(57)【要約】【課題】従来よりも高温耐久性に優れ、特に電動ファンやファンカップリング等に好適な転がり軸受を提供する。【解決手段】内方部材と、外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、特定の分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含む基油に増ちょう剤を配合してなるグリース組成物を封入してなる転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と、外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、一般式（Ｉ）で表される分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含む基油に増ちょう剤を配合してなるグリース組成物を封入してなることを特徴とする転がり軸受。
【化１】
2007177954.tif 000009
〔（Ｉ）式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の１つは水素原子であり、残りの２つは同一又は異なる炭素数１０〜２６の分岐アルキル基である。〕
【請求項２】
前記基油は、一般式（Ｉ）で表される分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を基油全量の５０〜１００質量％の割合で含み、かつ、４０℃における動粘度が２０〜５００ｍｍ２／ｓ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】
混和ちょう度が２２０〜３８５であることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
電動ファンのモータの回転軸支持用であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
ファンカップリングの回転軸支持用であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載されるラジエータや空調装置等の冷却を必要とされる装置に使用される電動ファンのモータの回転軸や、ファンカップリングの回転軸等の高温高速で使用される回転部位に好適な転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のラジエータの冷却に使用される電動ファンは、駆動用のモータを密封構造にするのが一般的であり（図２参照）、駆動時にモータからの発熱が外部に放出され難く、モータの回転軸を支持する転がり軸受は高温に曝される。
【０００３】
また、エンジンの冷却のために、エンジンに対向するようにクーリングファンが配置され、特にＦＲ車においてはファンカップリングが用いられる。このファンカップリングは、内部に粘性流体を貯蔵し、外周面に送風用のファンが取り付けられたハウジングを、転がり軸受を介してエンジンに直結するロータに連結し、エンジンからの駆動トルクを粘性流体の粘性抵抗を利用して送風用のファンに伝達するものである。そして、雰囲気温度に感応して開閉する弁部材により粘性流体によるトルク伝達量を制御し、エンジン温度が低温の場合にはファンを低速で回転させ、高温の場合には高速で回転させて、エンジン温度に対応した最適な送風を行う。そのため、エンジンの駆動時にはファンカップリングは絶えず回転しており、ロータを支持する転がり軸受は高温に曝される。
【０００４】
このように、電動ファンやファンカップリングに組み込まれる転がり軸受は高温での耐久性が要求されることから、潤滑のために封入されるグリースにも耐熱性が要求される。そのため従来では、シリコーン油やフッ素油等の耐熱性に優れる基油を用いたグリースを封入するのが一般的であり、ウレア系グリースにフッ素油を配合して耐熱性をより向上させたグリース組成物も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、引用文献１に記載のグリース組成物では、ウレア系グリースの基油である鉱油又は合成油はフッ素油との親和性が乏しいため、離油度が大きく、電動ファンやファンカップリングの高速化に対する要求に対応しきれていない。また、電動ファンでは、駆動用にブラシ付き直流モータが使用されることが多く、ブラシの摩耗粉または相手側のコンミテータの摩耗粉が軸受内に侵入してグリースの劣化を促進するという問題もある。
【０００７】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従来よりも高温耐久性に優れ、特に電動ファンやファンカップリング等に好適な転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の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）内方部材と、外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、一般式（Ｉ）で表される分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含む基油に増ちょう剤を配合してなるグリース組成物を封入してなることを特徴とする転がり軸受。
【０００９】
【化２】
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【００１０】
〔（Ｉ）式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の１つは水素原子であり、残りの２つは同一又は異なる炭素数１０〜２６の分岐アルキル基である。〕
