JP5115050B2

JP5115050B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP5115050B2
Application number: JP2007161361A
Authority: JP
Inventors: 賢一磯
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: JP2009001611A

Description

本発明は、自動車用転がり軸受や、工作機械等の各種回転機械装置の回転支持部を構成し、ｄｍｎ値７０万以上の高速回転条件で使用される転がり軸受に関する。

工作機械装置の主軸は、一般にアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受、あるいはこれら軸受を組み合わせて支承された状態で回転する。工作機械装置では、加工精度と生産性の向上を図るために主軸をより高速で回転させているが、それに伴い主軸を支承する前記の転がり軸受は回転数が増すほど発熱及び予荷重が増大して焼付きの発生や軸受損傷の危険性が著しく高まる。

このような事態を防ぐためにも、また工作機械装置全体が接変形を起こして加工精度が低下しないためにも、主軸を支承する軸受の発熱を極力抑えなければならない。そのため、従来では、主軸を支承する軸受の潤滑には、冷却効果があるオイルエア潤滑法、ノズルジェット潤滑法、アンダーレース潤滑法（下側から軌道面へ潤滑する方法）が採用されている。

しかし、潤滑には潤滑油が使用されているため、メンテナンスフリーの観点からグリース封入による潤滑方式が望まれており、高速回転での使用に耐え得るグリース組成物の要望が高い。

また、自動車では、環境を考慮して二酸化炭素等の排気ガスを減少させるため、従来のディーゼルエンジンやガソリンエンジンよりもクリーンなハイブリッド車（ＨＥＶ）、燃料電池車（ＦＶ）、電気自動車（ＥＶ）の開発が進んでいる。これらの自動車では、モータで駆動されるため、モータの高出力化が必要になってくるが、モータ回転数を高める必要があり、モータを支承する軸受もまた高速で回転する。また、自動車は広い温度範囲で使用されるため、モータ用軸受にも広い温度範囲での作動安定性が要求される。

モータ用軸受の潤滑のためにグリース組成物が封入されるが、一般に１００℃以上での高温安定性と、−３０℃以下での低温流動性とが要求されることから、これまで炭酸エステル油を基油としたグリース組成物が使用されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、炭酸エステルは、熱安定性が十分ではなく、特に高温での使用に耐え得るものではない。また、エステル油とシリウム石けんとを含有するグリース組成物も使用されているが（例えば、特許文献２参照）、リチウム石けんも高温での使用が難しい。

特開２０００−１４７４７２号公報特開２０００−２３９６８号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高速回転及び広い温度範囲でのしように耐え得る転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、ｄｍｎ値が７０万以上で使用される転がり軸受であって、トリメチロールプロパン脂肪酸エステルを５０質量％以上の割合で含有し、４０℃における動粘度が１０〜５０ｍｍ^２／ｓｅｃである基油と、下記一般式（１）で表されるジウレア化合物からなる増ちょう剤と、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩を含有するグリース組成物を封入した転がり軸受を提供する。

（式中、Ｒ１は炭素数６〜２０のアルキル基、シクロヘキシル基または炭素数７〜１２のアルキルシクロヘキシル基を示し、同一でも、異なっていてもよい。Ｒ２は、炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。）

本発明の転がり軸受は高速回転で使用しても焼付きが抑えられ、長寿命になる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

〔転がり軸受用グリース組成物]
本発明の転がり軸受に封入されるグリース組成物において、基油は、トリメチロールプロパン脂肪酸エステルを５０質量％以上の割合で含む。トリメチロールプロパン脂肪酸エステルの含有率が高まるほど好ましい。

また、上記のエステル油と併用可能な潤滑油としては、（ジ）アルキルジフェニルエーテル油や（ジ）アルキルポリフェニルエーテル油、ポリアルキレングリコール油等のエーテル油、パラフィン系鉱油やナフテン系鉱油等の鉱油、ポリα−オレフィン油等の合成炭化水素油等が挙げられる。

基油粘度は、４０℃における動粘度で１０〜５０ｍｍ^２／ｓｅｃであり、好ましくは１５〜４０ｍｍ^２／ｓｅｃである。この動粘度が１０ｍｍ^２／ｓｅｃ未満では低温での流動性が十分ではなく潤滑性に劣るようになり、５０ｍｍ^２／ｓｅｃを超えると高速回転下での焼付き寿命の改善効果が十分でなくなる。

増ちょう剤には、耐熱性に優れ、更には発熱性を考慮すると、増ちょう剤量を少なくする必要があるため、増ちょう性が良好な下記一般式（１）で表されるジウレア化合物を用いる。

式中、Ｒ１は炭素数６〜２０のアルキル基、シクロヘキシル基または炭素数７〜１２のアルキルシクロヘキシル基を示し、同一でも、異なっていてもよい。Ｒ２は、炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。

