JP2011112185A - Rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary machinery - Google Patents

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JP2011112185A JP2009270639A JP2009270639A JP2011112185A JP 2011112185 A JP2011112185 A JP 2011112185A JP 2009270639 A JP2009270639 A JP 2009270639A JP 2009270639 A JP2009270639 A JP 2009270639A JP 2011112185 A JP2011112185 A JP 2011112185A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing for an automobile electrical equipment and auxiliary machinery, effectively preventing separation on a rolling contact surface caused by hydrogen brittleness and used for a long period of time, under the conditions of use of the rolling bearing used for the automobile electrical equipment and auxiliary machinery. <P>SOLUTION: This rolling bearing 1 for the automobile electrical equipment and auxiliary machinery rotatably supports a rotating shaft rotatively driven by the output of an engine in a stationary member. The rolling bearing 1 for the automobile electrical equipment and auxiliary machinery includes an inner ring 2, an outer ring 3, a plurality of rolling elements 4 interposed between the inner and outer rings, and a retainer 5 retaining the rolling elements 4, as metallic bearing members. At least one selected from the metallic bearing members is a member with the sliding surface or rolling contact surface of the member coated with a plant-derived polyhydric alcohol compound. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、ファンカップリング装置、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等に用いる転がり軸受に関する。   The present invention relates to a rolling bearing used for an automotive electrical component such as an alternator, an electromagnetic clutch for a car air conditioner, a fan coupling device, an intermediate pulley, and an electric fan motor, and an auxiliary machine.

近年、自動車の小型化、軽量化および静粛性向上の要求に伴ない、その電装部品や補機部品の小型化、軽量化およびエンジンルーム内の密閉化が図られているが、その一方、装置の性能自体には高出力、高効率化の要求が増大し、エンジンルーム内の電装・補機においては、小型化に伴なって生じる出力の低下を高速回転させることで補う手法が採られている。以下に、自動車電装・補機用転がり軸受の例として、ファンカップリング装置用転がり軸受、自動車用オルタネータ用転がり軸受およびアイドラプーリ用転がり軸受について概要を説明する。   In recent years, along with demands for miniaturization, weight reduction and quietness improvement of automobiles, miniaturization, weight reduction and sealing of engine compartments have been attempted for the electrical parts and auxiliary parts. The demand for high output and high efficiency is increasing in the performance of the engine itself, and in the electrical equipment and auxiliary equipment in the engine room, a method of compensating for the decrease in output caused by downsizing by rotating at high speed is adopted. Yes. Hereinafter, outlines of a rolling bearing for a fan coupling device, a rolling bearing for an alternator for an automobile, and a rolling bearing for an idler pulley will be described as examples of the rolling bearing for an electric vehicle / auxiliary machine.

自動車用ファンカップリング装置は、内部に粘性流体を封入し、外周面に送風用のファンが取り付けられたハウジングを、軸受を介してエンジンに直結するロータに連結され、雰囲気温度に感応して増減する粘性流体の剪断抵抗を利用して、エンジンからの駆動トルク伝達量およびファンの回転数を制御することにより、エンジン温度に対応した最適な送風を行なう装置である。このためファンカップリング装置用転がり軸受は、エンジン温度の変動に伴い回転数が 1000 rpm から 10000 rpm まで変動する回転ムラの他に、夏場の高速運転時には 180℃以上の高温下で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転という極めて過酷な環境に耐えられる耐熱性、グリースシール性、耐久性が要求される。   A fan coupling device for automobiles has a housing in which viscous fluid is sealed inside and a fan for blowing air on the outer peripheral surface is connected to a rotor directly connected to the engine via a bearing, and increases or decreases in response to the ambient temperature. It is a device that performs optimum ventilation corresponding to the engine temperature by controlling the amount of drive torque transmitted from the engine and the rotational speed of the fan using the shearing resistance of the viscous fluid. For this reason, the rolling bearings for fan coupling devices have a rotational speed of 10000 rpm at a high temperature of 180 ° C or higher during high-speed operation in summer, in addition to uneven rotation that varies from 1000 rpm to 10000 rpm as the engine temperature fluctuates. Heat resistance, grease sealability, and durability that can withstand extremely harsh environments such as high-speed rotation at rpm or higher are required.

自動車用オルタネータは、エンジンの回転をベルトで受けて発電し、車両の電気負荷に電力を供給するとともに、バッテリーを充電する機能を有する。このためオルタネータ用転がり軸受は、180℃以上の高温下で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転という極めて過酷な環境に耐えられる耐熱性、グリースシール性、耐久性が要求される。   The alternator for automobiles has a function of generating power by receiving rotation of an engine with a belt, supplying electric power to an electric load of the vehicle, and charging a battery. For this reason, rolling bearings for alternators are required to have heat resistance, grease sealability, and durability that can withstand extremely harsh environments such as high-speed rotations of 10,000 rpm or higher at high temperatures of 180 ° C or higher.

