(57)【要約】【課題】  回転軸を支える転がり軸受が微小往復動を行なう場合、あるいは微小振動を受けるような場合、転動体表面や転走面にフレッチングが生じ、軸受トルクの増大や損傷部を起点とした剥離等様々な不具合が生じる。【解決手段】  潤滑剤にステアリン酸、またはステアリン酸とステアリン酸金属塩を添加することにより長期間に渡ってフレッチングの発生を抑制することができる。また、鋼球を使用することができるため、このような潤滑剤を含む軸受はセラミックボールを用いた軸受よりも安価に提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油にステアリン酸を含有することを特徴とする潤滑剤。
【請求項２】
潤滑油に更にステアリン酸金属塩を含有することを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２の潤滑剤を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種装置、機器に使用される潤滑剤、並びに前記潤滑剤を封入してなる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転機器において回転軸を支持する部位には一般的に転がり軸受が使用されているが、特に微小往復動を行う場合、あるいは微小振動を受けるような場合には、転動体表面や転走面にフレッチングと呼ばれる損傷が発生し、軸受トルクの増大や損傷部を起点とした剥離等さまざまな不具合が生じる。
【０００３】
これに対して、特許文献１では転動体に耐摩耗性の高いセラミックボールを採用することで、微小な往復運動によって油膜が切れ易くなり、両者が直接接触した場合であっても摺動する２面間の凝着を防止し、フレッチングの発生を軽減している。特許文献２は、高いフレッチング抑制効果を持つ硫化鉄微粒子を添加した潤滑剤を軸受に封入するものである。また、フレッチング抑制を目的としたものではないが、特許文献３、４は潤滑剤に無機Ｍｇ微粒子とステアリン酸Ｍｇを添加し、水素脆性が原因である白色組織変化による剥離を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８８７２６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２７９８１号公報
【特許文献３】特開２００７−０２３１０５号公報
【特許文献４】特開２００７−０４５９９４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、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り、無機化合物の微粒子を添加する方法ではフレッチングを抑制する効果が十分ではない。これらの技術に対しては、低コストで尚かつ更なる効果向上の要求が強い。
【０００６】
そこで本発明は、フレッチング抑制効果の高い潤滑剤を提供することを目的とする。また、本発明は耐フレッチング性により優れ、より耐久性に優れる転がり軸受を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、下記の構成により達成される。
（１）潤滑油にステアリン酸を含有することを特徴とする潤滑剤。
（２）上記の潤滑油に更にステアリン酸金属塩を含有することを特徴とする潤滑剤。
（３）上記（１）または（２）の潤滑剤を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る潤滑剤は長期間に渡ってフレッチングの発生を抑制する効果を持つ。また、鋼球を使用することができるため、このような潤滑剤を含む軸受はセラミックボールを用いた軸受よりも安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】玉軸受の一例を示す断面図である。
【図２】実施例で用いたフレッチング試験機を示す模式図である。
【図３】振幅比を説明するための模式図である。
【図４】フレッチング試験においてディスク試験片が磨耗する状態を示す模式図である。
【図５】ステアリン酸Ｍｇを添加した潤滑油の加熱時間と損傷比の関係を示すグラフである。
【図６】潤滑油の加熱時間と全酸価の関係を示すグラフである。
【図７】潤滑油の加熱に伴う成分の変化をガスクロマトグラフ質量分析計を用いて分析した結果を示すグラフである。
【図８】ステアリン酸を添加した潤滑油の加熱時間と損傷比の関係を示すグラフである。
【図９】実施例３と比較例の損傷比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係る潤滑剤は、潤滑油にステアリン酸またはステアリン酸とステアリン酸金属塩を添加したものである。
【００１２】
ステアリン酸金属塩についてはステアリン酸Ｍｇ、ステアリン酸Ｃａ、ステアリン酸Ｚｎ、ステアリン酸Ｌｉなどを用いることができる。
【００１３】
