JP2014228059A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】過酷環境下でも水素脆性による鉄系金属部材表面での剥離を防止し得る転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１は、鉄系金属からなる複数の軸受部材と、各軸受部材の金属接触面を潤滑する潤滑剤組成物７とを有し、この潤滑剤組成物７が、基油と、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩とを含み、無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含まないグリースであり、上記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．１〜１０重量部含まれる。【選択図】図１

Description

本発明は転がり軸受に関し、特にオルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータなどの自動車電装部品・補機等に用いられる転がり軸受（グリース潤滑）、産業機械用、電気自動車駆動用などのモータに用いられる転がり軸受（グリース潤滑）、風力発電装置などの増速機や建設機械用の減速機に用いられる転がり軸受（油潤滑）などに関する。

自動車における電装部品や補機、産業機械におけるモータ、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用モータなどは、年々小型化や高性能、高出力が求められており、使用条件が厳しくなってきている。これらには、転がり軸受が使用されており、その潤滑には主としてグリースが用いられている。ところが、高温下での高速回転等、使用条件が過酷になることで、転がり軸受の転走面（軸受鋼）に白色組織変化を伴った特異的な剥離が早期に生じ、問題になっている。また、建設機械用の減速機用や風力発電装置の増速機用の転がり軸受など、油潤滑で使用される転がり軸受においてもこれらの特異的な剥離が顕在化している。

この特異的な剥離は、通常の金属疲労により生じる剥離と同様に転走面内部を起点とした剥離であるが、短寿命要因の一つとして、水素が原因の水素脆性による破壊現象が考えられている。このような早期に発生する白色組織変化を伴った特異な剥離現象を防ぐ方法として、例えば、グリース組成物に不動態化剤を配合する方法が知られている（特許文献１参照）。また、グリース組成物にビスマスジチオカーバメートを配合する方法が知られている（特許文献２参照）。また、軸受転走面が鉄系金属の軸受鋼で構成されることから、鉄との相互溶解度を考慮し、グリース組成物にアルミニウム、ケイ素、チタン、タングステン、モリブデン、クロム、コバルト等の金属粉末を配合する方法も提案されている（特許文献３参照）。

その他、耐フレッチング性を向上させ、摩耗量を減少させ得るグリース組成物として、ベースグリースに第三リン酸カルシウムと、石油スルホン酸、アルキル芳香族スルホン酸、サリシネート、フェネートのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、亜鉛塩からなる群から選択される少なくとも１種とを配合したものが提案されている（特許文献４参照）。

特開平３−２１０３９４号公報 特開２００５−４２１０２号公報 特開２００８−２６６４２４号公報 特開２０１１−１８４６８０号公報

しかしながら、自動車における電装部品や補機、産業機械におけるモータなどでは、近年の小型化に合わせて、軸受の更なる小型化が進められている。そのため、軸受を構成する部材に負荷される接触面圧が高くなる傾向にある。また、これら機器の回転の高速化も進められており、高速運転−急減速運転−急加速運転−急停止が頻繁に行なわれる傾向にある。転動体と軌道輪との間における面圧の上昇や急加減速によるすべりの増大は、該部分における油膜切れ（潤滑不良）を起こしやすくする。このような過酷化された環境下では、従来の特許文献１や特許文献２のような、不動態化剤やビスマスジチオカーバメートを添加する方法では、上記剥離現象を防ぐ対策として不十分になってきている。

建設機械については、従来よりも寒冷または灼熱下での建設作業に用いられるものが今後増加する傾向にある。また、風力発電装置については、今後のニーズの更なる増加に伴う設置場所の自由度の減少や、エネルギーの転換トレンド、および風況解析の進展の観点により、従来では積極的に設置検討がなされていなかった洋上や山岳地帯（高地）などへ設置するケースが増加するものと考えられる。これらの事情より、従来では考えにくかった過酷な使用環境でも、上記剥離現象を防止することが望まれる。特に、装置へのアクセスも困難となることが予想されるため、上記剥離現象を長期にわたり防止し、メンテナンス頻度を減少させなければならないニーズも高まるものと考える。

