(57)【要約】【課題】内部に水が侵入しても白色組織剥離が発生しにくく、耐久性及び信頼性に優れた転動装置を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールのような密封装置５，５と、を備えている。また、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された内部空間には、軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑を行うグリース組成物Ｇが配されている。そして、このグリース組成物Ｇの比誘電率は３以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行うグリース組成物と、を備える転動装置において、前記グリース組成物の比誘電率を３以上としたことを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記グリース組成物の基油の少なくとも一部が合成油であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の転動装置を備えることを特徴とするオルタネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等のような転動装置に関する。また、本発明は、オルタネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の寿命は、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、混入がない場合に比べて数分の１〜２０分の１に転がり疲れ寿命が低下することを報告している（非特許文献１を参照) 。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を参照）。
【０００３】
自動車の電装部品やエンジン補機（例えば、オルタネータ，中間プーリ，カーエアコンディショナー用電磁クラッチ，カーエアコンディショナー用コンプレッサプーリ，水ポンプ）に使用される軸受，ガスヒートポンプ用電磁クラッチ，コンプレッサ，モータ用軸受等は、通常は高温，高速，高荷重という条件下で使用されるため、グリース組成物が分解して水素が発生することがある（特許文献１を参照) 。そのため、水素脆性による白色組織への変化を伴った剥離（以降は白色組織剥離と記すこともある）が発生しやすいという問題点を有していた。
【０００４】
また、オルタネータ，中間プーリ等の電装部品やエンジン補機に用いられる転がり軸受は、エンジンの外部にあるベルト駆動の補助機械用軸受であることから、路面より跳ね上げられる泥水や雨水が侵入しやすく、水ポンプ用軸受は、さらにエンジン冷却用循環水の侵入も受けやすい。シールにより軸受内部への水の侵入がある程度防止されるようになってはいるが、完全な侵入防止は困難である。
【０００５】
さらに、自動車のエンジンは稼働と停止を繰り返す機械であるが、エンジンが停止している際に転がり軸受の温度が低下して露点に達し、転がり軸受の周辺の空気中の水分が凝縮して水滴となり、転がり軸受に封入されたグリースに混入することがある。そして、転がり軸受内に侵入した水分が分解して水素が発生する場合がある（特許文献２を参照）。電装部品やエンジン補機に用いられる転がり軸受は、ベルトによるプーリで駆動されて回転しているため、ベルトとプーリとの間に静電気が発生しやすく、水分の電気分解が起こりやすかった。
【０００６】
さらに、通常転がり軸受の回転中は、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、強い振動等により金属接触が生じた場合は内外輪が一気に導通するため、内外輪間に生じる電位差が大きくなる。よって、生じた電流電圧により水が電気分解され、水素イオンの発生が容易となる。このようにして発生した水素が軸受鋼中に侵入して、白色組織剥離が発生する。
【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
【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 Bearing Journal, No.636, p.1-10,1977
【非特許文献２】P.Schatzberg，I.M.Felsen，”Effects of water and oxygen during rolling contact Lubrication”, wear, 12, p.331-342, 1968
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、自動車の電装部品やエンジン補機（例えば、オルタネータ，中間プーリ，カーエアコンディショナー用電磁クラッチ，カーエアコンディショナー用コンプレッサプーリ，水ポンプ）に使用される軸受，ガスヒートポンプ用電磁クラッチ，コンプレッサ，モータ用軸受等は、内部に水が侵入しやすく、しかもベルトとプーリとの間に静電気が発生しやすいため、白色組織剥離が発生しやすいという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、内部に水が侵入しても白色組織剥離が発生しにくく、耐久性及び信頼性に優れた転動装置を提供することを課題とする。また、内部に水が侵入しても白色組織剥離が発生しにくく、耐久性及び信頼性に優れたオルタネータを提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行うグリース組成物と、を備える転動装置において、前記グリース組成物の比誘電率を３以上としたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成の転動装置は、比誘電率が高いグリース組成物を備えているため、内方部材と外方部材との間で静電気が発生しても容易に緩和することができる。よって、内部に侵入した水分の電気分解が起こりにくいので、白色組織剥離が発生しにくい。
