すべり軸受用グリス
【課題】機械停止時に軸及び軸受のすべりに起因する異音を抑制し、かつ微小揺動時の潤滑性を十分に確保することができるすべり軸受用グリスを提供する。
【解決手段】潤滑油３１を気孔３０に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受１６と、このすべり軸受１６に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸２２との間に供給するすべり軸受用グリス２４であって、４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで軸２２の荷重によって滲み出てすべり軸受１６と軸２２との間に油膜３５を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とする。
【解決手段】潤滑油３１を気孔３０に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受１６と、このすべり軸受１６に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸２２との間に供給するすべり軸受用グリス２４であって、４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで軸２２の荷重によって滲み出てすべり軸受１６と軸２２との間に油膜３５を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受用のグリスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、建設機械、土木機械、搬送機械、扛重機械、工作機械、自動車等に代表される各種機械には、すべり軸受とこれに挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸とを有するすべり軸受組立体が用いられる場合がある。例えば建設機械の代表例である油圧ショベルの掘削装置は、走行体上の上部旋回体に連結されたブーム、このブームの先端に連結されたアーム、さらにこのアームの先端に連結されたバケットを有する。これらブーム、アーム、バケットの関節部分にも、回動支点となる軸を支持するすべり軸受を有したすべり軸受組立体が一般に用いられる。
【０００３】
この種のすべり軸受組立体には、鉄系焼結合金からなる多孔質ブッシュに高粘度の潤滑油を含浸させた含油焼結合金ブッシュを軸受として用いたものがある。この含油焼結合金ブッシュは、軸がブッシュに摺動する際に生じる摩擦熱によって含浸した潤滑油を膨張させつつ低粘度化させ、これにより摺動面に潤滑油を滲出させて薄い油膜を形成するものであり、優れた自己潤滑機能を発揮する（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０５４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、停止中の油圧ショベルの掘削装置をバケットが地面から離れた状態で放置しておくと、掘削装置の自重に起因してすべり軸受組立体の軸周りにモーメントが作用する。掘削装置は各関節を駆動する油圧シリンダの保持力によって姿勢を維持しようとするが、圧油の微少なリークによりシリンダ内圧が低下し、時間の経過とともに掘削装置の下がりモーメントに抗する力は減少してしまい、軸及び軸受間にすべりが生じることがある。
【０００６】
このとき、一般に含油焼結合金ブッシュの表面と相手材である軸の表面との接触面は“なじみ状態”にあるため、軸及び軸受間の実際の接触面積は一般の鉄ブッシュを用いた場合に比べて非常に大きい。ところが、互いの接触面積が増大すると二固体間に作用する凝着力が大きくなるため、非潤滑時（つまり静止時）においては含油焼結合金ブッシュと軸との間の見かけ上の摩擦力が増加する傾向にある。その結果、含油焼結合金ブッシュではすべり発生時に開放されるエネルギが増大するためにすべり軸受組立体に発生する振動も増大し、上記の例で言えばその振動が例えば掘削装置の他の部分に共振して発生する異音もそれだけ大きくなる恐れがある。この種の異音は機械の信頼性に関わるものではないものの、周辺の作業者や市民に不要な心理的影響や不快感を与えかねない。
【０００７】
また、上記従来技術では、軸とすべり軸受との摺動による摩擦熱によってすべり軸受に含浸させた潤滑油を滲出させるため、軸とすべり軸受が僅かにしか摺動しない微小揺動時等では、摩擦熱が生じ難いことから自己潤滑機能が十分に発揮されない可能性もある。
【０００８】
本発明の目的は、機械停止時に軸及び軸受のすべりに起因する異音を抑制し、かつ微小揺動時の潤滑性を十分に確保することができるすべり軸受用グリスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記固体潤滑剤は、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種を含む。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、極圧添加剤及び油性剤を添加する。
【００１２】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、前記潤滑油よりも動粘度が低く前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、すべり軸受と軸とが相対的に停止しているときでも、すべり軸受用グリスから滲み出る低粘度基油によってすべり軸受と軸との間に油膜が形成されるため、これが潤滑膜となってすべり軸受と軸との摩擦力を低下させ、異音発生を抑制する或いは発生する異音を小さくすることができる。
【００１４】
また、すべり軸受用グリスに含まれる固体潤滑剤がすべり軸受と軸との間に侵入するため、比較的低速で駆動するような場合でも十分な潤滑効果を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明のすべり軸受用グリスの一実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
図１に示した油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載した上部旋回体２と、この上部旋回体２上の一方側（図１中左側）に設けた運転室３と、上部旋回体２上の他方側（図１中右側）に設けたエンジン室４と、上部旋回体２上の運転室３側に設けた掘削装置５とを備えている。
【００１６】
上記掘削装置５は、上部旋回体２に俯仰動可能に設けたブーム６と、このブーム６を俯仰動させるためのブーム用油圧シリンダ７と、ブーム６の先端に回動可能に設けたアーム８と、このアーム８を回動させるためのアーム用油圧シリンダ９と、アーム８の先端に回動可能に設けたバケット１０と、このバケット１０を回動させるためのバケット用油圧シリンダ１１とを備えている。
【００１７】
これら作業装置５の構成部材であるブーム６、アーム８、バケット１０、及び各油圧シリンダ７，９，１１は、すべり軸受組立体１２によって相互に回動可能に連結されている。実際には作業装置５に使用される各すべり軸受組立体は設置場所に応じて大きさや形状等が相違するが構成はそれぞれほぼ同様である。
【００１８】
図２はすべり軸受組立体１２の内部構造を示す断面図である。
図２に示したすべり軸受組立体１２は、ボス１５と、このボス１５の内部に焼き嵌めや冷却嵌め等といった収縮嵌めによって嵌着固定した多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受１６と、このすべり軸受１６に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸２２とを備えている。
