(57)【要約】【課題】高速回転及び広い温度範囲での使用に耐え得る転動装置を提供する。【解決手段】基油と、増ちょう剤とを含み、吸熱材をグリース全量の０．１〜１０質量％の割合で添加してなるグリース組成物を封入したことを特徴とする転動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油と、増ちょう剤とを含み、吸熱材をグリース全量の０．１〜１０質量％の割合で添加してなるグリース組成物を封入したことを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用転がり軸受や、工作機械等の各種回転機械装置の回転支持部を構成する転がり軸受や、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリング等の高速回転条件で使用される転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械装置の主軸は、一般にアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受、あるいはこれら軸受を組み合わせて支承された状態で回転する。工作機械装置では、加工精度と生産性の向上を図るために主軸をより高速で回転させているが、それに伴い主軸を支承する前記の転がり軸受は回転数が増すほど発熱及び予荷重が増大して焼付きの発生や軸受損傷の危険性が著しく高まる。
【０００３】
このような事態を防ぐためにも、また工作機械装置全体が接変形を起こして加工精度が低下しないためにも、主軸を支承する軸受の発熱を極力抑えなければならない。そのため、従来では、主軸を支承する軸受の潤滑には、冷却効果があるオイルエア潤滑法、ノズルジェット潤滑法、アンダーレース潤滑法（下側から軌道面へ潤滑する方法）が採用されている。
【０００４】
しかし、潤滑には潤滑油が使用されているため、メンテナンスフリーの観点からグリース封入による潤滑方式が望まれており、高速回転での使用に耐え得るグリース組成物の要望が高い。
【０００５】
また、自動車では、環境を考慮して二酸化炭素等の排気ガスを減少させるため、従来のディーゼルエンジンやガソリンエンジンよりもクリーンなハイブリッド車（ＨＥＶ）、燃料電池車（ＦＶ）、電気自動車（ＥＶ）の開発が進んでいる。これらの自動車では、モータで駆動されるため、モータの高出力化が必要になってくるが、モータ回転数を高める必要があり、モータを支承する軸受もまた高速で回転する。また、自動車は広い温度範囲で使用されるため、モータ用軸受にも広い温度範囲での作動安定性が要求される。
【０００６】
モータ用軸受の潤滑のためにグリース組成物が封入されるが、一般に１００℃以上での高温安定性と、−３０℃以下での低温流動性とが要求されることから、これまで炭酸エステル油を基油としたグリース組成物が使用されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、炭酸エステルは、熱安定性が十分ではなく、特に高温での使用に耐え得るものではない。また、エステル油とシリウム石けんとを含有するグリース組成物も使用されているが（例えば、特許文献２参照）、リチウム石けんも高温での使用が難しい。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１４７４７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高速回転及び広い温度範囲での使用に耐え得る転動装置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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、基油と、増ちょう剤とを含み、吸熱材をグリース全量の０．１〜１０質量％の割合で添加してなるグリース組成物を封入したことを特徴とする転動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受用グリース組成物は、耐熱性に優れるエステル油を含むとともに特定動粘度の低粘度の基油に用いたため、これを封入した転がり軸受は高速回転で使用しても焼付きが抑えられ、長寿命になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１２】
本発明において転動装置の種類やその構造には制限がなく、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリング等が対象となる。図１は、その一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断図面である。この玉軸受１は、内輪１０と、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、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上記の転がり軸受用グリース組成物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、後述されるグリース組成物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。
【００１３】
グリース組成物Ｇの基油には制限がなく、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使用することができる。好ましくは、低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温で油膜の形成が不足して起こる焼付きを避けるために、４０℃における動粘度が１０〜４００ｍｍ２／ｓｅｃであることが好ましく、より好ましくは１０〜２５０ｍｍ２／ｓｅｃ、更に好ましくは１５〜１５０ｍｍ２／ｓｅｃとする。
【００１４】
具体例としては、鉱油系、合成油系及び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、油剤脱れき、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を用いることができる。合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族基油、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、あるいは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、あるいは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、更には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ベラルゴネート、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、更にはまた、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、あるいは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。その他の合成潤滑基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。天然油系潤滑基油としては、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これらの水素化物が挙げられる。これらの基油は、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。
