配合したものである。基油として
は、例えば鉱油、エステル油、エーテル油、合成炭化水
素油、フッ素油等が使用されている。また、増ちょう剤
としては、ウレア、リチウムコンプレックス、リチウム
石けん、フッ素樹脂等が使用されている。また、添加剤
は、ラジアル玉軸受２の性能を損なわない程度に、防錆
剤、極圧剤、摩耗防止剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤
等が使用されている。

【００１３】ここで、表１及び表２に示すように、ちょ
う度が異なる複数種類のグリースＧＲを充填した複数の
ラジアル玉軸受２を被試験体Ａ〜Ｊとし、各被試験体Ａ
〜Ｊの揺動耐久性、トルク性能、グリース漏れを検証し
た。なお、ちょう度とは、グリースＧＲの軟らかさの度
合いを数値で示したものであり、ちょう度が小さい数値
となると、軟らかさが減少して流動性が低下したグリー
スＧＲとなり、ちょう度が大きな数値となると、軟らか
さが増して流動性が増大したグリースＧＲとなる。

【００１４】そして、各被試験体Ａ〜Ｊに充填されるグ
リースＧＲは、表１及び表２のａ、ｂ欄に示す基油及び
増ちょう剤を配合し、ｄ欄に示すちょう度に設定されて
いる。なお、各被試験体Ａ〜Ｊのラジアル玉軸受２は、
内径寸法が５mm、外径寸法が１３mm、幅寸法（軸方向の
長さ）が４mmのミニチュア玉軸受を使用した。そして、
前述した揺動耐久性は、図２に示す外輪揺動試験機１６
を用いて各被試験体Ａ〜Ｊを検証する。この外輪揺動試
験機１６は、被試験体の外径寸法と略同一の内径を有す
る回転筒体１８と、被試験体の内径寸法と略同一の外径
を有し、支持体２０に支持されながら回転外筒１８内に
同軸に配設された固定軸２２とを備えている。そして、
回転筒体１８内部には、固定軸２２を内径部に挿通した
複数の被試験体が装着されている。ここで、複数の被試
験体は、隣接する被試験体どうしの間にスリーブ２４ａ
〜２４ｅを順次装着することにより、互いに離間配置さ
れている。また、最上部のスリーブ２４ａと固定軸２２
の先端部との間には、スリーブ２４ａ〜２４ｂを介して
各被試験体にアキシャル荷重を付与する予圧バネ２６が
装着されている。そして、回転筒体１８はＡＣサーボモ
ータ２８と連結し、このＡＣサーボモータ２８の駆動に
よって所定の微小角度（揺動角度）の繰り返し回転動作
が回転筒体１８に伝達され、各被試験体Ａ〜Ｊの外輪４
が、揺動角度内で揺動するようになっている。なお、前
述したアキシャル荷重は１１７．６Ｎ、揺動角度は８
度、揺動繰り返し回数は１０００万回とした。

【００１５】そして、表１及び表２の（１）で示す揺動
耐久性の合否判定は、揺動耐久試験後に各被試験体Ａ〜
Ｊを分解し、外輪４、内輪６及び保持器１０の摩耗状態
を観察し、外輪軌道４ａ、内輪軌道６ａ、保持器１０に
摩耗箇所が存在しないもの、又は外輪軌道４ａ及び内輪
軌道６ａに走行跡があるものを合格（○）とし、摩耗箇
所が発生しているものを不合格（×）とした。

【００１６】また、トルク性能は、各被試験体Ａ〜Ｊに
１９．６のアキシャル荷重を付与した状態で回転装置に
より内輪６を３６００rpm で回転し、その回転初期に要
するトルク及びトルク変動を測定した。そして、表１及
び表２の（２）で示すトルク性能の合否判定は、内輪６
の回転に要するトルクが１．２gfcm以下であり、且つト
ルク変動が０．２gfcm以下であるものを合格（○）と
し、それ以上を不合格（×）とした。

【００１７】また、グリース漏れは、各被試験体の外輪
４、内輪６及び一対のシールプレート１２に囲まれてい
る空隙部の容積を１００％とすると、その容積の３０％
程度のグリースＧＲを充填し、一対のシールプレート１
２を鉛直方向に向けた状態で各被試験体Ａ〜Ｊを７日間
放置した。そして、表１及び表２の（３）で示すグリー
ス漏れの合否判定は、外輪及び内輪６と係合しているシ
ールプレート１２の係合部からグリースＧＲが漏れてい
ないものを合格（○）とし、グリースＧＲが漏れている
ものを不合格（×）とした。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】上記表１及び表２の結果から、ちょう度が
３１０〜４７５の範囲に設定されているグリースＧＲを
充填した被試験体Ａ〜Ｅ（表１に示した被試験体）が、
揺動耐久性、トルク性能及びグリース漏れの全てにおい
て合格していることが明らかになった。トルク性能が低
下する原因は、例えばちょう度を３１０未満に設定した
グリースＧＲを充填すると、軟らかさが減少したグリー
スＧＲは、外輪４、内輪６及び一対のシールプレート１
２に囲まれた空隙部での流動性が低下する。この流動性
が低下したグリースＧＲが内輪６の回転に負荷を与える
ので、内輪６の回転に要するトルクが増大してしまう。
また、グリースＧＲの流動性の低下により内輪６の円滑
な回転動作が行われず、内輪６が引っかかり状態を発生
して回転するのでトルクむらが生じ、トルク変動が増大
してしまう。このことは、ちょう度を３１０未満に設定
した表２の被試験体Ｆ、Ｈ、Ｊのトルク性能の合否判定
から明らかとなる。

