(57)【要約】【課題】十分に低いトルク特性を有し、音響寿命、初期音響特性を兼ね備え、更にグリース漏洩が無く長寿命の転がり軸受を提供する。【解決手段】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１３を略等間隔に転動自在に保持し、かつ繊維長が少なくとも３μｍである繊維状物を含むジウレア化合物を増ちょう剤として含有するグリースを封入してなることを特徴とする転がり軸受１。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を略等間隔に転動自在に保持し、かつ繊維長が少なくとも３μｍである繊維状物を含むジウレア化合物を増ちょう剤として含有するグリースを封入してなることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、特に高速回転において低トルク性に優れ、十分な音響耐久性を有する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）スピンドルやサーボモータ等において、近年装置の作業能率向上のために高速化が進められるとともに、消費電力削減への要求のために、低出力化が促進されている。このため、モータ用軸受等に用いられる転がり軸受では、トルク特性が重要な機能として求められている。
【０００３】
転がり軸受において、動摩擦トルクの発生原因の一つとして、グリースの粘性抵抗が知られている。このため、グリースの粘性抵抗の低減は、転がり軸受の動摩擦トルク減少への有効な手段となる。グリースの粘性抵抗を低減するためには、基油の動粘度の低減、グリースちょう度の低減が効果的である。しかし、基油粘度の低減やグリースちょう度の低減をすることにより、以下のような別の問題点が発生する。
【０００４】
即ち、動摩擦トルクの低減のために、従来では基油の動粘度を５〜２００ｍｍ２／ｓの範囲としているが、低粘度であるほど基油の耐熱性が低くなる。そこで、比較的耐熱性の高いエステル油やポリ−α−オレフィン油、エーテル油等の合成油を基油に使用して耐熱性の低下分を補償している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、グリースのちょう度を低減することは、増ちょう剤量の増加につながるため、相対的に基油量が減少して長期にわたり安定した潤滑性を維持する上で不利になる。また、増ちょう剤としては、リチウム石けん等の金属石けんやウレア化合物等を用いるのが一般的である。しかし、金属石けんを増ちょう剤に用いたグリースでは、金属石けん繊維のせん断抵抗が弱いため、高速あるいは高温回転時にグリースが軟化し、漏洩しやすい。従って、この金属石けんを増ちょう剤に用いたグリースは、潤滑に必要な量の基油を長時間保持することが難しいために、潤滑不良に陥り易く、十分な音響耐久が得られていない。一方、ウレア化合物を用いたグリースでは、十分なトルク特性と初期音響が得られないという問題がある。
【特許文献１】
特開２０００−１９２９７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、十分に低いトルク特性を有し、音響寿命、初期音響特性を兼ね備え、更にグリース漏洩が無く長寿命の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】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意努力した結果、ジウレア化合物からなり、かつ長繊維状物を含む増ちょう剤を含有するグリースを封入することにより、転がり軸受の軸受トルクを著しく低減できることを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。
【０００８】
即ち、本発明は、上記の目的を達成するために、内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を略等間隔に転動自在に保持し、かつ繊維長が少なくとも３μｍである繊維状物を含むジウレア化合物を増ちょう剤として含有するグリースを封入してなることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【０００９】
上記グリースに含有される増ちょう剤は、長繊維状物を含むために摺動面において配向性、柔軟性に優れ、トルク特性、ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ  Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ  Ｒｕｎ−Ｏｕｔ：非回転同期振れ）特性の低減効果を有する。また、グリース中における増ちょう剤のせん断安定性が向上するために、グリースの軟化や漏洩が妨げられ、特に高速回転中においても基油がグリース中に十分保持される。これらの効果は、従来の板状のウレア化合物を増ちょう剤とするグリースでは得られなかったものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、転がり軸受自体の構造は特に制限されるものではなく、例えば図１に示す玉軸受とすることができる。図示されるように、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を略等間隔で転動自在に保持してなり、更に内輪１０、外輪１１及び玉１３で形成される軸受空間Ｓに下記に示すグリースを所定量充填し、シール１４で封止して構成される。
