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JP3514574B2 - 軸受封入用グリース - Google Patents

軸受封入用グリース

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JP3514574B2
JP3514574B2 JP01429996A JP1429996A JP3514574B2 JP 3514574 B2 JP3514574 B2 JP 3514574B2 JP 01429996 A JP01429996 A JP 01429996A JP 1429996 A JP1429996 A JP 1429996A JP 3514574 B2 JP3514574 B2 JP 3514574B2
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JP
Japan
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grease
bearing
oil
ester
carbon atoms
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政美 南
孝郎 吉松
宏樹 岩松
隆浩 是本
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NTN Corp
Nippon Grease Co Ltd
Original Assignee
NTN Corp
Nippon Grease Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は軸受封入用のグリ
ースに関し、特に耐寒性と共に耐熱性を要求される自動
車用プーリに装着される玉軸受封入用グリースに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、グリースを充填してゴムシール
または金属シールドなどで密封した転がり密封軸受の性
能や寿命はグリースの特性に依存することが知られてお
り、自動車のエンジン近傍に取付けられるベルト駆動プ
ーリを支持する玉軸受にもグリースが密封されている。
【０００３】ここで、自動車用プーリは、自動車のエン
ジンのタイミングベルトやオルタネータ（交流発電機）
などの補機にトルクを伝達するベルトを係回して回転駆
動されるものであって、ベルトの巻き角を増大させ、ベ
ルトに適当な張力を与えるために配置されている。
【０００４】近年、自動車の軽量化の要求に伴って自動
車用補機部品の小型・軽量化が図られているが、その一
方で装置の性能には高出力・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。
【０００５】したがって、自動車のエンジンから回転動
力が伝動されるベルト係回のプーリでは、プーリの小型
化に伴う回転力の伝達効率の低下を防ぐために、プーリ
に伝動ベルトの係合溝を多数連成し、さらにベルトのテ
ンションを高くする手段が採用される。このため、プー
リを支持する軸受は、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。
【０００６】図１に示すように、自動車用プーリ１は、
図外のベルトを係回する外周部１ａと、玉軸受２を嵌め
る内周部１ｂを一体に鋼板プレス成形した二重円筒状の
ものである。このようなプーリ１に対して玉軸受２は、
外輪３をプーリの内周部１ｂ（内周面）に嵌合し固定し
て取付けられ、その内輪４は図外の固定軸に嵌めて使用
される。
【０００７】そして、玉軸受２は、保持器５に回転自在
に保持されたボール６と両端面を密封するシール７の間
隙にグリースを充填してこれらの部品を潤滑している。
【０００８】上記したような構造のベルト係回のプーリ
を支持する玉軸受に封入するグリースは、通常、軸受自
体の疲労による使用寿命より寿命が短く、軸受自体の寿
命を作用するので、高温耐久性のよいものを封入する必
要がある。従来の軸受封入用グリースの基油としては、
鉱油、合成炭化水素油、ポリオールエステル油、アルキ
ルジフェニルエーテル油、シリコーン油またはフッ素油
があり、これらに増稠剤として、リチウム石けん、リチ
ウムコンプレックス、ポリウレア、フッ素樹脂を添加し
ていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このようなグリースを
封入した軸受は、自動車のエンジンから回転動力が伝動
