JPS6132357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、耐摩擦ベアリング例えばローラーお
よびボールベアリングの疲労寿命および弾性流体
力学的（EHD）潤滑の改善に関する。更に詳し
くは、本発明は増加された弾性流体力学的フイル
ム厚さを与え、すなわち限界的な潤滑および信頼
度を避けて一方増大したベアリング疲労寿命を与
えるある種の流体の使用に関する。 正確につくられ、正当に組立てられそして潤滑
された回転接触ベアリングにおいては、そのベア
リングの寿命は、一般には、相互に接触している
レースウエイ（軌道）および回転素子の材料の疲
労によつて決定される。疲労の起る時間は、応力
の大きさおよび応力印加すなわち破壊部位におけ
る応力サイクルの実際の回数に依存する。 注意深く制御された条件下に作動される多数の
ベアリングを使用した疲労試験は、種々のベアリ
ング製造業者によつて提示された負荷評価のため
の基準を与えている。これら評価は、常に、ある
寿命期待％に基づくものである。広く使用されて
いる評価表現は、回転接触（耐摩擦）ベアリング
「B₁₀寿命」である。このB₁₀寿命は、通常は時間
（hr.）による時間単位で表わされ、そしてこれは
ある与えられた量のそのタイプのベアリングの90
％が、特定の速度、潤滑、温度および負荷または
応力条件下に表示寿命を越えることを意味してい
る。 潤滑剤自体が回転接触ベアリングの疲労寿命に
有意の影響を有しうることは周知である。高性能
ボールベアリングおよびローラーベアリングに対
する現在の潤滑剤は、屡々その中に多目的添加剤
パツケージを混入させた高度に精製された鉱物油
ベースストツクを使用している。通常はエステル
であるある種の合成流体ベースストツクもまたベ
アリング潤滑剤として知られている。しかし、最
も現代的に処方された鉱物油または合成潤滑剤に
より与えられるもの以上にベアリング疲労寿命を
延ばすような新しい種類の潤滑剤に対する必要性
はなお残つている。 ボールベアリングまたはローラーベアリングの
回転素子が弾性流体力学的潤滑剤フイルムによつ
て実際に分離されている場合には、このベアリン
グは非常に長い操作寿命を有することが期待でき
る。実際には、しかし多くのEHDフイルムは流
体力学的に欠亡状態であり、そして従つて、
EHD理論から期待しうるよりも薄いということ
が発見されている。流体力学的欠亡はベアリング
のレースウエイ上と回転素子との対向表面粗部分
の間に金属−金属接触を与える結果となる。多く
の場合、薄いEHDフイルムは通常のベアリング
寿命から減ずることができる。他の場合には、し
かし、そのようなフイルムは、表面粗部分のもの
が実際に露出されるとしても、許容することがで
きる。これは、ある種の潤滑剤は金属と反応して
金属−有機保護フイルムを生成する添加剤を使用
しているからである。しかし潤滑剤酸化安定性は
そのような添加剤によつて通常減少する。更に潤
滑剤において有用なある種の摩耗防止添加剤は、
最初はベアリングの摩耗を減少させるかもしれな
いが、しかし長期間にわたる使用は、回転接触ベ
アリング金属の腐食的摩耗を起しうる。 例えばボールベアリング例えば慣性ジヤイロに
使用されているタイプのものにおいては、不充分
なEHDフイルム厚さに遭遇する。ジヤイロスピ
ン軸ベアリングの低速度操作は、ベアリング欠亡
状態を生じそれに伴なつて疲労寿命の低下を生ず
る。そのようなベアリングは、例えば20000rpm
を越える高い回転速度を特徴としている。しかし
EHDフイルムが充分には展開していない場合に
は致命的欠亡が往々にして非常に低い回転速度に
おいて起る。 ある特殊のベアリング適用においては、必要の
場合には、潤滑剤自体により生ぜしめられるより
高い摩擦抗力（ドラツグ）トルクの犠牲におい
て、延長された疲労寿命にプレミアムが置かれ
る。すなわち、特定の潤滑剤は撹拌、流体剪断、
動的摩擦その他に由来するわずかにより高い回転
抗力損失を起すかもしれないけれども、それにも
かかわらず、それは他の性質の故にベアリング寿
命が長くなるならば望ましい潤滑剤でありうる。
高速ジヤイロベアリングは、そのような特殊用途
の典型的なものである。他の例は、スピンにより
安定化された通信用衛星に使用されるベアリング
中に見出される。しかし最も現代的に処方された
