JPH11269478A - 転がり軸受用グリース組成物 - Google Patents
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-
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-
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Abstract
剥離性能を備えたグリース組成物を提供する。 【解決手段】 基油と、増ちょう剤と、平均粒径2μm
以下の無機系化合物充填剤と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転がり軸受用グリース組成
物。
Description
ース組成物に関し、特に、オルタネータ、カーエアコン
用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポ
ンプ等の自動車電装部品やエンジン補機等に組み込まれ
る転がり軸受に好適な耐剥離性能を向上させた転がり軸
受用グリース組成物に関する。
所、例えば、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッ
チ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動
車電装部品やエンジン補機には、一般に転がり軸受が使
用されており、その潤滑には主としてグリースが使用さ
れている。
F車の普及により、さらには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、前記に
挙げたような電装部品・エンジン補機の小型軽量化がよ
りいっそう進められている。加えて、前記各部品にも高
性能、高出力化がますます求められている。しかし、小
型化により、出力の低下は避けられず、例えばオルタネ
ータやカーエアコン用電磁クラッチでは、高速化するこ
とにより出力の低下分を補っており、それに伴って中間
プーリも同様に高速化されている。さらに、静粛化向上
の要望により、エンジンルームの密閉化が進み、それに
伴ってエンジンルーム内の温度も大幅に上昇してきてお
り、前記各部品は高温に耐え得ることも必要となってい
る。
るグリースには、従来より軸受潤滑寿命が長いこと、グ
リース漏れが少ないこと、低温性能に優れていること、
さび止め性能に優れること、軸受音響性能に優れること
等、主として潤滑性に関する要求がなされてきている。
しかし、前述したような高速化や高性能化に伴い、転が
り軸受の軌道面には高荷重が周期的に加わり、それによ
り軸受転走面に早期に剥離が発生するという新たな問題
が生じてきており、それを防止するためのグリースの開
発も行われている。このような早期剥離の防止を目的と
した高速転がり軸受用長寿命グリースとして、例えば特
開平5−98280号、特開平5−194979号およ
び特開平5−263091号各公報には、増ちょう剤と
して末端基が芳香族炭化水素主体のジウレア化合物を用
いたグリース組成物が開示されている。
グリース組成物は増ちょう剤を選定することにより耐剥
離性能の向上を図っているが、増ちょう剤の選定だけで
は自ずと限界があり、さらなる耐剥離性能の向上の要求
には応え得るものではない。本発明は上記事情に鑑みて
なされたものであり、潤滑性能は勿論のこと、従来より
も優れた耐剥離性能を備えたグリース組成物を提供する
ことにある。
生する機構に関して研究を重ねた結果、剥離は軸受の共
振等による負荷の増加と、外輪が変形することによって
発生する曲げ応力との相乗作用によって起こり、これに
対してグリースによる軸受剥離寿命の延長は、転動体と
軌道面とに十分保持されたグリース膜がダンピング効果
を示し、その結果共振時の振動レベルや最大転動体荷重
が軽減されることによるものと考察した(NSKテクニ
カルジャーナル、No.656、1ページ、’93)。
そして、グリース膜のダンピング効果を増大させること
により、剥離防止効果を向上させることができることに
着目し、さらなる研究を重ねた結果、グリース膜の形成
能力を大きくし、衝撃荷重に対するダンピング効果を増
大させるためには、増ちょう剤が形成するゲル構造を強
化すればよく、そのための手段として、無機系化合物充
填剤と特定の有機亜鉛化合物を併用することが効果的で
あることを見い出した。
ある。すなわち、上記の目的は、本発明の基油と、増ち
ょう剤と、粒径2μm以下の無機系化合物充填剤と、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転
がり軸受用グリース組成物により達成される。
補強する材料となればよく、特に制約はない。望ましく
は、それ自身増ちょう剤効果を示す化合物であれば補強
効果はより大きい。具体的には、SiO2 、Al
2 O3 、MgO、TiO2 、PZT、ZnO等の金属酸
化物、Mg(OH)2 、Al(OH)3 、Ca(OH)
2 等の金属水酸化物、MgCO3 、CaCO3 等の金属
炭酸化物またはこれらの水和物やSi3 N 4 、ZrN、
