JPWO2006018945A1 - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

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る転がり軸受に、−３０℃における見掛け粘度が５〜２００Ｐａ・ｓであるグリース組成物を封入する。これにより、−４０℃程度の低温下においても潤滑性能が良好で、異音の発生の無い転がり軸受となる。

Description

本発明は、グリース組成物を封入した転がり軸受に関し、特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータやコンプレッサ用プーリ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ等に使用でき、優れた低温特性を有する転がり軸受に関する。

自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車の普及により、更には居住空間拡大の要望により、エンジンルームの容積減少を余儀なくされ、オルタネータやアイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ等の電装部品・エンジン補機の小型軽量化もより一層進められている。加えて、これらの各部品は、高性能、高出力化も益々求められている。

しかし、小型化による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、それに伴ってアイドラプーリも同様に高速化することになる。更に、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、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、前記の各部品は１８０〜２００℃の高温に耐えることも必要となっている。また、自動車はアラスカやシベリアといった極寒地でも使用されるため、前記の各部品に組み込まれる転がり軸受には、−３０〜−４０℃の低温条件下でも回転不良や起動時の異音発生を生じないことも必要とされている。

このような観点から、最近では、熱安定性、耐高速性、耐荷重性及び低温特性に優れたグリース組成物が開発され、使用されている。例えば、基油として熱安定性に優れたジフェニルエーテル油を使用し、増ちょう剤として耐熱性に優れたジウレア化合物を使用する一方で、高荷重を考慮して油膜厚さを確保するために高粘度の基油を使用することが主流になってきている。

しかし、基油粘度が高まると、低温起動時に、転がり軸受の保持器と転動体との間の流動性が不足して保持器や外輪に振動音が発生することがある。また、グリース組成物の見掛け粘度も高くなり、転動体と内外輪との間にグリースが流動されず、潤滑が不良状態となるため、振動音が発生することもある。しかも、これらの振動音は、取付け部位と共振して耳障りな異常音となって増幅するため、特に寒冷地等においては、その対策が重要となってきている。

このような異常音の発生を抑えるために、基油にアルキルジフェニルエーテル油とポリα−オレフィン油とを特定割合で混合した混合油を用い、増ちょう剤としてジウレア化合物を用いたグリース組成物を封入したり（特許文献１参照）、軸受内部の摩擦面にポリα−オレフィン等の潤滑油を１．０ｍｇ／ｃｍ^２以上塗布したり（特許文献２参照）、４０℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓ以下であるエステル油、合成炭化水素油、エーテル油等を主成分とした防錆潤滑油を軸受内部に塗布する（特許文献３参照）、等の対策が講じられている。

特開平５−１４０５７６号公報 特開平５−１４９３４３号公報 特開平１１−２２７４０号公報

しかしながら、特許文献１のグリース組成物では、混合油の粘度が高い場合や、増ちょう剤の種類や量が不適切であると、グリースの見掛け粘度が大きくなり、異音防止効果が十分ではなくなる。また、特許文献２や特許文献３のように潤滑油を塗布する方法では、運転初期は有効であるものの、運転を継続していくとグリース組成物と潤滑油とが混合して異音防止効果が低下してくる。

そこで、本発明は、−４０℃程度の低温下においても潤滑性能が良好で、異音の発生の無い転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明者らが検討した結果、上述のように、従来では低温下での異音発生を抑制するために、グリース組成物の基油の粘度を規定することが主流とされている。しかし、基油の動粘度とグリース組成物の流動性との間に必ずしも相関が見られないことがあり、低粘度の基油を用いたグリース組成物でも、低温で異音を発生することを確認した。これは、グリース組成物は基油、増ちょう剤及び添加剤の３成分から形成されているため、グリース組成物のレオロジー特性は、潤滑油の動粘度だけでなく、増ちょう剤や添加剤の影響を受けるためである。そして、グリース組成物の流動性は、グリース組成物のレオロジー特性（見掛け粘度）に依存し、特定の見掛け粘度のグリース組成物は極低温下でも異音を発生しないことを見出した。

即ち、上記の目的を達成するために、本発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体を転動自在に保持し、かつ、−３０℃における見掛け粘度が５〜２００Ｐａ・ｓである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を提供する。

本発明の転がり軸受は、−４０℃程度の低温下においても潤滑性能が良好で、異音の発生が無く、自動車の電装部品・エンジン補機等に好適となる。

本発明の転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。 見掛け粘度を測定する装置の構成を説明するための模式図である。 実施例で得られた、試験グリースの見掛け粘度と異音発生までの回数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 玉軸受
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ 保持器
１３ 玉
１４ シール