鉱物油または合成潤滑剤でさえも、特殊用途にお
いては限られたEHDフイルム厚さを示しうるこ
とが見出されている。 従つて本発明の目的は、潤滑剤を選択すること
によつて回転接触ベアリングのEHDフイルム厚
さおよび疲労寿命を増大させるための手段および
方法を与えることである。本発明の別の目的は、
典型的鉱物油潤滑剤と比較して増大したベアリン
グ疲労寿命を与える合成流体を与えることであ
る。本発明の更にその他の目的は、一般に使用さ
れている合成潤滑剤と比べて増大したベアリング
疲労寿命を与える特定種類の合成流体を与えるこ
とである。更にその他の目的は、鉱物油と同様の
粘度を有してはいるがしかし改善されたベアリン
グ疲労性質を有する安定な合成潤滑剤を与えるこ
とである。 本発明の他の一つの目的は、低い操作速度にお
いてより大なるEHDフイルム厚さを与え、すな
わち欠亡状態を防止しそしてレースウエイ摩耗を
最小化させる合成流体を与えることである。本発
明の更にその他の目的は、ベアリング凹部中のあ
る与えられた量の潤滑剤に対してより大なる
EHD厚さを作動開始時に与える合成流体を与え
ることである。本発明の更にその他の目的は、回
転方向変化の間におけるゼロベアリング速度にお
いて独特のEHDフイルム厚さを保持する合成流
体を与えることである。更にその他の目的は、摩
耗防止添加剤含有鉱物油と同様の粘度を有するが
しかしより厚いEHDフイルム形成性を有する安
定な合成潤滑剤を提供することである。本発明の
これらおよびその他の目的は次の記載から明白と
なるであろう。 本発明において定義されるような種類の合成流
体が予想外に改善されたEHDフイルム厚さ特性
および疲労寿命特性の故に、耐摩擦ベアリングに
対して秀れた潤滑剤を与えることが発見された。
これら合成流体は、通常の鉱物油および合成流体
ベースストツクのものよりも秀れた疲労寿命およ
びEHDフイルム厚さを示す。 本発明のより秀れた潤滑剤は、10〜約70個の炭
素原子を有しそして少くとも２個のシクロヘキシ
ル基を包含する化合物を包含している。 耐摩擦ベアリング用の潤滑剤のためのより秀れ
たベースストツクとして一般に有用な本発明の化
合物は、融合されたか、連鎖状になつたかまたは
１個またはそれ以上のC_1-16アルキレン、カルボ
キシまたはエーテル結合によつて結合された２個
またはそれ以上のシクロヘキシル環を有する１種
またはそれ以上のシクロヘキシル化合物（これら
はそれぞれ全部で10〜約70個の炭素原子を含有す
る）を包含している。好ましい化合物は、２〜約
６個のシクロヘキシル環、そしてより好ましくは
２〜４個のそのような環を有するものである。 本発明に使用するに特に好ましい化合物は、ア
ルフア−アルキルスチレンの水素化二量体およ
び／または三量体である。一般に、この水素化物
質は約20重量％以下そしてより好ましくは10％以
下またはそれ以下の環状化合物を含有しているこ
とが好ましい。アルフア−アルキルスチレンのア
ルキル基は、炭素原子１〜４個のものでありうる
けれども、このアルキル基がエチルまたはメチル
であることが一般に好ましい。 従つて好ましい二量体および三量体はアルフア
−メチルスチレンおよびアルフアーエチルスチレ
ンの水素化された直線状または環状の二量体また
は三量体、アルフア−メチルスチレンとアルフア
−エチルスチレンとの水素化直線状共二量体およ
びそれらの混合物である。 前記のアルフア−アルキルスチレン二量体およ
び三量体以外の代表的な連続または結合したシク
ロヘキシル化合物の例としては、ジシクロヘキシ
ル、４−（１−メチル−エチル）ジシクロヘキシ
ル、４・4′−ビス（１−メチルエチル）ジシクロ
ヘキシル、ｘ−イソヘキシル−4′−イソプロピル
ジシクロヘキシル、ｘ−シクロペンチルジシクロ
ヘキシル、ジシクロヘキシルメタン、（ｘ−エチ
ルシクロヘキシルシクロヘキシルメタン、〔ｘ−
シクロヘキシル（１−メチルエチル）〕−シクロヘ
キシルメタン、ビス（２・４・６−トリメチルシ
クロヘキシル）メタン、１・１−ジシクロヘキシ
ルエタン、１・１・３−トリシクロヘキシルプロ
パン、１・２・３−トリシクロヘキシルプロパ
ン、トリメチロールプロパントリシクロヘキサン
カルボキシレート、１・２−ターシクロヘキシ
ル、１・３−ターシクロヘキシル、ｘ−（１・１
−ジメチルブチル）−１・３−ターシクロヘキシ
ル、ｘ−（１・１−ジメチルブチル）−１・２−タ
