(57)【要約】【課題】  耐熱性に優れ、軸受潤滑寿命が長い鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物を提供すること。【解決手段】(a) 1個以上のヒドロキシル基を有する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸と炭素数2〜12の脂肪酸ジカルボン酸のリチウム塩からなる増ちょう剤、  (b)40℃の動粘度が300〜500mm2/sの油と、40℃の動粘度が80〜300mm2/sの油と、40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油とを含有し、かつ40℃における動粘度が80〜200mm2/sである基油、  (c) アミン系酸化防止剤、及び  (d) ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有する鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 1個以上のヒドロキシル基を有する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸と炭素数2〜12の脂肪酸ジカルボン酸のリチウム塩からなる増ちょう剤、
(b)40℃の動粘度が300〜500mm2/sの油と、40℃の動粘度が80〜300mm2/sの油と、40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油とを含有し、かつ40℃における動粘度が80〜200mm2/sである基油、
(c) アミン系酸化防止剤、及び
(d) ヒンダードフェノール系酸化防止剤
を含有する鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物。
【請求項２】
(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミン、N-フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ
(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス（3-（3, 5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、ベンゼンプロパン酸,3, 5-ビス（1, 1-ジメチル-エチル）-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、オクタデシル-3-（3, 5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれる、
請求項１記載のグリース組成物。
【請求項３】
(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミンであり、かつ
(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールである、請求項２記載のグリース組成物。
【請求項４】
(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％であり、かつ
(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である、請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
【請求項５】
(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミン、N-フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である請求項１記載のグリース組成物。
【請求項６】
(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス（3-（3, 5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、ベンゼンプロパン酸,3, 5-ビス（1, 1-ジメチル-エチル）-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、オクタデシル-3-（3, 5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である請求項１又は５記載のグリース組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の主電動機軸受用グリースに関し、高温高速条件でも優れた潤滑寿命を示す潤滑グリース組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の主電動機は、車両の高速化や省エネ化、低騒音化、省保守化など特に環境に配慮したニーズが高まってきている。現在主電動機の主流である誘導電動機は、小型・軽量化、高出力化を実現したが、一方で使用条件が厳しくなったことから、軸受の発熱が大きいという問題がある。また可動部が軸受部分だけであることから、保守周期はこの軸受の寿命に依存することになる。
１個以上のヒドロキシル基を有する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸と炭素数２〜12の脂肪族ジカルボン酸のリチウム塩とを増ちょう剤として使用し、40℃の動粘度が300〜500mm2/sの油と40℃の動粘度が80〜300mm2/sの油と40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油の三成分が必須成分であってかつ当該三成分を必須成分とする40℃における動粘度が80〜200mm2/sである油を基油として使用することにより高温高速における軸受潤滑寿命を延長させ、また軸受の発熱を少なくした鉄道車両軸受用グリースが提案されている（特許文献１）。
軸受の発熱を少なくすることは、軸受潤滑寿命を延長させる上で重要であるが、電動機自体が発熱するためその影響で軸受部も高温にさらされることになり、グリースの耐熱性が劣ると早期に劣化し、焼付寿命に至ってしまう。
また高温高速用グリースとしては、自動車の電装、補機軸受用で合成油ウレアグリースが多く使用されているが、主電動機では円筒ころ軸受を使用しており、この潤滑にはウレアグリースでは満足な潤滑寿命を得ることが出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平03-220297号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、鉄道車両の更なる高速化、保守周期延長の要求に対応するよう、耐熱性に優れ、軸受潤滑寿命が長い鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが鋭意検討した結果、高粘度、中粘度、低粘度の三成分の基油を用いることにより、軸受温度上昇を低減することが可能となり、また、アミン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤とを併用することにより、それぞれを単独使用したときよりも大幅にグリース組成物の耐熱性を向上させ、その結果、軸受潤滑寿命の延長が可能となることを見出した。
