JP2010254897A - Roller bearing for automobile motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のブロワーモータ、スタータモータ、電動パワーステアリングモータ、ステアリング調整用チルトモータ、ワイパーモータ、パワーウインドウモータ等の自動車モータの回転軸を支持するための転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing for supporting a rotating shaft of an automobile motor such as an automobile blower motor, starter motor, electric power steering motor, steering adjustment tilt motor, wiper motor, and power window motor.
上記した各自動車モータ用転がり軸受では、潤滑のためにグリース組成物を封入することが一般的である。また、自動車モータ用転がり軸受では、低温時においても作動することから低温時の潤滑不良による異音の発生、また運転席に近い場所に配置されることが多いことから音響特性(特に静粛性)に対して厳しい要求がある。また、100℃を超えるような高温で使用されるものもあり、高温での耐久性も必要とされている。 In each of the above-mentioned rolling bearings for automobile motors, it is common to enclose a grease composition for lubrication. In addition, rolling bearings for automobile motors operate even at low temperatures, so they generate abnormal noise due to poor lubrication at low temperatures, and are often placed close to the driver's seat, so acoustic characteristics (especially quietness) There are strict requirements for this. In addition, some are used at high temperatures exceeding 100 ° C., and durability at high temperatures is also required.
これらの要求に対して従来は、従来は低粘度のエステル系合成油にリチウム石けんを配合したリチウム石けん系グリース(例えば特許文献1参照)や、合成炭化水素油にウレア化合物を配合したウレア系グリース(例えば特許文献2参照)が一般に使用されている。しかし、リチウム石けん系グリースは、音響特性は良好であるものの、高温耐久性に問題があり、特に100℃を超えるような高温での使用には適していない。一方、ウレア系グリースは、高温耐久性に優れるものの、リチウム石けんグリースと比較すると音響特性が劣っており、静粛性に難がある。 In response to these requirements, conventionally, a lithium soap grease (for example, see Patent Document 1) in which lithium soap is blended with a low viscosity ester synthetic oil, or a urea grease in which a urea compound is blended with a synthetic hydrocarbon oil. (For example, refer to Patent Document 2) is generally used. However, although the lithium soap-based grease has good acoustic characteristics, it has a problem in high-temperature durability and is not particularly suitable for use at a high temperature exceeding 100 ° C. On the other hand, urea-based greases are excellent in high-temperature durability, but are inferior in acoustic characteristics and difficult in quietness compared to lithium soap greases.
更に、ブロワーモータでは、これまでブラス付モータが多用されているが、ブラシの摩耗粉が軸受内に入り込むため、接触シールを用いて軸受の密封性を高めている。しかし、接触シールによる回転トルクの高まりは避けられず、低温時に作動不良を起したり、消費電力も大きくなっている。最近ではブラシ付モータからブラシレスモータに移行しつつあるが、ブラシレスモータではブラシが無いために回転軸を支えている転がり軸受の寿命がモータ自体の寿命に影響することから、転がり軸受の更なる耐久性の向上が望まれている。また、ブラシレスモータでは、ブラシとスピンドルとの擦れ音が無くなることから、一層の静音性も必要となる。 Further, in the blower motor, a motor with a brass has been used so far, but since the abrasion powder of the brush enters the bearing, the sealability of the bearing is improved by using a contact seal. However, an increase in rotational torque due to the contact seal is unavoidable, causing malfunctions at low temperatures and increasing power consumption. Recently, there is a transition from brushed motors to brushless motors, but since there are no brushes in brushless motors, the life of the rolling bearings that support the rotating shaft affects the life of the motor itself, so that the durability of rolling bearings is further increased. Improvement of the property is desired. Further, since the brushless motor eliminates the rubbing noise between the brush and the spindle, further silence is required.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、低温から高温までの広い温度範囲における音響特性に優れ、低トルクで、高温耐久性にも優れる自動車モータ用転がり軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an automotive motor rolling bearing that has excellent acoustic characteristics in a wide temperature range from low temperature to high temperature, low torque, and excellent high-temperature durability. Objective.
