JPH10121083A - グリース封入軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受音響が小さく、安定な軸受トルクが得ら
れると共に、耐異常剥離性に優れた軸受を提供すること
である。 【解決手段】 軸受内にグリース組成物を封入したグリ
ース封入軸受において、上記グリース組成物は、グリー
スに有機銅系化合物を０．０５〜２０重量％添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、グリース封入軸
受に関し、詳しくは、オルタネータ、電磁クラッチ、ア
イドラプーリー等の自動車用電装部品及びその他の補機
部品用のグリース封入軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用電装部品は、省資源及び
省エネルギー指向、並びに部品のコンパクト化のため、
小型化や軽量化すると共に、高性能化及び高出力化する
ことが求められており、小型化による出力低下分は高速
化することにより補われている。

【０００３】例えば、上記オルタネータや電磁クラッチ
の場合、プーリーをできるだけ小型化すると共に、伝達
効率の低下を防ぐため、プーリーに伝導ベルトの係合溝
を多数連成し、かつベルトのテンション力を高くとる手
段が採用されている。このため、プーリーを支持する軸
受には高速回転と高荷重とが共に加わることになる。

【０００４】しかし、上記のような高速回転と高加重が
共に加わる軸受に従来のグリースを用いると、転走面表
面又は表層から生じる剥離とは異なり、相当に深い部分
から生じる特異な剥離（以下、「異常剥離」と称す
る。）が発生する可能性が高くなる。

【０００５】上記異常剥離の原因については、本願発明
者らは、プーリーの高速回転による振動が転走面の鏡面
摩耗を引き起こし、それによる新生面の形成が触媒作用
となってグリースが分解し、その際に発生した水素が鋼
中に侵入して脆化する現象（以下、「水素脆性現象」と
称する。）によることを解明し、これを防止するため
に、鋼の表面にいわゆる黒染処理等の不活性化処理を行
う技術を開発し、開示した（特開平２−１９０６１５号
公報）。

【０００６】また、他の解決方法として、軸受転走面に
不活性皮膜を形成させる粉末として、Ｃｕ、Ｚｎ等の金
属粉末、ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＣｕＯ、Ｃｕ₂ Ｏ等の酸
化物粉末、ＦｅＳＯ₄ 、Ｆｅ₂ （ＳＯ₄ ）₃ 、ＺｎＳＯ
₄ 等の硫化物粉末を混入させる技術を開発し、開示した
（特開平５−５９３８４号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法によって、
異常剥離を防止することにより、軸受の長寿命化を実現
させることはできたものの、金属粉末や酸化物、硫化物
等の無機物を混入するため、軸受音響が大きくなった
り、軸受トルクが不安定になるという弊害を生じるよう
になった。

【０００８】さらに、他の解決法として、アルキルジフ
ェニルエーテル油とポリ−α−オレフィン油を所定割合
で配合した基油に、芳香族ジウレア化合物や芳香族ウレ
ア−ウレタン化合物を配合し、これに不動態化酸化剤及
び有機スルホン酸を添加したグリースを開示した（特開
平５−２６３０９１号公報）。

【０００９】この方法によると、異常剥離を防止でき、
軸受の長寿命化を達成することができる。しかし、最近
の電装、補機用軸受の使用条件がますます苛酷なものと
なっており、さらに耐異常剥離性に優れた軸受が求めら
れるようになった。

【００１０】そこで、この発明の課題は、軸受音響が小
さく、安定な軸受トルクが得られると共に、耐異常剥離
性に優れた軸受を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、軸受内にグリース組成物を封入したグ
リース封入軸受において、上記グリース組成物は、グリ
ースに有機銅系化合物を０．０５〜２０重量％添加した
のである。

【００１２】また、上記有機銅系化合物を、ステアリン
酸銅、ナフテン銅、ジメチルジチオカルバミン酸銅から
選ぶことができる。さらに、上記グリースとして、ポリ
−α−オレフィン油、アルキルジフェニルエーテル油、
又はエステル油から選ばれる合成油を単独又はこれらを
混合してなる基油、及びウレア化合物からなる増稠剤を
含有したものを用いることができる。

