JP2002338824A - 含油樹脂成形体および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急激に回転数が上昇する場合や、高速回転で
連続運転する場合であっても、転がり軸受の回転トルク
を低く安定させる。 【解決手段】 潤滑油と潤滑配合剤と樹脂とを混合・加
熱後、冷却して固形化してなる含油樹脂成形体であっ
て、上記潤滑配合剤が含油樹脂成形体全体に対して5〜
30 重量％配合されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は含油樹脂成形体およ
び転がり軸受に関し、特に含油樹脂成形体が充填された
転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】内輪、外輪および転動体を備えた転がり
軸受の内部空隙に、固体状に成形された含油樹脂を充填
させる技術が、特公昭６３−２３２３９号公報、特許番
号第２９１２７３３号等に開示されている。この技術
は、含油樹脂の樹脂成分として、超高分子量ポリエチレ
ンなどを用いて軸受に所要量の潤滑油を連続的に適当な
速度で滲み出させて供給しようとするものであり、転が
り軸受は外部から潤滑油を供給する必要がなくなり、自
己潤滑機能のみで長時間安定した動作が可能になる。上
記の転がり軸受は、内輪、外輪および転動体を備えた転
がり軸受の内部空隙に含油樹脂の材料である混合物を空
隙を満たすように注入し、その後に加熱し、次いで冷却
することにより、含油樹脂を硬化させる方法で製造され
る。他の製造法としては、含油樹脂の成分として熱可塑
性樹脂を採用し、射出成形のように加熱溶融樹脂と潤滑
油の混合物を転がり軸受の内部空隙を満たすように圧入
し、そのまま封入した状態で冷却することにより、転が
り軸受の内部空隙に含油樹脂を充填した状態で固化させ
る方法がある。通常、このようにして製造される転がり
軸受は、含油樹脂のデュロメータＡ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６
２５３）が 80〜90 であり、さらに、油の滲み出しを抑
制するため固形ワックスを添加して油分離を抑えてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固形ワックスが添加された含油樹脂成形体を転がり軸受
に用いると、特に使用回転数が高い転がり軸受におい
て、以下のような問題が生じた。従来の固形ワックスが
添加された含油樹脂成形体は、加熱、冷却して固形化さ
せた含油樹脂を転がり軸受の内部空隙に充填させるが、
固形化する時の収縮率が大きい。このため、低回転数か
ら回転を始める通常の転がり軸受の使用においては、潤
滑油が滲み出るため使用上問題とならないが、急激に回
転数が上昇する場合、収縮率が大きいため、内輪や転動
体への収縮力が強く転がり軸受の転動体を回転困難にす
るという問題がある。また、高速回転で連続運転される
場合、連続的な潤滑油の滲み出しが追従困難になるとい
う問題がある。

【０００４】特に転がり軸受の中でも転動体が針状ころ
である針状ころ軸受は、転走面と接する面積が玉軸受よ
り大きいため、潤滑に寄与する油が多く必要になる。こ
のため、急激に回転数が上昇する場合や、高速回転で連
続運転される場合に上記問題が顕著になるという問題が
ある。

【０００５】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、急激に回転数が上昇する場合や、高
速回転で連続運転する場合であっても、転がり軸受の回
転トルクを低く安定させることができる含油樹脂成形体
およびこの含油樹脂成形体を用いた転がり軸受を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の含油樹脂成形体
は、潤滑油と潤滑配合剤と樹脂とを混合・加熱後、冷却
して固形化してなる含油樹脂成形体であって、上記潤滑
配合剤が含油樹脂成形体全体に対して 5〜 30 重量％配
合されてなることを特徴とする。また、上記含油樹脂成
形体は次式で定義される焼成時油分離率が 4 重量％以
上、およびデュロメータＡ硬さ（ＪＩＳ Ｋ ６２５
５）が 40〜79 であることを特徴とする。 焼成時油分離率（重量％）＝｛（加熱前重量−固形化後
重量）／加熱前重量｝× 100 また、上記含油樹脂成形体は次式で定義される収縮率が
5 体積％以下であることを特徴とする。 収縮率（体積％）＝｛（加熱前体積−固形化後体積）／
加熱前体積｝× 100 また、上記含油樹脂成形体は室温で 168 時間放置した
とき、次式で定義される放置時油分離率が 1.5 重量％
以上であることを特徴とする。なお、ここで、室温とは
10〜30 ℃の範囲をいう。 放置時油分離率（重量％）＝｛（放置前重量−放置後重
量）／放置前重量｝×100