自動車用アイドラプーリは、エンジンの回転を自動車の補機に伝える駆動ベルトのベルトテンショナーとして使用されるものであり、軸間距離が固定されているような場合のベルトにテンショナーとして張力を与えるためのプーリとしての機能と、ベルトの走行方向を変えるため、または障害物を避けるために用いてエンジン室内容積の減少を図るアイドラとしての機能とを合わせもつものである。このためアイドラプーリ用転がり軸受は、180℃以上の高温下で、回転数 10000 rpm 以上の高速回転という極めて過酷な環境に耐えられる耐熱性、グリースシール性、耐久性が要求される。   The idler pulley for automobiles is used as a belt tensioner for a drive belt that transmits engine rotation to the auxiliary equipment of the automobile, and is used to apply tension as a tensioner to the belt when the center distance is fixed. It functions in combination with a pulley function and an idler function that reduces the engine compartment volume by changing the running direction of the belt or avoiding obstacles. For this reason, idler pulley rolling bearings are required to have heat resistance, grease sealability, and durability that can withstand extremely harsh environments such as high-speed rotation of 10,000 rpm or higher at a high temperature of 180 ° C or higher.

これらの転がり軸受の潤滑には主としてグリースが用いられている。ところが、急加減速や、高温、高速回転等の使用条件が過酷になることで、転がり軸受の転走面に白色組織変化を伴った特異的な剥離が早期に生じ、問題になっている。この特異的な剥離は、通常の金属疲労により生じる転走面内部からの剥離と異なり、転走面表面の比較的浅いところから生じる破壊現象で、グリースの分解等によって発生する水素が原因の水素脆性と考えられている。   Grease is mainly used for lubrication of these rolling bearings. However, due to severe conditions of use such as rapid acceleration / deceleration, high temperature, and high speed rotation, specific peeling accompanied with a change in white structure occurs at an early stage on the rolling surface of the rolling bearing. This specific exfoliation is a destructive phenomenon that occurs from a relatively shallow part of the surface of the rolling surface, unlike the internal peeling caused by normal metal fatigue. It is considered brittle.

このような早期に発生する白色組織変化を伴った特異な剥離現象を防ぐ方法として、例えばグリースに不動態化剤を添加する方法(特許文献1参照)や、ビスマスジチオカーバメートを添加する方法(特許文献2参照)が知られている。   As a method for preventing such a peculiar exfoliation phenomenon accompanied with a white tissue change that occurs at an early stage, for example, a method of adding a passivating agent to grease (see Patent Document 1), a method of adding bismuth dithiocarbamate (Patent) Document 2) is known.

特開平3−210394号公報JP-A-3-210394 特開2005−42102号公報JP-A-2005-42102

しかしながら、近年の自動車電装・補機に用いられる転がり軸受の使用条件の過酷化に伴い、特許文献1の不動態化剤や特許文献2のビスマスジチオカーバメートを添加する方法では剥離現象を防ぐ対策として不十分になってきている。   However, as the usage conditions of rolling bearings used in automotive electrical equipment and accessories in recent years have become severe, the method of adding the passivating agent of Patent Document 1 and bismuth dithiocarbamate of Patent Document 2 is a measure to prevent the peeling phenomenon. It is becoming insufficient.

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、自動車電装・補機に用いられる転がり軸受の使用条件下において、水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止でき、長時間使用可能な自動車電装・補機用転がり軸受の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and can effectively prevent separation on the rolling surface due to hydrogen embrittlement under the use conditions of the rolling bearing used in automobile electrical equipment and auxiliary equipment, The purpose is to provide rolling bearings for automobile electrical equipment and auxiliary equipment that can be used for a long time.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受は、エンジン出力で回転駆動される回転軸を静止部材に回転自在に支持する自動車電装・補機用転がり軸受であって、該自動車電装・補機用転がり軸受は、金属製軸受部材として、内輪と、外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備えてなり、上記金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つが、該部材の摺動面または転動面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする。特に被膜処理を施された部材が、上記内輪、外輪から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする。   A rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to the present invention is a rolling bearing for automotive electrical equipment / auxiliary machinery that rotatably supports a rotating shaft that is driven to rotate by engine output on a stationary member, and the rolling bearing for the automotive electrical equipment / auxiliary machinery is provided. The rolling bearing includes, as a metal bearing member, an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, and a cage that holds the rolling element. At least one selected is a member in which the sliding surface or rolling surface of the member is coated with a plant-derived polyhydric alcohol compound. In particular, the film-treated member is at least one selected from the inner ring and the outer ring.

上記被膜処理を施された部材は、該部材の摺動面または転動面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする。また、上記被膜処理は、水および/または有機溶媒に上記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す金属製軸受部材を浸漬する処理であることを特徴とする。   The member subjected to the coating treatment has an iron oxide coating on the sliding surface or rolling surface of the member. The coating treatment is a treatment of immersing a metal bearing member to be coated in a treatment liquid in which the plant-derived polyhydric alcohol compound is dispersed or dissolved in water and / or an organic solvent. And

上記植物由来の多価アルコール化合物は、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物は、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする。   The plant-derived polyhydric alcohol compound is curcumin or a derivative thereof. The plant-derived polyhydric alcohol compound is quercetin or a derivative thereof.

上記植物由来の多価アルコール化合物は、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物は、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする。上記植物由来の多価アルコール化合物は、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする。   The plant-derived polyhydric alcohol compound is chlorogenic acid or a derivative thereof. The plant-derived polyhydric alcohol compound is caffeic acid or a derivative thereof. The plant-derived polyhydric alcohol compound is quinic acid or a derivative thereof.

