JP2001099169A

JP2001099169A - 転がり軸受

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Publication number: JP2001099169A
Application number: JP27582999A
Authority: JP
Inventors: Ken Adachi; 謙安達; Hiroshi Komiya; 廣志小宮
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-10
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP3657476B2

Abstract

(57)【要約】【課題】過酷な環境においても、錆が発生した難く、し
かも低トルクであって潤滑油が漏れ出すおそれもない転
がり軸受を提供すること。【解決手段】外輪２と内輪３の間を一対の密封部材６に
より封止し、内部の空間７に、樹脂ポリマーを含む潤滑
性組成物８を配置する。潤滑性組成物８は、転動体５お
よび保持器４をちょうど覆う程度の領域を占める大きさ
に成形する。空間７内の残りの領域である、潤滑性組成
物８と密封部材６との間に、グリース９を充填する。グ
リース９によって空間７内への水分の侵入を抑制する。
充填されるグリース９は少量であり熱膨張等の影響で外
部へ漏れ出すおそれがない。特に、密封部材６が潤滑性
組成物８に対するリップ１８を有するので、グリース９
に対するシール性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は潤滑剤含有ポリマー
が充填された転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】例えば、
製紙機械においては、抄紙されたウェブ状の紙の先端の
両隅部を一対のロープで引っ張りながら、製紙工程を順
次に移動させるようにしている。紙自体はローラ間を通
過していき、各ロープは、多数のキャリアホイールに順
次に巻き回されている。各キャリアホイールは転がり軸
受によって回転自在に支持されている。

【０００３】このキャリアホイール用の転がり軸受は、
製紙工程中、紙を乾燥させるドライヤーパートにおい
て、特に過酷な環境に曝される。というのは、ドライヤ
ーパートでは、例えば温度１００〜１２０°Ｃで、湿度
１００％という高温、高湿度であるうえに、転がり軸受
に直接、水がかかることもあるからである。上記の転が
り軸受には、一般的なシール部材が装備されているもの
の、もともと転がり軸受はその構造上、上記のシール部
材をもってしても完全な密封化は困難である。したがっ
て、転がり軸受内に水分が侵入し、錆を発生するおそれ
がある。

【０００４】そこで、転がり軸受内にグリースを充満さ
せて使用することが考えられる。この場合、充満するグ
リースによって軸受内への水分の侵入を抑制できるの
で、防錆の効果は期待できる。しかし、充満したグリー
スのために軸受の回転時のトルクが大きくなる。また、
上述したように完全な密封化が困難であるので、充満し
たグリースの一部が温度膨張等によって外部へ漏れ出る
おそれがある。一方、樹脂に潤滑油を含有させ、滲み出
す潤滑油によって潤滑させるタイプの転がり軸受が提供
されているが、この種の転がり軸受を上述の用途に用い
た場合、侵入する水分の影響で錆が発生し、上記のグリ
ース充満タイプの転がり軸受よりもむしろ寿命が短くな
るという問題がある。

【０００５】同様の問題は、車両をコンベヤに載せて連
続的に洗車を行う連続洗車機のコンベヤ用の軸受や、鉄
鋼圧延機用の酸洗いラインロール用の軸受や、耕運機等
の農機の車輪用の軸受や、工場内で屋内外を自動化運転
される搬送用車両の車輪用の軸受においても存在する。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、過酷な
環境においても錆が発生し難く、しかも低トルクであっ
て潤滑油が漏れ出すおそれもない転がり軸受を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の
発明は、互いの間に複数の転動体を介在する内輪と外輪
の間を一対の密封部材により封止して得られる空間に、
樹脂ポリマーを含む潤滑剤組成物を充填してなる転がり
軸受において、上記潤滑剤組成物は、空間内の少なくと
も転動体を覆う領域に配置され、空間内の潤滑剤組成物
と対応する密封部材との間の領域にグリースが充填され
ていることを特徴とするものである。

