JP2003003184A

JP2003003184A - 微小球形ビーズを含有するグリースおよびそれを用いたボールベアリング

Info

Publication number: JP2003003184A
Application number: JP2001183441A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Okamoto; 好久岡本
Original assignee: OPUTEKU KK; Optech Co Ltd
Current assignee: OPUTEKU KK; Optech Co Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高速、高負荷回転時においても摩擦トルクを
小さくならしめるグリースおよびそれを用いたボールベ
アリングを提供するとともに、低い表面加工精度でも回
転時の非周期的回転ノイズが小さくかつ安価なボールベ
アリングを提供することにある。【解決手段】少なくとも鉱物油または合成油などの基
油と金属石鹸やポリウレアなどの増稠剤とを主成分とし
て含有しその中に１０００〜２００００個／ｍｍ ^３の濃
度で平均粒径０．０５〜１μｍの微小な球形ビーズを混
合したグリースとし、そのグリースを用いるボールベア
リングのボールの表面、内輪および外輪の摺動面の表面
粗さを１μｍ以下とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータなどの回転
機器や車軸などの回転部品に用いられるグリースおよび
ボールベアリングに関するものであり、特にハードディ
スクなどの高速高精度の回転装置に用いられるグリース
およびボールベアリングを提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられているボールベアリン
グは、モータなどの回転軸を高速で滑らか、かつ高精度
に回転させるために、クロム鋼やステンレス鋼などを高
精度に球形に加工した均一な球径の複数のボールを内輪
および外輪と呼ばれるドーナツ状ガイドによって回転自
由に狭持された構造になっている。これらボールは一般
に内輪と外輪に沿って均等に配置され、互いに接触して
摩擦抵抗を生じないようにケージやセパレータと呼ばれ
る保持器で分離されているのが通常である。さらに、グ
リースに含まれる基油などの蒸発を防ぐと同時に、外部
からのゴミなどの異物が入るのを防ぐためのシールド構
造が設けられている。

【０００３】また、回転時の摩擦によって前記ボールや
内輪および外輪の摺動面が磨耗したり焼き付いたりする
のを防ぐために、これらボールの表面や内輪と外輪の摺
動面にはグリースが塗られている。用いられているグリ
ースとしては鉱物油や合成油に金属石鹸やポリウレアな
どの増稠剤を混合してゲル状になったものを用いるのが
一般的である。このグリースは内輪または外輪の摺動面
とボールとの界面に入り込んで摺動面の潤滑性を向上さ
せ、このボールベアリングに取り付けられた回転体に滑
らかな回転を与えることができる。

【０００４】特に、コンピュータなどに主に用いられる
ハードディスク用のモータに用いられるボールベアリン
グにおいては、回転時の周期的回転ノイズを低減させる
ために内輪や外輪の摺動面の真円度はもとよりボールの
真球度や外形寸法が極めて高精度に加工されている。ま
た、回転時の非周期的回転ノイズを低減させるために
は、前記ボールの表面粗さを０．２μｍ程度以下に、前
記内輪や外輪の摺動面の表面粗さを１μｍ程度以下に仕
上げるのが一般的である。なお、以下で言う表面粗さと
はＲａを意味するものとする。

【０００５】回転時の非周期的回転ノイズを低減させる
別の手段として、この非周期的回転ノイズを平均化して
低減させることを目的として通常５〜９個程度のボール
が用いられるボールの数を、１０〜１６個に増加させた
ものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ボールベアリングは高速で回転したり負荷が大きくなっ
たりすると内輪または外輪の摺動面とボールとの界面に
グリースが十分まわらなくなるために、前記内輪または
外輪の摺動面とボールとが直接接触して摩擦力が急速に
大きくなったり焼付を起こしたりしてしまうという課題
を有していた。

【０００７】また、回転時の非周期的回転ノイズを軽減
するために加工精度を向上させると、ボールベアリング
構成要素の加工工数が多くなると同時に、ボールの球径
選別などの基準も厳しくなるため安価な製造が困難であ
るという課題を有している。