上記目的を達成するために本発明は、下記の自動車モータ用転がり軸受を提供する。
(1)内輪と、外輪と、前記内輪及び外輪との間に配された保持器と、前記保持器により保持された複数の転動体とを備え、かつ、前記内輪または前記外輪の幅方向の一方の端面に設けた非接触シールと、他方の端面に設けた接触シールとを用いて、エステル系合成油を含み、40℃の動粘度が35〜70mm2/sである基油と、増ちょう剤としてリチウム石けんとを含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする自動車モータ用転がり軸受。
(2)エステル系合成油が、下記(a)と(b)との混合油であることを特徴とする上記(1)記載の自動車モータ用転がり軸受。
(a)40℃の動粘度が25〜35mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
(b)40℃の動粘度が90〜110mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
(3)基油全量における(a)の割合が35〜95質量%で、(b)の割合が5〜65質量%であることを特徴とする上記(2)記載の自動車モータ用転がり軸受。
(4)自動車のブロワーモータ用であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載の自動車モータ用転がり軸受。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following rolling bearing for an automobile motor.
(1) An inner ring, an outer ring, a cage disposed between the inner ring and the outer ring, and a plurality of rolling elements held by the cage, and in the width direction of the inner ring or the outer ring Using a non-contact seal provided on one end face and a contact seal provided on the other end face, a base oil containing an ester synthetic oil and having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 35 to 70 mm 2 / s, A rolling bearing for an automobile motor, characterized in that a grease composition containing lithium soap is encapsulated as a lubricant.
(2) The rolling bearing for automobile motor according to (1), wherein the ester-based synthetic oil is a mixed oil of the following (a) and (b).
(A) ester synthetic oil composed of pentaerythritol having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 25 to 35 mm 2 / s and saturated fatty acid (b) pentaerythritol having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 90 to 110 mm 2 / s and saturated (2) The ratio of (a) to 35 to 95% by mass and (b) to 5 to 65% by mass of the ester-based synthetic oil (3) based on the total amount of base oil. Rolling bearings for automobile motors as described.
(4) The rolling bearing for automobile motor according to any one of the above (1) to (3), which is used for a blower motor of an automobile.
本発明によれば、低温から高温までの広い温度範囲において優れた音響特性及び高温耐久性を示し、かつ、低トルクの自動車モータ用転がり軸受が提供される。 According to the present invention, there is provided a rolling bearing for an automobile motor that exhibits excellent acoustic characteristics and high temperature durability in a wide temperature range from low temperature to high temperature, and has low torque.
以下、本発明に関して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の自動車モータ用転がり軸受の構造は、ブロワーモータやスタータモータ、電動パワーステアリングモータ、ステアリング調整用チルトモータ、ワイパーモータ、パワーウインドウモータ等の回転軸を支持するためにこれまで使用されている転がり軸受が全て対象となるが、シールの一方が非接触シールであり、他方が接触シールである。具体的には図1に示すように、内輪1と外輪2との間に、複数の転動体(玉)3を保持器4により保持してなり、更に外輪2の一方の端面に非接触シール5を設け、他方の端面に接触シール6を設けてある。このように、片方が非接触シール5であるため、両方とも接触シールである場合に比べて回転トルクを半減できる。また、ブラシ摩耗粉等の異物の浸入やグリース漏洩は、他方に設けた接触シール6で防止する。
The structure of a rolling bearing for an automobile motor according to the present invention has been used so far to support rotating shafts such as a blower motor, a starter motor, an electric power steering motor, a steering adjustment tilt motor, a wiper motor, and a power window motor. Although all rolling bearings are targeted, one of the seals is a non-contact seal and the other is a contact seal. Specifically, as shown in FIG. 1, a plurality of rolling elements (balls) 3 are held by a cage 4 between an
上記構成の転がり軸受には、エステル系合成油を含み、40℃の動粘度が35〜70mm2/sである基油と、増ちょう剤としてリチウム石けんとを含有するグリース組成物が封入される。 The rolling bearing having the above structure contains a grease composition containing an ester-based synthetic oil and containing a base oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 35 to 70 mm 2 / s and a lithium soap as a thickener. .