ーシクロヘキシル、１・２−イソプロピルターシ
クロヘキシル、１・３−イソプロピルターシクロ
ヘキシル、ビス（１・３−シクロヘキシルオキ
シ）シクロヘキサン、１・ｘ−ビス（メチルシク
ロヘキシル）シクロヘキサン、ジシクロヘキシル
シクロヘキサン−１・３−ジカルボキシレート、
ｘ・x′−クオーターシクロヘキシル、トリシクロ
ヘキシルメタン、ビス、シス−およびトランス−
１・３−シクロヘキシルシクロヘキサンジカルボ
キシレート、１・１−ジシクロヘキシル−２−メ
チルプロパン、１・１−ジシクロヘキシル−２−
メチルブタン、１・１−ジシクロヘキシル−２・
５−ジメチルヘキサン、１・１−ジシクロヘキシ
ルペンタン、１・２−ジシクロヘキシルプＯパ
ン、１・２−ジ（ｘ−エチルシクロヘキシル）プ
ロパン、２・２−ジシクロヘキシルプロパン、
２・３−ジシクロヘキシル−２・３−ジメチルブ
タン、１・３−ジシクロヘキシル−２−メチルブ
タンおよび１・３−ジシクロヘキシルブタンがあ
げられる。そのような化合物の特に好ましい群
は、ジシクロヘキシル、アルキルジシクロヘキシ
ル、ターシクロヘキシル、アルキルターシクロヘ
キシル、クオーターシクロヘキシル、クインキシ
クロヘキシル、２・３−ジシクロヘキシル−２・
３−ジメチルブタンおよびそれらの混合物よりな
る群から選ばれたものであり、ここにアルキルは
１〜約18個の炭素原子を含有するものである。 融合環シクロヘキシル化合物および融合、連続
および／または結合シクロヘキシル基の組合せを
含有する構造を有する化合物の例としては、シス
デカリン、トランスデカリン、２・３−ジメチル
デカリン、イソプロピルデカリン、第３級ブチル
デカリン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロフ
エナンスレン、パーヒドロメチルシクロペンタジ
エン三量体、パーヒドロシクロペンタジエン三量
体、パーヒドロフルオランテン、１−シクロヘキ
シル−１・３・３−トリメチルヒドロインダン、
ｘ−ヘキシルパーヒドロフルオランテン、ｘ−シ
クロヘキシルパーヒドロフルオランテン、ポリ
（エチル−１−メチル）パーヒドロフルオランテ
ン、ｘ−イソプロピルパーヒドロフルオランテ
ン、ｘ−シクロヘキシルパーヒドロフルオレン、
ｘ−イソドデシルパーヒドロフルオレン、１−シ
クロヘキシルデカリン、２−（シクロヘキシル−
ｘ−メチル）ビシクロ（２・２・１）ヘプタン、
パーヒドロピレン、エチルパーヒドロフルオレ
ン、パーヒドロアントラセン、ビス−２−デカリ
ン、１−シクロヘキシルデカリン、２−シクロヘ
キシルデカリン、ジメチルシクロヘキシルデカリ
ン、４・５−メチレンパーヒドロフエナンスシ
ン、１・３−ジシクロヘキシルオキシシクロヘキ
サンおよびシクロヘキシルデカヒドロナフチルエ
ーテルがあげられる。そのような化合物の特に好
ましい群は、デカリン、シクロヘキシルデカリ
ン、アルキル置換デカリン、アルキル置換シクロ
ヘキシルデカリンおよびそれらの混合物よりなる
群から選ばれるものであり、ここにそのアルキル
は１〜約18個の炭素原子を含有しているものとす
る。 前記に引用したシクロヘキシル型ベースストツ
クの他に、本発明に使用されるベースストツク
は、例えばパラフイン系およびナフテン系石油、
C_2〜5ポリオレフインおよび合成潤滑剤（例えば
モノおよびジカルボン酸エステル）を含む他の潤
滑剤組成物の少量を含有しうる。本発明の有用性
および操作性は、本質的成分であるシクロヘキシ
ル化合物に組合せてそのような非臨界的ベースス
トツク成分の少量を混入することによつて否定さ
れるものではない。この点に関しては、水素化ポ
リイソブチレンが秀れた配合成分であることが発
見されている。 不飽和二量体の製造 アルフア−アルキルスチレンの直線状二量体
は、既知の技術によつてアルフア−アルキルスチ
レンの単量体を重合させることにより製造でき
る。特に好ましい単量体としては、アルフア−メ
チルスチレンおよびアルフア−エチルスチレンお
よびそれらの環置換単量体例えばメチル−アルフ
ア−メチルスチレン、メチル−アルフア−エチル
スチレン、エチル−アルフア−メチルスチレン、
エチル−アルフア−エチルスチレン、イソプロピ
ル−アルフア−メチルスチレン、イソプロピル−
アルフア−エチルスチレンその他があげられる。 アルフア−アルキルスチレンは、アルフア−ア
