JP4545518B2

JP4545518B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP4545518B2
Application number: JP2004232968A
Authority: JP
Inventors: 英信三上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-08-10
Also published as: JP2006052751A

Description

本発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持するための車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットについては、内輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第１例および外輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第２例が知られている（特許文献１）。
まず、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例について図５により説明する。図５は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。車輪を構成するホイール１は、図５に示すような車輪支持用転がり軸受ユニット２により、懸架装置を構成する車軸３の端部に回転自在に支持している。即ち、この車軸３の端部に固定したアクスル４に、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、静止側軌道輪である内輪５、５を外嵌し、ナット６により固定している。一方、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する回転側軌道輪であるハブ７に上記ホイール１を、複数本のスタッド８、８とナット９、９とにより結合固定している。

上記ハブ７の内周面には、それぞれが回転側転送面である複列の外輪転送面１０ａ、１０ｂを、外周面には取付フランジ１１を、それぞれ形成している。上記ホイール１は、制動装置を構成するためのドラム１２と共に、上記取付フランジ１１の片側面（図示の例では外側面）に、上記各スタッド８、８とナット９、９とにより、結合固定している。
本明細書においては、軸方向に関して「外」とは、車両への組み付け状態で幅方向外側をいい、「内」とは、幅方向中央側をいう。

上記各外輪転送面１０ａ、１０ｂと、上記各内輪５、５の外周面に形成したそれぞれが静止側転送面である各内輪転送面１３ａ、１３ｂとの間には、それぞれが転動体である玉１４、１４を複数個ずつ、それぞれ保持器１５、１５により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせることにより、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記各内輪５、５の周囲に上記ハブ７を、回転自在に、かつ、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支承自在に支持している。なお、上記ハブ７の両端部内周面と、上記各内輪５、５の端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ａ、１６ｂを設けて、上記各玉１４、１４を設けた空間と内部空間１７とを遮断している。
さらに、上記ハブ７の外端開口部は、キャップ１８により塞がれている。

上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット２の使用時には、図５に示す様に、内輪５、５を外嵌固定したアクスル４を車軸３に固定すると共に、ハブ７の取付フランジ１１に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１およびドラム１２を固定する。また、このうちのドラム１２と、上記車軸３の端部に固定のバッキングプレート１９に支持した、図示しないホイルシリンダおよびシューとを組み合わせて、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、上記ドラム１２の内径側に設けた一対のシューをこのドラム１２の内周面に押し付ける。なお、上記内部空間１７内にはグリースを封入して、上記外輪転送面１０ａ、１０ｂと、内輪転送面１３ａ、１３ｂと、上記各玉１４、１４の転道面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。

次に、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例について図６により説明する。図６は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。図６に示した車輪支持用転がり軸受ユニット２aの場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ａを、それぞれが転動体である複数の玉１４、１４により、回転自在に支持している。このために、上記外輪２０の内周面にそれぞれが静止側転送面である複列の外輪転送面１０a、１０bを、上記ハブ７aの外周面にそれぞれが回転側転送面である第一、第二の内輪転送面２１、２２を、それぞれ設けている。このハブ７aは、ハブ本体２３と内輪２４とを組み合わせてなる。このうちハブ本体２３の外周面の外端部に車輪を支持するための取付けフランジ１１aを、同じく中間部に上記第一の内輪転送面２１を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪転送面２１を形成した部分よりも小径である小径段部２５を、それぞれ設けている。そして、この小径段部２５に、外周面に断面円弧状である上記第二の内輪転送面２２を設けた上記内輪２４を外嵌している。さらに、上記ハブ本体２３の内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により上記内輪２４の内端面を抑え付けて、この内輪２４を上記ハブ本体２３に対し固定している。

