(57)【要約】【課題】転がり軸受のフレッチング摩耗を軽減できる効果に優れた潤滑剤を提供する。【解決手段】この発明の潤滑剤は、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である硫化鉄微粒子と界面活性剤を、それぞれ０．０１質量％以上１０質量％以下の割合で含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である硫化鉄微粒子と界面活性剤を、それぞれ０．０１質量％以上１０質量％以下の割合で含有することを特徴とする潤滑剤。
【請求項２】
請求項１記載の潤滑剤で潤滑されている転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤および潤滑剤が封入された転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータ等の回転機器では、回転軸を回転自在に支持する部分に転がり軸受が取り付けられている。特に、回転軸が微小往復動を行う場合や微小振動を受ける場合には、転動体の転動面や軌道輪の軌道面にフレッチングが生じて、軸受トルクが増大したり、損傷部を起点とした剥離が生じ易くなるという問題がある。そのため、転動体としてセラミックボールを使用することにより、フレッチング摩耗を軽減する対策が採られている（特許文献１参照）。
しかし、セラミックボールは、通常用いられている鋼球と比較して高価であるため、低コストでフレッチング摩耗を軽減できる方法が求められている。
【０００３】
特許文献２には、高級脂肪塩吸着フェライト（Ｆｅ3 Ｏ4 ：酸化鉄）微粒子を、モノ−またはジ−オキシアルキレン置換基を有するリン酸エステル系界面活性剤を用いてリン酸トリエステル系低蒸気圧基油中に分散させた分散液に、アミノ変性シリコーンオイルを添加した磁性流体を、軸受用潤滑油として用いることが記載されている。
特許文献３には、平均一次粒径が３ｎｍ以上１００ｎｍ以下で疎水化処理が施されたシリカ微粒子とリン系極圧剤を添加剤として含有するグリースを、軸受用潤滑剤として使用することが記載されている。
【０００４】
しかし、特許文献２、３に記載されているような、酸化鉄微粒子やシリカ微粒子を含有する潤滑剤では、微小揺動の振幅比（振幅／接触円の半径）が小さい場合にはフレッチング摩耗の軽減効果が得られるものの、大きくなるとフレッチング摩耗の軽減効果が十分でないため、その改善が強く求められている。
これに対して、特許文献４には、平均粒径が１〜１００ｎｍの硫化鉄微粒子を含有する潤滑剤を軸受用潤滑剤として使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８８７２６号公報
【特許文献２】特開平９−６７５８８号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９３１６号公報
【特許文献４】特開２００９−２２７９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献４に記載されている潤滑剤には、フレッチング摩耗の軽減効果の点でさらなる改善の余地がある。
この発明の課題は、転がり軸受に使用した時にフレッチング摩耗を軽減できる効果に優れた潤滑剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明の潤滑剤は、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である硫化鉄微粒子と界面活性剤を、それぞれ０．０１質量％以上１０質量％以下の割合で含有することを特徴とする。
この発明の潤滑剤は、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である硫化鉄微粒子が界面活性剤により均一に分散されているため、転がり軸受の潤滑に使用した時に、硫化鉄微粒子によるフレッチング摩耗軽減作用が効果的に発揮される。よって、この発明の潤滑剤で潤滑されている転がり軸受は、耐フレッチング性に優れたものとなる。
【０００８】
平均粒径が１ｎｍ未満の硫化鉄微粒子は凝集し易くなり、１００ｎｍを越えると重力により沈降凝集したり、フレッチングが発生している箇所に侵入し難くなる。よって、この発明では、使用する硫化鉄微粒子の平均粒径を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下としている。使用する硫化鉄微粒子の平均粒径は１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である硫化鉄微粒子は、市販の硫化鉄微粒子を微粉砕することで得ることができる。硫化鉄微粒子としては、組成がＦｅＳ、Ｆｅ2 Ｓ3 、およびＦｅＳ2 の一つまたは二つ以上からなるものを使用することができる。
【０００９】
