(57)【要約】【課題】特に、電気自動車やハイブリッド自動車のモータの回転軸を支持するグリースｈ潤滑（グリース封入）転がり軸受において、耐久性・信頼性の向上を図る。【解決手段】グリース組成物を封入してなるグリース潤滑の転がり軸受において、前記グリース組成物は、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とするものであり、―３０℃における見掛け粘度が３０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、−４０℃における見掛け粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする転がり軸受とする。これにより、低温時の異音の発生も抑制される。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリース組成物を封入してなるグリース潤滑の転がり軸受において、前記グリース組成物は、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とするものであり、―３０℃における見掛け粘度が３０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、−４０℃における見掛け粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース組成物により潤滑される転がり軸受に関し、特に、電気自動車やハイブリッド車のモータの回転軸を支持するためのグリース組成物封入転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車の販売台数は年々上昇しており、今後も更なる増加が見込まれている。すなわち、これまで比較的使用条件の穏やかな都市部での使用が中心であったが、今後は、極地や山岳地帯、砂漠、等の比較的使用条件の厳しいところでの使用も十分想定される状況となっている。
【０００３】
そのため、これらの電気自動車やハイブリッド車の駆動源であるモータも過酷な使用条件での耐久性、信頼性が要求されている。
【０００４】
モータの耐久性・信頼性向上のためには、モータの回転軸を支持するころがり軸受の耐久性・信頼性の向上も必要であり、転がり軸受の耐久性・信頼性を向上させるためには、転がり軸受の潤滑を良好に保つことが必要である。
【０００５】
そのため、例えば、ジウレア化合物を増ちょう剤とし、エステル油を基油とし、所定の極圧剤等を配合したグリース組成物を封入した転がり軸受が好適に使用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電気自動車やハイブリッド車の駆動源であるモータについては、一層の信頼性・耐久性が求められるとともに、低騒音、低トルク化についても強く要求されている。特に、電気自動車やハイブリッド車では、モータのみを駆動源として使用される場合において低騒音に対する要求は強いものがある。
【０００８】
また、転がり軸受においては、内外輪軌道面のうねりに起因するそれぞれの軌道輪に固有の、振動し易い周波数が存在する。一方、転がり軸受を収容しているハウジングにもそれぞれのハウジングに固有の振動しやすい周波数が存在する。これら周波数が一致した場合には、共振により異音が発生する可能性がある。
【０００９】
このような共振による異音は、低温での使用時に発生の可能性が高くなることが経験的に知られている。すなわち、低温環境下での使用により、転がり軸受内部に封入したグリース組成物の流動性が悪くなり、転がり軸受内部の潤滑状態が悪化するために発生の可能性が高くなると推定される。
【００１０】
ここで、潤滑状態の悪化の状況としては、低温により流動性が低下したグリース組成物が、内外輪軌道面や転動体に付着し、グリース組成物による油膜厚さが不均一となり、見かけ上軌道面のうねりを増長してしまう状態となる。かかる状態の下で使用されると、振動が更に助長され、異音として感知されやすくなると考えられる。加えて、内外輪それぞれの振動しやすい周波数が近い場合には、相対運動が発生することで流動性が低下したグリースが土手状に形成され、振動が更に助長される可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明者は鋭意検討研究の結果、以下構成により解決手段を提供するに至った。
【００１２】
すなわち、外輪、内輪、外輪と内輪との間に介在しこれらを回転自在に支持する複数の転動体、複数の転動体同士の間隔を所定のものとする保持器、外輪と内輪との間の開口部を塞ぐシールを有し、外輪、内輪、シールにて区画される内部空間に潤滑のためのグリース組成物を封入してなる転がり軸受において、前記グリース組成物は、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とするものであり、―３０℃における見掛け粘度が３０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、−４０℃における見掛け粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である。
