(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２／ｓで直鎖構造を持つパーフルオロポリエーテル油を基油とし、フッ素樹脂粒子を増ちょう剤とし、かつＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩をグリース全量に対して０．１〜１０質量％、フッ化エーテル系リン酸をグリース全量対して０．１〜１０質量％含有する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２】
Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩の添加量が、グリース全量に対して０．５〜８質量％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】
Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩における金属種がＳｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃａから選択されることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
【請求項４】
グリースが、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩と、フッ化エーテル系リン酸とを、グリース全量に対して合計量で０．２〜１５質量％含有す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】
予圧を負荷した状態で使用されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の燃料噴射制御装置、特に、アイドル回転数制御装置、排気ガス再循環装置、電子スロットル制御装置等に使用される転がり軸受に関し、特に防錆性能が良好で、低温トルク性能及び高温耐久性を向上させた燃料噴射制御装置用転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アイドル回転数制御装置や排気ガス再循環装置、電子スロットル制御装置等の自動車の燃料噴射制御装置に使用される転がり軸受は、高温耐久性や低温トルク性能が要求されることが多い。そのため、従来では、潤滑剤として、リチウム石けん−エステル油系グリースやウレア−合成炭化水素油系グリース等を封入しており、合成油をベースオイルに用いることで高温耐久性や低温トルク性能を満たしてきた。また、低温トルク性能の要求が特に強い場合には、エステル油やフッ素油といった潤滑油を使用して性能をカバーしてきている。
【０００３】
しかしながら、近年、上記燃料噴射制御装置に使用される転がり軸受に対する性能要求が厳しくなってきており、例えば排気ガス再循環装置では、エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘをより低減するために、燃焼直後の排気ガスを再循環させており、そこに使用される転がり軸受は２００℃近い高温下に置かれている。それに伴い、従来封入されてきたリチウム石けん−エステル油系グリースやウレア−合成炭化水素油系グリース、あるいはエステル油やフッ素油といった潤滑油では、高温耐久性を維持できなくなってきている。
【０００４】
このような要求に対して、本出願人は、特開２０００−１１９６７３号公報に示されているように、平均粒径０．１μｍ以下のポリテトラフルオロエチレン粒子を増ちょう剤とするフッ素系グリースを封入することにより、高温耐久性と低温トルク性能の向上を図った転がり軸受を提案している。しかし、フッ素系グリースは、他のグリースに比べて防錆添加剤を配合し難く、防錆性能において改良の余地があった。
【０００５】
また、上記燃料噴射制御装置に使用される転がり軸受は、比較的大きな予圧を負荷した状態で使用されることが多く、使用に際して増ちょう剤であるポリテトラフルオロエチレン粒子、更には固体添加剤が添加されている場合はこの固体添加剤が軸受転走面に入り込み、所謂「ゴリ感」や「トルクスパイク」を起こしやすくなる。
【０００６】
【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、従来よりも優れた低温トルク性能及び高温耐久性を有し、更には予圧が大きく高面圧となる使用形態であっても同様に優れた低温トルク性能及び高温耐久性を有し、特に自動車の燃料噴射制御装置に好適な転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果完成されたものであり、低温域（−４０℃程度）から高温域（２００℃程度）において、更には予圧が負荷された使用形態でも優れたトルク性能や耐久性を満足するために、本発明は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２／ｓで直鎖構造を持つパーフルオロポリエーテル油を基油とし、フッ素樹脂粒子を増ちょう剤とし、かつＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩をグリース全量に対して０．１〜１０質量％、フッ化エーテル系リン酸をグリース全量に対して０．１〜１０質量％含有する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。