【０００７】本発明では、潤滑剤組成物から滲み出す潤
滑剤で潤滑するので、低トルクを達成することができる
と共に、給脂が不要である。また、転動体を覆う潤滑剤
組成物の外側をさらにグリースで覆うので、空間内への
水分の侵入を抑制することができる結果、錆の発生を防
止して軸受の寿命を長くすることができる。また、空間
内で潤滑剤組成物を除く残りの領域に充填されるグリー
スは少量なので、空間内全体にグリースを充満させるタ
イプのように潤滑油が漏れ出したりするおそれがない。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、上記空間内において潤滑剤組成物が占める容積割合
は６０〜８０％であることを特徴とする。本発明では、
充分な潤滑性を確保でき、しかも潤滑剤組成物と密封部
材とが干渉することを防止することができる。これに対
して、上記の容積割合が６０％未満では潤滑剤組成物に
潤滑剤の量が不足して充分な潤滑性が期待できず、８０
％を超えると潤滑剤組成物が密封部材と干渉して転がり
軸受の動作が不安定になるおそれがある。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
において、上記密封部材は潤滑性組成物の表面に弾力的
に接触するリップを有することを特徴とするものであ
る。本発明では、空間内の潤滑性組成物を除く残りの領
域に充填されたグリースが外部へ漏れ出すことを確実に
防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の転
がり軸受の断面図である。図１を参照して、本転がり軸
受１は、例えば玉軸受からなり、外輪２と内輪３の間に
保持器４により保持される複数の例えば玉からなる転動
体５を介在している。また、外輪２及び内輪３の対応す
る端部間はそれぞれ密封部材６により封止され、内部に
形成される空間７内に、環状をなす潤滑剤組成物８とグ
リース９が充填されている。

【００１１】潤滑剤組成物８は転動体５および保持器４
をちょうど被覆する程度の領域を占めるような大きさに
成形されており、残りの領域全てにグリース９が充填さ
れている。空間７内に占める潤滑剤組成物８の容積割合
は６０〜８０％に設定されている。一方、グリース９は
各密封部材６とこれに対向する潤滑剤組成物８の端面の
間の領域に充填され、空間７内に占めるグリース９の容
積割合は２０〜４０％である。

【００１２】外輪２の内周の両端部にはそれぞれ環状凹
部１０が形成され、内輪３の外周の両端部にはそれぞれ
環状溝１１が形成されている。各密封部材６は、環状を
なすゴム製の本体１２と、これを補強する環状をなす補
強板１３とからなる。本体１２は、外輪２の環状凹部
１０に収容保持される環状の外周シール部１４と、内
輪３の環状溝１１内に侵入してラビリンス構造をなす第
１の部分１７および潤滑剤組成物８の表面を弾力的を押
圧する第２の部分としてのリップ１８を有する内周シー
ル部１５と、外周シール部１４および内周シール部１
５を互いに連続させる主体部１６とを備えている。補強
板１３は主体部１６および外周シール部１２に沿って密
封部材６を補強する断面Ｌ字形形状をなす環状の金属板
からなる。

【００１３】潤滑剤組成物８としては、（ａ）超高分子
量ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペン
テンなどの熱可塑性樹脂や、ポリエーテル系のポリウレ
タン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いるポリマー、（ｂ）
金属石けん型グリースおよび非金属石けん型有機系グリ
ースから選ばれるグリースあるいはポリαオレフィン等
の潤滑油、並びに（ｃ）防錆添加剤を含むものが使用さ
れる。特に、（ａ）のポリマーとしては、イソシアネー
ト基の含有量が６〜１０重量％であって、その分子量は
４００〜１０，０００程度のものウレタンプレポリマー
にアミン系硬化剤を用いて得られるポリウレタン樹脂が
好適に使用される。また、硬化後の潤滑剤組成物８の硬
度は国際ゴム硬さ単位（ＩＲＨＤ、ＪＩＳＫ６２５３
に記載の測定法）で６０〜８５であるものが好適に使用
される。

