JPH11257359A - トレーサグリース含有軸受及びそのグリースの挙動観察方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】グリースそのものの挙動のみでなく、グリース
から流出する基油の挙動をも観察してグリースの挙動を
より詳細に把握できるグリースの挙動観察方法及びその
観察を容易に行えるようにした軸受を提供する。 【解決手段】軸受蓋１、軸受蓋２でシールされると共
に、軸３に固定され回転する内輪４と、これと対をなす
外輪５と、内輪４と外輪５の間に配置されている転動体
６と、転動体を保持する保持器７とを備えて、ハウジン
グ８内に設置されている円すいころ軸受内に、グリース
９が封入されている。そのグリース９の一部に、少なく
ともグリースの基油に溶解するトレーサを含むトレーサ
グリース１０を混入させ、そのトレーサ中の特定金属元
素濃度を原子吸光分析で測定することでグリース９の挙
動を観察する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受内におけるグ
リースの挙動観察を容易にするトレーサグリース含有軸
受及びそのグリースの挙動観察方法に関し、例えば転が
り軸受中のグリースの挙動を定量的に観察するのに便利
であり、特に円筒ころ軸受や円すいころ軸受中のグリー
スの挙動を観察するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】軸受に充填されている潤滑グリースの挙
動を詳細に把握することは、軸受性能の向上特に軸受寿
命の延長等の見地から、極めて重要である。そこで、従
来から軸受内におけるグリースの挙動を定量的に観察す
ることが行われている。従来の観察方法としては、グリ
ース中に金属粉末を混入させて、その金属元素のグリー
ス内濃度分布を原子吸光分析により測定する方法が知ら
れている。この場合、金属粉末はグリースの動きをトレ
ースするトレーサの役目を果たしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、グリースを例
えば転がり軸受中の潤滑剤として使用した場合の挙動を
みると、転がり軸受が停止しているときにはグリースは
軸受内部に付着して流動することなく止まっている。そ
して、転がり軸受が回転してせん断力を受けると、グリ
ースは流動化して潤滑を行う。また、熱，振動，遠心力
などの作用を受けると、グリースが増ちょう剤中に包含
されている基油を放出し、その基油による潤滑も行われ
ていると考えられている。従って、グリースの挙動をよ
り詳細に観察するためには、放出された基油単独での挙
動も観察することが必要になる。

【０００４】しかし、従来のようにグリース中に金属粉
末を混入してグリースの挙動を観察する方法では、トレ
ーサである金属粉末が基油に溶解することがないため基
油とは分離し易く、したがってグリースから流出するわ
ずかな基油の動きまでもトレースすることは難しいとい
う問題点があった。

【０００５】そこで、本発明の目的とするところは、基
油の動きまでもトレースできるトレーサグリースを含有
するグリースを充填した軸受を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的とするところは、グリースそのも
のの挙動のみでなく、さらにグリースから流出する基油
の挙動をも観察してグリースの挙動をより詳細に把握で
きるグリースの挙動観察方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る軸受は、軸受に充填したグリースの
一部に、少なくとも該グリースの基油に溶解するトレー
サを含むトレーサグリースを混入させたことを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明に係るグリースの挙動観察方
法は、グリース中に、互いに異なる金属元素を含有する
該グリースの基油に溶解しないトレーサ及び溶解するト
レーサを混合し、当該金属元素のグリース中濃度を原子
吸光分析により測定してグリースの挙動を観察すること
を特徴とする。

【０００８】ここに、基油に溶解しないトレーサはグリ
ース増ちょう剤の追跡用、基油に溶解するトレーサはグ
リース基油の追跡用として機能するものである。また、
グリース中のトレーサ濃度は原子吸光分析で測定する。
これにより、トレーサの種類によっては数十ｐｐｂの高
濃度まで測定可能で、少量のグリース及びグリ一ス基油
の挙動を追跡することが可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、軸受蓋でシールされた本
発明に係る軸受（円すいころ軸受）の要部断面図、図２
はそのII−II線矢視で示す小つば側軸受受蓋の内面図で
ある。この円すいころ軸受は、大つば側が軸受蓋１、小
つば側が軸受蓋２でシールされており、軸３に固定され
回転する内輪４と、この内輪４と対をなす外輪５と、内
輪４と外輪５の間に配置されている転動体６と、転動体
を保持する保持器７とを備えて、ハウジング８内に設置
されている。そして、軸受内部と軸受蓋１，２により形
成された空間内に、グリース９が封入されている。この
グリース９は、例えばリチウムグリースのような石けん
系グリースや、ウレア化合物を増ちょう剤としたウレア
グリースのような一般的なものでよく、基油には鉱油や
合成油が使用されている。