【０００８】
上記において、基油となる直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油は、分岐構造のものに比べて耐熱性能に優れ、２００℃を越える高温においても十分な耐熱性を有するとともに、粘度指数が高く、温度によって粘度が変化し難い。しかも、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ2／ｓの範囲にあることから、低温域でのトルク性能の向上に寄与する。また、増ちょう剤であるフッ素樹脂粒子も耐熱性能を備えている。更に、エステル系防錆剤は、上記の基油及び増ちょう剤との親和性が高く、グリースに良好な防錆性能を付与できる。また、フッ化エーテル系ジアミド及びフッ化エーテル系リン酸は油性剤としての機能を有しており、軸受の軌道面や転動面に吸着して潤滑性を向上させ、トルク低減に効果がある。
【０００９】
従って、上記した特定のグリースを封入することにより、軸受は低温域から高温域における良好な軸受特性を長期にわたり維持するようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の転がり軸受は、その構造や構成において制限されるものではなく、従来より自動車のアイドル回転数制御装置、排気ガス再循環装置、電子スロットル制御装置等に使用されている転がり軸受を対象とすることができる。例えば、図１はその一例を示す断面図であるが、転がり軸受１は、外輪１２の内周面に形成された外輪軌道１２ａと、内輪１３の外周面に形成された内輪軌道１３ａとの間に、複数の転動体１４を保持器１５により転動自在に保持し、外輪１２の取付溝１２ｂに固定されたシール１６により、下記に詳述されるグリース１７を封止して構成される。
【００１２】
グリースの基油は、直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油であれば特に制限されるものではないが、例えば下記（１）〜（３）式で表されるパーフルオロポリエーテル油が好ましい。
【００１３】
【化１】
0004239514.tif 000002
【００１４】
また、低温域でのトルク性能を考慮すると、４０℃における動粘度が１００ｍｍ2／ｓ以下であることが好ましい。他方、高温耐久性からは、４０℃における動粘度が２０ｍｍ2／ｓ以上、特に３０ｍｍ2／ｓ以上であることが好ましい。
【００１５】
これらの直鎖構造のパーフルオロポリエーテル油は単独で、または混合して用いることができる。
【００１６】
増ちょう剤は、上記直鎖構造のパーフルオロポリエーテル油との親和性が高く、また高温安定性、耐薬品性、耐酸性を有するフッ素樹脂粒子が好ましい。例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等からなる粒子を使用でき、特にＰＴＦＥ粒子が好ましい。また、ＰＴＦＥ粒子は大径のものほどトルクが大きくなる傾向にあり、特に低温でのトルク上昇を招きやすいため、平均粒径で０．３μｍ以下とすることが好ましく、０．１μｍ以下のものがより好ましい。更に、ＰＴＦＥ粒子は、この粒径を満足する限り、その形状は特に制限されず、球形や多面体（立方体や直方体）、極端には針状でも構わない。
【００１７】
これらのフッ素樹脂粒子は単独でも、混合して使用してもよい。また、その配合量は、グリースとした時の混和ちょう度がＮＬＧＩに規定された等級でＮｏ．１〜Ｎｏ．３、好ましくはＮｏ．１〜Ｎｏ．２となる量を配合することが好ましく、それにより本発明に適する流動性を持たせることができる。
【００１８】
また、グリースには、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩と、フッ化エーテル系リン酸が添加される。
【００１９】
Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩は下記で示されるが、式中Ｍは金属種を表し、具体的にはＳｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃａ等から選択される。
【００２０】
【化２】
0004239514.tif 000003
【００２１】
Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩の添加量は、グリース全量に対して０．１質量％以上、好ましくは０．５質量％以上とすることが好ましい。添加量が０．１質量％未満の場合、防錆性能が不十分となる。また、添加量の上限は、グリース全量に対して１０質量％、特に８質量％であり、１０質量％を超えて添加しても、増分に見合う効果の向上が得られず、むしろトルクの上昇と耐熱性の低下を招くおそれがある。
【００２６】
また、フッ化エーテル系リン酸としては、下記一般式（Ｂ）で表されるものが好ましい。
【００２７】
【化５】
0004239514.tif 000004
【００２８】
ここで、Ｒは炭素数１〜３０のアルキル基または炭素数６〜１２のシクロヘキシル基または炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基である。また、Ｒｆ0は下記で表されるフッ化エーテルエーテル基（ｍは１〜５０）である。
【００２９】
【化６】
0004239514.tif 000005
【００３０】
