JP2005308163A - 自動車電装・補機用転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止できる自動車電装・補機用転がり軸受の提供を目的とする。
【解決手段】
自動車電装・補機用転がり軸受は、該転がり軸受に封入するグリース組成物が、基油に、増ちょう剤と添加剤とを配合してなり、該添加剤が少なくともモリブデン酸塩および有機酸塩を含み、上記モリブデン酸塩がモリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムから選ばれた少なくとも一つのモリブデン酸塩であり、上記有機酸塩が炭素数 1 から炭素数 20 の有機酸のナトリウム塩であり、各成分の配合割合は、グリース組成物全体に対して、上記モリブデン酸塩が 0.01 〜 5 重量%、該モリブデン酸塩の添加量に対して、上記有機酸塩が 5 〜 70 重量%配合されてなる。
【選択図】図1
Description
以下に、自動車電装・補機用転がり軸受の例として、ファンカップリング装置用転がり軸受、自動車用オルタネータ用転がり軸受およびアイドラプーリ用転がり軸受について概要を説明する。
このためファンカップリング装置用転がり軸受は、エンジン温度の変動に伴い回転数が 1000 rpm から 10000 rpm まで変動する回転ムラの他に、夏場の高速運転時には 180 ℃以上の高温下で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転という極めて過酷な環境に耐えられる耐熱性、グリースシール性、耐久性が要求される。
耐熱、耐久性が求められるシール部材の弾性体としてフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレンの3元共重合体、またはテトラフルオロエチレン−プロピレン2元共重合体を採用することにより、ウレア系グリースとの組み合わせにおいて、転がり軸受の耐久性を向上させる方法が知られている(特許文献1)。
このためアイドラプーリ用転がり軸受は、 180 ℃以上の高温下で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転という極めて過酷な環境に耐えられる耐熱性、グリースシール性、耐久性が要求される。
高温、高速回転で使用される転がり軸受に好適なグリース組成物として、基油に対する酸化防止能を有する融点 80 ℃以上のアミド系ワックスをグリース組成物に 0.5 〜 10 重量%配合し、かつ 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s の基油を用い、グリース組成物の増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量%配合されたグリース組成物が知られている(特許文献2)。
この特異的な剥離は、通常の金属疲労により生じる転走面内部からの剥離と異なり、転走面表面の比較的浅いところから生じる破壊現象で、水素が原因の水素脆性と考えられている。
このような早期に発生する白色組織変化を伴った特異な剥離現象を防ぐ方法として、例えばグリース組成物に不動態化剤を添加する方法が知られている(特許文献3)。
しかしながら、近年の自動車電装・補機に用いられる転がり軸受の使用条件の過酷化に伴い、不動態化剤を添加する方法では充分な対策ができなくなってきている。
また、上記モリブデン酸塩がモリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムから選ばれた少なくとも一つのモリブデン酸塩であることを特徴とする。
また、上記有機酸塩が炭素数 1 から炭素数 20 のカルボキシル基残基を有する有機酸のナトリウム塩であることを特徴とする。
各成分の配合割合は、グリース組成物全体に対して、上記モリブデン酸塩が 0.01 〜 5 重量%、該モリブデン酸塩の添加量に対して、上記有機酸塩が 5 〜 70 重量%配合されてなることを特徴とする。
また、上記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であることを特徴とする。
深溝玉軸受1は、外周面に内輪転走面2aを有する内輪2と内周面に外輪転走面3aを有する外輪3とが同心に配置され、内輪転走面2aと外輪転走面3aとの間に複数個の転動体4が配置される。この複数個の転動体4を保持する保持器5および外輪3等に固定されるシール部材6が内輪2および外輪3の軸方向両端開口部8a、8bにそれぞれ設けられている。少なくとも転動体4の周囲にグリース組成物7が封入される。
また、ケース10の前面にバイメタル16を取付け、そのバイメタル16にスプリング15のピストン17を設けている。バイメタル16はラジエータを通過した空気の温度が設定温度、例えば 60 ℃以下の場合、扁平の状態となり、ピストン17はスプリング15を押圧し、スプリング15はポート14を閉じる。また、上記空気の温度が設定温度をこえると、バイメタル16は図3(b)に示すように、外方向にわん曲し、ピストン17はスプリング15の押圧を解除し、スプリング15は弾性変形してポート14を開放する。
上記の構成からなるファンカップリング装置の運転状態において、ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル16の設定温度より低い場合、ポート14はスプリング15によって閉じられているため、オイル室3内の粘性流体は撹拌室12内に流れず、その撹拌室12内の粘性流体は、ドライブディスク18の回転により仕切板5に設けた流通穴19からオイル室11内に送られる。
このため、撹拌室12内の粘性流体の量はわずかになり、ドライブディスク18の回転による剪断抵抗は小さくなるので、ケース10への伝達トルクは減少し、ファン9は低速回転する。
ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル16の設定温度をこえると、図3(b)に示すように、バイメタル16は外方向にわん曲し、ピストン17はスプリング15の押圧を解除する。このとき、スプリング15は仕切板13から離れる方向に弾性変形するため、ポート14は開放し、オイル室11内の粘性流体はポート14から撹拌室12内に流れる。
このため、ドライブディスク18の回転による粘性流体の剪断抵抗が大きくなり、ケース10への回転トルクが増大し、転がり軸受に支持されているファン9が高速回転する。