【００１９】
すべり軸受１６の両側には、すべり軸受１６の両端面に対向するようにしてダストシール１８，１８が配置され、ボス１５に圧入されている。また、ボス１５の両側には、ボス１５の両端面との間にそれぞれシム２０，２０を挟持するようにしてブラケット１９，１９が配置されている。ブラケット１９，１９とボス１５との隙間は、その外周側に装着したＯリング２１，２１によってシールされている。上記軸２２は、ブラケット１９、シム２０、ダストシール１８、すべり軸受１６を貫通し、回転係止ボルト２３によってブラケット１９に対して係止されている。
【００２０】
軸２２には、回転係止ボルト２３の装着側とは反対側からすべり軸受１６のほぼ中央部にすべり軸受用グリス２４を供給するグリス給脂孔２５が配設されている。グリス給脂孔２５の一端には封止栓２６が螺着されており、グリス給脂孔２５内に充填されたすべり軸受用グリス２４が封止栓２６によって封止されている。このような構成によって、グリス給脂孔２５に充填されたすべり軸受用グリス２４がすべり軸受１６と軸２２との間に供給される。
【００２１】
上述したすべり軸受１６は、例えば銅粉と鉄粉とで構成された多孔質複合焼結合金で形成されており、多数の気孔を有している。それら気孔には高粘性の潤滑油が含浸させてあり、すべり軸受１６は、軸２２と相対摺動しているときは自己潤滑機能によってすべり軸受用グリス２４の供給がなくても十分に軸２２との間の潤滑効果を発揮する。すべり軸受１６の気孔率は例えば５〜３０［ｖｏｌ％］程度であることが好ましい。気孔率が５［ｖｏｌ％］未満であると十分量の潤滑油が含浸せず、無給脂軸受としての機能が不十分となる恐れがある。一方、気孔率が３０［ｖｏｌ％］よりも大きいとすべり軸受１６の機械的強度が低下する。なお、銅粉や鉄粉の他の素材からなる複合焼結合金もすべり軸受１６の材質として適用可能である。
【００２２】
すべり軸受１６に含浸させる潤滑油には比較的動粘度の高い高粘性のものを用いる。この潤滑油は、軸２２がすべり軸受１６に摺動する際に生じる摩擦熱によって膨張して低粘度化し、これにより軸２２とすべり軸受１６との摺動面に滲出して薄い油膜を形成する。使用後は、温度低下に伴って収縮し毛細管現象によって再びすべり軸受１６の気孔内に戻る。すべり軸受１６は、こうした潤滑油の挙動によって優れた自己潤滑機能を発揮する。含浸させる潤滑油の動粘度は必ずしも限定されるものではないが、すべり軸受１６に含浸させられることを前提として、含浸後、通常時において気孔内に留まらせることができ、かつ使用時に軸２２との摩擦熱によって摺動面に滲出した後に温度低下に伴って再びすべり軸受１６に戻ることができる範囲である必要がある。潤滑油の動粘度範囲を例示するなら、例えば２５．５［℃］における動粘度の値が２２０〜１５００［ｍｍ２／ｓ］程度のものであれば上記のような挙動を示し得ることが確認されている。
【００２３】
なお、すべり軸受１６に含浸させる潤滑油には、鉱物油や合成油等を含めて一般に市販されているほとんどの潤滑油が使用でき、上記のような挙動を示し得る動粘度のものであればその組成は特に限定されない。但し、繊維質の増ちょう剤等を含有するグリスはすべり軸受１６に含浸させることができないため除外される。
【００２４】
潤滑油をすべり軸受１６に含浸させるには、まず潤滑油を加熱して粘度低化させ液状化させる。そして、液状化した潤滑油内にすべり軸受１６を浸漬して真空雰囲気下で静置する。これにより、すべり軸受１６の気孔内の空気が吸い出され、代わって潤滑油が気孔内に吸引される。このようにして気孔内に潤滑油を含浸させた上ですべり軸受１６を空気中に取り出して室温になるまで放冷すると、潤滑油はすべり軸受１６の気孔内で再び元の粘度に戻って流動性を失う。こうして潤滑油をすべり軸受１６に含浸させその気孔内に留める。
【００２５】
すべり軸受１６に含浸させる際の潤滑油の加熱温度は、特に限定されるものではなく使用する潤滑油の粘度に応じて変化するものであって、潤滑油が液状化する温度まで昇温させる。また、潤滑油へのすべり軸受１６の浸漬時間及び真空度についても、特別に限定されるものではなく使用する潤滑油の粘度に応じるものであって、すべり軸受１６の気孔が潤滑油で飽和されるまで浸漬する。動粘度が４６０［ｍｍ２／ｓ］の潤滑油を６０〜８０［℃］にまで加熱し、２×１０−２［ｍｍＨｇ］の真空下で、すべり軸受１６をこの潤滑油に浸漬させる場合を例に挙げると、この場合、通常は１時間程度ですべり軸受１６の気孔が潤滑油で飽和する。
【００２６】
軸２２は鉄鋼材等から構成されており、好ましくは、浸炭、高周波焼入れ、レーザ焼入れ、窒化等の処理を表面（外周面）に施した後、化成（例えばリン酸亜鉛、リン酸マンガン等）若しくは浸硫処理法により表面改質処理する。このように、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓ（硫黄）等の極圧付与物質を用いて軸２２の表面改質処理を行うことによってすべり軸受１６内に含浸されている潤滑油との“ぬれ性”を向上させると、潤滑効果及びトライボロジ特性が向上する。なお、この限りにおいては、すべり軸受１６の軸２２との摺動面（すなわち内周面）についても、軸２２の表面と同様、浸炭、焼入れ、窒化、浸硫処理法等により表面改質処理を施すと一層好ましい。例えば、すべり軸受１６の軸２２との摺動面に厚さ１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］程度、好ましくは２［ｍｍ］程度の浸炭硬化層を形成すると、すべり軸受１６の耐摩耗性がより向上する。
【００２７】
図３はすべり軸受１６と軸２２との界面付近を拡大し模式化して表した部分断面図である。
図３に示したように、すべり軸受１６と軸２２とが相対摺動すると、その際の摩擦熱によって、すべり軸受１６の気孔３０内に含浸されている高粘度の潤滑油３１がすべり軸受１６の内周面上に表出して薄い油膜３２を形成する。この油膜３２がすべり軸受１６と軸２２との間の摺動界面となって潤滑効果が発揮され、優れたトライボロジ特性が得られる。気孔３０内に含浸された潤滑油３１は流動性が極めて低いので、すべり軸受１６と軸２２が相対的な摺動を繰り返しても流失することが殆どない。その結果、潤滑油膜３２は極めて長期に亘って安定的に供給され続ける。揺動駆動する軸２２とすべり軸受１６との間に発生するいわゆる“かじり現象”は両者間のミクロ的な金属接触によって引き起こされるが、これが図示したような微視的な“油だまり”（油膜３２）の存在によって防止される。
【００２８】
図２に戻り、前述したグリス給脂孔２５内のすべり軸受用グリス２４は、潤滑油３１よりも動粘度が低い基油、具体的には４０［℃］における動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］（好ましくは３０〜７０［ｍｍ２／ｓ］）で軸２２の荷重によって滲み出てすべり軸受１６と軸２２との間に油膜（後述）を形成する基油を用いており、かつ固体潤滑剤を添加してなっている。この基油は、例えば炭化水素系合成油の低粘度基油及び低粘度鉱物油等である。固体潤滑剤には、例えば、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種が含まれる。また、このすべり軸受用グリス２４には、その増ちょう剤として低粘度の基油に合ったもの、例えば金属石けん、ポリウレア樹脂、有機ベントナイト、シリカ、フッ素系樹脂等の少なくとも１種が加えられ、その他、通常の酸化防止剤や極圧剤、潤滑補助剤としての油性剤、また増粘剤等が必要に応じて添加される。
