(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径が６〜１２ｍｍで、自動車の燃料噴射制御用に使用される転がり軸受であって、
内輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５１．５〜５６％であり、外輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５３．５〜５８％であり、４０℃における動粘度が４０〜１００ｍｍ2 ／ｓであり、かつ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、ポリテトラフルオロエチレン粒子を増ちょう剤とし、かつ、混和ちょう度がＮＬＧＩ  Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３であるグリースを封入してなり、
（Ａ）−４０℃において１００ｒｐｍで３分間回転させたときの動トルクが１００ｋｇｆ・ｃｍ以下、
（Ｂ）１８０℃、内輪回転速度１００ｒｐｍ、アキシアル荷重５ｋｇｆで回転させたときに１０００時間以上にわたり軸受回転用モータの電流が２倍以下であることを特徴とする自動車の燃料噴射制御用転がり軸受。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、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従来の転がり軸受では、封入グリースや潤滑油が低温トルク性能を満たすことができても、高温耐久性能に限界があり、さらなる向上には応え得るものでは無い。また、低温トルク性能に関しても、さらなる向上が望まれている。
【０００５】
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兼ね備えた、自動車の燃料噴射制御用転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、要求されるトルク性能や耐久性を満足するために、本発明は、内径が６〜１２ｍｍで、自動車の燃料噴射制御用に使用される転がり軸受であって、
内輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５１．５〜５６％であり、外輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５３．５〜５８％であり、４０℃における動粘度が４０〜１００ｍｍ2 ／ｓであり、かつ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、ポリテトラフルオロエチレン粒子を増ちょう剤とし、かつ、混和ちょう度がＮＬＧＩ  Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３であるグリースを封入してなり、
（Ａ）−４０℃において１００ｒｐｍで３分間回転させたときの動トルクが１００ｋｇｆ・ｃｍ以下、
（Ｂ）１８０℃、内輪回転速度１００ｒｐｍ、アキシアル荷重５ｋｇｆで回転させたときに１０００時間以上にわたり軸受回転用モータの電流が２倍以下であることを特徴とする自動車の燃料噴射制御用転がり軸受を提供する。
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４０〜１００ｍｍ2 ／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、増ちょう剤であるポリテトラフルオロエチレン粒子も耐熱性能を備えている。更には、内輪軌道面の曲率半径及び外輪軌道面の曲率半径を特定したことにより、低温トルク性能を更に改善できる。
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いて良好な軸受特性を長期にわたり維持するようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の転がり軸受には、下記に詳述されるグリースが封入される。
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。
【０００８】
【化１】
0005042401.tif 000002
【０００９】
また、低温域でのトルク性能を考慮して、４０℃における動粘度を１００ｍｍ2 ／ｓ以下とする。他方、高温耐久性からは、４０℃における動粘度を４０ｍｍ2 ／ｓ以上とする。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。
【００１０】
増ちょう剤には、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、耐酸性を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を使用する。
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０．１μｍ以下のものが好ましく、０．０７μｍ以下のものがより好ましい。また、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。
これら増ちょう剤は、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。
【００１１】
上記のグリースには、本発明の効果を損なわない範囲で種々の添加剤を配合することができる。例えば、通常の軸受用グリースに配合される酸化防止剤や防錆剤等を適量配合してもよい。
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、添加剤等により適宜設定される。
【００１２】
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いが、内径が６〜１２ｍｍで、内輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５１．５〜５６％であり、かつ外輪軌道面の曲率半径が転動体の直径の５３．５〜５８％となるように形成することにより、低温トルク性能を更に改善することができる。例えば、図１は深溝玉軸受の断面図であるが、転動体である玉１の直径Ｄに対して、内輪２の内輪溝３の曲面を玉１の直径Ｄの０．５１５〜０．５６倍の半径Ｒ１で形成し、外輪４の外輪溝５の曲面を玉１の直径Ｄの０．５３５〜０．５８倍の半径Ｒ２で形成する。このように転動体と内外輪の軌道面とを規定することにより、転動体と内輪溝及び外輪溝との間に潤滑剤が入り込み易くなり、トルクが低下する。