【００１３】
前記ウレア化合物は、ポリウレア化合物、テトラウレア化合物、トリウレア化合物、ジウレア化合物、あるいはウレア−ウレタン化合物やこれらの混合物を用いることができる。好ましくは、下記一般式で示されるジウレア化合物を用いる。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
前記式１において、Ｒ１は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基もしくはシクロヘキシル基誘導体、あるいは、炭素数６〜１２の芳香族基を示す。更に好ましくは、前記式１において、Ｒ１が炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基、あるいは、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基からなるジウレア化合物を用いる。
【００１６】
最も好ましくは、前記式１において、Ｒ１が炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基、あるいは、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基からなり、前記ジウレア化合物中のＲ２，Ｒ３にしめる前記シクロヘキシル基と前記アルキル基とのモル比が、２０〜９０（シクロヘキシル基）：８０〜１０（アルキル基）であるジウレア化合物を用いる。
【００１７】
また、好ましくは、グリース組成物全量に占める前記増ちょう剤の割合を、７〜１４質量％とする。尚、転がり軸受の使用条件が、−４０℃以下での使用頻度が多い等、比較的低温側である場合には、増ちょう剤量を７〜１０質量％とすることが好ましく、転がり軸受の使用条件が、１４０℃以上での使用頻度が多い等、比較的高温側である場合には、増ちょう剤量を１０〜１４質量％とする。
【００１８】
また、好ましくは、グリース組成物の混和ちょう度（ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０：２５℃）を３００〜３３０とする。
【００１９】
更に好ましくは、グリース組成物の混和ちょう度を３００〜３３０としたうえで、−２０℃での不混和ちょう度を２００〜２５０とする。最も好ましくは、２５℃での不混和ちょう度も２５０〜３００とする。
【００２０】
また、好ましくは、転がり軸受の内部空間の容積に対する前記グリース組成物の封入量を２０〜５０体積％とする。より好ましくは２５〜４５体積％、最も好ましくは３０〜４０体積％とする。グリース組成物は軸受内部空間に偏在しないよう封入されることが好ましい。
【００２１】
また、前記転がり軸受の２０℃におけるラジアル方向の軸受内部すきまを０以上とすることが好ましい。
【００２２】
更に、前記転がり軸受が、外輪内周と内輪外周に転動体が転動するための軌道溝を有するいわゆる深溝玉軸受である場合には、前記外輪の軌道溝の曲率半径は、転動体直径の５２．５％以上とすることが好ましい。
【００２３】
また、前記シールは、いわゆる非接触のゴムシールとすることが好ましく、ゴムの材質としては、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）が好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
前記構成により、耐久性・高信頼性を備える転がり軸受が得られる。また、低温時に転がり軸受内部の潤滑が不十分となり、異音を発生する現象も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の転がり軸受を説明する図である。
【図２】見掛け粘度の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に本発明の転がり軸受の一例を示す。
図１に示す転がり軸受１は深溝玉軸受であり、外周面に軌道溝１０ａを有する内輪１０と、内輪１０の軌道溝１０ａに対向する軌道溝２０ａを内周面に有する外輪２０と、両軌道溝１０ａ，２０ａ間に転動自在に配された複数の玉３０と、内輪１０及び外輪２０の間に玉３０を回転自在に保持する冠形保持器４０と、外輪２０に支持された非接触形のシール５０，５０と、を備えている。本実施形態におけるシール５０は、ＳＰＣＣ鋼板製の芯金５０ｂにＮＢＲ製のゴム部５０ａが接着により添着されている。
【００２７】
そして、内輪１０と外輪２０とシール５０，５０とで囲まれた軸受内部空間６０内には、両軌道溝１０ａ，２０ａと玉３０の転動面３０ａとの間の潤滑を行う潤滑剤としてグリース組成物が封入されている。本実施形態の転がり軸受１は、内輪１０及び外輪２０が転動体である玉３０の転動を介して相対回転可能となっている。
【００２８】
