JP3519417B2 - 高温・高速・高荷重印加用の低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物 - Google Patents

高温・高速・高荷重印加用の低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】近年の機械技術の革新により、各
種機械部品に使用される軸受の使用条件は一段と厳しく
なっている。特に、オルタネータ、電磁クラッチ、アイ
ドラプーリなどの自動車電装部品に使用される軸受は、
発熱体であるエンジンの高性能化による高温化、部品の
高性能化による高速化、ベルト張力増加による高荷重化
などの使用条件の過酷化が著しい。また、これらの軸受
には、塩水や海水の侵入による錆の問題も存在する。本
発明は、このような高温・高速・高荷重用軸受に使用さ
れる潤滑グリース組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような高温・高速・高荷重用
軸受に使用されるグリースは、増ちょう剤に末端基がシ
クロヘキシル基主体のジウレア化合物を使用し、基油に
ポリαオレフィン油を使用したグリースであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用条
件が厳しくなってきたことに伴い、従来の末端基がシク
ロヘキシル基主体のジウレアグリースは、高温・高速条
件下で早期にグリースが軟化し、軸受から漏洩が多くな
り、さらにポリαオレフィン油は、その耐熱性、酸化安
定性能が限界近くにあるため、これを基油としたグリー
スでは満足な潤滑寿命が得られなくなってきた。加え
て、従来のグリースでは軸受が早期に剥離してしまうと
いう問題もあった。この改善には、特開平1-259097号公
報に示される中の末端基が芳香族基主体のジウレア化合
物を増ちょう剤とし、基油にアルキルジフェニルエーテ
ル油を使用したグリースが有効であるが、この増ちょう
剤を使用したグリースは流動性に劣り、高荷重条件下で
は潤滑部へのグリース流入不足から早期に軸受が焼付く
という問題があった。
【0004】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、高温・高速条件下で長い潤滑寿命を有するだけで
なく、高荷重条件下でも早期焼付きが無く長寿命を有
し、かつ早期軸受剥離も起こすことのないグリース組成
物を提供することにある。また、このような電装部品の
軸受用グリースには、塩水や海水の侵入も考慮した錆止
め性も要求され、これも解決しようとする課題の一つで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、オルタネー
タ、電磁クラッチまたはアイドラプーリの軸受に使用さ
れる軸受用グリース組成物であって、アルキルジフェニ
ルエーテル油を必須成分とし、かつ40℃の動粘度が90〜
160cStである潤滑基油と増ちょう剤として次の一般式
【化2】 (式中のR2は、炭素数6〜15の芳香族系炭化水素基、R1
およびR3は、炭素数6〜12の芳香族系炭化水素基または
炭素数8〜20の直鎖アルキル基を示し、R1およびR3中に
占める芳香族系炭化水素基の割合は、70〜95モル%であ
る)で表されるジウレア化合物22〜30重量%からなり、
かつNLGIちょう度グレードがNo.1〜No.3の範囲にあり、
前記潤滑基油中の前記アルキルジフェニルエーテル油の
割合が50重量%以上であり、ちょう度が 310〜250 であ
り、錆止め添加剤として有機スルフォン酸塩、亜硝酸
塩、および非イオン界面活性剤を各々0.1 〜10重量%配
合したことを特徴とする、高温・高速・高荷重印加用の
低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物およびか
かる軸受用グリース組成物を封入した軸受に係るもので
ある。
【0006】本発明のグリース組成物に用いられるアル
キルジフェニルエーテル油は、ジフェニルエーテル1モ
ルと炭素数10〜22のαオレフィン1〜3モルの付加反応
により得られ、αオレフィンの炭素数、付加モル数によ
って性状は異なるが、無色から黄色の透明液体であり、
それ自体は公知の物質である。アルキルジフェニルエー
テル油に関しては、特公昭51-44263号公報にアルキルジ
フェニルエーテル油を必須成分とするロータリーポンプ
油、特公昭52-1722 号公報に耐海水性作動油、特公昭52
-24628号公報に拡散ポンプ油、特公昭58-2251 号公報に
チェーン用潤滑油が開示されている。また、アルキルジ
フェニルエーテル油を必須成分としたグリースとして
は、特開平1-259097号公報、特開平3-28299 号公報に開
示されているものがある。ここで40℃の動粘度を90〜16
0cStとしたのは、90cSt 未満では軸受の早期剥離が顕著
