JP5439934B2

JP5439934B2 - 自動車モータ用転がり軸受

Info

Publication number: JP5439934B2
Application number: JP2009109242A
Authority: JP
Inventors: 賢一磯; 雄次郎戸田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP2010254897A

Description

本発明は、自動車のブロワーモータ、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等の自動車モータの回転軸を支持するための転がり軸受に関する。

上記した各自動車モータ用転がり軸受では、潤滑のためにグリース組成物を封入することが一般的である。また、自動車モータ用転がり軸受では、低温時においても作動することから低温時の潤滑不良による異音の発生、また運転席に近い場所に配置されることが多いことから音響特性（特に静粛性）に対して厳しい要求がある。また、１００℃を超えるような高温で使用されるものもあり、高温での耐久性も必要とされている。

これらの要求に対して従来は、従来は低粘度のエステル系合成油にリチウム石けんを配合したリチウム石けん系グリース（例えば特許文献１参照）や、合成炭化水素油にウレア化合物を配合したウレア系グリース（例えば特許文献２参照）が一般に使用されている。しかし、リチウム石けん系グリースは、音響特性は良好であるものの、高温耐久性に問題があり、特に１００℃を超えるような高温での使用には適していない。一方、ウレア系グリースは、高温耐久性に優れるものの、リチウム石けんグリースと比較すると音響特性が劣っており、静粛性に難がある。

更に、ブロワーモータでは、これまでブラシ付モータが多用されているが、ブラシの摩耗粉が軸受内に入り込むため、接触シールを用いて軸受の密封性を高めている。しかし、接触シールによる回転トルクの高まりは避けられず、低温時に作動不良を起したり、消費電力も大きくなっている。最近ではブラシ付モータからブラシレスモータに移行しつつあるが、ブラシレスモータではブラシが無いために回転軸を支えている転がり軸受の寿命がモータ自体の寿命に影響することから、転がり軸受の更なる耐久性の向上が望まれている。また、ブラシレスモータでは、ブラシとスピンドルとの擦れ音が無くなることから、一層の静音性も必要となる。

特開２００３−２３９９６号公報特開平１６−２１１７９７号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、低温から高温までの広い温度範囲における音響特性に優れ、低トルクで、高温耐久性にも優れる自動車モータ用転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下記の自動車モータ用転がり軸受を提供する。
（１）内輪と、外輪と、前記内輪及び外輪との間に配された保持器と、前記保持器により保持された複数の転動体とを備え、かつ、前記内輪または前記外輪の幅方向の一方の端面に設けた非接触シールと、他方の端面に設けた接触シールとを用いて、エステル系合成油を含み、４０℃の動粘度が３５〜７０ｍｍ^２／ｓである基油と、増ちょう剤としてリチウム石けんとを含有し、かつ、前記エステル系合成油が、下記（ａ）と（ｂ）とを、基油全量における（ａ）の割合が３５〜９５質量％、（ｂ）の割合が５〜６５質量％で混合した混合油であるグリース組成物を封入したことを特徴とする自動車モータ用転がり軸受。
（ａ）４０℃の動粘度が２５〜３５ｍｍ ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
（ｂ）４０℃の動粘度が９０〜１１０ｍｍ ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
（２）自動車のブロワーモータ用であり、前記接触シールで異物の浸入及びグリースの漏洩を防止することを特徴とする上記（１）記載の自動車モータ用転がり軸受。

本発明によれば、低温から高温までの広い温度範囲において優れた音響特性及び高温耐久性を示し、かつ、低トルクの自動車モータ用転がり軸受が提供される。

本発明に係る自動車モータ用転がり軸受の一例を示す断面図である。実施例で用いた音響耐久試験に用いた試験装置を説明するための図である。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

