(57)【要約】【課題】耐熱性や長寿命、耐荷重性により優れる転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一種を、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一種を、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイトであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関し、特に耐熱性や耐荷重性、耐久性が要求される製鉄用機械や建設用機械等の荷重の係る回転、摺動機構に使用される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の機械技術の進歩に伴い、機械装置は小型軽量化・高速化の傾向が著しい。そのため、例えば、ベルトコンベアやギア等では従来にも増して高温化の傾向にある。また、圧延機のワークロールや建設機械では耐荷重性能や耐久性の要求も依然として強い。更に、最近の省資源化・省力化の要望から、機械装置にはメンテナンスフリー化も進展している。
【０００３】
このような点から、製鉄用機械や建設用機械等には耐熱性や長寿命、耐荷重性が強く望まれており、組み込まれる転がり軸受に極圧剤含有グリースを充填することで対応しているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５１５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、製鉄用機械や建設用機械等では、今後とも耐熱性や長寿命、耐荷重性が要求されるのは必至であり、本発明は耐熱性や長寿命、耐荷重性により優れる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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は下記の転がり軸受を提供する。
（１）内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくともを、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする転がり軸受。
（２）リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイトであることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の転がり軸受は、特定の極圧剤を含有するグリース組成物を充填したことにより、これまでよりも潤滑性能をより長期にわたり維持でき、耐久性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明において転がり軸受の構造には制限がなく、例えば図１に示す玉軸受を例示することができる。図示される玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２を介して複数の転動体である玉１３を転動自在に保持し、更に、内輪１０と外輪１１と玉１３とで形成される軸受内部空間Ｓに後述されるグリース組成物（図示せず）を充填し、シール１４で封止して概略構成される。
【００１０】
グリース組成物の基油は、制限されるものでないが、鉱油系潤滑油及び合成潤滑油を好適に使用することができる。鉱油系潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱油及びこれらの混合油を使用することができる。合成潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油及びフッ素油を使用することができる。具体的には、合成炭化水素油としてはポリα−オレフィン等を、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を、フッ素油としてはパーフルオロエーテル油、フルオロシリコーン油、クロロトリフルオロエチレン油、フルオロフォスファゼン油等を、それぞれ挙げることができる。また、これらの潤滑油は、それぞれ単独でも、複数種を適宜組み合わせて使用してもよい。中でも、高温、高速での潤滑性能及び寿命を考慮すると、合成潤滑油を含むことが好ましく、特にエステル油、エーテル油を含有することが好ましい。また、コスト面からは、鉱油系潤滑油を含有することが好ましい。
【００１１】
また、基油は、４０℃における動粘度が２０〜１８５ｍｍ２／ｓであることが好ましく、２４〜１３２ｍｍ２／ｓがより好ましい。４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓ未満では耐摩耗性が十分ではなく、１８５ｍｍ２／ｓを超えると摺動接触部に基油が入り込み難くなり、スティックスリップ現象を抑制し難くなる。
【００１２】
増ちょう剤は、上記基油中にコロイド状に分散し、基油を半固体状または固体状にする物質であれば制限はなく、例えば、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、ナトリウムコンプレックス石けん、バリウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の金属石けん、ベントナイト、クレイ等の無機化合物、モノウレア化合物、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ウレタン、ナトリウムテレフタレート等の有機化合物等が挙げられ、それぞれ単独で、または適宜組み合わせて使用できる。
【００１３】
また、増ちょう剤は、グリース全量の５〜３０質量％の割合で基油中に分散される。増ちょう剤量が５質量％未満ではグリース状態を維持することが困難であり、３０質量％を超えるとグリース組成物が硬すぎて十分な潤滑性能が得られないおそれがある。
【００１４】
