JP2007056938A

JP2007056938A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2007056938A
Application number: JP2005241285A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sakagami; 賢太郎坂上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】グリース潤滑された小径転がり軸受の音響特性および潤滑性能を向上させる。
【解決手段】外輪２の軌道面２ａ、内輪１の軌道面１ａ、および玉３の表面粗さを算術平均粗さで０．０１５μｍ以下とする。グリースとして、表面が疎水化されていて、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であるシリカ粒子を、０．０１質量％以上１０．０質量％以下の割合で含有し、混和ちょう度が２８０以上３５０以下であり、基油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下であるものを使用する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受に関する。

エアコン等のファンモータや一般産業機械に使用される小径モータには、一般に小径転がり軸受（外径が５２ｍｍ以下の転がり軸受）が使用されており、潤滑は一般にグリース潤滑で行われている。
下記の特許文献１およ２には、小径転がり軸受の音響特性を向上するためのグリースに関する記載がある。音響特性の低下の原因として、軌道面および転動面に生じるフレッチングが挙げられる。このフレッチングは使用前の輸送時の振動等によっても生じる。

特許文献１には、増ちょう剤として特定のウレア化合物を用い、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上８０ｍｍ²／ｓ以下である合成炭化水素油を基油全体の５０％以上含有させ、混和ちょう度を２２０〜２８０としたグリースが記載されている。
特許文献２には、増ちょう剤として特定のウレア化合物を用い、合成炭化水素油とエステル油との混合油であって、４０℃での動粘度が４０ｍｍ²／ｓ以上７０ｍｍ²／ｓ以下であるものを基油として用いたグリースが記載されている。

また、下記の特許文献３には、小型モータに使用される軸受には一般に低トルク性が要求されるため、グリースを保持器にのせて封入することが記載されている。この「保持器のせ封入」では、グリースの封入量を軸受空間の１５体積％以下とすることが多いため、十分な潤滑性能が得られない場合がある。
特開２００２−１８００７７号公報特開２００４−３５２８５８号公報特開平１１−２２４８号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたグリースを用いた場合でも、小径転がり軸受の音響特性（耐フレッチング性）および潤滑性能の向上には改善の余地がある。
本発明の課題は、グリース潤滑された小径転がり軸受の音響特性および潤滑性能を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器と、を備え、グリースが封入されている転がり軸受において、前記外輪の軌道面、内輪の軌道面、および転動体の転動面の表面粗さは、算術平均粗さで０．０１５μｍ以下であり、前記グリースは、表面が疎水化されていて、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であるシリカ粒子を、０．０１質量％以上１０．００質量％以下の割合で含有し、混和ちょう度が２８０以上３５０以下であり、基油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下であることを特徴とする転がり軸受を提供する。

基油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下であるグリースでは、前記外輪の軌道面、内輪の軌道面、および転動体の転動面の表面粗さが、算術平均粗さで０．０１５μｍ以下の場合に、基油と軌道面および転動面との濡れ性が良好となり、基油が軌道面および転動面の潤滑膜を補修する能力が高くなる。また、動粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満であると前記潤滑膜の厚さが不足し、２００ｍｍ²／ｓを超えるとトルクが過大となる。

また、本発明では、表面が疎水化されていて、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であるシリカ粒子を、０．０１質量％以上１０．００質量％以下の割合で含有するグリースを使用する。これにより、前記シリカ粒子が軌道面と転動面との間に存在して、グリースの吸着性および熱安定性が良好になる。前記シリカ粒子の含有率が０．０１質量％未満であると、この作用が実質的に得られない。前記シリカ粒子の含有率が１０．００質量％を超えると、基油の含有率が低くなって基油による潤滑作用が不十分となる。前記シリカ粒子の好ましい含有率は２．００質量％以上８．００質量％以下である。

また、グリースを「保持器のせ封入」する場合は、転動体と軌道面が接触している部分にグリースが行き渡りにくいため、前記シリカ粒子の含有率を３．００質量％以上５．００質量％以下とすることが好ましい。
また、本発明では、混和ちょう度が２８０以上３５０以下であるグリースを使用する。混和ちょう度が２８０未満であるとグリースの流動性や離油度が不良となり、微振動や揺動時にグリースが軌道面および転動面に入り込み難くなる。混和ちょう度が３５０を超えると、「保持器のせ封入」の場合に保持器の上から流出し易くなって、トルク変動の原因となる。
なお、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であるシリカ粒子を０．０１質量％配合した内部防錆潤滑油を、前記グリースと併用してもよい。

以下に、本発明のグリースで使用可能な基油の種類、増ちょう剤の種類、添加剤の種類を例示する。
＜基油＞
鉱油または合成油。合成油としては、脂肪族炭化水素油、芳香族炭化水素油、エステル油、エーテル油、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等が挙げられる。
脂肪族炭化水素油としては、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、ポリ−α−オレフィン（１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等）、又はこれらの水素化物等が挙げられる。

芳香族炭化水素油としては、アルキルベンゼン（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等）、アルキルナフタレン（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）等が挙げられる。
エステル油としては、脂肪族ジエステル、芳香族エステル、ポリオールエステル、コンプレックスエステル（多価アルコールと二塩基酸及び一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステル）が挙げられる。

脂肪族ジエステルとしては、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、メチルアセチルリシノレート等が挙げられる。
芳香族エステルとしては、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が挙げられる。
ポリオールエステルとしては、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が挙げられる。

