JP4406486B2 - 情報機器用転動装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュ−タのＨＤＤ（ハ−ドディスクドライブ）やＦＤＤ（フロッピ−デスクドライブ）記憶装置、ＣＤＤ（コンパクトディスクドライブ）、ＭＯＤ（光ディスクドライブ）、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）など、情報機器周辺で用いられているスピンドルモータに用いる軸受すなわち転動装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に、コンピュ−タのＨＤＤ（ハ−ドディスクドライブ）やＦＤＤ（フロッピ−デスクドライブ）記憶装置、ＣＤＤ（コンパクトディスクドライブ）、ＭＯＤ（光ディスクドライブ）、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）など、情報機器周辺に用いられる軸受に対する要求性能としては、トルクが小さいこと、音響性能が優れていること、長寿命であること、グリースの発塵（飛散）が少ないこと、などが挙げられる。
とくに、清浄な雰囲気下で使用されるこれらの情報機器では、回転時に軸受内部より飛散するガス状の油やグリースの微小な粒子が、ディスク等の表面を汚染し誤作動の原因になるため、飛散量を抑えることが重要な事とされ、本発明者等も種々研究してきた。
最近、さらに非常に重要な問題としてクローズアップされてきた問題として、とくに情報機器に用いられている転がり玉軸受、ころベアリング等の転動装置が、情報機器の搬出や搬入、または、情報機器の携帯の際に生じる５〜１０ヘルツ程度の低い周波数の震動により、軸受内のボール又はころとのレース面が損傷を受け劣化するフレッチングという現象が問題になっている。
フレッチングが起きると、転がり玉軸受あるいはころベアリングの音響特性が悪くなるばかりか、情報機器の性能そのものにも悪影響を及ぼす。
本発明者等は、飛散量を押さえた高性能長寿命という特性と共に、フレッチングを起こさない特性を有する情報機器用転動装置を提供する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
我々は、コンピュ−タのＨＤＤ（ハ−ドディスクドライブ）やＦＤＤ（フロッピ−デスクドライブ）記憶装置、ＣＤＤ（コンパクトディスクドライブ）、ＭＯＤ（光ディスクドライブ）、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）など、情報機器周辺に用いられる軸受に対して要求される性能すなわち、トルクが小さいこと、音響性能が優れていること、長寿命であること、高速回転においても、発塵（飛散）が少ないこと等の情報機器特有の特性を満足させつつ、フレッチングを起こさない特性を兼ね備えた情報機器用転動装置を開発することを目的としている。
【０００４】
なお、本発明において、情報機器用転動装置というのは、コンピュ−タのＨＤＤ（ハ−ドディスクドライブ）やＦＤＤ（フロッピ−デスクドライブ）記憶装置、ＣＤＤ（コンパクトディスクドライブ）、ＭＯＤ（光ディスクドライブ）、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）など情報機器周辺で用いられているスピンドルモータ等の軸受をいう。
本発明の代表的な軸受のひとつである転がり玉軸受を図１に示す。
図１において、（イ）〜（ホ）は本発明の抽象概念を表し、（イ）は外方部材、（ロ）は内方部材、（ハ）は第一の接触面、（ニ）は第二の接触面、（ホ）は転動体を表している。
より具体的には、１は外輪、２は玉、３は内輪、４は内輪面取り、５は保持器（リテーナ）、６は外輪面取り、７はシールド、８はスナップリングである。
また、ｄは内径、Ｌｉは内輪肩径、Ｄｏは外輪肩径、Ｄは外径である。
軸受空間容積とは、内外輪とシールドによって囲まれた空間容積よりボール、リテーナの体積を引いた残部空間容積をいう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基油として炭酸エステル及び、増ちょう剤としてリチウム石けんを含むグリース組成物に、一般式（ｉｉ）
【化６】
Figure 0004406486
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ炭素数が１〜２４のアルキル基、または、炭素数が６〜３０のアリール基である。）
