JP4042593B2

JP4042593B2 - グリース組成物とそれを用いた転がり軸受

Info

Publication number: JP4042593B2
Application number: JP2003058980A
Authority: JP
Inventors: 浩二北畑
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004269580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくに転がり軸受に好適に使用されるグリース組成物と、それを用いた転がり軸受とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、両軌道間に転動自在に設けた複数個の転動体とを備え、外部からの潤滑剤の供給がない状態で使用される転がり軸受においては、内外両軌道間の空間にグリースを封入して使用するのが一般的である（例えば特許文献１、２参照）。
また転がり軸受の回転トルクを低減するため、グリースに、例えばＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂粉末や、あるいは二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を配合することも広く行われている。
【０００３】
これらの固体潤滑剤は、転がり軸受が回転した際に、両軌道面と転動体との間を通過することによって押しつぶされるなどして、当該両軌道面や転動体の表面に、材料起源の自己潤滑性能を有する薄い膜を形成し、それによって転がり軸受の回転トルクを低減する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２７７６０号公報（請求項１、第０００３欄）
【特許文献２】
特開２００２−３５７２２６号公報（請求項１、第００１０欄）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし固体潤滑剤を配合したグリースは、転がり軸受の使用を開始してから、内外両軌道面や転動体の表面に固体潤滑剤の膜が形成されて十分な潤滑性能を発揮するまでに時間を要し、その間は回転トルクの低減効果が得られないという問題がある。
また転がり軸受の使用時に、内外両軌道面や転動体の表面から固体潤滑剤の膜が一部でも剥がれ落ちると、当該膜の潤滑性能が低下して、転がり軸受の回転トルクが上昇する。回転を続けると、膜が剥がれ落ちた面には再び固体潤滑剤の膜が形成されるものの、その形成には上記のように時間を要する。このため膜のはく離が多発すると、転がり軸受の回転時に回転トルクが一定せず、不規則に変動するといった問題を生じる。
【０００６】
また、とくに金属製の外輪および内輪と転動体とを組み合わせた金属製の転がり軸受においては、軌道面と転動体との金属接触によって、転がり軸受の回転時に騒音が発生する。そこでこの騒音をできるだけ低減することが求められ、固体潤滑剤の膜にその効果が期待されたが、固体潤滑剤の膜は極めて薄いため騒音を低減する効果は得られず、別の新たな対策が望まれている。
本発明の目的は、転がり軸受の使用開始時から高い潤滑性能を発揮するとともに、転がり軸受の使用時に安定した潤滑性能を維持できるため、転がり軸受の回転トルクを低減する効果に優れる上、回転時の騒音を低減する効果にも優れた新規なグリース組成物と、それを用いた転がり軸受とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明のグリース組成物は、鉱油および合成炭化水素油からなる群より選ばれた少なくとも１種の基油と、ゴム弾性粒子としての、平均粒径が１〜３０μｍであるシリコーンゴムの粒子とを含有し、転がり軸受用であることを特徴とするものである。
かかる本発明のグリース組成物においては、ゴム弾性粒子が、両軌道面と転動体との間を通過しても、従来の固体潤滑剤のように押しつぶされて薄い膜を形成するのではなく、自身の持つゴム弾性によって、常に粒子の形状を維持した状態で存在する。
【０００８】
そして両軌道面と転動体との間でちょうどコロのような働きをして、転がり軸受の使用開始時から高い潤滑性能を発揮するとともに、転がり軸受の使用時に安定した潤滑性能を維持する。
それとともにゴム弾性粒子は、両軌道面と転動体との間でちょうどクッションのような働きをして、両者が金属接触する機会を減少させ、それによって転がり軸受の回転時の騒音を低減する。
【０００９】
したがって本発明のグリース組成物は、上述したゴム弾性粒子の働きによって、転がり軸受の回転トルクを低減する効果に優れるとともに、回転時の騒音を低減する効果にも優れたものとなる。
なおゴム弾性粒子は、物理的、化学的に安定した物性を有し、どのような過酷な使用条件下でも、上述した転がり軸受の回転トルクを低減し、かつ回転時の騒音を低減する効果を常に良好に発揮できる、シリコーンゴムの粒子に限定される。
【００１０】
ゴム弾性粒子は、タイプＡデュロメータ硬さがＡ７５以下であるのが、硬くなりすぎず、とくにクッションとして機能して回転時の騒音を低減する効果にすぐれるため好ましい。またゴム弾性粒子としては球状の粒子が、コロとしての、軸受の回転トルクを低減する効果の点で優れる上、グリース組成物の流動性を向上できるため好ましい。
また本発明のグリース組成物は、基油の動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓ（４０℃）で、かつグリース組成物のちょう度が、ＮＬＧＩ（ＮａｔｉｏｎａｌＬｕｂｒｉｃａｔｉｎｇＧｒｅａｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．００であるのが、転がり軸受用として使用する上で好ましい。