となるためであり、160cStを超えるとグリースの低温で
の攪拌抵抗が大きくなり軸受の始動性が悪くなり、実用
に適さないためである。また、本発明においてはアルキ
ルジフェニルエーテル油の含有量は特に限定しないが、
高温で長寿命を有するグリースを得るために、基油に対
して50重量%以上含有することが好ましい。この場合、
併用できる基油は、例えば鉱油、エステル系合成油、合
成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテル油以外のフ
ェニルエーテル系合成油等である。
【0007】また、増ちょう剤として化2で表されるジ
ウレア化合物は、通常、ジイソシアネートとモノアミン
の反応で得られるものである。本発明では、このジウレ
ア化合物を末端基が芳香族基主体のものとすることで、
高温・高速条件下で軸受からの早期漏洩を最小限にし
た。また、本発明では、この種の増ちょう剤の欠点であ
る流動性不足からの高荷重条件下での軸受早期焼付きに
対し、末端基に直鎖脂肪族基導入を必須とすることで流
動性を付与し、解決をみた。ここで、R1およびR3中に占
める芳香族系炭化水素基の割合は、70〜95モル%とする
が、このようにする理由としては、70モル%未満では、
流動性が付与されすぎて高温条件下でのグリース漏洩が
大きくなり、潤滑寿命が短くなるためであり、また、95
モル%を超えるとグリースの流動性が失われ、高荷重条
件下で軸受の早期焼付きが発生するためである。さら
に、含有量を22〜30重量%とし、NLGIちょう度グレード
をNo.1〜No.3、即ち、ちょう度を340 〜220 の範囲とし
たのは、含有量22重量%未満やちょう度No.1未満では、
高温・高速条件下で初期漏洩が大きくなるためであり、
また含有量30重量%、ちょう度No.3を超えると低温での
グリースの攪拌抵抗が大きくなり、軸受の始動性が悪く
なるためである。この理由のため、特に好ましくは、含
有量として24〜28重量%、ちょう度として310 〜250 の
範囲である。
【0008】上記反応後にR2となるジイソシアネートと
しては、2,4 ‐トリレンジイソシアネート、2,6 ‐トリ
レンジイソシアネート、ジフェニルメタン4,4 ′‐ジイ
ソシアネート、ナフチレン‐1,5 ‐ジイソシアネート等
の芳香族イソシアネートおよび、これらの混合物であ
り、R1, R3となるモノアミンとしてはアニリン、ベンジ
ルアミン、トルイジン、クロロアニリン等の芳香族アミ
ンおよび、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミ
ン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルア
ミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキ
サデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルア
ミン、ノニルデシルアミン、エイコシルアミン等の直鎖
アミンである。
【0009】また、本発明の第2発明のグリース組成物
においては、更に油溶性の錆止め添加剤として有機スル
フォン酸塩、水溶性の錆止め添加剤として亜硝酸塩、お
よび非イオン界面活性剤を各々0.1 〜10重量%配合する
ことを特徴とする。有機スルフォン酸塩とは、一般にRS
O3-Mで示されるもので、酸側のRSO3としては、例えば、
石油スルフォン酸、ジノニルナフタレンスルフォン酸が
挙げられる。また、アルカリ側のMとしては、Ba, Ca,
Zn, Pb, Na, Li等の金属および、NH4,H2N(CH2)2NH2
のアミンが挙げられる。また、亜硝酸塩の例としては亜
硝酸ソーダが挙げられる。亜硝酸ソーダは、界面活性剤
の併用により、油への分散を良くしたもの(以下亜硝酸
ソーダ分散液とする)も市販されているが、これらも使
用可能である。また、HLBが1.5 〜9の非イオン界面活
性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセ
リン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ペン
タエリスリトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
脂肪酸エステル等のエステル化合物、ポリオキシエチレ
ンアルキルフェニルエーテル等のエーテル化合物が挙げ
られる。この錆止め処方の有効性については特開平3-20
0898号公報に開示されているが、この錆止め処方を加味
することにより、自動車電装部品に使用される軸受用グ
リースとしてより完全なグリースとなり得る。
【0010】さらに、本発明のグリース組成物には必要
に応じて酸化防止剤、極圧剤、油性剤、固体潤滑剤など
の添加剤、ベンゾトリアゾールに代表される腐食防止剤