上記植物由来の多価アルコール化合物は、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物は、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする。   The plant-derived polyhydric alcohol compound is gallic acid or a derivative thereof. The plant-derived polyhydric alcohol compound is ellagic acid or a derivative thereof.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受は、該軸受を構成する金属製軸受部材のから選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されているので、転走面で生じる白色組織変化を伴った特異的な剥離を効果的に防止でき、軸受寿命に優れる。このため、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、ファンカップリング装置、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の転がり軸受として好適に使用できる。   The rolling bearing for automotive electrical equipment / auxiliary machine according to the present invention is made of a plant-derived polyhydric alcohol compound on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from metal bearing members constituting the bearing. Since the coating treatment is performed, specific peeling accompanied with white structure change occurring on the rolling surface can be effectively prevented, and the bearing life is excellent. For this reason, it can be suitably used as a rolling bearing for automotive electrical parts such as alternators, car air conditioner electromagnetic clutches, fan coupling devices, intermediate pulleys, and electric fan motors, and auxiliary machines.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受の一実施例を示す深溝玉軸受の断面図である。It is sectional drawing of the deep groove ball bearing which shows one Example of the rolling bearing for motor vehicle electrical equipment and auxiliary machines of this invention. 本発明の自動車電装・補機用転がり軸受を用いたファンカップリング装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fan coupling apparatus using the rolling bearing for motor vehicle electrical equipment and auxiliary machines of this invention. 本発明の自動車電装・補機用転がり軸受を用いたオルタネータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the alternator using the rolling bearing for motor vehicle electrical equipment and auxiliary machines of this invention. 本発明の自動車電装・補機用転がり軸受を用いたアイドラプーリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the idler pulley using the rolling bearing for motor vehicle electrical equipment and auxiliary machines of this invention.

自動車電装・補機用転がり軸受について、植物由来の多価アルコール化合物にて軸受部材表面を処理したものを用いて、急加減速試験を行なったところ軸受寿命を延長できることがわかった。これは、上記植物由来の多価アルコール化合物の作用により、金属製(軸受鋼)の軸受部材表面に酸化鉄被膜が形成されて、グリース組成物の分解による水素の発生が抑制され、軸受転走面における水素脆性に起因する特異な剥離を防止できるためと考えられる。本発明はこの知見に基づくものである。   A rolling acceleration bearing for automotive electrical equipment / auxiliary machinery whose bearing member surface was treated with a plant-derived polyhydric alcohol compound was subjected to a rapid acceleration / deceleration test, and it was found that the bearing life could be extended. This is because an iron oxide film is formed on the surface of a metal (bearing steel) bearing member due to the action of the polyhydric alcohol compound derived from the plant, and generation of hydrogen due to decomposition of the grease composition is suppressed. This is thought to be due to the prevention of peculiar delamination caused by hydrogen embrittlement on the surface. The present invention is based on this finding.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受を図面に基づいて説明する。図1は本発明の自動車電装・補機用転がり軸受の一実施例である深溝玉軸受の断面図である。図1に示すように転がり軸受1は、外周面に転走面2aを有する内輪2と、内周面に転走面3aを有する外輪3と、上記両転走面2a、3a間に介在する複数の転動体4と、この転動体4を保持する保持器5とからなる。外輪3等に固定されるシール部材6が、内輪2および外輪3の軸方向両端開口部8a、8bにそれぞれ設けられ、転動体4の周囲に封入されたグリース7をシールしている。内輪2、外輪3、転動体4、または保持器5が金属製軸受部材であり、該金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a deep groove ball bearing which is an embodiment of a rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment according to the present invention. As shown in FIG. 1, a rolling bearing 1 is interposed between an inner ring 2 having a rolling surface 2a on an outer peripheral surface, an outer ring 3 having a rolling surface 3a on an inner peripheral surface, and the both rolling surfaces 2a, 3a. It comprises a plurality of rolling elements 4 and a cage 5 that holds the rolling elements 4. Seal members 6 fixed to the outer ring 3 and the like are provided in the axial end openings 8 a and 8 b of the inner ring 2 and the outer ring 3, respectively, and seal the grease 7 sealed around the rolling elements 4. The inner ring 2, the outer ring 3, the rolling element 4, or the cage 5 is a metal bearing member, and is derived from a plant described later on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from the metal bearing member. A coating treatment is performed with a polyhydric alcohol compound.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受の他の実施例を図2(a)および図2(b)に示す。図2(a)および図2(b)はファンカップリング装置の構造の断面図である。ファンカップリング装置は、冷却用ファン9を支持するケース10内にシリコーンオイル等の粘性流体が充填されたオイル室11とドライブディスク18が組込まれた撹拌室12とを設け、両室11、12間に設けられた仕切板13にポート14を形成し、そのポート14を開閉するスプリング15の端部を上記仕切板13に固定している。また、ケース10の前面にバイメタル16を取付け、そのバイメタル16にスプリング15のピストン17を設けている。バイメタル16はラジエータを通過した空気の温度が設定温度、例えば 60℃以下の場合、扁平の状態となり、ピストン17はスプリング15を押圧し、スプリング15はポート14を閉じる。また、上記空気の温度が設定温度をこえると、バイメタル16は図2(b)に示すように、外方向にわん曲し、ピストン17はスプリング15の押圧を解除し、スプリング15は弾性変形してポート14を開放する。   Another embodiment of a rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to the present invention is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). 2A and 2B are cross-sectional views of the structure of the fan coupling device. The fan coupling device includes an oil chamber 11 in which a viscous fluid such as silicone oil is filled in a case 10 that supports a cooling fan 9 and a stirring chamber 12 in which a drive disk 18 is incorporated. A port 14 is formed in the partition plate 13 provided therebetween, and an end of a spring 15 that opens and closes the port 14 is fixed to the partition plate 13. A bimetal 16 is attached to the front surface of the case 10, and a piston 17 of a spring 15 is provided on the bimetal 16. The bimetal 16 becomes flat when the temperature of the air that has passed through the radiator is below a set temperature, for example, 60 ° C., the piston 17 presses the spring 15, and the spring 15 closes the port 14. When the air temperature exceeds the set temperature, the bimetal 16 is bent outward as shown in FIG. 2B, the piston 17 releases the pressure of the spring 15, and the spring 15 is elastically deformed. Port 14 is opened.

