JPH10227313A

JPH10227313A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH10227313A
Application number: JP9263869A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tanaka; 克彦田中; Ikunori Sakatani; 郁紀坂谷; Manabu Ohori; 学大堀; Kenji Yamamura; 賢二山村; Susumu Tanaka; 進田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】低トルク化並びにトルク変動の低減と、耐久
性の確保とを両立させる。【解決手段】転動体９の転動面１２と軌道輪の軌道面
１３とのうち、何れかの面に多数の窪み１５、１５を形
成する。これら各窪み１５、１５の直径は、上記両面１
２、１３同士の接触部分である楕円形部分１４の短径よ
りも小さくする。又、この楕円形部分１４に、必ず１個
以上の窪み１５、１５が存在する様に、これら各窪み１
５、１５の密度を規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る転がり軸受
は、例えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）、フ
レキシブルディスクドライブ装置（ＦＤＤ）等の磁気デ
ィスクドライブ装置に組み込むスイングアームの様に、
高速で微小変位する部材を支持する為に使用する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の記憶装置として使用す
るＨＤＤは、例えば特開平７−１１１０５３号公報に記
載されている様に、図３に示す様な構造を有する。ＨＤ
Ｄの使用時にハードディスク１は、ダイレクトドライブ
型の電動モータにより高速で回転する。又、先端部にヘ
ッド２を設けたスイングアーム３の基端部は、例えば図
４に示す様な転がり軸受４により、支持軸に対し揺動変
位自在に支持している。この支持軸は、上記ハードディ
スク１の回転軸と平行である。従って上記ヘッド２は、
上記スイングアーム３の揺動に伴って、上記ハードディ
スク１の表面に近接した状態のまま、この表面を倣う様
に移動しつつ、信号の読み取り並びに書き込みを行な
う。上述の様な、読み取り並びに書き込みの為の移動
は、記憶装置の運転時に、高速で且つ細かく行なう。

【０００３】上記スイングアーム３の基端部を支持する
為の転がり軸受４は、内周面に外輪軌道５を有する外輪
６と、外周面に内輪軌道７を有する内輪８と、これら外
輪軌道５と内輪軌道７との間に転動自在に設けられた複
数の転動体９、９とを備える。これら各転動体９、９
は、全体を円環状に形成した保持器１０により、円周方
向に亙って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６の両端部内周面にはシール
ド板１１、１１の外周縁部を係止すると共に、これら各
シールド板１１、１１の内周縁を上記内輪８の両端部外
周面に近接させて、上記各転動体９、９を設置した空間
部分の内外を仕切っている。

【０００４】ところで、近年、ＨＤＤ等の記憶装置の高
密度化が進み、ハードディスク１やフレキシブルディス
クに信号を記録するトラックの幅が益々狭くなってい
る。又、磁気記録の読み取り並びに書き込みの高速化も
図られている。そして、この様に極端に幅が狭くなって
いるトラックを、上記ヘッド２により忠実に、しかも高
速でトレースする必要上、上記スイングアーム３の揺動
変位に伴う位置決め精度並びに揺動速度の向上が求めら
れている。そして、この様な要求に応じるべく、上記転
がり軸受４として、回転に要するトルクが小さく、トル
クスパイク（急激なトルク変動）の様なトルク変動を生
じないものが求められている。更に、前記ハードディス
ク１とヘッダ２との間の隙間（スペーシング）がより小
さくなる事に伴い、より蒸発や飛散が少ない潤滑剤や潤
滑方法により、転がり軸受４を潤滑する必要が生じてい
る。この為に、上記転がり軸受４に付着させるグリース
の量を極端に少なくして、上記低トルク化とトルク変動
の低減とを図る事が考えられている。

【０００５】上述の様に、ＨＤＤ等に組み込む転がり軸
受４は、高面圧下で繰り返し剪断応力を受けると言っ
た、厳しい使われ方をする。この為、上述の様なＨＤＤ
等に使用する転がり軸受４は、上記剪断応力に耐えて必
要とする転がり疲労寿命を確保する為に、高炭素クロム
軸受鋼（ＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２）やマルテンサイト系ステ
ンレス鋼に焼入・焼戻しを施して、硬度をＨＲＣ５８〜
６４に高めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、単に転がり
軸受４に付着させるグリース等の潤滑剤の量を極端に少
なくすると、この転がり軸受４、並びにこの転がり軸受
４を組み込んだ記憶装置の耐久性が低下する。即ち、外
輪軌道５及び内輪軌道７と転動体９、９の転動面との接
触部に十分な潤滑剤を介在させないまま、上記記憶装置
を長期間に亙って使用すると、上記接触部に存在する潤
滑剤が枯渇する。そして、この状態のまま外輪６と内輪
８とを高速で往復揺動回転させ続けると、上記接触部に
フレッチングに伴う損傷が発生し易くなる。そして、こ
の様な損傷が発生すると、上記転がり軸受４の揺動変位
に伴って振動が発生し、ハードディスク１に対するヘッ
ド２の位置決めを正確に行なえなくなって、上記記憶装
置としての機能が損なわれる。

