(57)【要約】【課題】軸受トルク低減の面で、金属摩耗に耐性の強い特定な軸受鋼に適する潤滑剤が未だ開発されていない。【解決手段】内外輪、転動体のうち少なくとも1つがＣ：０．３〜１．２重量%、Ｓｉ：０．３〜２．２重量％、 Ｍｎ：０．３〜２．０重量％、を含有する鋼からなり、浸炭窒化処理もしくは窒化処理によってその転動面表面の窒素濃度が０．２〜２．０重量％、ＳｉおよびＭｎを含有した窒化物の面積率が１％以上２０％未満であり，内外輪軌道面の残留オーステナイト量をγｒＡＢ，前記転動体（玉）転動面の残留オーステナイト量をγｒＣとし、γｒＡＢ−１５≦γｒＣ≦γｒＡＢ＋１５を満たすとともに、０≦γｒＡＢ，γｒＣ≦５０を満たす軸受鋼を用い、且つ、グリースの混和ちょう度を２００〜３００である転がり軸受を提案している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪、転動体のうち少なくとも1つがＣ：０．３〜１．２重量%、Ｓｉ：０．３〜２．２重量％、 Ｍｎ：０．３〜２．０重量％、を含有する鋼からなり、浸炭窒化処理もしくは窒化処理によってその転動面表面の窒素濃度が０．２〜２．０重量％、ＳｉおよびＭｎを含有した窒化物の面積率が１％以上２０％未満であり，前記内外輪軌道面の残留オーステナイト量をγｒＡＢ，前記転動体（玉）転動面の残留オーステナイト量をγｒＣとし、γｒＡＢ−１５≦γｒＣ≦γｒＡＢ＋１５を満たすとともに、０≦γｒＡＢ，γｒＣ≦５０を満たす軸受鋼を用い、且つ、グリースの混和ちょう度を２００〜３００であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記グリースの基油は、４０〜７０℃における動粘度が１５ｍｍ２/s以上であることを特徴である請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記グリースの封入量は、軸受空間容積の１０〜２０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記転がり軸受は深溝玉軸受であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物が混入するような潤滑状態が厳しい環境下での使用が好適な転がり軸受に関する。特にファン用モータ、冷却用モータなどのような省エネルギー化が要求される家電用モータに用いる軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンファンモータ等家電モータに使用される軸受は図１、２に示すように、複数の転動体と転動体を等間隔に保持する保持器、内径面や外径面に転動体が転がる溝を形成した外輪及び内輪と、内部に封入された潤滑剤(グリース)と潤滑剤を封止するためのシール(ド)板から成っており、モータを長期間円滑に回転させるために使用されている。上記軸受には、空気の中の粉塵などが侵入しやすい為、異物が混入するような潤滑状態が厳しい環境下に適応することが求められている。さらに、エアコンなどの家電製品は、省エネルギーが要求される為、ファンモータに組み込んだ軸受の低トルク化も要求されている。
【０００３】
軸受のトルクを低減させるためには、従来より、グリース基油の動粘度を低減すること、又はグリースの量を減らす、もしくはその混和ちょう度を上げることが必要となるが、上述のような方法を使用すると、軸受内部の潤滑状況が悪くなってしまうおそれがある。
【０００４】
なお、通常の軸受鋼素材（ＳＵＪ２等）を使用する場合、潤滑不良によって軸受の内外輪及び転動体の金属接触が発生しやすく、さらに、金属摩耗が発生し進行すると、軸受は音響性能が劣化し、音響寿命が低下されるおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、軸受鋼素材を改良することで、異物が混入するような潤滑状態が厳しい環境下でも、早期はく離が生じ難く、良好な音響寿命を確保できる軸受鋼を採用した軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７―１５４２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の軸受鋼を利用した軸受に、軸受トルクを低減する目的で好適に使用される潤滑剤に関しては、検討の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する為に、本発明の転がり軸受は、内外輪、転動体のうち少なくとも1つはＣ：０．