润滑脂组合物及封入润滑脂的滚动轴承的制作方法

本发明涉及支撑各种电动机转子的封入电动机用滚动轴承中的润滑脂组合物及封入该润滑脂组合物的、支撑电动机转子的电动机用滚动轴承。

背景技术：

在以汽车为首的各种产业机械中所使用的电动机，由于在从寒冷地区到机器房内的高温气氛的各种环境中运转，因而对所使用的轴承要求在广泛的温度范围且可长期使用。此外，近年来由于环境意识的提高，对电动机也要求高效率化，对所使用的轴承强烈要求低扭矩化。

此外，轴承的性能很大程度依赖于被封入其中的润滑脂的性能，因此，必需注意润滑脂的选定。例如寒冷时，因润滑脂的基油粘度上升而变得易于产生轨道面的油膜斑、不均匀化，对转动体与轨道面之间的摩擦系数产生微小的周期变化，由此转动体中产生自激振动。这有随着运转条件而产生被称作特殊异响(冷启动异响)的轴承异响的情况。作为这一问题的对策，例如专利文献1中公开了通过以特定的比例混合特定的基油来降低粘度的对策。

此外，近年来，从降低电力消耗的观点出发，以汽车为首的在各产业中所使用的电气设备、机械部件要求高效率化，对部件的轻量化、结构的改良等方面进行了各种研究。而对所使用的润滑脂也同样地、从低温至高温的广泛的温度范围内为低扭矩变得重要。作为用于满足低扭矩性的润滑脂的改善，有降低所使用的基油的运动粘度来对应的常规手段。例如，专利文献2中，提出了使用含有40℃时运动粘度为10mm²/s以上的酯油的基油的润滑脂。但是，如果降低基油的运动粘度，尽管扭矩也会降低，但是高温下基油的耐热性变差，不能满足咬死（焼付き）寿命。

此外，从在高温的使用环境的观点出发，对所使用的润滑脂要求较长的咬死寿命。作为高温下的咬死寿命的改善，例如专利文献3中提出了以烷基二苯基醚油为必需成分，并使用特定增稠剂的润滑脂。但是，该润滑脂的基油的运动粘度高、不能满足低扭矩性。

进而，作为电动机用滚动轴承的特有问题，由于有因漆而导致生锈的情况，因而对润滑脂要求防锈性。作为用于满足对于漆的防锈性的润滑脂的改善，通过在基油中不使用酯系合成油，尽可能地使用矿物油来实现改善(非专利文献1)。但是，对于基油为矿物油的润滑脂组合物，变得无法满足在上述的广泛的温度范围内的低扭矩性，特别是低温时的扭矩。而且，矿物油与合成油相比，耐热性差，因而在高温时的长咬死寿命方面也不能满足。

此外，例如专利文献4中，提出了使用多元醇系酯作为防锈剂，在基油中含有10重量%以上的合成烃油的润滑脂组合物。

但是，尚不能满足电动机用滚动轴承中所要求的对于漆的防锈性。

如上所述，对于电动机用滚动轴承中所使用的润滑脂，要求没有低温时的特殊异响、在广泛的温度范围内的扭矩低、高温下的咬死寿命长、防锈性优异，而上述任一种润滑脂都不能满足全部的性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-270566号公报

专利文献2：日本特开2000-198993号公报

专利文献3：日本特开平1-259097号公报

专利文献4：日本特开2004-51912号公报

非专利文献

非专利文献1：铃木、外丸、山本、铃木：《小形电动机用球轴承的漆锈原因及其防护法(小形モータ用玉軸受のワニスさびの原因とその防止法)》，NSK Bearing Journal，No.643，1982年

技术实现要素：

发明要解决的课题

因此，本发明要解决的课题是提供一种润滑脂组合物，是封入到支撑电动机转子的电动机用滚动轴承的润滑脂组合物，抑制低温时的特殊异响的发生，满足在广泛的温度范围内的低扭矩性，即使在高温下轴承润滑寿命也长，对于漆的防锈性优良。

