JP2003105366A - グリース組成物およびグリース封入軸受 - Google Patents
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Abstract
長寿命化をもたらすグリース組成物およびこのグリース
組成物が封入されたグリース封入軸受を提供する。 【解決手段】 基油に増ちょう剤およびアミド系ワック
スを配合してなり、上記アミド系ワックスが、融点 80
℃以上であり、グリース組成物全体に対して 0.5〜10
重量%配合され、かつ基油の酸化防止能を有し、グリー
ス組成物の基油が、エーテル系油、エステル系油および
合成炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の基油であ
リ、かつ、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s
であリ、グリース組成物の増ちょう剤がウレア系増ちょ
う剤であリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量
%配合されてなる。
Description
等に組み込まれる転がり軸受に封入されるグリース組成
物およびこのグリース組成物が封入されたグリース封入
軸受に関し、特に高温、高速回転で使用される転がり軸
受に好適なグリース組成物およびグリース封入軸受に関
する。
がり軸受には、潤滑性を付与するためにグリース組成物
が封入される。このグリース組成物は基油と増ちょう剤
とを混練して得られ、基油としては鉱油やエステル油、
シリコーン油、エーテル油等の合成潤滑油が、また増ち
ょう剤としてはリチウム石けん等の金属石けんやウレア
化合物が一般的に使用されている。また、グリース組成
物に必要に応じて酸化防止剤、さび止剤、金属不活性
剤、粘度指数向上剤などの各種添加剤が配合される。
車電装品の小型・軽量化が図られているが、その一方で
電装品の性能には高出力・高効率化が求められるから、
小型化に伴う出力の低下を高速回転させることで補う手
法が採られている。このため、転がり軸受は、高速回転
および高荷重に耐えることが要求されるようになった。
また、軸受に封入されるグリースの寿命は、通常、軸受
自体の疲労による使用寿命より短い。その結果、軸受自
体の寿命はグリース寿命に依存することとなり、高速・
高荷重下での焼付き寿命などの高温耐久寿命に優れたグ
リースが求められている。
物として、高温時での作動トルクを低下させるために、
(A)粘度が 40 ℃で 500〜2000cst のポリ−α−オレ
フィン系合成油 100 重量部、(B)パラフィンワック
ス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワッ
クスおよび脂肪酸アミドワックスよりなる群から選ばれ
た少なくとも一種のワックス 6〜30 重量部、および
(C)ウレア系増ちょう剤 1〜50 重量部からなるグリ
ース組成物が開示されている(特開昭 60-31598)。
ジョイント用グリース組成物は、上記4種類のワックス
の2種ないし4種の混合ワックスを用いており、近年の
各種機械部材の小型化や高性能化に伴ってより厳しくな
った使用条件、特に高速・高荷重下での高温耐久寿命が
十分でないという問題がある。また、高温耐久寿命を向
上させるために、グリース組成物に酸化防止剤や極圧剤
等が従来添加されているが、十分な効果を得るまでには
至っていない。本発明はこのような問題に対処するため
になされたもので、特に高温での使用に際して適用箇所
の潤滑寿命を向上できるグリース組成物およびこのグリ
ース組成物が封入されたグリース封入軸受の提供を目的
とする。
は基油に増ちょう剤およびアミド系ワックスを配合して
なり、上記アミド系ワックスが、融点 80 ℃以上であ
り、グリース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量%配合
され、かつ基油の酸化防止能を有するアミド系ワックス
であることを特徴とする。また、グリース組成物の基油
は、エーテル系油、エステル系油および合成炭化水素油
から選ばれた少なくとも一種の基油であリ、かつ、 40
℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s であることを特
徴とする。また、グリース組成物の増ちょう剤がウレア
系増ちょう剤であリ、グリース組成物全体に対して 5
〜30 重量%配合されてなることを特徴とする。
℃以上、すなわち室温で固体状のアミド系ワックスをグ
リース組成物に、該グリース組成物全体に対して 0.5
〜10重量%配合することにより、増ちょう剤成分を少な
