(57)【要約】【課題】低トルクで音響長寿命の軸受を提供する。【解決手段】内輪１と、外輪２と、転動体３と、保持器４と、グリース組成物封入部材５とを具備した転がり軸受において、内輪１と外輪２と転動体３とで形成された空隙部Ｓ内に、エステル油からなる基油と、金属石けん系増ちょう剤と当該グリース組成物の全量に対して０．５〜５．０質量％の範囲でグリセリン脂肪酸エステルを含有していることを特徴とするグリース組成物を封入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪の間に転動自在に配設される転動体と、当該転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が内設された空隙部内にグリース組成物を封入するためのグリース組成物封入部材を備えた転がり軸受において、
前記グリース組成物が、エステル油からなる基油と、金属石けん系増ちょう剤と、当該グリース組成物の全量に対して０．５〜５．０質量％の範囲でグリセリン脂肪酸エステルを含有していることを特徴とした、転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低トルク、低騒音で音響寿命に優れる転がり軸受に関する。特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ）、コンパクトディスクドライブ（ＣＤＤ）、光磁気ディスクドライブ（ＭＯＤ）、ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）等のような情報機器や、エアコンディショナ、洗濯機、掃除機等の家庭用電器等に用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述のような情報機器、家庭用電器には多くの小型モータが内蔵されており、このモータには小径、ミニアチュアの転がり玉軸受がモータ回転軸の支持用途で組み込まれている。
一般に軸受の寿命というと、焼き付いて軸受がもはや回転不能となるまでの時間が考えられる。しかし情報機器、家庭用電器の場合は軸受の使用条件がさほど厳しくないことが多いので、軸受が焼き付くまでには相当の長期間を要し、機器の種類にもよるが焼付き寿命が実際に問題となることは少ない。
【０００３】
むしろ、情報機器、家庭用電器は身の回りで使用される機器であるだけに、軸受の回転に伴って発生する騒音はなるべく小さいことの方が重要である。また、転がり軸受は回転時間の経過に従って、回転中に発生する騒音が次第に増大していく傾向がある。情報機器、家庭用電器は数年以上使用されることがほとんどであるので、その使用期間中にはなるべく音響上昇せず低騒音であり続けること、すなわち音響寿命が長いことが実際の市場の要求に即している。
【０００４】
従来、情報機器、家庭用電器に使用される転がり軸受には、増ちょう剤がリチウムの石けんで、基油が合成エステル油である潤滑グリースが多用されてきた（特許文献１〜５参照）。リチウム石けんの特徴としては、際立った欠点がなく、軸受に封入した時に低騒音であり、高速性能にも優れていることが挙げられる。また、金属石けんの増ちょう剤としては比較的高温域でも使用することが可能であり、１００℃程度までの雰囲気温度で使用することができる。一方、合成エステル油は、高速性能、高温性能、及び低音流動性に優れ、潤滑性も良好であるため、幅広い条件での使用に耐えうる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９４８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６８７５号公報
【特許文献３】特開２０００−１９９５２６号公報
【特許文献４】特開２００１−１３９９６９号公報
【特許文献５】特開２００１−１３９９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、情報機器、家庭用電器用の転がり軸受においては、基油の動粘度は５０ｍｍ２／ｓ以下であることが多い。基油の動粘度と軸受のトルクとの間には相関関係が認められ、基油の動粘度が小さければトルクも小さくなるためである。
【０００７】
しかしながら、低トルクを実現するために基油の動粘度を低くすると、軸受の摺動面間に構成されるＥｌａｓｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ（ＥＨＬ）油膜の油膜厚さが減少する。ＥＨＬ油膜が安定して厚く構成されている場合は、軸受の摩擦面は直接接触を起こさないため摩擦表面は損傷せず、軸受の低騒音性能は維持されるが、基油の動粘度が低く油膜が薄い場合は、しばしば油膜切れが発生して摩擦表面に摩耗が発生する。この際、摩耗により発生した金属摩耗粉が集合し、軸受摩擦面に侵入し、転動体と内外輪間の微小な滑りにより金属表面に凝着し、音響上昇の原因となる場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、低トルク、低騒音で音響寿命に優れる転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者らは検討した結果、グリセリン脂肪酸エステルを配合したグリース組成物を用いることで、上記目的を達成できることを見出した。すなわち、本願発明に係る転がり軸受は、以下に示す通りである。