【０００７】即ち、図５〜６に模式的に示す様に、各転
動体９の転動面１２と、外輪軌道５又は内輪軌道７であ
る軌道面１３との接触部は、これら転動面１２及び軌道
面１３部分の弾性変形に基づいて、接触楕円と呼ばれる
楕円形部分１４で接触する。この楕円形部分１４に潤滑
剤の膜が存在すれば上記フレッチング等の損傷は発生し
にくい。これに対して、この楕円形部分１４に潤滑剤の
膜が存在しないと、上記接触部の接触状態が金属接触と
なり、上記損傷が発生し易くなる。特に、スイングアー
ム３を微小揺動させるべく、上記転動面１２と軌道面１
３とを極く僅かだけ変位させた場合、別の部分に付着し
た潤滑剤が上記楕円形部分１４に供給される事なく、こ
の楕円形部分１４が擦れ合う事になって、上記フレッチ
ングに伴う損傷が発生し易くなる。

【０００８】従来の転がり軸受の場合には、転動面１２
及び軌道面１３部分に潤滑剤を確保する為の考慮を特に
してはいなかった。この為、転がり軸受４に付着させる
潤滑剤の量を極端に少なくすると、上述の様に耐久性が
低下する事が避けられなかった。尚、転動面及び軌道面
部分に潤滑剤を確保する方法として、特開平５−２４０
２５４号公報に記載された発明の様に、微小ピットを上
記転動面又は軌道面に規則的に配列して設ける方法が知
られている。しかしながら、この公報に記載された発明
の場合は、微小ピットを規則的に配列する必要がある
為、製造方法が限定され、数値制御した電解加工等の方
法により、１個１個微小ピットを加工する以外に方法が
なく、加工時間を要し、低コスト化が困難であった。
又、微小ピットを規則的に配列している為、微小ピット
の配列方向によっては、転動体と軌道面との接触部で、
ミクロ的には微小ピットを通過しない領域が生じる。そ
して、その部分の潤滑が枯渇し、ミクロな金属接触が生
じるという問題点がある。本発明の転がり軸受は、この
様な事情に鑑みて、低トルク化とトルク変動の低減とを
図るべく、潤滑剤の量を極端に少なくした場合でも、外
輪軌道５及び内輪軌道７と転動体９、９の転動面との接
触部に存在する潤滑剤が枯渇する事を防止し、転がり軸
受４の耐久性を低コストで確保できる様に考えたもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受は、
従来から広く知られている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、上記外輪軌道と内輪軌道と上記各転
動体の転動面とのうちの少なくとも１個の面に小さな窪
みを不規則に多数形成している。そして、これら各窪み
の直径は、転がり軸受の使用時に上記各転動体の転動面
と相手軌道面との当接部に想定される接触楕円の短径よ
りも小さくしている。又、上記各窪みの密度は、転がり
軸受の運転に伴って移動する接触楕円内に、常に少なく
とも１個の窪みを存在させるべく規制している。この為
に好ましくは、上記外輪と内輪とのうちの少なくとも一
方を、金属粉末射出成型法により造った材料により構成
する。

