(57)【要約】【課題】極圧添加剤を用いずにフレッチングの発生を防止する手段を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器と、充填した潤滑剤の洩れを防止するためのシールド板を備えた玉軸受において、潤滑剤として潤滑油を９重量パーセントから３０重量パーセントとし、残をグリースとする。【選択図】        図１
2004218810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の転動体と、該転動体を転動自在に保持する保持器と、充填した潤滑剤の洩れを防止するためのシールド板を備えた玉軸受において、
前記潤滑剤として、潤滑油を、９重量パーセントから３０重量パーセントとし、残をグリースとしたことを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
請求項１において、
組立時に、前記外輪軌道と内輪軌道と転動体に前記潤滑油を塗布し、その後にグリースを充填して封入したことを特徴とする玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブのスピンドルモータに用いられる転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハードディスクドライブに用いられる転がり軸受は、輸送時または搬送時に外部から加わる振動や揺動、衝撃等による急激な荷重変動によってフレッチングが発生する場合があり、これに対処するためにはグリースに極圧添加剤を添加することが考えられる。
【０００３】
このような極圧添加剤には、一般に有機イオウ化合物等が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９６４２８号公報（第４頁
【００２３】−
【００２５】、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したイオウ分を含む極圧添加剤においては、イオウ分が転がり軸受の発熱等によりガス化し、これがハードディスクの読取部に付着して固化することにより読取エラーを発生させる原因となる可能性があるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、極圧添加剤を用いずにフレッチングの発生を防止する手段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】
本発明は、上記課題を解決するために、内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の転動体と、該転動体を転動自在に保持する保持器と、充填した潤滑剤の洩れを防止するためのシールド板を備えた玉軸受において、前記潤滑剤として、潤滑油を９重量パーセントから３０重量パーセントとし、残をグリースとしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明による玉軸受の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す断面図である。
図１において、１は転がり軸受としての玉軸受である。
２は外輪であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その内周面に玉軸受１の外輪軌道が設けられ、その外周面は円筒面に成形されており、図示しないハウジング等に嵌合して固定される。
【０００９】
３は内輪であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その外周面に玉軸受１の内輪軌道が設けられ、その内周面は円筒面に成形されており、図示しない回転軸等に嵌合して連動して回転する。
４は保持器であり、樹脂材料やこれをガラス繊維等の繊維で強化した樹脂材料等により冠状に成形された冠型保持器等である。
【００１０】
５は転動体としての玉であり、合金鋼等の鋼材で製作され、外輪２に設けた外輪軌道とこれに対向する内輪３に設けた内輪軌道との間に転動自在に複数設けられており、互いの接触を防止するための保持器４に保持されて所定のピッチで配設される。
６はシールド板であり、合金鋼等の板材で製作された芯金６ａと、芯金６ａの周りに天然ゴムや合成ゴム等の弾性材料で形成したシール体６ｂとで構成されて玉５の両側に配置され、シール体６ｂの外周端を外輪２の内周面に嵌合して係止すると共にその内周部に設けられたリップ部６ｃを２段に内輪３の外周面に摺接して接触式のシールを構成しており、外部からの塵芥や泥水の浸入を防止すると共に潤滑剤としてのグリースや潤滑油を玉５の周囲の空間７に封止する。
【００１１】
本実施の形態例で用いるグリースは、以下に示す基油に増ちょう剤を加えて攪拌し、増ちょう剤を微細に分散させて半固体状としたものであり、これに必要に応じて錆止め剤、油性剤、酸化防止剤を添加して用いる。
なお、以下に例示するものにはイオウ分は含まれていない。
基油としては、炭酸エステル油や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、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、多価アルコールと一塩基酸との反応から得られるポリオールエステル油等の合成エステル油や合成炭化水素油、エーテル油、パラフィン系鉱油等の鉱物油を用いる。
【００１２】
炭酸エステル油としては、次式に示す炭酸エステル化合物がある。
Ｒ１−ＣＯ−ＯＲ２
ここに、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ炭素数６〜３０の飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基を表す。分岐アルキル基として好ましいものは−ＣＨ２ＣＨＲ３Ｒ４で表されるものであり、Ｒ３は炭素数１〜７の飽和直鎖アルキル基、Ｒ４は炭素数４〜１２の飽和直鎖アルキル基を表し、特に好ましいものはＲ３とＲ４の炭素数の和が１１〜１３のものである。
【００１３】
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）、ジオクチルセパケート（ＤＯＳ）、メチル・アセチルリシノレート（ＭＡＲ−Ｎ）等がある。