【０００８】さらに、ボールの数を１２〜１６個に増や
したとしても非周期的回転ノイズを０．２μｍ以下にす
ることは困難であるという課題を有していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボールベアリ
ングに用いるグリースとして、少なくとも鉱物油または
合成油などの基油と金属石鹸やポリウレアなどの増稠剤
とを主成分として含有し、その中に１０００〜２０００
０個／ｍｍ^３の濃度で平均粒径０．０５〜１μｍの微小
な球形ビーズを混合することにより容易に摩擦トルクお
よび非周期的回転ノイズを低減させることが可能なグリ
ースを作製することができ、そのグリースを用いるボー
ルベアリングのボールの表面、内輪および外輪の摺動面
の表面粗さを１μｍ以下とすることにより、比較的低い
表面加工精度でも非周期的回転ノイズを０．２μｍ以下
とすることができ、同時に製造が容易で安価な高精度ボ
ールベアリングを提供できるようになり前記課題を解決
した。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は鉱物油や合成油などの基
油に金属石鹸やポリウレアなどの増稠剤を加えてゲル状
にした潤滑剤であるグリースに平均粒径０．０５〜１μ
ｍの球形ビーズを所定の濃度混合したものを、ボールベ
アリングのボール表面や内輪と外輪の摺動面に注入する
ことで、通常の加工精度のボールベアリング構成要素を
用いたとしても摩擦トルクや非周期的回転ノイズを低減
させることができるボールベアリングを提供するもので
ある。

【００１１】最初に、本発明によるボールベアリングの
構造を、図面を用いて説明する。図３は本発明のボール
ベアリングの構造を示す概略斜視図であり、１１は第１
のスナップリング、１２は第１のシールド、１３は第１
のセパレータ、１４はボール、１５は内輪、１６は第２
のセパレータ、１７は外輪、１８は第２のシールド、１
９は第２のスナップリングである。ボール１４は内輪１
５と外輪１７とに設けられたボール１４に外接する溝状
の摺動面に接して配置され、ボール１４が互いに接触し
ないように第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１
６とによって離間されて配置されている。

【００１２】また、内輪１５と外輪１７の摺動面に外部
からホコリなどの異物が混入したり、グリースの揮発成
分や磨耗による磨耗粉が外部に漏れたりするのを防ぐた
めに第１のシールド１２と第２のシールド１８とによっ
て外輪１７の両側は蓋をされている。そして、これらの
各部品は第１のスナップリング１１と第２のスナップリ
ング１９とによって一体に保持されている。本発明の微
小球形ビーズを含有するグリースは内輪１５と外輪１７
の摺動面に適量注入される。この注入工程によってボー
ル１４の表面をも本発明のグリースが覆うことになる。

【００１３】このような構造の本発明のボールベアリン
グは、ボール１４を介して内輪１５と外輪１７とが互い
に相対的に回転するようになっている。このボールベア
リングの外輪１７を固定して内輪１５の内側に回転軸を
取り付けるか、あるいは内輪１５の内側に固定軸を取り
付けて外輪１７に回転体を取り付けることによって、対
象物を自由に回転させることができる。

【００１４】以下では説明を簡単にするために、本発明
のグリースにおいて、球形ビーズを混合する前のグリー
スを基グリースと呼ぶ。すなわち、本発明のグリースは
基グリースに所定の粒径の球形ビーズを所定の濃度で混
合して製造される。

【００１５】以下に図面を参照しながら本発明の実施の
形態を説明する。一般に、ボールベアリングに用いられ
ているボール、内輪、および外輪の材料としては硬質金
属材料であるクロム鋼やステンレス鋼が使われている。
これらの部品の摺動面は加工精度が要求されるため精密
切削や研削で加工されており、研磨加工されているもの
もある。特に球径の均一性が要求されるボールは、加工
後個別に検査されて同じ球径のものを選別して用いる。

【００１６】また、ボールや内輪と外輪の摺動面の表面
粗さが粗かったり、加工キズがある場合は、回転時の摩
擦力が大きくなったり、非周期的回転ノイズが大きくな
るために、特にハードディスクなどの精密機器用のモー
タに用いられるボールベアリング部品においてはボール
の表面粗さは０．２μｍ程度以下、内輪や外輪の摺動面
の表面粗さは１μｍ程度以下に抑えられている。