【００２１】また、グリース漏れが発生する原因は、例
えばグリースＧＲのちょう度を４７５を上回る値に設定
すると、軟らかくなり過ぎて流動性が増大したグリース
ＧＲは、外輪及び内輪６と係合しているシールプレート
１２の係合部から漏出しやすくなる。このことは、ちょ
う度を４７５を上回る値に設定した表２の被試験体Ｇ、
Ｉのグリース漏れの合否判定から明らかとなる。

【００２２】さらに、揺動耐久性が低下する原因は、例
えばちょう度を３１０未満に設定したグリースＧＲを充
填すると、流動性が低下したグリースＧＲは、外輪軌道
４ａと玉８との接触面、内輪軌道６ａと玉８との接触
面、さらに保持器１０と玉との接触面に容易に入り込む
ことができず、潤滑油膜が形成されにくくなる。これに
より、潤滑油膜が形成されていない箇所に摩耗が発生し
やすくなる。このことは、ちょう度を３１０未満に設定
した表２の被試験体Ｊの揺動耐久性の合否判定から明ら
かとなる。

【００２３】また、例えばちょう度を４７５を上回る値
に設定したグリースＧＲを充填すると、グリースもれが
発生し、潤滑に必要なグリース量が不足するので、耐久
性が低下する。このことは、ちょう度を４７５を上回る
値に設定した表２の被試験体Ｇ、Ｉの揺動耐久性の合否
判定から明らかとなる。このように、本実施形態では、
ちょう度を３１０〜４７５の範囲としたグリースＧＲが
充填されているラジアル玉軸受２は、揺動耐久性、トル
ク性能及びグリース漏れに優れた軸受となることが明ら
かになった。

【００２４】したがって、グリースＧＲのちょう度を３
１０〜４７５の範囲としたラジアル玉軸受２は、グリー
スＧＲが軸受の回転に負荷を与えない程度の流動性を有
し、低トルクによる軸受回転が可能となるので、小電力
化を目標とするＨＤＤ装置の構成部品として使用するこ
とができる。しかも、軸受の回転動作時に、グリースＧ
Ｒが引っかかり等の悪影響を与えずトルクむらを発生す
ることがないので、ＨＤＤ装置の読み取り動作や書き込
み動作に支障をきたすことがない。

【００２５】また、スイングアームやステッピングモー
タ用軸受として使用して揺動動作を頻繁に繰り返して
も、ちょう度を上述した範囲としたグリースは、玉２と
外輪軌道４ａ及び内輪軌道６ａの接触面、さらには保持
器１０との接触面に確実に入り込んで必要な厚さの潤滑
油膜を形成するので偏摩耗が発生せず、しかもグリース
漏れが発生しないので、軸受寿命を向上させることがで
きる。

【００２６】なお、本実施形態では、ＨＤＤ装置の構成
部品として使用されるラジアル玉軸受について説明した
が、他の構成部品として使用しても偏摩耗による軸受軸
寿命を改善するとともに、トルクむらを抑制しつつ低ト
ルク化の効果を得ることができる。また、ラジアル玉軸
受に限定されず、他の転がり軸受であっても同様の作用
効果を得ることができる。

【００２７】また、基油、増ちょう剤の種類は、表１及
び表２で示したもの或いは上述したものに限らず、グリ
ースＧＲのちょう度を３１０〜４７５の範囲に設定可能
であれば他の材料を使用してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の転がり
軸受は、グリースのちょう度を３１０〜４７５の範囲と
しており、この転がり軸受が３６０度以下の微小角度の
回転を頻繁に繰り返す揺動動作を行い、転動体と外輪軌
道及び内輪軌道の接触位置が局部的となっても、適度な
流動性を有するグリースは、転動体と外輪軌道及び内輪
軌道の接触面に確実に入り込んで必要な厚さの潤滑油膜
を形成するので偏摩耗が発生せず、しかもグリース漏れ
も発生しないので、軸受寿命を向上させることができ
る。

【００２９】また、グリースは軸受の回転に負荷を与え
ない程度の流動性を有しているので、低トルクによる軸
受の回転を行うことができ、また、軸受の回転動作時に
はグリースが引っかかり等の悪影響を与えないので、ト
ルクむらも抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラジアル玉軸受を示す半断面図で
ある。

【図２】本発明の転がり軸受の揺動耐久性を検証する際
に使用する外輪揺動試験機を示す図である。

【符号の説明】

２ラジアル玉軸受（転がり軸受）４外輪４ａ外輪軌道６内輪６ａ内輪軌道８玉（転動体）１０保持器１２シールプレートＧＲグリースＡ〜Ｊ被試験体（転がり軸受）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道及び内輪軌
道間に介装された複数の転動体と、これら複数の転動体
を転動自在に保持する保持器と、前記外輪及び内輪間に
係止され、前記転動体及び前記保持器を内蔵する空隙部
を形成する一対のシールプレートと、前記空隙部内に充
填されたグリースとを備える転がり軸受において、前記
グリースのちょう度を３１０〜４７５の範囲としたこと
を特徴とする転がり軸受。