JP2006029347A - Rolling bearing for automobile electric auxiliary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車電装補機用転がり軸受に関し、特に電磁クラッチ、コンプレッサ、およびアイドラプーリに用いられる自動車電装補機用転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing for an automotive electrical accessory, and more particularly to a rolling bearing for an automotive electrical accessory used in an electromagnetic clutch, a compressor, and an idler pulley.
近年、自動車の小型化、軽量化および静粛性向上の要求に伴ない、その電装補機部品の小型化、軽量化およびエンジンルーム内の密閉化が図られているが、その一方、装置の性能自体には高出力、高効率化の要求が増大し、エンジンルーム内の電装補機においては、小型化に伴なって生じる出力の低下を高速回転させることで補う手法が採られている。
カーエアコンは、エンジンの動力を駆動ベルトにより電磁クラッチに伝え、クラッチを連結することによりコンプレッサを駆動させて作動する。電磁クラッチ用軸受としては、深溝玉軸受や密封形複列アンギュラ玉軸受などが、コンプレッサ用軸受としては、針状ころ軸受などが使用されている。
またアイドラプーリは、エンジンの動力を自動車の補機に伝える上記駆動ベルトのベルトテンショナーとして使用されるものであり、軸間距離が固定されているような場合のベルトにテンショナーとして張力を与えるためのプーリとしての機能と、ベルトの走行方向を変えるため、または障害物を避けるために用いてエンジン室内容積の減少を図るアイドラーとしての機能とを合わせもつものである。該アイドラプーリ用軸受としては、深溝玉軸受などが使用されている。
上述のように該電磁クラッチ、コンプレッサ、およびアイドラプーリにおいても小型化、軽量化のために高速化が求められ、また静粛化も求められている。上記各軸受には、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、耐久性が要求されている。
In recent years, along with demands for miniaturization, weight reduction, and quietness improvement of automobiles, electrical accessory parts have been reduced in size, weight, and sealed in the engine room. The demand for higher output and higher efficiency is increasing in itself, and in an electrical accessory in the engine room, a method of compensating for a decrease in output caused by downsizing by rotating at high speed is adopted.
Car air conditioners operate by driving the compressor by transmitting engine power to an electromagnetic clutch by a drive belt and connecting the clutch. Deep groove ball bearings and sealed double row angular contact ball bearings are used as electromagnetic clutch bearings, and needle roller bearings are used as compressor bearings.
The idler pulley is used as a belt tensioner for the drive belt that transmits the engine power to the auxiliary equipment of the automobile, and is used to tension the belt as a tensioner when the distance between the shafts is fixed. The function as a pulley is combined with the function as an idler that is used to change the running direction of the belt or to avoid an obstacle to reduce the volume of the engine compartment. A deep groove ball bearing or the like is used as the idler pulley bearing.
As described above, the electromagnetic clutch, the compressor, and the idler pulley are also required to have a high speed for miniaturization and weight reduction, and to be quiet. Each of the above bearings is required to have heat resistance, grease sealability, and durability that can withstand extremely harsh environments such as high-speed rotation of 10,000 rpm or higher at a high temperature of 180 ° C. or higher.
従来、上記転がり軸受の潤滑には主としてウレア系グリースが使用されており、さらに温度条件が厳しい場合はフッ素グリースが使用されている。また、フッ素グリースはきわめて高価である、または添加できる防錆剤などが限定されるため、フッ素グリースと、フッ素グリース以外の他のグリースとの混合グリースを用いたもの(特許文献1参照)なども使用されている。 Conventionally, urea grease is mainly used for lubrication of the rolling bearing, and fluorine grease is used when the temperature condition is severe. Fluorine grease is very expensive, or the rust preventive agent that can be added is limited. Therefore, a grease using a mixture of fluorine grease and grease other than fluorine grease (see Patent Document 1) is also available. in use.
一方、このような温度条件などが厳しい用途では転がり軸受用シール部材にも耐熱性が求められる。シール部材の弾性体として従来はアクリルゴムが使用されていたが、アクリルゴムでは耐熱性が十分でないためにフッ素ゴムを使用するケースが増えてきている。
従来使用されているフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの2元共重合体(VDF−HFP)や、これにテトラフルオロエチレンを加えた3元共重合体(VDF−HFP−TFE)、いわゆるFKMが一般的である。これらのフッ素ゴムはフッ素グリースを組み合わせて使用すると十分な耐久性が得られる。
しかし、フッ素ゴムとウレア系グリースとの組み合わせでは、ウレア化合物によりフッ素ゴムの架橋が進行し硬化するという問題がある。
これに対し、フッ素ゴム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提案されている(特許文献2参照)。
On the other hand, heat resistance is also required for the seal member for rolling bearings in applications where such temperature conditions are severe. Conventionally, acrylic rubber has been used as the elastic body of the seal member. However, acrylic rubber is not sufficient in heat resistance, and the number of cases using fluororubber is increasing.
Conventionally used fluororubbers include binary copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (VDF-HFP), and terpolymers of which tetrafluoroethylene is added (VDF-HFP-TFE). So-called FKM is common. When these fluororubbers are used in combination with fluorine grease, sufficient durability can be obtained.
