(57)【要約】【課題】転動装置のトルクを低減し、低摩擦、低発熱とすると共に、焼付きを抑制する潤滑剤組成物を提供する。また、低トルク、低摩擦、低発熱であり、且つ、焼付き寿命に優れた転動装置を提供する。【解決手段】潤滑剤組成物Ｇは、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸のトリグリセライドを、前記潤滑剤組成物Ｇ全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有してなる。飽和脂肪酸トリグリセライドは、低粘度、低発熱、及び、耐焼付き性能が高いため、これを含有する潤滑剤組成物Ｇは、転動装置のトルクを低減し、低摩擦、低発熱であり、耐焼付き性能が高い。また、深溝玉軸受は潤滑剤組成物Ｇにより、軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとが潤滑されているため、低トルク、低摩擦、低発熱であり、耐焼付き性能が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材及び第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体とを備え、
前記転動体の転動を介して前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動し、ｄｍＮ値が５０万以上の転動装置に使用され、前記両軌道面と前記転動体の転動面とを潤滑する潤滑剤組成物であって、
炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸のトリグリセライドを、前記潤滑剤組成物全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
【請求項２】
互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材及び第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体とを備え、
前記転動体の転動を介して前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動する転動装置であって、
ｄｍＮ値が５０万以上であるとともに、請求項１に記載の潤滑剤組成物により、前記両軌道面と前記転動体の転動面とが潤滑されることを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は潤滑剤組成物及び転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種産業機械や電気機器等のモータは、小型軽量化及び高速回転化が進んでいる。これに伴い、これらに組み込まれる転がり軸受には、回転性能をより高めるために低トルク、低摩擦、低発熱であり、更に焼付きが生じにくく長寿命であることが求められている。
例えば、情報機器に用いられているスピンドルモータには、回転性能の向上のために、軸受面に動圧溝を有し、潤滑油と軸の回転に伴う動圧作用によって非接触軸支する動圧流体軸受を使用するものがある。この動圧流体軸受では、動圧溝の設計形状・加工精度に加えて潤滑油の特性が重要であり、モータの起動直後や停止直前で動圧が十分でない時には動圧流体軸受の金属接触を抑制するような潤滑油が要求される。また、連続運転時には回転に伴う発熱による潤滑油の酸化・分解等の劣化が無く、蒸発の少ない安定した潤滑油が要求される。更には、広い温度範囲にわたって低粘度で摩擦係数が小さく、モータの駆動電力の低減に寄与することも要求される。
【０００３】
このような要求を満たすべく、従来では主にエステル系潤滑油が使用されており、例えば高粘度で安定性に優れるトリメチロールプロパンに酸化防止剤を混合した潤滑剤組成物が知られている。また、特許文献１には、エステル系潤滑油に、炭素数が１５〜２１の不飽和又は飽和の直鎖又は分岐脂肪酸のトリグリセライドを油性剤として添加した潤滑剤組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４３８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各種産業機械や電気機器等のモータは更なる高速回転化が進むと思われるので、転がり軸受等の転動装置には更なる低トルク化、低摩擦化、及び低発熱化、並びに長寿命化が要求されている。
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、転動装置のトルクを低減し、低摩擦、低発熱とすると共に、焼付きを抑制する潤滑剤組成物を提供することを課題とする。