【００１１】
また本発明の転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、両軌道間に転動自在に設けた複数個の転動体とを備えるとともに、両軌道間の空間に上記のグリース組成物を充てんしたものゆえ、その使用開始時から常に安定した一定の低い回転トルクでもって回転できる上、回転時の騒音を低減できる点で好ましい。上記転がり軸受は、転動体を転動自在に保持する保持器を備えているのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を説明する。
〈グリース組成物〉
本発明のグリース組成物は、前記のように基油と、平均粒径が１〜３０μｍであるゴム弾性粒子とを含有するものである。
このうちゴム弾性粒子の平均粒径が１〜３０μｍに限定されるのは、平均粒径が１μｍ未満ではゴム弾性粒子が小さすぎて、コロとして機能して転がり軸受の回転トルクを低減したり、あるいはクッションとして機能して回転時の騒音を低減したりする効果が得られないためである。また、平均粒径が１μｍ未満であるような微細なゴム弾性粒子は製造や入手が容易でなく、グリース組成物や転がり軸受のコストアップにつながるためである。
【００１３】
一方、平均粒径が３０μｍを超える場合にはゴム弾性粒子が大きすぎて、転動体の、両軌道面に対する良好な転動と、それに伴う転がり軸受の良好な回転とを阻害してしまうためである。
なお転がり軸受の良好な回転を維持しつつ、コロやクッションとしての機能を十分に発揮させるためには、ゴム弾性粒子の平均粒径は、上記の範囲内でもとくに１〜１０μｍであるの好ましく、１〜５μｍであるのがさらに好ましい。
【００１４】
ゴム弾性粒子の形状は球状、粒状、棒状等の種々の形状が選択できるが、前述したように転がり軸受の回転トルクを低減するためにコロとして機能させることや、グリース組成物の流動性を向上することなどを考慮すると球状または粒状であるのが好ましく、真球に近い球状であるのがとくに好ましい。
ゴム弾性粒子は、物理的、化学的に安定した物性を有し、どのような過酷な使用条件下でも転がり軸受の回転トルクを低減し、かつ回転時の騒音を低減する効果を常に良好に発揮できる、シリコーンゴムの粒子に限定される。
【００１５】
ゴム弾性粒子の他の物性としては、その硬さが、日本工業規格ＪＩＳＫ６２５３_{−１９９７}「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」で規定されたタイプＡデュロメータ硬さで表してＡ７５以下であるのが好ましく、Ａ３０以下であるのがさらに好ましい。
硬さが上記の範囲を超える場合には、ゴム弾性粒子が硬くなりすぎて、とくにクッションとして機能して回転時の騒音を低減する効果が不十分になるおそれがある。
【００１６】
ゴム弾性粒子は、基油と、後述する増ちょう剤とを混合したベースグリース１００重量部に対して５〜５０重量部の割合で配合するのが好ましい。
ゴム弾性粒子が５重量部未満では、当該ゴム弾性粒子を配合したことによる、転がり軸受の回転トルクを低減し、かつ回転時の騒音を低減する効果があまり期待できず、逆に５０重量部を超えるとグリース組成物の流動性が低下して、グリースとして機能し得なくなるおそれがある。
【００１７】
なおゴム弾性粒子を配合したことによる上記の効果をより一層、向上することを考慮すると、ゴム弾性粒子の配合量は、上記の範囲内でも１０重量部以上であるのがさらに好ましい。
またグリース組成物の流動性を最適化することを考慮すると、ゴム弾性粒子の配合量は、上記の範囲内でも４０重量部以下であるのがさらに好ましい。
上記ゴム弾性粒子とともにグリース組成物を構成する基油は、鉱油および合成炭化水素油（例えばポリαオレフィン油）からなる群より選ばれた少なくとも１種である必要がある。
【００１８】
基油としては、前述したようにその動粘度が１０〜１００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）であるものを用いるのが、転がり軸受に使用する上で好ましい。
また増ちょう剤としては、従来公知の種々の増ちょう剤（石けん系、非石けん系）が、いずれも使用可能である。
またグリース組成物には、必要に応じて固体潤滑剤（二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等）、リン系や硫黄系の化合物等の極圧添加剤、トリブチルフェノール、トリメチルフェノール等の酸化防止剤、消泡剤などを添加剤として配合しても良い。
【００１９】
増ちょう剤やその他の添加剤などの配合量は、グリース組成物のちょう度などの特性に応じて任意に設定することができる。
グリース組成物は、前述したようにそのちょう度が、ＮＬＧＩ番号で表して番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．００であるのが、転がり軸受に使用する上で好ましい。
〈転がり軸受〉
図１は、本発明の一実施形態にかかる転がり軸受の部分切り欠き斜視図である。
【００２０】
図１を参照して、この例の転がり軸受としての玉軸受Ｂは、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１と、外周面に内輪軌道２１を有する内輪２とを同心に配置するとともに、両軌道１１、２１間に、転動体としての複数個の玉３を転動自在に設けたものである。