However, a combination of fluororubber and urea-based grease has a problem that the fluororubber is cross-linked by the urea compound and hardens.
On the other hand, by using a terpolymer of vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene or a tetrafluoroethylene-propylene binary copolymer as the fluororubber, a rolling bearing is used in combination with urea grease. There has been proposed a method for improving the durability (see Patent Document 2).
しかしながら、上記のフッ素ゴムを使用しても、近年電磁クラッチ、コンプレッサ、およびアイドラプーリ用転がり軸受に要求されている高温・高速条件下においては、フッ素ゴムの経時劣化を抑えることが困難であるという問題がある。
シール部材に用いられているゴム弾性体が硬化するとシール性が悪化するため、グリースの漏洩が発生し、軸受寿命が短くなる問題を生ずる。また、シール面での接触圧力が高くなり、軸受の回転トルクが大きくなったり、それにより摩擦発熱し、グリースの劣化がいっそう進むことになる。
When the rubber elastic body used for the seal member is cured, the sealing performance is deteriorated, which causes grease leakage and a problem of shortening the bearing life. In addition, the contact pressure at the seal surface is increased, and the rotational torque of the bearing is increased. As a result, frictional heat is generated, and the grease is further deteriorated.
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、ウレア化合物を含有するグリースを封入した軸受において、高速・高温条件下でもシール部材である密封板の弾性体の劣化が小さく、良好な密封性を長く維持し、信頼性や耐久性に優れた自動車電装補機用転がり軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such problems, and in a bearing in which grease containing a urea compound is sealed, the deterioration of the elastic body of the sealing plate, which is a sealing member, is small and excellent even under high speed and high temperature conditions. An object of the present invention is to provide a rolling bearing for automotive electrical equipment that maintains a long sealing performance and is excellent in reliability and durability.
本発明の自動車電装補機用転がり軸受は、自動車電装補機に設けられている回転部位を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、該転がり軸受は、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、上記転動体の周囲に封入されるウレア化合物を含有するグリースと、上記内輪および外輪の軸方向両端開口部に設けられ、上記グリースを封止するシール部材とを備えてなり、上記シール部材は、少なくとも上記グリースに接触するゴム成形体を有し、該ゴム成形体がテトラフルオロエチレンと、プロピレンと、水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭素数 2 〜 4 の不飽和炭化水素からなる架橋用単量体とを含む加硫可能なフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とする。
上記自動車電装補機が、電磁クラッチ、コンプレッサ、またはアイドラプーリであることを特徴とする。
A rolling bearing for automotive electrical accessory according to the present invention is a rolling bearing for automotive electrical accessory that rotatably supports a rotating part provided in the automotive electrical accessory, and the rolling bearing includes an inner ring and an outer ring, A plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, grease containing a urea compound sealed around the rolling elements, and the axially opposite end openings of the inner ring and the outer ring, and sealing the grease A sealing member that has at least a rubber molded body that contacts the grease, wherein the rubber molded body is substituted with tetrafluoroethylene, propylene, and a part of hydrogen atoms with fluorine atoms. And a molded article of a vulcanizable fluororubber composition comprising a crosslinking monomer composed of an unsaturated hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms.
The automotive electrical accessory is an electromagnetic clutch, a compressor, or an idler pulley.
また、上記架橋用単量体がトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロペン−1、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピレン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンから選ばれた少なくとも一つの単量体であることを特徴とする。
また、上記フッ素ゴム組成物がフッ化ビニリデンを含むことを特徴とする。
The crosslinking monomer is trifluoroethylene, 3,3,3-trifluoropropene-1,1,2,3,3,3-pentafluoropropene, 1,1,3,3,3-penta. It is at least one monomer selected from fluoropropylene and 2,3,3,3-tetrafluoropropene.
The fluororubber composition contains vinylidene fluoride.
本発明の自動車電装補機用転がり軸受は、テトラフルオロエチレンと、プロピレンと、水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭素数 2 〜 4 の不飽和炭化水素からなる架橋用単量体とを含む加硫可能なフッ素ゴム組成物の成形体によりシール部材を形成するので、ウレア化合物を含有するグリースに浸漬されても物性劣化が少なく、またグリースの漏洩を効果的に防止することができる。
このため、該自動車電装補機用転がり軸受を電磁クラッチ、コンプレッサ、およびアイドラプーリ用転がり軸受として用いる場合において、その使用条件が180 ℃以上の高温で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転であっても該軸受の耐久性を向上させることができる。
A rolling bearing for automotive electrical equipment according to the present invention is a crosslinking monomer comprising tetrafluoroethylene, propylene, and an unsaturated hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms in which part of hydrogen atoms is substituted with fluorine atoms. Since the sealing member is formed from a molded body of a vulcanizable fluororubber composition containing, there is little deterioration in physical properties even when immersed in grease containing a urea compound, and leakage of grease can be effectively prevented. .
For this reason, when using the rolling bearing for automotive electrical equipment as a rolling bearing for an electromagnetic clutch, a compressor, and an idler pulley, the usage conditions are a high temperature of 180 ° C. or higher and a high speed rotation of 10,000 rpm or higher. Also, the durability of the bearing can be improved.