【００２９】
このように組成されたすべり軸受用グリス２４は、基油に４０［℃］における動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のものを用いることによってすべり軸受１６と軸２２との相対摺動が一定時間以上停止している間における両者間の潤滑性を確保し、さらに固体潤滑剤を添加することによってすべり軸受１６に対して軸２２が微小揺動するような場合の両者間の潤滑性を確保する役割を果たす。すべり軸受用グリス２４の基油の動粘度の範囲の根拠については後述する。
【００３０】
次に、本発明の一実施の形態に係るグリスを適用したすべり軸受組立体の動作及び作用を説明する。
先に図３で説明したように、すべり軸受１６と軸２２とが相対的に摺動すると、すべり軸受１６の気孔３０内に含浸されている潤滑油３１がすべり軸受１６の内周面に表出し薄い油膜３２を形成する。このとき、すべり軸受１６と軸２２との間には、グリス給脂孔２５からのすべり軸受用グリス２４が介在し、すべり軸受用グリス２４に混入された微粒子状の固体潤滑剤がすべり軸受１６と軸２２との間に入り込む。このようにして潤滑油３１とともに固体潤滑剤がすべり軸受１６と軸２２との摺動面に侵入することにより、潤滑油３１及び固体潤滑剤を含んだすべり軸受用グリス２４からなる微細な層がすべり軸受１６と軸２２との摺動面に形成され、相対的に摺動するすべり軸受１６と軸２２との間で優れた潤滑効果を発揮する。
【００３１】
一方、機械の運転が停止する等してすべり軸受１６と軸２２との相対摺動が停止すると、摺動面で油膜３２を形成している潤滑油３１は温度低下に伴い毛細管現象によってすべり軸受１６が有する多数の気孔３０内に吸入される。このとき潤滑油３１はすべり軸受１６内に戻るのですべり軸受１６と軸２２との間にほとんど滲出していない状態となるが、図４に示したように、軸２２からの荷重によってすべり軸受用グリス２４から滲出する低粘度基油がすべり軸受１６と軸受２２との間に油膜３５を形成する。これはすべり軸受用グリス２４の基油粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］と低く“ぬれ性”に優れているためである。図４は油膜３５の状態を模式的に表すすべり軸受１６と軸２２の断面図である。
【００３２】
なお、一般に建設機械のすべり軸受に用いられるグリスは、高面圧下での性能を向上させるために基油粘度が比較的高い値に設定されるのが通常であるため、停止中の軸及び軸受間では潤滑膜が切れた状態となる。
【００３３】
ここで、油圧ショベルを一定時間以上停止する場合、一般には図１に示したように掘削装置５のバケット１０を接地させた姿勢をとるが、図５に示したようにバケット１０を地面から浮かせた状態で放置した場合、掘削装置５の自重に起因するモーメントがすべり軸受組立体１２に作用する。掘削装置５は各油圧シリンダ７，９，１１における圧油の保持力によって現状の姿勢を維持しようとするが、油圧駆動回路の圧油の微小なリークによってシリンダ内圧が低下すると、時間の経過とともに掘削装置５の下がりモーメントに抗する力が減少する。その結果、完全に停止状態にあるにも関わらず、すべり軸受１６と軸２２を相対的に摺動させようとする力が作用する。
【００３４】
このとき、仮にすべり軸受用グリス２４を供給しない場合、一定時間以上相対的に静止した状態のすべり軸受１６と軸２２との間には油膜がほとんど存在しないことになる。含油焼結合金ブッシュであるすべり軸受１６と軸２２との接触面は“なじみ状態”と呼ばれる互いに凹凸の少ない平滑な状態にあり、真実の接触面積が単なる鉄ブッシュを用いた軸受組立体に比べて非常に大きくなる。一般には、このように２固体間の実際の接触面積が大きくなると、両者間に作用する凝着力が大きくなる。つまり、次に両者が相対的に摺動する際に凝着部分をせん断するのに必要なエネルギが大きくなり、見かけ上の摩擦力もそれだけ増大する。
【００３５】
したがって、すべり軸受組立体１２に作用するモーメントがすべり軸受１６と軸２２との間に作用する最大静止摩擦力を超えるとそれまでに蓄えられたエネルギが一気に解放され、両者が相対的に所定距離摺動する。そして、このようにして生じるフレッティング現象によってすべり軸受１６に発生する振動が掘削装置５に共振すると、思いがけず大きな異音が発生する場合がある。このフレッティング現象に起因して発生する異音は、バケット１０が地面に到達するまで繰り返し生じ得る。
【００３６】
それに対し、本実施の形態においては、すべり軸受１６と軸２２とが相対的に停止しているときでも、図４で説明したようにすべり軸受用グリス２４から滲み出る“ぬれ性”に優れた低粘度基油によってすべり軸受１６と軸２２との間に油膜３５が形成されるため、これが潤滑膜となってすべり軸受１６と軸２２との摩擦力を低下させ、異音発生を抑制する或いは発生する異音を小さくすることができる。
【００３７】
また、すべり軸受１６と軸２２とが僅かにしか摺動しない微小揺動や極低速摺動をするような運転の際には、停止時に比べて高い面圧が発生するので、すべり軸受用グリス２４の基油による油膜３５ではこの摺動を潤滑するに十分な膜圧が得られない。しかも、この状況で発生する摩擦熱は微量であることから潤滑油３１も十分には滲出しない場合がある。その結果、局所的な面圧が生じて軸２２の表面又はすべり軸受１６内周面に“かじり”等の局所的な摩耗・損傷及びこれに伴う異音が生じる恐れがある。
【００３８】
それに対し、本実施の形態においては、迅速にすべり軸受１６と軸２２との間にすべり軸受用グリス２４に含まれる固体潤滑剤が侵入するために、比較的低速で駆動するような場合でも十分な潤滑効果を確保することができる。もちろん、それよりも高速で掘削装置５を駆動する場合は十分な摩擦熱が得られるために必要十分量の潤滑油３１が滲出し、含油焼結合金ブッシュ本来の優れた潤滑効果が発揮される。
【００３９】
なお、見かけ上はすべり軸受１６と軸２２とが互いに静止していてもエンジンがかかっているときには、その振動がすべり軸受組立体１２に伝達されることですべり軸受１６と軸２２との間に瞬間的に高い面圧が発生しており、かつ微視的には僅かながらにすべり軸受１６と軸２２との間にすべりが生じている。このように掘削装置５自体が動作していなくても、エンジン駆動時にはすべり軸受１６と軸２２が相対的に静止状態にないために前述した凝着力はほとんど生じず、この状態から掘削装置５を微小揺動させる場合にはフレッティング現象は生じ難い。またこの場合にはすべり軸受用グリス２４に含まれる固体潤滑剤の作用も加わってすべり軸受組立体１２の摺動動作は潤滑される。仮にフレッティング現象が生じたにしても、前述した凝着力が小さいために発生する異音は小さくなり、エンジン音に紛れる程度のものとなる。
【００４０】
ここで、本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの組成及び性能試験の比較結果を図６に示す。
本願発明者等は、フレッティング現象の発生機構とこれに対するグリスの関係について検討し本試験を実施した結果、本発明のすべり軸受用グリスの基油の動粘度範囲を上述の範囲としている。
【００４１】
本試験では、一般に製造されるリチウムグリースと同様の方法によってベースグリースを製造し、製造したベースグリースに添加剤を混合して３本ロールミルによって混練処理した後、ちょう度をＮＬＧＩ（National Lubricating Grease Institute）Ｎｏ．２グレード（ちょう度：２６５〜２９５）に調製して本発明のすべり軸受用グリスの試料１〜５を製造した。そして、これら試料１〜５の性能について市販品１〜３と比較した。
