JP3867458B2

JP3867458B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP3867458B2
Application number: JP32971499A
Authority: JP
Inventors: 賢一磯
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP2001146596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリースを備えた転がり軸受に係り、特に、自動車のＡＢＳ用ポンプ等のように、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）系の油が周辺に存在する環境下において好適に使用される転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）用ポンプには転がり軸受が多く使用されており、その潤滑には主としてグリースが使用されている。
ＡＢＳは、ブレーキ油の油圧をコントロールすることにより、スリップコントロールを行っている装置である。したがって、ＡＢＳ用ポンプに使用される転がり軸受の近傍には、ブレーキ油が多く存在しているため、ブレーキ油が転がり軸受の内部に侵入することがある。一般に、ブレーキ油にはＰＡＧ系の油が使用されており、転がり軸受に封入されたグリースとの相性、すなわち、ＰＡＧ系の油が混入した際にグリースの潤滑性能が劣化しないかということが問題となっている。
【０００３】
また、ＡＢＳ用ポンプは低温時においても使用されるため、ＡＢＳ用ポンプに使用される転がり軸受には、低温時に潤滑不良を起こして異音を発生させることのない、優れた潤滑性能が要求される。
このようなＡＢＳ用ポンプに使用される転がり軸受用のグリースには、従来は、リチウム石けん／鉱油系のグリース，バリウム石けん／エステル油系のグリース、バリウム石けん／合成炭化水素油系のグリース等が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような鉱油を基油としたグリースは低温時における潤滑性能が劣っている。また、エステル油を基油としたグリースは、ＰＡＧ系の油と親和性が強いためＰＡＧ系の油と混合しやすく、混合によりグリースが軟化してしまう。その結果、該グリースが転がり軸受から漏出し、該転がり軸受の潤滑性能が低下する恐れがある。また、増ちょう剤としてバリウム石けんを使用したグリースは、音響特性が劣っているため、ＡＢＳ用ポンプに好適に使用するためには、さらなる改良が必要であった。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような従来の転がり軸受が有する問題点を解決し、ＰＡＧ系の油が混入してもグリースが軟化しにくく、また、低温における音響特性に優れた転がり軸受を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち本発明の転がり軸受は、合成炭化水素油及びフェニルエーテル油の少なくとも一方からなり且つ４０℃における動粘度が１５〜９０ｍｍ²／ｓｅｃである基油と、ウレア化合物からなる増ちょう剤と、を含有するグリースを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成の転がり軸受であれば、ＰＡＧ系の油が転がり軸受の内部に侵入してグリースと混合されても該グリースが軟化しにくいので、該グリースが転がり軸受から漏出し、該転がり軸受の潤滑性能が低下する恐れがない。また、高温は勿論のこと低温における音響特性も優れている。したがって、ＰＡＧ系の油が使用され、且つ低温時において使用されることのあるＡＢＳ用ポンプにおいて、好適に使用することができる。
【０００８】
本発明の転がり軸受に備えられるグリースにおいては、合成炭化水素油及びアルキルジフェニルエーテル油の少なくとも一方が、基油として使用される。
使用される合成炭化水素系油としては、例えば、ノルマルパラフィン，イソパラフィン，ポリブテン，ポリイソブチレン，１−デセンオリゴマー，１−デセンとエチレンとのコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィン、及びこれらの水素化物、モノアルキルベンゼン，ジアルキルベンゼンなどのアルキルベンゼン、モノアルキルナフタレン，ジアルキルナフタレン，ポリアルキルナフタレンなどのアルキルナフタレンなどがあげられる。
【０００９】
また、前記フェニルエーテル油としては、モノアルキルジフェニルエーテル，ジアルキルジフェニルエーテル，モノアルキルトリフェニルエーテル，テトラフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテルなどがあげられる。
これらは単独又は２種以上混合して用いられる。
【００１０】
また、本発明における基油は、４０℃において１５〜９０ｍｍ²／ｓｅｃの動粘度を有することが好ましい。１５ｍｍ²／ｓｅｃ未満では、基油の蒸発性が高いので、グリース中の基油が減少して転がり軸受の寿命が低下する恐れがある。また、９０ｍｍ²／ｓｅｃを越えると、低温時の流動性が不足して低温時における起動時に異音が発生する要因となったり、高温で油膜が形成され難いために焼付が生じやすくなったりする。このような問題をより発生しにくくするためには、基油の動粘度は２０〜８５ｍｍ²／ｓｅｃとすることがより好ましい。
【００１１】
