JP2005321107A

JP2005321107A - 潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受

Info

Publication number: JP2005321107A
Application number: JP2005220852A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Shigeaki Aihara; 成明相原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】円滑な回転を長期にわたり確実に維持できる潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受を提供する。
【解決手段】外輪、内輪及び転動体により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマを充填してなる転がり軸受において、少なくとも外輪の内周面、内輪の外周面及び転動体の表面にフッ素グリース、フロロシリコーングリース、エステルグリース、ポリフェニルエーテル系グリースから選択されるグリース被膜が１０〜１０００μｍの膜厚で形成され、前記グリース被膜を介して、ポリオレフィン系樹脂と、鉱油、ポリα−オレフィン油、長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル油、長い炭化水素鎖がついたナフタレン油から選ばれる潤滑油とを含む潤滑剤含有ポリマが充填されていることを特徴とする潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑剤含有ポリマを充填した転がり軸受に関する。

一般に、転がり軸受の外輪、内輪及び転動体により形成される空間には、潤滑性を付与するために潤滑油やグリースが充填されている。しかし、これら潤滑油やグリースは液体または半固体状の物質であるため、軸受回転中に飛散したり流動化するのを防止するために必ずシール板等により密封されている。このため、小型の特殊軸受ではこれら潤滑剤やグリースを使用することが困難であった。

そこで、潤滑剤を含有するポリマを軸受の外輪、内輪及び転動体の間の空間に充填することが提案されており、例えばグリースとポリエチレンとからなる潤滑剤含有ポリマ（プラスチックグリース）を軸受の外輪、内輪及び転動体からなる空間内に充填することが行われている（特許文献１参照）。この潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受では、潤滑剤含有ポリマが軸受の回転に伴ってその内部に取り込んだ潤滑成分であるグリースを徐放して、長期にわたる潤滑を維持する。
しかし、この種の潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受では、通常、外輪と内輪との間の空間を転動体の占める空間を除いて埋め尽くすように潤滑剤含有ポリマが充填されるため、潤滑剤含有ポリマが転動体の回転を阻害したり、また軸受の回転に伴って発生した潤滑剤含有ポリマの摩耗粉が転動体と内輪及び外輪との隙間に入り込んで所謂かみ付き現象を起こしたり、軸全体が振動したりして軸受としての機能が大きく低下することがあった。また、それらに伴って軸受の温度上昇を起こすこともあった。

このような問題点を解決するために、潤滑剤含有ポリマの充填に先立ち、保持器と転動体との間に潤滑成分からなる被膜を形成することにより、潤滑剤含有ポリマと転動体との直接接触を回避することも提案されている（特許文献２参照）。

特公昭６３−２３２３９号公報特開平８−３１２６５２号公報

しかしながら、前記潤滑成分被膜を介在させた転がり軸受では、潤滑成分の種類の特定やその膜厚に関する規定が無く、潤滑性能の改善効果が得られないことがあった。特に、潤滑成分として潤滑油を選択した場合には、厚い被膜を形成できず、潤滑性能の改善効果が不十分となることがあった。
本発明は上記の問題点を解決することを目的とし、即ち円滑な回転を長期にわたり確実に維持できる潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、下記の潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受を提供する。
（１）外輪、内輪及び転動体により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマを充填してなる転がり軸受において、
少なくとも外輪の内周面、内輪の外周面及び転動体の表面にフッ素グリース、フロロシリコーングリース、エステルグリース、ポリフェニルエーテル系グリースから選択されるグリース被膜が１０〜１０００μｍの膜厚で形成され、前記グリース被膜を介して、ポリオレフィン系樹脂と、鉱油、ポリα−オレフィン油、長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル油、長い炭化水素鎖がついたナフタレン油から選ばれる潤滑油とを含む潤滑剤含有ポリマが充填されていることを特徴とする潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受。
（２）外輪、内輪及び転動体により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマを充填してなる転がり軸受において、
少なくとも外輪の内周面、内輪の外周面及び転動体の表面にフッ素グリース、フロロシリコーングリース、あるいは鉱油、ポリα−オレフィン油、長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル油、長い炭化水素鎖がついたナフタレン油を基油とし、ウレア、リチウム石鹸を増ちょう剤とするグリースから選択されるグリース被膜が１０〜１０００μｍの膜厚で形成され、前記グリース被膜を介して、ポリエステル系エラストマー、ポリウレアエラストマー、ポリウレタンから選ばれる樹脂を含む潤滑剤含有ポリマが充填されていることを特徴とする潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受。