くできるので基油成分を多くできる。また、高温運転時
にはワックスが溶解し基油成分の粘度を上昇できる。特
に基油の酸化防止能を有するアミド系ワックスであるこ
とにより、高温での酸化劣化を防ぐことができ、グリー
ス組成物の高温寿命を大幅に向上できる。
ス組成物が封入されることを特徴とする。また、該グリ
ース封入軸受が自動車の電装品に用いられることを特徴
とする。
グリースに使用できる基油であれば使用できる。例え
ば、エーテル系油、エステル系油、合成炭化水素油、鉱
油等が例示できる。上記基油の中で、特にエーテル系
油、エステル系油、合成炭化水素油、またはこれらの混
合油が好ましく、より好ましくは、エーテル系油を主成
分とする基油である。エーテル系油は耐熱性、耐酸化性
に優れるためである。エーテル系油としては、アルキル
ジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル
油、アルキルテトラフェニルエーテル油等が例示でき
る。また、エステル油としてはジエステル油、ポリオー
ルエステル油またはこれらのコンプレックスエステル
油、芳香族エステル油等が例示できる。また、合成炭化
水素油としては、ポリ−α−オレフィン油、α−オレフ
ィンとオレフィンとの共重合体、ポリブテンなどの脂肪
族系炭化水素油、アルキルべンゼン、アルキルナフタレ
ン、ポリフェニル、合成ナフテンなどの芳香族系炭化水
素油等が例示できる。鉱油としては、パラフィン系鉱
油、ナフテン系鉱油等が例示できる。
る基油は、 40 ℃における動粘度が20 〜 150 mm2/s で
ある。動粘度が 20 mm2/s 未満であると蒸発しやすく耐
熱性が不足し、 150 mm2/s をこえるとトルクが大きく
発熱量が大きくなる。
80 ℃以上のアミド系ワックスは、分子内にアミド結合
(−CONH−)を、または分子末端にアミド基(−C
ONH2)を有するワックスである。アミド系ワックス
の例を化1から化4に示す。
し、具体的には飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基の脂
肪族基、芳香族基、脂環族基である。
ミド化合物が挙げられる。例えば、N,N′−エチレン
ビス(ステアロアミド)、ステアリン酸アミド、N,
N′−メチレンビス(ステアロアミド)、メチロールス
テアロアミド等が例示できる。
上、好ましくは 100 ℃以上である。80℃未満ではワ
ックス成分の耐熱性に乏しく、高温運転中にワックス成
分が蒸発しやすくなる。
で、本発明に使用できるワックスは、基油の酸化防止能
を有するアミド系ワックスである。酸化防止能を有する
ことにより、グリース組成物の高温寿命を大幅に向上で
きる。本発明において、基油の酸化防止能を有すると
は、 5 重量%のアミド系ワックスが配合された基油 10
g を内径 50 mm の容器に採取し、150℃で 500 時間空
気中に放置したとき、[(アミド系ワックス無添加品の
全酸価増加量)−(アミド系ワックス添加品の全酸価増
加量)]の値が 1.0 mgKOH/g 以上、好ましくは 2.0 mg
KOH/g 以上に維持できる酸化防止能力があることをい
う。なお、全酸価の測定は JIS K2501に準拠し
て行なう。
ルエーテルとを重量比で 1 : 4 に混合した混合油)
に、アミド系ワックスとしてN,N′−エチレンビス
(ステアロアミド)を 5 重量%配合した。このアミド
系ワックス配合基油 10 g を 300ml ビーカに採取し、1
50℃に設定した空気循環式恒温槽中に放置し、 100 時
間毎に全酸価の測定、および蒸発量を測定した。アミド
系ワックス添加油の測定結果を図1および図2に示す。
図1は 500 時間経過までの全酸価の測定結果を、図2
は蒸発量の測定結果をそれぞれ示す。なお、比較とし
て、アミド系ワックスを配合しない基油のみである無添
加油の測定結果を同時に示す。
ックスを配合することにより、基油の全酸価の上昇が抑
えられ耐酸化性に優れ、また、基油の蒸発も抑えられ耐
熱性に優れていることが分かる。
成物全体に対して 0.5 〜10 重量%である。 0.5 重量
%未満では、ワックスを配合して得られる耐酸化性や耐
熱性向上の効果が乏しく、10 重量%をこえると潤滑に
寄与する基油成分が少なくなり好ましくない。
は、下記化5〜化7で示される。
化水素基、炭素数 6〜12 の脂環族系炭化水素基、およ
び炭素数 6〜20 の脂肪族系炭化水素基から選ばれた少
なくとも一つの炭化水素基である。また、これらを含む
炭化水素基であってもよい。炭素数が上記範囲未満であ
るとグリースの増ちょう性が劣り、炭素数が上記範囲を
こえると耐熱性が悪くなる。
三価の基であり、芳香族単環、芳香族縮合環、これらが