また、上記外輪２０の両端部内周面と、上記ハブ本体２３の中間部外周面および上記内輪２４の内端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、上記外輪２０の内周面と上記ハブ７ａの外周面との間で、上記各玉１４，１４を設けた内部空間１７ａと、外部空間とを遮断している。
この内部空間１７ａ内にはグリースを封入して、上記外輪転送面１０ａ、１０ｂと、内輪転送面２１、２２と、上記各玉１４、１４の転道面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
グリース封入転がり軸受を車輪支持用軸受として使用する場合には、高速、高荷重という過酷な使用条件のため、潤滑グリースの潤滑油膜が破断しやすくなる。潤滑油膜が破断すると金属接触が起こり、発熱、摩擦摩耗が増大する不具合が発生する。
そのため、高速、高荷重下での潤滑性および耐荷重性を向上させ、潤滑油膜破断による金属接触を防止する必要があり、極圧剤含有グリースを使用して、その不具合を軽減している。
この転がり軸受け部の潤滑においては、潤滑グリースの潤滑膜が破断を防止するため、極圧剤（ＥＰ剤）含有グリースを使用して、その潤滑油膜の破断を軽減している。
例えば、有機ビスマス化合物を含んでなる転がり軸受用の、極圧グリース潤滑剤組成物が知られている（特許文献２）。また、摩耗低減を目的としたモリブデンジチオカーバメートおよびポリサルファイドを含有してなるグリース組成物が知られている（特許文献３）。
しかしながら、転がり軸受の使用条件がｄＮ値 10 万以上という高速条件下での潤滑など過酷になるにつれて、従来のグリースでは転がり軸受の使用が困難になるなどの問題がある。
特開２００１−２２１２４３号公報特開平８−４１４７８号公報特開平１０−３２４８８５号公報

本発明における課題は、高速、高荷重下での軸受潤滑面での摩擦摩耗を防止し、長期耐久性に優れた車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転送面と回転側転送面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、上記各転送面と上記各転動体との転がり接触部をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、上記グリースは基油と、増ちょう剤と、無機ビスマスとを含み、上記基油は、40 ℃における動粘度が 33 〜 100 mm ² /s であり、上記増ちょう剤は、金属石けん系増ちょう剤およびウレア系化合物から選ばれた少なくとも一つの増ちょう剤であり、上記無機ビスマスが、硫酸ビスマス、三酸化ビスマスおよびビスマス粉末から選ばれた少なくとも１つであり、上記グリース全体に対して 0.01〜15 重量％配合されていることを特徴とする。
上記基油は、ポリ-α-オレフィン(以下、ＰＡＯと略称する。)油、鉱油、エステル油およびエーテル油から選ばれた少なくとも１つの油からなることを特徴とする。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、耐熱耐久性に優れた無機ビスマスを使用したグリースを封入しているので、無機ビスマスが転がり接触部に補給されることによって、極圧性効果を長期間持続することができる。そのため、耐摩耗性とともに、長期間耐久性の要求される車輪支持用転がり軸受ユニットに好適に利用することができる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の転動体とを備える。このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。また、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。また、上記各転動体は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転送面と回転側転送面との間に設けられている。そして、これら各転送面と上記転動体との転がり接触部を、グリースにより潤滑する。
このような従来構造の車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性について検討した結果、転動体を設置した空間内に、無機ビスマスがグリース全体に対し 0.01〜15 重量％含まれるグリースを封入した車輪支持用転がり軸受ユニットは、静止側、固定側各転送面と各転動体の転動面との転がり接触部の潤滑性能が向上することを見出した。
また、前述の従来構造の車輪支持用転がり軸受ユニットに構造面で改良を加え、上記グリースを適用すると、ハブの回転トルクが低減することを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。
本発明を実施する場合により好適な車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の４例について、以下に説明する。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第１例を、図１に示す。第１例は、従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造であり、前述の図６に示した構造に改良を加えて、ハブ７ｂの回転トルクをより低減できる構造としたものである。この目的のために第１例の場合には、外輪２０の内端開口部をキャップ１８ａにより塞ぐとともに、この外輪２０の外端部内周面とハブ本体２３の中間部外周面との間をシールリング１６ｃにより塞いでいる。なお、キャップ１８ａを設けたので、前述の図６に示した上記外輪２０の内端部内周面と内輪４の外周面との間のシールリング１６ｄは、省略することができる。各玉１４、１４を設置した内部空間１７ｂ内への、泥水等の異物侵入防止は、上記シールリング１６ｃと上記キャップ１８ａとにより防止している。そして、上記内部空間１７ｂ内に封入するグリースには無機ビスマスがグリース全体に対して 0.01〜15 重量％含まれている。その他の部分の構造は、上記図６に示した従来構造と同様である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、従動輪に適用する場合、外輪の内端部内周面と内輪の外周面との間のシールリングを省略しているので、ハブの回転トルクを従来構造品より低減することができる。

