(57)【要約】【課題】特に耐フレッチング性能や白色組織剥離の抑制効果をより高めた電装部品用転がり軸受を提供する、【解決手段】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道との間の空間内に、炭素数６〜３０で４０℃における動粘度が１０〜４０ｍｍ２／ｓの炭酸エステル油を含み、かつ４０℃における動粘度が５０〜２００ｍｍ２／ｓである基油を含有するグリース組成物を封入してなることを特徴とする電装部品用転がり軸受。【選択図】      図１
2004225733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道との間の空間内に、炭素数６〜３０で４０℃における動粘度が１０〜４０ｍｍ２／ｓの炭酸エステル油を含み、かつ４０℃における動粘度が５０〜２００ｍｍ２／ｓである基油を含有するグリース組成物を封入してなることを特徴とする電装部品用転がり軸受。
【請求項２】
炭酸エステル油が基油全量の５〜７０質量％であることを特徴とする請求項１記載の電装部品用転がり軸受。
【請求項３】
炭酸エステル油の炭素数が１０〜３０であることを特徴とする請求項１または２に記載の電装部品用転がり軸受。
【請求項４】
増ちょう剤がウレア化合物であり、グリース組成物全量の５〜３０質量％配合されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電装部品用転がり軸受。
【請求項５】
添加剤をグリース組成物全量の１０質量％以下の割合で含有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電装部品用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、カーエアコン用プーリ等のような高温、高速、高荷重条件下で使用される部品に好適な電装部品用転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車の普及により、更には居住空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、上記に挙げたような電装部品やエンジン補機の小型軽量化がより一層進められており、それに組み込まれる各部品も高性能高出力化がますます求められている。しかし、小型化により出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコン用電磁クラッチでは高速化することにより出力の低下分を補っており、それに伴って中間プーリも高速化することになる。更に、静粛性向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、これらの部品は高温に耐えることも必要となっている。そこで、本出願人も、これらの部品に組み込まれる転がり軸受用グリースとし、エステル油を特定量含有し、かつ動粘度が５０〜２００ｍｍ２／ｓ（４０℃）の基油に、増ちょう剤としてジウレア化合物を配合したグリース組成物を提案している（特許文献１参照）。
【０００３】
また、オルタネータ等は転がり軸受が組み込まれた状態でメーカーからエンドユーザにトラックより長距離輸送されることがある。その際、トラックが道路の細かな凹凸を拾い、それが繰り返し加えられる衝撃荷重となって転がり軸受に伝わる。それにより、転がり軸受の転動体と軌道面とが微小接触を繰り返し、軌道面にフレッチング損傷（摩耗）を発生することがある。フレッチング損傷を生じると、転動体と軌道面とが金属接触を起こして活性の高い金属の新生面が露出し、この新生面とグリースが接触するとグリースが分解して水素が発生する。そして、この水素を起因とする白色組織変化を伴った剥離（以下、「白色組織剥離」という）が起こり、その防止が新たな重要課題になりつつある。このような白色組織剥離の発生を防止するために、従来では不動態化酸化剤を添加したグリースを封入する等の対策が採られている（例えば、特許文献２照）。
【特許文献１】
特許第３３３０７５５号公報
【特許文献２】
特許第２８７８７４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記に挙げた各部品の更なる小型化、それに伴う使用条件の過酷さは益々高まることは必至であり、従来のグリース組成物を封入した転がり軸受では対応しきれないことが十分に予想される。本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に耐フレッチング性能や白色組織剥離の抑制効果をより高めた電装部品用転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道との間の空間内に、炭素数６〜３０で４０℃における動粘度が１０〜４０ｍｍ２／ｓの炭酸エステル油を含み、かつ４０℃における動粘度が５０〜２００ｍｍ２／ｓである基油を含有するグリース組成物を封入してなることを特徴とする電装部品用転がり軸受を提供する。
【０００６】