【００１０】
内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪の間に転動自在に配設される転動体と、当該転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が内設された空隙部内にグリース組成物を封入するためのグリース組成物封入部材を備えた転がり軸受において、
前記グリース組成物が、エステル油からなる基油と、金属石けん系増ちょう剤と、当該グリース組成物の全量に対して０．５〜５．０質量％の範囲でグリセリン脂肪酸エステルを含有していることを特徴とした、転がり軸受。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る転がり軸受は、エステル油と、金属石けん系増ちょう剤と、グリセリン脂肪酸エステルを特定量含有したグリース組成物を用いることで、基油の動粘度が低い条件下でも軸受摺動面の摩耗を低減できる。その結果、低トルクかつ低騒音が維持され、軸受の音響長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。
【００１３】
本発明の転がり軸受は、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を例示することができる。この玉軸受１０は、内輪１と外輪２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内にグリース組成物（図示せず）を封入するためのグリース組成物封入部材５を備えて構成されている。グリース組成物はエステル油からなる基油と、金属石けん系増ちょう剤と、グリセリン脂肪酸エステルを含有している。また、グリース組成物は上記空隙部Ｓの全容積に対して１０〜４０体積％の範囲で封入されていることが好ましい。
【００１４】
グリース基油であるエステル油は、特に制限はないが、二塩基酸と分岐アルコールとの反応から得られるジエステル油、炭酸エステル油、芳香族系三塩基酸と分岐アルコールとの反応から得られる芳香族エステル油、一塩基酸と多価アルコールとの反応から得られるポリオールエステル油などを好適に挙げることができる。これらは、単独でも複数種を併用してもよい。以下にそれぞれの好ましい具体例を例示する。
【００１５】
ジエステル油としては、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジイソブチルアジペート（ＤＩＢＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、メチル・アセチルリシノレート（ＭＡＲ−Ｎ）などが挙げられる。
【００１６】
炭酸エステル油としては、直鎖または分岐アルキル基の炭素数６〜３０のものが好ましい。芳香族エステル油としては、トリオクチルトリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどが挙げられる。
【００１７】
ポリオールエステル油としては、以下に示す多価アルコールと一塩基酸とを適宜反応させて得られるものが挙げられる。多価アルコールに反応させる一塩基酸は、単独でもよいし、複数用いてもよい。さらに、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステルとして用いてもよい。多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、ペンタエルスリトール（ＰＥ）、ジペンタエリスリトール（ＤＰＥ）、ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）、２−メチル−２−プロピルー１，３−プロパンジオール（ＭＰＰＤ）などが挙げられる。また、一塩基酸としては、主に炭素数４〜１６の一価脂肪酸が用いられる。具体的には、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、エナント酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミステリン酸、パルミチン酸、牛脂脂肪酸、ステアリン酸、カプロレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸などが挙げられる。
【００１８】
グリース増ちょう剤である金属石けんの種類としては特に、１価または２価の有機脂肪酸または、有機ヒドロキシ脂肪酸と、金属水酸化物とを合成して得られる有機脂肪酸金属塩または、有機ヒドロキシ脂肪酸金属塩が好ましい。有機脂肪酸としては、特に限定されないが、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、牛脂脂肪酸などが挙げられる。また、有機ヒドロキシ脂肪酸としては、９−ヒドロキシステアリン酸、１０−ヒドロキシステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、９，１０−ジヒドロキシステアリン酸、リシノール酸、リシノエライジン酸などが挙げられる。一方、金属水酸化物としては、アルミニウム、バリウム、カルシウム、リチウム、ナトリウムなどの水酸化物が挙げられる。
【００１９】
