WO2022059638A1 - グリース封入軸受 - Google Patents

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WO2022059638A1
WO2022059638A1 PCT/JP2021/033500 JP2021033500W WO2022059638A1 WO 2022059638 A1 WO2022059638 A1 WO 2022059638A1 JP 2021033500 W JP2021033500 W JP 2021033500W WO 2022059638 A1 WO2022059638 A1 WO 2022059638A1
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bearing
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thickener
filled bearing
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航大 渡部
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Ntn株式会社
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    • C10N2050/10—Semi-solids; greasy

Definitions

  • the present invention relates to a grease-filled bearing in which a grease composition (hereinafter, also simply referred to as "grease”) is sealed, and particularly to a grease-filled bearing used in an industrial machine such as a robot joint.
  • a grease composition hereinafter, also simply referred to as "grease”
  • raceway ring means an inner ring and an outer ring.
  • Patent Document 1 proposes a technique for improving fretting wear from the aspect of grease.
  • the material of the rolling element is ceramic, and the urea compound is used as a thickener for grease to be sealed in the bearing space by performing carburizing and nitriding treatment in the heat treatment of the raceway ring.
  • minute slip of the rolling element is suppressed, and even if minute slip occurs in the rolling element due to switching between forward and reverse fine rotation, a sufficient oil film is formed so that fretting between the rolling element and the raceway ring is performed. It suppresses wear.
  • Patent Document 2 proposes a grease obtained by blending a urea compound having a specific structure as a thickener with a non-ester oil containing a synthetic hydrocarbon oil as a base oil in order to prevent fretting wear. Specifically, by containing a urea compound having a specific structure and a synthetic hydrocarbon oil having a kinematic viscosity of 40 ° C. of 20 mm 2 / s or more and less than 80 mm 2 / s in an amount of 50% by mass or more based on the total base oil. Prevents fretting wear.
  • the robot since the robot makes precise movements, it may make a swinging motion in which the rotation direction of the bearing changes in the forward and reverse directions at a small angle. Even when the bearing swings at a small angle, grease is pushed out from the contact portion between the rolling element and the raceway ring, and the oil film is likely to run out. Since the oil film running out at the contact portion may cause fretting wear, the bearing for robot joints needs to have excellent fretting wear resistance.
  • the grease-filled bearing described in Patent Document 1 has a rolling element made of semix, the raceway ring is carburized and nitridized, and a urea compound is used as the grease to be sealed in the bearing space to improve fretting wear resistance. It is improving.
  • ceramics as the material of the rolling element and to perform carburizing and nitriding treatment on the raceway ring because the ceramics are expensive and the surface treatment requires time and processing cost. ..
  • the bearing described in Patent Document 2 uses a urea compound as a thickener and has a grease mixing consistency of 220 to 280, and has relatively low fluidity. Further, in the evaluation of fretting wear resistance in the examples, the axial load is set to 2450 N (calculated contact surface pressure: about 1700 MPa). This is a relatively low surface pressure as compared with the surface pressure normally received by the bearing for robot joints. Therefore, when the bearing is used as a bearing for robot joints under high surface pressure conditions or rocking conditions, sufficient fretting wear resistance is obtained due to insufficient inflow of grease to the contact portion between the rolling element and the raceway ring. It may not be possible.
  • the robot is used for various purposes, and may be used in a clean environment such as in a clean room. Therefore, the bearing for robot joints is also required not to contaminate the surroundings, and it is important to secure the sealing property to prevent the filled grease from leaking from the inside of the bearing.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and while being used under conditions of swinging motion accompanied by acceleration / deceleration as in the case of being used for robot joints, it has excellent fretting wear resistance and sealing property. It is an object of the present invention to provide an excellent grease-filled bearing.
  • the grease-filled bearing of the present invention is grease-filled including an inner ring and an outer ring which are raceway rings, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a grease composition sealed around the rolling elements.
  • the bearing is a bearing that swings by changing the bearing rotation direction with acceleration / deceleration.
  • the grease composition contains a base oil and a thickener, and has a mixing consistency of 310 or more.
  • the thickener is characterized by being a calcium sulfonate composite soap.
  • the "mixed consistency” means a 60-time mixing consistency in accordance with JIS K 2220.
  • the grease-filled bearing is characterized in that it is used under a high load condition in which the maximum contact surface pressure of the raceway ring is 2000 MPa or more and a condition of less than the critical swing angle.
  • the "critical swing angle” is the minimum swing angle that can be practically used in the bearing, and is determined mainly by the number of rolling elements included in one row of the bearing internal design, and the minimum swing that gives the rated life. Means a horn.
  • the critical swing angle when the bearing is an angular contact ball bearing will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of an angular contact ball bearing having a contact angle ⁇ in the radial direction. In the case of inner ring swing, the critical swing angle is expressed by the following relationship.
  • Critical swing angle (360 ° / Z) ⁇ (Dpw / (Dpw-DwCOS ⁇ ))
  • Z means the number of balls 24 which are rolling elements per row of the single row angular contact ball bearings 20.
  • Dpw means the pitch circle diameter of the ball 24
  • Dw means the diameter of the ball 24
  • ⁇ means the contact angle.
  • the denominator on the right side is Dpw + DwCOS ⁇ .
  • the mixing consistency is 310 to 340.
  • the base oil is a mineral oil or a synthetic hydrocarbon oil.
  • the grease-filled bearing is characterized by being an angular contact ball bearing. Further, the grease-filled bearing is a bearing for a robot joint.
  • the grease-filled bearing of the present invention comprises an inner ring and an outer ring which are raceway rings, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a grease composition enclosed around the rolling elements to accelerate and decelerate.
  • the grease composition is a bearing that swings due to a change in the bearing rotation direction, and the grease composition contains a base oil and a thickener and has a mixing consistency of 310 or more.