などを添加することができる。
【0011】
【作用】本発明では、アルキルジフェニルエーテル油を
必須成分とし、かつ40℃の動粘度が90〜160cStである潤
滑基油と増ちょう剤として化2で表されるジウレア化合
物22〜30重量%からなり、かつNLGIちょう度グレードが
No.1〜No.3の範囲にあり、前記潤滑基油中の前記アルキ
ルジフェニルエーテル油の割合が50重量%以上であり、
ちょう度が 310〜250 であり、錆止め添加剤として有機
スルフォン酸塩、亜硝酸塩、および非イオン界面活性剤
を各々0.1 〜10重量%配合したことを特徴とするグリー
ス組成物とすることで、高温・高速条件下で軸受からの
初期漏洩が少なく、長寿命を有するグリースとした。加
えて、軸受の早期剥離を解決し、さらに高荷重条件下で
も早期に焼付きがなく、長期間の優れた潤滑性能を維持
できるとともに低温時の低起動トルク性および防錆性を
同時に満足できるグリースとした。
【0012】また、錆止め添加剤として有機スルフォン
酸塩、亜硝酸塩、およびHLB が1.5〜9の非イオン界面
活性剤を各々0.1 〜10重量%配合することにより、優れ
た錆止め性能を付与できた。これらの作用としては、以
下のことが理由として考えられる。
【0013】高温・高速条件下で初期漏洩を少なくする
ためには、ある程度以上の増ちょう剤量が必要となる。
グリースは、液体である基油と固体である増ちょう剤の
混合物であるため、増ちょう剤含有量が少ないと液体と
しての性質がグリースに大きく反映してグリースの軟化
・漏洩が起こりやすい。本発明による末端基が芳香族基
主体のウレア増ちょう剤は、他のウレア増ちょう剤や石
鹸系増ちょう剤にくらべ、同一の硬さのグリースにする
ときの増ちょう剤を多く必要とする。このため液体的性
質をグリースに反映させることが少なく、初期漏洩を少
なくしたものと考えられる。また、ウレア系増ちょう剤
の中でも末端芳香族基のウレアグリースは、耐熱性に優
れ、同様に耐熱性、酸化安定性に優れるアルキルジフェ
ニルエーテル油との組合せで高温・高速条件下で長寿命
を実現した。
【0014】一方、高荷重条件下で充分な潤滑寿命を得
るためには、グリースの潤滑部への流入性が大きな要因
となると考えられる。末端基が芳香族基100%のジウレ
ア化合物を増ちょう剤としたグリースでは、上記のよう
な高温・高速条件下では長寿命であるが、高荷重条件下
では早期に焼付きが発生し非常に短寿命となる。これ
は、増ちょう剤の性質上、グリースの流動性が劣り、潤
滑部への流入性に劣るためと考えられる。この種のグリ
ースでも、高温・高速条件下では温度と速度がグリース
の流動性を助け、潤滑部への流入が起こるものの、高荷
重条件下ではこれを期待できず、潤滑部のグリース欠如
が起こることが焼付きの原因と考えられる。本発明で
は、芳香族基主体の末端基を持つジウレア化合物に直鎖
脂肪族基を導入することにより、高温・高速性能を損な
わずグリースに流動性を付与し、早期焼付きを解決した
と考えられる。
【0015】また、軸受の早期剥離現象については、増
ちょう剤の種類と量および基油の粘度との関係が見られ
る。この内、増ちょう剤の種類と量については木村らに
よる「ウレアグリースで潤滑された軸受転動面の研究」
(木村,土谷,須田,遠藤:日本潤滑学会第31期春季研
究発表会予稿集(1987)325)にその理由が述べられてい
る。すなわち、ウレアグリースは金属石鹸系グリースと
異なり軸受転動面に増ちょう剤による緩衝剤的役割の付
着物を生成し、かつ鉄酸化層を形成し、摩耗を防止する
とある。本発明でもこのウレアグリースによる剥離防止
効果が認められ、それはウレア化合物の量と相関するこ
とが判明した。すなわち、増ちょう剤含有量が多いほど
剥離発生率が低くなることが示され、増ちょう剤含有量
24%以上では、剥離発生率は0となった。一方、基油で
は、動粘度が40℃で90cSt 未満のグリースでは、剥離が
顕著になる。これは、油膜厚さが薄いため軸受の玉とレ
ースの直接接触、即ち、境界潤滑条件の機会が増加する
のが原因と考えられる。本発明では、基油動粘度を40℃
で90cSt 以上としたことで、有効な油膜厚さの維持を行
い、さらに増ちょう剤にウレア化合物を使用し、かつそ
の量を十分多くしたために軸受転動面の保護を行って、
軸受の早期剥離現象を解決したものと考えられる。
【0016】また、グリースに求められる錆止め性能に
関しては、油溶性有機インヒビターである有機スルフォ
ン酸塩、水溶性無機不働態化剤である亜硝酸塩、および
非イオン界面活性剤の相乗効果により、優れた性能を示
しており、その作用機構は、特開平3-200898号公報に開
示されている。
【0017】
【実施例】以下に本発明を実施例および比較例により具
体的に説明する。なお、実施例および比較例のグリース
は表1および2に示す配合成分に基づき、以下に示す方
