(57)【要約】【課題】軸受からの漏洩を防ぎつつ、低温条件下での冷時異音の発生を抑制することができる固形潤滑剤を提供することを目的とする。【解決手段】固形潤滑剤１７は、樹脂成分と潤滑成分との混合物の固形体であり、−２０℃以下の温度で使用されるものであって、潤滑成分が、ポリ−α−オレフィン油を主成分とする基油と、増ちょう剤とを含むグリースであり、樹脂成分が、超高分子量ポリオレフィンであり、該固形潤滑剤全体に対して２０質量％〜５０質量％含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成分と潤滑成分との混合物の固形体であり、−２０℃以下の温度で使用される固形潤滑剤であって、
前記潤滑成分が、ポリ−α−オレフィン油を主成分とする基油と、増ちょう剤とを含むグリースであり、
前記樹脂成分が、超高分子量ポリオレフィンであり、該固形潤滑剤全体に対して２０質量％〜５０質量％含まれることを特徴とする固形潤滑剤。
【請求項２】
前記増ちょう剤は、脂環式ジウレア化合物であることを特徴とする請求項１記載の固形潤滑剤。
【請求項３】
前記増ちょう剤は、前記グリース全体に対して２０質量％〜４０質量％含まれることを特徴とする請求項２記載の固形潤滑剤。
【請求項４】
−４０℃以下の温度で使用されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の固形潤滑剤。
【請求項５】
転がり軸受内に固形潤滑剤を封入した固形潤滑剤封入転がり軸受であって、
前記固形潤滑剤が、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の固形潤滑剤であることを特徴とする固形潤滑剤封入転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械や車両などに組み込まれる転がり軸受に封入される固形潤滑剤に関し、特に低温下で使用される転がり軸受に封入される固形潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械や車両などに組み込まれる転がり軸受には、潤滑性を付与するために潤滑剤（例えばグリース）が封入されている。この転がり軸受は、例えば、自動車の動力伝達系に設けられるプーリ等にも組み込まれている。このようなプーリを、寒冷地などの低温にさらされた状況下で作動させると、作動直後に異音が発生することがある。この寒冷時に発生する異音を冷時異音と呼ぶ。
【０００３】
冷時異音が発生する原因はいまだ解明されていないが、転がり軸受に封入されたグリースが固化すること等によって発生すると考えられている。この考えに基づいて、低温下でも流動性の良好な基油を含むグリースやちょう度の大きいグリースを用いることで、冷時異音の発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０８９８２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記グリースは、流動性が良好な半固形状（グリース状態）であるため、軸受から漏れやすいといった懸念がある。そして、グリースが軸受から漏洩すると、焼き付き等が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受からの漏洩を防ぎつつ、低温条件下での冷時異音の発生を抑制することができる固形潤滑剤を提供することを目的とする。また、その固形潤滑剤が封入された固形潤滑剤封入転がり軸受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】
【０００７】
本発明の固形潤滑剤は、樹脂成分と潤滑成分との混合物の固形体であり、−２０℃以下の温度で使用される固形潤滑剤であって、上記潤滑成分が、ポリ−α−オレフィン油を主成分とする基油と、増ちょう剤とを含むグリースであり、上記樹脂成分が、超高分子量ポリオレフィンであり、該固形潤滑剤全体に対して２０質量％〜５０質量％含まれることを特徴とする。
【０００８】
上記増ちょう剤は、脂環式ジウレア化合物であることを特徴とする。さらに、上記増ちょう剤は、上記グリース全体に対して２０質量％〜４０質量％含まれることを特徴とする。特に、−４０℃以下の温度で使用されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受は、転がり軸受内に固形潤滑剤を封入した固形潤滑剤封入転がり軸受であって、上記固形潤滑剤が、本発明の固形潤滑剤であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固形潤滑剤は、樹脂成分と潤滑成分との混合物の固形体であり、−２０℃以下の温度で使用されるものであって、潤滑成分が、ポリ−α−オレフィン油を主成分とする基油と、増ちょう剤とを含むグリースであり、樹脂成分が、超高分子量ポリオレフィンであり、該固形潤滑剤全体に対して２０質量％〜５０質量％含まれる。−２０℃以下の温度において、固形潤滑剤からポリ−α−オレフィン油が滲み出し、このポリ−α−オレフィン油によって潤滑性が付与されるので、冷時異音の発生を抑制することができる。さらに、固形潤滑剤自体は固形体であり、滲み出るポリ−α−オレフィン油は微量であるため、潤滑剤が軸受から漏洩することを防ぐことができる。
