JP6575631B2

JP6575631B2 - 揺動軸受

Info

Publication number: JP6575631B2
Application number: JP2018076284A
Authority: JP
Inventors: 泰右丸山; 雄次郎戸田; 克菅原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2034-06-11
Also published as: JP2018138663A

Description

本発明は、特定の添加剤を添加したグリース組成物を封入した揺動軸受に関する。

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、転動体表面や転走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。

特開２００５−１８８７２６号公報

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。
本発明では、基油と、増ちょう剤と、ジアルキルジチオカルバミン酸銅とジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛とを含有するグリース組成物を封入した揺動軸受により、摺動面に増ちょう剤に由来する保護膜を形成させることができ、二面間の金属接触を抑制することができる揺動軸受を提供する。

前記課題を解決するため、本発明による揺動軸受は、微小往復回転を繰り返す支持軸を支持するための軸受であって、基油と、増ちょう剤と、ジアルキルジチオカルバミン酸銅とジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛とを含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする。また、揺動軸受において、摺動面に増ちょう剤に由来する保護膜を形成することが好ましい。

本発明の揺動軸受は、基油と、増ちょう剤と、ジアルキルジチオカルバミン酸銅とジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛とを含有するグリース組成物を封入することにより、摺動面に増ちょう剤に由来する保護膜を形成させることができ、二面間の金属接触を抑制することができる。

本発明の揺動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。実施例1及び比較例１〜３について、フレッチング試験後の摩耗痕の写真である。実施例１の摺動部付近の付着物のＦＴ−ＩＲを用いて分析した結果である。

以下、本発明の揺動軸受に関して詳細に説明する。

（ジアルキルジチオカルバミン酸銅及びジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛）
グリース組成物に配合するジアルキルジチオカルバミン酸銅とジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛塩は、一般式［１］

（ただし、式中、Ｍは亜鉛、銅であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は炭素数２〜１８のアルキル基であり、それらはたがいに同一でも異なっていてもよい。）で表される化合物を用いる。一般式［１］におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４で表される炭素数２〜１８のアルキル基は、直鎖状でも、分枝鎖状であってもよく、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基を挙げることができる。

（基油）
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、鉱油や合成油等を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。その中でも、保護膜形成のためには、合成油を用いることが好ましく、ポリ−α−オレフィンを用いることがより好ましい。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℃）にすることが好ましい。

（増ちょう剤）
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グリース組成物では、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。その中でも、保護膜形成のためには、ウレア化合物を用いることが好ましく、脂肪族ウレア化合物と芳香族ウレア化合物を混合したものを用いることがより好ましい。

本発明は、上記のグリース組成物を封入した揺動軸受であるが、軸受自体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、上記のグリース組成物を充填し、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。上記グリース組成物は、内輪２と外輪４の間の空間に充填されている。

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、グリース組成物中の基油と増ちょう剤と、上記２種類のジアルキルジチオカルバミン酸塩の作用により、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、比較例１〜３）
以下、本願発明による実施例の効果を、比較例と比較して説明する。尚、増ちょう剤に用いたウレアは脂環族ウレア：脂肪族ウレア＝７：３としており、下記添加剤ＣｕＤＴＣはジブチルジチオカルバミン酸銅（三新化学工業株式会社製：製品名ＴＢＴ−ＣＵ）、ＺｎＤＴＣは、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（三新化学工業株式会社製：製品名サンセラーＢＺ、ＢＺ−Ｇ）を使用した。

（実施例１）
実施例１は，増ちょう剤：ウレア（脂環族ウレア：脂肪族ウレア＝７：３）、基油：ＰＡＯ（４８ｃｓｔ@４０℃）のグリースに、添加剤としてＣｕＤＴＣを０．０２ｍａｓｓ％、およびＺｎＤＴＣ０．０５ｍａｓｓ％添加したもの。
（比較例１）
比較例１は、増ちょう剤：ウレア（脂環族ウレア：脂肪族ウレア＝７：３）、基油：ＰＡＯ（４８ｃｓｔ@４０℃）のグリースに、添加剤としてＣｕＤＴＣを０．０２ｍａｓｓ％添加したもの。
（比較例２）
比較例２は、増ちょう剤：ウレア（脂環族ウレア：脂肪族ウレア＝７：３）、基油：ＰＡＯ（４８ｃｓｔ@４０℃）のグリースに、添加剤としてＺnＤＴＣを０．０５ｍａｓｓ％添加したもの。
（比較例３）
比較例３は、増ちょう剤：ウレア（脂環族ウレア：脂肪族ウレア＝７：３）、基油：ＰＡＯ（４８ｃｓｔ@４０℃）のグリースに、何も添加していないもの。

そして、各潤滑剤組成物を用いて下記に示す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

図４に示すように、無添加（比較例３）の場合や、ジアルキルジチオカルバミン酸塩を1種（比較例１、２）添加した場合に比べ、ジアルキルジチオカルバミン酸塩を２種以上すなわちＣｕＤＴＣとＺnＤＴＣを添加（実施例１）することにより損傷比を大きく低減することができ、非常に優れた耐フレッチング性を発揮できる。即ち、２種のジアルキルジチオカルバミン酸塩添加剤の1種でも欠けると耐フレッチング性が低減する。

（摩耗痕の観察）
実施例1及び比較例１〜３について、フレッチング試験後の摩耗痕を顕微鏡により観察した。結果を図５に示すが、実施例１のみに白い付着物を確認した（比較例1〜3の白色部分は，摩耗痕であり付着物ではない）。図６は、この付着物をＦＴ−ＩＲを用いて、分析した結果である。図６では、Ｎ−Ｈ結合の吸収が確認できたことから、この白い付着物は、増ちょう剤（ウレア化合物）であることがわかった。つまり、ＣｕＤＴＣとＺｎＤＴＣを併用することで、しゅう動面に増ちょう剤に由来する保護膜を形成させることができ、その結果、二面間の金属接触を防止することができるので、転がり軸受の耐フレッチング性が向上したと考えられる。

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

微小往復回転を繰り返す支持軸を支持するための軸受であって、内輪と外輪との間に、複数の転動体を転動自在に保持してなり、グリース組成物を封入した揺動軸受において、
前記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、ジアルキルジチオカルバミン酸銅とジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛とを含有することを特徴とする揺動軸受。
摺動面に増ちょう剤に由来する保護膜を形成した請求項１記載の揺動軸受。