JP2006342359A

JP2006342359A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006342359A
Application number: JP2006217104A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamazaki; 雅彦山崎; Atsushi Kuraishi; 淳倉石; Atsushi Yokouchi; 敦横内; Michiharu Naka; 道治中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】安価でありながらも、高温耐久性に優れた転がり軸受を提供する。
【解決手段】減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精錬により精製してなり、４０℃における動粘度が３５０〜１５００ｍｍ²／ｓの鉱油と、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−デセンとエチレンとのコオリゴマーから選択されるポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物からなり、４０℃における動粘度が１０〜１５０ｍｍ²／ｓの合成炭化水素油とを必須成分とし、かつその４０℃における動粘度が２０〜４００ｍｍ²／ｓである基油に、ジウレア化合物からなる増ちょう剤と、ジチオカルバミン酸テルルまたはジチオカルバミン酸ニッケルをグリース全量の０．５〜１０重量％配合してなることを特徴とするグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は各種産業機械や車両、電気機器等に組み込まれる転がり軸受に関し、特に高温での軸受寿命の改善を図った転がり軸受に関する。

各種産業機械や車両、電気機器等に組み込まれる転がり軸受は、例えば、図１に示されるように、外周面に内輪軌道面１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道面３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪２の内輪軌道面１と外輪４の外輪軌道面３との間に配設した複数個の転動体としての玉５を保持器６が転動自在に保持するとともに、外輪４の軸方向両端面に固定された円輪状のシール部材７，７により封入グリース（図示せず）を封止して概略構成される。
一方、近年では、装置や機器の小型軽量化や高速化に伴い、組み込まれる軸受にも高温耐久性が要求されている。また、メンテナンスフリー化の要求が大きく、例えば大型長距離トラック等においては１０年１００万ｋｍのメンテナンスフリーという厳しい要求も出てきている。更に、コストダウンの要求も多大である状況にある。コストダウンに関しては、鉱油と基油とし、リチウム石鹸を増ちょう剤とする汎用グリースを用いることで対応できるものの、この汎用グリースは耐熱性能が低く、高温・高速化にはほとんど対応できない。

上記したような各種の要求は今後も引き続き高まることが予想され、特にコストダウンと高温耐久性の要求は年々厳しくなっており、軸受メーカーにとっても最重要課題の一つとなっている。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に安価でありながらも、高温耐久性に優れた転がり軸受を提供することを目的とするものである。

本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意検討を行った結果、封入するグリース組成物として、基油の一部に鉱油を使用することでコストダウンの要求に応えるとともに、高温での長寿命化に対してはグリースの基油を酸化劣化の少ないものとすると同時に、グリースの流動性を長期にわたり安定させることが重要であり、そのためには特定の動粘度を有する鉱油と合成炭化水素油とを組み合わせることで基油の蒸発量を抑え、かつ耐熱性能に優れたジウレア化合物を増ちょう剤とし、特定の添加剤を添加することが有効であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、上記の目的は、本発明に係る、内輪と外輪との間に配置した複数個の転動体を保持器が保持し、前記内輪と外輪との何れか一方の軸方向両端部にシール部材を固定してなる転がり軸受であって、
減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精錬により精製してなり、４０℃における動粘度が３５０〜１５００ｍｍ²／ｓの鉱油と、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−デセンとエチレンとのコオリゴマーから選択されるポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物からなり、４０℃における動粘度が１０〜１５０ｍｍ²／ｓの合成炭化水素油とを必須成分とし、かつその４０℃における動粘度が２０〜４００ｍｍ²／ｓである基油に、ジウレア化合物からなる増ちょう剤と、下記一般式〔I〕で表されるジチオカルバミン酸テルルまたはジチオカルバミン酸ニッケルをグリース全量の０．５〜１０重量％配合してなることを特徴とするグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受より達成される。

本発明の転がり軸受は、基油が特定の動粘度を有する鉱油と合成炭化水素油とを含み、かつジウレア化合物を増ちょう剤とし、更にテルルのジチオカルバミン酸塩またはニッケルのジチオカルバミン酸塩を添加したグリース組成物を封入したことで、安価であるにもかかわらず、優れた高温耐久性を有する。

