WO1999001527A1 - Palier rotatif - Google Patents

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Atsushi Yokouchi
Youichi Matsumoto
Kenichi Iso
Kouichi Hachiya
Hideki Koizumi
Michiharu Naka
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    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/02Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6603Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
    • F16C33/6633Grease properties or compositions, e.g. rheological properties

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing, and particularly to an electric component of an automobile engine such as an alternator used in a case where water is mixed in a lubricant, in a high-temperature, high-speed rotation, or in an operating environment affected by vibration.
  • the present invention relates to a rolling bearing that is suitable for Background art
  • rolling bearings used on the assumption that moisture enters the lubricant include work roll bearings for rolling mills made of steel materials.
  • a work roll bearing is provided with a contact rubber seal on a chock (bearing box) having a bearing therein, thereby preventing a large amount of rolling water from entering the chick, thereby providing a bearing inside the bearing.
  • Water was prevented from mixing into the enclosed lubricant, but if the contact rubber seal deteriorated or was damaged, Water can enter the bearings and consequently water can enter the lubricant inside the bearing.
  • a technology has recently been proposed to avoid the entry of water into the lubricant by installing a contact rubber seal inside the bearing (K.YAMAM0T0, M.YA MAZAKI, M. AKIYAMA, K. FURUMURA: ⁇ Introducing of Sealed Bearings for Work Roll Necks in Rolling Mills ”, Proceedings of the JSLE international Tribology Conference, pp. 609-614, July 8-10, 1985, Tokyo, Japan; ]
  • the rubber attached to the zipper is used by using a contact rubber seal attached to the chock outside the receiving portion and a contact rubber seal attached to the inside of the bearing.
  • the water concentration in the lubricant could be reduced from 40% to less than 10%, and the consumption of lubricant was 1/2000 It has been reported that the number of accidents was several times a year, and that there were no accidents that caused damage.
  • Another important example of another rolling bearing in which moisture can enter the lubricant is a bearing for an electric / auxiliary device of an automobile engine.
  • Electrical components of automobile engines Auxiliary equipment bearings are driven by belts external to the automobile engine, such as bearings for alternators, bearings for electromagnetic clutches for power and air conditioners, bearings for idler pulleys, and bearings for water pumps.
  • the bearings for auxiliary equipment and auxiliary equipment are designed to easily penetrate muddy water or rainwater that jumps from the road surface into the bearings. Circulating water easily enters the inside of the bearing. From this point of view, in bearings for electrical components and accessories of automobile engines, the internal seal is used as a means to prevent water from entering the lubricant inside the bearing. Techniques for improving the sealing performance have been proposed (NSK Technical Journal, No. 660, pp. 15-22, 1995; and No. 652, pp. 66-67, 1992; Third conventional technology ”).
  • Bearings for work rolls are generally used under high-temperature conditions, so it is difficult to apply a contact rubber seal used for bearings for work rolls and bearings for automotive wheels in consideration of heat resistance. It has been considered to use a high-temperature rubber to prevent water from entering.
  • the bearings for automobile wheels and other rolling bearings are basically used to contact the lubricant inside the bearings by using contact rubber seals.
  • these other conventional techniques for rolling are referred to as “fifth conventional technique”.
  • Document 5 (Masao Seki: Rolling fatigue symposium preprints, pp. 125-130, 1993; hereinafter referred to as “Document 5”). According to Documents 4 and 5, even if water is not directly mixed into the lubricant from the outside, the lubricant may contain water due to environmental changes, etc. In order to avoid this, it is necessary to consider means other than the above-mentioned contact rubber seal as a countermeasure against water intrusion into the lubricant.
  • the first prior art can reduce the water concentration in the lubricant from 40% to less than 10% as described above, and can reduce the consumption of the lubricant.
  • a subsequent survey of the performance of bearings used for crawls revealed that the number of seizures had decreased dramatically.However, it was found that the operating time up to the occurrence of separation, that is, the bearing life L, did not improve much. .
  • the reason for the decrease in the burn-in accident is that the contact rubber seal built into the bearing has reduced the outflow of lubricant to the outside.
  • the reason that the bearing life L has not been improved is that the water content in the lubricant is not improved. This is considered to be due to the fact that the rolling contact fatigue strength of the bearing is greatly reduced by the mixing.
  • the lubrication does not depend on the waterproof ability of the contact rubber seal as in the first prior art. There is a problem in that it is difficult to prevent almost completely moisture infiltration such that the water concentration in the agent is 100 ppm or less.
  • the third prior art is similar in principle to the first prior art, in that the intrusion of moisture is prevented by a contact rubber seal, and as described above, the water concentration in the lubricant is reduced to 10%. It is difficult to suppress the concentration to 0 ppm or less, and there is a problem that desired durability cannot be obtained.
  • the fifth prior art uses a contact rubber seal in principle, similarly to the first prior art, and has a problem that it is difficult to prevent perfect infiltration of moisture. .
  • the thermal conductivity of stainless steel is lower than that of low alloy steel, so that seizure damage is liable to occur, and the above-mentioned lubrication method in which moisture is mixed in the lubricant.
  • the corrosion resistance of the stainless steel is maintained by a passivation film formed on the surface.However, in a rolling bearing, when the raceway surface of a bearing ring contacts a rolling surface of a rolling element, the passivation film is formed. The pits are broken, and as a result, the corrosion selectively proceeds to form holes (pits), so that there is also a problem that separation rupture starting from the holes is likely to occur.
  • the quenching temperature of stainless steel is as high as 110 ° C to 170 ° C, so it is necessary to use a salt bath furnace as the heating furnace. Therefore, there is also a problem that the production equipment may rise in price (Iron and Steel Institute of Japan: Heat Treatment of Steel Revised 5th Edition, p.563-568 (1989)).
  • the stainless steel has a low thermal conductivity as described above, the grinding speed is reduced and the grinding cost is expensive.
  • the stainless steel is a high alloy steel, There is also a problem that the cost may rise.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and has a sufficient bearing life even under a use condition where water is mixed into the lubricant from the outside or by dew condensation, or under the influence of vibration.
  • a rolling bearing according to the present invention has a raceway ring composed of an outer ring and an inner ring, and is disposed so as to roll freely between the outer ring and the inner ring.
  • a rolling bearing comprising a rolling element, wherein a lubricant is sealed in an annular space defined by the rolling element and the raceway, wherein a hydrogen ion index pH of the lubricant is 7 to 13;
  • the first feature is that it is set.
  • the applicant of the present application has conducted further studies focusing on the function of such an organic metal salt, and as a result, when the lubricant contains an organic metal salt, the hydrogen ion index pH is set to 5 or more. We have found that it is possible to prevent early peeling of bearings. Furthermore, it was also found that the same action and effect as in the case of the organic metal salt can be obtained when the lubricant contains ashless dialkyldithiol dibasic acid (ADTC) instead of the organic metal salt.
  • ADTC ashless dialkyldithiol dibasic acid
  • the second feature of the rolling bearing according to the present invention is that the lubricant contains an organometallic salt or ADTC, and the lubricant has a hydrogen ion exponent pH of 5 to 13.
  • a method of preventing the progress of corrosion of the bearing portion in addition to the above-described method of suppressing the force source reaction, a method of forming between the non-metallic inclusions on the bearing material and the metal base material is used. It is considered effective to suppress the generation of the minute gap itself that can be made.
  • by improving the oil film formation at the interface between the raceway surface and the raceway surface it is possible to reduce the tangential force between the raceway surface and the raceway surface, thereby suppressing the generation of minute gaps. Conceivable.
  • the applicant of the present application has further studied diligently focusing on such a point, and as a result, the fine particles comprising an inorganic compound having an average particle diameter of 2 m or less are contained in the lubricant, and the hydrogen ion exponent pH of the lubricant is determined.
  • a sufficiently strong oil film can be formed between the raceway surface and the raceway surface, thereby preventing metal-to-metal contact and improving the bearing life L under high temperature and high speed conditions. It turned out to be.
  • the rolling bearing according to the present invention is characterized in that an inorganic compound having an average particle diameter of 2 m or less is contained in the lubricant, and the hydrogen ion exponent PH of the lubricant is set to 5 to 13. It is characterized by 3.
  • the rolling bearing according to the present invention is characterized in that the thickener of the lubricant is a diurea compound containing an aromatic amine or a mixture of two or more of the diurea compounds, and that the lubricant has a hydrogen ion index pH Is set to 5 to 13 as the fourth feature.
  • the intended purpose of the rolling bearing of the present invention can be achieved not only by the first to fourth features alone, but also by appropriately combining the first to fourth features.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of TeDTC added and the separation life in the second embodiment.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the hydrogen ion index pH and the peeling life in the second embodiment.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of the diurea compound added and the aromatic ring molar ratio Z in the fourth embodiment.
  • Rolling bearings are generally used by enclosing a lubricant in a space defined by rolling elements and races. As described above, it is known that the lubricating condition including moisture in the lubricant causes a decrease in the rolling fatigue strength of the bearing material. It is not clear why the contamination reduces the rolling fatigue strength (E. Ioannides, B. Jacobson: "Dirty lubricants-reduced bearing life", Ball Bearing Journal Special '89, pp. 22-27, 1989).
  • the present applicant has first started to theoretically elucidate the above mechanism. If water is mixed into the lubricant, it is difficult to form an oil film even when the amount of water is very small, and the rolling elements and the raceway make metal contact between the rolling surface and the raceway surface. However, the surface condition of the rolling elements and races is not uniform and uneven, and inevitable non-metallic inclusions such as oxides and sulfides are formed on the rolling surfaces and raceways. If water is mixed in the lubricant, a local battery is formed when water enters the interface between these non-metallic inclusions and the metal base (matrix) mainly composed of Fe. Local corrosion occurs.
  • the lubricant absorbs moisture from the atmosphere, it usually contains a certain amount of water.Therefore, there is no mixing of water into the lubricant from the outside, and corrosion is caused by the water originally contained in the lubricant. Reaction may occur.
  • H (ads) indicates hydrogen atoms adsorbed on the surface of the bearing material
  • H (abs) indicates hydrogen atoms absorbed inside the bearing material
  • the cathode of the chemical reaction formula (1) is used. It is important to suppress the reaction.
  • the hydrogen ion index pH of the lubricant and the composition of the lubricant (base oil, thickener, pH modifier) in the present embodiment will be described below.
  • the hydrogen ion exponent pH can be increased by adding it to the agent, but the reaction rate of chemical reaction formula II is reduced to achieve sufficient suppression of hydrogen absorption into the raceway material.
  • the hydrogen index pH of the lubricant is limited to 7 to 13.
  • the base oil responsible for the lubricating action is not particularly limited, and any oil that is usually used as a base oil for a lubricating oil can be used, but a low temperature that may occur when low-temperature fluidity is insufficient.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C is 40 to 400 mm Vsec, preferably 60 to 25 to ensure the occurrence of abnormalities at start-up and the formation of a stronger oil film to secure seizure resistance. It is desirable to use a base oil of 0 mm V sec.
  • mineral oil-based lubricants can be used as the base oil.
  • synthetic oil-based lubricants can be used as the base oil.
  • natural oil-based lubricants can be used as the base oil.
  • Mineral oil-based lubricating oils are those obtained by appropriately combining mineral oils under reduced pressure distillation, oil removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, sulfuric acid washing, white clay purification, hydrogenation purification, etc. Can be used.
  • hydrocarbon-based oil hydrocarbon-based oil, aromatic-based oil, ester-based oil, ether-based oil and the like can be used.
  • hydrocarbon-based oil examples include polyparaffins such as normal paraffin, isoparaffin, polybutene, polyisobutylene, 1—deceneoligoma, 1—decene, and ethylenoligoma. (PA ⁇ ), or a hydride thereof can be used.
  • polyparaffins such as normal paraffin, isoparaffin, polybutene, polyisobutylene, 1—deceneoligoma, 1—decene, and ethylenoligoma. (PA ⁇ ), or a hydride thereof can be used.
  • aromatic oil examples include alkylbenzene such as monoalkylbenzene and dialkylbenzene, and alkylnaphthalene such as monoalkylnaphthylene, dialkylnaphthalene, and polyalkylnaphthalene.
  • ester oils include dibutyl sebaguet, di-2-ethylhexyl senogate, octyl adipate, diisodecyl adipate, ditridecyl adipate, ditridecyl glutarate, Diester oils such as methyl acetyl sinolate, aromatic ester oils such as trioctyl trimellitate, tridecyl trimellitate and tetra octyl bilomerate, or triester oils Polyester ester oils such as methyl propane caprilet, trimethylolpropane peralgonate, pendus erythritol-12-ethyl ethyl hexanoet, pendus erythritol peralgonite, and many more Alcohol and dibasic acid. Complex ester oils, which are oligoesters of mixed basic acids with fatty acids, can be used.
  • ether-based oils include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol monoether, and polypropylene glycol such as polypropylene glycol monoether, and monoalkyl triphenyl ether and ⁇ -alkyl. Oils such as rutile diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether (DAPE), pen diphenyl ether, tetraphenyl ether, monoalkyl tetraphenyl ether, dialkyl tetraphenyl ether, etc. Can be used.
  • DAPE dialkyl diphenyl ether
  • tricresyl phosphate silicone oil, perfluoroalkyl ether and the like
  • silicone oil perfluoroalkyl ether
  • perfluoroalkyl ether perfluoroalkyl ether
  • a base oil a mixture prepared by mixing two or more lubricating oils to have a desired kinematic viscosity can also be used as a base oil. it can.
  • the thickener is contained in the lubricant in order to keep the lubricant in a semi-solid state and to improve the properties (viscosity, elasticity, plasticity, etc.) of the oil.
  • Molecules or crystals are linked in a chain to form a fiber, which is dispersed in base oil to form a gel structure.
  • the thickener is not particularly limited as long as it has a holding ability to hold the base oil in the gel structure.
  • metal stones composed of Li, Na, etc. It is possible to appropriately select and use metal experiments such as composite metal stones selected from i, Na, Ba, and Ca, or rare compounds such as diurea compounds and polyurea compounds. is there.
  • the diurea compound is a compound obtained by reacting a diisocyanate with a monoamine under predetermined conditions, and is represented by the general formula (1). 0 0
  • the hydrogen ion exponent pH of the lubricant It is added to make the range of ⁇ 13. And, as described above, since water dissolves a small amount of carbon dioxide contained in the atmosphere, the hydrogen ion index of the lubricant is often 7 or less, and therefore, the hydrogen ion exponent pH?
  • an alkaline substance as a pH adjusting agent.
  • the alkaline substance include an amide compound, an organic metal salt, and an organic acid metal salt. At least one selected from the group consisting of alkaline inorganic compounds can be used.
  • any of the primary to tertiary amines represented by the general formulas (2) to (4) can be used.
  • R 5 wherein R 4 to R 6 are an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a derivative thereof having a carbon number C n of n 1 to 24.
  • R 4 to R 6 may be the same group or different groups.
  • Aliphatic hydrocarbon groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, And octyl, octyl, dodecyl, tetradodecyl, octadecyl, eicosyl and the like.
  • a typical example of the alicyclic hydrocarbon group is a cyclohexyl group.
  • aromatic hydrocarbon group examples include a phenyl group, a methylphenyl group, and an ethylphenyl group.
  • These derivatives include a polyoxyalkylene group, a polyoxyethylene group, a polyoxyethylene group and the like.
  • alkaline inorganic compound examples include metals such as sodium hydroxide (NaOH), hydroxide hydroxide (KOH), and aluminum hydroxide (Al (OH)).
  • NaOH sodium hydroxide
  • KOH hydroxide hydroxide
  • Al (OH) aluminum hydroxide
  • additives such as gelling agents, antioxidants, extreme pressure agents, oily agents, inhibitors, metal deactivators, viscosity index improvers, etc., as needed to further enhance the performance as a lubricant It is also a preferred embodiment to include an additive in the lubricant.
  • examples of the gelling agent include metal stone, benton, and silicic acid gel
  • examples of the antioxidant include amine-based, phenol-based, and thio-based zinc dithiophosphates. is there.
  • examples of extreme pressure agents include chlorinated, zeolite, phosphorus, zinc dithiophosphate, organic molybdenum, and the like
  • oily agents include fatty acids, animal and vegetable oils, and the like.
  • petroleum sulfonate, dinonylnaphthalene sulfonate, sorbitan ester and the like are used as fire retardants.
  • sodium nitrite examples of the viscosity index improver include polymethacrylate, polyisobutylene, and polystyrene.
  • additives can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the additive is not particularly limited, but is usually adjusted so that the content in the lubricant is 20 wt% or less.
  • the applicant of the present application also examined the separation characteristics of each bearing part when moisture was mixed into the lubricant.
  • the time required for the rolling bearing to separate decreases, but the bearing component where separation occurs is generally
  • the most common is fixed wheels, followed by rotating wheels and rolling elements, in which order the frequency of separation decreases.
  • the reason why the frequency of occurrence of separation in the rolling elements is lower than the frequency of occurrence of separation in the orbital rings is that the amount of hydrogen absorbed by the rolling elements is smaller than that of the orbital rings. This can be considered.
  • the rolling speed of a rolling bearing is much higher in a rolling element than in a raceway.Thus, even if a small gap is formed on the rolling surface of the rolling element, moisture that has entered the minute gap will have a centrifugal force. , Which suppresses the progress of the corrosion reaction and reduces the amount of hydrogen absorbed into the material.
  • the rolling ratio of the rolling element from the structural material is greater than the processing ratio of the raceway from the structural material, and the non-metallic material existing on the rolling surface of the rolling element Inclusions are smaller than non-metallic inclusions on the raceway surface of the bearing ring. Therefore, in the rolling element, the interface between the non-metallic inclusion and the metal base is small and shallow, so that the progress of the hydrogen-generating corrosion reaction is suppressed, and the amount of hydrogen absorbed into the material is small.
  • the separation frequency of the rotating wheels is lower than that of the fixed wheels for the following reasons. That is, in general, it is considered that the rotating wheel is less likely to absorb hydrogen and absorbs less hydrogen than the stationary wheel, and therefore, the frequency of occurrence of peeling is smaller than that of the fixed wheel, even if water enters the minute gaps formed in the raceway surface. available.
  • the inner ring and the rotating shaft are fitted with a close fit, tensile stress always acts on the raceway surface of the rotating ring, so stress corrosion is promoted even when the inner ring is a rotating ring.
  • the chemical reaction of the above chemical reaction formula (1) actively proceeds and the amount of hydrogen absorbed by the rotating wheel also increases, so that the frequency of separation increases.
  • the frequency of separation of the rotating wheel is the same as the frequency of separation of the fixed wheel. Etc., or more than equivalent. It should be noted that when the inner ring is a fixed wheel and the inner ring and the rotating shaft are fitted together by interference fit, the amount of absorbed hydrogen is larger than when fitted by clearance fit. Needless to say.
  • rolling we focused on the metal contact between the rolling surface of the rolling element and the raceway surface of the bearing ring, and determined the metal base side inside the gap formed at the interface between the metal base and the non-metallic compound. It is effective to change the corrosion mode from local corrosion to contact corrosion by using a metal base on the rolling surface of the rolling element as a force source.
  • the metal substrate existing on the rolling surface of the rolling element (hereinafter referred to as “rolling surface metal substrate”) is more electrochemically more valuable than the metal substrate existing on the raceway surface of the bearing ring (hereinafter referred to as "track metal substrate"). Accordingly, the metal base side inside the gap can be used as an anode, and the metal base on the rolling surface can be used as a force source.
