説明

グリース組成物、転動装置及び転がり軸受

【課題】振動が大きい場合でもフレッチング摩耗の軽減効果の高いグリース組成物、並びに耐フレッチング性により優れ、より耐久性に優れる転動装置、転がり軸受を提供する。
【解決手段】グリース組成物に40℃における圧力粘度係数が25GPa−1以上である基油と、平均粒径1〜20nmの硫化鉄微粒子とを含有させたグリース組成物としたので、転動装置及びころがり軸受の振幅比が小さい場合でもフレッチング摩耗の軽減効果を高めることが可能となり、また優れた耐フレッチング性、優れた耐久性を備えた転動装置、ころがり軸受を提供できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、各種装置、機器の潤滑に使用されるグリース組成物、並びに前記グリース組成物を封入してなる転動装置、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばサーボモータの回転軸を回転・支持する部位には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が生じ、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。そのため、転動体にセラミックボールを採用することにより、フレッチング摩耗を軽減する対策が採られている(特許文献1参照)。
【0003】
しかし、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るため、潤滑のために封入されるグリース組成物に超微粒子を添加してフレッチング摩耗を軽減することも講じられている。例えば、酸化鉄超微粒子(特許文献2参照)や、疎水化処理を施したシリカ超微粒子(特許文献3参照)等を含有するグリース組成物が提案されている。
【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】特開平9−67588号公報
【特許文献3】特開2006−169316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、従来の超微粒子を含有する潤滑剤では、微小振動とりわけ振幅比(転動体と転動体軌道面との接触面における接触円半径(b)と振幅(A)との比「A/b」)が1.5より小さくなるとフレッチング摩耗の軽減効果が十分ではなくなり、その改善が強く求められている。
【0006】
そこで本発明は、振幅比が小さい場合でもフレッチング摩耗の軽減効果の高いグリース組成物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動装置、転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は、40℃における圧力粘度係数が26.8GPa−1以上である基油と、平均粒径1〜20nmの硫化鉄微粒子とを含有することを特徴とするグリース組成物、並びに前記グリース組成物が封入されていることを特徴とする転動装置、転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明のグリース組成物は、40℃における圧力粘度係数が26.8GPa−1以上の基油と、平均粒径1〜20nmの硫化鉄微粒子とを含有するため、振幅比が1.5より小さくなってもフレッチング摩耗を軽減する効果が大きい。
【0009】
また、このようなグリース組成物を封入した転動装置や転がり軸受は、セラミックボールを用いる必要はなく、安価な鋼球を用いて耐フレッチング性に優れた転動装置や転がり軸受が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【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、ディスク試験片が摩耗する状態を示す模式図である。
【図5】実施例で得られた、振幅比と損傷比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
(グリース組成物)
本発明のグリース組成物では、40℃における圧力粘度係数が25GPa−1以上、好ましくは26.8GPa−1以上の基油を用いる。尚、圧力粘度指数は落体式粘度計により測定される。基油の種類は、前記の圧力粘度係数を満足する限り制限はなく、例えば、パラフィン系、ナフテン系、流動パラフィン、ポリイソブチレン、合成イソパラフィン等の各種トラクション油等が挙げられる。
【0012】
また、基油は、低温から高温までの広い温度範囲で良好な潤滑性能を示すように、40℃における動粘度が20〜100mm/sであることが好ましい。
そして、この基油に平均粒径1〜20nmの硫化鉄超微粒子を添加する。
硫化鉄超微粒子の平均粒径が1nm未満では微粒子が凝集し易くなり、20nm以上になると重力により沈降凝集したりして、フレッチングが発生している箇所に微粒子が侵入し難くなる。なお、添加する硫化鉄超微粒子の種類には制限はなく、FeS、Fe、FeSなどが挙げられる。
【0013】
また、増ちょう剤も上記の基油を保持できれば種類に制限はなく、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。
【0014】
その他、目的に応じて、グリース組成物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。
【0015】