CrN、TiAlN等の金属窒化物、SiC、TiC、
WC等の金属炭化物、ベントナイト、スメクタイト、雲
母等の(合成)粘土鉱物、ダイヤモンド等からなる粒子
を挙げることができる。また、MoS2 、グラファイ
ト、BN、WS2 等の固体潤滑剤からなる粒子を挙げる
ことができる。さらに、後述される基油や増ちょう剤と
の親和性を改善するために、その表面を親油性に改質し
たものを用いても良い。上記に挙げた無機化合物の中で
は、それ自身増ちょう剤作用を備える金属酸化物や粘土
鉱物からなる粒子が好ましい。
は、転がり軸受に封入して使用された際に支障を来さな
い程度の粒径である。転がり軸受では、一般に2μmを
越える粒子は異物(ゴミ)として作用し、さらに固い粒
子の場合には軸受軌道面や転動体表面の摩耗を促進して
軸受の早期損傷の原因となる。また、軸受音響特性を悪
くする場合もある。従って、平均粒径で2μmを越える
場合には、この2μmより大径の粒子の割合が高くな
り、好ましくない。さらに、軸受潤滑寿命を考慮すれ
ば、用いる粒子径が基油の油膜よりも小さいことが望ま
しく、実使用上における軸受使用条件下での油膜の厚さ
は約0.2μmであることから、より好ましくは0.2
μm以下の粒径が望ましい。従って、本発明の転がり軸
受用グリース組成物において、無機系化合物充填剤の平
均粒径は2μm以下、特に0.2μm以下であることが
好ましい。また、形状は球形に近いほど好ましいが、上
記の平均粒径内であれば、多面体(立方体や直方体)や
極端には針状でも構わない。
は、グリース全量に対して0.001重量%(1pp
m)〜10重量%が望ましい。これより少ないと増ちょ
う剤が形成するゲル構造の補強効果が十分得られない
し、これより多いと前記充填剤の粒子数が多過ぎ、摩耗
が増大して焼付き寿命に悪影響を及ぼすことが懸念され
る。さらに、補強効果をより確かにし、焼付き寿命への
悪影響を考慮するなら、0.005〜1重量%が望まし
い。
のであればよく、特に制約はないが、具体的には下記
(1)式で示される化合物が挙げられる。
別に炭素数1〜18、好ましくは炭素数1〜13、より
好ましくは炭素数3〜8の炭化水素基を示している。炭
化水素基としてはアルキル基、アルケニル基、アリール
基、アルカリール基、アラルキル基等が挙げられるが、
アルキル基の場合は特に優れた早期剥離防止効果が得ら
れる。好ましいジチオカルバミン酸亜鉛として具体的に
は、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオ
カルバミン酸亜鉛、ジプロピルジチオカルバミン酸亜
鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジペンチルジチ
オカルバミン酸亜鉛、ジヘキシルジチオカルバミン酸亜
鉛、ジヘプチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジオクチルジ
チオカルバミン酸亜鉛、ジノニルジチオカルバミン酸亜
鉛、ジデシルジチオカルバミン酸亜鉛、ジウンデシルジ
チオカルバミン酸亜鉛、ジドデシルジチオカルバミン酸
亜鉛、ジトリデシルジチオカルバミン酸亜鉛、およびこ
れらの混合物等を挙げることができる。
ましい含有量は、グリース全量に対して0.05〜10
重量%である。なお、ジチオカルバミン酸亜鉛は鉱油や
灯油等によって希釈された形で市販されている場合もあ
るが、この場合は上記含有量はその有効成分の含有量を
意味する。含有量がこれより少ないと、剥離防止効果が
十分でなく早期に剥離寿命に至るおそれがあり、これよ
り多く含有しても剥離防止効果がそれ以上向上せず、不
経済であるためそれぞれ好ましくない。さらに、剥離寿
命の延長を確かにし、潤滑寿命を考慮するなら、グリー
ス全量に対して0.25〜5重量%が望ましい。
ゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。
例えば、Li、Na等からなる金属石けん、Li、N
a、Ba、Ca等から選択される複合金属石けん等の金
属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウ
レア、ウレタン化合物、ウレタン化合物等の非石けん類
を適宜選択して使用できるが、グリースの耐熱性を考慮
すると、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレ
タン化合物または、これらの混合物が好ましい。このウ
レア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物
としては、具体的にはジウレア化合物、トリウレア化合
物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、ウレア・
ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合
物が挙げられ、これらの中でもジウレア化合物、ウレア
・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混