本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受は、被膜形成にグリースを用い、かつその膜厚を１０〜１０００μｍに規定したことにより、潤滑性能の改善効果が確実に得られる。また、グリースを用いたことにより、１０００μｍ程度の厚い被膜を形成できるようになり、潤滑剤含有ポリマと転動体や内・外輪との間のクリアランスを大きくとることができ、円滑な回転がより確実に得られる。また、グリースと、潤滑剤含有ポリマの樹脂や潤滑油とが相溶性が無いため、グリースが潤滑剤含有ポリマの樹脂中に取り込まれることがなく、トルク低減効果に優れる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、各種の転がり軸受に適用可能である。
例えば、図１は玉軸受を示す断面図であるが、玉軸受１は外輪２の内周面、内輪３の外周面並びに転動体である玉４の表面に、グリース被膜５が成膜されており、更にこれらグリース被膜５が成膜された外輪２、内輪３及び玉４により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマ６が充填されている。
従って、潤滑剤含有ポリマ６は、グリース被膜５の存在により外輪２、内輪３並びに玉４と直接接触することが無くなり、玉４等の回転を阻害することがない。また、グリース被膜５は、玉４と外輪２及び内輪３との隙間にも形成されるため、これらの隙間に潤滑剤含有ポリマ６の摩耗粉が入り込むのを防止する。更に、潤滑剤含有ポリマ６は、玉軸受１の回転に伴ってその内部に取り込んだ潤滑成分を徐放して、長期にわたる潤滑を維持する。

このように、グリース被膜５が潤滑剤含有ポリマ６と玉軸受１の構成部位との間に介在することにより、玉軸受１にその運転初期から長期にわたり低トルクで、円滑な回転を行わせることができる。

また、図２に示すような自動調心ころ軸受１１にも適用することができる。この自動調心ころ軸受１１は、転動体であるころ１４が調心可能な構造となっており、それに伴い軸受全体として調心可能な構造となっている。
具体的に説明すると、この自動調心ころ軸受１１は内輪１３と外輪１２との間に２列に、かつ径方向に互い違いに配置された樽型のころ１４を一体型に構成された保持器１７により保持し、更に保持器１７と内輪１３との間にころ１４を案内する案内輪１８が該保持器１７と同心状に配置されて構成されている。
また、内輪１３の外周面と外輪１２の内周面、ころ１４及び案内輪１８の表面にはグリース被膜１５が成膜されており、更に内輪１３と外輪１２との間に存在する空所、内輪１３ところ１４の外端面との間の間隙及びころ１４の内端面と案内輪１８との間の間隙には、潤滑剤含有ポリマ１６がそれぞれ充填されている。

通常、自動調心ころ軸受１１においては、ころ１４の内端面が案内輪１８とすべり接触して軸受トルクの上昇や軸受の温度上昇が起こる。しかし、本発明ではころ１４及び案内輪１８の表面にもグリース被膜１５が成膜されているため、この接触抵抗が低減されて軸受トルクの上昇や軸受の温度上昇を効果的に抑制できる。

潤滑剤含有ポリマ６，１６の充填方法は特に制限されないが、射出成形法を用いるのが好ましい。以下にその理由を説明する。
本発明においては、転動体や内輪、外輪の表面にグリース被膜を形成した後に潤滑剤含有ポリマが充填される。その際、潤滑剤含有ポリマとグリースとの相溶性が高い場合には、潤滑剤含有ポリマの溶融樹脂がグリースを取り込んで固化する可能性があり、充填に長時間を要するとグリースの取り込み量も多くなり、固化後のグリース被膜が不均一であったり、膜厚が減少する等の不具合が生じる。射出成形法は、他の方法に比べて短時間の内に充填空間の隅々にまで充填可能であるため、グリースの取り込みを最小限に抑えることができる。

