JP2003293797A - 電子制御スロットルモータ用軸受 - Google Patents
電子制御スロットルモータ用軸受Info
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Abstract
定な特性を有し、しかも低温度で高荷重低トルクの耐久
性の優れた電子制御スロットルモータ用軸受を提供す
る。 【解決手段】(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が80〜200以下の整数
を表す)で表される250mm2/sec以下の動粘度
(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油
を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150m
m2/secのグリース組成物を注入した電子制御スロ
ットルモータ用軸受。
Description
ペダルとスロットル弁との間にワイヤが設けられていな
い電子スロットル弁システムにおいて、アクセルペダル
の踏込量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度
センサと、このアクセル開度センサの検出値に応じてス
ロットル弁を開閉駆動するスロットルモータとを備えた
電子制御スロットル弁の制御装置に用いられるスロット
ルモータの軸受に関する。さらに詳しくは、パーフルオ
ロポリエーテル油を基油とし、ポリテトラフルオロエチ
レンを増ちょう剤として用いた低トルクグリース組成物
を用いたスロットルモータの軸受に関する。
厳寒の極地や灼熱の砂漠などで想定される温度であるマ
イナス40℃〜180℃の広範囲の温度で、一定の特性
が要求されている。このような特性を満たすべく種々の
研究がされてきたが、まだまだ改善の余地はのこされて
いるのが実情である。自動車の電子制御スロットルモー
ターに用いられる軸受用グリース組成物に対する要求性
能としては、トルク(とくに低温時の回転トルク)が小
さいこと、音響性能が優れていること、漏洩(揮発)が
少ないこと、長寿命であること、高温から低温(-40℃
から180℃)まで使用できること等が挙げられ、特に過
酷な要求性能が求められる軸受けにはフッ素系グリース
が用いられている。
ルオロポリエーテルを基油として、テトラフルオロエチ
レン共重合体を増稠剤として用い、その他少量の防錆
剤、腐食防止剤で構成されている。さらに低温性が要求
される部分については、優れた低温特性を有する直鎖状
のパーフルオロポリエーテル油が使用されている。近年
は要求性能が厳しくなり、これらのフッ素グリースでも
耐荷重低温トルク性能、耐久性を満足させることは出来
ない。こうした過酷な要求性能を満たすために、例えば
液体フッ素化ポリマーと双峰粒度分布を有する六方格子
窒化ホウ素粉末を含む増稠剤とを含むグリース組成物
(特開平7-102274)が提案されており、これによって耐
熱性、軸受耐久性には優れた特性を有するが、低温トル
ク特性については何ら言及されていない。
要求されるマイナス40℃〜180℃の広範囲の温度で
安定な特性を有する電子制御スロットルモーターを鋭意
研究した結果、マイナス40℃〜180℃の広範囲の温
度、とくに低温度で高荷重低トルク性のグリース組成物
を電子制御スロットルモーターの軸受に充填することに
より、その目的を達成できることが解った。電子制御ス
ロットルモーターの軸受は、外径が22mm内径8mm
ないし外径が12mm内径4mmのさまざまな軸受があ
るが、いずれにおいても、低温度で高荷重低トルク性の
グリースが要求されている。従来のパーフルオロポリエ
ーテル油を基油としたグリース組成物に比して格段に優
れた低温度で高荷重の条件下でも低トルクである電子制
御スロットルモーター用モータ用軸受を提供しようとす
るものである。
用いるパーフルオロポリエーテル油を、分枝状のポリマ
ーを含まない直鎖状のポリマーのみに限定した上、分子
量の大きいポリマーと分子量の小さいポリマーを配合
し、増ちょう剤としてテトラフルオロエチレン微粉末を
用いたグリース組成物を電子制御スロットルモーター用
軸受に充填するすることで目的が達成されることを見出
し、本発明を完成させるに至った。
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは0、又は10以下の整数を表す)で表される25m
m2/sec以下の動粘度(40℃)を有する直鎖状パ
ーフルオロポリエーテル油及び(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは0、又は10〜200の整数を表す)で表される2
50mm2/sec以上の動粘度(40℃)を有する直
鎖状パーフルオロポリエーテル油を含有する基油(c)
ポリテトラフルオロエチレン増ちょう剤を含有してなる
動粘度(40℃)40〜150mm2/secの低トル
クグリース組成物とすることにより、低温高荷重におい
て低トルクであり、かつマイナス40℃〜180℃の広
範囲の温度で安定な自動車の電子制御スロットルモータ
