JP2004092727A

JP2004092727A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2004092727A
Application number: JP2002252832A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamazaki; 山崎　雅彦
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】低温での起動及び回転トルクが低く、低温から高温まで広い温度範囲において安定した回転を行い得る、内径１０ｍｍ以下の小径転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪と外輪との間に、複数個の転動体を保持器により転動自在に保持してなる内径１０ｍｍ以下の転がり軸受であって、流動点が−３０℃以下で、４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓであり、かつエステル油を必須成分として含む基油に、ウレア化合物、リチウム石けん及びリチウム複合石けんから選ばれる少なくとも１つを増ちょう剤として配合したグリースを封入した転がり軸受。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内径が１０ｍｍ以下の転がり軸受に関し、特に低温から高温まで広い温度範囲において使用される小型モータに組み込まれる転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）装置、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）装置、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）装置は、携帯されたり、更に近年では車両に搭載されたりしており、低温から高温まで広い温度範囲で使用されている。その一方で、上記の各装置の小型軽量化、高性能化に対応して組み込まれる転がり軸受も、内径１０ｍｍ以下の小径のものが主流になってきている。
【０００３】
しかし、潤滑のために封入されるグリースは、主に軸受の高速回転化に対応するために高温特性の改善が重要視されてきており（例えば、特開平８−２８３７６７号公報参照）、低温における特性、特に起動時及び回転時のトルクに傾注した研究・開発はあまりなされていない。特に内径１０ｍｍ以下の小径転がり軸受を組み込んだ小型モータでは、その回転力に限りがあるものが多く、グリースの低温特性の改善よりは、むしろ低温での使用を制限することが行われている。例えば、パソコンでは、内蔵されるＨＤＤ装置のモータに組み込まれる転がり軸受を考慮して、−１０℃以下では動作保証がされていない。
【０００４】
また、モータが回転できたとしても、上記した装置は、何れも高度な回転精度が要求されるため、安定した回転が維持されなければ、機能しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、低温での起動及び回転トルクが低く、低温から高温まで広い温度範囲において安定した回転を行い得る、内径１０ｍｍ以下の小径転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明に係る、内輪と外輪との間に、複数個の転動体を保持器により転動自在に保持してなる内径１０ｍｍ以下の転がり軸受であって、流動点が−３０℃以下で、４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓであり、かつエステル油を必須成分として含む基油に、ウレア化合物、リチウム石けん及びリチウム複合石けんから選ばれる少なくとも１つを増ちょう剤として配合したグリースを封入したことを特徴とする転がり軸受により達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の転がり軸受に関して詳細に説明する。
【０００８】
本発明では、内径が１０ｍｍ以下である以外は、転がり軸受自体の構造には特に制限が無い。例えば、電子情報等の記録・再生装置に多く使用されている、内径１０ｍｍ未満で、外径３〜３０ｍｍ程度の「ミニアチュア軸受」と呼ばれる軸受を例示することができる。そして、軸受には、後述されるグリースが封入される。尚、グリースの封入量は従来と同様で構わない。
【０００９】
グリースの基油は、流動点が−３０℃以下で、４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓであり、かつエステル油を必須成分として含む。上記した各装置に組み込まれる転がり軸受では、通常、３０００〜１００００ｒｐｍ、特に電子情報等の記録・再生装置では１００００ｒｐｍを超える高速回転条件で使用されることから、軸受温度がかなり高温になる。そこで、耐熱性に優れるエステル油を使用することにより、高温でのグリースの劣化を抑える。
【００１０】
また、基油の流動点が−３０℃以下と低いことから、低温での回転トルクを小さく抑えることができ、従来では動作が保証されていない、−１０℃以下の雰囲気温度でも安定した回転が可能になる。この流動点は特に−３５℃以下、更に−４０℃以下であることが好ましい。
【００１１】
更に、基油の４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓ以上であることから、低温並びに回転初期における油膜の形成が良好となり、油膜切れによる潤滑不良を起こすことが無くなり、またトルクも安定する。尚、この動粘度の上限は、トルクを考慮して２００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以下、特に１５０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以下、更に１５０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以下であることが好ましい。
【００１２】
エステル油の種類は特に制限されるものではないが、例えば、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、一塩基酸と多価アルコールとの反応から得られるポリオールエステル油等を好適に挙げることができる。これらは、単独でも複数種を併用してもよい。以下にそれぞれの好ましい具体例を例示する。
【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（ＤＩＢ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等が挙げられる。
【００１４】
芳香族エステルとしては、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挙げられる。
【００１５】
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とを適宜反応させて得られるものが挙げられる。多価アルコールに反応させる一塩基酸は単独でもよいし、複数用いてもよい。更に、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。
【００１６】
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）等が挙げられる。一塩基酸としては、主にＣ_４〜Ｃ_１６の一価脂肪酸が用いられ、具体的には酪酸、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、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、牛脂脂肪酸、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、リシノール酸等が挙げられる。