【００１４】上記のウレタンプレポリマーにおいて、イ
ソシアネート基の含有率が６重量％未満のポリマーを使
用した潤滑剤組成物は、硬化後の硬度が６０ＩＲＨＤに
達せず、軸受に充填しても運転中にトルクの増大を起こ
し易く、潤滑剤組成物も破損するので、長寿命化の目的
が果たせない。一方、イソシアネート基の含有率が１０
重量％を超えると、潤滑剤組成物からの油分の供給が少
なくなり、寿命が短くなるため軸受潤滑剤としては不適
である。

【００１５】ウレタンプレポリマーとしては、例えば、
ハイプレンＨＬ−９５１、ハイプレンＨＬ−６５０２、
ハイプレンＬ−３１５、ハイプレンＡＸ−５９６Ｃ、ハ
イプレンＰ−７６０（以上、いずれも三井化学製）など
の市販品が挙げられる。超高分子量ポリエチレンとして
は、平均分子量が１００万〜６００万程度、特に２００
万以上であって且つ融点が１００〜１４０°Ｃ程度のも
のが好適に使用される。

【００１６】潤滑剤組成物の成分（ｂ）であるグリース
の例としては、炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカル
ボン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩またはア
ルミニウム塩を増ちょう剤として含むグリース：少なく
とも１個のヒドロキシル基を含む炭素原子数１２〜２４
の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ金属塩またはアルカ
リ土類金属塩を増ちょう剤として含むグリース：少なく
とも１種の、炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボ
ン酸、少なくとも１個のヒドロキシル基を含む炭素原子
数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸及び、炭素原子数
２〜１１の脂肪族モノカルボン酸のカルシウム塩を増ち
ょう剤とするカルシウムコンプレックス石けんグリー
ス；炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸と炭
素原子数７〜２４の芳香族モノカルボン酸のアルミニウ
ム塩を増ちょう剤とするアルミニウムコンプレックス石
けんグリース；少なくとも１種の、炭素原子数１２〜２
４の脂肪族モノカルボン酸、少なくとも１個のヒドロキ
シルを含む炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン
酸と、少なくとも１種の、炭素原子数２〜１２の脂肪族
ジカルボン酸またはジカルボン酸ジエステル、または炭
素原子数７〜２４の芳香族モノカルボン酸またはモノカ
ルボン酸エステルまたはリン酸エステル類またはホウ酸
エステル類のリチウム塩を増ちょう剤とするリチウムコ
ンプレックス石けんグリース；ジウレア化合物（Ｒ¹Ｎ
ＨＣＯＮＨＲ²ＮＨＣＯＮＨＲ¹で示される式中、Ｒ¹
は炭素原子数６〜２４である直鎖状または分岐状の飽和
または不飽和のアルキル基を表し、Ｒ²は炭素原子数６
〜１５の２価の芳香族炭化水素基を表す。）を含むグリ
ースが挙げられる。

【００１７】これらのグリースにおける基油は通常の潤
滑グリースに使用されるものであり、例えば４０°Ｃで
の動粘度が５０〜４６０ｍｍ²／ｓの合成炭化水素油
（例、ポリαオレフィン油）が好ましく使用される。潤
滑油としては、ポリαオレフィン油の他、鉱油、ジエス
テル油、ポリオールエステル油、アルキルジフェニルエ
ーテル油、シリコーン油、パラフィン油、フッ素油等が
挙げられる。