  • the corrosion reaction is an oxygen-consuming corrosion reaction, which can suppress the absorption of hydrogen into the inside of the race and prevent the bearing life from being shortened due to hydrogen embrittlement.
  • the carbide inside the gap is still a force source, but on the carbide, the chemical reaction formula (3) causing hydrogen embrittlement hardly progresses as described above, and mainly Since the reaction of chemical reaction formula (1) proceeds, there is no absorption of hydrogen into the orbit.
  • the Ms point is determined by the chemical composition of the base steel, the concentration of surface carbon or nitrogen added by carburizing or carbonitriding, the metal structure before quenching, the quenching temperature, the quenching time, etc. .
  • the higher the Mn content of the base steel the higher the concentration of residual austenite, and the higher the concentration of residual austenite that has already been carburized before quenching and has already been increased.
  • the concentration of residual austenite increases.
  • the smaller the particle size of the carbide the higher the quenching temperature, and the longer the quenching temperature holding time, the higher the concentration of the residual oxide.
  • the residual austenite concentration becomes higher than when the shot peening is performed.
  • the bearing material As described above, stainless steel (SUS440C) was used as the bearing material. It is technically difficult and economically disadvantageous to suppress the corrosion reaction by using a high-alloy steel such as that described above, so use low-alloy steel as the material steel for the bearing. Is preferred.
  • the material steel of each bearing part the chemical composition is, for example, C: 0.10 to 1.10 wt%, Si: 0.75 wt% or less, and Mn: 1.
  • the formation of the nonmetallic inclusion is required to prevent the corrosion. It is also preferable to suppress the oxygen content to form oxides, sulfides, and titanium compounds, which are constituents of nonmetallic inclusions, by 9 ppm or less, and the io content by 5 Oppm or less. It is also desirable to reduce the titanium content to 40 ppm or less. Furthermore, in order to obtain good adhesion between the non-metallic inclusions and the metal base and to avoid the generation of minute gaps at the interface, the final refining method of the receiving material must be ESR or VAR. It is desirable to do this.
  • the lubricant contains an organic metal salt or an ashless dialkyldithiocarboxylic acid (ADTC) to contain a non-metal. A strong reaction film is formed in the minute gaps formed between the inclusions and the metal base, so that even if the hydrogen ion exponent pH is 7 or less, if it is 5 or more, rolling with a desired bearing life L Bearings can now be obtained.
  • ADTC ashless dialkyldithiocarboxylic acid
  • reaction film forming agent organic metal which is a feature of the second embodiment is described below. Salt or ADTC)) and the hydrogen ion exponent pH.
  • organic metal salts have been used as additives for lubricants as extreme pressure agents and some antioxidants, etc.
  • a reactive film By containing the organic metal salt in the lubricant, a strong reaction film composed of the organic metal salt is formed in the minute gaps formed between the non-metallic inclusions on the surface of the bearing material and the metal base. .
  • metal-to-metal contact is prevented and the coefficient of friction is reduced, so that load resistance, seizure resistance, and wear resistance can be improved.
  • a specific organic metal salt is contained in the lubricant, and the above-mentioned strong reaction film is formed in the minute gaps before the hydrogen-evolving type corrosion reaction occurs, so that the force represented by the chemical reaction formula (1) is obtained.
  • the progress of the softening reaction is suppressed, or the diffusion of hydrogen atoms adsorbed on the surface of the bearing material into the bearing material is prevented, thereby avoiding the premature separation of the bearing material, and the bearing life L Can be improved.
  • organic metal salt having such an effect examples include a dialkyldithiocarbamic acid (DTC) -based compound represented by the general formula (5) and a dialkyldithiocarbamate represented by the general formula (6).
  • Acid (DTP) compounds can be used.
  • n 2, 3, 4,
  • M represents a metal type, and specifically, Sb, Bi, Sn, Ni, Te, Se, Fe, Cu, Mo, or Zn is used.
  • R 7 and R 8 may be the same or different, and represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkylaryl group, or an arylalkyl group. Show. Particularly preferred groups are 1,1,3,3—tetramethylbutyl, 1,1,3,3—tetramethylhexyl, 1,1,3—tri Methylhexyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 1-methylbenzyldecane group, 1-methylhexyl group, 1-methylpentyl group, 2-ethylbutyl group, 2-ethylhexyl group, 2— Methylcyclohexyl group, 3—heptyl group, 4—methylcyclohexyl group, n-butyl group, isobutyl group, isopyl pill group, isoheptyl group, isopentyl group, pendecyl Group, eicosyl group, e
  • organic zinc compounds represented by the general formulas (7) to (9) can also be used.
  • R 9 and R ′ D are both hydrogen atoms, mercaptobenzothiazolyl zinc (general formula (7)), benzamidothiophenol zinc (general formula (8)) , And mercaptobenzimidazol zinc (general formula (9)) can be preferably used.
  • zinc alkylxanthate represented by the general formula (10) can also be used.
  • organometallic salts represented by the general formulas (5) to (10) can be used alone or in combination of two or more. However, the combination is not particularly limited. Absent. Further, the same function and effect as the above-mentioned organometallic salt can be obtained by using ADTC such as methylenebisdialkyldithiocarbamic acid represented by the general formula (11).
  • the organometallic salt or ADTC has the effect of forming a reaction film in minute gaps to suppress the progress of the corrosion reaction.However, if the content is less than 0.1 wt%, it is possible to exhibit a sufficient effect. Can not.
  • the upper limit of the content does not need to be particularly limited, the compound used as the reaction film-forming agent is relatively expensive, and excessive addition of the reaction film-forming agent is difficult to obtain. Reaction may be abnormally promoted, leading to corrosion and abnormal wear. Therefore, considering such a point, it is preferable to limit the content of the reaction film forming agent to 10 wt% or less.
  • the addition amount of the reaction film forming agent is 0.1 to 10 vvt. Set to%. In addition, a more preferable range of the addition amount is 0.1 to 5 wt%.
  • the hydrogen ion concentration of the lubricant is high, in other words, when the hydrogen ion index pH is low, the rate of formation of corrosion products is high, and as a result, the reaction film has very small pores. It is not formed sufficiently between them, and the absorption of hydrogen into the bearing material cannot be sufficiently suppressed. Therefore, it is necessary to suppress the hydrogen ion concentration by adding an alkaline pH adjuster.
  • the lower limit of the hydrogen ion index pH is set to 5 to satisfy sufficient bearing reliability. did.
  • the upper limit of the hydrogen odor index pH is set to 13 in order to avoid such a problem.
  • the range of the hydrogen exponent pH is set to 5 to 3 in the second embodiment.
  • the fine particles made of an inorganic compound having an average particle diameter of 2 m or less are contained in the lubricant at 0.01 to 3 wt%, so that the raceway surface and the rolling surface can be separated.
  • the tangential force between the raceway surface and the rolling surface was reduced by improving the oil film formation between them.
  • the generation of the minute gap itself is suppressed, and the durability of the rolling bearing can be improved.
  • the lubricant base oil, thickener, and pH adjusting agent are the same as those in the first and second embodiments, and the fine particles made of an inorganic compound, which is a feature of the third embodiment.
  • the hydrogen ion exponent pH will be described below.
  • the fine particles made of an inorganic compound are uniformly dispersed in the lubricant and intervene in the oil film even if the oil film receives a large shear stress due to high-speed rotation or the oil film becomes thin during high-temperature rotation.
  • the oil film is firmly held at the contact surface between the rolling surface and the raceway surface by the fine particles, avoiding metal contact and improving the seizure life of the bearing.
  • the fine particles made of such an inorganic compound penetrate into the fibrous thickener, whereby the gel structure is further strengthened.
  • an inorganic compound whose surface is modified to be lipophilic and among the above inorganic compounds, the inorganic compound itself is used. ⁇ Metal oxides and viscous minerals with the action of thickeners are even more preferred.
  • the fine particles made of the inorganic compound are finer than the gel structure formed by the thickener, they penetrate into the fibrous thickener as described above, thereby further strengthening the gel structure of the thickener. In other words, it increases the ability to form an oil film or increases the damping effect of the lubricant, thereby contributing to the improvement of the bearing life L. I Therefore, as long as the production cost is not expensive, the smaller the particle size, the better, and if the average particle size is 1 m or less, good seizure resistance can be exhibited. Furthermore, considering the seizure life, it is desirable that the particle size be smaller than the oil film of the base oil. That is, the oil film of the base oil used for the rolling bearing is practically 0.2 m or less, and therefore, the particle diameter is preferably 0.2 / m or less.
  • the particle system of the inorganic compound is limited to an average particle size of 2 m or less, preferably 0. 0 or less.
  • the shape of the fine particles is preferably as close to spherical as possible. However, if the average particle size is 2 m or less, polyhedral such as cubic or rectangular parallelepiped or needle-shaped may be used.
  • the addition of the fine particles made of an inorganic compound to the lubricant contributes to the improvement of the durability of the lubricating material.
  • the addition amount is less than 0.001 wt%, the intended effect is sufficiently obtained.
  • the addition amount exceeds 3 wt%, the number of particles of the inorganic compound increases, abrasion is accelerated, and the seizure resistance is adversely affected. Therefore, in the present embodiment, the addition amount of the fine particles made of an inorganic compound is limited to 0.001 to 3 wt%, preferably, to 0.05 to 3 wt%.
  • the hydrogen ion concentration of the lubricant is high, in other words, when the hydrogen ion index PH is low, the rate of formation of corrosion products is high, and as a result, a strong oil film is not sufficiently formed in minute gaps. Hydrogen absorption inside the material cannot be sufficiently suppressed. Therefore, similarly to the second embodiment, it is necessary to suppress the hydrogen ion concentration.
  • the lower limit of the hydrogen ion index pH is set to 5 in order to satisfy sufficient bearing reliability.
  • the upper limit of the hydrogen odor index pH is set to 13 to avoid occurrence of such a problem.
  • the range of the hydrogen ion exponent pH is set to 5 to i 3.
  • the thickener is not particularly limited.
  • a diurea compound containing an aromatic amine is used.
  • aromatic diurea compound or a mixture of an aromatic diurea compound and a diurea compound containing no aromatic amine (hereinafter referred to as “non-aromatic diurea compound”).
  • a thickener comprising a mixture with an aromatic diurea compound has a stronger gel structure and can improve the rolling fatigue life.
  • the diurea compound can be obtained by reacting a diisocyanate with a monoamine under specified conditions, while the aromatic diurea compound is represented by the general formula (12) or (13).
  • the non-aromatic diurea compound is represented by the general formula (14).
  • specific examples thereof include toluoyl, xylyl, ⁇ -phenyl, t-butylphenyl, dodecylphenyl, benzyl, methylbenzyl and the like.
  • a cycloalkyl group a methylcyclohexyl group, a dimethylcyclohexyl group, an ethylcyclohexyl group, a acetylcyclohexyl group, a propylcyclohexyl group, an isopropyl Cyclohexyl, 1-methyl-3-propylcyclohexyl, butylcyclohexyl, pentylcyclohexyl, pentylmethylcyclohexyl, hexylcyclohexyl, ethyl, butyl, octyl
  • aromatic cyclic molar ratio Z of formula (I) As for the relationship between the aromatic Zokua Mi emissions residues R 14 and nonaromatic Zokua Mi emissions residues R 16, in the embodiment of the present invention, as the aromatic cyclic molar ratio Z of formula (I) defined The aromatic ring molar ratio Z is set to 0.5 to 0.95.
  • the aromatic ring molar ratio Z is set in the range of 0.5 to 0.95, and for that purpose, the compounds represented by the general formulas (12) to (14) are used. Can be appropriately mixed.
  • aromatic ring molar ratio Z is laid preferred is 0.6 5 to 0.8 5, nonaromatic Zokua Mi emissions remaining
  • the aromatic ring molar ratio Z is preferably from 0.70 to 0.95.
  • examples of the diurea compound represented by the general formula (12) include structural formulas (18) and (19).
  • examples of the diurea compound represented by the general formula (13) include compounds represented by the structural formulas (21) to (23), and the diurea compound represented by the general formula (14).
  • Examples of the rare compound include compounds represented by structural formulas (24 :) to (27).
  • the present applicant used a high-carbon chromium bearing steel type 2 (SUJ2) as a bearing material and quenched and tempered (immersion quenching) to produce a bearing member. Then, a deep groove ball bearing with a contact rubber seal is assembled using the bearing material, and greases having different hydrogen ion exponents pH are sealed in an annular space defined by the rolling elements and the races, thereby producing an automobile engine. It was assembled into a testing machine as a pulley-side bearing for the alternative, and a durability life test was performed.
  • the cage used was a plastic molded product.
  • the inner ring was a rotating wheel and the outer ring was a fixed ring.
  • the bearing specifications are as follows.
  • Rolling element 6 3 Residual austenite concentration y R
  • the residual austenite deviation 7 is obtained by subtracting the residual austenite concentration on the rolling surface of the rolling element from the residual austenite concentration on the raceway surface of the bearing ring. Incidentally, come and there is a difference in the residual austenite concentration between the inner ring and the outer ring, it calculates the deviation delta 7 R using the higher value of.
  • Table 1 shows the specifications of the grease used in this endurance life test and the test results of the endurance life test.
  • Jiurea compound A used as a thickener is Jiisoshiane preparative residue R 2 consists Jifue two Rumechi Le group 4, 4'—Diphenylmethane diisocyanate (MDI) and cyclohexylamine (CHA), in which the amide residues R 1 and R 3 are cyclohexyl groups, are in a molar ratio of 1: 2. It is made by blending it.
  • the diurea compound B used as the thickener was obtained by mixing MDI with cyclohexylamine (CHA) and stearylamine. And (StA) were prepared in a molar ratio of 1: 1: 1.
  • diisopropyl Soshiane preparative residue R 2 is Jifuwenirume butyl group
  • R 1 is a cyclohexyl group sik b
  • is ⁇ Mi emissions residues R 3 O pin definition dodecyl (steering Li Group).
  • Examples 1 to 3 6 to 8 and Comparative Example 51, as the base oil, a poly- ⁇ -olefin ( ⁇ ⁇ ⁇ ) having a kinematic viscosity at 40 m of 48 mraVsec was used.
  • a poly- ⁇ -olefin ( ⁇ ⁇ ⁇ ) having a kinematic viscosity at 40 m of 48 mraVsec was used.
  • DAPE dialkyl diphenyl ether
  • the method for producing grease is not particularly limited, but in this example, grease was produced as follows.
  • a predetermined amount of MDI is added to the base oil and maintained at a predetermined temperature (70 to 80 ° C) required for the reaction, and a predetermined amount of stearylamine (StA) or Z and Z Chlohexylamine (CHA) was added for reaction, and the reaction product was heated to a temperature of 160 with stirring, and 0.5 wt% of 2,6 as an antioxidant was added.
  • Add the —g-t-butyl-p-cresole derivative and then stir to cool to around room temperature (about 20 ° C).
  • Example 1 As a pH adjusting agent, octylamine (0 cA) was used in Example 1, Comparative Examples 53 and 54, and stearylamine (StA) was used in Example 2.
  • Example 3 uses Na 2 C 0, and Example 4 uses lithium carbonate (K 2 C 0 3 ). It was used. Furthermore, Examples 5 and 6 used lithium stearate (StLi), and Examples 7 and 8 used NaOH. In Comparative Examples 51 and 52, no pH adjusting agent was added.
  • the admixture consistency in Table 1 is a value indicating the softness of the grease.
  • the admixture consistency of the NLGI grade is set to No. 2 (265) so as to be suitable for receiving sealed grease. 2295) and No. 3 (220 to 250), and the mixing ratio of the base oil and the thickener was adjusted.
  • test conditions for the durability life test are as follows.
  • test load is the tension of the drive belt suspended on the pulley, and the tension of the drive belt is applied to the pulley. Further, the drive belt is configured to receive the applied load on the pulley-side bearing and the anti-pulley-side bearing. Is adjusted.
  • the rotation speed of the rotating shaft is set to be the acceleration time for accelerating from 2000 rpm to 140 rpm and the deceleration time for deceleration from 140 rpm to 2000 rpm. In seconds, the operation was repeated between 2000 rpm and 14000 rpm.
  • the life test was carried out by fabricating each of the bearings of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 51 to 54 for each of the five bearings.
  • the operating time of the first separated bearing was defined as the bearing life L, and the rated life of the bearing.
  • the durability life of the bearing was evaluated in comparison with L10.
  • the durability evaluation of the rolling bearing is at least the rated life L ,. Needs to be satisfied. In other words, it is used not only when water enters the lubricant from the outside but also when the moisture in the lubricant is greatly affected by vibrations and the like even if the water does not enter the inside of the bearing from the outside. If the rated life L,. Separation often occurs during the following operation times. Therefore, in the evaluation of durability, at least the time when separation occurs is at least the rated life L,. It is necessary to be above.
  • the hydrogen index pH was in the range of 7 to 13 and the rated life of all the test pieces was L>. It can be seen that the above bearing life L can be obtained and the desired durability can be satisfied.
  • Example 7 and Comparative Example 5 3, 5 4 residual ose Tenai as preparative deviation delta gamma R becomes delta ⁇ R rather 0, the concentration of residual Osutenai I 1 l vo l%
  • Example 7 ′ and Comparative Example 5 4 ′ corresponding to Example 7 and Comparative Example 54 were performed. ⁇ All 5 bearings have a rated life L, respectively. No separation occurred even after passing.
  • Comparative Example 5 3 which corresponds to the ratio Shiborei 5 3, although ⁇ even after rated life L 1 0 is one cry occurred for three, two remaining 1 One peeled off in 688 hours and the other peeled off in 640 hours.
  • the applicant of the present invention prepared a plurality of types of grease in which an organometallic salt or ADTC was added and a hydrogen ion index pH was adjusted with a pH adjusting agent, and the first example was performed.
  • the grease thus produced was sealed in a deep groove ball bearing and subjected to a durability life test.
  • a poly- ⁇ -olefin ( ⁇ ⁇ ⁇ ) having a kinematic viscosity of 48 mmVsec at 40 ° C was used as the base oil, and the addition amount of the diurea compound as a thickener was 15 wt%. It was prepared as follows. In other words, MDI was added to PAO as a base oil. The solution is maintained at a predetermined temperature (70 to 80 ° C) required for the reaction, and then these cyclohexylamine (CHA) and octadecylamine are added at a mole ratio of 1 mole to 1 mole of MD11. Hexylamine (CHA) and octadecylamine were added to the solution and reacted.
  • CHA cyclohexylamine
  • octadecylamine Hexylamine
  • octadecylamine were added to the solution and reacted.
  • reaction mixture is heated to a temperature of 160 ° C. while stirring, and 0.5 wt% of a 2,6-di-t-butyl-p-cresol derivative as an antioxidant is added. Add, then let cool while stirring to around room temperature (about 20 ° C). Then, in the cooling step, 3 wt% of barium dinolylnaphthalenesulfonate as a heat-resistant agent previously dispersed or dissolved is added, and a predetermined pH adjusting agent and a predetermined organic metal salt or ADTC was added. Finally, the product cooled to near room temperature was ground with a roll mill to obtain grease.
  • the above-mentioned grease was prepared so as to have a mixing consistency of NLGI grade No. 2 (265-295) so as to be suitable for use in receiving a sealed grease.
  • the bearing specifications and the test conditions for the durability life test are the same as those in the first embodiment, and the method of measuring the hydrogen ion exponent pH is the same as that in the first embodiment.
