JPH09329136A

JPH09329136A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH09329136A
Application number: JP8529897A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ito; 裕之伊藤; Yasunobu Fujita; 安伸藤田; Shin Niizeki; 心新関
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1997-12-22
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JP3814925B2

Abstract

(57)【要約】【目的】搬送時に繰り返し加えられる衝撃荷重、或は
繰り返し行なわれる微小な揺動変位に拘らず、外輪軌道
１１及び内輪軌道１３にフレッチング摩耗が発生する事
を防止する。【構成】内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と外
周面に内輪軌道１３を有する内輪１４とを、それぞれ鋼
製とする。上記外輪軌道１１と内輪軌道１３との間に転
動自在に設ける複数の転動体１５を、セラミック製とす
る。又、各転動体１５の転動面の表面気孔率を０．２０
〜１４．０％とする。各転動体１５の転動面と外輪軌道
１１及び内輪軌道１３との摩擦状態が改善され、フレッ
チング摩耗が発生しにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る転がり軸受は、電
動機を構成するハウジングの内側にロータ軸を回転自在
に支承する為の電動機用転がり軸受として、或はＨＤＤ
やＦＤＤ等の磁気記録装置を構成する磁気ヘッドを支持
したスイングアームの基端部を揺動自在に支持する為の
揺動支持用転がり軸受として利用する。

【０００２】

【従来の技術】各種電動機械装置の駆動源として使用さ
れる電動機は、例えば図１に示す様に構成している。ケ
ーシング１の内側中心部にはロータ軸２を、互いに間隔
をあけて同心に配置した１対の転がり軸受３ａ、３ａに
より、回転自在に支持している。このロータ軸２の中間
部でこれら両転がり軸受３ａ、３ａの間に位置する部分
にはロータ４を固定し、上記ケーシング１の内周面でこ
のロータ４の外周面と対向する部分にはステータ５を固
定している。電動機の使用時にはこのステータ５に通電
し、上記ロータ４を介して上記ロータ軸２を回転させ
る。

【０００３】又、図２は、特開昭６１−１５１８８１号
公報に記載された、磁気記録装置を構成する磁気ヘッド
を支持したスイングアームの基端部を揺動自在に支持す
る為の、揺動支持部の構造を示している。この揺動支持
部は、密封ケース６内に固定した支持ブロック７に揺動
軸８の基端部を、互いに間隔をあけて同心に配置した１
対の転がり軸受３ｂ、３ｂにより、揺動変位自在に支持
している。それぞれの先端部に磁気ヘッド９、９を支持
したスイングアーム１０、１０の基端部は、上記揺動軸
８に結合固定している。この様な揺動支持部を設けた磁
気記録装置の使用時には、上記揺動軸８が、上記磁気ヘ
ッド９がＨＤ、ＦＤ等の磁気記録板１８、１８をトレー
スするのに伴って揺動変位する。

【０００４】上述の様な電動機或はスイングアームの揺
動支持用、更には図示しないが、ステッピングモータ或
は各種機械装置のクランク軸の、揺動支持或は回転支持
用に組み込まれた上記各転がり軸受３ａ（３ｂ）は、図
３に詳示する様に構成している。即ち、この転がり軸受
３ａ（３ｂ）は、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１
２と、外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４と、上記
外輪軌道１１と内輪軌道１３との間に転動自在に設けら
れた複数の転動体１５とを備える。これら外輪１２と内
輪１４と複数の転動体１５とは何れも、高炭素クロム軸
受鋼等の鋼材により造られている。又、この複数の転動
体１５は保持器１６によって、円周方向に亙り互いに間
隔をあけた状態で、転動自在に保持している。更に、上
記外輪１２の両端部内周面には、シール又はシールドで
ある密封板１７、１７の外周縁を係止して、上記複数の
転動体１５を設置した空間部分の両端開口を塞いでい
る。そして、これら両密封板１７、１７により、上記空
間部分に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止し
ている。