【００１０】本発明の軸受は、軸受の回転に伴うグリー
ス９の挙動を、トレーサを使って原子吸光分析で測定す
ることにより定量的に観察できるようにしたものであ
り、軸受に充填したグリース９の一部に、グリース９の
動きを追跡するためのトレーサを含むトレーサグリース
１０を混入させている。図１，図２では、そのトレーサ
グリース１０を、小つば側軸受蓋２の内面の溝２ｍに充
填されたグリース９の一部に混入させた例を示してい
る。軸３の回転に伴い内輪４が回転すると、グリース９
と共にトレーサグリース１０が流動し始める。所定の回
転時間経過毎に、軸受内の任意に設定した箇所、例えば
大つば側軸受蓋１上に付着したグリースを採取してその
トレーサ濃度を原子吸光分析で測定することにより、小
つば側軸受蓋２から軸受内部を通り大つば側軸受蓋１へ
移動するグリースの挙動を把握することができる。

【００１１】本発明のグリースの挙動観察に用いるトレ
ーサは、原子吸光分析で高感度に検出できる金属元素を
含有するものである。原子吸光分析は、よく知られるよ
うに、試料をなんらかの方法で解離させて原子蒸気をつ
くり、その蒸気中にある原子を基底状態から励起させる
波長の光を透過させた時の吸光量から試料濃度を求める
ものである。その試料を原子蒸気化する手段によりフレ
ーム法とフレームレス法とがあり、フレーム法で使用す
るフレームの種類も、アセチレン−空気，アセチレン−
亜酸化窒素，水素−空気等種々あり、測定元素に応じて
最適なものを選択する。

【００１２】本発明にあっては、トレーサとして、互い
に異なる金属元素を１種づつ含有する基油に溶解しない
トレーサと基油に溶解するトレーサとを使用することが
できる。基油に溶解しないトレーサはグリース増ちょう
剤の追跡用であって、例えば銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ）
等の金属自体の粉末または酸化銅（ＣｕＯ，Ｃｕ
₂ Ｏ），酸化亜鉛（ＺｎＯ，Ｚｎ₂ Ｏ）等のように化学
構造式中に金属元素を含む無機系化合物の粉末が使用可
能である。但し、その粉末の粒径があまり大きいと異物
として軸受を損傷するおそれがあるから、数十ミクロン
の大きさのものを使用しなければならない。

【００１３】一方、基油に溶解するトレーサは、グリー
ス基油の追跡用である。こちらには基油に溶解しないト
レーサとは異なる金属元素を用いて、グリースの基油と
増ちょう剤とを別々にトレースすることができるように
する必要がある。また、液体のグリース基油と均一に混
合する必要がある。そのため、原子吸光分析により高感
度で検出できる金属元素であって上記とは異なる金属、
例えばＭｇ，Ｐｂ等の金属元素を含有する油溶性の有機
金属化合物が好ましい。具体的には４−シクロヘキシル
酪酸マグネシウムや４−シクロヘキシル酪酸鉛等を適当
な溶媒に溶かしたものが使用可能である。なお、これら
の有機金属化合物を溶媒に溶かして液状としたものが市
販されており、その市販品を使用して良い。

【００１４】原子吸光分析で検出可能な金属元素は多々
あるが、本発明の基油に溶解しないトレーサ，基油に溶
解するトレーサ中に含有される金属元素には、観察対象
となるグリース中には含有されていないものを選択しな
ければならない。グリースの増ちょう剤に普通に用いら
れている金属石けん中には、例えばＣａ，Ｎａ，Ｌｉ，
Ａｌ等の金属元素が含有されているものがあり、これら
をトレーサ金属元素として使用した場合は共存して干渉
しあい、感度の高いスペクトル分析ができなくなるため
である。なお、ＰｂやＺｎも鉛石けんや亜鉛石けんとし
て増ちょう剤に含まれるが、これらを増ちょう剤とする
グリースは、通常の軸受用グリースとしての用途には使
用されず、またそれらを含むグリースの場合はＰｂ，Ｚ
ｎ以外の金属元素を含むトレーサを使用すれば良い。

【００１５】本発明のグリース挙動観察法にあっては、
前記トレーサを、挙動観察対象のグリースと同一のグリ
ースに所定量混合してトレーサグリースを別途に作成す
る。すなわち、グリースの基油に溶解しないトレーサと
溶解するトレーサを任意の割合で観察対象のグリースと
同一のグリースに直接に混ぜて混練する。なお、トレー
サを混合していないグリースは、以後、ベースグリース
と呼ぶ。