すなわち、本発明により、以下のグリース組成物及び軸受を提供する：
１．(a) 1個以上のヒドロキシル基を有する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸と炭素数2〜12の脂肪酸ジカルボン酸のリチウム塩からなる増ちょう剤、
(b)40℃の動粘度が300〜500mm2/sの油と、40℃の動粘度が80〜300mm2/sの油と、40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油とを含有し、かつ40℃における動粘度が80〜200mm2/sである基油、
(c) アミン系酸化防止剤、及び
(d) ヒンダードフェノール系酸化防止剤
を含有する鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物。
２．(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミン、N-フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ
(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス（3-（3, 5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、ベンゼンプロパン酸,3, 5-ビス（1, 1-ジメチル-エチル）-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、オクタデシル-3-（3, 5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれる、
前記１項記載のグリース組成物。
３．(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミンであり、かつ
(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールである、前記２項記載のグリース組成物。
４．(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％であり、かつ
(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である、前記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．(c)が、p, p'-ジオクチルジフェニルアミン、N-フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である前記１項記載のグリース組成物。
６．(d)が、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス（3-（3, 5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、ベンゼンプロパン酸,3, 5-ビス（1, 1-ジメチル-エチル）-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、オクタデシル-3-（3, 5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれ、かつ(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5〜5.0質量％である前記１又は５項記載のグリース組成物。
７．前記１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した軸受。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、従来の鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物に比べ、耐熱性に優れ、軸受潤滑寿命が長い鉄道車両の主電動機軸受用グリース組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（a）増ちょう剤
本発明で使用する増ちょう剤は、一般的にはリチウムコンプレックスと呼ばれており、リチウム石けんと比較すると耐熱性に優れるという特徴を有する。
本発明の増ちょう剤を構成する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸としては、12−ヒドロキシステアリン酸が最も好ましい。その他のものとしては、12−ヒドロキシラウリン酸、16−ヒドロキシパルミチン酸等が挙げられる。
本発明の増ちょう剤を構成する炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸としては、アゼライン酸が最も好ましい。その他のものとしては、セバシン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
本発明で使用する増ちょう剤としては、とりわけ、12−ヒドロキシステアリン酸とアゼライン酸のリチウムコンプレックスが好ましい。
本発明で使用する炭素数12〜24のヒドロキシ脂肪酸と炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸との総量に占める炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸の割合は20〜40質量％であることが好ましい。20質量％未満又は40質量％を越えると、熱的に安定な増ちょう剤を得難く、高温高速で回転する鉄道車両の主電動機軸受用グリースとしては適さないことがある。
本発明の組成物中の増ちょう剤の配合量は、5〜25質量％であるのが好ましい。5質量％未満では得られるグリースは流動状になることがあり、また25質量％を越えると固化してしまうことがある。より好ましくは8〜20質量％である。
なお、ウレア系増ちょう剤は、一般的にリチウムコンプレックスよりも耐熱性は優れるが、円筒ころ軸受の潤滑に対しては、リチウムコンプレックスに比べ流動性に劣り、十分な潤滑寿命を得ることが出来ない。
【０００８】
（b）基油
本発明で使用する基油は、40℃の動粘度が300〜500mm2/sの油と、40℃の動粘度が80〜300mm2/sの油と、40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油とを含有し、かつ40℃における動粘度が80〜200mm2/sである。