【００１０】

【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、転がり軸受に付着させる潤滑剤の量を極端に少
なくし、しかも転動面と外輪軌道及び内輪軌道との接触
部を微小変位させた場合でも、不規則に配設した多数の
窪みの内部に溜った潤滑剤が、上記接触部に供給され
る。従って、この接触部で潤滑剤の枯渇に基づく金属接
触が発生しにくくなる。この結果、回転に要するトルク
が小さく、しかもトルク変動を生じない転がり軸受を実
現すべく、転がり軸受に付着させる潤滑剤の量を極端に
少なくした場合でも、フレッチングに基づく損傷を防止
して、耐久性向上を図れる。又、多数の窪みを不規則に
配設している為、転動体と軌道面との接触部は、必ずこ
の窪み部分を通過する事になり、潤滑剤の枯渇に基づく
金属接触が発生しにくくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の転がり軸受
の実施の形態の１例を示す模式図である。尚、本発明の
転がり軸受の基本構成自体は、例えば前述の図４に示し
た従来の転がり軸受と同様であるから、重複する説明を
省略する。転がり軸受４（図４）を構成する各転動体９
の転動面１２と、外輪軌道５又は内輪軌道７である軌道
面１３との接触部は、これら転動面１２及び軌道面１３
部分の弾性変形に基づいて、接触楕円と呼ばれる楕円形
部分１４で接触する。本発明の転がり軸受の場合には、
この楕円形部分１４に潤滑剤の膜を存在させてフレッチ
ング等の損傷の発生を防止すべく、上記軌道面１３に、
小さな窪み１５、１５を、不規則に多数形成している。

【００１２】これら各窪み１５、１５の直径Ｒ₁₅は、転
がり軸受４の使用時に上記転動面１２と軌道面１３との
当接部に想定される接触楕円である楕円形部分１４の短
径ｄ₁₄よりも小さく（Ｒ₁₅＜ｄ₁₄）している。又、上記
各窪み１５、１５の密度は、転がり軸受４の運転に伴っ
て移動する接触楕円である、上記楕円形部分１４内に、
常に少なくとも１個（図示の例では３個）の窪み１５、
１５を存在させるべく規制している。但し、上記楕円形
部分１４内に存在する窪み１５、１５の開口部の面積の
合計が、上記楕円形部分１４の面積の２／３以下、好ま
しくは１／２以下に収まる様に、上記各窪み１５、１５
の直径Ｒ₁₅と密度とを規制する。

【００１３】この様に、上記各窪み１５、１５の直径Ｒ
₁₅と密度との上限を規制するのは、上記楕円形部分１４
での接触面圧が過大になる事を防止する為である。即
ち、上記直径Ｒ₁₅が上記短径ｄ₁₄以上（Ｒ₁₅≧ｄ₁₄）に
なると、上記各窪み１５、１５の開口縁部に大きなエッ
ヂロードが加わり、当該部分で金属接触が発生して、フ
レッチング等の損傷が発生し易くなる。又、上記各窪み
１５、１５の密度が高くなり過ぎて、上記楕円形部分１
４内に存在する窪み１５、１５の開口部の面積の合計が
大きくなり過ぎると、残りの部分（窪み１５、１５から
外れた部分）で、前記転動面１２と軌道面１３との当接
圧が過大になり、上記楕円形部分１４で油膜切れが発生
し易くなる。油膜切れが発生すると、やはりフレッチン
グ等の損傷が発生し易くなる。

【００１４】又、上記各窪み１５、１５の形状は特に限
定するものではないが、図示の例では球状凹部としてい
る。この様な球状凹部である窪み１５、１５の大きさと
しては、例えば上記楕円形部分１４の短径ｄ₁₄が１６μ
ｍ、同じく長径Ｄ₁₄が５９μｍの場合で、直径が５μ
ｍ、深さが２μｍ程度が適当である。この様に窪み１
５、１５の深さを直径よりも小さくするのは、各部材
６、８、９、１０（図４）を組み合わせて転がり軸受４
を構成した後、洗浄する際に、上記各窪み１５、１５内
に入り込んだ異物の洗い流しを容易に行なえる様にする
為である。尚、窪み１５、１５の形状は、球状凹部の
他、四角錐状凹部、円錐状凹部等でも良い。何れにして
もこの様な窪み１５、１５は、転造等の機械加工、レー
ザ加工、エッチング加工等により、平滑な転動面１２又
は軌道面１３を形成した後に加工できる。或は、転動面
１２又は軌道面１３を有する部材（転動体９又は外輪６
或は内輪８）を構成する材料の溶解時や熱処理時等に、
この材料中に空孔を形成した後、研削加工時に上記窪み
１５、１５を形成する事もできる。具体例としては、粉
末金属と熱可塑性樹脂との混合材料を射出成形し、その
後に加熱処理して樹脂成分を除去すると共に粉末金属を
焼結させる（金属粉末射出成型法）。この様にして製作
した金属材料中には、微小な空孔が数％の割合で残り、
その後の旋削加工や研削加工で空孔が表面に現われるの
で、微小な窪みを自動的に形成する事ができる。更に
は、平滑な転動面又は軌道面を形成した後、その面にサ
ンドブラスト又はショットピーニング等で微小な凹凸を
形成し、その後、凸部分を研削や超仕上げ加工等で除去
して凹部のみを残す事により、窪みを形成しても良い。