メチレン鎖、シアヌル環、イソシアヌル環等で連結され
た基等が挙げられる。具体的には、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、トリレンジイソシアネート、これらジ
イソシアネート類の二量体、三量体等のイソシアネート
基を除いた残基が挙げられる。R13が芳香族系炭化水素
を含む基とすることにより、グリースの耐熱性が向上す
る。
合物とアミノ化合物を反応させることにより得られる。
反応性ある遊離基を残さないため、イソシアネート化合
物のイソシアネート基とアミノ化合物のアミノ基とは略
当量となるように配合することが好ましい。
物とアミノ化合物とを反応させてもよく、またあらかじ
め合成されたウレア系増ちょう剤を基油と混合してもよ
い。好ましい作製方法は、グリースの安定性を保ちやす
い前者の方法である。
リース全体に対して 5〜30 重量%である。 5 重量%未
満では、粘度の低い液状となって漏洩しやすく軸受に密
封することが困難になる。また 30 重量%をこえると固
化してちょう度が 200 以下となるので、軸受封入用の
グリースとして実用性がなくなる。
増ちょう剤およびアミド系ワックスを必須成分とするも
のであるが、さらに従来よりグリース組成物に添加され
る下記に示す極圧剤、酸化防止剤、防錆剤・金属不活性
化剤、油性剤等の添加剤を配合することができる。
ことにより、耐荷重性や極圧性を向上させることができ
る。例えば以下の化合物を使用することができる。有機
金属系のものとしては、ジチオカルバミン酸モリブデ
ン、ジチオリン酸モリブデン等の有機モリブデン化合
物、ジチオカルバミン酸亜鉛、ジチオリン酸亜鉛、亜鉛
フェネート等の有機亜鉛化合物、ジチオカルバミン酸ア
ンチモン、ジチオリン酸アンチモン等の有機アンチモン
化合物、ジチオカルバミン酸セレン等の有機セレン化合
物、ナフテン酸ビスマス、ジチオカルバミン酸ビスマス
等の有機ビスマス化合物、ジチオカルバミン酸鉄、オク
チル酸鉄等の有機鉄化合物、ジチオカルバミン酸銅、ナ
フテン酸銅等の有機銅化合物、マレイン酸スズ、ジブチ
ルスズスルファイド等の有機スズ化合物、あるいは、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルフォネート、
フェネート、ホスフェネート、金、銀、チタン、カドミ
ウム等の有機金属化合物も必要なら使用できる。硫黄系
化合物としては、ジベンジルジスルフィド等のスルフィ
ドあるいはポリスルフィド化合物、硫化油脂類、無灰系
カルバミン酸化合物類、チオウレア系化合物、もしくは
チオカーボネート類等を使用することができる。リン酸
系極圧剤としては、トリオクチルフォスフェート、トリ
クレジルフォスフェート等のリン酸エステル、酸性リン
酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル
等のリン酸エステル系化合物を使用することができる。
また、その他、塩素化パラフィン等のハロゲン系の極圧
剤、あるいは、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、グラファイト、PTFE、硫化アンチモン、窒化硼
素などの硼素化合物等の固体潤滑剤を使用することがで
きる。これらの極圧剤の中で、ジチオカルバミン酸系化
合物やジチオリン酸系化合物を好適に使用できる。
滑油等に添加する老化防止剤、オゾン劣化防止剤、酸化
防止剤から適宜選択して使用することができる。例え
ば、以下の化合物を使用することができる。即ち、フェ
ニル−1−ナフチルアミン、フェニル−2−ナフチルア
ミン、ジフェニル−p−フェニレンジアミン、ジピリジ
ルアミン、フェノチアジン、N−メチルフェノチアジ
ン、N−エチルフェノチアジン、3,7−ジオクチルフ
ェノチアジン、p,p′−ジオクチルジフェニルアミ
ン、N,N′−ジイソプロピル−p−フェニレンジアミ
ン、N,N′−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジ
アミン等のアミン系化合物、2,6−ジ−tert−ジ
ブチルフェノ一ル等のフェノ一ル系化合物等を使用する
ことができる。
用することができる。即ち、有機スルホン酸のアンモニ
ウム塩、バリウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム等
アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、
有機カルボン酸塩、フェネート、フォスフォネート、ア
ルキルもしくはアルケニルこはく酸エステル等のアルキ
