(57)【要約】【課題】  自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受における剥離の発生を抑制し、長寿命化を図る。【解決手段】  自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受であっって、固定輪と回転輪との間に、保持器により複数の転動体を転動自在に保持するとともに、導電性物質を０．１〜１０質量％の割合で含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。【選択図】  図１
2005321064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受であっって、固定輪と回転輪との間に、保持器により複数の転動体を転動自在に保持するとともに、導電性物質を０．１〜１０質量％の割合で含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記導電性物質が、カーボンブラックであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記カーボンブラックの平均粒径が１０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記導電性物質がカーボンナノチューブ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】
本発明はグリースを封入した３点接触または４点接触の転がり軸受に関し、特に自動車の電装部品、エンジン補機の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等のような高温高速高荷重条件下で使用される部品に使用される前記転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー及び環境問題の観点から、車両の低燃費化や高効率化が要求されている。そのため、自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車が普及し、さらには車室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コンプレッサ用プーリでは高速化することにより出力の低下分を補っており、それに伴ってアイドラ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。また、駆動ベルトの高張力化により、軸受に加わる荷重も大きくなっている。
【０００３】
一方で、軽量化、ダウンサイジング、コストダウン等の要求に対して、復列軸受から単列軸受への置き換えが進んでいる。しかし、従来の復列軸受を単列軸受に単に置き換えただけでは、剛性が低下し、軸受の傾きが大きくなってしまうため、単列軸受に際して４点接触（図１参照）あるいは３点接触（図２参照）の軸受にする必要がある。しかし、４点接触あるいは３点接触の軸受は、通常の単一溝Ｒ軸受に比べて、転動体と軌道輪との間の接触面ですべりが発生し易いため、発熱は必然的に多くなり、軸受温度の上昇にともないって上記の白色組織変化を伴った剥離が起こりやすい。
【０００４】
また、一般に、転がり軸受の耐久寿命は、潤滑剤中に水分が混入すると大きく低下する。例えば古村らは、潤滑油(＃180タービン油)に６％の水が混入すると、混入がない場合に比べて数分の１〜２０分の１に転がり疲れ強さが低下することを報告している(古村恭三郎、城田伸一、平川清：表面起点および内部起点の転がり疲れについて、NSK Bearing Journal, No.636, pp.1-10,1977)。また、Schatzbergらは、潤滑油中にわずか１００ｐｐｍの水分が混入するだけで、鋼の転がり強さが３２〜４８％も低下することを報告している(P.Schatzberg. I.M.Felsen;Effects of water and oxygen during rolling contact Iubrication, wear, 12,pp.331-342, 1968)。
【０００５】
上記した各部品用軸受は、高温、高速、高荷重下で使用されることが多いため、グリースの分解により水素を発生することがある。また、これらの軸受は、エンジン外部にあるベルト駆動の補助機械用軸受であることから、路面より跳ね上げられる泥水や雨水が浸入しやすい。これらの軸受では、通常、接触ゴムシールにより外部からの水の浸入を防止する構成となっているが、完全な防止はできないのが現状である。更に、自動車のエンジンは、稼働と休止を繰り返す機械であるため、エンジンが休止しているときに軸受のハウジング内の温度が下がり、露点に達して軸受周りの空気中の水分が凝縮して水滴となり、軸受に付着したり潤滑剤中に混入したりすることがある。これらの結果、浸入水分により発生した水素が軸受鋼中に侵入して水素脆性による白色組織変化を伴った剥離を引き起こす。
【０００６】
更には、上記した各部品用軸受は、ベルトによるプーリ駆動で回転しているため、ベルトとプーリ間に静電気が発生する。通常、軸受回転中は潤滑剤の油膜により内外輪間は絶縁状態になっているが、強振動等により金属接触を引き起こすと内外輪間が一気に導通して内外輪間に大きな電位差が生じる。そして、生じた直流電圧により水が電気分解を起こして水素イオンの発生が促進され、上記したような白色組織変化を伴った剥離がより起こりやすくなる。
【０００７】
