JP5481694B2

JP5481694B2 - グリース組成物及びそれを封入した転がり軸受

Info

Publication number: JP5481694B2
Application number: JP2009199617A
Authority: JP
Inventors: 真也中谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: JP2011052048A

Description

本発明は、グリース組成物及びそれを封入した転がり軸受に関し、特に、自動車用の電装部品および補機部品等の高温高速下で使用される機器の回転部位や摺動部位の潤滑に好適なグリース組成物及び回転部位に好適に使用できる転がり軸受に関するものである。

近年、特に乗用車においては、自動車の小型軽量化や居住空間拡大の要望によりエンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、エンジンルーム内に配置されるエンジン補機の小型軽量化がより一層進められている。加えて静粛性向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内がより高温となるため、エンジンルーム内の各部品は高温に耐えられることを要求されている。例えば、エンジンルーム内に配置される部品の一つであるエンジン補機の転がり軸受も、これまで１３０〜１５０℃の温度で使用されてきたが、近年では１６０〜１８０℃の高温下でも耐えうるような転がり軸受が必要とされてきている。

更に、車両メーカーによる車種のグローバル展開に伴って各種部品に対しても熱帯から寒冷地などの各種仕様に耐えうる要求が高まり、上記高温対策の他にも寒冷地仕様に対応出来る様に優れた低温特性すなわち軸受の低温での転がり軸受の滑らかな回転、すなわち封入するグリース組成物の低温流動性の確保も同時に要求されるようになってきている。

先行技術としては、特開平１１−１８１４６５号公報がある。これは、グリース組成物を、鉱油または合成油の少なくとも一方とフッ素油が混合された基油と、ウレア化合物よりなる増ちょう剤とを配合したものとして耐熱性向上を実現するというものである。しかしながら、低温下でのグリースの流動性の面については検討されていない。

特開平１１−１９１４６５号公報

本発明の課題は高温下での潤滑性能を向上させつつ低温下にあっても流動性を有するグリース組成物を提供すること、及び／または、高温下から低温下まで好適に使用できる転がり軸受、特に、自動車等の車両におけるエンジン補機用の転がり軸受を提供することである。

上記課題を解決するため、第一の発明は、基油と増ちょう剤とを含んでなるグリース組成物であり、以下に示す組成からなる。

一般式（Ｉ）、（II）においてＲ１，Ｒ２は同一であっても異なっていてもよく、炭素数が１０〜２０のアルキル鎖を表す。
一般式（Ｖ）において、Ｒ５は水素もしくはアルキル基を表す。好ましくは炭素数３〜８であり、直鎖構造であることが好ましい。

すなわち、第一の発明のグリース組成物における基油は、ジフェニルエーテルに結合するアルキル鎖のα位に炭化水素基が付加した前記一般式（Ｉ）で示される油（以下，分岐エーテル油とする）とジフェニルエーテルに直鎖のアルキル鎖が結合している前記一般式（II）で示される油（以下，直鎖エーテル油とする）とを重量比５：９５〜９５：５で混合したものと、前記一般式（Ｖ）で示されるポリαオレフィン油とを、重量比２０：８０〜８０：２０で混合したものであり、当該基油の４０℃における動粘度が６０〜１１０ｍｍ^２／ｓである。

また第一の発明のグリース組成物における増ちょう剤は、下記一般式（６）で示されるジウレア化合物であり、グリース組成物全量に対して５〜４０重量％の範囲で含有されている。

一般式（６）において、Ｒ１は炭素数７〜１２の芳香族環含有炭化水素基、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。

前記第一の発明のグリース組成物によれば、特に、グリース組成物の耐熱性を損なわずに、比較的低粘度の基油を使用したものとすることが可能であり、また、比較的温度による影響を受けにくい増ちょう剤を使用しているため、高温から低温まで安定して使用できるグリース組成物を得ることができる。

第一の発明のグリース組成物の基油において、４０℃における動粘度が１１０ｍｍ^２／ｓを超えると、転がり軸受に封入された場合、基油の攪拌抵抗が大きくなりやすく、そのため転がり軸受の起動・回転トルクが上昇しすぎるため好ましくない。また、低温でのグリース組成物の流動性が不十分となり、転がり軸受を低温下で起動する際に異音が発生するおそれがある。ただし、基油の動粘度が４０℃において６０ｍｍ^２／ｓ未満であると高温下での蒸発損失や油膜の厚さの確保等の問題から適当でない。すなわち、例えば転がり軸受の場合、基油の粘度が低すぎると高温において、軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるのに十分な潤滑油膜の形成が困難となるおそれがある。またこれらのような問題をより生じにくくするためには、基油の４０℃における動粘度は，７０〜１００ｍｍ^２／ｓとすることが好ましい。

また、上記グリース組成物において、混和ちょう度を２３０〜３３０としたことを特徴とする。好ましくは、混和ちょう度が２５０〜３００の範囲である。混和ちょう度が２３０より小さいと十分な潤滑効果が期待できず、３３０より大きいと例えば転がり軸受に封入した場合、転がり軸受からの漏洩が過大となるおそれがある。
更には、実施例に示すように、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネートとシクロヘキシルアミンとからなるジウレア化合物を２２重量％、４０℃における動粘度が１００ｍｍ ^２／ｓのアルキルジフェニルエーテルに配合し、混和ちょう度が２８０であるグリース組成物を、外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１７ｍｍの金属シールド付き深溝玉軸受に、空間容積の３０％封入し、外輪温度−４０℃，ラジアル荷重９８Ｎ，アキシアル荷重９８Ｎ，内輪回転速度３０００ｍｉｎ ^−１で回転させ、回転開始後５分後に測定した回転トルクを１としたときに、同条件での回転トルクが０．４〜０．９倍となる。

前記グリース組成物にはその各種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。酸化防止剤としては一般的に使用される酸化防止剤を使用できる。例えば，フェニル-1-ナフチルアミン等のアミン系、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤を使用することができる。防錆剤としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩、アルキル、アルケニル琥珀酸エステル等のアルキル、アルケニル琥珀酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル等の防錆剤を使用することができる。極圧剤としては、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデンなどの極圧剤を使用することができる。油性剤としては脂肪酸、動植物油などの油性向上剤を使用することができる。金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤を使用することができる。また、これら添加剤を単独又は2種以上混合して用いることもできる。なお、これら添加剤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。また、グリース組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。

第二の発明は、第一の発明のグリース組成物を封入した転がり軸受であり、このようなグリース組成物が封入された転がり軸受は、優れた潤滑性を有し高温下においても長寿命であるのでオルタネータ、電磁クラッチ、アイドラプーリ等の自動車のエンジン補機部品のように高温高速条件下で使用される機器の回転部分に好適に使用可能である。さらに、本発明のグリース組成物を封入した転がり軸受は、低温下でも優れた性能を示す。

また、第一の発明のグリース組成物は、上記に限らず種々の転動装置、摺動装置、転動部分、摺動部分等に適用することができる。例えば、転がり軸受のほか、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリング等にも好適に使用できる。

本発明によれば、高温から低温まで安定した性能を有するグリース組成物を得ることができる。また、そのグリース組成物を転がり軸受に封入した場合には、高温から低温まで安定した性能を有する転がり軸受を得ることができる。

本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断面図である。グリース組成物の焼付性を評価する軸受寿命試験機の構成を示す断面図である

本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は実施形態に限定されるものではない。例えば、基油及び増ちょう剤の種類は上記のものに限定されるものではなく、またグリース組成物Ｇには各種添加剤を添加しても良い。また、本実施形態においては転がり軸受を含む転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明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、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受やスラスト玉軸受、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。また、本発明は転がり軸受に限らず他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリング等である

所定の方法により、実施例及び比較例としてのグリース組成物を作成した。実施例１〜５及のグリース組成物は表１に、比較例１〜４のグリース組成物は表２に示すとおりであり、ジウレア化合物からなる増ちょう剤と、合成油からなる基油と、を含有している。そして添加剤として、いずれのグリース組成物とも、グリース組成物全体の２質量％のアミン系酸化防止剤と、１重量％のカルシウムスルフォネート系防錆剤と、０．０５重量％のベンゾトリアゾール系金属不活性化剤とを含有している。

なお、増ちょう剤の種類及び基油の種類の欄に記載された数値は増ちょう剤及び基油全体における各成分の量比（重量％）を示している。

［−４０℃での動トルク試験について]
−４０℃でのトルク試験は、外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１７ｍｍの金属シールド付き深溝玉軸受にグリースを空間容積の３０％封入して、外輪温度−４０℃，ラジアル荷重９８Ｎ，アキシアル荷重９８Ｎ，内輪回転速度３０００ｍｉｎ^−１で回転させ、回転開始後５分後に測定した回転トルクを動トルクとした。このとき比較例１における動トルクを１とし，他の実施例及び比較例の動トルクはこれに対する比の形で示した。

［２００℃での焼付寿命について］
内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの金属シールド付き深溝玉軸受に実施例１〜５及び比較例１〜４のグリース組成物を軸受空間容積の５０％を占めるように充填し、図2に示すようなＡＳＴＭＤ１７４１に準拠した軸受寿命試験機により焼付き寿命を測定した。試験は軸受温度２００℃、アキシアル荷重９８Ｎの条件下で３０００ｍｉｍ^−１の回転速度で内輪を回転させ（その他の条件はASTM D1741に準拠した）、軸受の発熱により外輪の温度が２１０℃以上となるまでの時間を焼付き寿命とした。比較例1の焼付き時間を1として相対比較した。

上記試験結果は表１、表２に記載の通りである。実施例１〜５のグリース組成物を封入した転がり軸受は−４０℃において低トルクであり、かつ２００℃における焼付き寿命は長寿命であるのに対して、比較例１〜４のグリース組成物を封入した転がり軸受では低温トルクと２００℃での焼付き寿命の少なくとも一方は劣っている。

本発明のグリース組成物は、転がり軸受等の転動装置、あるいは、各種機械装置等における転動部分もしくは摺動部分の潤滑に好適なグリース組成物として利用することができる。また、本発明のグリース組成物を封入した転がり軸受は、特に、自動車等の電装品・エンジン補機の回転支持部材として高温から低温まで好適に使用することができる。

１玉軸受
１０内輪
１１外輪
１３玉
Ｇグリース組成物

Claims

基油と増ちょう剤とを含んでなるグリース組成物において、

［但し，一般式（Ｉ）,（II）においてＲ１，Ｒ２は，同一でも異なっていてもよく、炭素数が１０〜２０のアルキル鎖を表す］
前記一般式（Ｉ）で示されるエーテル油と一般式（II）で示されるエーテル油とを重量比５：９５〜９５：５で混合したものと、ポリαオレフィンとを、重量比で５：９５〜９５：５の割合で混合し、前記３種の油からなる混合油の４０℃における動粘度が６０〜１１０ｍｍ^２／ｓであるものを基油とし、

[一般式（６）において、Ｒ１は炭素数７〜１２の芳香族環含有炭化水素基、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。]
前記一般式（６）に示すジウレア化合物を増ちょう剤としてグリース組成物全量に対して５〜４０質量％含有し、
かつ、混和ちょう度が２３０〜３３０であり、
４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネートとシクロヘキシルアミンとからなるジウレア化合物を２２重量％、４０℃における動粘度が１００ｍｍ ^２／ｓのアルキルジフェニルエーテルに配合し、混和ちょう度が２８０であるグリース組成物を、外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１７ｍｍの金属シールド付き深溝玉軸受に、空間容積の３０％封入し、外輪温度−４０℃，ラジアル荷重９８Ｎ，アキシアル荷重９８Ｎ，内輪回転速度３０００ｍｉｎ ^−１で回転させ、回転開始後５分後に測定した回転トルクを１としたときに、同条件での回転トルクが０．４〜０．９倍となる
ことを特徴とするグリース組成物。
請求項１に記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。