次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第２例を、図２に示す。
第２例も従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造である。第２例の場合にはハブ７ｃを構成するハブ本体２３ａの内端部に雄ねじ部２７を設け、この雄ねじ部２７に螺着したナット２８により、上記ハブ本体２３ａの小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を抑え付けている。これに合わせて、外輪２０の内端開口部に被着したキャップ１８ｂの形状を膨らませ、上記雄ねじ部２７およびナット２８の干渉を防止している。その他の構成は上述した第１例の場合と同様である。

次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第３例を、図３に示す。第３例は、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。
このために第３例の場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に回転自在に支持した、回転側軌道輪であるハブ７ｄを構成するハブ本体２３ｂの中心部にスプライン孔２９を形成している。車両への組み付け状態でこのスプライン孔２９には、等速ジョイントに付属のスプライン軸（図示省略）を挿入する。
また、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、駆動輪に適用する場合、回転側軌道輪であるハブを有するハブ本体の中心部にスプライン孔を形成しているので、このスプライン孔に等速ジョイントに付属のスプライン軸を接続することにより、等速ジョイントの回転トルクをハブに確実に伝えることができる。

また、上記ハブ本体２３ｂの内端部に形成した小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｂの内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により抑え付けて、上記内輪２４を上記ハブ本体２３ｂに対し固定し、上記ハブ７ｄを構成している。そして、上記外輪２０の両端部内周面と、上記ハブ本体２３ｂの中間部外周面および上記内輪２４の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、上記外輪２０の内周面と上記ハブ７ｂの外周面との間で各玉１４、１４を設けた内部空間１７ｂと、外部空間とを遮断している。その他の構成は上述した第１例および第２例の場合と同様である。

次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第４例を、図４に示す。第４例も、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。
第４例の場合には、ハブ本体２３ｃの内端部に設けた小径段部２５に外嵌してこのハブ本体２３ｃとともにハブ７ｅを構成する内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｃ内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で上記内輪２４の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当り、この内輪２４が上記小径段部２５から抜け落ちることを防止する。その他の構成は上述した第３例の場合と同様である。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットである上記構造の４例に対して好適に適用できるグリースを構成する無機ビスマス、基油、増ちょう剤および添加剤について以下に述べる。
無機ビスマスを使用したグリースを封入することのできる車輪支持用転がり軸受ユニットは、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットである上記構造の４例に限定されるものではなく、上述の従来構造の２例についても、無機ビスマスを使用したグリースを適用することができる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースに使用することができる無機ビスマスとしては、ビスマス粉末、炭酸ビスマス、塩化ビスマス、硝酸ビスマスおよびその水和物、硫酸ビスマス、フッ化ビスマス、臭化ビスマス、ヨウ化ビスマス、オキシフッ化ビスマス、オキシ塩化ビスマス、オキシ臭化ビスマス、オキシヨウ化ビスマス、酸化ビスマスおよびその水和物、水酸化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、リン酸ビスマス、オキシ過塩素酸ビスマス、オキシ硫酸ビスマス、ビスマス酸ナトリウム、チタン酸ビスマス、ジルコン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス等が挙げられるが、本発明において、特に好ましいのは、耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果の高い硫酸ビスマス、三酸化ビスマスおよびビスマス粉末である。

