JP2012162657A

JP2012162657A - グリース組成物及びモータ用転がり軸受

Info

Publication number: JP2012162657A
Application number: JP2011024548A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Toda; 雄次郎戸田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】モータ用転がり軸受において、静音性を高め、更には低温から高温まで回転抵抗を小さくし、更に温度上昇に伴うグリース組成物の劣化を防止して耐久性を向上させる。
【解決手段】エステル油を含む基油と、金属石けんからなる増ちょう剤とを含み、酸化防止剤としてヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加してなるグリース組成物、並びに前記グリースを封入したモータ用転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のスタータモータ、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、カーエアコンのブロアモータ等に好適なモータ用軸受に関する。また、本発明は、前記モータ用転がり軸受に好適なグリース組成物に関する。

上記に挙げたようなモータでは、自動車全体の静粛性向上のために静音性が要求されており、今後はハイブリッド車や電気自動車の普及に伴ってより一層の静音性と耐久性が求められるようになる。モータの回転軸は転がり軸受で支持されているが、これまでもモータ用転がり軸受に封入されるグリース組成物を工夫して静音化を図ることが行われている。例えば、特許文献１では、ペンタエリスリトールとジペンタエリスリトールとの混合エステル油を全量の５０％以上含み、４０℃における動粘度を９０〜１５０ｍｍ^２とした基油を含有するグリース組成物を封入したブロアモータ用転がり軸受を提案している。

特開２００８−２８６４００号公報

特許文献１に記載されているグリース組成物では、基油粘度が高いため、厚い油膜を維持することができ、高温・高荷重の条件下では非常に有効である。しかし、低温では軸受のトルク上昇や異音が発生する等の問題が懸念される。また、基油粘度が高いことから、低温から高温まで回転抵抗が大きく、消費電力が増大して燃費、電気自動車においては走行距離を低下させる。更に、基油粘度が高く、抵抗が大きいため、軸受温度が上昇してグリース組成物の熱による劣化が促進され、潤滑不良に陥りやすい。

基油粘度を小さくすれば上記のような問題が起こり難くなるが、一方で基油が蒸発しやすくなったり、酸化しやすくなる等の問題が起こるようになる。

そこで本発明は、モータ用転がり軸受において、静音性を高め、更には低温から高温まで回転抵抗を小さくし、更に温度上昇に伴うグリース組成物の劣化を防止して耐久性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は下記のグリース組成物及びモータ用転がり軸受を提供する。
（１）エステル油を含む基油と、金属石けんからなる増ちょう剤とを含み、酸化防止剤としてヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加してなることを特徴とするグリース組成物。
（２）基油の動粘度が、１０〜５０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）であることを特徴とする上記（１）記載のグリース組成物。
（３）上記（１）または（２）に記載のグリース組成物を封入したことを特徴とするモータ用転がり軸受。

本発明のグリース組成物では、基油に含まれるエステル油は極性が大きく、金属製の転動体や軌道面への吸着性が高いため油膜を形成しやすい。そのため、低トルク化のために低粘度のエステル油を用いても油膜が良好に維持される。また、酸化防止剤としてヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートを併用することで高い酸化防止効果が付与され、低粘度のエステル油を用いても酸化による劣化が抑えられる。しかも、ヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートは共に液体であるため、音響面で有利であり、静音化に大きく寄与する。

また、本発明のモータ用転がり軸受は、上記のグリース組成物を封入したため、静粛性に優れ、かつ、低トルクで耐久性に優れたものとなる。

本発明のモータ用転がり軸受の一例（玉軸受）を示す断面図である。実施例の音響耐久試験に用いた試験装置を示す模式図である。

以下、本発明に関し、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、モータ用転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。図示されるように、玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２により複数の玉１３を回動自在に保持してなり、軸受空間Ｓに充填されたグリース組成物（図示せず）をシールド１４で封止して構成されている。

本発明では、グリース組成物の基油は、エステル油を含有する。エステル油は極性が大きく、玉１３や軌道面への密着性に優れることから、基油中の割合が大きいほど好ましい。具体的には、基油の５０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上がより好ましく、基油全体がエステル油であることが特に好ましい。

エステル油の種類には制限がないが、ジエステル油、ポリオールエステル油、芳香族エステル油等を好適に使用できる。具体的には、ジエステル油として、ジオクチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジブチルアジペート、ジオクチルアゼレート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート等を挙げることができる。ポリオールエステル油として、Ｃ_４〜Ｃ_１８のアルキル鎖が誘導されたペンタエリスリトールエステル油、同ジペンタエリスリトールエステル油、同トリペンタエリスリトール油、ネオペンチル型ジオールエステル油、トリメチロールプロパンエステル油等を挙げることができる。芳香族エステル油として、ポリオールエステル油、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等を挙げることができる。また、これらは単独でも、適宜組み合わせて使用してもよい。

また、エステル油と組み合わせる潤滑油としては、鉱油や、エステル油以外の合成油等の通常グリース組成物の基油に用いられる潤滑油を使用できる。

基油粘度は低いほど低トルクとなるため好ましく、４０℃における動粘度で１０〜５０ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、２０〜４０ｍｍ^２／ｓがより好ましい。尚、基油がエステル油単独の場合は、このような動粘度のエステル油を用いればよく、基油がエステル油と他の潤滑油との混合油の場合は、基油全体としてこのような動粘度となるように混合する。このような低粘度の基油を用いると油膜が形成されにくくなる傾向があるが、エステル油を含むため、低粘度の基油を用いても油膜が良好に維持される。