（２）前記基油は、一般式（Ｉ）で表される分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を基油全量の５０〜１００質量％の割合で含み、かつ、４０℃における動粘度が２０〜５００ｍｍ２／ｓであることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）混和ちょう度が２２０〜３８５であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の転がり軸受。
（４）電動ファンのモータの回転軸支持用であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受。
（５）ファンカップリングの回転軸支持用であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受は、封入グリース組成物の基油が特定の分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含むことで、高温特性が従来に比べて大きく改善され、高温耐久性に優れたものとなり、特に電動ファンやファンカップリング等の高温に曝される機器や装置用として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１３】
本発明において、転がり軸受自体の構造には制限がなく、例えば図１に示す玉軸受１を例示することができる。この玉軸受１は、内方部材である内輪１０と、外方部材である外輪１１と、内輪１０と外輪１１との間に転動自在に配設された複数の玉１３と、複数の玉１３を保持する保持器１２と、外輪１１に取り付けられた接触形のシール１４、１４と、で構成されている。また、内輪１０と外輪１１とシール１４、１４とで囲まれた軸受空間には、後述されるグリース組成物Ｇが充填され、シール１４により玉軸受１内に密封されている。そして、グリース組成物Ｇにより、前記両輪１０、１１の軌道面と玉１３との接触面が潤滑される。
【００１４】
グリース組成物において、基油は、基油は一般式（Ｉ）で表される分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含む。
【００１５】
【化３】
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【００１６】
（Ｉ）式において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の１つは水素原子であり、残りの２つは同一又は異なる炭素数１０〜２６の分岐アルキル基である。分岐アルキル基において、炭素数は１２〜２４であることがより好ましい。炭素数が２６より多い分岐アルキル基では、流動点が高まり低温での流動性が乏しくなり使用上問題になる。また、炭素数が１０未満の分岐アルキル基では、蒸発量が大きくなり使用上問題となる。
【００１７】
分岐アルキル基の中では、それぞれ分岐しているデシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が好ましい。
【００１８】
この分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油は、基油全量の５０質量％以上を占めることが好ましく、６０質量％以上がより好ましい。勿論、分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油のみで基油を構成してよく、上限は１００質量％である。分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油が基油全量の５０質量％未満では、目的とする耐熱性が得られない。
【００１９】
併用可能な潤滑油としては、一般式（II）で表される直鎖アルキル側鎖ジフェニルエーテル油が好ましい。
【００２０】
【化４】
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【００２１】
（II）式において、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の１つは水素原子であり、他の２つは好ましくは炭素数８〜２０、さらに好ましくは炭素数１２〜１４の直鎖アルキル基である。炭素数が２０より多い直鎖アルキル基では、流動点が高まり低温での流動性が乏しくなり使用上問題になる。また、炭素数が８未満の直鎖アルキル基では、蒸発量が大きくなり使用上問題となる。
【００２２】
また、併用可能な潤滑油として、エステル系合成油、ポリαオレフィン油も好ましい。エステル系合成油としては、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等のジエステル、トリメチロールプロパンカプリレート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート等のポリオールエステルや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等のトリメリット酸エステル、テトラオクチルピロメリテート等のピロメリット酸エステルの芳香族エステル油が挙げられる。ポリαオレフィン油は、下記一般式（III）で表されるものが好ましい。
【００２３】
【化５】
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【００２４】
（III）式において、Ｒ７はアルキル基であり、同一分子中の２種類の異なったアルキル基が混在していてもよいが、ｎ−オクチル基が好ましい。また、ｎは３〜８の整数が好ましい。
【００２５】
分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油と、これらの潤滑油とを併用する場合、分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を基油全量の６０〜８０質量％とすることが好ましい。
【００２６】