基油は、エステル系合成油単独であることが好ましいが、基油全量の50質量%であればよい。その際の他の潤滑油には制限はなく、公知の潤滑油を使用することができる。 The base oil is preferably an ester synthetic oil alone, but may be 50% by mass of the total amount of the base oil. There is no restriction | limiting in the other lubricating oil in that case, A well-known lubricating oil can be used.
また、基油は、40℃の動粘度が25〜35mm2/s、好ましくは28〜35mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油Aと、40℃の動粘度が90〜110mm2/s、好ましくは95〜108mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油Bとの混合油を用いることが好ましい。尚、飽和脂肪酸としては、炭素数6〜18の直鎖または分岐鎖の飽和脂肪酸が好ましい。また、エステル系合成油A、Bとも、それぞれの粘度範囲を満たす2種以上を混合して使用することもできる。 The base oil has an ester synthetic oil A composed of pentaerythritol having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 25 to 35 mm 2 / s, preferably 28 to 35 mm 2 / s, and a saturated fatty acid, and a kinematic viscosity at 40 ° C. 90~110mm 2 / s, preferably a pentaerythritol 95~108mm 2 / s, preferably using a mixed oil of an ester-based synthetic oil B consisting of a saturated fatty acid. In addition, as a saturated fatty acid, a C6-C18 linear or branched saturated fatty acid is preferable. In addition, two or more ester synthetic oils A and B that satisfy the respective viscosity ranges can be mixed and used.
また、基油におけるエステル系合成油Aとエステル系合成油Bとの混合比は、エステル系合成油Aが35〜95質量%で、エステル系合成油Bが5〜65質量%であることが好ましく、より好ましくはエステル系合成油Aが35〜85質量%である。 The mixing ratio of the ester synthetic oil A and the ester synthetic oil B in the base oil is 35 to 95% by mass for the ester synthetic oil A and 5 to 65% by mass for the ester synthetic oil B. Preferably, ester synthetic oil A is 35 to 85% by mass.
上記のように、基油が、ペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油を含み、更には特定粘度であることにより、低温での流動性低下や高温での焼付きを防止することができる。 As described above, the base oil contains an ester-based synthetic oil of pentaerythritol and a saturated fatty acid, and further has a specific viscosity, thereby preventing fluidity deterioration at low temperatures and seizure at high temperatures. .
増ちょう剤には、音響特性を考慮してリチウム石けんを用いる。中でも、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好ましい。 As the thickener, lithium soap is used in consideration of acoustic characteristics. Of these, lithium stearate, lithium 12-hydroxystearate and the like are preferable.
また、目的とする音響特性や高温耐久性を得るために、グリースの混和ちょう度はNLGINo.1〜No.3の範囲が好ましく、そのためにはリチウム石けんをグリース全量の5〜20質量%の割合で配合することが好ましい。 In addition, in order to obtain the desired acoustic characteristics and durability at high temperatures, the grease penetration is NLGINo. 1-No. The range of 3 is preferable, and for that purpose, lithium soap is preferably blended in a proportion of 5 to 20% by mass of the total amount of grease.
グリース組成物には、必要に応じて各種の添加剤を添加してもよい。例えば、アミン系、フェノール系、イオウ系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤;塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤;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を単独で、または適宜組み合わせて添加することができる。また、添加量は、本発明の目的を達成できれば特に制限されるものではないが、グリース全量の20質量%以下の割合とする。これよりも多くなると相対的に基油や増ちょう剤の含有量が低下するため、目的とする音響特性や高温耐久性が得られない。 Various additives may be added to the grease composition as necessary. For example, antioxidants such as amines, phenols, sulfurs, and zinc dithiophosphates; extreme pressure agents such as chlorines, sulfurs, phosphoruss, zinc dithiophosphates, and organic molybdenums; oily agents such as fatty acids and animal and vegetable oils; Rust inhibitors such as petroleum sulfonates, dinonyl naphthalene sulfonates, sorbitan esters; metal deactivators such as benzotriazole and sodium nitrite; viscosity index improvers such as polymethacrylate, polyisobutylene, polystyrene, etc. alone or as appropriate They can be added in combination. Further, the amount of addition is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, but the amount is 20% by mass or less of the total amount of grease. If the amount is larger than this, the contents of the base oil and the thickener are relatively lowered, so that the intended acoustic characteristics and high temperature durability cannot be obtained.