芳香族エステル油としては、トリメリット酸エステル、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等がある。
【００１４】
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を適宜反応させて得られるものがある。
この場合に、多価アルコールに反応させる一塩基酸は単独であってもよく、複数用いるようにしてもよい。
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として用いてもよい。
【００１５】
多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、ペンタエリスリトール（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−１，３−プロパンジオール（ＭＰＰＤ）等がある。
一塩基酸としては、主に炭素数が４〜１８の一価脂肪酸が用いられ、例えば、酢酸、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、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリル酸、ミスチリン酸、パルミチン酸、牛脂肪酸、ステアリン酸、カプロレイン酸、ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、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、アスクレピン酸、バクセン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、サビニン酸、リシノール酸等がある。
【００１６】
合成炭化水素油としては、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合成油等がある。
エーテル油としては、ジフェニル、トリフェニル、テトラフェニルに炭素数１２〜２０のアルキル鎖またはジアルキル鎖を誘導したフェニルエーテル油等がある。
【００１７】
以上の油類を基油として用いる場合は、単独または複数混合して用いるようにする。
本実施の形態例には、炭酸エステル油またはジエステル油とポリオールエステル油の混合油を用いるのが望ましい。
これらは、外輪２の外輪軌道や内輪３の内輪軌道、転動体しての玉５の表面への密着性に優れており、これらの表面に速やかに油膜を形成して良好な耐フレッチング性や耐衝撃性を得ることができる。
【００１８】
増ちょう剤としては、リチウム石鹸、ナトリウム石鹸、カルシウム石鹸、アルミニウム石鹸、これらを複合したコンプレックス石鹸およびウレア化合物等がある。
本実施の形態例には、リチウム石鹸、特にステアリン酸リチウムまたは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを用いるのが望ましい。
【００１９】
これらは、外輪２の外輪軌道および内輪３の内輪軌道と玉５との転動面でせん断力を受けると軟化し、これらの表面に付着して密着することにより転動面での油膜の形成を容易にして良好な耐フレッチング性や耐衝撃性、低トルク性を得ることができる。
錆止め剤としては、有機系スルホン酸金属塩やエステル類があり、これらを必要に応じて単独または複数混合し、上記の基油および増ちょう剤からなるグリースに添加して用いる。
【００２０】
有機系スルホン酸金属塩としては、ジノニルナフタレンスルホン酸および重質アルキルベンゼンスルホン酸等が用いられ、その金属塩としてカルシウムスルホネート、バリウムスルホネート、バリウムスルホネート等がある。
エステル類としては、ソルビタン誘導体では、多塩基カルボン酸および多価アルコールの部分エステルとしてソルビタンモノラウレート、ソルビタントリラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート等がある。アルキルエステル型では、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等がある。
【００２１】
油性剤としては、高級脂肪酸や高級アルコール、アミン、リン酸エステルがあり、これらを必要に応じて単独または複数混合し、上記の基油および増ちょう剤からなるグリースに添加して用いる。
高級脂肪酸としてはオレイン酸、ステアリン酸等、高級アルコールとしてはラウリルアルコール、オレインアルコール等、アミンとしてはステアリルアミン、セチルアミン等、リン酸エステルとしてはリン酸トリクレジル等がある。
【００２２】
酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤があり、これを必要に応じて単独または複数混合し、上記の基油および増ちょう剤からなるグリースに添加して用いる。
含窒素化合物系酸化防止剤としては、フェニルαナフチルアミン、ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、オレイルアミドアミン、フェノチアジン等がある。
【００２３】
フェノール系酸化防止剤としては、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニルサリシレート、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール、２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール）、４，４´−ブチリデンビス−６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｍ−クレゾール、テトラキス［メチレン−３（３´，５´−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４´−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、ｎ−オクタデシル−β−（４´−ヒドロキシ−３´，５´−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）プロピオネート、２−ｎ−オクチル・チオ−４，６−ジ（４´−ヒドロキシ−３´，５´−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェノキシ−１，３，５−トリアジン、４，４´−チオビス−［６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｍ−クレゾール］、２−（２´−ヒドロキシ−３´−ｔｅｒｔ−ブチル−５´−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダードフェノールがある。