また、射出成形法によれば、その押し出し圧力により、グリースの一部を充填空間の隅に押しやり、グリース溜まりが形成される。その結果、軸受の回転とともに、このグリース溜まりからグリースが徐放されて潤滑寿命を延長させる。
図３は図２に示される自動調心ころ１０を端面側から見た図であるが（但し、簡単のために内輪鍔部を破線で示してある）、射出成形法による潤滑剤含有ポリマ１６の充填に伴い、ころ１４等の表面に被覆されたグリースの一部が充填空間の隅部に移動してグリース溜まり１５ａを形成するとともに、ころ１４の側面と内輪１３および外輪１２との間に形成される潤滑剤含有ポリマ１６のエッジ部の形成を抑えることが可能になる。このエッジ部を無くしたことで、軸受の回転中に外輪１２及び内輪１２ところ１４の側面との間にエッジ部が挟まって破損したり、温度上昇を引き起こすことを防ぐことが可能である。

また、射出成形法に際して、図４及び図５に示すように、左右に２分割された２つの分割体３０，３１で構成される金型が使用される。両分割体３０，３１には、外輪１２を嵌め入れる凹部３２と、内輪１３を嵌め入れる凹部３３と、内輪１３と外輪１２との間に外側から嵌まるつば部３４とが形成されている。つば部３４は、ころ１４の外端面に沿った面と、内輪１３の脱落防止つば１９の周面に沿った面と、外輪１２の内周面の軌道より外側となる面に沿った面とを有する。
従って、軸受の側面から各分割体３０，３１のつば部３４を、内輪１３と外輪１２との間に先端面がころ１４の外端面に接触するまで嵌め入れることにより、つば部３４の各面が軸受の対応する前記各面に当接し、凹部３２に外輪１２の外周面と側面が嵌め入れられ、凹部３３に内輪１の内周面と側面が嵌め入れられるようになっている。
また、一方の分割体３０のつば部３４にはゲート３５が設けてある。このゲート３５はピンポイントゲートであり、保持器１７の環状部の外周ラインに沿って、ころ列内のころ１４の設置間隔に対応させた間隔で、ころ列のころ１４の数と同じ数だけ設けてある。そして、この分割体３０を軸受に取り付ける際には、ゲート３５がこの分割体３０を取り付ける側のころ列（ここでは、図中左側のころ列）で隣合うころ１４の間となる位置に配置されるようにする。

各ゲート３５の基端は円板状のランナ３６に接続してあり、金型のパーティングライン（Ｐ．Ｌ．）より外側の部分には、軸受の軸中心となる位置にスプル（図示せず）が設けてある。従って、射出成形機から金型のスプルに導入された溶融潤滑剤含有ポリマはランナ３６内に入って円板状に広げられた後、全てのゲート３５から軸受内に導入される。そして、溶融潤滑剤含有ポリマは軸受内を、図中矢印で示すように移動する。
即ち、溶融潤滑剤含有ポリマは、先ず図４に示されるように、ゲート３５の先端から図中左側の列のころ１４同士の間に入り、その一部は保持器１７の左側の保持部１７ａと外輪１２との間を移動して、保持器１７の環状部と外輪１２との間の空間Ａに達する。また、一部は保持器１７の保持部１７ａの外端面と金型のつば部３４との間を移動し、その一部は内輪１３の脱落防止つば１９の内側面ところ１４の外端面との間の空間Ｂに入り、それ以外は保持部１７ａと内輪１３の軌道１３ａとの間を移動して案内輪１８ところ１４の内端面との間の空間Ｃに入る。
空間Ａに達した溶融潤滑剤含有ポリマは、次に、図５に示されるように、図中右側の列ほころ１４同士の間に入り、保持器１７の右側の保持部１７ｂと外輪１２との間を移動する。その一部は、保持部１７ｂの外端面と金型のつば部３４との間を移動して内輪１３の脱落防止用つば１９との間の空間Ｄに入る。それ以外は、保持部１７ｂと内輪１３の軌道１３ａとの間を移動して案内輪１８ところ１４の内端面との間の空間Ｅに入る。また、空間Ａに達した溶融潤滑剤含有ポリマは、ころ１４の内端面と保持器１７の環状部との間の空間Ｆにも入る。
上記した射出成形においては、例えば本出願人による特開平８−３０９７９３号公報に記載の射出成形機を好適に使用することができる。

