JP2002130301A

JP2002130301A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2002130301A
Application number: JP2000316708A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iso; 賢一磯
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高温、高速、高荷重下で使用され、更に外部
からの水の浸入を受けても、発生水素による白色組織変
化を伴う剥離を起こすことが無く、長寿命の転がり軸受
を提供する。【解決手段】内輪２０と外輪２１との間に保持器２２
を介して複数の転動体２３を略等間隔で回動自在に保持
してなり、かつアゾ化合物を０．０１〜１０重量％の割
合で含有するグリース組成物を封入していることを特徴
とする転がり軸受８。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グリース組成物を
封入した転がり軸受に関し、特に、自動車の電装部品、
エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエ
アコン用電磁クラッチ、水ポンプ等の高温、高速、高荷
量条件下で使用され、更に外部からの水の浸入を受けや
すい部品に好適な転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】オルタネータはエンジンに装着され、車
両に搭載される各種電気機器に電力を供給するととも
に、バッテリーを充電する発電機として機能する部品で
ある。図２はその一例を示す一部欠切斜視図であるが、
オルタネータ１は、プーリ２に、図示されないエンジン
のクランクプーリに接続するベルトを巻装し、エンジン
からの駆動力をベルトを介してロータ３に伝達し、ロー
タ３の回転によりステータ４との間で電磁的に発電して
ブラシ５、レクティファイヤ６を通じてコネクタ７から
他の電気機器へと電力を供給する。また、プーリ２は軸
受８が外嵌されたシャフト９の先端に固定されている。
これらの各部品は、ドライブエンドフレーム１０、リア
エンドフレーム１１、リアエンドカバ−１２で包囲さ
れ、外部からの異物の侵入から防護されている。また、
図３は図２に示すオルタネータ１のシャフト９の軸芯に
沿う断面図であるが、ロータ３の回転に伴う発熱を抑え
るために、ロータ３の両側にファン１３を付設し、開口
１４を通じて空気Ａを流通させて空冷するのが一般的で
ある。

【０００３】また、上記のオルタネータ１に組み込まれ
る軸受８としては、例えば図４（ａ）に断面図として示
されるような玉軸受が使用される。この玉軸受は、内輪
２０と外輪２１との間に、保持器２２を介して複数の転
動体である玉２３を略等間隔で保持し、更に内輪２０、
外輪２１及び玉２３で形成されるグリース封入部Ｓにグ
リース（図示せず）を充填し、シール２４で封止して構
成される。また、シール２４は、同図（ｂ）に拡大図と
して示されるように、先端のリップ２５が内輪２０と当
接しており、グリースの漏洩防止と、外部からの水や異
物の侵入を防止している。

【０００４】ところで、自動車は小型軽量化を目的とし
たＦＦ車の普及により、更には居住空間拡大の要望によ
り、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、そこに
搭載される上記のオルタネータをはじめ、中間プーリ、
カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ等の電装部品・
エンジン補機の小型軽量化がよりいっそう進められてい
る。加えて、前記各部品にも高性能、高出力化がますま
す求められている。しかし、小型化により、出力の低下
は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコン用電
磁クラッチでは、高速化することにより出力の低下分を
補っており、それに伴ってアイドラプーリも同様に高速
化することになる。さらに、静粛化向上の要望によりエ
ンジンルームの密閉化が進み、エシジンルーム内の高温
化が促進されるため、前記各部品は高温に耐えることも
必要となっている。また、前記各部品用軸受は通常、高
温、高速、高荷重下で使用されるため、特許第２８７８
７４９号に記載されているようにグリースの分解により
水素が発生し、水素脆性による白色組織変化を伴った剥
離を発生させることがあり、その防止が新たな重要課題
となっている。