合物がより好ましい。さらに好ましくは、以下の一般式
(2)〜(4)に示すようなジウレア化合物を配合する
ことが望ましい。
有炭化水素基、R6 は炭素数6〜15の2価の芳香族環
含有炭化水素基、R7 はシクロヘキシル基または炭素数
7〜12のアルキルシクロヘキシル基を示す。上記のジ
ウレア化合物は、R6 成分となるジイソシアネート1モ
ルに対して、R5 またはR7 成分となるモノアミンを合
計で2モル反応させることにより得られるが、その際一
般式(2)〜(4)に示す化合物の混合物として得られ
る。このジウレア化合物の混合物において、R5 および
R7 の総数に占めるR5 の数の割合、すなわち(R5 の
モル数/(R5 のモル数+R7 のモル数))の値は0.
10〜0.95が望ましく、さらに好ましくはR5 の数
の割合は0.20〜0.85が望ましい。この値が0.
10未満であると十分なグリース漏洩性が得られず、
0.95を超えると流動性が低くなるために焼付く恐れ
がある。
ル基、キシリル基、β−フェンシル基、t−ブチルフェ
ニル基、ドデシルフェニル基、ベンジル基、メチルベン
ジル基などが挙げられる。R6 の具体例として、例えば
以下に例示する基などが特に好ましく用いられる。
ヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロ
ヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、ジエチルシクロ
ヘキシル基、プロピルシクロヘキシル基、イソプロピル
シクロヘキシル基、1−メチル−3−プロピルシクロヘ
キシル基、ブチルシクロヘキシル基、ペンチルシクロヘ
キシル基、ペンチルメチルシクロヘキシル基、ヘキシル
シクロヘキシル基、などが挙げられ、特にシクロヘキシ
ル基または炭素数7〜8のアルキルシクロヘキシル基、
例えばメチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル
基などが好ましい。
表されるジウレア化合物の具体例として、例えば以下に
例示する化合物などを特に好ましく用いることができ
る。
ース全量に対して9〜38重量%、好ましくは13〜3
0重量%である。増ちょう剤の含有量が9重量%未満の
場合は、ゲル化能が不足して十分な硬さが得られず、ま
たグリース漏れも多くなる。一方、38重量%を超える
場合は、高温・高速での耐久寿命が著しく悪くなる。
ず、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使
用することができる。低温流動性不足による低温起動時
の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる
焼付きを避けるために、40℃における動粘度が、好ま
しくは10〜400mm2/sec 、より好ましくは20〜2
50mm2/sec 、さらに好ましくは40〜150mm2/sec
である基油が望ましい。
天然油系の潤滑油などが挙げられる。前記鉱油系潤滑油
としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水
素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精
製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることが
できる。
炭化水素油、芳香族系炭化水素油、エステル系油、エー
テル系油等が挙げられる。前記脂肪族系炭化水素油とし
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、1−デ
センとエチレンコオリゴマーなどとのポリ−α−オレフ
ィン、またはこれらの水素化合物などが挙げられる。
ルキルベンゼン、ジアルキルベンゼンなどのアルキルベ
ンゼン、あるいは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などのアルキルナ
フタレンなどが挙げられる。前記エステル系油として
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・アセチルシノレートなどのジエステル油、
あるい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などの芳香
族エステル油、さらに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などのポリオールエステ
ル油、さらにはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩
基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレッ
クスエステル油などが挙げられる。
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
ノエーテルなどのポリグリコール、あるいはモノアルキ