【０００５】この様な転がり軸受３ａ（３ｂ）のうち、
図１に示した様な電動機用モータに組み込む転がり軸受
３ａの場合には、上記複数の転動体１５の転動面と上記
外輪軌道１１及び内輪軌道１３との間にグリースが進入
できる微小隙間が形成される様に、各部の寸法を規制し
ている。即ち、上記転がり軸受３ａの内部に、所謂正の
隙間を設けている。従って上記外輪１２と内輪１４と複
数の転動体１５とは、上記外輪１２及び内輪１４の軸方
向（図３の左右方向）及び直径方向（図３の上下方向）
に亙り、僅かとは言え相対変位自在である。これに対し
て、図２に示した様なスイングアーム１０、１０の基端
部を揺動自在に支持する為の転がり軸受３ｂの場合に
は、複数の転動体１５の転動面と上記外輪軌道１１及び
内輪軌道１３とを弾性的に当接させる、所謂予圧を付与
している。即ち、上記転がり軸受３ｂの内部に、所謂負
の隙間を設けている。但し、この様な負の隙間を設けた
場合でも、複数の転動体１５の転動面と上記外輪軌道１
１及び内輪軌道１３との間にはグリースが進入して、こ
れら転動面と上記外輪軌道１１及び内輪軌道１３とが直
接接触（金属接触）する事を防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電動機に組み込む転が
り軸受３ａ、３ａの場合には、外輪１２と内輪１４と複
数の転動体１５とが僅かとは言え相対変位自在である
為、電動機若しくは電動機を組み込んだ機械装置の運搬
時に上下振動や横ゆれが加わると、外輪軌道１１、内輪
軌道１３、転動体１５の転動面には、衝撃的な荷重が繰
り返し加えられる。又、この衝撃的な荷重が加わる瞬間
には、上記外輪軌道１１及び内輪軌道１３と転動体１５
の転動面との当接部に、微小な滑りが発生する。しか
も、この微小な滑りが発生する瞬間には、上記当接部に
存在するグリースが衝撃荷重により押し退けられ、鋼同
士が当接する、所謂金属接触の状態となる。この為、上
記微小な滑りにより上記外輪軌道１１、内輪軌道１３、
転動体１５の転動面に局所的な損傷が起こり、この損傷
に基づいて、所謂フレッチング摩耗が発生する。この様
なフレッチング摩耗は、電動機の作動時に異音や振動を
発生させたり、或は転がり軸受３ａ、３ａの寿命を短縮
させたりする原因となる為、好ましくない。

【０００７】特に電動機用転がり軸受３ａの場合には、
外輪１２がケーシング１に内嵌固定され、内輪１４がロ
ータ軸２に外嵌固定されており、運搬時にこれら外輪１
２及び内輪１４に加わる慣性質量が大きい。この為、繰
り返し加わる衝撃荷重が大きくなり、上記フレッチング
摩耗が発生し易い。特に、ビルディング用の空気調和装
置用ファンモータの様に大型の電動機で、上記フレッチ
ング摩耗の発生が顕著になる。

【０００８】上記フレッチング摩耗を抑える為には、転
がり軸受３ａに封入するグリースとして、より堅調なも
のを使用する事が効果がある。堅調なグリースを使用す
れば、上記外輪軌道１１及び内輪軌道１３と転動体１５
の転動面との間に形成される油膜の機械的強度が増大
し、フレッチング摩耗に結び付く、金属面同士の微小な
滑り（金属接触）の発生を抑える事ができる。ところ
が、堅調なグリースを使用すると、グリースの流動性が
低下して、電動機の運転時に於ける潤滑性が悪化した
り、或は転がり軸受３ａの回転トルクが上昇し、しかも
この回転トルクの変動が大きくなる為、好ましくない。

【０００９】この様な事情に鑑みて従来は、電動機或は
電動機を組み込んだ機械装置の梱包を強化して耐振性を
持たせ、上記転がり軸受３ａに加わる衝撃荷重の緩和を
図っているが、フレッチング摩耗を完全に抑える事は難
しく、しかもコスト増大を招く為、必ずしも有効な対策
とは言えない。