  • the thickener is a calcium sulfonate composite. Since it is soap, the inflow of grease into the contact portion (race surface) between the rolling element and the raceway ring is good, and the increase in mixing consistency at the time of bearing swing can be suppressed. For this reason, even when used under conditions such as bearings for robot joints that swing with acceleration and deceleration, fretting wear is suppressed, fretting wear resistance is excellent, and grease leakage is suppressed. It also has excellent sealing properties.
  • a thickener film that can withstand a high load is formed on the raceway surface, and it can be applied to applications where the contact surface pressure on the raceway ring is high. Furthermore, since it is possible to improve the fretting wear resistance and the like by adjusting the grease without using a raceway ring or a ceramic rolling element having a specific surface treatment, it also contributes to cost reduction of the bearing as a whole.
  • this grease-filled bearing is also under a high load condition in which the maximum contact surface pressure of the raceway ring is 2000 MPa or more and a condition of less than the critical swing angle, which is a condition in which fretting wear and grease leakage are generally likely to occur. , Has sufficient fretting wear resistance and sealing properties.
  • the fluidity of the grease is limited to a predetermined range, and the sealing property is superior.
  • the grease-filled bearing of the present invention includes an inner ring and an outer ring which are raceway rings, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a grease composition enclosed around the rolling elements.
  • This bearing is a bearing that swings by changing the bearing rotation direction with acceleration / deceleration. Swing is a motion in which the bearing rotation direction changes in the direction opposite to the forward direction. For example, in the case of a bearing for a robot joint, switching of stop-start-run-stop operation is performed, and the bearing swings within a predetermined swing angle range. Further, if the switching operation becomes faster, the degree of acceleration / deceleration applied to the bearing during swing increases, resulting in rapid acceleration / deceleration.
  • the present inventors have a condition of swinging motion with acceleration / deceleration as in the case of being used for the above-mentioned robot joint (particularly, a high load condition in which the maximum contact surface pressure of the raceway ring is 2000 MPa or more).
  • the improvement of the fretting wear resistance and the sealing property of the grease-filled bearing was enthusiastically studied so that it could be used under the condition of less than the critical swing angle.
  • the present invention is based on such findings.
  • the calcium sulfonate composite soap used in the present invention is a composite soap in which calcium sulfonate and a calcium salt other than calcium sulfonate are combined. It is preferable that the thickener of the grease composition is only calcium sulfonate composite soap, and other metal soaps, urea compounds and the like are not contained as the thickener. As a result, the ion-ion interaction of the calcium salt portion is not affected by other components, the properties of the grease become stable for a long period of time, and the consistency is unlikely to decrease, which contributes to good sealing properties. Conceivable.
  • Examples of the calcium sulfonate include dodecylbenzenesulfonic acid, octadecylbenzenesulfonic acid, dilaurylcetylbenzenesulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid, paraffin wax-substituted benzenesulfonic acid, polyolefin-substituted benzenesulfonic acid, polyisobutylene-substituted benzenesulfonic acid and the like.
  • Examples thereof include the calcium salt of alkyl aromatic sulfonic acid, the calcium salt of aromatic sulfonic acid, the calcium salt of alkyl sulfonic acid, and the calcium salt of petroleum sulfonic acid.
  • Examples of calcium salts other than calcium sulfonate include calcium salts of inorganic acids such as carbonic acid, boric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, and sulfonic acid, behenic acid, arachidic acid, stearic acid, hydroxystearic acid, hexadecanoic acid, and octanoic acid.
  • Examples thereof include calcium salts of higher fatty acids, calcium salts of lower fatty acids such as acetic acid, butyric acid and valeric acid, and calcium salts of inorganic bases.
  • calcium salts of dibasic fatty acids such as azelaic acid, sebacic acid, adipic acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, and oxalic acid.
  • dibasic fatty acids such as azelaic acid, sebacic acid, adipic acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, and oxalic acid.
  • the calcium salt other than the calcium sulfonate one kind may be used alone or two or more kinds may be combined.
  • the calcium sulfonate composite soap may be dispersed in the base oil after being synthesized in advance, or may be dispersed in the base oil by synthesizing in the base oil.
  • the latter method is preferable because the manufacturing process can be simplified and the thickener can be satisfactorily dispersed in the base oil.
  • the base oil used in the grease composition can be used without particular limitation as long as it is usually used for rolling bearings.
  • Examples thereof include mineral oils such as paraffin-based mineral oils and naphthenic mineral oils, synthetic hydrocarbon oils such as PAO oils and alkylbenzene oils, ester oils, ether oils, silicone oils and fluorine oils. These base oils may be used alone or in combination of two or more.
  • the base oil is preferably mineral oil or synthetic hydrocarbon oil. From the viewpoint of cost, the base oil is preferably mineral oil. Further, from the viewpoint of lubrication performance at high temperature, the base oil is preferably a synthetic hydrocarbon oil.
  • mineral oil paraffin-based mineral oil is preferable from the viewpoint of lubricity, and naphthenic mineral oil is preferable from the viewpoint of cost.
  • mineral oil those purified by appropriately combining vacuum distillation, oil removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, sulfuric acid washing, white clay refining, hydrorefining and the like can be used.
  • PAO oil is more preferable as the synthetic hydrocarbon oil.
  • PAO oils are ⁇ -olefins or mixtures of isomerized ⁇ -olefin oligomers or polymers. Specific examples of the ⁇ -olefin include 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1 -Nonadecene, 1-eicosene, 1-dodecene, 1-tetradodecene and the like are mentioned, and a mixture thereof is usually used.
  • the kinematic viscosity of the base oil is preferably 10 to 200 mm 2 / s at 40 ° C. It is more preferably 10 to 100 mm 2 / s, and even more preferably 30 to 100 mm 2 / s.
