(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油に増ちょう剤およびアミド系ワックスを配合してなる、転がり軸受用のグリース組成物であって、
前記アミド系ワックスは、融点が 80 ℃以上であり、グリース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量％配合され、かつ前記基油の酸化防止能を有し、該アミド系ワックスを 5 重量％添加した前記基油および無添加の前記基油のそれぞれ 10 g を内径 50 mm の容器に採取し、150℃で 500 時間空気中に放置後の全酸価増加量をそれぞれ測定したとき、［（アミド系ワックス無添加品の全酸価増加量）−（アミド系ワックス添加品の全酸価増加量）］の値が 1.0 mgKOH/g 以上であり、
前記アミド系ワックスは、Ｎ，Ｎ′−エチレンビス（ステアロアミド）であることを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
前記基油は、エーテル系油、エステル系油および合成炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の基油であり、かつ、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s であることを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項３】
前記基油が、前記エーテル系油であるアルキルジフェニルエーテル油と、前記合成炭化水素油との混合油であることを特徴とする請求項２記載のグリース組成物。
【請求項４】
前記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であり、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量％配合されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載のグリース組成物。
【請求項５】
グリース組成物を封入してなるグリース封入転がり軸受であって、前記グリース組成物が請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載のグリース組成物であることを特徴とするグリース封入転がり軸受。
【請求項６】
前記グリース封入転がり軸受が自動車の電装品に用いられることを特徴とする請求項５記載のグリース封入転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種産業機械や車両等に組み込まれる転がり軸受に封入されるグリース組成物およびこのグリース組成物が封入されたグリース封入軸受に関し、特に高温、高速回転で使用される転がり軸受に好適なグリース組成物およびグリース封入軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種産業機械や車両等に組み込まれる転がり軸受には、潤滑性を付与するためにグリース組成物が封入される。このグリース組成物は基油と増ちょう剤とを混練して得られ、基油としては鉱油やエステル油、シリコーン油、エーテル油等の合成潤滑油が、また増ちょう剤としてはリチウム石けん等の金属石けんやウレア化合物が一般的に使用されている。また、グリース組成物に必要に応じて酸化防止剤、さび止剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤などの各種添加剤が配合される。
【０００３】
近年、自動車の軽量化の要求に伴って自動車電装品の小型・軽量化が図られているが、その一方で電装品の性能には高出力・高効率化が求められるから、小型化に伴う出力の低下を高速回転させることで補う手法が採られている。
このため、転がり軸受は、高速回転および高荷重に耐えることが要求されるようになった。また、軸受に封入されるグリースの寿命は、通常、軸受自体の疲労による使用寿命より短い。その結果、軸受自体の寿命はグリース寿命に依存することとなり、高速・高荷重下での焼付き寿命などの高温耐久寿命に優れたグリースが求められている。
【０００４】
ボールジョイントに封入するグリース組成物として、高温時での作動トルクを低下させるために、（Ａ）粘度が 40 ℃で 500〜2000cst のポリ−α−オレフィン系合成油 100 重量部、（Ｂ）パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックスおよび脂肪酸アミドワックスよりなる群から選ばれた少なくとも一種のワックス 6〜30 重量部、および（Ｃ）ウレア系増ちょう剤 1〜50 重量部からなるグリース組成物が開示されている（特開昭 60-31598）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボールジョイント用グリース組成物は、上記４種類のワックスの２種ないし４種の混合ワックスを用いており、近年の各種機械部材の小型化や高性能化に伴ってより厳しくなった使用条件、特に高速・高荷重下での高温耐久寿命が十分でないという問題がある。