【００１０】一方、スイングアーム１０、１０の基端部
を揺動自在に支持する為の転がり軸受３ｂの場合には、
磁気ヘッド９、９により磁気記録板１８、１８をトレー
スする際に、内輪１４と外輪１２とのうちの一方の軌道
輪が他方の軌道輪に対して（図２に示した構造の場合に
は内輪１４が外輪１２に対して）、微小角度の揺動を頻
繁に繰り返す。この様な微小角度の揺動変位が繰り返し
行なわれる結果、転動体１５の転動面と外輪軌道１１及
び内輪軌道１３との接触位置が局部的になる。しかも、
揺動方向が逆転する際に、上記転動面と外輪軌道１１及
び内輪軌道１３との相対速度が零になる。この様に、転
動面と外輪軌道１１及び内輪軌道１３との接触位置が局
部的になったり、或は相対速度が零になると、これら転
動面と外輪軌道１１及び内輪軌道１３との接触部に潤滑
の為の油膜が形成されにくくなる。そして油膜が形成さ
れないと、上記接触部で金属接触が発生し、摩耗（フレ
ッチング摩耗）が発生し、軸受性能が低下し、軸受寿命
が低下する。本発明はこの様な事情に鑑みて発明したも
のであって、優れた軸受特性を有し、しかも運搬時に繰
り返し加わる衝撃荷重に拘らず、優れた耐フレッチング
性を発揮する電動機用の転がり軸受、或は耐フレッチン
グ性を発揮する揺動支持用の転がり軸受等を提供するも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受は、
前述した従来の転がり軸受と同様に、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、上
記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複
数の転動体とを備える。特に、本発明の転がり軸受に於
いては、上記外輪及び内輪が鋼製であり、上記複数の転
動体がセラミック製である。そして、これら複数の転動
体の表面気孔率が０．２０〜１４．０％である。尚、上
記外輪及び内輪を構成する鋼の材質は、特に限定しない
が、軸受鋼、高炭素鋼、ステンレス鋼、浸炭鋼等が使用
可能である。外輪を構成する鋼材と内輪を構成する鋼材
とは、同じ種類のものでも、異なる種類のものでも良
い。又、転動体を構成するセラミックの材質も特に限定
しないが、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア等が使用可
能である。

【００１２】又、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面
との間で、両端部を密封板により塞がれ、内部に上記複
数の転動体を設置した空間内には潤滑剤を充填するが、
この潤滑剤として好ましくは、ウレア樹脂から成る増ち
ょう剤を５重量％以上２０重量％未満含有するグリース
を使用する。又、このグリースを構成する為の基油とし
ては、合成炭化水素油、エステル油、鉱油、エーテル油
等を使用する。又、上記グリース中には、酸化防止剤、
錆止め剤、摩耗防止剤、極圧剤等の添加剤を、転がり軸
受の機能を低下させない範囲で含有させても良い。

【００１３】

【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受の場
合には、前述した従来の転がり軸受の場合とは異なり、
外輪軌道及び内輪軌道と複数の転動体の転動面との当接
部の接触状態が、鋼同士の接触ではなく、鋼とセラミッ
クとの接触となる。鋼とセラミックとが接触した場合、
鋼同士が接触した場合に比べて摩擦摩耗特性が良好にな
る。

【００１４】尚、鋼製の外輪及び内輪の外輪軌道及び内
輪軌道と、セラミック製の転動体の転動面との当接部に
於ける摩擦摩耗特性は、これら鋼及びセラミックの組み
合わせが何れの場合でも、鋼同士が当接する場合の摩擦
特性に比べて向上する（摩擦力が小さくなる）。その中
でも特に、軸受鋼と窒化珪素、ステンレス鋼と窒化珪
素、軸受鋼とジルコニアとの各組み合わせが、優れた摩
擦摩耗特性（低摩擦特性）を得られ、前述したフレッチ
ング摩耗に結び付く様な損傷を発生しにくくなる事か
ら、好ましく利用できる。

【００１５】又、セラミック製である上記複数の転動体
の表面気孔率を、０．２０〜１４．０％の範囲内に規制
する事により、上記当接部に作用する摩擦力をより一層
低減して、上記フレッチング摩耗等に結び付く様な損傷
の発生をより一層低減できる。即ち、上記表面気孔率を
上記範囲内に規制すれば、上記損傷の原因となる衝撃荷
重の作用時に、上記転動体の表面の気孔に保持されてい
るグリースが上記当接部に染み出し、この当接部の摩擦
を低くする。この為、上記フレッチング摩耗等に結び付
く様な損傷の発生をより一層低減できる。上記表面気孔
率が０．２０％未満の場合には、気孔部分の油溜の効果
を期待できず、摩耗を生じ易くなる。又、上記表面気孔
率が１４．０％を越える場合、転動面の表面粗さが悪く
なり、やはり摩耗を生じ易くなる。