ビスマスは、水銀を除く全ての金属中最低の熱伝導度を有し、比重 9.8 、融点 271.3 ℃の銀白色の金属である。ビスマス粉末は、比較的軟質の金属であり、極圧を受けると膜状になりやすい。そのため粉末の粒径は、グリース中に分散できる粒径であればよい。本発明の車輪支持装置に封入するグリースに使用するビスマス粉末としては、 5〜500 μm であることが好ましい。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースには、無機ビスマスを極圧剤として添加することを必須とする。この無機ビスマスは、１種類または、２種類を混合してグリースに添加してもよい。
また、無機ビスマスの添加量は、グリース全体に対し 0.01〜15 重量％である。好ましくは 1〜10 重量％である。添加量が 0.01 重量％未満では、耐摩耗性の向上効果が発揮されず、また、 15 重量％をこえると、回転時のトルクが大きくなって、発熱が増大し、回転障害を生じるためである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースに使用できる基油としては、例えば、鉱油、ＰＡＯ油、エステル油、フェニルエーテル油、フッ素油、さらに、フィッシャートロプシュ反応で合成される合成炭化水素油（ＧＴＬ基油）などが挙げられる。この中でも、ＰＡＯ油、鉱油、エステル油およびエーテル油から選ばれた少なくとも一種を使用することが好ましい。上記のＰＡＯ油としては、通常、α−オレフィンまたは異性化されたα−オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α−オレフィンの具体例としては、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、１−ドコセン、１−テトラコセン等を挙げることができ、通常はこれらの混合物が使用される。また、鉱油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油等の通常潤滑油やグリースの分野で使用されているものをいずれも使用することができる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースに使用できる基油は、好ましくは、 40 ℃における動粘度が 30〜200 mm²/s である。 30 mm²/s 未満の場合は、蒸発量が増加し、耐熱性が低下するので好ましくなく、また、 200 mm²/s をこえると回転トルクの増加による軸受の温度上昇が大きくなるので好ましくない。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースに使用できる増ちょう剤として、アルミニウム、リチウム、ナトリウム、複合リチウム、複合カルシウム、複合アルミニウムなどの金属石けん系増ちょう剤、および下記式（１）のジウレア化合物が挙げられる。好ましくは、ジウレア化合物またはリチウム石けんである。これらの増ちょう剤は、１種類単独で用いても２種類以上組み合わせて用いてもよい。

（式（１）中のＲ₂ は、炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基を、Ｒ₁およびＲ₃ は、炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基または炭素数６〜２０の脂環族炭化水素基または炭素数６〜２０の脂肪族炭化水素基をそれぞれ示し、Ｒ₁ およびＲ₃ は、同一であっても異なっていてもよい。）
式（１）で表されるウレア系化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、３，３−ジメチル−４，４−ビフェニレンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
ウレア化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物を反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
基油にウレア化合物を配合して各種配合剤を配合するためのベースグリースが得られる。ベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに封入するグリースは、必要に応じて公知の添加剤をグリースに含有させることができる。この添加剤として、例えば、有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系、イオウ系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合せて添加することができる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに使用できるグリースは、車輪支持用転がり軸受ユニット以外の高負荷がかかる軸受にも使用することができる。

実施例１〜実施例９
反応容器中で、基油中に増ちょう剤を加え、3 本ロールミルを用いて均一化処理して、表１に示すＬｉ石けん／鉱油系グリース( 40 ℃基油粘度 100 mm²/s 、混和ちょう度 220 )、ウレア／ＰＡＯ油系グリース（ 40 ℃基油粘度 46 mm²/s 、混和ちょう度 280 ）、Ｌｉ石けん／エステル油系グリース( 40 ℃基油粘度 33 mm²/s 、混和ちょう度 250 )、ウレア／エーテル油系グリース（ 40 ℃基油粘度 100 mm²/s 、混和ちょう度 300 ）を得た。
さらに、極圧剤として無機ビスマスを、表１に示す割合で上記グリースに添加して、各実施例のグリースを作製した。得られたグリースにつき、以下に記す極圧性評価試験およびころ軸受試験を行なった。結果を表１に併記した。

