JP6119438B2

JP6119438B2 - 潤滑剤組成物及び前記潤滑剤組成物を封入した転がり軸受

Info

Publication number: JP6119438B2
Application number: JP2013119881A
Authority: JP
Inventors: 泰右丸山; 雄次郎戸田; 克菅原; 横内　敦; 敦横内
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: JP2014237739A

Description

本発明は、特定の添加剤を添加した潤滑剤組成物に関する。本発明はまた、前記潤滑剤組成物を封入した転がり軸受に関する。

デカップラー用軸受やＡＣサーボモータ用軸受等では、支持軸が微小往復回転を繰り返すため、転動体表面や転送面にフレッチングが生じ、軸受トルクの増大や損傷部を起点とした剥離が起こる等、様々な不具合が生じている。

このような不具合に対し従来では、例えば特許文献１では、転動体にセラミックボールを用いてフレッチング摩耗を軽減することが提案している。しかし、セラミックボールは、通常用いられている鋼球と比較してコストがかかるため、セラミックボールを用いることなく低コストでフレッチングを抑制する新しい技術に対する需要が高まってきている。

このような需要に対して、例えば特許文献２では、無機Ｍｇ微粒子及びステアリン酸金属塩を添加した潤滑剤組成物を封入することを提案している。

特開２００５−１８８７２６号公報特開２００７−２３１０５号公報

フレッチングの更なる抑制に対する需要が今後も高まることは必至であり、本発明は、セラミックボールを用いることなく封入する潤滑剤組成物を工夫し、安価でありながらも、これまでよりも耐フレッチング性を高めた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、下記を提供する。
（１）潤滑油に、ステアリン酸金属塩と、リン酸エステルと、スルホネート系金属塩及びサリシレート系金属塩から選ばれる少なくとも１つとを、それぞれ０．２５〜２質量％添加したことを特徴とする潤滑剤組成物。
（２）ステアリン酸金属塩、リン酸エステル及びスルホネート系金属塩を添加したことを特徴とする上記（１）記載の潤滑剤組成物。
（３）内輪と外輪との間に、複数個の転動体を保持器により転動自在に保持してなり、かつ、上記（１）または（２）に記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。

本発明の潤滑剤組成物は、特定の３種の添加剤の相乗効果により、耐フレッチング性がこれまでよりも大きく向上する。そのため、本発明の潤滑剤組成物を封入した転がり軸受も、耐フレッチング性が要求されるデカップラー用軸受やＡＣサーボモータ用軸受等として長寿命になる。また、本発明の潤滑剤組成物を調製するのに当たり、特定の３種の添加剤を加熱した後に潤滑油に添加することにより、従来と同等の耐フレッチング性を、潤滑剤全体を加熱せず短時間で得ることができ、製造コストを大幅に低減することができる。

本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。振幅比を説明するための模式図である。試験に用いたフレッチング試験機を示す模式図である。フレッチング試験で得られた損傷比を示すグラフである。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

（潤滑剤組成物）
本発明の潤滑剤組成物は、潤滑油に、ステアリン酸金属塩と、リン酸エステル及び亜リン酸エステルの少なくとも１つと、スルホネート系金属塩及びサリシレート系金属塩から選ばれる少なくとも１つからなる３種の添加剤を添加したものである。これら添加剤は、摺動面に吸着して保護膜を形成する作用があり、３種を組み合わせることにより、より強固な保護膜が形成されてフレッチング摩耗をより軽減する。３種の中で何れか１つが欠けてもフレッチング摩耗の軽減効果が少なくなる。

中でも、ステアリン酸金属塩、リン酸エステル及びスルホネート系金属塩の組み合わせが効果である。ステアリン酸金属塩の金属としてはマグネシウム、リチウム、ナトリウム、カルシウム、亜鉛、ニッケル等を挙げることができるが、マグネシウムが特に好ましい。また、スルホネート系金属塩やサリシレート系金属塩の金属としてはカルシウム、マグネシウム、バリウム、リチウム、ナトリウム、カリウム等を挙げることができるが、カルシウムが特に好ましい。

尚、リン酸エステルとしては、アルキル（Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８）アシッドホスフェート、イソトリデシルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、エチレングリコールアシッドホスフェート、２−ヒドロキシメチルメタクリレートアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、ビス（２−エチルヘキシル）ホスフェート、ジエチルベンジルホスフェート、トリフェニルホスフィン、モノエチルホスフェート、モノｎ−ブチルホスフェート、モノｎ−オクチルホスフェート、モノｎ−ラウリルホスフェート、モノ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）ホスフェート等が挙げられるが、特にイソトリデシルホスフェートやモノｎ−ブチルホスフェートが好ましい。

また、亜リン酸エステルとしては、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリス（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス（トリデシル）ホスファイト、トリオレイルホスファイト、ジフェニルモノ（２−エチルヘキシル）ホスファイト、ジフェニルモノデシルホスファイト、ジフェニルモノ（トリデシル）ホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイト、ジエチルハロゲンホスファイト、ビス（２−エチルへキシル）ハイドロゲンホスファイト、ジラウリルハイドゲンホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、ジフェニルハイドゲンホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールホスファイト、テトラフェニル（テトラトリデシル）ペンタエリスリトールテトラホファイトとフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）との混合物、テトラ（Ｃ１２〜Ｃ１５アルキル）−４，４´−イソプロピリデンジフェニルホスファイト、ビス（トリデシル）ペンタエリスリトールジホスファイトとビス（ノニルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイトとの混合物、ビス（デシル）ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（トリデシル）ペンタエリスリトールジホスファイト、トリステアリルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）ホスファイト、水添ビスフェノールＡ−ペンタエリスリトールホスファイトポリマー、水添ビスフェノールＡホスファイト等が挙げられる。

潤滑油は、用途に応じて種類や特定が選択される。例えば、デカップラー用軸受やＡＣサーボモータ用軸受等に封入される潤滑剤組成物としては、鉱油や合成油等用いることができる。何れも公知のもので構わないが、具体例を挙げると、合成油としては脂肪族炭化水素油、芳香族炭化水素油、エステル油、エーテル油、トリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル油等が挙げられる。脂肪族炭化水素油としては、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、ポリ−α−オレフィン（１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等）、又はこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族炭化水素油としては、アルキルベンゼン（モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼン等）、アルキルナフタレン（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）等が挙げられる。エステル油としては、脂肪族ジエステル、芳香族エステル、ポリオールエステル、コンプレックスエステル（多価アルコールと二塩基酸及び一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステル）が挙げられる。脂肪族ジエステルとしては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチルアセチルリシノレート等が挙げられる。芳香族エステルとしては、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等が挙げられる。ポリオールエステルとしては、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等が挙げられる。エーテル油としては、ポリグリコールおよびフェニルエーテルが挙げられる。ポリグリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等が挙げられる。フェニルエーテルとしては、モノアルキルトリフェニルエーテル、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、ペンタフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等が挙げられる。これら潤滑油の粘度も用途に合わせて選択できるが、１０〜５００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）が一般的である。

また、上記潤滑油を基油とし、３種の添加剤を添加したグリースとすることもできる。増ちょう剤は、用途に応じて種類や特定が選択される。デカップラー用軸受やＡＣサーボモータ用軸受等に封入される潤滑剤組成物では、例えば金属石けん（アルミニウム石けん、バリウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等）、複合金属石けん（リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等）、ウレア化合物（ジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等）、シリカゲル、ベントナイト、ウレタン化合物、ウレア−ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート等を使用できる。尚、ちょう度も適宜選択でき、これらの増ちょう剤量を調整すればよい。

３種の各添加剤の添加量は、潤滑剤組成物全量に対し、それぞれ０．２５〜２質量％である。添加量が、０．２５質量％未満では耐フレッチング性の向上効果が十分ではなく、２質量％を超えて添加しても効果が飽和して不経済となるばかりでなく、潤滑油、あるいは増ちょう剤の量が不足して潤滑性能に劣るようになる。

潤滑剤組成物には、必要に応じて、上記3種の添加剤の他にも酸化防止剤等の公知の添加剤を適量添加することができる。

（潤滑剤組成物の製造方法）
本発明の潤滑剤組成物は、基本的には、３種の添加剤を潤滑油に添加して得られる。

（転がり軸受）
本発明はまた、上記の潤滑剤組成物を封入した転がり軸受に関する。但し、転がり軸受の種類や構造には制限がなく、例えば図1に示す玉軸受を例示することができる。図示される玉軸受は空間に、上記の潤滑剤を充填し、内輪軌道１を有する内輪２と、外輪軌道３を有する外輪４との間に、複数の転動体である玉５を保持器７により転動自在に保持しており、内輪２と外輪４と玉５で形成される軸受シール６で封止している。

このような玉軸受では、振動により内輪軌道１と玉５、外輪軌道３と玉５とが衝突して内輪軌道１、外輪軌道３及び玉５の各表面が損傷を受けるが、潤滑剤組成物中の３種の添加剤の作用により、フレッチング摩耗をこれまでより大幅に軽減する。そのため、玉５をセラミック製にする必要がなく、安価にできる。

尚、軸受の種類としては、上記した玉軸受の他に、保持器付きころ軸受や総転がり軸受、総ころ軸受等も挙げられ、転送面は単列でも複列でも良い。

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制限されるものではない。

（実施例１）
ＰＡＯ（４８ｃＳｔ／ｓ＠４０℃）を基油とするウレアグリースに、ステアリン酸Ｍｇを０．５質量％、ＺｎＤＴＰを０．５質量％、Ｃａスルホネートを０．２５質量％、モノｎ−ブチルホスフェートを２質量％（添加量はグリース全量に対する値；以下同様）添加して試験グリースを調整した。

（実施例２）
ＰＡＯ（４８ｃＳｔ／ｓ＠４０℃）を基油とするウレアグリースに、ステアリン酸Ｍｇを０．５質量％、Ｃａスルホネートを０．２５質量％、モノｎ−ブチルホスフェートを２質量％添加して試験グリースを調整した。

（比較例１）
ＰＡＯ（４８ｃＳｔ／ｓ＠４０℃）を基油とするウレアグリースをそのまま試験グリースとした。

（比較例２）
ＰＡＯ（４８ｃＳｔ／ｓ＠４０℃）を基油とするウレアグリースに、ステアリン酸Ｍｇを０．５質量％、ＺｎＤＴＰを０．５質量％、Ｃａスルホネートを０．２５質量％添加して試験グリースを調整した。

そして、各試験グリースを用いて下記フレッチング試験を行った。

（フレッチング試験）
内径２５ｍｍ、外径５２ｍｍ、高さ１８ｍｍの単式スラスト玉軸受（銘番；５１３０５）を用いて、振幅比（＝振幅／接触円半径；図２参照）を２．０とした時のフレッチング試験を実施した。但し、損傷部の最大高さＲｙを正確に測定するために、下レースにラッピングを施したディスク試験片を用いており、日本精工株式会社製フレッチング試験機（図３参照）を用いて下記条件に基づいて試験を行った。そして、試験後のディスク試験片における損傷痕の最大高さＲｙを干渉顕微鏡を用いて測定し、損傷の程度を損傷比（＝試験後のＲｙ／試験前のＲｙ）として評価した。損傷比が１に近づくほど、損傷が少ないことを示す。結果を図４に示す。

＜試験条件＞
・最大面圧：３．２ＧＰａ
・最大揺動速度：２０ｍｍ／ｓ
・揺動回数：５０００００回
・振幅比：２．０

比較例２の試験グリースのようにステアリン酸ＭｇとＣａスルホネートとを併用しても、比較例１の無添加の試験グリースと比較して耐フレッチング性があまり向上していない。これに対し、実施例１，２の試験グリースのように、ステアリン酸Ｍｇ、モノｎ−ブチルホスフェート（リン酸エステル）及びＣａスルホネートの３種の添加剤を添加することにより、耐フレッチング性が大きく向上することがわかる。このことから、リン酸エステルにより酸化反応が促進され、グリースに酸素が供給されて耐フレッチング性が向上しているものと考えられる。

また、実施例１と実施例２との比較から、極圧剤として広く使用されているＺｎＤＴＰを省略しても、優れた耐フレッチング性が得られことがわかる。

１内輪軌道
２内輪
３外輪軌道
４外輪
５玉
６軸受シール

Claims

潤滑油に、ステアリン酸金属塩と、リン酸エステルと、スルホネート系金属塩及びサリシレート系金属塩から選ばれる少なくとも１つとを、それぞれ０．２５〜２質量％添加したことを特徴とする潤滑剤組成物。
ステアリン酸金属塩、リン酸エステル及びスルホネート系金属塩を添加したことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
内輪と外輪との間に、複数個の転動体を保持器により転動自在に保持してなり、かつ、請求項１または２に記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。