(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に配設された転動体、及び前記内輪と前記外輪との何れか一方の軌道輪に取り付けた密封板と、で構成された軸受内部に潤滑油が入れられた転がり軸受において、分子構造中に疎有機性を有する部分及び親有機性を有する部分が共存するフッ素系界面活性物質を含有させ、前記親有機性を有する部分を前記潤滑油の内方に向け且つ前記疎有機性を有する部分を前記潤滑油の外方に向けた配向状態で前記潤滑油と前記潤滑油の外部との界面に前記フッ素系界面活性物質が吸着集合している前記潤滑油を封入し、内輪軌道輪及び外輪軌道輪と前記転動体との間の摩擦係数を低下させたものであって、前記潤滑油に低蒸発潤滑油を用いて清浄環境を維持することを特徴とする揺動部材支持用油潤滑転がり軸受。
【請求項２】
フッ素系界面活性物質の前記潤滑油に対する添加量は0.1〜3wt％であることを特徴とする請求項１に記載の揺動部材指示用油潤滑転がり軸受。
【請求項３】
前記潤滑油は、前記内輪、前記外輪、前記転動体及び前記密閉板によって形成される前記軸受における空間容積の2〜30％を占めるように前記空間内に注入されることを特徴とする請求項１に記載の揺動部材指示用油潤滑転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、揺動部材を支持する転がり軸受に関し、特に潤滑油量の増加により低トルクでの回転が可能であり且つ耐摩耗性の高い転がり軸受に関する。なお、揺動部材とは、例えばハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと称する。）の構成部品の一部であるアクチュエータ等がある。
【０００２】
【従来の技術】
揺動部材支持用転がり軸受の使用例として、ＨＤＤの構成部品の一部であるアクチュエータ及びこれを支持する油潤滑転がり軸受の概略図を図２に示す。図に示すアクチュエータユニットは、油潤滑転がり軸受５と、油潤滑転がり軸受５に嵌入され且つこれを支持する軸１と、油潤滑転がり軸受５に嵌着されたハウジング２と、ハウジング２に固定されスイングアーム３と、ハウジング２に固定され且つアクチュエータを揺動するモータ４とから構成されている。一般に、揺動部材支持用油潤滑転がり軸受は、回転運動ではなく揺動運動を行う部品を支持するため、回転運動を行う部品を支持する軸受に比べて充分な潤滑剤を接触面に保持し続けることが困難である。
【０００３】
そのため、境界潤滑状態となりやすく、境界潤滑による微動摩耗を生じて、摩耗によるトルク変動を生じさせることになる。境界潤滑となることを防止するためには、潤滑油の供給不足を補う必要があり、従来においては、なるべく多くの潤滑剤を予め軸受内部に内在させていた。
【０００４】
一方、主として基油の拡散防止を目的とした潤滑油へのフッ素系界面活性物質の添加についての研究がなされており、特開平３−１３９５９６号では、潤滑油の金属に対する濡れ性を小さくすることで潤滑剤である磁性流体に金属軸面等への拡散防止特性を与える効果が、あるいは特開平８−１７６５７５号では、潤滑剤塗布面からの潤滑油であるグリース中の油分の滲み出しによる拡散の防止効果等が述べられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
境界潤滑をできるだけ防ぎ、転がり軸受の長寿命化を計るための上述の様な軸受内部の潤滑油の内在量を多くする方法が一般的である。しかし、潤滑油の内在量の増加に伴って、揺動運動を行う場合のトルク及びトルクヒステリシス（例えばＨＤＤアクチュエータ用油潤滑転がり軸受のアクチュエータ部を磁気ディスクの最外周から最内周にゆっくりと作動させたときのトルクの軌跡）も増大するため、あまり多くの潤滑油を軸受内部に内在させることにも問題があった。
【０００６】