界面活性剤としては、硫化鉄微粒子の分散状態を改善するものであればいずれのものを使用してもよい。例えば、カルボン酸塩（ＲＣＯＯ- Ｍ+ ）やスルホン酸塩（ＲＳＯ3 - Ｍ+ ）等のイオン性界面活性剤、水酸基（−ＯＨ）を有する非イオン性界面活性剤で、炭素数が１０以上のものであれば、いずれのものでも使用できる。具体的には、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などの不飽和脂肪酸のナトリウム塩やカリウム塩と、ジアルキルスルホコハク酸塩が挙げられ、特に、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを用いることが好ましい。
【００１０】
硫化鉄微粒子および界面活性剤の含有率は、潤滑剤全量の０．０１質量％以上１０質量％以下とする。硫化鉄微粒子および界面活性剤の含有率が０．０１質量％未満では、フレッチング摩耗の軽減効果が実質的に得られない。硫化鉄微粒子および界面活性剤の含有率が１０質量％を超えると、フレッチング摩耗の軽減効果が飽和するだけでなく、硫化鉄微粒子が凝集し易くなる。
【００１１】
この発明の潤滑剤は、通常の潤滑剤に硫化鉄微粒子と界面活性剤を含有させることで得られる。潤滑剤は液状の潤滑油であってもよいし、基油と増ちょう剤と添加剤からなるグリースであってもよい。グリースの場合は、基油に硫化鉄微粒子と界面活性剤を含有させる。硫化鉄微粒子の含有率は、液状の潤滑油の場合には、０．０１質量％以上５質量％以下とすることが好ましく、グリースの場合には、０．０１質量％以上８質量％以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の潤滑剤は、転がり軸受に使用した時にフレッチング摩耗を軽減できる効果が特許文献４に記載された潤滑剤より高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図２】振幅比を説明するための模式図である。
【図３】フレッチング試験機を示す模式図である。
【図４】実施例で得られた振幅比と損傷比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について説明する。
この実施形態の転がり軸受は、図１に示すように、内輪軌道１１を有する内輪１と、外輪軌道２１を有する外輪２と、複数の玉（転動体）３と、保持器４と、シール５からなる玉軸受である。
この玉軸受は、ポリαオレフィン（４０℃における動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ）に、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子（ＦｅＳとＦｅ2 Ｓ3 とＦｅＳ2 からなる組成）を０．１質量％の割合で含有し、界面活性剤としてジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを０．１質量％の割合で含有する潤滑油で潤滑されている。
【００１５】
この実施形態の玉軸受は、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子が界面活性剤により均一に分散された状態にある潤滑油で潤滑されているため、前記硫化鉄微粒子によるフレッチング摩耗軽減作用が効果的に発揮されて、耐フレッチング性に特に優れたものとなる。
なお、この発明は、玉軸受を含む全ての、軌道が単列または複列である転がり軸受（玉軸受以外の例としては、保持器付きころ軸受、総ころ軸受、自動調心ころ軸受等）に適用できる。
【実施例】
【００１６】
以下、この発明の効果について、具体的なデータを示して説明する。
サンプルNo. １として、ポリαオレフィン（４０℃における動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ）に、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子（ＦｅＳとＦｅ2 Ｓ3 とＦｅＳ2 からなる組成）を０．１質量％、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを０．１質量％の割合で含有させた潤滑油を用意した。
【００１７】
サンプルNo. ２として、ポリαオレフィン（４０℃における動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ）に、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子（ＦｅＳとＦｅ2 Ｓ3 とＦｅＳ2 からなる組成）を０．１質量％の割合で含有させ、界面活性剤を含まない潤滑油を用意した。
サンプルNo. ３として、ポリαオレフィン（４０℃における動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ）に、平均粒径２０ｎｍのシリカ微粒子を０．１質量％、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを０．１質量％の割合で含有させた潤滑油を用意した。