潤滑油には制限はなく、鉱油や合成油等を目的や適用箇所に応じて適宜選択できる。合成油としては、脂肪族炭化水素油、芳香族炭化水素油、エステル油、エーテル油、トリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル油等が挙げられる。脂肪族炭化水素油としては、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、ポリ−α−オレフィン（１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等）、又はこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族炭化水素油としては、アルキルベンゼン（モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼン等）、アルキルナフタレン（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）等が挙げられる。エステル油としては、脂肪族ジエステル、芳香族エステル、ポリオールエステル、コンプレックスエステル（多価アルコールと二塩基酸及び一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステル）が挙げられる。脂肪族ジエステルとしては、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、メチルアセチルリシノレート等が挙げられる。芳香族エステルとしては、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が挙げられる。ポリオールエステルとしては、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が挙げられる。エーテル油としては、ポリグリコールおよびフェニルエーテルが挙げられる。ポリグリコールとしては、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が挙げられる。フェニルエーテルとしては、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、ジアルキルテトラフェニルエーテル等が挙げられる。
【００１４】
また、グリースとする場合の増ちょう剤にも制限はなく、例えば、金属石けん（アルミニウム石けん、バリウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等）、複合金属石けん（リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等）、ウレア化合物（ジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等）、シリカゲル、ベントナイト、ウレタン化合物、ウレア−ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート等を目的に応じて適宜選択できる。
【００１５】
その他、目的に応じて、潤滑剤に使用される種々の添加剤を添加することもできる。例えば、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、アルカリ金属およびアルカリ土類金属等の有機スルホン酸塩、アルキル、アルケニルコハク酸エステル等のアルキル、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の防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等をそれぞれ単独で、あるいは適宜組み合わせて添加することができる。
【００１６】
また、潤滑油の粘度等の特性、グリースのちょう度等の特性にも制限はない。
【００１７】
本発明において転がり軸受の種類には制限はない。図1に玉軸受を例示する。図示される玉軸受は、内輪軌道１を有する内輪２と、外輪軌道３を有する外輪４との間に、複数の転動体である玉５を保持器７を介して保持しており、内輪２と外輪４と玉５で形成される軸受空間に、上記の潤滑剤を充填し、シール６で封止している。
【００１８】
このような玉軸受では、微小な往復運動によって油膜が切れやすくなり、その結果フレッチング摩耗が生じやすくなるが、ステアリン酸を添加した潤滑剤を用いることでステアリン酸の持つ油性剤の機能により、表面に保護膜を形成しフレッチングを軽減する。そのため玉５をセラミック製にする必要がなく、安価にできる。また、ステアリン酸だけでなくステアリン酸Ｍｇも添加することで、潤滑油の酸化劣化の過程でステアリン酸が生成されるので長期にわたってフレッチングを抑制できる。
【００１９】
尚、転がり軸受の種類としては、玉軸受の他、保持器付きころ軸受、総転がり軸受、総ころ軸受等も挙げることができ、転走面は単列でも複列でもよい。
【００２０】
以下、実施例及び比較例を挙げて更に説明する。
【００２１】
（実施例１）
ＶＧ３２（鉱油、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２／ｓ）にステアリン酸Ｍｇを１．０質量％添加し、試験潤滑剤Ａを調製した。