【００１８】上記のアミン系硬化剤としては、そのアミ
ノ基の含有量が１〜１０重量％であるものが好適であ
る。このようなアミン系硬化剤としては、例えば、ＭＣ
−５０６、ＭＣ−５９１、ＭＤＡ−２２０（以上、いず
れも三井化学製）、アデカハードナーＣＡ１２５（旭電
化工業）、エタキュアー１００（アルベマール浅野製）
等の芳香族ポリアミン系硬化剤、ワンダミンＨＭ（４，
４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン）（新日本理
化）、１，２−ジアミノシクロヘキサン（デュポン）等
の脂環式アミン硬化剤、ヘキサメチレンジアミン（デュ
ポン）、エチレンジアミン（関東電化工業）、Ｔｒｉｌ
ｏｎＢＳ（エチレンジアミン四酢酸）（ＢＡＳＦ）、
ジェファーミンＤ−２０００（ポリオキシアルキレンジ
アミン）（三井テキサコケミカル）等の脂肪族アミン系
硬化剤が挙げられる。

【００１９】通常、成分（ａ）のウレタンプレポリマー
を１８．３〜７９．６重量％；成分（ｂ）のグリースを
２０〜８０重量％；およびアミン系硬化剤を０．１〜
６．７重量％、含有するように調製される。上記の
（ｃ）の防錆添加剤としては、ナトリウム、カリウム、
カルシウム、バリウムなどの金属スルフォネートや、ジ
ノニルナフタレンスルフォネート、オクタデシルベンゼ
ンスルフォネートなどの合成スルフォネートの他、ソル
ビタンモノオレエートなどの多価アルール脂肪酸エステ
ルを例示することができる。

【００２０】特に、金属スルフォネートを含む第１の添
加剤と、ソルビタンを含む第２の添加剤とを含むものが
好ましい。第１の添加剤は上記の合成スルフォネートを
含んでいても良い。また、第１の添加剤と第２の添加剤
は略等しい含有率で配合することが防錆効果を高めるう
えで好ましい。潤滑剤組成物８の全量に対する防錆添加
剤の含有率としては、２〜６重量％であることが好まし
い。というのは、防錆添加剤の含有率が２重量％未満で
は充分な防錆効果が得られず、６重量％を超えると潤滑
寿命が低下するという不具合があるからである。

【００２１】潤滑性組成物８には、防錆添加剤の他、必
要に応じ、酸化防止剤、及び耐摩耗性向上のための極圧
添加剤などの添加剤を添加しても良い。酸化防止剤とし
ては、フェノール系酸化防止剤を例示することができ
る。また極圧添加剤としては、塩素化パラフィン、トリ
クレジルホスフェート、ジアルキルジチオリン酸亜鉛な
どの化合物を例示することができる。グリース９として
は、特に限定されるものではないが、上述の潤滑性組成
物との相性により（ｂ）成分のグリースと同種のものが
好ましい。

【００２２】上記成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含
む潤滑剤組成物において、成分（ａ）および成分（ｃ）
の合計量は組成物の全量に対して好ましくは２０〜８０
重量％、さらに好ましくは４０〜６０重量％である。２
０重量％未満になると潤滑剤組成物が柔らかすぎて、固
形潤滑剤にならない。また、８０重量％を超えると潤滑
剤組成物が硬すぎて樹脂に近い状態になり、潤滑剤の滲
み出しが少なく潤滑不良を起こしやすい。

【００２３】ウレタンプレポリマーとアミン系硬化剤の
重量比は、好ましくは２００：１〜１１：１、さらに好
ましくは５０：１〜２０：１である。ウレタンプレポリ
マーの割合が２００：１よりも低くなると硬化速度（固
形化するまでの時間）が遅くなり実用的でなく、またア
ミン系硬化剤の割合が１１：１を超えると経済性に欠け
る。上記の潤滑剤組成物は上記配合物を上に述べたよう
な量比で混合し、硬化することによって得られる。これ
らの工程は、ウレタンプレポリマーの硬化が転がり軸受
内に充填した後に行われるように、スタティックミキサ
ーまたは反応射出成形装置などを用いて、ウレタンプレ
ポリマーとアミン系硬化剤を含むグリースを転がり軸受
内に充填しつつ混合も合わせて行われるように実施する
ことが好ましい。スタティックミキサーなどで充填する
に際し、上記アミン系硬化剤は（ｂ）グリースに配合さ
れており、通常は潤滑剤組成物が転がり軸受内で所定配
合比の混合状態となるように配合しておくことが好まし
い。その他の添加物は（ａ）又は（ｂ）あるいはその両
方に、所定量となるように配合しておけば良い。