【００１５】但し、何れの場合でも、上記各窪み１５、
１５は、互いに独立した状態で、上記転動面１２又は軌
道面１３に設ける。即ち、隣り合う窪み１５、１５同士
が、転動面１２又は軌道面１３に存在する溝や内部に存
在する空隙等により互いに連通しない様にしている。こ
の様に構成する理由は、上記楕円形部分１４内に存在
し、上記転動面１２と軌道面１３との押し付け合いに基
づいて容積が減少した窪み１５、１５内に存在するグリ
ース等の潤滑剤を、上記楕円形部分１４外に存在する窪
み１５、１５に流失させる事なく、上記転動面１２と軌
道面１３との接触部に滲み出させる為である。

【００１６】上述の様に構成される本発明の転がり軸受
の場合には、転がり軸受４に付着させる潤滑剤の量を極
端に少なくし、しかも転動面１２と軌道面１３との接触
部に存在する楕円形部分１４を微小変位させた場合で
も、上記多数の窪み１５、１５の内部に溜った潤滑剤
が、上記接触部に供給される。即ち、上記転動面１２と
軌道面１３との相対変位時には、上記楕円形部分１４内
に存在する窪み１５、１５の容積が、上記転動面１２と
軌道面１３との押し付け合いに基づいて減少する。そし
て、この様に容積が減少した窪み１５、１５内に存在す
る潤滑剤が、上記転動面１２と軌道面１３との接触部に
滲み出す。従って、この接触部で潤滑剤の枯渇に基づく
金属接触が発生しにくくなる。この結果、回転に要する
トルクが小さく、しかもトルク変動を生じない転がり軸
受を実現すべく、転がり軸受に付着させる潤滑剤の量を
極端に少なくした場合でも、上記接触部でのスピン摩擦
や差動滑り摩擦を低減し、フレッチングに基づく損傷を
防止して、耐久性向上を図れる。

【００１７】尚、本発明の転がり軸受の転動面１２及び
軌道面１３に付着させる潤滑剤の種類並びに付着させる
方法は特に問わない。但し、本発明と、特開昭６４−４
６０１１号公報に記載されている様な、微量の潤滑油塗
布方法であるオイルプレーティングとを組み合わせる
と、ＨＤＤのスイングアーム３（図３）を支承するのに
好適な転がり軸受４を得られる。即ち、ディッピング
（浸漬）等により上記軌道面１３に予め潤滑油を薄く塗
布すると共に、この潤滑油の一部を上記各窪み１５、１
５に溜めておくと、この潤滑油を上記転動面１２と軌道
面１３との接触部に効率良く滲み出させて、より優れた
低トルク化と耐久性向上効果とを得られる。しかも、グ
リースを塗布した場合の様に、転がり軸受４の使用開始
初期段階に、余分なグリースが周囲に飛散する事もない
ので、ＨＤＤのハードディスク１とヘッド２との間に油
等が付着する可能性も低く抑えて、ＨＤＤの誤動作の可
能性を低くできる。

【００１８】又、本発明を実施するのに、上記各窪み１
５、１５を軌道面１３側に設ける場合には、外輪軌道５
と内輪軌道７との両方に設ける事が好ましいが、少なく
とも一方に設ければ、必要最小限の効果を得られる。
又、転動面１２側に窪み１５、１５を設けた場合には、
軌道面１３側には窪み１５、１５を設ける必要はない。
更に、本発明は、ＨＤＤのスイングアーム３を支持する
ミニアチュア玉軸受の様に、小型の玉軸受に実施した場
合に特に顕著な効果を得られる。但し、より大きな玉軸
受や、ころ軸受、更にはラジアル転がり軸受だけでなく
スラスト転がり軸受に実施した場合でも、低トルク化と
耐久性向上効果とを両立させる事が可能になる。