グリース組成物を調製するには、従来のリチウム石けん系グリースと同様にすることができるが、一般的には、基油中でリチウム石けんを合成して得られる。そのときの加熱温度や攪拌・混合時間等の製造条件は、使用する基油やリチウム石けん、添加剤の種類や配合により適宜設定される。 The grease composition can be prepared in the same manner as a conventional lithium soap grease, but is generally obtained by synthesizing lithium soap in a base oil. The production conditions such as heating temperature and stirring / mixing time at that time are appropriately set depending on the type and blending of the base oil, lithium soap and additives used.
上記のグリース組成物は、低温から高温まで広い温度範囲にわたり音響特性に優れ、また低温起動性や高温耐久性に優れるため、本発明の自動車モータ用転がり軸受もまた同様の特性を有する。 Since the above grease composition is excellent in acoustic characteristics over a wide temperature range from low temperature to high temperature and excellent in low temperature startability and high temperature durability, the rolling bearing for an automobile motor of the present invention also has similar characteristics.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら成形されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not molded by this at all.
(実施例1〜5、比較例1〜6)
表1に示す如く、基油及び増ちょう剤を含有する試験グリースを調製した。尚、基油と増ちょう剤との合計は100質量%である。また、基油成分及び増ちょう剤は以下の通りである。
・PET(A):(33mm2/s@40℃)のペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油
・PET(B):(102mm2/s@40℃)のペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油
・PAO:ポリα―オレフィン(50mm2/s@40℃)
・DOS:ジオクチルセバケート(11.6mm2/s@40℃)
・12−OHLi石けん:12−ヒドロキシステアリン酸リチウム
(Examples 1-5, Comparative Examples 1-6)
Test greases containing base oil and thickener were prepared as shown in Table 1. In addition, the sum total of a base oil and a thickener is 100 mass%. Base oil components and thickeners are as follows.
PET (A): (33 mm 2 / s @ 40 ° C.) ester-based synthetic oil of pentaerythritol and saturated fatty acid PET (B): (102 mm 2 / s @ 40 ° C.) of pentaerythritol and saturated fatty acid Ester-based synthetic oil, PAO: Poly α-olefin (50mm 2 / s @ 40 ° C)
DOS: Dioctyl sebacate (11.6 mm 2 / s @ 40 ° C)
12-OHLi soap: 12-hydroxylithium stearate
そして、各試験グリースを下記の(1)音響耐久試験、(2)焼付き耐久試験及び(3)低温トルク試験に供した。結果を表1に併記する。 Each test grease was subjected to the following (1) acoustic durability test, (2) seizure durability test, and (3) low temperature torque test. The results are also shown in Table 1.
(1)音響耐久試験
図2に使用した試験装置を示すが、この試験装置10は、複数個の試験軸受20を回転軸11に装着してハウジング12に収容し、皿ばね13で弾性的に支持してモータ14により回転軸11を所定の回転速度で回転させる構成となっている。尚、図示される試験装置10では、3本の回転軸11を備えており、それぞれの回転軸11はジョイント15を介してモータ14により駆動されるプーリ17に連結しており、同時に回転する構成となっている。また、符号16はサポートベアリングである。
(1) Acoustic endurance test The test apparatus used in FIG. 2 is shown. In this
試験軸受20として、内径8mm、外径22mm、幅7mmの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着(タイプA)、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着(タイプB)、両側に非接触シールを装着(タイプC)し、試験グリースを160mg封入した。そして、雰囲気温度120℃、内輪回転速度4000min−1、アキシャル荷重88.2Nで1000時間連続回転させた後のアンデロン値(1800〜10000Hzの振動速度)を測定した。測定は8個の試験軸受の平均値とし、比較例1との相対値を求めた。 A small-diameter deep groove ball bearing with an inner diameter of 8 mm, an outer diameter of 22 mm, and a width of 7 mm is prepared as the test bearing 20, with contact seals on both sides (Type A), one with contact seals and the other with non-contact seals (Type B) A non-contact seal was installed on both sides (type C), and 160 mg of test grease was sealed. The Anderon value (vibration speed of 1800 to 10000 Hz) after continuous rotation for 1000 hours at an atmospheric temperature of 120 ° C., an inner ring rotational speed of 4000 min −1 and an axial load of 88.2 N was measured. The measurement was made an average value of 8 test bearings, and a relative value to Comparative Example 1 was obtained.
