(57)【要約】【課題】  浸入した水分による白色組織変化剥離が発生し難く、耐久性及び信頼性にすれた転動装置を提供する。【解決手段】  体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下であるグリース組成物を封入していることを特徴とする転動装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下であるグリース組成物を封入していることを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース組成物を封入した転動装置に関し、特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、カーエアコン用コンプレッサプーリ、水ポンプ等の軸受、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ、モータ用軸受等、白色組織変化を伴った早期剥離を起こしやすい箇所に使用でき、優れた剥離寿命を有する転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動装置の一つである転がり軸受の耐久寿命は一般に、潤滑剤中に水分が混入すると大きく低下する。例えば古村らは潤滑油（＃１８０タービン油）に６％の水が混入すると、混入が無い場合に比べ、数分の１から２０分の１に転がり疲れ強さが低下することを報告している（非特許文献１参照）。また、Ｓｃｈａｔｚｂｅｒｇらは、潤滑油中にわずか１００ｐｐｍの水分が混入するだけで、鋼の転がり強さが３２〜４８％も低下することを報告している（非特許文献２参照）。
【０００３】
前記各部品用の転がり軸受には、水素脆性による白色組織変化を伴った剥離が発生し易い問題があるため、その防止が新たな重要課題となっている。前述したように、前記各部品用の転がり軸受では、高温、高速、高荷重下で使用されるため、グリースの分解により水素を発生させることがある（特許文献１参照）。
【０００４】
また、オルタネータや中間プーリ等のように、エンジン外部にあるベルト駆動の補助機械用軸受では、路面より跳ね上げられる泥水や雨水により、水ポンプ用軸受については、さらにエンジン冷却用循環水の浸入も受けやすい。そのため、接触ゴムシールを付設することにより水の浸入をある程度は防げても完全な水浸入防止はできないのが現状である。更に、自動車のエンジンは、稼働と休止を繰り返す機械であるため、エンジンが休止しているときに軸受のハウジング内の温度が下がり、露点に達して軸受周りの空気中の水分が凝縮した水滴が軸受内の潤滑剤中に混入する。そして、軸受内に浸入したこれらの水分が電気分解して水素を発生することがある（特許文献２参照）。前記各部品用の軸受は、ベルトによるプーリ駆動で回転しているため、ベルトとプーリ間に静電気が発生しやすく、水分の電気分解がより起こりやすい。
【０００５】
また、通常、軸受回転中は潤滑剤の油膜により、内外輪間は絶縁状態になっているが、強振動等により金属接触を引き起こすと、内外輪間が一気に導通するため、内外輪間に生ずる電位差が大きくなり、生じた直流電圧により水を電気分解し、水素イオンの発生を容易にさせる。このようにして発生した水素が軸受鋼中に浸入し、水素脆性による白色組織変化剥離が発生する。
【０００６】
【非特許文献１】古村恭三郎、城田伸一、平川清：表面起点および内部起点の転がり疲れについて、ＮＳＫ  Ｂｃａｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｎｏ６３６，ｐｐ．１−１０、１９７７）
【非特許文献２】（Ｐ．Ｓｃｈａｔｚｂｅｒｇ，Ｉ．Ｍ．Ｆｅｌｓｅｎ；Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  ｏｘｙｇｅｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｒｏｌｌｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ  Ｉｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｗｅａｒ，１２，ｐｐ．３３１−３４２、１９６８）
【特許文献１】特許第２８７８７４９号公報
【特許文献２】特開平１１−７２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ等の軸受、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ用軸受等では、水分が軸受内に浸入しやすく、ベルトとプーリ間に静電気が発生するため、水素脆性による剥離が発生しやすい。そこで、本発明は、浸入した水分による白色組織変化剥離が発生し難く、耐久性及び信頼性に優れた転動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下であるグリース組成物を封入した転動装置を提供する。
【０００９】
本発明の転動装置は、導電性の高いグリース組成物が封入されているため、静電気が発生しても容易に通電して内外輪間の電位差が無くなり易く、水分の電気分解が起こり難く、白色組織変化を伴った剥離の発生を効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転動装置は、水分が浸入しても、水分の電気分解が起こり難く、白色組織変化を伴った剥離に対し、極めて優れた防止効果が得られる。特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、カーエアコン用コンプレッサプーリ、水ポンプ等の軸受、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ、モータ用軸受等の転動装置に好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の転動装置について詳細に説明する。
【００１２】
本発明において転動装置の種類やその構造については何ら制限がないが、上記に挙げたような水が浸入しやすい箇所に使用される各種軸受が主たる対象となる。そして、これらの転動装置には、体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下、好ましくは９．０×１０１１Ω・ｃｍ以下であるグリース組成物が封入される。以下、グリース組成物の実施態様について説明する。
【００１３】
[基油]
グリース組成物の基油は、グリース組成物としての体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下を満足する限り特に限定されず、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使用することができる。好ましくは、低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを避けるために４０℃における動粘度が、好ましくは１０〜４００ｍｍ２／ｓｅｃ、より好ましくは２０〜２５０ｍｍ２／ｓｅｃ、さらに好ましくは２５〜１５０ｍｍ２／ｓｅｃである基油が望ましい。
【００１４】
具体例としては、鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油などが挙げられる。前記鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。前記合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。前記炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物などが挙げられる。前記芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、などのアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレンなどのアルキルナフタレンなどが挙げられる。前記エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレートなどのジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどの芳香族エステル油、さらにはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネートなどのポリオールエステル油、さらにはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油などが挙げられる。前記エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテルなどのポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテルなどのフェニルエーテル油などが挙げられる。その他の合成潤滑基油としてはトリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテルなどが挙げられる。前記天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。グリースの体積固有抵抗値を下げるためには、基油中に極性基が含まれているエステル系油、エーテル系油等がより好ましい。