【０００７】本発明の転がり軸受は、内輪、外輪および
転動体を備えた転がり軸受の内部空隙に上記含油樹脂成
形体を充填した転がり軸受であることを特徴とする。ま
た、転がり軸受の中でも針状ころ軸受であることを特徴
とする。

【０００８】急激に回転数が上昇する場合や、高速回転
で連続運転する場合であっても、転がり軸受の回転トル
クを低く安定させる条件について検討したところ、含油
樹脂成形体の硬さ、焼成時油分離率、収縮率および放置
時油分離率が重要であることが分かった。本発明はこの
ような知見に基づきなされたものである。すなわち、潤
滑配合剤を含油樹脂成形体全体に対して 5〜 30 重量％
配合することにより樹脂成分が減少するので、含油樹脂
成形体としたときに収縮率（収縮力）を小さくできる。
その結果、転がり軸受に充填したときに転動体および内
輪転走面の拘束力を弱め、回転トルクが小さくなり、高
速回転が可能になる。

【０００９】また、焼成時油分離率が 4 重量％以上、
およびデュロメータＡ硬さ（ＪＩＳＫ ６２５５）を 4
0〜79 と低くすることにより、さらに、収縮率を 5 体
積％以下、放置時油分離率を 1.5 重量％以上とするこ
とにより、含油樹脂成形体の硬さが従来品より軟質に、
かつ収縮し難くなる。また、固形ワックスの配合を止め
て油分離を多くしたので、潤滑性が向上する。その結
果、使用中に負荷のある状態で外輪または内輪が含油樹
脂成形体に対して圧接した場合でも、軸受の負荷が転動
体の回転抵抗として含油樹脂成形体を介して伝わり難
く、転動体の回転速度を下げる傾向が顕著に少なくな
る。

【００１０】上記含油樹脂成形体を転がり軸受の内部空
隙に充填することにより、潤滑に寄与する油を、運転開
始前であっても、また運転中であっても定常的に供給す
ることが可能になる。その結果、本発明の転がり軸受
は、含油樹脂成形体と軸受部品との接触時に回転トルク
が損失する程度が極めて小さく、回転エネルギーを伝達
する効率が向上する。そのため、本発明は、特に転走面
と接する面積が玉軸受より大きい針状ころ軸受に好適で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】含油樹脂成形体を構成する樹脂配
合剤の具体例としては、ポリオレフィン、ポリアミド、
ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテル
スルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポ
リスチレンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。このう
ち、より好ましくは超高分子量ポリオレフィンである。

【００１２】超高分子量ポリオレフィンの中でも、粘度
平均分子量が 1×10⁶〜 5×10⁶の超高分子量ポリエチレ
ンが好ましい。粘度平均分子量がこの範囲にあると、含
油樹脂成形体の剛性および保油性に優れる。また、平均
粒径 1〜100μm 、好ましくは 10〜50μm である。 1μ
m 未満では含油樹脂成形体としたときの負荷破壊性に劣
り、製造コスト面でも実用性に乏しい。また、100μm
をこえると、潤滑剤封入ノズルの目詰まりが頻発しやす
くなる。

【００１３】本発明で使用できる潤滑油は、鉱油、合成
炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、リ
ン酸エステル油、エーテル油、シリコーン油、フッ素
油、フッ化シリコーン油、シクロペンタン油、その他の
周知の潤滑油が挙げられる。

【００１４】本発明で使用できる潤滑配合剤は、上記潤
滑油中に数μm の大きさで分散してミセル構造となって
半固体または固体状を呈させる機能を果たすもので、い
わゆる増ちょう剤と称される石けん系または非石けん系
物である。石けん系物質としては、リチウム石けん、ナ
トリウム石けん、アルミニウム石けんなどの金属石けん
類を、非石けん系物質としては、ベントナイト粉末、シ
リカ粉末、ウレア化合物、フッ素樹脂粉末などが挙げら
れる。

【００１５】本発明の含油樹脂成形体は上記潤滑油に上
記潤滑配合剤を添加し、混合・加熱等によりよく分散さ
せて半固体状にしたものに上記樹脂を混合した後、再度
加熱焼成、冷却して固形化させることにより得られる。
含油樹脂成形体は潤滑配合剤を含油樹脂成形体全体に対
して 5〜 30 重量％、好ましくは 5〜20 重量％配合す
る。 5 重量％未満であると、油分離率が高くなり過ぎ
る。また、 30 重量％をこえると油分離率が低くなり好
ましくない。