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、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラ
フェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル
などのフェニルエーテル油などが挙げられる。
レジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロア
ルキルエーテルなどが挙げられる。前記天然油系潤滑油
としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤ
シ油、パーム油、パーム核油などの油脂系油、またはこ
れらの水素化物が挙げられる。
用いることができ、上述した好ましい動粘度に調整され
る。
リース組成物には、さらに性能を高めるために必要に応
じて公知の添加剤を含有することもできる。この添加剤
としては例えば、金属石けん、ベントン、シリカゲルな
どのゲル化剤;アミン系、フェノール系、イオウ系、ジ
チオリン酸亜鉛などの酸化防止剤;塩素系、イオウ系、
リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブテンなどの極圧
剤;脂肪酸、動植物油などの油性剤;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
ステルなどのさび止め剤;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
イソブチレン、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤など
が挙げられ、これらを単独または2種以上組み合わせて
添加することができる。この際、添加剤などの添加量
は、本発明の所望の目的を達成できれば特に限定される
ものではないが、グリース全量に対して20重量%以下
含有させることができる。
成物を調製する方法には特に制約はない。しかし、一般
的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。無機
系化合物充填剤とジチオカルバミン酸亜鉛は、前記の反
応時に所定量を配合することが好ましい。また、予め増
ちょう剤でグリース組成物を得た後、無機系化合物充填
剤とジチオカルバミン酸亜鉛を混合して得ることも可能
である。ただし、ニーダやロールミル等で無機系化合物
充填剤とジチオカルバミン酸亜鉛を添加した後十分撹拌
し、均一分散させる必要がある。この処理を行う時に
は、加熱するものも有効である。なお、上記製法におい
て、無機系化合物充填剤およびジチオカルバミン酸亜鉛
以外の添加剤は、無機系化合物充填剤およびジチオカル
バミン酸亜鉛と同時に添加することが工程上好ましい。
体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定される
ものではない。 (グリースの調製)本実施例および比較例で用いた増ち
ょう剤、基油、無機系化合物充填剤、ジチオカルバミン
酸亜鉛の各組成、種類を表1〜表4に示す。表1におい
てTDIはトリレンジイソシアネート、MDIは4、
4′−ジフェニルメタンジイソシアネートの略であり、
ウレア化合物は表中のジイソシアネート1モルに対して
表中のモノアミンを合計で2モル反応させたものであ
る。また、表3中の無機系化合物充填剤の平均粒径は、
それぞれ種類1(MgO)は50nm、種類2(Mg
O)は200nm、種類3(Al2 O3 )は13nmで
ある。そして、増ちょう剤、無機系化合物充填剤、ジチ
オカルバミン酸亜鉛および基油の種類または量を表5に
示す如く変えてグリース組成物を作成した。なお、配合
量は、増ちょう剤、無機系化合物充填剤、ジチオカルバ
ミン酸亜鉛および基油の総量を920gとし、これにア
ミン系酸化防止剤50gおよびスルフォネート系錆止め
剤30gを加えて総量1000gのグリース組成物とし
た。具体的な作成工程は以下の通りである。すなわち、
ジイソシアネートを混合した基油とモノアミンを混合し
た基油とを反応させ、撹拌加熱して得られた半固体状物
に、予め基油に溶解したアミン系酸化防止剤を加えて十
分撹拌し、徐冷後にスルフォネート系錆止め剤を加え、
ロールミルに通すことでベースグリースを得た。そし
て、このベースグリースに表5に示す如く、無機系化合
物充填剤およびジチオカルバミン酸亜鉛を所定量添加し
て更に十分に混練してグリース組成物を得た。
ついて、耐剥離性能を評価するために以下に示す試験を
行い、その結果を表5に示した。すなわち、上記の各試
験グリース組成物を2.36g封入した単列深溝玉軸受
(内径φ17mm、外径φ47mm、幅14mm)をオ
ルタネータに組み込み、エンジン回転数1000〜60
00rpm(軸受回転数2400〜13300rpm)
の繰り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重160kgfの
