(57)【要約】【課題】コンパクト化要求を受け、単列多点接触軸受を用いる際の滑り運動等に起因する発熱問題や脆性剥離問題を確実に防止することができるグリース封入複列アンギュラ軸受を提供する。【解決手段】二列の軌道を有する内輪と、該内輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えた外輪と、これら内、外輪間に二列で配設される複数の転動体とを備え、少なくとも上記転動体の周囲にグリースを封入した複列アンギュラ軸受であって、上記グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤はアルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選ばれた少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、該アルミニウム系添加剤の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二列の軌道を有する内輪と、該内輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えた外輪と、これら内、外輪間に二列で配設される複数の転動体とを備え、少なくとも前記転動体の周囲にグリースを封入した複列アンギュラ軸受であって、
前記グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤はアルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選ばれた少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、該アルミニウム系添加剤の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部であることを特徴とするグリース封入複列アンギュラ軸受。
【請求項２】
前記アルミニウム化合物は、炭酸アルミニウムおよび硝酸アルミニウムから選ばれた少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項１記載のグリース封入複列アンギュラ軸受。
【請求項３】
前記増ちょう剤は、ウレア系増ちょう剤であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のグリース封入複列アンギュラ軸受。
【請求項４】
前記基油は、アルキルジフェニルエーテル油およびポリ-α-オレフィン油から選ばれた少なくとも一つの油であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３項記載のグリース封入複列アンギュラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグリース封入複列アンギュラ軸受に関し、特にオルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の転がり軸受として使用されるグリース封入複列アンギュラ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電装補機用に使用される軸受には、高温、高速回転等で使用されるため軸受転走面と軌道輪の滑り等に起因する脆性剥離問題がある。また、昨今のコンパクト化要求を受け、軸受サイズが小さくなる傾向にある。軸受コンパクト化の一つに通常複列軸受を使用していたものが、単列軸受にて対応する場合があり、単列軸受にした場合の寿命低下を補うため、単列多点接触軸受（４点接触および３点接触）にする場合がある（例えば、特許文献１参照）。
例えば図２に示すように、内輪１２および外輪１３は一体形で、各々の転走面１４、１５の断面形状は転走面底部１６、１７の中心１６ａ、１７ａを境界にして同じ曲率半径で各々２つの曲率中心を有している。内輪１２、外輪１３各々転走面１４、１５の２つの曲率中心の位置は径方向では同一で、軸方向では各転走面底部の中心を境にして対称に配置されたゴシックアーチ形状とされている。また、転動体１８と内輪１２および外輪１３との接触角αを有し、少なくとも転動体１８の周囲にグリース１９が封入されている。該単列多点接触軸受の軸方向幅は 12〜14 mm 程度であり、従来の複列アンギュラ軸受の軸方向幅（20〜22 mm 程度）よりも幅狭でコンパクト化が可能である。
しかし、単列多点接触軸受にした場合、転動体の自転軸が２個となるために、転動体は転がり運動ではなく滑り運動となり、この滑り運動により潤滑油の油膜形成が無くなり過剰に発熱するという問題や、後述する理由と合わせて脆性剥離問題が発生するという問題がある。
【０００３】
これらの軸受には、その潤滑には主としてグリースが用いられている。高温下での高速回転等使用条件が過酷になることで、軸受の転走面に白色組織変化を伴った特異的な脆性剥離が早期に生じ、問題になっている。
この特異的な剥離は、通常の金属疲労により生じる転走面内部からの剥離と異なり、転走面表面の比較的浅いところから生じる破壊現象で、水素が原因の水素脆性による剥離と考えられている。このような早期に発生する白色組織変化を伴った特異な剥離現象を防ぐ方法として、例えばグリースに不動態化剤を添加する方法が知られている（特許文献２参照）。またグリース組成物にビスマスジチオカーバメートを添加する方法が知られている（特許文献３参照）。
しかしながら、近年、自動車における電装部品や補機、産業機械におけるモータ等では、高温下で、高速運転−急減速運転−急加速運転−急停止が頻繁に行なわれる等、ますます軸受の使用条件が過酷化され、不動態化剤やビスマスジチオカーバメートを添加する方法では剥離現象を防ぐ対策として不十分になってきている。
【特許文献１】特開平１１−３３６７９５号公報
【特許文献２】特開平３−２１０３９４号公報
【特許文献３】特開２００５−４２１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はかかる問題に対処するためになされたものであり、コンパクト化要求を受け、単列多点接触軸受を用いる際の滑り運動等に起因する発熱問題や脆性剥離問題を確実に防止することができるグリース封入複列アンギュラ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】
【０００５】