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、転がり軸受自体の構成や構造に関しては特に制限されるものではなく、例えば図１に示したような転がり軸受を例示することができる。即ち、外周面に内輪軌道面１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道面３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪２の内輪軌道面１と外輪４の外輪軌道面３との間に配設した複数個の転動体としての玉５を保持器６が転動自在に保持するとともに、外輪４の軸方向両端面に固定された円輪状のシール部材７，７により封入グリース（図示せず）を封止して概略構成される。

本発明は、上記したような転がり軸受に以下のグリース組成物を封入したことを特徴とする。
即ち、基油には、安価な鉱油と、耐熱性能の上で有利な合成炭化水素油とを必須成分とする混合油を用い、増ちょう剤として耐熱性能に優れたジウレア化合物を使用する。

先ず、基油について説明する。
鉱油は、４０℃における動粘度が３５０〜１５００ｍｍ²／ｓのものを使用する。この動粘度は、グリースに使用される一般的な鉱油の動粘度よりはかなり高く、これにより基油全体としての蒸発を抑える。従って、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ未満では、蒸発抑制効果が得られない。一方、４０℃における動粘度が１５００ｍｍ²／ｓを越える場合は、低温下での始動性が悪くなる。
また、鉱油は、減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精錬等により精製したものを用いる。

一方、合成炭化水素油としては、４０℃における動粘度が１０〜１５０ｍｍ²／ｓのものを使用する。４０℃における動粘度が１０ｍｍ²／ｓ未満では高温下での蒸発減量が多く、早期にグリースが固化してしまう。一方、４０℃における動粘度が１５０ｍｍ²／ｓを越える場合は、スラッジが発生したり、低温下での始動性が悪くなる。
また、合成炭化水素油は、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−デセンとエチレンとのコオリゴマーから選択されるポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物を用いる。

また、基油は上記鉱油と合成炭化水素油とを必須として含むが、更に基油としての４０℃における動粘度が２０〜４００ｍｍ²／ｓ、好ましくは１００〜２５０ｍｍ²／ｓであることを特徴とする。４０℃における動粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満では、高温下での蒸発減量が多く、早期にグリースが固化してしまう。一方、４０℃における動粘度が４００ｍｍ²／ｓを越える場合は、低温下での始動が悪くなる。
従って、上記鉱油と合成炭化水素油との配合割合は、基油とした時に上記動粘度となるように適宜選択される。但し、コストの面では鉱油の割合を多くした方が有利であり、耐熱性の観点からは合成炭化水素油の割合を多くした方が有利である。

更に、基油には上記鉱油と合成炭化水素油の他にも、必要に応じて、グリースの基油として通常使用されるような潤滑油を配合することもできる。好ましくは、以下に例示するような芳香族系、エステル系またはエーテル系の合成潤滑油である。
前記芳香族系油としては、例えばモノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼンなど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などのアルキルナフタレンなどが挙げられる。
前記エステル系油としては、例えば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・アセチルリシノレートなどのジエステル、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など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などのポリオールエステル、さらにまた、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などが挙げられる。
前記エーテル系油としては、例えば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などのポリグリコール、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などのフェニルエーテルなどが挙げられる。
中でも、エステル系油、エーテル系油が好ましい。
その他にも、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油などの合成潤滑油も使用することができる。

本発明では、増ちょう剤としてジウレア化合物が用いられる。特に、下記一般式〔II〕で表されるジウレア化合物が好ましい。

式中、Ｒ₂ は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基を表し、Ｒ₁ 、Ｒ₃ は炭化水素基または縮合環炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。また、Ｒ₁ 、Ｒ₃ において炭化水素基は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れでもよく、縮合環炭化水素基の炭素数は好ましくは９〜１９、更に好ましくは９〜１３である。

この一般式〔II〕で表されるジウレア化合物は、基油中で、Ｒ₂ を骨格中に含むジイソシアネート１モルに対して、Ｒ₁ またはＲ₃ を骨格中に含むモノアミンを合計で２モルの割合で反応させることにより得られる。
Ｒ₂ を骨格中に含むジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシアネート、ジメチルジフェニレンジイソシアネート、あるいはこれらのアルキル置換体等を好適に使用できる。

Ｒ₁ またはＲ₃ として炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、アニリン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、トルイジン、ドデシルアニリン、オクタデシルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、エチルヘキシルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ノナデシルアミン、エイコデシルアミン、オレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルシクロヘキシルアミン、ブチルシクロヘキシルアミン、プロピルシクロヘキシルアミン、アミルシクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、ベンジルアミン、ベンズヒドリルアミン、フェネチルアミン、メチルベンジルアミン、ビフェニルアミン、フェニルイソプロピルアミン、フェニルヘキシルアミン等を好適に使用できる。