此外，本发明的课题是提供封入了前述润滑脂组合物的、支撑电动机转子的电动机用滚动轴承。

解决课题的方法

对于抑制低温时特殊异响的发生、在广泛的温度范围内实现低扭矩性、轴承润滑寿命的延长以及因漆而导致的生锈的课题，发明人通过选定增稠剂、基油及防锈剂，从而对其进行了改善。

即，根据本发明提供如下的润滑脂组合物：

1.一种润滑脂组合物，是含有增稠剂、基油和防锈剂的润滑脂组合物，前述组合物是支撑电动机转子的用于电动机的滚动轴承用的润滑脂组合物；前述增稠剂是由以下式(A)所表示的二脲化合物，组合物中增稠剂的含有量为7～13质量%；前述基油是40℃的运动粘度为20～55mm²/s的季戊四醇酯油；前述防锈剂是从由多元醇酯系防锈剂构成的组中选择的至少一种与从由有机磺酸盐系防锈剂构成的组中选择的至少一种的混合物；

式中，R²表示碳原子数6～15的2价芳香族烃基，R¹及R³表示环己基或碳原子数16～20的直链或支链烷基，且环己基的摩尔数相对于环己基与碳原子数16～20的直链或支链烷基的总摩尔数的比例，即(环己基的数)/(环己基的数＋C16～20直链或支链烷基的数)×100，为60～90摩尔%。

2.如前述1项所记载的润滑脂组合物，其中，季戊四醇酯油的倾点为-50℃以下。

3.如前述1或2项所记载的润滑脂组合物，其中，多元醇酯系防锈剂为山梨醇酐三油酸酯。

4.前述1或2项所记载的润滑脂组合物，其中，有机磺酸盐系防锈剂为磺酸锌。

5.封入了前述1～4任1项所记载的润滑脂组合物的、支撑电动机转子的电动机用滚动轴承。

6.如前述5项所记载的滚动轴承，其中，前述轴承为密封型轴承。

7.如前述5或6项所记载滚动轴承，其中，前述轴承为使用树脂制保持架的轴承。

发明的效果

根据本发明，能够提供抑制低温时的特殊异响的发生、满足在广泛的温度范围内的低扭矩性、即使在高温下轴承润滑寿命也长、对于漆的防锈性优异的、封入到滚动轴承的润滑脂组合物。

附图说明

图1是本发明的电动机用滚动轴承的一个实施方式的深沟球轴承的一部分的截面图。

图2是本发明的电动机用滚动轴承的其他实施方式的深沟球轴承的截面图。

图3是显示使用本发明的实施方式的电动机用滚动轴承的电动机的构成的图。

具体实施方式

增稠剂

本发明中所使用的增稠剂由上述式(A)所表示。

式(A)中，R1及R3可相互相同或不同，各自表示环己基或碳原子数16～20，优选碳原子数18的直链或支链烷基。

R2表示碳原子数6～15的芳香族系烃基。作为代表例，列举以下结构式所表示的烃基。

环己基的摩尔数的比例为60～90摩尔%，优选为70～80摩尔%。环己基的摩尔数的比例可以通过改变构成式(A)的增稠剂的原料中的组成比来调节。

通过使用上述增稠剂，能够降低成为扭矩的要因的增稠剂的量，其结果，可以满足在广泛的温度范围内的低扭矩性。此外，式(A)的增稠剂由于在高温下耐热性也优异，因此，本发明的润滑脂组合物能表现出长的润滑寿命。

需要说明的是，作为增稠剂，一般列举含Li、Na等的金属皂类、膨润土、硅胶、二脲化合物、以聚四氟乙烯为代表的氟系增稠剂等非皂类，但金属皂类、膨润土、硅胶为，不能满足耐热性、即高温下的轴承润滑寿命的增稠剂。此外，氟系增稠剂的耐热性虽然能够满足，但非常昂贵，通用性差。

增稠剂的含有量相对于本发明的润滑脂组合物的质量为7～13质量%，优选为8～13质量%。如果小于7质量%，润滑脂变软，有泄漏的情况，也有不能满足润滑寿命的情况。另一方面，如果比13质量%多，则不能满足低扭矩性。