このように、自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受は、高温、高速、高荷重条件下で使用され、更に転動体と軌道輪間ですべりを伴うために、剥離が生じやすい。しかも、外部からの浸入水分に起因して白色組織変化を伴う剥離を起こしや易く、更に静電気による剥離促進という問題がある。従来、この種の転がり軸受には一般にウレア−合成油系グリースが封入されているが（例えば、特許文献１参照）、十分な効果が得られていない状況にある。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１７０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受における剥離の発生を抑制し、長寿命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記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）自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受であっって、固定輪と回転輪との間に、保持器により複数の転動体を転動自在に保持するとともに、導電性物質を０．１〜１０質量％の割合で含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
（２）前記導電性物質が、カーボンブラックであることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記カーボンブラックの平均粒径が１０〜３００ｎｍであることを特徴とする上記（２）記載の転がり軸受。
（４）前記導電性物質がカーボンナノチューブ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】
【００１１】
本発明によれば、自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれる４点接触または３点接触の転がり軸受における剥離の発生を効果的に抑制し、長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の転がり軸受は、自動車の電装備品またはエンジン補機に組み込まれ、転動体と軌道輪とが４点あるいは３点で接触する。即ち、図１に断面図にて示すように、外輪１５と内輪１６との間に、複数の転動体１７を保持器２５で転動自在に保持してなり、更に軸受空間２１に後述されるグリース組成物を充填してシール２０で密封したものであり、更に、転動体１７は、一点鎖線で示すように、外輪軌道１８と２点で接触し、内輪軌道１９と２点で接触し、合計４点で接触している。また、図２に示すように、転動体１７と外輪軌道１８とが２点で接触し、更に転動体１７と内輪軌道１９ａとが１点で接触する３点接触とすることもできる。尚、図中の１６ａは内輪である。何れの軸受でも、グリース組成物の封入量は特に制限されない。
【００１４】
封入されるグリース組成物において、基油は特に制限がなく、通常潤滑油の基油として使用される潤滑油は全て使用可能である。好ましくは、低温起動時の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを避けるために、４０℃における動粘度が１０〜４００ｍｍ2／ｓ、より好ましくは２０〜２５０ｍｍ2／ｓ、更に好ましくは４０〜１５０ｍｍ2／ｓである基油が望ましい。
【００１５】
基油の種類については、鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油が挙げられる。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。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、エーテル系油等が挙げられる。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。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、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等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等のジエステル油、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、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、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、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。その他の合成潤滑油としては、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そ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、上述した好ましい動粘度に調整される。
【００１６】
増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。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、ウレタン化合物または、これらの混合物が好ましい。このウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物としては、具体的にはジウレア化合物、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、ジウレタン化合物またはこれらの混合物が挙げられ、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より好ましい。耐熱性、音響性を考慮すると、さらに好ましくは、ジウレア化合物を配合することが望ましい。
【００１７】
また、グリース組成物には導電性物質が配合される。導電性物質は、導電性に優れるものであれば制限されるものではなく、また液体であっても固体であってもよい。中でも、取り扱いや入手のし易さ、潤滑性を低下させない等の理由からカーボンブラックを用いることが好ましい。このカーボンブラックは、グリース組成物中での分散性や音響特性等を考慮すると、平均粒径で１０〜３００ｎｍのものが好ましい。
【００１８】