上記の構成からなるファンカップリング装置の運転状態において、ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル16の設定温度より低い場合、図2(a)に示すように、ポート14はスプリング15によって閉じられているため、オイル室11内の粘性流体は撹拌室12内に流れず、その撹拌室12内の粘性流体は、ドライブディスク18の回転により仕切板13に設けた流通穴19からオイル室11内に送られる。このため、撹拌室12内の粘性流体の量はわずかになり、ドライブディスク18の回転による剪断抵抗は小さくなるので、ケース10への伝達トルクは減少し、転がり軸受1に支持されている冷却用ファン9は低速回転する。ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル16の設定温度をこえると、図2(b)に示すように、バイメタル16は外方向にわん曲し、ピストン17はスプリング15の押圧を解除する。このとき、スプリング15は仕切板13から離れる方向に弾性変形するため、ポート14は開放し、オイル室11内の粘性流体はポート14から撹拌室12内に流れる。このため、ドライブディスク18の回転による粘性流体の剪断抵抗が大きくなり、ケース10への回転トルクが増大し、転がり軸受1に支持されている冷却用ファン9は高速回転する。   When the temperature of the air that has passed through the radiator is lower than the set temperature of the bimetal 16 in the operating state of the fan coupling device having the above configuration, the port 14 is closed by the spring 15 as shown in FIG. Therefore, the viscous fluid in the oil chamber 11 does not flow into the stirring chamber 12, and the viscous fluid in the stirring chamber 12 enters the oil chamber 11 from the circulation hole 19 provided in the partition plate 13 by the rotation of the drive disk 18. Sent. For this reason, the amount of the viscous fluid in the stirring chamber 12 becomes small, and the shear resistance due to the rotation of the drive disk 18 becomes small. Therefore, the transmission torque to the case 10 is reduced and the cooling bearing supported by the rolling bearing 1 is used. The fan 9 rotates at a low speed. When the temperature of the air that has passed through the radiator exceeds the set temperature of the bimetal 16, the bimetal 16 is bent outward as shown in FIG. 2B, and the piston 17 releases the pressure of the spring 15. At this time, since the spring 15 is elastically deformed in a direction away from the partition plate 13, the port 14 is opened, and the viscous fluid in the oil chamber 11 flows from the port 14 into the stirring chamber 12. For this reason, the shear resistance of the viscous fluid due to the rotation of the drive disk 18 increases, the rotational torque to the case 10 increases, and the cooling fan 9 supported by the rolling bearing 1 rotates at high speed.

以上のように、ファンカップリング装置は温度の変化に応じて冷却用ファン9の回転速度が変化するため、ウォーミングアップを早めると共に、冷却水の過冷却を防止し、エンジンを効果的に冷却することができる。冷却用ファン9はエンジン温度が低いとドライブ軸20から切り離されているに等しく、高温の場合はドライブ軸20に連結されているに等しい。このように、転がり軸受1は低温から高温まで広い温度範囲、および、温度の変動に伴い回転数が大きく変動する急加減速条件で使用される。ここで、転がり軸受1を構成する内輪、外輪、転動体、または保持器が金属製軸受部材であり、該金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。   As described above, in the fan coupling device, the rotational speed of the cooling fan 9 changes according to the temperature change, so that warming up is accelerated and overcooling of the cooling water is prevented to effectively cool the engine. Can do. The cooling fan 9 is equivalent to being disconnected from the drive shaft 20 when the engine temperature is low, and is equivalent to being connected to the drive shaft 20 when the engine temperature is high. As described above, the rolling bearing 1 is used in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, and in a rapid acceleration / deceleration condition in which the number of rotations greatly fluctuates with a change in temperature. Here, the inner ring, the outer ring, the rolling element, or the cage constituting the rolling bearing 1 is a metal bearing member, and on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from the metal bearing member, A coating treatment is performed with a plant-derived polyhydric alcohol compound described below.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受の他の実施例としてオルタネータに用いられる自動車電装・補機用転がり軸受を図3により説明する。図3はオルタネータの構造の断面図である。オルタネータは、静止部材であるハウジングを形成する一対のフレーム21a、21bに、ロータ22を装着されたロータ回転軸23が、一対の転がり軸受1、1で回転自在に支持されている。ロータ22にはロータコイル24が取り付けられ、ロータ22の外周に配置されたステータ25には、120 °の位相で3巻のステータコイル26が取り付けられている。ロータ回転軸23は、その先端に取り付けられたプーリ27にベルト(図示省略)で伝達される回転トルクで回転駆動されている。プーリ27は片持ち状態でロータ回転軸23に取り付けられており、ロータ回転軸23の高速回転に伴って振動も発生するため、特にプーリ27側を支持する転がり軸受1は、苛酷な負荷を受ける。ここで、転がり軸受1を構成する内輪、外輪、転動体、または保持器が金属製軸受部材であり、該金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。   A rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment used in an alternator as another embodiment of the rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of the structure of the alternator. In the alternator, a pair of frames 21a and 21b forming a housing which is a stationary member, a rotor rotating shaft 23 having a rotor 22 mounted thereon is rotatably supported by a pair of rolling bearings 1 and 1. A rotor coil 24 is attached to the rotor 22, and a three-turn stator coil 26 is attached to the stator 25 disposed on the outer periphery of the rotor 22 at a phase of 120 °. The rotor rotating shaft 23 is rotationally driven with a rotational torque transmitted by a belt (not shown) to a pulley 27 attached to the tip thereof. The pulley 27 is attached to the rotor rotating shaft 23 in a cantilever state, and vibration is also generated as the rotor rotating shaft 23 rotates at high speed. Therefore, the rolling bearing 1 that supports the pulley 27 side in particular receives a severe load. . Here, the inner ring, the outer ring, the rolling element, or the cage constituting the rolling bearing 1 is a metal bearing member, and on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from the metal bearing member, A coating treatment is performed with a plant-derived polyhydric alcohol compound described below.

