JP2007056912A

JP2007056912A - 小径転がり軸受

Info

Publication number: JP2007056912A
Application number: JP2005240318A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sakagami; 賢太郎坂上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】耐フレッチング摩耗性に優れた小径転がり軸受を提供する。
【解決手段】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、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪と内輪との間の空間内に潤滑油組成物を封入した小径転がり軸受において、前記潤滑油組成物の４０℃での基油動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓであるとともに、
前記小径転がり軸受の内外輪軌道面、及び転動体表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１０μｍ以下であることを特徴とする小径転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油組成物を封入した小径転がり軸受に関し、特に耐フレッチング摩耗性に優れた小径転がり軸受に関する。

コンピュータ等のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やフレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ）、ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）等の磁気記憶装置、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の印刷機器、コンパクトディスクドライブ（ＣＤＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ等、といった情報機器に用いられるような小径転がり軸受に注目されている問題として、情報機器の搬入や搬出、又は情報機器の携帯の際に生じる５〜３００ヘルツ程度の低周波数の振動により、軸受内の転動体と内外輪のレース面が損傷を受け劣化するフレッチング摩耗という現象が特に問題となっている。フレッチング摩耗が生じると軸受の音響特性が悪くなってしまうだけでなく、情報機器自体にも悪影響を及ぼすこともあることが分かっている。
そのためフレッチング摩耗の対策としてこれまで様々な対策がとられている。例えば、グリース組成物中の基油動粘度を限定することによって耐フレッチング性を向上させる発明が提示されている（特許文献１、２）。

特開２００４−３５２８５８号公報特開２００２−１８００７７号公報

しかしながら、上記対策によって幾分改善の余地はみられるものの、情報機器に用いられるような小径転がり軸受において、フレッチング摩耗の発生を抑制するには不十分である。
そこで本発明は、より耐フレッチング摩耗性に優れた小径転がり軸受を提供することを目的とする。

すなわち、本発明における小径転がり軸受は、次のような構成からなる。
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、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪と内輪との間の空間内に潤滑油組成物を封入した小径転がり軸受において、前記潤滑油組成物の４０℃での基油動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓであるとともに、
前記小径転がり軸受の内外輪軌道面、及び転動体表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１０μｍ以下であることを特徴とする小径転がり軸受。

本発明における小径転がり軸受は、耐フレッチング摩耗性に優れ、軸受の音響長寿命化も図ることができる。

以下に本発明の小径転がり軸受について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の小径転がり軸受は、その構成自体は制限されるものではなく、例えば図１に断面図として示す玉軸受１０を挙げることができる。この玉軸受１０は、内輪軌道６を有する内輪１と、外輪軌道７を有する外輪２との間に、保持器４を介して転動体３を転動自在に保持し、内輪１と外輪２と転動体３とで形成される空隙部Ｓ内に潤滑油組成物（図示せず）を封入するための潤滑油組成物封入部材５を備えて構成されている。

本発明の小径転がり軸受において、内輪軌道面、外輪軌道面、及び転動体表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．０１０μｍ以下、好ましくは０．００８μｍ以下である。

そして封入される潤滑油組成物の基油動粘度は、４０℃において２０〜２００ｍｍ^２／ｓである。基油動粘度が上記範囲外であると、焼付き寿命の低下や油膜厚さの観点から好ましくない。

基油動粘度と算術平均粗さの最適化にあたり、表面のぬれ性の観点からも明できる。試験結果により、基油動粘度はぬれ性（接触角）と相関性にあることが分かっている。本発明の基油動粘度範囲である潤滑油組成物を本発明の算術平均粗さである軸受鋼上に滴下した場合、接触角が小さい、つまりぬれ性が高いことが分かった。すなわちフレッチング摩耗を抑えるにはぬれ性の高い潤滑油組成物を使用することが良いとも考えられる。また、転動部材表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が変化すると、表面のエネルギー状態が変化するため、ぬれ性に変化が生じる。したがってフレッチング抑制に最適な基油動粘度の範囲も変わることになる。

潤滑油組成物としては、４０℃での基油動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓであれば各種のものが使用できる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、エステル油、エーテル油、ポリグリコール油、シリコン油、合成炭化水素油、フルオロシリコーン油、フッ素油等である。

さらに本発明の所望の目的を達成できれば、酸化防止剤、防錆剤といった各種添加剤を添加しても構わない。使用条件上、防錆剤の使用が好ましく、スルホン酸塩、ナフテン酸塩等の有機酸の金属塩が好適に使用できる。特にアルカリ金属やアルカリ土類金属の塩が好適に使用できる。具体的には、バリウムスルホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート、ナフテン酸亜鉛等である。

上述の特徴を有した本発明に係る小径転がり軸受は、小型モータ等に組み込まれるような、外輪の外径が５２ｍｍ以下、特に２２ｍｍ以下の転がり軸受として好適に用いることができる。

（実施例１〜４、比較例１〜４）
表１に示す８種類の油を用意し、２種類の全振幅によるフレッチング試験を行った。詳細な試験条件は以下に示す。また、表１には接触角も記載した。接触角の測定はジャスコインターナショナル製ＦＴＡ−２００を使用した。なお、接触角の値は鏡面仕上げ（算術平均粗さ０．００６μｍ）したスラスト片に潤滑油組成物を添加し、１０秒後の値を採用した（測定値は測定３回の平均値）。

（フレッチング試験）
外部加振方式のフレッチング試験機を用いて、以下の条件でフレッチング試験を行い、短径の最大幅（研削面が消えている部分を境界として）で評価し、表１に記載した。
試験条件
玉軸受：呼び番号６９５（日本精工製：内径φ５ｍｍ、外径φ１３ｍｍ、幅４ｍｍ）
周波数：１５０、７５Ｈｚ
時間：３０、６０分（２通り）
アキシャル荷重：１４．７Ｎ
内輪と玉の揺動全振幅：２０μｍ（時間３０分）、４０μｍ（時間６０分）
潤滑条件：潤滑油組成物（５μｌ封入）、外輪揺動
玉及び内外輪の算術平均粗さ：０．００６μｍ
また、表１に基づいて、基油と短径幅の関係を図２に、基油と接触角の関係を図３に示した。

図２より、潤滑油組成物の基油動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓである場合が最も短径幅が小さくなる、つまりフレッチング摩耗痕が小さくなることが分かる。また、図３より、基油動粘度と接触角が極小値をもつような相関性があることがわかる。つまり、基油動粘度は油のぬれ性を変化させ、ぬれ性がよいほど油の補修性が向上すると考えられる。そのためフレッチング摩耗に効果的であると考えられる。

以上より、本発明の小径転がり軸受は非常に耐フレッチング摩耗性に優れていることが分かる。また、その理由はぬれ性の面からも説明が可能である。

本発明の小径転がり軸受の一例（玉軸受）を示す断面図である。４０℃における基油動粘度と軸受の短径幅との相関を示すグラフである。４０℃における基油動粘度と接触角との相関を示すグラフである。

符号の説明

１内輪
２外輪
３転動体
４保持器
５潤滑油組成物封入部材
６内輪軌道
７外輪軌道
１０玉軸受
Ｓ空隙部

Claims

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、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪と内輪との間の空間内に潤滑油組成物を封入した小径転がり軸受において、前記潤滑油組成物の４０℃での基油動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓであるとともに、
前記小径転がり軸受の内外輪軌道面、及び転動体表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１０μｍ以下であることを特徴とする小径転がり軸受。