【０００５】また、前記各部品用軸受は、エンジン外部
にあるベルト駆動の補助機械用軸受であることから、路
面より跳ね上げられる泥水や雨水が浸入しやすく、水ポ
ンプ用軸受では更にエンジン冷却用循環水の浸入も受け
やすい。接触ゴムシールにより水の浸入をある程度は防
げても完全な水侵入防止はできないのが現状である。更
に、自動車のエンジンは、稼働と休止を繰り返す機械で
あるため、エンジンが休止しているときに軸受のハウジ
ング内の温度が下がり、露点に達して軸受周りの空気中
の水分が凝縮して水滴となり、軸受に付着したり潤滑剤
中に混入したりすることがある。そして、特開平１１−
７２１２０号に記載されるように、浸入水分により発生
した水素が軸受鋼中に侵入し、水素脆性による白色組織
変化を伴った剥離を起こす。このような浸入水分は、潤
滑油中に１００ｐｐｍ程度の微量であっても、軸受寿命
を大幅に低下させると言われている。その対策として、
特許第２８７８７４９号では、グリース中に亜硝酸ナト
リウム等の無機不働態化剤を添加し、水素脆性剥離の対
策としているが、亜硝酸ナトリウムは、使用条件によっ
ては発ガン性物質を誘発させる可能性が有り、法規制は
ないものの、その使用を避けた方が望ましい。

【０００６】一方で、軸受材料に防錆性能に優れた材料
を使用することも考えられるが、コストの上昇を招くだ
けであり、効果的な解決策とはいえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
状況に鑑みてなされたものであり、高温、高速、高荷重
下で使用され、更に外部からの水の浸入を受けても、発
生水素による白色組織変化を伴う剥離を起こすことが無
く、長寿命の転がり軸受を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、内輪と外輪との間に保持器を介して複
数の転動体を略等間隔で回動自在に保持してなり、かつ
アゾ化合物を０．０１〜１０重量％の割合で含有するグ
リース組成物を封入していることを特徴とする転がり軸
受を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。

【００１０】本発明の転がり軸受は、上記した自動車の
電装部品、エンジン補機等に使用されるオルクネータ、
カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、水ポンプ等
の高温、高速、高荷重下で使用され、更に外部からの水
分が浸入しやすい部品に特に好適であり、例えば図４に
示したような構造を有する。

【００１１】そして、上記の転がり軸受のグリース封入
部Ｓには、下記に示されるグリース組成物が封入され
る。尚、封入量としては、軸受空間容積の２０〜６０％
程度が適当である。

【００１２】［基油］グリース組成物に使用される基油
は特に限定されず、従来よりグリース組成物の基油とし
て一般的に使用されている潤滑油は全て使用することが
できる。好ましくは、低温流動性不足による低温起動時
の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる
焼付きを避けるために、４０℃における動粘度が、好ま
しくは１０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃ、より好ましくは２
０〜２５０ｍｍ²／ｓｅｃ、さらに好ましくは４０〜１
５０ｍｍ²／ｓｅｃである基油が望ましい。

【００１３】具体例としては、鉱油系、合成油系または
天然油系の潤滑油などが挙げられる。前記鉱油系潤滑油
としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水
素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精
製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることが
できる。前記合成油系潤滑基油としては、炭化水素系
油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げ
られる。前記炭化水素系油としては、ノルマルパラフィ
ン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、
１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴ
マーなどのポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化
物等が挙げられる。前記芳香族系油としては、モノアル
キルベンゼン、ジアルキルベンゼン等のアルキルベンゼ
ン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフ
タレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレ
ン等が挙げられる。前記エステル系油としては、ジブチ
ルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジ
オクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリ
デシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル
・アセチルシノレート等のジエステル油、あるいはトリ
オクチルトリメリテート、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の芳香族エステル油、
さらにはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメ
チロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトー
ル−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトール
ペラルゴネート等のポリオールエステル油、さらにはま
た、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油等
が挙げられる。前記エーテル系油としては、ポリエチレ
ングリーコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチ
レングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコー
ルモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアル
キルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテ
ル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエ
ーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラ
フェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル
等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成
潤滑基油としてはトリクレジルフォスフェート、シリコ
ーン油、パーフルオロアルキルエーテル等が挙げられ
る。前記天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆
油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油
等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。こ
れらの基油は単独または混谷物として用いることがで
き、上述した好ましい動粘度に調整される。