  • the grease composition may further contain other additives as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the additive include amine-based, phenol-based, and sulfur-based antioxidants, chlorine-based, sulfur-based, phosphorus-based compounds, extreme pressure agents such as organic molybdenum, sulfonates, polyhydric alcohol esters, and sorbitan esters.
  • extreme pressure agents such as organic molybdenum, sulfonates, polyhydric alcohol esters, and sorbitan esters.
  • rust preventives such as, esters, oily agents such as alcohol, and the like. Since the grease-filled bearing of the present invention is mainly used under high load conditions, it is preferable that it contains an extreme pressure agent.
  • the content of the additive as a whole is preferably 5% by mass or less with respect to the entire grease composition.
  • Calcium sulfonate composite soap has not only the thickening effect of increasing the thickness by blending with the base oil, but also the rust preventive effect of making the metal in contact difficult to rust. Therefore, since the calcium sulfonate composite soap can serve as both a thickener and a rust preventive, the grease does not need to contain a separate rust preventive.
  • the mixing consistency of the grease composition is 310 or more. By setting the mixing consistency within this range, the inflow of grease into the contact portion between the rolling element and the raceway ring becomes good, and the fretting wear resistance is excellent.
  • the mixing consistency of the grease composition is more preferably 310 to 340. Within this range, the fluidity of the grease is limited to a predetermined range, and the sealing property is more excellent.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a deep groove ball bearing as an example of a grease-filled bearing.
  • the inner ring 2 having the inner ring raceway surface 2a on the outer peripheral surface and the outer ring 3 having the outer ring raceway surface 3a on the inner peripheral surface are arranged concentrically.
  • a plurality of rolling elements 4 are arranged between the inner ring raceway surface 2a and the outer ring raceway surface 3a. The rolling element 4 is held by the cage 5.
  • the openings 8a and 8b at both ends in the axial direction of the inner and outer rings are sealed by the sealing member 6, and the above-mentioned grease composition 7 is enclosed at least around the rolling element 4.
  • the inner ring 2, the outer ring 3, and the rolling element 4 are mainly made of an iron-based metal material, and the grease composition 7 is lubricated by interposing the raceway surface with the rolling element 4.
  • the iron-based metal material constituting the bearing member such as the inner ring 2, the outer ring 3, the rolling element 4, and the cage 5 is an arbitrary material generally used as the bearing material, for example, high carbon.
  • the sealing member 6 may be made of metal or a rubber molded body alone, or may be a composite of a rubber molded body and a metal plate, a plastic plate, or a ceramic plate.
  • a composite of a rubber molded body and a metal plate is preferable because of its durability and ease of fixing.
  • the grease thickener is calcium sulfonate composite soap, a thickener film that can withstand a high load is formed. As a result, it can be used under high load conditions with a maximum contact surface pressure of 2000 MPa or more and under conditions with a critical swing angle of less than. Therefore, grease-filled bearings can be applied to applications that require high accuracy, where fretting wear is likely to occur in general-purpose deep groove ball bearings.
  • the maximum contact surface pressure means the maximum value of the surface pressure on the contact surface between the raceway ring and the rolling element, and is more preferably 2300 MPa or more, further preferably 2700 MPa or more.
  • the grease-filled bearing of the present invention may be, for example, an angular contact ball bearing having a contact angle.
  • Angular contact ball bearings are used in applications that require high accuracy because the rigidity of the bearing is increased by applying a load to the bearing in advance.
  • the thickener is calcium sulfonate composite soap, a thickener film that can withstand a high load is formed, and an oil film at the contact portion even under high load conditions such as an angular contact ball bearing. It is hard to break and exhibits good fretting wear resistance.
  • the grease-filled bearing of the present invention may be used, for example, for robot joints.
  • a combination type angular contact ball bearing can be selected.
  • the configuration when the grease-filled bearing of the present invention is a combination type angular contact ball bearing will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a rear combination type angular contact ball bearing in which two grease-filled single row angular contact ball bearings with seals are combined on the back surfaces to form a set.
  • the rear combination type angular contact ball bearing is also referred to as an “angular contact ball bearing DB set”.
  • the single-row angular contact ball bearings 11 constituting the angular contact ball bearing DB set 10 each include an inner ring 12, an outer ring 13, a plurality of rolling elements 14, and a cage 15.
  • the inner ring 12 and the outer ring 13 are in contact with the rolling element 14 having a predetermined angle ⁇ 1 (contact angle) with respect to the radial center line A, and a radial load and a unidirectional axial load can be applied. ..
  • the seal member 16 is fixed to the outer ring 13, and the grease composition 17 is enclosed at least around the rolling element 14.
  • the pair of single row angular contact ball bearings 11 are fixed to each other on the back surfaces of the inner ring 12 and the outer ring 13.
  • the angular contact ball bearing DB set 10 can receive a radial load and an axial load in both directions.
  • the angular contact ball bearing DB set 10 is excellent in load capacity against a moment load because the distance L between the working points of the bearing is larger than that in the case where the non-angular contact ball bearing is combined. Therefore, this form of grease-filled bearing is particularly suitable for use in robot joint bearings that receive various loads such as radial load, axial load, and moment load.
  • the grease-filled bearings of the present invention also include cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, self-aligning roller bearings, needle roller bearings, and thrust cylindrical rollers. It can also be used as a bearing, a thrust tapered roller bearing, a thrust needle roller bearing, a thrust self-aligning roller bearing, and the like.
  • the load conditions were evaluated at the following two levels.
  • the first condition is to set the contact surface pressure to 1700 MPa in accordance with ASTM D 4170 (hereinafter referred to as “low surface pressure”).
  • the second condition assumes a high moment load and sets the contact surface pressure to 3000 MPa (hereinafter referred to as “high surface pressure”).
