(57)【要約】【課題】  使用する軸受材料や封入するグリースの種類に関わらずに優れた耐久性及び耐フレッチング摩耗性を示し、かつ製品間での品質の変動が無い転がり軸受を提供する。【解決手段】  内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持し、混和ちょう度２７０〜３１０のグリースを封入してなり、かつ軸受回転トルクが「軸受内径×３〔１０-3Ｎ・ｃｍ〕」以上であることを特徴とするハードディスクドライブ用転がり軸受。【選択図】  図１
2006002816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持し、混和ちょう度２７０〜３１０のグリースを封入してなり、かつ軸受回転トルクが「軸受内径×３〔１０-3Ｎ・ｃｍ〕」以上であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
軸受を組み立てた後、内輪と外輪との間の隙間に、転動体の数よりも１つ多く、等間隔で配置されたグリース供給ノズルを臨ませ、前記グリース供給ノズルから請求項１記載のグリースを供給することを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピィーデスクドライブ（ＦＤＤ）、ミニディスクドライブ（ＭＤ）、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）等の磁気、光、光磁気ディスクドライブ装置に組み込まれるスピンドルモータ、ＩＣ冷却ファンモータ、エアコンファンモータ、エンコーダモータサーボモータ等の情報機器用または一般産業用の各種モータに組み込まれる転がり軸受に関し、特にその耐久性及び耐フレッチング摩耗性の改善、更には回転トルクの安定化に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記に挙げた各ドライブ装置やモータ類は、使用中の微動送り等に起因して発生する微振動によりフレッチング摩耗を起こし易い。このフレッチング摩耗に対する耐久性（耐フレッチング摩耗性）を改善するために、従来では主に、転動体や内外輪の形成材料を改質したり（例えば、特許文献１参照）、封入グリースの組成を調整する（例えば、特許文献２参照）等の対策が講じられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１８２６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記に挙げた対策は、何れも材料や組成を特定したものであることから、汎用性に欠けるという問題がある。上記の各ドライブ装置やモータ類は技術革新のスピードが速く、新技術を導入した新機種が次々と開発されており、従来の対策ではその都度、仕様や要求される特性等に合わせて軸受材料や封入グリースを選定しなければならない。
【０００５】
また、通常、転がり軸受にグリースを充填するには、図１０に示すように、転動体数と同数で、等間隔で配置されたグリース供給ノズル（図示せず）を保持器Ｒのポケット間に位置するように臨ませ、保持器Ｒの上にグリースＧを供給している。しかし、グリース供給ノズルが正確に保持器Ｒのポケット間に配置されないと、即ち位相合わせが良好に行われないと、図１１に示すように、グリースＧが転動体Ｂ上に供給され、図１０に示した正常なグリース充填品に比べてトルクが大きくなり、品質変動が発生する場合がある。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、使用する軸受材料や封入するグリースの種類に関わらずに優れた耐久性及び耐フレッチング摩耗性を示し、かつ製品間での品質の変動が無い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】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、封入グリースの混和ちょう度を特定の範囲とし、かつ軸受回転トルクを特定することにより、軸受材料や封入グリースの種類に関わらず、耐久性及び耐フレッチング摩耗性が向上することを見出し、更に、グリース供給ノズルを改良することにより、グリースの供給位置に係わらず製品間でのトルク変動が無くなることを見出した。本発明は、これらの知見に基づくものである。
【０００８】
即ち、本発明は、内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持し、混和ちょう度２７０〜３１０のグリースを封入してなり、かつ軸受回転トルクが「軸受内径×３〔１０-3Ｎ・ｃｍ〕」以上であることを特徴とする転がり軸受を提供する。また、本発明は、軸受を組み立てた後、内輪と外輪との間の隙間に、転動体の数よりも１つ多く、等間隔で配置されたグリース供給ノズルを臨ませ、前記グリース供給ノズルから請求項１記載のグリースを供給することを特徴とする転がり軸受の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従い、封入グリースの混和ちょう度を２７０〜３１０の範囲とし、かつ軸受回転トルクを「軸受内径×３〔１０-3Ｎ・ｃｍ〕」以上とすることにより、特に耐久性及び耐フレッチング摩耗性に優れた転がり軸受が得られる。また、グリースの充填に際して、転動体の数よりも１つ多いグリース供給ノズルを用いることにより、製品間でのトルク変動が無くなり、もはや位相合わせが不要になり、生産効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
