JP2006265343A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼付き耐久性に優れ、浸入した水分に起因する白色剥離の発生を防止し、長寿命で信頼性の高い転がり軸受を提供する。
【解決手段】 内輪と外輪との間に複数の転動体を回動自在に保持し、グリース組成物を封入してなる転がり軸受において、前記グリース組成物は、基油と、非金属石けん系の増ちょう剤とを含み、かつ、金属石けんがグリース全量の０．５〜１０質量％となるように添加されていることを特徴とする転がり軸受。
【選択図】なし

Description

本発明は、グリース組成物を封入した転がり軸受に関し、特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、カーエアコン用プーリ、またはモータ等、白色組織変化を伴った剥離（以後、白色剥離）に優れた長寿命の転がり軸受に関する。

例えば、オルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、カーエアコン用プーリ等に使用される転がり軸受では、高温かつ高せん断下での耐久性が必要となるため、ウレア−合成油系グリースが一般に封入されている。また、モータ用軸受では、メンテナンスフリー化を目的に、焼付き寿命が長いウレア−合成油系グリースが封入されるようになってきている。

しかし、これらの軸受には、水素を起因とする白色剥離を発生させる問題があるため、その防止が重要課題となっている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、カーエアコン用プーリ及びモータ等に使用される軸受は、高温で使用されるため、軸受が冷やされる時に結露し、微量の水分がグリース中に浸入する。また、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、カーエアコン用プーリ等に軸受には、走行中に泥水等が掛かり、軸受に水分がより浸入しやすくなる。そして、軸受内に浸入した水がトライボケミカル反応により分解して水素が生成し、水素を起因とした白色剥離が発生する。

特許第２８７８７４９号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、焼付き耐久性に優れ、浸入した水分に起因する白色剥離の発生を防止し、長寿命で信頼性の高い転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受は、特定のグリース組成物を封入したことにより焼付き耐久性に優れ、白色剥離寿命も長く、特にオルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、カーエアコン用プーリ等の自動車電装部品、エンジン補機やモータ等の転がり軸受に好適に使用できる。

上記の目的を達成するために、本発明の以下の転がり軸受を提供する。
（１）内輪と外輪との間に複数の転動体を回動自在に保持し、グリース組成物を封入してなる転がり軸受において、前記グリース組成物は、基油と、非金属石けん系の増ちょう剤とを含み、かつ、金属石けんがグリース全量の０．５〜１０質量％となるように添加されていることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記金属石けんが、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌから選ばれる金属を含むことを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記金属石けんが、ステアリン酸リチウムまたは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムであることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（４）自動車電装部品またはモータに用いられることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受。

金属石けんは、親油基と親水基を併せ持っているため、グリース中に水分が浸入しても、ミセルを形成してトライボケミカル反応による水素生成を防止し、白色剥離の発生を抑えることができる。

以下、本発明の転がり軸受に関して詳細に説明する。

本発明において、転がり軸受自体の種類や構成には制限がなく、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、カーエアコン用プーリ、モータ等に使用される転がり軸受が主たる対象となる。例えば、図１に代表例として玉軸受１を示すが、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２を介して複数の転動体である玉１３が転動自体に保持されており、内輪１０と外輪１１との間に形成される軸受空間Ｓに後述されるグリース組成物（図示せず）が封入され、シール部材１４で密封されている。以下、グリース組成物の実施態様について説明する。

[基油]
使用される基油は特に限定されず、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使用することができる。好ましくは、低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温で油膜が形成され不足による焼付きを避けるために４０℃における動粘度が、好ましくは１０〜４００ｍｍ^２／ｓｅｃ、より好ましくは２０〜２５０ｍｍ^２／ｓｅｃ、さらに好ましくは２５〜１５０ｍｍ^２／ｓｅｃである基油が望ましい。

具体例としては、鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油等が挙げられる。前記鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。前記合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。前記炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。前記芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、等のアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。前記エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、さらにはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、さらにはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油等が挙げられる。前記エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成潤滑基油としてはトリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。前記天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。

これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、上述した好ましい動粘度に調整される。

[増ちょう剤]
上記の基油をゲル構造中で保持する能力があり、金属石けん以外の増ちょう剤であれば制限無く用いることができ、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等を適宜選択して使用することができる。グリースの耐熱性を考慮するとウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物または、これらの混合物が好ましい。このウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物としては、具体的にはジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合物が挙げられ、これらの中でもジウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合物がより好ましい。さらに好ましくは、耐熱性、音響性を考慮すると、ジウレア化合物とすることがより望ましい。

増ちょう剤の配合量としては、グリースの初期混和ちょう度をＮＬＧＩ Ｎｏ．１〜３にするために、８〜３０質量％配合することが望ましい。８質量％未満だとグリースが軟らかくなりすぎ、高温でのグリース漏れ等が懸念され、３０質量％を超えるとグリースが硬くなり、トルクむらや低温時の異音発生の原因となる。