【００１１】
増ちょう剤は、脂環式ジウレア化合物であるので、グリースに良好な増ちょう性を付与することができる。さらに、増ちょう剤は、グリース全体に対して２０質量％〜４０質量％含まれるので、固形潤滑剤から滲み出るポリ−α−オレフィン油が適度な量となり、−２０℃以下の温度においても、冷時異音の発生を好適に抑制することができる。また、本発明の固形潤滑剤は、−４０℃以下の温度で使用されるので、冷時異音が特に懸念される極寒冷地などの使用に好適である。
【００１２】
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受は、本発明の固形潤滑剤を封入してなるので、軸受からの漏洩を防ぎつつ、−２０℃以下の温度であっても冷時異音の発生を抑制することができ、寒冷地での使用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受の他の例を示す断面図である。
【図３】各温度下における音圧の測定結果を示す図である。
【図４】図３における温度間の音圧差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明が対象としている冷時異音は、例えばグリースが封入されてなる転がり軸受を低温下で使用する際に発生する異音である。異音としては、特に、物体が剥がれるような音であるジャリ音を対象としている。ジャリ音が発生する原因は定かではないが、例えば、低温により固化したグリースが関与していると考えられる。また、冷時異音は、転がり軸受の使用温度が低温になればなるほど、発生する可能性が高くなる。本発明の固形潤滑剤は、低温下で使用されることを想定しており、例えば−２０℃以下の温度であり、好ましくは−３０℃以下であり、より好ましくは−４０℃以下の温度で使用される。
【００１５】
本発明の固形潤滑剤は、潤滑成分としてのグリースと、樹脂成分としての超高分子量ポリオレフィンとの混合物が固形化された潤滑剤である。この固形潤滑剤は、グリースに含まれる基油が滲み出て潤滑性を付与させるものである。本発明の固形潤滑剤は、低温下においても固形化されており、そこから滲み出た微量の基油によって十分に潤滑されるため、冷時異音を抑制することができる。
【００１６】
本発明に用いられるグリースは、ポリ−α−オレフィン油（ＰＡＯ油）を含む基油と増ちょう剤とから構成される。ＰＡＯ油は、α−オレフィンまたは異性化されたα−オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α−オレフィンの具体例としては、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、１−ドコセン、１−テトラドコセンなどが挙げられ、通常はこれらの混合物が使用される。
【００１７】
上記基油は、ＰＡＯ油のみからなるか、または、ＰＡＯ油と他の基油との混合物である。ＰＡＯ油と混合する油として、例えば、高度精製油、鉱油、エステル系合成油、エーテル系合成油、シリコーン油、フッ素油およびこれらの混合油などを使用できる。本発明の基油はＰＡＯ油を主成分として含むので、ＰＡＯ油の含有量は、基油（混合油）全体に対して５０質量％以上であり、好ましくは８０質量％以上である。特に、ＰＡＯ油のみからなる基油（ＰＡＯ油１００％）とすることが好ましい。
【００１８】
増ちょう剤としては、脂肪族ジウレア化合物、芳香族ジウレア化合物、および脂環式ジウレア化合物からなる群から選択されるジウレア化合物が用いられる。ジウレア化合物は、ジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られる。ジイソシアネート成分としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜などが挙げられる。また、モノアミン成分は、脂肪族モノアミン、芳香族モノアミンおよび脂環式モノアミンを用いることができる。脂肪族モノアミンとしては、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどが挙げられる。芳香族モノアミンとしては、アニリン、ｐ−トルイジンなどが挙げられる。脂環式モノアミンとしては、シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。
【００１９】