本発明の自動車電装補機用転がり軸受を用いる電磁クラッチおよびコンプレッサを図3を参照して説明する。図3は、電磁クラッチおよびスクロール型コンプレッサの断面図である。
電磁クラッチ9の動作を以下に示す。プーリ11に組み込まれた転がり軸受1はコンプレッサ10のノーズ部17に装着され、ベルト駆動で常時その外輪が回転する。ステータ14のコイル14aに通電すると、コンプレッサ回転軸15に固定されたクラッチ板16がコイル電流で発生する磁束によりプーリ11に引き寄せられ、連結されてコンプレッサ回転軸15を駆動する。
電磁クラッチは、上記動作によりエンジンとコンプレッサ間のトルクの伝達と遮断、プーリ径の選択によるコンプレッサ回転数の調達、コンプレッサ作動時の衝撃緩和と定常回転時のトルク変動吸収などの機能を有する。
スクロール型のコンプレッサ10は、一対の渦巻き部品である可動スクロール12と固定スクロール13を有し、両スクロール間にできる空間が、外側から中心へ移動しながら容積を小さくし、冷媒を圧縮する構造となっている。
コンプレッサ回転軸15の回転数は、10000 rpm 以上、最高で 12000rpm 程度となり、周辺温度も180℃程度まで上がる場合もある。よって、図3に示す電磁クラッチ9の転がり軸受1およびコンプレッサ内の他の転がり軸受(図示省略)では、該使用条件においても十分な耐久性を備える必要がある。
An electromagnetic clutch and a compressor using the rolling bearing for automotive electrical accessory of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electromagnetic clutch and the scroll compressor.
The operation of the
The electromagnetic clutch has functions such as transmission and interruption of torque between the engine and the compressor by the above operation, procurement of the compressor rotation speed by selection of the pulley diameter, shock reduction during compressor operation, and absorption of torque fluctuation during steady rotation.
The scroll-
The rotation speed of the
自動車の補機駆動ベルトのベルトテンショナーとして使用されるアイドラプーリの一例を図4に示す。図4はアイドラプーリの断面図である。
このプーリは、鋼板プレス製のプーリ本体18と、プーリ本体18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18は、内径円筒部18a、内径円筒部18aの一端から外径側に延びたフランジ部18b、フランジ部18bから軸方向に延びた外径円筒部18c、内径円筒部18aの他端から内径側に延びた鍔部18dからなる環体である。内径円筒部18aの内径には、玉軸受1の外輪3が嵌合され、外径円筒部18c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18eが設けられている。このプーリ周面18e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。アイドラプーリも、上記電磁クラッチおよびコンプレッサの高速化に伴い、それらと同程度の耐久性を備える必要がある。
An example of an idler pulley used as a belt tensioner for an automobile accessory drive belt is shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view of the idler pulley.
This pulley includes a
本発明の自動車電装補機用転がり軸受の一例を図1に示す。図1はグリースが封入された深溝玉軸受の断面図である。
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7が封入される。
なお、転がり軸受としては、コンパクト化が可能、角振れ(角すきま)が小さい、軸受の組立て作業性が良いことなどから、密封形複列アンギュラ玉軸受を使用することもできる。
FIG. 1 shows an example of a rolling bearing for an automotive electrical accessory according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a deep groove ball bearing filled with grease.
In the deep groove ball bearing 1, an
As the rolling bearing, it is possible to use a sealed double-row angular ball bearing because it can be made compact, has a small angular runout (angular clearance), and has good assembly workability.
シール部材6はゴム成形体単独でもよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
ゴム成形体と金属板との複合体からなるシール部材6の一例を図2に示す。シール部材6は鋼板などの金属板6aにフッ素ゴム成形体6bを固着して得られる。固着方法としては、機械的固着、化学的固着のいずれも方法であってもよい。好ましい固着方法としては、フッ素ゴム成形体を加硫時に、加硫型内に金属板を配置し、成形および加硫を同時に行ない固着する方法が挙げられる。
The
An example of the sealing
シール部材6の装着方法としては、(1)シール部材6の一端6cを外輪3に固定し、他端6dは内輪2のシール面のV溝に沿ってラビリンス隙間を形成する、(2)シール部材6の一端6cを外輪3に固定し、他端6dは内輪2のシール面のV溝側面に接触させる、(3)シール部材6の一端6cを外輪3に固定し、他端6dは内輪2のシール面のV溝側面に接触させるが、接触するリップ部に吸着防止のスリットなどを設けて低トルク構造とするなどがある。
上記いずれの装着方法においても、封入グリース7がシール部材6を構成するゴム成形体6bと接触する。ゴム成形体6bは少なくとも封入グリース7と接触する部分が後述するフッ素ゴム成形体で形成される。例えばゴム成形体6bを後述する単体のフッ素ゴム成形体としてもよく、グリース7と接触する部分に上述したフッ素ゴム成形体を背面に従来のゴム成形体を積層した積層体としてもよい。
The
In any of the above mounting methods, the sealed
本発明で使用できるフッ素ゴム組成物は、テトラフルオロエチレンと、プロピレンと、水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭素数 2 〜 4 の不飽和炭化水素からなる架橋用単量体とを含む共重合体からなる加硫可能なフッ素ゴム組成物である。
水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭素数 2 〜 4 の不飽和炭化水素からなる架橋用単量体としては、トリフルオロエチレン、3、3、3−トリフルオロプロペン−1、1、2、3、3、3−ペンタフルオロプロペン、1、1、3、3、3−ぺンタフルオロプロピレン、2、3、3、3−テトラフルオロプロペンが挙げられる。好ましい架橋用単量体は3、3、3−トリフルオロプロペン−1である。
The fluororubber composition that can be used in the present invention comprises tetrafluoroethylene, propylene, and a crosslinking monomer comprising an unsaturated hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms in which some of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. And a vulcanizable fluororubber composition comprising a copolymer.
