JP2003120693A - 転動装置 - Google Patents

転動装置

Info

Publication number
JP2003120693A
JP2003120693A JP2001321117A JP2001321117A JP2003120693A JP 2003120693 A JP2003120693 A JP 2003120693A JP 2001321117 A JP2001321117 A JP 2001321117A JP 2001321117 A JP2001321117 A JP 2001321117A JP 2003120693 A JP2003120693 A JP 2003120693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rolling
raceway
fretting
hardness
durability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001321117A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4013519B2 (ja
Inventor
Osamu Shinoda
治 篠田
Kenji Yamamura
賢二 山村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2001321117A priority Critical patent/JP4013519B2/ja
Publication of JP2003120693A publication Critical patent/JP2003120693A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4013519B2 publication Critical patent/JP4013519B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】フレッチング耐久性に優れた転がり軸受、ボー
ルねじ、リニアガイド等の転動装置を安価に提供する。 【解決手段】内輪軌道を有する内方部材および外輪軌道
を有する外方部材の軌道面と転動体の転動面を、高炭素
鋼により形成し、浸炭処理または浸炭窒化処理と焼き戻
しを施して、残留オーステナイト量を0体積%、表面硬
さHRC62以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、転動装置(転がり
軸受、ボールねじ、およびリニアガイド等)に関する。
特に、ハードディスクドライブ装置(HDD)やビデオ
テープレコーダー(VTR)、あるいは車両のターボチ
ャージャー、ファンモーター、クリーナーモータ一等に
組み込まれる転がり軸受等のように、静粛性が要求され
る用途で使用される転動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】転がり軸受等の転動装置を構成する部材
には、高硬度、長寿命、耐摩耗性などの諸特性が要求さ
れる。そこで、一般的に、これらの材料としては、軸受
鋼であれば「JIS SUJ2」が、ステンレス鋼であ
れば「JIS SUS440C」あるいは「13Cr」
系のマルテンサイト系ステンレス鋼が、肌焼鋼であれば
「JIS SCr420」相当の鋼材が使用されてい
る。そして、これらの材料を所定形状に加工し、焼入処
理、浸炭処理、または浸炭窒化処理を施した後に、焼入
・焼戻しを施して、転がり寿命を確保するために軌道面
や転動面の硬さをHRC58〜64とすることが行われ
ている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】近年、機器の小型化に
よる可搬性が高まったことで、種々の問題が浮き彫りに
なってきた。すなわち、機器の搬送中の落下や輸送中の
振動にさらされる機会が増えたことで、機器に組み込ま
れた転がり軸受に損傷が生じ易く、損傷が生じた場合に
は、機器の性能を劣化させる原因となり得ることが最近
の研究で明らかになってきた。 【0004】機器に衝撃荷重が加えられた場合、特に小
型の玉軸受においては、軌道面と転動体との接触楕円が
小さいこともあって、比較的小さな衝撃荷重でも軌道面
が永久変形し、音響劣化や回転トルクのむらが生じ、軸
受を組み込んだ機器の性能が劣化する可能性がある。こ
の問題については、特開平7−103241号公報に記
載されるように、鋼中に内在する残留オーステナイトを
低減することで対策がなされている。 【0005】また、可搬性の要求が高まったことによっ
て振動にさらされる機会が増え、転動体と軌道面との接
触面において微小な振動や揺動によるフレッチングが発
生して、音響劣化が生じ易くなるという問題が浮き彫り
になってきた。上記の対策は衝撃荷重による音響劣化に
主眼を置いたものであり、機器の振動などで生じるフレ
ッチングに対しては全く考慮されていない。このフレッ
チングという問題に対して、最近では、転動体として、
窒化珪素等のセラミックスボールを使用することが検討
されている( 以下、セラミックスボールを使用した軸受
を「ハイブリッド軸受」と称する) 。セラミックスボー