【００１６】又、増ちょう剤としてウレア樹脂を５重量
％以上２０重量％未満含有するグリースは、流動性、剪
断安定性、潤滑性が、リチウム石鹸、ナトリウム石鹸等
を増ちょう剤として使用したグリースに比べ優れてい
る。従って、この様なグリースを、上記複数の転動体を
設置した空間内に充填する潤滑剤として使用すれば、優
れた摩擦摩耗特性を得られる。ウレア樹脂の増ちょう剤
の割合が５重量％未満の場合、得られるグリースが軟ら
か過ぎ（粘度が低過ぎ）て、このグリースが上記空間か
ら外部に漏れ出し、この空間内に存在するグリースが不
足し易くなる為、上記フレッチング摩耗が生じ易くな
る。又、ウレア樹脂の増ちょう剤が２０重量％以上にな
ると、得られるグリースが硬く（粘度が高く）なり、流
動性が悪くなる為、やはり上記フレッチング摩耗を十分
に低減できなくなる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の効果を確認する為、本発明者
が行なった実験に就いて説明する。第一の実験では、前
述の図１に示した様な電動機に組み込む転がり軸受３
ａ、３ａに、この電動機の搬送時に繰り返し加わる衝撃
荷重によりフレッチング摩耗が発生する程度を測定する
為のフレッチング試験と、使用状態での転がり軸受の耐
久性を測定する為の耐久試験と、使用状態で転がり軸受
に作用する回転トルクを測定する為のトルク試験と、転
がり軸受に封入したグリースのノイズを測定するグリー
スノイズ試験との、４種類の試験を行なった。以下、各
試験の実施方法及びその結果に就いて説明する。尚、各
試験に共通の条件、並びに後述する表１、２に記載した
用語の具体的内容は、次の通りである。軸受鋼：ＳＵＪ２（ＪＩＳＧ４８０５）ステンレス鋼：ＳＵＳ４４０Ｃ（ＪＩＳＧ４３０３）グリースの種類：協同油脂株式会社製の「マルテンプＳＲＬ」グリースの封入量：３５％（軸受空間に対する容積比）

【００１８】フレッチング試験フレッチング試験は、図４に示す様な試験装置を使用し
て行なった。被試験物品である転がり軸受３ａ、３ａ
は、スピンドル１９の外周面とハウジング２０の内周面
との間に設置した状態でばね２１により予圧を付与し、
更に重り２２により、上記スピンドル１９に下方に向い
た荷重を付与した。このスピンドル１９を加振器２３上
に載置して所定の条件で振動を付与した後、上記転がり
軸受３ａ、３ａを分解して、外輪軌道１１及び内輪軌道
１３（図３参照）に発生したフレッチング摩耗を顕微鏡
で観察した。試験条件は次の通りである。転がり軸受３ａの諸元：深溝型玉軸受（呼び番号＝６０８ＺＺ）内径＝８mm 外径＝２２mm 幅＝７ｍｍばね２１による荷重：６ｋｇｆ重り２２による荷重：０．５kgf 加振器２３による加振周波数：３０Hz 加振器２３による加振加速度：５Ｇ温度：２５℃ 加振継続時間：５時間このフレッチング試験の結果を、耐久試験、トルク試
験、グリースノイズ試験の結果と共に、表１、２に記載
した。尚、このフレッチング試験の結果に就いては、フ
レッチング摩耗及び転動体の走行跡が何れもなかったも
のを◎印で、転動体の走行跡があってもフレッチング摩
耗が殆どなかったものを○印で、フレッチング摩耗が少
しあったものを△印で、フレッチング摩耗が大きかった
ものを×印で、それぞれ表す。◎印及び○印が合格であ
る。

【００１９】耐久試験この耐久試験は、一般的な軸受耐久回転試験機を用いて
行ない、２０００時間を経過するか、或は焼き付きが発
生した時点で試験を終了した。試験条件は次の通りであ
る。転がり軸受３ａの諸元：深溝型玉軸受（呼び番号＝６２００ＶＶ）内径＝１０mm 外径＝３０mm 幅＝９mm アキシャル荷重：３kgf ラジアル荷重：１kgf 回転速度：６０００r.p.m. 温度：１４０℃ この耐久試験の結果を、フレッチング試験、トルク試験
及びグリースノイズ試験の結果と共に、表１、２に記載
した。尚、この耐久試験の結果に就いては、軸受寿命時
間（焼き付きが発生するまでの時間）が２０００時間以
上のものを○印で、１５００〜２０００時間のものを△
印で、１５００時間未満のものを×印で、それぞれ表
す。○印が合格である。