ルキルスチレンの単量体を少量例えば５重量％ま
たはそれ以下の触媒物質例えばオキシハロゲン化
燐と少量の強鉱酸との混合物に接触させることに
よつて容易に重合せしめられて相当する不飽和二
量体となる。 触媒物質は、オキシ塩化燐またはオキシ臭化燐
と強鉱酸（例えば塩酸、臭化水素酸、オルト燐
酸、硝酸または硫酸）の混合物またはオキシハロ
ゲン化燐の80〜98重量％および酸の20〜２重量％
に相当する量のこれら酸のいずれかの水性溶液で
ありうる。酸性粘土例えば活性化モントモリロナ
イトおよびルイス酸触媒を含む他の触媒もまたア
ルフア−アルキルスチレンの重合において有用で
ある。 この重合は、少量の触媒物質を単量体と混合さ
せそしてその後でこの混合物を０〜130℃好まし
くは10゜〜80℃の反応温度そして大気圧に保持ま
たは加熱することによつて行うことができる。し
かしより高い圧も使用できる。 生成した不飽和直線状二量体は相当する異性体
状１−ペンテンおよび２−ペンテン誘導体の混合
物より構成されている。例えばアルフア−メチル
スチレンの不飽和二量体は、それぞれ２・４−ジ
フエニル−４−メチル−１−ペンテンおよび２・
４−ジフエニル−４−メチル−２−ペンテンであ
る異性体化合物である。１−ペンテンおよび２−
ペンテン異性体誘導体が生成される相対比率は、
大部分はその重合反応が行われれる温度に依存す
るようである。約０゜〜80℃の温度においては、
重合反応は、不飽和化合物たる２・４−ジフエニ
ル−４−メチル−１−ペンテンを主成分として生
成する傾向があり、一方約90゜〜130℃のより高
温においては通常２・４−ジフエニル−４−メチ
ル−２−ペンテンが１−ペンテン異性体と等量か
またはこれよりも大量に生成される。しかし生成
される特定の異性体は本発明にはほとんど重要で
はない。その理由は両異性体は同じ水素化生成物
を生成するからである。 この二量化反応は、環状二量体よりも優先的に
直線状二量体の生成をうながすように、好ましく
は約130℃以下の温度で行われる。0.50％モント
モリロトナイト触媒の存在下に100℃でアルフア
−メチルスチレンを二量化させると約80モル％の
不飽和二量体への変換を与え、これは約97重量％
の直線状二量体および３％の環状二量体により構
成されている。これら不飽和の二量化生成物は蒸
留によつて未反応単量体から回収される。勿論、
本発明の範囲は直線部分に比して環状部分が優勢
であるアルフア−メチルスチレンの二量体および
三量体を除外することは意図していない。ある種
の用途ではそのような流体を望ましいものにして
いる。 不飽和二量体の水素化 アルフア−アルキルスチレンの不飽和二量体
は、通常の技術を使用して水素化しうる。この水
素化は、好ましくは水素化を促進しうる分子状水
素発生触媒例えば金属特に周期律表第〜族の
ものまたはそれらの化合物特に酸化物の単独かま
たはそれら相互の種々の混合物の状態かまたは担
体物質（例えばシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、チ
ヤコール、硅藻土その他）上に存在せしめたもの
の存在下に行われる。 反応は約20゜〜250℃の温度および大約大気圧
ないし2500psigの圧力で行なうことができる。好
ましい操作条件は、一般には約50℃〜200℃およ
び約500〜1500psigである。不飽和二量体の水素
化は、実質上完全であつて約２％以下そして好ま
しくは0.5％以下の不飽和が水素化生成物に残存
するようなものである。 この水素化は適当な有機溶媒最も屡々水素化条
件に不活性なもの例えばパラフイン、ナフテンお
よび立体的に阻害されている不飽和炭化水素の存
在下に行うことができる。 前記したアルフア−アルキルスチレン二量体の
製造および水素化は、アルフア−アルキルスチレ
ンの三量体の製造に適用可能であり、そして自動
的にこの結果を与えうる。この後者のものは、特
定の粘度要件が満されなくてはならないかまたは
低速ベアリング操作において高いEHDフイルム
厚さが要求されているようなある種のベアリング
適用において特に有用である。そのような場合に
は、二量体および三量体の配合物（ブレンド）が
有用である。 シクロヘキシルタイプベースストツク物質に加
えて、本発明の潤滑剤は、例えば粘度指数改善
剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、腐蝕防止剤、分散
剤、染料、消泡剤その他を含めて通常の添加物質
を含有することができる。 回転接触ベアリング疲労寿命の実験室的測定の
ためには、数種の方法および技術が創案されてい
る。一つの広く使用されている操置は米国特許第
3053073号明細書中に記載されている「RC」（回
転接触）疲労試験器である。実験室型装置である
このRC疲労試験器はフルスケールのベアリング
疲労データと良好な相関性を示してきた。これは
CRCレポートNo.413、「The、Development of
Equipment and Techniques for Evaluating
Effects of Oils on Bearing Fatigue Life」（ベ
アリング疲労寿命におけるオイルの作用を評価す
るための装置および技術の発展）〔Coordinated
Researcl Council、Inc.〕に見出される。 米国特許第3053073号明細書（カラムチ）に記
載されているように、ワイブル（Weibull）分布
プロツトの使用がRCリグデータからのベアリン
グ疲労寿命の正確な予測を与える。 次の実施例１〜３は、従来技術のベアリング潤
滑剤に比較した場合の本発明の合成流体を使用し
て達成できる顕著に秀れたベアリング疲労寿命を
説明している。実施例１および２においては、疲
労試験装置は米国特許第3053073号明細書のもの
と同様であつた。ベアリング寿命は、応力サイク
ル単位における「B₁₀」および「B₅₀」で表現され
ている。応力サイクルは、評価ベアリング速度を
考慮することによつて容易に操作時間に変換され
る。B₁₀寿命は前記に定義されている。B₅₀は試験
されているタイプのベアリングのある量の50％が
特定の操作条件下に指示された寿命を越えること
を意味している。 例 １ 疲労寿命試験器上で２種の潤滑剤の相対的性能
を比較した。一つは対照または基準流体であり、
他方は本発明の範囲内の合成流体であつた。対照
流体はMilitary Specification MIL−Ｌ−23699に
合致するタービンエンジン潤滑剤中で一般に使用
されているエステルベースストツクであつた。こ
の対照流体に関する回転接触疲労寿命は、最高に
品質保証されそして商業的に入手可能なMIL−Ｌ
−23699流体のそれと匹敵しうることが知られて
いた。更に詳しくはこの対照流体は短鎖脂肪酸の
ペンタエリスリトールエステルであつた。 それに対して、本発明の合成流体は、完全に水
素化されたアルフア−メチルスチレンの直線状二
量体および三量体より本質的に構成されていた。
更に詳しくは、この合成試験流体は、75.5重量％
の水素化したアルフア−メチルスチレンの直線状
二量体、23.5重量％の水素化されたアルフア−メ
チルスチレンの直線状三量体および1.0重量％の
２・６−ジ−第３級ブチル−ｐ−クレゾールを含
有していた。 対照流体および水素化アルフア−メチルスチレ
ン流体の両者を、同一試験試料を使用して評価し
た。試験試料は、円筒状ロツドの形でありそして
米国特許第3053073号明細書中の参照番号20によ
り同定されるものである。ヘルツの応力は700000
ポンド／平方インチ（492.2×10⁶Kg/m²）であ
り、試験試料速度は12500rpmであり、流体温度
は200〓（93.3℃）であり、そして試験試料温度
は600〓（315℃）であつた。 次の表は、対照流体のそれに比した場合の本
発明の流体（水素化アルフア−メチルスチレン）
を使用して得られる顕著に高い疲労寿命数を示し
ている。５回の試験が本発明の流体について行な
われ、そして８回の試験が対照流体について行な
われた。表のデータは平均結果を表わしてい
る。

【表】 スチレン処方物
次の実施例においては、更に数種の流体の相対
性能が疲労寿命試験器上で比較された。 例 ２ Military Specification MIL−Ｌ−7808に合致
するエステルベース合成流体が対照流体として使
用された。本発明の範囲内の２種の合成流体が比
較のために使用された。 試験試料温度は300〓であり、ヘルツ応力は
700000ポンド／平方インチ（492.2×10⁶Kg/m²）
であり、試験試料速度は12500rpmであり、試験
試料材料は標準ベアリング合金鋼である
SAE52100スチールであり、そして流体温度は約