【００１９】次に、本発明を実施する際に好適な、前記
金属粉末射出成型法に就いて詳述する。金属粉末射出成
型法は、金属粉末と、バインダーと呼ばれる合成樹脂と
を混合したものを射出成型し、合成樹脂を蒸発させた後
に焼結を行なうものである。この様な金属粉末射出成型
法によれば、溶製材により造られた素材に比べても、機
械的性質を殆ど低下させる事なく、微細且つ互いに独立
した空孔を有する材料を得る事ができる。この微細且つ
互いに独立した空孔が、表面では微細且つ互いに独立し
た窪みとなり、この窪みに潤滑剤を保持して、転動面と
軌道面との接触部から潤滑剤が枯渇する事を防止し、フ
レッチング損傷を抑制する事ができる。この窪みの大き
さは、接触応力の集中による変形や表面剥離を考慮する
と、平均直径で１０μｍ以下である事が望ましい。一
方、通常の粉末焼結材料は、加圧成型する際の成型性を
確保する為に粒径が数十〜数百μｍの金属粉末を用いる
為、焼結後に１０μｍを遥かに越える空孔が存在する。
これに対して、金属粉末射出成型法に於いては、粒径が
十数μｍ程度の微細な金属粉末を用いる事ができる為、
焼結材の高密度化及び空孔の微細化を促進する事ができ
て、焼結後の空孔の平均直径を１０μｍ以下にする事が
可能である。尚、上記金属粉末射出成型法を本発明の実
施に使用する場合に好ましくは、上記平均直径を５μｍ
以下とする。そして、前記転動面１２と軌道面１３との
当接部に想定される接触楕円である楕円形部分１４内
に、必ず１個以上の窪みが存在する様にする。

【００２０】又、上述の様な金属粉末射出成型法は、成
型性に優れる為、転がり軸受の軌道輪の製造工程を削減
する事ができる。即ち、従来から一般的に実施されてい
た極小転がり軸受の軌道輪の製造方法では、素材の切
断、孔あけ、内径研削、外径研削、面取り、溝加工等の
前工程を経てから熱処理、仕上げ研削等の後工程に続
く、複雑な工程が必要である。これに対して、上述の様
な金属粉末射出成型法を用いれば、上述した各工程のう
ち、素材の切断、孔あけ、内径研削、外径研削、面取り
等の各工程が不要となり、素材に溝加工を施すだけで、
前工程を終える事も可能になる。特に、極小転がり軸受
の場合には、製造工程の削減によるコストダウンの効果
が大きく、金属粉末射出成型法を用いる事によって材料
費が上昇しても、工程を大幅に削減する事により、全体
としては、軌道輪を製造する場合に於けるコスト上昇を
抑える事ができる。

【００２１】尚、上述の様な金属射出成型法を本発明の
実施に利用する場合に於ける原料粉末材料としては、Ｓ
ＵＪ２材でも、上述した各効果を得る事ができる。但
し、金属粉末射出成型法を用いた場合、素材のコストに
占める原料粉末のコストが小さい為、より好ましい材料
を、あまりコストを考慮する事なく、選択使用できる。
例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ材は、耐摩耗性に優れる為従来
から使用されているが、ＳＵＪ２材に比べて高価な為、
一般的な製造方法では、ＳＵＪ２材製の軌道輪を有する
転がり軸受に比べて相当に高価になる。これに対して、
上記金属射出成型方法によれば、ＳＵＳ４４０Ｃ材を用
いても、ＳＵＪ２材を用いる場合と比較して殆どコスト
上昇がない。しかも、ＳＵＳ４４０Ｃ材を用いた場合に
は、原料粉末として粒径が十数μｍ程度の微細な金属粉
末を用いる為、溶製材のＳＵＳ４４０Ｃ材と比較した場
合に、炭化物の微細化効果も得られる。