軸受摺動面における油膜厚さが薄くなるほど、上記剥離現象は起こりやすい。特に、上述の過酷化された環境下などでは、摺動面の潤滑が、境界潤滑条件となり油膜厚さはサブミクロンオーダー（０．１μｍ以下）となる。このような環境下では、例えば、特許文献３のように、鉄との相互溶解度が一定以上の金属粉末を用いる場合でも、その粒子径等によっては摺動面に十分に介入できず、効果が得られないおそれがある。

また、特許文献４に記載されるグリース組成物は、耐フレッチング性を向上させて摩耗量を低減させるものであり、上記剥離現象を防止することを目的としたものではない。このため、上記剥離現象を防止し得ず、必須成分の具体的な組み合わせによっては寧ろ悪影響を与える場合もある。

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あり、過酷環境下でも水素脆性による鉄系金属部材表面での剥離を防止し得る転がり軸受の提供を目的とする。

本発明の転がり軸受は、鉄系金属からなる複数の軸受部材と、各軸受部材の金属接触面を潤滑する潤滑剤組成物とを有する転がり軸受であって、上記潤滑剤組成物は、基油と、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩とを含み、無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含まない潤滑油またはグリースであり、上記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が、上記潤滑油の場合には、潤滑油全体に対して０．１〜１０重量％含まれ、上記グリースの場合には、上記基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．１〜１０重量部含まれることを特徴とする。

上記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を構成するアミンが、アミノ基を複数有するアミンであることを特徴とする。特に、上記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が、ジノニルナフタレンスルホン酸のジエチレントリアミン塩またはエチレンジアミン塩であることを特徴とする。

上記潤滑剤組成物がグリースであり、上記基油が、アルキルジフェニルエーテル油、ポリ−α−オレフィン油（以下、「ＰＡＯ」ともいう）およびエステル油から選ばれる少なくとも１つの油を含み、該グリースの増ちょう剤が、脂肪族ジウレア化合物、脂環式ジウレア化合物および芳香族ジウレア化合物から選ばれる少なくとも１つのウレア化合物を含むことを特徴とする。また、上記潤滑剤組成物がグリースの場合において、さらにジチオリン酸亜鉛を含むことを特徴とする。

上記潤滑剤組成物が潤滑油であり、上記基油は、鉱油、高度精製鉱油、および水溶性潤滑油から選ばれる少なくとも１つの油を含むことを特徴とする。

本発明の転がり軸受は、鉄系金属からなる複数の軸受部材と、各軸受部材の金属接触面を潤滑する潤滑剤組成物とを有し、この潤滑組成物がアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を含む所定の組成物であるので、過酷条件下で油膜が薄くなる場合であっても、水素脆性による転走面等での剥離を効果的に防止できる。この結果、軸受寿命に優れ、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の転がり軸受として好適に利用できる。また、建設機械用の減速機や風力発電装置の増速機用の軸受など、油潤滑で使用される軸受としても好適に利用できる。

本発明の転がり軸受の一例である深溝玉軸受の断面図である。 本発明の転がり軸受を用いたモータの断面図である。 本発明の転がり軸受を用いた増速機の断面図である。

転がり軸受において、水素脆性による転走面（鉄系金属部材表面）での剥離を防止すべく、潤滑に供する潤滑油またはグリースについて鋭意検討を行なった結果、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を必須添加剤として配合することにより、水素脆性による転走面での剥離を効果的に防止できることを見出した。

転がり軸受において、転動体と軌道輪、転動体と保持器などの鉄系金属部材同士が、潤滑油またはグリースに接触しながら転がり接触・摺動する場合、鉄系金属部材同士の接触面において、油膜が殆ど無くなり、部分的に金属同士の表面が直接触れ合っているような状態である境界潤滑条件となる場合がある。このように、摺動面における過酷条件下（境界潤滑条件）で油膜が薄くなる場合であっても、接触部における摩擦摩耗面または摩耗により露出した鉄系金属新生面において、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が吸着等して安定な被膜が形成される。この作用により、鉄系金属新生面と潤滑油またはグリースとの直接接触を防止でき、潤滑油またはグリースの分解による水素の発生を抑制して、水素脆性による特異な剥離を防止でき、転がり軸受の寿命を延長できると考えられる。本発明はこれらの知見に基づくものであり、特に、転がり軸受において、鉄系金属部材と潤滑油またはグリースが接触する環境が鉄系金属部材表面の境界潤滑条件となる潤滑に好適に使用できる。