ルは摺動性が良好であることに加えて、高硬度であるた
め極めて損傷を受けにくく、鋼球に比べてフレッチング
耐久性が極めて向上することが分かってきた。 【0006】しかしながら、セラミックスボールは鋼球
と比較して、コストが非常に高いという問題があるばか
りでなく、鋼との線膨張係数の差に起因した温度上昇時
の与圧抜けや、セラミックスが絶縁体であることに起因
した静電作用による異物吸引などのトラブルが生じやす
いという問題もある。このような問題を解決するため
に、特開平13−74053号公報には、転動体を構成
する鋼の表面に硬質かつ緻密な窒化層を形成することに
よって、フレッチング耐久性を向上させる方法が示され
ている。しかし、この公報では、フレッチング耐久性に
及ぼす軌道輪の物性の影響についての定量的な評価がな
されていない。 【0007】本発明は、前記諸問題を解決すべく開発さ
れたものであり、フレッチング耐久性に優れた転がり軸
受を安価に提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、内輪軌道を有
する内方部材と、外輪軌道を有する外方部材と、内輪軌
道と外輪軌道との間に転動自在に配設された複数個の転
動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することによ
り内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対移
動する転動装置において、前記内方部材、外方部材、お
よび転動体は、高炭素鋼により形成された後に浸炭処理
または浸炭窒化処理と焼き戻しが施されて得られ、前記
内輪軌道および外輪軌道の軌道面と転動体の転動面は、
残留オーステナイト量が0体積%であり、表面硬さがH
RC62以上であることを特徴とする転動装置を提供す
る。 【0009】本願発明者らが研究を重ねた結果、フレッ
チング耐久性を向上させるためには残留オーステナイト
量を低減し、硬さを上昇させる必要があることが分かっ
た。すなわち、オーステナイトはマルテンサイトに比べ
て降伏応力が低い為に変形しやすく、小さな荷重によっ
て永久変形を生じてしまう。また、軌道面に加わる転が
り応力によって、軌道面表層部のオーステナイトは分解
する。オーステナイトの分解は体積膨張を伴うため、軌
道面の表面精度の劣化を招く。これに対し、本発明の転
動装置によれば、前記内輪軌道および外輪軌道の軌道面
と転動体の転動面の残留オーステナイト量が0体積%で
あるため、このような音響特性の劣化は生じ得ない。 【0010】一方、軌道面の硬さを上昇させることはフ
レッチング耐久性を向上する上で有効な手段である。例
えば、特開2001−99163号公報に示すような、
高温から焼入を行い、サブゼロ処理、高温焼戻し処理を
行うことで、高硬度かつ残留オーステナイト量0を達成
することができる。さらに、本願発明者等が検討を重ね
た結果、前記内方部材、外方部材、および転動体を、高
炭素鋼により形成した後に、適切な浸炭処理または浸炭
窒化処理と焼き戻しを施すことによって、フレッチング
耐久性が格段に向上することを見出した。すなわち、焼
入時に多量の炭素を基地に固溶させることによって、焼
戻し時に微細析出物が分散し、且つ、数μmレベルの初
析炭化物も分散する。これらの析出粒子の分散強化によ
って硬さが上昇し、フレッチング耐久性が向上する。 【0011】ずぶ焼の場合には、析出物の総体積は一定
なので、微細析出物を増やそうとすると初析炭化物が減
るが、本発明のように、浸炭または浸炭窒化を施した場
合には、初析炭化物を減らすことなく微細析出物を増や
すことができるため、フレッチング耐久性に関して格段
の効果が得られるのである。 【0012】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。先ず、内径5mm、外径13mm、幅4mm
であって、玉の直径が2mmである玉軸受を以下のよう
にして作製した。「JIS SUJ(高炭素クロム軸受
鋼)2」からなる素材を内輪(内方部材)、外輪(外方
部材)、および玉(転動体)の各形状に加工した後、下
記の表1に示す構成で熱処理を行った。すなわち、ずぶ
焼きまたは浸炭による焼入れ、サブゼロ処理(比較例6
と7では行わず)、焼き戻しの順に、熱処理を行った。 【0013】ずぶ焼は、820℃〜900℃に30分間
保持した後に油中冷却することによって行った。浸炭と
しては、温度:850℃〜950℃、雰囲気:アセチレ
ンガス、圧力:1kPa以下の条件で、真空浸炭処理を
行った。サブゼロ処理は、−90℃の液体窒素に20〜
30分間保持することで行った。焼戻しは、160〜2
50℃に1.5〜2.0時間保持することで行った。次
に、ロックウェル硬度測定とX線回折測定用の試験片を
「JIS SUJ2」により作製し、この試験片に対し
て表1の各条件で熱処理を行った。熱処理後の各試験片
を用いて、表面硬さをロックウェル硬度計(Cスケー
ル)で測定し、残留オーステナイト量をX線回折法で測
定した。この結果も表1に併せて示す。 【0014】 【表1】 【0015】なお、実施例1〜7および比較例1〜5
は、残留オーステナイトが0体積%となって硬さが各値
となるように、前記熱処理条件(温度または時間)を調