【００２２】更に、原料粉末として、上記ＳＵＳ４４０
Ｃ材よりも更に優れた耐摩耗性を有する、ＳＫＨ５７材
等の高速度鋼を用いる事もできる。この様に、非常に高
硬度で材料自身の耐摩耗性が優れた高速度鋼を使用すれ
ば、繰り返し応力の負荷による塑性変形も抑制される
為、より優れた性能を有する転がり軸受を実現できる。
尚、上述の様な高速度鋼は、非常に優れた耐摩耗性を有
する反面、被削性や塑性加工性が非常に悪く、溶製材に
よる軌道輪の製造は困難である。この為従来は、高速度
鋼製の軌道輪を有する転がり軸受は、極めて特殊な用途
にしか用いられていない。これに対して、前述の様な金
属粉末射出成型法を用いて軌道輪を構成すれば、溝加工
及び仕上げ研削加工と言った、僅かな加工で軌道輪を製
造できる為、大量生産が可能である。尚、金属粉末射出
成型法により造った素材は、溶製材製の素材よりも炭化
物が微細で加工性が改善される事も、大量生産を可能に
する要因となる。又、高速度鋼の溶製材は、素材に粗大
な共晶炭化物が存在する為、この炭化物を溶解して微細
化する為に、通常１２００℃以上の高温で焼入れを行な
う。この為、焼入れのままでは残留オーステナイト量が
非常に高くなる。残留オーステナイト量が高すぎると、
寸法変化を起こしたり、必要な硬さが得られない為、高
速度鋼の溶製材により軌道輪を造る場合には、残留オー
ステナイトを分解し、二次硬化させる為に、５４０℃以
上の温度で焼戻しを行なう必要がある。これに対して、
金属粉末射出成型法により造った素材の場合には、炭化
物が十分微細化できる為、１２００℃未満の温度で焼入
れを行なえる。そして、焼入れ温度の低下に基づき、焼
入れ後の残留オーステナイト量を低く抑えられる。この
為、焼戻しを３００℃以下の温度で行なっても必要な硬
さを得られ、残留オーステナイト量を充分低く抑える事
もできる。この結果、軌道輪を造る場合に要する熱処理
コストを、ＳＵＳ４４０Ｃ材により軌道輪を造った場合
と同等にする事もできる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の効果を確認する為に行なった
実験の結果に就いて説明する。実験では、金属射出成型
法により造った外輪６及び内輪８を有する転がり軸受４
とＳＵＪ２材の溶製材により造った外輪６及び内輪８を
有する転がり軸受４とのトルク変動を測定した。本発明
の実施に使用した金属粉末の組成を表１に、トルク変動
の測定結果を表２に、それぞれ表している。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１に示したＡ〜Ｃの３種類の金属材料の
うち、ＡはＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２に、ＢはＳＵＳ４４０Ｃ
に、ＣはＳＫＨ５７に、それぞれ相当する。本発明に属
するこれらＡ〜Ｃ各成分の材料に就いては、それぞれガ
スアトマイズ法により合金粉末を作製し、粒径が２０μ
ｍ以下の粉末を用い、金属粉末射出成型法により、試験
に用いる軸受の内輪及び外輪の粗形状に加工して素材と
した。次いで、この素材に溝加工を施してから熱処理を
行ない、更に仕上げ研削を行なって試験片とした。各試
験片の熱処理条件を、以下に示す。尚、上記表１のＣ材
に就いては、熱処理を２種類の条件で行なった。これら
を、上記表２に試験片Ｎｏ．１〜４として記載した。Ａ材焼入：８４０〜８６０℃ 焼戻し：１６０〜２２０℃ Ｂ材焼入：１０３０〜１０５０℃ サブゼロ： −４０〜−８０℃ 焼戻し：４４０〜４５０℃ Ｃ材熱処理１焼入：１２００〜１２５０℃ 焼戻し：５４０〜５６０℃ 熱処理２焼入：１０５０〜１１００℃ 焼戻し：１８０〜２５０℃

【００２７】尚、比較例として、ＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２材
の溶製材に、上記Ａ材と同条件で熱処理した試験片を作
製し、これを、上記表２に試験片Ｎｏ．５として記載し
た。又、熱処理後に於ける上記各試験片１〜５の硬さと
残留オーステナイト量とを、上記表２に記載した。又、
各試験片１〜４の軌道面部分を仕上げ研削した後、各軌
道面の表面を倍率１０００倍の金属顕微鏡により観察し
た。この観察は、上記各試験片１〜４のそれぞれに就い
て４０視野観察を行ない、各視野に於ける最大のピット
の平均径を求め、表２に記載した。

【００２８】更に、上記各試験片１〜５と、ＪＩＳ鋼種
ＳＵＪ２製の転動体９、９（玉）とを組み合わせて転が
り軸受４（玉軸受）を構成し、この転がり軸受４をフレ
ッチング耐久試験に供した。このフレッチング耐久試験
は下記に示す条件で行ない、試験前後のトルク変動幅を
測定した。その結果を前記表２に記載した。フレッチング耐久試験条件試験軸受：６９５（内径＝５mm、外径１３mm、幅
４mm）潤滑：鉱油系グリース荷重：９８Ｎ揺動角：８° サイクル数：１０００万回