100〓（37.8℃）であつた。 次の表は、対照流体に比した場合の本発明の
流体を使用して得られる有意に高い疲労寿命デー
タを与えている。すべての％は重量基準である。

【表】 チレンの水素化直線状
二量体99.0％および2,
6〓ジ第3級ブチル〓p〓ク
レゾール1.0％
本発明の合成流体の使用によつて達成できる秀
れたベアリング疲労寿命を更に説明するために、
例３に従つてそしてこれまでに記載された疲労試
験装置の代りに実際のローラーベアリングを使用
して疲労試験を行なつた。 例 ３ 対照流体として、100〓（37.8℃）において115
〜120セイボルトユニバーサル秒の公称粘度を有
するパラフイン系鉱物油を使用した。この流体は
回転接触ベアリングの潤滑に有用な現在の鉱物油
の代表的なものであつた。 比較のために、本発明の範囲内の合成流体が使
用された。この合成試験流体は94.0重量％のアル
フア−メチルスチレンの水素化直線状二量体、
5.0重量％のアルフア−メチルスチレンの水素化
直線状三量体および1.0重量％の２・６−ジ第３
級ブチル−ｐ−クレゾールを含有していた。 疲労試験は、2.4インチの平均コーン直径を有
するテーパーつきローラーベアリング上で行なわ
れた。このベアリングは最大ヘルツ応力272000ポ
ンド／平方インチ（191×10⁶Kg/m²）下に、2700
回転／分のコーン速度で操作された。 試験ベアリングへの流体の流れは、0.25ガロ
ン／分（0.95／分）の速度に保たれ、一方ベア
リング温度（外側径上で測定）は最初の実験に対
しては150〓（65.6℃）に、そして第２の実験に
対しては240〓（115.6℃）に保たれていた。 次の表は例３の疲労結果を与えているが、こ
こに本発明の流体は鉱物をベースとした対照流体
のものよりも150〓においては1.7倍の疲労抵抗
を、そして250〓では3.5倍の疲労抵抗をベアリン
グに与えた。

【表】 アルフア−メチルスチレンの水素化直線状二量
体および三量体の混合物が使用される場合には、
その相対比は非常に広い限度内で変動させること
ができる。しかし前記実施例から、一層良好な疲
労結果は二量体を優位に存在させて達成できるこ
とがわかる。すなわち、好ましい二量体−三量体
混合物はアルフア−メチルスチレンの水素化直線
状二量体約60％〜約95％およびアルフア−メチル
スチレンの水素化直線状三量体約５％〜約40％を
含有している。 動的条件下に耐摩擦ベアリング中のEHD厚さ
を測定するためには数種の方法および技術が創案
されている。これらの一つは接触抵抗法として知
られている。次の実施例４および５は実験室実験
の詳細を記載しており、ここにおいては、従来技
術の典型的鉱物油潤滑剤に比した場合の本発明の
流体を使用して経験される驚くべきそして予期せ
ざるEHDフイルム厚さの増大を示すためにこの
接触抵抗法が使用されている。 例 ４ 比較的低い回転速度用に設計された試験ベアリ
ングは、内側レース上で2.36インチ（６cm）の孔
径そして外側レース上で3.74インチ（9.5cm）の
外径を有する角接触ボールベアリングであつた。
ボールリテイナーは意図的に取り除かれており、
そしてそこにはそれぞれ0.406インチ（1.03cm）
直径の19個のボールがあつた。 この試験ベアリングを垂直な回転軸を有する電
気モーター上に組立て、そして内側レースを毎分
０〜100回転（rpm）の速度で駆動した。外側レ
ースは回転から拘束されていた。。外側レース上
の35ポンド（15.9Kg）の錘は、35ポンドの軸ベア
リング予備負荷を与えた。電気回路は100マイク
ロアンペアを許容する液体金属スリツプリングを
備えたベアリングに接続されその際ベアリング内
開放回路電圧は10ミリボルトであつた。ベアリン
グ内電圧低下は、rpmと共に記録計上で読み取ら
れた。 この試験ベアリングをキシレン、アセトンおよ
びフルオロカーボンで清浄化し、その後で試験油
の厚いフイルムを自由にベアリング表面に適用し
た。このベアリングを次いで35ポンド軸負荷のも
とで０〜100rpmの間で操作し、そしてベアリン
グ内電圧低下を10rpmの増加量ごとにゼロから
100rpmまで測定した。試験の前に、記録計を較
正するためにベアリングの代りに10進抵抗箱を用
いた。この記録計の固有周波数応答性は平均ベア
リング抵抗を読み取ることを可能ならしめた。 ２つの試験操作が行なわれたが、その１つは