【００１５】
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，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。
【００１６】
増ちょう剤の配合量にも制限はないが、グリースの初期混和ちょう度をＮＬＧＩ  Ｎｏ．１〜３とすることが好ましく、グリース全量の８〜３０質量％配合することが好ましい。配合量が８質量％未満ではグリースが柔らかくなりすぎて高温でのグリース漏れ等が懸念され、３０質量％を超えるとグリースが硬くなりすぎてトルクむらや低温時の異音発生の原因となる。
【００１７】
グリース組成物Ｇには、必須添加剤として吸熱材が添加される。この吸熱材により温度上昇を防ぎ、焼付き寿命を向上させることができる。吸熱材としては、転動装置の使用温度を考慮して３００℃以下で吸熱反応を起こすものが好ましい。また、吸熱材が固体で、粒径が大きいと音響特性に劣り、トルク変動が大きくなるため、液体や粒径の細かいものが好ましい。
【００１８】
具体的には、水和物の形態を採る化合物、例えば、硫酸マグネシウム七水和物等の硫酸金属塩の水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物等のチオ硫酸金属塩の水和物、リン酸マグネシウム八水和物等のリン酸金属塩の水和物等を使用できる。
【００１９】
また、グルコース、マルトース、ラクトース、トレハロース、ネオトレハロース、ラフィノース、ラクツロース等の単糖またはオリゴ糖、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、マルチトール、ラクチトール等の糖アルコール類、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン並びにこれらのグリコシル誘導体を含むシクロデキストリン類、環状四糖、グリコシル誘導体を含む環状物質等も使用できる。
【００２０】
更に、特定の温度で分解し、その際周囲から溶解熱を吸収する化合物、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の結晶性高分子材料、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、パルミチン酸、パラフィン等の結晶性材料、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、エコサン等の直鎖脂肪族炭化水素、天然ワックス、石油ワックス、カプリン酸、ラウリル酸等の脂肪酸、炭素数１２〜１５の高級アルコール、パスミチン酸メチル、ステアリン酸メチル等のエステル等も使用できる。
【００２１】
これらは単独でも、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、吸熱材の添加量は、グリース全量の０．１〜１０質量％が好ましく、０．２５〜５質量％がより好ましい。添加量が０．１質量％未満では吸熱効果が不十分であり、１０質量％を超えて添加しても吸熱効果が飽和するだけでなく、相対的に基油量が減り、潤滑性に悪影響を及ぼす。
【００２２】
グリース組成物Ｇには、吸熱材の他にも、酸化防止剤や防錆剤、金属不活性化剤、油性剤等を添加してもよい。これらは何れも公知のもので構わず、添加量も本発明の効果を損なわない範囲であれば、制限はない。
【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）
４０℃における動粘度が１０〜５０ｍｍ２／ｓｅｃの異なるポリオールエステル油を用い、下記操作により試験グリースを調製した。
【００２５】
第１の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミン及びステアリルアミンとを等モルずつ添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、吸熱材としてリン酸マグネシウム八水和物を０．１〜１０質量％の範囲で変えて添加し、ロールミルを通すことで吸熱材の添加量が異なる試験グリースを得た。尚、何れの試験グリースにも、酸化防止剤を一定量添加してある。
【００２６】
（比較例１）
第１の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミン及びステアリルアミンとを等モルずつ添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、酸化防止剤を実施例１と同量添加し、ロールミルを通すことで試験グリースを得た。
【００２７】
（比較例２）
第１の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の半量を入れ、そこへシクロヘキシルアミン及びステアリルアミンとを等モルずつ添加し、７０〜８０℃に加温した。また、第２の反応容器にペンタエリスリトールエステル油の残りの半量を入れ、そこへジフェニルメタンジイソシアネートを添加し、７０〜８０℃に加温した。そして、第１の反応容器に第２の反応容器の内容物を入れ、攪拌した。反応熱のため、内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で攪拌を続け、反応を十分に行なった後昇温し、１７０〜１８０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。その後、吸熱材としてリン酸マグネシウム八水和物を１２質量％、実施例１と同量の酸化防止剤を添加し、ロールミルを通すことで吸熱材の添加量が異なる試験グリースを得た。
【００２８】
上記の各試験グリースの仕様を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
上記の各試験グリースについて、焼付き試験を行なった。即ち、内径５０ｍｍ、外径９０ｍｍ、幅２０ｍｍの非接触ゴムシール付き深溝玉軸受に、試験グリースを軸受空間容積の２０％封入し、内輪回転速度１００００ｍｉｎ−１、軸受外輪温度１００℃、アキシアル荷重９８０Ｎの条件で連続回転させ、設定値より＋１０℃温度上昇したときを焼付きとし、それまでの時間（焼付き寿命時間）を計測し、比較例１の焼付き寿命時間に対する相対値を求めた。結果を図２に示す。
【００３１】
図２に示すように、吸熱材を０．１〜１０質量％添加することにより、焼付き寿命が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図２】吸熱材の添加量と焼付き寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１    玉軸受
１０  内輪
１１  外輪
１３  玉
Ｇ    グリース組成物
【図１】
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【図２】
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