【００４２】
まず、試料１〜５はいずれも鉱物油を基油とし、増ちょう剤にＬｉ、添加剤に極圧剤・防錆剤・有機Ｍｏ（固体潤滑剤）・油性剤を使用したものである。但し、試料１〜５に用いた基油はそれぞれ動粘度が異なり、４０［℃］における試料１〜５の基油の動粘度の値［ｍｍ２／ｓ］はそれぞれ、１０，２２，３２，４６，６８である。
【００４３】
対して、比較に用いた市販品１，２は、図１に示したような油圧ショベルの掘削装置のすべり軸受組立体に極一般に給脂されるものである。また市販品３は、基油粘度がさらに高く極圧性能の高いものである。ちょう度は市販品１〜３ともＮＬＧＩ Ｎｏ．２グレードだが、市販品１〜３それぞれの基油（鉱物油）の動粘度の値［ｍｍ２／ｓ］は、１４３，９３，４３０である。
【００４４】
以上の試料１〜５と市販品１〜３とを用いて耐荷重性能及び耐摩耗性能を試験した結果、試料１〜５とも、耐摩耗性能については市販品１，２と同等、耐荷重性能については同等かそれよりも良好な値を得た。特に試料４，５については耐荷重性能が３０９０［Ｎ］と高い値が得られた。なお、耐荷重性能試験は高速４球試験（１７７０［ｒｐｍ］×１０［ｓｅｃ］）により、耐摩耗性納試験は高速４球試験（１２２０［ｒｐｍ］×４０［ｋｇｆ］×７５［℃］×１［ｈｒ］）により実施した。
【００４５】
また、試料１〜５及び市販品１〜３を用いて摩擦係数を評価した。摩擦係数の評価方法は、試験片として、含油合金で形成された直径６０［ｍｍ］の円盤、表面に高周波焼入れを施したφ４［ｍｍ］×６［ｍｍ］（円盤との接触面：Ｒ＝２［ｍｍ］）のピンを用意し、円盤に対して各グリスを介してピンを往復摺動させた際に測定された摩擦係数の推移から判断したものである。試験条件は、摺動速度：１８０［ｍｍ／ｍｉｎ］、摺動幅：１０［ｍｍ］、ピンの円盤に対する押し付け荷重：１［ｋｇ］、グリス膜厚：０．２［ｍｍ］であり、摺動開始後所定時間経過時点から一定時間（ここでは５０００回往復摺動する間）の摩擦係数を測定した。その測定結果を表すグラフを図７に示した。
【００４６】
本願発明者等は、この図７のグラフを基に、終始低い値のまま安定しているものを「○」、始めは低いが途中から高くなるものを「△」、終始高いものを「×」と評価した。その結果、基油粘度が著しく高い市販品３は×、試料１，２及び市販品１，２は△、市販品５は△〜○、市販品３，４は○と評価された。
【００４７】
また、実機における効果確認方法については、油圧ショベルの掘削装置の各すべり軸受組立体に試料１〜５及び市販品１〜３をそれぞれ給脂し、例えば図５のようにバケット１０を地面から（例えば１［ｍ］程度）浮かせた状態で停止させ、ブーム６とアーム８との間、アーム８とバケット１０との間のすべり軸受組立体１２のすべりに起因する異音が３０分間に何度発生するかを測定した。その際、すべり軸受組立体１２により大きなモーメントが作用するようにバケット１０に約１ｔの錘を取り付けた。
【００４８】
本願発明者等は、上記のように実験を行った結果、異音発生回数が３０回以下（平均１回／分以下）の場合を「◎」、６０回以下（平均２回／分以下）の場合を「○」、９０回以下（平均３回／分以下）の場合を「△」、１２０回以下（平均４回／分以下）の場合を「×」、１２０回以上（平均４回／分以上）の場合を「××」と評価した。その結果、市販品１〜３はいずれも「×」以下の評価であり、特に基油の動粘度が著しく高かった市販品３は市販品１，２に比べても好ましくない結果だったのに対し、試料１〜５については市販品１〜３を用いた場合よりも明らかに異音発生回数が減少した。
【００４９】
本性能試験の結果より、４０［℃］における基油の動粘度が７０［ｍｍ２／ｓ］程度以下のグリスを用いれば、市販のグリスよりも異音の発生を抑制することができることが分かった。一方、４０［℃］での動粘度が１０［ｍｍ２／ｓ］未満の油は特殊で一般的でないことから鉱物油では殆ど知られておらず合成油の一部には存在するものの、引火点が低くグリスの基油としては不適切であるため、基油粘度の下限値は１０［ｍｍ２／ｓ］とすれば足りる。このように、４０［℃］における基油の動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のグリスを用いることにより、異音の発生を抑制することができることが分かった。中でも試料３〜５で良好な異音抑制効果が確認されていることから、特に異音抑制効果を得る上で好ましいのは、４０［℃］における基油の動粘度が３０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のグリスであった。
【００５０】
また、本性能試験では最初からすべり軸受組立体に各種グリスを給脂したが、初期段階では固体潤滑状態としておき、異音が発生した後に給脂した場合に異音が抑制されるかどうかを試験した結果、市販のグリスを給脂しても効果がなかったのに対し、本発明に係るグリスを給脂した場合には即座に異音発生現象が改善されることも確認できた。
【００５１】
なお、本発明においては、グリス自体の粘度は特に限定されるものではなく、あくまでグリスから滲み出る基油の動粘度を限定するものである。したがって、糊状に組成してすべり軸受組立体に対してヘラ等で塗布したりチューブ等によって注入したりするようにしても良いし、或いは溶剤で希釈してスプレー等によって噴き付けられるようにしても良い。
【００５２】
また、以上においては、油圧ショベルの掘削装置の関節部分に設けたすべり軸受に本発明のグリスを適用した場合を説明したが、その他にも、建設機械、土木機械、搬送機械、扛重機械、工作機械、自動車等に代表される各種機械の各所に用いられるすべり軸受に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明のすべり軸受用グリスを適用するすべり軸受組立体の内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明のすべり軸受用グリスを適用するすべり軸受と軸との界面付近を拡大し模式化して表した部分断面図である。
【図４】本発明のすべり軸受用グリスから滲み出る油膜の状態を模式的に表すすべり軸受と軸の断面図である。
【図５】本発明のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図であり、バケットを地面から浮かせた状態を表した図である。
【図６】本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの組成及び性能試験の比較結果を表す表である。
【図７】本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの摩擦係数の測定結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１６ すべり軸受
２２ 軸
２４ すべり軸受用グリス
３０ 気孔
３１ 潤滑油
３５ 油膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受用のグリスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、建設機械、土木機械、搬送機械、扛重機械、工作機械、自動車等に代表される各種機械には、すべり軸受とこれに挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸とを有するすべり軸受組立体が用いられる場合がある。例えば建設機械の代表例である油圧ショベルの掘削装置は、走行体上の上部旋回体に連結されたブーム、このブームの先端に連結されたアーム、さらにこのアームの先端に連結されたバケットを有する。これらブーム、アーム、バケットの関節部分にも、回動支点となる軸を支持するすべり軸受を有したすべり軸受組立体が一般に用いられる。