【００２９】上述の条件で行なったフレッチング耐久試
験の結果から明らかな通り、本発明によれば、試験後に
於ける転がり軸受のトルク変動幅を従来例の半分以下に
抑える事ができる。この事から、本発明は、優れた耐フ
レッチング性を有する転がり軸受の実現が可能である事
が分かる。又、金属射出成型法により軌道面に窪みを形
成すると、この窪みの平均径を１０μｍ以下にできる事
も分る。更に、上記窪みの平均径を１０μｍ以下にし、
残留オーステナイト量を６容量％以下に抑えると、非常
に優れた耐フレッチング性を確保できる事も分る。尚、
上記表２から明らかな様に、上記金属粉末射出成型法
は、上記窪みの平均径を７μｍ以下に成型する事を可能
にしており、７μｍ以下にする事で、良好なトルク変動
特性を得られる。

【００３０】次に、窪みの平均径が転がり軸受のトルク
変動に及ぼす影響を調べる為に行なった実験の結果に就
いて説明する。この実験では、前記表１に記載した、Ａ
なる成分を有する金属材料で大きさ（粒径）が異なる
（但し粒径が２０μｍ以下の）粉末を用い、射出成形及
び焼結条件を変える事により、窪みの平均径が異なる内
輪及び外輪を作製し、前述と同じ条件でフレッチング試
験を行なった。その結果を図７に示す。この図７は、最
大窪みの平均径ｄ（＝図２のＲ₁₄）を接触楕円の短径ａ
（＝図２のｄ₁₄）で割った値（ｄ／ａ値）を横軸に、ト
ルク変動幅を縦軸に、それぞれ表している。この図７か
ら明らかな通り、ｄ／ａ値が０．１〜１の間では、従来
例である窪みが無い場合と比較してトルク変動幅を約１
／２と低く抑えられるが、ｄ／ａ値が１を越える、即
ち、最大窪みの平均径ｄが接触楕円の短径ａを越えると
窪みの効果を十分に得られなくなる事が分かる。反対
に、上記ｄ／ａ値が０．１未満の場合には、窪みが存在
しない領域に近付いて、潤滑油の残留効果が少なく、ト
ルク変動幅が大きくなる。又、上記窪みを得る為に使用
する粉末の大きさや製造条件を変える事により、軸受の
使用条件に合わせて窪みの平均径を調整し、従来よりも
トルク変動が小さい軸受を供給可能である事も分かっ
た。即ち、最大窪みの平均径は、前記表２に示す様に、
本願発明では７μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とする
が、金属粉末射出成形法によってこの窪みの平均径を得
る為の粉末径Ｄは、一例として上記平均系の３〜４倍
｛（３〜４）ｄ｝を目安に選び、製造条件（例えば温
度）との関係で、所望のｄが得られる様調整すれば良
い。

【００３１】

【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、低トルク化並びにトルク変動
の低減と耐久性の確保とを両立させる事ができる。この
結果、ＨＤＤ等、転がり軸受を組み込んだ各種機器の性
能向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を模式的に示す、転
がり軸受の部分拡大断面図。

【図２】転動体を除いて図１の上方から見た図。

【図３】本発明の対象となる転がり軸受により支承する
スイングアームを組み込んだＨＤＤの１例を、カバーを
外した状態で示す斜視図。

【図４】本発明の対象となる転がり軸受の拡大断面図。

【図５】従来の転がり軸受の１例を模式的に示す、部分
拡大断面図。

【図６】転動体を除いて図５の上方から見た図。

【図７】最大窪みの平均径と接触楕円の短径との比がト
ルク変動幅に及ぼす影響を示す線図。

【符号の説明】

１ハードディスク２ヘッド３スイングアーム４転がり軸受５外輪軌道６外輪７内輪軌道８内輪９転動体１０保持器１１シールド板１２転動面１３軌道面１４楕円形部分１５窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山村賢二神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者田中進神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内

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た
転がり軸受に於いて、上記外輪軌道と内輪軌道と上記各
転動体の転動面とのうちの少なくとも１個の面に小さな
窪みを不規則に多数形成しており、これら各窪みの直径
は、転がり軸受の使用時に上記各転動体の転動面と相手
軌道面との当接部に想定される接触楕円の短径よりも小
さく、上記各窪みの密度は、転がり軸受の運転に伴って
移動する接触楕円内に、常に少なくとも１個の窪みを存
在させるべく規制している事を特徴とする転がり軸受。