上記の炭酸エステル油は金属面への吸着力が他の潤滑油に比べて大きく、転動体と内外輪軌道面との隙間に高い密着力で存在し、フレッチング損傷の発生を抑える。そのため、上記のグリース組成物を封入した転がり軸受は潤滑性能に優れることに加えて、耐フレッチング性能に優れ、白色組織剥離を起こし難く、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、カーエアコン用プーリ等に好適に使用できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の関して図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
本発明の電装部品用転がり軸受は、その構成自体には制限はなく、例えば図１に示すような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を介して複数の玉１３を転動自在に保持してなり、更に内輪１０と外輪１１との間に形成される軸受内部空間Ｓに、後述するグリース組成物を封入し、シール部材１４で密封して概略構成される。
【０００９】
尚、グリース組成物の封入量は、軸受内部空間Ｓの５〜５０％を占める量とすることが好ましい。５％より少ないと耐久性が低下するおそれがあり、５０％を越えるとグリース組成物の攪拌抵抗が大きくなり、低トルク性を損なうことが考えられる。
【００１０】
グリース組成物の基油は、炭素数６〜３０の炭酸エステル油（以下、「特定の炭酸エステル油」という）を含有する。炭酸エステル油は下記の一般式（１）で表される。
Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−Ｒ２  ・・・（１）
【００１１】
一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２は飽和または不飽和の、直鎖または分岐アルキル基であり、互いに同一でもよいし、異なっていてもよいが、本発明では、Ｒ１とＲ２との合計で、炭素数が５〜２９のものを用いる。
【００１２】
このような特定の炭酸エステル油は分子量が少なく、他の潤滑油よりも極性基を多く有しているため、金属面との吸着力が強く、転動体と内外輪軌道面との隙間により高い密着力で存在してフレッチング損傷を抑制する。その一方で、特定の炭酸エステル油は、４０℃における動粘度が１０〜４０ｍｍ２／ｓであり、実用化されている特定の炭酸エステル油も１８ｍｍ２／ｓ及び３２ｍｍ２／ｓの２種類が主流となっているが、このような低い動粘度では電装部品用の転がり軸受には使用できない。また、炭酸エステル油は一般に耐熱性に劣るという欠点もある。
【００１３】
尚、炭酸エステル油は、その炭素数を増すことにより耐熱性を増すことが可能であり、特に耐熱性が要求される場合には、上記一般式（Ｉ）で表され、炭素数１０〜３０、好ましくは１２〜３０の炭酸エステル油を用いることも好ましい。
【００１４】
このような理由から、基油における特定の炭酸エステル油の含有量を５〜７０質量％とすることが好ましい。特定の炭酸エステル油の含有量が５質量％未満ではフレッチング損傷を抑制する効果が少なくなり、７０質量％を超える場合は耐熱性に劣るようになる。
【００１５】
併用する潤滑油には制限がないが、鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油等を挙げることができる。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ものを用いることができる。合成油系潤滑油としては炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油が挙げられ、それぞれの具体例を以下に示す。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等が挙げられる。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等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等が挙げられる。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等の芳香族エステル油、更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等のポリオールエステル油、更にはまた、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等が挙げられる。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等のポリグリコール、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等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成油としては、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等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、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またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの潤滑油は、単独または混合物として用いることができる。
【００１６】