【００１３】軸受に封入するグリース組成物としてグリ
ースに有機銅系化合物を添加したものを使用するので、
使用初期に軸受の転走面に不活性皮膜が形成される。こ
のため、異常剥離が発生するのを防止することができ
る。また、この不活性皮膜は、滑らかなため、軸受音響
を小さくすることができると共に、安定な軸受トルクを
得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。この発明にかかる軸受は、軸受内にグリース組成
物を封入したグリース封入軸受である。この軸受は、内
部にグリースを封入する軸受であれば特に限定されるも
のではないが、高速回転及び高荷重のかかる、オルタネ
ータ、電磁クラッチ、アイドラプーリー等の自動車用電
装部品及びその他の補機部品用に用いられる転がり軸
受、滑り軸受等をあげることができる。

【００１５】上記グリース組成物は、グリースに有機銅
系化合物を０．０５〜２０重量％添加したものである。
上記グリースとしては、特に限定されるものではない
が、例えば、ポリ−α−オレフィン油、アルキルジフェ
ニルエーテル油、又はエステル油から選ばれる合成油を
単独又はこれらを混合してなる基油、及びウレア化合物
からなる増稠剤を含有するものがあげられる。

【００１６】上記ポリ−α−オレフィン油は、α−オレ
フィンを低重合し、その末端二重結合に水素を添加した
構造を有する合成油であり、下記化１〜化４の式で示さ
れるものを例示することができる。

【００１７】

【化１】

【００１８】（式中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ は、Ｃ_n Ｈ_2n+1
（ｎは６〜１４の整数）を表す。）

【００１９】

【化２】

【００２０】（式中、ｍは１〜６の整数を表し、Ｒは、
Ｃ_n Ｈ_2n+1（ｎは６〜１４の整数）を表す。）

【００２１】

【化３】

【００２２】（式中、ｐは１〜６の整数を表す。）

【００２３】

【化４】

【００２４】（式中、ｘとｙは１〜６の整数を表し、ｚ
は３〜３０の整数を表し、Ｒ’は、Ｃ_n Ｈ_2n+1（ｎは１
〜８の整数）を表す。） 上記アルキルジフェニルエーテル油は、ジフェニルエー
テル１モルと炭素数１０〜２２のα−オレフィン１〜３
モルの付加反応によって得られる合成油である。アルキ
ルジフェニルエーテル油として下記化５の式に示される
ものを例示することができる。

【００２５】

【化５】

【００２６】（式中、Ｒ₄ は、直鎖のアルキル基であ
り、芳香族とは次のように結合している。）

【００２７】

【化６】

【００２８】アルキル基のｑ＋ｒは９〜１５の整数を示
す。） 上記エステル油は、分子中にエステル基を有する合成油
であり、ジエステル油や、分子中にエステル基を３〜６
個有するポリオールエステル油等があげられる。このポ
リオールエステル油は、末端が下記化７の構造を有す
る。

【００２９】

【化７】

【００３０】（式中、Ｒ₅ 、Ｒ₆ 、Ｒ₇ は、Ｃ_n Ｈ_2n+1
（ｎは１〜８の整数）を表す。） このようなポリオールエステル油としては、トリメチロ
ールプロパンエステルやペンタエリスリトールエステル
等をあげることができる。