【００１７】しかし、ボール表面や内輪と外輪の摺動面
を完全に滑らかにすることは難しく、ほとんどのものに
は表面に何らかの凸凹部が存在する。加工キズなどが存
在する場合にはこれらの凸凹部はより深く大きくなる。
また、これらの凸凹部は外部からの異物混入などによっ
て発生することもある。以下では、本発明のグリースが
このような凸凹部に対してどのように作用するかを説明
する。

【００１８】図１は本発明によるグリースに混合されて
いる球形ビーズの表面凹部に対する作用を説明する概念
図であり、１は球形ビーズ、２は基グリース、３はボー
ル、４は内輪または外輪の摺動面、５はボール面上の凹
部、６は内輪または外輪の摺動面上の凹部である。

【００１９】本発明のグリースには微小な球形ビーズ１
が混合されているために、これらの凹部５、６に球形ビ
ーズ１が入り込み埋めてしまうことにより見かけ上滑ら
かな表面を形成する。そのためボール表面や内輪と外輪
の摺動面の凹部に起因する非周期的回転ノイズは著しく
緩和される。さらに、これらの凹部には通常複数の球形
ビーズが入り込むために、ボールと摺動面との間に働く
ずれ応力はこれら球形ビーズの回転や移動によって力が
分散されて、その結果摩擦トルクも軽減される。

【００２０】また、図２は本発明によるグリースに混合
されている球形ビーズの表面凸部に対する作用を説明す
る概念図であり、１は球形ビーズ、２は基グリース、３
はボール、４は内輪または外輪の摺動面、７はボール面
上の凸部、８は内輪または外輪の摺動面上の凸部、９は
ボールの回転方向である。

【００２１】この場合は、表面に凸部がある場合とは球
形ビーズの集積の仕方が異なる。ボール３が回転方向９
で示される方向に回転すると、基グリース２に含まれる
球形ビーズ１の相対的な流れ方向は、ボールに対しては
右から左へ、内輪や外輪の摺動面４に対しては左から右
へとなる。そのため、球形ビーズ１はボール面上の凸部
７では右側面に、内輪や外輪の摺動面上の凸部８では左
側面に集積される。その結果、ボール表面に形成された
凸部は見かけ上滑らかとなり非周期的回転ノイズは軽減
される。

【００２２】この場合にもこれらの凸部には通常複数の
球形ビーズが集積するために、ボールと摺動面との間に
働くずれ応力はこれら球形ビーズの回転や移動によって
力が分散されて、その結果摩擦トルクが軽減される。

【００２３】ボール面上および内輪や外輪の摺動面上に
存在する凸凹の大きさに応じて上記の球形ビーズの効果
を最大にする球形ビーズの最適平均粒径は異なる。球形
ビーズの最適平均粒径は、用いる基グリースの材料組成
やボールベアリングの大きさ、あるいは回転数などによ
っても若干異なるが、ビーズの濃度やボールの表面粗さ
などによって大きく異なる。

【００２４】ただし、球形ビーズの平均粒径が小さくな
るにしたがって球形ビーズ濃度を大きくしなければなら
ないが、球形ビーズの平均粒度を小さくし過ぎると粘度
や流動性などのグリース特性を損なってしまう上に、球
形ビーズ作製が困難になるため、球形ビーズの平均粒径
は０．０５〜１μｍであり、球形ビーズの濃度は１００
０〜２００００個／ｍｍ^３であることが望ましい。

【００２５】基グリースとしては一般に用いられている
鉱物油や合成油からなる基油に金属石鹸などの増稠剤を
混合させたものを用いることができる。このようなグリ
ースとしては、芳香族エステルや、芳香族エステルとポ
リオールエステルとの混合油にリチウム石鹸系増稠剤を
配合してなるグリースや、市販のニグエース（商品名；
日本グリース社製）やＡＳＯＮＩＣＧＨＹ７２（商品
名；ＫＬＵＢＥＲ社製）などを用いることができる。金
属石鹸以外の増稠剤を用いたものとしては、基油にイソ
シアネート化合物およびアミン類を添加して反応させた
ものを用いることができる。

【００２６】また、ハードディスクにおいてはグリース
の揮発成分が揮発してハードディスク装置を汚染したり
するため、揮発成分の少ない基グリースを用いることが
要求される。そのような、揮発成分の少ない基グリース
としては、パラフィン系炭化水素を基油としポリウレア
を増稠剤として用いたグリースを用いることができる。
また、球形ビーズは金属酸化物であるために上記のよう
な汚染成分が揮発するようなことはない。