Examples of the crosslinking monomer composed of an unsaturated hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms in which a part of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms include trifluoroethylene, 3, 3, 3-trifluoropropene-1, 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropene, 1, 1, 3, 3, 3-pentafluoropropylene, 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene are mentioned. A preferred crosslinking monomer is 3,3,3-trifluoropropene-1.
本発明で使用できる共重合体に第4成分として、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ(アルキルビニル)エーテル、ペルフルオロ(アルコキシビニル)エーテル、ペルフルオロ(アルコキシアルキルビニル)エーテル、ペルフルオロアルキルアルケニルエーテル、ペルフルオロアルコキシアルケニルエーテル等を配合できる。 As a fourth component in the copolymer that can be used in the present invention, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (alkyl vinyl) ether, perfluoro (alkoxy vinyl) ether, perfluoro (alkoxyalkyl vinyl) ether, perfluoroalkyl alkenyl ether, A perfluoroalkoxy alkenyl ether etc. can be mix | blended.
フッ素ゴム組成物を構成する成分は、フッ素ゴム全体に対して、テトラフルオロエチレンが 45 〜 80 重量%、好ましくは 50 〜 78 重量%、より好ましくは 65 〜 78 重量%であり、プロピレンが 10 〜 40 重量%、好ましくは 12 〜 30 重量%、より好ましくは 15 〜 25 重量%であり、架橋用単量体が 0.1 〜 15 重量%、好ましくは 2 〜 10 重量%、より好ましくは 3 〜 6 重量%である。
また、フッ化ビニリデンを共重合させる場合は、フッ化ビニリデンが 2 〜 20 重量%、好ましくは 10 〜 20 重量%である。20 重量%をこえるとウレア化合物ヘの耐性が低下する。
The components constituting the fluororubber composition are 45 to 80% by weight, preferably 50 to 78% by weight, more preferably 65 to 78% by weight, and 10 to 10% propylene with respect to the whole fluororubber. 40% by weight, preferably 12-30% by weight, more preferably 15-25% by weight, and 0.1-15% by weight of crosslinking monomer, preferably 2-10% by weight, more preferably 3-6% by weight %.
When vinylidene fluoride is copolymerized, the vinylidene fluoride content is 2 to 20% by weight, preferably 10 to 20% by weight. If it exceeds 20% by weight, the resistance to urea compounds decreases.
このフッ素ゴムの製造方法は、例えば国際公開番号WO02/092683号公報に開示されており、乳化重合法または懸濁重合法によって製造される。
これらのフッ素ゴムを加硫可能とするため、ポリヒドロキシ(ポリオール)加硫剤、第4アンモニウム塩、第4ホスホニウム塩、第3スルホニウム塩などから選ばれる加硫促進剤、水酸化カルシウムや酸化マグネシウム等の受酸剤、カーボンブラック、クレー、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウムなどの充填剤、オクタデシルアミン、ワックスなどの加工助剤、熱老化防止剤、顔料などが配合できる。例えば、それぞれの配合量は、フッ素ゴムを 100 重量部として、加硫剤が 0.1 〜 20 重量部、好ましくは 0.5 〜 3 重量部、加硫促進剤が 0.1 〜 20 重量部、好ましくは 0.5 〜 3 重量部、受酸剤が 1 〜 30 重量部、好ましくは 1 〜 7 重量部、充填剤が 5 〜 100 重量部、加工助剤が 0.1 〜 20 重量部である。
This fluororubber production method is disclosed in, for example, International Publication No. WO02 / 092683, and is produced by an emulsion polymerization method or a suspension polymerization method.
In order to vulcanize these fluororubbers, vulcanization accelerators selected from polyhydroxy (polyol) vulcanizing agents, quaternary ammonium salts, fourth phosphonium salts, third sulfonium salts, etc., calcium hydroxide and magnesium oxide Etc., fillers such as carbon black, clay, barium sulfate, calcium carbonate and magnesium silicate, processing aids such as octadecylamine and wax, heat aging inhibitors and pigments can be blended. For example, each compounding amount is 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight, and 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight, of the vulcanizing agent, based on 100 parts by weight of fluororubber. 1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 7 parts by weight, 5 to 100 parts by weight of filler, and 0.1 to 20 parts by weight of processing aid.