また、高温耐久寿命を向上させるために、グリース組成物に酸化防止剤や極圧剤等が従来添加されているが、十分な効果を得るまでには至っていない。
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、特に高温での使用に際して適用箇所の潤滑寿命を向上できるグリース組成物およびこのグリース組成物が封入されたグリース封入軸受の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のグリース組成物は基油に増ちょう剤およびアミド系ワックスを配合してなり、上記アミド系ワックスが、融点 80 ℃以上であり、グリース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量％配合され、かつ基油の酸化防止能を有するアミド系ワックスであることを特徴とする。
また、グリース組成物の基油は、エーテル系油、エステル系油および合成炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の基油であリ、かつ、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s であることを特徴とする。
また、グリース組成物の増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量％配合されてなることを特徴とする。
【０００７】
基油に対する酸化防止能を有する融点 80 ℃以上、すなわち室温で固体状のアミド系ワックスをグリース組成物に、該グリース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量％配合することにより、増ちょう剤成分を少なくできるので基油成分を多くできる。また、高温運転時にはワックスが溶解し基油成分の粘度を上昇できる。
特に基油の酸化防止能を有するアミド系ワックスであることにより、高温での酸化劣化を防ぐことができ、グリース組成物の高温寿命を大幅に向上できる。
【０００８】
本発明のグリース封入軸受は、上記グリース組成物が封入されることを特徴とする。また、該グリース封入軸受が自動車の電装品に用いられることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に使用できる基油は、通常グリースに使用できる基油であれば使用できる。例えば、エーテル系油、エステル系油、合成炭化水素油、鉱油等が例示できる。
上記基油の中で、特にエーテル系油、エステル系油、合成炭化水素油、またはこれらの混合油が好ましく、より好ましくは、エーテル系油を主成分とする基油である。エーテル系油は耐熱性、耐酸化性に優れるためである。
エーテル系油としては、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油等が例示できる。
また、エステル油としてはジエステル油、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が例示できる。
また、合成炭化水素油としては、ポリ−α−オレフィン油、α−オレフィンとオレフィンとの共重合体、ポリブテンなどの脂肪族系炭化水素油、アルキルべンゼン、アルキルナフタレン、ポリフェニル、合成ナフテンなどの芳香族系炭化水素油等が例示できる。鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油等が例示できる。
【００１０】
本発明に好適なエーテル系油を主成分とする基油は、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s である。動粘度が 20 mm2/s 未満であると蒸発しやすく耐熱性が不足し、 150 mm2/s をこえるとトルクが大きく発熱量が大きくなる。
【００１１】
上記基油に対する酸化防止能を有する融点 80 ℃以上のアミド系ワックスは、分子内にアミド結合（−ＣＯＮＨ−）を、または分子末端にアミド基（−ＣＯＮＨ2）を有するワックスである。アミド系ワックスの例を化１から化４に示す。
【化１】
0004532799.tif 000002
【化２】
0004532799.tif 000003
【化３】
0004532799.tif 000004
【化４】
0004532799.tif 000005
化１から化４において、Ｒ1〜Ｒ7は、炭化水素基を表し、具体的には飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基の脂肪族基、芳香族基、脂環族基である。
【００１２】
好適なアミド系ワックスとしては脂肪酸アミド化合物が挙げられる。例えば、Ｎ，Ｎ′−エチレンビス（ステアロアミド）、ステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビス（ステアロアミド）、メチロールステアロアミド等が例示できる。
【００１３】
上記アミド系ワックスは、融点が 80 ℃以上、好ましくは 100 ℃以上である。８０℃未満ではワックス成分の耐熱性に乏しく、高温運転中にワックス成分が蒸発しやすくなる。
【００１４】