本発明の転がり軸受に用いる潤滑剤組成物の態様には、（１）基油とアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩とを必須構成とする潤滑油と、（２）基油と増ちょう剤とアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩とを必須構成とするグリースとの２種類がある。また、いずれの場合においても、無機酸のアルカリ金属塩、無機酸のアルカリ土類金属塩を含まない。ここで、無機酸としては、リン酸（オルトリン酸）、塩酸、硝酸、硫酸、ホウ酸等が挙げられ、アルカリ金属およびアルカリ土類金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。具体的には、第三リン酸カルシウム（オルトリン酸のカルシウム塩）などが挙げられる。

本発明で用いるアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を構成するスルホン酸としては、その芳香族基が単環、多環縮合環のいずれでもよく、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等が挙げられる。これらの中でも、熱安定性に優れていることから、芳香族基がベンゼンである下記式（１）で示すアルキルベンゼンスルホン酸、芳香族基がナフタレンである下記式（２）で示すアルキルナフタレンスルホン酸が好ましい。特にアルキルナフタレンスルホン酸が好ましい。

式（１）（２）中において、Ｒ、Ｒ’は、それぞれアルキル基（脂肪族炭化水素基）であり、ｎは１〜３の整数である。Ｒ、Ｒ’における炭素数は、１〜３０が好ましく、６〜１８がより好ましく、８〜１０が特に好ましい。

また、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を構成するアミンとしては、エチルアミン、トリメチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどが挙げられる。これらの中でも、アミノ基を複数有するエチレンジアミンやジエチレントリアミンを用いることが好ましい。アミンとしてエチレンジアミンやジエチレントリアミンを用いる場合、キレート作用により、鉄イオンを挟み込み鉄系金属新生面の露出を防止できる。

アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩は、１種単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩は、室温および使用温度で液状のものが好ましい。また、脂肪族溶剤、鉱物油等に分散された状態であってもよい。液状物を用いることで、過酷条件下で摺動部の油膜が薄くなる場合でも該摺動部に入り込みやすく、被膜を形成しやすい。アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩の動粘度としては、１００℃において１０〜１００ｍｍ^２／ｓが好ましく、１００℃において２０〜８５ｍｍ^２／ｓがより好ましい。

アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩の市販品としては、例えば、Ｋｉｎｇ社製のＮＡ−ＳＵＬ ＤＴＡ（ジノニルナフタレンスルホン酸のジエチレントリアミン塩）、ＮＡ−ＳＵＬ ＥＤＳ（ジノニルナフタレンスルホン酸のエチレンジアミン塩）等が挙げられる。

また、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩に替えて、同スルホン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩を用いる場合、後述の比較例等に示すとおり、水素脆性による転走面での剥離を防止できず、寧ろ悪影響を与える場合がある。このため、アルキル芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩は含有しないことが好ましい。

上記潤滑剤組成物を潤滑油として使用する場合、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩の配合割合は、潤滑剤組成物全体に対して０．１〜１０重量％とする。この範囲内であると、水素脆性による特異な剥離を防止できる。１０重量％をこえると、鉄との反応性が高くなりすぎて腐食摩耗が生じる等の理由で剥離発生寿命の延長が図れない。好ましくは０．３〜１０重量％であり、より好ましくは０．３〜５重量％であり、さらに好ましくは２〜５重量％である。

上記潤滑剤組成物をグリースとして使用する場合、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩の配合割合は、基油と増ちょう剤の合計量１００重量部に対して０．１〜１０重量部とする。この範囲内であると、水素脆性による特異な剥離を防止できる。１０重量部をこえると、鉄との反応性が高くなりすぎて腐食摩耗が生じる等の理由で剥離発生寿命の延長が図れない。好ましくは０．３〜１０重量部であり、より好ましくは０．３〜５重量部であり、さらに好ましくは２〜５重量部である。