されるようにベルトを係回したプーリに取りつけ、これ
を寒冷地で使用すると、笛吹き音に似た特異な音（以
下、冷時異音という。）が発生する問題点がある。この
ような冷時異音は、プーリの仕様や運転条件にも影響さ
れるが、主として北海道などの寒冷地における氷点下以
下の低温での使用条件で発生する。
【００１０】そして、そのような冷時異音は、エンジン
の始動時から１分程度の極短時間に生ずるが、その後は
自然になくなるので、実験的に冷時異音を連続的に再現
することが困難であり、発生原因は明確に解明されてい
ない。
【００１１】また、自動車用プーリの玉軸受封入グリー
スは、エンジンの始動後しばらくすると、高温・高速の
条件で使用されるから、冷時異音対策として、低温での
潤滑特性に優れたグリースを軸受に封入すると、グリー
スの粘度が低いため、高温時に油膜切れなどの弊害が発
生し、耐久性が低下して好ましくない。
【００１２】そこで、この発明は、上記した問題点を解
決して、軸受封入用のグリースを、低温から高温まで広
い温度範囲で良好な潤滑性を発揮して、低温での始動直
後に軸受の冷時異音の発生を防止でき、しかも長時間に
亘って高温耐久性に優れた性質を維持して、軸受の寿命
の可及的延長に貢献できる軸受封入用グリースとするこ
とである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、合成炭化水素油と、油の鎖状
分子を構成する８個以上の炭素原子の一側にエステル基
を８個以上櫛歯状に配置したエステル系合成油とを、
０．６５〜０．７５：０．３５〜０．２５の重量比で配
合した基油に、ウレア系増稠剤を５〜２０重量％含有し
てなる軸受封入用グリースとしたのである。
【００１４】また、上記の軸受封入用グリースに、極圧
剤としてジチオリン酸塩を０．１〜１０重量％添加した
のである。
【００１５】そして、自動車のエンジンから回転動力が
伝動されるベルト係回のプーリを支持する玉軸受に封入
するグリースとして、上記軸受封入用グリースを採用し
て自動車用プーリの玉軸受封入用グリースとしたのであ
る。
【００１６】上記構成の軸受封入用グリースは、その滴
点が２５０℃以上に保たれるので、高温耐久性があると
共に、エステル系合成油の以下のような作用によって、
低温状態でも金属面に均一な油膜を速やかに形成するこ
とができ、冷時異音のない静粛性を軸受に付与すること
ができる。
【００１７】すなわち、この発明に用いるエステル系合
成油は、油の鎖状分子を構成する炭素原子列の一側にエ
ステル基を所定数以上櫛歯状に配置したので、全てのエ
ステル基が金属面への吸着に関与できる。これにより、
この発明に用いるエステル系合成油は、通常のエステル
系合成油に比べて金属表面への馴染み性に優れたもので
あり、金属表面へ均一な油膜を速やかに形成することが
できる。
【００１８】これに対比すると、通常のグリースの基油
として用いられる下記の化２の式で示されるようなペン
タエリスリトールエステルでは、１個の炭素原子を取り
囲むようにエステル基を配置しており、これでは金属表
面に吸着する際に１つのエステル基が使われると、他の
３つのエステル基は吸着に関与できない。
【００１９】
【化２】
【００２０】（式中、Ｒ1 〜Ｒ4 はいずれもアルキル
基）
【００２１】
【発明の実施の形態】この発明に用いる基油のうち、合
成炭化水素油としては、ポリα−オレフィン油、ポリブ
テン、オレフィンコポリマーであって、粘度（４０℃）
が２０〜１００ｍｍ2 ／ｓであり、かつ安全に使用する
ためには、引火点２２０℃以上のものを採用することが
好ましい。
【００２２】これらは、α−オレフィンを低重合してオ
リゴマーとし、その末端二重結合に水素を添加した構造
であり、下記の化３の式に示すものが例示できる。ま
た、ポリブテンもポリα−オレフィンの一種であり、こ
のものはイソブチレンを主体とする出発原料から塩化ア
ルミニウムを触媒として重合して製造できる。ポリブテ
ンは、そのまま用いても水素添加して用いてもよい。
【００２３】
【化３】
【００２４】（式中、Ｒはアルキル基、ｎ＝１〜６を表
わす。）この発明に用いるエステル系合成油は、下記の
化４に示すように、油の鎖状分子を構成する８個以上の
炭素原子の一側に、エステル基を８個以上櫛歯状に配置
したものであり、二塩基酸のエステルをコポリマーとし
たものである。
【００２５】
【化４】
【００２６】（式中、Ｒ1 〜Ｒ4 はいずれもアルキル基
であり、ｘ≧２、ｙ≧２、ｘ，ｙは整数を表わす。） また、このようなエステル系合成油の適当な分子量の範