【００１７】
基油は、上記した流動点及び動粘度を満足する限り、エステル油のみで構成されてもよいが、他の潤滑油との混合油とすることもできる。エステル油と組み合わせる潤滑油として、例えば、エーテル油や合成炭化水素油は、１００℃程度の高温にも耐え得ることから好適である。それぞれの好ましい例を以下に示す。
【００１８】
エーテル油としては、例えば、ジフェニル、トリフェニル、テトラフェニル等の、炭素数１２〜２０の（ジ）アルキル基が導入されたフェニルエーテル油等が好適である。
【００１９】
合成炭化水素油としては、例えば、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好適である。
【００２０】
上記の基油には、ウレア化合物、リチウム石けん、リチウム複合石けんの少なくとも１つが増ちょう剤として配合される。ウレア化合物、リチウム石けん、リチウム複合石けんは、何れも公知のもので構わないが、以下に好ましい例を示す。
【００２１】
ウレア化合物としては、例えば、一般式「Ｒ_１−ＮＨＣＯ−Ｒ_２−ＮＨＣＯ−Ｒ_３（但し、Ｒ_２は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基、脂肪族系炭化水素基または脂環族系炭化水素基であり、Ｒ_１及びＲ_２は炭素数６〜１２の芳香族系炭化水素基、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体、炭素数６〜２０のアルキル基の何れかを示し、また同一でも、相互に異なっていてもよい）」で表されるジウレアまたはポリウレアを使用することができる。
【００２２】
リチウム石けんとしては、例えば、ラウリン酸（Ｃ_１２）リチウム、ミリスチン酸（Ｃ_１４）リチウム、パルミチン酸（Ｃ_１６）リチウム、マルガリン酸（Ｃ_１７）リチウム、ステアリン酸（Ｃ_１８）リチウム、アラキジン酸（Ｃ_２０）リチウム、ベヘン酸（Ｃ_２２）リチウム、リグノセリン酸（Ｃ_２４）リチウム、牛脂脂肪酸リチウム、９−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１０−ヒドロキシステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、９、１０−ジヒドロキシステアリン酸リチウム、リシノール酸リチウム、リシノエライジン酸リチウム等が挙げられる。中でも、ステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが好ましい。また、リチウム石けんは、他の増ちょう剤と併用することもできるが、その場合リチウム石けんの量を増ちょう剤全量の５０重量％以上とすることが好ましい。
【００２３】
リチウム複合石けんとしては、例えば、上記リチウム石けんと、アルミニウム石けん、バリウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん等との複合石けんが挙げられる。
【００２４】
尚、増ちょう剤量はグリース性状を維持できる限り、制限されるものではなく、所望の混和ちょう度（ＪＩＳ　Ｋ２２２０）となるように適宜調整される。好ましい混和ちょう度は１７５〜３５０であり、１７５未満では軸受トルクが大きくなるとともに、本発明が対象とする内径１０ｍｍ以下の小径転がり軸受ではグリースの封入が困難になる。また、混和ちょう度が３５０を超える場合には、回転時、特に高速回転時に潤滑不足を起こしやすく、軸受から騒音が発生するようになる。
【００２５】
また、グリースには、所期の目的を阻害しない範囲内で、防錆剤、酸化防止剤、極圧剤、摩耗防止剤等を単独または２種以上組み合わせて添加することができる。何れも公知のもので構わない。
【００２６】
因みに、防錆剤としては、有機系スルホン酸金属塩やエステル類等を挙げることができる。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、重質アルキルベンゼンスルホン酸等の金属塩があり、具体例としてカルシウムスルホネート、バリウムスルホネート、ナトリウムスルホネート等が挙げられる。また、エステル類としては、ソルビタン誘導体の多塩基カルボン酸及び多価アルコールの部分エステルである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ート等が挙げられる。
【００２７】
また、酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤をそれぞれ単独で、または両者を混合したものが挙げられる。含窒素化合物系酸化防止剤としては、フェニルαブチルアミン、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挙げられる。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−ジーｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール等が挙げられる。
【００２８】
【実施例】
本発明を実施例及び比較例に基づいて、更に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１〜３、比較例１〜２）
４０℃における動粘度が４９．５ｍｍ^２／ｓで、流動点が−４０℃のエステル油Ａ（花王（株）製「カオルーブ１９０」）と、４０℃における動粘度が６８．３ｍｍ^２／ｓで、流動点が−２０℃のエステル油Ｂ（花王（株）製「カオルーブ２９０」）とを表１に示す配合比にて配合して基油を調製した。得られた基油の流動点及び４０℃における動粘度を、それぞれ表１に併記する。そして、各基油に増ちょう剤としてステアリン酸リチウムを１５重量％の含有量となるように配合し、試験グリースを得た。尚、何れの試験グリースも、混和ちょう度（ＪＩＳＫ２２２０）が２８０（室温）となるように調整した。また、各試験グリースには、添加剤としてＰＡＮ（フェニル−１−ナフチルアミン）をグリース全量の０．５重量％の割合で添加した。
【００３０】
そして、内径５ｍｍ、外径９ｍｍ、幅３ｍｍのＨＤＤスピンドル用軸受に試験グリースを封入して試験軸受とした。次いで、この試験軸受２個を１組としてスピンドルに組み込み、雰囲気温度−１０℃にて回転トルクを測定した。結果を表１に併記するが、２個の試験軸受での値で示してある。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１より、基油の流動点が−３０℃を上回る試験グリース（比較例１：−２５℃、比較例２：−２０℃）を用いると、回転トルクが急上昇することが確認された。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低温での起動及び回転トルクが低く、低温から高温まで広い温度範囲において安定した回転を行い得る、内径１０ｍｍ以下の小径転がり軸受が提供される。

Claims

内輪と外輪との間に、複数個の転動体を保持器により転動自在に保持してなる内径１０ｍｍ以下の転がり軸受であって、流動点が−３０℃以下で、４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓであり、かつエステル油を必須成分として含む基油に、ウレア化合物、リチウム石けん及びリチウム複合石けんから選ばれる少なくとも１つを増ちょう剤として配合したグリースを封入したことを特徴とする転がり軸受。