【００２０】トルク試験このトルク試験は、一般的な軸受トルク測定試験機を用
いて行ない、転がり軸受３ａの動トルクを測定した。試
験条件は次の通りである。転がり軸受３ａの諸元：深溝型玉軸受（呼び番号＝６２０２ＶＶ）内径＝１５mm 外径＝３５mm 幅＝１１mm アキシャル荷重：３kgf ラジアル荷重：１kgf 回転速度：１８００r.p.m. 温度：２５℃ このトルク試験の結果を、フレッチング試験、耐久試験
及びグリースノイズ試験の結果と共に、表１、２に記載
した。尚、このトルク試験の結果に就いては、動トルク
が５０gf・cm 以下のものを◎印で、５０〜７０gf・cm の
ものを○印で、７０〜１００gf・cm のものを△印で、１
００gf・cm 以上のものを×印で、それぞれ表す。◎印及
び○印が合格である。

【００２１】グリースノイズ試験このグリースノイズ試験は、転がり軸受３ａに封入した
グリースの音響評価を、グリースノイズテスターでグリ
ースノイズを測定する事により行なった。使用した転が
り軸受３ａは、耐久試験の場合と同様に６２００ＶＶで
ある。このグリースノイズ試験の結果を、フレッチング
試験、耐久試験及びトルク試験の結果と共に、表１、２
に記載した。尚、グリースノイズ試験の結果に就いて
は、不規則音が殆どなく、音響特性が優秀であるものを
○印で、不規則音が少し存在し、音響特性がやや悪いも
のを△印で、不規則音が非常に多く、音響特性が悪いも
のを×印で、それぞれ表す。○印が合格である。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】これら表１、２中、◇印は、左欄の対応す
る位置に記載した材料を使用した事を表している。これ
ら表１、２の記載から明らかな通り、本発明の転がり軸
受は、耐久性、低トルク性、グリースノイズ性の面で優
れた軸受特性を有し、しかも運搬時に繰り返し加わる衝
撃荷重に拘らず、優れた耐フレッチング性を発揮する。

【００２５】次に、セラミック製の転動体１５の表面気
孔率が耐フレッチング性に及ぼす影響を知る為に行なっ
た実験に就いて説明する。実験は、上記表面気孔率が異
なる複数の試料に就いて、前述したフレッチング試験と
同じ条件で行なった。但し、加振継続時間を、５、１
０、１５時間の３種類に就いて行ない、それぞれに就い
て、上記フレッチング試験の場合と同様の評価を行なっ
た。その結果を、次の表３、４に記載した。尚、表面気
孔率は、転動体１５表面を光学顕微鏡で撮影し、その撮
影データを画像処理した後、次式により求めた。（視野中の気孔の総面積）／（視野の総面積）×１００

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】これら表３、４に示したフレッチング耐久
試験の結果から、セラミック製である複数の転動体１５
の表面気孔率を０．２０〜１４．０％の範囲に規制すれ
ば、これら複数の転動体１５の転動面と外輪軌道１１及
び内輪軌道１３との当接部に作用する摩擦力をより一層
低減して、フレッチング摩耗に結び付く様な損傷の発生
をより長時間に亙って低減できる事が分る。これに対し
て、例えば比較例４、６、８は、上記表面気孔率が小さ
い（０．１％）為、初期（実験開始後５時間又は１０時
間の間）は良好な耐フレッチング性を示したが、加振継
続時間が長時間に及ぶと、フレッチング摩耗の発生が見
られた。この理由は、これら比較例４、６、８は、上記
表面気孔率が小さく、転動体１５表面に存在する気孔の
グリース保持量が少ない為と考えられる。反対に、比較
例５、７、９は、上記表面気孔率が大きく（＞１４．０
％）、加振継続時間が５時間又は１０時間までであれば
良好な耐フレッチング性を示したが、加振継続時間が長
時間に及ぶと、フレッチング摩耗の発生が観察された。
この理由は、表面気孔率が過大である為、表面粗さが悪
化して気孔のエッヂ部分が局部的に高面圧となり、当該
部分でグリース切れを起こす為と考えられる。

【００２９】次に、前述の図２に示した様な、磁気記録
装置の揺動支持部を構成する転がり軸受３ｂ、３ｂに、
本発明を適用した場合に得られる効果を確認する為に行
なった、第二の実験に就いて説明する。この第二の実験
では、図２に示す様な磁気記録装置に組み込む転がり軸
受３ｂ、３ｂに、この磁気記録装置の使用時に伴ってフ
レッチング摩耗が発生する程度を測定する為のフレッチ
ング耐久試験を、図５に示す様な試験装置を使用して行
なった。