ー用軸受を得ることが出来た。
ター用軸受に注入することが出来る直鎖状パーフルオロ
ポリエーテル油としては、本発明において用いることが
出来る直鎖状パーフルオロポリエーテル油としては、一
般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは200以下の整数を表す)において、r=0で表さ
れる分子構造の直鎖状パーフルオロポリエーテル油を用
いるのが良い。何故ならば、化学式(C3F6O)rを
含む直鎖パーフルオロポリエーテル油は、化学式(C3
F6O)rを含まない直鎖パーフルオロポリエーテル油
と比べ粘度指数が低いため、低温時の粘度が高くなり、
トルクを上昇させる原因となるからである。したがって
r=0で表される分子構造の直鎖状パーフルオロポリエ
ーテル油を用いれば、さらに低温時のトルクを低減させ
ることができる。具体的には次のようなものが用いられ
る。 RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf m+n:3〜200 m/n:10〜90/90〜10これは、テトラフルオロエチレンの
光酸化重合で生成した先駆体を完全にフッ素化すること
によって得られる。
テル油は、分子量が小さく動粘度(40℃)(JIS K-22
83;-40℃)が25mm2/秒以下のもの、好ましくは5〜25mm2
/秒のものが用いられる。これよりも低い動粘度(40
℃)のものは、蒸発量が多いため電子制御スロットルモ
ーター用軸受の耐熱性が悪くなる。 (b)成分の直鎖状パーフルオロポリエーテル油は、分
子量が大きく動粘度(40℃)(JIS K-2283;-40℃)が
250mm2/秒以上のもの、好ましくは250〜500mm2/秒のも
のが混合して用いられる。これより動粘度(40℃)が
高いものは、流動点(JIS K-2283)が高くなり、通常の
使用方法では電子制御スロットルモーター用軸受の低温
時のトルクが高くなる原因となる。これらの異なる粘度
を持つパーフルオロポリエーテル油を充填した軸受は、
それぞれ異なった特性を持つ。パーフルオロポリエーテ
ル油(a)は、高粘度指数、低温トルク性能および低摩
擦特性を有するが耐熱性には劣る軸受が得られる。一方
パーフルオロポリエーテル油(b)を充填した軸受は、
低温トルク性能こそ劣るが、低揮発性、高温での油膜保
持性が優れている軸受が得られる。
直鎖状のパーフルオロポリエーテル油を混合して基油と
するグリースを軸受に充填することによって、低温トル
ク性能を維持しながら、耐久性を持つ兼ね備えた性質を
持たせた軸受を得ることができることが解った。パーフ
ルオロポリエーテル油(a)にパーフルオロポリエーテ
ル油(b)を適宜混合することによってパーフルオロポ
リエーテル油(a)の低温トルク性能を維持しつつ、耐
摩耗性、耐久性を付与された軸受を得ることができた。
電子制御スロットルモーター用軸受に充填するグリース
の基油としては、パーフルオロポリエーテル油(a)と
パーフルオロポリエーテル油(b)の配合率は、使用条
件に合わせて適宜可能だが、両者の長所を維持し兼ね備
えるためには、パーフルオロポリエーテル油(a)/パ
ーフルオロポリエーテル油(b)=90〜10/10〜
90であることが好ましい。
ルオロポリエーテル油(a)と、分子量が大きいパーフ
ルオロポリエーテル油(b)の中間に当たる分子量の直
鎖状のパーフルオロポリエーテル油のみを基油とした軸
受は、我々の予想に反して、トルクが大きい軸受となっ
てしまった。しかし、(a)と(b)の中間に当たる分
子量の直鎖状のパーフルオロポリエーテル油も、基油全
体の20質量%以下程度は存在していても、本発明の低
温高荷重において低トルクであるという目的はあるてい
どは達成できることが解った。
受に充填するグリースに用いる増ちょう剤としての
(c)ポリテトラフルオロエチレンは、テトラフルオロ
エチレンを分子量調整剤の存在下に共重合させることに
よって得られ、融点が310〜330℃の範囲に限定し
たテロマーが得られる。例えば溶液重合、乳化重合、懸
濁重合などの方法によって重合され、高分子量ポリテト
ラフルオロエチレンを熱分解、γ線照射、機械粉砕等な
どの方法で処理され、数平均分子量が約1000〜50
0000程度のものが用いられる。得られたポリテトラ
フルオロエチレンは、一般に平均一次粒子径が500μ
m以下のもの、好ましくは約0.05〜20μmの平均
一次粒子径を有するものが良い。
う剤は、粒子径が小さいものと粒子径が大きいものの組
み合わせが望ましい。すなわち、(d)0.5μm以下
の粒子径のもの5〜95質量%及び(e)5μm以上の
粒子径のもの95〜5質量%より構成されるものが良
い。 (d)0.5μm以下の粒子径のものとしては、乳化重
合法ポリテトラフルオロエチレン(分子量10〜20万、一
次粒子径0.2μm)又は溶液重合法ポリテトラフルオロエ
チレン(分子量10〜20万、一次粒子径0.1μmが挙げられ
る。 (e)5μm以上の粒子径のものとしては、増ちょう剤
としてポリテトラフルオロエチレンは、グリース組成物
全体の1〜60質量%、好ましくは5〜30質量%の割