本発明の自動車モータ用転がり軸受の構造は、ブロワーモータやスタータモータ、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等の回転軸を支持するためにこれまで使用されている転がり軸受が全て対象となるが、シールの一方が非接触シールであり、他方が接触シールである。具体的には図１に示すように、内輪１と外輪２との間に、複数の転動体（玉）３を保持器４により保持してなり、更に外輪２の一方の端面に非接触シール５を設け、他方の端面に接触シール６を設けてある。このように、片方が非接触シール５であるため、両方とも接触シールである場合に比べて回転トルクを半減できる。また、ブラシ摩耗粉等の異物の浸入やグリース漏洩は、他方に設けた接触シール６で防止する。

上記構成の転がり軸受には、エステル系合成油を含み、４０℃の動粘度が３５〜７０ｍｍ^２／ｓである基油と、増ちょう剤としてリチウム石けんとを含有するグリース組成物が封入される。

基油は、エステル系合成油単独であることが好ましいが、基油全量の５０質量％であればよい。その際の他の潤滑油には制限はなく、公知の潤滑油を使用することができる。

また、エステル系合成油は、４０℃の動粘度が２５〜３５ｍｍ^２／ｓ、好ましくは２８〜３５ｍｍ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油Ａと、４０℃の動粘度が９０〜１１０ｍｍ^２／ｓ、好ましくは９５〜１０８ｍｍ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油Ｂとの混合油を用いる。尚、飽和脂肪酸としては、炭素数６〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和脂肪酸が好ましい。また、エステル系合成油Ａ、Ｂとも、それぞれの粘度範囲を満たす２種以上を混合して使用することもできる。

また、基油におけるエステル系合成油Ａとエステル系合成油Ｂとの混合比は、エステル系合成油Ａが３５〜９５質量％で、エステル系合成油Ｂが５〜６５質量％であり、好ましくはエステル系合成油Ａが３５〜８５質量％である。

上記のように、基油が、ペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油を含み、更には特定粘度であることにより、低温での流動性低下や高温での焼付きを防止することができる。

増ちょう剤には、音響特性を考慮してリチウム石けんを用いる。中でも、ステアリン酸リチウムや１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム等が好ましい。

また、目的とする音響特性や高温耐久性を得るために、グリースの混和ちょう度はＮＬＧＩＮｏ．１〜Ｎｏ．３の範囲が好ましく、そのためにはリチウム石けんをグリース全量の５〜２０質量％の割合で配合することが好ましい。

グリース組成物には、必要に応じて各種の添加剤を添加してもよい。例えば、アミン系、フェノール系、イオウ系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤；塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性剤；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等の錆止め剤；ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤；ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等を単独で、または適宜組み合わせて添加することができる。また、添加量は、本発明の目的を達成できれば特に制限されるものではないが、グリース全量の２０質量％以下の割合とする。これよりも多くなると相対的に基油や増ちょう剤の含有量が低下するため、目的とする音響特性や高温耐久性が得られない。

グリース組成物を調製するには、従来のリチウム石けん系グリースと同様にすることができるが、一般的には、基油中でリチウム石けんを合成して得られる。そのときの加熱温度や攪拌・混合時間等の製造条件は、使用する基油やリチウム石けん、添加剤の種類や配合により適宜設定される。

上記のグリース組成物は、低温から高温まで広い温度範囲にわたり音響特性に優れ、また低温起動性や高温耐久性に優れるため、本発明の自動車モータ用転がり軸受もまた同様の特性を有する。

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成形されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜６）
表１に示す如く、基油及び増ちょう剤を含有する試験グリースを調製した。尚、基油と増ちょう剤との合計は１００質量％である。また、基油成分及び増ちょう剤は以下の通りである。
・ＰＥＴ（Ａ）：（３３ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）のペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油
・ＰＥＴ（Ｂ）：（１０２ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）のペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とのエステル系合成油
・ＰＡＯ：ポリα―オレフィン（５０ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）
・ＤＯＳ：ジオクチルセバケート（１１．６ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）
・１２−ＯＨＬｉ石けん：１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム

そして、各試験グリースを下記の（１）音響耐久試験、（２）焼付き耐久試験及び（３）低温トルク試験に供した。結果を表１に併記する。

（１）音響耐久試験
図２に使用した試験装置を示すが、この試験装置１０は、複数個の試験軸受２０を回転軸１１に装着してハウジング１２に収容し、皿ばね１３で弾性的に支持してモータ１４により回転軸１１を所定の回転速度で回転させる構成となっている。尚、図示される試験装置１０では、３本の回転軸１１を備えており、それぞれの回転軸１１はジョイント１５を介してモータ１４により駆動されるプーリ１７に連結しており、同時に回転する構成となっている。また、符号１６はサポートベアリングである。

試験軸受２０として、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着（タイプＡ）、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着（タイプＢ）、両側に非接触シールを装着（タイプＣ）し、試験グリースを１６０ｍｇ封入した。そして、雰囲気温度１２０℃、内輪回転速度４０００ｍｉｎ^−１、アキシャル荷重８８．２Ｎで１０００時間連続回転させた後のアンデロン値（１８００〜１００００Ｈｚの振動速度）を測定した。測定は８個の試験軸受の平均値とし、比較例１との相対値を求めた。

（２）焼付き耐久試験
試験軸受として、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着（タイプＡ）、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着（タイプＢ）、両側に非接触シールを装着（タイプＣ）し、試験グリースを１６０ｍｇ封入した。そして、雰囲気温度１４０℃、内輪回転速度４０００ｍｉｎ^−１、アキシャル荷重８８．２Ｎで連続回転させ、トルクが初期トルクの２倍に達した時点を焼付き寿命と見做し、それまでの時間を測定した。測定は４個の試験軸受の平均値とした。尚、比較例２、４については２５００時間で試験を終了した。

（３）低温トルク試験
試験軸受として、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの小径深溝玉軸受を用意し、両側に接触シールを装着（タイプＡ）、一方に接触シールで他方に非接触シールを装着（タイプＢ）、両側に非接触シールを装着（タイプＣ）し、試験グリースを１６０ｍｇ封入した。そして、軸受温度−４０℃、内輪回転速度４０００ｍｉｎ^−１、アキシャル荷重７６Ｎで回転させたときの起動トルクを測定した。測定は４個の試験軸受の平均値とし、比較例２との相対値を求めた。

表１に示すように、本発明に従う基油と、リチウム石けんとを含有する実施例の試験グリースを用いることにより、高温での音響特性に優れ、また低温トルクが低く、高温耐久性にも優れるようになる。

１内輪
２外輪
３転動体（玉）
４保持器
５非接触シール
６接触シール
１０試験装置
１１回転軸
１２ハウジング
１３皿バネ
１４モータ
１５ジョイント
１６サポート軸受
１７プーリ
２０試験軸受

Claims

内輪と、外輪と、前記内輪及び外輪との間に配された保持器と、前記保持器により保持された複数の転動体とを備え、かつ、前記内輪または前記外輪の幅方向の一方の端面に設けた非接触シールと、他方の端面に設けた接触シールとを用いて、エステル系合成油を含み、４０℃の動粘度が３５〜７０ｍｍ^２／ｓである基油と、増ちょう剤としてリチウム石けんとを含有し、かつ、前記エステル系合成油が、下記（ａ）と（ｂ）とを、基油全量における（ａ）の割合が３５〜９５質量％、（ｂ）の割合が５〜６５質量％で混合した混合油であるグリース組成物を封入したことを特徴とする自動車モータ用転がり軸受。
（ａ）４０℃の動粘度が２５〜３５ｍｍ ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
（ｂ）４０℃の動粘度が９０〜１１０ｍｍ ^２／ｓのペンタエリスリトールと、飽和脂肪酸とからなるエステル系合成油
自動車のブロワーモータ用であり、前記接触シールで異物の浸入及びグリースの漏洩を防止することを特徴とする請求項１記載の自動車モータ用転がり軸受。