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、請求項１に記載の転動装置において、前記グリース組成物の基油の少なくとも一部が合成油であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る請求項３のオルタネータは、請求項１又は請求項２に記載の転動装置を備えることを特徴とする。
このような構成のオルタネータは、比誘電率が高いグリース組成物を備えているため、転動装置の内方部材と外方部材との間で静電気が発生しても容易に緩和することができる。よって、内部に侵入した水分の電気分解が起こりにくいので、白色組織剥離が発生しにくい。
【００１２】
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
また、本発明における内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の転動装置及びオルタネータは、内部に水が侵入しても白色組織剥離が発生しにくく、耐久性及び信頼性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る転動装置及びオルタネータの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。この深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールのような密封装置５，５と、を備えている。なお、保持器４や密封装置５は備えていなくてもよい。
【００１５】
内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された内部空間には、軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑を行うグリース組成物Ｇが配されている。このグリース組成物Ｇの比誘電率は３以上であり、４以上であることがより好ましい。なお、このグリース組成物Ｇの基油の種類は特に限定されるものではないが、合成油が好ましい。
【００１６】
以下に、グリース組成物Ｇを構成する各成分について詳細に説明する。
〔基油について〕
グリース組成物Ｇの基油の種類は特に限定されるものではなく、グリース組成物Ｇの比誘電率が３以上となるならば、グリース組成物の基油として一般的に使用される潤滑油を問題なく使用することができる。
【００１７】
ただし、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抑制するためには、基油の４０℃における動粘度は、１８ｍｍ2 ／ｓ以上４００ｍｍ2 ／ｓ未満であることが好ましく、２６ｍｍ2 ／ｓ以上２５０ｍｍ2 ／ｓ未満であることがより好ましく、３０ｍｍ2 ／ｓ以上１６０ｍｍ2 ／ｓ未満であることがさらに好ましい。
【００１８】
基油の具体例としては、鉱油系潤滑油，合成油系潤滑油，天然油系潤滑油があげられる。鉱油系潤滑油としては、減圧蒸留，溶剤脱れき，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鉱油が好ましい。
合成油系潤滑油としては、脂肪族系炭化水素油，芳香族系炭化水素油，エステル油，エーテル油等が好ましい。
【００１９】
脂肪族系炭化水素油としては、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−デセンとエチレンとのコオリゴマー等のポリα−オレフィン又はその水素化物などがあげられる。また、芳香族系炭化水素油としては、モノアルキルベンゼン，ジアルキルベンゼン，ポリアルキルベンゼン等のアルキルベンゼンや、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等のアルキルナフタレンなどがあげられる。
【００２０】
さらに、エステル油としては、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，メチルアセチルリシノレート等のジエステル油や、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等の芳香族エステル油があげられる。さらに、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ペラルゴネート等のポリオールエステル油や、一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸と多価アルコール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もあげられる。
【００２１】
さらに、エーテル油としては、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等のポリグリコールや、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，テトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，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等のフェニルエーテル油などがあげられる。
【００２２】
上記以外の合成油系潤滑油としては、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油などがあげられる。