これらのウレア化合物として、より具体的には、ジイソシアネート成分として芳香族ジイソシアネートを用い、モノアミン成分として芳香族モノアミンを用いた芳香族ジウレア化合物、ジイソシアネート成分として芳香族ジイソシアネートを用い、モノアミン成分として脂肪族モノアミンを用いた脂肪族ジウレア化合物、ジイソシアネート成分として芳香族ジイソシアネートを用い、モノアミン成分として脂環式モノアミンを用いた脂環式ジウレア化合物が挙げられる。これらの中で、増ちょう性が良好であることから脂環式ジウレア化合物を用いることが好ましく、特に、脂環式ジウレア化合物のみからなる増ちょう剤とすることが好ましい。
【００２０】
本発明におけるグリースは、基油と増ちょう剤のみからなる場合と、これらに加えてさらに添加剤を含む場合とがある。配合できる添加剤としては、本発明の効果を損なわないものであればよく、例えば、酸化防止剤、錆止め剤、極圧剤、摩耗調整剤、ｐＨ調整剤などを挙げることができる。
【００２１】
上記グリースにおける増ちょう剤の含有量は、グリース全体量に対し１０〜５０質量％であり、好ましくは２０〜４０質量％である。１０質量％未満であると、相対的に基油量が多くなって漏洩することがあり、十分な潤滑寿命を得られないおそれがある。一方、５０質量％をこえると、相対的に基油量が少なくなり、潤滑寿命が短くなるおそれがある。なお、増ちょう剤にジウレア化合物を用いる場合は、基油中でジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応させて作製する。
【００２２】
本発明に用いられる超高分子量ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンもしくはこれらの共重合体からなる粉末またはそれぞれ単独の粉末を配合した混合粉末が挙げられる。ここで、各粉末の、粘度法により測定される平均分子量は、１×１０６〜５×１０６ であることが好ましい。このような分子量の範囲にあるポリオレフィンは、剛性と保油性において低分子量のポリオレフィンより優れるからである。また、超高分子量ポリオレフィンの中でも、超高分子量ポリエチレンを用いることが好ましい。
【００２３】
上記固形潤滑剤における超高分子量ポリオレフィンの含有量は、固形潤滑剤全体に対して、２０〜５０質量％であり、好ましくは３０〜５０質量％であり、最も好ましくは４０〜５０質量％である。超高分子量ポリオレフィンが２０質量％未満であると、樹脂成分としての高分子量ポリオレフィン量が不足し、潤滑剤の固形化が困難であり、軸受使用時に固形潤滑剤が漏洩するおそれがある。超高分子量ポリオレフィンが５０質量％をこえると、潤滑成分としてのグリース量が不足し、固形潤滑剤から滲み出る基油の供給性が劣る。
【００２４】
本発明の固形潤滑剤は、所定量の上記グリースと、所定量の超高分子量ポリオレフィンとを均一に混合し、所定形状の型や軸受に直接封入し、超高分子量ポリオレフィンのゲル化点以上の温度（融解温度）に加熱し、その後冷却して固形化することで得られる。グリースと超高分子量オレフィンとを混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー等、一般に用いられる撹拌機を使用することができる。また、加熱（焼成）条件は、上記ゲル化点以上で、かつ、該グリースの滴点以下（例えば１５０〜２００℃程度）で加熱することが好ましい。
【００２５】
本発明の固形潤滑剤が封入された転がり軸受の一例を図１に基づいて説明する。図１は、固形化された固形潤滑剤をスポットパック状に封入する転がり軸受の断面図である。転がり軸受１１は、外周面に内輪転走面を有する内輪１２と内周面に外輪転走面を有する外輪１３とが同心に配置され、内輪転走面と外輪転走面との間に複数個の転動体１４が配置される。保持器１５が、この複数個の転動体１４を保持している。転がり軸受１１は、転動体１４の周囲に固形潤滑剤１７が封入されている。
【００２６】
また、本発明の固形潤滑剤が封入された転がり軸受の他の例を図２に示す。図２は、固形化され固形潤滑剤をフルパック状に封入する転がり軸受の断面図である。図２の形態の転がり軸受１１は、図１の場合と同様に、内輪１２、外輪１３、転動体１４、および保持器１５を備えており、転動体１４の周囲に上記の固形潤滑剤１７を封入することで得られる。
【００２７】