基油

本发明中所使用的基油是40℃的运动粘度为20～55mm²/s的季戊四醇酯油。40℃的运动粘度优选为25～50mm²/s，更优选为25～40mm²/s。40℃的运动粘度如果超过55mm²/s，尽管耐热性优异，但不能抑制低温时的特殊异响的发生、不能满足在广泛的温度范围内的低扭矩性。另一方面，40℃的运动粘度如果低于20mm²/s，尽管抑制低温时的特殊异响的发生、在广泛的温度范围内的低扭矩性优异，但耐热性差，不能满足充分的润滑寿命。需要说明的是，40℃的运动粘度可以基于JIS K222023.来测定。

防锈剂

作为本发明中的防锈剂，使用从由多元醇酯系防锈剂构成的组中选择的至少一种与从由有机磺酸盐系防锈剂构成的组中选择的至少一种的混合物。通过使用该防锈剂，能够避免因漆所导致的生锈的问题。

作为多元醇酯系防锈剂，优选山梨醇酐三油酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯。更优选山梨醇酐三油酸酯。

作为有机磺酸盐系防锈剂，优选磺酸锌、磺酸钙。更优选磺酸锌。

防锈剂的含有量相对于本发明的润滑脂组合物的质量，为1～5质量%，优选为2～4质量%。

根据需要，可以使用其他添加剂，即可以使用在封入支撑电动机转子的电动机用滚动轴承中的润滑脂中通常所使用的添加剂。

作为其他添加剂的例子，列举胺系、酚系为代表的抗氧化剂，亚硝酸钠等无机钝化剂，多元醇酯系防锈剂及有机磺酸盐系防锈剂以外的防锈剂(例如胺系防锈剂、羧酸盐防锈剂)，苯并三唑为代表的金属防蚀剂，脂肪酸、脂肪酸酯、磷酸酯为代表的油性剂，磷系、硫系、有机金属系为代表的耐磨耗剂、高压润滑油添加剂，氧化金属盐、二硫化钼为代表的固体润滑剂等。

特别在高温环境中，由于润滑脂氧化劣化，所使用的抗氧化剂与单独使用胺系、酚系相比更希望并用。此外，在考虑耐剥离性时，优选并用有机磺酸盐系防锈剂和耐荷载添加剂。

本发明的组合物的混和稠度可以适宜调整，但优选为200～350，更优选为240～320。

电动机用滚动轴承

作为能够封入本发明的组合物的电动机用滚动轴承的电动机，列举通用电动机、汽车用电动机、产业机械用电动机。作为通用电动机，列举AC电动机、DC电动机等。作为汽车用电动机，列举EV、HEV驱动用电动机、电动压缩机用电动机、电扇用电动机、ABS泵用电动机、起动机用电动机、雨刮器用电动机、电动车窗用电动机、电动助力转向电动机、转向调整用倾斜随动电动机（steering adjustment tilt motors）、送风电动机等。此外，作为产业机械用电动机，列举生产设备用电动机、送风机用电动机、泵用电动机、压缩机用电动机、伺服电机等。

作为封入有本发明的润滑脂组合物的支撑电动机转子的电动机用滚动轴承列举深沟球轴承、角接触球轴承、圆筒滚柱轴承、圆锥滚柱轴承、自动调心滚柱轴承、针状滚柱轴承、推力圆筒滚柱轴承、推力圆锥滚柱轴承、推力自动调心滚柱轴承等。

轴承优选为密封型。

前述轴承可以是使用树脂制保持架的轴承，也可以是使用铁制保持架的轴承。

前述轴承优选是使用树脂制保持架的轴承。树脂制保持架(特别是内套或外套)的材质优选为PA66(聚酰胺66)、PA46(聚酰胺46)、PA9T(聚酰胺9T)、PA11(聚酰胺11)、PA6(聚酰胺6)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)。

接着，对封入本发明的优选实施方式的润滑脂组合物的支撑电动机转子的电动机用滚动轴承的结构进行说明。

图1是使用树脂制保持架作为保持架的电动机用滚动轴承1的一部分的截面图。滚动轴承1是使用树脂制保持架2来保持多个球状的滚珠(转动体)5的单列密封型深沟球轴承，具有内套3和相对于内套3以同心状在径方向隔开配置的外套4。

