JP2006250323A

JP2006250323A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006250323A
Application number: JP2005071268A
Authority: JP
Inventors: Koutetsu Denpo; 功哲傳寳
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】電食を防止することができる転がり軸受の提供。
【解決手段】内輪１１と外輪１２との間に保持器１４が配設され、保持器１４の各ポケット部１４ａには転動体としての玉１３が転動自在に配置され、各玉１３と保持器１４との間などに、潤滑剤の基油として、イオン性液体が封入されているとともに、必要に応じて潤滑剤にはカーボンブラックで構成された増ちょう剤が混合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に係り、特に、軌道輪と転動体との間に生じる電食を防止することができる転がり軸受に関する。

従来、この種の転がり軸受は、家電機器用モータ（ファンモータ、クリーナモータ、洗濯機モータ）、クリーンルーム用ファンモータ、換気扇用モータ、給湯器用モータのように、比較的小型モータであり、インバータ制御回路を有するモータに使用されている。

転がり軸受をインバータ制御用モータに使用すると、インバータ回路から高周波の電流が発生し、この電流が転がり軸受内の内輪、玉、外輪の間を通過して流れ、転動面（レース面）に電食を発生させることがある。

その対策として、例えば、外輪外周側に絶縁材料からなる樹脂製のスリーブを取り付けた電食防止可能な転がり軸受が提案されている（特許文献１、２参照）。

また、転動体に、絶縁性と長寿命を目的としたセラミックを使用し、いずれか一方若しくは両方の軌道輪の残留オーステナイトを２容量％以下とした転がり軸受が提案されている（特許文献３参照）。

一方、常温溶融塩であるイオン性液体は、様々な有機イオンの組合せによって低粘度であるため、優れた熱安定性が得られることが分かってきている（特許文献４参照）。
実開平５−８９９５３号公報（第４頁から第５頁、図１）特開平６−２２９４２５号公報（第２頁から第４頁、図１）特開２００１−４１２４８号公報（第２頁から第３頁、図１）特開２００４−１８３８６８号公報（第３頁から第４頁、図１）

従来技術においては、イオン性液体を用いることに配慮されているが、軸受の電食を防止することには配慮されていない。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、電食を防止することができる転がり軸受を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、固定輪と、前記固定輪と同心状に配置された回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、潤滑剤の基油にイオン性液体を用いてなる転がり軸受を構成したものである。

前記した手段によれば、潤滑剤の基油にイオン性液体を用いると、イオン導電性によって、従来の潤滑油に比べて体積抵抗率が低くなり、電食を防止することができるとともに、帯電防止効果を高めることができる。この場合、潤滑剤にカーボンブロックで構成された増ちょう剤を混合することが好ましい。

本発明によれば、電食を防止できるとともに、帯電防止効果を高めることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２において、転がり軸受１０は、転動装置の一要素として、円環状の内輪（回転輪）１１と、円環状の外輪（固定輪）１２とを備えており、内輪１１と外輪１２との間には保持器１４が配設されている。保持器１４の各ポケット部１４ａには転動体としての玉１３が転動自在に配置され、各玉１３は保持器１４に保持されている。玉１３と保持器１４との間などには潤滑剤が封入されており、玉１３の周囲は内輪１１、外輪１２及びシール１５によって覆われている。シール１５は、封入された潤滑剤が外部に漏洩するのを防止するとともに、外部からの異物が侵入するのを防止するようになっている。潤滑剤の基油にはイオン性液体が使用されており、潤滑剤は増ちょう剤を含み、増ちょう剤はカーボンブラックで構成されている。

潤滑剤としての潤滑油の基油に用いるイオン性液体には、脂肪族アミン系、脂環式アミン系、イミダゾリウム系、ピリジン系等をカチオンに挙げることができ、これらを以下の式で示す（脂肪族アミン系…化１、脂環式アミン系…化２、イミダゾリウム系…化３、ピリジン系…化４）。

Rはアルキル基またはアルコシキ基を示す。

アニオン（Ｘ^-)には、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、[（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ]^-、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-等を挙げることができる。

イオン性液体は導電性に優れており、アルキル基の炭酸数が多く分子量が大きい程、動粘度が大きくなる。

４０℃動粘度は、およそ１２ｍｍ²／ｓから２６０ｍｍ²／ｓ程度のものが知られており、イオン性液体を単独又は組合せることによって、適切な粘度の基油を得ることができる。また、融点が−４５℃以下のものも実在し、潤滑油の使用範囲を十分満たしている。

グリースではなく、潤滑油を軸受潤滑剤に使用する場合、接触（ゴム）シール等の密封性の高いシールを備えることが好ましい。また、接触シールには導電性のゴムシール等を併用すると、軸受導電性の信頼性が得られるため、さらに好ましい。