このようにして射出成形を行った後に金型を外すことにより、図２に示されるように、外輪１２、内輪１３及びころ１４の表面にグリース被膜１５が形成され、更に軸受の内部空間、即ち前記各空間Ａ〜Ｆ及び各列の隣り合うころ１４同士の間に、潤滑剤含有ポリマ１６が充填され固化された自動調心ころ軸受１０が得られる。
尚、潤滑剤含有ポリマと被膜を形成しているグリースとの相溶性が低い場合には、この射出成形法に限らず、例えばグリースで被膜された軸受の内部空間に未焼成の潤滑剤含有ポリマを充填後、加熱溶融、冷却することによって潤滑剤含有ポリマを固化させる方法、いわゆる加熱成形も可能である。

また、図６に示す構造のアンギュラ玉軸受にも適用できる。
即ち、アンギュラ玉軸受４０は、内輪４１と外輪４２との間に、所定の接触角をもって玉４３を冠型の保持器４４により保持して構成され、更にグリース（図示せず）が玉４３の表面に塗布され、その外側に潤滑剤含有ポリマ４５が充填される。
また、潤滑剤含有ポリマ４５は、内輪４１との間に間隙Ｃ１（例えば0.5mm）が形成されるように充填される。このアンギュラ玉軸受４０は、図７に示されるように、治具Ａ，Ｂを用いて作製される。治具Ａ，Ｂの当て板５０の内輪４１または外輪４２の側面に押し当てる側の面には、垂直に突起させた間隙成形用リング突起５１を１個ずつ備えている。これらのリング突起５１の突起長さＬは、内輪４１の外周面４１ａにおける端面（側面）から軌道溝４１ｂ側端までの長さと略同じである。また、間隙Ｃ１は、このリング突起５１の厚さにより調整される。なお、当て板５０は、間隙形成用リング突起５１を突設した板に、平板を固定ねじ５２で一体に連結して形成している。成形は、治具Ｂを下にして、未焼成の潤滑剤含有ポリマを充填し、加熱成形で行う。

上記の各転がり軸受において、グリースは半固体状のため厚い被膜を形成することができる。本発明においては、このグリース被膜を１０〜１０００μｍの膜厚とすることが好ましい。グリース被膜が１０μｍ未満では、潤滑寿命の改善効果が不十分となる。円滑な回転のためのクリアランスの確保や潤滑寿命の点からは、グリース被膜を前記範囲内でより厚くすることが好ましいが、１０００μｍを越える膜厚では潤滑剤含有ポリマと軸受各部位（例えば外輪内周部、内輪外周部）との間隔が必要以上に大きくなり、粉塵や水等の異物に対してシール性が低下し、好ましくない。また、被覆しているグリース量が多すぎると、例えば射出成形で軸受を作製した場合、成形によって押しやられた一部のグリースによって軸受の内部空間が占有される部分が多くなる。その結果、例えば図２に示す軸受において、ころ１４の外端面間の空間を完全に潤滑剤含有ポリマ１６で埋め尽くせず、場合によっては保持器１７がむき出しになるなどの充填不良を生じる可能性が高くなる。
グリースの被膜を形成する方法は特に制限されないが、例えば、軸受中にグリースを少量充填後、軸受を回転させて、外輪の内周面、内輪の外周面、転動体場合によっては保持器の表面にグリースの被膜を形成する方法がある。その他の方法としては、グリースをその基油が溶解し、増ちょう剤が均一に分散するような溶剤に適当な濃度で溶かしてから、その溶液中に浸漬させた後、乾燥させて溶剤を除去することでグリースの被膜を形成させることもできる。また、グリース被膜の形成前に、軸受を脱脂洗浄することが好ましい。