【００１５】
これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、上述した好ましい動粘度に調整される。
【００１６】
[増ちょう剤]
増ちょう剤は、グリース組成物としての体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下を満足し、かつ、上記の基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。例えば、Ｌｉ、Ｎａ等からなる金属石けん、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ等から選択される複合金属石けん等の金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等の非石けん類を適宜選択して使用できるが、グリースの耐熱性を考慮するとウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物または、これらの混合物が好ましい。このウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物としては、具体的にはジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合物が挙げられ、これらの中でもジウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合物がより好ましい。耐熱性を考慮すると、ジウレア化合物を配合することがより望ましい。
【００１７】
また、本願発明のように体積固有抵抗値を下げるためには、金属石けん、金属複合石けん等の金属元素が含有した増ちょう剤を用いることが好ましい。音響性を考慮すると、Ｌｉ石けん、Ｌｉ複合石けんを配合することがより望ましい。
【００１８】
耐熱性と音響性を考慮するため、上記増ちょう剤を単独または混合物として用いることができる。
【００１９】
[添加剤]
グリース組成物の体積固有抵抗値を５×１０１３Ω・ｃｍ以下にするために、導電性付与物質を添加してもよい。好ましくは、帯電防止剤等の界面活性剤や導電性物質として知られているカーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンや金属粉等を用いることが好ましい。特に体積固有抵抗値を小さくし、耐久性を向上させるためには、カーボンブラックを配合することがより望ましい。これら導電性富所物質の配合量は、その種類に応じてグリース組成物の体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下となるように適宜選択する。
【００２０】
グリース組成物には、更に性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有することもできる。この添加剤としては例えば、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤；塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブテン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性剤；石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤；ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤；ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられ、これらを単独または２種以上組み合わせて添加することができる。この際、添加量は、本発明の所望の目的を達成できれば特に限定されるものではないが、通常グリース組成物中に、１０質量％以下含有させることができる。
【００２１】
［製法］
グリース組成物を調製する方法には特に制約はない。しかし、一般的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。添加剤は、得られたグリース組成物に所定量を配合することが好ましい。ただし、ニーダやロールミル等で添加剤を配合した後十分撹拌し、均一分散させる必要がある。この処理を行うときは、加熱するものも有効である。
【実施例】
【００２２】
以下に、実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１〜５、比較例１〜２）
実施例、比較例のグリース組成を表１に示す。今回実験に用いたグリースのちょう度は、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．２〜３に調整した。そして、各グリースについて、下記の如く体積固有抵抗値を測定した。
＜装置＞
導電率計          ＫＹＯＷＡマルチメータＧＴ−７Ｇ、共和電業製
測定範囲：０．２〜５×１０５Ω
超絶縁計          ＳＫ−１０Ｅ型極超絶縁計、東亜電波工業製
測定範囲：１０５〜１０１６Ω
グリース測定電極  セル定数：５．８４×１０２（ＪＩＳ規格品ではない）、
東亜電波工業製
＜測定方法＞
測定電極にグリースを電極側壁に付かないようにして２ｍｌ入れる。次いで、電極を組立て、接続用リード線を導電率計または超絶縁計に接続し、電圧を印加してから１分後の抵抗値を測定した。尚、体積固有抵抗値が、１０５Ω・ｃｍ未満のグリースについては、導電率計を用い、１０８Ω・ｃｍ以上のグリースについては、超絶縁計を使用した。そして、下記式から体積固有抵抗値を算出する。結果を表１に示す。
体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）＝抵抗値の実測値（Ω）×セル定数（５．８４×１０２
ｃｍ）
【００２４】
【表１】
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【００２５】
そして、上記各グリースについて、白色組織変化剥離に対する耐久性の評価を行った。先ず、内径φ１２ｍｍ、外径φ３７ｍｍ、幅１２ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受（日本精工（株）製）にグリースを０．９５ｇ封入して試験軸受とした。そして、試験軸受をプーリに組み込み、外輪回転速度１０００〜７０００ｍｉｎ−１の繰り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重１２００Ｎの条件で連続回転させ、振動が発生したとき、軸受内輪転走面に剥離が生じたと見做し試験を終了した。また、５００時間経過しても振動が発生しない場合は、その時点で試験を終了した。試験は各グリースとも１０例行い、下記式から剥離発生確率を求めた。結果を図１にグラフ化して示す。
剥離発生確率（％）＝（剥離発生数／試験数）×１００
【００２６】
図１に示すように、本発明に従い体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以下であるグリースを封入した試験軸受は、白色組織変化剥離が発生せず、耐久性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例で得られた、グリースの体積固有抵抗値と剥離発生確率との関係を示すグラフである。
【図１】
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