(57)【要約】【課題】潤滑性能及び耐フレッチング性能に優れることは勿論のこと、生分解性にも優れるグリース組成物、前記のグリース組成物を封入した、特に車両用として好適な転がり軸受を提供する。【解決手段】４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油を基油全量の５０重量％以上の割合で含み、かつ、基油全体としての動粘度が４０℃で７０〜２５０ｍｍ２／ｓである基油を含有する生分解性グリース、並びに前記の生分解性グリースを封入した転がり軸受。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油を基油全量の５０重量％以上の割合で含み、かつ、基油全体としての動粘度が４０℃で７０〜２５０ｍｍ２／ｓである基油を含有することを特徴とする生分解性グリース。
【請求項２】
前記エステル油がポリオールエステル油または脂環族エステル油であることを特徴とする請求項１記載の生分解性グリース。
【請求項３】
ＣＥＣ−Ｌ−３３−９３法による生分解性が６７％以上であることを特徴とする請求項１または２記載の生分解性グリース。
【請求項４】
基油の流動点が−３２．５℃以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の生分解性グリース。
【請求項５】
増ちょう剤として、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物及びウレア化合物から選ばれる少なくとも１種を、グリース全量の５〜３５重量％の割合で含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の生分解性グリース。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の生分解性グリースを封入したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項７】
ゴムシールを有することを特徴とする請求項６記載の転がり軸受。
【請求項８】
車軸用軸受に用いられることを特徴とする請求項６または７記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に自動車や鉄道車両等の車両用軸受の封入グリースとして好適で、生分解性と耐フレッチング性とを兼備したグリース組成物に関する。また、本発明は、この生分解性グリース組成物を封入した転がり軸受、特に車両用軸受として好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や鉄道車両等の車両用軸受として、例えば図１に示すような、シール付の密封タイプの所謂「ユニット軸受」が多用されている。図示されるユニット軸受において、内輪素子１と共に内輪相当部材を構成するハブ２の外端部（図中の左端部）外周面には、車輪（図示せず）を固定するための外向フランジ３が形成され、中間部外周面には内輪軌道４ａと段部５とが形成されている。また、ハブ２の中間部内端寄り（図中の右寄り）外周面には、その外周面に同じく内輪軌道４ｂが形成された内輪素子１が、その外端面（図中の左端面）を段部５に突き当てた状態で外嵌支持されている。
【０００３】
また、ハブ２の内端寄り部分には、雄ねじ部６が形成されている。そして、この雄ねじ部６にナット７を螺合し、更に緊締することにより、上記内輪素子１がハブ２の外周面の所定部分に固定される。ハブ２の周囲に配置した外輪８の中間部外周面には、この外輪８を懸架装置（図示せず）に固定するための、外向フランジ状の取付部９が設けられている。また、外輪８の内周面には、それぞれが各内輪軌道４ａ、４ｂに対向する外輪軌道１０ａ、１０ｂが形成されている。そして、内輪軌道４ａ、４ｂと１対の外輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体１１、１１を設けて、外輪８の内側でのハブ２の回転を自在としている。尚、これら各転動体１１、１１は、各列毎にそれぞれ保持器１２、１２により転動自在に保持している。
【０００４】
また、外輪８の外端部（図中の左端部）内周面と、ハブ２の外周面との間には、ニトリル系ゴム組成物に代表される弾性材料からなるシールリング１３が装着されており、このシールリング１３により外輪８の内周面とハブ２及び内輪素子１の外周面との間に存在し、複数個の転動体１１、１１を設けた空間１５の外端開口部２８を塞いでいる。更に、外輪８の内端（図中の右端）開口部はカバー１４で塞がれており、この内端開口部から空間１５内への塵芥や雨水等の異物の侵入防止及びこの空間１５内に充填したグリース（図示せず）の漏洩防止が図られている。
【０００５】