本発明で使用する基油の40℃における動粘度は、80〜200mm2/sであることが必要であり、100〜150mm2/sであるのが好ましい。80mm2/s未満では高温下で蒸発減量が多く、早期にグリースが固化してしまうことがあり、200mm2/sを越えると低温下での始動性に問題が生じることがある。
基油中に占める40℃の動粘度が20〜80mm2/sの油の割合は、20〜50質量％であるのが好ましい。20質量％未満では軸受の温度上昇が大きくなることがあり、又50質量％を越えると高温下で蒸発減量が多く、早期にグリースが固化してしまうことがある。
本発明で使用する基油としては、鉱油、合成油又はこれらの混合物を使用することができる。合成油としては、アルキルジフェニルエーテルに代表されるエーテル油、ポリαオレフィンに代表される合成炭化水素油および、ジエステル、テトラエステルに代表されるエステル系合成油などがあげられる。鉱油としては、パラフィン系（Ｐ系）鉱油がより好ましい。
【０００９】
添加剤
本発明は、(c)アミン系酸化防止剤と(d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤とを必須成分とする。
(c)アミン系酸化防止剤としては、p, p'-ジオクチルジフェニルアミン、N-フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン及びこれらの混合物からなる群から選ばれるのが好ましい。
本発明の組成物中のアミン系酸化防止剤の配合量は、0.5〜5.0質量％であることが好ましい。0.5質量％未満では効果が低く、5.0質量％を超えても効果は頭打ちとなる。
【００１０】
(d)ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトールテトラキス（3-（3, 5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、ベンゼンプロパン酸,3, 5-ビス（1, 1-ジメチル-エチル）-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、オクタデシル-3-（3, 5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート及びこれらの混合物からなる群から選ばれるのが好ましい。
本発明の組成物中のヒンダードフェノール系酸化防止剤の配合量は、0.5〜5.0質量％であることが好ましい。0.5質量％未満では効果が低く、5.0質量％を超えても効果は頭打ちとなる。
【００１１】
〔任意の添加剤〕
その他に必要に応じて、グリースに通常配合されるあらゆる添加剤が使用可能である。具体的には、錆止め剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などがあげられる。
【００１２】
〔混和ちょう度〕
本発明のグリース組成物の混和ちょう度は、好ましくは200〜400、より好ましくは250〜350である。混和ちょう度が400を上回ると、漏洩しやすい。一方、混和ちょう度が200を下回ると、撹拌抵抗が大きくなる。
【００１３】
本発明のグリース組成物を封入する軸受は、鉄道車両用主電動機に使用される軸受である。主電動機は、全閉型であるのが好ましい。軸受としては、転がり軸受、特にころ軸受、なかでも円筒ころ軸受が好適である。軸受の材質は特に制限されないが、銅であるのが好ましい。
【実施例】
【００１４】
＜試験グリース＞
試験グリースの内容は、表１、表２に示される。
増ちょう剤は、12ヒドロキシステアリン酸とアゼライン酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックスである。
基油は、鉱油Ａ、Ｂ、Ｃ（全てＰ系鉱油）の三種類を使用し、表に示される割合（質量％）で混合した。それぞれの基油の40℃における動粘度は、下記の通り。
鉱油Ａ：414mm2/s    鉱油Ｂ：101 mm2/s    鉱油Ｃ：39.5mm2/s
添加剤にはアミン系酸化防止剤としてp, p'-ジオクチルジフェニルアミン、フェノール系酸化防止剤として2, 6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールを使用した。
【００１５】
（グリース組成物の調製）
基油426.2gの中に12-ヒドロキシステアリン酸127.5gを加え、完全に透明な液体状態になる温度（80〜90℃）に加熱した。これに予め水100gに水酸化リチウム１水塩19.5gを添加して加熱溶解したものを加え、激しく攪拌しながら12-ヒドロキシステアリン酸のけん化反応を行って12-ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩を形成した。
次に、アゼライン酸42.5gを加えて均一な状態になるまで攪拌を継続した。これに予め水100gに水酸化リチウム１水塩19.5gを添加して加熱溶解したものを加え、激しく攪拌しながらアゼライン酸のけん化反応を行った。約60分後赤外分光分析で未反応脂肪酸の吸収が見られないことを確認してけん化反応を終了させた。
次に、加熱工程に入り内容物を200℃まで徐々に加熱した。200℃になった時点で残りの基油364.8ｇを添加しそのまま室温まで冷却し、三段ロールを１回通して、ベースグリースを得た。最終の内容物の量は1000gとした。
上記ベースグリースに、表１、表２に従い酸化防止剤及び基油を添加し、三段ロールを２回通して、実施例１〜８及び比較例１〜６のグリース組成物を得た。
【００１６】
＜試験方法＞
・ちょう度 (JIS K 2220 7)
・滴点（JIS K 2220 8）
・軸受潤滑寿命試験
以下に述べる条件で軸受を回転し、軸受温度が110℃に達した時間を寿命時間とした。
［試験条件］
軸受    ：NU214
荷重    ：ラジアル荷重：250kgf
回転数  ：8200rpm
グリース封入量  ：5.6g 
温度    ：120℃コントロール
【００１７】
・軸受温度上昇試験
以下に述べる条件で軸受を回転し、運転中の外輪最高温度を記録する。
［試験条件］
軸受:NF 306
ラジアル荷重:25 lbs
スラスト荷重:40 lbs
回転数:3500rpm
グリース封入量:20 g
試験時間:3時間
【００１８】
【表１】
2014108999.tif 000002
【００１９】
【表２】
2014108999.tif 000003
【００２０】
三成分の基油を使用し、かつアミン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤を併用した実施例１〜８は、軸受の温度上昇が抑えられ、軸受潤滑寿命がいずれも1000h以上と比較例に比べ改善が認められる。