自動車の補機駆動ベルトのベルトテンショナーとして使用されるアイドラプーリの一例を図4に示す。図4はアイドラプーリの構造の断面図である。このプーリは、鋼板プレス製のプーリ本体28と、プーリ本体28の内径に嵌合された単列の深溝玉軸受1とで構成される。プーリ本体28は、内径円筒部28aと、内径円筒部28aの一端から外径側に延びたフランジ部28bと、フランジ部28bから軸方向に延びた外径円筒部28cと、内径円筒部28aの他端から内径側に延びた鍔部28dとからなる環体である。内径円筒部28aの内径には、図1に示す深溝玉軸受1の外輪3が嵌合され、外径円筒部28cの外径にはエンジンによって駆動されるベルトと接触するプーリ周面28eが設けられている。このプーリ周面28eをベルトに接触させることにより、プーリがアイドラとしての役割を果たす。ここで、転がり軸受1を構成する内輪、外輪、転動体、または保持器が金属製軸受部材であり、該金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。   An example of an idler pulley used as a belt tensioner for an automobile accessory drive belt is shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view of the structure of the idler pulley. The pulley includes a pulley body 28 made of a steel plate press and a single row deep groove ball bearing 1 fitted to the inner diameter of the pulley body 28. The pulley main body 28 includes an inner diameter cylindrical portion 28a, a flange portion 28b extending from one end of the inner diameter cylindrical portion 28a to the outer diameter side, an outer diameter cylindrical portion 28c extending in the axial direction from the flange portion 28b, and an inner diameter cylindrical portion 28a. This is an annulus composed of a flange portion 28d extending from the other end to the inner diameter side. The outer ring 3 of the deep groove ball bearing 1 shown in FIG. 1 is fitted to the inner diameter of the inner diameter cylindrical portion 28a, and the outer peripheral diameter of the outer diameter cylindrical portion 28c is provided with a pulley peripheral surface 28e that contacts the belt driven by the engine. It has been. By bringing the pulley peripheral surface 28e into contact with the belt, the pulley functions as an idler. Here, the inner ring, the outer ring, the rolling element, or the cage constituting the rolling bearing 1 is a metal bearing member, and on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from the metal bearing member, A coating treatment is performed with a plant-derived polyhydric alcohol compound described below.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受1の構成部材の詳細を図1を参照して説明する。内輪2、外輪3、転動体4、保持器5などの軸受部材は周知の軸受用金属材料からなる。本発明においては、少なくともいずれかの金属製軸受部材が、植物由来の多価アルコール化合物による被膜処理が可能な金属材料から構成される必要がある。具体例として、軌道輪用材料としては、軸受鋼(高炭素クロム軸受鋼JIS G 4805)、肌焼鋼(JIS G4104等)、高速度鋼(AMS 6490)、ステンレス鋼(JIS G4303)、高周波焼入鋼(JIS G4051等)などが挙げられる。また、保持器材料としては、打ち抜き保持器用冷間圧延鋼板(JIS G 3141等)、もみ抜き保持器用炭素鋼(JIS G4051)、もみ抜き保持器用高力黄銅鋳物(JIS H 5102等)などが挙げられる。また、他の軸受合金を採用することもできる。   Details of the components of the rolling bearing 1 for automobile electrical equipment and auxiliary equipment of the present invention will be described with reference to FIG. Bearing members such as the inner ring 2, the outer ring 3, the rolling elements 4, and the cage 5 are made of a well-known bearing metal material. In the present invention, at least one of the metal bearing members needs to be made of a metal material that can be coated with a plant-derived polyhydric alcohol compound. Specific examples of the bearing ring material include bearing steel (high carbon chromium bearing steel JIS G 4805), case-hardened steel (JIS G4104, etc.), high-speed steel (AMS 6490), stainless steel (JIS G4303), induction-hardened steel. Steel entering (JIS G4051 etc.) etc. are mentioned. Examples of cage materials include cold rolled steel plates for punching cages (JIS G 3141, etc.), carbon steel for machined cages (JIS G4051), high strength brass castings for machined cages (JIS H 5102, etc.), and the like. It is done. Other bearing alloys can also be employed.