冠形保持器４０は、略環状の部材であり、玉３０を挿入するための複数の凹部４１が、軸方向一方の端部に周方向に沿って間隔をあけて設けられており、隣接する凹部４１どうしの間は凸部４３となっている。また、複数の凹部４１は、玉３０の輪郭形状に沿った形状を成しており、具体的には球面形状を成している。
【００２９】
保持器の形式は図示した冠形の保持器に限定されるものではなく、もみ抜き保持器等の各種の形式を適用することもできる。保持器の材質も特に限定されるものでは無いが、高速回転であること、高温から低温までの広い温度範囲への適応等を考慮すると、ポリアミド系樹脂が好ましい。ポリアミド系樹脂としては、４，６ナイロン、６，６ナイロンが好ましく、より好ましくは、前記ナイロンにガラス繊維やカーボン繊維を配合した繊維強化ナイロンが使用できる。更に、ナイロン樹脂は、合成炭化水素油との相性も良いため、本発明の保持器の材質として好適である。   
【００３０】
Ｈは転がり軸受１の断面高さを示し、Ｂは転がり軸受１の幅を示す。
【００３１】
本発明の転がり軸受においては、外輪、内輪、シールにて区画される内部空間に潤滑のためのグリース組成物を封入してなる転がり軸受において、前記グリース組成物は、合成炭化水素油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とするものであり、―３０℃における見掛け粘度が３０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、−４０℃における見掛け粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である。
【００３２】
これにより、低温時でも見掛け粘度が小さいため、軸受内部にグリース組成物が行き渡り、良好な潤滑を維持できるため、いわゆる低温異音の発生を抑制することができる。更には、高温時にグリース組成物が過度に軟化することもなく、軸受内部からのグリース組成物の漏洩を抑制できる。また、基油を耐熱性・耐水性に優れる合成炭化水素油としているため、高温時の酸化劣化や、高温で水分が介在することによる基油の加水分解を防止することができる。
【００３３】
前記ウレア化合物は、ポリウレア化合物、テトラウレア化合物、トリウレア化合物、ジウレア化合物、あるいはウレア−ウレタン化合物やこれらの混合物を用いることができる。好ましくは、下記一般式で示されるジウレア化合物を用いる。
【００３４】
【化１】
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【００３５】
前記式１において、Ｒ１は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基もしくはシクロヘキシル基誘導体、あるいは、炭素数６〜１２の芳香族基を示す。
前記特定のジウレア化合物とすることにより、グリース組成物の前記好ましい範囲見掛け粘度を実現することが容易となる。また、前記ジウレア化合物は耐熱性にも優れており、高温から低温まで好適に使用が可能である。
【００３６】
更に好ましくは、前記式１において、Ｒ１が炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基、あるいは、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基からなるジウレア化合物を用いる。
【００３７】
最も好ましくは、前記式１において、Ｒ１が炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数８〜２０のアルキル基、あるいは、炭素数６〜１２のシクロヘキシル基からなり、前記ジウレア化合物中のＲ２，Ｒ３にしめる前記シクロヘキシル基と前記アルキル基とのモル比が、２０〜９０（シクロヘキシル基）：８０〜１０（アルキル基）であるジウレア化合物を用いる。
【００３８】
更に、前記特定のジウレア化合物とすることにより、低温での異音の発生を更に抑制したうえで、高温での漏洩も少なく、耐熱性・耐久性にも優れたグリース組成物とすることが可能であり、このグリース組成物を封入した転がり軸受の信頼性を一層向上させることができる。
【００３９】
基油は、合成炭化水素油を使用する。合成炭化水素油としては、ポリαオレフィン、アルキルベンゼン、多環縮合ナフテン、ポリブテン、更にはエチレンとポリαオレフィンの重合体、あるいは、これらの混合物を用いることができる。合成炭化水素油を使用することの効果を損なわい範囲であれば、炭化水素を主成分とする鉱油を混合して使用することも可能である。このなかでも、耐熱性、低温での流動性を考慮するとポリαオレフィンを好適に使用することができる。
【００４０】
また、基油粘度としては、４０℃において１０〜３００ｍｍ２／ｓのものを使用できる。−４０℃以下での使用頻度が多い等、比較的低温側である場合には、基油粘度を１０〜２５０ｍｍ２／ｓとすることが好ましく、１４０℃以上での使用頻度が多い等、比較的高温側である場合には、基油粘度を４０〜３００ｍｍ２／ｓとすることが好ましい。