ル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエ
ート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザ
ルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、1−メルカプトステ
アリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、
ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコ
ール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪
酸とのエステル、2,5−ジメルカプト−1,3,4−
チアジアゾール、2−メルカプトチアジアゾール等のチ
アゾール類、2−(デシルジチオ)−ベンゾイミダゾー
ル、ベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、あ
るいは、2,5−ビス(ドデシルジチオ)ベンズイミダ
ゾール等のジスルフィド系化合物、あるいは、トリスノ
ニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジ
ラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステ
ル系化合物等を使用することができる。また、亜硝酸塩
等も使用することができる。金属不活性化剤としては、
例えばべンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のト
リアゾール系化合物を使用することができる。
用することができる。即ち、オレイン酸やステアリン酸
等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸アルコー
ル、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグ
リセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン
酸、トリクレジルフォスフェート、ラウリル酸エステル
またはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等の
リン酸エステル等を使用することができる。
入軸受を図3により説明する。図3は自動車の補機駆動
ベルトのベルトテンショナーとして使用されるアイドラ
プーリの一例を示す断面図である。このプーリは、鋼板
プレス製のプーリ本体1と、プーリ本体1の内径に嵌合
された単列の深溝玉軸受2とで構成される。プーリ本体
1は、内径円筒部1a、内径円筒部1aの一端から外径
側に延びたフランジ部1b、フランジ部1bから軸方向
に延びた外径円筒部1c、内径円筒部1aの他端から内
径側に延びた鍔部1dからなる環体である。内径円筒部
1aの内径には、玉軸受2の外輪2aが嵌合され、外径
円筒部1cの外径にはエンジンによって駆動されるベル
トと接触するプーリ周面1eが設けられている。このプ
ーリ周面1eをベルトに接触させることにより、プーリ
がアイドラとしての役割を果たす。
の内径に嵌合された外輪2a、図示されていない固定軸
に嵌合される内輪2b、内・外輪2b、2aの軌道面3
b、3a間に組み込まれた複数のボール2c、ボール2
cを円周等間隔に保持する保持器2d、グリースを密封
する一対のシール2eで構成され、外輪2a及び内輪2
bはそれぞれ一体に形成されている。
れ、耐酸化性に優れるため、産業機械、電装品などの高
耐熱性を要求される個所で使用される転がり軸受に好適
に使用できる。特に、小型化を図るために耐熱性が要求
される電装品、例えばオルテネータ、アイドラプーリ、
電磁クラッチ、クラッチなどを例示できる。
6 基油、ウレア系増ちょう剤を表1の割合で配合してベー
スグリースを調整した。ベースグリースは、基油中でイ
ソシアネート化合物とアミノ化合物とを反応させて得
た。表1に示す基油は、合成炭化水素油1がポリ−α−
オレフィン油(アモコケミカル社製、動粘度: 30 mm2/
s at 40 ℃)、合成炭化水素油2がポリ−α−オレフィ
ン油(モービルケミカル社製、動粘度: 47 mm2/s at 4
0 ℃)を、エステル油がペンタエリスリトールエステル
油(花王社製、動粘度: 33 mm2/s at 40 ℃)を、エー
テル油がアルキルジフェニルエーテル油((株)松村石
油研究所製、動粘度: 97 mm2/s at 40 ℃)を、それぞ
れ用いた。また、表1に示すウレア系増ちょう剤は、脂
肪族ジウレアが4,4´ジフェニルメタンジイソシアナ