また、低トルク、低摩擦、低発熱であり、且つ、焼付き寿命に優れた転動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る潤滑剤組成物は、互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体とを備え、前記転動体の転動を介して前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動し、ｄｍＮ値が５０万以上の転動装置に使用され、前記両軌道面と前記転動体の転動面とを潤滑する潤滑剤組成物であって、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸のトリグリセライドを、前記潤滑剤組成物全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る転動装置は、互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体とを備え、前記転動体の転動を介して前記第１部材及び前記第２部材の一方が他方に対して相対移動する転動装置であって、ｄｍＮ値が５０万以上であるとともに、上記の潤滑剤組成物により、前記両軌道面と前記転動体の転動面とが潤滑されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の潤滑剤組成物は、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸のトリグリセライドを、前記潤滑剤組成物全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有する。これにより、本発明の潤滑剤組成物は、転動装置のトルクを低減し、低摩擦、低発熱とすると共に、焼付きを抑制する。また、本発明の転動装置は、本発明の潤滑剤組成物により、両軌道面と転動体の転動面とが潤滑される。これにより、本発明の転動装置は、低トルク、低摩擦、低発熱であり、且つ、焼付き寿命に優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】軸受温度上昇試験の結果を示す図である。
【図３】回転トルク試験の結果を示す図である。
【図４】実施例の転がり軸受の内輪表面を示す図である。
【図５】比較例の転がり軸受の内輪表面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る潤滑剤組成物及び転動装置の実施の形態を、図１の深溝玉軸受の部分縦断面図を参照しながら詳細に説明する。
［転動装置について］
図１の深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１（本発明の構成要件である第１部材に相当する）と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有し内輪１の径方向外方に配された外輪２（本発明の構成要件である第２部材に相当する）と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールのような密封装置５，５と、を備えており、転動体３の転動を介して、内輪１及び外輪２の一方が他方に対して相対回転可能となっている。なお、保持器４や密封装置５は備えていなくてもよい。
そして、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された空隙部（軸受空間）内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの間の潤滑を行う液体状又は半固体状の潤滑剤組成物Ｇが配されている。
【００１１】
［潤滑剤組成物Ｇについて］
この潤滑剤組成物Ｇは、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸のトリグリセライド（以下、「飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド」と称する。）を、潤滑剤組成物Ｇ全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有してなる。潤滑剤組成物Ｇ中の飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドの含有量は、１０質量％以上とする必要があるが、５０質量％以上とすることがより好ましい。また、潤滑剤組成物Ｇは、飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド単独、即ち１００質量％であってもよい。
【００１２】
飽和脂肪酸の炭素数は、目的とする粘度に応じて選択できるが、６以上１２以下が好ましく、８以上１０以下がより好ましい。特に炭素数８又は１０の飽和脂肪酸が入手しやすく、安価である。
使用する飽和脂肪酸の種類は、特に限定されるものではないが、１種の飽和脂肪酸を単独で用いてもよいし、炭素数の異なる複数種の飽和脂肪酸を混合して用いてもよい。
この飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドを含有する潤滑剤組成物Ｇは、液体状の潤滑油であってもよいし、半固体状のグリースであってもよく、その基油として飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドが使用されている。ただし、飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドに他の潤滑油を混合し、その混合油を基油として用いてもよい。
【００１３】