エーテル油としては、ポリグリコールおよびフェニルエーテルが挙げられる。
ポリグリコールとしては、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が挙げられる。
フェニルエーテルとしては、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、ジアルキルテトラフェニルエーテル等が挙げられる。

＜増ちょう剤＞
金属石けん（アルミニウム石けん、バリウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等）、複合金属石けん（リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等）、ウレア化合物（ジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等）、シリカゲル、ベントナイト、ウレタン化合物、ウレア−ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメートが挙げられる。

＜添加剤＞
防錆剤として、スルホン酸塩、ナフテン酸塩等の有機酸の金属塩（特に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩）が好適に使用できる。具体的には、バリウムスルホネート、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネート、ナフテン酸亜鉛等である。

本発明によれば、グリース潤滑された小径転がり軸受の音響特性および潤滑性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態の転がり軸受を示す断面図である。この転がり軸受は、呼び番号６０８の深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ、玉の直径３．９７ｍｍ、玉の数７個）は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の玉（転動体）３と、複数の玉３を転動自在に保持する保持器４と、内輪１と外輪２の間を両側で覆うシールド板５と、で構成されている。

内輪１、外輪２、および玉３としては、ＳＵＪ２製で通常の熱処理を行ったものを用意した。内輪１の軌道面１ａの表面粗さはＲａ（算術平均粗さ）で０．０１０μｍであり、外輪２の軌道面２ａ表面粗さはＲａで０．０１０μｍであり、玉３の表面（転動面）の表面粗さはＲａで０．００３μｍであった。また、保持器４としては合成樹脂製の冠形保持器を用意した。グリースとしては、下記の表１に示すＡ〜Ｋの１０種類のグリースを調製した。

鉱油としては、市販のパラフィン系鉱油を使用した。
エステル油としては、花王（株）製の「カオールーブ」シリーズ（ポリオールエステル）を使用した。
リチウム（Ｌｉ）石けんとしては、市販の１２−ヒドロキシリチウムステアレートを使用した。
ウレア化合物としては、シクロヘキシルアミンと４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートとの反応により得られるジウレア化合物を使用した。
シリカ粒子としては、扶桑化学工業（株）製「ＰＬ１−ＩＰＡ」（表面が疎水化されたシリカ粒子で、一次粒子の平均粒径が１３ｎｍ）を使用した。

また、表１の「添加剤の含有率」は、酸化防止剤、防錆剤、および腐食防止剤の合計含有率であり、酸化防止剤としては、チバガイギー社製「イルガノックスＬ５７」を使用し、その含有率は０．９５質量％である。防錆剤としては、ＫＩＮＧ社製「ＮＡＳＵＬＢＳＮ」を使用し、その含有率は０．９５質量％である。腐食防止剤としては、チバガイギー社製「イルガメット３９」を使用し、その含有率０．１０質量％である。

そして、図１に示すように、Ａ〜Ｋの各グリース６を転がり軸受に「保持器のせ封入」することでNo. １〜１０の転がり軸受を完成させ、下記の条件でフレッチング試験を行った。
試験機：外部加振方式のフレッチング試験機
グリース封入量：軸受空間の１４体積％
揺動角度：小振幅時１°、大振幅時２°
周波数：小振幅時１５０Ｈｚ、大振幅時７５Ｈｚ
アキシャル荷重：２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）
試験時間：３０分

試験後に内輪１の軌道面１ａ、外輪２の軌道面２ａ、および玉３の表面を顕微鏡で観察し、損傷部の大きさとして、損傷部を長楕円と見做した短径（幅方向の最大値）を測定した。各測定値をNo. １の測定値で除算した相対値を下記の表２に示す。
また、No. １〜１０の転がり軸受について下記の条件で回転試験を行い、トルクを常時測定して、トルクが急上昇した（初期の３倍となった）時点までの回転時間を「焼き付き寿命」として調べた。
グリース封入量：軸受空間の１４体積％
アキシャル荷重：２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）
ラジアル荷重：２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）
雰囲気温度：６０℃
回転速度：１８００ｒｐｍ

このようにして得られた各サンプルの「焼き付き寿命」がNo. １の「焼き付き寿命」の０．８倍以上である場合を良好として表２に「○」と表記し、０．７倍以上０．８倍未満である場合をやや不良として表２に「△」と表記し、０．７倍未満である場合を不良として表２に「×」と表記した。

この結果から分かるように、本発明の実施例に相当するNo. １〜４の転がり軸受は、本発明の比較例に相当するNo. ５〜１０の転がり軸受と比較して、小振幅時でも大振幅時でも損傷部が小さく、焼き付き寿命も長くなっている。すなわち、本発明の構成とすることで、小径転がり軸受の音響特性（耐フレッチング性）および潤滑性能が向上する。

実施形態の転がり軸受を示す断面図である。

符号の説明

１内輪
１ａ内輪の軌道面
２外輪
２ａ軌道面
３玉（転動体）
４保持器
５シールド
６グリース

Claims

内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器と、を備え、グリースが封入されている転がり軸受において、
前記外輪の軌道面、内輪の軌道面、および転動体の転動面の表面粗さは、算術平均粗さで０．０１５μｍ以下であり、
前記グリースは、表面が疎水化されていて、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であるシリカ粒子を、０．０１質量％以上１０．００質量％以下の割合で含有し、混和ちょう度が２８０以上３５０以下であり、基油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下であることを特徴とする転がり軸受。
前記グリースのシリカ粒子の含有率が３．００質量％以上５．００質量％以下である請求項１記載の転がり軸受。