ートとオクチルアミンとの反応、脂環族ジウレアが4,
4´ジフェニルメタンジイソシアナートとシクロヘキシ
ルアミンとの反応、芳香族ジウレアが4,4´ジフェニ
ルメタンジイソシアナートとp−トルイジンとの反応に
よりそれぞれ得た。
配合した。融点 143 ℃のアミド系ワックスとしてN,
N′−エチレンビス(ステアロアミド)を、融点 100 ℃
のアミド系ワックスとしてステアリン酸アミドを、融点
108 ℃のアミド系ワックスとしてメチロールステアロ
アミドを、融点 74 ℃のアミド系ワックスとしてオレイ
ン酸アミドをそれぞれ用いた。基油、ウレア系増ちょう
剤およびアミド系ワックスを合計して 100 重量%とな
るように配合して、さらに、酸化防止剤、防錆剤等を、
グリース組成物全体に対して、合計で 5 重量%配合し
た。得られたグリース組成物を高温高速試験および急加
減速試験により評価した。結果を表1に示す。また、基
油の粘度、JIS K2220により測定した混和ちょ
う度をそれぞれ示した。
1.8 g 封入し、軸受外輪外径部温度 150℃、ラジアル荷
重 67 N 、アキシャル荷重 67 N の下で 10000rpm の回
転数で回転させ、焼き付きに至るまでの時間を測定し
た。試験結果を、表1に併記する。
かけたプーリを支持する回転軸を内輪で支持する転がり
軸受について、急加減速試験を行なった。急加減速試験
条件は、プーリに対する負荷荷重を 3234 N 、回転速度
を 0〜18000 rpm とする条件で運転条件を設定した。耐
久可能時間(寿命時間)の評価は、軸受内に異常剥離が
発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって発電機
が停止するまでの時間とした。試験結果を、表1に併記
する。
試験および急加減速試験に優れていた。一方、各比較例
は融点 80 ℃以上のアミド系ワックスが未配合であるの
で、高温高速試験および急加減速試験に劣っていた。
る酸化防止能を有する融点 80 ℃以上のアミド系ワック
スをグリース組成物に 0.5 〜10 重量%配合されている
ので、高温での酸化劣化を防ぐことができ、グリース組
成物の高温寿命を大幅に向上できる。また、グリース組
成物の基油が、エーテル系油、エステル系油および合成
炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の基油であリ、
かつ、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s であ
リ、グリース組成物の増ちょう剤がウレア系増ちょう剤
であリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量%配
合されてなるので、高温、高速回転で使用される転がり
軸受に好適なグリース特性を有するグリース組成物が得
られる。
ス組成物を封入してなるので、各種機械部材の小型化や
高性能化に伴って必要とされる高速・高荷重下での高温
耐久性に優れる。このため、自動車の電装品に好適なグ
リース封入軸受が得られる。
Claims (5)
- 【請求項1】 基油に増ちょう剤およびアミド系ワック
スを配合してなるグリース組成物であって、 前記アミド系ワックスは、融点が 80 ℃以上であり、グ
リース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量%配合され、
かつ前記基油の酸化防止能を有するアミド系ワックスで
あることを特徴とするグリース組成物。 - 【請求項2】 前記基油は、エーテル系油、エステル系
油および合成炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の
基油であリ、かつ、 40 ℃における動粘度が20 〜 150
mm2/s であることを特徴とする請求項1記載のグリース
組成物。 - 【請求項3】 前記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤で
あリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量%配合
されてなることを特徴とする請求項1記載のグリース組
成物。 - 【請求項4】 グリース組成物を封入してなるグリース
封入軸受であって、前記グリース組成物が請求項1、請
求項2、または請求項3記載のグリース組成物であるこ
とを特徴とするグリース封入軸受。 - 【請求項5】 前記グリース封入軸受が自動車の電装品
に用いられることを特徴とする請求項4記載のグリース
封入軸受。
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