【００３１】これらポリ−α−オレフィン油、アルキル
ジフェニルエーテル油、又はエステル油から選ばれる合
成油は、それぞれ単独で基油として使用することができ
る。また、これらを任意の割合で混合し、その混合油を
基油として使用することができる。混合油の組合せとし
ては、ポリ−α−オレフィン油とアルキルジフェニルエ
ーテル、ポリ−α−オレフィン油の組合せが望ましく、
ポリ−α−オレフィン油とアルキルジフェニルエーテル
油との混合油を基油とする場合は、これらを８０：２０
から２０：８０の割合で配合することが好ましい。この
範囲にすれば、低温下での性能がよく、また耐熱性が維
持される。ポリ−α−オレフィン油とエステル油との混
合油を基油とする場合は、これらを５０：５０から９
０：１０の割合で配合することが好ましい。この範囲に
すれば、低温下での性能と耐熱性の両方が維持される。

【００３２】上記の基油の動粘度は特に限定されるもの
ではないが、４０℃で３０〜１００ｍｍ² ／ｓが好まし
く、５０〜８０ｍｍ² ／ｓがより好ましい。この範囲に
すると、上記の水素脆性による早期剥離防止性能と共
に、上記オルタネータ等のより一層の小型化に伴う高速
かつ高荷重の軸受使用条件でもグリースの攪拌抵抗が極
めて小さくなり、すなわち攪拌抵抗による発熱が少な
く、焼付きによる損傷が防止できるグリースとなり、高
速かつ高荷重での軸受の耐久寿命の延長に寄与できる。

【００３３】上記ウレア化合物からなる増稠剤に用いら
れるウレア化合物は、分子中にウレア結合（−ＮＨＣＯ
ＮＨ−）を２個有する下記化８に示されるような化合物
や、分子中にウレア結合（−ＮＨＣＯＮＨ−）にウレタ
ン結合（−ＮＨＣＯＯ−）の両方を有する下記化９に示
されるような化合物である。

【００３４】

【化８】

【００３５】（式中、Ｒ₈ は炭素数７〜１３の芳香族炭
化水素基、Ｒ₉ 及びＲ₁₀は芳香族炭化水素基または炭素
数８〜２０のアルキル基を示し、Ｒ₉ 又はＲ₁₀の少なく
とも一方が芳香族炭化水素基である。）

【００３６】

【化９】

【００３７】（式中、Ｒ₁₁は炭素数７〜１３の芳香族炭
化水素基、Ｒ₁₂及びＲ₁₃は芳香族炭化水素基または炭素
数８〜２０のアルキル基を示し、Ｒ₁₂又はＲ₁₃の少なく
とも一方が芳香族炭化水素基である。）。

【００３８】上記化８で示されるウレア化合物はグリー
ス製造工程において、上記基油を溶媒としてモノアミン
と芳香族ジイソシアネートを配合し、基油中に細かく析
出させて得ることができる。また、上記化９で示される
ウレア化合物は、イソシアネートとアルコール、アミン
をトルエン又は基油を溶媒として反応させ、基油又はト
ルエン中に析出させて得ることができる。このようなウ
レア化合物の上記基油に対する添加量は、５〜４０重量
％である。５重量％未満では、粘性が乏しくなり、４０
重量％を越えると固体状となって不適となるからであ
る。

【００３９】上記有機銅系化合物としては、ステアリン
酸銅（下記化１０参照）、ナフテン銅、ジメチルジチオ
カルバミン酸銅（下記化１１参照）等をあげることがで
きる。

【００４０】

【化１０】

【００４１】

【化１１】

【００４２】この他、銅の有機酸塩、アルコキシド、キ
レート化合物でも同様の効果を期待することができる。
また、互いに反応性のない化合物であれば、複数の化合
物を添加してもよい。

【００４３】有機銅系化合物の添加量は、０．０５〜２
０重量％が好ましい。０．０５重量％未満では、軸受の
転走面に不活性皮膜が形成されにくく、剥離の発生を防
止しにくいからである。また、２０重量％を超えるとグ
リース中の油分が減少することによりグリースが硬化
し、潤滑性が損なわれるからである。

