JP2003013972A - 高速回転軸受 - Google Patents

高速回転軸受

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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転トルクが低く、グリースの漏洩量が少な
く、軸受寿命が長い、高速回転軸受を堤供すること。 【解決手段】 外方部材と内方部材との間に転動体と転
動体を囲むようにリテーナを配置し、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軸受において、
リテーナをポリアミド製とし、40℃における動粘度が50
〜70ｍｍ２／ｓであり、かつ炭素原子数28〜32の炭化水
素分子を3〜6質量％含有する合成炭化水素油を含有する
基油と増ちよう剤を含むグリース組成物をポリアミド製
リテーナに保持させた高速回転軸受。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速クリーナー軸
受用、特に5万rpm以上で回転する高速回転軸受に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、5万rpｍ以下の回転で用いられる
クリーナー用軸受では、回転数が低いためトルクや寿命
に対し問題となることはなかった。しかし、クリーナー
の高効率化のために吸引カを上げる必要から、回転数が
5万rpｍあるいは6万rpｍと高くなってきた。同時に省エ
ネルギーの観点から消責電力低減のため低トルクである
ことも要求され、さらに製品の寿命の延長も要求きれる
ようになってきた。このような用途に使用される高速ク
リーナー軸受への様々な要求に対し、従来の高速クリー
ナー軸受では回転トルクか上昇したり、グリースが遠心
力で飛散漏洩し、軸受寿命が短くなるなどの問題を抱え
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、ク
リーナー軸受用、特に5万rpｍ以上で回転する高速軸受
を提供することである。すなわち、本発明は、特定の組
成を有するグリースと特定の材質のリテーナを有する軸
受の組み合わせが、回転トルクが低く、グリースの漏洩
量か少なく、軸受寿命が長い軸受を作れることを見出し
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、基抽として、
40℃における動粘度か50〜70ｍｍ２／ｓであり、かつ炭
素原子数28〜32の炭化水素分子を3〜6質量％含有する合
成炭化水素油を含有するグリ−スを、ポリアミドから作
られたリテーナに保持させれば、クリーナー軸受などの
高速回転用受用として有効であることを見出したもので
ある。
【0005】
【発明の実施の形態】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はリテーナ（保持器）、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。木
発明の発明者は、ポリアミドから作られたリテーナと転
動体を有する軸受において、特定の組成を有するグリー
スを用いれば、特異的な効果が得られることを見出し
た。本発明のリテーナに用いられるポリアミドは、どの
ようなポリアミドでも良く、本発明で用いる特定のグリ
ースとの相乗効果が見られる。好適なポリアミドとして
は、ナイロン６６やナイロン６が挙げられる。また、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／ＳＡＥ５２
１００）があり、マルテンサイト系ステンレス鋼として
は、ＤＤ４００、ＳＵＳ４４０Ｃ（ＪＩＳＧ４３０３４
４Ｃ、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。本発明で用いるグリースは、基油と増ちょう
剤からなり、基油として、40℃における動粘度が50〜70
ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油を使用し、増ちょう剤
としてウレア系化合物を用いる。合成炭化水素油の動粘
度か50ｍｍ２／ｓ未満では、5万rpm以上の回転故におい
てグリースか飛散、漏洩し、軸受寿命か短くなってしま
い、また、70ｍｍ２／ｓを超えると、軸受の回転トルク
か上昇し、エネルギーロスか生じるという点で好ましく
ない。本発明で用いられる合成炭化水素油は、炭素原子