在内套3的外周面上以规定的角度间隔，形成多个半球状的内侧凹部3a，此外，在外套4的内周面的与内侧凹部3a在径方向上相对的各位置上，形成多个半球状的外侧凹部4a。而且，在对向配置的各内侧凹部3a与外侧凹部4a之间各自配置球状的转动体5。

在径方向上隔开配置的内套3和外套4之间形成环状空间S，分别在环状空间S的轴方向的内侧端和外侧端，安装环状密封SL，从而使环状空间密闭。而且，在该密闭的环状空间S内封入本发明的润滑脂。

图2是使用铁制保持架作为保持架的电动机用滚动轴承10的截面图。

滚动轴承10是使用铁制保持架50来保持多个球状的滚珠(转动体)40的单列密封型深沟球轴承，具有内套20和相对于内套20以同心状在径方向隔开配置的外套30。

在内套20的外周面上以规定的角度间隔形成多个半球状的内侧凹部20a，此外，在外套30的内周面的与内侧凹部30a在径方向上相对的各位置上，形成多个半球状的外侧凹部30a。而且，在对向配置的各内侧凹部20a与外侧凹部30a之间，各自设置球状的转动体40。

在径方向上隔开配置的内套20和外套30之间形成环状空间S，分别在环状空间S的轴方向的内侧端和外侧端，安装环状密封SL，使环状空间密闭。而且，在该密闭的环状空间S内封入本发明的润滑脂组合物70。

图3是显示使用图2所示的电动机用滚动轴承10的电动机构成的图。

电动机具有由在外罩29的内周壁配置的电动机用磁铁构成的定子80和缠绕了卷线22的固定于旋转轴21的转子23。

电动机进一步具有固定在旋转轴21的换向器24、在被外罩29支撑的端框27上配置的电刷支架25、容纳在该电刷支架25内的电刷26。

电动机的旋转轴21通过图2所示的深沟球轴承10以及支撑深沟球轴承10的支撑结构体，被外罩29支撑，能自如旋转。

这里，展示了使用图2的电动机用滚动轴承10的例子，但也可以使用图1的使用树脂制保持架的电动机用滚动轴承1。

实施例

试验润滑脂的调制

使用表1及表2所示的增稠剂、基油及添加剂，调制实施例及比较例的润滑脂组合物。基油的量是使得与增稠剂及添加剂的合计量为100的量。具体的，在基油中，使二苯基甲烷二异氰酸酯与规定的胺反应，升温、冷却后，得到基底润滑脂（base grease）。在基底润滑脂中加入规定的添加剂和基油，由3辊混合机混合后，得到混和稠度(试验方法JIS K22207.)为280～350的实施例1～6及比较例1～10的润滑脂组合物。需要说明的是，40℃时的基油的运动粘度按照JIS K222023.来测定。

基油

酯油A：季戊四醇酯油(40℃的运动粘度33mm²/s、倾点-52.5℃)

酯油B：季戊四醇酯油(40℃的运动粘度29mm²/s、倾点-50℃)

酯油C：季戊四醇酯油(40℃的运动粘度38mm²/s、倾点-55℃)

酯油D：二季戊四醇酯油(40℃的运动粘度220mm²/s、倾点-30℃)

酯油E：三甲基丙烷酯油(40℃的运动粘度19mm²/s、倾点-45℃)

醚油：烷基二苯基醚油(40℃的运动粘度97mm²/s、倾点-30℃)

合成烃油：聚α-烯烃(40℃的运动粘度30mm²/s、倾点-65℃)

矿物油：40℃的运动粘度39mm²/s、倾点-12.5℃

防锈剂

山梨醇酐三油酸酯

磺酸锌：二壬基萘磺酸锌

抗氧化剂

胺系抗氧化剂

酚系抗氧化剂

耐荷载添加剂

ZnDTP：二硫代磷酸锌

试验方法

·冷启动异响

在规定的轴承中以规定量填充润滑脂后，设置在轴承回转试验机内。在轴承充分冷却后，启动电动机，使轴承的内套旋转，在30秒内将旋转数上升至4000rpm。通过听觉来确认该30秒内有无异响的发生。