上記潤滑剤組成物に使用できる基油としては、特に限定されず、通常の潤滑油／グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高度精製鉱油、流動パラフィン油、ポリブテン油、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ＰＡＯ、アルキルナフタレン油、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油等のエステル油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等が挙げられる。また、水−グリコール系作動油等の水溶性潤滑油が挙げられる。これらを単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

上記潤滑剤組成物を潤滑油として使用する場合、上記基油の中でも、鉱油、高度精製鉱油、および水溶性潤滑油から選ばれる少なくとも１つの油を用いることが好ましい。高度精製鉱油は、例えば、減圧蒸留の残油から得られるスラッグワックスを接触水素化熱分解し、合成することにより得られる。また、フィッシャー・トロプシュ法により合成されるＧＴＬ油などが挙げられる。高度精製油は、硫黄含有率が０．１重量％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０１重量％未満である。

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１０〜２００ｍｍ^２／ｓが好ましい。より好ましくは１０〜１００ｍｍ^２／ｓであり、さらに好ましくは３０〜１００ｍｍ^２／ｓである。

上記潤滑剤組成物をグリースとして使用する場合、上記基油の中でも、耐熱性と潤滑性に優れることから、アルキルジフェニルエーテル油、ＰＡＯおよびエステル油から選ばれる少なくとも１つの油を用いることが好ましい。ＰＡＯは、通常、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−テトラドコセン等を挙げることができ、通常はこれらの混合物が使用される。

上記潤滑剤組成物をグリースとして使用する場合、さらに増ちょう剤を配合する。増ちょう剤としては、特に限定されず、通常グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、金属石けん、複合金属石けんなどの石けん系増ちょう剤、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物などの非石けん系増ちょう剤を使用できる。金属石けんとしては、ナトリウム石けん、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム石けんなどが、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物としては、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、他のポリウレア化合物、ジウレタン化合物などが挙げられる。これらの中でも、耐熱耐久性に優れ、摺動部への介入性と付着性にも優れたウレア化合物の使用が好ましい。

ウレア化合物は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られる。ポリイソシアネート成分としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜などが挙げられる。また、モノアミン成分は、脂肪族モノアミン、脂環族モノアミンおよび芳香族モノアミンを用いることができる。脂肪族モノアミンとしては、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどが挙げられる。脂環族モノアミンとしては、シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。芳香族モノアミンとしては、アニリン、ｐ−トルイジンなどが挙げられる。

これらのウレア化合物の中でも、耐熱耐久性に特に優れることから、ポリイソシアネート成分として芳香族ジイソシアネートを用いたジウレア化合物、例えば、モノアミン成分として芳香族モノアミンを用いた芳香族ジウレア化合物、脂肪族モノアミンを用いた脂肪族ジウレア化合物、脂環式モノアミンを用いた脂環式ジウレア化合物の使用が好ましい。

基油にウレア化合物などの増ちょう剤を配合してベースグリースが得られる。ウレア化合物を増ちょう剤とするベースグリースは、基油中で上記ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応させて作製する。ベースグリース中に占める増ちょう剤の配合割合は、１〜４０重量％、好ましくは３〜２５重量％である。増ちょう剤の含有量が１重量％未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、４０重量％をこえると得られたベースグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られ難くなる。

グリースの作製方法としては、まず、基油にアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を配合し、この基油を用いて増ちょう剤を作製する方法、グリースを調整した後にこれに分散液を加える方法のいずれであってもよい。アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩がアミノ基を含むので、基油中で上記ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応させてベースグリースを作製した後に、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を添加することが好ましい方法である。

上記グリースの場合、その混和ちょう度（ＪＩＳ Ｋ ２２２０）は、２００〜３５０の範囲にあることが好ましい。ちょう度が２００未満である場合は、油分離が小さく潤滑不良となるおそれがある。一方、ちょう度が３５０をこえる場合は、グリースが軟質で軸受外に流出しやすくなり好ましくない。

上記潤滑剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じてアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩以外の公知の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、金属スルホネート、多価アルコール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、他の摩耗防止剤等が挙げられる。これらを単独で、または２種類以上組み合せて添加できる。また、本発明では、ジチオリン酸モリブデン、ジチオカルバミン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物を配合しない構成とする場合でも、水素脆性による転走面等での剥離を防止できる。