上記の有機脂肪酸または、有機ヒドロキシ脂肪酸と、金属水酸化物との組合せは特に制限されるものではないが、ステアリン酸、牛脂脂肪酸またはヒドロキシステアリン酸（特に１２−ヒドロキシステアリン酸）と、水酸化リチウムとの組合せが特に好ましい。また、必要に応じて複数種を併用することができる。
【００２０】
グリセリン脂肪酸エステルは界面活性剤として機能する。その種類に特に制限はないが、ペンタオレイン酸デカグリセリル、ペンタイソステアリン酸デカグリセリル、ポリリシノレイン酸ヘキサグリセリルが好ましい。
【００２１】
グリセリン脂肪酸エステルの配合量はグリース組成物全量に対し０．５〜５．０質量％である。０．５質量％未満では音響上昇防止効果が得られず、５．０質量％を超えて配合しても効果は飽和する。
【００２２】
また本発明の軸受に封入するグリース組成物には、必要に応じて公知の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、油性剤を使用することができる。添加量は特に制限されるものではないが、合計でグリース組成物全量に対して０．２５〜１０質量％となるように調整するのが好ましい。
【００２３】
また、グリース組成物におけるエステル油と増ちょう剤との配合比率は、転がり軸受の用途やその使用温度に適したちょう度となるようなものであればよく、特に限定されるものではないが、混和ちょう度が２００〜３５０であることがより好ましい。ここでいう混和ちょう度とは日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２２２０に準じて測定した値をいう。混和ちょう度が２００未満であると軸受に封入した際にグリース組成物が硬すぎてトルク性能が低下する。また、３５０超過だとグリース組成物が柔らか過ぎてグリースが封入部外部へ流出するおそれがある。
【００２４】
上述の特徴を有した本発明に係る転がり軸受は、小型モータに組み込まれるような、内輪の内径が１７ｍｍ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】
【００２５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を明確にするが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００２６】
（軸受音響試験）
まず、表１に示すように、基油、増ちょう剤等を配合して、各供試グリースを調製した。なお、グリセリン脂肪酸エステルにはポリグリセリンエステル（商品名「ＮＩＫＫＯＬ  Ｄｅｃａｇｌｙｎ５−０ｖ」）を使用した。
【００２７】
次に、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの、プラスチック保持器付き玉軸受を用い、これを軸受音響試験試験軸受とした。なお、試験軸受は予め石油ベンジンで回転洗浄を２回行い、室温放置して乾燥させ、完全脱脂しておく。この試験軸受の空隙部に注射器を用いて各グリース組成物を０．１６ｇ封入し、非接触金属シールで密封した。この時、空隙部のグリース充填率は約３０体積％である。前記軸受をグリース組成物毎に１６個ずつ用意し、図２に示すグリース寿命試験機に装着した。このグリース寿命試験機は、ハウジング１１内に入れた試験軸受を、ゴムベルト１２およびプーリ１３を介してモータ１４の動力にて回転させるものである。そして、グリース寿命試験機を８０℃に調整された恒温槽中に収納し、内輪を１４００ｒｐｍ、（アキシャル荷重１４７Ｎ）で１０００時間回転させた。１０００時間後、軸受を取り出し、下記の評価基準により軸受の音響測定を実施した。軸受の音響測定はアンデロンメータを用いて行い、グリース組成物を封入した直後の軸受アンデロン値と、１０００時間回転後の軸受のアンデロン値とを比較して音響特性の判定を行った。判定結果を、アンデロン値上昇３未満の場合を「○」（合格）、３以上の場合を「×」（不合格）として、表１に示した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
その結果、実施例のグリース組成物はいずれも軸受音響試験に合格した。一方、比較例では不合格となった。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る転がり軸受は、グリース組成物がエステル油からなる基油と、金属石けん系増ちょう剤と、０．５〜５．０質量％のグリセリン脂肪酸エステルを含有していることにより、低トルクで軸受音響特性を改善し、音響長寿命化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の転がり軸受の一例（玉軸受）を示す断面図である。
【図２】軸受音響試験に使用したグリース寿命試験機の概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    内輪
２    外輪
３    転動体
４    保持器
５    グリース組成物封入部材
１０  玉軸受
Ｓ    空隙部
【図１】
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【図２】
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