【００２７】次に本発明のグリースに用いた球形ビーズ
について説明する。本発明のグリースに用いた球形ビー
ズの主成分はＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、またはＺｒＯ_２であ
る。このような球形ビーズはゾルゲル法によって容易に
作製することができる。ゾルゲル法によって作製できる
球形ビーズの平均粒径は０．０１〜１０μｍ程度であ
り、その真球度は極めて高い。特に前記材料はゾルゲル
法における製造条件が安定している上に硬度も高いため
良好な球形ビーズとすることができる。特にＳｉＯ_２は
極めて高純度なものが製造可能であるために、ハードデ
ィスク用のモータやピボットなどに用いても不純物元素
によってハードディスク装置を汚染する恐れがないとい
う特長を有している。球形ビーズの材料としては金属酸
化物であれば上記以外の材料のものであっても用いるこ
とができ、これらの球形ビーズもゾルゲル法で作製する
ことができる。

【００２８】ボールベアリングを用いたハードディスク
用のモータにおいては、回転数が４８００〜１２０００
ｒｐｍと高速で回転する。４８００〜７２００ｒｐｍの
範囲の回転数で用いられるボールベアリングのボール、
内輪、および外輪はクロム鋼やステンレス鋼で作製され
るが、７２００ｒｐｍ以上の回転数で用いられるボール
ベアリングでは、高速回転による発熱のため焼付が発生
するため、これを防止するためボールはセラミックボー
ルを用いたものが使われるようになってきた。さらなる
高速回転用のものでは内輪や外輪もセラミックで作られ
たものもある。

【００２９】しかし、本発明のグリースを用いたボール
ベアリングにおいては、上記したように摩擦トルクが小
さいために高速回転をさせても発熱が小さく、１０００
０ｒｐｍ程度の高速回転においても焼付を起こしにくい
ことが分かった。

【００３０】さらに、この摩擦トルクが小さい結果、本
発明のグリースを用いたボールベアリングを用いたモー
タの消費電力を著しく低減させることもできる。

【００３１】

【実施例】以下に本発明のグリースおよびそれを用いた
ボールベアリングの実施例について図面を参照しながら
説明する。以下の実施例では、基油としてパラフィン系
炭化水素であるＰＡＯ４０１（商品名；新日鐵化学社
製）に、増稠剤としてリチウム石鹸（ステアリン酸リチ
ウム）を２０重量％添加してグリースにしたものを基グ
リースとして用いた。以下簡単のために、このグリース
を基準基グリースと呼ぶことにする。

【００３２】また、ボールベアリングとしては、内径６
ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ、ボール径３．９６８ｍ
ｍ、そしてボール数６個のものを用いた。以下、簡単の
ためにこのボールベアリングを標準ボールベアリングと
呼ぶ。この標準ボールベアリングの内輪摺動面の外径は
８．５３ｍｍ、外輪摺動面の内径は１６．４７ｍｍであ
る。また、内輪と外輪は快削鋼（ＪＩＳＳＵＭ２４）
を用い、これらの摺動面の表面粗さは０．７〜１．０μ
ｍであった。また、ボールは市販品で炭素鋼（ＪＩＳ
ＳＷＣＨ）で作製されたものを用い、その表面粗さは
０．１２±０．０２μｍであった。

【００３３】（実施例１）ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、およ
びＺｒＯ_２各材料からなる球形ビーズとして、平均粒径
０．０２５μｍ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μ
ｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、および５μｍのもの
を各々ゾルゲル法で作製した。これらの球形ビーズを基
準基グリースに２０００個／ｍｍ^３の濃度で攪拌混合し
て十分泡抜きをしたものを試験グリースとした。この試
験グリースを標準ボールベアリングに各々１００ｍｇ注
入して評価用ボールベアリングとし、その摩擦トルクと
回転ノイズを測定した。

【００３４】摩擦トルクの測定は、外輪外周にゴムロー
ルをおよそ４５Nの圧力で押し付けた状態で回転数２ｒ
ｐｍの速さで回転させ、内輪内側に取り付けられたカン
チレバー付シャフトの定点にかかる加重をロードセルで
測定した後、シャフト中心からボール中心までの径にお
ける摩擦トルクに換算することにより行った。