混合する他の潤滑油としては、ポリオールエステル油が好ましく、例えば下記表１に例示するジエステルやモノエステルを用いることもできる。これらは、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドは、流動点が高いため、他の潤滑油等を混合することにより、流動性能を高めることができる。中でも、ジオクチルアゼレートが好ましく、組み合わせることにより低温流動性能がより高まる。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドは、同様な粘度、耐熱性を持つトリメチロールプロパンエステルに比して、転がり軸受等の転動装置のトルクを低減し、低摩擦である。また、飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドは融点が高いことに加えて、低発熱であり、耐焼付き性能が高く、転動装置の焼付き寿命を向上させることができる。これは、飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドは、トリメチロールプロパンエステル等のヒンダードエステルに比べトライボケミカル反応により分解しやすく、分解して脂肪酸が生成し、この脂肪酸が転動装置を構成する鋼材の表面と反応して鉄石けんを形成するからである（トライボロジスト，４２，５（１９９１），ｐ３８７〜３９４）。中でも炭素数が１０以上１２以下の飽和脂肪酸が、焼付き寿命の向上に対して優れた作用を有している。
【００１６】
また、潤滑剤組成物Ｇがグリースである場合には、増ちょう剤が使用される。増ちょう剤の種類は、潤滑剤組成物Ｇをゲル状に保持できるものであれば特に限定されるものではないが、例えばリチウム石けん等の金属石けんや、ジウレア等のウレア化合物を用いることができる。混和ちょう度等のグリース性状には制限がなく、また通常のグリースの製造方法に準じて調製することができる。
さらに、潤滑剤組成物Ｇには、その各種性能を向上させるため、必要に応じて種々の添加剤を添加してもよい。添加剤としては、潤滑剤に一般的に使用されるものが問題なく使用可能であり、例えば酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性向上剤、金属不活性化剤等が挙げられる。
【００１７】
酸化防止剤としては、特に限定されるものではないが、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸系等の酸化防止剤が挙げられる。防錆剤としては、特に限定されるものではないが、有機スルホン酸金属塩（金属はアルカリ金属，アルカリ土類金属等）、アルキルコハク酸エステル及びアルケニルコハク酸エステル等のアルキルコハク酸誘導体及びアルケニルコハク酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル等が挙げられる。
【００１８】
極圧剤としては、特に限定されるものではないが、リン系の極圧剤や、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤が挙げられる。油性向上剤としては、特に限定されるものではないが、脂肪酸及び動植物油等が挙げられる。金属不活性化剤としては、特に限定されるものではないが、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。また、これらをそれぞれ単独で、あるいは適宜組み合わせて添加することができる。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。
【００１９】
本実施形態の潤滑剤組成物Ｇは、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸トリグリセライドを、前記潤滑剤組成物Ｇ全体に対し１０質量％以上１００質量％以下の割合で含有してなる。飽和脂肪酸トリグリセライドは、低粘度、低発熱であると共に、耐焼付き性能が高いため、これを含有する本実施形態の潤滑剤組成物Ｇは、転動装置のトルクを低減し、低摩擦、低発熱とすると共に、焼付きを抑制する。
【００２０】
よって、本実施形態の潤滑剤組成物Ｇは、例えば、低トルク、低摩擦、低発熱、及び、優れた焼付き寿命を要求されるような、工業機械用途をはじめとする高速回転で使用される装置に好適に用いることができる。特に、本実施形態の潤滑剤組成物Ｇを、ｄｍＮ＝｛軸受内径（ｍｍ）＋軸受外径（ｍｍ）｝÷２×回転速度（ｍｉｎ−１）、又は、ｄｍＮ＝玉セットのピッチ径×回転速度（ｍｉｎ−１）、で表わされるｄｍＮ値が５０万以上の高速回転で使用される転動装置に用いた場合には、トリメチロールプロパンエステルを基油として用いた潤滑剤組成物と比して、転動装置のトルク、摩擦及び耐焼付き性能の差はさらに顕著になる。
したがって、本実施形態の深溝玉軸受は、本実施形態の潤滑剤組成物Ｇにより、軌道面１ａ，２ａ及び転動体３の転動面３ａが潤滑されているため、ｄｍＮ値が５０万以上の高速回転で使用されても、低トルク、低摩擦、低発熱であり、耐焼付き寿命が優れている。
【００２１】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては転動装置の例として深溝玉軸受を挙げて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリングである。