ファンカップリング装置は温度の変化に応じてファン9の回転速度が変化するため、ウォーミングアップを早めると共に、冷却水の過冷却を防止し、エンジンを効果的に冷却することができる。エンジン温度が低いとファン9はドライブ軸20と切り離されているに等しく、高温の場合は連結されているに等しい。このように、転がり軸受1は低温から高温まで広い温度範囲および広い回転範囲で使用される。
ロータ回転軸23は、その先端に取り付けられたプーリ27にベルト(図示省略)で伝達される回転トルクで回転駆動されている。プーリ27は片持ち状態でロータ回転軸23に取り付けられており、ロータ回転軸23の高速回転に伴って振動も発生するため、特にプーリ27側を支持する玉軸受1は、苛酷な負荷を受ける。
このプーリは、鋼板プレス製のプーリ本体28と、プーリ本体28の内径に嵌合された単列の深溝玉軸受1とで構成される。プーリ本体28は、内径円筒部28a、内径円筒部28aの一端から外径側に延びたフランジ部28b、フランジ部28bから軸方向に延びた外径円筒部28c、内径円筒部28aの他端から内径側に延びた鍔部28dからなる環体である。内径円筒部28aの内径には、玉軸受1の外輪3が嵌合され、外径円筒部28cの外径にはエンジンによって駆動されるベルトと接触するプーリ周面28eが設けられている。このプーリ周面28eをベルトに接触させることにより、プーリがアイドラとしての役割を果たす。
軸受部における摩擦摩耗面または摩耗により露出した鉄系金属新生面において反応して、酸化鉄とともにモリブデン化合物を含有する膜を形成しやすい金属としてはアルカリ金属であることから、本発明においては、モリブデン酸塩のアルカリ金属塩が好ましい。好適なアルカリ金属のモリブデン酸塩はモリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウムまたはモリブデン酸カリウムが挙げられ、これらは単独でも混合物としても使用できる。
基油にウレア化合物を配合して各種配合剤を配合するためのベースグリースが得られる。ベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。
表1および表2に示した基油の半量に、4,4−ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)を表1および表2に示す割合で溶解し、残りの半量の基油に4,4−ジフェニルメタンジイソシアナートの2倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は表1および表2の通りである。
4,4−ジフェニルメタンジイソシアナートを溶解した溶液を撹拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、100 〜 120 ℃で 30 分間撹拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させた。
これにモリブデン酸塩、有機酸塩および酸化防止剤を表1および表2に示す配合割合で加えてさらに 100 〜 120 ℃で 10 分間撹拌した。その後冷却し、三本ロールで均質化し、グリース組成物を得た。
酸化防止剤はアルキル化ジフェニルアミンを用いた。
転がり軸受(6204)に各実施例で得られたグリース組成物をそれぞれ 1.8 g 封入し、軸受外輪外径部温度 180 ℃、ラジアル荷重 67 N 、アキシャル荷重 67 N の下で、 10000 rpm の回転数で回転させ、焼きつきに至るまでの時間を測定した。
電装補機の一例であるオルタネータの回転軸を支持する内輸回転の転がり軸受において、急加減速試験を行なった。急加減速試験条件は、回転軸先端に取り付けたプーリに対する負荷荷重を 3234 N 、回転速度は 0 〜 18000 rpm で運転条件を設定した。そして、軸受内に異常剥離が発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって発電機が停止する時間を計測した。
実施例1に準じる方法で、表2に示す配合割合で、増ちょう剤、基油を選択してベースグリ一スを調整し、さらに添加剤を配合してグリース組成物を得た。得られたグリース組成物を実施例1と同様の試験を行なって評価した。結果を表2に示す。
2 内輪
3 外輪
4 転動体
5 保持器
6 シール部材
7 グリース組成物
Claims (6)
- エンジン出力で回転駆動される回転軸を静止部材に回転自在に支持する自動車電装・補機用転がり軸受であって、前記転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体の周囲にグリース組成物を封止するためのシール部材を前記内輪および外輪の軸方向両端開口部に設けてなり、前記グリース組成物は、基油に、増ちょう剤と添加剤とを配合してなるグリース組成物であって、前記添加剤は少なくともモリブデン酸塩および有機酸塩を含むことを特徴とする自動車電装・補機用転がり軸受。
- 前記モリブデン酸塩がモリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムから選ばれた少なくとも一つのモリブデン酸塩であることを特徴とする請求項1記載の自動車電装・補機用転がり軸受。
- 前記有機酸塩が炭素数 1 から炭素数 20 の有機酸のナトリウム塩であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の自動車電装・補機用転がり軸受。
- グリース組成物全体に対して、前記モリブデン酸塩が 0.01 〜 5 重量%、該モリブデン酸塩の添加量に対して、前記有機酸塩が 5 〜 70 重量%配合されてなることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の自動車電装・補機用転がり軸受。
- 前記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であることを特徴とする請求項1記載の自動車電装・補機用転がり軸受。
- エンジン出力で回転駆動される回転軸を静止部材に回転自在に支持する自動車電装・補機用転がり軸受であって、前記転がり軸受に封入されるグリース組成物が、軸受部における摩擦摩耗面または摩耗により露出した鉄系金属新生面において酸化鉄とともにモリブデン化合物を含有する膜を形成できるモリブデン酸塩と該膜の形成を促進する有機酸塩とを含有することを特徴とする自動車電装・補機用転がり軸受。
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