【０００３】
この種のすべり軸受組立体には、鉄系焼結合金からなる多孔質ブッシュに高粘度の潤滑油を含浸させた含油焼結合金ブッシュを軸受として用いたものがある。この含油焼結合金ブッシュは、軸がブッシュに摺動する際に生じる摩擦熱によって含浸した潤滑油を膨張させつつ低粘度化させ、これにより摺動面に潤滑油を滲出させて薄い油膜を形成するものであり、優れた自己潤滑機能を発揮する（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０５４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、停止中の油圧ショベルの掘削装置をバケットが地面から離れた状態で放置しておくと、掘削装置の自重に起因してすべり軸受組立体の軸周りにモーメントが作用する。掘削装置は各関節を駆動する油圧シリンダの保持力によって姿勢を維持しようとするが、圧油の微少なリークによりシリンダ内圧が低下し、時間の経過とともに掘削装置の下がりモーメントに抗する力は減少してしまい、軸及び軸受間にすべりが生じることがある。
【０００６】
このとき、一般に含油焼結合金ブッシュの表面と相手材である軸の表面との接触面は“なじみ状態”にあるため、軸及び軸受間の実際の接触面積は一般の鉄ブッシュを用いた場合に比べて非常に大きい。ところが、互いの接触面積が増大すると二固体間に作用する凝着力が大きくなるため、非潤滑時（つまり静止時）においては含油焼結合金ブッシュと軸との間の見かけ上の摩擦力が増加する傾向にある。その結果、含油焼結合金ブッシュではすべり発生時に開放されるエネルギが増大するためにすべり軸受組立体に発生する振動も増大し、上記の例で言えばその振動が例えば掘削装置の他の部分に共振して発生する異音もそれだけ大きくなる恐れがある。この種の異音は機械の信頼性に関わるものではないものの、周辺の作業者や市民に不要な心理的影響や不快感を与えかねない。
【０００７】
また、上記従来技術では、軸とすべり軸受との摺動による摩擦熱によってすべり軸受に含浸させた潤滑油を滲出させるため、軸とすべり軸受が僅かにしか摺動しない微小揺動時等では、摩擦熱が生じ難いことから自己潤滑機能が十分に発揮されない可能性もある。
【０００８】
本発明の目的は、機械停止時に軸及び軸受のすべりに起因する異音を抑制し、かつ微小揺動時の潤滑性を十分に確保することができるすべり軸受用グリスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記固体潤滑剤は、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種を含む。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、極圧添加剤及び油性剤を添加する。
【００１２】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、前記潤滑油よりも動粘度が低く前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、すべり軸受と軸とが相対的に停止しているときでも、すべり軸受用グリスから滲み出る低粘度基油によってすべり軸受と軸との間に油膜が形成されるため、これが潤滑膜となってすべり軸受と軸との摩擦力を低下させ、異音発生を抑制する或いは発生する異音を小さくすることができる。
【００１４】
また、すべり軸受用グリスに含まれる固体潤滑剤がすべり軸受と軸との間に侵入するため、比較的低速で駆動するような場合でも十分な潤滑効果を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明のすべり軸受用グリスの一実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
図１に示した油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載した上部旋回体２と、この上部旋回体２上の一方側（図１中左側）に設けた運転室３と、上部旋回体２上の他方側（図１中右側）に設けたエンジン室４と、上部旋回体２上の運転室３側に設けた掘削装置５とを備えている。
【００１６】
上記掘削装置５は、上部旋回体２に俯仰動可能に設けたブーム６と、このブーム６を俯仰動させるためのブーム用油圧シリンダ７と、ブーム６の先端に回動可能に設けたアーム８と、このアーム８を回動させるためのアーム用油圧シリンダ９と、アーム８の先端に回動可能に設けたバケット１０と、このバケット１０を回動させるためのバケット用油圧シリンダ１１とを備えている。
【００１７】
これら作業装置５の構成部材であるブーム６、アーム８、バケット１０、及び各油圧シリンダ７，９，１１は、すべり軸受組立体１２によって相互に回動可能に連結されている。実際には作業装置５に使用される各すべり軸受組立体は設置場所に応じて大きさや形状等が相違するが構成はそれぞれほぼ同様である。
【００１８】
図２はすべり軸受組立体１２の内部構造を示す断面図である。
図２に示したすべり軸受組立体１２は、ボス１５と、このボス１５の内部に焼き嵌めや冷却嵌め等といった収縮嵌めによって嵌着固定した多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受１６と、このすべり軸受１６に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸２２とを備えている。
【００１９】
すべり軸受１６の両側には、すべり軸受１６の両端面に対向するようにしてダストシール１８，１８が配置され、ボス１５に圧入されている。また、ボス１５の両側には、ボス１５の両端面との間にそれぞれシム２０，２０を挟持するようにしてブラケット１９，１９が配置されている。ブラケット１９，１９とボス１５との隙間は、その外周側に装着したＯリング２１，２１によってシールされている。上記軸２２は、ブラケット１９、シム２０、ダストシール１８、すべり軸受１６を貫通し、回転係止ボルト２３によってブラケット１９に対して係止されている。
【００２０】
軸２２には、回転係止ボルト２３の装着側とは反対側からすべり軸受１６のほぼ中央部にすべり軸受用グリス２４を供給するグリス給脂孔２５が配設されている。グリス給脂孔２５の一端には封止栓２６が螺着されており、グリス給脂孔２５内に充填されたすべり軸受用グリス２４が封止栓２６によって封止されている。このような構成によって、グリス給脂孔２５に充填されたすべり軸受用グリス２４がすべり軸受１６と軸２２との間に供給される。
【００２１】
上述したすべり軸受１６は、例えば銅粉と鉄粉とで構成された多孔質複合焼結合金で形成されており、多数の気孔を有している。それら気孔には高粘性の潤滑油が含浸させてあり、すべり軸受１６は、軸２２と相対摺動しているときは自己潤滑機能によってすべり軸受用グリス２４の供給がなくても十分に軸２２との間の潤滑効果を発揮する。すべり軸受１６の気孔率は例えば５〜３０［ｖｏｌ％］程度であることが好ましい。気孔率が５［ｖｏｌ％］未満であると十分量の潤滑油が含浸せず、無給脂軸受としての機能が不十分となる恐れがある。一方、気孔率が３０［ｖｏｌ％］よりも大きいとすべり軸受１６の機械的強度が低下する。なお、銅粉や鉄粉の他の素材からなる複合焼結合金もすべり軸受１６の材質として適用可能である。
【００２２】