本発明のグリース封入複列アンギュラ軸受は、二列の軌道を有する内輪と、該内輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えた外輪と、これら内、外輪間に二列で配設される複数の転動体とを備え、少なくとも上記転動体の周囲にグリースを封入した複列アンギュラ軸受であって、上記グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤はアルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選ばれた少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、該アルミニウム系添加剤の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05 重量部〜10 重量部であることを特徴とする。
【０００６】
上記アルミニウム化合物は、炭酸アルミニウムおよび硝酸アルミニウムから選ばれた少なくとも一つの化合物であることを特徴とする。
また、上記増ちょう剤は、ウレア系増ちょう剤であることを特徴とする。
また、上記基油は、アルキルジフェニルエーテル油およびポリ-α-オレフィン油から選ばれた少なくとも一つの油であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のグリース封入複列アンギュラ軸受は、電磁クラッチ等の用途において転動体が滑り運動主体である単列多点接触軸受から、転がり運動主体の複列アンギュラ軸受に切り替えたので、滑り運動に起因した油膜形成阻害が起こりにくく、かつアルミニウム系添加剤を配合したグリースを封入することで、摩擦摩耗面または摩耗により露出した金属新生面においてグリースに配合したアルミニウム系添加剤が反応し、酸化鉄とともにアルミニウム被膜が軸受転走面に生成し、自動車や産業機械に使用される軸受で見られる水素脆性等による剥離の発生を抑制することができる。これらの結果、軸受の長寿命化について飛躍的な向上を図ることができる。
このため、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の転がり軸受として好適に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１はグリース封入複列アンギュラ軸受の実施形態を示す縦断面図である。
この複列アンギュラ軸受は、図１に示すように、内輪１と外輪２の間に２列の転動体３が保持器４に保持された軸受空間を、外輪２の内周面に設けられた係止溝に固定した接触シール５で密封した複列アンギュラ玉軸受である。少なくとも転動体３の周囲にグリース６が封入される。転動体３と、内輪１と外輪２との接触角βを有する。
本発明のグリース封入複列アンギュラ軸受は、自動車電装部品、補機等の転がり軸受として、例えば図２に示すような単列多点接触軸受に代えて使用するものであり、サイズは単列多点接触軸受の軸方向幅 12〜14 mm と同サイズの幅狭とすることが好ましい。その際、幅寸法が小さくなることで軸受内部の空間容積が減少し、グリース封入量も減少することへの対策として、軸受内外輪の余肉を削減し空間容積を確保して、グリース封入量を極力多くする方法や、接触角、溝曲率、ボール径、ボール個数等の軸受内部諸元を最適化し、軸受自己発熱を抑え、グリースを劣化させないようにする方法等を採用することが好ましい。
【０００９】
本発明のグリース封入複列アンギュラ軸受に用いるグリースに添加するアルミニウム系添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選ばれた少なくとも一つである。アルミニウム化合物としては、炭酸アルミニウム、硫化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびその水和物、硫酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、臭化アルミニウム、よう化アルミニウム、酸化アルミニウムおよびその水和物、水酸化アルミニウム、セレン化アルミニウム、テルル化アルミニウム、りん酸アルミニウム、りん化アルミニウム、アルミン酸リチウム、アルミン酸マグネシウム、セレン酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ジルコン酸アルミニウム等の無機アルミニウム、安息香酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム等の有機アルミニウムが挙げられる。これらアルミニウム系添加剤は、単独で、または 2 種類以上を混合してグリースに添加してもよい。
本発明において特に好ましいのは、耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果の高いアルミニウム粉末である。
【００１０】
アルミニウム系添加剤の配合割合は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.05重量部 〜10 重量部である。すなわち、（１）アルミニウム系添加剤がアルミニウム粉末のみである場合、ベースグリース 100 重量部に対してアルミニウム粉末を 0.05〜10 重量部、（２）アルミニウム系添加剤がアルミニウム化合物のみである場合、ベースグリース 100 重量部に対してアルミニウム化合物を 0.05〜10 重量部、（３）アルミニウム系添加剤がアルミニウム粉末とアルミニウム化合物とである場合、ベースグリース 100 重量部に対して、アルミニウム粉末とアルミニウム化合物とを合せて 0.05〜10 重量部配合する。
アルミニウム系添加剤の配合割合が、0.05 重量部未満であると水素脆性等による転走面での剥離を効果的に防止できない。また 10 重量部をこえても剥離防止効果がそれ以上に向上しない。
【００１１】
本発明に使用できる基油としては、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高度精製鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ポリ-α-オレフィン油、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等を使用できる。