  • Table 2 shows the specifications of the grease subjected to this durability life test and the test results of the durability life test.
  • pH-adjusting agents examples include octylamine (0 cA) in Examples 11; stearylamine (StA) in Examples 11 to 14; and octalamin (StA) in Examples 15 and 16.
  • Nsan'na Application Benefits um (0 c N a)
  • example 1 7 using carbonate mosquito re um K 2 C 0 3
  • Comparative example 6 1, 6 2 was not added [rho Eta preparations .
  • Example 11 used molybdenum dialkyldithio-potamidate (MoDTC) and Example 12 used nickel dialkyldithio-potassium (NiDTC).
  • Example 13 used Mo DTC and molybdenum dialkyldithiophosphate (Mo DTP), and Example 14 used Mo DTC and zinc dialkyldithiolate (ZnDTP).
  • Example 15 used dialkyldithiopotassium antimonate (SbDTC), Example 16 used bismuth dialkyldithiocarbamate (BiDTC), and Comparative Example 62 used Comparative Example 62. Tellurium dialkyldithiocarbamate (Te DTC) was used. In Example 17, ADTC was used.
  • the hydrogen ion exponent pH was adjusted to 5.2 to 5.7 and all were adjusted to 5 or more, and 0 to 3.Owt% of the reaction film forming agent (Organic metal salt or ADTC) is added, and it can be seen that the rated life L of all test pieces can be 10 or more, and the desired durability can be satisfied.
  • the reaction film forming agent Organic metal salt or ADTC
  • the applicant of the present invention added 0 1 ⁇ % StA as a PH preparation agent to grease to adjust the hydrogen ion exponent pH to 5.1 to 5.3, while the reaction membrane Greases with different addition amounts of TeDTC as a forming agent were prepared, and the relationship between the addition amount of the reaction film forming agent and the bearing separation (bearing life L) was examined.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between TeDTC as a reaction film-forming agent and the release of sulfur, and the number of test pieces subjected to the durability test is four.
  • the rated life L of the test piece starts from the point when the amount of addition exceeds 0.07 wt%. It can be seen that the effect of the addition amount of 0.1 wt% or more on the sulfur receiving life L is sufficient.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the hydrogen ion exponent pH of grease and the desorption from grease, and four test pieces were subjected to the durability test.
  • the applicant of the present application added a plurality of types of greases having fine particles made of an inorganic compound having an average particle diameter of 2 m or less and having a hydrogen ion exponent pH adjusted by a pH adjusting agent.
  • the grease thus obtained was sealed in a deep groove ball bearing, and a durability life test was performed.
  • Table 3 shows the specifications of the grease subjected to this durability life test and the test results of the durability life test.
  • the thickener used was diurea compound A or didurea compound B, as in the first example, and the base oil used was PAO or DAPE, similarly to the first example. .
  • the base oil and the thickener are added and reacted, and the reaction product is heated to 160 with stirring, and furthermore, an antioxidant is added and sufficiently stirred, and the cooling process is carried out by using the antioxidant or the like.
  • a predetermined pH adjuster and a predetermined amount of a metal oxide as an inorganic compound having an average particle diameter of 2 ⁇ m or less are added, and after cooling to around room temperature, the product is ground with a roll mill to obtain a grease. Was.
  • Example 21 As the pH adjusting agent, K 2 C 0 was used in Example 21 and Comparative Example 72, 0 c ⁇ ⁇ was used in Example 22 and Example 26, and S 2 was used in Example 25. t A was used. In Example 23 and Comparative Example 73, sodium stearate (St Na) was used, and in Example 24, sodium octoate (OcNa) was used. did.
  • the above greases are suitable for sealed bearings and have a blending consistency of NLGI grade No. 2 (265-295) or No. 3 (220-250). It was prepared as follows.
  • bearing specifications and the test conditions for the durability life test are the same as those in the first embodiment, and the method of measuring the hydrogen ion exponent pH is also the same as in the first embodiment, and therefore, the description is omitted.
  • the number of test pieces in each example and comparative example is four.
  • the applicant of the present application added a diurea compound containing an aromatic amine as a thickening agent and prepared a hydrogen ion index pH using a pH adjusting agent.
  • a kind of grease was produced, and the produced grease was sealed in a deep groove ball bearing, and a durability life test and a grease leakage test were performed.
  • Table 4 shows the specifications of the grease produced in the fourth embodiment.
  • Jiisoshiane Bokuzanmoto R 15 consists Bok Lil groups Application Benefits range iso Xia Natick preparative (TDI) or Jifue two Rumechiru group or Ranaru MD I .
  • aromatic ⁇ Mi emissions residues R 14 uses Aniri emissions consisting of p- toluidine or phenyl groups consisting preparative drill group (R 14 component), a non-aromatic residue R 16 is a cyclohexyl group consequent opening consisting cyclohex Kishiruami emissions (C HA) or using Suteariruami emissions consisting of linear alkyl groups (S t a) or Okuchirua Mi emissions (0 c a) (R 16 component).
  • C HA cyclohex Kishiruami emissions
  • S t a Suteariruami emissions consisting of linear alkyl groups
  • Okuchirua Mi emissions (0 c a)
  • DAPE DAPE
  • PAO diester
  • polyolester DAPE
  • mineral oil DAPE, PAO, diester, polyolester and mineral oil
  • the aromatic amine residue R is adjusted so that the aromatic ring molar ratio Z becomes the predetermined ratio.
  • a predetermined amount of a compound containing 14 and a non-aromatic amine residue R16 is added and reacted, and the reaction product is heated to a temperature of 160 ° C while stirring, and oxidation is prevented. Add the agent and then let it cool while stirring to around room temperature (about 20 ° C). Then, in the cooling step, a promotional agent and a predetermined pH adjusting agent were added. Finally, the product cooled to around room temperature was ground with a roll mill to obtain grease.
  • the grease was prepared by mixing the ratio of the base oil and the thickener so that the mixing consistency was about 200 to 300.
  • Table 5 shows the hydrogen ion exponent pH of the above grease and the results of a durability life test and a grease leakage test. Table 5 Life test results of bearing grease
  • the method of measuring the hydrogen ion exponent pH, the specifications of the bearing, and the test conditions of the durability life test are the same as those of the first to third examples, and there are four test pieces in each example and comparative example. .
  • Examples 31 to 41 a diurea compound containing an aromatic amine was added to a lubricant as a thickener, and the hydrogen ion exponent pH was 5.1 to 8.1. Since both 0 and 5 are adjusted to 5 or more, it can be seen that the rated life of all the test specimens can be obtained, and the ⁇ life expectancy L of 10 or more can be obtained, and the desired durability can be satisfied.
  • the grease leakage test is performed under the following conditions with grease sealed in a deep groove ball bearing with a contact rubber seal.The amount of grease leaked by the end of the test is measured. Less than 0 wt% was determined to be acceptable. In addition, each test piece is addressed to four pieces.
  • Examples 40 and 41 are the grease hydrogen ion fingers.
  • the bearing life L was satisfactory since the number pH was 5 or more, but the grease softened at high temperatures because the aromatic ring molar ratio Z was as low as 0.30 or 0.40.
  • the leakage amount exceeds 10 ⁇ %.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between the addition amount (wt%) of the diurea compound and the aromatic ring molar ratio Z.
  • the addition amount is less than 8 wt%, the gelling ability is insufficient, so that sufficient hardness cannot be obtained and grease may leak at high temperatures.On the other hand, if the addition amount exceeds 35 wt%, the temperature becomes high. ⁇ The durability at high speed may be deteriorated. If the aromatic ring molar ratio Z is less than 0.5 as described above, the grease may easily leak to the outside of the bearing, and sufficient leakage resistance may not be obtained. If the ratio Z exceeds 0.95, the fluidity of the grease is reduced, and there is a possibility that seizure damage may occur early.
  • the addition amount shown in the region A is 8 to 35 wt% and the aromatic ring molar ratio Z is 0.5 to 0.95.
  • Kishiruami emissions (CHA) cyclohexane as a measurement result from R 16 components in Table 4 lay preferred is 0.6 5 to 0.8 5 aromatic rings molar ratio Z is indicated by realm B , stearyl Mi in as the R 16 component (S t a) Ya Okuchiruami down (0 c a) 0. the case of using a straight chain alkyl group shown by the aromatic ring molar ratio Z is the region B, etc. 7
  • the range of 0 to 0.95 is preferable, and the more preferable range of the addition amount of the diurea compound is 17 to 33 wt%.
  • a rolling bearing according to the present invention includes: a track ring including an outer ring and an inner ring; and a rolling element rotatably disposed between the outer ring and the inner ring.
  • a hydrogen ion exponent pH of the lubricant is set to 7 to 13. Therefore, even in the case of bearings for electrical components and accessories for automobile engines that are susceptible to the influence of moisture in the lubricant due to vibration or vibration, the separation of the bearing parts may occur. Can be prevented, and the durability can be improved.
