JP4946063B2

JP4946063B2 - グリース組成物及び転がり軸受

Info

Publication number: JP4946063B2
Application number: JP2006005164A
Authority: JP
Inventors: 雄次郎戸田; 真也中谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP2007186578A

Description

本発明は、例えば自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ等のような高温・高速下で使用される部品に好適なグリース組成物、並びに前記各部品等に好適な転がり軸受に関する。

自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車の普及により、更には居住空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、上記に挙げたような電装部品やエンジン補機の小型軽量化がより一層進められており、それに組み込まれる各部品も高性能高出力化がますます求められている。しかし、小型化により出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコン用電磁クラッチでは高速化することにより出力の低下分を補っており、それに伴って中間プーリも高速化することになる。更に、静粛性向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、これらの部品は高温に耐えることも必要となっている。

また、電装部品やエンジン補機は小型軽量化や高速回転化が要求される一方で、省資源化や省エネルギー化の要求も高く、メンテナンスフリー化も要望されてきている。そのため、組み込まれる転がり軸受も、耐熱性に加えて、信頼性や耐久性も要求されている。具体的には、軸受温度が１８０℃を超えるような環境で使用されることがあり、このような高温環境に耐え得るように、本出願人も先に粘土鉱物を配合したグリース組成物を封入することを提案している（例えば、特許文献１〜３参照）。その他にも、耐熱性を考慮したグリース組成物として、ポリオールエステル油とアルキルフェニルエーテル油との混合油を基油とし、酸化防止剤としてジアルキルジチオカルバミン酸塩化合物とヒンダードフェノール系化合物とを添加したものも知られている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００２−２５０３５３号公報特開２００３−４２１６６号公報特開２００４−２６９６号公報特開平８−１８８７９０号公報

上記に挙げた粘土鉱物系グリースや合成油系グリースは、耐熱性には優れるものの、潤滑性や耐荷重性において改善の余地が認められた。そこで、本発明は、１８０℃を超える苛酷な高温環境下でも使用に耐え得る耐熱性を備えるとともに、潤滑性能や耐荷重性にも優れ、特に上記した自動車の電装部品やエンジン補機等に好適なグリース組成物並びに転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は下記のグリース組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）エーテル油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とし、かつ、酸化防止剤として２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及び亜リン酸エステル類の両方をそれぞれ基油全量の０．１〜１０質量％含有することを特徴とするグリース組成物。
（２）上記（１）記載の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。

本発明のグリース組成物は、エーテル油と特定の酸化防止剤との組み合わせにより、より優れた酸化防止性能が得られ耐熱性がより高められているとともに、酸化防止剤を添加しただけでは通常得られない耐摩耗性や耐荷重性も付加されている。

また、本発明の転がり軸受は、上記グリース組成物を封入したことにより、優れた耐熱性とともに、耐摩耗性や耐荷重性にも優れ、自動車の電装部品やエンジン補機等の高温・高速下で使用される用途に好適に使用できる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

本発明のグリース組成物において、基油としてエーテル油を用いる。中でも、耐熱性に優れることから、アルキルジフェニルエーテルやポリフェニルエーテルをそれぞれ単独で、もしくは混合して使用することが好ましい。アルキルジフェニルエーテルは、自動車のエンジン回りや電装用途等のグリースの基油として使用されており、ポリフェニルエーテルは自動車用セラミックスタービンやターボエンジン、コージェネレーション用エンジン、ジェットエンジン等にも使用されているように、両方とも極めて耐熱性に優れる潤滑油である。また、基油は、高速用途を考慮すると低粘度であることが望ましく、４０℃における動粘度で１５〜１００ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。

また、増ちょう剤としてウレア化合物を用いるが、高温での耐久性を考慮すると、耐熱性に優れるジウレア化合物が好ましい。増ちょう剤の配合量は、上記基油とともにゲル構造を形成できれる量であれば制限がないが、グリース組成物全量の５〜３０質量％が好ましい。また、グリース組成物の混和ちょう度は２００〜３５０が好ましい。

上記基油には、酸化防止剤として２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及び亜リン酸エステル類の両方をそれぞれ基油全量の０．１〜１０質量％を添加する。

２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕は、分子内に硫黄原子とフェノール基とを備え、パーオキシラジカルを捕捉して酸化の連鎖反応を停止させる機能（１次酸化防止機能とも呼ばれる）と、パーオキサイドと反応して非遊離基や不活性物質を生成する機能（２次酸化防止機能とも呼ばれる）とを兼備し、両機能により特に優れた酸化防止性能を示す。また、硫黄原子が潤滑部位の表面を保護するため、潤滑性や耐摩耗性、耐荷重性の向上にも寄与する。

亜リン酸エステル類は、上記の二次酸化防止機能を有し、単独使用でも優れた酸化防止性能を示す。亜リン酸エステル類としては、トリス（ノニル・フェニル）ホスファイト、トリス（混合モノ−及びジ−ノニルフェニル）ホスファイト、ジフェニル・モノ（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリイソデシルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、テトラフェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトールテトラホスファイト等を好適に使用できる。