数28〜32の炭化水素分子を3〜6質量％含有することが必
要である。炭素原子数28−32の炭化水素分子の含有量が
3質量％未満では、回転数が高くなるとトルクか高くな
り、特に5万ｒｐｍ以上では極めて高くなる。また炭素
原子数28〜32の炭化水素分子の含有量が6質量％を超え
ると、グリースの漏洩量が多くなり、軸受寿命が短くな
る。
【0006】さらに本発明で用いられる合成炭化水素油は、
炭素原子数48以上の炭化水素分子を70質量％以上含有し
ている。本発明で用いられる合成炭化水素油の主成分は
炭素原子数48以上の炭化水素分子であり、合成炭化水素
油中の含有量は70〜85質量％である。本発明で用いられ
る合成炭化水素油は、市販の各種ポリαオレフィン（PA
O）を上記の条件を満足するように適宜混合することに
より調整できる。本発明で用いるポリαーオレフィン
は、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ドデ
セン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタ
デセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オ
クタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、１−ド
コセン等のダイマー、トリマー、テトラマーなどのオリ
ゴマーが挙げられる。 本発明で用いられるグリース
中、上記合成炭化水素油の含有量は、好ましくは75〜95
質量％、さらに好ましくは80〜90質量％である。
【0007】 本発明で用いられるグリースに使用される増
ちょう剤は、ウレア系増ちょう剤であることが好まし
く、特に1分子中に2個のウレア結合を有するジウレア化
合物が好ましい。ジウレア化合物のうち、末端基が脂肪
族又は脂環式であるジウレア化合物が好適である。本発
明で用いられるグリース中、増ちよう剤は目的とするグ
リースのちょう度に合わせて使用されるが、その含有量
は通常8〜18質量％程度である。
【0008】本発明で用いられるグリースには、一般的にグ
リースに配合される、酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、腐
食防止剤、油性剤等を含有させてもよい。酸化防止剤と
しては、フェノール系や芳香族アミン系の化合物か挙げ
られる。例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチルー4−メチル
フェノールなとのフェノール酸化防止剤；ｐ、ｐ‘一ジ
オクチルジフエニルアミンなとのアミン系酸化防止剤等
があげられる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で
又は2種以上を混合して用いることができる。本発明で
用いられるグリース中、これらの酸化防止剤の量は0．5
〜5質量％が適当である。本発明で用いられるグリース
は従来公知の方法により製造することができる。
【0009】
【実施例】（グリースの製造例）増ちょう割として脂環
一脂肪族混合のジウレア化合物（ジフェニルメタン4，
4’−ジイソシアネート5モル、シクロヘキシルアミン3
モル、ステアリルアミン7モルのモル比で反応させたジ
ウレア化合物）14質量％、アミン系酸化防止剤２．５質
量％、スルホン酸系及びエステル系防錆剤2．0質量％、
粘土調整のための粘度向上剤（ブチル系ポリマー）を適
量、残部が表1に示す組成の合成炭化水素油、を使用し
て、グリースを調製した。グリースのちょう度は参考例
2のグリースが210であり、他はすべて230であった。 （実施例）外径２２ｍｍ内径８ｍｍのナイロン６６製リ
テーナとスレンレススチール系の転動体の軸受に上記の
グリースを１３０ｍｇ充填した。以下の試験方法により
測定し評価した。 (比較例)外径２２ｍｍ内径８ｍｍのスレンレススチール
製リテーナとスレンレススチール系の転動体の軸受に上
記のグリースを１３０ｍｇ充填した。以下の試験方法に
より測定し評価した。
【0010】トルク試験方法 アキシャル方向に3．9kgfの与圧を与え、内輪を60000rp
mで回転きせたとき、外輪を静止きせる荷重を測定し、
トルクとする。 漏洩量試験方法 アキシャル方向に3．9kgfの与圧を与え、140℃×20000
rpm ×150時間連続回転させる。試験後測定した軸受の
重量減を、グリース漏洩量として算出する。 潤滑寿命試験方法 アキシャル方向に3．9kgfの与圧を与え、室温×60000rp