また、基油は、４０℃における動粘度が５０〜２００ｍｍ２／ｓとなるように特定の炭酸エステル油とその他の潤滑油とを適宜配合して調整される。低温での流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温での油膜の形成不足による焼付きを避けるために、基油の４０℃における動粘度は６０〜２００ｍｍ２／ｓであることが好ましく、特に７０〜１５０ｍｍ２／ｓであることが好ましい。
【００１７】
一方、増ちょう剤は、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限さない。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、グリース組成物の吸湿性や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、ウレタン化合物あるいはこれらの混合物が好ましい。ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物の具体例として、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、ジウレタン化合物が挙げられる。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好ましく、更には耐熱性や音響特性を考慮するとジウレア化合物を含むことが特に好ましい。
【００１８】
また、増ちょう剤としてウレア化合物を選択した場合、ウレア化合物の配合量はグリース組成物全量に対して５〜３０質量％が好ましい。配合量が５質量％未満では上記基油とともにグリースを形成できず、３０質量％を超える場合にはグリース組成物のちょう度が低下して潤滑性能が悪くなり、耐フレッチング摩耗性能に劣るようになる。
【００１９】
グリース組成物には、更に性能を高めるために、必要に応じて公知の添加剤を添加することができるが、添加剤自体の吸湿性の少ないものを選定することが好ましい。例えば、アミン系、フェノール系、イオウ系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤；塩素系、イオウ系、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン化合物等の極圧剤；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剤；ベンゾトリアゾール等の金属不活性剤；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る。これら添加剤は単独でも、適宜組み合わせて使用してもよい。また、これら添加剤の添加量は、本発明の所期の目的を達成できる範囲であれば制限されるものではないが、合計でグリース組成物全量の０．１〜１０質量％が好ましい。添加量が０．１質量未満では添加剤の効果が現われず、１０質量％を超える場合は相対的に基油や増ちょう剤が少なくなり、潤滑性能に劣るようになる。
【００２０】
上記グリース組成物を調製する方法には制限はないが、一般的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。その際の加熱温度や攪拌・混合時間等の製造条件は、使用する基油や増ちょう剤、添加剤等により適宜選択される。また、添加剤を配合後、十分に攪拌して均一分散させる必要がある。この処理を行うときは、加熱することも有効である。
【００２１】
また、本発明においては、電装部品用転がり軸受自体がフレッチングを起こし難い構造とすることがより好ましく、そのために軸受単体で内部隙間を有し、軸受が組み込まれた状態で予圧が負荷されて所定の接触角を有する（即ち、組み込み時の接触角が０°以外）か、オルタネータのベルトテンションによる荷重が負荷されて転動体と軌道輪とが接触している構成とする。
【００２２】
正の内部隙間を有する転がり軸受では、ある部品に予圧やベルトテンションによる負荷を負荷することなく組み込むと、転動体及び軌道面は全く拘束されないため転動体と軌道面との接触位置は自由に変化し得る状態となっている。そのため、このような状態で転がり軸受が組み込まれていると、部品の搬送時や携帯時に振動を受けても転動体や軌道面の特定の位置に繰り返し負荷が作用せず、転動体や軌道面に損傷が生じる可能性は殆どない。
【００２３】
また、負の内部隙間を有する転がり軸受では、軸受単体で転動体と軌道面とが接触し拘束された状態で組み立てられている。そのため、このような状態で転がり軸受がある部品に組み込まれていると、部品の搬送時や携帯時に振動を受けても転動体と軌道面との相対移動はフレッチングを発生させる振幅よりも小さく抑えられるため、転動体や軌道面に損傷が生じる可能性は殆どない。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２５】
［実施例１〜５、比較例１〜３］
表１に示す配合にて試験グリースを調製し、下記に示す（１）フレッチング試験、（２）急加減速試験、（３）焼付き寿命試験及び（４）軸受保持器音測定に供した。
【００２６】
（１）フレッチング試験