３〜１．２重量％、Ｓｉ：０．３〜２．２重量％、 Ｍｎ：０．２〜２．０重量％、を含有する鋼からなり，浸炭窒化処理もしくは窒化処理によってその転動面表面の窒素濃度が０．２〜２．０重量％、ＳｉおよびＭｎを含有した窒化物（以下，Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物）の面積率が１％以上２０％未満であり，前記内外輪軌道面の残留オーステナイト量をγｒＡＢ、転動体転動面の残留オーステナイト量をγｒＣとし、γｒＡＢ−１５≦γｒＣ≦γｒＡＢ＋１５を満たすとともに、０≦γｒＡＢ，γｒＣ≦５０を満たす軸受鋼を用い、且つ、グリースの混和ちょう度を２００〜３００であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転がり軸受は、特許文献１の軸受鋼を利用することで、金属接触を多少生じても転がり摩擦抵抗に損なわないと同時に、潤滑剤の攪拌抵抗を低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態は、深溝玉軸受を一例とし、その内輪、外輪を作製する軸受鋼、及び使用するグリースについて、説明する。なお、玉に代えて、各種のころ(円錐ころ、円筒ころ及び球面ころなど)としてもよい。
【００１１】
＜素材をなす鋼について＞
素材をなす鋼としては、Ｓｉ含有率が０．３質量％以上２．２質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｓｉ含有率とＭｎ含有率との質量比Ｓｉ／Ｍｎが５以下の鋼を用いることが好ましい。また、転がり面にＳｉ−Ｍｎ系窒化物を効率よく析出させ、転がり面をなす表層部に本発明の範囲内のＮを固溶させるためには、Ｓｉ含有率とＭｎ含有率との合計を１質量％以上とすることが好ましい。
【００１２】
ここで、Ｓｉ含有率及びＭｎ含有率は、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物を効率よく析出させるために、それぞれ０．３質量％以上とする。一方、Ｓｉ含有率が多すぎると、加工性や被削性が低下するだけでなく、浸炭窒化特性や窒化特性が低下して、転がり面をなす表層部のＮ含有率を本発明の範囲内に出来なくなる。また、Ｍｎ含有率が多すぎると、熱処理後に転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が多くなり、硬さ、耐摩耗性、及び耐圧痕性が劣化する。よって、Ｓｉ含有率は２．２質量％以下とし、Ｍｎ含有率は２．０質量％以下とすることが好ましい。
【００１３】
また、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物は、浸炭窒化又は窒化時に侵入した窒素が、オーステナイト域でＭｎを取り込みながらＳｉと反応して析出することで得られる。このため、Ｓｉ含有率に対してＭｎ含有率が少ないと、窒素を十分に拡散させてもＳｉ−Ｍｎ系窒化物の析出が促進され難くなる。よって、素材をなす鋼中のＳｉとＭｎとの含有率の比（Ｓｉ／Ｍｎ）を、質量比で５以下とすることが好ましい。
【００１４】
さらに、素材をなす鋼は、Ｃ含有率を０．３質量％以上１．２質量％以下とし、Ｃｒ含有率を０．５質量％以上２．０質量％以下とすることが好ましい。ここで、素材をなす鋼中に存在するＣは、鋼に必要な強度と寿命を付与するために必要な元素である。素材をなす鋼のＣ含有率が少なすぎると、転動部材に必要な強度を付与できないだけでなく、窒化又は浸炭窒化を行う際に転がり面に必要な硬化層深さを得るための熱処理時間が長くなり、熱処理コストが増大する。よって、素材をなす鋼のＣ含有率は０．３質量％以上とすることが好ましく、０．５質量％以上とすることがより好ましい。
【００１５】
一方、素材をなす鋼のＣ含有率が多過ぎると、製鋼時に巨大な炭化物が生成されて、その後の焼入れ特性や転がり疲れ寿命に悪影響を与えるだけでなく、ヘッダー加工性が低下してコストの上昇を招く。よって、Ｃ含有率は１．２質量％以下とすることが好ましい。また、素材をなす鋼中に存在するＣｒは、基地に固溶して、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させる作用を有するとともに、高硬度の微細な炭化物や炭窒化物を形成して、転動部材の硬さや熱処理時の結晶粒粗大化を抑制するため、転がり疲れ寿命を向上させる作用を有する。これらの作用を得るために、素材をなす鋼のＣｒ含有率は０．５質量％以上とすることが好ましく、１．３質10量％以上とすることがより好ましい。