  • FIG. 3A is a result under a low surface pressure condition
  • FIG. 3B is a result under a high surface pressure condition.
  • the reference line in FIG. 3 was determined based on grease that does not cause fretting wear under actual use conditions (conditions in which the bearing rotation direction changes and swings with acceleration / deceleration).
  • the results of fretting wear resistance are described.
  • ⁇ Below the reference line
  • ⁇ Above the reference line
  • Table 1 shows the test results of the bearing sealability. The bearing sealability was judged by whether or not grease leakage could be confirmed from the bearing after the bearing swing test. ⁇ : No grease leakage in all bearings ⁇ : Grease leakage in one or more bearings
  • Comparing Example 2 and Comparative Example 2 both of them have a synthetic hydrocarbon oil as a base oil and have the same mixing consistency, but Comparative Example 2 containing a urea compound as a thickener uses a calcium sulfonate composite soap.
  • the result was that the sealing property was inferior to that of Example 2 including.
  • the calcium sulfonate composite soap as a thickener has low thixotropy when subjected to shear stress and the change in grease consistency is small (Non-Patent Document 1). Therefore, by using calcium sulfonate composite soap as a thickener, the change in grease consistency during operation is smaller than when other thickeners are used, and the miscibility during non-operation is relatively high. Even at the standard level, it is considered that good sealing properties were exhibited.
  • the grease-filled bearing of the present invention has good grease inflow to the raceway surface, is unlikely to increase the mixing consistency when the bearing swings, and forms a thickener film having excellent load resistance, so that it is resistant to fretting. Excellent wear resistance and sealing performance. It can be used under conditions of rocking motion accompanied by acceleration / deceleration, and is particularly suitable for bearings for robot joints.

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Abstract

ロボット関節に使用される場合のように、加減速を伴って揺動運動する条件で使用されながらも、耐フレッチング摩耗性およびシール性に優れるグリース封入軸受を提供する。グリース封入軸受１は、軌道輪である内輪２および外輪３と、該内輪２および外輪３の間に介在する複数の転動体４と、該転動体４の周囲に封入されたグリース組成物７とを備え、加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する軸受であり、上記グリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、混和ちょう度が３１０以上であり、上記増ちょう剤は、カルシウムスルホネート複合石鹸である。

Description

グリース封入軸受
　本発明は、グリース組成物（以下、単に「グリース」ともいう）が封入されたグリース封入軸受に関し、特に、ロボット関節などの産業用機械に用いられるグリース封入軸受に関する。
　自動車などの工業製品の製造ラインには、組み立て、溶接、塗装などのさまざまな産業用ロボットが用いられている。生産性の向上を目的としたタクトタイムの短縮のため、ロボットの運動速度が高められる傾向にある。ロボットの作動は連続回転ではなく、断続的な作動である。この作動速度を速めることは、ロボットアームの関節部などの回転部位に用いられる転がり軸受（以下、ロボット関節用軸受という）にとっては、単位時間当りの停止－起動－運転－停止動作の切換えの回数が増加し、その都度転がり軸受に加えられる加速度や減速度が大きくなり、それにともない軸受に生じるすべりが大きくなってきている。軸受に生じるすべりは、転動体と軌道輪の間に油膜切れを生じやすくし、転動体の表面や内・外輪の軌道面に、フレッチング摩耗と呼ばれる局部的な摩耗が発生しやすくなる。ここで、軌道輪は、内輪および外輪を意味する。
　特許文献１では、フレッチング摩耗をグリースの面から改善する技術が提案されている。特許文献１では、転動体の材質をセラミックスとして、軌道輪の熱処理に浸炭浸窒処理を行い、軸受空間に封入するグリースの増ちょう剤としてウレア化合物を用いている。それにより、転動体の微小滑りを抑制するとともに、正逆微動回転の切り替えにより転動体に微小滑りが生じても、十分な油膜が形成されるようにし、転動体と軌道輪の間でのフレッチング摩耗を抑制している。