本発明においては、上記グリースと潤滑剤含有ポリマとを、下記のように相溶性が低い組み合わせにする。
即ち、潤滑剤含有ポリマの樹脂がポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂の場合は、ポリオレフィン系樹脂が極性が低い炭化水素であることから、単独で高濃度で含有できる潤滑剤は同じように比較的極性が低い炭化水素系化合物である鉱油、ポリα−オレフィン油、オクタデシルジフェニルエーテルなどのように長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル、エイコシルナフタレンなどのように長い炭化水素鎖がついたナフタレンが適している。従って、この極性が低い炭化水素系の化合物の組合わせからなる潤滑剤含有ポリマの場合、被膜用のグリースとしては、炭化水素系の化合物と相溶性の殆ど無いフッ素グリース（増ちょう剤：ＰＴＦＥ、基油：パーフロロポリエーテル）、フロロシリコーングリース（増ちょう剤：リチウム石鹸、基油：フロロシリコーン）等が最も好適である。また、その他炭化水素系であっても同じく極性が高いことで相溶性が低いエステル油を基油とするエステルグリース（増ちょう剤：ウレア、リチウム石鹸等）、ペンタフェニルエーテル・テトラフェニルエーテル等のポリフェニルエーテルを基油とするポリフェニルエーテル系グリース（増ちょう剤：ベントナイト等）も使用することができる。

また、潤滑剤含有ポリマの樹脂がポリエステル系エラストマー、ポリウレアエラストマー、ポリウレタンなどのように極性の高い炭化水素系の化合物の場合は、上記で示したような炭化水素系の化合物と相溶性の殆ど無いフッ素グリース、フロロシリコーングリース等が最も好適である。炭化水素系のグリースは、上記のものとは逆に、極性の低い鉱油、ポリα−オレフィン油、オクタデシルジフェニルエーテルなどのように長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル、エイコシルナフタレンなどのように長い炭化水素鎖がついたナフタレンを基油とし、ウレア、リチウム石鹸等を増ちょう剤とする相溶性が低いものを使用することができる。

ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を有するものが挙げられる。そして、樹脂と潤滑剤とを混ぜて融点以上で加熱して可塑化し、その後冷却することで固形状にして潤滑剤含有ポリマとなる。潤滑剤の中に予め酸化防止剤、錆止め剤、摩耗防止剤、あわ消し剤、極圧剤等の各種添加剤を加えたものでもよい。上記潤滑剤含有ポリマの組成比は、全重量に対してポリオレフィン系樹脂10〜50重量％、潤滑剤90〜50重量％である。ポリオレフィン系樹脂が10重量％未満の場合は、あるレベル以上の硬さ・強度が得られず、軸受の回転などによって負荷がかかった時に初期の形状を維持するのが難しくなり、軸受の内部空間から脱着する等の不具合を生じる可能性が高くなる。また、ポリオレフィン系樹脂が50重量％を越える場合（つまり、潤滑剤が50重量％未満の場合）は、軸受への潤滑剤の供給が少なくなり、軸受の寿命が短くなる。