【００１３】
【実施例】
以下、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。
〔実施例１〜７、比較例１〜５〕
（グリースの調製）
・実施例１〜７、比較例１、４、５
表１に示す種類１〜種類４（種類１〜３は本発明）の化学構造を有し、表４に示す動粘度を有する各種フッ素油に、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．２μｍ）を加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通すことでグリースを得た。防錆剤等は添加しなかった。
・比較例２
ジイソシアネートを混合した合成炭化水素油（表１、種類５）と、アミンを混合した同一の合成炭化水素油とを反応させ、加熱攪拌して得られた半固体状物に、予め同一の合成炭化水素油に溶解させたアミン系酸化防止剤を加えて十分攪拌した。徐冷後、防錆剤を添加してロールミルを通すことでグリースを得た。
・比較例３
エステル系合成油（表１、種類６）にリチウム石けんを加え、加熱攪拌して得られた半固体状物に、予め同一のエステル系合成油に溶解させたアミン系酸化防止剤を加えて十分攪拌した。徐冷後、防錆剤を添加してロールミルを通すことでグリースを得た。
【００１４】
（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）の内輪及び外輪の溝の曲率を表３に示す如く形成した３種類の試験軸受を用い、表４に示す組み合わせで上記した各グリースを軸受空間容積の３０％を占めるように封入した。そして、１８００ｒｐｍ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１００ｒｐｍで３分間回転させた時の動トルク値を測定した。
この動トルク値が８０ｋｇｆ・ｃｍ以下の場合を「◎」、１００ｋｇｆ・ｃｍ以下の場合を「○」、１００ｋｇｆ・ｃｍを越える場合を「×」として表４に併記した。尚、試験は３回行った。
【００１５】
（高温耐久試験）
鋼シールド板付き深溝玉軸受（内径φ１２、外形φ２１、幅５ｍｍ）に、表４に示す組み合わせで上記した各グリースを軸受空間容積の３５％を占めるように封入した。そして、軸受温度１８０℃、内輪回転速度１００ｒｐｍ、アキシアル荷重５ｋｇｆの条件で軸受を連続回転させた。１０００時間を耐久試験の目標とし、軸受回転用モータの電流値が初期の２倍になった時に寿命とした。
試験は３回行い、結果を表４に併記する。表中、１０００時間経過してもモータ電流値が初期の２倍に満たない場合を「○」とし、１０００時間未満で寿命に至った場合は「×」とするとともに、その時間を付してある。
【００１６】
【表１】
0005042401.tif 000003
【００１７】
【表２】
0005042401.tif 000004
【００１８】
【表３】
0005042401.tif 000005
【００１９】
【表４】
0005042401.tif 000006
【００２０】
表４から、実施例１〜７に示すように、４０℃における動粘度が４０〜１００ｍｍ2 ／ｓで、直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油を基油に用い、増ちょう剤にＰＴＦＥ粒子を用いたグリースを封入することにより、低温トルク性能及び高温耐久性の両方に優れた軸受が得られることがわかる。この基油の動粘度と低温トルク性能及び高温耐久性との関係を図２に示した。
また、実施例６及び７に示すように、内輪溝及び外輪溝の曲率半径を特定することにより、低温トルク性能が更に改善されることがわかる。
【００２１】
〔実施例８〕
（グリースの調製）
実施例１と同一のパーフルオロポリエーテル油に、平均粒径０．２μｍ、０．１５μｍ及び０．０７μｍの各ＰＴＦＥ粒子を加え、攪拌加熱して得られた半固体状物を徐冷した後、ロールミルを通すことでグリースを得た。防錆剤等は添加しなかった。
【００２２】
（低温トルク試験−２）
鋼シールド板付き深溝玉軸受（内径φ６、外形φ１５、幅５ｍｍ）に上記各グリースを軸受空間容積の３０％を占めるように封入した。そして、１８００ｒｐｍで３０秒間回転させた後、２５℃の恒温槽に４時間放置し、その後に内輪回転速度４〜８ｒｐｍで回転させた時のトルク値を測定した。トルクは、実施例１のトルク値を１とし、それとの相対値で評価した。試験結果を図３に示した。
図３より、ＰＴＦＥ粒子の平均粒径が０．１μｍ以下になると、相対トルクが１未満となり、低温トルク性能を改善でき、好ましくは０．０７μｍ以下とすることが望ましい。
【００２３】
【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を基油とし、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂粒子を増ちょう剤と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、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る転がり軸受として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内輪軌道面と外輪軌道面の曲率半径を説明するための図である。
【図２】直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油の動粘度と低温トルク性能及び高温耐久性との関係を示す図である。
【図３】低温トルク試験−２における結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  転動体（玉）
２  内輪
３  内輪軌道面（溝）
４  外輪
５  外輪軌道面（溝）
【図１】
0005042401.tif 000007
【図２】
0005042401.tif 000008
【図３】
0005042401.tif 000009