また、これらに追加して有機パーオキサイド化合物などの第2の加硫剤を 0.7 〜 7 重量部、好ましくは 1 〜 3 重量部添加して使用することもできる。さらに、ウレア化合物への耐性やシール性を損なわない範囲で、一般のゴム組成物に配合されるような充填剤、添加剤を適宜使用することができる。
これらの組成物を混合、または成形する方法は一般のゴム加工に用いるプロセスを採用することができ、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダ、各種密封式ミキサーなどにより混練した後、プレス成形(プレス加硫)、押し出し成形、射出成形などに供すればよい。また、特性を向上させるため、成形後には2次加硫を行なうことが好ましく、これはオーブン中で十分加熱(例えば 200 ℃、24 時間)することにより行なう。
In addition to these, a second vulcanizing agent such as an organic peroxide compound may be added in an amount of 0.7 to 7 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight. Furthermore, fillers and additives that can be blended in general rubber compositions can be used as appropriate within a range that does not impair the resistance to urea compounds and the sealing properties.
As a method for mixing or molding these compositions, a process used for general rubber processing can be adopted. After kneading with an open roll, a Banbury mixer, a kneader, various sealed mixers, etc., press molding (press vulcanization) ), Extrusion molding, injection molding, etc. In order to improve the properties, secondary vulcanization is preferably performed after molding, and this is performed by sufficiently heating in an oven (for example, 200 ° C. for 24 hours).
上記転がり軸受には、ウレア化合物を含有するウレア系グリースが封入される。
ウレア系グリースの基油には、パラフィン系鉱油やナフテン系鉱油等の鉱油類、ポリ−α−オレフィン油(PAO)などの合成炭化水素油類、ジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等のエーテル油類、ジエステル油、ポリオールエステル油またはこれらの、コンプレックスエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油等のエステル油類等を単独で、あるいは相互に混合して使用できる。
これらの中で、高温、高速での潤滑性能並びに潤滑寿命を考慮すると、アルキルジフェニルエーテル油、エステル油、ポリ−α−オレフィン油(PAO)等が好ましい。
The rolling bearing contains a urea grease containing a urea compound.
Base oils for urea grease include mineral oils such as paraffinic mineral oil and naphthenic mineral oil, synthetic hydrocarbon oils such as poly-α-olefin oil (PAO), dialkyl diphenyl ether oil, alkyl triphenyl ether oil, alkyl tetra Ether oils such as phenyl ether oils, diester oils, polyol ester oils, or ester oils such as complex ester oils, aromatic ester oils, carbonate ester oils, and the like can be used alone or mixed with each other.
Among these, alkyl diphenyl ether oil, ester oil, poly-α-olefin oil (PAO) and the like are preferable in consideration of lubrication performance at high temperature and high speed and lubrication life.
増ちょう剤として配合されるウレア化合物は分子中にウレア結合(−NHCONH−)を含むものでありジウレア、トリウレア、テトラウレア、ウレアウレタン等が挙げられる。好ましいウレア化合物はウレア結合を分子内に 2 個有するジウレアであり、以下の化1で示される。R2は炭素数 6〜15 の2価の芳香族炭化水素基であり、具体的には以下の化2で示される。
ウレア系グリースは、該グリース全体量に対して、基油を 95〜70 重量%、ウレア化合物を 5〜30 重量%配合することが好ましい。この範囲の配合とすることにより、軸受封入グリースとしてグリース漏れが少なく、長時間潤滑性の良好なちょう度に調整できる。 The urea grease is preferably blended in an amount of 95 to 70% by weight of the base oil and 5 to 30% by weight of the urea compound based on the total amount of the grease. By blending in this range, the grease contained in the bearing can be adjusted to a consistency with good lubricity for a long time with less grease leakage.
また、使用温度条件が厳しい場合には、上記のウレア化合物を増ちょう剤とするグリースにフッ素グリースを配合して用いることができる。
フッ素グリースは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を増ちょう剤とし、パーフルオロポリエーテル(PFPE)を基油としたものが好ましい例である。
フッ素グリースは、該グリース全体量に対して、パーフルオロポリエーテル油を 50〜90 重量%、フッ素樹脂粒子を 50〜10 重量%配合することが好ましい。この範囲の配合とすることにより、軸受封入グリースとして洩れが少なく、長時間トルクを下げられる好ましいちょう度に調整できる。
When the operating temperature conditions are severe, fluorine grease can be used in combination with grease containing the above urea compound as a thickener.
A preferred example of the fluorine grease is polytetrafluoroethylene (PTFE) as a thickener and perfluoropolyether (PFPE) as a base oil.
The fluorine grease is preferably blended in an amount of 50 to 90% by weight of perfluoropolyether oil and 50 to 10% by weight of fluororesin particles based on the total amount of the grease. By blending in this range, it is possible to adjust to a preferred consistency that can reduce the torque for a long time with less leakage as the grease contained in the bearing.
ウレアグリースとフッ素グリースとの混合グリースにおける混合比(重量比)は、ウレア系グリース:フッ素グリースが 30 : 70 〜 75 : 25 の範囲が好ましい。フッ素グリースと組み合わせる場合の、ウレア系グリースのもっとも好ましい成分は、増ちょう剤が脂肪族ジウレア、基油がエステル油、フッ素グリースは増ちょう剤がPTFE、基油がPFPEのものである。 The mixing ratio (weight ratio) of urea grease and fluorine grease is preferably in the range of 30:70 to 75:25 for urea grease: fluorine grease. The most preferred components of the urea grease in combination with the fluorine grease are those in which the thickener is an aliphatic diurea, the base oil is an ester oil, the fluorine grease is a thickener PTFE, and the base oil is PFPE.