本願発明は、長寿命を維持しながらも、同時に内輪軌道及び外輪軌道と転動体との間、保持器と転動体との間の摩擦係数を低下させることによって、低トルク、耐摩耗性を有する揺動部材支持用転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る揺動部材支持用転がり軸受は、内輪と外輪との間に、転動体を配設し、内輪と外輪の何れか一方の軌道輪に取り付けた密封板で構成された軸受内部に、分子構造中に疎有機性を有する部分及び親有機性が共存するフッ素系界面活性物質を、親有機性を有する部分を潤滑油の内方に向け且つ疎有機性を有する部分を潤滑油の外方に向けた配向状態で潤滑油の外との界面に前記フッ素系界面活性物質が吸着集合している潤滑油を封入することにより、摩擦係数を低下させた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願発明に係る揺動部材支持用転がり軸受によれば、潤滑油中に含有されたフッ素系界面活性物質の疎有機性基であるフッ化炭素鎖が潤滑油の外方に向かうことにより金属表面の表面エネルギーを低下させることができる。その結果、内輪軌道及び外輪軌道と転動体との間等の摩擦係数を低下させ、軸受内部の潤滑油量が従来の潤滑油の内在量と同一の場合において、従来の潤滑油を用いた転がり軸受と比較してトルクが低減できる。すなわち、低トルク状態を維持したまま、充分な耐摩耗性が得られるだけの潤滑油を注入することが可能となり、摩耗の低減を図ることが可能となる。
【０００９】
本願発明において用いられる潤滑油の種類としては、ポリ−α−オレフィン油、エステル油、エーテル油、フォスファゼン油などの合成潤滑油が使用できる。なお、ＨＤＤアクチュエータ等の揺動部材を支持する軸受に封入されている潤滑剤の基油等の蒸発により、磁気ヘッド及び磁気ディスク表面が汚染される恐れを防止するため、フルオロフォスファゼン油、芳香族エステル油、アルキルフェニルエーテル油等の低蒸発潤滑油を使用することがより好ましい。
【００１０】
上記フッ素系界面活性物質としては、基本的には疎有機性のフッ化炭素鎖の部分と親有機性の炭化水素鎖の部分とから構成される非イオン界面活性剤、オリゴマー、樹脂等を用いることができ、具体的にはフルオロアルキルエステル、パーフルオロアルキルエステル、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、フルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルアミンオキシド付加物、パーフルオロアクリレート構造を含有するオリゴマー、親有機性を有する部分にウレタン構造を有するオリゴマー等が適している。
【００１１】
なお、これらのフッ素系界面活性物質の潤滑油中での含有量は、０．０１〜５ｗｔ％とすることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満である場合は、摩擦係数を低下させる効果が期待できず、また５ｗｔ％よりも多くしても、その効果は飽和状態に達するためコスト的にメリットがなくなる。より好ましい含有量の範囲としては、０．１〜３ｗｔ％の範囲である。
【００１２】
また、潤滑油は内輪と外輪との間に、転動体を配設し、前記内輪と外輪の何れか一方の軌道輪に取り付けた密封板で構成された軸受内部に直接注入することが好ましい。このように、潤滑油膜を軸受内部のみに成膜することにより軸受外部のべとつきの問題やスイングアームユニットに組み込む際、軸受外輪を接着するための拭き取り作業を省略できる。また、軸受を潤滑油に浸漬する方法と比較して、より多くの潤滑油を封入することができるので、より厚い潤滑油膜を確保できる。更に、軸受外部に潤滑油分は存在しないため、例えば本願発明に係る揺動部材支持用油潤滑転がり軸受をＨＤＤに用いた場合には、ＨＤＤ中の磁気ヘッド及び磁気ディスクを潤滑油で汚染する恐れはない。
【００１３】
軸受内部への潤滑油の注入方法としては、注入量の制御が可能な方法を採用する必要がある。例えば、軸受下部側にシール板を予めはめ込み、上部より保持器のポケット数だけ均等にノズルを出し上から潤滑油を軸受内部に均一に規定量注入し成膜する方法などがある。
【００１４】
また、潤滑油は軸受空間容積の２〜３０容積％を直接軸受内部に注入し、内輪軌道面及び外輪軌道面、保持器及び転動体に潤滑油膜を成膜することが好ましい。軸受内部に注入する潤滑油量が２容積％未満の場合には軸受寿命の低下を引き起こし、逆に潤滑油量が３０容積％以上の場合には、潤滑油が軸受内部から漏洩が生じ易いため好ましくない。なお、特に長期的な軸受の寿命及び長期間湿度の高い場所での在庫などの使用状況などを考慮した場合、より好ましい潤滑油量は、軸受空間容積の２〜２５容積％である。
【００１５】
なお、本発明はＨＤＤアクチュエータ用油潤滑転がり軸受に限られず、例えば、ステッピングモータ、ＡＣサーボモータ、ワイヤボンダー等、半導体製造装置等の各種揺動部分を支持するための油潤滑転がり軸受に適用可能である。
【００１６】
【実施例】
以下、本願発明による潤滑油を用いた転がり軸受の実施例の効果を従来例と比較して説明する。