またＲ₁またはＲ₃として縮合環炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとして、例えばアミノインデン、アミノインダン、アミノ−１−メチレンインデン、などのインデン系アミン化合物、アミノナフタレン（ナフチルアミン）、アミノメチルナフタレン、アミノエチルナフタレン、アミノジメチルナフタレン、アミノカダレン、アミノビニルナフタレン、アミノフェニルナフタレン、アミノベンジルナフタレン、アミノジナフチルメタン、アミノビナフチル、アミノ−１，２−ジヒドロナフタレン、アミノ−１，４−ジヒドロナフタレン、アミノテトラヒドロナフタレン、アミノオクタリンなどのナフタレン系アミン化合物、アミノペンタレン、アミノアズレン、アミノヘプタレンなどの縮合二環系アミン化合物、アミノフルオレン、アミノ−９−フェニルフルオレンなどのアミノフルオレン系アミン化合物、アミノアントラレン、アミノメチルアントラセン、アミノジメチルアントラセン、アミノフェニルアントラセン、アミノ−９，１０−ジヒドロアントラセンなどのアントラセン系アミン化合物、アミノフェナントレン、アミノ−１，７−ジメチルフェナントレン、アミノレテンなどのフェナントレンアミン化合物、アミノビフェニレン、アミノ−ｓ−インダセン、アミノ−ａｓ−インダセン、アミノアセナフチレン、アミノアセナフテン、アミノフェナレンなどの縮合三環系アミン化合物、アミノナフタセン、アミノクリセン、アミノピレン、アミノトリフェニレン、アミノベンゾアントラセン、アミノアセアントリレン、アミノアセアントレン、アミノアセフェナントリレン、アミノアセフェナントレン、アミノフルオランテン、アミノプレイアデンなどの縮合四環系アミン化合物、アミノペンタセン、アミノペンタフェン、アミノピセン、アミノペリレン、アミノジベンゾアントラセン、アミノベンゾピレン、アミノコラントレンなどの縮合五環系アミン化合物、アミノコロネン、アミノピラントレン、アミノビオラントレン、アミノイソビオラントレン、アミノオバレンなどの縮合多環系（六環以上）アミン化合物等が好適に使用できる。

上記ジウレア化合物のグリース組成物中の配合量はグリース性状が得られる範囲であれば特に制限されるものではなく、通常５〜３５重量％である。
また、グリース組成物に、下記一般式〔I〕で表され、とりわけ、炭素数１〜１８のアルキル基を有するジチオカルバミン酸テルル、ジチオカルバミン酸ニッケルを添加する。これらは極圧剤として知られている添加剤であるが、上記の基油および増ちょう剤との組み合わせにおいて特に高い効果を示す。

具体的には、テルルのジチオカルバミン酸塩としては、例えばジエチルジチオカルバミン酸テルル、ジブチルジチオカルバミン酸テルル、ジメチルジチオカルバミン酸テルル等を挙げることができる。一方、ニッケルのジチオカルバミン酸塩としては、例えばジエチルジチオカルバミン酸ニッケル、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル、ジメチルジチオカルバミン酸ニッケル等を挙げることができる。
また、テルルのジチオカルバミン酸塩、ニッケルのジチオカルバミン酸塩の配合量は、グリース全量に対して０．５〜１０重量％程度が好ましい。配合量が０．５重量％未満では、その効果が得られない。一方、配合量が１０重量％を越える場合には、増量に見合う効果の向上が得られず不経済であるとともに、基油や増ちょう剤の占める量が相対的に少なくなり、潤滑性能を低下させる。
ところで、極圧剤を添加すると、一般的には基油の蒸発量が多くなる傾向にあるが、上記グリース組成物は基油が蒸発し難いため、極圧剤を添加しても蒸発量の増加を抑えることができる。従って、円すいころ軸受等のように滑り部分を有する転がり軸受にも、従来よりも優れた高温耐久性を付与することができる。