囲は、１０００〜３０００であり、その粘度は４０℃に
て１０〜２４５ｍｍ2 ／ｓのものを採用して好ましい結
果を得ている。また、自動車用プーリの玉軸受封入用グ
リースに採用する場合には、引火点は２２０℃以上のも
のを採用することが安全性が高く好ましい。
【００２７】以上述べた基油の組成は、合成炭化水素油
と所定のエステル系合成油とを０．６５〜０．７５：
０．３５〜０．２５の重量比で配合する。なぜなら、基
油中の合成炭化水素油が上記範囲未満では、グリースの
低温下での所期性能が劣るようになって好ましくなく、
上記範囲を越えると耐熱性が充分でなくなって好ましく
ないからである。
【００２８】この発明に用いるウレア系増稠剤は、下記
の化５の式に示すような周知のウレア化合物であってよ
い。このものは、アミンとジイソシアナートとを材料と
して、これらを基油中で重付加反応させ析出させて得ら
れる線状のポリ尿素化合物であり、Ｒ2 を形成するジイ
ソシアネートとしては、４，４’−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などが挙げ
られる。また、式中Ｒ1 とＲ3 を形成するアミンとして
は、トルイジン、シクロヘキシルアミン、ステアリルア
ミンなど脂環族系アミン、芳香族系アミン、脂肪族系ア
ミンのいずれの組合せであってもよい。なお、脂肪族系
アミンを用いて特に良好な結果を得ている。
【００２９】
【化５】
【００３０】（式中、Ｒ1 とＲ3 はトルイジン、シクロ
ヘキシルアミン、ステアリルアミンなどのアミンからな
る１価の基、Ｒ2 は４，４´−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等のジイソシア
ネートからなる２価の基を表わす。） このようなウレア系増稠剤のグリースにおける配合割合
は、５〜２０重量％であることが好ましい。なぜなら、
５重量％未満の少量では、粘性の乏しい液状となって漏
洩し易くなり、軸受に密封することは困難になる。ま
た、２０重量％を越える多量では、固化して稠度が２０
０以下となり、軸受封入用のグリースとしての実用性が
低くなる。
【００３１】なお、この発明の効果を害しない範囲なら
ば、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性剤
などを添加することができる。
【００３２】ここで、代表的な極圧剤としてはジチオリ
ン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）を例示できる。ＺｎＤＴＰは、
金属表面と反応して強固な被膜を形成し、軌道輪および
転動体の摩耗を抑制する効果がある。また、金属表面に
均一な油膜が形成されるので、このような極圧剤を使用
すると、低温での使用時に油膜切れによる異常音がより
発生し難くなる。このような好ましい結果を得るために
は、ＺｎＤＴＰの添加量を０．１〜１０重量％とするこ
とが好ましい。
【００３３】
【実施例】実施例および比較例の材料と配合割合を表１
または表２に示した。なお、表中で使用の略号を以下に
示し、基油粘度の測定条件はＪＩＳ Ｋ２２２０．５．
１９により４０℃での測定である。 （１）ポリα−オレフィン系合成炭化水素油（粘度４
０．６）〔ＰＡＯ−ａ〕 （２）ポリα−オレフィン系合成炭化水素油（粘度３
０．５）〔ＰＡＯ−ｂ〕 （３）ポリα−オレフィン系合成炭化水素油（粘度４
６．０）〔ＰＡＯ−ｃ〕 （４）コンプレックスエステル油（化式４のＲ1 〜Ｒ4
がいずれもアルキル基であり、ｘ≧２，ｙ≧２であるも
の）〔エステル油−１〕 （５）ポリオールエステル油 〔エステル油−２〕 （６）パラフィン系鉱油 〔鉱油〕。
【００３４】〔実施例１〜３、比較例１〜３、比較例
５、比較例６〕表１および表２に示す配合割合で基油を
組成し、その半量にイソシアネートを溶かし、さらにそ
の半量にはモノアミンを溶かしてこれらを１６０〜１７
０℃で、３０分間混合攪拌して、基油中にウレア化合物
を析出させた。そして、冷却して酸化防止剤、防錆剤お
よび耐摩耗剤の混合物を５重量％添加して混合機にて均
質化し、グリースを得た。
【００３５】〔比較例４〕比較例１において、基油とし
てポリオールエステル油を採用し、かつウレア系増稠剤
に代えてリチウム石鹸系増稠剤としてステアリン酸リチ
ウムを用いたこと以外は、全く同様にしてグリースを製
造した。すなわち、ステアリン酸を基油の半量に加えて
加熱し、これに水酸化リチウムを加えてケン化した。ケ
ン化終了後、加熱脱水したリチウム石鹸を残り半量の基
油に分散させ、冷却した。
