(57)【要約】【課題】酸化被膜の生成を従来よりも効果的に抑制し、導電性粉末の偏在も無く、更にグリースの流出も抑えられて導電性及び潤滑性をより長期にわたり維持できる自動車用ホイールベアリング及びハブユニットを提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道を有する外側軌道輪と、外周面に内輪軌道を有する内側軌道輪と、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、基油と、金属複合石けんまたはウレア化合物からなる増ちょう剤と、平均粒径が２μｍ未満の導電性カーボンブラックとを必須成分とするグリース組成物を封入した自動車用ホイールベアリング、並びに前記自動車用ホイールベアリングの外側軌道輪をハブとしたハブユニット。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外側軌道輪と、外周面に内輪軌道を有する内側軌道輪と、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、基油と、金属複合石けんまたはウレア化合物からなる増ちょう剤と、平均粒径が２μｍ未満の導電性カーボンブラックとを必須成分とするグリース組成物を封入したことを特徴とする自動車用ホイールベアリング。
【請求項２】
グリース組成物が、平均粒径２μｍ以下の無機化合物からなる微粒子を含有することを特徴とする請求項１記載の自動車用ホイールベアリング。
【請求項３】
無機化合物からなる微粒子の含有量が、グリース組成物全量に対して０．０５〜７質量％であることを特徴とする請求項２記載の自動車用ホイールベアリング。
【請求項４】
増ちょう剤の含有量がグリース組成物全量に対して１〜２０質量％であり、かつ導電性カーボンブラックの含有量がグリース組成物全量に対して０．１〜１５質量％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車用ホイールベアリング。
【請求項５】
基油の４０℃における動粘度が５０〜１５０ｍｍ２／ｓであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の自動車用ホイールベアリング。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の自動車用ホイールベアリングの外側軌道輪をハブとしたことを特徴とするハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用ホイール部分の回転支持部分に組み込まれたハブユニットに係わり、装置部品に摩擦により帯電した静電気を転がり軸受を介して除電する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のタイヤと路面との間には、摩擦により静電気が帯電し易く、この帯電した静電気が放電する際にラジオノイズが発生し、電子機器等に不具合が起こることがある。
【０００３】
そのため、通常は、ホイールベアリングを介して除電することが行われることが多く、そのためには導電性グリースを封入することが一般に行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。従来の導電性グリースは、基油に増ちょう剤を兼ねて導電性カーボンブラック等の導電性粉体のみを配合したものや、グリースに金属粉末や帯電防止剤として有機金属塩を添加したもの等が一般的である。
【０００４】
しかし、このような導電性グリースでは、長期間回転すると導電性が経時的に低下していくという現象が起こる。これは、ホイールベアリングの内外輪軌道面や転動体表面に数ｎｍ〜数μｍの膜厚で酸化被膜が生成し、電気抵抗値が上昇することが主要因であると考えられている。この酸化被膜は、ホイールベアリングの駆動に伴ってグリースが繰り返しせん断を受け、それにより軌道表面や転動体表面に付着しているグリースがミクロ的に排除され、グリースが失われたこれら表面が大気中の酸素と接触して酸化鉄の微細な膜が形成され、経時的にこの膜同士が結合し、更に厚く成長するものと考えられている。酸化被膜を抑制するための手段として、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、界面活性剤等の有機化合物をグリース中に添加する方法が試みられているが、十分な改善にはなっていない。
【０００５】