これらの中で、耐熱性と潤滑性に優れたアルキルジフェニルエーテル油、または、ポリ-α-オレフィン油を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明に使用できる増ちょう剤としては、ベントン、シリカゲル、フッ素化合物、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。
これらの中で、耐熱性、コスト等を考慮するとウレア系化合物が望ましい。
【００１３】
ウレア系化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
【００１４】
ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンとの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、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等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
【００１５】
基油にウレア系化合物等の増ちょう剤を配合して、上記アルミニウム系添加剤等を配合するためのベースグリースが得られる。ウレア系化合物を増ちょう剤とするベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。
ベースグリース 100 重量部中に占める増ちょう剤の配合割合は、1〜40 重量部、好ましくは 3〜25 重量部配合される。増ちょう剤の含有量が 1 重量部未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、40 重量部をこえると得られたベースグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られ難くなる。
【００１６】
また、アルミニウム系添加剤とともに、必要に応じて公知のグリース用添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、金属スルホネート、多価アルコールエステルなどの防錆剤、有機モリブデンなどの摩擦低減剤、エステル、アルコールなどの油性剤、りん系化合物などの摩耗防止剤等が挙げられる。これらを単独で、または 2 種類以上組み合せて添加できる。
【実施例】
【００１７】
実施例１〜実施例８
表１に示した基油の半量に、４，４−ジフェニルメタンジイソシアナート（日本ポリウレタン工業社製ミリオネートＭＴ、以下、ＭＤＩと記す）を表１に示す割合で溶解し、残りの半量の基油にＭＤＩの２倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は表１のとおりである。
ＭＤＩを溶解した溶液を撹拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、100℃〜120℃で 30 分間撹拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させた。
これにアルミニウム系添加剤および酸化防止剤を表１に示す配合割合で加えてさらに 100℃〜120℃で 10 分間撹拌した。その後冷却し、三本ロールで均質化し、グリースを得た。
【００１８】
表１において、基油として用いた合成炭化水素油は 40℃における動粘度 30 mm2/sec の新日鉄化学社製シンフルード６０１を、アルキルジフェニルエーテル油は 40℃における動粘度 97 mm2/sec の松村石油社製モレスコハイルーブＬＢ１００を、それぞれ用いた。また、酸化防止剤は住友化学社製ヒンダードフェノールを用いた。
【００１９】
得られたグリースの急加減速試験を行なった。試験方法および試験条件を以下に示す。また、結果を表１に示す。
【００２０】
＜急加減速試験＞
電装補機の一例であるオルタネータを模擬し、回転軸を支持する内輪回転の転がり軸受（複列アンギュラ軸受：ＳＵＪ２製、外径 52 mm、内径 35 mm、軸方向幅 12 mm ）に上記グリースを封入し、急加減速試験を行なった。急加減速試験条件は、回転軸先端に取り付けたプーリに対する負荷荷重を 1960 N 、回転速度は 0 rpm〜18000 rpm で運転条件を設定し、さらに、試験軸受内に 0.1 A の電流が流れる状態で試験を実施した。そして、軸受内に異常剥離が発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって発電機が停止する時間（剥離発生寿命時間、ｈ）を計測した。なお、試験は、300 時間で打ち切った。
【００２１】
比較例１〜比較例３
実施例１に準じる方法で、表１に示す配合割合で、増ちょう剤、基油を選択してベースグリースを調整し、さらに添加剤を配合してグリースを得た。得られたグリースを実施例１と同様の試験を行なって評価した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示すように、各実施例では、急加減速試験は全て 200 時間以上（剥離発生寿命時間）の優れた結果を示した。これは、アルミニウム系添加剤を所定割合で添加したことにより転走面で生じる白色組織変化を伴った特異的な剥離を効果的に防止できたためであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のグリース封入複列アンギュラ軸受は、発熱問題や転走面における脆性剥離問題を確実に防止でき軸受寿命に優れるので、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ等の自動車電装部品、補機等の軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】グリース封入複列アンギュラ軸受の部分断面図である。
【図２】単列４点接触軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  内輪
２  外輪
３  転動体
４  保持器
５  接触シール
６  グリース
１１  単列４点接触玉軸受
１２  内輪
１３  外輪
１４  内輪転走面
１５  外輪転走面
１６  内輪転走面底部
１６ａ  内輪転走面底部の中心
１７  外輪転走面底部
１７ａ  外輪転走面底部の中心
１８  転動体
１９  グリース
【図１】
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【図２】
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