本発明の自動車電装補機用転がり軸受の実施例、比較例および該軸受のシール部材例の作製において用いたウレア系グリースおよび混合グリースを以下に示す。
(1)ウレア系グリース1
クリューバ社製:アソニックHQ72−102(増ちょう剤:脂肪族ジウレア、基油:芳香族ポリエステル油、40 ℃における動粘度 100 mm2/s )
(2)ウレア系グリース2
ポリ−α−オレフィン油(新日鉄化学社製商品名、シンフルード601)とアルキルジフェニルエーテル油(松村石油社製商品名、LB100)の混成油からなる基油を 20 : 80 重量%の配合割合で調製した。この基油を2液に分割し、その半量に4、4’−ジフェニルメタンジイソシアナートを溶解し、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p−トルイジンを溶解した。なお、芳香族ジウレア化合物としてグリース組成物全量の 20 重量%となるように4、4’−ジフェニルメタンジイソシアナートを溶解した。該溶液を攪拌しながらp−トルイジン溶液を加えた後、100〜120℃で30分間攪拌を続けて反応させて芳香族ジウレア化合物を基油に析出させた。これに、グリース全量 100 重量部に対して、ソルビタントリオレエート 1 重量部、セバシン酸ナトリウム 1 重量部および酸化防止剤であるアルキルジフェニルアミン 2 重量部を加えてさらに 100 〜 120℃で10分間攪拌した。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。
(3)混合グリース
グリース全体に対して、パーフルオロポリエーテル油(デュポン社製商品名、クライトックス240AC) 67 重量%に、フッ素樹脂粉(デュポン社製商品名、バイダックス) 33 重量%を加え撹拌した後、ロールミルに通し、「増ちょう剤にPTFE粉、基油にPFPEを用いたグリース」である半固形状のフッ素グリースを得た。
次にグリース全体に対して、芳香族エステル油(旭電化工業社製商品名、プルーバーT90) 88 重量%の半量に 1 モルのジイソシアネートを溶かし、残りの半量に 2 モルのモノアミンを溶かして上記半量の基油に撹拌しながら加えた後、100〜120 ℃で 30 分間撹拌を続けて反応させ、ウレア化合物(化1において、R1およびR3が脂肪族基、R2がジフェニルメタン基である脂肪族ジウレア) 12 重量%を基油に析出した。その後、ロールミルに通し「増ちょう剤にウレア化合物、基油に合成油を用いたグリース」である半固形状のウレア系グリースを得た。
上記フッ素グリースを 40 重量%、ウレア系グリースを 59 重量%、鉱油をベースにしたアミン系防錆添加剤を 1 重量%混合撹袢し、フッ素グリースとウレア系グリースの混合グリースを得た。
Urea-based greases and mixed greases used in the production of examples of rolling bearings for automotive electrical accessories of the present invention, comparative examples, and seal member examples of the bearings are shown below.
(1)
Made by Crububa: Asonic HQ72-102 (Thickener: aliphatic diurea, base oil: aromatic polyester oil, kinematic viscosity at 40 ° C. 100 mm 2 / s)
(2)
A base oil composed of a mixed oil of poly-α-olefin oil (trade name, Shinflud 601 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) and alkyl diphenyl ether oil (trade name, manufactured by Matsumura Oil Co., Ltd., LB100) is prepared at a blending ratio of 20: 80% by weight. did. This base oil is divided into two liquids, and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate is dissolved in half of the base oil, and the remaining half of the base oil has a double equivalent of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate. Toluidine was dissolved. In addition, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate was dissolved so as to be 20% by weight of the total amount of the grease composition as an aromatic diurea compound. After adding the p-toluidine solution while stirring the solution, stirring was continued for 30 minutes at 100 to 120 ° C. to cause the aromatic diurea compound to precipitate in the base oil. To this, 100 parts by weight of the total amount of grease was added 1 part by weight of sorbitan trioleate, 1 part by weight of sodium sebacate and 2 parts by weight of alkyldiphenylamine as an antioxidant, and the mixture was further stirred at 100 to 120 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the mixture was cooled and homogenized with three rolls to obtain a grease composition.
(3) Mixed grease The total weight of the grease is 33% by weight of fluororesin powder (DuPont product name, Vidax) and 67% by weight of perfluoropolyether oil (DuPont product name, Krytox 240AC). After stirring, the mixture was passed through a roll mill to obtain a semi-solid fluorine grease which was “a grease using PTFE powder as a thickener and PFPE as a base oil”.
Next, with respect to the entire grease, aromatic ester oil (trade name, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., Prover T90) dissolves 1 mol of diisocyanate in half of 88% by weight, and dissolves 2 mol of monoamine in the remaining half of the above half amount. And then stirred for 30 minutes at 100 to 120 ° C. to react with a urea compound (a fatty acid in which R 1 and R 3 are aliphatic groups and R 2 is a diphenylmethane group) Group diurea) was precipitated in the base oil. Thereafter, it was passed through a roll mill to obtain a semi-solid urea grease which was “a grease using a urea compound as a thickener and a synthetic oil as a base oil”.