フッ化エーテル系リン酸の添加量はグリース全量に対して０．１〜１０質量％とする。フッ化エーテル系リン酸は油性剤としての機能を有しており、添加量が０．１質量％未満ではトルクの低減を図るのが困難になる。また、添加量が１０質量％を超える場合には、基油粘度が高くなり、逆にトルクが高くなる。
【００３１】
上記のＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩と、フッ化エーテル系リン酸とを組み合わせて添加することにより、防錆性能とともに低トルク化を図ることができる。そのため、両効果を効果的に得るためには、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩と、フッ化エーテル系リン酸とを等量ずつ添加することが好ましい。また、この場合の添加量は、合計でグリース全量の０．２〜１５質量％とすることが好ましい。添加量の下限値である０．２質量％は、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩の添加量の下限値と、フッ化エーテル系リン酸の添加量の下限値との合計であり、この値未満では、防錆性能の向上及び低トルク化を同時に実現できない。また、添加量が１５質量％を超える場合は、トルク上昇を招く。
【００３２】
上記のグリースには更に、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の各種添加剤を配合することができる。
【００３３】
また、上記のグリースは公知の方法により製造でき、例えば基油に増ちょう剤及びＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩、更にフッ化エーテル系リン酸を加え、加熱、攪拌して得られる半固体状物を徐冷した後、必要に応じて各種添加剤を添加し、ロールミル等により均一に混練することにより得られる。この時の加熱温度や攪拌・混練時間等の諸条件は、使用する基油や増ちょう剤、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはアンモニウム塩、フッ化エーテル系リン酸、その他の添加剤等により適宜設定される。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
【００３５】
[試験−１：エステル系防錆剤]
（グリースの調製）
・グリースＡ：表１に示す分子構造（１）を有し、４０℃における動粘度が１０〜１５０ｍｍ2／ｓの基油に、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．１μｍ）及び防錆剤（１）を１質量％加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通して得た。また、混和ちょう度は、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．１とした。
・グリースＢ：表１に示す分子構造（２）を有し、４０℃における動粘度が８５ｍｍ2／ｓの基油に、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．１μｍ）及び防錆剤（１）を０．０５〜１２質量％加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通して得た。また、混和ちょう度は、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．２とした。
・グリースＣ：表１に示す分子構造（２）を有し、４０℃における動粘度が８５ｍｍ2／ｓの基油に、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．１μｍ）及び防錆剤としてＮａＮＯ2を０．０５〜０．５質量％加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通して得た。また、混和ちょう度は、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．２とした。
【００３６】
以上のグリースＡ、グリースＢ、グリースＣの組成を表２にまとめて示す。
【００３７】
【表１】
0004239514.tif 000006
【００３８】
【表２】
0004239514.tif 000007
【００３９】
（低温トルク試験−１）
鋼シールド板付き深溝玉軸受（内径φ８、外形φ１６、幅４ｍｍ）に、上記したグリースＡを軸受空間容積の３０％を占めるように封入した。そして、１８００ｍｉｎ-1で３０秒間回転させた後、−４０℃の恒温槽に４時間放置し、その後に内輪回転速度３００ｍｉｎ-1で３分間回転させた時の動トルク値を測定した。この動トルク値は、０．０１Ｎ・ｍ以上を不可とした。試験は各グリースにつき３回行い、結果を図２〜４に示した。
【００４０】
（高温耐久試験）
鋼シールド板付き深溝玉軸受（内径φ１７、外形φ４０、幅１２ｍｍ）に、上記したグリースＡを軸受空間容積の３５％を占めるように封入した。そして、軸受温度２００℃、内輪回転速度６０００ｍｉｎ-1、アキシアル荷重１９６Ｎの条件で軸受を連続回転させた。軸受が２１０℃に温度上昇するまでの時間（焼付き時間）を測定した。この焼付き時間は、３００時間以上が合格である。試験は各グリースにつき３回行い、結果を図２に示した。
【００４１】
図２より、グリースの基油の動粘度が２０〜１００ｍｍ2／ｓ（４０℃）の範囲であれば、低温トルク性能と高温耐久性能とを両方満足することがわかる。
【００４２】