図２に示す試験装置を用いてフレッチング試験を行った。図示される試験装置は、試験軸受４１を外輪ハウジング４２及び軸４３を介して装着し、変動荷重４４を繰り返し負荷する構成となっている。試験軸受４１には、内径１７ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ、内部隙間１１〜２５μｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受を、接触角５〜１５°となるように予圧をかけて組み立て、試験グリースを２．３６ｇ封入したものを用いた。試験は、試験軸受４１に、周波数３〜１５０Ｈｚ、振幅０．５〜５ｍｍにてアキシアル方向にランダム加振を５×１０５回繰り返し加えた後、軸受音響を測定した。軸受音響はアンデロンメータを用いて行い、試験前後のアンデロン値を比較し、その上昇率を求めた。結果を表１に記載するが、上昇率が１２５％以下の場合を合格とした。
【００２７】
また、測定後に試験軸受４１を分解してフレッチング痕の大きさを測定したところ、音響上昇率が高いほどフレッチング痕が大きくなるという相関が得られた。従って、この軸受音響の測定から、フレッチング損傷の発生の有無及び損傷の程度を推定できる。
【００２８】
（２）急加減速試験
（１）フレッチング試験を行った後の試験軸受について、図３に示す試験装置を用いて急加減速試験を行った。図示される装置は、一対の支持用軸受７１，７１で支持されたシャフト７０の端部に試験軸受７５の内輪を嵌合させ、更に外輪をホルダー７２に固定し、プーリ７３を介してモータ（図示せず）からの回転を試験軸受７５に伝達する構成となっている。そして、室温にて、内輪回転速度２０００〜１４０００ｍｉｎ−１までの急加速と１４０００〜２０００ｍｉｎ−１までの急減速との繰り返し、プーリ荷重１５７０Ｎの条件で試験軸受７５を５００時間連続回転させた後、試験軸受７５を分解して白色組織剥離の有無を観察した。結果を表１に記載するが、白色組織剥離が有る場合を「×」、無い場合を「○」としてある。
【００２９】
（３）焼付き寿命試験
内径１７ｍｍ、外径５２ｍｍ、幅１６ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受に試験グリースを２．３ｇ封入して試験軸受を作製した。そして、試験軸受を、内輪回転速度１８０００ｍｉｎ−１、軸受温度１５０℃、ラジアル荷重９８Ｎの条件で連続回転させ、軸受外輪温度が１６０℃に上昇した時、試験を終了とした。試験は４回行い、その平均時間を表１に記載するが、１０００時間以上を合格とした。
【００３０】
（４）軸受保持器音測定
内径１５ｍｍ、外径３５ｍｍ、幅１１ｍｍの非接触ゴムシール付き深溝玉軸受に試験グリースを０．７ｇ封入して試験軸受を作製した。そして、試験軸受を、内輪回転速度１８００ｍｉｎ−１、軸受温度０℃、アキシアル荷重３９．２Ｎの条件で連続回転させ、周波数分析器を用いて振動加速度を測定し、周波数分析により保持器の回転成分（ｆｃ）を抽出し、その大きさから保持器音の発生の有無を判定した。結果を表１に記載するが、保持器音の発生が無い場合を「○」、発生が有る場合を「×」としてある。
【００３１】
【表１】
2004225733.tif 000003
【００３２】
また、（１）フレッチング試験及び（３）焼付き寿命試験の結果をグラフにして図４に示す。尚、同図において、プロット○及び□は比較例を示している。
【００３３】
上記の試験結果から、本発明に従い、炭酸エステル油を５〜７０質量％含有する基油に、増ちょう剤としてウレア化合物を配合した試験グリースを封入した実施例の試験軸受は、音響上昇も少なく（即ち、フレッチング損傷も無く）、白色組織剥離も発生せず、焼付き寿命及び保持器音も良好である。
【００３４】
これに対し、比較例１のように炭酸エステル油を含有しない基油を用いると、音響上昇及び焼付き寿命はほぼ良好であるもの、白色組織剥離が発生し、保持器音も大きい。また、比較例２のように炭酸エステル油を本発明の範囲を超えて含有（８０質量％）する基油、もしくは比較例３のように炭酸エステル油単独の基油を用いると、白色組織剥離が発生し、焼付き寿命も低減する。特に、比較例３では音響上昇及び焼付き寿命が最も悪く、炭酸エステル油単独ではフレッチング損傷を起こし易く、耐熱性にも劣ることがわかる。また、比較例の基油は何れも４０℃における動粘度が本発明で規定する５０〜２００ｍｍ２／ｓの範囲外であり、このことも試験結果に反映されている。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐フレッチング性能、白色組織剥離の抑制効果がより高められた電装部品用転がり軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電装部品用転がり軸受の一実施形態である玉軸受を示す断面図である。
【図２】実施例においてフレッチング試験に用いた試験装置を示す概略構成図である。
【図３】実施例において急加減速試験に用いた試験装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例で得られた、基油中の炭酸エステル油配合比率と、音響上昇率または焼付き寿命時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  玉
１４  シール部材
【図１】
2004225733.tif 000004
【図２】
2004225733.tif 000005
【図３】
2004225733.tif 000006
【図４】
2004225733.tif 000007