また、グリースも経時的に劣化し、それに伴ってグリース劣化生成物も増加して軌道表面や転動体表面に固着するようになり、酸化被膜による電気抵抗値の増大を促進している。
【０００６】
更に、導電性粉末を増ちょう剤とした導電性グリースでは、導電性粉末が偏在するという問題もある。
【０００７】
また、ディスクブレーキを装着した自動車では、ブレーキ作動による摩擦熱によりホイールベアリングは１５０℃にも達する高温に晒されることがあり、グリースが軟化、流動してホイールベアリングから流出することもある。
【特許文献１】
実用新案登録第２５５９１５８号公報
【特許文献２】
特開平３−３５０９１号公報
【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、酸化被膜の生成を従来よりも効果的に抑制し、導電性粉末の偏在も無く、更にグリースの流出も抑えられて導電性及び潤滑性をより長期にわたり維持できる自動車用ホイールベアリング及びハブユニット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、内周面に外輪軌道を有する外側軌道輪と、外周面に内輪軌道を有する内側軌道輪と、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、基油と、金属複合石けんまたはウレア化合物からなる増ちょう剤と、平均粒径が２μｍ未満の導電性カーボンブラックとを必須成分とするグリース組成物を封入した自動車用ホイールベアリング、並びに前記自動車用ホイールベアリングの外側軌道輪をハブとしたハブユニットを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明の自動車用ホイールベアリングは、その構成には制限がなく、例えば図１に断面図にて示す構成のものを例示することができる。図示され自動車用ホイールベアリングは、内周面に外輪軌道２ａを有する外輪（外側軌道輪）２と、外周面に内輪軌道１ａを有する内輪（内側軌道輪）１と、外輪軌道２ａと内輪軌道１ａとの間に転動自在に設けた複数個の玉（転動体）３と、複数個の玉３を転動自在に保持する保持器４とを備え、外輪軌道２ａと内輪軌道１ａとの間の空間６内に後述されるグリース組成物Ｇを充填し、外輪２のシール溝２ｃに固定したシール部材５により内輪１と外輪２との間の隙間を閉鎖する構成となっている。
【００１２】
グリース組成物は、基油と、金属複合石けんまたはウレア化合物からなる増ちょう剤と、平均粒径２μｍ未満の導電性カーボンブラックとを必須成分とし、好ましくはこれに平均粒径２μｍ以下の無機化合物微粒子を添加し、更に必要に応じて各種の添加剤を添加して構成される。以下に、それぞれについて詳述する。
【００１３】
［基油］
特に限定されないが、鉱油系潤滑油、合成油系潤滑油が好適である。鉱油系潤滑油としては、鉱油を、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が好ましい。また、合成油系潤滑油としては炭化水素系、エステル系、エーテル系の各潤滑油が好適である。炭化水素系潤滑油で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が挙げられる。エステル系潤滑油ではジブチルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジオクチルセバケート等のジエステル、或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、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−エチルヘキサノート等のポリオールエステル、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等が挙げられる。エーテル系潤滑油ではジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。
【００１４】
また、基油は、自動車用ホイールベアリングやハブユニットとしての用途を考慮し、更にその耐熱性及び油膜強度を勘案すると、４０℃における動粘度で５０〜１５０ｍｍ２／ｓであることが好ましい。この４０℃における動粘度が５０ｍｍ２／ｓ未満では高温での油膜強度が低くなり、耐久性に劣る。また、４０℃における動粘度が１５０ｍｍ２／ｓを超えると油膜が厚くなり、導電性が低下する。基油は上記の潤滑油を単独でも複数種を併用してもよく、この好ましい動粘度に調整される。
