JP3613535B2 - Rolling bearings for rotating parts of computer peripherals - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、より詳しくはコンピュータ周辺機器の回転部に用いられる転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】
従来の転がり軸受を構成する内輪、外輪および転動体は通常単一の素材で構成され、その素材には高炭素クロム軸受鋼やSUS440C級のマルテンサイト系ステンレス鋼が使用されており、耐蝕性が要求される転がり軸受の素材にはステンレス鋼が用いられている。
【0003】
ステンレス鋼は耐蝕性が良好ではあるが、ステンレス鋼の鋼材中には溶鋼が凝固する際に共晶反応により生じる径の大なる共晶炭化物や、溶鋼中の原材料の不純物が化学変化して発生するアルミナ等の非金属介在物が存在し、鋼材を切削加工する際、共晶炭化物や非金属介在物と鋼材の組織との間に被削性の差が生じて高精度な切削加工を施すことができず、特に転がり軸受においては内外輪の転動溝を高精度に加工することができないので、回転精度を向上せしめることができず、回転時の振動により発生する騒音が大であり、精密測定機器やコンピュータ周辺機器等の精密機器の回転部には用いることができなかった。
【0004】
従来の転がり軸受では、素材たるステンレス鋼の製造工程において熱処理を管理することにより前記共晶炭化物の径を、例えば10μm程度の微小なものにして加工精度を高めることができるようにしたものもあるが、鋼材中の非金属介在物の発生を抑えるようにしたものはなく、高精度な転がり軸受を製造することはできなかった。
【0005】
本発明は鋼材中の共晶炭化物の径を小なるものになし、かつ非金属介在物の発生を極めて低レベルに抑えて鋼材の組織が均一かつ緻密なステンレス鋼で転がり軸受の内外輪を構成することにより、静粛性に優れた転がり軸受を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決する手段】
上述した目的を達成するために、本発明の請求項1に係るコンピュータ周辺機器の回転部用転がり軸受は、内外輪の転動溝間に転動体を設けた転がり軸受の内輪、外輪のうちの少なくとも一方を、重量比にして、炭素が0.60〜0.75%、クロムが10.5〜13.5%、珪素が1.0%以下、マンガンが0.3〜0.8%、残余部が鉄及び不可避に混入する不純物で構成され、硬度がHRC58以上、かつ共晶炭化物の径が10μm以下で、鋼材中の酸素およびチタンの量がそれぞれ10ppm以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成することにより、耐食性に優れ、しかも鋼材組織が均一かつ緻密で転動溝の切削加工性が改良されて静粛性に優れた軸受としてある。
【0007】
また、本発明の請求項2に係るコンピュータ周辺機器の回転部用転がり軸受は、軸の外周に転動溝を形成し、この転動溝と外輪内周の転動溝との間に転動体を設けた転がり軸受の軸、外輪のうちの少なくとも一方を、重量比にして、炭素が0.60〜0.75%、クロムが10.5〜13.5%、珪素が1.0%以下、マンガンが0.3〜0.8%、残余部が鉄及び不可避に混入する不純物で構成され、硬度がHRC58以上、かつ共晶炭化物の径が10μm以下で、鋼材中の酸素およびチタンの量がそれぞれ10ppm以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成することにより、耐食性に優れ、しかも鋼材組織が均一かつ緻密で転動溝の切削加工性が改良されて静粛性に優れた軸受としてある。
【0008】
本発明の実施態様は、前記転動体を高炭素クロム軸受鋼で構成したものとする。
【0009】
【実施例】
以下本発明に係る転がり軸受の具体例を添付図面に基づいて説明する。
【0010】
図1において、符号1は内周に転動溝1aを形成した外輪、2は外周に転動溝2aを形成した内輪を示しており、内外輪の転動溝間には転動体たる複数のボール3を設けてある。
【0011】
本実施例においては、玉軸受の外輪1および内輪2の素材を次に述べる独自のステンレス鋼で構成し、ボール3を高炭素クロム軸受鋼で構成してある。
【0012】
内外輪を構成するステンレス鋼は重量比にして、炭素が0.60〜0.75%、クロムが10.5〜13.5%、珪素が1.0%以下、マンガンが0.3〜0.8%、残余部が鉄及び不可避に混入する不純物であり、硬度がHRC58以上で、かつ熱処理を管理することにより共晶炭化物の径が10μm以下で、鋼材中の酸素およびチタンの量がそれぞれ10ppm以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼で構成してある。