尚、乗用車では、図示されるような複列玉軸受のユニット軸受が使用されるが、大型自動車では図１の転動体１１として円すいころを用いた複列円すいころ軸受のユニット軸受が、また鉄道車両では同様の複列円すいころ軸受のユニット軸受、あるいは転動体１１として円筒ころを用いた複列円筒ころ軸受のユニット軸受が使用されることが多い。
【０００６】
また、グリースとしては、従来より、鉱油を基油とし、リチウム石けんを増ちょう剤としたグリースが使用されている。しかし、車両等では運転に伴う振動が転がり軸受にも伝達されるため、転動体１１と内外輪軌道４ａ、４ｂ、１０ａ、１０ｂとの間で繰り返し衝撃に起因するフレッチング摩耗が発生し易やすいが、従来の鉱油−リチウム石けん系グリースは、このフレッチング摩耗に対する耐久性（耐フレッチング性）が十分とはいえず、今後とも要求が高まることが予測される高負荷・高速での運転に対応しきれないおそれがある。
【０００７】
更に、近年では、環境保全の高まりから、自然環境中にグリースが放出された場合でも、短時間のうちに自然環境に帰るという所謂「生分解性」に優れることも要求されつつあり、従来の鉱油−リチウム石けん系グリースでは対応しきれなくなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、潤滑性能及び耐フレッチング性能に優れることは勿論のこと、生分解性にも優れるグリース組成物を提供することを目的とする、また、本発明は、前記のグリース組成物を封入した転がり軸受、特に車両用軸受に好適な転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油を基油全量の５０重量％以上の割合で含み、かつ、基油全体としての動粘度が４０℃で７０〜２５０ｍｍ２／ｓである基油を含有することを特徴とする生分解性グリース、並びに前記の生分解性グリースを封入したことを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
（生分解性グリース）
本発明の生分解性グリースにおいて、基油は、４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油を、基油全量の５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、特に好ましくは９０重慮％以上の割合で含む。最も好ましいのは、４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油のみからなる基油である。この４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓのエステル油の含有量が基油全量の５０重量％を下回る場合、十分な耐フレッチング性及び生分解性を示さないおそれがある。
【００１２】
エステル油の種類としては、好ましくは、多価アルコールとカルボン酸との反応で得られるポリオールエステル油、もしくは脂環族カルボン酸とアルコールとの反応で得られる脂環族エステルが挙げられる。より具体的には、トリメチロールプロパンとカルボン酸との反応で得られるトリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールとカルボン酸との反応で得られるトリメチロールプロパンエステル、ジペンタエリスリトールとカルボン酸との反応で得られるジペンタエリスリトール等を好適に挙げることができる。これらの中でも、芳香族成分を含まないものが最も好ましい。
【００１３】
上記のエステル油と併用可能な潤滑油として、鉱油あるいは種々の合成油が可能であるが、生分解性の観点からは、１００℃における動粘度が４ｍｍ２／ｓ以下の合成炭化水素油や同粘度のパラフィン系鉱油が好ましい。尚、合成炭化水素系油として、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等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等を例示できる。
【００１４】
また、基油は、全体としての４０℃における動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓとなるように調整される。好ましくは、４０℃における動粘度が１２０〜１８５ｍｍ２／ｓのエステル油を５０重量％以上の割合で含有し、全体として４０℃における動粘度が１２０〜１８５ｍｍ２／ｓの基油である。最も好ましい基油は、４０℃における動粘度が１２０〜１８５ｍｍ２／ｓのエステル油のみからなる。
【００１５】
更には、特に自動車や鉄道等の車両用軸受では、寒冷地でも使用されることを考慮すると、基油の流動点も重要な要件になり得る。そこで、本発明の生分解性グリースにおいては、この点を考慮して、上記の基油の中でも−３２．５℃以下の流動点を有する基油を用いることが好ましい。