［金属石けん］
添加する金属石けんは、親油基と親水基を併せ持ち、グリース中に浸入した水分とミセルを形成させるものであれば全て使用することができるが、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌ等を金属種とする金属石けんを用いることが好ましい。また、音響性能やトルク性能を考慮すると、ステアリン酸リチウム、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを用いることが望ましい。

金属石けんの添加量は、ミセルの形成を確実にするためにグリース全量の０．５〜１０質量％とし、０．６〜６質量％がより好ましい。

[その他添加剤]
グリース組成物には、更に性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有することもできる。この添加剤としては例えば、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤；塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブテン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性剤；石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤；ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤；ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられ、これらを単独または２種以上組み合わせて添加することができる。添加剤の添加量は、本発明の所望の目的を達成できれば特に限定されるものではないが、通常グリース組成物中に、１０質量％以下含有させることができる。

［製法］
グリース組成物を調製する方法には特に制約はない。しかし、一般的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。なお、加熱温度や撹拌・混合時間等の製造条件は、使用する基油や増ちょう剤、金属石けん、添加剤等により適宜設定される。さらに、添加剤を配合後十分撹拌し、均一分散させる必要がある。この処理を行うときは、加熱することも有効である。

また、金属石けんグリースと非金属石けん系グリースを別々に製造した後、金属石けんが本発明の配合量になるように両グリースを混合して調製することも可能である。

以下に、実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜３）
下記の如くウレア系グリースと、金属石けん系グリースとを調製した。

（ｉ）ウレア系グリース
第１の容器にエステル系合成油の半量とシクロヘキシルアミンをとり、７０〜８０℃に加温する。第２の容器にエステル系合成油の半量とジフェニルメタンジイソシアネートをとり、７０〜８０℃に加温し、これを第１の容器に加え撹拌した。反応熱のため、反応物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で撹拌を続け、反応を十分に行った後、昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持し、冷却した。その後、アミン系酸化防止剤を２質量％とエステル系防錆剤を１質量％添加し、十分混練した後、ロールミルを通すことでグリースを得た。調製したグリースにおける増ちょう剤量は、グリース全量中２０質量％とした。

（ii）金属石けん系グリース
１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム粉末をエステル系合成油中に混合、撹拌し、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが溶解するまで加熱した後、室温まで冷却した。その後、アミン系酸化防止剤を２質量％とエステル系防錆剤を１質量％添加し、十分混練した後、ロールミルを通すことでグリースを得た。調製したグリースにおける増ちょう剤量は、１２質量％とした。

上記のウレア系グリースと金属石けん系グリースとを表１に示す比率にて混合し、試験グリースとした。そして、各試験グリースを下記（１）白色剥離試験及び（２）焼付き寿命試験に供した。試験結果を表１に示す。

（１）白色剥離試験
内径φ１２ｍｍ、外径φ３７ｍｍ、幅１２ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受（日本精工（株）製）に試験グリースを０．９５ｇ封入し、試験軸受を作製した。試験軸受をプーリに組み込み、外輪回転速度１０００〜７０００ｍｉｎ^−１の繰り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重１２００Ｎの条件で軸受を連続回転させ、振動が発生したとき、軸受内輪転走面に剥離が生じたと見做し試験を終了し、それまでの時間を求めた。また、５００時間経過しても振動が発生しない場合は、その時点で試験を終了した。試験は各試験グリースとも５例行った。

（２）焼付き寿命試験
内径φ１７ｍｍ、外径φ５２ｍｍ、幅１６ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受（日本精工（株））にグリースを２．３ｇ封入し、内輪回転速度２００００ｍｉｎ^−１、軸受温度１４０℃、ラジアル荷重９８Ｎの条件で連続回転させた。焼付きが生じて軸受外輪温度が１５０℃以上に上昇したとき、試験を終了とした。試験は各グリースとも４例行った。平均時間が１０００時間以上を合格とした。

表１から、本発明に従い、金属石けんを所定量添加したグリースを封入することにより、白色剥離の発生を抑え、焼付き耐久性を改善できることがわかる。

転がり軸受の一例（玉軸受）を示す断面図である。

符号の説明

１ 玉軸受
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ 保持器
１３ 玉
１４ シール部材

Claims (4)

1. 内輪と外輪との間に複数の転動体を回動自在に保持し、グリース組成物を封入してなる転がり軸受において、前記グリース組成物は、基油と、非金属石けん系の増ちょう剤とを含み、かつ、金属石けんがグリース全量の０．５〜１０質量％となるように添加されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記金属石けんが、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌから選ばれる金属を含むことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記金属石けんが、ステアリン酸リチウムまたは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
4. 自動車電装部品またはモータに用いられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受。

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