で表わされるモリブデンジチオホスフェート及び／又は一般式（ｉｉｉ）
【化７】
Figure 0004406486
（式中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜２４のアルキル基であり、ＸはＯ又はＳである。）
で表わされるモリブデンジチオカーバメートから選ばれる有機モリブデン化合物の１種又は２種以上を添加したグリース組成物を封入した転動装置が情報機器用軸受としての特性が優れ、かつ、フレッチングを起こさないことを見出して、本発明を完成するに至った。
基油として、一般式（ｉ）
【化８】
Figure 0004406486
（Ｒ、Ｒ′は炭素数１３〜１５の分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。）
で示される炭酸エステル化合物を用いたグリースを封入した転動装置は、高速回転においても、トルクが小さいこと、音響性能が優れていること、長寿命であること、発塵（飛散）が少ないこと等の情報機器特有の特性を満足させつつ、かつ、フレッチングを起こさない特性を兼ね備えた優れた情報機器用転動装置として用いることが出来た。
本発明の情報機器用転動装置に封入するグリースの基油である炭酸エステルは、前記の（ｉ）で示されるものであるが、Ｒ及びＲ‘は炭素数１３〜１５の分岐状アルキル基であれば良く、同一であっても異なっていても良い。具体例には、次の式（ｖ）（ｖｉ）（ｖｉｉ）で示される。
【化９】
Figure 0004406486
【化１０】
Figure 0004406486
【化１１】
Figure 0004406486
本発明の情報機器用転動装置に封入するグリース組成物は、炭酸エステルを７０〜９５質量部およびリチウム金属塩５〜３０質量部が望ましい配合割合である。
リチウム金属塩が５質量部未満では、混和ちょう度が軟らかくなり、軸受回転時に漏洩または飛散し、ＨＤＤ，ＦＤＤ等を汚染する恐れがある。
一方、３０質量部を越えると硬くなりすぎて、軸受内部でのグリースの流動性が悪くなり、潤滑不良の原因となる恐れがあるので好ましくない。
さらに、本発明の情報機器用転動装置に封入するグリース組成物は、第三の成分として通常グリース組成物に用いられている添加剤すなわち、酸化防止剤、防錆剤等を併用することができる。
本発明の情報機器用転動装置に封入するグリース組成物中のモリブデンジチオホスフェート及びモリブデンジチオカーバメートから選ばれる有機モリブデン化合物の１種又は２種以上の添加量は、グリース組成物の０．５質量％〜５質量％とくに１質量％〜３質量％が望ましい。
本発明において、転動装置に用いた外方部材、内方部材及び転動体の材質は、高性能クロム軸受鋼、耐食性の高いマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた。高性能クロム軸受鋼としては、高品位の真空脱ガス高性能クロム軸受鋼（ＪＩＳＧ４８０５ＳＵＪ２、ＡＩＳＩ／ＳＡＥ５２１００）があり、マルテンサイト系ステンレス鋼としては、ＤＤ４００、ＳＵＳ４４０Ｃ（ＪＩＳＧ４３０３４４Ｃ、ＡＩＳＩ４４０Ｃ）がある。
また、転動体の材料としては、上記のほかに、チッ化ホウ素系のセラミックスがある。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を、以下に示す。
（１） 外方部材と内方部材との間に転動体を配設し、転動体は外方部材との接触面である第一の接触面と、内方部材との接触面である第二の接触面とに対して転動する転動装置において、
一般式（i）
【化１２】
Figure 0004406486
（Ｒ、Ｒ´は炭素数１３〜１５の分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。）
で示される基油としての炭酸エステル化合物と、増ちょう剤としてリチウム石けんを含むグリース組成物に、一般式（ii）
【化１３】
Figure 0004406486
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ炭素数が１〜２４のアルキル基、または、炭素数が６〜３０のアリール基である。）
で表わされるモリブデンジチオホスフェート及び／又は一般式（iii）
【化１４】
Figure 0004406486
（式中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜２４のアルキル基であり、ＸはＯ又はＳである。）