上記グリースの場合、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤およびジチオリン酸亜鉛から選ばれる少なくとも１つの酸化防止剤を含むことが好ましい。この中でも、ジチオリン酸亜鉛は必須とし、これにフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤の一方を併用することが好ましい。特に、ジチオリン酸亜鉛とフェノール系酸化防止剤とを併用することが好ましい。また、これら酸化防止剤の配合割合は、基油と増ちょう剤の合計量１００重量部に対して合計で０．５〜５重量部であることが好ましい。

ジチオリン酸亜鉛（ジンクジチオフォスフェート；以下、「ＺｎＤＴＰ」という）としては、下記式で示されるジアルキルジチオジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛などが挙げられる。

式中のＲ¹は、炭素原子数１〜２４の一級または二級のアルキル基、または、炭素原子数６〜３０のアリール基を示す。Ｒ¹としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第二級ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、４−メチルペンチル基、ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基、テトラデシルフェニル基、ヘキサデシルフェニル基、オクタデシルフェニル基、ベンジル基などが挙げられる。なお、これらの各Ｒ¹は同一であっても、異なっていてもよい。

これらの中でも、安定性等に優れ、水素脆性による転走面での剥離防止にも寄与することからＲ¹が一級のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒ¹がアルキル基である場合において、炭素原子数が多いほど、耐熱性に優れ、また、基油に溶けやすい。一方、炭素原子数が少ないほど、耐摩耗性等に優れ、基油には溶けにくいものとなる。ＺｎＤＴＰの好ましい市販品としては、例えば、アデカ社製：アデカキクルーブＺ１１２などが挙げられる。

また、上記潤滑剤組成物には、基油に溶解しない固体粉末を含有しないことが好ましい。なお、基油に溶解しないとは、例えば、溶解後の全重量に対して、０．５重量％の固体粉末を基油に加えて撹拌し、これを７０℃×２４時間保持後に目視で観察した結果、基油中に不溶解分が析出している固体粉末をいう。不溶解分が析出していると基油が透明にならず、固体粉末がコロイド状態、あるいは懸濁状態になり、目視で判断できる。このような固体粉末としては、例えば、アルミニウム、ケイ素、チタン、タングステン、モリブデン、クロム、コバルト、金、銀、銅、イットリウム、ジルコニウム、イリジウム、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム等の金属粉末が挙げられる。本発明は、これらの金属粉末を配合しなくとも、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩（液状）を配合することで水素脆性による転走面等での剥離を防止できる。

本発明の転がり軸受は、鉄系金属からなる複数の軸受部材と、各軸受部材の金属接触面を潤滑する潤滑剤組成物とを有する。本発明の転がり軸受について図１に基づいて説明する。図１は深溝玉軸受の断面図である。転がり軸受１は、外周面に内輪転走面２ａを有する内輪２と内周面に外輪転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面２ａと外輪転走面３ａとの間に複数個の転動体４が配置される。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の周囲に上述の潤滑剤組成物７が封入される。なお、内輪２、外輪３および転動体４は鉄系金属である高炭素クロム軸受鋼からなり、グリースである潤滑剤組成物７が転動体４との転走面に介在して潤滑される。

本発明の転がり軸受において、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、上記の高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ１、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５等；ＪＩＳ Ｇ ４８０５）、浸炭鋼（ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０等；ＪＩＳ Ｇ ４０５３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ等；ＪＩＳ Ｇ ４３０３）、高速度鋼（Ｍ５０等）、冷間圧延鋼などが挙げられる。

図１では軸受として玉軸受について例示したが、本発明の転がり軸受は、上記以外の円筒ころ軸受、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等しても使用できる。

本発明の転がり軸受は、上述の潤滑剤組成物を封入しているので、鉄系金属材料からなる軸受部材の転走面での水素脆性による特異的な剥離を防止でき、高温高速下などの過酷な条件下でも軸受寿命が長寿命となる。このため、自動車電装・補機や、産業機器などのモータに用いる高温高速回転で使用される軸受として好適に使用できる。