また、天然系潤滑油としては、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又はその水素化物などがあげられる。
これらの基油は、単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。なお、グリース組成物Ｇの比誘電率を高くするためには、極性基が含まれているエステル油やエーテル油を基油の少なくとも一部に用いることが好ましい。
【００２３】
〔増ちょう剤について〕
グリース組成物Ｇに用いる増ちょう剤の種類は特に限定されるものではなく、グリース組成物Ｇの比誘電率が３以上となるならば、グリース組成物の増ちょう剤として一般的に使用されるものを問題なく使用することができる。
例えば、金属石けん（金属はアルミニウム，バリウム，カルシウム，リチウム，ナトリウム等）や金属複合石けん（金属はリチウム，ナトリウム，バリウム，カルシウム，アルミニウム等）があげられる。また、ウレア化合物（ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等）、無機系化合物（シリカゲル，ベントナイト等）、ウレタン化合物（ジウレタン化合物等）、ウレア・ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等の非石けん系の増ちょう剤も使用できる。これらの増ちょう剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
グリース組成物Ｇ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，又はこれらの混合物が好ましい。具体的には、ジウレア，ウレア・ウレタン化合物，ジウレタン化合物又はこれらの混合物が好ましく、特にジウレアが好ましい。なお、グリース組成物Ｇの比誘電率を高くするためには、金属石けん，金属複合石けん等のように金属元素を含む増ちょう剤が好ましい。
【００２５】
〔添加剤について〕
グリース組成物Ｇの比誘電率を３以上とするために、導電性付与物質を添加してもよい。例えば、帯電防止剤等の界面活性剤や、導電性物質として知られ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、金属粉があげられる。体積固有抵抗値を小さくし、転動装置の耐久性を向上させるためには、カーボンブラックがより好ましい。導電性付与物質の添加量は、その種類に応じて、グリース組成物Ｇの比誘電率が３以上となるような量に設定する。
【００２６】
また、グリース組成物Ｇには、各種性能をさらに向上させるために、グリース組成物に一般的に使用される各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性剤，金属不活性化剤，粘度指数向上剤があげられ、これらの添加剤は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。添加剤の合計の含有量は、本発明の目的を損なうものでないならば特に限定されないが、グリース組成物Ｇ全体の１０質量％以下とすることが好ましい。
【００２７】
酸化防止剤としては、ゴム，プラスチック，潤滑油等に一般的に使用される老化防止剤，オゾン劣化防止剤，酸化防止剤を問題なく使用することができる。例えば、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系酸化防止剤や、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤である。
【００２８】
また、防錆剤としては、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があげられる。さらに、極圧剤としては、塩素系極圧剤，イオウ系極圧剤，リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデン等があげられる。さらに、油性剤としては、オレイン酸，ステアリン酸等の脂肪酸や、動植物油等があげられる。さらに、金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール，亜硝酸ソーダ等があげられる。さらに、粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート，ポリイソブチレン，ポリスチレン等があげられる。
【００２９】
〔グリース組成物の製造方法について〕
グリース組成物Ｇの製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な方法で製造することができる。例えば、基油中での反応により増ちょう剤を合成してグリース組成物とする方法である。添加剤は、得られたグリース組成物に所定量を添加し混合するとよい。ただし、添加剤を添加した後にニーダやロールミル等で十分に攪拌し、添加剤を均一に分散させる必要がある。この分散処理は、加熱しながら行ってもよい。
【００３０】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【００３１】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。表１，２に示すような組成の８種のグリース組成物を製造して、種々の性能を評価した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
【表２】
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【００３４】
これらのグリース組成物は、基油と増ちょう剤と添加剤とからなる。基油としては、ポリオールエステル油（ＰＯＥ），ジアルキルジフェニルエーテル油（ＡＤＥ），ポリα−オレフィン油（ＰＡＯ），鉱油，又は混合油（ポリオールエステル油とジエステル油を８：２の比率で混合したもの）を用いている。