グリース潤滑の場合、グリース状を成立させるために、増ちょう剤を混合させる。

[増ちょう剤]
基油を保持する能力があれば特に制約はないが、導電性カーボンブラックは導電性と増ちょう性の双方を備えているので、増ちょう剤に特に好適である。具体的には、ケッチェンブラック（ライオン）、＃３３５０Ｂ、＃３０３０Ｂ（三菱）などが挙がられる。この他、増ちょう剤として金属石けん、またはウレア化合物を用いる。金属石けんは、具体的にはステアリン酸リチウムや１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム等が挙げられる。また、複合化剤との共晶によって形成された金属複合石けんは、耐熱性に優れている。複合化剤としては二塩基酸またはそのエステルの他にリン酸またはホウ酸、サルチル酸のような芳香族酸のリチウム塩があるが、二塩基酸を用いたグリースが一般的である。二塩基酸としてはアジピン酸、スペリン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。

また、ウレア化合物では、イソシアネートの末端基として芳香族系炭化水素、脂環族系炭化水素、脂肪族系炭化水素主体のジウレア化合物が、好適である。

用途によっては、導電性カーボンブラック、グラファイト、ベントナイト、マイカ、ポリテトラフルオロエチレン等の固体微粒子の使用も可能である。ただし、固体微粒子の一次粒子径が２μｍを超える場合、転がり軸受等に封入した際、軸受の振動に影響し、音響が過大になる恐れがあり、好ましくない。

増ちょう剤は５０ｍａｓｓ％を超えると、トルク過大や、油分の役割が少なくなり、潤滑寿命を損ねる恐れがある。主に軸受用途であるため、グリースのちょう度（硬さ）は、２００〜３５０程度が好ましい。２００未満だとグリースの流動が悪く、軸受トルクが安定しない恐れがある。また、３５０を超えると軸受などに封入した際、グリース漏洩を引き起こす恐れがある。

[添加剤]
適宜、往来から使用されている防錆剤や酸化防止剤、摩耗防止剤等の添加剤を混合することができる。本願のイオン性液体は、アルコール等には溶解するが、へキサンには不溶である。グリース自体半固体性物質であるため、ニーダやミーリングによって均一混合することも可能であるが、添加剤は、イオン性液体に可溶であるものが好ましい。具体的には亜鉛ジチオホスフェート（Ｚｎ−ＤＴＰ）やリン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ジベンジルサルファイドが挙げられる。

[実施例および比較例]
以下に、試験方法と試験結果を基に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は、これによって何ら制限されるものではない。

試験を実行するに際しては、石鹸グリースの調整、増ちょう剤（１２ヒドロキシステアリン酸リチウム）を分散、加熱溶解させ、その後急冷させた。導電性カーボンブラック、添加剤を混合攪拌し、３段ロールミルで仕上げた。防錆剤として亜鉛スルホネート１％を添加した。

軸受鋼（ＳＵＪ２）を使用した玉軸受６０８にゴムシールしたものを用い、潤滑剤（油、またはグリース）は０．１５ｇ封入させた。

試験軸受にインバータ２５からの漏れ電流を流した。具体的には、室温の状態で、図３に示すように、軸２１の両端を試験軸受（転がり軸受）１Ａと他の軸受２２で支持し、軸２１の一端側を継ぎ手２３を介してモータ２４に接続し、試験軸受１Ａにインバータ２５からの漏れ電流を流した。

試験軸受はアキシャル荷重２７．４Ｎ回転速度１８００ｍｉｎ−１で９００時間回転させた後のアンデロン値を、アンデロン装置（音響測定装置）を用いて測定し、ｎ＝３で試験前後のアンデロン値の上昇が１未満のものを「○印」、１以上のものを「×印」として作表した。

アニオン（Ｘ^-）として、実施例１〜３では、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ^-を用い、実施例４では、ＢＦ₄ ^-用いた。実施例１〜実施例４に用いたカチオンの式（化５〜化８）を以下に示す。実施例２と実施例４との比を６対４としたものを実施例５とし、実施例２と実施例４との比を４対６としたものを実施例６とした。なお、比較例１におけるＰＡＯはポリαオレフィン油を示し、比較例２におけるＰＯＥはポリオールエステル油を示す。また、実施例３、５、６に、増ちょう剤としてカーボンブラックを混合したものをそれぞれ実施例９、１０、１１とし、比較例１に、増ちょう剤としてＬｉ石鹸を混合したものを比較例３とした。これら実施例１〜９と比較例１〜３の内容を表１と表２に示す。

表１と表２から、イオン性液体はイオン導電性が影響し、通常の潤滑油に比べて体積抵抗率でも低い値が得られ、電食が防止できるとともに、帯電防止効果が良いことが分かる。

本実施例によれば、転がり軸受は、家電機器用モータ（ファンモータ、クリーナモータ、洗濯機モータ）、クリーンルーム用ファンモータ、換気扇用モータ、給湯器用モータのように、比較的小型モータであり、インバータ制御回路を有するモータに有用である。

本発明の一実施例を示す転がり軸受の縦断面図。転がり軸受に用いられる保持器の斜視図。本発明に係る転がり軸受の性能試験を説明するための図。

符号の説明

１０転がり軸受
１１内輪
１２外輪
１３玉（転動体）
１４保持器

Claims

固定輪と、前記固定輪と同心状に配置された回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、潤滑剤の基油にイオン性液体を用いてなることを特徴とする転がり軸受。
前記潤滑剤は増ちょう剤を含み、前記増ちょう剤はカーボンブラックで構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。