mで連続回転きせる。試験中過負荷によりモーター電流
値か設定値を越えた時間を、このグリースの潤滑寿命時
間とする。本発明に用いたグリースの組成及び特性を表
1に示す。
【0011】
【表１】
【0012】本発明に係る軸受の構成、グリースの組成及び
その軸受特性を表２にまとめて示す。
【表２】 表１及び表２に示すように、ポリアミド製リテーナをも
つ軸受は、ステンレス製リテーナをもつ軸受に比して、
明らかに、本発明の特許請求の範囲に規定する用件を満
たすグリースに対して、特異的な特性を持つことがわか
る。すなわち、基軸として、40℃における動粘度が50〜
70ｍｍ２／sであり、かつ炭素原子数28−32の炭化水素
分子を3〜6質量％含有する合成炭化水素油を用いた実施
例1〜３に用いたグリースでは、高速回転においてもト
ルクが低く、グリースの漏洩量も少なく、軸受寿命は長
い。これに対して、基抽として、炭素原子数28−32の炭
化水素分子を14質量％含有し、その動粘度が50ｍｍ２／
s未満である合成炭化水素油を用いた参考例１のグリー
スでは、高遠回転におけるトルクは低いものの、グリー
スの漏洩量が多く、軸受寿命が短い。参考例1におい
て、ちょう度を210と硬くした参考例2のグリースで、グ
リースの漏洩量はやや少なく、軸受寿命もやや長いか、
高速囲転におけるトルクが高い。ステンレス製リテーナ
をもつ軸受は、比較例１からも明らかなように、このよ
うな特異性は見られない。
【0013】ポリアミド製リテーナを有する軸受であって
も、参考例1又は2と同じ基油において、ブチル系ポリマ
ーを添加して40℃の動粘度を50ｍｍ２／sに上げた参考
例3のグリースでは、高速回転におけるトルクは低いも
のの、グリースの漏洩量が多く、軸受寿命が短い。炭素
原子数２８〜３２の炭化水素分子を7質量％含有し、そ
の動粘度が50ｍｍ２／s未満の合成炭化水素油を用いた
参考例４のグリースでは、高速回転におけるトルクは低
いものの、グリースの漏洩量が多く、軸受寿命が短い。
炭素原子救28−32の炭化水素分子を4質量％含有してい
るか、その動粘度が50ｍｍ２／s未満の合成炭化水素油
を用いた参考例5のグリースでは、高速回転におけるト
ルクは低いものの、グリースの漏洩量が多く、軸受寿命
が短い。動粘度が50〜70ｍｍ２／sであるが、炭素原子
数28〜32の炭化水素分子の含有量が4質量％未満の合成
炭化水素油を用いた参考例６及び7のグリースでは、グ
リースの漏洩量が少なく、軸受寿命も長いが、高速回転
におけるトルクが高い。
【0014】以上の結果は、ポリアミド製リテーナを有する
高遠回転軸受において、トルクが低く、グリースの漏洩
量が少なく、軸受寿命が長いクリースを製造するために
は、基油として、40℃における動粘度が50〜70ｍｍ２／
sであり、かつ炭素原子数28〜32の炭化水素分子を3−6
質量％含有する合成炭化水素油を用いることが必要であ
ることを示している。
【0015】
【発明の効果】本発明の高速回転軸受は、回転トルクか
低く、グリースの漏洩量が少なく、軸受寿命が長いとい
う効果を奏する。特に5万rpm以上で回転するクリーナー
の軸受に用いられた墳合に、その効果は特に顕著であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 代表的な高速回転軸受の断面図
【符号の説明】
１ 外輪 ２ 玉 ３ 内輪 ４ 内輪面取り ５ リテーナ ６ 外輪面取り ７ シールド ８ スナップリング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月６日（２００１．７．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明の実施の形態】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はリテーナ（保持器）、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、Ｌｏは外輪肩径、Ｄは外径である。木
発明の発明者は、ポリアミドから作られたリテーナと転
動体を有する軸受において、特定の組成を有するグリー
スを用いれば、特異的な効果が得られることを見出し
た。本発明のリテーナに用いられるポリアミドは、どの
ようなポリアミドでも良く、本発明で用いる特定のグリ
ースとの相乗効果が見られる。好適なポリアミドとして
は、ナイロン６６やナイロン６が挙げられる。また、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／ＳＡＥ５２