上記グリース組成物には、更に、従来よりグリース組成物に添加される下記添加剤等を配合することができる。
〔極圧剤〕
上記したテルルのジチオカルバミン酸塩、ニッケルのジチオカルバミン酸塩と他の従来公知の極圧剤を併用することにより、耐荷重性や極圧性を更に向上させることができる。例えば以下の化合物を使用することができる。
有機金属系のものとしては、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物、ジチオカルバミン酸亜鉛、ジチオリン酸亜鉛、亜鉛フェネート等の有機亜鉛化合物、ジチオカルバミン酸アンチモン、ジチオリン酸アンチモン等の有機アンチモン化合物、ジチオカルバミン酸セレン等の有機セレン化合物、ナフテン酸ビスマス、ジチオカルバミン酸ビスマス等の有機ビスマス化合物、ジチオカルバミン酸鉄、オクチル酸鉄等の有機鉄化合物、ジチオカルバミン酸銅、ナフテン酸銅等の有機銅化合物、ナフテン酸鉛、ジチオカルバミン酸鉛等の有機鉛化合物、マレイン酸スズ、ジブチルスズスルファイド等の有機スズ化合物、あるいは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホネート、フェネート、ホスホネート、金、銀、チタン、カドミウム等の有機金属化合物も必要なら使用できる。
硫黄系化合物としては、ジベンジルジスルフィド等のスルフィドあるいはポリスルフィド化合物、硫化油脂類、無灰系カルバミン酸化合物類、チオウレア系化合物、もしくはチオカーボネート類等を使用ことができる。
リン酸系極圧剤としては、トリオクチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート等のリン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル等のリン酸エステル系化合物を使用することができる。
また、その他、塩素化パラフィン等のハロゲン系の極圧剤、あるいは、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、ＰＴＦＥ、硫化アンチモン、窒化硼素などの硼素化合物等の固体潤滑剤を使用することができる。

〔防錆剤・金属不活性化剤〕
防錆剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。
即ち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム等アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、有機カルボン酸塩、フェネート、ホスホネート、アルキルもしくはアルケニルこはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、２−メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２−（デシルジチオ）−ベンゾイミダゾール、ベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、あるいは、２，５−ビス（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、あるいは、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物等を使用することができる。
また、亜硝酸塩等も使用することができる。
金属不活性化剤として、例えばベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。

〔油性剤〕
油性剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。
即ち、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エステルまたはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステル等を使用することができる。

以下の実施例により、本発明の転がり軸受をより明確にすることができる。但し、本発明はこれら実施例により何ら制約されるものではない。
（実施例１〜２、比較例１〜６）
表１および表２に示す如く増ちょう剤、基油および添加剤を配合して試験グリースを調製した。尚、各実施例及び比較例で用いたジウレア化合物は脂肪族ジウレア化合物である。

そして、図１に示した玉軸受（呼び番号：６３０５ＶＶ、内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ）に各試験グリース３．４ｇを封入し、アキシャル荷重１００ｋｇｆ、ラジアル荷重１０ｋｇｆの負荷をかけた状態で、回転数９０００ｒｐｍで２０時間連続回転、４時間休止を交互に繰り返す回転パターンにより軸受耐久試験を行った。尚、試験温度は回転時１４０℃であり、停止時は自然冷却とした。
表１および表２に試験結果を併記するが、基油が特定の動粘度を有する鉱油と合成炭化水素油とを含み、かつジウレア化合物を増ちょう剤とし、更にテルルのジチオカルバミン酸塩またはニッケルのジチオカルバミン酸塩を添加した試験グリースを封入した実施例の玉軸受は、他の試験グリースを封入した比較例の玉軸受に比べて優れた耐久性能を示すことがわかる。

本発明の転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１内輪軌道面
２内輪
３外輪軌道面
４外輪
５玉（転動体）
６保持器
７シール部材

Claims

内輪と外輪との間に配置した複数個の転動体を保持器が保持し、前記内輪と外輪との何れか一方の軸方向両端部にシール部材を固定してなる転がり軸受であって、
減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精錬により精製してなり、４０℃における動粘度が３５０〜１５００ｍｍ²／ｓの鉱油と、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−デセンとエチレンとのコオリゴマーから選択されるポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物からなり、４０℃における動粘度が１０〜１５０ｍｍ²／ｓの合成炭化水素油とを必須成分とし、かつその４０℃における動粘度が２０〜４００ｍｍ²／ｓである基油に、ジウレア化合物からなる増ちょう剤と、下記一般式〔I〕で表されるジチオカルバミン酸テルルまたはジチオカルバミン酸ニッケルをグリース全量の０．５〜１０重量％配合してなることを特徴とするグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。