整したものであり、比較例6、7は、残留オーステナイ
ト量が約10体積%となって硬さが各値となるように、
前記熱処理条件(温度または時間)を調整したものであ
る。次に、同じ条件で熱処理を行った内輪、外輪、およ
び玉を用いて玉軸受を組み立て、実施例1〜7および比
較例1〜7の玉軸受を得た。これらの玉軸受について、
以下の方法によりフレッチング耐久性を調べる試験を行
った。 【0016】先ず、各玉軸受を、潤滑:グリース封入、
予圧:11.76N(1.2kgf)、回転数:180
0rpmの条件で回転させることによって、音圧を測定
した。次に、この測定を行った各転がり軸受を、予圧:
11.76N(1.2kgf)、揺動角度:2°、揺動
周波数:27Hzの条件で、30万回揺動させた。次
に、再度、予圧:11.76N(1.2kgf)、回転
数:1800rpmで回転させることによって音圧を測
定した。 【0017】そして、各供試体毎に、揺動試験を行った
後の音圧測定値から、揺動試験を行う前の音圧測定を差
し引いて、揺動試験による音圧の上昇量を算出した。こ
の試験を各供試体毎に10回行って、音圧上昇値の平均
値でフレッチング耐久性を評価した。ここでは、比較例
4(HRC60、残留オーステナイト量0.0体積%)
の玉軸受の音圧上昇値を基準とし、(比較例4の音圧上
昇量)/(各供試体の音圧上昇量)を、その供試体にお
ける耐フレッチング性指数と定義した。例えば、耐フレ
ッチング性指数が2であった場合、その玉軸受の音圧上
昇量は、基準とした比較例4の玉軸受の半分であったこ
とを意味する。 【0018】このようにして得られた耐フレッチング性
指数と、前述の残留オーステナイト量および表面硬さの
測定値と、の関係を整理すると以下のようになる。図1
のグラフは、残留オーステナイトが0.0体積%の場合
(実施例1〜7、比較例1〜5)の耐フレッチング性指
数と表面硬さとの関係を示す。このグラフから分かるよ
うに、表面硬さが増大するにしたがって耐フレッチング
性指数は増大(すなわち、フレッチング耐久性が向上)
しており、特に、HRC62以上となった場合に、その
傾向は顕著となる。 【0019】これまでは、小型の玉軸受において、軌道
面および転動面の残留オーステナイト量を0体積%とし
た場合、軌道面および転動面の表面硬さはHRC58〜
62としていた。そのため、フレッチング耐久性と表面
硬さとの関係は、図1のグラフに破線で示す関係である
と予想されていた。しかしながら、この結果から、軌道
面および転動面の表面硬さがHRC62以上となると、
表面硬さがHRC62未満の場合でのフレッチング耐久
性と表面硬さとの関係からは予想できない、顕著なフレ
ッチング耐久性向上効果が得られることが分かった。ま
た、この結果から、軌道面および転動面の表面硬さを、
耐フレッチング性指数が2以上となるHRC64以上と
することが特に好ましいことが分かる。 【0020】図2のグラフは、軌道面および転動面の表
面硬さが同じであって残留オーステナイト量(γR )が
異なる組み合わせ(比較例4と比較例8、実施例2と比
較例9)での、耐フレッチング性指数の違いを示す。こ
のグラフから、残留オーステナイト量が0でないとフレ
ッチング耐久性が低下すること、軌道面および転動面の
表面硬さがHRC62以上であっても、残留オーステナ
イト量が0でないと良好なフレッチング耐久性が得られ
ないことが分かる。 【0021】なお、本発明は、転がり軸受以外の転動装
置(例えば、ボールねじやリニアガイド)にも適用でき
る。ボールねじでは、ねじ軸が内方部材であり、ナット
が外方部材である。リニアガイドでは、案内レールが内
方部材であり、スライダが外方部材である。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の転動装置
はフレッチング耐久性に優れるため、この装置を組み込
んだ機器の音響特性が、輸送時の振動により劣化するこ
とを防止できる。また、セラミックス製の転動体を使用
しないため、ハイブリット軸受よりも安価となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】フレッチング耐久性の評価試験の結果から得ら
れた、残留オーステナイトが0.0体積%の場合の耐フ
レッチング性指数と表面硬さとの関係を示すグラフであ
る。 【図2】フレッチング耐久性の評価試験の結果から得ら
れた、軌道面および転動面の表面硬さが同じで残留オー
ステナイト量(γR )が異なる組み合わせで、耐フレッ
チング性指数の違いを示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16H 25/22 F16H 25/22 L 25/24 25/24 A // C21D 9/40 C21D 9/40 Z Fターム(参考) 3J062 AB22 AC07 BA16 CD14 CD45 3J101 AA02 BA10 BA70 DA02 EA03 FA35 GA26 GA53 3J104 AA01 AA56 BA03 CA02 CA20 DA06 EA01 EA02 EA04 EA10 4K042 AA22 BA02 BA14 DA01 DA02 DC02 DC03 DC04 DD02 DE06