で表わされるモリブデンジチオカーバメートから選ばれる有機モリブデン化合物の1種又は2種以上を添加したグリ−ス組成物を封入したことを特徴とする情報機器用転動装置。
（２） 基油として、一般式（i）及び（iv）
【化１５】
Figure 0004406486
（Ｒ、Ｒ‘は下記の一般式＜iv＞で表される分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。ただし、ｎ＝１３〜１５、ｍ＝０〜６である。）
【化１６】
Figure 0004406486
で示される炭酸エステル化合物を用いた上記（１）に記載された情報機器用転動装置。
（３） 転動体が球体である上記（１）または上記（２）に記載された情報機器用転動装置。
（４） 転動体が円筒体である上記（１）または上記（２）に記載された情報機器用転動装置。
【０００７】
（５） 基油として、一般式（ｉ）及び（ｉｖ）
【化１７】
Figure 0004406486
（Ｒ、Ｒ‘は下記の一般式（ｉｖ）で表される分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。ただし、ｎ＝１３〜１５、ｍ＝０〜６である。）
【化１８】
Figure 0004406486
で示される炭酸エステル化合物７０〜９５質量部と、リチウム石けん５〜３０質量部とからなるグリース組成物を封入する上記（１）ないし上記（４）のいずれかひとつに記載された情報機器用転動装置。
（６） リチウム石けんが、水酸化リチウムと炭素数１０以上の高級脂肪酸または１個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム金属塩である上記（１）ないし上記（５）のいずれかひとつに記載された情報機器用転動装置。
（７） 複数の増ちょう剤を添加した上記（１）ないし（６）のいずれかひとつに記載された情報機器用転動装置。
（８） 第４の成分を含む上記（１）ないし上記（７）のいずれかひとつに記載された情報機器用転動装置。
（９） モリブデンジチオホスフェート及びモリブデンジチオカーバメートから選ばれる有機モリブデン化合物の１種又は２種以上の添加量は、グリース組成物の０．５質量％〜５質量％とくに１質量％〜３質量％である上記（１）ないし上記（８）のいずれかひとつに記載された情報機器用転動装置。
【０００８】
【実施例】
実施例により本発明を更に詳細に説明する。
＜グリース製造例＞
まず、情報機器用転動装置に用いる典型的なグリース組成物の例である実施例１〜８について説明する。
一般式（ｉ）において、Ｒが化学式（ｖｉ）及びＲ‘が化学式（ｖｉｉ）で表される分岐状アルキルを持つ化学式（ｖｉｉｉ）
【化１９】
Figure 0004406486
で示される炭酸エステル（以下炭酸エステル油Ａという）と、ステアリン酸リチウム及び／または１２ヒドロキシステアリン酸リチウムとの合計が１００質量％になるように、表１に示す割合で混合し、全体が液体になるまで撹拌しながら２２０℃〜２３０℃に加熱した。これをステンレス容器に厚さ３〜５ｍｍになるように流し込み、８０℃以下に冷却した後、有機モリブデン化合物としてモリブデンジチオフォスフェート及び又はモリブデンジチオカーバメイトを添加する。三本ロ−ルで均質化することによりグリース組成物を得た。
同様にして、炭酸エステルとリチウム石けん成分と有機モリブデンの他に、アルキルジフェニルエ−テルまたはポリオ−ルエステルを用いて表１の配合割合により、実施例７及び実施例８のグリース組成物を得た。
【０００９】
（比較グリース製造例）
また、比較のために、基油と増ちょう剤が知られている二種類の市販のグリースについて、比較例１、２として示した。表２において、＋の記号は配合されている成分を示す。
さらに、基油及びリチウム石けんを表２に示す配合割合で、実施例と同様にしてグリース組成物を得て、比較例３、４、として示した。
実施例及び比較例のグリース組成物に対して、ともに以下に示す混和ちょう度、滴点およびモータ特性試験を同じ条件で行った。
【００１０】
混和ちょう度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．３を、滴点は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．４をそれぞれ用いて求めたものである。
モータ特性試験は、スピンドルモータに被検体であるグリース組成物を封入した軸受を組み込み、常温にて５，４００ｒｐｍで回転させて行い、発生するノイズ、蒸発（飛散）量、回転トルクについて測定した。