条件で軸受を連続回転させ、軸受外輪転走面に剥離が生
じて振動が発生した時に試験を終了し、それまでの時間
を測定した。結果は、比較例1のグリース組成物による
運転時間を1とし、各実施例および他の比較例のグリー
ス組成物による運転時間を相対値でもって評価した。
ス組成物は、無機系化合物充填剤及びジチオカルバミン
酸亜鉛を含有することにより、これらを全く含有しな
い、あるいは何れか一方のみを含有するグリース組成物
に比べて、剥離に至るまでの時間が格段に長く、耐剥離
性能に優れることがわかる。
離防止に必要なジチオカルバミン酸亜鉛濃度と、増ちょ
う剤が形成するゲル構造を補強するために添加する無機
系化合物充填剤(平均粒径1μmのMgOを使用)との
量的関係から、剥離防止に有効な範囲及び焼付き寿命を
生じる範囲に関して図1に示した。これによれば、ジチ
オカルバミン酸亜鉛添加量0.05〜10重量%と、無
機系化合物充填剤量0.001〜10重量%とで囲まれ
る範囲が、剥離及び焼付きを生じない範囲であり(寿命
比較による)、この範囲の中でもジチオカルバミン酸亜
鉛添加量0.25〜5重量%と、無機系化合物充填剤量
0.005〜1.0重量%とで囲まれる範囲がより好ま
しい範囲として示すことができる。
ちょう剤(ジウレア)組成とその添加量とから軸受の剥
離や焼付きの関係を求め、図2に示した。図2におい
て、縦軸はジウレア化合物の増ちょう剤の一例としてR
5 及びR7 の総数に占めるR5の割合(R5 /(R5 +
R7 ))を示し、グリースの流動性を意味している。こ
の値が大きくなるとグリースの流動性が乏しくなり、焼
付きを生じ易く、この値が小さいと流動性が高くなり、
グリース漏れを生じ易くなる。横軸は、ゲル構造を形成
する増ちょう剤(例:ウレア)の量である。これによれ
ば、増ちょう剤量9〜38重量%と、R5 /(R5 +R
7 )比0.1〜0.95とで囲まれる範囲が、剥離や焼
付きの不具合の解消には好ましく、特に増ちょう剤量1
3〜30重量%と、R5 /(R5 +R7 )比0.2〜
0.85とで囲まれる範囲が、適正なゲル化と流動性と
により軸受の耐久寿命を向上させることを示している。
性能に極めて優れた転がり軸受用グリース組成物を得る
ことができ、特にオルタネータ、カーエアコン用電磁ク
ラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の
自動車電装部品やエンジン補機に組み込まれる転がり軸
受に好適に使用できる。
填剤の添加量との関係を示すグラフであり、剥離防止及
び焼付き寿命に効果的な範囲を示す図である。
数に占めるR5 の割合との関係を示すグラフであり、剥
離防止及び焼付き寿命に効果的な範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 基油と、増ちょう剤と、平均粒径2μm
以下の無機系化合物充填剤と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転がり軸受用グリース組成
物。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP07440698A JP4054923B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 転がり軸受用グリース組成物及び転がり軸受 |
US09/270,515 US6352961B1 (en) | 1998-02-23 | 1999-03-17 | Grease composition for rolling bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07440698A JP4054923B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 転がり軸受用グリース組成物及び転がり軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11269478A true JPH11269478A (ja) | 1999-10-05 |
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ID=13546286
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07440698A Expired - Lifetime JP4054923B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-03-23 | 転がり軸受用グリース組成物及び転がり軸受 |
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---|---|
US (1) | US6352961B1 (ja) |
JP (1) | JP4054923B2 (ja) |
Cited By (6)
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