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内輪軌道を有する内方部材と、外輪軌道
    を有する外方部材と、内輪軌道と外輪軌道との間に転動
    自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備
    え、転動体が転動することにより内方部材および外方部
    材の一方が他方に対して相対移動する転動装置におい
    て、 前記内方部材、外方部材、および転動体は、高炭素鋼に
    より形成された後に浸炭処理または浸炭窒化処理と焼き
    戻しが施されて得られ、前記内輪軌道および外輪軌道の
    軌道面と転動体の転動面は、残留オーステナイト量が0
    体積%であり、表面硬さがHRC62以上であることを
    特徴とする転動装置。
JP2001321117A 2001-10-18 2001-10-18 転がり軸受 Expired - Fee Related JP4013519B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001321117A JP4013519B2 (ja) 2001-10-18 2001-10-18 転がり軸受

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001321117A JP4013519B2 (ja) 2001-10-18 2001-10-18 転がり軸受

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003120693A true JP2003120693A (ja) 2003-04-23
JP4013519B2 JP4013519B2 (ja) 2007-11-28

Family

ID=19138400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001321117A Expired - Fee Related JP4013519B2 (ja) 2001-10-18 2001-10-18 転がり軸受

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4013519B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008523250A (ja) * 2004-12-09 2008-07-03 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション 高強度高靭性合金を熱化学処理する方法および工程
WO2013015291A1 (ja) * 2011-07-27 2013-01-31 日本精工株式会社 ハードディスクスイングアーム用転がり軸受

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008523250A (ja) * 2004-12-09 2008-07-03 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション 高強度高靭性合金を熱化学処理する方法および工程
WO2013015291A1 (ja) * 2011-07-27 2013-01-31 日本精工株式会社 ハードディスクスイングアーム用転がり軸受
WO2013014954A1 (ja) * 2011-07-27 2013-01-31 日本精工株式会社 ハードディスクアクチュエータ用転がり軸受

Also Published As

Publication number Publication date
JP4013519B2 (ja) 2007-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001074053A (ja) 転がり軸受
JP4423754B2 (ja) 転動軸の製造方法
US6422756B1 (en) Rolling bearing apparatus
US6440233B2 (en) Rolling bearing
JPH07103241A (ja) 玉軸受
JP2002364648A (ja) 転がり軸受
JP2004052997A (ja) 転動装置及びその製造方法
WO2001018273A1 (fr) Roulement a rouleaux
JP2008274353A (ja) 転がり軸受
JP4013519B2 (ja) 転がり軸受
JP3391345B2 (ja) 転がり軸受
JP2007186760A (ja) 転がり軸受用軌道輪の製造方法及び転がり軸受
JP3519548B2 (ja) 転がり軸受およびその製造方法
JP2001289251A (ja) 転がり軸受及びその製造方法
JP3548918B2 (ja) 転がり軸受
JPH1068419A (ja) 転がり軸受
JP2000199524A (ja) 転動装置
JP2000248954A (ja) ターボチャージャのロータ支持装置
JP2000240665A (ja) 玉軸受
JP2001323932A (ja) 転がり支持装置
JP2002349581A (ja) 転動装置
JP2001295847A (ja) 転動装置
JP2002013538A (ja) 転がり軸受
JP2007177288A (ja) 転がり支持装置及びその転動部材の製造方法
JP2001020037A (ja) 転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070417

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070612

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070903

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120921

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120921

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130921

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees