JP2007002169A - グリース組成物および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた耐フレッチング性と耐久性を有する転がり軸受を提供すること。
【解決手段】 外周面に内輪軌道を有する内輪１２と、内周面に外輪軌道を有する外輪１４と、内輪１２の内輪軌道面１２ａと外輪１４の外輪軌道面１４ａとの間に転動自在に配設された複数の転動体（玉）１６と、各転動体１６を保持する保持器１８とを備え、グリース組成物が封入された転がり軸受において、前記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、添加剤とを含有し、前記添加剤は、球状高分子を含有し、前記球状高分子の含有量は、グリース組成物全体の０．１％以上、１０％以下の範囲である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音響特性、フレッチング防止機能に優れたグリース組成物及びそれを封入した転がり軸受に関し、特に、長時間回転し、かつ低騒音性が要求されるコンピュータ等のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤＤ）等のような情報機器や、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の事務機器等に好適なグリース組成物及びそれを封入した転がり軸受に関する。

コンピュータ等のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤＤ）、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）等の磁気記憶装置、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の印刷機器、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報機器に用いられる転がり軸受においては、情報機器の搬入や搬出、又は情報機器の携帯の際に生じる５〜３００Ｈｚ程度の低周波数の振動により、軸受内の転動体と内外輪のレース面が損傷を受けて劣化するフレッチング磨耗という現象が生じることがある。フレッチング現象が生じると、玉軸受の音響特性が悪くなってしまうだけでなく、情報機器自体にも悪影響を及ぼすこともあることが分かっている。

そのため、フレッチング磨耗の対策としてこれまで様々な対策が採られている。

例えば、グリース組成物中の基油動粘度を限定することによって耐フレッチング性を向上させるようにしたものが提案されている（特許文献１、２参照）。

また、基油に炭酸エステル、増ちょう剤にリチウム石けん、添加剤に有機モリブデン化合物を用いたグリース組成物によって耐フレッチング性を向上させるようにしたものが提案されている（特許文献３、４参照）。
特開２００４−３５２８５８号公報 特開２００２−１８００７７号公報 特開２００１−１３９９６９号公報 特開２００１−１３９９７９号公報

前記従来技術によれば、耐フレッチング性能を改善することはできるが、フレッチングの発生を完全に絶つことはできず、さらなる改善が必要である。

そこで、本発明は、優れた耐フレッチング性を有するグリース組成物を提供するとともに、優れた音響特性と耐久性を有する転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明は、基油と、増ちょう剤と、添加剤と、を含有するグリース組成物であって、前記添加剤は、球状高分子を含有しており、前記球状高分子の含有量は、グリース組成物全体の０．１以上、１０％以下の範囲であることを特徴とする。

前記球状高分子は、エチレンジアミンにアクリル酸ジメチルとエチレンジアミンとを交互に反応させることによって合成されるポリアミドアミンデンドリマーであることが好ましい。この球状高分子は、前記エチレンジアミンに前記アクリル酸ジメチルと前記エチレンジアミンとを１回ずつ反応させたものの世代が１〜５であることが好ましい。

さらに、本発明は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受において、請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載のグリース組成物を封入してなることを特徴とする。

本発明の球状高分子化合物は、コアとなる中心原子又は分子から、規則的に枝分かれを繰り返しながら、すなわち世代を重ねながら放射状に広がりを持つ高分子化合物で球状をなしているものをいう。

球状高分子は既存の高分子とは異なり、分子量の制御が容易で、分量分布の広がりが少ないため、性能にむらがないグリース組成物とすることが可能になる。

前記球状高分子の配合量が０．１質量％未満であると球状高分子に期待される腐食防止性、耐焼付け性等の効果を付与することが困難であり、１０質量％超過する場合、球状高分子が多すぎて粘度が上昇して、グリース組成物そのものの性質を変えてしまう可能性があるとともに、トルクが上昇する可能性がある。そのため、球状高分子の配合量は０．１質量％以上、１０質量％以下の範囲が好ましい。

前記球状高分子としては、既述のポリアミドアミンデンドリマーが特に好ましい。ポリアミドアミンデンドリマーは分子量分布の少ない化合物であり、様々な効果が期待される。フレッチングに対しては、接触部が高温に達したとき、高温部分のみが分解し、油膜切れを遅らせると考えられる。また、分解した部分は、アミン系添加剤として、酸化防止剤、腐食防止剤、または帯電防止剤として働くと考えられる。また、グリースの酸化劣化を防ぐこともできる。

さらに、既述の世代が１未満である場合、その未満の基が少ないため、期待される作用が十分に発揮されない。一方、既述の世代が５を越えると、ポリアミドアミンデンドリマーの外面が密になってくるため、全ての未満基を反応させることが難しく、分子量が安定しなくなり、コストも非常に高くなってしまう。また、グリース組成物に添加した場合、トルクが大きくなってしまう。よって、ポリアミドアミンデンドリマーの世代は１〜５とすることが好ましい。さらに好ましく世代は２〜４である。なお、世代について説明する。例えば、エチレンジアミンにアクリル酸ジメチルとエチレンジアミンを１回ずつ反応させたものを世代０、さらにもう一度反応させたものを世代２とし、それ以降反応させると世代が上がっていく。
本発明に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に、保持器により複数の転動体を転動自在に保持するとともに、前記いずれかのグリース組成物が封入されているため、音響特性と耐久性に優れている。

本発明によれば、優れた耐フレッチング性を有するグリース組成物を得ることができる。また、優れた音響特性と耐久性を有する転がり軸受を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るアンギュラ玉軸受の要部断面図である。

図１において、アンギュラ玉軸受１０は、転がり軸受として、円環状に形成されて、外周面に内輪軌道を有する内輪１２と、円環状に形成されて、内周面に外輪軌道を有する外輪１４と、内輪１２の内輪軌道面１２ａと外輪１４の外輪軌道面１４ａとの間に転動自在に配設された複数の転動体（玉）１６と、各転動体１６を保持する保持器１８とを備え、グリース組成物（図示せず）が封入されている。

グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、添加剤と、を含有しており、添加剤は、球状高分子（デンドリマー）を含有し、球状高分子の含有量は、グリース組成物全体の０．１以上、１０％以下の範囲である。以下、グリース組成物の具体的内容について説明する。
（基油について）
基油は、球状高分子と相互作用を起こさないものであれば、鉱油、もしくは合成油など、各種のものが使用できる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、エステル油、エーテル油、ポリグリコール油、シリコン油、合成炭化水素油、フルオロシリコーン油、フッ素油等である。

また、上記の鉱油もしくは合成油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満では、油膜の形成が不十分であり、２００ｍｍ²／ｓを越えると、揺動運動時に接触面から基油が排出されてしまうため、好ましくない。したがって、上記の鉱油もしくは合成油の４０℃での動粘度は２０〜２００ｍｍ²／ｓであることが好ましい。
（増ちょう剤について）
増ちょう剤は、球状高分子と相互作用を起こさないものであれば、各種石けん、およびウレア化合物等が使用できる。音響や耐フレッチング性を考えると、リチウム石けん、リチウム複合石けん、ウレア化合物を使用することが好ましい。

増ちょう剤の含有率が５質量％未満であると、グリース組成物を形成することが困難になってしまい、３０質量％超過すると、十分な離油度を得ることが難しくなってしまう。よって増ちょう剤の好ましい含有率は５質量％以上、３０質量％以下、さらに、好ましくは５質量％以上、２０質量％以下である。
（添加剤について）
グリース組成物には、特に耐フレッチング性等を悪くするようなものでなければ、各種添加剤を添加しても構わない。使用条件上、防錆剤の使用が好ましく、スルホン酸塩、ナフテン酸塩等の有機酸の金属塩が好適に使用できる。特に、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩が好適に使用できる。具体的には、バリウムスルホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート、ナフテン酸亜鉛等である。

表１に示す７種類のグリース組成物（実施例１〜３、比較例１〜４）を用意し、各実施例と各比較例についてフレッチング試験を行い、試験後の軸受音響確認を行った。詳細な試験条件を以下に示す。

表１において、ＰＯＥはポリオールエステル油を示し、ＰＡＭＡＭはポリアミドアミンデンドリマーを示し、数値は世代を示す。

図２は、Environmental Science & Technology 1999 Vol 33 No5 P820-824 に記載の、ポリアミドアミンデンドリマーの合成過程を示したものである。
（フレッチング試験条件）
軸受：呼び番号６９５（日本精工製：内径φ５ｍｍ、外径φ１３ｍｍ、幅４ｍｍ）
周波数：７５Ｈｚ
時間：６０ｍｉｎ
アキシャル荷重：１．５ｋｇｆ
内輪と玉の揺動全振幅：４０μｍ
潤滑条件：グリース潤滑（空間容積の３０％封入）、外輪揺動
（軸受音響確認）
フレッチング試験前後の軸受音響をアンデロンハイバンド値として、各実施例と各比較例について測定し、各測定結果を表１に示した。この場合、上昇値が０以上、１未満を◎印、１以上、２未満を○印、２以上３未満を△印、３以上を×印とした。
（世代変化による効果）
実施例１のグリース組成物を基準にポリアミドアミンデンドリマーの世代を１〜１０に変えたものを配合し、各実施例と各比較例についてフレッチング磨耗痕比（実施例１のフレッチング磨耗痕を１とする）とトルク比（以下の試験法で、実施例１のトルクを１とする）を測定し、その結果を図３に示した。
（軸受トルク試験）
軸受トルクは６０８ＺＺ玉軸受（外径２２ｍｍ、内径８ｍｍ、幅７ｍｍ、金属シールド付）にグリース組成物を空間容積の２０％封入し、室温、アキシャル荷重２７．４Ｎ、１０００ｍｉｎ^-1で試験し、３分後の動トルクを測定した。

図３より、ポリアミドアミンデンドリマーの世代は、１〜５の範囲が最も好ましいことが分かる。

また、表１から、実施例１〜３のもので構成された転がり軸受は、耐フレッチング性、音響特性が非常に優れていることが分かる。
また、基油と、増ちょう剤と、添加剤と、を含有するグリース組成物であって、添加剤に球状高分子を含有するグリース組成物であっても、世代によって効果が異なり、球状高分子の含有量として、グリース組成物全体の０．１％以上、１０％以下の範囲での範囲で製作されたグリース組成物が最も優れていることが分かる。

本発明に係るアンギュラ玉軸受の要部断面図である。 ポリアミドアミンデンドリマーの合成図である。 ＰＡＭＡＭの世代とフレッチング磨耗痕比および軸受トルク比の関係を示す特性図である。

符号の説明

１０ アンギュラ玉軸受
１２ 内輪
１４ 外輪
１６ 転動体
１８ 保持器

Claims (4)

1. 基油と、増ちょう剤と、添加剤と、を含有するグリース組成物であって、前記添加剤は、球状高分子を含有しており、前記球状高分子の含有量は、グリース組成物全体の０．１％以上、１０％以下の範囲であることを特徴とするグリース組成物。
2. 前記球状高分子は、エチレンジアミンにアクリル酸ジメチルとエチレンジアミンとを交互に反応させることによって合成されるポリアミドアミンデンドリマーであることを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
3. 前記球状高分子は、前記エチレンジアミンに前記アクリル酸ジメチルと前記エチレンジアミンとを１回ずつ反応させたものの世代が１〜５であることを特徴とする請求項２に記載のグリース組成物。
4. 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受において、請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載のグリース組成物を封入してなることを特徴とする転がり軸受。