JP2002323053A

JP2002323053A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2002323053A
Application number: JP2001130087A
Authority: JP
Inventors: Koutetsu Denpo; 功哲傳寳; Michiharu Naka; 道治中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】生分解性に優れ自然環境に悪影響を及ぼすお
それの小さいグリースを封入した長寿命の転がり軸受を
提供する。【解決手段】深みぞ玉軸受は、内輪１と、外輪２と、
内輪１と外輪２との間に転動自在に配設された複数の玉
３と、内輪１と外輪２との間に形成され玉３が内設され
た空隙部５内に充填されたグリースＧと、で構成されて
いる。そして、グリースＧは、生分解性を有する植物油
を主成分とする基油と、金属石けんからなる増ちょう剤
と、を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然環境下におい
て微生物等によって分解されやすく（以降は、「生分解
性に優れる」と記す）、水質，土壌等の自然環境に悪影
響を及ぼすおそれの小さいグリースを封入した転がり軸
受に係り、特に、自動車等の車両に好適に使用される転
がり軸受（自動車用ハブユニット軸受等）に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転部分，摺動部分，摩擦部分などを有
する機械や器具等には、通常、該部分の潤滑や防錆を行
うためにグリースが使用されている。このような機械や
器具等の中でも自動車は通常は屋外で使用されるため、
自動車に使用された玉軸受（構造は図１を参照）や自動
車用ハブユニット軸受（図４を参照）に封入されている
グリースが漏出することにより、自然環境に放出される
ことも多かった。しかも、自動車は普及している数量が
非常に多いため、自然環境に放出されるグリースの量も
多量であると考えられる。

【０００３】一方、従来のグリースの基油としては、そ
の汎用性から鉱物油が使用されているが、鉱物油は生分
解性が低い。また、グリースの増ちょう剤としては、耐
フレッチング性を優れたものとするためにウレア化合物
が好んで使用されるが、このウレア化合物も生分解性が
乏しい。したがって、このようなグリースが自然環境に
放出されると、微生物等によって分解されることがほと
んどなくそのまま残留することとなるので、水質や土壌
の汚染を引き起こすおそれがあるという問題があった。

【０００４】このような問題を解決するために、生分解
性を有するグリース組成物が提案されている。例えば、
特開平６−１９８９号公報にはポリオールエステルを主
成分とするグリース組成物が開示されており、また、特
開平８−２０７８９号公報にはペンタエリスリトールを
主成分とするグリース組成物が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の従来の生分解性グリースは生分解性は優れて
いるものの、潤滑性については通常のグリースと比較し
て十分な性能を有しているとは言えなかった。特に、転
がり軸受は高温，高速回転等の過酷な条件下で使用され
ることから、従来の生分解性グリースを転がり軸受に用
いることは困難であった。

【０００６】そこで、本発明は上記のような従来技術が
有する問題点を解決し、生分解性に優れ自然環境に悪影
響を及ぼすおそれの小さいグリースを封入した長寿命の
転がり軸受を提供することを課題とする。自動車や鉄道
車両は定期的なメンテナンスがなされており、この点か
らも自然環境への影響が小さいグリースを用いた転がり
軸受の要求は強い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外
輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記
内輪と前記外輪との間に形成され前記転動体が内設され
た空隙部内に充填されたグリースと、を備える転がり軸
受において、前記グリースは、生分解性を有する植物油
を主成分とする基油と、金属石けんからなる増ちょう剤
と、を含有することを特徴とする。

【０００８】このような構成であれば、前記グリースは
優れた生分解性を有しているので、前記グリースが転が
り軸受から漏出するなどして自然環境に放出されても自
然環境に悪影響を及ぼすおそれが小さい。また、前記グ
リースは優れた潤滑性も有しているので、転がり軸受は
長寿命である。前記グリースには、基油として生分解性
を有する植物油が使用され、増ちょう剤として金属石け
んが使用され、さらに、所望により極圧剤，油性剤，酸
化防止剤，錆止め添加剤等の各種添加剤が配合される。
ただし、この各種添加剤として重金属を含むものを使用
すると、グリースの生分解性が著しく低下するおそれが
あるので、重金属を含まない添加剤を使用することが好
ましい以下に、生分解性を有する前記グリースが備える
各成分について説明する。