【００３６】上記したように得られたグリースについ
て、以下のような試験を行ない、その結果を表１および
表３中に併記した。また、実施例１と比較例１のグリー
スについては、さらに冷時異音測定試験を行ない、そ
の結果を表４中に示した。
【００３７】（ａ）稠度：ＪＩＳ Ｋ ２２２０．５．
３により測定した。
【００３８】（ｂ）離油度：ＪＩＳ Ｋ ２２２０．
５．７により測定した。
【００３９】（ｃ）軸受トルク：軸受６２０４に実施例
または比較例のグリースを１．７９〜１．８１ｇ封入し
て、鉄製の非接触シールを軸受側面に取り付け、スラス
ト荷重を３９Ｎ加えて毎分３６００回転で運転し、室温
での軸受トルクを測定した。
【００４０】（ｄ1 ）冷時異音測定：軸受６２０３に
実施例または比較例のグリースを０．８５〜０．９５ｇ
充填し、ゴム製の接触シールを軸受の両側面に取り付け
て封入し、この軸受をハウジングにセットし、これを−
４０℃の低温槽に入れて充分冷却した後、室温に設置さ
れた軸受回転装置に取付け（軸受試験温度−３０℃付
近）、スラスト荷重１．９６Ｎの条件で毎分２０００回
転の速度で内輪を回転させた時の聴覚による異常音（冷
時異音）の発生の有無を調べた。
【００４１】（ｄ2 ）冷時異音測定：軸受隙間が０．
０２ｍｍ、または軸受隙間が全くない軸受６２０３に、
それぞれ実施例１または比較例１のグリースを０．８５
〜０．９５ｇ充填し、ゴム製の接触シールを軸受の両側
面に取り付けて封入し、この軸受を図１に示した形状の
プーリに組み込み、これを−２７℃の低温槽に入れて充
分冷却した後、室温に設置された軸受回転装置に取付け
（軸受試験温度−２０℃付近）、ラジアル荷重１２７Ｎ
の条件で毎分２７００回転の速度でプーリを回転させ、
聴覚による異常音（冷時異音）の発生を調べ、結果は表
４に示した。試験回数は条件に応じて４０回、７０回ま
たは１００回行ない、冷時異音が発生した回数を調べ
（冷時異音発生回数／全試験回数）×１００として、冷
時異音が発生する確率（％）を求めた。
【００４２】（ｅ）防錆試験：ＡＳＴＭ Ｄ １７４３
の錆試験法をさらに厳しくした方法を採用した。すなわ
ち、円錐ころ軸受３０２０４に、試料グリースを１．９
〜２．１ｇ封入し、先ず、スラスト荷重を９８Ｎ加えて
毎分１８００回転で１分間慣らし運転した。次に、１％
食塩水中に１０秒間浸漬した。この軸受をデシケータに
入れて４０℃で４８時間放置した後、発錆状況を調べ
た。その評価は、外輪レースを周方向に３２等分した区
間のうち、発錆した区間の数とし、試験回数ｎ＝４回の
平均を錆評点を表１中に併記した。
【００４３】（ｆ）外輪回転による軸受耐久試験：軸受
６２０３に試料グリースを０．８５〜０．９５ｇ充填し
てゴム製の接触シールを両側面に取り付けて封入し、そ
の軸受を図１に示した形状のプーリに組み込んで軸受運
転装置に装着し、雰囲気温度を１５０℃に保ち、ラジア
ル荷重９８０Ｎの条件下で、毎分１００００回転の速度
で外輪を回転させた。そして、軸受に封入したグリース
が劣化したことによって、軸受の回転トルクが過大にな
り、軸受温度が２００℃に達するまでの時間をグリース
寿命とし、結果を表１または表３中に併記した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】表１および表３の結果からも明らかなよう
に、全ての条件を満足する実施例１〜３は、軸受トルク
が１７０〜１８０ｇｆ・ｃｍの範囲で低く安定し、かつ
適当に低い離油度であり、冷時異音測定における条件
において、冷時異音の発生はなかった。また、グリース
の寿命は３５０〜４３０時間という長寿命であった。
【００４９】これに対して、基油に所定のエステル油を
使用しない比較例１〜４は、軸受トルクが６３〜４３０
の広範囲にあって安定せず、高温条件でのグリースの寿
命は１５０時間以下と短い寿命であり、また離油度は実
施例に比べて高く不適当であった。そして、基油中の所
定のエステル油の配合割合が所定範囲を越えて多い比較
例５、および基油中の所定のエステル油の配合割合が所
定範囲未満である比較例６は、いずれも冷時異音の発生
は無かったが、高温条件（１５０℃）でのグリース寿命
が１２０時間と短かった。
【００５０】また、表４の結果からも明らかなように、
所定の条件を全て満足する実施例１のグリースは、隙間
０．０２ｍｍの軸受に用いると冷時異音を全く発生させ
ず、軸受隙間がない軸受においても、冷時異音の発生率
は２０％と低率であった。
【００５１】これに対して、所定の基油を含まない比較
例１を軸受に使用すると、実施例１と同じ測定条件にお