（添加量の検証）
上記したグリースＢ及びグリースＣを用いて、同様の低温トルク試験を行った。結果を図２に示すが、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルＣａ塩の添加量が１０質量％未満であれば、トルク値で０．０１Ｎ・ｍ以下であり、低温トルク性能を満足することがわかる。これに対し、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルＣａ塩ではない防錆剤では、極少量であっても満足できる低温トルク性能が得られない。
【００４３】
（防錆試験）
円接触ゴムシール付き深溝玉軸受（内径φ１７、外形φ４７、幅１４ｍｍ）に、上記したグリースＢまたはグリースＣを２．３ｇ封入した。そして、回転速度１８００ｍｉｎ-1で１分間回転させた後、軸受内に純水を０．５ｃｃ注入し、再び、回転速度１８００ｍｉｎ-1で１分間回転させた。次いで、５０℃、９５％ＨＲの条件下に１２０時間放置した後、軸受の内外輪軌道面の錆発生状況を観察した。評価は表３に示す基準で行い、錆評価点が２以下を合格とした。
【００４４】
【表３】
0004239514.tif 000008
【００４５】
結果を図３に示すが、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルＣａ塩を０．１質量％以上添加することにより、優れた防錆性能を付与できることがわかる。
【００４６】
（試験−２：フッ化エーテル系リン酸）
（グリースの調製）
・グリースＥ：表４及び表５に示す分子構造を有し、４０℃における動粘度が８５ｍｍ2／ｓの基油２に、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．１μｍ）及び添加剤２を０．０５〜１２質量％加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通して得た。また、混和ちょう度は、ＮＬＧＩ Ｎｏ．２とした。
【００４７】
【表４】
0004239514.tif 000009
【００４８】
【表５】
0004239514.tif 000010
【００４９】
（低温トルク試験−２）
鋼シールド板付き深溝玉軸受（内径φ８、外形φ１６、幅４ｍｍ）に、上記の各グリースを軸受空間容積の３０％を占めるように封入し、１８００ｍｉｎ-1で３０秒間回転させた後、−４０℃の恒温槽に４時間放置し、その後にアキシアル荷重１０８Ｎ、内輪回転速度１０ｍｉｎ-1で３分間回転させた時の動トルク値を測定した。この動トルク値は、０．０１Ｎ・ｍ以上を不可とした。試験は各グリースにつき３回行い、結果を図４に示した。
【００５０】
図４から、フッ化エーテル系リン酸の添加量が０．１〜１０質量％以下であれば、トルク値で０．０１Ｎ・ｍ以下であり、低温トルク性能を満足することがわかる。また、添加量１０質量％において、基準値（０．０１Ｎ・ｍ）との差ΔＡが存在するが、図３において基準値（０．０１Ｎ・ｍ）との差ΔＢがこのΔＡよりも小さくなるＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルＣａ塩の添加量を求めると、５質量％以下の範囲となる。このことから、Ｎ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルＣａ塩と、フッ化エーテル系リン酸とを合計で、グリース全量に対して１５質量％以下の範囲で添加する限り、低トルクを維持できることがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受は、特定の動粘度で、直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油に、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂粒子及びＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステル金属塩またはＮ−アシル−Ｎ−ヒドロカーボンオキシアルキルアスパラギン酸エステルアンモニウム塩、フッ化エーテル系リン酸を配合したグリースを封入したことにより、低温トルク性能及び高温耐久性の両方が改善され、また優れた防錆性能も有するため、例えばアイドル回転数制御装置や排気ガス再循環装置、電子スロットル制御装置等の自動車の燃料噴射制御装置に使用されるような、低温域から高温域まで安定した軸受性能が要求され、更に予圧が負荷された状態で使用される転がり軸受として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】試験−１で得られた、基油動粘度と、トルク及び焼付き時間との関係を示すグラフである。
【図３】試験−１で得られた、防錆剤の添加量と、トルク及び錆発生状態との関係を示すグラフである。
【図４】試験−２で得られた、添加剤量とトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  転がり軸受
１２  外輪
１３  内輪
１４  転動体
１５  保持器
１６  シール
１７  グリース
【図１】
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【図２】
0004239514.tif 000012
【図３】
0004239514.tif 000013
【図４】
0004239514.tif 000014