40 wt% of the above fluorine grease, 59 wt% of urea grease, and 1 wt% of amine-based antirust additive based on mineral oil were mixed and stirred to obtain a mixed grease of fluorine grease and urea grease.
各シール部材例および実施例、比較例に用いたゴム組成物を以下に示す。
表1に示す配合組成でロール温度 50 ℃にてオープンロールを用いて混練することにより、未加硫ゴム組成物を得た。表1に用いた各材料を以下に示す。
(1)フッ素ゴム1:デュポン・ダウ・エラストマー社製;VTR8802(加硫剤配合済)
(2)フッ素ゴム2:旭硝子社製;アフラス150
(3)フッ素ゴム3:デュポン・ダウ・エラストマー社製;A32J
(4)アクリルゴム:日本ゼオン社製;AR71
(5)酸化マグネシウム:協和化学工業社製;キョウワマグ150
(6)水酸化カルシウム:近江化学工業社製;カルビット
(7)カーボン1:エンジニアード社製;N990
(8)共架橋剤:日本化成社製;TAIC
(9)加硫剤:化薬アクゾ社製;パーカドックス14
(10)カーボン2:東海カーボン社製;シースト3
(11)硫黄:鶴見化学工業社製;サルファックスPMC
(12)老化防止剤:大内新興化学社製;ノクラックCD
(13)ステアリン酸ナトリウム:花王社製;NSソープ
(14)ステアリン酸カリウム:日本油脂社製;ノンサールSK−1
An unvulcanized rubber composition was obtained by kneading using an open roll at a roll temperature of 50 ° C. with the composition shown in Table 1. Each material used in Table 1 is shown below.
(1) Fluoro rubber 1: manufactured by DuPont Dow Elastomer Co., Ltd .; VTR8802 (with vulcanizing agent)
(2) Fluoro rubber 2: manufactured by Asahi Glass; Afras 150
(3) Fluoro rubber 3: manufactured by DuPont Dow Elastomer; A32J
(4) Acrylic rubber: Nippon Zeon Corporation; AR71
(5) Magnesium oxide: manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd .;
(6) Calcium hydroxide: manufactured by Omi Chemical Industry Co., Ltd .; Calbit (7) Carbon 1: manufactured by Engineered Company; N990
(8) Co-crosslinking agent: Nippon Kasei Co., Ltd .; TAIC
(9) Vulcanizing agent: manufactured by Kayaku Akzo;
(10) Carbon 2: Tokai Carbon Co., Ltd .;
(11) Sulfur: manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd .; Sulfax PMC
(12) Anti-aging agent: Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd .; NOCRACK CD
(13) Sodium stearate: manufactured by Kao Corporation; NS soap (14) potassium stearate: manufactured by NOF Corporation; Non-Sal SK-1
シール部材例1〜シール部材例5、比較シール部材例1〜比較シール部材例9
上記未加硫ゴム組成物を用いて加硫プレス機にて加硫成形物を得た。金型実温度は 170 ℃、加硫時間は1次加硫として 170 ℃で 12 分間で加硫した。次いで恒温槽内で2次加硫を行なった。2次加硫条件は、配合例1〜3が 200 ℃で 24 時間、配合例4が 170 ℃で 4 時間である。
得られた加硫成形物をJIS K 6251 3号試験片の形状に打ち抜き試験片を作製した。試験片を上記ウレア系グリース1、ウレア系グリース2および上記混合グリースに( 170 ℃または 200 ℃)×1000 時間の条件で埋め込み浸漬して、浸漬前後の物性値を測定した。測定した物性値は硬度、引張り強度、引張り伸び、体積を測定し、浸漬前の物性値に対する硬度変化、引張り強度変化率、引張り伸び変化率、体積変化率をそれぞれ評価した。測定条件はJIS K 6251K、JIS K 6253K、JIS K 6258に準じた。結果を表2〜4に示す。なお、表3および表4において*印は測定不能を表す。
Using the unvulcanized rubber composition, a vulcanized molded product was obtained with a vulcanizing press. The actual temperature of the mold was 170 ° C, and the vulcanization time was vulcanized at 170 ° C for 12 minutes as the primary vulcanization. Subsequently, secondary vulcanization was performed in a thermostatic bath. Secondary vulcanization conditions are as follows: Formulation Examples 1 to 3 are 200 ° C. for 24 hours, and Formulation Example 4 is 170 ° C. for 4 hours.