　特許文献２では、フレッチング摩耗防止のために、増ちょう剤としての特定構造のウレア化合物を、基油としての合成炭化水素油を含む非エステル油と配合してなるグリースが提案されている。具体的には、特定構造のウレア化合物とともに、４０℃の動粘度が２０ｍｍ２／ｓ以上、８０ｍｍ２／ｓ未満である合成炭化水素油を基油全体に対して５０質量％以上含むことにより、フレッチング摩耗を防止している。
特開２００６－３１６８５０号公報 特開２００２－１８００７７号公報
小島肇著、「トライボロジスト」、第５８巻、第１１号、２０１３年、ｐ.８１７－８２３
　ロボットは、複数の関節が断続的に急加速や、急減速をしながら同時に動くため、ロボットの関節には、ラジアル荷重や、アキシアル荷重、モーメント荷重などが高荷重で負荷される。ロボット関節用軸受は、高い回転精度や、位置決め精度が要求されるため、高荷重を受けても軸受の形状が維持され、回転軸が変わらないよう、高剛性である必要がある。軸受の高剛性化は、軸受への予圧の負荷により図られるが、軌道輪と転動体が高面圧で接触することとなるため、当該接触部分における油膜切れ（潤滑不良）を起こしやすくなる。
　また、ロボットは精密な動きをするため、小さい角度で、軸受の回転方向が正方向と逆方向に変化する揺動運動をする場合がある。軸受が小さい角度で揺動運動した場合も、転動体と軌道輪の接触部分からグリースが押し出され、油膜切れの状態となりやすい。接触部分での油膜切れは、フレッチング摩耗の原因となりうるため、ロボット関節用軸受は、耐フレッチング摩耗性に優れる必要がある。
　特許文献１記載のグリースを封入した軸受は、転動体の材質をセミックスとし、軌道輪には浸炭浸窒処理を行い、軸受空間に封入するグリースとしてウレア化合物を用いることで、耐フレッチング摩耗性を向上させている。しかし、転動体の材質をセラミックスとし、軌道輪に浸炭浸窒処理を行うことは、セラミックスが高価であること、また表面処理加工に時間と加工費用を要することなどから、高コストとなってしまう。
　特許文献２記載の軸受は、増ちょう剤にウレア化合物を使用し、グリースの混和ちょう度を２２０～２８０としており、比較的流動性が低い。また、実施例中のフレッチング摩耗性評価においては、アキシアル荷重を２４５０Ｎ（計算上の接触面圧：約１７００ＭＰａ）としている。これは、ロボット関節用軸受が通常受ける面圧に比べて比較的低面圧である。そのため、当該軸受を、ロボット関節用軸受として、高面圧条件や揺動条件で使用した場合、転動体と軌道輪の接触部分へのグリースの流入性不足により、十分な耐フレッチング摩耗性を得られない可能性がある。
　また、ロボットは種々の用途で使用され、クリーンルーム内などの清浄な環境で使用されることもある。そのため、ロボット関節用軸受には、周囲を汚染しないことも求められ、封入グリースの軸受内部からの漏れを抑制するシール性の確保は重要である。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ロボット関節に使用される場合のように、加減速を伴って揺動運動する条件で使用されながら、耐フレッチング摩耗性およびシール性に優れるグリース封入軸受を提供することを目的とする。
　本発明のグリース封入軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備えてなるグリース封入軸受であって、該軸受は、加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する軸受であり、上記グリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、混和ちょう度が３１０以上であり、上記増ちょう剤は、カルシウムスルホネート複合石鹸であることを特徴とする。
　ここで、「混和ちょう度」は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に準拠した６０回混和ちょう度を意味する。
　上記グリース封入軸受は、上記軌道輪における最大接触面圧が２０００ＭＰａ以上の高荷重条件、かつ、臨界揺動角未満の条件で使用されることを特徴とする。
　ここで、「臨界揺動角」は、軸受における実用可能な最小の揺動角であり、軸受内部設計の主に一列に含まれる転動体数によって決定され、定格寿命が得られる最小の揺動角を意味する。軸受がアンギュラ玉軸受である場合の臨界揺動角について、図４を用いて説明する。図４は、接触角αのアンギュラ玉軸受の径方向での簡易断面図である。内輪揺動の場合、臨界揺動角は以下の関係で表わされる。
　
　臨界揺動角＝（３６０°／Ｚ）・（Ｄｐｗ／（Ｄｐｗ－ＤｗＣＯＳα））
　
　上式中、Ｚは単列アンギュラ玉軸受２０の一列当たりの転動体である玉２４の数を意味する。図４中、Ｄｐｗは玉２４のピッチ円径、Ｄｗは玉２４の直径、αは接触角を意味する。なお、外輪揺動の場合は、右辺分母はＤｐｗ＋ＤｗＣＯＳαとなる。
　また、上記混和ちょう度が、３１０～３４０であることを特徴とする。また、上記基油が、鉱油または合成炭化水素油であることを特徴とする。
　また、上記グリース封入軸受が、アンギュラ玉軸受であることを特徴とする。また、上記グリース封入軸受が、ロボット関節用軸受であることを特徴とする。
　本発明のグリース封入軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備え、加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する軸受であり、上記グリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、混和ちょう度が３１０以上であり、上記増ちょう剤は、カルシウムスルホネート複合石鹸であるので、転動体と軌道輪の接触部分（軌道面）へのグリースの流入性が良好で、かつ、軸受揺動時の混和ちょう度の増大を抑制できる。このため、ロボット関節用軸受のように加減速を伴って揺動運動する条件で使用される場合であっても、フレッチング摩耗が抑制されて耐フレッチング摩耗性に優れるとともに、グリース漏れが抑制されてシール性にも優れる。
　また、増ちょう剤をカルシウムスルホネート複合石鹸にすることで、軌道面などにおいて高荷重に耐える増ちょう剤膜が形成され、軌道輪における接触面圧が高い用途にも適用できる。さらに、特定の表面処理をした軌道輪やセラミックス製の転動体を使用することなく、グリースの調整により耐フレッチング摩耗性などを向上できるため、軸受全体としての低コスト化にも寄与する。
　また、このグリース封入軸受は、一般的にはフレッチング摩耗やグリース漏れが起こりやすい条件である、軌道輪における最大接触面圧が２０００ＭＰａ以上の高荷重条件、かつ、臨界揺動角未満の条件においても、十分な耐フレッチング摩耗性とシール性を有する。
　また、グリース組成物の混和ちょう度を３１０～３４０にすることで、グリースの流動性が所定の範囲に制限され、シール性により優れる。