【００４４】

【実施例】以下、この発明の内容を実施例及び比較例に
よりさらに具体的に説明する。まず、実施例に用いた材
料を下記に示す。 （１）基油 １：ポリオールエステル油（チバガイギー社製：レオル
ーブＬＰＥ６０２） ２：ポリ−α−オレフィン油（新日鐵化学社製：シンフ
ルード８０１） ３：アルキルジフェニルエーテル油（松村化学社製：モ
レスコハイルーブＬＢ−１００） （２）増稠剤 １：脂環式ジウレア ミリオネートＭＴ（日本ポリウレタン社製）とシクロヘ
キシルアミン（和光純薬工業社製）を混合し、１２０〜
１３０℃にて３０分間反応させる。 ２：芳香族ジウレア ミリオネートＭＴ（日本ポリウレタン社製）とアニリン
（和光純薬工業社製）を混合し、１２０〜１３０℃にて
３０分間反応させる。 （３）有機銅系化合物 １：ステアリン酸銅（関東化学社製：ステアリン酸銅
（ＩＩ）） ２：ナフテン酸銅（関東化学社製：ナフテン酸銅） ３：ジメチルジチオカルバミン酸銅（大内新興化学工業
社製：ノクセラーＴＴＣＵ） （４）酸化防止剤 １：α−フェニルナフチルアミン〔以下、「ＰＡＮ」と
称する。〕（大内新興化学工業社製：ノクラックＰ
Ａ）。

【００４５】〔実施例１〜５〕基油としてポリオールエ
ステル８４重量％、増稠剤として脂環族ジウレア１４重
量％からなるグリース（４０℃における基油粘度：３２
ｍｍ² ／ｓ）、及び酸化防止剤としてＰＡＮ２重量％を
ベースとし、ステアリン酸銅粉末（平均粒度：１０μｍ
以下）を上記グリース全体に対して０．０５〜１０重量
％添加した。得られたグリース組成物１．４ｇを、内径
１７ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍの接触ゴムシール
付きの深溝玉軸受（樹脂保持器付き）に封入した。この
軸受を用いて、下記の方法にしたがって寿命試験を行っ
た。その結果を表１に示す。なお、表１において、基油
及び増稠剤の含有量（％）は、グリース全体を１００％
としたとき、このグリースに含まれる基油及び増稠剤そ
れぞれの含有割合（重量％）を表し、有機銅系化合物の
添加量（％）は、グリース量を１００重量％としたとき
の有機銅系化合物の添加量（重量％）を表す。

【００４６】寿命試験 グリース組成物を封入した上記深溝玉軸受（樹脂保持器
付き）を軸受外輪温度６０〜８０℃、ラジアル荷重３２
３０Ｎ、回転数１８，０００ｒｐｍの条件で試験を行
い、軸受が焼付を生じるまでの運転時間を測定した。実
験は５つの上記軸受の平均値を示す。また、５００時間
で焼付を生じないものは、５００時間で打ち切った。試
験終了後、軸受の状態を観察し、剥離の有無及び組織変
化の有無を確認した。さらに、試験終了後、固定輪の負
荷領域を周方向に切断し、金属組織の変化を光学顕微鏡
によって観察した。

【００４７】〔実施例６〜１０〕実施例１で用いたグリ
ースをベースとし、ナフテン酸銅粉末（平均粒度：１０
μｍ以下）を０．０５〜１０重量％添加した。得られた
グリース組成物１．４ｇを、実施例１に記載の軸受に封
入した。この軸受を用いて、上記の方法にしたがって寿
命試験を行った。その結果を表１に示す。

【００４８】〔実施例１１〜１５〕実施例１で用いたグ
リースをベースとし、ジメチルジチオカルバミン酸銅粉
末（平均粒度：１０μｍ以下）を０．０５〜１０重量％
添加した。得られたグリース組成物１．４ｇを、実施例
１に記載の軸受に封入した。この軸受を用いて、上記の
方法にしたがって寿命試験を行った。その結果を表１に
示す。