【００３５】図４は本実施例の結果得られた平均ビーズ
粒径と摩擦トルクとの関係を示すグラフである。摩擦ト
ルクの数値としては、基準基グリースだけを標準ボール
ベアリングに注入して得られた摩擦トルクの値を１とし
たときの結果を規格値として規格化して示してある。ま
た、図４の横軸は指数目盛で示されている。

【００３６】図４から明らかなように、球形ビーズの材
質にかかわらず平均ビーズ径と摩擦トルクとの関係は同
様の傾向を持った曲線として表され、平均ビーズ粒径が
０．０５〜１μｍの範囲で、ビーズを入れない基準基グ
リースを用いた場合よりも本発明の微小球形ビーズを含
有するグリースの方が小さな摩擦トルクを示すことが分
かった。

【００３７】また、球形ビーズの材質としてはＺｒＯ_２
がもっとも大きな摩擦トルク低減作用を有するが、平均
ビーズ粒径が１μｍ以上になるとＺｒＯ_２が摩擦トルク
を最も大きくすることが分かった。

【００３８】次に、回転ノイズの測定に用いたハードデ
ィスク用インハブ型直流モータの構造を図８に示す。図
８はハードディスク用インハブ型直流モータの構造を示
す模式的断面図であり、２０はボールベアリング、２１
はシャフト、２２はハブ、２３はベースプレート、２４
はコイル、２５はヨーク、２６はヨーク支持体、２７は
永久磁石である。シャフト２１はボールベアリング２０
の内輪に固定されており、ベースプレート２３はシャフ
ト２１とヨーク支持体２６とを支持している。

【００３９】また、ヨーク支持体２６はコイル２４が巻
かれたヨーク２５を保持している。一方、外輪に固定さ
れたハブ２３は複数の極に分割着磁された永久磁石２７
を保持している。図示していないモータ駆動回路からコ
イル２４に与えられた励磁電流によりヨークの周りには
回転磁界が発生し、この回転磁界が永久磁石２７の磁場
と相互作用することによってハブ２２には回転力が発生
する。ボールベアリング２０によってハブ２２はシャフ
ト２１の周りを回転自在に動くことができるために、前
記回転力によってこの直流モータは回転する。

【００４０】図８に示すハードディスク用直流モータに
おけるボールベアリング２０として、本実施例で作製し
た上記評価用ボールベアリングを用い、４８００ｒｐｍ
でこのハードディスク用直流モータを回転させた状態
で、ハブ２２の上面および側面から静電容量型変位セン
サを用いて非周期的回転ノイズを測定した。非周期的回
転ノイズの測定値としては１００回転の測定値の平均値
を用い、摩擦トルクと同様に、基準基グリースだけを標
準ボールベアリングに注入したボールベアリングを用い
て得られた非周期的回転ノイズの測定結果を１としたと
きの値を規格値として規格化した結果を比較した。な
お、上記基準基グリースを上記標準ベアリングに注入し
たものを用いた場合の軸方向の非周期的回転ノイズは
０．２μｍであった。

【００４１】図６は本実施例の結果得られた平均ビーズ
粒径と軸方向の非周期的回転ノイズとの関係を示すグラ
フである。図６の縦軸と横軸は指数目盛で示されてい
る。図６から明らかなように、球形ビーズの材質にかか
わらず平均ビーズ径と非周期的回転ノイズとの関係は同
様の傾向を持つ曲線で表され、平均ビーズ粒径が０．０
５〜１μｍの範囲で、ビーズを入れない基準基グリース
を用いた場合よりも本発明の微小球形ビーズを含有する
グリースの方が小さな非周期的回転ノイズを示すことが
分かった。

【００４２】また、球形ビーズの材質としてはＺｒＯ_２
がもっとも大きな非周期的回転ノイズ低減作用を有する
が、平均ビーズ粒径が１μｍ以上になるとＺｒＯ_２が回
転ノイズを最も大きくすることが分かった。