また、基油は、４０℃における動粘度が２０〜５００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。４０℃における動粘度が５００ｍｍ２／ｓを超えると、トルクが上昇しすぎるとともに、低温での流動性が不十分となって低温下で起動する際に異音が発生するおそれがある。また、４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓ未満では、蒸発損失や潤滑性の問題が懸念され、例えば高温において軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるのに十分な潤滑油膜の形成が困難となるおそれがある。このような点から、基油の４０℃における動粘度は３０〜４００ｍｍ２／ｓがより好ましい。
【００２７】
増ちょう剤は、上記の基油中にコロイド状に分散して、基油を半固体または固体状にする物質であれば制限無く使用することができる。このような増ちょう剤としては、例えば、リチウム石鹸系、カルシウム石鹸系、ナトリウム石鹸系、アルミニウム石鹸系、リチウムコンプレックス石鹸系、カルシウムコンプレックス石鹸系、ナトリウムコンプレックス石鹸系、バリウムコンプレックス石鹸系、アルミニウムコンプレックス石鹸系の金属石鹸、ベントナイト系、クレイ系の無機化合物、モノウレア系、ジウレア系、トリウレア系、テトラウレア系、ウレタン系、ナトリウムテレフタラメート系の有機化合物等が挙げられる。これらの中でも、ウレア系が好適に用いることができる。これらの増ちょう剤は、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用することもできる。
【００２８】
増ちょう剤の含有量は、グリース全量の３〜４０質量％であり、好ましくは５〜２５質量％の割合で基油中に分散される。３質量％より少ないとグリース状態を維持することは困難となり、また、４０質量％より多くなるとグリース組成物が硬くなりすぎて十分な潤滑状態を発揮することができない。
【００２９】
前記グリース組成物には、その各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。例えば、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤；アルカリ金属およびアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩、アルキル、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等の防錆剤；リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性向上剤；ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等を、単独又は２種以上混合して添加することができる。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。
【００３０】
また、流動性を考慮すると、グリース組成物の混和ちょう度は、２２０〜３８５であることが好ましい。混和ちょう度が２２０未満では、硬すぎて十分な潤滑性能が期待できず、３８５超では軸受から漏洩するおそれがある。
【００３１】
尚、グリース組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。また、グリース組成物の封入量も適宜設定される。
【００３２】
転がり軸受としては、上記した玉軸受の他にも、例えば、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受が挙げられ、同様に上記のグリース組成物が封入され、本発明の転がり軸受となる。
【００３３】
上記の如く構成される本発明の転がり軸受は、後述する実施例にも示すように、高温での耐久性に優れたものとなる。そのため、例えば、自動車に搭載されるラジエータや空調装置等の冷却を必要とされる装置に使用される電動ファンのモータの回転軸や、ファンカップリングの回転軸等の支持用として好適に使用できる。本発明は、これら電動ファンやファンカップリング用の転がり軸受を提供する。
【００３４】
図２は、自動車のラジエータを冷却する電動ファンの一例を示す断面図である。図示されるように、ラジエータ４０の後方側（車室側）にシュラウド２２が取り付けられ、このシュラウド２２に電動モータ２３のケース本体２４が取り付けられている。ケース本体２４は、ステータとしての永久磁石２５を保持する左端を開放した扁平筒体２６と、その開放端面を閉塞して密封する蓋体２７とから構成され、蓋体２７の中央部に透孔２７ａが貫設されている。そして、透孔２７ａ内に筒状のブッシュ２８が嵌挿され、このブッシュ２８の内周側に転がり軸受２９ａ，２９ｂを介して回転軸３０が回転自在に支持されている。また、回転軸３０のラジエータ側の突出端には、送風ファン３１がナット締めされているとともに回転軸内の端部にプリントモータを構成する円板状のロータ３２が固着され、このロータ３２の内周側に給電用のカーボンブラシ３３が摺接され、リード線３４を介して直流電流が供給される。そして、ラジエータ４０の水温が所定温度よりも高くなると、電動モータ２３が回転駆動して送風ファン３１を回転駆動し、空気をラジエータ４０を介して吸引し、ラジエータ内の冷却液を空冷する。
【００３５】
上記のように、電動モータ２３は密封構造でケース本体２４に収容されるため、駆動時の熱が放出され難く、転がり軸受２９ａ，２９ｂは高温となる。そこで、本発明では、上記した転がり軸受を用いることで高温耐久性を改善する。
【００３６】