  • the hydrogen ion index pH is in the range of 5 to 13 as described above.
  • the hydrogen index pH is within the range of 5 to 13. The same effect as described above can be obtained.

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Description

明 細 書 転がり軸受 技術分野
本発明は転がり軸受に関し、 特に、 潤滑剤に水分が混入したり、 高温 · 高 速回転下や振動の影響を受ける使用環境下で使用されるオルタネー夕等の自 動車エンジンの電装 . 補機類に好適した転がり蚰受に関する。 背景技術
転がり軸受においては、 従来より、 転動体と軌道輪とで画成される環状空 間に潤滑剤を封入し、 これにより転がり軸受の焼付け損傷ゃ轴受寿命 Lが低 下するのを防止している。
ところで、 潤滑剤中に水分が混入するとその耐久性が大き く低下すること が一般に知られており、 例えば、 潤滑剤中に 6 %の水分が混入した場合は、 水分混入がない場合に比べ、 軸受の転がり疲れ寿命が数分の 1 から 2 0分の 1程度に低下することが報告されている (古村恭三郎、 城田伸一、 平川清 : 「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」 、 NSK B e a r i n g J o u r n a l , N o. 636, p p . 1 一 10, 1977; 以下 「文献 1 」 という) 。
すなわち、 水分の潤滑剤への混入は転がり軸受の寿命特性 (耐久性) に多 大な影響を及ぼすことが上記文献 1 からも明らかであり、 従来より水分の潤 滑剤への混入を防止する技術が、 前記転がり轴受の用途に応じて種々検討さ れ、 開発されている。
潤滑剤に水分が浸入することを想定して使用される転がり軸受と しては、 例えば、 鉄鋼材料の圧延機のワークロール用軸受がある。
該ワークロール用軸受は、 従前においては軸受を内有したチョ ッ ク (軸受 箱) に接触ゴムシールを装着し、 多量の圧延水がチヨ ッ ク内に浸入するのを 防止することにより軸受内部に封入されている潤滑剤に水分が混入するのを 防いでいたが、 前記接触ゴムシールの劣化や損傷が生じた場合はチヨ ッ ク内 に水が浸入し、 その結果軸受内部の潤滑剤にも水分が混入し得る。 このため 最近では軸受内部にも接触ゴムシールを装着することにより、 潤滑剤に水分 が混入するのを回避しょうと した技術が提案されている (K.YAMAM0T0, M. YA MAZAKI, M. AKIYAMA, K. FURUMURA : Γ Introducing of Sealed Bearings for Work Roll Necks in Rolling Mills」 、 Proceedings of the JSLE internat ional Tribology Conference, pp. 609 - 614, July 8 - 10, 1985, Tokyo, Japan ; 以下 「第 1 の従来技術」 という) 。
該第 1 の従来技術によれば、 轴受外部のチョ ッ クに装着された接触ゴムシ —ルと軸受内部に装着された接触ゴムシールとを併用することにより、 前記 チヨ ッ クに装着されたゴム接触シールのみで水分浸入を防いでいた場合に比 ベ、 潤滑剤中の水分濃度を 4 0 %から 1 0 %未満に減少することができ、 ま た潤滑剤の消費量も 1 / 2 0 0 に低減することができ、 さ らには毎年数回あ つた轴受の破損事故も皆無になつたことが報告されている。
また、 上述したワークロール用軸受において、 潤滑剤への水分混入を防止 する他の従来技術と して、 圧搾空気をキヤ リァガスと して潤滑剤をチョ ッ ク に供給する技術も提案されている (NSK Technical Journal No. 654, pp. 5 4 - 56, 1992; 以下 「第 2の従来技術」 という) 。
該第 2の従来技術においては、 圧搾空気を利用してチヨ ッ ク内の空気圧力 を高く設定することにより、 潤滑剤への水分混入を抑制することが可能とな る。
また、 潤滑剤中に水分が浸入し得る他の転がり轴受の重要な例と しては、 自動車ェンジンの電装 · 補機類用軸受がある。 自動車ェンジンの電装 . 補機 類用铀受とは、 オルタネ一タ用軸受、 力一エアコン電磁クラッチ用軸受、 ァ ィ ドラプーリ用軸受、 水ポンプ用軸受等、 自動車エンジンの外部にあるベル トにより駆動する捕助機械用の軸受を意味するが、 これら電装 , 補機類用軸 受は、 路面より跳ね上げられる泥水や雨水が軸受内部に浸入しやすく、 また 水ポンプ用軸受についてはェンジン冷却用の循環水が軸受内部に浸入し易い。 そこで、 かかる観点から自動車ェンジンの電装 · 補機類用軸受においては、 轴受内部における潤滑剤への水分混入を防止する手段と して、 内蔵シールの シール性を高性能化する技術が提案されている (NSK Techn i ca l J ou rna l No. 660, pp. 15 - 22, 1995 、 同 No. 652, pp. 66 - 67, 1992 ; 以下 「第 3 の 従来技術」 という) 。
また、 転がり軸受においては、 一般に、 振動が負荷されたり、 或いは軸受 周りの剛性が弱い場合は軸受の耐久寿命が大幅に低下することが報告されて いる (村上保夫、 武村浩道 : 「電装用軸受のフ レーキング現象の研究」 、 日 本トライポロジ学会主催 卜ライポロジ会議予稿集 (名古屋 1993年 11月、 p p. 295 - 298 ; 以下 「文献 2」 という) 。
すなわち、 運転中に振動が負荷された場合は軌道面と転動面との間の油膜 形成が不十分となって接触面に引張応力が負荷され、 また回転軸と内輪とが 強いしばりばめで嵌合されて軸受ハウジングの剛性が低下している場合は軌 道面に常時引張応力が作用し、 その結果、 外部からの潤滑剤への水分混入が なく と も、 潤滑剤に元々含有されている水分の影響を受けて軸受の早期剝離 を招来し、 蚰受寿命 Lの低下を来す虞がある。
しかるに、 前記自動車エンジンの電装 · 補機類用軸受は、 駆動ベル トの振 動が直接伝わり、 且つ軸受のハウジングの剛性が低いことから、 振動等の影 響を受けやすい。 このため、 該振動等に起因して轴受が早期に剝離 (フ レー キング) するのを回避すべく、 振動減衰効果に優れた緩衝剤のような作用を 奏するグリ 一スを潤滑剤と して使用することが提案されている (NSK Te chn i ca l J ou rna l No. 657, p p. 49 - 51 , 1994; 以下 「第 4 の従来技術」 という また、 潤滑剤中に水分が浸入し得るその他の転がり軸受の例と しては、 自 動車ホイール用軸受、 鉄鋼材料の連続铸造設備のガイ ドロール用轴受ゃ圧延 機のバッ クアツプロール用軸受、 更には製紙機ドライヤロール用軸受等があ る。
自動車ホイール用軸受においては、 路面の泥水や雨水の影響を受けて潤滑 剤中に水分が浸入し易い。 また、 鉄鋼材料の連続铸造設備のガイ ドロール用 軸受ゃ圧延機のバックアツプロール用軸受についても、 冷却水や圧延水が潤 滑剤中に浸入し易い。 さらに、 製紙機ドライヤロール用軸受は、 水分を含ん だ湿った紙を乾燥する乾燥工程で使用されるため、 軸受内に水蒸気が浸入し 易く、 したがって、 潤滑剤中の水分濃度が増加して軸受の早期破損を生じや すい (M. J.Culter : 「Paper machine bearing failure 」 、 Tappi Journal. Vol. 79, No. 2, pp. 157 - 167, 1966 ; 以下 「文献 3」 という) 。
そこで、 自動車ホイール用軸受においては、 上記第 1 の従来技術と同様、 軸受外部の接触ゴムシールと軸受に内蔵された接触ゴムシールを併用したり、 或いは高性能シールを単独使用する技術が提案されており (NSK Technical Journal No. 647, pp. 55 - 57, 1987) 、 また、 ガイ ドロール用蚰受ゃ圧延 機のバックアップロール用軸受についても、 接触ゴムシールを使用して潤滑 剤中への水分浸入を防止することが行われている。 また、 製紙機 ドライヤ口 ール用軸受についても、 上記文献 3から明らかなように水蒸気が軸受中に浸 入し易いため水分浸入防止のための対策を講じる必要があるが、 該製紙機 ド ライヤロール用軸受は一般に高温条件下で使用されるため、 ワークロール用 軸受ゃ自動車用ホイール用軸受に使用される接触ゴムシールを適用すること は耐熱性を考慮すると難しく、 このため十分な耐熱性を有する特殊な高温用 ゴムを使用して水分の浸入を防止することが考えられている。
すなわち、 これら自動車ホイ一ル用軸受等その他の転がり蚰受についても、 第 1 の従来技術や第 3の従来技術と略同様、 原理的には接触ゴムシールを使 用して軸受内部の潤滑剤への水分混入を極力回避している (以下、 これらそ の他の転がり蚰受についての従来技術を 「第 5の従来技術」 という) 。
一方、 転がり軸受が搭載された機械類や自動車等が運転を停止している場 合に軸受のハゥジング内部の温度が低下して露点に到達したときは、 軸受周 辺の水分が凝縮し、 その結果水滴となつて铀受に付着したり或いは潤滑剤中 に混入し、 これにより軸受寿命 Lの低下を招来することが報告されており ( 内田権一: NSK Technical Journal No. 632, pp. 40 - 45, 1973; 以下 「文 献 4」 という) 、 また潤滑剤が酸化劣化すると水分が発生し、 該発生した水 分が軸受に付着して軸受寿命 Lの低下を招来することが報告されている (関 雅夫 : 転がり疲れシンンポジゥム予稿集、 pp. 125 - 130, 1993 ; 以下 「文 献 5」 という 。 これら文献 4及び文献 5によれば、 外部から直接的に潤滑剤に水分が混入 しなく とも、 環境変化等により潤滑剤中に水分が含まれる状況になる場合が あり、 したがって軸受寿命 Lの低下を回避するためには潤滑剤への水分浸入 対策と して上述した接触ゴムシール以外の手段も検討する必要がある。
そこで、 かかる観点からは、 軸受に使用される軸受材料と してマルテンサ ィ ト系ステンレス鋼 (S U S 4 4 0 C ) を使用することにより、 軸受への水 分付着による锖の発生を防止し、 耐久性が低下するのを防止せんと している (転がり軸受工学編集委員会編 : 転がり軸受工学, PP. 71 - 72 、 養賢堂 ( 1976年) ; 以下 「第 6の従来技術」 という) 。
ところで、 上記第 1 の従来技術は、 上述の如く潤滑剤中の水分濃度を 4 0 %から 1 0 %未満に減少させることが可能であり、 また、 潤滑剤の消費量を 低減させることができ、 その後のヮ一クロール用軸受の使用実績を調査した 結果、 焼き付き事故は激減していることが判明したが、 剝離発生までの使用 時間、 すなわち軸受寿命 Lは余り向上していないことが判った。 これは、 前 記焼き付き事故の減少は轴受に内蔵された接触ゴムシールにより潤滑剤の外 部への流出が減少したためであり、 前記軸受寿命 Lが向上していないのは潤 滑剤への水分の混入により、 軸受の転がり疲れ強さが大幅に低下するためと 考えられる。
すなわち、 1 0 0 p p m程度の微量の水分が潤滑剤中に混入した場合であ つても軸受材料の転がり疲れ強さは 3 2〜 4 8 %も低下することが報告され ており (P. Schatzberg, 1. M. Fe 1 sen: 「Effects of water and oxygen dur i ng rolling contact lubricationj , wear, 12, pp. 331 - 342, 1968 ; 以 下 「文献 6」 という) 、 軸受外のチョ ッ クに装着された接触ゴムシールと軸 受に内蔵された接触ゴムシールとを併用した場合、 潤滑剤中の水分濃度が 1 0 %未満程度になるまでは抑制できるものの、 潤滑剤への水分混入を完全に は防止することができず、 上記文献 6 も指摘しているように軸受材料の転が り疲れ強さが低下するのを避けることができない。 つまり、 第 1 の従来技術 では、 潤滑剤への水分混入を完全には防止できないため、 軸受材料の転がり 疲れ強さが低下し、 所望の耐久性を有する軸受寿命 Lを得ることができない という問題点がある。
また、 第 2の従来技術は、 チヨ ック内の空気圧を高くすることにより水分 の浸入を防止しているため、 第 1 の従来技術のように接触ゴムシールの防水 能力には依存しないものの、 潤滑剤中の水分濃度を 1 0 0 p p m以下にする ような略完璧に近い水分浸入防止を図るのは困難であるという問題点がある。 また、 第 3の従来技術は、 原理的には第 1 の従来技術と同様、 接触ゴムシ ールにより水分の浸入を防止するものであり、 上述したように潤滑剤中の水 分濃度を 1 0 0 p p m以下に抑制することは困難であり、 所望の耐久性を得 ることができないという問題点がある。
また、 第 4の従来技術においても、 近年の自動車の高性能化により、 電装 • 補機類用轴受の使用温度が高く なり、 結果と してグリ 一スが軟化して該グ リ一スの振動減衰能が低下するため、 軸受の早期剝離を防止することができ ず、 上述した潤滑剤中への水分浸入と相俟って蚰受寿命低下の要因となり、 所望の耐久性を得ることができないという問題点がある。
すなわち、 近年においては、 小型軽量化を目的と した所謂 F F方式の自動 車の普及や移住空間拡大の要請等から、 自動車のエンジンルームのスペース を狭くする必要性に迫られており、 このため自動車に搭載されるオルタネ一 夕等のェンジン補機類等についても小型軽量化を促進する必要がある。 しか も、 その一方ではこれらエンジン捕機類のより一層の高性能化、 高出力化も 要求されている。
しかしながら、 これらェンジン捕機類を小型化した場合は出力の低下を避 けることができず、 例えばオルタネ一タゃカーエアコン用電磁クラ ッチでは 高速化することによって出力の低下を補塡しており、 このためアイ ドラプ一 リ も高速化している。 また、 エンジンから発する騒音を低減する観点からは、 エンジンルームの密閉化が要請されており、 斯かるエンジンルームの密閉化 が進行すればするほどエンジンルーム内は高温化し、 その結果電装 ·補機類 用軸受の使用温度も高温化する。 さ らには、 駆動ベル トの高張力化により軸 受に負荷される荷重も大き く なつてきており、 したがって前記エンジン補機 類に使用される転がり軸受の使用条件も益々厳しく なつてきている。 そ して、 このような高温 · 高速条件下で電装 · 補機類用軸受を使用した場 合は、 グリ一スの钦化を促進して該グリ一スの耐焼付き性の低下を招来し、 また、 グリースの振動減衰能も低下するため、 軸受の早期剝離を招来して所 望の耐久性を得ることができなく なるという問題点がある。
また、 第 5の従来技術においても、 原理的には上記第 1 の従来技術と同様、 接触ゴムシールを使用したものであり、 完璧な水分の浸入防止を図ることは 困難であるという問題点がある。
さらに、 第 6の従来技術においては、 ステンレス鋼の熱伝導度は低合金鋼 の熱伝導度に比べて低いため焼付き破損が生じやすく、 潤滑剤中に水分が混 入する上述のような潤滑条件の悪い転がり軸受への適用は困難であるという 問題点がある。 また、 前記ステンレス鋼の耐食性は表面に生成される不動態 皮膜により維持されるものであるが、 転がり軸受においては軌道輪の軌道面 と転動体の転動面とが接触すると前記不動態皮膜が破られ、 その結果選択的 に腐食が進行して孔 (ピッ 卜) が生成されるため、 該孔を起点と した剝離破 損が生じやすいという問題点もある。 さらに、 軸受を製造する場合において も、 ステンレス鋼の場合は焼入温度が 1 0 1 0 ~ 1 0 7 0 °Cと高いため、 加 熱炉と しては塩浴炉を使用する必要があり、 したがって生産設備の高騰化を 招く虞があるという問題点もある (日本鉄鋼協会編 : 鋼の熱処理 改訂 5版 p. 563 - 568 ( 1989) ) 。
さらに加えて、 前記ステンレス鋼は上述したように熱伝導度が低いため、 研削速度が低下して研削コス トが高価なものとなり、 さ らには前記ステンレ ス鋼は高合金鋼であるため素材コス 卜の高騰化をも招来するという問題点も ある。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、 外部から又は結 露により潤滑剤に水分が混入したり、 或いは振動の影響を受ける使用状況下 であっても、 十分なる軸受寿命を容易且つ安価に得ることができる転がり軸 受を提供することを目的とする。 発明の開示 本願出願人は、 潤滑剤中に水分を含んだ潤滑条件下で使用されても、 軸受 部位の腐食進行を防止することができる転がり軸受を得るべく、 鋭意研究を した結果、 軌道輪の軌道面における力ソ一 ド反応を抑制して軌道輪に水素が 吸収されるのを抑制することが重要であり、 そのためには潤滑剤中の水素ィ オン濃度を下げることが効果的であり、 換言すれば、 潤滑剤の水素イオン指 数 p Hを上げることが効果的であるという知見を得た。
そして、 本願出願人の実験により、 潤滑剤にアルカ リ性物質を添加してい つたところ、 潤滑剤の水素イオン指数 p Hが 7 ~ 1 3の範囲内にあるときに カソー ド反応を抑制して転がり疲れ強さを改善することができることが判つ た。
本発明は斯かる知見に基づきなされたものであって、 本発明に係る転がり 軸受は、 外輪と内輪とからなる軌道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動 自在に配設された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される 環状空間に潤滑剤が封入された転がり軸受において、 前記潤滑剤の水素ィォ ン指数 p Hが、 7〜 1 3に設定されていることを第 1 の特徴と している。 また、 有機金属塩を潤滑剤中に含有すると軸受材料の鋼表面に化学的な反 応膜が形成されて金属間接触が防止されると共に摩擦係数も低下し、 耐荷重 性、 耐焼付き性、 耐摩耗性が向上することが知られている。
本願出願人は、 斯かる有機金属塩の機能に着目して更に鋭意研究をした結 果、 潤滑剤に有機金属塩を含有した場合は水素イオン指数 p Hを 5以上に設 定することにより、 軸受の早期剥離を防止することができるという知見を得 た。 さらに、 有機金属塩に代えて、 無灰系ジアルキルジチォ力ルバミ ン酸 ( A D T C ) を潤滑剤中に含有させた場合も、 有機金属塩の場合と同様の作用 効果を得ることができることも判明した。
そこで、 本発明に係る転がり铀受は、 有機金属塩又は A D T Cが潤滑剤に 含有され、 かつ該潤滑剤の水素イオン指数 p Hが、 5〜 1 3に設定されてい ることを第 2の特徴と している。
また、 軸受部位の腐食進行を防止する方法と しては、 上述した力ソー ド反 応を抑制する方法の他、 軸受材料上の非金属介在物と金属素地との間に形成 され得る微少隙間自体の生成を抑制するのが効果的であると考えられる。 一方、 転動面と軌道面との界面の油膜形成を良好にすることにより、 該転 動面と軌道面との間における接線力を低減して微少隙間の生成を抑制するこ とができると考えられる。
本願出願人は、 斯かる点に着目して更に鋭意研究を重ねた結果、 平均粒径 が 2 m以下の無機系化合物からなる微粒子を潤滑剤に含有させると共に潤 滑剤の水素イオン指数 p Hを 5以上とすることにより、 転動面と軌道面との 間に十分強固な油膜を形成することができ、 これにより金属間接触が防止さ れ、 高温 · 高速条件下での軸受寿命 Lが向上することが判明した。
そこで、 本発明に係る転がり軸受は、 平均粒径が 2 m以下の無機系化合 物が潤滑剤に含有され、 かつ潤滑剤の水素イオン指数 P Hを 5〜 1 3 に設定 されていることを第 3の特徴と している。
さらに、 本願出願人の研究結果から、 上記無機系化合物に代えて、 芳香族 アミ ンを含有したジゥレア化合物又は該ジゥ レア化合物の 2種以上の混合物 を増稠剤と して潤滑剤に添加した場合も上述と同様、 転動面と軌道面との間 に十分強固な油膜が形成されることが判明した。
そこで、 本発明に係る転がり軸受は、 潤滑剤の增稠剤が芳香族ア ミ ンを含 有したジゥレア化合物又は該ジゥレア化合物の 2種以上の混合物からなり、 かつ潤滑剤の水素ィォン指数 p Hを 5〜 1 3 に設定されていることを第 4の 特徴と している。
さらに、 本発明の転がり軸受は、 上記第 1 〜第 4の特徴単独のみならず、 上記第 1〜第 4の特徴を適宜組み合わせることによっても、 所期の目的を達 成することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 第 2の実施例における T e D T Cの添加量と剝離寿命との関係 を示す特性図である。
第 2図は、 第 2の実施例における水素ィォン指数 p Hと剥離寿命との関係 を示す特性図である。 第 3図は、 第 4の実施例におけるジゥレア化合物の添加量と芳香族環モル 比率 Zとの関係を示す特性図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を説明する。
〔第 1 の実施の形態〕
転がり軸受は、 一般に、 転動体と軌道輪とで画成される璟伏空間に潤滑剤 を封入して使用される。 そして、 上述の如く 、 潤滑剤中に水分を含んだ潤滑 条件下では軸受材料の転がり疲れ強さの低下を招く ことが知られているが、 その機構については定説がなく、 水分の潤滑剤への混入が転がり疲れ強さを 低下させる理由については不明とされている (E. Ioannides, B. Jacobson : 「Dirty lubricants-reduced bearing life 」 , Ball Bearing Journal Spe cial ' 89, pp. 22 - 27, 1989)。