上記ポリオレフィン樹脂は、基本構造は同じでその平均分子量が異なっており、700〜５×10⁶の範囲に及んでいる。使用に際しては、平均分子量700 〜１×10⁴のワックスに分類されるもの、平均分子量１×10⁴〜１×10⁶の比較的低分子量のもの、平均分子量１×10⁶〜５×10⁶の超高分子量のものを、単独で若しくは必要に応じて混合して用いる。例えば、比較的低分子量のものと潤滑剤との組合わせによって、ある程度の機械的強度、潤滑剤供給能力、保油性を持つ潤滑剤含有ポリマが得られる。また、この比較的低分子量のものの一部をワックスに分類されるものに置き換えると、ワックスに分類されるものと潤滑剤との分子量の差が小さいために潤滑剤との親和性が高くなり、結果として潤滑剤含有ポリマの保油性が向上し、長期間にわたっての潤滑剤の供給が可能になる。但し、その反面機械的強度は低下する。ワックスとしては、ポリエチレンワックスのようなポリオレフィン系樹脂の他、融点が100 〜130 ℃以上の範囲にある炭化水素系のもの（例えば、パラフィン系合成ワックス）であれば使用できる。それに対して、比較的低分子量のものの一部を超高分子量のものに置き換えると、超高分子量のものと潤滑剤との分子量の差が大きいために潤滑剤との親和性が低くなり、結果として保油性が低下し、潤滑剤含有ポリマからの潤滑剤の滲み出しが速くなる。それによって、潤滑剤含有ポリマから供給可能な潤滑剤の限界量に達する時間が短くなり、軸受の寿命が短くなる。ただし、機械的強度は向上する。
そこで、成形性、機械的強度、保油性、潤滑剤供給量のバランスを考慮すると、潤滑剤含有ポリマの組成比をワックスに分類されるもの０〜５重量％、比較的低分子量のもの８〜48重量％、超高分子量のもの２〜15重量％で、また３つの樹脂分の合計10〜50重量％（残りが潤滑剤90〜50重量％）とするのが実用上好適である。

機械的強度の指標として、潤滑剤含有ポリマの硬さ［ＨＤ_A（スケールＡを用いたデュロメータ硬さ）］が65〜85の範囲にあることが好ましく、70〜80の範囲にあることがより好ましい。硬さ［ＨＤ_A］が65未満の場合は、強度的に弱く軸受の回転によって破損する恐れがある。それに対して硬さ［ＨＤ_A］が85を越える場合は、転動体を拘束する力が大き過ぎ、それによって軸受のトルクが大きくなったり、軸受の回転による発熱が大きくなって軸受の温度が高くなる恐れがある。
潤滑剤含有ポリマの機械的強度を向上させるため、上述のポリオレフィン系樹脂に、以下のような熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を添加してもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。これらの樹脂は、単独または混合して用いてもよい。

同じく機械的強度を向上させるためには、充填材を添加しても良い。例えば、炭酸カルシウムウィスカーや炭酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等の無機ウィスカー類、またガラス繊維や金属繊維、カーボン繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したもの、あるいはカーボンブラックや黒鉛粉末等の無機粉体、アラミド繊維やポリエステル繊維等の有機繊維類及びこれらを布状に編組したものを添加してもよい。

また、ポリオレフィン系樹脂とそれ以外の樹脂とをより均一な状態で分散させるために、必要に応じて適当な相溶化剤を加えてもよい。更に、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣化を防止する目的で、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニルジアミン、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等の老化防止剤、また光による劣化を防止する目的で、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−（２′−ヒドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチル−フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加してもよい。

以上に挙げたポリオレフィン系樹脂及び潤滑剤以外の添加剤の添加量は、添加剤全体として成形原料全量の20重量％以下であることが、潤滑剤の供給能力を維持する上で好ましい。

また、ポリウレタンでは、潤滑剤としてグリースを用いて、反応原料となる。イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーとアミン系硬化剤とをそれぞれあるいはどちらか一方をグリースに均一に混合した後、２つの混合物をさらに混合して軸受に充填し、必要に応じて加熱して反応させ、グリースを含有させた状態で硬化させる。ポリウレアの場合は、分子鎖にソフトセグメントを含有する芳香族ポリアミン化合物及び芳香族ジアミンの混合物からなるアミン成分を、それと相溶性のある潤滑油或いはその潤滑油を基油とするグリースと均一に混合した混合物に、更にポリイソシアナート成分を加えて混合し、これを充填後、必要に応じて加熱して反応させ、潤滑剤を含有させた状態で硬化させる。