【００１４】［増ちょう剤］ゲル構造を形成し、基油を
ゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。
例えば、Ｌｉ、Ｎａ等からなる金属石けん、Ｌｉ、Ｎ
ａ、Ｂａ、Ｃａ等から選択される複合金属石けん等の金
属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウ
レア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等の非石けん類
を適宜選択して使用できるが、グリースの耐熱性を考慮
するとウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタ
ン化合物または、これらの混合物が好ましい。このウレ
ア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物と
しては、具体的にはジウレア化合物、トリウレア化合
物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、ウレア・
ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合
物が挙げられ、これらの中でもジウレア化合物、ウレア
・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混
合物がより好ましい。耐熱性、音響性を考慮すると、さ
らに好ましくは、ジウレア化合物を配合することが望ま
しい。

【００１５】［アゾ化合物］アゾ化合物は、本発明の転
がり軸受に封入されるグリース組成物における必須の添
加剤である。このアゾ化合物は、下記（１）、（２）式
に示す水素添加反応により侵入水分に起因する水素を効
率よく（アゾ化合物１モルに対して、水素ガス３モル）
吸収し、軸受を形成する鋼中への水素の侵入を防いで水
素脆性による剥離発生を抑制する。

【００１６】

【化１】

【００１７】（１）、（２）式の反応は、通常高温、高
圧状態で触媒の存在下で起こる。これに対して、上記各
部品用軸受は、前述したように高温、高速、高荷重下で
使用されるため、またＦＨＬ理論からも明らかなよう
に、内外輪と転動体との接触面では高温、高圧状態にな
っており、更に接触面では金属新生面ができやすく、こ
の新生面は触媒作用があるため、（１）、（２）式の水
素添加反応が転がり軸受でも進行する。

【００１８】使用可能なアゾ化合物は、分子構造中にア
ゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を含有する化合物であれば、特に制
約はない。主に、アゾ基を持つアゾ染料が入手がしやす
く、またグリース組成物中への導入も容易であることが
好ましく使用できる。アゾ染料として、例えば下記に化
学式が示されるOil Red SST extra、Oil Red 5B specia
l、Oil Orange extra、Oil Yellow SS special、Oil Yel
low 5G extra等を挙げることができる。

【００１９】

【化２】

【００２０】アゾ化合物の好ましい添加量は、グリース
全量に対して０．０ｌ〜１０重量％である。添加量が
０．０１重量％未満では、十分な耐剥離性が得られず、
１０重量％を超えると、アゾ化合物は潤滑性が無いこと
から、他の潤滑成分が相対的に少なくなり、耐焼付き性
に悪影響を及ぼすため好ましくない。耐剥離製性を確か
にし、焼付き寿命を考慮するなら、グリース全量に対し
て０．１〜５重量％とすることが望ましい。

【００２１】［その他の添加剤］潤滑性能をより一層高
めるために、必要に応じてゲル化剤、酸化防止剤、極圧
剤、油性剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤等
種々の添加剤を単独で、もしくは適宜組み合わせてグリ
ース組成物に添加することができる。その添加量は特に
制限されるものではないが、通常は合計でグリース組成
物全量に対して２０重量％以下となるように調製され
る。

【００２２】ここで、ゲル化剤としては、金属石けん、
ベントン、シリカゲル等があり、酸化防止剤としては、
アミン系、フェノール系、イオウ系やチオリン酸亜鉛系
がある。また、極圧剤としては、塩素系、イオウ系、リ
ン系、ジチオリン酸系亜鉛、有機モリブデン等があり、
油性剤としては、脂肪酸、動植物油等がある。更に、防
錆剤としては、ソルビタンエステル等があり、金属不活
性剤としては、ベンゾトリアゾール等がある。また、粘
度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、ポリイソ
ブチレン、ポリスチレン等がある。