また、グリース組成物の混和ちょう度等の特性にも制限はない。
【0016】
(転がり軸受)
本発明において、転がり軸受の種類には制限がなく、例えば図1に示す玉軸受を例示す
ることができる。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、上記のグリース組成物を充填し、シール6で封止している。
【0017】
このような玉軸受では、振動により内輪軌道1と玉5、外輪軌道4と玉5とが衝突して内輪軌道1、外輪軌道2及び玉5の各表面が損傷を受けるが、内輪軌道1と玉5との隙間及び外輪軌道3と玉5との隙間にグリース組成物の基油が入り込み、フレッチング摩耗を軽減する。そのため、振動を受けやすいサーボモータの回転軸を支持する転がり軸受等として好適であり、玉5をセラミック製にする必要がなく、安価にできる。
【0018】
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。
【0019】
(転動装置)
転動装置としては、ボールねじやリニアガイド等が挙げられるが、上記のグリース組成物を封入する以外、制限はない。本発明の転動装置は、転がり軸受と同様に、安価でありながらも耐フレッチング性に優れる。
【0020】
以下、実施例及び比較例を挙げて更に説明する。
(実施例1)
トラクション油(40℃における圧力粘度係数26.8GPa−1、40℃における動粘度30mm/s)と、ウレア化合物と、平均粒径20nmの硫化鉄超微粒子をグリース全量の0.1質量%とを含有する試験グリースAを調製した。尚、混和ちょう度は247である。
【0021】
(比較例1)
エーテル油(40℃における圧力粘度係数18.7GPa−1、40℃における動粘度100mm/s)と、ウレア化合物とを含有する試験グリースBを調製した。尚、混和ちょう度は290である。
【0022】
(比較例2)
鉱油(40℃における圧力粘度係数16.6GPa−1、40℃における動粘度130mm/s)と、リチウム石けんとを含有する試験グリースCを調製した。尚、混和ちょう度は275である。
【0023】
(参考例1)
トラクション油(40℃における圧力粘度係数26.8GPa−1、40℃における動粘度30mm/s)と、ウレア化合物とを含有する試験グリースDを調製した。尚、混和ちょう度は247である。
【0024】
(参考例2)
エーテル油(40℃における圧力粘度係数18.7GPa−1、40℃における動粘度100mm/s)と、ウレア化合物と、平均粒径20nmの硫化鉄超微粒子をグリース全量の0.1質量%とを含有する試験グリースEを調製した。尚、混和ちょう度は290である。
【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グリースA〜Eを同量づ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、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 :0.5〜2.0
【0026】
尚、振幅比は、図3に示すように、接触円半径(b)と振幅(A)との比「A/b」である。図4の試験装置に示すように、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、この損傷部の最大高さ(Ry)を比較することで、フレッチング摩耗の軽減効果を評価することができる。
【0027】
試験は所定の振幅比毎に行い、試験前後の試験軸受の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)を測定した。そして、試験軸受の試験前後のRyの比(試験後のRy/試験前のRy:損傷比)を求めた。損傷が少ないほど、損傷比は1に近づく。図5に、振幅比毎の損傷比をグラフ化して示すが、振幅比が0.5以下では何れの試験軸受でも損傷の程度に差が無いものの、0.5を超えると損傷の程度に差が出始め、振幅比が大きくなるほど顕著になっている。このことから、振動が激しい環境では、本発明に従い圧力粘度係数の大きい基油を用い、加えて硫化鉄微粒子を含有させることにより、フレッチング摩耗の軽減効果が大きくなることがわかる。
【符号の説明】
【0028】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
40℃における圧力粘度係数が26.8GPa−1以上である基油と、平均粒径1〜20nmの硫化鉄微粒子とを含有することを特徴とするグリース組成物。
【請求項2】
請求項1記載のグリース組成物が封入されていることを特徴とする転動装置。
【請求項3】
請求項1記載のグリース組成物が封入されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項4】
サーボモータの回転軸用であることを特徴とする請求項3記載の転がり軸受。

【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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【公開番号】特開2012−131944(P2012−131944A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−286873(P2010−286873)
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】