また、導電性物質としてカーボンナノチューブも好ましい。カーボンナノチューブは、図３に模式的に示されるように、主に炭素六員環の網目状構造が丸まって、両末端が閉口したチューブ状を呈する炭素多面体である。尚、異径のチューブ接合部や末端の閉口部においては、炭素５員環や炭素７員環となっている場合もある。また、カーボンナノチューブ類として球状構造を採るものがあり、例えばＣ６０、Ｃ７０はフラーレンとして知られているが、本発明においてはこのフラーレンも使用できる。これらカーボンナノチューブは、直径が０．５ｎｍ〜１５ｎｍで、長さが０．５μｍ〜５０μｍのものが特に好ましい。
【００１９】
これら導電性物質の添加量は、グリース組成物全量の０．１〜１０質量％である。添加量が０．１質量％未満では十分な導電性を付与することができず、白色組織変化を伴う剥離の抑制効果が発現しない。一方、添加量が１０質量％を超える場合は、グリースが硬化して焼付き寿命が低下するおそれがあるため好ましくない。
【００２０】
上記のグリース組成物は、導電性物質を添加した後の混和ちょう度でＮｏ．１〜３であることがより好ましく、増ちょう剤及び導電性物質の配合量を調整する。
【００２１】
また、グリース組成物には、その性能を一層高めるため、必要に応じて酸化防止剤、極圧剤、油性剤、防錆剤、金属不活性化剤、粘度指数向上剤等の種々の添加剤を単独で、または２種以上組み合わせて添加することができる。これらは何れも公知のもので構わず、添加量も特に限定されるものではないが、合計でグリース組成物全量の２０質量％以下とすることが好ましい。
【００２２】
グリース組成物はの製造方法には特に制限がないが、一般的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。導電性物質は、得られたグリース組成物に所定量を配合することが好ましい。但し、ニーダーやロールミル等で、導電性物質を添加した後に十分攪拌し、均一分散させる必要がある。その際、加熱することも有効である。尚、その他の添加剤は、導電性物質と同時に添加することが工程上好ましい。
【実施例】
【００２３】
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）
先ず、ジイソシアネートを混合した基油（ポリαオレフィン油；ＰＡＯ、動粘度５０ｍｍ2／ｓ、４０℃）に、アミンを混合した基油を反応させ、攪拌加熱して得られた半固体状物に、予め基油に溶解したアミン系酸化防止剤を加えて十分攪拌した。徐冷後、カーボンブラック（平均粒径３０ｎｍ）を添加量が０．０５〜１２重量％となるように変化させて加え、ロールミルを通すことでカーボンブラックの添加量が異なる試験グリースを得た。尚、試験グリースのちょう度は、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．１〜３に調整した。
【００２５】
そして、試験グリースを用い、コンプレッサプーリに組み込んだ４点接触軸受を急加減速させることにより剥離寿命を評価した。即ち、試験グリースを１．０ｇ封入した４点接触軸受(内径φ３５ｍｍ、外径φ５２ｍｍ、幅１２ｍｍ、接触ゴムシール付き)をコンプレッサプーリに組み込み、(軸受回転数２４００〜１３３００ｍｉｎ-1の繰り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重２０００Ｎの条件で軸受を連続回転させ、５００時間を目標に試験を行った。そして、軸受外輪転走面に剥離が生じて振動が発生したとき、あるいは剥離が発生しない場合には５００時間経過した時点で試験を終了した。また、試験終了後、軸受内部の組織変化の有無について目視による観察も行った。試験は各１０例行い、下記式により剥離発生確率及び組織変化発生確率をそれぞれ算出した。
剥離発生確率＝（剥離発生数／試験数）×１００
組織変化発生確率＝(組織変化発生数／試験数)×１００
【００２６】
また、試験グリースを１．０ｇ封入した４点接触軸受(内径φ３５ｍｍ、外径φ５２ｍｍ、幅１２ｍｍ、の接触ゴムシール付き)を、内輪回転速度２００００ｍｉｎ-1、軸受温度１４０℃、ラジアル荷重９８Ｎの条件で連続回転させた。そして、焼付きが生じて軸受外輪温度が１５０度以上に上昇するまでの時間を計測した。
【００２７】
結果を図４にグラフ化して示すが、本発明に従いカーボンブラックを０．１〜１０質量％添加した試験グリースは、剥離及び白色変化の発生が抑えられ、焼付き寿命も向上している。
【００２８】
（実施例２）
カーボンブラックに代えて、カーボンナノチューブ（直径０．７〜２ｎｍ、全長１０〜３０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして試験グリースを調製し、同様の評価を行った。
【００２９】
結果を図５にグラフ化して示すが、カーボンブラックの場合と同様に、本発明に従いカーボンナノチューブを０．１〜１０質量％添加した試験グリースは、剥離及び白色変化の発生が抑えられ、焼付き寿命も向上している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態（４点接触）を示す断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の他の実施形態（３点接触）を示す断面図である。
【図３】カーボンナノチューブの全体構造を示す模式図である。
【図４】実施例で得られた、カーボンブラックの添加量と、組織変化発生確率、剥離発生確率または焼付き寿命との関係を示すグラフである。
【図５】実施例で得られた、カーボンナノチューブの添加量と、組織変化発生確率、剥離発生確率または焼付き寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１５  外輪
１６  内輪
１６ａ  内輪
１７  転動体
１８  外輪軌道
１９  内輪軌道
１９ａ  内輪軌道
２０  シール
２１  軸受空間
２５  保持器
【図１】
2005321064.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005321064.tif 000006
【図５】
2005321064.tif 000007