【００１５】
［増ちょう剤］
基油を保持する能力があれば、特に制約はないが、自動車用ホイールベアリングやハブユニットとしての用途を考慮すると、高温下での漏洩を抑えるために耐熱性の良好な増ちょう剤が好ましい。そのため、増ちょう剤として金属複合石けんまたはウレア化合物を用いる。金属複合石けんは、ステアリン酸リチウムや１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム等の金属石けんと複合化剤との共晶によって形成された金属石けんであり、耐熱性に優れている。複合化剤としては二塩基酸またはそのエステルの他にリン酸またはホウ酸、サルチル酸のような芳香族酸のリチウム塩があるが、二塩基酸を用いたグリースが一般的である。二塩基酸としてはアジピン酸、スペリン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。
【００１６】
また、ウレア化合物では、イソシアネートの末端基として芳香族系炭化水素、脂環族系炭化水素、脂肪族系炭化水素主体のジウレア化合物が耐熱性も良く、好適である。
【００１７】
これら増ちょう剤の含有量は、基油の保持と、後述する導電性カーボンブラックの偏在化の抑制とを同時に満足するために、グリース組成物全量に対して１〜２０質量％とすることが好ましい。特に２０質量％を超えると、トルクが過大となる。
【００１８】
［導電性カーボンブラック］
特に限定されるものではなく、平均粒子径が２μｍ未満で導電性を有していれば全て使用することが出来る。好ましくは、ライオン株式会社製のアセチレンブラック、ケッチェンブラックＥＣシリーズが好ましい。
【００１９】
従来の導電性カーボンブラックのみで増ちょうしているグリースでは、油の保持性に劣り、しかも導電性カーボンブラック自体の偏在化が起こりやすいが、本発明のグリース組成物では上記した金属複合石けんやウレア化合物を共存させることにより導電性カーボンブラックを安定に分散させることが可能となる。そのため、導電性の確保とともに、偏在化を抑えるために、導電性カーボンブラックの含有量はグリース組成物全量の０．１〜１５質量％とすることが好ましい。また、含有量が１５質量％を超えると、トルクが過大となる。
【００２０】
［無機化合物微粒子］
無機化合物微粒子は、内外輪軌道表面や転動体表面に生成した酸化被膜をミクロ的に研磨し、常時金属新生面を確保する作用があり、それにより長期にわたり低い電気抵抗値を維持することが出来るようになる。但し、粒子径が２μｍを超えるようになると、異物（ゴミ）として作用し、硬い粒子の場合には内外輪軌道面や転動体表面の摩耗を促進して早期損傷を起こしたり、軸受音響特性を悪くする場合もある。更に、潤滑寿命と酸化被膜層の形成抑制を考慮すれば、粒子径が基油の油膜に近いことが好ましい。これらのことから、無機化合物微粒子の平均粒子径は２μｍ以下であることが好ましい。尚、無機化合物微粒子の形状は球形に近いほど好ましいが、上記範囲の大きさであれは球形でなくとも構わない。
【００２１】
無機化合物の種類は、上述のように酸化被膜をミクロ的に磨くことが出来る程度の硬度を有していればよく、特に制約はない。具体的にはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ等の金属酸化物やベントナイト、スメクタイト、雲母等の粘土鉱物、Ｓｉ３Ｏ４、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等の金属窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ等の金属炭化物等が好適である。また、これら無機化合物微粒子は、基油や増ちょう剤との親和性改善のために、表面が親油性に処理されていてもよい。
【００２２】
また、無機化合物微粒子の含有量は、グリース組成物全量に対して０．０５〜７質量％であることが好ましい。無機化合物微粒子の含有量が０．０５質量％未満では酸化被膜層生成の抑制効果が小さく、７質量％よりも多いと音響特性や摩耗増大が懸念される。酸化被膜層を抑制し、音響上昇や摩耗増大を考慮すれば、無機化合物微粒子の含有量は０．０５〜３質量％がより好ましい。
【００２３】
［その他の添加剤］
グリース組成物には、必要に応じて以下の添加剤を単独または複数組合せて含有させても良い。その含有量は、グリース組成物全量に対して２０質量％以下が好ましい。