【0013】
しかして、上述したステンレス鋼の原材料には不純物として含まれるチタンの量が極力少ないものを使用して鋼材中のチタンの含有率を10ppm以下に管理し、チタンと溶鋼中の窒素とが化合することにより生じる窒化チタン等のチタンに起因する非金属介在物の発生を極めて低レベルに抑えてある。
【0014】
また、ステンレス鋼の製造工程において、溶鋼中の脱ガス時間を長くすることにより、鋼材中の酸素を10ppm以下に低減せしめてあって、原材料中に含まれる微量のアルミニウムと酸素とが化合することにより生じるアルミナや、原材料たる珪素と酸素とが化合することにより生じる酸化珪素等の酸素に起因する非金属介在物の発生をも極めて低レベルに抑えてある。
【0015】
上述のように構成した玉軸受は内外輪を構成するステンレス鋼中の共晶炭化物の径が小で、非金属介在物の発生を極めて低レベルに抑えてあるので、金属組織が均一かつ緻密であり、高精度な加工を施すことができ、玉軸受の静粛性および回転精度を向上せしめることができる。
【0016】
表1は本実施例の玉軸受に関する振動および騒音(静粛性)の評価試験をAFBMA( The Anti−Friction Bearing Manufacturers Association, Inc.)の規格に準拠して行った成績(アンデロン値)を、SUS440C級のステンレス鋼で内外輪を構成した従来の玉軸受の試験成績と比較して示すものである。
【0017】
なお、従来の玉軸受においても本実施例のものと同様にボールに高炭素クロム軸受鋼を使用した。
【0018】
【表1】
表1中、アンデロン値のM、Hの欄はそれぞれ測定用周波数帯域の区分で、Mは中周波数帯域(300〜1,800Hz)、Hは高周波数帯域(1,800〜10,000Hz)を示しており、アンデロン値は小である程、振動、騒音が少なく、静粛性に優れていることを表す。
【0019】
この結果から本実施例の玉軸受は従来の玉軸受に比べて、振動、騒音が低く静粛性に優れていることがわかる。
【0020】
図2は本発明の他の実施例を示したものであり、軸4の外周に形成された内周転動溝4aと外輪1の内周に形成された外周転動溝1aとの間に複数個のボール3を設けたものとしてある。
【0021】
この実施例のものにおいても、上述の図1に示した第1実施例のものと同様に外輪1および軸4の素材には前記ステンレス鋼を使用し、ボール3には高炭素クロム軸受鋼を使用する。
【0022】
なお、上述した第1実施例においては外輪1、内輪2の双方を、第2実施例においては外輪1、軸4の双方をともに本発明独自のステンレス鋼で構成してあるが、使用条件によっては耐蝕性、接着強度の安定が必要な一方だけをステンレス鋼で構成して、他方には高炭素クロム軸受鋼を使用してもよい。
【0023】
【発明の作用、効果】
本発明に係る転がり軸受は上述した構成のものとしてあるので、次の作用、効果を奏し得る。
【0024】
素材たるステンレス鋼の鋼材中に含まれるチタンおよび酸素をともに10ppm以下にして非金属介在物の発生を極めて低レベルに抑えてあるので、鋼材の組織が均一かつ緻密であり、転がり軸受の転動溝の加工を高精度に行うことができ、転がり軸受の静粛性および回転精度を格段に向上せしめることができる。
【0025】
また、素材たるステンレス鋼中の非金属介在物は鋼材の組織に比べて硬いものであって、従来のステンレス鋼による転がり軸受では、転動溝の表面に現れる非金属介在物が使用時に転動体の表面を摩耗せしめる原因となっていたが、本発明の転がり軸受の素材たるステンレス鋼では非金属介在物の存在率を極めて低レベルに抑えてあるので、転動体の摩耗が少なく、転がり軸受の寿命を延ばすことができる。
【0026】
さらに、転がり軸受の外表面に現れて耐蝕性が要求される内外輪や軸をステンレス鋼で構成してあるが、軸受の内部に設けられていて耐蝕性が要求されない転動体はステンレス鋼よりも高精度の加工が容易でかつ安価な高炭素クロム軸受鋼で構成することができるので、耐蝕性、回転精度および静粛性に優れ、しかも構成要素の全てをステンレス鋼とする転がり軸受に比べてコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る転がり軸受の実施例を示す縦断面図。
【図2】本発明に係る転がり軸受の他の実施例を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 外輪
1a 外周転動溝
2 内輪
2a 内周転動溝
3 ボール
4 軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing used in a rotating part of a computer peripheral device .