法で製造した。また、グリースの性能評価試験後は、次
に示す方法により実施した。 (イ)高温・高速 漏れ試験 軸受にグリースを詰め以下に示す条件で20時間軸受を回
転させる。試験前後の軸受重量の差から漏れ量を算出
し、重量%で表した。 軸受:内径17mm×外径40mm×幅12mm深溝玉軸受 (樹脂保持器、接触型ゴムシール) グリース充填量:1.0 g 回転数:15000rpm 温度:180 ℃ 荷重:Fr 10kgf, Fa 20kgf (ロ)高温・高速 耐久試験 (イ)と同一条件で、軸受を最長1000時間まで回転さ
せ、軸受潤滑寿命時間をもとめた。 (ハ)高荷重 耐久、剥離試験 軸受にグリースを詰め以下に示す条件でn=5で最長10
00時間まで回転させる。なお、途中異常で停止したもの
は、焼付き寿命か剥離寿命かの調査を行った。 軸受:内径17mm×外径40mm×幅12mm深溝玉軸受 (樹脂保持器、接触型ゴムシール) グリース充填量:2.3 g 回転数:18000rpm 温度:110 ℃ 荷重:Fr 200kgf (ニ)起動トルク試験 JIS K 2220低温トルク試験方法により-40 ℃の起動トル
クを測定する。判定は、下記による。 13000gf-cm未満 − 合格 13000gf-cm以上 − 不合格 (ヘ)軸受防錆試験 ASTM D1743軸受防錆試験による。ただし、規格では軸受
を浸漬させる水は蒸留水であるが、本発明では3%食塩
水を用いた。評価および判定は規格に従った。
【0018】実施例1〜5、7〜10および比較例1〜10 反応容器に、表1,2または表3,4に示す基油の半量
とモノアミン全量をとり、70〜80℃に加温する。別容器
に基油半量とジイソシアネート全量をとり70〜80℃に加
温し、これを反応容器に加え攪拌した。発熱反応のた
め、反応物の温度は上昇するが、約30分間この状態で攪
拌を続け、反応を充分に行った後、昇温し、170 〜180
℃で30分間保持し、冷却した。この後、表に示す錆止め
剤を全量と酸化防止剤としてアルキルジフェニルアミン
40g を添加し、3段ロールミルで混練し目的のグリース
とした。
【0019】実施例6 反応容器に基油560.4gとp‐トルイジン全量をとり、70
〜80℃に加温した。別容器に基油560.4gとTDI 全量をと
り70〜80℃に加温し、これを反応容器に加え攪拌した。
発熱反応ため、反応物の温度は上昇するが、約30分間こ
の状態で攪拌を続け、反応を充分に行った後、昇温し、
170 〜180 ℃で30分間保持し、冷却した。また、別の反
応容器に、基油129.6gとオクチルアミン全量をとり、70
〜80℃に加温し、別容器に基油129.6gとMDI 全量をとり
70〜80℃に加温し、これを反応容器に加え攪拌し、上記
と同様に、反応、昇温、冷却を行った。これを先に作っ
たグリースに混ぜ、表に示す錆止め剤を全量と酸化防止
剤としてアルキルジフェニルアミン40g を添加し、3段
ロールミルで混練し目的のグリースとした。
【0020】比較例11 容器に基油1410.0g とリチウムステアレート500.0gをと
り攪拌しながら加熱し、230 ℃で完全溶解させた。冷却
後、表に示す錆止め剤と酸化防止剤としてアルキルジフ
ェニルアミンを40g 添加し、3段ロールミルで混練し目
的のグリースとした。
【0021】なお、表1〜4に示されるTDI は、2,4 ‐
トリレンジイソシアネートと2,6 ‐トリレンジイソシア
ートの混合物の略で、MDI は、ジフェニルメタン4,4 ′
‐ジイソシアネートの略である。また、アルキルジフェ
ニルエーテルは、40℃の動粘度が、97.0cSt のものを、
ポリαオレフィンA,Bは、各々400cSt,45cSt のもの
を使用した。また、錆止め剤のスルフォネートは、ジノ
ニルナフタレンスルフォネートを使用し、亜硝酸ソーダ
は、100 メッシュ通過品を使用した。亜硝酸ソーダ分散
液とは、亜硝酸ソーダを油系に分散させ易くするため、
界面活性剤を含有しているもので、使用している界面活
性剤は不明のものである。なお、これら使用原料は、全
て市販されているものである。
【0022】実施例に示される通り、本発明のグリース
は、高温・高速条件下で、初期漏洩が少なく、長寿命性
を示した。また、高荷重下で初期焼付きもなく、加え
て、軸受の早期剥離も見られなかった。さらに、錆止め
性も良好であることが示された。一方、比較例1では、
増ちょう剤であるジウレアの末端基が芳香族100 %であ
るため、高荷重条件下で早期に焼付きが発生した。ま
た、比較例2〜4では、末端基に脂肪族基の含有が多い
か又は芳香族基主体ではないため、高温・高速条件下で
初期漏洩が大きく、満足な潤滑寿命が得られなかった。
また、この内比較例3,4は、ウレア増ちょう剤の含有
が少なく、剥離の確率も増加している。比較例7,8
は、基油の動粘度が低いため早期軸受剥離が認められ
た。比較例6,8は、ポリαオレフィンのみの基油のた