【００３０】この試験装置は、上記転がり軸受３ｂ、３
ｂの外輪１２、１２を内嵌支持する回転筒２４と、これ
ら各転がり軸受３ｂ、３ｂの内輪１４、１４を外嵌支持
する固定軸２５とを備える。そして、これら回転筒２４
の内周面と上記固定軸２５の外周面との間に、複数個の
転がり軸受３ｂ、３ｂを装着している。これら各転がり
軸受３ｂ、３ｂには、軸方向に隣り合う外輪１２、１２
同士の間又は内輪１４、１４同士の間に設けたスリーブ
２６ａ、２６ｂとばね２１とにより、予圧を付与してい
る。そして、上記回転筒２４はＡＣサーボモータ等の駆
動モータ２７により、所定の微小角度（揺動角度）で繰
り返し揺動変位自在としている。従って、試験時に上記
各転がり軸受３ｂ、３ｂの外輪１２、１２は、微小な揺
動角度で繰り返し揺動変位する。尚、上記ばね２１によ
り上記各転がり軸受３ｂ、３ｂに付与するアキシャル荷
重は１０kgf とし、上記各外輪１２、１２の揺動角度は
８度とし、揺動の繰り返し回数は２００万回とした。
尚、使用した転がり軸受３ｂ、３ｂは、呼び番号が６９
５のもの（内径＝５mm、外径＝１３mm、幅＝４mm）であ
る。

【００３１】上述の様な条件で試験を行なった後、上記
各転がり軸受３ｂ、３ｂを分解し、これら各転がり軸受
３ｂ、３ｂの内輪１４、１４の外周面に設けた内輪軌道
１３、１３の摩耗状態及び摩耗深さを観察した。そし
て、走行跡の摩耗深さが０．２μｍ未満の場合を合格と
し、同じく摩耗深さが０．２μｍ以上の場合を不合格と
した。試験は、転動体１５、１５の材質、同じく転動面
の表面気孔率、並びに上記複数の転動体を設置した空間
内に充填する潤滑剤の材質、同じくこの潤滑剤を構成す
る増ちょう剤の割合を種々変える事により行なった。そ
の結果を、図６〜７に示す。

【００３２】先ず、図６は、上記転動体の材質及び転動
面の表面気孔率が、内輪軌道１３のフレッチング摩耗に
及ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示してい
る。図６の横軸は上記表面気孔率を、縦軸は上記内輪軌
道１３に生じたフレッチング摩耗の深さを、それぞれ示
している。尚、フレッチング摩耗の深さは、形状測定機
により測定した。又、○印は転動体１５、１５が窒化珪
素である場合の結果を、△印は同じくアルミナである場
合の結果を、□印は同じくジルコニアである場合の結果
を、それぞれ表している。何れの場合も内輪１４の材質
は、軸受鋼｛ＳＵＪ−２に所定の熱処理（焼き入れ・焼
き戻し）を施したもの｝とした。更に、潤滑剤として
は、増ちょう剤であるウレア樹脂の含有率を１０重量％
としたウレア樹脂−エステル油系のグリースで、エステ
ル油の粘度が１００mm²/s であるものを使用した。

【００３３】この様な条件で行なった試験の結果を表す
図６から明らかな通り、転動体１５、１５の転動面の表
面気孔率を０．２〜１４．０％の範囲に規制すれば、内
輪軌道１３のフレッチング摩耗の深さを０．２μｍ以下
とする合格判定基準を満たす事ができる。又、やはりこ
の図６から明らかな通り、上記表面気孔率を０．２５〜
１３％の範囲に規制すれば、フレッチング摩耗の深さを
０．１μｍ以下に抑える事ができて、より優れた耐久性
を有する転がり軸受３ｂ、３ｂを得られる。

【００３４】即ち、図６から明らかな通り、上記表面気
孔率が０．２０％の部分と１４．０％の部分とに、（内
輪走行跡の）フレッチング摩耗に対する臨界点が存在す
る。そして、上記表面気孔率が０．２０％未満の場合に
は、前述した様に、軌道面（本第二の実験の場合には内
輪軌道１３）と転動体１５の転動面との接触部に存在し
て油溜として機能する気孔の、接触部分（所謂接触楕
円）に対する割合が不足し、フレッチング摩耗が増大す
る。反対に、上記表面気孔率が１４．０％を越えると、
やはり前述した様に、転動体１５の表面粗さが悪化し
て、同様にフレッチング摩耗が増大し、摩耗が著しくな
っている事が分る。そして、上記表面気孔率を０．２５
〜１３％にすると、フレッチング摩耗をより少なくでき
る。