[0002]
[Prior art and its problems]
The inner ring, outer ring, and rolling elements that make up a conventional rolling bearing are usually composed of a single material, which is made of high carbon chrome bearing steel or SUS440C grade martensitic stainless steel, and has high corrosion resistance. Stainless steel is used as a required rolling bearing material.
[0003]
Although stainless steel has good corrosion resistance, it is caused by chemical changes in eutectic carbides with large diameters caused by eutectic reaction when molten steel solidifies, and impurities in the raw materials in molten steel. When non-metallic inclusions such as alumina exist, and when cutting steel, high-precision cutting is performed due to a difference in machinability between the eutectic carbide and non-metallic inclusions and the steel structure. In particular, in rolling bearings, the rolling grooves of the inner and outer rings cannot be machined with high accuracy, so the rotational accuracy cannot be improved, and the noise generated by vibration during rotation is large. It could not be used for rotating parts of precision instruments such as precision measuring instruments and computer peripherals.
[0004]
In some conventional rolling bearings, the eutectic carbide diameter is made as small as about 10 μm, for example, by controlling the heat treatment in the manufacturing process of the stainless steel as a material so that the processing accuracy can be improved. However, there is nothing that suppresses the occurrence of non-metallic inclusions in the steel material, and it has not been possible to manufacture a highly accurate rolling bearing.
[0005]
The present invention makes the diameter of eutectic carbides in steel materials small, suppresses the occurrence of non-metallic inclusions to an extremely low level, and forms the inner and outer rings of rolling bearings with stainless steel with a uniform and dense steel structure. Thus, an object of the present invention is to provide a rolling bearing excellent in quietness.
[0006]
[Means for solving the problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a rolling bearing for a rotating part of a computer peripheral device according to
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rolling bearing for a rotating part of a computer peripheral device , wherein a rolling groove is formed on the outer periphery of the shaft, and the rolling element is formed between the rolling groove and the rolling groove on the inner periphery of the outer ring. At least one of the shaft and outer ring of the rolling bearing provided with a weight ratio of carbon is 0.60 to 0.75%, chromium is 10.5 to 13.5%, and silicon is 1.0% or less. , Manganese is 0.3 to 0.8%, the remainder is composed of iron and impurities inevitably mixed, the hardness is HRC58 or more, the diameter of the eutectic carbide is 10 μm or less, the amount of oxygen and titanium in the steel Are made of martensitic stainless steel, each of which is 10 ppm or less, thereby providing a bearing having excellent corrosion resistance, a uniform and dense steel structure, improved rolling workability of rolling grooves, and excellent quietness .
[0008]
In an embodiment of the present invention, the rolling element is made of high carbon chromium bearing steel.