シール部材6は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。   The seal member 6 may be made of a metal or a rubber molded body alone, or may be a composite of a rubber molded body and a metal plate, a plastic plate, a ceramic plate, or the like. From the viewpoint of durability and ease of fixing, a composite of a rubber molded body and a metal plate is preferable.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受は、軸受内部に潤滑油またはグリース7等の潤滑剤を塗布または充填した自動車電装・補機用転がり軸受である。また、軸受形式は、ラジアル玉軸受、スラスト玉軸受などの形式を特に限定するものではない。潤滑剤としては、一般に軸受に使用される潤滑剤であれば、特に種類を限定するものではない。   A rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to the present invention is a rolling bearing for automotive electrical equipment / auxiliary machinery in which a lubricant such as lubricating oil or grease 7 is applied or filled inside the bearing. Further, the bearing type is not particularly limited to a type such as a radial ball bearing or a thrust ball bearing. The lubricant is not particularly limited as long as it is a lubricant generally used for bearings.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受において、金属製軸受部材の摺動面または転動面に施される被膜処理は、植物由来の多価アルコール化合物の作用により該面に酸化鉄被膜が形成される処理であればよく、被膜処理方法は特に限定されない。被膜処理方法として、例えば、植物由来の多価アルコール化合物を水および/または有機溶媒に分散または溶解させた処理液中に、被膜形成対象となる金属製軸受部材を浸漬し、部材表面に酸化鉄被膜を形成させる方法を採用できる。この方法では、被膜形成を速めるため加温しながら行なうことが好ましい。   In the rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery of the present invention, the coating treatment applied to the sliding surface or rolling surface of the metal bearing member is performed by applying an iron oxide coating on the surface by the action of the plant-derived polyhydric alcohol compound. Any coating process may be used as long as it is formed, and the coating method is not particularly limited. As a coating treatment method, for example, a metal bearing member to be coated is immersed in a treatment liquid in which a plant-derived polyhydric alcohol compound is dispersed or dissolved in water and / or an organic solvent, and iron oxide is formed on the member surface. A method of forming a film can be employed. In this method, it is preferable to carry out heating while accelerating the film formation.

また、植物由来の多価アルコール化合物を、水や有機溶媒に分散または溶解させた処理液を、被膜形成対象となる金属製軸受部材の摺動面などに塗布することによって該面に酸化鉄被膜を形成することもできる。   Further, by applying a treatment liquid in which a plant-derived polyhydric alcohol compound is dispersed or dissolved in water or an organic solvent to a sliding surface of a metal bearing member to be coated, an iron oxide coating is applied to the surface. Can also be formed.

本発明において使用できる多価アルコール化合物は、後述する植物由来のものである。これらの化合物を用いた被膜処理を軸受部材に施すことで、水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止でき、環境負荷の低い自動車電装・補機用転がり軸受となる。   The polyhydric alcohol compound that can be used in the present invention is derived from a plant described later. By subjecting the bearing member to a coating treatment using these compounds, it is possible to effectively prevent peeling on the rolling surface due to hydrogen embrittlement, and to provide a rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment with a low environmental load.

本発明において使用できる植物由来の多価アルコール化合物としては、例えば、没食子酸、エラグ酸、クロロゲン酸、コーヒー酸、キナ酸、クルクミン、ケルセチン、ピロガロール、テアフラビン、アントシアニン、ルチン、リグナン、カテキンなどが挙げられる。また、植物由来のセサミン、イソフラボン、クマリンなどから得られる多価アルコール化合物も使用できる。以上のような多価アルコール化合物は、単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of plant-derived polyhydric alcohol compounds that can be used in the present invention include gallic acid, ellagic acid, chlorogenic acid, caffeic acid, quinic acid, curcumin, quercetin, pyrogallol, theaflavin, anthocyanin, rutin, lignan, catechin and the like. It is done. Polyhydric alcohol compounds obtained from plant-derived sesamin, isoflavones, coumarins and the like can also be used. Such polyhydric alcohol compounds may be used alone or in combination of two or more.

これらの中で、被膜処理の際に、金属製軸受部材表面に酸化鉄被膜を形成しやすいことから、没食子酸またはその誘導体、エラグ酸またはその誘導体、クロロゲン酸またはその誘導体、コーヒー酸またはその誘導体、キナ酸またはその誘導体、クルクミンまたはその誘導体、ケルセチンまたはその誘導体を用いることが好ましい。   Among these, gallic acid or its derivatives, ellagic acid or its derivatives, chlorogenic acid or its derivatives, caffeic acid or its derivatives, because it is easy to form an iron oxide film on the surface of the metal bearing member during the coating treatment. It is preferable to use quinic acid or its derivative, curcumin or its derivative, quercetin or its derivative.