すべり軸受１６に含浸させる潤滑油には比較的動粘度の高い高粘性のものを用いる。この潤滑油は、軸２２がすべり軸受１６に摺動する際に生じる摩擦熱によって膨張して低粘度化し、これにより軸２２とすべり軸受１６との摺動面に滲出して薄い油膜を形成する。使用後は、温度低下に伴って収縮し毛細管現象によって再びすべり軸受１６の気孔内に戻る。すべり軸受１６は、こうした潤滑油の挙動によって優れた自己潤滑機能を発揮する。含浸させる潤滑油の動粘度は必ずしも限定されるものではないが、すべり軸受１６に含浸させられることを前提として、含浸後、通常時において気孔内に留まらせることができ、かつ使用時に軸２２との摩擦熱によって摺動面に滲出した後に温度低下に伴って再びすべり軸受１６に戻ることができる範囲である必要がある。潤滑油の動粘度範囲を例示するなら、例えば２５．５［℃］における動粘度の値が２２０〜１５００［ｍｍ２／ｓ］程度のものであれば上記のような挙動を示し得ることが確認されている。
【００２３】
なお、すべり軸受１６に含浸させる潤滑油には、鉱物油や合成油等を含めて一般に市販されているほとんどの潤滑油が使用でき、上記のような挙動を示し得る動粘度のものであればその組成は特に限定されない。但し、繊維質の増ちょう剤等を含有するグリスはすべり軸受１６に含浸させることができないため除外される。
【００２４】
潤滑油をすべり軸受１６に含浸させるには、まず潤滑油を加熱して粘度低化させ液状化させる。そして、液状化した潤滑油内にすべり軸受１６を浸漬して真空雰囲気下で静置する。これにより、すべり軸受１６の気孔内の空気が吸い出され、代わって潤滑油が気孔内に吸引される。このようにして気孔内に潤滑油を含浸させた上ですべり軸受１６を空気中に取り出して室温になるまで放冷すると、潤滑油はすべり軸受１６の気孔内で再び元の粘度に戻って流動性を失う。こうして潤滑油をすべり軸受１６に含浸させその気孔内に留める。
【００２５】
すべり軸受１６に含浸させる際の潤滑油の加熱温度は、特に限定されるものではなく使用する潤滑油の粘度に応じて変化するものであって、潤滑油が液状化する温度まで昇温させる。また、潤滑油へのすべり軸受１６の浸漬時間及び真空度についても、特別に限定されるものではなく使用する潤滑油の粘度に応じるものであって、すべり軸受１６の気孔が潤滑油で飽和されるまで浸漬する。動粘度が４６０［ｍｍ２／ｓ］の潤滑油を６０〜８０［℃］にまで加熱し、２×１０−２［ｍｍＨｇ］の真空下で、すべり軸受１６をこの潤滑油に浸漬させる場合を例に挙げると、この場合、通常は１時間程度ですべり軸受１６の気孔が潤滑油で飽和する。
【００２６】
軸２２は鉄鋼材等から構成されており、好ましくは、浸炭、高周波焼入れ、レーザ焼入れ、窒化等の処理を表面（外周面）に施した後、化成（例えばリン酸亜鉛、リン酸マンガン等）若しくは浸硫処理法により表面改質処理する。このように、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓ（硫黄）等の極圧付与物質を用いて軸２２の表面改質処理を行うことによってすべり軸受１６内に含浸されている潤滑油との“ぬれ性”を向上させると、潤滑効果及びトライボロジ特性が向上する。なお、この限りにおいては、すべり軸受１６の軸２２との摺動面（すなわち内周面）についても、軸２２の表面と同様、浸炭、焼入れ、窒化、浸硫処理法等により表面改質処理を施すと一層好ましい。例えば、すべり軸受１６の軸２２との摺動面に厚さ１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］程度、好ましくは２［ｍｍ］程度の浸炭硬化層を形成すると、すべり軸受１６の耐摩耗性がより向上する。
【００２７】
図３はすべり軸受１６と軸２２との界面付近を拡大し模式化して表した部分断面図である。
図３に示したように、すべり軸受１６と軸２２とが相対摺動すると、その際の摩擦熱によって、すべり軸受１６の気孔３０内に含浸されている高粘度の潤滑油３１がすべり軸受１６の内周面上に表出して薄い油膜３２を形成する。この油膜３２がすべり軸受１６と軸２２との間の摺動界面となって潤滑効果が発揮され、優れたトライボロジ特性が得られる。気孔３０内に含浸された潤滑油３１は流動性が極めて低いので、すべり軸受１６と軸２２が相対的な摺動を繰り返しても流失することが殆どない。その結果、潤滑油膜３２は極めて長期に亘って安定的に供給され続ける。揺動駆動する軸２２とすべり軸受１６との間に発生するいわゆる“かじり現象”は両者間のミクロ的な金属接触によって引き起こされるが、これが図示したような微視的な“油だまり”（油膜３２）の存在によって防止される。
【００２８】
図２に戻り、前述したグリス給脂孔２５内のすべり軸受用グリス２４は、潤滑油３１よりも動粘度が低い基油、具体的には４０［℃］における動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］（好ましくは３０〜７０［ｍｍ２／ｓ］）で軸２２の荷重によって滲み出てすべり軸受１６と軸２２との間に油膜（後述）を形成する基油を用いており、かつ固体潤滑剤を添加してなっている。この基油は、例えば炭化水素系合成油の低粘度基油及び低粘度鉱物油等である。固体潤滑剤には、例えば、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種が含まれる。また、このすべり軸受用グリス２４には、その増ちょう剤として低粘度の基油に合ったもの、例えば金属石けん、ポリウレア樹脂、有機ベントナイト、シリカ、フッ素系樹脂等の少なくとも１種が加えられ、その他、通常の酸化防止剤や極圧剤、潤滑補助剤としての油性剤、また増粘剤等が必要に応じて添加される。
【００２９】
このように組成されたすべり軸受用グリス２４は、基油に４０［℃］における動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のものを用いることによってすべり軸受１６と軸２２との相対摺動が一定時間以上停止している間における両者間の潤滑性を確保し、さらに固体潤滑剤を添加することによってすべり軸受１６に対して軸２２が微小揺動するような場合の両者間の潤滑性を確保する役割を果たす。すべり軸受用グリス２４の基油の動粘度の範囲の根拠については後述する。
【００３０】
次に、本発明の一実施の形態に係るグリスを適用したすべり軸受組立体の動作及び作用を説明する。
先に図３で説明したように、すべり軸受１６と軸２２とが相対的に摺動すると、すべり軸受１６の気孔３０内に含浸されている潤滑油３１がすべり軸受１６の内周面に表出し薄い油膜３２を形成する。このとき、すべり軸受１６と軸２２との間には、グリス給脂孔２５からのすべり軸受用グリス２４が介在し、すべり軸受用グリス２４に混入された微粒子状の固体潤滑剤がすべり軸受１６と軸２２との間に入り込む。このようにして潤滑油３１とともに固体潤滑剤がすべり軸受１６と軸２２との摺動面に侵入することにより、潤滑油３１及び固体潤滑剤を含んだすべり軸受用グリス２４からなる微細な層がすべり軸受１６と軸２２との摺動面に形成され、相対的に摺動するすべり軸受１６と軸２２との間で優れた潤滑効果を発揮する。
【００３１】
一方、機械の運転が停止する等してすべり軸受１６と軸２２との相対摺動が停止すると、摺動面で油膜３２を形成している潤滑油３１は温度低下に伴い毛細管現象によってすべり軸受１６が有する多数の気孔３０内に吸入される。このとき潤滑油３１はすべり軸受１６内に戻るのですべり軸受１６と軸２２との間にほとんど滲出していない状態となるが、図４に示したように、軸２２からの荷重によってすべり軸受用グリス２４から滲出する低粘度基油がすべり軸受１６と軸受２２との間に油膜３５を形成する。これはすべり軸受用グリス２４の基油粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］と低く“ぬれ性”に優れているためである。図４は油膜３５の状態を模式的に表すすべり軸受１６と軸２２の断面図である。