本発明のグリース封入軸受の一例である深溝玉軸受の断面図である。 組合せ形アンギュラ玉軸受の断面図である。 耐フレッチング摩耗性の評価結果である。 アンギュラ玉軸受の簡易断面図である。
　本発明のグリース封入軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備えている。この軸受は、加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する軸受である。揺動は、軸受回転方向が正方向と逆方向に変化する運動である。例えば、ロボット関節用軸受の場合では、停止－起動－運転－停止動作の切換が行われ、軸受は所定の揺動角範囲内で揺動運動する。また、切換動作が速くなれば、揺動時に軸受に加わる加減度と減速度は大きくなり、急加減速となる。
　本発明者らは、上記のロボット関節に使用される場合のように、加減速を伴って揺動運動する条件（特に厳しくは、軌道輪における最大接触面圧が２０００ＭＰａ以上の高荷重条件、かつ、臨界揺動角未満の条件）での使用に適するべく、グリース封入軸受の耐フレッチング摩耗性およびシール性の向上について、鋭意検討を行なった。その結果、グリース組成物中の増ちょう剤を、カルシウムスルホネート複合石鹸とし、グリース組成物の混和ちょう度を３１０以上とすることで、優れた耐フレッチング性能およびシール性を両立できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
　以下、本発明のグリース封入軸受に用いるグリース組成物について説明する。
　本発明に用いるカルシウムスルホネート複合石鹸は、カルシウムスルホネートと、カルシウムスルホネート以外のカルシウム塩とを組み合わせた複合石鹸である。グリース組成物の増ちょう剤は、カルシウムスルホネート複合石鹸のみであり、それ以外の金属石鹸やウレア化合物などは、増ちょう剤としては含まれないことが好ましい。それにより、カルシウム塩部分のイオン間相互作用が他の成分によって影響を受けずにグリースの性質が長期的に安定となり、ちょう度の低下などが起こりにくいため、良好なシール性に寄与するものと考えられる。
　カルシウムスルホネートとしては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、オクタデシルベンゼンスルホン酸、ジラウリルセチルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、パラフィンワックス置換ベンゼンスルホン酸、ポリオレフィン置換ベンゼンスルホン酸、ポリイソブチレン置換ベンゼンスルホン酸などのアルキル芳香族スルホン酸のカルシウム塩や、芳香族スルホン酸のカルシウム塩、アルキルスルホン酸のカルシウム塩、石油スルホン酸のカルシウム塩などが挙げられる。
　カルシウムスルホネート以外のカルシウム塩としては、例えば、炭酸、ホウ酸、リン酸、塩酸、スルホン酸などの無機酸のカルシウム塩、ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヘキサデカン酸、オクタン酸などの高級脂肪酸のカルシウム塩、または酢酸、酪酸、吉草酸などの低級脂肪酸のカルシウム塩、無機塩基のカルシウム塩などが挙げられる。また、例えば、アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、マロン酸、およびシュウ酸などの二塩基性脂肪酸のカルシウム塩も挙げられる。カルシウムスルホネート以外のカルシウム塩は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。
　カルシウムスルホネート複合石鹸は、予め合成したものを基油に分散させてもよいし、基油中で合成することによって基油に分散させてもよい。後者の方法の方が、製造工程を簡略化できるとともに、基油中に増ちょう剤を良好に分散させられるため好ましい。
　カルシウムスルホネート複合石鹸を基油中で合成する場合、例えば、基油に分散させたアルキル芳香族スルホン酸に、水、水酸化カルシウム、高級脂肪酸、低級脂肪酸、無機酸などを加えて加熱攪拌した後、過熱して水を除去することで、カルシウムスルホネート複合石鹸が得られる。 
　グリース組成物に用いる基油は、通常、転がり軸受に用いられるものであれば、特に制限なく用いることができる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ＰＡＯ油、アルキルベンゼン油などの合成炭化水素油、エステル油、エーテル油、シリコーン油、フッ素油などが挙げられる。これらの基油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
　基油と増ちょう剤の組み合わせは、基油中での増ちょう剤同士の相互作用に関わり、増ちょう効果に影響するため、適切な組み合わせを選択することが好ましい。本発明で用いるカルシウムスルホネート複合石鹸に対して、基油は、鉱油または合成炭化水素油であることが好ましい。コストの観点からは、基油は鉱油であることが好ましい。また、高温での潤滑性能の観点からは、基油は合成炭化水素油であることが好ましい。
　鉱油としては、潤滑性の観点からはパラフィン系鉱油が好ましく、コストの観点からはナフテン系鉱油が好ましい。鉱油は、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、水素化精製などを、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。
　合成炭化水素油としてはＰＡＯ油がより好ましい。ＰＡＯ油は、α－オレフィンまたは異性化されたα－オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α－オレフィンの具体例としては、１－オクテン、１－ノネン、１－デセン、１－ドデセン、１－トリデセン、１－テトラデセン、１－ペンタデセン、１－ヘキサデセン、１－ヘプタデセン、１－オクタデセン、１－ノナデセン、１－エイコセン、１－ドコセン、１－テトラドコセンなどが挙げられ、通常はこれらの混合物が使用される。
　基油の動粘度（混合油の場合は、混合油の動粘度）としては、４０℃において１０～２００ｍｍ2／ｓが好ましい。より好ましくは１０～１００ｍｍ2／ｓであり、さらに好ましくは３０～１００ｍｍ2／ｓである。
　グリース組成物には、本発明の目的を損なわない範囲でさらに他の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、アミン系やフェノール系、イオウ系の酸化防止剤、塩素系、イオウ系、りん系化合物、有機モリブデンなどの極圧剤、スルホン酸塩や、多価アルコールエステル、ソルビタンエステルなどの防錆剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。本発明のグリース封入軸受は、主には高荷重条件下で使用されるため、極圧剤が含有されることが好ましい。添加剤を配合する場合、添加剤全体としての含有量は、グリース組成物全体に対して５質量％以下であることが好ましい。