【００２４】そして、上記のようにして転がり軸受内に
充填された潤滑剤組成物は、室温〜１７０°Ｃの温度で
約数分〜２４時間放置することによって硬化される。本
実施の形態によれば、転動体５を覆う潤滑剤組成物８か
ら滲み出す潤滑剤で潤滑するので、低トルクを達成する
ことができ、また給脂が不要であってメンテナンスフリ
ーを実現することができる。また、転動体５を覆う潤滑
剤組成物８の外側をさらにグリース９で覆っているの
で、密封部材６により封止される空間７内への水分の侵
入を抑制することができる。その結果、錆の発生を防止
して軸受の寿命を長くすることができる。

【００２５】また、空間７内に充填されるグリース９が
空間７内で占める容積割合が、例えば２０〜４０％と少
量であり、空間内全体にグリースを充填するタイプのよ
うに温度膨張等の影響で潤滑油が漏れ出したりするおそ
れがない。特に密封部材６に潤滑性組成物８に対するリ
ップ１８を設けてあるので、グリース９に対するシール
性が高い。以下に、本発明の他の実施の形態を示す。上
記（ａ）成分のポリマーとして、超高分子量ポリエチレ
ンを用い、（ｂ）成分の潤滑油としてポリαオレフィン
を用いた以外は、上述の実施の形態と同じである。超高
分子量ポリエチレンは総量に占める割合が１０〜５０重
量％の範囲内になるように適宜配合される。ポリαオレ
フィンが総量に占める割合は４４〜８８重量％の範囲内
になるように配合される。上記（ｃ）成分の防錆添加剤
の配合割合は同様に２〜６重量％の範囲内で選択され
る。また、上記潤滑性組成物には防錆添加剤の他、必要
に応じ、上述する酸化防止剤、及び耐摩耗性向上のため
の極圧添加剤などの添加剤を添加しても良い。

【００２６】なお、上記各実施の形態において成分
（ｃ）として例示した防錆添加剤に代えて、或いは併用
して、気化性防錆剤を用いることができる。気化性防錆
剤としては、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライ
ト（ＤＩＣＨＡＮ）、シクロヘキシルアミンカーバメイ
ト（ＣＨＣ）、ジイソプロピルアンモニウムナイトライ
ト（ＤＩＰＡＮ）、ニトロナフタリンアンモニウムナイ
トライト（ＮＩＴＡＮ）、ＭＢＴ、ベンゾトリアゾー
ル、メチルベンゾトリアゾール、ジシクロヘキシルアン
モニウムカプリレート、シクロヘキシルアンモニウムラ
ウレート等が挙げられる。気化性防錆剤の潤滑性組成物
に対する配合割合としては、２〜１０重量％が好まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の転がり軸受の断面図で
ある。

【符号の説明】

１転がり軸受２外輪３内輪４保持器５転動体６密封部材７空間８潤滑剤組成物９グリース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J016 AA02 BB04 3J101 AA02 AA32 AA42 AA62 BA73 EA31 EA32 EA53 EA63 FA60 GA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いの間に複数の転動体を介在する内輪と
外輪の間を一対の密封部材により封止して得られる空間
に、樹脂ポリマーを含む潤滑剤組成物を充填してなる転
がり軸受において、上記潤滑剤組成物は、空間内の少な
くとも転動体を覆う領域に配置され、空間内の潤滑剤組
成物と対応する密封部材との間の領域にグリースが充填
されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】上記空間内において潤滑剤組成物が占める
容積割合は６０〜８０％であることを特徴とする請求項
１記載の転がり軸受。
【請求項３】上記密封部材は潤滑性組成物の表面に弾力
的に接触するリップを有することを特徴とする請求項１
又は２記載の転がり軸受。