比較例１〜比較例１０
反応容器中で、基油中に増ちょう剤を加え、３本ロールミルを用いて均一化処理して、表２に示すＬｉ石けん／鉱油系グリース( 40 ℃基油粘度 100 mm²/s 、混和ちょう度 220 )、ウレア／ＰＡＯ油系グリース（ 40 ℃基油粘度 46 mm²/s 、混和ちょう度 280 ）、Ｌｉ石けん／エステル油系グリース( 40 ℃基油粘度 30 mm²/s 、混和ちょう度 250 )、ウレア／エーテル油系グリース（ 40 ℃基油粘度 100 mm²/s 、混和ちょう度 300 ）を得た。
さらに、極圧剤として、有機ビスマス、ＭｏＤＴＣ、亜鉛粉末などを、表２に示す割合で上記グリースに添加して、各比較例のグリースを作製した。

得られたグリースにつき、実施例と同様にして極圧性評価試験およびころ軸受試験を行なった。結果を表２に併記した。
極圧性評価試験：
極圧性評価試験装置を図７に示す。評価試験装置は、回転軸３０に固定されたφ40×10 のリング状試験片２と、この試験片２と端面３２にて端面同士が擦り合わされるリング状試験片３１とで構成される。ころ軸受用グリースを端面３２部分に塗布し、回転軸３０を回転数 2000 rpm、図７中右方向Ａのアキシアル荷重 490 N 、ラジアル荷重 392 N を負荷して、極圧性を評価した。極圧性は両試験片のすべり部の摩擦摩耗増大により生じる回転軸３０の振動を振動センサにて測定し、その振動値が初期値の 2 倍になるまで試験を行ない、その時間を測定した。
回転軸３０の振動値が初期値の 2 倍になるまでの時間が長いほど極圧性効果が大となり、優れた耐熱耐久性を示す。したがってグリースの耐熱耐久性の評価は、測定された上記時間の長さにて各実施例と各比較例とを対比させて行なった。
ころ軸受試験：
３０２０６円すいころ軸受にグリースを 3.6 g 封入し、アキシアル荷重 980N 、回転数 2600rpm 、室温にて運転し、回転中のつば部表面温度を測定した。運転開始後、 4〜8 時間までのつば部表面温度の平均値を算出した。
つば部と「ころ」との間に発生するすべり摩擦が大きくなると回転中のつば部表面温度は上昇する。そのためグリースの耐熱耐久性の評価は、測定された上記温度の高さにて各実施例と各比較例とを対比させて行なった。上記温度の高さが 70℃以下であることが、グリースの耐熱耐久性を有する基準とした。

表１および表２においてＬｉ石けん／鉱油系グリースのデータを、各実施例と各比較例とを対比すると、極圧剤の種類では、有機ビスマスよりも無機ビスマスが、極圧性評価試験およびころ軸受試験において優れた耐熱耐久性を示した。
実施例９および比較例５に示すように、特にビスマス粉末は、有機ビスマスに比して約 6 倍の耐熱耐久性を示すことがわかる。また、実施例２および比較例５において、三酸化ビスマスは、有機ビスマスに比して約 3 倍の耐熱耐久性を示すことがわかる。これらのことから無機ビスマスが有機ビスマスよりも耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果を長時間持続することができることによるものと考えられる。
また、硫酸ビスマス、三酸化ビスマスおよびビスマス粉末の中では、ビスマス粉末が最も良好な耐熱耐久性を示した。