【００４３】また、本実施例のボールベアリングを用い
ることで径方向の非周期的回転ノイズも同様に低減する
ことも分かった。

【００４４】（実施例２）ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、およ
びＺｒＯ_２各材質からなる球形ビーズとして、平均粒径
０．２μｍのものを各々ゾルゲル法で作製した。これら
の球形ビーズを基準基グリースに２５０個／ｍｍ^３、５
００個／ｍｍ^３、１０００個／ｍｍ^３、２０００個／ｍ
ｍ^３、５０００個／ｍｍ^３、１００００個／ｍｍ^３、２
００００個／ｍｍ^３、５００００個／ｍｍ^３の濃度で各
々攪拌混合して十分泡抜きしたものを試験グリースとし
た。この試験グリースを標準ボールベアリングに各々１
００ｍｇ注入して評価用ボールベアリングとし、その摩
擦トルクを測定した。摩擦トルクの測定方法は実施例１
と同一にした。

【００４５】図５は本実施例の結果得られたビーズ濃度
と摩擦トルクとの関係を示すグラフである。摩擦トルク
の数値としては実施例１同様に規格値を用いて示してあ
る。また、図５の横軸は指数目盛で示されている。

【００４６】図５から明らかなように、球形ビーズの材
質にかかわらずビーズ濃度と摩擦トルクとの関係は同様
の傾向を持った曲線で表され、ビーズ濃度が１０００〜
２００００個／ｍｍ^３の範囲で、ビーズを入れない基準
基グリースを用いた場合よりも本発明の微小ビーズを含
有するグリースの方が小さな摩擦トルクを示すことが分
かった。

【００４７】また、球形ビーズの材質としてはＺｒＯ_２
がもっとも大きな摩擦トルク低減作用を有することが分
かった。

【００４８】次に、本実施例のグリースを用いたときの
非周期的回転ノイズを評価した結果を説明する。非周期
的回転ノイズの評価方法は、実施例１で示したのと同一
である。非周期的回転ノイズの数値としては実施例１同
様に規格値を用いて示してある。

【００４９】図７は本実施例の結果得られたビーズ濃度
と軸方向の非周期的回転ノイズとの関係を示すグラフで
ある。図７の縦軸と横軸は指数目盛で示されている。図
７から明らかなように、球形ビーズの材質にかかわらず
平均ビーズ径と非周期的回転ノイズとの関係は同様の傾
向を持った曲線で表され、平均ビーズ粒径が０．０５〜
１μｍの範囲で、ビーズを入れない基準基グリースを用
いた場合よりも本発明の微小ビーズを含有するグリース
の方が小さな非周期的回転ノイズを示すことが分かっ
た。

【００５０】また、球形ビーズの材質としてはＺｒＯ_２
がもっとも大きな非周期的回転ノイズ低減作用を有する
ことが分かった。

【００５１】さらに、実施例１と同様に本実施例の場合
においても、軸方向の非周期的回転ノイズと同様に径方
向の非周期的回転ノイズが低減することが分かった。

【００５２】（実施例３）図８に示したハードディス
ク用直流モータにおいて、ボールベアリング２０のボー
ルとして種々の表面粗さに加工したボールを用い、平均
ビーズ粒径と摩擦トルクとの関係を調べた。摩擦トルク
の数値としては実施例１同様に規格値を用いて示してあ
る。用いたボールの表面粗さは、０．０１１μｍ、０．
０１７μｍ、０．１２μｍ、０．１９μｍ、１．１９μ
ｍ、１．７２μｍ、および９．９８μｍであった。ま
た、ＳｉＯ_２からなる平均粒径０．０２５μｍ、０．０
５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１μ
ｍ、２μｍ、および５μｍの球形ビーズを各々ゾルゲル
法で作製した。

【００５３】これらの球形ビーズを基準基グリースに２
０００個／ｍｍ^３の濃度で攪拌混合して十分泡抜きをし
た後、得られたグリースを上記各表面粗さに加工したボ
ールを配置したボールベアリングに注入し摩擦トルクの
測定をした。摩擦トルクの測定方法は実施例１で示した
方法と同一である。

【００５４】図９にボールの表面粗さおよび平均ビーズ
粒径が摩擦トルクに与える影響を示した図であり、図中
の○は従来のボールベアリングを用いた場合よりも摩擦
トルクが減少した場合を、△は従来のボールベアリング
を用いた場合に比べ摩擦トルクが変化しない場合を、×
は従来のボールベアリングを用いた場合よりも摩擦トル
クが増加した場合を示している。