【００３５】
また、増ちょう剤としては、ジウレア又はリチウム石けん（１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム）を用いている。なお、表中のジウレアＡとは、脂環式炭化水素基を有するジウレア化合物であり、ジウレアＢとは、脂環式炭化水素基を有するジウレア化合物と脂肪族炭化水素基を有するジウレア化合物との混合物であり、その混合比は質量比で８：２である。ジウレアＣとは、脂肪族炭化水素基を有するジウレア化合物であり、ジウレアＤとは、脂環式炭化水素基を有するジウレア化合物と脂肪族炭化水素基を有するジウレア化合物との混合物であり、その混合比は質量比で３：７である。ジウレアＥとは、芳香族炭化水素基を有するジウレア化合物と脂肪族炭化水素基を有するジウレア化合物との混合物であり、その混合比は質量比で８：２である。
【００３６】
さらに、添加剤としては、導電性付与物質と酸化防止剤と防錆剤とを用いている。導電性付与物質はカーボンブラックであり、酸化防止剤はアミン系の酸化防止剤であり、防錆剤は石油スルフォネートである。
グリース組成物中の増ちょう剤及び添加剤の含有量は表中に示した通りであり（単位は質量％である）、残部は基油である。さらに、グリース組成物の混和ちょう度（ＮＬＧＩちょう度番号）を併せて示してある。
【００３７】
〔比誘電率の測定方法について〕
これらのグリース組成物の比誘電率を、以下のようにして測定した。２枚の円板状の電極（直径３８ｍｍ，厚さ０．３ｍｍ）の間にグリース組成物を充填し、ＬＣＲメータを接続して、２５℃の雰囲気下、種々の周波数で抵抗値及びキャパシタンスを測定した。そして、下記式により比誘電率εr を求めた。結果を表１，２及び図２に示す。
εr ＝｛（εr ’）2 ＋（εr ''）2 ｝1/2 
【００３８】
ここで、εr ’は複素誘電率の実数部でありＣp ／Ｃ0 である。また、εr ''は複素誘電率の虚数部であり１／（２πｆＣ0 Ｒp ）である。なお、ｆは周波数（Ｈｚ）、Ｃp はグリース組成物のキャパシタンス（Ｆ）、Ｃ0 は空気のキャパシタンス（Ｆ）、Ｒp はグリース組成物の抵抗値（Ω）である。
【００３９】
〔剥離試験について〕
表１，２に示すグリース組成物を封入した転がり軸受を、オルタネータに組み込んだ。転がり軸受は、内径１７ｍｍ，外径４７ｍｍ，幅１４ｍｍの深溝玉軸受であり、接触ゴムシールを備えている。また、グリース組成物の封入量は、深溝玉軸受の内部空間容積の５０体積％である。
【００４０】
このようなオルタネータを、図３のようにしてエンジンで回転させることにより、耐久試験を行った。回転の条件は、回転速度（内輪回転）２０００ｍｉｎ-1のアイドリング状態から回転速度１４０００ｍｉｎ-1の最高回転速度に移行し前述のアイドリング状態に戻るというサイクルの運転を繰り返し行うというものである。なお、１サイクルに要する時間は約６秒である。また、プーリ荷重は１５７０Ｎである。
【００４１】
このような試験を温度制御はせずに室温下で行い、５００時間経過するか、又は、オルタネータのハウジングに異常な振動が生じたら試験を中止し、深溝玉軸受の軌道面と内部組織とを観察し剥離の有無を確認した。
結果を表１，２に示す。なお、１種のグリース組成物につき５個の深溝玉軸受の評価を行い、剥離が生じなかった深溝玉軸受の個数を表示してある。例えば、５個中３個には剥離が生じず２個に生じた場合には、「３／５」と示してある。表１，２から分かるように、実施例１〜５の深溝玉軸受は、グリース組成物の比誘電率が３未満である比較例１，２の深溝玉軸受と比べて剥離が生じにくかった。
【００４２】
〔焼付き試験について〕
表１，２に示すグリース組成物を、両端部にシールドを備えた深溝玉軸受（内径２５ｍｍ，外径６２ｍｍ，幅１７ｍｍ）に封入した。グリース組成物の封入量は、深溝玉軸受の内部空間容積の３５体積％である。このような深溝玉軸受をラジアル荷重９８Ｎ，アキシアル荷重９８Ｎ，回転速度（内輪回転）１００００ｍｉｎ-1という条件で、駆動モーターを用いて１０００時間回転させた。この時、外輪の温度を１４０℃に制御した。
【００４３】
ただし、深溝玉軸受を回転させる駆動モーターにトルク過大による過電流が生じるか、外輪の温度が１５０℃（初期の外輪の温度よりも１０℃高い温度）を超えたら焼付きが生じたと判断し、試験を中止した。
結果を表１，２に示す。なお、１種のグリース組成物につき３個の深溝玉軸受の評価を行い、焼付きが生じなかった深溝玉軸受の個数を表示してある。例えば、３個中２個には焼付きが生じず１個に生じた場合には、「２／３」と示してある。表１，２から分かるように、実施例１〜５の深溝玉軸受は、参考例の深溝玉軸受と比べて焼付きが生じにくかった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、自動車の電装部品やエンジン補機（例えば、オルタネータ，中間プーリ，カーエアコンディショナー用電磁クラッチ，カーエアコンディショナー用コンプレッサプーリ，水ポンプ）に使用される軸受，ガスヒートポンプ用電磁クラッチ，コンプレッサ，モータ用軸受等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図２】グリース組成物の比誘電率を示すグラフである。
【図３】剥離試験の方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１        内輪
１ａ      軌道面
２        外輪
２ａ      軌道面
３        転動体
Ｇ        グリース組成物
【図１】
2008196526.tif 000005
【図２】
2008196526.tif 000006
【図３】
2008196526.tif 000007