【００１６】潤滑油は含油樹脂成形体全体に対して 50
〜90 重量％、好ましくは 60〜80 重量％配合する。潤
滑油と潤滑配合剤を配合した残部は樹脂である。本発明
の含油樹脂成形体は、焼成時油分離率が 4 重量％以
上、好ましくは 10重量％以下、およびＪＩＳ Ｋ ６
２５３のタイプＡ圧子を用いたデュロメータＡ硬さ（Ｊ
ＩＳ Ｋ ６２５５）が 40〜79 である。焼成時油分離
率は含油樹脂成形体の配合および製造条件等によって調
節でき、4 重量％未満であると、高速回転で転がり軸受
が連続運転されたとき、連続的な潤滑油の滲み出しが困
難となる。また、デュロメータＡ硬さが 40〜79 の範囲
であると、転走面と接する面積が玉軸受より大きい針状
ころ軸受においても軸受の負荷が転動体の回転抵抗とし
て含油樹脂成形体を介して伝わり難くなり高速回転での
運転が容易となる。

【００１７】含油樹脂成形体は、収縮率が 5 体積％以
下であり、収縮しないものが好ましい。収縮率が 5 体
積％をこえると回転トルクの損失量が大きくなり過ぎ
る。

【００１８】また、含油樹脂成形体を室温で 168 時間
放置したときの放置時油分離率が 1.5 重量％以上であ
り、好ましくは 4 重量％以下である。放置時油分離率
が 1.5重量％未満であると潤滑油の滲み出しが少なく、
急激に回転数が上昇する場合での使用や、高速回転での
連続使用に適さない。収縮率および放置時油分離率も含
油樹脂成形体の配合および製造条件等によって調節でき
る。

【００１９】本発明の転がり軸受の一例を図１に示す。
図１は針状ころ軸受の断面図である。針状ころ軸受１
は、外周面に内輪転走面を有する内輪２と内周面に外輪
転走面を有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面
と外輪転走面との間に介在される複数個の転動体４およ
び図示を省略した保持器およびシール部材とにより構成
される。内輪２と外輪３との間に上述した含油樹脂成形
体５が充填される。

【００２０】本発明の転がり軸受は、上述した配合およ
び特性を有する含油樹脂成形体を充填することにより、
保存状態および高速回転時において潤滑油を連続的に滲
み出させることができるので、転走面と接する面積が玉
軸受より大きい針状ころ軸受に好適である。

【００２１】

【実施例】各実施例および各比較例で用いた材料を以下
に示す。 （１）超高分子量ポリオレフィン粉末：三井化学社製商
品名、ミペロン （２）固形ワックス：三洋化成社製商品名、サンワック
ス （３）潤滑配合剤１：リチウム石けん；堺化学社製リチ
ウム石けん （４）潤滑配合剤２：ウレア化合物；ＮＴＮ社製芳香族
ジウレア化合物 （５）鉱油：日石三菱社製商品名、スーパーオイル

【００２２】実施例１および実施例２ 表１に示す配合割合で、鉱油に潤滑配合剤を添加した
後、撹拌しながら 100〜200℃に加熱して十分に分散さ
せて半固体状物質とした。この半固体状物質に超高分子
量ポリオレフィン粉末を添加し、十分に混合した流動物
をφ10mm×8mm の金型と針状ころ軸受ＮＫ２０／１６Ｒ
の内部空間とに封入し、 160℃の恒温槽に45 分間入
れ、次いで恒温槽より取出し室温まで冷却して固形化さ
せて、含油樹脂成形体試験片および含油樹脂成形体が充
填された針状ころ軸受を得た。

【００２３】得られた含油樹脂成形体試験片を用いて焼
成時油分離率、収縮率、室温で 168時間放置した時の放
置時油分離率、硬さをそれぞれ測定した。また、半固体
状物質に超高分子量ポリオレフィン粉末を添加し十分に
混合した流動物のちょう度を測定した。それぞれの結果
を表１に示す。なお、硬さはＪＩＳ Ｋ ６２５３のタ
イプＡ圧子を用いたデュロメータＡ硬さであり、ちょう
度はＪＩＳ Ｋ ２２２０．５．３に従って測定した。

【００２４】得られた針状ころ軸受を針状ころ軸受限界
回転性試験の限界回転数により評価した。針状ころ軸受
限界回転性試験は、針状ころ軸受ＮＫ２０／１６Ｒにラ
ジアル荷重 1311N を加え、内輪軸を 1000、2000、300
0、4000、5000、6000、7000rpm の各回転数で 3 時間運
転させ、含油樹脂成形体が破損するまでの回転数を測定
した。結果を表１に示す。