合で配合される。
受に充填するグリース組成物は、必要に応じ周知の防錆
剤、腐食防止剤を併用しても良い。防錆剤としては、例
えば脂肪酸、脂肪酸石けん、脂肪酸アミン、アルキルス
ルホン酸塩、酸化パラフィン、ポリオキシアルキルエー
テル、スルホン酸ナトリウム、スルホン酸バリウム、ス
ルホン酸カリウム、スルホン酸カルシウム、アルキルナ
フタレン、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等が挙げ
られる。また、腐食防止剤としては、例えばベンゾトリ
アゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾール等が挙
げられる。本発明の電子制御スロットルモーター用軸受
に充填するグリース組成物の製造方法は、特に制限はな
く、例えば2種のパーフルオロポリエーテル混合油にポ
リテトラフルオロエチレンおよび添加剤を所定量混合
し、三本ロールもしくは高圧ホモジナイザーで十分に混
錬することによって得られる。本発明の自動車の電子制
御スロットルモータ用軸受は、通常、軸受空間容積の2
0〜40容量%のグリースを注入して用いる。ここで、
軸受空間容積とは、内外輪とシールドによって囲まれた
空間容積より転動体(ボール)及びリテーナの体積を引
いた残部空間容積をいう。
おりである。 (1)(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が100〜200以下の整
数を表す)で表される250mm2/sec以上の動粘
度(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル
油を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増
ちょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150
mm2/secのグリース組成物を充填した自動車の電
子制御スロットルモータ用軸受。 (2)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、r=0、p+qの合計25〜2
00以下の整数を表す)で表される分子構造の直鎖状パ
ーフルオロポリエーテル油を(a)成分及び(b)成分
として用いる上記1に記載された動粘度(40℃)40
〜150mm2/secのグリース組成物を充填した自
動車の電子制御スロットルモータ用軸受。 (3) (c)ポリテトラフルオロエチレン増ちょう剤
が、(d)0.5μm以下の粒子径のもの5〜95質量
%及び(e)5μm以上の粒子径のもの95〜5質量%
より構成される上記1又は上記2に記載された動粘度
(40℃)40〜150mm2/secのグリース組成
物を充填した自動車の電子制御スロットルモータ用軸
受。 (4) (f)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計50〜80の整数を表す)
で表される動粘度(40℃)40〜150mm2/se
cの動粘度(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリ
エーテル油を、基油全体の20質量%以下含んでなる上
記1ないし上記3のいずれかひとつに記載した動粘度
(40℃)40〜150mm2/secのグリース組成
物を充填した自動車の電子制御スロットルモータ用軸
受。 (5) 防錆剤及び/又は腐食防止剤を添加した上記1
ないし上記4のいずれかひとつに記載した動粘度(40
℃)40〜150mm2/secのグリース組成物を充
填した自動車の電子制御スロットルモータ用軸受。
はこれらの実施例に拘束されるものではない。本発明の
自動車の電子制御スロットルモータ用軸受に注入された
グリースの基油に用いられたパーフルオロポリエーテル
油は次のとおりである。 (基油) 一般式:RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nR
fで表されるパーフルオロポリエーテルであって、以下
の4種類を用意した。 A−1 :動粘度(40℃) 15mm2/sec m+n=35 A−2:動粘度(40℃) 70mm2/sec m+n=60 A−3:動粘度(40℃) 85mm2/sec m+n=70 A−4:動粘度(40℃) 320mm2/sec m+n=110 このうち、本発明で注入されたグリースの(a)成分と
しては、A−1を用い、(b)成分としてはA−4を用
いた。本発明の自動車の電子制御スロットルモータ用軸
受に注入されたグリースの増ちょう剤として用いられた
ポリテトラフルオロエチレンは、次のとおりである。 (増ちょう剤) B−1:乳化重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量10〜20万、一次粒子径0.2μm) B−2:溶液重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量10〜20万、一次粒子径0.1μm) B−3:懸濁重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量5〜10万、一次粒子径13μm) このうち、本発明で注入されたグリースの(d)成分と