【０００９】〔基油〕前記グリースの基油には、生分解
性を有する植物油が使用される。そうすれば、前記グリ
ースに生分解性を付与することができる。植物油として
は、菜種油，ひまわり油，大豆油，綿実油，コーン油，
ひまし油等があげられ、これらは単独又は２種以上混合
して用いることができる。ただし、低温での流動性と酸
化安定性とのバランスに優れた菜種油が最も好ましい。

【００１０】また、基油の主成分が前記植物油であれ
ば、前記植物油にエステル油等の他の油を混合したもの
を基油としてもよい。〔増ちょう剤〕前記グリースに使用される増ちょう剤と
しては、脂肪酸の金属塩である金属石けんが好ましい。
脂肪酸としては、ひまし油系脂肪酸である１２−ヒドロ
キシステアリン酸や牛脂系脂肪酸であるステアリン酸な
どがあげられる。また、金属としては、カルシウム，バ
リウム等のアルカリ土類金属、リチウム，ナトリウム等
のアルカリ金属、又はアルミニウムなどがあげられる。

【００１１】これらの金属石けんのなかでは、１２−ヒ
ドロキシステアリン酸リチウム石けん，リチウムコンプ
レックス石けん等のリチウム石けんが好ましく、特に、
１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんは鋼材へ
の密着性に優れ、転がり軸受の耐フレッチング性や耐摩
耗性を向上させる効果を有するので好ましい。グリース
における増ちょう剤の含有量は、植物油の生分解性を損
なうことなくグリースに適度な柔軟性を付与するため
に、３〜１５質量％が適当である。３質量％未満である
と、グリースの漏出が生じやすくなる。そうすると、潤
滑剤が早期に失われ枯渇しやすくなるので好ましくな
い。また、１５質量％超過であると、グリースの流動性
が低下し軸受寿命に悪影響を及ぼすので好ましくない。

【００１２】〔添加剤〕グリースには、転がり軸受の耐
フレッチング性，耐摩耗性を向上させる添加剤として、
有機リン化合物やイオウ−リン系極圧剤（分子中にイオ
ウとリンを含有する化合物）を添加してもよい。有機リ
ン化合物には、リン酸エステル類，亜リン酸エステル
類，正リン酸エステル類，酸性リン酸エステル類等があ
り、具体例としてはトリクレジルフォスフェイトがあげ
られる。また、イオウ−リン系極圧剤としては、例え
ば、日本ルブリゾール株式会社製のアングラモル９９が
あげられる。

【００１３】また、グリースには油性剤を添加してもよ
い。油性剤としては、界面活性剤，有機脂肪酸化合物，
又は有機脂肪酸誘導体を使用することができる。界面活
性剤としては、ソルビダンモノオレートなどのソルビタ
ン脂肪酸エステル，グリセリン脂肪酸エステル，ポリグ
リセリン脂肪酸エステル，ポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテル，ポリオキシエチレンアルキルアミン
・脂肪酸アミド等のノニオン系界面活性剤、Ｎ−アシル
アミノ酸又はその塩，ポリオキシエチレンアルキルエー
テル酢酸塩，ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン
酸塩，アルキルスルホカルボン酸塩，アルキルリン酸又
はその塩，ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン
酸又はその塩，芳香族リン酸エステル等のアニオン系界
面活性剤、アルキルアンモニウム塩，アルキルベンジル
アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、酢酸べタイ
ン，イミダゾリニウムベタイン等の両性界面活性剤があ
げられる。

【００１４】有機脂肪酸化合物としては、オレイン酸，
アジピン酸，ナフテン酸，コハク酸等があげられ、特
に、アルケニルコハク酸が好ましい。有機脂肪酸誘導体
としては、アルキルコハク酸エステル，アルケニルコハ
ク酸エステル等があげられる。なお、上記の耐フレッチ
ング性，耐摩耗性を向上させる添加剤や、油性剤のうち
のコハク酸誘導体等は、転がり軸受の転動面や摺動面に
良好に吸着して皮膜を形成する性質を有している。その
ため、転がり軸受の耐フレッチング性，耐摩耗性を向上
させる作用がある。