また、図３は、ファンカップリングの一例を示す断面図である。図示されるように、ハウジング５１の内部は、隔壁５２により、エンジンに連結するロータ５３の先端に固着されたロータポンブ部５４を内装する第１オイル室５５と、第２オイル室５６とに区画されている。隔壁５２は、その外周側端部に油流通孔５７が形成され、また油流通孔５７の形成位置よりも内径側に油流通孔５８が形成されている。ロータポンブ部５４は、その一方の面が隔壁５２と所定間隔で対向するように配置され、他方の面は第１オイル室５５の内壁との間でラビリンス部５９を形成している。またロータポンブ部５４は、隔壁５２の油流通孔５８と対向する位置に開口６０が形成されている。また、第１オイル室５５の側壁（ロータポンブ部５４と直交する面）の内壁には、隔壁側に下降するように斜めに溝が切られている。ハウジング５１の前面（走行側）にはバイメタル６１が露出して設けられ、これに連結する弁部材６２が、隔壁５２の油流通孔５８を塞ぐように配置されている。このバイメタル６１は、ロータ５３の軸線を中心として螺旋状に巻かれた帯片からなり、ラジエータ（図示略）を通過する空気Ａの温度に感応して延伸することにより弁部材６２を隔壁５２と平行（紙面に対して垂直方向）に所定角度回動させ、隔壁５２の油流通孔５８の開度を可変させる。また、ハウジング５１は、その外周に図示は省略される送風用のファンが取り付けられており、第１オイル室５５側の端部が軸受６３を介してロータ５３に連結される。
【００３７】
このように構成されるファンカップリングには、ハウジング５１の内部にシリコーンオイル等の粘性流体（図示略）が注入されており、エンジン停止時には、この粘性流体は重力によりハウジング５１の下部に溜っている。この時、ラジエータを通過する空気Ａの温度は低く、バイメタル６１は収縮したままであり、隔壁５２の油流通孔５８は弁部材６２により塞がれている。エンジンが作動すると、ロータ５３が回転して第１オイル室５５内の粘性流体が流動し、油流通孔５７を通じて第２オイル室５６へと流れ込む。このとき、エンジンの作動開始直後や低速で回転している場合では、エンジン温度の上昇は少なく、ラジエータを通過する空気Ａの温度も低いため、バイメタル６１の延伸量も小さく、弁部材６２は隔壁５２の油流通孔５８を塞いだままとなり、ロータ５３の回転トルクの伝達は行われず、ファンはロータ５３の回転に伴う転がり軸受５３のトルクにより回転する。そして、エンジン温度の上昇に伴いラジエータを通過する空気Ａの温度が上昇すると、それに比例してバイメタル６１も延伸し、ある温度以上になると弁部材６２で塞がれていた油流通孔５８が開口し、第２オイル室５６にある粘性流体が隔壁５２の油流通孔５８及びロータポンブ部５４の開口６０を通じて第１オイル室５５に流れ込む。その後、粘性流体は油流通孔５７，５８、開口５９を通じて第１オイル室５５と第２オイル室５６との間を循環し、ラビリンス部５９が抵抗となって粘性抵抗が生じてロータポンブ部５４とハウジング５１とが所謂連れ回りを起こし、ファンがより高速で回転する。
【００３８】
このように、ファンカップリングにより、エンジン回転数が同一でも、エンジンの温度が高い場合と低い場合とでファンの回転数が異なり、温度に対応した風をエンジンに与えることができる。そして、転がり軸受６３は、エンジン作動時に絶えず回転しており、温度上昇を起こす。そこで、本発明では、上記した転がり軸受を用いることで高温耐久性を改善する。
【実施例】
【００３９】
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、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１〜５、比較例１〜４）
表１及び表２に示すとおり、組成の異なる基油に、増ちょう剤としてウレア化合物またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を配合して試験グリースを調製した。また、各試験グリースには、添加剤として、グリース組成物全体の２質量％のアミン系酸化防止剤と、１質量％のカルシウムスルフォネート系防錆剤と、０．０５質量％のベンゾトリアゾール系金属不活性化剤とを添加し、更に、ブラシ粉の代替として、それぞれグリース組成物全量に対し亜鉛粉を０．３質量％、銅粉を０．３質量％、カーボンブラックを０．４質量％添加した。
【００４１】
尚、各試験グリースにおいて、基油及び増ちょう剤の含有量は、基油と増ちょう剤の合計量を１００とした場合の値であって、上記添加剤については考慮されていない。また、増ちょう剤の種類及び基油の種類の欄に記載された数値は、増ちょう剤全体または基油全体における各成分の量比（質量％）を示している。
【００４２】
上記各試験グリースを用いて、焼付性試験を行った。即ち、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの鉄シールド付き深みぞ玉軸受（図１とほぼ同様の構造である）に、各試験グリースを軸受空間容積の５０％を占めるように充填し、図４に示すようなＡＳＴＭ  Ｄ１７４１の軸受寿命試験機に類似の試験機に装着した。そして、軸受温度１８０℃、アキシアル荷重９８Ｎの条件下で３０００ｍｉｎ−１の回転速度で内輪回転させ（その他の条件はＡＳＴＭ  Ｄ１７４１に準拠した）、焼付が生じて外輪の温度が１９０℃以上に上昇するまでの時間（焼付き時間）を計測した。結果を表１及び表２に示すが、比較例３の焼付き時間を１として相対値で示してある。
【００４３】
【表１】
2007177954.tif 000007
【００４４】
【表２】
2007177954.tif 000008
【００４５】
表記のように、比較例の試験グリースは、何れも基油が分岐アルキル側鎖ジフェニルエーテル油を含まないため、早期に焼付きに至っているのに対し、本発明に従う実施例の各試験グリースを封入することで良好な高温耐久性が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】転がり軸受を組み込んだ電動ファンの一例を示す断面図である。
【図３】転がり軸受を組み込んだファンカップリングの一例を示す断面図である。
【図４】実施例において焼付性試験に用いた試験装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１３  玉
Ｇ    グリース組成物
【図１】
2007177954.tif 000010
【図２】
2007177954.tif 000011
【図３】
2007177954.tif 000012
【図４】
2007177954.tif 000013