[0009]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the rolling bearing according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0010]
In FIG. 1,
[0011]
In this embodiment, the material of the
[0012]
Stainless steels constituting the inner and outer rings are in a weight ratio of carbon of 0.60 to 0.75%, chromium of 10.5 to 13.5%, silicon of 1.0% or less, and manganese of 0.3 to 0 .8%, the remainder is iron and impurities inevitably mixed, the hardness is HRC58 or more, and the eutectic carbide diameter is 10 μm or less by controlling the heat treatment, and the amounts of oxygen and titanium in the steel are respectively It is comprised with the martensitic stainless steel which is 10 ppm or less.
[0013]
Therefore, the above-mentioned stainless steel raw materials are those containing as little titanium as impurities, and the titanium content in the steel is controlled to 10 ppm or less, and the titanium and nitrogen in the molten steel are combined. The occurrence of non-metallic inclusions caused by titanium such as titanium nitride is suppressed to an extremely low level.
[0014]
Also, in the manufacturing process of stainless steel, the oxygen in the steel material is reduced to 10 ppm or less by lengthening the degassing time in the molten steel, and the trace amount of aluminum and oxygen contained in the raw material are combined. Occurrence of non-metallic inclusions due to oxygen, such as alumina produced by this, and silicon oxide produced by combining silicon and oxygen as raw materials, is also suppressed to an extremely low level.
[0015]
The ball bearing configured as described above has a small diameter of eutectic carbide in the stainless steel constituting the inner and outer rings and suppresses the occurrence of non-metallic inclusions to an extremely low level, so that the metal structure is uniform and dense. Yes, high-precision processing can be performed, and the quietness and rotational accuracy of the ball bearing can be improved.
[0016]
Table 1 shows the results (Anderon value) obtained by conducting an evaluation test of vibration and noise (silentness) on the ball bearing of this example in accordance with the standard of AFBMA (The Anti-Friction Bearings Association, Inc.). This is shown in comparison with the test results of a conventional ball bearing in which inner and outer rings are made of high grade stainless steel.
[0017]
In the conventional ball bearing, high carbon chromium bearing steel was used for the ball as in the present embodiment.
[0018]
[Table 1]
In Table 1, the M and H columns of the Anderon values are divisions of the frequency band for measurement, M is the medium frequency band (300 to 1,800 Hz), and H is the high frequency band (1,800 to 10,000 Hz). It shows that the smaller the Anderon value, the less the vibration and noise, and the better the silence.
[0019]
From this result, it can be seen that the ball bearing of the present example has lower vibration and noise and excellent quietness than the conventional ball bearing.
[0020]
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. Between the inner peripheral rolling groove 4 a formed on the outer periphery of the shaft 4 and the outer peripheral
[0021]
In this embodiment as well, the stainless steel is used for the material of the
[0022]
In the first embodiment described above, both the
[0023]
[Operation and effect of the invention]
Since the rolling bearing according to the present invention has the above-described configuration, the following actions and effects can be obtained.
[0024]
The generation of non-metallic inclusions is suppressed to an extremely low level by making both titanium and oxygen contained in the stainless steel material 10 ppm or less, and the structure of the steel material is uniform and dense. The moving groove can be processed with high accuracy, and the quietness and rotational accuracy of the rolling bearing can be remarkably improved.
[0025]
In addition, non-metallic inclusions in the stainless steel material are harder than the structure of the steel material, and in conventional rolling bearings made of stainless steel, non-metallic inclusions appearing on the surface of the rolling groove are rolling elements when in use. However, in stainless steel, which is the material of the rolling bearing of the present invention, the presence of non-metallic inclusions is suppressed to an extremely low level. Life can be extended.
[0026]
Furthermore, the inner and outer rings and shafts that appear on the outer surface of the rolling bearing and require corrosion resistance are made of stainless steel, but the rolling elements that are provided inside the bearing and do not require corrosion resistance are more resistant than stainless steel. Since it can be made of high-carbon chromium bearing steel that is easy to process with high accuracy and is inexpensive, it has excellent corrosion resistance, rotational accuracy, and quietness, and costs are lower than rolling bearings that use stainless steel for all of the components. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a rolling bearing according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the rolling bearing according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
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-
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- 1995-12-29 JP JP35378995A patent/JP3613535B2/en not_active Expired - Lifetime
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