【００３２】
なお、一般に建設機械のすべり軸受に用いられるグリスは、高面圧下での性能を向上させるために基油粘度が比較的高い値に設定されるのが通常であるため、停止中の軸及び軸受間では潤滑膜が切れた状態となる。
【００３３】
ここで、油圧ショベルを一定時間以上停止する場合、一般には図１に示したように掘削装置５のバケット１０を接地させた姿勢をとるが、図５に示したようにバケット１０を地面から浮かせた状態で放置した場合、掘削装置５の自重に起因するモーメントがすべり軸受組立体１２に作用する。掘削装置５は各油圧シリンダ７，９，１１における圧油の保持力によって現状の姿勢を維持しようとするが、油圧駆動回路の圧油の微小なリークによってシリンダ内圧が低下すると、時間の経過とともに掘削装置５の下がりモーメントに抗する力が減少する。その結果、完全に停止状態にあるにも関わらず、すべり軸受１６と軸２２を相対的に摺動させようとする力が作用する。
【００３４】
このとき、仮にすべり軸受用グリス２４を供給しない場合、一定時間以上相対的に静止した状態のすべり軸受１６と軸２２との間には油膜がほとんど存在しないことになる。含油焼結合金ブッシュであるすべり軸受１６と軸２２との接触面は“なじみ状態”と呼ばれる互いに凹凸の少ない平滑な状態にあり、真実の接触面積が単なる鉄ブッシュを用いた軸受組立体に比べて非常に大きくなる。一般には、このように２固体間の実際の接触面積が大きくなると、両者間に作用する凝着力が大きくなる。つまり、次に両者が相対的に摺動する際に凝着部分をせん断するのに必要なエネルギが大きくなり、見かけ上の摩擦力もそれだけ増大する。
【００３５】
したがって、すべり軸受組立体１２に作用するモーメントがすべり軸受１６と軸２２との間に作用する最大静止摩擦力を超えるとそれまでに蓄えられたエネルギが一気に解放され、両者が相対的に所定距離摺動する。そして、このようにして生じるフレッティング現象によってすべり軸受１６に発生する振動が掘削装置５に共振すると、思いがけず大きな異音が発生する場合がある。このフレッティング現象に起因して発生する異音は、バケット１０が地面に到達するまで繰り返し生じ得る。
【００３６】
それに対し、本実施の形態においては、すべり軸受１６と軸２２とが相対的に停止しているときでも、図４で説明したようにすべり軸受用グリス２４から滲み出る“ぬれ性”に優れた低粘度基油によってすべり軸受１６と軸２２との間に油膜３５が形成されるため、これが潤滑膜となってすべり軸受１６と軸２２との摩擦力を低下させ、異音発生を抑制する或いは発生する異音を小さくすることができる。
【００３７】
また、すべり軸受１６と軸２２とが僅かにしか摺動しない微小揺動や極低速摺動をするような運転の際には、停止時に比べて高い面圧が発生するので、すべり軸受用グリス２４の基油による油膜３５ではこの摺動を潤滑するに十分な膜圧が得られない。しかも、この状況で発生する摩擦熱は微量であることから潤滑油３１も十分には滲出しない場合がある。その結果、局所的な面圧が生じて軸２２の表面又はすべり軸受１６内周面に“かじり”等の局所的な摩耗・損傷及びこれに伴う異音が生じる恐れがある。
【００３８】
それに対し、本実施の形態においては、迅速にすべり軸受１６と軸２２との間にすべり軸受用グリス２４に含まれる固体潤滑剤が侵入するために、比較的低速で駆動するような場合でも十分な潤滑効果を確保することができる。もちろん、それよりも高速で掘削装置５を駆動する場合は十分な摩擦熱が得られるために必要十分量の潤滑油３１が滲出し、含油焼結合金ブッシュ本来の優れた潤滑効果が発揮される。
【００３９】
なお、見かけ上はすべり軸受１６と軸２２とが互いに静止していてもエンジンがかかっているときには、その振動がすべり軸受組立体１２に伝達されることですべり軸受１６と軸２２との間に瞬間的に高い面圧が発生しており、かつ微視的には僅かながらにすべり軸受１６と軸２２との間にすべりが生じている。このように掘削装置５自体が動作していなくても、エンジン駆動時にはすべり軸受１６と軸２２が相対的に静止状態にないために前述した凝着力はほとんど生じず、この状態から掘削装置５を微小揺動させる場合にはフレッティング現象は生じ難い。またこの場合にはすべり軸受用グリス２４に含まれる固体潤滑剤の作用も加わってすべり軸受組立体１２の摺動動作は潤滑される。仮にフレッティング現象が生じたにしても、前述した凝着力が小さいために発生する異音は小さくなり、エンジン音に紛れる程度のものとなる。
【００４０】
ここで、本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの組成及び性能試験の比較結果を図６に示す。
本願発明者等は、フレッティング現象の発生機構とこれに対するグリスの関係について検討し本試験を実施した結果、本発明のすべり軸受用グリスの基油の動粘度範囲を上述の範囲としている。
【００４１】
本試験では、一般に製造されるリチウムグリースと同様の方法によってベースグリースを製造し、製造したベースグリースに添加剤を混合して３本ロールミルによって混練処理した後、ちょう度をＮＬＧＩ（National Lubricating Grease Institute）Ｎｏ．２グレード（ちょう度：２６５〜２９５）に調製して本発明のすべり軸受用グリスの試料１〜５を製造した。そして、これら試料１〜５の性能について市販品１〜３と比較した。
【００４２】
まず、試料１〜５はいずれも鉱物油を基油とし、増ちょう剤にＬｉ、添加剤に極圧剤・防錆剤・有機Ｍｏ（固体潤滑剤）・油性剤を使用したものである。但し、試料１〜５に用いた基油はそれぞれ動粘度が異なり、４０［℃］における試料１〜５の基油の動粘度の値［ｍｍ２／ｓ］はそれぞれ、１０，２２，３２，４６，６８である。
【００４３】
対して、比較に用いた市販品１，２は、図１に示したような油圧ショベルの掘削装置のすべり軸受組立体に極一般に給脂されるものである。また市販品３は、基油粘度がさらに高く極圧性能の高いものである。ちょう度は市販品１〜３ともＮＬＧＩ Ｎｏ．２グレードだが、市販品１〜３それぞれの基油（鉱物油）の動粘度の値［ｍｍ２／ｓ］は、１４３，９３，４３０である。
【００４４】
以上の試料１〜５と市販品１〜３とを用いて耐荷重性能及び耐摩耗性能を試験した結果、試料１〜５とも、耐摩耗性能については市販品１，２と同等、耐荷重性能については同等かそれよりも良好な値を得た。特に試料４，５については耐荷重性能が３０９０［Ｎ］と高い値が得られた。なお、耐荷重性能試験は高速４球試験（１７７０［ｒｐｍ］×１０［ｓｅｃ］）により、耐摩耗性納試験は高速４球試験（１２２０［ｒｐｍ］×４０［ｋｇｆ］×７５［℃］×１［ｈｒ］）により実施した。
【００４５】
また、試料１〜５及び市販品１〜３を用いて摩擦係数を評価した。摩擦係数の評価方法は、試験片として、含油合金で形成された直径６０［ｍｍ］の円盤、表面に高周波焼入れを施したφ４［ｍｍ］×６［ｍｍ］（円盤との接触面：Ｒ＝２［ｍｍ］）のピンを用意し、円盤に対して各グリスを介してピンを往復摺動させた際に測定された摩擦係数の推移から判断したものである。試験条件は、摺動速度：１８０［ｍｍ／ｍｉｎ］、摺動幅：１０［ｍｍ］、ピンの円盤に対する押し付け荷重：１［ｋｇ］、グリス膜厚：０．２［ｍｍ］であり、摺動開始後所定時間経過時点から一定時間（ここでは５０００回往復摺動する間）の摩擦係数を測定した。その測定結果を表すグラフを図７に示した。
【００４６】
本願発明者等は、この図７のグラフを基に、終始低い値のまま安定しているものを「○」、始めは低いが途中から高くなるものを「△」、終始高いものを「×」と評価した。その結果、基油粘度が著しく高い市販品３は×、試料１，２及び市販品１，２は△、市販品５は△〜○、市販品３，４は○と評価された。