め、高温・高速条件下での潤滑寿命も短かった。さら
に、比較例5および10は、基油動粘度が高いか、また
は、ちょう度が低く硬すぎるため、低温での軸受起動性
が悪く、実用に供しないグリースとなり、逆に比較例9
では、軟らかすぎて初期漏洩が大きく潤滑寿命も短く、
増ちょう剤含有量も少ないため、剥離も見られた。リチ
ウム石鹸を増ちょう剤とした比較例11は、高温・高速条
件下では漏洩が大きく、潤滑寿命も極端に短く、ウレア
化合物による軸受転送面の保護効果もないため剥離も多
い結果となった。
【0023】また、軸受防錆試験では、本発明の組み合
わせから1種でも欠けた場合、および本発明以外の組み
合わせの場合について、比較例5〜9で試験したが、い
ずれもこのような過酷な条件では発錆が顕著に見られ
た。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
グリースは、高温・高速・高荷重条件で使用されるもの
であるために、従来のグリースでは対応が不可能となっ
たオルタネータ等の高温・高速・高荷重条件用の軸受用
のグリースとして満足の行く性能を示すと共に、過酷な
条件下での錆止め性にも優れることが示され、ここに本
発明の目的を達成し得たことが確認できた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 洋一 神奈川県茅ヶ崎市富士見町16〜14パール ガーデン205 (72)発明者 中 道治 神奈川県小田原市小竹888−21 さつき が丘8−16 (72)発明者 小泉 秀樹 神奈川県茅ヶ崎市堤86−5 コーポエク セル102 (72)発明者 高橋 有三 神奈川県藤沢市藤が丘2丁目14−15 〜 303 (72)発明者 後藤 耕一 愛知県岡崎市羽根字西ノ郷36番地 メゾ ン欅の杜3−C (56)参考文献 特開 平1−259097(JP,A) 特開 平3−200898(JP,A) 特開 平3−28299(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10M 169/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルタネータ、電磁クラッチまたはアイ
    ドラプーリの軸受に使用される軸受用グリース組成物で
    あって、アルキルジフェニルエーテル油を必須成分と
    し、かつ40℃の動粘度が90〜160cStである潤滑基油と増
    ちょう剤として次の一般式 【化1】 (式中のR2は、炭素数6〜15の芳香族系炭化水素基、R1
    およびR3は、炭素数6〜12の芳香族系炭化水素基または
    炭素数8〜20の直鎖アルキル基を示し、R1およびR3中に
    占める芳香族系炭化水素基の割合は、70〜95モル%であ
    る)で表されるジウレア化合物22〜30重量%からなり、
    かつNLGIちょう度グレードがNo.1〜No.3の範囲にあり、
    前記潤滑基油中の前記アルキルジフェニルエーテル油の
    割合が50重量%以上であり、ちょう度が 310〜250 であ
    り、錆止め添加剤として有機スルフォン酸塩、亜硝酸
    塩、および非イオン界面活性剤を各々0.1 〜10重量%配
    合したことを特徴とする、高温・高速・高荷重印加用の
    低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物。
  2. 【請求項2】 前記ジウレア化合物を24〜28重量%含有
    することを特徴とする、請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 オルタネータ、電磁クラッチまたはアイ
    ドラプーリに使用される軸受であって、請求項1または
    2記載の高温・高速・高荷重印加用の低起動トルク性に
    優れる軸受用グリース組成物が封入されていることを特
    徴とする、軸受。
JP25785591A 1991-10-04 1991-10-04 高温・高速・高荷重印加用の低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物 Expired - Lifetime JP3519417B2 (ja)

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JP25785591A JP3519417B2 (ja) 1991-10-04 1991-10-04 高温・高速・高荷重印加用の低起動トルク性に優れる軸受用グリース組成物
GB9210978A GB2260142B (en) 1991-10-04 1992-05-22 Grease composition for bearings
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