いて４９〜７５％という高い確率で冷時異音が発生し
た。
【００５２】
【効果】この発明は、以上説明したように、合成炭化水
素油と特定の分子鎖の状態にあるエステル系合成油を採
用し、ウレア系増稠剤を採用したグリースとしたので、
低温から高温まで広い温度範囲で良好な潤滑性を発揮し
て、低温での始動直後に冷時異音の発生を防止でき、し
かも長時間に亘って高温耐久性に優れた性質を維持でき
るものとなり、軸受の寿命の可及的延長に貢献できる軸
受封入用グリースとなる利点がある。
【００５３】また、このものは、自動車のエンジンから
回転動力が伝動されるベルト係回のプーリを支持する玉
軸受に封入される自動車用プーリの玉軸受封入用グリー
スとして、上記利点を有する優れたものとなる利点もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用プーリに取り付けた玉軸受を示す断面
図
【符号の説明】
１ 自動車用プーリ １ａ 外周部 １ｂ 内周部 ２ 玉軸受 ３ 外輪 ４ 内輪 ５ 保持器 ６ ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 107:02 Ｃ１０Ｍ 105:36 105:36 107:28 107:28 115:08 115:08 137:10 Ａ 137:10） Ｃ１０Ｎ 10:04 (Ｃ１０Ｍ 169/02 30:00 Ｚ 105:02 30:08 107:02 40:02 105:36 50:10 107:28 115:08） Ｃ１０Ｎ 10:04 30:00 30:08 40:02 50:10 (72)発明者 岩松 宏樹 神戸市須磨区小寺町１丁目１番13号 日 本グリース株式会社内 (72)発明者 是本 隆浩 磐田市明ケ島1077番地の52 (56)参考文献 特開 平６−306383（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−172391（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−239487（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−194979（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10M 169/00 - 169/06 C10M 105/02 - 105/06 C10M 105/36 C10M 107/02 - 107/18 C10M 107/28 C10M 115/08 C10M 137/10 C10N 10:04 C10N 30:00 C10N 30:06 - 30:08 C10N 40:02 C10N 50:10 F16C 33/66

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成炭化水素油と、８個以上の炭素原子
    で構成される油の鎖状分子の一側にエステル基を８個以
    上櫛歯状に配置したエステル系合成油とを、０．６５〜
    ０．７５：０．３５〜０．２５の重量比で配合した基油
    に、ウレア系増稠剤を５〜２０重量％含有してなり、自
    動車のエンジンから回転動力が伝動されるベルト係回の
    プーリを支持する玉軸受に封入される軸受封入用グリー
    ス。
  2. 【請求項２】 前記エステル系合成油が、鎖状分子を構
    成する炭素原子のうち隣合う２個の炭素原子の双方の一
    側にエステル基を配置したものである請求項１記載の軸
    受封入用グリース。
  3. 【請求項３】 前記エステル系合成油が、下記の化１で
    その化学構造の特徴を示すように、油の鎖状分子を構成
    する８個以上の炭素原子の一側に、エステル基を８個以
    上櫛歯状に配置したものである請求項１記載の軸受封入
    用グリース。 【化１】 （式中、Ｒ1 〜Ｒ4 はいずれもアルキル基であり、ｘ≧
    ２、ｙ≧２、ｘ，ｙは整数を表わす。）
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸
    受封入用グリースに、極圧剤としてジチオリン酸塩を
    ０．１〜１０重量％添加した軸受封入用グリース。
  5. 【請求項５】 ジチオリン酸塩が、ジチオリン酸亜鉛で
    ある請求項４に記載の軸受封入用グリース。
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