本発明に用いる没食子酸は、フシノキ、茶の葉などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式(1)に示す構造を有する。また、本発明に用いるエラグ酸は、レッドラズベリーなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式(2)に示す構造を有する。

Figure 2011112185
Figure 2011112185
Gallic acid used in the present invention is a polyhydric alcohol compound contained in fusinoki, tea leaves, etc., and has a structure represented by the following formula (1). Moreover, the ellagic acid used for this invention is a polyhydric alcohol compound contained in a red raspberry etc., and has a structure shown to following formula (2).
Figure 2011112185
Figure 2011112185

本発明に用いる没食子酸の誘導体としては、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、没食子酸ブチル、没食子酸ペンチル、没食子酸ヘキシル、没食子酸ヘプチル、没食子酸オクチル等の没食子酸エステルや没食子酸ビスマス等の没食子酸塩が挙げられる。また、エラグ酸についても、同様の誘導体を用いることができる。   Derivatives of gallic acid used in the present invention include gallic acid esters such as methyl gallate, ethyl gallate, propyl gallate, butyl gallate, pentyl gallate, hexyl gallate, heptyl gallate, octyl gallate, and gallic acid. Examples thereof include gallates such as bismuth. Moreover, the same derivative can be used also about ellagic acid.

本発明に用いるクロロゲン酸は、コーヒー豆などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式(3)に示す構造を有する。

Figure 2011112185
Chlorogenic acid used in the present invention is a polyhydric alcohol compound contained in coffee beans and the like, and has a structure represented by the following formula (3).
Figure 2011112185

本発明に用いるコーヒー酸およびキナ酸は、クロロゲン酸の加水分解で得られる多価アルコール化合物であり、コーヒー酸は下記式(4)に、キナ酸は下記式(5)にそれぞれ示す構造を有する。

Figure 2011112185
Figure 2011112185
Caffeic acid and quinic acid used in the present invention are polyhydric alcohol compounds obtained by hydrolysis of chlorogenic acid. Caffeic acid has a structure represented by the following formula (4), and quinic acid has a structure represented by the following formula (5). .
Figure 2011112185
Figure 2011112185

本発明に用いるクルクミンは、ウコンなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下
記式(6)に示す構造を有する。

Figure 2011112185
Curcumin used in the present invention is a polyhydric alcohol compound contained in turmeric and the like, and has a structure represented by the following formula (6).
Figure 2011112185

本発明に用いるケルセチンは、柑橘類などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式(7)に示す構造を有する。

Figure 2011112185
Quercetin used in the present invention is a polyhydric alcohol compound contained in citrus fruits and has a structure represented by the following formula (7).
Figure 2011112185

以下に示す各実施例に用いた多価アルコール化合物は、全て東京化成社製試薬を用いた。   All the polyhydric alcohol compounds used in the following examples used reagents manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

実施例1〜実施例7
表1に示した多価アルコール化合物 0.5 g を表1に示す溶媒 99.5 g に加えて処理液を調整した。該処理液中に、6203軸受(軸受寸法:内径 17 mm、外径 40 mm、幅 12 mm 材質:SUJ2)を浸漬したまま 4 時間回転させ、転がり軸受の金属製軸受部材の表面全体に酸化鉄被膜を形成させた。この軸受に、グリース(NTN社製;E5グリース)を封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片を以下に示す急加減速試験に供し、剥離発生寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Examples 1 to 7
A treatment solution was prepared by adding 0.5 g of the polyhydric alcohol compound shown in Table 1 to 99.5 g of the solvent shown in Table 1. A 6203 bearing (bearing dimensions: inner diameter 17 mm, outer diameter 40 mm, width 12 mm, material: SUJ2) is immersed in the treatment solution and rotated for 4 hours, and the entire surface of the metal bearing member of the rolling bearing is iron oxide. A film was formed. Grease (manufactured by NTN; E5 grease) was sealed in this bearing to obtain a rolling bearing test piece. The obtained rolling bearing test piece was subjected to the rapid acceleration / deceleration test shown below, and the peeling occurrence lifetime was measured. The results are also shown in Table 1.

<急加減速試験>
自動車電装・補機の一例であるオルタネータの回転べルトを巻きかけたプーリを支持する回転軸を内輪で支持する転がり軸受として、上記転がり軸受試験片を試験機に取り付け、急加減速試験を行なった。急加減速試験条件は、回転軸先端に取り付けたプーリに対する負荷荷重を 1960 N 、回転速度は 0 rpm〜18000 rpm で運転条件を設定し、さらに、試験軸受内に 0.1 A の電流が流れる状態で試験を実施した。そして、軸受内に異常剥離が発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって試験機が停止するまでに費やした時間を剥離発生寿命時間(時間(h))として計測した。
<Rapid acceleration / deceleration test>
The rolling bearing test piece is mounted on a test machine as a rolling bearing that supports the rotating shaft that supports the pulley around the rotating belt of the alternator, which is an example of automobile electrical equipment and auxiliary equipment, and the rapid acceleration / deceleration test is performed. It was. The rapid acceleration / deceleration test conditions are as follows: the load load on the pulley attached to the tip of the rotating shaft is set to 1960 N, the operating speed is set to 0 rpm to 18000 rpm, and a current of 0.1 A flows through the test bearing. The test was conducted. Then, abnormal peeling occurred in the bearing, and the time spent until the vibration of the vibration detector exceeded the set value and the test machine stopped was measured as the peeling life time (time (h)).