なお、本発明の目的を損なわない程度であれば、転がり軸受のグリースの基油として一般に使用されている前記以外の基油を含有しても差し支えない。
本発明の転がり軸受のグリースにおいては、ウレア化合物が増ちょう剤として使用される。
ウレア化合物の種類は、基油と混合した際にゲルを形成し基油をゲル中に保持する能力があれば、特に限定されるものではない。例えば、ジウレア，テトラウレア，ポリウレア等があげられ、これらは単独又は２種以上混合して用いてもよい。ただし、耐熱性，音響特性を考慮すると、ジウレアが好ましい。
【００１２】
ウレア化合物の含有量は、グリース全体の９〜３８重量％が好ましい。９重量％未満の場合は、基油と混合した際のゲルの形成が不十分となり、十分な硬さのグリースが得られず、また、グリースの転がり軸受からの漏出が多くなりやすい。また、３８重量％を越える場合は、グリースの流動性が著しく低下するため、転がり軸受の寿命が短くなる。なお、これらの問題点が生じることを十分に抑えるためには、ウレア化合物の含有量は１３〜３０重量％がより好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の転がり軸受に備えられるグリースにおいては、その性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。
この添加剤としては、例えば、金属石けん，ベントン，シリカゲルなどのゲル化剤、アミン系酸化防止剤，フェノール系酸化防止剤，イオウ系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛などの酸化防止剤、塩素系極圧剤，リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデンなどの極圧剤、脂肪酸，動植物油などの油性向上剤、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などの防錆剤、ベンゾトリアゾール，亜硝酸ソーダなどの酸化防止剤、ポリメタクリレート，ポリイソブチレン，ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などがあげられ、これらは単独又は２種以上混合して用いることができる。
【００１４】
その添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではないが、通常は、グリースの２０重量％以下である。
このような本発明の転がり軸受に備えられるグリースを調整する方法は、特に限定されるものではなく、慣用の方法により調整することができる。しかし、その際の加熱温度や攪拌・混合時間等の製造条件は、使用する基油，増ちょう剤，及び添加剤の種類等により適切な条件を選択する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の転がり軸受の一実施形態であるグリースを備えた深みぞ玉軸受を示す断面図である。
深みぞ玉軸受１（内径１７ｍｍ，外径４０ｍｍ，幅１２ｍｍ）は、内輪２と外輪３と玉４と保持器５とシールド６（ＶＶ，ＺＺタイプ、非接触式）とを備えている。そして、内輪２，外輪３，及びシールド６によって囲まれる空隙部分には、合成炭化水素油とジウレア化合物とを含有するグリース７が充填されている。なお、その充填量は軸受１の空間容積（前記空隙部分）の３５％である。
【００１６】
このような深みぞ玉軸受１と同様の軸受を使用した自動車のＡＢＳ用ポンプについて、その断面図である図２を参照しつつ説明する。なお、以降の説明における上下左右等の方向を示す用語は、説明の便宜上、図２における方向を意味する。また、図３は自動車のＡＢＳ回路の構成を示す概念図である。
自動車のＡＢＳ用ポンプ１０はモータ部２０とポンプ部３０とから構成されていて、モータ部２０から発せられた回転力によりポンプ部３０のプランジャ３６が駆動されて、ＡＢＳ用ポンプ１０が作動するようになっている。
【００１７】
モータ部２０のモータ軸２１は、その両端部において玉軸受２４，２４により回動自在に支持されていて、モータ軸２１と一体になっているロータ２３と、ステータ２２とによって回転するようになっている。
ポンプ部３０に配設されているポンプ軸３１は、その両端部において深みぞ玉軸受３４，３４により回動自在に支持されていて、さらに、その右端がカップリング２５によってモータ軸２１の左端に連結されているので、モータ軸２１の回転に従って回転駆動される。
【００１８】
ポンプ軸３１の中央部にはカム３２が備えられていて、ポンプ軸３１が回転することによりカム３２も回転する。そして、カム３２の上方には棒状のプランジャ３６が垂直且つその下端がカム３２と接するように配設されていて、プランジャ３６が内接されているプランジャポンプ室３５内を、カム３２の回転運動に連動して上下運動するようになっている。
【００１９】
このようなプランジャ３６の上下運動により、プランジャポンプ室３５の上側のＰＡＧ入口ポート３７から導入されるＰＡＧが増圧され高圧となり、高圧のＰＡＧがポンプ部３０に連結されたアキュムレータ４０の高圧ポート４３に導入される。アキュムレータ４０のシリンダ４１内には窒素ガスが封入されていて、所定の圧力に設定されている。そしてこの高圧の窒素ガスによって、シリンダ４１内のピストン４２がポンプ部３０方向に押されていて、ピストン４２はシリンダ４１の下端に接触している。
【００２０】