【００４７】
また、実機における効果確認方法については、油圧ショベルの掘削装置の各すべり軸受組立体に試料１〜５及び市販品１〜３をそれぞれ給脂し、例えば図５のようにバケット１０を地面から（例えば１［ｍ］程度）浮かせた状態で停止させ、ブーム６とアーム８との間、アーム８とバケット１０との間のすべり軸受組立体１２のすべりに起因する異音が３０分間に何度発生するかを測定した。その際、すべり軸受組立体１２により大きなモーメントが作用するようにバケット１０に約１ｔの錘を取り付けた。
【００４８】
本願発明者等は、上記のように実験を行った結果、異音発生回数が３０回以下（平均１回／分以下）の場合を「◎」、６０回以下（平均２回／分以下）の場合を「○」、９０回以下（平均３回／分以下）の場合を「△」、１２０回以下（平均４回／分以下）の場合を「×」、１２０回以上（平均４回／分以上）の場合を「××」と評価した。その結果、市販品１〜３はいずれも「×」以下の評価であり、特に基油の動粘度が著しく高かった市販品３は市販品１，２に比べても好ましくない結果だったのに対し、試料１〜５については市販品１〜３を用いた場合よりも明らかに異音発生回数が減少した。
【００４９】
本性能試験の結果より、４０［℃］における基油の動粘度が７０［ｍｍ２／ｓ］程度以下のグリスを用いれば、市販のグリスよりも異音の発生を抑制することができることが分かった。一方、４０［℃］での動粘度が１０［ｍｍ２／ｓ］未満の油は特殊で一般的でないことから鉱物油では殆ど知られておらず合成油の一部には存在するものの、引火点が低くグリスの基油としては不適切であるため、基油粘度の下限値は１０［ｍｍ２／ｓ］とすれば足りる。このように、４０［℃］における基油の動粘度が１０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のグリスを用いることにより、異音の発生を抑制することができることが分かった。中でも試料３〜５で良好な異音抑制効果が確認されていることから、特に異音抑制効果を得る上で好ましいのは、４０［℃］における基油の動粘度が３０〜７０［ｍｍ２／ｓ］のグリスであった。
【００５０】
また、本性能試験では最初からすべり軸受組立体に各種グリスを給脂したが、初期段階では固体潤滑状態としておき、異音が発生した後に給脂した場合に異音が抑制されるかどうかを試験した結果、市販のグリスを給脂しても効果がなかったのに対し、本発明に係るグリスを給脂した場合には即座に異音発生現象が改善されることも確認できた。
【００５１】
なお、本発明においては、グリス自体の粘度は特に限定されるものではなく、あくまでグリスから滲み出る基油の動粘度を限定するものである。したがって、糊状に組成してすべり軸受組立体に対してヘラ等で塗布したりチューブ等によって注入したりするようにしても良いし、或いは溶剤で希釈してスプレー等によって噴き付けられるようにしても良い。
【００５２】
また、以上においては、油圧ショベルの掘削装置の関節部分に設けたすべり軸受に本発明のグリスを適用した場合を説明したが、その他にも、建設機械、土木機械、搬送機械、扛重機械、工作機械、自動車等に代表される各種機械の各所に用いられるすべり軸受に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明のすべり軸受用グリスを適用するすべり軸受組立体の内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明のすべり軸受用グリスを適用するすべり軸受と軸との界面付近を拡大し模式化して表した部分断面図である。
【図４】本発明のすべり軸受用グリスから滲み出る油膜の状態を模式的に表すすべり軸受と軸の断面図である。
【図５】本発明のすべり軸受用グリスを適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図であり、バケットを地面から浮かせた状態を表した図である。
【図６】本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの組成及び性能試験の比較結果を表す表である。
【図７】本発明のすべり軸受用グリスと市販のグリスの摩擦係数の測定結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１６ すべり軸受
２２ 軸
２４ すべり軸受用グリス
３０ 気孔
３１ 潤滑油
３５ 油膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、
４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項２】
請求項１に記載のすべり軸受用グリスにおいて、前記固体潤滑剤は、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種を含むことを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のすべり軸受用グリスにおいて、極圧添加剤及び油性剤を添加したことを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項４】
潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、
前記潤滑油よりも動粘度が低く前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項１】
潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、
４０℃における動粘度が１０〜７０ｍｍ２／ｓで前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項２】
請求項１に記載のすべり軸受用グリスにおいて、前記固体潤滑剤は、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイトのうちの少なくとも１種を含むことを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のすべり軸受用グリスにおいて、極圧添加剤及び油性剤を添加したことを特徴とするすべり軸受用グリス。
【請求項４】
潤滑油を気孔に含浸させた多孔質焼結合金ブッシュからなるすべり軸受と、このすべり軸受に挿通されて周方向に回転摺動するように支持された軸との間に供給するすべり軸受用のグリスであって、
前記潤滑油よりも動粘度が低く前記軸の荷重によって滲み出て前記すべり軸受と前記軸との間に油膜を形成する基油を用い、少なくとも固体潤滑剤を添加してなることを特徴とするすべり軸受用グリス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２５５６７（Ｐ２００６−１２５５６７Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１６７４５（Ｐ２００４−３１６７４５）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【出願人】（３９００２２２７５）株式会社日本礦油 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【出願人】（３９００２２２７５）株式会社日本礦油 (25)
【Ｆターム（参考）】
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