そこで、 本願出願人はまず上記機構を理論的に解明することに着手した。 水分が潤滑剤中に混入した場合は該水分量が微量の場合であつても油膜の 形成が困難となり、 転動体と軌道輪とはその転動面及び軌道面との間で金属 接触するが、 転動体や軌道輪の表面状態は、 不均一であり一様でなく、 不可 避的な酸化物や硫化物等の非金属介在物が転動面や軌道面に形成される。 そ して、 潤滑剤中に水分が混入している場合は、 これら非金属介在物と F eを 主成分とする金属素地 (マ ト リ ックス) との界面に水が浸入すると局部電池 を形成して局部腐食が発生する。 すなわち、 前記界面近傍には転動体と軌道 輪との接触部が必ず存在するため、 軌道面や転動面に存在する非金属介在物 と金属素地との界面には必ず引張応力が負荷され、 斯かる引張応力下、 非金 属介在物と金属素地との界面に微小隙間が形成される。 そして、 潤滑剤に水 分が混入した場合は、 該水分が微量の場合であっても水分の粘度は潤滑剤の 粘度より も低いため毛細管現象により該水分が前記微小隙間に優先的に浸入 し、 その結果微小隙間で腐食反応が起こる。 しかも、 内輪と回転轴とがしば りばめで嵌合されているときは、 軌道面には常時引張応力が作用するので、 非金属介在物と金属素地との界面には更に大きな引張応力が負荷され、 該大 きな引張応力下で隙間が形成されることとなる。
また、 オルタネータ等の自動車エンジンの電装 ·補機類用に使用される転 がり軸受においては、 駆動ベル トの振動が轴受に直接伝わり、 且つ軸受のハ ゥジングの剛性が低いことから、 高速回転にもかかわらず軌道輪の軌道面と 転動体の転動面とが高い頻度で金属接触する。 このため、 これら軌道面及び 転動面に存在する非金属介在物と金属素地との間の密着性が低下してその界 面に微小隙間を形成し、 潤滑剤に含有されている水分が前記微小隙間に浸入 して腐食反応を起こす虞があり、 特に外輪軌道面においてこの種の腐食が発 生しやすい。 しかも、 潤滑剤は大気中より吸湿されるため通常は或る程度の 水分を含んでおり、 外部から潤滑剤への水分混入がなく と も元々潤滑剤に含 有している水分が原因で腐食反応を起こす虞がある。
この腐食反応は、 腐食生成物が微小隙間の入口を閉塞するため、 表面から 微小隙間への酸素供給が困難となり、 隙間内部の最深部の金属素地がァノ一 ドとなり、 炭化物及び前記最深部以外の金属素地が力ソー ドとなって、 化学 反応式①〜④に示すような水素発生型の腐食反応となる。
【 0 0 5 33
ァノー ド反応
F e + 2 H 2 0 F e (O H) 2 + 2 e - + 2 H ① カソ一 ド反応
2 H+ + 2 e " → 2 H ( a d s ) · · · ② 2 H ( a d s ) → 2 H ( a b s ) · · · ③ 2 H ( a b s ) → H2 t . . .④ ここで、 H (ads) は軸受材料の表面に吸着する水素原子を示し、 H (abs) は 軸受材料の内部に吸収される水素原子を示している。
すなわち、 アノー ド (陽極) 側では、 化学反応式①に示すように、 F eが 水分と反応して電子を放出する酸化反応を呈する一方、 力ソー ド (陰極) 側 では、 微小隙間内部への酸素供給が困難となって化学反応式②に示すように、 軸受材料の表面に水素が吸着し、 次いで化学反応式③に示すように、 該吸着 した水素の一部は軸受材料の内部に拡散して吸収され、 前記吸着した水素の その他は、 化学反応式④に示すように、 軸受材料の表面に吸着された水素原 子同士が結合して水素分子 (ガス) を形成し該水素分子が外部に放出される。 そして、 力ソー ドの炭化物上では、 化学反応式③の進行は略無視できるため 化学反応式④の化学反応が主と して起こるが、 カソ一 ドの金属素地上では化 学反応式③及び④の反応が進行する。
このため、 転がり軸受の運転中において極微量の水分が隙間内部に浸入し た場合であつても軸受材料は水素を吸収し、 その結果軸受材料の水素脆化が 起こり、 転がり疲れ強さが低下して剥離発生の要因となり、 軸受寿命 Lの低 下を招来する。
したがって、 かかる観点から轴受材料内部への水素吸収を抑制して水素脆 化が生じるのを避ける必要があり、 そのためには上述した腐食反応の機構に 鑑みると上記化学反応式②のカソ一 ド反応を抑制することが重要である。 そ して、 化学反応式②のカソー ド反応を抑制するためには、 潤滑剤中の水素ィ オン濃度を下げることが必要である。 換言すれば、 潤滑剤中の水素イオン指 数 p Hを上げることにより、 化学反応式②の反応速度を低下させることがで きることができ、 そのためには水素イオン指数 p Hを 7〜 1 3の範囲に限定 する必要がある。
以下、 本実施の形態における潤滑剤の水素ィォン指数 p H及び潤滑剤の組 成 (基油、 增稠剤、 p H調製剤) について説明する。
〔潤滑剤の水素ィォン指数 p H及び潤滑剤の組成〕
( 1 ) 水素イオン指数 p H
水分は大気中に微量に含有される二酸化炭素を溶解し、 その結果水素ィォ ン指数が 7以下の酸性になることが多く、 p H調製剤と してのアル力 リ性物 質を潤滑剤に添加してゆく ことにより水素ィォン指数 p Hを上げて行く こと ができるが、 化学反応式②の反応速度を低下させて軌道輪材料への水素吸収 の十分なる抑制を達成し、 これにより軸受寿命 Lを改善するためには、 水素 ィォン指数 P Hを少なく と も 7以上に設定することが必要である。 一方、 水 素ィォン指数 p Hが 1 3を超えるとアル力 リ腐食により軌道面や転動面が摩 耗し、 転がり軸受の駆動中における振動が次第に顕著となる。 したがって、 本実施の形態では潤滑剤の水素ィォン指数 p Hを 7 ~ 1 3に限定した。
( 2 ) 基油
潤滑作用を司る基油については特に限定されるものでなく、 通常潤滑油の 基油と して使用されている油は全て使用可能であるが、 低温流動性が不足し た場合に生じ得る低温起動時の異常発生や、 より強固な油膜を形成して耐焼 付き性を確保するためには 4 0 °Cにおける動粘度が 4 0 ~ 4 0 0 mm V s e c 、 好ま しく は 6 0〜 2 5 0 mm V s e c の基油を使用するのが望ま しい。
具体的には、 鉱油系潤滑油、 合成油系潤滑油、 天然油系潤滑油を基油に使 用することができる。
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、 水素化精製等したものを適宜組み 合わせて精製したものを使用することができる。
合成油系潤滑油と しては、 炭化水素系油、 芳香族系油、 エステル系油、 ェ —テル系油等を使用することができる。
炭化水素系油と しては、 例えば、 ノルマルパラフ ィ ン、 イ ソパラフィ ン、 ポ リ ブテン、 ポ リ イ ソプチレン、 1 —デセンオ リ ゴマ、 1 —デセン、 ェチ レ ンコオ リ ゴマ等のポ リ ォ レフイ ン ( P A〇) 、 又はこれらの水素化物など を使用することができる。
芳香族系油と しては、 モノ アルキルベンゼンゃジアルキルベンゼン等のァ ルキルベンゼンや、 モノアルキルナフ夕 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 レンなどを使用することができる。 エステル系油と しては、 ジブチルセバゲ一 卜、 ジ— 2 —ェチルへキシルセ ノ<ゲー ト、 ジォクチルアジペー ト、 ジイ ソデシルアジペー ト、 ジ ト リ デシル アジペー ト、 ジ 卜 リ デシルグルタ レ一 卜、 メチルァセチルシノ レー ト等のジ エステル油や、 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 トラオクチルビロメ リテー ト等の芳香族エステル油、 或いは ト リ メチ口一 ルプロパンカプリ レ一 卜、 ト リ メチロールプロパンペラルゴネー ト、 ペン夕 エリ スリ トール一 2 —ェチルへキサノエ一 卜、 ペン夕エリ ス リ トールペラル ゴネ一 ト等のポリオールエステル油、 更には多価アルコ一ルとニ塩基酸 . 一 塩基酸の混合脂肪酸とのォ リ ゴエステルであるコ ンプレッ クスエステル油な どを使用することができる。
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 —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 コ一ルモ ノエ一テル等のポ リ グリ コールや、 モノアルキル ト リ フエニルエーテル、 ァ ルキルジフエ二ルェ一テル、 ジアルキルジフエニルエーテル ( D A P E ) 、 ペン夕フエ二ルェ一テル、 テ トラフエ二ルェ一テル、 モノアルキルテ トラフ ェニルエーテル、 ジアルキルテ トラフヱ二ルェ一テル等のフヱ二ルェ一テル 油などを使用することができる。
さ らに、 その他の合成油系潤滑油と しては、 ト リ ク レジルフ ォ スフ ェー ト、 シ リ コ ン油、 パ一フルォロアルキルエーテル等も使用することができる。 また、 上記列挙した潤滑油単独で基油に使用することができる他、 2種類 以上の上記潤滑油を混合して所望動粘度となるように調製した混合物も基油 と して使用することができる。
( 3 ) 增稠剤
增稠剤は、 潤滑剤を半固体状に保持すると共に、 油の性質 (粘性、 弾性、 塑性等) を改善するために潤滑剤中に含有されるものであり、 該增稠剤は、 その分子又は結晶が鎖状に連なつて繊維状をなし、 基油中に分散してゲル構 造を形成する。
したがって、 増稠剤と しては、 ゲル構造中に基油を保持する保持能力があ れば、 特に限定されるものではなく、 例えば、 L i、 N a等からなる金属石 鹼ゃ、 L i、 N a、 B a、 C a等から選択される複合金属石鹼等の金属石驗 類、 或いはジゥレア化合物ゃポリ ウ レア化合物等のゥ レア化合物を適宜選択 して使用することが可能である。
しかしながら、 潤滑剤の耐熱性向上を図る観点からは、 ゲル構造の強固な ジゥレア化合物を使用するのが好ま しい。 ジゥレア化合物は、 ジイソシァネ ー ト類とモノアミ ン類とを所定条件下、 反応させて得られる化合物であって、 一般式 ( 1 ) で示される。 0 0
II II
Rl- NHCNH - R2- NHCNH - 3 … (1)
ここで、 R 1 、 R3 で示したァ ミ ン残基は、 例えば、 シク口へキシル基、 炭 素数 Cn が n= 7〜 l 2のアルキルシクロへキシル基又は炭素数 C n が n = 8 ~ 2 0の直鎖アルキル基で構成され、 R2 で示したイソシァネ一 ト残基は、 炭素数 Cn が n= 6~ l 5の 2価の芳香族環含有炭化水素基で構成される。
( 4 ) p H調製剤
p H調製剤は、 潤滑剤の水素イオン指数 p Hを?〜 1 3の範囲とするため に添加される。 そして、 上述したように、 水分は大気中に微量に含有される 二酸化炭素を溶解するため、 潤滑剤の水素ィォン指数は 7以下の酸性になる ことが多く 、 したがって、 水素イオン指数 p Hを?〜 1 3とするためにはァ ルカ リ性物質を p H調製剤と して添加する必要があり、 該ァルカ リ性物質と しては、 ァミ ン化合物、 有機金属塩、 有機酸金属塩、 アル力 リ性無機化合物 の中から少なく とも 1種を選択して使用することができる。
ァ ミ ン化合物と しては、 一般式 ( 2 ) 〜 ( 4 ) で夫々示される第一級〜第 三級アミ ンのいずれをも使用することができる。
R -NH (2)
NH (3)
R5
N-R6 (4)
R5 ここで、 R4 〜R6 は、 炭素数 C n が n = 1 ~ 2 4の脂肪族炭化水素基、 脂 環式炭化水素基、 芳香族炭化水素基、 又はこれらの誘導体の中から適宜選択 され、 また、 R4 〜R6 は同一の基でもよく 、 異なる基でもよい。
脂肪族炭化水素基には、 メチル基、 ェチル基、 プロピル基、 ブチル基、 ぺ ンチル基、 へキシル基、 ォクチル基、 ドデシル基、 テ 卜ラ ドデシル基、 ォク タデシル基、 エイコシル基等がある。
脂環式炭化水素基の代表例と しては、 シクロへキシル基がある。
芳香族炭化水素基には、 フヱニル基、 メチルフヱニル基、 ェチルフヱニル 基等がある。
これらの誘導体と しては、 ポリオキシアルキレン基、 ポリオキシエチレン 基、 ポリオキシエチレン基等がある。
また、 有機金属塩又は有機酸金属塩と しては、 アルキル基を構成する炭化 水素鎖の炭素数 C„ が n = 6〜 2 4で、 金属塩を構成する金属元素が N a、 K、 L i等のアルカ リ金属や、 Mg、 C a、 B a等のアルカ リ土類金属、 或 いは A 1 や Z n等から選択された少なく と も 1種以上を使用することができ る。
また、 アルカ リ性無機化合物と しては、 水酸化ナ ト リ ウム (N a 0 H) 、 水酸化力 リ ウム (K 0 H) 、 水酸化アルミニゥム (A l (OH) ) 等の金 属水酸化物、 炭酸ナ ト リ ウム (N a 2 C 0 ) 、 炭酸カ リ ウム (K2 C 03 ) 、 炭酸リチウム (L i 2 C 03 ) 、 炭酸水素ナ ト リ ウム (N a H C 03 ) 等の金属炭酸塩、 ほう酸ナ ト リ ウム (N a 3 B 0 ) 、 ほう酸リ チウム (L i B 0 ) 等の金属ほう酸塩、 珪酸ナ ト リ ウム (N a 4 S i 04 ) 、 珪酸 カ リ ウム (K4 S i 04 ) 等の金属珪酸塩等を使用することができる。
( 5 ) その他の添加剤
潤滑剤と しての性能をより一層高めるために、 必要に応じ、 ゲル化剤、 酸 化防止剤、 極圧剤、 油性剤、 防請剤、 金属不活性剤、 粘度指数向上剤等種々 の添加剤を潤滑剤に含有させるのも好ま しい実施の形態である。
ここで、 ゲル化剤と しては、 金属石鹼、 ベン ト ン、 シリ 力ゲル等があり、 酸化防止剤と しては、 アミ ン系、 フヱノール系、 ィォゥ系ゃチオリ ン酸亜鉛 等がある。 また、 極圧剤と しては、 塩素系、 ィォゥ系、 リ ン系、 ジチォリ ン 酸亜鉛、 有機モリ ブデン等があり、 油性剤と しては、 脂肪酸、 動植物油等が ある。 さらに、 防锖剤と しては、 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 ンエステル等があり、 金属不活性剤と しては、 ベ ンゾト リァゾ一ル、 亜硝酸ソーダ等がある。 また、 粘度指数向上剤と しては、 ポ リ メ タ ク リ レー ト、 ポ リ イ ソプチレン、 ポリ スチレン等がある。
そして、 これら添加剤は、 それ単独により又は 2種以上の組み合わせによ り使用することができる。 尚、 添加剤の含有率は、 特に限定されるものでは ないが、 通常は潤滑剤中の含有率が 2 0 wt %以下となるように調製される。 次に、 本願出願人は、 潤滑剤に水分が混入した場合の各軸受部位の剝離特 性についても検討した。
既述したように、 潤滑剤中に水分が混入すると転がり軸受が剝離するまで に要する時間、 すなわち轴受寿命 Lが低下するが、 剝離が発生する軸受の構 成部位と しては一般的には固定輪が最も多く、 次いで回転輪、 転動体の順に 剝離の発生頻度は少なく なる。 このように転動体における剥離発生頻度が軌 道輪における剝離発生頻度より も少ないのは転動体の水素吸収量が軌道輪の 水素吸収量より も少ないためであるが、 その理由と しては以下のことが考え られる。
( 1 ) 一般に転がり軸受の自転速度は、 転動体の方が軌道輪より も遙に速 いため、 たとえ転動体の転動面に微小隙間が形成されても微小隙間に侵入し た水分は遠心力により弾き飛ばされ、 その結果腐食反応の進行が抑制され、 材料内部に浸入する水素の吸収量が少ない。
( 2 ) 転動体の铸造素材 (ィ ンゴッ ト、 ブルーム、 ビレッ 卜等) からの加 ェ比は軌道輪の铸造素材からの加工比より も大きいため、 転動体の転動面に 存在する非金属介在物は軌道輪の軌道面に存在する非金属介在物に比べて小 さい。 したがって、 転動体においては非金属介在物と金属素地との間の界面 も小さ く、 しかも浅いため、 水素発生型の腐食反応の進行が抑制され、 材料 内部への水素吸収量も少ない。
等の理由が考えられる。
また、 軌道輪に関し、 回転輪の方が固定輪に比べて剝離発生頻度が少ない のは以下の理由によると考えられる。 すなわち、 一般に、 回転輪においては、 軌道面に形成された微小隙間に水分が浸入しても弾き飛ばされ易いため固定 輪に比べて水素吸収量が少なく、 したがって剥離発生頻度も少なく なると考 えられる。 但し、 内輪と回転軸とがしばりばめにより嵌合されているときは、 回転輪の軌道面には常時引張応力が作用するため、 内輪が回転輪の場合であ つても応力腐食が促進され、 上記化学反応式②の化学反応が活発に進行して 回転輪の水素吸収量も増加し、 このため剝離の発生頻度も多く なる。 特に、 締代が回転軸の軸径の 7 1 0 0 0 0を超える場合やテ一パ穴軸受をしばり ばめで使用する場合は、 回転輪の剝離発生頻度は固定輪の剝離発生頻度と同 等か、 又は同等以上に多いものとなる。 尚、 内輪が固定輪であって且つ該内 輪と回転軸とがしばりばめにより嵌合されている場合はすきまばめにより嵌 合されている場合に比べ、 水素吸収量が多く なるのはいうまでもない。
また、 転がり蚰受においては、 転動体の転動面と軌道輪の軌道面とが金属 接触することに着目し、 金属素地と非金属化合物との界面に形成される隙間 内部の金属素地側をァノ一 ドと し、 転動体の転動面における金属素地を力ソ ー ドと して腐食形態を局部腐食から接触腐食に変更することが有効である。 転動体の転動面に存在する金属素地 (以下 「転動面金属素地」 という) を 軌道輪の軌道面に存在する金属素地 (以下 「軌道輪金属素地」 という) より も電気化学的に貴とすることにより、 隙間内部の金属素地側をァノ一 ドと し、 転動面の金属素地を力ソー ドとすることができる。 そして、 これによりァノ 一ド反応は界面の金属素地側で起こる一方、 カソー ド反応は転動面金属素地 で起こり、 しかも転動面上には周囲から酸素を容易に供給することができる ので、 化学反応式⑤、 ⑥に示すように、 腐食反応は酸素消費型の腐食反応と なり、 軌道輪内部への水素吸収を抑制して水素脆化に伴う軸受寿命の低下を 防止することができる。 尚、 この場合、 隙間内部の炭化物は力ソー ドである ことに変わりはないが、 炭化物上では、 上述した如く水素脆化の原因となる 化学反応式③が殆ど進行せず、 主と して化学反応式④の反応が進行するため、 軌道輪内部への水素の吸収が生じることはない。
ァノー ド反応
F e + 2 H 0 → F e ( O H ) 2 + 2 e - + 2 H + · · ·⑤ カソ一 ド反応
y O + H 0 + 2 e - → 2 0 H - · · ·⑥ また、 完全焼入 · 焼戻を施した軸受材料の残留オーステナイ 卜の濃度を増加 させることにより、 安価にして電気化学的に貴となる金属素地を得ること力く できる。
残留オーステナイ 卜の濃度を増加させる方法と しては、 以下のような方法 がある。
〔残留オーステナイ 卜の濃度を増加させる方法〕
( 1 ) オーステナイ 卜がマルテンサイ 卜に変態する開始温度 (M s点) を 調整する。
M s点は素材鋼の化学成分や、 浸炭又は浸炭窒化により付加される表面炭 素濃度や表面窒素濃度、 焼入処理前の金属組織、 焼入温度、 焼入処理時間、 等により決定される。 例えば、 素材鋼の M n含有率が高く なればなるほど残 留オーステナイ 卜の濃度は高く なり、 また焼入処理前に浸炭処理を施して既 に残留オーステナイ 卜の濃度が高く なっていればいるほど残留オーステナイ 卜の濃度は高く なる。 また、 炭化物の粒径が小さければ小さい程、 また焼入 温度が高ければ高い程、 更には焼入温度保持時間が長ければ長い程残留ォ一 ステナイ 卜の濃度は高く なる。
( 2 ) 焼入時の冷却速度を調整する。
焼入時の冷却速度が遅いほど残留オーステナイ 卜の濃度は高く なる。 ( 3 ) 焼戻条件を調整する。
焼戻温度が低い程、 また焼戻時の加熱温度が短い程、 残留オーステナイ 卜 の濃度は高く なる。
( 4 ) 所謂サブゼロ処理の実施条件を検討する。
室温以下に深冷するサブゼロ処理の処理温度が高い程、 またセブゼロ処理 の処理時間が短い程、 残留オーステナイ トの濃度は高く なる。 さ らには、 サ ブゼロ処理を実施しない方が残留オーステナイ トの濃度は高く なる。
( 5 ) ショ ッ ト ピ一ニング等の加工硬化処理を実施しない。
該ショ ッ ト ピーニングを実施しない場合は、 実施した場合に比べ、 残留ォ ーステナイ 卜濃度は高く なる。
また、 既述したように、 軸受材料と してステンレス鋼 ( S U S 4 4 0 C ) のような高合金鋼を使用して腐食反応を抑制することは、 技術的に困難であ り、 また経済的にも不利であるため、 軸受の素材鋼と しては低合金鋼を使用 するのが好ま しい。 例えば、 各軸受部位の素材鋼と しては、 その化学成分が、 例えば、 C : 0. 1 0〜 1. 1 0 wt%、 S i : 0. 7 5 wt%以下、 M n : 1. 7 0 wt%以下、 C r : 1. 8 0 wt%以下、 Mo : に 5 0 ^%以下、 1^ 1 : 4. 5 0 wt%以下、 C u : 0. 3 0\^%以下、 八 1 : 0. 0 5 0 wt%以下、 残部 : F e及び不可避不純物 (0、 S、 T i等) 等からなる低合金鋼を使用 し、 素材鋼に所望の熱処理を施すことにより所望の表面硬さを有する軸受部 位を得るのが効果的である。