上記の増ちょう剤の中でも、金属との親和性が高く、摺動時に保護膜を形成しやすくより良好な摩擦特性を付与することができることから、ウレア化合物が好ましい。特に、ウレア化合物をグリース全量の１５〜３０質量％配合することにより、前記の保護膜がより一層強固になり、スティックスリップ現象をより抑制することができる。更に、ウレア化合物の中でも下記式で表されるジウレア化合物が好ましい。トリウレア化合物やテトラウレア化合物は高温でのちょう度変化が大きく、せん断安定性も悪く、更には高温で放置されると重合物を生成して硬化しやすい等の欠点がある。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３
【００１５】
式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基を表す。Ｒ１，Ｒ３はそれぞれ炭化水素基または縮合環炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよく、また炭化水素基は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れでもよく、更に縮合炭化水素基の場合炭素数は９〜１９が好ましい。
【００１６】
また、上記ジウレア化合物は、基油中で、Ｒ２を骨格中に含むジイソシアネート１モルに対して、Ｒ１またはＲ３を骨格中に含むモノアミンを合計で２モルの割合で反応させることにより得られる。
【００１７】
Ｒ２を骨格中に含むジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシアネート、ジメチルジフェニルイソシアネートあるいはこれらのアルキル置換体を好適に使用できる。
【００１８】
Ｒ１またはＲ３として炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、アニリン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、トルイジン、ドデシルアニリン、オクタデシルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、エチルヘキシルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ナノデシルアミン、エイコデシルアミン、オレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルシクロヘキシルアミン、ブチルシクロヘキシルアミン、プロピルシクロヘキシルアミン、アミルシクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、ベンジルアミン、ベンズヒドリルアミン、フェネルアミン、メチルベンジルアミン、ビフェニルアミン、フェニルイソプロピルアミン、フェニルヘキシルアミン等を好適に使用できる。
【００１９】
Ｒ１またはＲ３として縮合環炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、アミノインデン、アミノインダン、アミノ−１−メチルインデン等のインデン系アミン化合物、アミノナフタレン（ナフチルアミン）、アミノメチルナフタレン、アミノエチルナフタレン、アミノジメチルナフタレン、アミノカダレン、アミノビニルナフタレン、アミノフェニルナフタレン、アミノベンジルナフタレン、アミノジナフチルアミン、アミノビナフチル、アミノ−１，２−ジヒドロナフタレン、アミノ−１，４−ジヒドロナフタレン、アミノテトラヒドロナフタレン、アミノオクタレン等のナフタレン系アミン化合物、アミノペンタレン、アミノアズレン、アミノヘプタレン等の縮合二環系アミン化合物、アミノフルオレン、アミノ−９−フェニルフルオレン等のアミノフルオレン系アミン化合物、アミノアントラセン、アミノメチルアントラセン、アミノジメチルアントラセン、アミノフェニルアントラセン、アミノ−９，１０−ジヒドロアントラセン等のアントラセン系アミン化合物、アミノフェナントレン、アミノ−１，７−ジメチルフェナントレン、アミノレテン等のフェナントレン系アミン化合物、アミノビフェニレン、アミノ−ｓ−インダセン、アミノ−ａｓ−インダセン、アミノアセナフチレン、アミノアセナフテン、アミノフェナレン等の縮合三環系アミン化合物、アミノナフタセン、アミノクリセン、アミノピレン、アミノトリフェニレン、アミノベンゾアントラセン、アミノアセアントリレン、アミノアセアントレン、アミノアセフェナントリレン、アミノアセフェナントレン、アミノフルオランテン、アミノプレイアデン等の縮合四環系アミン化合物、アミノペンタセン、アミノペンタフェン、アミノピセン、アミノペリレン、アミノジベンゾアントラセン、アミノベンゾピレン、アミノコラントレン等の縮合五環系アミン化合物、アミノコロネン、アミノピラントレン、アミノビオラントレン、アミノイソビオラントレン、アミノオバレン等の縮合多環系（六環以上）系アミン化合物等を好適に使用できる。
【００２０】
本発明では、グリース組成物にリン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一方を添加する。添加量は、それぞれグリース全量の０．１〜５質量％であり、１〜４質量％がより好ましい。但し、合計でグリース全量の１０質量％以下とし、１〜１０質量％とすることが好ましい。リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の何れか一方の添加量が０．１質量％未満の場合、十分な極圧作用を付与できない。また、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の合計添加量が１０質量％を超えると、効果が飽和するばかりでなく、熱安定性が低下するようになる。
【００２１】