・酸化防止剤：アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛等
・防錆剤：スルフォン酸金属塩、カルボン酸、エステル系、アミン系等
・油性剤：脂肪酸、脂肪酸エステル等
・金属不活性剤：ベンゾトリアゾール、亜硝酸ナトリウム等
・極圧剤：硫黄系、リン系、ジチオリン酸金属塩、ジカルバミン酸金属塩等
・粘度指数向上剤：ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等
【００２４】
［混和ちょう度］
自動車用ホイールベアリングやハブユニットは密封軸受であることから、グリース組成物の混和ちょう度はＮＬＧＩでＮｏ．１〜Ｎｏ．３に調整することが好ましい。Ｎｏ．１よりも軟らかいとグリースが漏洩しやすく、Ｎｏ．３よりも硬いとグリース流動性が悪くなって、潤滑性が悪くなり、酸化被膜が形成しやすくなる。
【００２５】
本発明はまた、ハブユニットを提供する。ハブユニットの構成自体には制限が無く、例えば図２に断面図にて示すハブユニットを例示することができる。図示されるように、車軸の端部に外嵌支持される１対の内輪２４、２４と、外周面にホイールを固定するためのフランジ２６が形成されたハブ（外側軌道輪）２５とを備え、内輪２４、２４の外周面に形成した内輪軌道と、ハブ２５の内周面に形成した外輪軌道との間に転動体である玉１６、１６を保持器１７、１７で保持して転がり軸受とし、内輪２４、２４の外側でのハブ２５の回転を自在としている。
【００２６】
また、保持器１７、１７は、それぞれ合成樹脂製の冠型保持器であり、各保持器１７、１７は、ポケットの開口部を互いに逆方向に向けて配置している。従って、内輪２４、２４の外周面とハブ２５の内周面との間で、これら１対の保持器１７、１７で挟まれた部分を、密閉空間１０とし、この密閉空間１０内に上記のグリース組成物Ｇを封入する構成となっている。このようなハブユニットでは、グリース組成物Ｇの一部が玉１６、１６で攪拌され、残りの大部分は攪拌されることがないため、グリース組成物全体としての劣化は少なく、長期間にわたりその品質が保持される。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２８】
（実施例１〜５、比較例１〜３）
表１に示すように、基油と、増ちょう剤と、導電性カーボンブラック（平均粒径０．０５μｍ）と、無機化合物微粒子とを配合して試験グリースを調製した。尚、ウレア系増ちょう剤として、ジフェニルメタンジイソシアネートと、脂肪族系ウレアではステアリルアミン、脂環族系ウレアではシクロヘキシルアミン、芳香族系ウレアではｐ−トルイジンとの反応により得た各ジウレア化合物を使用した。また、増ちょう剤の含有量は何れもグリース全量に対して１５質量％とした。
【００２９】
［軸受内外輪の電気抵抗測定］
内径φ８ｍｍ、外径φ２２ｍｍ、幅７ｍｍのシール板付き密封玉軸受（図１参照）を用い、軸受内部に約０．１６ｇの試験グリースを封入して試験軸受とした。そして、図３に示す回路に試験軸受に組み込み、内輪回転速度：１５０ｍｉｎ−１、Ｆｒ：２９．４Ｎ、雰囲気温度：１２０℃の条件で１０００時間連続回転させた後に内外輪間の電圧測定を行い、その平均電気抵抗値と瞬間最大電気抵抗値を求めた。評価基準は、１０００時間後の平均電気抵抗値が３００ＫΩを超えているものを「×（不合格）」、２００〜３００ＫΩのものを「△（合格）」、２００ＫΩ以下のものを「○（合格）」とした。また、軸受回転中に大きく変動した時にラジオノイズが発生すると考えられることから、瞬間最大電気抵抗値が５００ＫΩを超えたものを「×（不合格）」、５００ＫΩ未満のものを「Ｏ（合格）」とした。評価結果を表１に併記する。
【００３０】
［軸受漏洩試験］
内径φ２５ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、幅１７ｍｍのシール板付き密封玉軸受を用い、軸受内部に約３．４ｇの試験グリースを封入して試験軸受とした。そして、試験軸受を内輪回転速度：３０００ｍｉｎ−１、Ｆｒ：９８Ｎ、Ｆａ：９８Ｎ、雰囲気温度：１６０℃の条件で１００時間連続回転させ、グリースの漏洩量を測定した。漏洩率が５質量％以上のものを不合格「×」とした。結果を表１に併記する。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、本発明に従う各実施例の試験軸受は、電気的特性に優れ、グリースの漏洩も少ない。これに対し、増ちょう剤にリチウム石けんを用いたグリースを封入した比較例１の試験軸受では、グリースの漏洩量が多く、耐熱性に劣ることがわかる。また、無機化合物微粒子を規定量含まないグリースを封入した比較例２の試験軸受では、平均電気抵抗値及び瞬間最大抵抗値ともに難があり、このことから無機化合物微粒子が導電性の長期維持に有効であることがわかる。また、導電性カーボンブラックを規定量含まないグリースを封入した比較例３の試験軸受では、導電性が不足している。