【００１６】
一方、増ちょう剤としては、有機系及び無機系の増ちょう剤を使用することができるが、環境への影響を考慮すると重金属を含まないものが好ましい。好ましくは、リチウム石けん、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、マグネシウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けんまたはこれらの複合石けん、ウレア化合物、ベントナイト、シリカ、カーボンブラック等を使用できる。中でも、生分解性を阻害することもないが、生分解を起こすことも期待できない無機系の増ちょう剤ではなく、金属石けん、金属複合石けん及びウレア化合物が好ましい。特に好ましくは、生分解性、耐久性及び耐熱性等にバランスよく優れるリチウム石けん、リチウム複合石けん及びジウレア化合物であり、最も好ましくはリチウム複合石けん、脂環族系または脂肪族系のジウレア化合物である。これらは単独でも、混合して使用してもよい。
【００１７】
増ちょう剤の含有量は、上記基油とともにグリースを形成し維持できる範囲であれば制限はないが、グリース全量の５〜３５重量％とすることが好ましく、特に好ましくは５〜２５重量％である。尚、混合使用の場合は、合計量でこの範囲とする。
【００１８】
また、必要に応じて、一般のグリース用添加剤を添加してもよい。但し、環境への影響を考慮すると、重金属を含むものは好ましくない。また、添加剤自体は生分解性を期待できないものが多いため、その添加量としては合計でグリース全量の０．１〜１５重量％とすることが好ましい。特に好ましくは０．１〜１０重量％、最も好ましくは０．１〜５重量％である。これらの範囲であれば、耐久性や耐フレッチング性の向上に有利な酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、金属不活性化剤等を添加することができる。尚、何れも制限されるものではないが、好適には、酸化防止剤としてはアミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等を使用でき、防錆剤としては石油スルホネート、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を使用でき、極圧剤としてはスルフィド化合物、硫化油脂類、無灰系カルバミン酸化合物類、チオウレア系化合物、チオカーボネート類等の無灰硫黄系化合物の他、リン酸エステル系化合物を使用ことができ、金属不活性化剤としてはベンゾトリアゾールや亜硝酸ソーダ等を使用できる。
【００１９】
生分解性の指標としてはＣＥＣ−Ｌ−３３−９３法による規定が代表的であり、その値が１００％に近いほど生分解性が高いとされている。上記の如く構成される本発明の生分解性グリースは、この値が６７％以上であり、高い生分解性を有する。より好ましくは、ＣＥＣ−Ｌ−３３−９３法による値が８０％以上であり、後述される実施例に示すように、本発明に従う実施例のグリースは何れもこの８０％を大きく上回っている。
【００２０】
（転がり軸受）
本発明はまた、上記の生分解性グリースを封入した転がり軸受も包含する。転がり軸受の構造自体には制限はないが、上記の生分解性グリースが優れた耐フレチング性を兼ね備えることから、自動車や鉄道等の車両用軸受として好適であるといえる。
【００２１】
車両用軸受としても構造上の制限はないが、特に図１に示したようなシール（シールリング１３）付きのユニット軸受に好適である。このシール付ユニット軸受では、弾性材料からなるシールと封入グリースとが常に接触しているため、封入グリースにはシールを化学的に侵さないことも要求される。シール材料としてはアクリル系ゴム組成物等の弾性材料が一般的であるが、上記した本発明の生分解性グリースは、後述する実施例にも示すように、アクリル系ゴムを膨潤させたり、溶解することもなく、シール形状を良好に維持できるという利点も有する。このような観点から、上記した本発明の生分解性グリースはシール付きのユニット軸受に特に好適であるといえる。
【００２２】
尚、生分解性グリースの封入量は制限されるものではなく、この種の軸受に一般的に封入される量と同等でかまわない。
【００２３】
【実施例】
以下に実施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。
【００２４】
（実施例１〜９、比較例１〜３）
表１に示す配合にて、実施例１〜９及び比較例１〜３の試験グリースを調製した。尚、表１において記号Ａ〜Ｉで表されている基油及び記号Ｊ〜Ｓで表されている増ちょう剤は、それぞれ以下の通りである。
【００２５】
【表１】
2004018725.tif 000003
【００２６】
【表２】
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【００２７】
