JP2007303640A

JP2007303640A - ころ軸受

Info

Publication number: JP2007303640A
Application number: JP2006135251A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nakatani; 真也中谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】今後も使用条件がより過酷になることが想定される中、ころ軸受の寿命低下を抑制する。
【解決手段】内輪と外輪との間に保持器を介して複数のころを転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組み合わせ、合計でグリース全量の１〜１０質量％含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とするころ軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、すべり摩擦が主体となる鍔部の潤滑が問題となる円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等に代表されるころ軸受に関する。

円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受等に代表されるころ軸受では、内、外輪の転走面と転動体である「ころ」との間に転がり摩擦が、鍔部と「ころ」との間にすべり摩擦が発生する。転がり摩擦に比べるとすべり摩擦は大きいので、ころ軸受では鍔部の焼付きが原因となって軸受が破損に至る場合が多い。転がり軸受をグリース潤滑で使用する際に、玉軸受ところ軸受とで使い分けることは少ないが、鍔部の潤滑が特に問題となる場合には、従来しばしば極圧グリースが使用されている。

極圧グリースに添加される極圧剤として、モリブデンジチオカーバメイト多く使用されている。このモリブデンジチオカーバメイトは、極圧性能や融点、溶媒に対する溶解度等の性質がその化学構造により変化することが知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特公昭４５−２４５６２号公報（特許請求の範囲）特公昭５１−９６４号公報（特許請求の範囲）特公昭５３−３１６４６号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、ころ軸受の使用条件がより高速、より高温、より高加重になってきており、破損等による寿命の低下が懸念されている。そこで本発明は、今後も使用条件がより過酷になることが想定される中、ころ軸受の寿命低下を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は下記のころ軸受を提供する。
（１）内輪と外輪との間に保持器を介して複数のころを転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組み合わせ、合計でグリース全量の１〜１０質量％含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とするころ軸受。
（２）リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイトであることを特徴とする上記（１）記載のころ軸受。
（３）グリース組成物の増ちょう剤がリチウムコンプレックス石鹸であることを特徴とする上記（１）または（２）記載のころ軸受。

本発明のころ軸受は、特定の極圧剤を含有するグリース組成物を封入したことにより、これまでよりも潤滑性能をより長期にわたり維持でき、耐久性に優れたものとなる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明においてころ軸受の構造には制限がなく、例えば図１に示すころ軸受を例示することができる。図示されるころ軸受は、内輪１と外輪２との間にころ３が保持器４を介して配置されている。ころ３は、内輪１の転走面１ａと外輪２の転走面２ａとの間で転がり摩擦を受け、内輪１の鍔部１ｂとの間ですべり摩擦を受ける。これらの摩擦を低減するために、下記に示すグリース組成物を封入する。

グリース組成物の基油は、制限されるものでないが、鉱油系潤滑油及び合成潤滑油を好適に使用することができる。鉱油系潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱油及びこれらの混合油を使用することができる。合成潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油及びフッ素油を使用することができる。具体的には、合成炭化水素油としてはポリα−オレフィン等を、エーテル油としては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等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型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、芳香族エステル油等を、フッ素油としてはパーフルオロエーテル油、フルオロシリコーン油、クロロトリフルオロエチレン油、フルオロフォスファゼン油等を、それぞれ挙げることができる。また、これらの潤滑油は、それぞれ単独でも、複数種を適宜組み合わせて使用してもよい。中でも、高温、高速での潤滑性能及び寿命を考慮すると、合成潤滑油を含むことが好ましく、特にエステル油、エーテル油を含有することが好ましい。また、コスト面からは、鉱油系潤滑油を含有することが好ましい。

また、基油は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、低トルク性及び耐久性を考慮すると４０〜８０ｍｍ^２／ｓがより好ましい。

増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、上記基油をゲル構造中に保持する能力があれば制限はないが、潤滑性能及び耐熱性を考慮すると、リチウムコンプレックス石鹸が好ましい。リチウムコンプレックス石鹸として、例えば、炭素数１２〜２４の脂肪酸と炭素数２〜１２の脂肪酸ジカルボン酸のリチウム塩とからなるリチウムコンプレックス石鹸を例示でき、これらは２種以上混合して使用してもよい。

また、増ちょう剤の含有量は、グリース全量の５〜３５質量％が好ましい。増ちょう剤含有量が５質量％未満ではグリースが液状化しやすく、３５質量％を超えるとグリースが固形化しやすくなり、何れも好ましくない。

尚、上述したように、増ちょう剤としてはリチウムコンプレックス石鹸が好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、他の増ちょう剤を混合してもよい。

本発明では、グリース組成物にリン−硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組み合わせ、合計でグリース全量の１〜１０質量％、好ましくは５〜１０質量％添加する。これら極圧剤の合計添加量が１質量％未満では、十分な極圧作用を付与できず、１０質量％を超えて添加しても効果が飽和し、更に熱安定性が低下するようになる。

また、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の個々の添加量は、グリース組成物全量の０．１質量％以上とし、１〜５質量％が好ましく、１〜４質量％がより好ましい。リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の何れか一方の添加量が０．１質量％未満の場合、両極圧剤を組み合わせる相乗効果が得られない。