(2)焼付き耐久試験
試験軸受として、内径8mm、外径22mm、幅7mmの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着(タイプA)、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着(タイプB)、両側に非接触シールを装着(タイプC)し、試験グリースを160mg封入した。そして、雰囲気温度140℃、内輪回転速度4000min−1、アキシャル荷重88.2Nで連続回転させ、トルクが初期トルクの2倍に達した時点を焼付き寿命と見做し、それまでの時間を測定した。測定は4個の試験軸受の平均値とした。尚、比較例2、4については2500時間で試験を終了した。
(2) Seizure endurance test As test bearings, small diameter deep groove ball bearings with an inner diameter of 8 mm, an outer diameter of 22 mm, and a width of 7 mm are prepared, and contact seals are installed on both sides (Type A). (Type B), non-contact seals on both sides (Type C), and 160 mg of test grease was sealed. And, it is continuously rotated at an atmospheric temperature of 140 ° C., an inner ring rotational speed of 4000 min −1 , and an axial load of 88.2 N. The time when the torque reaches twice the initial torque is regarded as the seizure life, and the time until that time is measured. did. The measurement was an average value of four test bearings. In Comparative Examples 2 and 4, the test was completed in 2500 hours.
(3)低温トルク試験
試験軸受として、内径8mm、外径22mm、幅7mmの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着(タイプA)、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着(タイプB)、両側に非接触シールを装着(タイプC)し、試験グリースを160mg封入した。そして、軸受温度−40℃、内輪回転速度4000min−1、アキシャル荷重76Nで回転させたときの起動トルクを測定した。測定は4個の試験軸受の平均値とし、比較例2との相対値を求めた。
(3) Low temperature torque test A small diameter deep groove ball bearing with an inner diameter of 8 mm, an outer diameter of 22 mm, and a width of 7 mm is prepared as a test bearing, and contact seals are installed on both sides (Type A). Mounting (Type B), non-contact seals were mounted on both sides (Type C), and 160 mg of test grease was sealed. And the starting torque when rotating by bearing temperature -40 degreeC, inner ring | wheel rotational speed 4000min < -1 >, and axial load 76N was measured. The measurement was an average value of the four test bearings, and a relative value to Comparative Example 2 was obtained.
表1に示すように、本発明に従う基油と、リチウム石けんとを含有する実施例の試験グリースを用いることにより、高温での音響特性に優れ、また低温トルクが低く、高温耐久性にも優れるようになる。 As shown in Table 1, by using the test grease of the example containing the base oil according to the present invention and lithium soap, the acoustic characteristics at high temperature are excellent, the low temperature torque is low, and the high temperature durability is also excellent. It becomes like this.
1 内輪
2 外輪
3 転動体(玉)
4 保持器
5 非接触シール
6 接触シール
10 試験装置
11 回転軸
12 ハウジング
13 皿バネ
14 モータ
15 ジョイント
16 サポート軸受
17 プーリ
20 試験軸受
1
4 Cage 5 Non-contact seal 6
Claims (4)
(a)40℃の動粘度が25〜35mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
(b)40℃の動粘度が90〜110mm2/sのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油 The rolling bearing for an automobile motor according to claim 1, wherein the ester-based synthetic oil is a mixed oil of the following (a) and (b).
(A) ester synthetic oil composed of pentaerythritol having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 25 to 35 mm 2 / s and saturated fatty acid (b) pentaerythritol having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 90 to 110 mm 2 / s and saturated Ester synthetic oil composed of fatty acids
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