以下に本発明について詳細に説明する。

本発明において、転がり軸受の種類や構造には制限がなく、例えば、従来から自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータやコンプレッサ用プーリ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ等に使用されている各種転がり軸受が対象となるが、特に内径８〜６０ｍｍの軸受において顕著な効果が現われる傾向にある。軸受の具体例としては、図１に示す玉軸受１を例示できるが、この玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２を介して複数の転動体である玉１３を転動自在に保持してなり、更に、軸受空間Ｓに後述されるグリース組成物を充填してシール１４で封止したものである。

封入されるグリース組成物は、グリース組成物として−３０℃における見掛け粘度が５〜２００Ｐａ・ｓであれば、基油及び増ちょう剤、添加剤、更にはこれらの配合量は特に制限がないが、それぞれの好ましい態様を以下に示す。尚、見掛け粘度は５〜１００Ｐａ・ｓ（−３０℃）がより好ましい。より好ましくは、５〜８０Ｐａ・ｓ（−３０℃）である。

基油は、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１０〜４００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、２０〜２５０ｍｍ^２／ｓがより好ましく、２５〜１５０ｍｍ^２／ｓが特に好ましい。また、流動点が−３０℃以下のものが望ましい。

基油の種類としては、鉱油系、合成油系及び天然油系の潤滑油が挙げられる。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。合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族基油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、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等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、等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等のアルキルナフタレン等が挙げられる。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等のジエステル油、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等の芳香族エステル油、更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ベラルゴネート、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のポリオールエステル油、更にはまた、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等が挙げられる。エーテル系油としては、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等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成潤滑基油としては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等が挙げられる。天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。中でも、流動点が低いことから、合成炭化水素油、エステル系油、エーテル系油等が好ましい。これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、上述した好ましい動粘度に調整される。

増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、基油を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やＮａ等からなる金属石けんや、Ｌｉ，Ｎａ，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、グリース組成物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。耐熱性、音響性を考慮すると、ジウレア化合物を配合することが更に好ましい。

グリース組成物には、更に優れた性能を付与するために、必要に応じて公知の添加剤を添加することができる。例えば、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤；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；ベンソトリアゾール、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、それぞれ単独で、あるいは適宜組み合わせて添加することができる。添加量も本発明の所望の目的を達成できれば特に制限はないが、通常グリース組成物全量に対し１０質量％以下である。

上記のグリース組成物を製造する方法にも制限はないが、一般的には基油中で増ちょう剤を反応して得られる。添加剤は、得られたグリース組成物に所定量を配合すればよいが、ニーダーやロールミル等で添加剤を添加した後に十分攪拌し、均一分散させる必要がある。この処理を行うときは、加熱するのも有効である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、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１〜６、比較例１〜２）
表１に示す配合にて試験グリースを調製し、それぞれの−３０℃における見掛け粘度を測定した。測定はＲＥＯＬＯＧＩＣＡ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製「ＶＡＲ１００」を用いて行なったが、この測定装置は図２に模式的に示すように、下部ステージと上部プレートとで試験グリースを挟み、上部プレートを図中矢印の方向に回転させて所定の応力を加える構成となっている。そして、ギャップを１ｍｍとし、下部ステージを冷却して試験グリースを−３０℃に維持しつつ上部プレートに１５００Ｐａの応力を印加し、回転開始から２００〜５００秒後に抵抗が安定したときの値から見掛け粘度を算出した。結果を表１に併記する。

また、試験グリースを１．５ｇ封入した単列深溝玉軸受（内径１７ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ）をオルタネータに組み込み、−３０℃の低温室内に約２時間放置した後、内輪回転速度６０００ｍｉｎ^−１、ラジアル荷重１３２０Ｎ、アキシアル荷重４９０Ｎの条件で４０秒間回転させ、回転時に異音が発生するか否かを確認した。そして、異音が発生しない場合は２０分放置後に同じ測定を行い、異音が発生するまで繰り返した。尚、測定回数は最多で３０回とし、１０回以上測定しても異音が発生しない場合を合格とした。結果を表１、並びに図３にグラフ化して示す。

表１及び図３から、本発明に従い、−３０℃における見掛け粘度が２００Ｐａ・ｓ以下である試験グリースを封入することにより、優れた低温特性が得られることがわかる。特に−３０℃における見掛け粘度が８０Ｐａ・ｓ以下である実施例１〜４では、３０回測定しても異音の発生は認められなかった。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

Claims (1)

1. 内輪と外輪との間に複数の転動体を転動自在に保持し、かつ、−３０℃における見掛け粘度が５〜２００Ｐａ・ｓである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。

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