融点 80 ℃以上のアミド系ワックスのなかで、本発明に使用できるワックスは、基油の酸化防止能を有するアミド系ワックスである。酸化防止能を有することにより、グリース組成物の高温寿命を大幅に向上できる。
本発明において、基油の酸化防止能を有するとは、 5 重量％のアミド系ワックスが配合された基油 10 g を内径 50 mm の容器に採取し、150℃で 500 時間空気中に放置したとき、［（アミド系ワックス無添加品の全酸価増加量）−（アミド系ワックス添加品の全酸価増加量）］の値が 1.0 mgKOH/g 以上、好ましくは 2.0 mgKOH/g 以上に維持できる酸化防止能力があることをいう。なお、全酸価の測定は ＪＩＳ Ｋ２５０１に準拠して行なう。
【００１５】
基油（合成炭化水素油とアルキルジフェニルエーテルとを重量比で 1 ： 4 に混合した混合油）に、アミド系ワックスとしてＮ，Ｎ′−エチレンビス（ステアロアミド）を 5 重量％配合した。このアミド系ワックス配合基油 10 g を 300 ml ビーカに採取し、150℃に設定した空気循環式恒温槽中に放置し、 100 時間毎に全酸価の測定、および蒸発量を測定した。アミド系ワックス添加油の測定結果を図１および図２に示す。図１は 500 時間経過までの全酸価の測定結果を、図２は蒸発量の測定結果をそれぞれ示す。なお、比較として、アミド系ワックスを配合しない基油のみである無添加油の測定結果を同時に示す。
【００１６】
図１および図２に示すように、アミド系ワックスを配合することにより、基油の全酸価の上昇が抑えられ耐酸化性に優れ、また、基油の蒸発も抑えられ耐熱性に優れていることが分かる。
【００１７】
アミド系ワックスの配合量は、グリース組成物全体に対して 0.5 〜10 重量％である。 0.5 重量％未満では、ワックスを配合して得られる耐酸化性や耐熱性向上の効果が乏しく、10 重量％をこえると潤滑に寄与する基油成分が少なくなり好ましくない。
【００１８】
本発明に使用できるウレア系増ちょう剤は、下記化５〜化７で示される。
【化５】
0004532799.tif 000006
【化６】
0004532799.tif 000007
【化７】
0004532799.tif 000008
【００１９】
Ｒ8〜Ｒ12は、炭素数 6〜15 の芳香族系炭化水素基、炭素数 6〜12 の脂環族系炭化水素基、および炭素数 6〜20 の脂肪族系炭化水素基から選ばれた少なくとも一つの炭化水素基である。また、これらを含む炭化水素基であってもよい。炭素数が上記範囲未満であるとグリースの増ちょう性が劣り、炭素数が上記範囲をこえると耐熱性が悪くなる。
【００２０】
Ｒ13は芳香族系炭化水素を含む二価または三価の基であり、芳香族単環、芳香族縮合環、これらがメチレン鎖、シアヌル環、イソシアヌル環等で連結された基等が挙げられる。具体的には、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、これらジイソシアネート類の二量体、三量体等のイソシアネート基を除いた残基が挙げられる。Ｒ13が芳香族系炭化水素を含む基とすることにより、グリースの耐熱性が向上する。
【００２１】
ウレア系増ちょう剤は、イソシアネート化合物とアミノ化合物を反応させることにより得られる。反応性ある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミノ化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
【００２２】
グリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミノ化合物とを反応させてもよく、またあらかじめ合成されたウレア系増ちょう剤を基油と混合してもよい。好ましい作製方法は、グリースの安定性を保ちやすい前者の方法である。
【００２３】
上記ウレア系増ちょう剤の配合割合は、グリース全体に対して 5〜30 重量％である。 5 重量％未満では、粘度の低い液状となって漏洩しやすく軸受に密封することが困難になる。また 30 重量％をこえると固化してちょう度が 200 以下となるので、軸受封入用のグリースとして実用性がなくなる。
【００２４】
本発明のグリース組成物は、上記の基油、増ちょう剤およびアミド系ワックスを必須成分とするものであるが、さらに従来よりグリース組成物に添加される下記に示す極圧剤、酸化防止剤、防錆剤・金属不活性化剤、油性剤等の添加剤を配合することができる。
【００２５】
極圧剤としては、公知の極圧剤を併用することにより、耐荷重性や極圧性を向上させることができる。例えば以下の化合物を使用することができる。有機金属系のものとしては、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物、ジチオカルバミン酸亜鉛、ジチオリン酸亜鉛、亜鉛フェネート等の有機亜鉛化合物、ジチオカルバミン酸アンチモン、ジチオリン酸アンチモン等の有機アンチモン化合物、ジチオカルバミン酸セレン等の有機セレン化合物、ナフテン酸ビスマス、ジチオカルバミン酸ビスマス等の有機ビスマス化合物、ジチオカルバミン酸鉄、オクチル酸鉄等の有機鉄化合物、ジチオカルバミン酸銅、ナフテン酸銅等の有機銅化合物、マレイン酸スズ、ジブチルスズスルファイド等の有機スズ化合物、あるいは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルフォネート、フェネート、ホスフェネート、金、銀、チタン、カドミウム等の有機金属化合物も必要なら使用できる。