【００１６】このトレーサグリースを少量採取して、例
えば図２に示すように、予めベースグリースを付着させ
ておいた軸受の構成部材、例えばの小つば側軸受蓋２の
内面の溝２ｍの一部に付着させる。その後、軸３を回転
させることにより内輪４を回転させると、軸受内輪４，
外輪５と軸受蓋１，２で囲まれた空間内に充填されてい
るグリースが流動しはじめる。所定の時間回転させた
後、停止させて大つば側軸受蓋１の内面上に付着したグ
リースを採取し、このグリース中の各トレーサ濃度を原
子吸光分析で測定する。

【００１７】かくして、小つば側軸受蓋２から軸受内
部を通り大つば側軸受蓋１へ移動したグリース量を知る
ことができる。また、グリース中の基油に溶解しない
トレーサ，基油に溶解するトレーサの含有比率（Ａ）
を、試験前のトレーサグリース中の両トレーサの含有比
率（Ｂ）と比較することにより、グリースがグリースそ
のもので移動したのか、あるいはグリースに加え、離油
したグリース基油が移動しているのかの判断ができる。

【００１８】即ち、 （Ａ）＝グリース中のトレーサ含有比（基油に溶解するトレーサ濃度／基油に溶 解しないトレーサ濃度） ……（１） （Ｂ）＝トレーサグリース中のトレーサ含有比（基油に
溶解するトレーサ濃度／基油に溶解しないトレーサ濃
度）……（２）とすると、測定の結果が（Ａ）＝（Ｂ）
ならば、グリースはグリース状のままの移動であり、離
油した基油の移動はないといえる。一方、（Ａ）＞
（Ｂ）ならば、グリースに加えてグリースから離油した
グリース基油が移動したことが分かる。

【００１９】トレーサグリースを付着させる場所、及び
軸受回転後グリースを採取する場所は任意に設定できる
ため、グリースの挙動を調べたい場所に設定すれば、２
点間でのグリースの移動量を測定できる。

【００２０】図３に、図１の大つば側軸受蓋１上から採
取したグリース中のトレーサ濃度を測定した結果の一例
を示す。グリース増ちょう剤追跡用の基油に溶解しない
トレーサにはＣｕを、グリース基油追跡用の基油に溶解
するトレーサにはＭｇを含有するものを、それぞれ使用
した。大つば側軸受蓋１上の採取グリースから各トレー
サＣｕ，Ｍｇが検出されている。このことは、小つば側
軸受蓋２上から大つば側軸受蓋１に向けて軸受内をグリ
ースが移動したことを示しており、トレーサ濃度が高い
ほどグリースの移動量が多いことを示している。図中の
（Ａ）値は式（１）より求めた測定地点（大つば側軸受
蓋１上）でのグリース中のトレーサ含有比の値、（Ｂ）
値は式（２）より求めたトレサグリース中のトレーサ含
有比の値である。（Ａ）＞（Ｂ）であり、グリースの移
動に加えて、グリースから離油したグリース基油が移動
したことが分かる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グリース中に、トレーサとして互いに異なる金属元素を
含有する基油に溶解しないトレーサと溶解するトレーサ
とを混合したため、従来のように単にグリースの挙動の
みでなく、グリースの挙動に加えてグリースから流出す
る基油の挙動をも観察することが可能になり、その結果
軸受内のグリースの挙動をより詳細に観察でき、ひいて
は軸受の性能向上に大きく貢献することができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての円すいころ軸受内
部に封入されたグリースの挙動を観察方法を説明する要
部断面図である。

【図２】図１のII−II線矢視図で、小つば側軸受受蓋の
内面へのトレーサグリース塗布の様子を示す図である。

【図３】図１の軸受における大つば側軸受蓋上から採取
したグリース中のトレーサ濃度の測定結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 大つば側軸受蓋 ２ 小つば側軸受蓋 ３ 軸 ４ 内輪 ５ 外輪 ６ 転動体 ７ 保持器 ９ グリース（ベースグリース） １０ トレーサグリース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受に充填したグリースの一部に、少な
   くとも該グリースの基油に溶解するトレーサを含むトレ
   ーサグリースを混入させたことを特徴とするトレーサグ
   リース含有軸受。
2. 【請求項２】 グリース中に、互いに異なる金属元素を
   含有する該グリースの基油に溶解しないトレーサ及び溶
   解するトレーサを混合し、当該金属元素のグリース中濃
   度を原子吸光分析により測定してグリースの挙動を観察
   することを特徴とする軸受内グリースの挙動観察方法。