【００１５】さらに、グリースには酸化防止剤を添加し
てもよい。使用される酸化防止剤としては、脂肪族アミ
ン，芳香族アミン等のアミン系化合物があげられ、具体
例としてはジオクチルフェニルアミンなどがある。グリ
ースにおける酸化防止剤の含有量は、０．５〜３質量％
程度が好ましい。０．５質量％未満であると、酸化が十
分に防止されないおそれがあり、３質量％超過である
と、酸化防止剤は生分解性が乏しいものが多いのでグリ
ースとしての生分解性が低下する。

【００１６】さらに、グリースには錆止め添加剤を添加
してもよい。ただし、油性剤の中にも錆止め効果を有す
るものがあるので、場合によっては添加しなくてもよ
い。使用される錆止め添加剤としてはスルホネート系化
合物があげられ、具体例としてはジノニルナフタレンス
ルホン酸カルシウム塩などがある。なお、転がり軸受の
内外の表面には、その防錆性を保つために、通常、防錆
剤が塗布される。この防錆剤としては、グリースの基油
と同様に生分解性に優れた油に防錆性を付与する添加剤
としてジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム塩を
０．５〜２質量％添加した防錆油を使用することが望ま
しい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に係る転がり軸受の実施の
形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、
本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深みぞ玉軸
受の構造を示す部分縦断面図である。この深みぞ玉軸受
（呼び番号：６３０５，内径２５ｍｍ，外径６２ｍｍ，
幅１７ｍｍ）は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２
との間に転動自在に配設された複数の玉３と、内輪１と
外輪２との間に複数の玉３を保持する保持器４と、で構
成されている。また、内輪１と外輪２との間に形成され
玉３が内設された空隙部５内には、潤滑のためのグリー
スＧが充填されている。グリースＧの封入量は、空隙部
５の容積の３５％である。なお、シール，シールド等の
密封装置を備えていてもよい。

【００１８】このグリースＧは、菜種油からなる基油に
増ちょう剤としてリチウム石けんを添加し、さらに、各
種添加剤として極圧剤，酸化防止剤，油性剤，錆止め添
加剤を添加したものである。このようなグリースＧは、
生分解性を有する菜種油を基油としたので、優れた生分
解性を有している。よって、上記の深みぞ玉軸受を屋外
で使用している際にグリースＧが漏出するなどして自然
環境に放出されたとしても、グリースＧは微生物等によ
って分解されるので自然環境に悪影響を及ぼすおそれが
小さい。また、グリースＧは優れた潤滑性も有している
ので、上記深みぞ玉軸受は長寿命である。したがって、
このような深みぞ玉軸受は、自動車等の車両に自動車用
ハブユニット軸受等として好適に使用可能である。

【００１９】なお、本実施形態は本発明の一例を示した
ものであって、本発明は本実施形態に限定されるもので
はない。例えば、本実施形態においては、転がり軸受の
例として深みぞ玉軸受をあげて説明したが、本発明の転
がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用
することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，円筒こ
ろ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ
軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，
スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。

【００２０】また、本実施形態のグリースは、転がり軸
受に限らず、ボールねじ，リニアガイド，直動ベアリン
グ等のような相対運動する部材を備えた転動装置に適用
することも可能である。さらに、本実施形態のグリース
の用途は転動装置に限定されるものではなく、自然環境
に放出されやすい場合にこのグリースを使用すれば、自
然環境に対する悪影響を小さなものとすることができ
る。

【００２１】次に、上記の深みぞ玉軸受とほぼ同様の構
成の数種の深みぞ玉軸受について回転試験を行い、寿命
を評価した結果について説明する。実施例１〜５及び比
較例１〜３の深みぞ玉軸受は、封入されたグリースの種
類が異なっているものである。これらのグリースの組成
と物性（ＮＬＧＩ混和ちょう度及び生分解性）を表１に
示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、表１中の極圧剤は有機リン化合物、
酸化防止剤はアミン系化合物、油性剤は有機脂肪酸誘導
体である。また、表１中の生分解性の数値は、ＣＥＣ規
格（欧州規格諮問委員会規格）のＬ−３３−Ａ−９３に
規定された生分解度（ＣＯＥ値）である。転がり軸受に
使用するグリースは、自然環境に放出された際の分解の
速さから、ＣＯＥ値が８０％以上であることが好まし
く、９０％以上であることが特に好ましい。