本願発明の実施に用いた一般的な油潤滑軸受の概略縦断面図を図２に示す。油回転転がり軸受５は、内輪１０、外輪１１、保持器１２、転動体１３から構成されており、それら構成要素の接触部分に潤滑油１４を保持しながら回転運動を行っている。
【００１７】
なお、本実施例に用いた潤滑油は動粘度の影響を無くすために、４０℃での動粘度を約９０ｍｍ2 ／ｓに調整した。また、摩擦係数の測定は曽田式振り子型油性試験器で振り子の減衰する振幅より計算し、各供試油に対して揺動耐久試験前後でのトルク測定を行い比較している。なお、トルク測定は軸受内輪を毎分２回転で回転させ、その際の軸受外輪のトルクを測定し、評価に用いている。
【００１８】
揺動耐久試験の試験条件を表１に示す。
表１  揺動耐久試験条件
周波数      ：３０Ｈｚ
揺動角度    ：８度
荷重（Ｆａ）：９．８Ｎ
揺動回数    ：２＊１０7回
玉軸受      ：ミニアチュア軸受（呼び番：ＳＲ１８１０）
寸法        ：内径７．２３８ｍｍ、外径１２．７ｍｍ、幅３．２６７ｍｍ
シール      ：非接触シール（Ｚ型）
潤滑油量    ：５ｍｇ
【００１９】
次に供試油について示す。
実施例１：フルオロフォスファゼン油にフロラードＦＣ−４３０（住友スリーエム社製）を０．５ｗｔ％添加。
実施例２：トリオクチルトリメリテート油にＵＮＩＤＹＮＥ  ＤＳ−４０１（ダイキン工業社製）を０．５ｗｔ％添加。
実施例３：ポリ−α−オレフィン油にＳＶ９０ＡＲ（アウジモント社製）を０．５ｗｔ％添加。
比較例１：フルオロフォスファゼン油単体
比較例２：トリオクチルトリメリテート油単体
比較例３：ポリ−α−オレフィン油単体
【００２０】
表２に得られた評価結果を示す。なお、トルクの平均値及び変動値の単位はすべてｇｆ＊ｃｍである。
0003718843.tif 000002
【００２１】
かかる評価結果における実施例１と比較例１、実施例２と比較例２及び実施例３と比較例３それぞれの比較により、潤滑油にフッ素系界面活性物質を添加することによって摩擦係数が約２５％減少していることが明らかである。また、摩擦係数の低下の効果により、平均トルク及び微動摩耗により発生する変動トルクも低下し、低トルク化が達成できると同時に耐摩耗性の向上も得られることが確認された。
【００２２】
なお、上記実施例における供試油については、実際の潤滑油としての適用の状態を確認するために、低アウトガス化に係る蒸発減量試験も行っている。実施例１及び２の供試油及び比較例として４０℃における動粘度を９８ｍｍ2／ｓとした鉱油を直径２ｃｍのシャーレに１ｇ用意し、１００℃に設定した恒温槽に５００時間放置した後の供試油の減量率を測定した。測定結果を表３に示す。なお、蒸発減量率の単位はｗｔ％  としている。
【００２３】
0003718843.tif 000003
以上の結果から、実施例１に用いた潤滑油であるフルオロフォスファゼン油及び実施例２に用いた芳香族エステル油であるトリオクチルトリメリテート油は、鉱油と比較して蒸発減量率が低く、ＨＤＤ内の清浄環境を汚染し難いことが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
揺動部材支持用転がり軸受に対して、その軸受内部に、分子構造中に疎有機性を有する部分及び親有機性が共存するフッ素系界面活性物質を含有させ、親有機性を有する部分を潤滑油の内方に向け且つ疎有機性を有する部分を潤滑油の外方に向けた配向状態で潤滑油の外との界面にフッ素系界面活性物質を吸着集合させた潤滑油を注入することにより、内輪軌道及び外輪軌道と転動体との間、保持器と転動体との間の摩擦係数の低減が図れる。
【００２５】
この摩擦係数の軽減効果により、境界潤滑の防止のために軸受内部に多量の潤滑油を注入した場合においても、トルク及びトルクヒステリシスの増加は生じず、低トルクを維持した状態のまま、耐摩耗性をも有するＨＤＤアクチュエータ用油潤滑転がり軸受を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油潤滑転がり軸受の概略縦断面図
【図２】ＨＤＤアクチュエータユニットの概略図
【符号の説明】
１  軸
２  ハウジング
３  スイングアーム
４  モータ
５  油潤滑転がり軸受
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  転動体
１４  潤滑油
【図１】
0003718843.tif 000004
【図２】
0003718843.tif 000005