【００１８】
サンプルNo. ４として、ポリαオレフィン（４０℃における動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ）に、平均粒径２０ｎｍの酸化鉄微粒子（Ｆｅ3 Ｏ4 ）を０．１質量％、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを０．１質量％の割合で含有させた潤滑油を用意した。  平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子は、市販の平均粒径が２０ｎｍより大きい硫化鉄微粒子を（株）ＦＴＡ製ジェットミル微粉砕システムで粉砕することにより得た。
【００１９】
No. １〜４の潤滑油の性能を評価するために、同量の各潤滑油で潤滑された転がり軸受を使用して、振幅比を０．５〜２．０の範囲で変化させてフレッチング試験を行った。
試験軸受としては、内径２５ｍｍ、外径５２ｍｍ、高さ１８ｍｍの単式スラスト玉軸受（呼び番号：５１３０５）を用意した。ただし、後述するように、損傷により生じた表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）を正確に測定するために、下レースの軌道溝が形成されている面をラッピングにより平坦にした。
【００２０】
振幅比は、図２に示すように、転がり軸受を微小揺動させる振幅Ａと、接触楕円の揺動方向の半径（短軸）ｂとにより、Ａ／ｂで算出される。
使用したフレッチング試験機は、図３に示すように、荷重付加部６と微小揺動付加部７とを備えている。荷重付加部６は、試験軸受８に上向きの荷重を付加する。微小揺動付加部７は、ＡＣサーボモータ７１と、揺動軸７２と、押圧板７３とからなり、試験軸受８を上側から押さえながら、微小揺動を付加する。
【００２１】
このフレッチング試験機により、０．５〜２．０の範囲で振幅比を変化させる以外は、最大面圧：３．２ＧＰａ、最大揺動速度：２０ｍｍ／ｓ、揺動回数：１００００回の同じ条件で、フレッチング試験を行う。フレッチング試験では、揺動に伴い、下レース８１のラッピングされた平坦面（損傷形成面）８１ａが摩耗して、接触楕円の周上に摩耗粉がたまって損傷が生じる。この損傷により生じた表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）を比較することで、フレッチング摩耗の軽減効果を評価することができる。
【００２２】
先ず、試験前に下レースの損傷形成面を干渉顕微鏡で観察して、試験前の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）を測定する。次に、上述のフレッチング試験を行った後、下レースの損傷形成面を干渉顕微鏡で観察して、試験後の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）を測定する。そして、試験前後のＲｙの比（試験後のＲｙ／試験前のＲｙ）を損傷比として算出する。損傷比が１の場合、損傷が殆ど生じていないことになる。
【００２３】
得られた損傷比と振幅比との関係を、使用した潤滑油（No. １〜４）毎に、図４にグラフで示す。このグラフから分かるように、振幅比が０．５の場合は、使用した潤滑油の違いによる損傷比の差はほとんどない。しかし、振幅比が０．５を超えると、この発明の実施例に相当するNo. １と比較例に相当するNo. ２〜４とで、損傷比に差が生じ、振幅比が０．５を超え２．０以下の範囲で、No. １の損傷比はNo. ２〜４の損傷比より著しく小さくなっている。
【００２４】
以上のことから分かるように、No. １の潤滑油は、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子が界面活性剤により均一に分散された状態にあるため、これにより潤滑されている転がり軸受は、前記硫化鉄微粒子によるフレッチング摩耗軽減作用が効果的に発揮されて、耐フレッチング性に特に優れたものとなる。
また、No. ２の潤滑油は、平均粒径２０ｎｍの硫化鉄微粒子を含有するが界面活性剤を含有しないため、前記硫化鉄微粒子によるフレッチング摩耗軽減作用が不十分であった。No. ３と４の潤滑油は、界面活性剤を含有するが硫化鉄でなくシリカや酸化鉄の平均粒径２０ｎｍの微粒子を含有するため、フレッチング摩耗軽減作用が不十分であった。
【符号の説明】
【００２５】
１  内輪
１１  内輪軌道
２  外輪
２１  外輪軌道
３  玉
４  保持器
５  シール
６  フレッチング試験機の荷重付加部
７  フレッチング試験機の微小揺動付加部
７１  ＡＣサーボモータ
７２  揺動軸
７３  押圧板
８  試験軸受
８１  下レース
８１ａ  下レースの損傷形成面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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