【００５５】図９から判るように、ボールの表面粗さが
１μｍ以下であり、かつ平均ビーズ粒径が０．０５〜１
μｍである場合に限り、摩擦トルクが従来のボールベア
リングを用いた場合よりも向上することが分かった。

【００５６】（実施例４）上述した基準基グリースの
代わりに以下の基グリースを用いて、実施例１と２で示
したのと同様の評価を行った。

【００５７】（基準基グリース１）基油としてのアル
キル置換ジフェニルエーテル（商品名；モレストハイル
ープＬＳ１５０）に、トルエンジイソシアネートとｎ
−ブチルアミンとを添加し、ジウレアを生成させ基グリ
ースとした（ジウレア含有量２０重量％）。

【００５８】（基準基グリース２）基油としての中脂
肪酸エステルに、増稠剤としてリチウム石鹸（ステアリ
ン酸リチウム）を２０重量％添加して基グリースとし
た。

【００５９】（基準基グリース３）市販のニグエース
（商品名；日本グリース社製）を基グリースとした。

【００６０】（基準基グリース４）市販のＡＳＯＮＩ
ＣＧＨＹ７２（商品名；ＫＬＵＢＥＲ社製）を基グリ
ースとした。

【００６１】（基準基グリース５）基油としてのパラ
フィン系炭化水素であるＰＡＯ４０１（商品名；新日鐵
化学社製）に、液状ポリイソプレンゴムであるＬＩＲ−
２９０（商品名；クラレ社製）とイソホロンジイソシア
ネートを添加してポリウレアを生成させ基グリースとし
た（ポリウレア含有量１０重量％）。

【００６２】（基準基グリース６）基油としてのパラ
フィン系炭化水素であるＰＡＯ４０１（商品名；新日鐵
化学社製）に、メタクリル系重合体であるカネルーブ−
８１５（商品名；カネボウＮＳＣ社製）と１，６ヘキサ
ンジイソシアネートを添加攪拌後、ｎ−ジオクチルアミ
ンを滴下反応させてポリウレアを生成させ基グリースと
した（ポリウレア含有量２０重量％）。

【００６３】上記に示した基準基グリース１〜６に対
し、実施例１と２で説明した平均ビーズ粒径と摩擦トル
クおよび非周期的回転ノイズとの関係、およびビーズ濃
度と摩擦トルクおよび非周期的回転ノイズとの関係を調
べたところ、図４〜７で示したのと同様の結果が得られ
た。

【００６４】このことから、本発明の微小球形ビーズを
含有するグリースおよびそれを用いたボールベアリング
の特性は、前記微小球形ビーズを含有するグリース特性
の基グリースの種類への依存性は小さく、基グリースに
含まれる平均ビーズ粒径とビーズ濃度に大きく依存する
ことが分かった。すなわち、本発明の微小球形ビーズを
含有するグリースの基グリースとしては、鉱物油または
合成油を基油としそれに金属石鹸やポリウレアなどの増
稠剤を混合してなるグリースであればどのようなもので
も用いることができるのである。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はボールベ
アリングに用いるグリースとして少なくとも鉱物油また
は合成油などの基油と金属石鹸やポリウレアなどの増稠
剤とを主成分として含有し、そのグリース中に１０００
〜２００００個／ｍｍ^３の濃度で平均粒径０．０５〜１
μｍの微小な球形ビーズを混合することにより容易に摩
擦トルクおよび非周期的回転ノイズを低減することが可
能なグリースを作製することができ、そのグリースを用
いたボールベアリングのボールの表面、内輪および外輪
の摺動面の表面粗さを１μｍ以下とすることで、比較的
低い加工精度で非周期的回転ノイズを０．２μｍ以下と
することができると同時に製造が容易で安価な高精度ボ
ールベアリングを提供できるという効果を有する。

【００６６】さらに、本発明のグリースやボールベアリ
ングを用いることにより摩擦トルクが低減されるために
回転による発熱が抑えられるため、これを用いることに
より焼付を起こすことなくモータをより高速で回転させ
ることが可能となる上に、摩擦損失がなくなるためにモ
ータの消費電力が低減するという効果を有する。このこ
とは、携帯情報機器など消費電力を抑えることが重要な
機器自体の消費電力をも抑える結果にも結びつく。