【００３５】尚、上記表面気孔率を本発明の限定範囲
（０．２０〜１４．０％）とした場合には、転動体１５
の材質を窒化珪素或はジルコニアにすると、この転動体
１５の材質をアルミナとした場合に比べて優れた耐フレ
ッチング性を得られる。但し、フレッチング摩耗の程度
に関しては、この様な転動体１５の材質の相違よりも、
表面気孔率の相違の方が影響は大きい。従って、本発明
は、転動体１５を構成するセラミックの材料を限定する
ものではない。

【００３６】次に、図７は、複数の転動体１５を設置し
た空間内に充填する潤滑剤の材質、同じくこの潤滑剤を
構成する増ちょう剤の割合を種々変える事により、潤滑
剤の材質及び増ちょう剤の割合がフレッチング摩耗に及
ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示している。
試験条件並びに判定条件は、上述の図６にその結果を示
した試験の場合と同じである。但し、転動体１５を構成
するセラミックを、表面気孔率が２％である窒化珪素
（Si₃N₄ ）とした。この図７の横軸は、増ちょう剤であ
るウレア樹脂又はリチウム石鹸の含有量を、縦軸は、内
輪軌道１３に生じたフレッチング摩耗の深さを、それぞ
れ表している。又、△印は、リチウム石鹸により構成す
る増ちょう剤と粘度が１００mm²/s である鉱油とを混合
したグリースを使用した場合の、○印はウレア樹脂によ
り成る増ちょう剤とエステル油を混合したグリースを使
用した場合の、それぞれ試験結果を表している。

【００３７】この図７から明らかな通り、本発明によれ
ば、何れのグリースを使用した場合でも優れた耐摩耗性
を得られるが、特に増ちょう剤としてウレア樹脂を５重
量％以上２０重量％未満含有するグリースを使用した場
合に、優れた耐摩耗性を得られる事が分かる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の転がり軸受は、以上に述べた通
り構成され作用するので、耐久性、低トルク性、グリー
スノイズ性の面で優れた軸受特性を有し、しかも運搬時
に繰り返し加わる衝撃荷重に拘らず、優れた耐フレッチ
ング性を発揮する。この為、電動機及びこの電動機を組
み込んだ各種機械装置の音響特性、振動特性並びに耐久
性を向上させる事ができる。又、磁気記録装置等、微小
変位する揺動支持部に組み込んだ場合に、優れた耐フレ
ッチング性を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となる転がり軸受を組み込んだ電
動機の半部切断側面図。

【図２】同じく磁気記録装置の断面図。

【図３】本発明の対象となる転がり軸受の１例を示す部
分断面図。

【図４】電動機用として使用する転がり軸受のフレッチ
ング試験に使用した試験装置を示す略縦断正面図。

【図５】磁気記録装置用として使用する転がり軸受のフ
レッチング試験に使用した試験装置を示す略縦断正面
図。

【図６】転動体の材質及び転動面の表面気孔率が、内輪
軌道のフレッチング摩耗に及ぼす影響を知る為に行なっ
た実験の結果を示す線図。

【図７】複数の転動体を設置した空間内に充填する潤滑
剤の材質及び増ちょう剤の割合がフレッチング摩耗に及
ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示す線図。

【符号の説明】

１ケーシング２ロータ軸３ａ、３ｂ転がり軸受４ロータ５ステータ６密封ケース７支持ブロック８揺動軸９磁気ヘッド１０スイングアーム１１外輪軌道１２外輪１３内輪軌道１４内輪１５転動体１６保持器１７密封板１８磁気記録板１９スピンドル２０ハウジング２１ばね２２重り２３加振器２４回転筒２５固定軸２６ａ、２６ｂスリーブ２７駆動モータ

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、上記外輪軌道と内輪軌道
との間に転動自在に設けられた複数の転動体とを備え、
ケーシングの内側に軸を回転自在に支承する転がり軸受
に於いて、上記外輪及び内輪が鋼製であり、上記複数の
転動体がセラミック製であり、これら複数の転動体の表
面気孔率が０．２０〜１４．０％である事を特徴とする
転がり軸受。