リン系極圧剤としては、下記一般式（１）で表されるリン酸エステルを挙げることができる。

一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３は炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基または炭素数６〜３０のアリール基を表し、それぞれ異なっていてもよく、全て同じであってもよい。一般的（１）で表されるリン酸エステルの具体例として、トリブチルホフフェート、エチルジブチルホスフェート、トリヘキシルフォスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリクレジルホスフェート等を挙げることができる。中でも、トリクレジルホスフェートが好ましい。

また、リン系極圧剤として、下記の一般式（２）または一般式（３）で表される酸性リン酸エステルも使用できる。

一般式（２）及び一般式（３）において、Ｒ４及びＲ５は炭素数１〜３０のアルキル基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ペンタデシル基、各種オクタデシル基、各種ナデシル基、各種エイコシル基、各種ヘンエイコシル基、各種ドコシル基、各種トリコシル基、各種テトラコシル基、各種ペンタコシル基、各種ヘキサコシル基、各種ペンタコシル基、各種オクタコシル基、各種ノナコシル基、各種トリアコンチル基が挙げられる（各種とは、分岐状または直鎖状を示す）。また、Ｒ４及びＲ５は同一でも異なっていてもよい。中でも、メチル基が好ましい。

また、酸性リン酸エステルは、アミン塩でもよい。アミン塩を形成するアミン類としては、下記一般式（４）で表されるものが好ましい。
Ｒ６_ｎＮＨ_３−ｎ・・・（４）

一般式（４）において、Ｒ６は炭素数１〜３０の分岐状または直鎖状のアルキル基（具体例は上記の通り）を表し、ｎは１、２または３である。また、Ｒ６が複数、即ちジ置換（第２級）アミンやトリ置換（第３級）アミンの場合、複数のＲ８は同一でも異なっていてもよい。これらの中では、ドデシル基置換第１級アミンが好ましい。

リン−硫黄系添加剤としては、リン原子及び硫黄原子を含む化合物であり、チオフォスフェートやチオフォスファイトのように分子中にリン原子と硫黄原子の両方を有する化合物の他に、分子中にリン原子を有する化合物（リン系添加剤）と、分子中に硫黄原子を有する化合物（硫黄系添加剤）とを混合したものを含む。

チオフォスフェート類としては、チオリン酸エステルの基本構造を有するもので、例えばトリフェニルフォオロチオネート（ＴＰＰＴ）等が挙げられる。また、チオフォスファイト類としては、一般式「（ＲＳ）_３Ｐ；Ｒはアルキル基」で表される有機トリチオフォスファイトが挙げられ、例えばトリブチルトリチオフォスファイトやトリ（２−エチルヘキシル）チオフォスファイト等が挙げられる。

また、グリースには、必要に応じて、その他の各種添加剤を添加してもよい。例えば、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系、２，６−ジ−tert−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤；アルカリ金属及びアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩、アルキルコハク酸エステルやアルケニルコハク酸エステル等のコハク酸誘導体、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等の防錆剤；脂肪酸、動植物油等の油性向上剤；ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤、等を添加することができる。これら添加剤は、２種以上を混合して添加してもよい。また、これら添加剤の添加量は、本発明の効果を損なわない限り、制限はない。

グリースは上記の各成分を含有するが、その製造方法には制限がなく、従来のグリースと同様にして調製することができるが、一般的には基油中で増りょう剤を反応させて得られるベースグリースに、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤、更にはその他の添加剤を添加した後、ロールミル等により十分に混練して均一に混合する。また、混練時に加熱してもよい。

また、グリース組成物の混和ちょう度は、２５０〜３２０が好ましく、２６５〜２９０がより好ましい。

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、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜４）
表１及び表２に示す如く、基油、増ちょう剤並びに極圧剤を配合してロールミルを通すことで試験グリースを得た。尚、何れの試験グリースにも、グリース全量に対し２質量％のアミン系酸化防止剤、１質量％のカルシウムスルフォネート系防錆剤、０．０５質量％のベンゾトリアゾール系金属不活性化剤を添加した。そして、各試験グリースに関して、下記に示す高温高速高荷重耐久試験を行った。

・高温高速高荷重耐久試験
円すいころ軸受（呼び番号：３０２０５）に各試験グリースを封入し、内輪回転速度８０００ｒｐｍ、軸受外輪温度１５０℃、ラジアル荷重１００ｋｇｆ、アキシアル荷重１００ｋｇｆの条件で連続回転させた。そして、軸受外輪温度が１５５℃あるいは軸受トルクが増大し、モータ渦電流になった時を焼付き寿命と判断し、それまでの時間を測定した。試験結果を表１、表２に併記した。

表１及び表２から、本発明に従い、リン−硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組み合わせ、合計でグリース全量の１〜１０質量％含有するグリース組成物を封入することで、高温、高速、高加重下での耐久性が向上することがわかる。

ころ軸受の一例を示す一部切欠斜視図である。

１内輪
２外輪
３ころ
４保持器

Claims

内輪と外輪との間に保持器を介して複数のころを転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組み合わせ、合計でグリース全量の１〜１０質量％含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とするころ軸受。
リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイトであることを特徴とする請求項１記載のころ軸受。
グリース組成物の増ちょう剤がリチウムコンプレックス石鹸であることを特徴とする請求項１または２記載のころ軸受。