また、 軌道輪における腐食反応は、 非金属介在物と金属素地との間に形成 される微小隙間を起因と して発生することから、 該腐食を防止するためには 非金属介在物の生成を抑制するのも好ま しく、 そのためには非金属介在物の 構成成分である酸化物、 硫化物やチタ ン化合物の生成原因となる酸素含有率 を 9 p p m以下、 ィォゥ含有率を 5 O p p m以下、 及びチタ ン含有率を 4 0 p p m以下にするのが望ま しい。 さ らに、 非金属介在物と金属素地との間の 良好な密着性を得て、 前記界面における微小隙間を生成を回避するためには、 轴受材料の最終精鍊法を E S R法又は V A R法により行うのが望ま しい。
〔第 2の実施の形態〕
上記第 1 の実施の形態では、 水素イオン指数 p Hを 7〜 1 3の範囲に設定 することにより、 軸受材料内部への水素吸収を抑制して水素脆化が生じるの を避け、 これにより蚰受寿命 Lが低下するのを回避しているが、 本第 2の実 施の形態では、 潤滑剤中に有機金属塩又は無灰系ジアルキルジチォ力ルバミ ン酸 (AD T C) を含有させて非金属介在物と金属素地との間に形成される 微少隙間に強固な反応膜を形成し、 これにより水素イオン指数 p Hが 7以下 であっても 5以上であれば所望の軸受寿命 Lを有する転がり軸受を得ること ができるようにした。
潤滑剤の基油、 增稠剤、 p H調製剤については、 上記第 1 の実施の形態と 同様であり、 以下、 本第 2の実施の形態の特徴である反応膜形成剤 (有機金 属塩又は AD T C) ) 及び水素イオン指数 p Hについて説明する。 ( 1 ) 反応膜形成剤
反応膜形成剤に有機金属塩を使用した場合の作用効果について述べる。 有機金属塩は、 従来より極圧剤や一部の酸化防止剤等と して潤滑剤の添加 剤に使用されているが、 有機金属塩を含有した潤滑剤は軸受材料の鋼表面に 化学的な反応膜を形成する。 つまり、 潤滑剤中に有機金属塩を含有すること により軸受材料の表面に存する非金属介在物と金属素地との間に形成された 微少隙間に有機金属塩からなる強固な反応膜が形成される。 そして、 これに より金属間接触が防止されると共に摩擦係数が低下し、 耐荷重性、 耐焼付き 性、 耐摩耗性の向上を図ることができる。
また、 特定の有機金属塩を潤滑剤中に含有させ、 水素発生型の腐食反応が 生じる前に上述した強固な反応膜を微少隙間に形成することにより、 上記化 学反応式②で示される力ソ一 ド反応の進行が抑制され、 或いは軸受材料の表 面に吸着した水素原子の軸受材料内部への拡散が防止され、 これにより軸受 材料の早期剥離を招来するのが回避されて軸受寿命 Lの向上を図ることがで きる。
斯かる作用効果を奏する有機金属塩と しては、 一般式 ( 5 ) で示されるジ アルキルジチォカルバミ ン酸 (D T C ) 系化合物や、 一般式 ( 6 ) で示され るジアルキルジチォリ ン酸 (D T P ) 系化合物を使用することができる。
Figure imgf000023_0001
n = 2、 3、 4、
x、 y、 z = 0、 1、 2、 3、 4 ここで、 Mは金属種を示し、 具体的には、 S b、 B i、 S n、 N i、 T e、 S e、 F e、 C u、 M o又は Z nが使用される。
R7 、 R 8 は、 同一基であっても異なる基であってもよ く 、 アルキル基、 シクロアルキル基、 アルケニル基、 ァ リ ール基、 アルキルァ リ ール基、 又は ァ リ ールアルキル基を示す。 そ して、 特に好ま しい基と しては、 1 , 1 , 3 , 3 —テ トラメチルブチル基、 1 , 1 , 3 , 3 —テ トラメ チルへキシル基、 1, 1 , 3 — ト リ メ チルへキシル基、 1 , 3 —ジメチルブチル基、 1 ーメ チルゥ ンデカ ン基、 1 —メチルへキシル基、 1 —メ チルペンチル基、 2 —ェチルブ チル基、 2 —ェチルへキシル基、 2 —メ チルシク ロへキシル基、 3 —へプチ ル基、 4 —メ チルシク ロへキシル基、 n—ブチル基、 イ ソブチル基、 イ ソプ 口 ピル基、 イ ソへプチル基、 イ ソペンチル基、 ゥ ンデシル基、 エイ コ シル基、 ェチル基、 ォク タデシル基、 ォクチル基、 シク ロォクチル基、 シクロ ドデシ ル基、 シク ロペンチル基、 ジメチルシク ロへキシル基、 デシル基、 テ トラデ シル基、 ドコシル基、 ドデシル基、 ト リ デシル基、 ト リ メ チルシク ロへキシ ル基、 ノニル基、 プロ ピル基、 へキサデシル基、 へキシル基、 へニコ シル基、 ヘプ夕デシル基、 ヘプチル基、 ペン夕デシル基、 ペンチル基、 メ チル基、 第 三プチルシク ロへキシル基、 第三ブチル基、 2 —へキセニル基、 2 —メ タ リ ル基、 ァ リ ル基、 ゥ ンデセニル基、 ォ レイル基、 デセニル基、 ビニル基、 ブ テニル基、 へキセニル基、 ヘプタデセニル基、 ト リ ル基、 ェチルフヱニル基、 イ ソプロ ピルフエニル基、 第三ブチルフエニル基、 第二ペンチルフヱニル基、 n—へキシルフ ェニル基、 第三ォクチルフヱニル基、 イ ソノニルフエニル基、 n - ドデシルフェニル基、 フェニル基、 ベンジル基、 1 ―フェニルェチル基、 2 —フエニルェチル基、 3 —フエニルプロ ピル基、 1 , 1 —ジメチルベンジ ル基、 2 _フエニルイ ソプロピル基、 3 —フエニルへキシル基、 ベンズヒ ド リル基、 ビフヱニル基等があり、 またこれらの基はエーテル結合を有してし てもよい。
また、 その他の有機金属塩と しては、 一般式 ( 7 ) ~ ( 9 ) で示される有 機亜鉛化合物も使用することができる。
Figure imgf000025_0001
ここで、 Re 、 R 1 (1は、 炭素数 C n が n = 1 ~ 1 8の炭化水素基又は水素原 子を示し、 R9 、 R 1 (1は同一の基であっても異なる基であってもよい。 特に、 R 9 、 R 'Dが、 共に水素原子であるメルカプトべンゾチアゾ一ル亜 鉛 (一般式 ( 7 ) ) 、 ベンズア ミ ドチオフエノ一ル亜鉛 (一般式 ( 8 ) ) 、 及びメルカプトベンズィ ミ ダゾ一ル亜鉛 (一般式 ( 9 ) ) を好適に使用する ことができる。
さ らに、 その他の有機金属塩と しては、 一般式 ( 1 0 ) で示されるアルキ ルキサン トゲン酸亜鉛も使用することができる。
Figure imgf000025_0002
ここで、 R 1'は、 炭素数 C n が n = 1〜 1 8の炭化水素基を示す。
尚、 これら一般式 ( 5 ) ~ ( 1 0 ) で表される有機金属塩は、 各々単独で 又は 2種以上混合して使用することができるが、 組合わせ種については特に 限定されるものではない。 また、 上述した有機金属塩と同様の作用効果は、 一般式 ( 1 1 ) で示され るメチレンビスジアルキルジチォカルバミ ン酸等の A D T Cを使用しても得 ることができる。
R Rヽ 2
Figure imgf000026_0001
で、 R 1 2、 R 1 3は、 炭素数 C n が n = 1〜 1 8の炭化水素基を示し、 R 、 R 1 3は同一の基であっても異なる基であってもよい。
( 2 ) 反応膜形成剤の添加量
上述の如く有機金属塩又は A D T Cは微少隙間に反応膜を形成して腐食反 応の進行を抑制する作用効果を有するが、 含有率が 0 . l wt %未満では十分 な効果を発揮することができない。 一方、 含有率の上限は特に限定する必要 はないとも考えられるが、 前記反応膜形成剤と して使用される化合物は比較 的高価であり、 また反応膜形成剤の過剰な添加は蚰受材料との反応を異常に 促進して腐食や異常摩耗を招来する虞がある。 したがって、 このような点を 考慮すると反応膜形成剤の含有率を 1 0 wt %以下に制限するのが好ま しく、 本実施の形態では反応膜形成剤の添加量を 0 . 1〜 1 0 vvt %に設定した。 尚、 該添加量のより好ま しい範囲は、 0 . l〜 5 wt %である。
( 3 ) 水素ィォン指数 p H
有機金属塩又は A D T Cからなる反応膜形成剤を潤滑剤中に含有させるこ とにより、 水素ィォン指数 p Hが 7以下の酸性領域であつても軸受材料の早 期剝離を防止することができるが、 反応膜形成剤を添加したのみでは不十分 である。 すなわち、 潤滑剤中に水分が混入している場合に引張応力による新 たな微少隙間が発生したときは、 微少隙間の発生直後から該微少隙間の入口 付近で上述した水素発生型の腐食反応 (化学反応式①〜④) が発生すると考 えられるが、 斯かる腐食反応は腐食生成物の発生と競争しながら進行する。 このため、 潤滑剤の水素イオン濃度が高い場合、 換言すると水素イオン指数 p Hが低い場合は腐食生成物の生成速度が大き く、 その結果反応膜が微少隙 間に十分に形成されず、 軸受材料内部への水素吸収を十分に抑制することが できない。 したがって、 アルカ リ性の p H調製剤を添加して水素イオン濃度 を抑制する必要があり、 本実施の形態では、 十分な軸受の信頼性を満たすベ く水素ィォン指数 p Hの下限を 5 と した。
—方、 合成油系基油の中でも最も潤滑特性に優れたポリオールエステル油 を基油に使用した場合であっても、 潤滑剤中に水分が混入し水素ィォン指数 P Hが 1 3を超えて高く なると基油が加水分解を起こ して劣化する可能性が ある。 そこで、 本実施の形態では斯かる不具合が生じるのを回避すべく、 水 素ィオイ指数 p Hの上限を 1 3 に設定した。 これらの理由から本第 2 の実施 の形態では水素ィォン指数 p Hの範囲を 5〜 3 と した。
〔第 3の実施の形態〕
本第 3の実施の形態では、 平均粒径が 2 m以下の無機系化合物からなる 微粒子を潤滑剤中に 0 . 0 0 1〜 3 wt %含有させることにより、 軌道面と転 動面との間の油膜形成を良好にして軌道面と転動面との間の接線力を低'减さ せた。 そして、 これにより微少隙間自体の発生が抑制され、 転がり轴受の耐 久性向上を図ることができる。
軸受部位の腐食進行を防止する方法と しては、 第 1 の実施の形態のように 化学反応式②の進行を抑制する方法があるが、 軌道面上の非金属介在物と金 属素地との間で形成される微少隙間自体の生成を抑制することによつても軸 受部位の腐食進行を効果的に防止することができる。
しかるに、 転動面と軌道面との間の油膜形成を良好にすることにより、 該 転動面と軌道面との間における接線力を低減して微少隙間の生成を抑制する ことができる。
すなわち、 転動面と軌道面との間に十分保持された油膜が形成されている 場合は、 該油膜が緩衝剤のような作用を呈して所謂ダンピング効果を示すこ とから共振等の振動レベルや転動体に負荷される最大荷重が軽減されること が知られており (NSK Te chn i ca l J ou rna l , No. 656, p . 1 , 1993 ; 以下 「文 献 7」 という )、 このような潤滑剤のダンピング効果を増大させることによ り、 転動面と軌道面との間における接線力が低減し、 前記微少隙間の生成を 抑制することができる。
潤滑剤の基油、 增稠剤、 p H調製剤については、 上記第 1及び第 2の実施 の形態と同様であり、 本第 3の実施の形態の特徴である無機系化合物からな る微粒子及び水素イオン指数 p Hについて以下説明する。
( 1 ) 無機系化合物からなる微粒子の組成
無機系化合物からなる微粒子は、 潤滑剤中に均一に分散しており、 高速回 転による大きな剪断応力を受けたり、 或いは高温回転時に油膜が薄く なつた 場合であっても前記油膜中に介在する微粒子によって転動面と軌道面との接 触面において油膜が強固に保持され、 金属接触が回避されて軸受の焼付き寿 命が向上する。
また、 斯かる無機系化合物からなる微粒子は、 繊維状の增稠剤内部に侵入 することでゲル構造がより一層強固なものとなる。
無機系化合物と しては、 S i 02 、 A 1 0 、 Mg O、 T i 0 、 Ρ Ζ Τ (米国ク レバイ ト社) 、 Ζ η Ο等の金属酸化物、 Mg (OH) 2 、 A 1 ( OH) 3 、 C a (OH) 2 等の金属水酸化物、 Mg C 03 、 C a C 03 等の 金属炭酸化物又はこれらの水和物、 S i 3 N4 、 Z r N、 C r N、 T i A 1 N等の金属窒化物、 S i C、 T i C、 WC等の金属炭化物、 ベン トナイ 卜、 スメ クタイ ト、 雲母等の (合成) 粘度鉱物、 ダイヤモン ド等を使用すること ができ、 更には、 M 0 S 2 、 グラフアイ 卜、 B N、 W S 等の固体潤滑剤を 使用することができる。
また、 基油ゃ增稠剤との親和性を改善するため、 表面を親油性に改質した 無機系化合物を使用するのも好ま しく、 上記無機系化合物の中では、 該無機 系化合物自身で增稠剤の作用を備える金属酸化物や粘度鉱物が、 より一層好 ま しい。
( 2 ) 無機系化合物からなる微粒子の粒子径
無機系化合物からなる微粒子は、 増稠剤が形成するゲル構造より も微細で あるため、 上述したように繊維状の增稠剤内部に侵入することにより増稠剤 のゲル構造をより一層強固なものと し、 油膜の形成能力を大き く したり、 或 いは潤滑剤のダンピング効果を増大させて軸受寿命 Lの向上に寄与する。 し たがつて、 生産コス 卜が高価なものとならない限り粒子径は小径であればあ るほど好ま しく、 平均粒径が 1 m以下の場合は良好な耐焼付き性を発揮す ることができる。 さらに、 焼付き寿命を考慮すると粒子径が基油の油膜より も小さいことが望ま しい。 すなわち、 転がり軸受に使用される基油の油膜は 実際上は 0 . 2 m以下であり、 したがって、 粒子径は 0 . 2 / m以下が好 ま しい範囲である。
一方、 平均粒径が 2 z/ mを超える場合は、 異物と して作用する微粒子が增 加し、 軌道面や転動面の摩耗を促進して軸受の早期損傷を招来する原因とな り、 また軸受の音響特性を悪化させる虞がある。 そこで、 本実施の形態では、 無機系化合物の粒子系を平均粒径で 2 m以下、 好ま しく は 0 . 以下 に限定した。
尚、 微粒子の形状は、 球形に近い程好ま しいが、 平均粒径が 2 m以下で あれば、 立方体や直方体等の多面体や針状であつても一向に差し支えない。
( 3 ) 無機系化合物からなる微粒子の添加量
上述の如く、 無機系化合物からなる微粒子の潤滑剤への添加は、 蚰受の耐 久性向上に寄与するが、 添加量が 0 . 0 0 1 w t %未満の場合は所期の効果を 十分に得ることができず、 一方、 添加量が 3 w t %を超える場合は無機系化合 物の粒子数が増大して摩耗が促進され、 耐焼付き性に悪影響を及ぼす。 そこ で、 本実施の形態では、 無機系化合物からなる微粒子の添加量を 0 . 0 0 1 〜 3 w t %、 好ま しく は、 0 . 0 0 5〜 3 w t %に限定した。
( 4 ) 水素イオン指数 p H
平均粒径が 2 m以下の無機系化合物からなる微粒子を潤滑剤中に含有さ せることにより油膜形成を良好なものとすることができ、 これにより、 水素 ィォン指数 P Hが 7以下の酸性領域であっても蚰受材料の早期剥離を防止す ることができるが、 第 2の実施の形態と同様、 前記微粒子を添加したのみで は不十分である。 すなわち、 潤滑剤中に水分が混入している場合に引張応力 による新たな微少隙間が発生したときは、 微少隙間の発生直後から該微少隙 間の入口付近で上述した水素発生型の腐食反応 (化学反応式①〜④) が発生 すると考えられるが、 斯かる腐食反応は腐食生成物の発生と競争しながら進 行する。 このため、 潤滑剤の水素イオン濃度が高い場合、 換言すると水素ィ オン指数 P Hが低い場合は腐食生成物の生成速度が大き く、 その結果強固な 油膜が微少隙間に十分に形成されないため、 軸受材料内部への水素吸収を十 分に抑制することができない。 したがって、 第 2の実施の形態と同様、 水素 イオン濃度を抑制する必要があり、 本実施の形態では、 十分な軸受の信頼性 を満たすために水素ィォン指数 p Hの下限を 5 と した。
一方、 第 2の実施の形態でも述べたように、 潤滑剤中に水分が混入し、 水 素ィォン指数 p Hが 1 3を超えて高く なると基油が加水分解を起こ して劣化 する可能性がある。 そこで、 本実施の形態では斯かる不具合が生じるのを回 避すベく、 水素ィオイ指数 p Hの上限を 1 3 と した。 これらの理由から本第 3 の実施の形態では、 水素イオン指数 p Hの範囲を 5〜 i 3 に設定した。
〔第 4の実施の形態〕
上記第 3の実施の形態では、 増稠剤について特に限定しなかったが、 本第 4の実施の形態では潤滑剤に無機系化合物を添加する代わりに、 芳香族ァ ミ ンを含有したジゥレア化合物 (以下、 「芳香族系ジゥ レア化合物」 という) 又は芳香族系ジゥレア化合物と芳香族ァミ ンを含有しないジゥ レア化合物 ( 以下、 「非芳香族系ジゥ レア化合物」 という) との混合物を增稠剤と して使 用することによつても、 油膜の形成を良好なものと して所望の軸受寿命 Lを 有する転がり蚰受を得ることができる。
すなわち、 第 3の実施の形態で記した文献 7からも明らかなように、 転動 面と軌道面との間に十分保持された油膜が形成されている場合は、 該油膜が 所謂ダンピング効果を示すことから共振等の振動レベルや転動体に負荷され る最大荷重が軽減されることが知られており、 また、 增稠剤の組成により形 成するゲル構造の強さが異なる。 そして、 斯かるゲル構造をより強固なもの とすると転動面と軌道面との間の油膜の形成能力が大き く なり、 その結果油 膜が軌道面と転動面との間の接線力を低減し、 非金属介在物と金属素地との 間の界面における微少隙間の形成がなされにく く なり、 転がり軸受の転がり 疲れを改善することができる。
そして、 芳香族系ジゥレア化合物又は該芳香族系ジゥレア化合物と非芳香 族系ジゥレア化合物との混合物からなる増稠剤は、 ゲル構造を一層強固なも のと し、 転がり疲れ寿命を改善することができる。
すなわち、 ジゥ レア化合物は、 ジイ ソシァネー ト類とモノ ア ミ ン類とを所 定条件下、 反応させて得られるが、 芳香族系ジゥレア化合物は一般式 ( 1 2 ) 又は ( 1 3 ) で示され、 非芳香族系ジゥレア化合物は一般式 ( 1 4 ) で示さ れる。
〇 〇
R14- NHCNH-R15 - NHC 〇 HNH- R" … (12)
0 0
R14-NHCNH-R15-NHCNH-R16 (13)
II
R16- NH0NH- R15- NHCNH- R16 (14) ここで、 R Hは芳香族ァミ ン残基であって、 炭素数 C„ が n = 7〜 1 2の芳 香族環含有炭化水素基で構成され、 具体的には、 トルオイル基、 キシリル基、 ^—フェ ンシル基、 t —プチルフヱニル基、 ドデシルフ ヱニル基、 ベンジル 基、 メチルベンジル基等がある。
R 16は非芳香族ァ ミ ン残基であって、 シクロへキシル基、 炭素数 C n が n = 7 ~ 1 2のアルキルシク口へキシル基、 又は炭素数 C„ が n = 8 ~ 2 0の 直鎖アルキル基を示し、 具体的には、 シクロへキシル基、 メチルシクロへキ シル基、 ジメチルシクロへキシル基、 ェチルシクロへキシル基、 ジェチルシ クロへキシル基、 プロビルシクロへキシル基、 イソプロビルシクロへキシル 基、 1 —メチル— 3—プロビルシクロへキシル基、 プチルシクロへキシル基、 ペンチルシクロへキシル基、 ペンチルメチルシクロへキシル基、 へキシルシ クロへキシル基、 ェチル基、 ブチル基、 ォクチル基等があり、 特にメチルシ ク口へキシル基、 ェチルシクロへキシル基を使用するのが好ま しい。
R 15はジイソシァネ一 ト残基であって、 炭素数 Cn が n = 6~ 1 5の 2価 の芳香族環含有炭化水素基で構成され、 具体的には一般式 ( 1 5 ) 〜 ( 1 7 ) に示す基が使用される。
Figure imgf000032_0001
また、 芳香族ァ ミ ン残基 R 14と非芳香族ァ ミ ン残基 R 16との関係については、 本発明の実施の形態では、 芳香族環状モル比率 Zを数式 ( I ) の如く定義し、 該芳香族環モル比率 Zが 0. 5 ~ 0. 9 5 に設定されている。
Z = R 14のモル数 (R 14のモル数 + R 16のモル数) … ( I ) すなわち、 芳香族環モル比率 Zが 0. 5未満の場合は潤滑剤が外部に漏洩 し易く なって潤滑剤の耐漏洩性を確保することができず、 芳香族環モル比率 Zが 0. 9 5を超えると流動性が低下して耐焼付き性の低下を招く。 したが つて、 本実施の形態では、 芳香族環モル比率 Zを 0. 5 ~ 0. 9 5の範囲に 設定し、 そのためには、 一般式 ( 1 2 ) ~ ( 1 4 ) で示される化合物を適宜 混合して作製することができる。
尚、 非芳香族ア ミ ン残基 R 16が上記アルキルシクロへキシル基の場合は、 芳香族環モル比率 Zは 0. 6 5 ~ 0. 8 5が好ま しく、 非芳香族ァ ミ ン残基 R 16が上記直鎖アルキル基の場合は、 芳香族環モル比率 Zは 0. 7 0 ~ 0. 9 5が好ま しい。
また、 增稠剤の潤滑剤中の含有率が 8 wt%未満の場合は、 ゲル化能力が不 足して十分な硬さを得ることができず、 潤滑剤の漏れも多く なる。 一方、 前 記含有率が 3 5 wt%を超える場合は高温 · 高速での耐久性が著しく悪化する。 このため、 本実施の形態では、 增稠剤の潤滑剤中の含有率を 8 ~ 3 5wt%に 限定した。 尚、 好ま しい範囲は 1 7〜 3 3 wt%である。 尚、 前述の一般式 ( 1 2 ) 〜 ( 1 4 ) において、 一般式 ( 1 2 ) で示され るジゥレア化合物と しては、 例えば、 構造式 ( 1 8 ) 、 ( 1 9 ) で示される 化合物があり、 一般式 ( 1 3 ) で示されるジゥレア化合物と しては、 例えば、 構造式 ( 2 1 ) ~ ( 2 3 ) で示される化合物があり、 一般式 ( 1 4 ) で示さ れるジゥ レア化合物と しては、 例えば、 構造式 ( 2 4:) 〜 ( 2 7 ) で示され る化合物がある。
by NHCONH (18)
Hつ
「 JV-NHCONH NH -(Γ (19)
Figure imgf000033_0001
CH..