　カルシウムスルホネート複合石鹸は、基油への配合により増ちょうさせる増ちょう作用だけでなく、接触する金属を錆びにくくする防錆作用も有する。よって、カルシウムスルホネート複合石鹸は増ちょう剤と防錆剤の両方の役割を果たすことができるため、グリースには別途防錆剤を含まなくてもよい。
　グリース組成物の混和ちょう度は、３１０以上である。混和ちょう度をこの範囲とすることで、転動体と軌道輪の接触部分へのグリースの流入性が良好となり、耐フレッチング摩耗性に優れる。グリース組成物の混和ちょう度は、３１０～３４０であることがさらに好ましい。この範囲であれば、グリースの流動性が所定の範囲に制限され、シール性により優れる。
　本発明のグリース封入軸受について図１に基づいて説明する。図１には、グリース封入軸受の一例として深溝玉軸受の断面図を示す。グリース封入軸受１は、外周面に内輪軌道面２ａを有する内輪２と内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３とが同心に配置されている。複数の転動体４が、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａとの間に配置される。この転動体４は、保持器５により保持される。また、内・外輪の軸方向両端開口部８ａ、８ｂがシール部材６によりシールされ、少なくとも転動体４の周囲に上述のグリース組成物７が封入される。内輪２、外輪３および転動体４は、主に鉄系金属材料からなり、グリース組成物７が転動体４との軌道面に介在して潤滑される。
　グリース封入軸受１において、内輪２、外輪３、転動体４、保持器５などの軸受部材を構成する鉄系金属材料は、軸受材料として一般的に用いられる任意の材料であり、例えば、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ１、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５など；ＪＩＳ Ｇ ４８０５）、浸炭鋼（ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０など；ＪＩＳ Ｇ ４０５３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃなど；ＪＩＳ Ｇ ４３０３）、高速度鋼（Ｍ５０など）、冷間圧延鋼などが挙げられる。また、シール部材６は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、またはセラミック板との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
　本発明のグリース封入軸受は、グリースの増ちょう剤がカルシウムスルホネート複合石鹸であるため、高荷重に耐える増ちょう剤膜が形成される。それにより、最大接触面圧が２０００ＭＰａ以上の高荷重条件、かつ、臨界揺動角未満の条件で使用できる。そのため、汎用の深溝玉軸受ではフレッチング摩耗が起こりやすい、高精度を必要とする用途にも、グリース封入軸受を適用できる。上記最大接触面圧は、軌道輪と転動体との接触面における面圧の最大値を意味し、２３００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２７００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
　本発明のグリース封入軸受は、例えば、接触角を有するアンギュラ玉軸受としてもよい。アンギュラ玉軸受は、あらかじめ軸受に荷重を負荷して軸受の剛性が高められており、高精度を必要とする用途に使用される。本発明のグリース封入軸受においては、増ちょう剤がカルシウムスルホネート複合石鹸であるため、高荷重に耐える増ちょう剤膜が形成され、アンギュラ玉軸受のように高荷重が掛かる条件でも接触部分での油膜切れが起こりにくく、良好な耐フレッチング摩耗性を発現する。
　本発明のグリース封入軸受は、例えば、ロボット関節用に用いてもよい。ロボット関節用軸受としては、例えば、組合せ形アンギュラ玉軸受を選択することが出来る。本発明のグリース封入軸受を組合せ形のアンギュラ玉軸受とした場合の構成について、図２により説明する。図２は、グリース封入された２個のシール付き単列アンギュラ玉軸受を背面同士で組み合わせて１セットとした背面組合せ形アンギュラ玉軸受である。以下、背面組合せ形アンギュラ玉軸受を「アンギュラ玉軸受ＤＢセット」ともいう。アンギュラ玉軸受ＤＢセット１０を構成する単列アンギュラ玉軸受１１はそれぞれ、内輪１２、外輪１３、複数の転動体１４、保持器１５を備えている。内輪１２および外輪１３と、転動体１４は径方向中心線Ａに対して所定の角度α１（接触角）を有して接触しており、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷することができる。また、外輪１３には、シール部材１６が固定されており、少なくとも転動体１４の周囲にグリース組成物１７が封入されている。
　アンギュラ玉軸受ＤＢセット１０において、一対の単列アンギュラ玉軸受１１は内輪１２および外輪１３の背面同士で固定されている。これにより、アンギュラ玉軸受ＤＢセット１０は、ラジアル荷重と、両方向のアキシアル荷重を受けることができる。また、アンギュラ玉軸受ＤＢセット１０は、非アンギュラ玉軸受を組合わせた場合に比べ、軸受の作用点間距離Ｌが大きいため、モーメント荷重に対する負荷能力に優れる。よって、この形態のグリース封入軸受は、ラジアル荷重や、アキシアル荷重、モーメント荷重などさまざまな荷重を受けるロボット関節用軸受に使用されることに特に適している。
　図１および図２では軸受として玉軸受について例示したが、本発明のグリース封入軸受は、それら以外にも、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受などとしても使用できる。
　本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、これらの例によって何ら限定されるものではない。
　表１に示す組成のグリース組成物７種をそれぞれ調整した。実施例１および実施例２のグリース組成物はそれぞれ、増ちょう剤がカルシウムスルホネート複合石鹸であり、混和ちょう度は、１号（３１０～３４０）である。
（１）耐フレッチング摩耗性試験
　ファフナー型微動摩耗試験を行い、上記７種の各グリースの耐フレッチング摩耗性を評価した。試験条件は、ＡＳＴＭ　Ｄ　４１７０に準拠した。具体的には、グリース封入量１±０．０５ｇとし、大気中、室温下でモータを回転させ、揺動角１２ｄｅｇ、揺動サイクル３０Ｈｚの条件で試験を行った。試験後の軌道輪の質量の減少量（以下、「摩耗量」という）により、耐フレッチング摩耗性を評価した。
　荷重条件は以下の２水準で評価した。１つ目の条件は、ＡＳＴＭ　Ｄ　４１７０に準拠して接触面圧を１７００ＭＰａとし（以下、「低面圧」という）。２つ目の条件は、高モーメント荷重を想定し、接触面圧を３０００ＭＰａとした（以下、「高面圧」という）。