【００２５】比較例１〜比較例３ 表１に示す配合割合で、鉱油に潤滑配合剤および／また
は固形ワックスを添加した後、撹拌しながら 100〜200
℃に加熱し十分に分散させて半固体状物質とする以外は
実施例１と同一の条件・方法で含油樹脂成形体試験片お
よび含油樹脂成形体が充填された針状ころ軸受を得て、
実施例１と同一に評価した。結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示すように、各実施例の針状ころ軸
受は限界回転数が高く、高速回転性能に優れていた。ま
た各実施例の含油樹脂成形体は、各油分離率が高く、収
縮率が小さかった。一方、各比較例の針状ころ軸受は限
界回転数が低く、高速回転性能に劣っていた。また比較
例１および比較例２は固形ワックスが配合されているた
め、各油分離率が低く、収縮率および硬さが大きかっ
た。また、超高分子量ポリオレフィン粉末と潤滑油だけ
を混合した比較例３は、油分離性は多くなったが、収縮
率および硬さが大きいため、針状ころ軸受の高速化には
結びつかなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の含油樹脂成形体は、潤滑配合剤
が含油樹脂成形体全体に対して 5〜 30 重量％配合され
てなるので、油分離率に優れ、急激に回転数が上昇した
り、高速回転で連続運転したりする転がり軸受用として
好適である。また、各油分離率、デュロメータＡ硬さ、
収縮率が所定の範囲にあるので、油分離が多くなり、特
に針状ころ軸受の高速化が図れる。

【００２９】本発明の転がり軸受は上記含油樹脂成形体
を充填した軸受であるので、潤滑性に優れ、回転トルク
が低く安定する。特に転走面と接する面積が玉軸受より
大きい針状ころ軸受の高速化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】針状ころ軸受の断面図である。

【符号の説明】

１ ころがり軸受 ２ 内輪 ３ 外輪 ４ 転動体 ５ 含油樹脂成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新名 正敏 静岡県磐田市東貝塚1578番地 ＮＴＮ株式 会社内 (72)発明者 長谷川 ▲寿▼貴 静岡県磐田市東貝塚1578番地 ＮＴＮ株式 会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA14 BA50 CA01 CA40 EA53 FA32 4F071 AA14 AA22 AA40 AA45 AA50 AA51 AA54 AA60 AA62 AA64 AA67 AA71 AC02 AC10 AC15 BA09 BB01 BB03 BC06 BC17 EA01 4J002 AA001 AE022 AE052 BB001 BB002 BC021 BD122 BD123 CB001 CF071 CG001 CH002 CH091 CL001 CM041 CN011 CN031 CP032 CP082 CQ012 DJ017 DJ037 EA026 EG027 EG037 EH006 ET017 FD022 FD026

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑油と潤滑配合剤と樹脂とを混合・加
   熱後、冷却して固形化してなる含油樹脂成形体であっ
   て、前記潤滑配合剤が含油樹脂成形体全体に対して 5〜
   30 重量％配合されてなることを特徴とする含油樹脂成
   形体。
2. 【請求項２】 次式で定義される焼成時油分離率が 4
   重量％以上、およびデュロメータＡ硬さ（ＪＩＳ Ｋ
   ６２５５）が 40〜79 であることを特徴とする請求項１
   記載の含油樹脂成形体。 焼成時油分離率（重量％）＝｛（加熱前重量−固形化後
   重量）／加熱前重量｝× 100
3. 【請求項３】 次式で定義される収縮率が 5 体積％以
   下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の含油樹脂成形体。 収縮率（体積％）＝｛（加熱前体積−固形化後体積）／
   加熱前体積｝× 100
4. 【請求項４】 含油樹脂成形体を室温で 168 時間放置
   したとき、次式で定義される放置時油分離率が 1.5 重
   量％以上であることを特徴とする請求項１、請求項２ま
   たは請求項３記載の含油樹脂成形体。 放置時油分離率（重量％）＝｛（放置前重量−放置後重
   量）／放置前重量｝×100
5. 【請求項５】 内輪、外輪および転動体を備えた転がり
   軸受の内部空隙に含油樹脂成形体を充填した転がり軸受
   であって、前記含油樹脂成形体が請求項１ないし請求項
   ４のいずれか一項記載の含油樹脂成形体であることを特
   徴とする転がり軸受。
6. 【請求項６】 前記転動体が針状ころであることを特徴
   とする請求項５記載の転がり軸受。