【００２３】［製法］上記グリース組成物を調製する方
法には特に制約はない。しかし、一般的には基油中で増
ちょう剤を反応させて得られる。アゾ化合物は、得られ
たグリース組成物に所定量を配合することが好ましい。
ただし、ニーダやロールミル等でアゾ化合物を添加した
後に十分撹拌し、均一分散させる必要がある。この処理
を行うときは、加熱するのも有効である。

【００２４】

【実施例】以下に、実施例および比較例によりさらに具
体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定される
ものではない。

【００２５】［実施例１、２］表１に示す組成にて試験
グリースを調製した。即ち、先ず、ジイソシアネートを
混合した基油とアミンを混合した基油とを反応させ、撹
拌加熱して得られた半固体状物に、予め基油に溶解した
アミン系酸化防止剤を加えて十分撹拌した。徐冷後、ア
ゾ化合物を添加し、ロールミルを通すことでグリースを
得た。尚、表中、ＰＡＯはポリαオレフィン油の略であ
り、エーテル油としてジアルキルジフェニルエーテル油
を使用した。

【００２６】

【表１】

【００２７】（急加減速試験）剥離寿命を、エンジンを
用いてオルタネータに組み込んだ軸受を急加減速させる
ことで評価した。即ち、試験グリースを２．３６ｇ封入
した単列深溝玉軸受（内径φ１７ｍｍ、外径φ４７ｍ
ｍ、幅１４ｍｍ）をオルタネータにプーリ側軸受として
組み込み、エンジン回転速度１０００〜６０００ｍｉｎ
^-1（軸受回転速度２４００〜１３３００ｍｉｎ^-1）の繰
り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重１５６０Ｎの条件で
連続回転させ、５００時間を目標に試験を行った。軸受
外輪転走面に剥離が生じて振動が発生したとき、あるい
は剥離離が発生しない場合は５００時間経過した時点で
試験を終了した。また、試験は各１０例行い、下記式に
より剥離発生率を算出した。剥離発生率＝（剥離発生数／試験数）×１００

【００２８】結果を図１に示すが、アゾ化合物を０．０
１重量％添加することにより、剥離発生率が大幅に減少
することがわかる。特に、アゾ化合物を０．１重量％以
上添加すると、全ての試験軸受において（本実施例では
計８０個）剥離が発生しなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アゾ化合物を含有するグリースを封入することにより、
高温、高速、高荷重下で使用され、更に外部からの水の
浸入を受けても、発生水素による白色組織変化を伴う剥
離を起こすことが無く、長寿命の転がり軸受が得られ
る。従って、本発明の転がり軸受は、自動車の電装部
品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カ
ーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ等に好適に使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で得られた、アゾ化合物の添加量と剥離
発生率との関係を示すグラフである。

【図２】オルタネータの一例を示す一部切欠斜視図であ
る。

【図３】図２に示すオルタネータのシャフト軸線に沿っ
た断面図である。

【図４】転がり軸受の一例（玉軸受）を示す要部断面図
である。

【符号の説明】

１オルタネータ２プーリ３ロータ４ステータ５ブラシ６レクティファイア７コネクタ８軸受９シャフト１０ドライブエンドフレーム１１リヤエンドフレーム１２リヤエンドカバー１３ファン１４開口２０内輪２１外輪２２保持器２３玉２４シール

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ１０Ｎ 50:10 Ｃ１０Ｎ 50:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪と外輪との間に保持器を介して複数
の転動体を略等間隔で回動自在に保持してなり、かつア
ゾ化合物を０．０１〜１０重量％の割合で含有するグリ
ース組成物を封入していることを特徴とする転がり軸
受。