【００３３】
［無機化合物微粒子の含有量の検証］
実施例１のグリース組成に基づき、酸化マグネシウム微粒子の添加量を変えて試験グリースを調製した。そして、上記と同様にして、平均電気抵抗値（但し５００時間経過後）を求めた。酸化マグネシウム微粒子の添加量と平均電気抵抗値との関係を図４にグラフにして示すが、図中「◎」は平均電気抵抗値が４０ＫΩ未満、「○」は平均電気抵抗値が４０〜５０ＫΩ、「△」は平均電気抵抗値が５０〜２００ＫΩであることを示す。
【００３４】
また、酸化マグネシウム微粒子の添加量と音響特性との関係も調べた。即ち、上記で調製した酸化マグネシウム微粒子の添加量の異なるグリースを封入した試験軸受を、内輪回転速度：１８００ｍｉｎ−１、Ｆａ：２０Ｎ、雰囲気温度：２５℃の条件で５００時間連続回転させ、回転中の軸受音をベンデイックス社製のアンデロンメータを用いてハイバンドの値を読み取り、回転前後における音響特性の差を求めた。酸化マグネシウム微粒子の添加量と音響特性の上昇値との関係を図５にグラフにして示すが、図中「○」は音響特性の上昇値が３アンデロン未満、「×」は音響特性の上昇値が３アンデロン以上であることを示す。
【００３５】
図４及び図５から、無機化合物微粒子の含有量をグリース全量の０．０５〜７質量％、特に０．５〜３質量％とすることにより、導電性の長期維持に加えて、音響特性も良好になることがわかる。
【００３６】
［無機化合物微粒子の平均粒径の検証］
実施例４のグリース組成に基づき、平均粒径の異なる酸化マグネシウム微粒子を用いて試験グリースを調製した。そして、上記添加量の検証と同様にして、平均電気抵抗値及び音響特性の上昇値を求めた。
【００３７】
酸化マグネシウム微粒子の平均粒径と平均電気抵抗値との関係を図６に、酸化マグネシウム微粒子の平均粒径と音響特性の上昇値との関係を示す図７にそれぞれグラフ化して示すが、これらから無機化合物微粒子の平均粒径が２μｍ以下であれば、導電性の長期維持に加えて、音響特性も良好になることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導電性が長期にわたり維持でき、グリース漏れも無い、長寿命の自動車ホイールベアリング及びハブユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用ホイールベアリングの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のハブユニットの一例を示す断面図である。
【図３】実施例において、試験軸受の電気抵抗値の測定に用いた回路を示す図である。
【図４】実施例で得られた、酸化マグネシウム微粒子の添加量と平均電気抵抗値との関係を示すグラフである。
【図５】実施例で得られた、酸化マグネシウム微粒子の添加量と音響特性の上昇値との関係を示すグラフである。
【図６】実施例で得られた、酸化マグネシウム微粒子の平均粒径と平均電気抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】実施例で得られた、酸化マグネシウム微粒子の平均粒径と音響特性の上昇値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  内輪（内側軌道輪）
２  外輪（外側軌道輪）
３  玉（転動体）
４  保持器
５  シール部材
１６  玉（転動体）
１７  保持器
２４  内輪（内側軌道輪）
２５  ハブ（外側軌道輪）
２６  フランジ
Ｇ  グリース組成物
【図１】
2004169862.tif 000004
【図２】
2004169862.tif 000005
【図３】
2004169862.tif 000006
【図４】
2004169862.tif 000007
【図５】
2004169862.tif 000008
【図６】
2004169862.tif 000009
【図７】
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