114センチストークスの100〓（37.8℃）粘度を有
する従来技術の典型的処方の鉱油を使用したもの
であり、そしてもう１つは120センチストークス
の100〓粘度を有する本発明の範囲内の流体を使
用したものであつた。後者の流体は、アルフア−
メチルスチレンの完全に水素化された直線状二量
体および三量体より本質上なつていた。更に詳し
くは、この合成流体は57.4重量％のアルフア−メ
チルスチレンの水素化直線状二量体および35.18
重量％のアルフア−メチルスチレンの水素化直線
状三量体よりなつていた。また4.63重量％のアク
リレート粘度指数改善剤、1.85重量％の亜鉛ホス
ホロジチオエート摩耗抑制剤およびそれぞれ１重
量％以下のその他典型的添加剤（例えば消泡剤そ
の他）もまた含有されていた。 すなわち、比較されているこれら２種の流体は
それぞれ大約同一の粘度を有しており、そして
各々は典型的添加剤パツケージを使用して処方さ
れた。 例４の結果は次の表に示されている。

【表】 表はEHD潤滑に関する流体の種々の動作特
性を説明しているが、ここに完全EHD潤滑は表
においては記号「∞」（無限）により示されて
いる。すなわち、ベアリング内（横断）測定抵抗
（オーム）が無限大量の場合には、完全EHD潤滑
が達成されている。抵抗が有限値例えば1100オー
ムの場合には、この潤滑剤フイルムはまだ混成領
域中、すなわち高い金属−金属接触を伴なう部分
的EHDフイルムと粗部分接触のない完全EHD厚
さとのどこかその中間にあるのである。 試験ベアリング上で100rpmにおいては、鉱物
油はまだ混成領域中にあつたが、一方アルフア−
メチルスチレンベース流体は40rpmにおいて完全
EHD潤滑を達成した。低速ベアリング操作に対
する本発明の流体の優秀性は、表の結果から非
常に明らかである。 本発明の流体により与えられる秀れたEHD潤
滑作用を更に説明するために、例４のベアリング
よりもより小さいベアリングではあるがしかしは
るかに高い操作速度用に設計されたものを使用し
て別の比較試験が行なわれた。第２の試験の詳細
および結果は例５に記載されている。 例 ５ 12個の1/26インチ直径のボールを有する２個の
新しいモデルＲ−２装置ボールベアリングを通常
のボールリテイナーなしに集成した。ボールのレ
ースウエイトラツク中の所望の遊離油量はリテイ
ナーのないベアリング中で最も容易に制御しうる
ことが発見された。更に、リテイナーなしのベア
リングは、リテイナーつきの通常のベアリングよ
りも安定なトルク水準に制御することがはるかに
容易である。この例５の各ベアリングは、本発明
の範囲内の合成流体96マイクログラムを使用して
完全にボールを補なつて操作された。この合成流
体は、重量基準で80％：20％のアルフア−メチル
スチレンの水素化直線状三量体と水素化直線状二
量体との混合物を包含していた。この流体は、
137〓（53.8℃）で160センチストークス、100〓
（37.8℃）で1.418センチストークス、そして210
〓（98.9℃）で18.4センチストークスの粘度を有
していた。 これら２個の試験ベアリングをハウジング中に
組立て、そしてジヤイロモーターローターを支持
するシヤフトの両端を支持した。1.5ポンドの軸
予備負荷を適用し、そしてその操作温度を137〓
に制御し、所望最高速度は2400rpmとした。ベア
リング軸変位に関係してフイルム厚さの変化を検
知するようになつている機械系を使用してフイル
ムの厚さを測定した。この機械的変位は、次いで
１マイクロインチ以下までフイルム厚さを測定し
うる感度を有する電気的測定装置に共働した。 0rpmからの数回の始動がなされ、そしてそれ
ぞれの場合このベアリングは2400rpmの評価速度
まで迅速に加速され、そして流体フイルム厚さが
始動中に記録された。第１回の始動は、予期せざ
る32マイクロインチの流体フイルムを生成した。
これは５分以内にベアリングがベアリング中に保
持されている潤滑剤と平衡に達するが故に11.7マ
イクロインチに低下した。再始動では最初25マイ
クロインチフイルムが21マイクロインチに減少す
る結果となつた。そのような高いフイルム厚さは
ほとんどの速度において極めて異常なことであ
る。137〓で160センチストークスの粘度を有する
従来技術の高度精製潤滑油を使用した同一タイプ