【００２４】このような深みぞ玉軸受を日本精工株式会
社製の軸受回転試験機に取り付け、アキシアル荷重１４
７０Ｎ、ラジアル荷重９８Ｎを負荷した上、高温下（外
輪の温度１２０℃）において回転速度１００００ｒｐｍ
で回転試験を行った。そして、外輪の温度又は回転トル
クが所定の値に達するまでの回転時間を深みぞ玉軸受の
寿命とした。その結果を表１に併せて示す。なお、表１
中の軸受寿命は、実施例１の寿命を１とした場合の相対
値で示してある。

【００２５】実施例１〜５のグリースは基油に菜種油を
使用しているので、いずれも生分解性に優れていた。ま
た、各種添加剤の添加効果から、深みぞ玉軸受の寿命も
優れていた。それに対して、比較例１のグリースは、基
油として鉱油を使用しているためグリースの生分解性が
劣っており、また、油性剤，極圧剤が添加されていない
ので軸受寿命が劣っていた。また、比較例２，３のグリ
ース（従来のグリース）は各実施例とほぼ同レベルの軸
受寿命を有しているものの、基油として鉱油を使用して
いるためグリースの生分解性が劣っていた。

【００２６】なお、実施例４と比較例１との比較から、
グリースに極圧剤を添加しなくても有機脂肪酸誘導体を
添加すれば、軸受寿命が大きく向上することが分かる。
次に、実施例１の深みぞ玉軸受についてグリース中の油
性剤又は極圧剤の添加量を種々変化させて、該添加量と
軸受寿命との相関性を検討した結果について説明する。

【００２７】図２は、グリースにおける油性剤の添加量
と軸受寿命との相関性を示すグラフであり、図３は、グ
リースにおける極圧剤の添加量と軸受寿命との相関性を
示すグラフである。なお、図２のグラフにおける軸受寿
命の数値は、油性剤の添加量が２質量％のとき（実施例
１）の寿命を１とした場合の相対値で示してある。ま
た、図３のグラフにおける軸受寿命の数値は、極圧剤の
添加量が２質量％のとき（実施例１）の寿命を１とした
場合の相対値で示してある。

【００２８】図２のグラフから分かるように、油性剤は
２質量％程度かそれ以上を添加することが好ましい。た
だし、５質量％を超えて添加しても、性能のさらなる向
上はほとんど望めない。また、図３のグラフから分かる
ように、極圧剤は２質量％程度添加することが好まし
い。ただし、５質量％を超えて添加しても、性能のさら
なる向上はほとんど望めず、グリースの生分解性を考え
ると５質量％以下が望ましい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の転がり軸受は、
生分解性に優れたグリースを備えているので、グリース
が転がり軸受から漏出するなどして自然環境に放出され
ても自然環境に悪影響を及ぼすおそれが小さい。また、
このグリースは優れた潤滑性も有しているので、転がり
軸受は長寿命である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深
みぞ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。

【図２】油性剤の添加量と軸受寿命との相関性を示すグ
ラフである。

【図３】極圧剤の添加量と軸受寿命との相関性を示すグ
ラフである。

【図４】自動車用ハブユニット軸受の構造を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１内輪２外輪３玉５空隙部Ｇグリース

───────────────────────────────────────────────────── 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 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:04 10:06 10:06 30:00 30:00 Ｚ 40:02 40:02 50:10 50:10 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA43 AA52 AA54 AA62 EA63 FA60 GA01 GA02 4H104 BB16B DA06A FA01 FA02 FA03 LA20 PA01 QA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪と
の間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記内輪
と前記外輪との間に形成され前記転動体が内設された空
隙部内に充填されたグリースと、を備える転がり軸受に
おいて、前記グリースは、生分解性を有する植物油を主成分とす
る基油と、金属石けんからなる増ちょう剤と、を含有す
ることを特徴とする転がり軸受。