【００１２】
グリースに使用される基油としては特に制限はないが、次に挙げる各潤滑油を好適に使用することができる。即ち、ナフテン系、パラフィン系等の高度精製鉱油、ポリα―オレフィン油、α−オレフィンとエチレンとのコオリゴマー油等の合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油等のエステル構造を有する潤滑油、ジフェニル、トリフェニル、テトラフェニルのＣ１２〜Ｃ２０の（ジ）アルキル鎖が誘導された、フェニルエーテル油、ポリアルキレングリコール油等のエーテル構造を有する潤滑油等が基油として使用できる。中でも、トルク特性や音響耐久性を考慮すると、合成炭化水素油、ポリオールエステル油、炭酸エステル油、芳香族エステル油、（ジ）アルキルポリフェニルエーテル油が望ましい。特にポリオールエステル油、炭酸エステル油が望ましい。
【００１３】
また、基油の動粘度は従来と同様で構わず、４０℃における動粘度で５〜２００ｍｍ２／ｓであることが望ましい。５ｍｍ２／ｓ未満では高温特性に劣るようになり、２００ｍｍ２／ｓを超える場合にはトルクが高くなりすぎ、何れも本発明の目的を達成できなくなる。
【００１４】
上記基油には、増ちょう剤としてジウレア化合物が用いられる。特に、下記一般式〔Ｉ〕で表されるジウレア化合物が好ましい。
【００１５】
【化１】
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【００１６】
式中、Ｒ２は炭酸数６〜１５の芳香族系炭化水素、Ｒ１、Ｒ３は脂肪族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。また、Ｒ１、Ｒ３は特に炭素数８〜２０の直鎖アルキル基が望ましい。
【００１７】
また、このジウレア化合物は、繊維長が３μｍ以上である長繊維状物を含む。但し、繊維長があまりに大きすぎると、軸受回転時に接触面に入り込んだときの振動が大きくなり、初期音響特性に良い影響を与えない。従って、上限としては２０μｍ以下が望ましい。尚、繊維径は１μｍ未満が適当である。また、この長繊維状物は、増ちょう剤全量の３０重量％以上を占めることが好ましい。３０重量％よりも少ないと、トルク低減効果が十分に発現しない。
【００１８】
上記グリースにおいて、ジウレア化合物の長繊維状物は、透過型電子顕微鏡により６０００倍〜２００００倍の倍率で確認することができる。観察に当たっては、グリースをヘキサンなどの有機溶剤で希釈し、この希釈液をコロジオン膜を貼った銅製メッシュに付着させる。これら一連の観察は、ごく一般的な方法に従って実施すればよい。図２（Ａ）はその顕微鏡写真の一例（実施例１によるグリース組成物）であるが、繊維長が３μｍ以上の長繊維状物が生成していることがわかる。
【００１９】
尚、増ちょう剤量は従来と同様で構わず、グリース全量の５〜２０重量％とすることができる。
【００２０】
また、グリースには、その好ましい特性を損なわない範囲において、上記した基油及び増ちょう剤の他に周知の酸化防止剤、防錆剤、油性剤、極圧添加剤等の添加剤を含有させても良い。これら添加剤は、合計でグリース全量の２０重量％未満とすることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に説明する。但し、本発明は以下の実施例により何ら制限されるものではない。
【００２２】
（実施例１〜３、比較例１〜４）
表１に示す如く、基油及び増ちょう剤を混合して試験グリースを調製した。また、板状ジウレア及びリチウム石けんを含むグリースは何れも市販品を用いた。そして、試験軸受「呼び番号６９５（内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍ、プラスチック保持器付）」に各試験グリースを１０ｍｇ封入し、下記に示す各実験を行い、軸受トルク、グリース漏洩量、ＮＲＲＯ特性を評価した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
（実験−１）
図３に示す測定装置３０を用いて軸受トルク試験を行った。この測定装置３０において、上記の試験軸受３１は２個１組で、エアースピンドル３２に連結する軸３３に予圧用ウェーブワッシャ３４を用いて装着される。また、試験軸受３１はエアースピンドル３２とともに水平に置かれ、糸３５を介して荷重変換器３６が吊るされており、この荷重変換器３６の出力がＸ−Ｙレコーダ３７により記録される。試験は、試験軸受３１をアキシアル荷重１４．７Ｎの条件下で２００００ｒｐｍ（外輪回転）で高速回転させ、回転直後のトルクと回転５分後のトルクとを測定し、その上昇率（トルク比）を評価した。結果を図４に示すが、長繊維状物のジウレア化合物を含有するグリースを封入することにより、軸受トルクの上昇を低く抑えられることがわかる。
【００２５】
（実験−２）
実施例１及び比較例３において、４０℃おける動粘度の異なる基油を用いてグリースを調製し、この試験グリースを上記試験軸受に封入し、実験−１と同様の測定装置を用い、同条件にて軸受トルクを測定した。結果を図５に示すが、長繊維状物のジウレア化合物を含有するグリースは、板状のジウレア化合物を含有するグリースに比べて基油の動粘度にかかわらず、軸受トルクが低く抑えられていることがわかる。