(20)
(21)
Figure imgf000033_0002
QV-NHC0NH - ( ¾-NHC0NH - C8Hi 7 (22)
CH-
Figure imgf000033_0003
Figure imgf000034_0001
以下、 本発明の実施例を具体的に説明する。
〔第 1 の実施例〕
本願出願人は、 軸受材料と して高炭素ク ロム軸受鋼 2種 ( S U J 2 ) を使 用し、 焼入 · 焼戻処理 (浸漬焼入) を施して轴受部材を作製した。 そして、 該轴受材料を使用して接触ゴムシール付きの深溝玉軸受を組み立て、 転動体 と軌道輪とで画成される環状空間に水素ィォン指数 p Hの異なるグリ ースを 封入し、 自動車エンジンのオルタネー夕のプーリ側軸受と して試験機に組み 込み、 耐久寿命試験を行った。 尚、 保持器は、 プラスチッ ク製の成形品を使 用し、 内輪を回転輪と し、 外輪を固定輪と した。
軸受仕様は以下の通りである。
〔轴受仕様〕
呼び番号 6 3 0 3強化形
外輪の外径 D 4 7 mm
内輪の内径 d ø 1 7 mm
組立幅 t 1 4 mm
基本動定格荷重 C 1 3 5 0 0 N
ロ ッ ク ウェル C硬さ H R C
軌道輪 6 2
転動体 6 3 残留オーステナイ ト濃度 y R
軌道輪の軌道面 : 1 0 vo l %
¾;動体の 面 : 9 vo l %
残留オーステナイ 卜偏差 Δ 7 + 1 vo l %
尚、 残留オーステナイ ト偏差厶 7 は、 軌道輪の軌道面における残留ォー ステナイ ト濃度から転動体の転動面における残留オーステナイ ト濃度を減算 したものである。 尚、 内輪と外輪とで残留オーステナイ ト濃度に差があると きは、 高い方の値を用いて上記偏差 Δ 7 R を算出する。
表 1 は本耐久寿命試験に供されたグリ一スの仕様と耐久寿命試験の試験結 果を示している。
Figure imgf000036_0001
表 1の実施例 1、 2、 5、 及び比較例 5 1 において、 増稠剤と して使用さ れているジゥレア化合物 Aは、 ジイソシァネー ト残基 R2 がジフエ二ルメチ ル基からなる 4 , 4 ' —ジフヱニルメ タンジイソシァネー ト ( M D I ) と、 ァミ ン残基 R 1 、 R 3 がシクロへキシル基からなるシクロへキシルァミ ン ( C HA) とがモル比で 1 : 2 となるように配合して作製されている。
また、 実施例 3、 4、 6〜 8、 及び比較例 5 2〜 5 4 において、 增稠剤と して使用されているジゥレア化合物 Bは、 MD I とシクロへキシルァミ ン ( C HA) 及びステアリルァミ ン ( S t A) とが夫々モル比で 1 : 1 : 1 とな るように配合して作製したものである。 尚、 ジゥレア化合物 Bにおいては、 ジイ ソシァネー ト残基 R 2 はジフヱニルメ チル基、 ァ ミ ン残基 R 1 はシク ロ へキシル基、 ァ ミ ン残基 R3 はォク タ ドデシル基 (ステア リ ル基) である。 また、 基油と しては、 実施例 1〜 3、 6〜 8及び比絞例 5 1 は、 4 0てに おける動粘度が 4 8 mraVsec のポリ αォレフィ ン ( Ρ Α Ο) を使用し、 実施 例 4、 5及び比較例 5 2〜 5 4 は、 4 0 °Cにおける動粘度が 1 0 0 mm2/sec のジアルキルジフエ二ルエーテル ( D A P E ) を使用 した。
グリースの作製方法は特に限定されるものではないが、 本実施例では以下 のよう に して作製した。
まず、 基油に所定量の MD I を添加して反応に必要な所定温度 ( 7 0 ~ 8 0 °C) に保持し、 これに所定量のステアリルアミ ン ( S t A) 又は Z及びシ クロへキシルァ ミ ン (C H A) を添加して反応させ、 さ らに該反応物を攪拌 しながら温度 1 6 0てまで加熱すると共に、 酸化防止剤と しての 0. 5 wt の 2 , 6 —ジー t —プチルー p—ク レゾ一ル誘導体を添加し、 その後、 室温 付近 (約 2 0 °C) まで攪拌しながら放冷する。 そして、 斯かる放冷過程にお いて、 予め分散又は溶解させた防錡剤と しての 3 wt%のジノ リルナフタ レン スルホン酸バリ ウムを添加し、 所定の p H調製剤を添加した。 最後に、 室温 付近にまで冷却された生成物をロールミルで粉砕しダリースを得た。
p H調製剤と しては、 実施例 1、 比較例 5 3、 5 4 はォクチルァミ ン (0 c A) を使用し、 実施例 2はステアリルアミ ン ( S t A) を使用した。 また、 実施例 3 は N a 2 C 0 を使用し、 実施例 4 は炭酸力 リ ウム (K2C 03) を使用した。 さらに、 実施例 5、 6 はステアリ ン酸リチウム ( S t L i ) を 使用し、 実施例 7、 8は N a O Hを使用した。 また、 比較例 5 1、 5 2につ いては p H調製剤を添加しなかった。
尚、 水素イオン指数 p Hは以下の方法で測定した。 すなわち、 トルエンと 2 —プロパノールと水が体積比で トルエン : 2 —プロパノール : 水 = 5 0 0 : 4 9 5 : 5 に調整された溶剤を作製し、 次いで 2 5てにおいて前記作製さ れたグリース 0. 1 gを前記溶剤 5 0 m l に溶かした後、 該溶剤の水素ィォ ン指数 P Hを p Hメ ータで測定し、 該測定値をグリースの水素イオン指数 P Hと した。
表 1 中の混和稠度はグリースの軟らかさを表示する値であり、 本実施例で は密封蚰受用に好適したものとなるように、 N L G I グレー ドで混和稠度が N o . 2 ( 2 6 5〜 2 9 5 ) 、 N o . 3 ( 2 2 0〜 2 5 0 ) となるように基 油と增稠剤の混合割合を調製した。
耐久寿命試験の試験条件は以下の通りである。
〔耐久寿命試験〕
試験荷重 F : 1 8 9 0 N
回転轴の平均回転数 n : 8 0 0 0 r p m ( 2 0 0 0〜 1 4 0 0 0 r p m) 潤滑剤 : 特性グリース
グリース量 : 2. 3 g
耐久寿命試験装置については、 図示は省略するが、 試験荷重はプーリ に懸 架された駆動ベルトの張力とされており、 該駆動ベル トの張力がプ一リ に負 荷される。 また、 該負荷された荷重がプーリ側軸受と反プーリ側軸受とで受 けるように構成されており、 ブーリ側軸受の受ける荷重が試験荷重である 1 8 9 O Nとなるように前記駆動ベル卜の張力が調節されている。
回転軸の回転速度は、 2 0 0 0 r p mから 1 4 0 0 0 r p mまでに加速す る加速時間、 及び 1 4 0 0 0 r p mから 2 0 0 0 r p mまでに減速する減速 時間を共に 3 0秒と し、 2 0 0 0 r p m~ 1 4 0 0 0 r p mの間で繰り返し 運転を行った。
尚、 本実施例では、 潤滑剤への水分添加は行わなかったが、 潤滑剤は大気 中より吸湿するため、 外部から潤滑剤に水分が混入しなく と も或る程度の水 分を含有する。 このため、 耐久試験前に潤滑剤に含有する水分量をカールフ イ ツ シャ一法で計測したところ、 表 1に示すように、 0. 0 8〜0. 1 5wt %であつた。
寿命試験は、 実施例 1〜 8及び比較例 5 1〜 5 4の各軸受を各 5個宛作製 して行い、 最初に剝離した軸受の運転時間を軸受寿命 Lと し、 軸受の定格寿 命 L 10と比較して軸受の耐久寿命を評価した。
軸受の定格寿命 L ,。とは、 同一サイズの同一ロッ 卜の軸受を同一条件で回 転させたとき、 その全数のうちの 9 0 %の個数の軸受が転がり疲れによる剝 離を起こさないで回転させることができる総回転数に相当する計算時間をい い、 深溝玉軸受の場合、 基本動定格荷重 C (N) 、 試験荷重 F (N) 、 回転 軸の回転数 n ( r p m) から数式 (II) で示される。
L (C/F) 3 X 1 06 / ( 6 0 n ) - (II)
素材鋼や加工に関する現代技術を利用して作製した軸受は、 転動体の転動 面及び軌道輪の軌道面間に十分な油膜が形成されているときは定格寿命 L 10 以下の運転時間で剝離することは皆無であると考えられている。
したがって、 潤滑剤中に水分を含有している場合であっても、 転がり铀受 の耐久性評価と しては少なく とも定格寿命 L ,。を満足する必要がある。 すな わち、 外部から潤滑剤に水分が混入した場合のみならず、 外部から軸受内部 に水分が混入しなく とも振動の影響等により潤滑剤中の水分の影響を大き く 受ける状況で使用される場合は、 定格寿命 L ,。以下の運転時間で剝離の発生 することが多い。 したがって、 耐久性評価と しては剝離の発生する時間が少 なく とも定格寿命 L ,。以上である必要がある。 本実施例の場合、 基本動定格 荷重 C = 1 3 5 0 0 0 N、 試験荷重 F = 1 8 9 0 N、 回転軸の平均回転数 n = 8 0 0 0 r p mであるから、 数式 (II) より軸受の定格寿命 L 10は 7 5 9 時間であり、 剝離発生までの寿命時間が定格寿命 L 1 ()を超えるか否かが基準 となる。
表 1の比較例 5 1〜 5 4から明らかなように、 グリースの水素イオン指数 p Hが小さ く酸性の場合はいずれも定格寿命 L 1 ()に到達するまでに軸受部材 に剝離が発生する。 そ して、 水素イオン指数 p Hが大き く なるに伴い、 剝離 特性は改善される ものの、 比較例 5 1〜 5 4 においてはグリ 一スの水素ィォ ン指数 p Hが 6 . 9以下であるため、 全ての試験片については定格寿命 L 1 0 以上の軸受寿命 Lを得ることができず、 耐久性を確実には満足させることは できない。
これに対して、 実施例 1 ~ 8は、 水素ィォン指数 p Hがいずれも 7〜 1 3 の範囲にあり、 全ての試験片について定格寿命 L >。以上の軸受寿命 Lを得る ことができ、 所望の耐久性を満足させ得ることが判る。
また、 本願出願人は、 実施例 7及び比較例 5 3、 5 4 に関し、 残留オース テナイ ト偏差 Δ γ R が Δァ R く 0 となるように、 残留オーステナィ 卜の濃度 が 1 l vo l %の転動体と交換し、 その他の条件を同一にして上述と同様の耐 久寿命試験を行ったところ、 実施例 7及び比較例 5 4 に対応する実施例 7 ' 及び比較例 5 4 ' の試験轴受は夫々 5個全てが定格寿命 L ,。を経過しても剝 離が発生しなかった。 これに対して、 比絞例 5 3に対応する比較例 5 3 ' は試験軸受中、 3個については定格寿命 L 1 0を経過しても剝離が発生しなか つたものの、 残り 2個は 1個が 6 8 8時間で剥離し、 他の 1個は 6 4 0時間 で剥離した。
このように残留オーステナィ ト偏差 Δ 7 Κ を A y R < 0に設定した場合は、 Δ r 0の場合に比べ、 水素ィォン指数 p Hが多少小さ く ても定格寿命 L ,。を超える軸受寿命 Lを得ることができることが判る。
〔第 2 の実施例〕
本願出願人は、 第 2の実施例と して、 有機金属塩又は A D T Cを添加する と共に p H調製剤により水素イオン指数 p Hを調製した複数種のグリ一スを 作製し、 第 1 の実施例と同様、 斯く作製されたグリースを深溝玉軸受の内部 に封入して耐久寿命試験を行なった。
本第 2の実施例では、 以下のようにしてグリースを作製した。
まず、 基油と して 4 0 °Cにおける動粘度が 4 8 mmVsec のポリ αォレフィ ン (Ρ Α Ο ) を使用し、 增稠剤と してのジゥレア化合物の添加量が 1 5 wt % となるように調製した。 すなわち、 基油と しての P A Oに M D I を添加した 溶液を反応に必要な所定温度 ( 7 0〜 8 0 °C) に保持し、 次いで MD 1 1 モ ルに対してシクロへキシルァミ ン ( C H A ) 1 モル、 ォクタデシルァミ ン 1 モルとなるようにこれらシクロへキシルァミ ン ( C H A ) 及びォクタデシル ァミ ンを溶液に添加して反応させた。
そしてその後、 該反応物を攪拌しながら温度 1 6 0 °Cまで加熱すると共に、 酸化防止剤と しての 0. 5 wt%の 2 , 6 —ジ— t —ブチル— p—ク レゾール 誘導体を添加し、 その後、 室温付近 (約 2 0 °C) まで攪拌しながら放冷する。 そして、 斯かる放冷過程において、 予め分散又は溶解させた防锖剤と しての 3 wt%のジノ リルナフタ レンスルホン酸バリ ウムを添加し、 所定の p H調製 剤及び所定の有機金属塩又は A D T Cを添加した。 最後に、 室温付近にまで 冷却された生成物をロールミ ルで粉砕しグリースを得た。
上記グリースは、 密封蚰受用に好適したものとなるように、 混和稠度が N L G I グレー ドで N o. 2 ( 2 6 5 - 2 9 5 ) となるように調製した。
尚、 軸受仕様及び耐久寿命試験の試験条件は第 1 の実施例と同様であり、 また、 水素イオン指数 p Hの測定方法も第 1 の実施例と同様であるため、 説 明を省略する。
表 2は本耐久寿命試験に供されたグリースの仕様と耐久寿命試験の試験結 果を示する。
表 2 pH調整剤 反応膜形成剤
軸受- グリ-スの 寿 命 験 結 果
o. 調整剤名 添加量 形成剤名 添加量 PH
(wt¾) (wt¾)
11 OcA 0.01 MoDTC 2.0 5.5 〇 〇 o O 〇
12 StA 0.01 NiDTC 3.0 5.2 〇 〇 0 O 〇
13 StA 0.1 MoDTC/ 1/1 5.7 〇 〇 〇 〇 〇
MoDTP
施 14 StA 0.01 MoDTC/ 1.5/1.5 5.3 〇 〇 〇 〇 〇
ZnDTP
15 OcNa 0.05 SbDTC 1.0 5.4 〇 〇 〇 〇 O 例
16 OcNa 0.05 BiDTC 3.0 5.5 〇 〇 〇 〇 〇
17 K2CO3 0.05 ADTC 1.0 5.3 〇 〇 〇 〇 〇
61 3.2 X X X X X 比 (355hr) (233hr) (285hr) (藤 r) (104hr) 例 62 TeDTC 1.0 3.3 〇 〇 Δ X
(721hr) (688hr)
p H調製剤と しては、 実施例 1 1 はォクチルァミ ン (0 c A) 、 実施例 1 1 ~ 1 4はステア リ ルア ミ ン (S t A) 、 実施例 1 5、 1 6はオクタ ン酸ナ ト リ ウム (0 c N a) 、 実施例 1 7は炭酸カ リ ウム (K2 C 03 ) を使用し、 比較例 6 1、 6 2は ρ Η調製剤を添加しなかった。
反応膜形成剤と しては、 実施例 1 1 ~ 1 6及び比較例 6 2は有機金属塩を 使用した。 すなわち、 実施例 1 1はジアルキルジチォ力ルバミ ン酸モリ ブデ ン (Mo DT C) を使用し、 実施例 1 2はジアルキルジチォ力ルバミ ン酸ニ ッケル (N i D T C ) を使用した。 また、 実施例 1 3は M o D T Cとジアル キルジチォリ ン酸モリ ブデン (M o D T P ) を使用し、 実施例 1 4は M o D T Cとジアルキルジチォリ ン酸亜鉛 (Z n DT P) を使用した。 さらに、 実 施例 1 5はジアルキルジチォ力ルバミ ン酸アンチモン ( S b D T C ) を使用 し、 実施例 1 6はジアルキルジチォカルバミ ン酸ビスマス ( B i D T C ) を 使用し、 比較例 6 2はジアルキルジチォカルバミ ン酸テルル ( T e D T C ) を使用した。 また、 実施例 1 7は A D T Cを使用した。
表 2から明らかなように、 比詨例 6 1では反応膜形成剤が添加されておら ず、 しかも水素イオン指数 p Hが 3. 2と低いため、 水素発生型腐食反応に おけるカソー ド反応の進行を抑制することができず、 定格寿命 L 10 (= 7 5 9時間) を満たす試験片は皆無である。 しかも、 極端に短時間で剝離が発生 する試験片も存在する。 また、 比絞例 6 2では有機金属塩を添加しているた め或る程度の耐久性改善は認められるが、 一部の試験片では定格寿命 L 10以 下で剝離が発生している。 尚、 比絞例 6 2中、 △の試験片は寿命試験では大 きな損傷はなかつたが試験後調査したところ軽微な剝離が認められた。 これに対して実施例 1 1 ~ 1 7は、 水素イオン指数 p Hが 5. 2 ~ 5. 7 といずれも 5以上に調製されており、 また し 0~3. Owt%の反応膜形成 剤 (有機金属塩又は A D T C ) が添加されている場合であり、 全ての試験片 について定格寿命 L 10以上の蚰受寿命 Lを得ることができ、 所望の耐久性を 満足させ得ることが判る。
次に、 本願出願人は、 P H調製剤と して 0 1 ^^%の S t Aをグリース に添加して水素イオン指数 p Hを 5. 1〜5. 3に調製する一方、 反応膜形 成剤と しての T e DT Cの添加量が異なるグリ一スを作製し、 反応膜形成剤 の添加量と軸受剝離 (軸受寿命 L) との関係を調べた。
すなわち、 水素イオン指数 p Hを 5. 1 ~ 5. 3に調製すると共に、 T e DT Cの添加量が異なるグリースを作製し、 上述した深溝玉軸受に該グリ一 スを封入して耐久寿命試験を行い、 反応膜形成剤の添加量と軸受剝離 (軸受 寿命 L) との関係を調べた。
第 1図は反応膜形成剤と しての T e D T Cと蚰受剝離との関係を示す特性 図であって、 耐久試験に供された試験片は各々 4個宛である。
この第 1図から明らかなように、 添加量が 0. 0 7wt%を超えた時点から 試験片の定格寿命 L ,。が向上し始め、 0. 1 wt%以上の添加量で蚰受寿命 L に対する効果が十分なものとなることが判る。
また、 有機金属塩と して 1 1%の∑ n D T Cをグリ一スに添加する一方、 p H調製剤と しての O c Aを添加量を変えて、 水素イオン指数 p Hの異なる グリースを作製し、 水素イオン指数 p Hと軸受剝離 (轴受寿命 L) との関係 を調べた。
すなわち、 同一種類及び同一添加量の反応膜形成剤を含有すると共に、 水 素ィォン指数 P Hが異なるグリースを作製し、 上述した深溝玉轴受に該グリ ースを封入して耐久寿命試験を行い、 水素イオン指数 p Hと軸受剝離 (軸受 寿命し) との関係を調べた。
第 2図はグリ ースの水素イオン指数 p Hと轴受剝離との関係を示す特性図 であって、 耐久試験に供された試験片は各々 4個宛である。
この第 2図から明らかなように、 水素ィォン指数 p Hが 4以下では試験片 の半数が定格寿命 L ,。以下で剝離し、 水素イオン指数 p Hが 4. 4程度で轴 受寿命 Lは向上の兆しを見せ、 水素イオン指数 p Hが 5. 1以上で定格寿命 L 10を超える軸受寿命 Lを有する転がり軸受を得ることができる。
〔第 3の実施例〕
本願出願人は、 第 3の実施例と して、 平均粒径 2 m以下の無機系化合物 からなる微粒子を添加すると共に p H調製剤により水素イオン指数 p Hを調 製した複数種のグリースを作製し、 第 1及び第 2の実施例と同様、 斯く作製 されたグリ一スを深溝玉軸受の内部に封入して耐久寿命試験を行なつた。 表 3 は本耐久寿命試験に供されたグリースの仕様と耐久寿命試験の試験結 果を示する。
表 3 增 稠 剤 基 油 PHD?整剤 無機系化合物
軸受 グリ-スの
增稠剤 増稠 基油 基油動拈度 調整剤 添加 m 粒径 添加!: 寿命試験結果
No. 剤量 (.min'/sec, PH 微拉子