してB−1及び/又はB−2を用い、(e)成分として
はB−3を用いた。
テルA−1(a成分)及びA−4(b成分)を3:1の
質量比率で混合することにより、動粘度(40℃)45
mm2/secの基油を調製した。増ちょう剤としてポ
リテトラフルオロエチレンB−2を組成物全体の20質
量%加えて、三本ロールで十分に混錬することによって
グリース組成物を得た。以下同様に、実施例2〜12、
比較例1〜3についてグリースを作成した。配合割合を
表1にまとめて示す。
車の電子制御スロットルモータ用軸受に注入されたグリ
ース組成物について、次の各項目の測定を行なった。 (1) 低温トルク試験-1 ゴムシール板付き深溝玉軸受(内径φ8、外形φ22、幅7
mm)に上記のグリースを軸受空間容積の30%を占めるよ
うに封入した。そして、1800rpmで10秒間回転させた
後、与圧20Nで-40℃の恒温槽に2時間放置し、その後に
内輪回転速度300rpmで回転させた時のトルク値を測定し
た。また、回転開始から10秒間での最大トルクを起動ト
ルクとし、また測定開始から5分後のトルク値とし評価
した。 (2) 低温トルク試験-2 ゴムシール板付き深溝玉軸受(内径φ8、外形φ22、幅7
mm)に上記のグリースを軸受空間容積の30%を占めるよ
うに封入した。そして、1800rpmで10秒間回転させた
後、与圧300Nで-40℃の恒温槽に2時間放置し、その後に
内輪回転速度300rpmで回転させた時のトルク値を測定し
た。また、回転開始から10秒間での最大トルクを起動ト
ルクとし、また測定開始から5分後のトルク値とし評価
した。 (3) 回転寿命試験:下記条件にて焼付けまでの寿命
テストを行った。 軸 受:608 荷 重:3.9kgf 温 度:180℃ 回 転 数:3000RPM その結果を表2にまとめて示す。
が大きく粘度の高い直鎖状のパーフルオロポリエーテル
と分子量が小さい粘度の低い直鎖状のパーフルオロポリ
エーテルを混合して基油とし、これにポリテトラフルオ
ロエチレンを増稠剤としたグリース組成物を注入した電
子制御スロットルモータ用軸受は、高荷重の低温に置い
ても低トルクの特性を発揮することが解った。とりわ
け、粒子径の異なるポリテトラフルオロエチレンを増稠
剤とするとより効果的であることがわかる。従来のフッ
素グリースではなし得なかった低温で高荷重低トルクの
耐久性の優れた電子制御スロットルモータ用軸受を提供
することが出来た。
Claims (5)
- 【請求項1】(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が80〜200以下の整数
を表す)で表される250mm2/sec以上の動粘度
(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油
を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150m
m2/secのグリース組成物を充填した自動車の電子
制御スロットルモータ用軸受。 - 【請求項2】一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、r=0、p+qの合計25〜2
00以下の整数を表す)で表される分子構造の直鎖状パ
ーフルオロポリエーテル油を(a)成分及び(b)成分
として用いる請求項1に記載された動粘度(40℃)4
0〜150mm2/secのグリース組成物を充填した
自動車の電子制御スロットルモータ用軸受。 - 【請求項3】 (c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤が、(d)0.5μm以下の粒子径のもの5〜9
5質量%及び(e)5μm以上の粒子径のもの95〜5
質量%より構成される請求項1又は請求項2に記載され
た動粘度(40℃)40〜150mm2/secのグリ
ース組成物を充填した自動車の電子制御スロットルモー
タ用軸受。 - 【請求項4】(f)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計50〜80の整数を表す)
で表される動粘度(40℃)40〜150mm2/se
cの動粘度(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリ
エーテル油を、基油全体の20質量%以下含んでなる請
求項1ないし請求項3のいずれかひとつに記載した動粘
度(40℃)40〜150mm2/secのグリース組
成物を充填した自動車の電子制御スロットルモータ用軸
受。 - 【請求項5】 防錆剤及び/又は腐食防止剤を添加した
請求項1ないし請求項4のいずれかひとつに記載した動
粘度(40℃)40〜150mm2/secのグリース
組成物を充填した自動車の電子制御スロットルモータ用
軸受。
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