【００２６】
（実験−３）
図６に示す装置を用いて、グリースの漏洩試験を行った。図示される装置は、一対の試験軸受５０，５０、シャフト５１、円筒状のハウジング５２、ステータ５３とロータ５４からなるモータ５５で構成される。そして、実施例２、比較例１、比較例４の各試験グリースを試験軸受５０に封入し、アキシアル荷重１４．７Ｎの条件下で２００００ｒｐｍ（外輪回転）で高速回転させ、回転前の軸受重量と所定時間経過後の軸受重量からグリースの漏洩率を求めた。結果を図７に示すが、実施例２の試験グリースを封入した軸受は耐グリース漏洩性に優れることがわかる。
【００２７】
（実験−４）
図８に示す装置を用いて、ＮＲＲＯ特性試験を行った。図示される装置の基本構造は本出願人による特開平９−１７８６１３号公報に示すものであり、ここでは概略を以下に示す。
【００２８】
平行な上板６４と下板６５とを支柱６６、６６により結合して成るフレーム６７を備えており、下板６５には駆動装置６８を支持固定している。この駆動装置６８は試験軸受８１の内輪を、ラジアル方向の位置決めを図った状態で回転駆動するもので、鉛直方向に配置されて図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル軸９０と、このスピンドル軸９０を回転自在に支持する静圧気体軸受からなる精密軸受装置１００とから構成される。上板６４には、支持装置６９が支持固定されている。この支持装置６９は、試験軸受８１の外輪を回転しない状態で支持するもので、外輪にアキシアル荷重を付加する機能と、外輪がラジアル方向に円滑に変位する事を許容する機能とを有しており、アキシアル荷重を付与する機能を発揮させるために上板６４の中央部に形成した保持孔７０に、シリンダ部材７１を固定している。シリンダ部材７１の底板部７２に形成した通孔７３には、押圧ロッド７７が昇降のみ自在に（回転不能に）挿通されており、押圧ロッド７７の上端部に固設した鍔部７４の上面と、シリンダ部材７１の中間部に昇降自在に嵌装した受板７５の下面との間には圧縮ばね７６が設けられ、押圧ロッド７７はこの圧縮ばね７６の弾力に見合う力で下方に押圧されている。また、シリンダ部材７１の上端開口部に被着した蓋板２８の中心部にはねじ孔（図示せず）が形成され、このねじ孔に調節ねじ７９を螺合させて受板７５の上下位置を調節するようになっている。また、圧縮ばね７６により押圧ロッド７７に付与されるアキシアル荷重も、調節ねじ７９を回転させることにより調節される。
【００２９】
また、試験軸受８１の外輪がラジアル方向に円滑に変位することを許容するために、支持装置６９の下端部には外輪を抱持するためのホルダ８０が設けられており、このホルダ８０の下面には外輪を抱持するための円形凹孔８１が形成され、上面には直径方向に亙る凸部８２が形成している。更に、押圧ロッド７７の下端部には、係止板８３が固定され、この係止板８３の下面には直径方向に亙る凸部８４が形成されている。そして、ホルダ８０の上面と係止板８３の下面との間に、燒結材料等により造られた多孔質材８５を挟持して、ラジアル方向に亙る変位を許容する静圧気体軸受８６を構成している。また、多孔質材８５に給気口８９を設けて、多孔質材８５内に圧縮空気を送り込み自在としており、圧縮ばね７６によるアキシアル荷重は圧縮空気の膜を介して伝達自在とされている。更に、ホルダ８０の外周面に対向する部分に、非接触式の変位センサ８１が設けられている。
【００３０】
上記の装置を用い、各実施例及び各比較例の各試験グリースを上記試験軸受８１に封入し、アキシアル荷重１４．７Ｎの条件下で１２０００ｒｐｍ（内輪回転）で高速回転させ、非回転同期振れＮＲＲＯを求めた。結果を図９に示すが、長繊維状物のジウレア化合物を含有するグリースを封入することにより、優れたＮＲＲＯ特性が得られることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、長繊維状物のジウレア化合物を含有するグリースを封入することにより、十分に低いトルク特性を有し、音響寿命、初期音響特性を兼ね備え、更にグリース漏洩が無く長寿命の転がり軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態である玉軸受を示す断面図である。
【図２】（Ａ）実施例１において増ちょう剤として使用したジウレア化合物の電子顕微鏡写真であり、（Ｂ）比較例１のジウレア化合物の電子顕微鏡写真である。
【図３】実験−１及び実験−２において、軸受トルクを測定するために用いた装置を示す概略図である。
【図４】実験−１の測定結果を示すグラフである。
【図５】実験−２の測定結果を示すグラフである。
【図６】実験−３において、グリースの漏洩量を測定するために用いた装置を示す概略図である。
【図７】実験−３の測定結果を示すグラフである。
【図８】実験−４において、ＮＲＲＯ特性を測定するために用いた装置を示す概略図である。
【図９】実験−４の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  玉
１４  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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