固形潤滑剤１７の封入方法の一例として、以下の方法が挙げられる。所定量の上記グリースと、所定量の超高分子量ポリオレフィンを均一に混合した後、９０〜１２０℃に加熱することで半固形状態とする。次いで、該状態を維持したまま、転がり軸受１１内に封入する。その封入の方法は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、内輪１２と外輪１３の間で二枚の帯板からなる保持器１５がリベット１６によって重ねて固定されている部分に、いわゆるスポットパック状に封入するものや、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、内輪１２と外輪１３の間全体に、いわゆるフルパック状に充填するものが挙げられる。このように封入された状態で、軸受全体を超高分子量ポリオレフィンのゲル化点以上、かつ、グリースの滴点以下の温度に加熱し、その後冷却して固形化することにより、上記半固形状物が固形化して固形潤滑剤となり、本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受が得られる。すなわち、このようにして本発明の固形潤滑剤が封入された転がり軸受を得る工程が、転がり軸受の冷時異音を抑制する方法となる。また、本発明の固形潤滑剤は、冷時異音抑制用の潤滑剤であるといえる。
【００２８】
本発明の転がり軸受は、その種類について制限はなく、各図に示した深溝玉軸受の他、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受などとしてもよい。また、シール部材を有する形態と、シール部材を有しない形態とのいずれであってもよい。
【００２９】
本発明の転がり軸受は、−２０℃以下の温度でも冷時異音の発生を抑制することができるため、寒冷地などで使用される転がり軸受に適している。例えば、自動車の動力伝達系に設けられたプーリに組み込まれる（プーリの内径に嵌合される）、プーリ用の転がり軸受として使用される。
【実施例】
【００３０】
（１）試験用軸受の作製
実施例１、比較例３について、表１に示す配合組成（質量％）でグリースと超高分子量ポリエチレンを混合した。得られた混合物を軸受（ＮＴＮ社製６２０３）に０．８〜１．０ｇ封入した後、１６０℃で３０分加熱し、その後冷却して固形化することで、固形潤滑剤が封入された試験用軸受を得た。比較例１、２について、表１に示す配合組成（質量％）で基油および増ちょう剤を混合して、グリースを得た。得られたグリースを軸受（ＮＴＮ社製６２０３）に０．７ｇ封入して、半固形（グリース状態）のグリースが封入された試験用軸受を得た。
【００３１】
（２）冷時異音試験
実施例１および比較例１〜３の試験用軸受を各試験温度（−４０℃、２０℃）下で運転させて、音圧をそれぞれ測定した。試験温度−４０℃の場合は、試験用軸受を−５０℃で１時間冷却した後、試験機に組み付け、−４０℃になってから運転を開始した。試験では、開始３０秒間で７０００ｍｉｎ-1まで軸受を回転させ、その間における音圧を測定した。
【００３２】
例えば、図３には、比較例１の試験用軸受を用いた場合の各温度での音圧の時間変化を示し、図４には、その温度間の音圧差を示している。図３に示すように、−４０℃では、軸受の運転開始後（約１０秒後）に音圧が一時的に上昇しており、この上昇した音圧が冷時異音となる。一方、２０℃ではこの音圧上昇は見られない。そのため、この音圧差が大きいほど、冷時異音が大きいといえる。実施例１、比較例１〜３において、図４に示すような音圧差の最大値を算出して、冷時異音の評価を行った。結果を表１に示す。
転がり軸受    ：  ６２０３（プーリ組み込み）
試験温度      ：  −４０℃、２０℃
軸受回転条件  ：  開始３０秒間で７０００ｍｉｎ-1まで加速
試験荷重      ：  荷重２８０Ｎ
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１において、実施例１では、同じグリースを含む比較例１よりも冷時異音を抑制することができた。比較例１は半固形であるため、低温下においても軸受の回転に伴う撹拌を受けることになり異音が発生してしまうと考えられる。これに対し、実施例１は固形潤滑剤自体は固形化されており、そこから滲み出た微量の基油（ＰＡＯ油）によって潤滑性が付与されるため、異音の発生を抑制することができる。また、実施例１の固形潤滑剤は固形化されているため、軸受から潤滑剤が漏洩することを防ぐことができる。一方で、比較例３は固形化されているが、同じグリースを含む比較例２と同程度の冷時異音が発生している。つまり、単に固形化された固形潤滑剤を用いるのみでは、冷時異音を抑制することはできない。以上より、ＰＡＯ油を主成分とする基油を含むグリースと、樹脂成分としての超高分子量ポリオレフィンとの混合物が固形化された固形潤滑剤を用いることで、冷時異音を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の固形潤滑剤は、軸受からの漏洩を防ぎつつ、低温条件下での冷時異音の発生を抑制することができるので、寒冷地などで使用される固形潤滑剤封入転がり軸受に適している。
【符号の説明】
【００３６】
１１  転がり軸受
１２  内輪
１３  外輪
１４  転動体
１５  保持器
１６  リベット
１７  固形潤滑剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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