例えば、オルタネータ、コンプレッサ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装・補機等の転がり軸受、換気扇用モータ、燃料電池用ブロアモータ、クリーナモータ、ファンモータ、サーボモータ、ステッピングモータなどの産業機械用モータ、自動車のスタータモータ、電動パワーステアリングモータ、ステアリング調整用チルトモータ、ブロワーモータ、ワイパーモータ、パワーウィンドウモータなどの電装機器用モータ、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用モータなどの転がり軸受として好適に使用できる。

本発明の転がり軸受を適用したモータの一例を図２に示す。図２はモータの構造の断面図である。モータは、ジャケット９の内周壁に配置されたモータ用マグネットからなる固定子１０と、回転軸１１に固着された巻線１２を巻回した回転子１３と、回転軸１１に固定された整流子１４と、ジャケット９に支持されたエンドフレーム１７に配置されたブラシホルダ１５と、このブラシホルダ１５内に収容されたブラシ１６と、を備えている。上記回転軸１１は、深溝玉軸受１と、該軸受１のための支持構造とにより、ジャケット９に回転自在に支持されている。該軸受１が本発明の転がり軸受である。

モータ用の軸受としては、図１に示す深溝玉軸受のほか、アンギュラ玉軸受や上記列挙した各軸受も使用できる。これらの中で高速回転での回転精度、耐荷重性、低コストを備える、深溝玉軸受を用いることが好ましい。

また、潤滑油組成物を封入した転がり軸受は、建設機械用の減速機や風力発電の増速機用の軸受として好適に利用できる。

本発明の転がり軸受を適用した風力発電装置の増速機の一例を図３に示す。図３は、増速機の断面図である。増速機本体２１は、入力軸２２と出力軸２３との間に、一次増速機となる遊星歯車機構２６と、二次増速機２７とを設けたものである。遊星歯車機構２６は、入力軸２２と一体のキャリア２８に遊星歯車２９を設置し、遊星歯車２９を、内歯のリングギヤ３０と太陽歯車３１に噛み合わせ、太陽歯車３１と一体の軸を中間出力軸３２とするものである。二次増速機２７は、中間出力軸３２の回転を出力軸２３に複数の歯車３３〜３６を介して伝達する歯車列からなる。遊星歯車２９や、この遊星歯車２９を支持する軸受鋼からなる転がり軸受３７、リングギヤ３０、二次増速機２７の歯車３３となる各部品が、ハウジング２４内の潤滑油貯留槽２４ａの潤滑油２５内に浸漬される。この潤滑油２５が、上述の潤滑剤組成物である。潤滑油貯留槽２４ａは、ポンプおよび配管からなる循環給油手段（図示せず）によって循環させられる。なお、循環給油手段は必ずしも設けなくてもよく、油浴潤滑形式としてもよい。

このような増速機においても、各軸受・部品の転走面などで生じる水素脆性による特異的な剥離を長期にわたり防止できるので、増速機の長寿命化が図れる。この結果、風力発電装置のメンテナンス頻度を減少させることができる。

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。

実施例１〜実施例８、比較例１〜比較例１０
表１および表２に示した基油の半量に、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと記す）を各表に示す割合で溶解し、残りの半量の基油にＭＤＩの２倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は各表のとおりである。ＭＤＩを溶解した溶液を撹拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、１００〜１２０℃で３０分間撹拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させベースグリースを得た。これに各添加剤を各表に示す配合割合で加えてさらに十分撹拌した。その後、三本ロールで均質化し、供試グリースを得た。なお、表１下記の１）〜１２）は、表２および表３においても同じである。

得られたグリースを転がり軸受に封入して急加減速試験を行なった。試験方法および試験条件を以下に示す。また、結果を表１および表２に示す。

＜急加減速試験＞
電装補機の一例であるオルタネータを模擬し、回転軸を支持する内輪回転の転がり軸受（内輪・外輪・鋼球は軸受鋼ＳＵＪ２）に上記グリースを封入し、急加減速試験を行なった。急加減速試験条件は、１２０℃の雰囲気下、回転軸先端に取り付けたプーリに対する負荷荷重を１９６０Ｎ、回転速度は０ｒｐｍ〜１８０００ｒｐｍで運転条件を設定し、さらに、試験軸受（６２０３）内に０．５Ａの電流が流れる状態で試験を実施した。そして、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停止する時間（剥離発生寿命時間、ｈ）を計測した。