また、各試験グリースとも、フェノール系酸化防止剤（２，６−ジ−ｔ−ブチルクレゾール；東京化成（株）製）、アミン系酸化防止剤（ｐ，ｐ´−ジオクチルジフェニルアミン；東京化成（株）製）、防錆剤（カルシウムスルホネート；Ｋｉｎｇ（製）「ＮａｓｕｌＲ１−ＣＡ」）及び極圧剤（無灰イオウ系；Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ（製）「Ｖａｎｌｕｂｅ　７７２３」）をそれぞれ０．５重量％添加してある。そして、各試験グリースを下記に示す測定及び試験に供した。
【００２８】
（１）ニトリルゴムの体積膨張率測定
ＪＩＳ　Ｋ　６２５８に従い、試験グリース中にニトリルゴム製の試験片を浸漬し、１００℃で７０時間保持した。そして、浸漬前後の体積を測定し、体積膨張率を求めた。軸受のシール機能を損なわないためには、この体積膨張率が５％以下であることが好ましいとされており、５％以下を合格とした。
【００２９】
（２）耐フレッチング試験
ＡＳＴＭ　Ｄ　４１７０に従い、重量変化を求めた。車両用としては下記基準でＡランク及びＢランクが好ましいとされており、Ａランク及びＢランクを合格とした。
Ａランク：重量減が３ｍｇ以下
Ｂランク：重量減が３ｍｇを超え５ｍｇ未満
Ｃランク：重量減が５ｍｇ以上
【００３０】
（３）軸受耐久試験
ＮＳＫ製円すいころ軸受「ＨＲ３０２０５（内径：２５ｍｍ、外径：５２ｍｍ、幅：１６．２５ｍｍ）」を用い、１２０℃、ラジアル荷重９８Ｎ、アキシアル荷重１４７０Ｎ、回転速度３５００ｒｐｍにて連続回転させ、焼付きに至るまでの時間を測定した。車両用としては下記基準でＡランク及びＢランクが好ましいとされており、Ａランク及びＢランクを合格とした。
Ａランク：１０００時間以上焼付きなし
Ｂランク：５００時間を超え１０００時間未満で焼付き停止
Ｃランク：５００時間以下で焼付き停止
【００３１】
（４）生分解試験
ＣＥＣ−Ｌ−３３−Ａ−９３法により生分解性を求めた。ＣＥＣ−Ｌ−３３−Ａ−９３法による値が１００％に近いほど生分解性が良く、６７％以上であれば生分解性グリースとして使用できる。８０％以上がより好ましい。
【００３２】
上記の測定結果及び試験結果を表１にまとめて示す。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
表１に示すように、本発明に従い、動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）のエステル油を基油全量の５０重量％以上の割合で含み、基油全体としての動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）である基油を含有する実施例の試験グリースは、何れも８５％を超える高い生分解性を有しており、更にニトリルゴムを侵すことも少ない。また、実施例の試験グリースを封入することで、耐フレッチング性及び耐久性に優れる軸受が得られることもわかる。
【００３５】
これに対し、比較例１の試験グリースは、動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）のエステル油を基油全量の４０重量％しか含まないことから、生分解性に劣っており、ニトリルゴムの膨潤量も大きい。比較例２の試験グリースは、動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）のエステル油を全く含まないことから、これを封入した軸受は耐フレッチング性及び耐久性が大きく劣っている。比較例３の試験グリースも動粘度が７０〜２５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）のエステル油を全く含んでおらず、ニトリルゴムを大きく膨潤させている。また、比較例３の試験グリースは、生分解性の合格下限値６７％を若干上回っているものの、実施例と比較すると十分とはいえない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潤滑性能及び耐フレッチング性能に優れ、生分解性にも優れるグリース組成物、並びに車両用として好適な転がり軸受が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び従来の車両用シール付ユニット軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　内輪素子
２　ハブ
４ａ，４ｂ　内輪軌道
５　段部
６　雄ねじ部
７　ナット
８　外輪
１０ａ，１０ｂ　外輪軌道
１１　転動体
１２　保持器
１３　シールリング
【図１】
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