【００４９】〔実施例１６〜１８〕基油としてポリ−α
−オレフィン油２０重量％とアルキルジフェニルエーテ
ル油８０重量％を混合した混合油、及び増稠剤として芳
香族ジウレア２０重量％からなるグリース（４０℃にお
ける基油粘度：７２ｍｍ² ／ｓ）をベースとし、ステア
リン酸銅粉末（平均粒度：１０μｍ以下）を０．０５〜
１０重量％添加した。得られたグリース組成物１．４ｇ
を、実施例１に記載の軸受に封入した。この軸受を用い
て、上記の方法にしたがって寿命試験を行った。その結
果を表２に示す。なお、表２において、各基油及び増稠
剤の含有量（％）は、グリース全体を１００％としたと
き、このグリースに含まれる各基油及び増稠剤それぞれ
の含有割合（重量％）を表し、有機銅系化合物の添加量
（％）は、グリース量を１００重量％としたときの有機
銅系化合物の添加量（重量％）を表す。

【００５０】〔実施例１９〜２１〕実施例１６で用いた
グリースをベースとし、ナフテン酸銅粉末（平均粒度：
１０μｍ以下）を０．０５〜１０重量％添加した。得ら
れたグリース組成物１．４ｇを、実施例１に記載の軸受
に封入した。この軸受を用いて、上記の方法にしたがっ
て寿命試験を行った。その結果を表２に示す。

【００５１】〔実施例２２〜２４〕実施例１６で用いた
グリースをベースとし、ジメチルジチオカルバミン酸銅
粉末（平均粒度：１０μｍ以下）を０．０５〜１０重量
％添加した。得られたグリース組成物１．４ｇを、実施
例１に記載の軸受に封入した。この軸受を用いて、上記
の方法にしたがって寿命試験を行った。その結果を表２
に示す。

【００５２】〔比較例１〕表２に記載のポリオールエス
テルからなる基油及び脂環族ジウレアからなる増稠剤を
有するグリース（４０℃における基油粘度：３２ｍｍ²
／ｓ）１．４ｇを、実施例１に記載の軸受に封入した。
この軸受を用いて、上記の方法にしたがって寿命試験を
行った。その結果を表２に示す。

【００５３】〔比較例２〕表２に記載のポリ−α−オレ
フィン油及びアルキルジフェニルエーテル油からなる基
油及び芳香族ジウレアからなる増稠剤を有するグリース
（４０℃における基油粘度：７２ｍｍ² ／ｓ）１．４ｇ
を、実施例１に記載の軸受に封入した。この軸受を用い
て、上記の方法にしたがって寿命試験を行った。その結
果を表２に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】結果 表１から明らかなように、この発明の有機銅系化合物を
用いると、５００時間の寿命試験に耐え、剥離も発生せ
ず、組織変化も生じないことが明らかとなった。

【００５７】

【発明の効果】この発明によれば、グリースに有機銅系
化合物を添加したので使用初期に軸受の転走面に不活性
皮膜が形成され、異常剥離が発生が防止される。

【００５８】また、この不活性皮膜は滑らかなため、軸
受音響を小さくすることができると共に、安定な軸受ト
ルクが得られる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 115:08 129:38 135:18） Ｃ１０Ｎ 10:02 40:02 50:10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受内にグリース組成物を封入したグリ
   ース封入軸受において、上記グリース組成物は、グリー
   スに有機銅系化合物を０．０５〜２０重量％添加したも
   のであるグリース封入軸受。
2. 【請求項２】 上記有機銅系化合物が、ステアリン酸
   銅、ナフテン銅、ジメチルジチオカルバミン酸銅から選
   ばれる請求項１に記載のグリース封入軸受。
3. 【請求項３】 上記グリースは、ポリ−α−オレフィン
   油、アルキルジフェニルエーテル油、又はエステル油か
   ら選ばれる合成油を単独又はこれらを混合してなる基
   油、及びウレア化合物からなる増稠剤を含有する請求項
   １又は２に記載のグリース封入軸受。