The obtained vulcanized molded product was punched into the shape of a JIS K 6251 No. 3 test piece to prepare a test piece. The test piece was embedded and immersed in the
実施例1
配合例1の未加硫ゴム組成物を鉄板製心金に成形し、6204軸受(内径:20 mm、外径:47 mm、幅:14 mm )用の非接触型ゴムシール(図2)を得た。これを石油ベンジンでよく洗浄した軸受に組み込むとともに、軸受内部に全空間容積の 38 %の混合グリースを封入して試験用の自動車電装補機用転がり軸受を作製した。得られた転がり軸受を高温耐久試験1にて評価した。結果を表5に示す。
高温耐久試験1は、ラジアル荷重 67 N 、スラスト荷重 67 N 、回転数 10000 rpm 、雰囲気温度 220 ℃にて軸受を回転させ、過負荷によりモータが停止するまでの時間を測定した。なお、試験時間は 1000 時間を上限とした。
Example 1
The unvulcanized rubber composition of Formulation Example 1 was molded into a steel core and a non-contact rubber seal (Fig. 2) for 6204 bearing (inner diameter: 20 mm, outer diameter: 47 mm, width: 14 mm) was obtained. It was. This was incorporated into a bearing thoroughly cleaned with petroleum benzine, and a mixed grease of 38% of the total space volume was sealed inside the bearing to produce a rolling bearing for a test automobile electrical accessory. The obtained rolling bearing was evaluated in the high
In the high
実施例2
実施例1と同じ非接触型ゴムシールを、石油ベンジンでよく洗浄した軸受に組み込むとともに、軸受内部に全空間容積の 38 %のウレア系グリース2を封入して試験用の自動車電装補機用転がり軸受を作製した。得られた転がり軸受を上記高温耐久試験2にて評価した。結果を表5に示す。
高温耐久試験2は、ラジアル荷重 67 N 、スラスト荷重 67 N 、回転数 10000 rpm 、雰囲気温度 180 ℃にて軸受を回転させ、過負荷によりモータが停止するまでの時間を測定した。なお、試験時間は 500 時間を上限とした。
Example 2
Rolling bearings for automotive electrical accessories for testing by incorporating the same non-contact type rubber seal as in Example 1 into bearings thoroughly cleaned with petroleum benzine and enclosing 38
In the high
比較例1および比較例2
配合例2および配合例3を使用して、実施例1と同じように比較例1および比較例2の試験用の自動車電装補機用転がり軸受を作製した。実施例1と同様の高温耐久試験1を実施し、結果を表5に示す。
Comparative Example 1 and Comparative Example 2
Using the blending example 2 and the blending example 3, the rolling bearings for automotive electrical equipment for testing of the comparative example 1 and the comparative example 2 were produced in the same manner as in the first example. A high-
比較例3および比較例4
配合例2および配合例3を使用して、実施例2と同じように比較例3および比較例4の試験用の自動車電装補機用転がり軸受を作製した。実施例2と同様の高温耐久試験2を実施し、結果を表5に示す。
一方、比較例1および比較例2は実施例1に比べて、比較例3および比較例4は実施例2に比べて短時間で焼きつきが生じた。運転中のグリースの漏洩が短寿命の主な原因と思われる。なお、比較例2および比較例4の試験後のシールの接触部には多数のクラックがみられた。
Comparative Example 3 and Comparative Example 4
Using the blending example 2 and the blending example 3, the rolling bearings for automobile electrical accessory for testing of the comparative example 3 and the comparative example 4 were produced in the same manner as in the example 2. A high-
On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, image sticking occurred in a shorter time than in Example 1, and in Comparative Example 3 and Comparative Example 4 compared with Example 2. Leakage of grease during operation seems to be the main cause of short life. In addition, many cracks were seen in the contact part of the seal | sticker after the test of the comparative example 2 and the comparative example 4. FIG.
本発明の転がり軸受は、優れた耐ウレア系グリース性を有するので、高速・高温下で使用される自動車電装補機用、特に電磁クラッチ、コンプレッサ、およびアイドラプーリ用転がり軸受として好適に利用できる。 Since the rolling bearing of the present invention has excellent urea grease resistance, it can be suitably used as a rolling bearing for automobile electrical accessories used at high speeds and high temperatures, particularly for electromagnetic clutches, compressors, and idler pulleys.
1 深溝玉軸受
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
8 開口部
9 電磁クラッチ
10 コンプレッサ
11 プーリ
12 可動スクロール
13 固定スクロール
14 ステータ
15 コンプレッサ回転軸
16 クラッチ板
17 ノーズ部
18 プーリ本体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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、前記転動体の周囲に封入されるウレア化合物を含有するグリースと、前記内輪および外輪の軸方向両端開口部に設けられ、前記グリースを封止するシール部材とを備えてなり、
前記シール部材は、少なくとも前記グリースに接触するゴム成形体を有し、該ゴム成形体がテトラフルオロエチレンと、プロピレンと、水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭素数 2 〜 4 の不飽和炭化水素からなる架橋用単量体とを含む加硫可能なフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とする自動車電装補機用転がり軸受。 A rolling bearing for an automotive electrical accessory that rotatably supports a rotating part provided in the automotive electrical accessory,
The rolling bearing includes an inner ring and an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, grease containing a urea compound sealed around the rolling elements, and axially open ends of the inner ring and the outer ring. Provided with a sealing member for sealing the grease,
The seal member has a rubber molded body that comes into contact with at least the grease, and the rubber molded body is tetrafluoroethylene, propylene, and a non-carbon group having 2 to 4 carbon atoms in which some hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. A rolling bearing for automotive electrical equipment, characterized by being a molded body of a vulcanizable fluororubber composition containing a crosslinking monomer comprising a saturated hydrocarbon.
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