轴承形式：6206

润滑脂封入量：全空间容积比25%

试验荷载：径向荷载2kgf

旋转数：0～4000rpm

达到最高旋转数所需时间：30秒

评价温度：-40℃

反复次数：3

·低扭矩性(低温)

试验是通过JIS K222018.的低温扭矩试验在-40℃进行。

连续旋转10分钟，通过最后15秒的扭矩测定装置的读数的平均值来算出旋转扭矩。

·低扭矩性(室温)

试验是在规定的轴承中以规定量填充润滑脂后，设置在轴承扭矩试验机内。通过电动机，以规定的旋转数使内套旋转，此时试验轴承外套所承受的力由测力传感器读取。

试验条件如下所示。需要说明的是，扭矩是稳定时的旋转扭矩。

轴承形式：6203LB(保持架材质：含玻璃纤维25质量%的PA66)

润滑脂封入量：静止空间容积比的80%

试验荷载：径向荷载200N

旋转数：4000rpm

气氛温度：25℃

·耐热性(轴承润滑寿命)

基于ASTM D3336使用轴承润滑寿命试验机来进行试验。

试验条件如下所示。需要说明的是，将直至电动机产生过电流(4安培)或轴承温度上升+15℃为止的时间作为咬死寿命。

轴承形式：6204金属密封

试验温度：180℃

旋转数：10000rpm

润滑脂量：1.8g

试验荷载：轴向荷载66.7N径向荷载66.7N

·防锈性

试验条件如下所示。需要说明的是，通过目测来确认规定温度、规定时间后是否生锈，判断是否合格。

轴承形式：4T-30204

试验温度及时间：以40℃、22h25℃、2h为1循环，如此进行4循环。

润滑脂量：9mg

漆：将日东电工NV-5501：催化剂No.6A＝100：1(质量比)进行混合的漆

试验方法说明如下。需要说明的是，本试验中，仅使用该轴承的外套。在正己烷中将试验轴承外套洗净后，在外套的行走面涂布润滑脂9mg。将以2cm间隔折叠的50mm×400mm滤纸在规定的漆中含浸15分钟后，上拉滤纸，在室温放置30分钟后，在130℃干燥30分钟。在500mL的烧杯中放入干燥后的含浸漆的滤纸，在其上放置玻璃制培养皿，再在其上静置涂布有润滑脂的试验轴承。在放入蒸馏水50mL的1L烧杯中放入上述500mL烧杯，由聚乙烯片密闭。进行规定温度、规定时间、规定循环的试验，通过目测确认试验后的轴承外套的行走面是否生锈。

评价

·冷启动异响

由听觉确定是否有异响发生

n＝3的任一个均无异响·····○(合格)

n＝3中即使有1个有异响···×(不合格)

·低扭矩性

低温扭矩不到100mNm···○(合格)

100mNm以上···×(不合格)

室温扭矩不到10mNm···○(合格)

10mNm以上···×(不合格)

·耐热性

轴承润滑寿命200h以上···○(合格)

不到200h···×(不合格)

·防锈性

未生锈···○(合格)

生锈···×(不合格)

综合评价

冷启动异响、低扭矩性(低温及室温)、耐热性及防锈性任一项均合格···○(合格)

冷启动异响、低扭矩性(低温及室温)、耐热性及防锈性任一项有1项不合格···×(不合格)

表1

表2

含有40℃的运动粘度为20～55mm²/s的季戊四醇酯基油、以及含有7～13质量%的规定二脲增稠剂、且含有多元醇酯系防锈剂和有机磺酸盐系防锈剂的实施例1～6润滑脂组合物，冷启动异响、低扭矩性、耐热性、防锈性任一项均合格。

另一方面，有一项不含有的比较例1～10的润滑脂组合物，冷启动异响、低扭矩性、耐热性、防锈性中有一项以上不合格。

符号说明

1 滚动轴承

2 保持架

3 内套

4 外套

5 滚珠(转动体)

S 环状空间

SL 环状密封

10 滚动轴承

20 内套

30 外套

40 滚珠(转动体)

50 保持架

70 润滑脂组合物

21 旋转轴

22 卷线

23 转子

24 换向器

25 电刷支架

26 电刷

27 端框

29 外罩

80 定子