のベアリング上ででの経験と比較すれば、後者は
本発明の範囲内の合成流体の初期フイルム厚さの
半分を有していた。本発明の合成流体を使用して
経験される実質的フイルム厚さは、従来技術流体
に対するよりも約100〜1000倍少ないベアリング
速度で起つた。すなわち、非常に低いベアリング
速度において実質的EHDフイルムを生成させる
という本発明の流体の驚くべき能力は、従来技術
には知られていない潤滑技術上の進歩を与えるも
のである。 すなわち、例５中に使用されているアルフア−
メチルスチレン三量体／二量体混合物は、極めて
低いrpmにおいて例えば15rpmおよび137〓流体
温度において５マイクロインチ以上のEHDフイ
ルム生成を与えた。110〓（43.3℃）で反復操作
すると、7rpmで10マイクロインチのフイルム厚
さを与えた。これら異常に高い初期フイルムは、
ベアリングの回転の方向を反転させたか否かに関
係なく、休止期間の後の各始動において認められ
た。回転反転の後で数秒間このベアリングを停止
したままにした場合には、この異常に高い初期フ
イルムは認められなかつた。それにもかかわら
ず、本発明の合成流体を使用した場合の低速度の
フイルム厚さは、鉱物ベース潤滑剤を使用して認
められるものよりも顕著に高かつた。 ベアリングトルクは、鉱物油対照流体を使用し
たものよりも、アルフア−メチルスチレン流体を
使用した場合に、すべての速度において一層高か
つた。室温においては、低速ダイナモメーター上
では、トリクは1rpmで約２倍、そして20rpmで
は３〜４倍大きかつた。2400rpmおよび137〓で
は、そのトルクは、アルフア−メチルスチレン三
量体／二量体に対しては、典型的な高度精製した
鉱物油の対照流体に対するものよりも約４倍大で
あつた。耐摩擦ベアリング中の摩擦損失は、機械
力伝達系中の他の損失よりも数桁低いから、その
ような上昇トルクは通常は厄介な低速操作条件下
では特に、実質的により高いEHDフイルム厚さ
と引換えに許容できるものである。 ここに本発明は特定実施例に関して記載されて
きたが、本発明はそれに限定されるものではない
ということ、そして特許請求の範囲内で種々の態
様が可能であることを理解すべきである。以下本
発明により開示された新規な技術的事項を要約し
て示す。 １ 融合されたか、鎖状に連続されたかまたは１
個またはそれ以上のC₁〜C₁₆アルキレン、カル
ボキシまたはエーテル結合により結合された２
個またはそれ以上のシクロヘキシル環を有しそ
してそれぞれ10〜70個の炭素原子を含有するシ
クロヘキシル化合物の１種またはそれ以上を含
有する流体を回転接触表面に導入することから
なる、回転接触ベアリングの弾性液体力学的フ
イルム厚さを改善させそしてその疲労寿命を増
大させる方法。 ２ 流体が２〜６個のシクロヘキシル環を有する
化合物を含有している、前記第１項記載の方
法。 ３ 流体がアルフア−アルキルスチレンの水素化
二量体または三量体またはその混合物を含有し
ている、前記第２項記載の方法。 ４ アルフア−アルキルスチレンがアルフア−メ
チルスチレンであり、前記第３項記載の方法。 ５ アルフア−メチルスチレンの環状二量体が20
重量％を越えない量で存在している、前記第４
項記載の方法。 ６ その水素化二量体がアルフア−メチルスチレ
ンの水素化直線状二量体約90〜100重量％およ
びアルフア−メチルスチレンの水素化環状二量
体０〜10重量％より本質的になる、前記第４項
記載の方法。 ７ 流体混合物がアルフア−メチルスチレンの水
素化直線状二量体約60〜約95重量％およびアル
フア−メチルスチレンの水素化直線状三量体約
５〜約40重量％を含有している、前記第３項記
載の方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 融合されたか、鎖状に連続されたかまたは１
   個またはそれ以上のC₁〜C₁₆アルキレン、カルボ
   キシまたはエーテル結合により結合された２個ま
   たはそれ以上のシクロへキシル環を有しそしてそ
   れぞれ10〜70個の炭素原子を含有するシクロヘキ
   シル化合物の１種またはそれ以上を含有する流体
   を回転接触表面に導入することを特徴とする、回
   転接触ベアリングの弾性液体力学的フイルム厚さ
   を改善させそしてその疲労寿命を増大させる方
   法。