２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及び亜リン酸エステル類の添加量は、何れも基油全量に対して０．１〜１０質量％であるが、０．３〜２質量％とすることがより好ましい。添加量が０．１質量％未満では所期の効果が十分に得られず、１０質量％を超えて添加しても効果が飽和するだけでなく、熱安定性が劣るようになり、実用的でない。

亜リン酸エステル類は２次酸化防止機能しか持たない。そこで、２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕と併用することで、１次酸化防止機能と２次酸化防止機能とを合わせ持つようになり、より優れた酸化防止性能が得られるとともに、２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕による耐摩耗性や耐荷重性も付加される。

本発明のグリース組成物は、上記配合物以外にも、目的に応じて種々の添加剤を添加してもよい。例えば、防錆剤や摩耗防止剤をグリース組成物全量の１〜１０質量％となるように添加することができる。

また、グリース組成物の調製方法には制限がなく、例えば、酸化防止剤を所定量添加したエーテル油中で、ジウレア化合物を合成し、必要に応じて他の添加剤を添加してニーダーやロールミルで撹拌すればよい。このとき、加熱することも有効である。

本発明はまた、上記のグリース組成物を封入した転がり軸受を提供する。転がり軸受の構造や種類には制限がないが、上記のグリース組成物が耐熱性、耐摩耗性及び耐荷重性にバランス良く優れることから、高温・高速環境下で使用される転がり軸受が好適である。例えば、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ等に組み込まれる転がり軸受を例示できる。

（試験−１：比較例１〜１２）
表１に示す如く、基油、増ちょう剤及び添加剤を配合して試験グリースを調製した。尚、基油のアルキルジフェニルエーテルとして松村石油研究所（株）製「ＬＢ６８」（６８ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）、ポリフェニルエーテルとして松村石油研究所（株）製「Ｓ−３１０３」（テトラフェニルエーテル、１２０ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）、ヒンダードエステルとして日本油脂（株）製「ユニスターＨ−４８１Ｒ」（６４ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）、ＰＡＯ（ポリαオレフィン油）としてエクソンモービル（株）製「スペクトラシン１０」（６６ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）、鉱油として新日本石油（株）タービン油（６８ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）をそれぞれ使用した。また、酸化防止剤のヒンダードアミンとして旭電化（株）製「アデカスタブＡ−５７」、チバスペシャリティケミカルズ（株）製の２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕（表中、チオフェノール）、ＰＡＮ（フェニル−α−ナフチルアミン）として東京化成（株）製、フェノールとして日本化成（株）製の２，５−ジ−第３−ブチル−４−メチルフェノールをそれぞれ使用した。

そして、各試験グリースについて下記の（１）耐熱試験、（２）耐摩耗性試験及び（３）焼付き寿命試験を行った。
（１）耐熱試験
試験グリースをシャーレに１０ｇ程度取り、そのまま２００℃の恒温槽に入れ３００時間放置した。放置後に試験グリースの蒸発量及び全酸価を測定した。結果を表１に示す。
（２）耐摩耗性試験
鏡面仕上げした平板上に試験グリースを塗布し、その上に直径１０ｍｍの軸受鋼球を載せ、雰囲気温度８０℃で、荷重５９Ｎを加えながら振幅０．７ｍｍ、振動数１０Ｈｚにて１０分間揺動させた後、摩耗による平板の痕径を計測した。試験は３回行い、その平均値を求めた。結果を表１に示す。
（３）焼付き寿命試験
日本精工（株）製の耐熱ゴムシール付き玉軸受「６３０５（外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１７ｍｍ）」に、試験グリースを空間容積の３０％となるように封入して試験軸受を作製した。試験軸受を、外輪温度１８０℃、ラジアル荷重９８Ｎ、アキシアル荷重９８Ｎ、内輪回転速度１５０００ｍｉｎ^−１の条件で連続して回転させ、温度上昇とトルク上昇（モータ電流値）を起こした時点で焼付き寿命とし、それまでの時間を計測した。試験は３回行い、その平均値を求めた。結果を表１に、比較例１の結果を１とする相対値で示す。

（試験−２：実施例１〜４、比較例１３〜２０）
表２に示す如く、基油、増ちょう剤及び添加剤を配合して試験グリースを調製した。尚、酸化防止剤の亜リン酸エステルとして旭電化（株）製のトリス（ノニル・フェニル）ホスファイト以外は、試験−１と同一の基油及びその他の酸化防止剤を用いた。

そして、各試験グリースについて、試験−１と同様にして（１）耐熱試験、（２）耐摩耗性試験及び（３）焼付き寿命試験を行った。結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明に従い、エーテル油を基油とし、酸化防止剤として２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及び亜リン酸エステルの両方を添加することで、耐熱性、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れるようになることがわかる。

Claims

エーテル油を基油とし、ウレア化合物を増ちょう剤とし、かつ、酸化防止剤として２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及び亜リン酸エステル類の両方をそれぞれ基油全量の０．１〜１０質量％含有することを特徴とするグリース組成物。
請求項１記載の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。