本発明の転がり軸受は、構造に関しては何ら制限が無く、従来から上記の各ドライブ装置やモータ類に使用されている転がり軸受を全て対象とすることができ、例えば、図１に示すような玉軸受１を例示することができる。この玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２を介して複数の転動体である玉１３を転動自在に保持し、更に軸受空間Ｓ（内輪１０、外輪１１及びシール１４で囲まれた部分）にグリースを充填し、シール１４で封止して概略構成されている。また、内輪１０、外輪１１、玉１３等の構成部材の材質にも制限が無く、従来公知のもので構わない。
【００１２】
封入されるグリースは、その混和ちょう度が２７０〜３１０であること以外は制限が無く、前記の混和ちょう度を持つ金属石けん系グリースやウレア系グリースとすることができる。後述する実施例にも示すように、混和ちょう度が２７０未満になると、耐フレッチング摩耗性に劣るようになるとともに、本発明で規定する軸受回転トルク「軸受内径×３（１０-3Ｎ・ｃｍ）」以上を満足しなくなる。また、混和ちょう度が３１０を超えると、グリースが漏洩しやすくなり耐久性が低下する。以下に、金属石けん系グリース及びウレア系グリースの好ましい具体例を示す。
【００１３】
金属石けん系グリース、ウレア系グリースの基油としては、鉱油系または合成油系の潤滑油が好ましい。鉱油系潤滑油としては、鉱油を、減圧蒸留、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を適宜組み合わせて精製したものが好ましい。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、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等の芳香族エステル油、更にはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、更にはまた、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油等が挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。これらの基油は、単独または混合物として用いることができる。また、基油の動粘度は、１８〜３１ｍｍ2／ｓ（４０℃）が適当である。
【００１４】
増ちょう剤としては、金属石けん系グリースでは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ等から選択される金属石けんまたは金属複合石けん、またはこれらの混合物が挙げられる。ウレア系グリースの増ちょう剤としては、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または混合物として用いることができる。
【００１５】
また、増ちょう剤量は上記の基油とともにグリースを形成できる範囲であれば制限はないが、金属石けん系グリース、ウレア系グリースともに８〜３５質量％、好ましくは１０〜３０質量％の範囲である。
【００１６】
上記の金属石けん系グリース、ウレア系グリースには、その性能を一層高めるため、必要に応じて、従来からグリースに用いられている公知の一般的な添加剤を含有させることができる。例えば、ベントン、シリカゲル等のゲル化剤；アミン系、フェノール系、イオウ系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤；塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブテン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性剤；石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の防錆剤；ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤；ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられ、これらを単独または２種以上組み合わせて添加することができる。
【００１７】
上記の金属石けん系グリース、ウレア系グリースの封入量は、本発明で規定される軸受回転トルクである「軸受内径×３（１０-3Ｎ・ｃｍ）」以上を満足する量である。軸受回転トルクが「軸受内径×３（１０-3Ｎ・ｃｍ）」よりも小さくなると、耐フレッチング摩耗性に劣るようになる。
【００１８】
上記のグリースの充填に際し、本発明では、転動体数よりも１つ多く、等間隔で配置されたグリース供給ノズルを用いる。図２（Ａ）、（Ｂ）は、転動体Ｂが６個の転がり軸受に対し、７個のグリース供給ノズルを等間隔に配置してグリースを供給した例を示すが、グリース供給ノズルの位置、即ち位相に係わらず、グリースＧは常に転動体Ｂの上に供給される。そのため、軸受間でのトルク差は、図１０のようにグリースが保持器Ｒの上に供給された軸受と、図１１のようにグリースの一部が転動体Ｂの上に供給された軸受とのトルク差に比べると大幅に小さくなる。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２０】
（試験軸受）
内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅３ｍｍ、プラスチック保持器付き玉軸受（図１参照；日本精工（株）製呼び番号Ｂ５−３９）に、混和ちょう度２３０〜３５０のリチウム石けん／エステル油系グリースを軸受空間の７〜８容積％を占める量封入して試験軸受を作製した。そして、試験軸受を用いて下記に示す各試験を行った。
【００２１】
（１）フレッチング試験