【００２４】
上記の構成の作用について説明する。
転がり軸受としての玉軸受１を組立てるときは、外輪２の外輪軌道と内輪３の内輪軌道との間に転動体しての玉５を所定の個数挿入し、一方のシールド板６を取付けて外輪軌道と内輪軌道と玉５の表面に潤滑油を塗布して馴染ませる。
そして、保持器４を玉５に押圧してその弾性を利用して保持器４を玉５に組付けた後に、玉軸受１の玉５の周りの空間７に所定の量のグリースを充填し、他方のシールド板６を取付けて潤滑剤として潤滑油およびグリースを封入し、玉軸受１を組立てる。
【００２５】
このとき塗布する潤滑油は、上記のグリースの基油に例示した油類を単独または複数混合して用いればよいが、グリースに用いた基油と同一または同様の性質を持つの基油を用いることが望ましい。
また、グリースは空間７の容積の１０〜２５％の容積を占めるように充填するのが望ましい。
【００２６】
なお、基油をグリースに用いるときは基油をけん化して用いるようにし、潤滑油に用いるときは液体のままとして用いるようにする。
このようにして組立てた玉軸受１の潤滑油の量とグリースの量の比率の適値を求めるために以下に示す評価試験を行った。
評価試験に用いた玉軸受１は、外径１３ｍｍ、内径５ｍｍ、幅３ｍｍのものであり、玉５の個数は８個である。
【００２７】
また、評価試験に用いた潤滑剤は、潤滑油はＭＩＬ（ｍｉｌｉｔａｒｙ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ）−Ｌ−６０８５Ａで規定されているジエステル油であり、グリースは上記の炭酸エステルを基油としたものである。
また、この潤滑剤の潤滑油の割合は５〜４０重量パーセント、残はグリースである。
【００２８】
回転トルク試験
上記の玉軸受１を２列にして外輪２をハウジングに固定し、内輪３を回転軸に固定して回転軸を５４００ｍｉｎ−１で回転させ、起動後６０秒経過時の回転トルクを測定した。
フレッチング試験
フレッチングは外部から加わる振動や揺動、衝撃等による急激な荷重変動によって転動面の油圧が切れて玉５と外輪軌道および内輪軌道とが金属接触を起すことにより転動面に発生する微細なムシレであるため、その指標として玉軸受１を揺動させたときの揺動試験前後の振動加速度の増加量を用いた。
【００２９】
揺動試験は上記の玉軸受１をハードディスクドライブのスピンドルに組込み、室温雰囲気で、揺動角４度、揺動周波数９Ｈｚにて４万回の揺動を加え、試験前と試験後の軸方向振動加速度増分を測定した。
上記の評価試験結果を図２に示す。
図２において、横軸下はグリースの割合の重量百分比、横軸上は潤滑油の割合の重量百分比、縦軸左はフレッチング試験前後の軸方向振動加速度増分、横軸右は回転トルク試験の回転トルクを示す。
【００３０】
図２に示すように、回転トルクおよび振動加速度増分は共に潤滑油の比率が減少するほど増加する傾向にあり、回転トルクの増加を考慮すると潤滑油の比率で９重量％以上とするのがよい。
また、潤滑油の割合が増加すれば、回転トルクおよび振動加速度増分は共に減少し良好となるが、シールド板６からの油分の洩れが発生し、その限度は潤滑油の比率で３０重量％以下となる。
【００３１】
従って、過大な回転トルクを抑制し、シールド板６からの油分の洩れを防止するためには、潤滑油の割合を９重量％から３０重量％の範囲とするのが適切であり、望ましくは１４重量％から２５重量％の範囲で管理して塗布するのがよい。
これによって、極圧添加剤を用いなくても、玉軸受１に優れた耐フレッチング性を付与できることがわかる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態例では、液体の潤滑油を半固体状のグリースと共に存在させ、その割合を９重量パーセントから３０重量パーセント（望ましくは１４重量％から２５重量％）としたことによって、玉軸受からの油分の洩れを防止すると共に、玉や外輪軌道、内輪軌道の表面に容易に油膜を形成することができ、輸送や搬送時の振動等による荷重変動があったときにおいても、油膜切れを防止して優れた耐フレッチング性を得ることができる。
【００３３】
また、イオウ分を含まない潤滑剤を用いることによって、ガス化したイオウ分がハードディスクの読取部に付着することがなくなり、読取エラーの発生を未然に防止することができる。
更に、組立時に潤滑油を転動体や外輪軌道、内輪軌道に予め潤滑油を塗布しておくことによって、玉軸受の組立て直後の輸送や搬送時の耐フレッチング性をより確実に発揮させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、液体の潤滑油を半固体状のグリースと共に存在させ、その割合を９重量パーセントから３０重量パーセント（望ましくは１４重量％から２５重量％）としたことによって、転がり軸受からの油分の洩れを防止すると共に、転動体や外輪軌道、内輪軌道の表面に容易に油膜を形成することができ、輸送や搬送時の振動等による荷重変動があったときにおいても、油膜切れを防止して優れた耐フレッチング性を得ることができるという効果が得られる。
【００３５】
また、イオウ分を含まない潤滑剤を用いることによって、ガス化したイオウ分がハードディスクの読取部に付着することがなくなり、読取エラーの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図
【図２】回転トルク試験およびフレッチング試験の結果を示すグラフ
【符号の説明】
１    玉軸受
２    外輪
３    内輪
４    保持器
５    玉
６    シールド板
６ａ  芯金
６ｂ  シール体
６ｃ  リップ部
７    空間
【図１】
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【図２】
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