【００２２】
また、本発明における第１部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、第２部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【実施例】
【００２３】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。実施例及び比較例のグリースをそれぞれ調製して、各グリースによって潤滑された転がり軸受の軸受温度上昇試験、軸受動トルク試験、及び、耐焼付き性能試験を行った。
［試験グリースの調製について］
飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド（以下、「ＭＣＴ」と称する。）、及び、トリメチロールプロパンエステル（以下、「ＴＭＰ」と称する。）を用いたグリースを調製した。
実施例のグリースは、基油にＭＣＴを用い、３０質量％のバリウム複合石けんで増ちょうして調製した。なお、炭素数が８の飽和脂肪酸を［Ｃ８］と、炭素数が１０の飽和脂肪酸を［Ｃ１０］とした場合に、本実施例のグリースに含まれる飽和中鎖脂肪酸トリグリセライドを構成する飽和脂肪酸のモル比は、［Ｃ８］：［Ｃ１０］＝７５：２５である。また、表２における基油粘度は、４０℃における基油粘度を示したものである。
【００２４】
一方、比較例のグリースは、基油にＴＭＰを用い、３０質量％のバリウム複合石けんで増ちょうして調製した。また、各グリースには、４種類の酸化防止剤をそれぞれ添加した。すなわちアミン系酸化防止剤として濃度１．５質量％のＮ−フェニル−α−ナフチルアミン（ＰＡＮ）及び濃度３質量％のバンルーブ８１（バンダービルト社製のジオクチルジフェニルアミン）、フェノール系酸化防止剤として濃度０．５質量％の２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）、並びに、濃度０．５質量％の２−メトキシフェノチアジンである。得られた各グリースのちょう度と滴点を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
［軸受温度上昇試験について］
前記実施例のグリースを、内径７０ｍｍ，外径１１０ｍｍ，幅２０ｍｍの非接触形ゴムシール付きアンギュラ玉軸受に３．０ｇ封入し、実施例のアンギュラ玉軸受を作製した。また、前記比較例のグリースを、内径７０ｍｍ，外径１１０ｍｍ，幅２０ｍｍの非接触形ゴムシール付きアンギュラ玉軸受に３．０ｇ封入し、比較例のアンギュラ玉軸受を作製した。これらを、回転速度５０００〜１６０００ｍｉｎ−１、アキシアル荷重４０００Ｎの条件で、室温環境下で回転させ、各アンギュラ玉軸受の外輪の温度を測定した。そして、回転前の外輪の温度からの温度上昇幅と回転速度の関係を図２に示した。図中、ＴＭＰ−Ｇは比較例であるＴＭＰのグリースを、ＭＣＴ−Ｇは実施例であるＭＣＴのグリースを示す。
図２に示すように、実施例のアンギュラ玉軸受の外輪の温度は、比較例のアンギュラ玉軸受の外輪の温度に比して上昇幅が小さく、特に、ｄｍＮ値が６０万以上を超えると温度上昇の差が顕著になることがわかる。
【００２７】
［軸受動トルク試験について］
前記実施例のグリースを、内径１７ｍｍ，外径４０ｍｍ，幅１２ｍｍの非接触形ゴムシール付き深溝玉軸受に１．０ｇ封入し、実施例の深溝玉軸受を作製した。また、前記比較例のグリースを、内径１７ｍｍ，外径４０ｍｍ，幅１２ｍｍの非接触形ゴムシール付き深溝玉軸受に１．０ｇ封入し、比較例の深溝玉軸受を作製した。これらを、回転速度１８００〜１６０００ｍｉｎ−１、アキシアル荷重２００Ｎの条件で、室温環境下で回転させ、各深溝玉軸受の回転動トルクを測定した。そして、回転動トルクと回転速度の関係を図３に示した。なお、ＴＭＰ−ＧはＭＣＴ−Ｇよりも粘度が高いため、撹拌抵抗により回転動トルクの絶対値は大きくなる。そこで、回転動トルクと同時に測定した深溝玉軸受の外輪の温度を用いて、ＴＭＰ−Ｇの粘度がＭＣＴ−Ｇと同じであったと仮定した場合の計算値である回転動トルク計算値も図３に併せて示した。
図３に示すように、回転速度が低い場合には、ＴＭＰ−ＧとＭＣＴ−Ｇとの間に差は見られないが、ｄｍＮ値が５０万程度からＴＭＰ−Ｇの回転動トルクが大きくなった。このことから、回転速度が高速となると基油の粘度以外に回転動トルクを増加させる要因があることがわかる。
【００２８】
［耐焼付き性能試験について］
上記軸受温度上昇試験の後のアンギュラ玉軸受の内輪表面を図４及び図５に示す。
図４に示すように、実施例のアンギュラ玉軸受は転動体接触部にほぼ損傷が見られない。一方、図５に示すように、比較例のアンギュラ玉軸受は転動体接触部に損傷が見られた。これらの結果は、高速回転領域（ｄｍＮ値が５０〜６０万）での、ＭＣＴ−Ｇの耐焼付き性能が高いことを示している。
【符号の説明】
【００２９】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      転動体
３ａ    転動面
Ｇ      潤滑剤組成物
【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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