【００２２】
（実施例２）
ＶＧ３２（鉱油、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２／ｓ）にステアリン酸を１．０質量％添加し、試験潤滑剤Ｂを調製した。
【００２３】
（実施例３）
ＶＧ３２（鉱油、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２／ｓ）にステアリン酸Ｍｇ及びステアリン酸を１．０質量％添加し、試験潤滑剤Ｃを調製した。
【００２４】
（比較例）
ＶＧ３２（鉱油、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２／ｓ）に何も添加せず、試験潤滑剤Ｄを調製した。
【００２５】
（フレッチング試験）
内径２５ｍ、外径５２ｍｍ、高さ１８ｍｍの単式スラスト玉軸受（銘番：５１３０５）に、上記で調製した試験潤滑剤Ａ〜Ｄを同量ずつ封入して試験軸受を作製した。そして、試験軸受を図２に示す日本精工（株）製フレッチング試験機に装着し、下記の試験条件でフレッチング試験を行った。尚、試験軸受においては損傷部の最大高さ（Ｒｙ）を正確に測定するために、下レースにラッピングを施したディスク試験片を用いている。
・最大面圧    ：３．２ＧＰａ
・最大揺動速度：２０ｍｍ／ｓ
・揺動回数    ：１００００回
・振幅比      ：２．０
【００２６】
振幅比は図３に示すように、接触円直径（Ｄ）と振幅（Ａ）との比「Ａ／Ｄ」である。図４に示すように、揺動に伴いディスク試験片が摩耗し、接触楕円の周上に摩耗粉がたまり、その部分が大きく損傷する。そこで試験の前後で下レース表面を干渉顕微鏡で観測して損傷部の最大高さ（Ｒｙ）を測定し、Ｒｙの比（試験後のＲｙ／試験前のＲｙ：損傷比）を求めることでフレッチングの軽減効果を評価することができる。損傷が少ないほど、損傷比は１に近づく。
【００２７】
図５のグラフは、鉱油にステアリン酸Ｍｇを添加したもの（実施例１）と無添加鉱油（比較例）とで損傷比を比較したものである。グラフの横軸は潤滑油の加熱時間であり、実施例１の潤滑油を１６０℃で加熱した場合、加熱時間が長いほど比較例よりも損傷比が小さく、特に４００ｈ以上加熱すると損傷比がおおよそ１になることが確認された。加熱は潤滑油の劣化を加速させるために行うもので、加熱時間は該潤滑油が封入された軸受の稼動時間を代理していると見なすことができる。この結果からステアリン酸Ｍｇを添加した潤滑油は軸受の稼働時間が伸びるにつれて、これを添加しなかった場合よりもフレッチングを抑制する効果を発揮することがわかる。
【００２８】
図６に潤滑油の加熱時間と全酸価の関係について調査した結果を示す。図６より、ステアリン酸Ｍｇを添加することで、潤滑油が酸化劣化することを防いでいることがわかる。これは、潤滑油よりステアリン酸Ｍｇの方が酸化されやすいことを意味している。ステアリン酸Ｍｇが酸化されやすい理由としては、Ｍｇのイオン化傾向が大きいことに理由があると考えられる。イオン化傾向が大きいということは、他の物質から酸素を奪う還元作用が強いことを意味しており、そのため潤滑油の酸化が抑制されたと考えられる。
【００２９】
ステアリン酸Ｍｇが酸化されることでどのような物質に変化したのか調べるため、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて潤滑油の成分分析を行った。図７にその結果を示す。無添加鉱油（ＶＧ３２）、およびステアリン酸Ｍｇを添加した鉱油（ＶＧ３２＋Ｓｔ−Ｍｇ）を１６０℃で２４ｈ加熱した潤滑油の波形に違いは見つからなかったが、ステアリン酸Ｍｇを添加して５５０ｈ加熱した潤滑油からは特徴的なピークが確認された（図７中に丸印で表示）。この部分を分析した結果、ステアリン酸であることがわかった。ステアリン酸Ｍｇを添加した潤滑油を加熱することでステアリン酸が生成され、これがフレッチング抑制効果を発揮していたと考えられる。
【００３０】
そこで、ステアリン酸のみを添加した潤滑油（実施例２）を用いてフレッチング試験を行った。試験結果を図８に示す。図８より、潤滑油を加熱しなくても、ステアリン酸のみを添加することでフレッチングを抑制できることが確認された。
【００３１】
以上の結果から、ステアリン酸Ｍｇは潤滑油の酸化劣化を防止し、その反応過程で少しずつステアリン酸が生成されることでフレッチング抑制効果が発揮されることが確認された。また、ステアリン酸Ｍｇとステアリン酸の両方を初めから潤滑油に添加する（実施例３）ことによって、軸受を使用する初期段階から長期間に渡ってフレッチング抑制効果を向上させることができる（図９参照）。
【符号の説明】
【００３２】
１  内輪軌道
２  内輪
３  外輪軌道
４  外輪
５  玉
６  シール
７  保持器
【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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