１００）があり、マルテンサイト系ステンレス鋼として
は、ＤＤ４００、ＳＵＳ４４０Ｃ（ＪＩＳＧ４３０３４
４Ｃ、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。本発明で用いるグリースは、基油と増ちょう
剤からなり、基油として、40℃における動粘度が50〜70
ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油を使用し、増ちょう剤
としてウレア系化合物を用いる。合成炭化水素油の動粘
度か50ｍｍ２／ｓ未満では、5万rpm以上の回転故におい
てグリースか飛散、漏洩し、軸受寿命か短くなってしま
い、また、70ｍｍ２／ｓを超えると、軸受の回転トルク
か上昇し、エネルギーロスか生じるという点で好ましく
ない。本発明で用いられる合成炭化水素油は、炭素原子
数28〜32の炭化水素分子を3〜6質量％含有することが必
要である。炭素原子数28−32の炭化水素分子の含有量が
3質量％未満では、回転数が高くなるとトルクか高くな
り、特に5万ｒｐｍ以上では極めて高くなる。また炭素
原子数28〜32の炭化水素分子の含有量が6質量％を超え
ると、グリースの漏洩量が多くなり、軸受寿命が短くな
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【実施例】（グリースの製造例）増ちょう割として脂環
一脂肪族混合のジウレア化合物（ジフェニルメタン4，
4’−ジイソシアネート5モル、シクロヘキシルアミン3
モル、ステアリルアミン7モルのモル比で反応させたジ
ウレア化合物）14質量％、アミン系酸化防止剤２．５質
量％、スルホン酸系及びエステル系防錆剤2．0質量％、
粘度調整のための粘度向上剤（ブチル系ポリマー）を適
量、残部が表1に示す組成の合成炭化水素油、を使用し
て、グリースを調製した。グリースのちょう度は参考例
2のグリースが210であり、他はすべて230であった。 （実施例）外径２２ｍｍ内径８ｍｍのナイロン６６製リ
テーナとスレンレススチール系の転動体の軸受に上記の
グリースを１３０ｍｇ充填した。以下の試験方法により
測定し評価した。 (比較例)外径２２ｍｍ内径８ｍｍのスレンレススチール
製リテーナとスレンレススチール系の転動体の軸受に上
記のグリースを１３０ｍｇ充填した。以下の試験方法に
より測定し評価した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】トルク試験方法 アキシャル方向に38．2Ｎの与圧を与え、内輪を60000rp
mで回転させたとき、外輪を静止きせる荷重を測定し、
トルクとする。 漏洩量試験方法 アキシャル方向に38．2Ｎの与圧を与え、140℃×20000
rpm ×150時間連続回転させる。試験後測定した軸受の
重量減を、グリース漏洩量として算出する。 潤滑寿命試験方法 アキシャル方向に38．2Ｎの与圧を与え、室温×60000rp
mで連続回転きせる。試験中過負荷によりモーター電流
値か設定値を越えた時間を、このグリースの潤滑寿命時
間とする。本発明に用いたグリースの組成及び特性を表
1に示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明に係る軸受の構成、グリースの組成
及びその軸受特性を表２にまとめて示す。
【表２】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】ポリアミド製リテーナを有する軸受であっ
ても、参考例1又は2と同じ基油において、ブチル系ポリ
マーを添加して40℃の動粘度を50ｍｍ２／sに上げた参
考例3のグリースでは、高速回転におけるトルクは低い
ものの、グリースの漏洩量が多く、軸受寿命が短い。炭
素原子数２８〜３２の炭化水素分子を7質量％含有し、
その動粘度が50ｍｍ ２／s未満の合成炭化水素油を用い
た参考例４のグリースでは、高速回転におけるトルクは
低いものの、グリースの漏洩量が多く、軸受寿命が短
い。炭素原子救28−32の炭化水素分子を4質量％含有し
ているか、その動粘度が50ｍｍ２／s未満の合成炭化水
素油を用いた参考例5のグリースでは、高速回転におけ
るトルクは低いものの、グリースの漏洩量が多く、軸受
寿命が短い。動粘度が50〜70ｍｍ２／sであるが、炭素
原子数28〜32の炭化水素分子の含有量が３質量％未満の
合成炭化水素油を用いた参考例６及び7のグリースで
は、グリースの漏洩量が少なく、軸受寿命も長いが、高