硫黄系化合物としては、ジベンジルジスルフィド等のスルフィドあるいはポリスルフィド化合物、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、もしくはチオカーボネート類等を使用することができる。リン酸系極圧剤としては、トリオクチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート等のリン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル等のリン酸エステル系化合物を使用することができる。
また、その他、塩素化パラフィン等のハロゲン系の極圧剤、あるいは、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、ＰＴＦＥ、硫化アンチモン、窒化硼素などの硼素化合物等の固体潤滑剤を使用することができる。これらの極圧剤の中で、ジチオカルバミン酸系化合物やジチオリン酸系化合物を好適に使用できる。
【００２６】
酸化防止剤としてゴム、プラスチック、潤滑油等に添加する老化防止剤、オゾン劣化防止剤、酸化防止剤から適宜選択して使用することができる。例えば、以下の化合物を使用することができる。即ち、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ′−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノ一ル等のフェノ一ル系化合物等を使用することができる。
【００２７】
防錆剤としては、例えば以下の化合物を使用することができる。即ち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム等アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、有機カルボン酸塩、フェネート、フォスフォネート、アルキルもしくはアルケニルこはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、２−メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２−（デシルジチオ）−ベンゾイミダゾール、ベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、あるいは、２，５−ビス（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、あるいは、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物等を使用することができる。また、亜硝酸塩等も使用することができる。
金属不活性化剤としては、例えばべンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。
【００２８】
油性剤としては、例えば以下の化合物を使用することができる。即ち、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン酸、トリクレジルフォスフェート、ラウリル酸エステルまたはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステル等を使用することができる。
【００２９】
上記グリース組成物を封入したグリース封入軸受を図３により説明する。図３は自動車の補機駆動ベルトのベルトテンショナーとして使用されるアイドラプーリの一例を示す断面図である。
このプーリは、鋼板プレス製のプーリ本体１と、プーリ本体１の内径に嵌合された単列の深溝玉軸受２とで構成される。プーリ本体１は、内径円筒部１ａ、内径円筒部１ａの一端から外径側に延びたフランジ部１ｂ、フランジ部１ｂから軸方向に延びた外径円筒部１ｃ、内径円筒部１ａの他端から内径側に延びた鍔部１ｄからなる環体である。内径円筒部１ａの内径には、玉軸受２の外輪２ａが嵌合され、外径円筒部１ｃの外径にはエンジンによって駆動されるベルトと接触するプーリ周面１ｅが設けられている。このプーリ周面１ｅをベルトに接触させることにより、プーリがアイドラとしての役割を果たす。
【００３０】
玉軸受２はプーリ本体１の内径円筒部１ａの内径に嵌合された外輪２ａ、図示されていない固定軸に嵌合される内輪２ｂ、内・外輪２ｂ、２ａの軌道面３ｂ、３ａ間に組み込まれた複数のボール２ｃ、ボール２ｃを円周等間隔に保持する保持器２ｄ、グリースを密封する一対のシール２ｅで構成され、外輪２ａ及び内輪２ｂはそれぞれ一体に形成されている。
【００３１】
本発明のグリース封入軸受は、耐熱性に優れ、耐酸化性に優れるため、産業機械、電装品などの高耐熱性を要求される個所で使用される転がり軸受に好適に使用できる。特に、小型化を図るために耐熱性が要求される電装品、例えばオルテネータ、アイドラプーリ、電磁クラッチ、クラッチなどを例示できる。
【００３２】
【実施例】