上述したように、本発明においては潤滑剤含有ポリマは充填の際一度溶融状態になるが、その際潤滑剤含有ポリマを構成する樹脂と潤滑剤とが相溶した状態になっており、樹脂はそれと相溶性を有する他の成分を最も取り込みやすい状態となっている。従って、転動体等の表面に成膜されたグリースと樹脂とが相溶性がある場合には、グリースが溶融した樹脂に取り込まれてしまい、潤滑剤含有ポリマが転動体に接触するようにして固化する可能性が高くなり、その結果転動体の回転が拘束され、グリース被膜によるトルク低減効果があまり発揮されない場合が出てくる。このような不具合を起こさないように、本発明では、上記のように、潤滑剤含有ポリマを形成する樹脂及び潤滑剤と、グリースとを相溶性が低い組み合わせとする。

以上のように、本発明の潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受は、転動体や内輪、外輪の表面にグリース被膜が形成されていることから、潤滑剤含有ポリマの充填、固化後も、転動体や内輪、外輪と固化した潤滑剤含有ポリマとの間にグリース被膜が介在する状態が保たれる。それによって、転動体が潤滑剤含有ポリマによって拘束されないのでスムーズに回転し、低トルクであることから、軸受の回転による発熱も低くなり、より高速での使用が可能になる。更に、潤滑剤含有ポリマとグリースとの相溶性が低い場合には、潤滑剤含有ポリマの充填時における樹脂によるグリースの取り込みが抑えられ、より厚く、均質なグリース被膜が形成される。

以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する。但し、本発明は以下に限定されるものではない。

（実施例１）
高密度ポリエチレン10重量％と、超高分子量ポリエチレン12.5重量％と、ポリエチレンワックス2.5 重量％とからなる樹脂と、鉱油75重量％とを混合して潤滑剤含有ポリマを作製した。
また、自動調心ころ軸受22331 を脱脂洗浄後、グリース（エステル系グリース、基油：ポリオールエステル、増ちょう剤：リチウム石鹸）が石油ベンジンで希釈された溶液の中に浸漬させて取り出し、放置することで、軸受表面に膜厚５０μｍのグリース被膜を形成させた。
そして、図４、図５に示すように上記軸受を金型中で保持した状態で、上記の組成の潤滑剤含有ポリマを射出成形（インサート成形）して試験軸受を作製した。尚、潤滑剤含有ポリマの射出は片側から行い、ゲートは各ころの間に設けた（ピンポイントゲート）。また、射出成形機は、特開平８−３０９７９３号公報に記載されているもの（ホッパー部を改良）を用いた。

（比較例１）
実施例１において、被覆グリースをシリコン系グリース（基油：フェニルメチルポリシロキサン、増ちょう剤：リチウム石鹸）に変更した以外は同様にして試験軸受を作製した。

（実施例２）
実施例１において、被覆グリースをフッ素系グリース（基油：パーフルオロポリエーテル、増ちょう剤：ＰＴＦＥ）に変更した以外は同様にして試験軸受を作製した。

（実施例３）
実施例１において、被覆グリースを鉱油系グリース（増ちょう剤：リチウム石鹸）に変更した以外は同様にして試験軸受を作製した。

（比較例２）
実施例１において、グリースに代えて鉱油に変更した以外は同様にして試験軸受を作製した。尚、鉱油の膜厚は３μｍであった。

（回転試験）
上記各試験軸受について、Ｆｒ＝500 kgf の負荷を与え、回転数を600rpmから100rpmずつ上げていき、各回転数毎に24時間保持し、潤滑剤含有ポリマに亀裂等の破損が発生する回転数を調べた。結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明に従う実施例１〜３の試験軸受は、鉱油で被覆した比較例１及びシリコン系グリースで被覆した比較例２の試験軸受に比べて、軸受の回転による温度上昇が低く、結果として破損回転数が大幅に向上していることがわかる。

（実施例４）
試験軸受として日本精工（株）製のボールねじのサポート用のアンギュラ玉軸受「３０ＴＡＣ６２Ｂ」を用い、実施例１と同一のグリースを転動体の表面に５０μｍの膜厚となるように成膜し、次いで実施例と同一の潤滑剤含有ポリマを図７に示す治具を用いて加熱成形で充填し、試験軸受を作製した。