速回転におけるトルクが高い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】以上の結果は、ポリアミド製リテーナを有
する高速回転軸受において、トルクが低く、グリースの
漏洩量が少なく、軸受寿命が長いクリースを製造するた
めには、基油として、40℃における動粘度が50〜70ｍｍ
２／sであり、かつ炭素原子数28〜32の炭化水素分子を3
−6質量％含有する合成炭化水素油を用いることが必要
であることを示している。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明に係る軸受の構成、グリースの組成
及びその軸受特性を表２にまとめて示す。
【表２】 表１及び表２に示すように、ポリアミド製リテーナをも
つ軸受は、ステンレス製リテーナをもつ軸受に比して、
明らかに、本発明の特許請求の範囲に規定する用件を満
たすグリースに対して、特異的な特性を持つことがわか
る。すなわち、基軸として、40℃における動粘度が50〜
70ｍｍ２／sであり、かつ炭素原子数28−32の炭化水素
分子を3〜6質量％含有する合成炭化水素油を用いた実施
例1〜３に用いたグリースでは、高速回転においてもト
ルクが低く、グリースの漏洩量も少なく、軸受寿命は長
い。これに対して、基抽として、炭素原子数28−32の炭
化水素分子を14質量％含有し、その動粘度が50ｍｍ２／
s未満である合成炭化水素油を用いた参考例１のグリー
スでは、高遠回転におけるトルクは低いものの、グリー
スの漏洩量が多く、軸受寿命が短い。参考例1におい
て、ちょう度を210と硬くした参考例2のグリースで、グ
リースの漏洩量はやや少なく、軸受寿命もやや長いか、
高速回転におけるトルクが高い。ステンレス製リテーナ
をもつ軸受は、比較例１からも明らかなように、このよ
うな特異性は見られない。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ１６Ｃ 33/38 Ｆ１６Ｃ 33/38 33/44 33/44 // Ｃ１０Ｎ 20:02 Ｃ１０Ｎ 20:02 40:02 40:02 50:10 50:10 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA50 CA01 CA15 CA31 DA14 EA36 EA63 FA31 FA32 GA28 4H104 BA07A BE13B CA01A CE14B EA02A PA01 QA18

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外方部材と内方部材との間に転動体と転
    動体を囲むようにリテーナを配置し、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軸受において、
    リテーナをポリアミド製とし、40℃における動粘度が50
    〜70ｍｍ２／ｓであり、かつ炭素原子数28〜32の炭化水
    素分子を3〜6質量％含有する合成炭化水素油を含有する
    基油と増ちよう剤を含むグリース組成物をポリアミド製
    リテーナに保持させた高速回転軸受。
  2. 【請求項２】 外方部材と内方部材との間に転動体と転
    動体を囲むようにリテーナを配置し、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軸受において、
    リテーナをポリアミド製とし、40℃における動粘度が50
    〜70ｍｍ２／ｓであり、かつ炭素原子数48以上の炭化水
    素分子を70質量％以上、炭素原子数28〜32の炭化水素分
    子を3〜6質量％含む合成炭化水素油を含有する基油と増
    ちよう剤を含むグリース組成物をポリアミド製リテーナ
    に保持させた高速回転軸受。
  3. 【請求項３】 合成炭化水素油が、ポリアルファーオレ
    フィン（ＰＡＯ）である請求項１又は２に記載した高速
    回転軸受。
  4. 【請求項４】 増ちよう剤がウレア化合物である請求項
    １〜３のいずれかひとつに記載された高速回転軸受。
  5. 【請求項５】 50、000rpｍ以上で回転する軸受に用い
    られる請求項1〜４のいすれかひとつに記載した高速回
    転軸受。
  6. 【請求項６】 高速回転用軸受がクリーナ用である請求
    項１〜５のいずれかひとつに記載した高速回転軸受。
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