グリース組成物の増ちょう剤に金属石けんを用いる。金属石けんは、音響性能に優れるため、静音性に有利となる。尚、金属石けんの量は、基油をゲル状に保持できる量であれば制限はない。

グリース組成物には、酸化防止剤としてヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加する。両者を組み合わせることにより、高い酸化防止効果が得られる。低粘度の基油では酸化しやすいことが懸念されるが、ヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加することにより、酸化を抑制することができる。また、金属石けんも耐熱性に限界があるため、ヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加することにより、耐熱性を向上させることができる。更には、ヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートは、共に液体であるため、音響面で有利であり、静音化に大きく寄与する。

他の酸化防止剤、例えばジフェニルアミン系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤は反応性が高く、高温で化学反応を起こして潤滑を阻害したり、音響性能を低下させるような物質を生成することがある。基油に含まれるエステル油は加水分解性を有するため、化学反応しやすいジフェニルアミン系酸化防止やフェノール系酸化防止剤を添加することは好ましくない。本発明では、酸化防止剤として反応性の低いヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートを用いるため、このような不具合を起こし難い。

酸化防止剤の添加量は、酸化防止効果を十分に発現し、潤滑性能に悪影響を及ぼさない限りにおいて制限はないが、グリース全量の０．１〜５．０質量％とすることが好ましく、０．５〜２．０質量％とすることがより好ましい。また、ヒンダードアミンとトリフェニルホスホロチオネートとの配合比率は、質量比でヒンダードアミン：トリフェニルホスホロチオネート＝１：４〜４：１とすることが好ましく、１：２〜２：１とすることがより好ましい。中でも、ヒンダードアミンとトリフェニルホスホロチオネートとを当量ずつ併用することが効果的である。

グリース組成物には、必要に応じて各種添加剤を添加することができ、何れも公知の極圧剤や油性剤、防錆剤、金属不活性化剤等を適量添加することができるが、反応性の低いものが好ましい。

グリース組成物の混和ちょう度は、低トルクを図るために、２００〜３００が好ましく、２２０〜２８０がより好ましい。

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制限されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜６）
表１に示すように、基油、増ちょう剤及び酸化防止剤を用いて試験グリースを調製した。そして、試験グリースを用いて下記の（１）音響耐久性試験、（２）低温トルク測定、（３）高温放置試験を行った。

（１）音響耐久試験
内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの小径深溝玉軸受に試験グリースを１６０ｍｇ封入し、両側に接触シールを装着して試験軸受とした。そして、図２に示す試験装置を用いて、試験軸受を雰囲気温度１２０℃、内輪回転速度４０００ｍｉｎ^−１、アキシアル荷重８８．２Ｎにて１０００時間回転させた後、アンデロン値（１８００〜１００００Ｈｚの振動速度）を測地した。尚、図示される試験装置は、回転軸に試験軸受を８個装着して皿バネで押圧した状態でハウジング内に収容し、回転軸をベルト駆動により回転させるように構成されている。結果を表１に併記するが、実施例１の測定値を１とする相対比で示す。

（２）低温トルク測定
内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの小径深溝玉軸受に試験グリースを１６０ｍｇ封入し、両側に接触シールを装着して試験軸受とした。そして、試験軸受を軸受温度−４０℃、内輪回転速度４０００ｍｉｎ^−１、アキシアル荷重７６Ｎにて回転させたときのトルクを測定した。結果を表１に併記するが、実施例１の測定値を１とする相対比で示す。

（３）高温放置試験
ステンレス製シャーレに試験グリースを約５ｇ平らに盛り、１４０℃の恒温槽に１０００時間放置した。そして、放置前後の重量差からグリースの蒸発減量を求めた。蒸発減量が少ないほど、高温耐久性に優れることを示している。結果を表１に併記するが、実施例１の測定値を１とする相対比で示す。

表１から、基油がエステル油を含み、増ちょう剤をリチウム石けんとし、ヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加した実施例の各試験グリースは耐熱性に優れ、更に実施例の試験グリースを封入した各試験軸受が音響特性に優れ、低トルクとなることがわかる。特に、実施例１〜３のように、基油がエステル油単独の場合に優れた結果が得られている。

これに対し、比較例１〜３のように基油をエステル油にしても、他の酸化防止剤を添加した試験グリースは耐熱性に劣り、試験軸受も音響特性が悪化している。また、比較例４〜６のようにエステル油を含まない基油を用い、他の酸化防止剤を添加した試験グリース及び試験軸受では、満足する結果が得られていない。

１玉軸受
１０内輪
１１外輪
１２保持器
１３玉
１４シールド

Claims

エステル油を含む基油と、金属石けんからなる増ちょう剤とを含み、酸化防止剤としてヒンダードアミン及びトリフェニルホスホロチオネートの両方を添加してなることを特徴とするグリース組成物。
基油の動粘度が、１０〜５０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）であることを特徴とする請求項1記載のグリース組成物。
請求項１または２に記載のグリース組成物を封入したことを特徴とするモータ用転がり軸受。