高圧ポート４３内のＰＡＧの圧力が窒素ガスの圧力よりも高圧になると、ピストン４２が上方に押し上げられ、シリンダ４１の下端から離間する。すると、シリンダ４１の下端の外周部に設けてある圧送ポート４４と高圧ポート４３とが連通するので、高圧ポート４３内の所定の圧力を有するＰＡＧが、圧送ポート４４を経由してＡＢＳ回路（図３参照）へ供給されて、ＡＢＳにおいて活用される。すなわち、図示しない自動車のブレーキペダルが踏まれたときに、該回路が働いて自動車の４つのタイヤ（図示せず）と路面との滑り率が等しくなるように制御され、スリップや横滑りを防ぐようにブレーキが働く。
【００２１】
このようなＡＢＳ用ポンプ１０においては、プランジャポンプ室３５内のＰＡＧは高圧となるので、ＰＡＧがリークして深みぞ玉軸受３４が内設されているポンプ室３３に流入し、ポンプ軸３１の支持軸受の内部に侵入してグリースと混合し、該グリースを軟化させて該軸受の潤滑性能を低下させる恐れがある。しかし、ポンプ軸３１の支持軸受として前述の本実施形態の深みぞ玉軸受１と同様の深みぞ玉軸受３４を使用しているので、ＰＡＧがグリースと混合しても該グリースが軟化しにくく、深みぞ玉軸受３４の潤滑性能が低下する恐れが低い。また、音響特性に優れ、さらに、高温時はもちろん低温時の潤滑特性にも優れている。
【００２２】
次に、上記のような深みぞ玉軸受の性能の評価結果について説明する。表１に示すような構成のグリースに所定量のＰＡＧを混合したものを、上記と同様の構造の深みぞ玉軸受に、該軸受の空間容積の３５％を満たすように封入して、下記の条件下で回転させたときの漏出したグリース量を測定することにより、該軸受のグリース漏出試験を行った。その結果を図４のグラフに示す。グラフの横軸はグリースへ混合したＰＡＧの混入率であり、縦軸は前記軸受を前記条件下で回転させた後のグリースの漏出率である。なお、該グラフ中の各プロットの数値には、試験数４点の平均値を使用した。
（試験条件）
内輪回転速度：１４５００ｒｐｍ
軸受外輪温度：１２０℃
アキシアル荷重：１９６Ｎ
回転時間：２０時間
【００２３】
【表１】

【００２４】
本発明と異なる種類の基油や増ちょう剤を使用した比較例１及び２の深みぞ玉軸受は、ＰＡＧが混入されるとグリースが軟化するのでグリースの漏出率が高く、その結果、軸受の潤滑性能が低下して寿命が低下した。そして、グリースへのＰＡＧの混入率が高くなるにしたがって、グリースの漏出率が上昇した。また、粒子が大きいバリウム複合石けんを増ちょう剤として使用しているので、軸受の転動面に該粒子が噛み込まれたことに起因する大きな異音が生じた。
【００２５】
それに対して、実施例１及び２の深みぞ玉軸受は、ＰＡＧの混入率が大きくなるとグリースの漏出率は上昇するものの、その増加率は比較例１，２と比べると小さく、漏出率自体も問題となるレベルではなかったので、軸受の性能には大きな変化はなかった。また、軸受の音響特性も優れていた。なお、ＰＡＧが混入されない場合にグリースの漏出率がゼロとならないのは、図１のように非接触式のシールドを用いた軸受であるため、若干のグリースの漏出があるからである。
【００２６】
以上説明してきたように、本実施形態の深みぞ玉軸受は、ＰＡＧ系の油が該軸受の内部に侵入してグリースと混合されても該グリースが軟化しにくいので、該グリースが該軸受から漏出して該軸受の潤滑性能が低下する恐れがない。また、高温は勿論のこと低温における音響特性も優れている。したがって、ＰＡＧ系の油が使用され、且つ低温時において使用されることのある自動車のＡＢＳ用ポンプにおいて、好適に使用することができる。
【００２７】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、基油や増ちょう剤の種類等、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
また、本実施形態においては、転がり軸受として深みぞ玉軸受を例示して説明したが、本発明の転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，円筒ころ軸受，針状ころ軸受，スラスト玉軸受，スラスト円筒ころ軸受等である。
【００２８】
さらに、本実施形態の深みぞ玉軸受は、上記のようにＡＢＳ用ポンプに対して適用するのに特に好適な深みぞ玉軸受であるが、他のいかなる機器，用途に適用しても優れた特性を発揮する深みぞ玉軸受であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明の転がり軸受は、ＰＡＧ系の油が転がり軸受の内部に侵入してグリースと混合されても該グリースが軟化しにくいので、該グリースが該転がり軸受から漏出して、該転がり軸受の潤滑性能が低下する恐れがない。また、低温における音響特性も優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態であるグリースを備えた深みぞ玉軸受を示す断面図である。
【図２】グリースを備えた深みぞ玉軸受を使用した自動車のＡＢＳ用ポンプの断面図である。
【図３】自動車のＡＢＳ回路の構成を示す概念図である。
【図４】グリースへのＰＡＧの混入率と、グリースの漏出率との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１深みぞ玉軸受
７グリース
１０ＡＢＳ用ポンプ

Claims

自動車のアンチロックブレーキシステム用ポンプに使用される転がり軸受であって、合成炭化水素油及びフェニルエーテル油の少なくとも一方からなり且つ４０℃における動粘度が１５〜９０ｍｍ²／ｓｅｃである基油と、ジウレア化合物からなる増ちょう剤と、を含有するグリースを備えるとともに、さらにシールドを備えることを特徴とする転がり軸受。