（比較例３）
実施例５において、グリースの変わりに鉱油を用いた以外は同様にして試験軸受を作製した。尚、鉱油の膜厚は３μｍであった。

（回転試験２）
軸に実施例５及び比較例２の試験軸受をそれぞれ３個（ＤＢＤ組合わせ）ずつ取り付けて、回転試験を行い、破損回転数を調べた。軸の反対側には、通常のグリースを封入した軸受を２個（ＤＴ組合わせ）取り付け、各組の軸受に内側からプリテンションで500kgfの荷重がかかるようにした。回転数は600rpmから実施し、100rpmずつ上げていき、各回転数毎に２４時間保持し、潤滑剤含有ポリマに亀裂等が発生する回転数を調べた。結果を表２に示す。

表２から、グリース被膜を形成することにより、破損回転数が大幅に向上することがわかる。

（実施例５）
実施例１において、グリースの膜厚を１０μｍに変更して試験軸受を作製した。

（実施例６）
実施例１において、グリースの膜厚を１０００μｍに変更して試験軸受を作製した。

（比較例４）
実施例１において、グリースの膜厚を５μｍに変更して試験軸受を作製した。

（比較例５）
実施例１において、グリースの膜厚を１２００μｍに変更して試験軸受を作製した。
射出成形によって、図２に示す充填形状で完全に潤滑剤含有ポリマでころ外端面間の空間を埋めることができず、保持器が３箇所でむき出しになってしまった。

（回転試験３）
実施例５，６及び比較例４，５について、実施例１〜３及び比較例１、２で行った試験と同様の回転試験を行った。試験結果を表３に示す。

表３から、膜厚が１０〜１０００μｍの範囲となるようにグリース被膜を形成することにより、良好な潤滑が得られることがわかる。また、比較例５は充填不良のために低回転数で破損した。

本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受の一実施形態（玉軸受）を示す要部断面図である。本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受の他の実施形態（自動調心ころ軸受）を示す要部断面図である。図２に示した自動調心ころ軸受の端面側から見た図（一部）である。射出成形法による潤滑剤含有ポリマの充填過程を説明するための図である。射出成形法による潤滑剤含有ポリマの充填過程を説明するための図である。本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受の他の実施形態（アンギュラ玉軸受）を示す要部断面図である。図６に示すアンギュラ玉軸受の作製方法を説明するための図である。

符号の説明

１玉軸受
２外輪
３内輪
４玉
５グリース被膜
６潤滑剤含有ポリマ
１０自動調心ころ軸受
１２外輪
１３内輪
１４ころ
１５グリース被膜
１６潤滑剤含有ポリマ
３０，３１金型分割体
４０アンギュラ玉軸受
４１内輪
４２外輪
４３玉
４５潤滑剤含有ポリマ

Claims

外輪、内輪及び転動体により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマを充填してなる転がり軸受において、
少なくとも外輪の内周面、内輪の外周面及び転動体の表面にフッ素グリース、フロロシリコーングリース、エステルグリース、ポリフェニルエーテル系グリースから選択されるグリース被膜が１０〜１０００μｍの膜厚で形成され、前記グリース被膜を介して、ポリオレフィン系樹脂と、鉱油、ポリα−オレフィン油、長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル油、長い炭化水素鎖がついたナフタレン油から選ばれる潤滑油とを含む潤滑剤含有ポリマが充填されていることを特徴とする潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受。
外輪、内輪及び転動体により形成される空間内に潤滑剤含有ポリマを充填してなる転がり軸受において、
少なくとも外輪の内周面、内輪の外周面及び転動体の表面にフッ素グリース、フロロシリコーングリース、あるいは鉱油、ポリα−オレフィン油、長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル油、長い炭化水素鎖がついたナフタレン油を基油とし、ウレア、リチウム石鹸を増ちょう剤とするグリースから選択されるグリース被膜が１０〜１０００μｍの膜厚で形成され、前記グリース被膜を介して、ポリエステル系エラストマー、ポリウレアエラストマー、ポリウレタンから選ばれる樹脂を含む潤滑剤含有ポリマが充填されていることを特徴とする潤滑剤含有ポリマ充填転がり軸受。