三酸化ビスマスの添加量が実施例５の 1 重量％、実施例２の 5 重量％、実施例６の 15 重量％と増加するにつれて極圧性効果が増加する傾向を示すが、三酸化ビスマスの添加量を 15 重量％と添加量 5 重量％の 3 倍に増加させても、極圧性効果の増加は約 1.4 倍に留まる。これは三酸化ビスマスの添加量が 15 重量％に近づくと、回転時のトルクが大きくなって、発熱が増大し、回転障害を生じる傾向にあるためと考えられる。

また、比較例８に示すように、亜鉛粉末を添加した場合には、耐熱耐久性が著しく悪化し、無機化合物ではあっても亜鉛粉末には極圧性効果が認められなかった。これは亜鉛の融点が低く、グリースの耐熱性を向上させることができなかったためと考えられる。

表１および表２においてウレア／ＰＡＯ油系グリース、Ｌｉ石けん／エステル油系グリース、ウレア／エーテル油系グリースのデータを、各実施例と各比較例とを対比すると、ウレア／ＰＡＯ油系グリースの場合、極圧剤の種類では、有機ビスマスよりも硫酸ビスマスおよび三酸化ビスマスといった無機ビスマスが優れた耐熱耐久性を示す。実施例３、実施例４および比較例７に示すように、硫酸ビスマスは有機ビスマスに比して約 3 倍の耐熱耐久性を示し、三酸化ビスマスは有機ビスマスに比して約 4 倍の耐熱耐久性を示すことがわかる。これは無機ビスマスが有機ビスマスよりも耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果を長時間持続することができることによるものと考えられる。

また、実施例７および比較例３に示すように、Ｌｉ石けん／エステル油系グリースの場合、硫酸ビスマスを極圧剤として用いると極圧剤を使用しない場合に比して約 13 倍の耐熱耐久性を示した。
また、実施例８および比較例４に示すように、ウレア／エーテル油系グリースの場合、三酸化ビスマスを極圧剤として用いると極圧剤を使用しない場合に比して約 6 倍の耐熱耐久性を示した。以上のことから、硫酸ビスマスおよび三酸化ビスマスといった無機ビスマスが極圧性効果を長時間持続することがわかる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、耐熱耐久性に優れた無機ビスマスを使用したグリースを封入した転がり軸受を用いているので、極圧性効果を長期間持続することができる。そのため、耐摩耗性とともに、長期間耐久性の要求される鉄道車両、建設機械、自動車電装補機などに好適に利用することができる。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第１例を示す断面図である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第２例を示す断面図である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第３例を示す断面図である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第４例を示す断面図である。車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。極圧性評価試験装置を示す図である。

符号の説明

１ホイール
２車輪支持用転がり軸受ユニット
３車軸
４アクスル
５内輪
６ナット
７ハブ
８スタッド
９ナット
１０外輪転送面
１１取付フランジ
１２ドラム
１３内輪転送面
１４玉
１５保持器
１６シールリング
１７内部空間
１８キャップ
１９バッキングプレート
２０外輪
２１、２２内輪転送面
２３ハブ
２４内輪
２５小径段部

Claims

使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、前記静止側軌道輪と前記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転送面と回転側転送面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、前記各転送面と前記各転動体との転がり接触部をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、
前記グリースは基油と、増ちょう剤と、無機ビスマスとを含み、
前記基油は、40 ℃における動粘度が 33 〜 100 mm ² /s であり、
前記増ちょう剤は、金属石けん系増ちょう剤およびウレア系化合物から選ばれた少なくとも一つの増ちょう剤であり、
前記無機ビスマスが、硫酸ビスマス、三酸化ビスマスおよびビスマス粉末から選ばれた少なくとも１つであり、前記グリース全体に対して 0.01〜15 重量％配合されていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
前記基油は、ポリ-α-オレフィン油、鉱油、エステル油およびエーテル油からから選ばれた少なくとも１つの油からなることを特徴とする請求項１記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。