比較例1
金属製軸受部材に表面処理を施さずに6203軸受(軸受寸法:内径 17 mm、外径 40 mm、幅 12 mm)に実施例1と同じグリースを封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片を上記の急加減速試験に供し、剥離発生寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 1
The same grease as in Example 1 was sealed in a 6203 bearing (bearing dimensions: inner diameter 17 mm, outer diameter 40 mm, width 12 mm) without subjecting the metal bearing member to surface treatment to obtain a rolling bearing test piece. The obtained rolling bearing test piece was subjected to the above-described rapid acceleration / deceleration test, and the peeling occurrence life time was measured. The results are also shown in Table 1.

Figure 2011112185
Figure 2011112185

表1に示すように、実施例1〜実施例7は、急加減速試験において寿命が全て 480 時間以上の優れた耐久性を示した。これは、特定の多価アルコール化合物により酸化鉄被膜が形成され、グリースの分解による水素の発生が抑制され、軸受転走面における水素脆性に起因する特異な剥離を防止できるためと考えられる。一方、比較例1では、実施例1〜実施例7と比較して寿命が短かい結果となった。   As shown in Table 1, Examples 1 to 7 exhibited excellent durability with a lifetime of 480 hours or more in the rapid acceleration / deceleration test. This is presumably because an iron oxide film is formed by a specific polyhydric alcohol compound, generation of hydrogen due to decomposition of grease is suppressed, and unique peeling due to hydrogen embrittlement on the bearing rolling surface can be prevented. On the other hand, in Comparative Example 1, the life was shorter than in Examples 1 to 7.

本発明の自動車電装・補機用転がり軸受は、金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つの部材の摺動面または転動面に植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施したので、急加減速条件下等においても長寿命である。このため、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、ファンカップリング装置、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の転がり軸受として好適に使用できる。   Since the rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery of the present invention is coated with a polyhydric alcohol compound derived from a plant on the sliding surface or rolling surface of at least one member selected from metal bearing members, Long life even under sudden acceleration / deceleration conditions. For this reason, it can be suitably used as a rolling bearing for automotive electrical parts such as alternators, car air conditioner electromagnetic clutches, fan coupling devices, intermediate pulleys, and electric fan motors, and auxiliary machines.

1 転がり軸受
2 内輪
3 外輪
4 転動体
5 保持器
6 シール部材
7 グリース
8a、8b 開口部
9 冷却用ファン
10 ケース
11 オイル室
12 撹拌室
13 仕切板
14 ポート
15 スプリング
16 バイメタル
17 ピストン
18 ドライブディスク
19 流通穴
20 ドライブ軸
21a、21b フレーム
22 ロータ
23 ロータ回転軸
24 ロータコイル
25 ステータ
26 ステータコイル
27 プーリ
28 プーリ本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing 2 Inner ring 3 Outer ring 4 Rolling body 5 Cage 6 Seal member 7 Grease 8a, 8b Opening 9 Cooling fan 10 Case 11 Oil chamber 12 Stirring chamber 13 Partition plate 14 Port 15 Spring 16 Bimetal 17 Piston 18 Drive disk 19 Flow hole 20 Drive shaft 21a, 21b Frame 22 Rotor 23 Rotor rotating shaft 24 Rotor coil 25 Stator 26 Stator coil 27 Pulley 28 Pulley body

Claims (11)

エンジン出力で回転駆動される回転軸を静止部材に回転自在に支持する自動車電装・補機用転がり軸受であって、
該自動車電装・補機用転がり軸受は、金属製軸受部材として、内輪と、外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備えてなり、
前記金属製軸受部材から選ばれた少なくとも一つが、該部材の摺動面または転動面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする自動車電装・補機用転がり軸受。
A rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment that rotatably supports a rotating shaft that is driven to rotate by engine output on a stationary member,
The automotive electrical equipment / auxiliary rolling bearing includes, as metal bearing members, an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, and a cage for holding the rolling elements. ,
At least one selected from the metal bearing members is a member in which a sliding treatment or a rolling surface of the member is coated with a plant-derived polyhydric alcohol compound.・ Rolling bearings for auxiliary machinery.
前記被膜処理を施された部材が、前記内輪、外輪から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項1記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to claim 1, wherein the member subjected to the coating treatment is at least one selected from the inner ring and the outer ring. 前記被膜処理を施された部材は、該部材の摺動面または転動面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment according to claim 1, wherein the member subjected to the coating treatment has an iron oxide coating on a sliding surface or a rolling surface of the member. 前記被膜処理は、水および/または有機溶媒に前記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す前記金属製軸受部材を浸漬する処理であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The coating treatment is a treatment of immersing the metal bearing member to be coated in a treatment liquid in which the plant-derived polyhydric alcohol compound is dispersed or dissolved in water and / or an organic solvent. The rolling bearing for automobile electrical equipment and auxiliary equipment according to claim 1, claim 2, or claim 3. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is curcumin or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is quercetin or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is chlorogenic acid or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is caffeic acid or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is quinic acid or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is gallic acid or a derivative thereof. 前記植物由来の多価アルコール化合物は、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の自動車電装・補機用転がり軸受。   The rolling bearing for automobile electrical equipment / auxiliary machinery according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-derived polyhydric alcohol compound is ellagic acid or a derivative thereof.
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