　耐フレッチング摩耗性の試験結果を図３および表１に示す。図３には、各グリースについてｎ＝３の試験で得られた摩耗量と混和ちょう度の関係を示す。図３（ａ）は低面圧条件での結果であり、図３（ｂ）は高面圧条件での結果である。図３中の基準線は実使用条件下（加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する条件下）でフレッチング摩耗が発生しないグリースをもとに決定した。
　表１のファフナー試験摩耗量の低面圧、高面圧の欄には、それぞれ、各条件でのｎ＝３の摩耗量の平均値が、所定の値よりも多いか否かにより判断した耐フレッチング摩耗性の結果を記載する。
〇：基準線以下
×：基準線以上
（２）軸受シール性試験
　上記７種のグリースを封入したシール付きアンギュラ玉軸受ＤＢセット（軸受内径６ｍｍ）について、臨界揺動角未満（臨界揺動角は４４．８ｄｅｇ）での軸受揺動試験をｎ＝３で実施し、目視によりグリース漏れの有無を確認した。
　軸受シール性の試験結果を表１に示す。軸受シール性は、軸受揺動試験実施後の軸受から、外観上グリースの漏れが確認できるか否かにより判断した。
〇：全ての軸受でグリース漏れなし
×：１つ以上の軸受でグリース漏れあり
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図３の結果から、混和ちょう度の数値が高いほど摩耗量が低下し、耐フレッチング摩耗性が良化することがわかる。また、荷重条件が高面圧条件の場合、低面圧条件の場合と比べ、全体的に摩耗量が大きくなる傾向を示した。高面圧条件であっても、実施例１、実施例２、および比較例４は比較的低摩耗量であったことから、増ちょう剤に金属石けん基（カルシウムスルホネート複合石鹸や、リチウム石鹸）を含み、混和ちょう度が３１０以上のグリースでは、摩耗量が低くなり、耐フレッチング摩耗性に優れる結果であった。
　表１の結果から、実施例１、実施例２、比較例１、比較例３、および比較例５ではグリース漏れは確認されず、混和ちょう度が２号（２６５～２９５）、または増ちょう剤としてカルシウムスルホネート複合石鹸を含んだグリースは軸受シール性が良好であることが分かった。
　実施例２と比較例２を比較すると、両者は基油がともに合成炭化水素油で、混和ちょう度も同じであるが、増ちょう剤としてウレア化合物を含む比較例２は、カルシウムスルホネート複合石鹸を含む実施例２よりもシール性が劣る結果であった。増ちょう剤としてのカルシウムスルホネート複合石鹸は、せん断応力を受けた際のチキソトロピー性が低く、グリースのちょう度変化が小さいことが知られている（非特許文献１）。よって、増ちょう剤としてカルシウムスルホネート複合石鹸を使用することで、他の増ちょう剤を用いた場合に比べて運転時のグリースのちょう度変化が少なく、非運転時の混和ちょう度が比較的高い水準でも、良好なシール性を発現したと考えられる。
　以上より、耐フレッチング摩耗性および軸受シール性試験の結果を総合すると、実施例１および実施例２は、耐フレッチング摩耗性およびシール性ともに良好な結果を示した。本結果より、増ちょう剤としてカルシウムスルホネート複合石鹸を用い、基油として鉱油または合成炭化水素油を含み、混和ちょう度が３１０～３４０のグリースとすることは、耐フレッチング摩耗性とシール性の両立に効果的といえる。
　本発明のグリース封入軸受は、軌道面へのグリースの流入性が良好で、軸受揺動時の混和ちょう度の増大が起こりにくく、耐荷重性に優れる増ちょう剤膜を形成するため、耐フレッチング摩耗性およびシール性に優れる。加減速を伴って揺動運動する条件において使用でき、特にロボット関節用軸受に好適である。
　　１　　グリース封入軸受
　　２、１２　　内輪
　　２ａ　　内輪軌道面
　　３、１３　　外輪
　　３ａ　　外輪軌道面
　　４、１４　　転動体
　　５、１５　　保持器
　　６、１６　　シール部材
　　７、１７　　グリース組成物
　　８ａ、８ｂ　開口部
　　１０　　アンギュラ玉軸受ＤＢセット
　　１１、２０　　単列アンギュラ玉軸受
　　２４　　玉

Claims (6)

  1. 　軌道輪である内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備えてなるグリース封入軸受であって、
    　該軸受は、加減速を伴って軸受回転方向が変化して揺動する軸受であり、
    　前記グリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、混和ちょう度が３１０以上であり、
    　前記増ちょう剤は、カルシウムスルホネート複合石鹸であることを特徴とするグリース封入軸受。
  2. 　前記グリース封入軸受は、前記軌道輪における最大接触面圧が２０００ＭＰａ以上の高荷重条件、かつ、臨界揺動角未満の条件で使用されることを特徴とする請求項１記載のグリース封入軸受。
  3. 　前記混和ちょう度が、３１０～３４０であることを特徴とする請求項１記載のグリース封入軸受。
  4. 　前記基油が、鉱油または合成炭化水素油であることを特徴とする請求項１記載のグリース封入軸受。
  5. 　前記グリース封入軸受が、アンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項１記載のグリース封入軸受。
  6. 　前記グリース封入軸受が、ロボット関節用軸受であることを特徴とする請求項１記載のグリース封入軸受。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141222A1 (ja) * 2011-04-15 2012-10-18 Thk株式会社 グリース組成物、および該グリース組成物で潤滑された運動案内装置
WO2014077090A1 (ja) * 2012-11-16 2014-05-22 出光興産株式会社 グリース組成物
JP2015160493A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002180077A (ja) 2000-12-08 2002-06-26 Ntn Corp 潤滑剤組成物および軸受
JP2006316850A (ja) 2005-05-11 2006-11-24 Ntn Corp 正逆微動回転用転がり軸受

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141222A1 (ja) * 2011-04-15 2012-10-18 Thk株式会社 グリース組成物、および該グリース組成物で潤滑された運動案内装置
WO2014077090A1 (ja) * 2012-11-16 2014-05-22 出光興産株式会社 グリース組成物
JP2015160493A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置

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