表１および表２に示すように、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を配合した各実施例は、各比較例と対比して剥離発生寿命時間が大幅に延長できた。これは、転走面で生じる水素脆性による白色組織変化を伴った特異的な剥離を効果的に防止できたためであると考える。

実施例９〜実施例１２、比較例１１〜比較例１７
針状ころ軸受（内輪外径φ２４ｍｍ、外輪内径φ３２ｍｍ、幅２０ｍｍ、コロφ４×１６．８ｍｍ×１４本）を、表３に示す組成の潤滑油にて潤滑させて、寿命試験を行なった。寿命試験は、ラジアル荷重６．７６ｋＮ、回転数３０００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、５００ｒｐｍを順に繰り返す急加減速で、雰囲気温度１００℃にて軸受を回転させ、転走面に剥離が発生する時間（離発生寿命時間、ｈ）を測定した。結果を表３に示す。

表３に示すように、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を配合した実施例は、水グリコール系作動油のみを用いた比較例、および同添加剤を多量に配合した比較例と比較して、剥離発生寿命時間を延長できた。また、鉱油および水からなる潤滑油にアルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を配合した実施例は、これを配合しない同潤滑油に比較して、剥離発生寿命時間を大幅に延長できた。

本発明の転がり軸受は、転走面で生じる水素脆性による白色組織変化を伴った特異的な剥離を防止できるので、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータなどの自動車電装部品・補機等に用いられる転がり軸受、産業機械用、電気自動車駆動用などのモータに用いられる転がり軸受、風力発電装置などの増速機や建設機械用の減速機に用いられる軸受として好適に利用できる。

１ 深溝玉軸受（転がり軸受）
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ 保持器
６ シール部材
７ 潤滑剤組成物
８ａ、８ｂ 開口部
９ ジャケット
１０ 固定子
１１ 回転軸
１２ 巻線
１３ 回転子
１４ 整流子
１５ ブラシホルダ
１６ ブラシ
１７ エンドフレーム
２１ 増速機本体
２２ 入力軸
２３ 出力軸
２４ ハウジング
２５ 潤滑油
２６ 遊星歯車機構
２７ 二次増速機
２８ キャリア
２９ 遊星歯車
３０ リングギヤ
３１ 太陽歯車
３２ 中間出力軸
３３〜３６ 歯車
３７ 転がり軸受

Claims (6)

1. 鉄系金属からなる複数の軸受部材と、各軸受部材の金属接触面を潤滑する潤滑剤組成物とを有する転がり軸受であって、
   前記潤滑剤組成物が、基油と、アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩とを含み、無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を含まない潤滑油またはグリースであり、
   前記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が、前記潤滑油の場合には、潤滑油全体に対して０．１〜１０重量％含まれ、前記グリースの場合には、前記基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．１〜１０重量部含まれることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩を構成するアミンが、アミノ基を複数有するアミンであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記アルキル芳香族スルホン酸のアミン塩が、ジノニルナフタレンスルホン酸のジエチレントリアミン塩またはエチレンジアミン塩であることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受。
4. 前記潤滑剤組成物が前記グリースであり、前記基油が、アルキルジフェニルエーテル油、ポリ−α−オレフィン油およびエステル油から選ばれる少なくとも１つの油を含み、該グリースの増ちょう剤が、脂肪族ジウレア化合物、脂環式ジウレア化合物および芳香族ジウレア化合物から選ばれる少なくとも１つのウレア化合物を含むことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の転がり軸受。
5. 前記潤滑剤組成物が、ジチオリン酸亜鉛を含むことを特徴とする請求項４記載の転がり軸受。
6. 前記潤滑剤組成物が前記潤滑油であり、前記基油は、鉱油、高度精製鉱油、および水溶性潤滑油から選ばれる少なくとも１つの油を含むことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の転がり軸受。

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