上記グリース組成物には、各種添加剤を添加してもよい。特に、転がり軸受では、高速で回転する場合、転動体と保持器との滑りが起こり、ころ軸受では更にころとつばとの滑りにより摩耗が大きくなり、焼付きを生じることがあるため、極圧剤を添加することが好ましい。本発明では、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩を添加する。また、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩の添加量は、グリース全量の０．１〜５質量％が好ましく、０．１質量％未満では極圧性の付与が不十分であり、５質量％を超えると反応性が高くなり、グリース劣化を誘発したり、摩耗を促進するおそれがある。

その他にも、酸化防止剤や防錆剤、金属不活性化剤、油性剤等を添加してもよい。これらは何れも公知のもので構わず、添加量も本発明の効果を損なわない範囲であれば、制限はない。

[転がり軸受]
本発明は、上記の転がり軸受用グリース組成物を封入してなる転がり軸受に関する。図１は、その一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断図面である。この玉軸受１は、内輪１０と、外輪１１と、内輪１０と外輪１１との間に転動自在に配設された複数の玉１３と、複数の玉１３を保持する保持器１２と、外輪１１に取り付けられた接触形のシール１４、１４とで構成され、内輪１０と外輪１１とシール１４、１４とで囲まれた軸受空間には上記の転がり軸受用グリース組成物Ｇが充填され、シール１４により玉軸受１内に密封されている。そして、転がり軸受用グリース組成物Ｇにより、前記両輪１０、１１の軌道面と玉１３との接触面が潤滑される。

尚、転がり軸受としては、玉軸受の他にも、例えば、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受が挙げられ、同様に上記の転がり軸受用グリース組成物が封入される。

以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（参考例１）
４０℃における動粘度が１０〜５０ｍｍ^２／ｓｅｃの異なるポリオールエステル油を用い、下記操作により試験グリースを調製した。

第１の反応容器にポリオールエステル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミン及びステアリルアミンとを等モルずつ添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にポリオールエステル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、酸化防止剤を添加し、ロールミルを通すことで試験グリースを得た。

（実施例１）
第１の反応容器にトリメチロールプロパン脂肪酸エステル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミンを添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にトリメチロールプロパン脂肪酸エステル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩を０．１〜５質量％となるように添加し、ロールミルを通すことで試験グリースを得た。

（比較例１）
ポリオールエステル油中で、ステアリン酸と水酸化リチウムとを反応させ、リチウム石けんを生成し、室温まで冷却して試験グリースを得た。

（比較例２）
第１の反応容器にアルキルジフェニルエーテル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミン及びステアリルアミンとを等モルずつ添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にアルキルジフェニルエーテル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、酸化防止剤を添加し、ロールミルを通すことで試験グリースを得た。

上記の各試験グリースの仕様を表１に示す。

上記の各試験グリースについて、焼付き試験を行なった。即ち、内径５０ｍｍ、外径９０ｍｍ、幅２０ｍｍの非接触ゴムシール付き深溝玉軸受に、試験グリースを軸受空間容積の２０％封入し、内輪回転速度１００００ｍｉｎ^−１、軸受外輪温度１００℃、アキシアル荷重９８０Ｎの条件で連続回転させ、設定値より＋１０℃温度上昇したときを焼付きとし、それまでの時間（焼付き寿命時間）を計測し、比較例１の焼付き寿命時間に対する相対値を求めた。結果を図２及び図３に示す。

図２に示すように、ジウレア化合物を増ちょう剤とし、かつ、エステル油からなる基油の動粘度を１０〜５０ｍｍ^２／ｓｅｃ（４０℃）とすることにより、焼付き寿命を大幅に向上させることができる。

また、図３に示すように、極圧剤の添加量を０．１〜５質量％添加することにより、焼付き寿命が更に向上する。

本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断面図である。基油の動粘度と焼付き寿命との関係を示すグラフである。極圧剤の添加量と焼付き寿命との関係を示すグラフである。

符号の説明

１玉軸受
１０内輪
１１外輪
１３玉
Ｇグリース組成物

Claims

ｄｍｎ値が７０万以上で使用される転がり軸受であって、
トリメチロールプロパン脂肪酸エステルを５０質量％以上の割合で含有し、４０℃における動粘度が１０〜５０ｍｍ^２／ｓｅｃである基油と、下記一般式（１）で表されるジウレア化合物からなる増ちょう剤と、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩を含有するグリース組成物を封入したこと特徴とする転がり軸受。

（式中、Ｒ１は炭素数６〜２０のアルキル基、シクロヘキシル基または炭素数７〜１２のアルキルシクロヘキシル基を示し、同一でも、異なっていてもよい。Ｒ２は、炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。）