実施例１〜実施例５、較例１〜比較例６、参考例１、参考例２
基油、ウレア系増ちょう剤を表１の割合で配合してベースグリースを調整した。ベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミノ化合物とを反応させて得た。
表１に示す基油は、合成炭化水素油１がポリ−α−オレフィン油（アモコケミカル社製、動粘度： 30 mm2/s at 40 ℃）、合成炭化水素油２がポリ−α−オレフィン油（モービルケミカル社製、動粘度： 47 mm2/s at 40 ℃）を、エステル油がペンタエリスリトールエステル油（花王社製、動粘度： 33 mm2/s at 40 ℃）を、エーテル油がアルキルジフェニルエーテル油（（株）松村石油研究所製、動粘度： 97 mm2/s at 40 ℃）を、それぞれ用いた。
また、表１に示すウレア系増ちょう剤は、脂肪族ジウレアが４，４´ジフェニルメタンジイソシアナートとオクチルアミンとの反応、脂環族ジウレアが４，４´ジフェニルメタンジイソシアナートとシクロヘキシルアミンとの反応、芳香族ジウレアが４，４´ジフェニルメタンジイソシアナートとｐ−トルイジンとの反応によりそれぞれ得た。
【００３３】
このベースグリースにアミド系ワックスを配合した。融点 143 ℃のアミド系ワックスとしてＮ，Ｎ′−エチレンビス(ステアロアミド)を、融点 100 ℃のアミド系ワックスとしてステアリン酸アミドを、融点 108 ℃のアミド系ワックスとしてメチロールステアロアミドを、融点 74 ℃のアミド系ワックスとしてオレイン酸アミドをそれぞれ用いた。
基油、ウレア系増ちょう剤およびアミド系ワックスを合計して 100 重量％となるように配合して、さらに、酸化防止剤、防錆剤等を、グリース組成物全体に対して、合計で 5 重量％配合した。
得られたグリース組成物を高温高速試験および急加減速試験により評価した。結果を表１に示す。また、基油の粘度、ＪＩＳ  Ｋ２２２０により測定した混和ちょう度をそれぞれ示した。
【００３４】
高温高速試験
転がり軸受（６２０４）に各試験用グリース組成物を 1.8 g 封入し、軸受外輪外径部温度 150℃、ラジアル荷重 67 N 、アキシャル荷重 67 N の下で 10000 rpm の回転数で回転させ、焼き付きに至るまでの時間を測定した。試験結果を、表１に併記する。
【００３５】
急加減速試験
電装補機の一例であるオルタネータの回転べルトを巻きかけたプーリを支持する回転軸を内輪で支持する転がり軸受について、急加減速試験を行なった。急加減速試験条件は、プーリに対する負荷荷重を 3234 N 、回転速度を 0〜18000 rpm とする条件で運転条件を設定した。耐久可能時間（寿命時間）の評価は、軸受内に異常剥離が発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって発電機が停止するまでの時間とした。試験結果を、表１に併記する。
【００３６】
【表１】
0004532799.tif 000009
【００３７】
表１に示すように、各実施例は、高温高速試験および急加減速試験に優れていた。一方、各比較例は融点 80 ℃以上のアミド系ワックスが未配合であるので、高温高速試験および急加減速試験に劣っていた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のグリース組成物は、基油に対する酸化防止能を有する融点 80 ℃以上のアミド系ワックスをグリース組成物に 0.5 〜10 重量％配合されているので、高温での酸化劣化を防ぐことができ、グリース組成物の高温寿命を大幅に向上できる。
また、グリース組成物の基油が、エーテル系油、エステル系油および合成炭化水素油から選ばれた少なくとも一種の基油であリ、かつ、 40 ℃における動粘度が 20 〜 150 mm2/s であリ、グリース組成物の増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であリ、グリース組成物全体に対して 5 〜30 重量％配合されてなるので、高温、高速回転で使用される転がり軸受に好適なグリース特性を有するグリース組成物が得られる。
【００３９】
本発明のグリース封入軸受は、上記グリース組成物を封入してなるので、各種機械部材の小型化や高性能化に伴って必要とされる高速・高荷重下での高温耐久性に優れる。このため、自動車の電装品に好適なグリース封入軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全酸価の測定結果を示す図である。
【図２】蒸発量の測定結果を示す図である。
【図３】アイドラプーリの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  プーリ本体
１ａ  内径円筒部
１ｂ  フランジ部
１ｃ  外径円筒部
１ｄ  鍔部
１ｅプーリ周面
２  深溝玉軸受
２ａ  外輪
２ｂ  内輪
２ｃ  ボール
２ｄ  保持器
２ｅ  シール
３ａ  外輪２ａの軌道面
３ｂ  外輪２ｂの軌道面
【図１】
0004532799.tif 000010
【図２】
0004532799.tif 000011
【図３】
0004532799.tif 000012