また玉３は、両軌道１１、２１間の空間に配置した環状の保持器４のポケット４ａ内に転動自在に保持してある。
【００２１】
保持器４は、波型プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれ金属板をプレスして波型に成形した一対の保持器部材４１、４１を、ポケット４ａのもとになる略半球状の凹部４１ａ、４１ａ間に玉３を挟んで互いに合わせた状態で、一体に結合、固定して形成してある。
そして上記各部のうち両軌道１１、２１の軌道面と玉３との微細な隙間や、あるいはポケット４ａと玉３との微細な隙間などを含む、両軌道１１、２１間の空間内に、前記本発明のグリース組成物を充てんしてある。
【００２２】
なお本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば転がり軸受は、図１に示した玉軸受には限定されず、また保持器も、波型プレス保持器には限定されない。その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１
鉱油〔動粘度２０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）〕と、リチウム石けん系増ちょう剤とを混合したベースグリース１００重量部に、シリコーンゴムからなる、平均粒径２μｍ、タイプＡデュロメータ硬さＡ７５の球状のゴム弾性粒子４０重量部と、それぞれの成分の所定量の酸化防止剤、極圧添加剤、および消泡剤とを配合し、均一に混合して、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリース組成物を調製した。
【００２４】
比較例１
ゴム弾性粒子に代えて、同量のＰＴＦＥ粉末を配合したこと以外は実施例１と同様にしてグリース組成物を調製した。
比較例２
ゴム弾性粒子を配合しなかったこと以外は実施例１と同様にしてグリース組成物を調製した。
【００２５】
上記実施例１、比較例１、２のグリース組成物を、それぞれ別個に、同量ずつ、図１に示す玉軸受Ｂ（呼び番号＃６００２）の、両軌道１１、２１間の空間内に充てんした。
そしてそれぞれの玉軸受Ｂの外輪１にトルクセンサの検知部を接続した状態で、内輪２を一定速度で回転させた際の、回転トルクの推移を測定した。
そうしたところ比較例１のグリース組成物を充てんした玉軸受Ｂは、回転初期の回転トルクが比較例２と同レベルの高い値を示し、その後、徐々に低下して一時的には低レベルで安定した回転トルクを示したものの、その後、回転トルクが急速に上昇した。そこで測定を中止し、玉軸受Ｂを分解して内部を観察したところ、内外両軌道面や転動体の表面に固体潤滑剤の膜が形成されているものの、その一部が脱落して金属面が露出しているのが確認された。
【００２６】
これに対し、実施例１のグリース組成物を充てんした玉軸受Ｂは、回転初期から、比較例１、２に比べて低レベルで安定した回転トルクを示すとともに、測定開始から終了まで一貫してほぼ一定の回転トルクを示すことが確認された。
そこで実施例１と比較例２のグリース組成物を充てんした玉軸受Ｂの測定結果のうち、所定の、複数の測定時点での回転トルクの平均値を求めて、実施例１のグリース組成物の、比較例２に対する玉軸受Ｂの回転トルクの低減割合を算出する操作を、複数のサンプルについて繰り返し行ったところ、いずれも１０％以上の低減効果を示すことが確認された。
【００２７】
また、実施例１と比較例２のグリース組成物を充てんした玉軸受Ｂを高速回転させた際の回転音の音圧レベルを測定して、実施例１のグリース組成物の、比較例２に対する玉軸受Ｂの回転音の低減割合を算出する操作を、複数のサンプルについて繰り返し行ったところ、いずれも１５％以上の低減効果を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、一実施形態にかかる転がり軸受の一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
Ｂ玉軸受（転がり軸受）
１外輪
１１外輪軌道
２内輪
２１内輪軌道
３玉（転動体）

Claims

鉱油および合成炭化水素油からなる群より選ばれた少なくとも１種の基油と、ゴム弾性粒子としての、平均粒径が１〜３０μｍであるシリコーンゴムの粒子とを含有し、転がり軸受用であることを特徴とするグリース組成物。
ゴム弾性粒子のタイプＡデュロメータ硬さがＡ７５以下であることを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
ゴム弾性粒子が球状の粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のグリース組成物。
基油の動粘度が１０〜１００ｍｍ²／ｓ（４０℃）で、かつグリース組成物のちょう度が、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．００であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のグリース組成物。
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、両軌道間に転動自在に設けた複数個の転動体とを備えるとともに、両軌道間の空間に、請求項１ないし４のいずれかに記載のグリース組成物を充てんしたことを特徴とする転がり軸受。
転動体を転動自在に保持する保持器を備えていることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受。