ノイズは、モータ回転時にモータのハブ端面より１ｍの所でマイクロホンにより測定した。
蒸発（飛散）量は、回転前後のモータの重量を測定し、その差により求めた。
トルクは、モータ回転時の電流値を電流計により測定し、またトルク安定性として最大電流値と最小電流値との差により求めた。
各々の評価項目につき、情報機器用等軸受グリース組成物に要求される性能に従った判定結果を、表４に示した。
ノイズは小さいものほど、蒸発（飛散）量は少ないものほど、トルクは低いものほど、トルク安定性は変動の少ないものほど優れている。
評価は次の３段階で評価した。
○は、良好
△は、普通
×は、劣っている。
グリース組成物を軸受空間容積の１０〜１５Ｖｏｌ％充填した転がり玉軸受に９ヘルツの震動と２９．３ラジアン／Ｓｅｃ２の角加速度を与えながら、発生する音を６０分間測定した。
その結果を表３に示す。
また、情報機器用軸受としての総合評価を優良可不可の４段階で、表４に示す。
【００１１】
【表１】
Figure 0004406486
注）ＳｔＬｉ ：ステアリン酸リチウム
１２０Ｈ Ｓｔ−Ｌｉ ：１２ヒドロキシステアリン酸リチウム
ＡＤＥ ：アルキルジフェニルエ−テル
ＰＯＥ ：ポリオ−ルエステル油
【００１２】
【表２】
Figure 0004406486
注）Ｎａ−Ｃｏｍｐｌｅｘ ：ナトリウムコンプレックス石けん
１２０Ｈ Ｓｔ−Ｌｉ ：１２ヒドロキシステアリン酸リチウム
ＰＯＥ ：ポリオ−ルエステル油
なお、表１、表２において示した基油粘度の単位は、ｍｍ２／Ｓである。
【００１３】
【表３】
Figure 0004406486
【００１４】
【表４】
Figure 0004406486
【００１５】
【本発明の効果】
本発明の情報機器用軸受は、表１〜表４に示すように、蒸発（飛散）が少なく、ノイズが低く、低トルク性であって、しかもトルクが安定しているばらりか、フレッチングが起きないことが判った。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
図１は、代表的な情報機器用軸受の断面図である。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 玉
３ 内輪
４ 内輪面取り
５ 保持器
６ 外輪面取り
７ シールド
８ スナップリング

Claims (4)

  1. 外方部材と内方部材との間に転動体を配設し、転動体は外方部材との接触面である第一の接触面と、内方部材との接触面である第二の接触面とに対して転動する転動装置において、
    一般式（i）
    Figure 0004406486
    （Ｒ、Ｒ´は炭素数１３〜１５の分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。）
    で示される基油としての炭酸エステル化合物と、増ちょう剤としてリチウム石けんを含むグリース組成物に、一般式（ii）
    Figure 0004406486
    （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ炭素数が１〜２４のアルキル基、または、炭素数が６〜３０のアリール基である。）
    で表わされるモリブデンジチオホスフェート及び／又は一般式（iii）
    Figure 0004406486
    （式中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜２４のアルキル基であり、ＸはＯ又はＳである。）
    で表わされるモリブデンジチオカーバメートから選ばれる有機モリブデン化合物の1種又は2種以上を添加したグリ−ス組成物を封入したことを特徴とする情報機器用転動装置。
  2. 基油として、一般式（i）及び（iv）
    Figure 0004406486
    （Ｒ、Ｒ‘は下記の一般式＜iv＞で表される分岐状アルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。ただし、ｎ＝１３〜１５、ｍ＝０〜６である。）
    Figure 0004406486
    で示される炭酸エステル化合物を用いた請求項１に記載された情報機器用転動装置。
  3. 転動体が球体である請求項１または請求項２に記載された情報機器用転動装置。
  4. 転動体が円筒体である請求項１または請求項２に記載された情報機器用転動装置。
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