【００４１】
また、異なる基油粘度を有する合成炭化水素油を混合して、上記範囲の基油粘度とすることもできる。
【００４２】
本発明の効果を損なわない範囲で、錆止め剤、酸化防止剤等の添加剤を適用することもできる。
【００４３】
また、好ましくは、グリース組成物全量に占める前記増ちょう剤の割合を、７〜１４質量％とする。尚、転がり軸受の使用条件が比較的低温側である場合には、増ちょう剤量を７〜１０質量％とし、−４０℃での見掛け粘度を５０Ｐａ・ｓ以下とすることが好ましく、転がり軸受の使用条件が比較的高温側である場合には、増ちょう剤量を１０〜１４質量％とし、−４０℃での見掛け粘度を５０〜１００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。
【００４４】
増ちょう剤量を前記範囲とすることにより、使用条件に即した好適な転がり軸受を得ることができる。
【００４５】
また、好ましくは、グリース組成物の混和ちょう度（ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０：２５℃）を３００〜３３０とする。
【００４６】
更に好ましくは、グリース組成物の混和ちょう度を３００〜３３０としたうえで、−２０℃での不混和ちょう度を２００〜２５０とする。最も好ましくは、２５℃での不混和ちょう度も２５０〜３００とする。
【００４７】
混和ちょう度、不混和ちょう度を前記範囲とすることにより、転がり軸受内部に封入されたグリース組成物による転がり軸受の回転トルクへの影響を少なくすることが可能である。
【００４８】
また、好ましくは、転がり軸受の内部空間の容積に対する前記グリース組成物の封入量を２０〜５０体積％とする。より好ましくは２５〜４５体積％、最も好ましくは３０〜４０体積％とする。グリース組成物は軸受内部空間に偏在しないよう封入されることが好ましい。
【００４９】
転がり軸受の耐久性を良好な範囲とするためには、概ね２０体積％以上となるようにグリース組成物を封入することが好ましい。ただし、グリース組成物の封入量が５０体積％を越えると、軸受内部におけるグリースの撹拌抵抗が増大し、グリース組成物の漏洩や転がり軸受の発熱を誘発する可能性が大きくなる。
【００５０】
また、前記転がり軸受がラジアル方向の荷重も支持できる転がり軸受の場合には、２０℃におけるラジアル方向の軸受内部すきまを０以上とすることが好ましい。
【００５１】
２０℃でラジアル方向の軸受内部すきまが０以上であれば、−３０℃、−４０℃の使用においても過度にすきまがマイナスになることが避けられる。また、低温時には隙間が小さくなるため、低温時の軸受振動の防止も図れる。
【００５２】
更に、前記転がり軸受が、外輪内周と内輪外周に転動体が転動するための軌道溝を有するいわゆる深溝玉軸受である場合には、前記外輪の軌道溝の曲率半径は、転動体直径の５２．５％以上とすることが好ましい。
【００５３】
前記曲率半径とすることにより、高速回転における転がり軸受からの発熱を抑制することができる。
【００５４】
また、前記シールは、いわゆる非接触のゴムシールとすることが好ましく、ゴムの材質としては、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）が好ましい。
【００５５】
ＮＢＲは比較的安価であり、耐熱性・耐寒性にも優れる。
【００５６】
特に、本発明の転がり軸受は、高温においてもＮＢＲへの攻撃性の少ない合成炭化水素油を基油に用いているため、シールの劣化も抑制することができ、シール性能が長期にわたり維持されることで、軸受からのグリースの漏洩も長期にわたり抑制できるという相乗効果が得られる。
【００５７】
尚、見掛け粘度の測定は、所定の温度にグリース組成物を保持し、レオメータで行った。図２は、グリース組成物のレオロジー特性を測定するレオメータに備えられた測定部の構成を示す断面図である。断熱壁に囲まれた平板状のステージ１
２ の上方に、ギャップＧ
を介して円盤状の測定プレート１３(パラレルプレート)が配置されており、測定プレート１３の平坦な下面はステージ１２と平行となっている。そして、測定プレート１３とステージ１２との間に形成されたギャップＧには、グリース組成物が満たされている。
【００５８】
そして、ステージ１２に内蔵された温度制御装置でグリースの温度を制御しながら、測定プレート１３を一方向（矢印Ａ方向）に回転させてグリースに剪断速度を加え、見掛け粘度を測定した。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の転がり軸受は、電気自動車やハイブリッド車のモータ回転軸支持に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  転がり軸受（深溝玉軸受）
【図１】
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【図２】
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