【００１６】
一方、素材をなす鋼のＣｒ含有率が多過ぎると、製鋼時に巨大な炭化物が生成されて、その後の焼入れ特性や転がり疲れ寿命に悪影響を与えたり、ヘッダー加工性及び被削性が低下する場合がある。よって、素材をなす鋼のＣｒ含有率は２．０質量％以下とすることが好ましく、１．６質量％以下とすることがより好ましい。なお、素材をなす鋼には、上述した元素に加えて、Ｃｒと同様の作用を有するＭｏやＶ等の炭化物形成促進元素20を、素材費の上昇や加工性の低下によるコスト上昇を招かない範囲で含有してもよい。また、素材をなす鋼の残部は、実質的にＦｅからなるが、不可避不純物として、Ｓ，Ｐ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｏ等を含有してもよい。これらの元素は、圧痕縁を起点とする表面起点型の剥離に対して特に際立った抑制効果はないと言われているが、鋼の品質が著しく悪い場合には、これらが起点となって内部起点型の剥離が生じる。このため、コストの著しい上昇を招くような厳しい不純物規制は行わないが、不可避不純物の含有率は、ＪＩＳ
Ｇ ４８０５に規定された高炭素クロム軸受鋼の清浄度規制を満たす品質レベルとする。
【００１７】
＜転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量について＞
転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量は、圧痕縁への応力集中を抑制するためには多くすることが好ましいが、表層部に優れた耐摩耗性や耐圧痕性を付与して、転がり面に作用する接線力を小さくするためには少なくすることが好ましい。
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、第１部材及び第２部材の軌道面をなす表層部の残留オーステナイト量をγRAB とし、転動体の転動面をなす表層部の残留オーステナイト量をγRCとした時に、０≦γRAB 及び０≦γRC≦５０を満たすとともに、γRAB −１５≦γRC≦γRAB ＋１５を満たすようにすることにより、転がり面をなす表層部における圧痕縁への応力集中を確実に抑制しつつ、転がり面に作用する接線力をより小さくできることを見出した。ここで、転がり面に必要な硬さを付与し、優れた耐圧痕性や耐摩耗性を得るとともに、高温下で使用された場合に優れた寸法安定性を付与するために、γRCは５０体積％以下とする。
【００１８】
＜グリース基油の動粘度、及びグリースの混和ちょう度と封入量について＞
通常、家電製品が使用される環境は約４０℃であり、また、モータ自身の発熱が約３０℃であることを考慮すると、軸受は約４０℃〜７０℃の使用環境に対応する必要があり、グリースの基油は４０〜７０℃における動粘度が１５ｍｍ２/s以上が望ましい。
【００１９】
グリースの混和ちょう度は、２００以上〜３００以下に設定すると、軸受回転で徐徐に転送面から押し出され、潤滑剤流動性が良く、回転トルク低減の効果もあるので、望ましい。グリースの混和ちょう度が２００以下となると、グリースは硬すぎて、流動性が不足となるので、転がり疲れ寿命が短くなる恐れがある。また、グリースの混和ちょう度を３００以上の場合、グリースが柔らかくて、グリース漏れが発生しやすくなるので、好ましくない。
【００２０】
グリース封入量は、軸受の空間容積の１０％未満であると、軸受寿命が大幅に低下する恐れがある。一方、軸受の空間容積の２０％を超えると、回転トルクが大きくなってしまうので、グリース封入量は、１０％以上〜２０％以下にすることが好ましい。
【００２１】
グリースの封入形態としては、玉外内輪に過度に潤滑剤が流入しないように保持器に封入してもよく、また、固定輪となる外輪内径面に封入してもよい。
【００２２】
グリースは、転がり軸受の使用条件や使用態様などに応じて、各種のグリースを選択して使用してもよい。例えば、ポリオールエステルやジエステルを基油とし、Ｌi石けんを増ちょう剤とするグリースや、鉱油を基油とし、ウレアを増ちょう剤とするグリースを採用することができる。
【００２３】
本実施形態の深溝玉軸受は、上記のグリースを利用することで、潤滑剤の攪拌抵抗を低減することで、低トルクとなっており、金属摩耗に耐性の強い軸受鋼素材に適している。