試験前に上記の試験軸受のアキシアル振動加速度の測定を行い、下記条件にて揺動試験を実施した後、再度アキシアル振動加速度を測定し、試験前の値からの上昇値を求めた。
＜試験条件＞
予圧：１１．８Ｎ
外輪揺動角：２°
揺動周波数：９Ｈｚ
揺動繰り返し回数：４００００回
【００２２】
結果を図３に示すが、混和ちょう度２７０未満のグリースを封入した試験軸受のアキシアル振動加速度の上昇が著しく、このことから混和ちょう度２７０以上のグリースを封入することにより、優れた耐フレッチング摩耗性が得られることがわかる。
【００２３】
（２）軸受耐久試験
試験前に上記の試験軸受の重量を測定し、下記条件にて１６８時間連続して外輪を回転させた後、再度試験軸受の重量を測定し、重量の減少量からグリースの漏洩量を求めた。
＜試験条件＞
予圧：１１．８Ｎ
回転速度：５４００ｍｉｎ-1
雰囲気温度：９０℃
【００２４】
結果を図４に示すが、混和ちょう度が３１０を超えるグリースを封入した試験軸受ではグリースの漏洩量が大きく、軸受耐久性に劣ることがわかる。
【００２５】
上記の（１）フレッチング試験及び（２）軸受耐久試験から、混和ちょう度２７０〜３１０のグリースを封入することにより、耐久性及び耐フレッチング摩耗性に優れる転がり軸受が得られることがわかる。
【００２６】
（３）軸受回転トルク試験
図５に示すトルク測定装置を用い、下記条件にて試験軸受のトルクを測定した。図示される測定装置において、試験軸受Ａはその内輪がエアスピンドル３１にアーバ３２を介して固定され、外輪がエアベアリング３３を備えたアルミキャップ３４に固定されている。そして、エアスピンドル３１を回転させると、試験軸受Ａの内輪も回転し、そのときのトルク値をアルミキャップ３４に接続したストレインゲージ３５で測定し、測定値がストレインアンプ３６及びローパスフィルタ３７を経由してレコーダ３８にて記録される。
＜試験条件＞
予圧：１１．８Ｎ
回転速度：５４００ｍｉｎ-1
回転時間：１分間
【００２７】
結果を図６に示すが、封入グリースの混和ちょう度に比例して試験軸受の軸受回転トルクが高くなる傾向があることがわかる。
【００２８】
また、上記の（１）フレッチング試験の結果と（３）軸受回転トルク試験との相関を図７に示すが、封入グリースの混和ちょう度が２７０〜３１０の範囲にあり、かつ軸受回転トルクが１５（＝内径５ｍｍ×３）〔１０-3Ｎ・ｃｍ〕以上の範囲にあると、耐フレッチング摩耗性に優れることがわかる。
【００２９】
（４）グリースの供給方法の検証
試験軸受として日本精工（株）製深溝玉軸受（呼び番号「６９３」；内径８ｍｍ、外径８ｍｍ、幅４ｍｍ）を用い、これに従来と同様に転動体数と同数のグリース供給ノズルを用いて保持器上にグリースを供給したもの、並びに転動体数よりも１つ多いグリース供給ノズルによりグリースを供給したものを、それぞれ２０個用意した。そして、各試験軸受について、図８に示す測定装置を用いて回転数の変動を求めた。図８に示す測定装置において、試験軸受Ａは一対で内輪をスピンドル４１に、外輪を基台４２に固定され、更に下端をスナップリング４３で支持して上端から予圧バネ４４により所定の予圧が付加される。スピンドル４１にはロータ４５が固定されており、その内壁に装着されたロータ磁石４６が基台４４に装着されたステータコイル４７と対向して配置される。また、ロータ４５の外周にはファン４８が装着されている。試験は、室温にて１２Ｖの一定電圧を印加してスピンドル４１を回転させ、６０秒ならし回転させた後の回転数を回転計４９にて測定した。
【００３０】
結果を図９に示すが、従来の転動体数と同数のグリース供給ノズルを用いると、位相ずれに起因する試験軸受間の回転数（トルク）の変動が大きくなるのに対し、本発明に従い転動体数より１つ多いグリース供給ノズルを用いることにより、試験軸受間のトルク変動が抑えられている。
【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】本発明のグリース供給ノズルを用いてグリースを供給した状態を示す模式図である。
【図３】（１）フレッチング試験の結果を示すグラフである。
【図４】（２）軸受耐久試験の結果を示すグラフである。
【図５】（３）軸受回転トルク試験を行うために用いた測定装置を示す概略構成図である。
【図６】（３）軸受回転トルク試験の結果を示すグラフである。
【図７】（１）フレッチング試験の結果と（３）軸受回転トルク試験との相関を示すグラフである。
【図８】グリースの充填状態によるトルク変動を測定するために用いた試験装置を示す概略構成図である。
【図９】（４）グリースの供給方法の検証結果を示すグラフである。
【図１０】従来のグリース供給ノズルを用いてグリースを供給した状態を示す模式図であり、位相が合っている場合を示す。
【図１１】従来のグリース供給ノズルを用いてグリースを供給した状態を示す模式図であり、位相がずれた場合を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１  玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  玉
１４  シール
【図１】
2006002816.tif 000003
【図２】
2006002816.tif 000004
【図３】
2006002816.tif 000005
【図４】
2006002816.tif 000006
【図５】
2006002816.tif 000007
【図６】
2006002816.tif 000008
【図７】
2006002816.tif 000009
【図８】
2006002816.tif 000010
【図９】
2006002816.tif 000011
【図１０】
2006002816.tif 000012
【図１１】
2006002816.tif 000013