リン系極圧剤としては、下記一般式（１）で表されるリン酸エステルを挙げることができる。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３は炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基または炭素数６〜３０のアリール基を表し、それぞれ異なっていてもよく、全て同じであってもよい。一般的（１）で表されるリン酸エステルの具体例として、トリブチルホフフェート、エチルジブチルホスフェート、トリヘキシルフォスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパルミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリクレジルホスフェート等を挙げることができる。中でも、トリクレジルホスフェートが好ましい。
【００２４】
また、リン系極圧剤として、下記の一般式（２）または一般式（３）で表される酸性リン酸エステルも使用できる。
【００２５】
【化２】
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【００２６】
一般式（２）及び一般式（３）において、Ｒ４及びＲ５は炭素数１〜３０のアルキル基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ペンタデシル基、各種オクタデシル基、各種ナデシル基、各種エイコシル基、各種ヘンエイコシル基、各種ドコシル基、各種トリコシル基、各種テトラコシル基、各種ペンタコシル基、各種ヘキサコシル基、各種ペンタコシル基、各種オクタコシル基、各種ノナコシル基、各種トリアコンチル基が挙げられる（各種とは、分岐状または直鎖状を示す）。また、Ｒ４及びＲ５は同一でも異なっていてもよい。中でも、メチル基が好ましい。
【００２７】
また、酸性リン酸エステルは、アミン塩でもよい。アミン塩を形成するアミン類としては、下記一般式（４）で表されるものが好ましい。
Ｒ６ｎＮＨ３−ｎ  ・・・（４）
【００２８】
一般式（４）において、Ｒ６は炭素数１〜３０の分岐状または直鎖状のアルキル基（具体例は上記の通り）を表し、ｎは１、２または３である。また、Ｒ６が複数、即ちジ置換（第２級）アミンやトリ置換（第３級）アミンの場合、複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。これらの中では、ドデシル基置換第１級アミンが好ましい。
【００２９】
リン−硫黄系添加剤としては、リン原子及び硫黄原子を含む化合物であり、チオフォスフェートやチオフォスファイトのように分子中にリン原子と硫黄原子の両方を有する化合物の他に、分子中にリン原子を有する化合物（リン系添加剤）と、分子中に硫黄原子を有する化合物（硫黄系添加剤）とを混合したものを含む。
【００３０】
チオフォスフェート類としては、チオリン酸エステルの基本構造を有するもので、例えばトリフェニルフォオロチオネート（ＴＰＰＴ）等が挙げられる。また、チオフォスファイト類としては、一般式「（ＲＳ）３Ｐ；Ｒはアルキル基」で表される有機トリチオフォスファイトが挙げられ、例えばトリブチルトリチオフォスファイトやトリ（２−エチルヘキシル）チオフォスファイト等が挙げられる。
【００３１】
また、グリース組成物には、必要に応じて、その他の各種添加剤を添加してもよい。例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で適量添加することができる。
【００３２】
グリース組成物は上記の各成分を含有するが、その製造方法には制限がなく、従来のグリースと同様にして調製することができるが、一般的には基油中で増りょう剤を反応させて得られるベースグリースに、リン−硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、更にはその他の添加剤を添加した後、ロールミル等により十分に混練して均一に混合する。また、混練時に加熱してもよい。
【００３３】
また、グリース組成物の混和ちょう度は、２２０〜３９５が好ましく、２６５〜３５０がより好ましい。
【実施例】
【００３４】
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、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。
【００３５】
（実施例１〜３、比較例１〜２）
表１に示す如く、基油、増ちょう剤並びに極圧剤を配合してロールミルを通すことで試験グリースを得た。尚、何れの試験グリースにも、グリース全量に対し２質量％のアミン系酸化防止剤、１質量％のカルシウムスルフォネート系防錆剤、０．０５質量％のベンゾトリアゾール系金属不活性化剤を添加した。そして、各試験グリースに関して、下記に示す焼付き潤滑寿命試験を行った。
【００３６】
・焼付き潤滑寿命試験
転がり軸受（日本精工（株）製、型番６３０５ＶＶ）に各試験グリースを３．５ｇ封入し、軸受温度１６０℃、ラジアル荷重９８Ｎ、アキシアル荷重１４７０Ｎ、回転数３０００ｍｉｎ−１の条件で連続回転させた。そして、モータが過負荷となり停止するか、または軸受温度が１０℃上昇した時点を焼付き潤滑寿命時間とした。試験結果を表１に示すが、比較例１の焼付き潤滑寿命時間を１とする相対値で示してある。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から、本発明に従い、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤を、それぞれ単独で、または両極圧剤を含有するグリース組成物を封入することで、高温、高速、高荷重下での耐久性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】転がり軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  玉
１４  シール
【図１】
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