名 (wt¾) 名 40*C) 名 (wt¾) (wt¾)
21 ジウレ了化 20 PA0 48 270 K2C0, 0.05 5.4 MgO 2.0 0.01 〇 〇 〇 〇 合物 A
22 ジウレ了化 20 DAPE 100 260 OcA 0.01 5.2 MgO 0.01 3.0 〇 O O O 実 合物 A
23 ジウレ了化 15 DAPE 100 230 StNa 0.1 5.0 MgO 0.01 0.001 〇 O 〇 O 施 合物 B
24 ジウレ了化 17 PA0 48 220 OcNa 0.05 5.7 MgO 0.01 0.003 o 〇 〇 〇 例 合物 B
25 ジウレ了化 17 PA0 48 283 StA 0.02 5.9 MgO 0.01 1.0 〇 〇 O O 合物 A
26 ジウレ了化 13 DAPE 100 250 OcA 0.01 6.0 A O, 0.013 0.5 O 〇 O 〇 合物 B
71 ジウレ 7化 15 DAPE 100 227 3.9 X X X X 比 合物 B (389hr) (254hr) (208hr) (184hr) 較 72 ジウレ了化 20 PAO 48 273 2C03 0.02 4.5 MgO 2.0 0.01 O 〇 X X
合物 A (673hr) (610hr) 例
73 ジウレ了化 15 DAPE 100 230 StNa 0.05 4.4 MgO 0.01 0.001 〇 X X X 合物 B (703hr) (681hr) (547hr)
本第 3の実施例では、 増稠剤は第 1 の実施例と同様、 ジゥレア化合物 A又 はジゥレア化合物 Bを使用し、 基油も第 1 の実施例と同様、 P AO又は D A P Eを使用した。
そして、 基油と增稠剤を添加して反応させ、 反応物を攪拌しながら 1 6 0 でまで加熱し、 さらに酸化防止剤を添加して十分に攪拌し、 放冷過程が防锖 剤や所定の p H調製剤及び平均粒径が 2 u m以下の無機系化合物と しての金 属酸化物を所定量添加し、 室温付近まで冷却した後、 生成物をロールミ ルで 粉碎しグリースを得た。
p H調製剤と しては、 実施例 2 1及び比較例 7 2では K2 C 0 を使用し、 実施例 2 2及び実施例 2 6では 0 c Αを使用し、 実施例 2 5では S t Aを使 用した。 また、 実施例 2 3及び比絞例 7 3ではステアリ ン酸ナ ト リ ウム ( S t N a ) を使用し、 実施例 2 4ではオクタン酸ナ ト リ ウム (O c N a ) を使 用した。
無機系化合物と しての金属酸化物は、 実施例 2 6 は A 1 2 03 を使用し、 その他は M g 0を使用した。
上記グリースは、 密封軸受用に好適したものと して、 混和稠度が N L G I グレー ドで N o. 2 ( 2 6 5〜 2 9 5 ) 又は N o. 3 ( 2 2 0〜 2 5 0 ) と なるように調製した。
尚、 軸受仕様及び耐久寿命試験の試験条件は第 1 の実施例と同様であり、 また水素イオン指数 p Hの測定方法も第 1 の実施例と同様であるため、 説明 を省略する。 また、 各実施例及び比較例の試験片は 4個である。
この表 3から明らかなように、 比較例 7 1 では無機系化合物を添加してお らず、 しかも水素イオン指数 p Hが 3. 9 と低いため、 水素発生型腐食反応 における力ソー ド反応 (化学反応式②) の進行を抑制することができず、 定 格寿命 L ,。 (= 7 5 9時間) を満たす試験片は皆無であり、 しかも極端に短 時間で剥離が発生する試験片も存在する。 また、 比較例 7 2、 7 3は、 M g 0の微粒子が添加されているため或る程度の耐久性の改善は認められるが、 全ての試験片で定格寿命 L ,。を超える軸受寿命 Lを得ることはできない。 これに対して実施例 2 1〜 2 6 は、 水素イオン指数 p Hが 5. 2 ~ 6. 0 といずれも 5以上に調製されており、 また 0 . 0 0 1〜1 . 0 wt %の金属酸 化物が添加されており、 全ての試験片について定格寿命 L!。以上の軸受寿命 Lを得ることができ、 所望の耐久性を満足させ得ることが判る。
〔第 4 の実施例〕
本願出願人は、 第 4 の実施例と して、 芳香族ァ ミ ンを含有したジゥレア化 合物を增稠剤と して添加すると共に p H調製剤により水素ィォン指数 p Hを 調製した複数種のグリ一スを作製し、 斯く作製されたグリ一スを深溝玉軸受 の内部に封入して耐久寿命試験及びグリース漏洩試験を行なつた。
表 4 は本第 4 の実施例で作製されたグリ一スの仕様を示している。
表 4
Figure imgf000049_0001
本第 4の実施例では、 増稠剤と して、 ジィソシァネー 卜残基 R 15が卜 リル 基からなる ト リ レンジイソシァネー ト ( T D I ) 又はジフエ二ルメチル基か らなる MD Iを使用した。 また、 芳香族ァミ ン残基 R 14は ト リル基からなる p— トルイジン又はフエニル基からなるァニリ ンを使用し (R 14成分) 、 非 芳香族残基 R 16はシク口へキシル基からなるシクロへキシルアミ ン (C HA) 或いは直鎖アルキル基からなるステアリルアミ ン (S t A) 又はォクチルァ ミ ン (0 c A) を使用した (R16成分) 。
また、 基油と しては、 DAP E、 PAO、 ジエステル、 ポリオ一ルエステ ル、 鉱油を使用した。
そして、 T D I又は MD Iを基油に添加して所定温度 ( 7 0 ~ 8 0 °C) に 保持した後、 芳香族環モル比率 Zが所定比率となるように芳香族ァ ミ ン残基 R 14と非芳香族ア ミ ン残基 R 16とを配合した化合物を所定量添加して反応さ せ、 さ らに該反応物を攪拌しながら温度 1 6 0 °Cまで加熱すると共に酸化防 止剤を添加し、 その後、 室温付近 (約 2 0 °C) まで攪拌しながら放冷する。 そして、 斯かる放冷過程において、 防銷剤及び所定の p H調製剤を添加した。 最後に、 室温付近にまで冷却された生成物をロールミルで粉碎しグリースを 得た。
p H調製剤と しては、 K2 C 0 a 、 O c N a、 O c A、 S t N a、 N a 0 H、 S t Aを使用した。
また、 上記グリースは、 混和稠度が 2 0 0〜 3 0 0程度となるように基油 と増稠剤の割合を調合して作製した。
次に、 上記グリースの水素イオン指数 p Hを測定し、 その後、 該グリース を深溝玉軸受の内部に封入して耐久寿命試験及びグリース漏洩試験を行なつ た。
表 5は上記グリースの水素イオン指数 p Hと耐久寿命試験及びグリース漏 洩試験の試験結果を示している。 表 5 軸受 グリ-スの 寿命試験結果 ダリ一ス漏洩試験
No. H (wt%)
31 5.2 〇 〇 〇 〇 1.5 1.9 2.1 2.6
32 5.4 〇 〇 〇 〇 5.8 7.1 7.9 8.3
33 5.7 〇 〇 〇 〇 2.8 3.3 3.7 4.1
34 5.1 o 〇 o o 3.6 4.0 5.0 5.2
35 5.9 〇 〇 〇 〇 1.2 1.4 1.9 2.0
36 5.8 〇 〇 〇 〇 1.9 2.2 2.5 2.5 施
37 5.5 〇 〇 〇 〇 1.8 1.8 2.3 2.4 例
38 5.3 〇 〇 〇 〇 2.0 2.2 2.4 2.7
39 8.0 〇 〇 〇 〇 6.8 7.3 8.5 9.6
40 7.3 〇 〇 〇 〇 5.8 6.9 8.7 12.3*
41 7.1 〇 〇 〇 〇 5.4 7.6 9.2 10.1*
81 4.2 〇 〇 X X 2.5 2.9 4.2 4.5 比 (705hr) (599hr)
例 82 4.8 〇 〇 〇 2.0 2.3 2.7 2.8
尚、 水素イオン指数 p Hの測定方法、 軸受仕様及び耐久寿命試験の試験条件 は第 1〜第 3の実施例と同様であり、 また、 各実施例及び比較例の試験片は 4個である。
この表 5から明らかなように、 比較例 8 1及び比絞例 8 2では芳香族ァミ ンを含有したジゥレア化合物が增稠剤と して潤滑剤に添加されているため、 一部の試験片では定格寿命 L 1 0を満足するものも存在し得る。 しかしながら、 水素イオン指数 p Hが 4 . 2又は 4 . 8 と低く、 全ての試験片で定格寿命 L 1 0を超える軸受寿命 Lを得ることはできない。
これに対して実施例 3 1〜 4 1 は、 芳香族ァミ ンを含有したジゥレア化合 物が增稠剤と して潤滑剤に添加され、 しかも水素イオン指数 p Hが 5 . 1〜 8 . 0 といずれも 5以上に調製されているため、 全ての試験片について定格 寿命し 1 0以上の轴受寿命 Lを得ることができ、 所望の耐久性を満足させ得る ことが判る。
次に、 グリースの漏洩試験について述べる。
グリース漏洩試験は、 接触ゴムシール付きの深溝玉軸受にグリースを封入 して下記の条件で行い、 試験終了時までに漏洩したグリース量を測定し、 グ リ ースの初期封入量に対する漏洩量が 1 0 w t %未満を合格品と判定した。 尚. 試験片は各々 4個宛である。
〔グリ ース漏洩試験〕
軸受仕様 呼び番号 6 3 0 1 (深溝玉軸受)
外輪の外径 D φ ό Ί mm
内輪の内径 d ø 1 2 龍
組立幅 t 1 2 mm
グリ一スの初期封入量 1 . 6 g
外輪回転速度 1 0 0 0 r p m
内輪温度 1 6 0 °C
ラジアル荷重 1 4 1 kg f
運転時間 2 0 h r
表 5から明らかなように、 実施例 4 0及び 4 1 はグリースの水素イオン指 数 p Hについては 5以上であるため軸受寿命 Lについては満足すべき結果を 得たが、 芳香族環モル比率 Zが 0. 3 0又は 0. 4 0 と低いため、 グリース が高温で軟化してその漏洩量が 1 0 ^%を超えている。
これに対して、 実施例 3 1 ~ 3 9及び比較例 8 1、 8 2 は芳香族環モル比 率 Zが 0. 5以上であるためグリースの漏洩は認められなかった。 これによ り、 実施例 3 1 ~ 3 9 は、 軸受寿命 L及びグリ一スの耐漏洩性の双方を満た す優れた転がり軸受を得ることができることが判る。
第 3図はジゥレア化合物の添加量 (wt%) と芳香族環モル比率 Zとの関係 を示した特性図である。
添加量が 8 wt%未満の場合はゲル化能力が不足するため、 十分な硬さが得 られず高温でグリース漏れが生じる虞がある一方で、 添加量が 3 5 wt%を超 えると高温 · 高速時の耐久性が悪化する虞がある。 また、 上述したように芳 香族環モル比率 Zが 0. 5未満の場合はグリースが軸受外部に漏れ易く なつ て十分な耐漏洩性を得ることができない虞がある一方で、 芳香族環モル比率 Zが 0. 9 5を超える場合は、 グリースの流動性が低下するため、 早期に焼 付損傷を生じる虞がある。 したがって、 ジゥレア化合物については、 領域 Aで示す添加量が 8 ~ 3 5 wt%であって且つ芳香族環モル比率 Zが 0. 5 ~ 0. 9 5であることが好ま しい。 また、 表 4の測定結果より R 16成分と して シクロへキシルアミ ン (C H A) を使用した場合は芳香族環モル比率 Zが領 域 Bで示す 0. 6 5〜0. 8 5が好ま しく、 R 16成分と してステアリルア ミ ン ( S t A) ゃォクチルァミ ン (0 c A) 等の直鎖アルキル基を使用した場 合は芳香族環モル比率 Zが領域 Bで示す 0. 7 0〜0. 9 5が好ま しく 、 ま た、 ジゥレア化合物の添加量のより好ま しい範囲は、 1 7〜3 3 wt%である。 産業上の利用可能性
以上詳述したように本発明に係る転がり軸受は、 外輪と内輪とからなる軌 道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動自在に配設された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される環状空間に潤滑剤が封入された転が り軸受において、 該潤滑剤の水素イオン指数 p Hが、 7〜1 3に設定されて いるので、 潤滑剤中に水分が混入したり、 或いは振動により潤滑剤中の水分 の影響を受けやすい自動車エンジンの電装 · 補機類用軸受の場合であっても、 軸受部位に剝離が発生のを防止することができ、 耐久性向上を図ることがで さる。
また、 潤滑剤中に所定量の有機金属塩や A D T Cを添加したり、 平均粒径 2 m以下の無機系化合物を添加した場合は、 水素ィォン指数 p Hが 5 ~ 1 3の範囲で上述と同様の効果を得ることができ、 さ らに芳香族ァ ミ ンを含有 したジゥ レア化合物を增稠剤と して潤滑剤に添加した場合も水素ィォン指数 p Hが 5 ~ 1 3の範囲で上述と同様の効果を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 外輪と内輪とからなる軌道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動自在 に配置された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される環状 空間に潤滑剤が封入された転がり轴受において、
前記潤滑剤は、 基油と増稠剤と p H調整剤を含み、 かつその水素イオン指 数 p Hが 7〜 1 3に設定されていることを特徴とする転がり轴受。
2 . 前記基油は、 その 4 0 °Cにおける動粘度が 4 0 ~ 4 0 0 mm2 / s ec であ り、 かつ鉱油系、 合成油系、 天然油系のいずれか 1 つから選ばれる油剤から なることを特徵とする請求の範囲第 1項に記載の転がり軸受。
3 . 前記增稠剤が、 金属石ゲン、 複合金属石ケン、 ゥ レア化合物の少なく と も 1つから選ばれることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の転がり轴受。
4 . 前記ウ レァ化合物が、 シクロへキシル基、 炭素数 C n : n = 7 ~ 1 2 の アルキルシクロへキシル基、 炭素数 C n : n = 8〜 2 0 の直鎖アルキル基の 少なく とも 1 つから選ばれるアミ ン残基と、 炭素数 C n : n = 6〜 1 5の 2 価の芳香族環含有炭化水素基からなるィソシァネ一 卜残基とで構成されるジ ゥレア化合物であることを特徵とする請求の範囲第 3項に記載の転がり軸受。
5 . 前記 p H調整剤が、 ァ ミ ン化合物、 有機金属塩、 有機酸金属塩、 アル力 リ性無機化合物の少なく とも 1つから選ばれるアル力 リ性物質であることを 特徴とする請求の範囲第 1項に記載の転がり軸受。
6 . 前記ァ ミ ン化合物が、 炭素数 C n : n = 1 〜 2 4 の脂肪族炭化水素基、 脂環式炭化水素基、 芳香族炭化水素基またはこれらの誘導体を含む第一級〜 第三級ァ ミ ン化合物の少なく とも 1つであることを特徴とする請求の範囲第
5項に記載の転がり轴受。
7 . 前記 p H調整剤である有機金属塩または有機酸金属塩は、 そのアルキル 基を構成する炭化水素鎖の炭素数が C n : n - 6 ~ 2 4であり、 かつその金 属塩を構成する金属元素がアルカ リ金属、 アルカ リ土類基金属、 アルミニゥ ムまたは亜鉛の少なく とも 1つから選ばれることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の転がり軸受。
8 . 前記アルカ リ性無機化合物が、 金属水酸化物、 金属炭酸塩、 金属ほう酸 塩、 金属珪酸塩の少なく と も 1つから選ばれることを特徴とする請求の範囲 第 5項に記載の転がり軸受。
9 . 外輪と内輪とからなる軌道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動自在 に配置された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される環状 空間に潤滑剤が封入された転がり軸受において、
前記潤滑剤は、 基油、 增稠剤、 p H調整剤および有機金属塩、 無灰系ジァ ルキルジチォ力ルバミ ン酸の少なく と も 1つから選ばれる、 軌道面または転 動面の表面に反応膜を形成する反応膜形成剤を含み、 かつその水素ィォン指 数 p Hが 5〜 1 3に設定されていることを特徴とする転がり軸受。
10. 前記反応膜形成剤である有機金属塩が、 ジアルキルジチォ力ルバミ ン酸 系化合物、 ジアルキルジチォリ ン酸系化合物、 有機亜鉛化合物、 アルキルキ サン 卜ゲン酸亜鉛の少なく とも 1つ、 またはメチレンビスジアルキルジチォ 力ルバミ ン酸から選ばれることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の転が り軸受。
11. 外輪と内輪とからなる軌道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動自在 に配置された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される環状 空間に潤滑剤が封入された転がり铀受において、
前記潤滑剤は、 基油、 增稠剤、 p H調整剤および平均粒径が 2 m以下の 無機系化合物からなる微粒子を 0 . 0 0 1〜 3 wt %含有し、 かつその水素ィ ォン指数 p Hが 5〜 1 3に設定されていることを特徴とする転がり軸受。
12. 前記無機系化合物が、 金属酸化物、 金属水酸化物、 金属炭酸化物または これらの水和物、 金属窒化物、 金属炭化物、 粘度鉱物、 ダイヤモン ド、 固体 潤滑剤の少なく とも 1つから選ばれることを特徴とする請求の範囲第 1 1項に 記載の転がり軸受。
13. 外輪と内輪とからなる軌道輪と、 前記外輪と前記内輪との間に転動自在 に配置された転動体とを備え、 前記転動体と前記軌道輪とで画成される環状 空間に潤滑剤が封入された転がり軸受において、
前記潤滑剤は、 基油、 P H調整剤および芳香族系ジゥレア化合物と非芳香 族系ジゥレア化合物の少なく とも 1つから選ばれる増稠剤を含み、 かつその 水素ィォン指数 p Hが 5 ~ 1 3に設定されていることを特徴とする転がり軸 受。
14. 前記芳香族系ジゥレア化合物に含まれる芳香族ァ ミ ン残基が、 炭素数 C n : n = 7〜 l 2の芳香族環含有炭化水素基であることを特徴とする請求の 範囲第 13項に記載の転がり軸受。
15. 前記芳香族系ジゥ レア化合物と非芳香族系ジゥ レア化合物に含まれる非 芳香族ァミ ン残基が、 シク口へキシル基、 炭素数 C n : n = 7 ~ 1 2のアル キルシクロへキシル基、 炭素数 C n : n = 8 ~ 2 0の直鎖アルキル基の少な く とも 1つからなり、 かつジィソシァネー ト残基が炭素数 C n : n = 6 ~ 1 5の 2価の芳香族環含有炭化水素基であることを特徴とする請求の範囲第 13 項に記載の転がり軸受。
16. 前記芳香族系ジゥレア化合物と非芳香族系ジゥレア化合物に含まれる芳 香族ァミ ン残基と非芳香族ァミ ン残基と力 <、 次式の関係にあることを特徴と する請求の範囲第 13項に記載の転がり軸受。
芳香族ァ ミ ン残基のモル比
= 0. 5〜0. 95 芳香族ァミ ン残基のモル比 +非芳香族ァミ ン残基のモル比
17. 前記増稠剤の潤滑剤中の含有率が、 8〜 3 5 wt %であることを特徴とす る請求の範囲第 13項に記載の転がり軸受。
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