【００６７】さらにまた、本発明のグリースやボールベ
アリングを用いることにより軸方向および径方向の非周
期的回転ノイズが低減するため、ハードディスクなどの
精密回転装置のモータとして、作製が困難で高価な流体
動圧軸受を用いることなく安価なボールベアリングを用
いることが可能となり、従来以上の高密度記録を安価に
可能とすることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるグリースに混合されている球形ビ
ーズの表面凹部に対する作用を説明する概念図である。

【図２】本発明によるグリースに混合されている球形ビ
ーズの表面凸部に対する作用を説明する概念図である。

【図３】本発明のボールベアリングの構造を示す概略斜
視図である。

【図４】実施例１の結果得られた平均ビーズ粒径と摩擦
トルクとの関係を示すグラフである

【図５】実施例２の結果得られたビーズ濃度と摩擦トル
クとの関係を示すグラフである。

【図６】実施例１の結果得られた平均ビーズ粒径と軸方
向の非周期的回転ノイズとの関係を示すグラフである。

【図７】実施例２の結果得られたビーズ濃度と軸方向の
非周期的回転ノイズとの関係を示すグラフである。

【図８】ハードディスク用インハブ型直流モータの構造
を示す模式的断面図である。

【図９】ボールの表面粗さおよび平均ビーズ粒径が摩擦
トルクに与える影響を示した図である。○は従来のボー
ルベアリングを用いた場合よりも摩擦トルクが減少した
場合である。△は従来のボールベアリングを用いた場合
に比べ摩擦トルクが変化しない場合である。×は従来の
ボールベアリングを用いた場合よりも摩擦トルクが増加
した場合である。

【符号の説明】

１球形ビーズ２基グリース３ボール４内輪または外輪の摺動面５ボール面上の凹部６内輪または外輪の摺動面上の凹部７ボール面上の凸部８内輪または外輪の摺動面上の凸部９ボールの回転方向１１第１のスナップリング１２第１のシールド１３第１のセパレータ１４ボール１５内輪１６第２のセパレータ１７外輪１８第２のシールド１９第２のスナップリング２０ボールベアリング２１シャフト２２ハブ２３ベースプレート２４コイル２５ヨーク２６ヨーク支持体２７永久磁石

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 125/26 Ｃ１０Ｍ 125/26 Ｆ１６Ｃ 33/66 Ｆ１６Ｃ 33/66 Ｚ // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:08 10:08 20:06 20:06 Ｚ 30:06 30:06 40:02 40:02 50:10 50:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも鉱物油または合成油などの基
油と金属石鹸やポリウレアなどの増稠剤とを主成分とし
て含有するグリースにおいて、当該グリースには微小な
球形ビーズが所定の濃度で混合されていることを特徴と
する微小球形ビーズを含有するグリース。
【請求項２】前記球形ビーズは、その平均粒径が０．
０５〜１μｍであることを特徴とする請求項１記載の微
小球形ビーズを含有するグリース。
【請求項３】前記球形ビーズの濃度は１０００〜２０
０００個／ｍｍ^３であることを特徴とする請求項１およ
び２記載の微小球形ビーズを含有するグリース。
【請求項４】前記球形ビーズは金属酸化物からなるこ
とを特徴とする請求項１、２、および３記載の微小球形
ビーズを含有するグリース。
【請求項５】前記球形ビーズはＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、
またはＺｒＯ_２を主成分とする材料からなることを特徴
とする請求項４記載の微小球形ビーズを含有するグリー
ス。
【請求項６】ステンレス鋼やセラミックスなどの硬質
材料で形成された複数のボールと、これらボールを回転
自由に狭持する内輪および外輪とを少なくとも構成要素
として有するボールベアリングにおいて、これら構成要
素の摺動部に請求項１ないし５記載の微小球形ビーズを
含有するグリースを注入してなるボールベアリング。
【請求項７】前記ボールの表面、前記内輪および外輪
の摺動面の表面粗さは１μｍ以下であることを特徴とす
る請求項６記載のボールベアリング。