JP2005326021A

JP2005326021A - 耐食性転がり軸受

Info

Publication number: JP2005326021A
Application number: JP2005178302A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Takashi Nagato; 孝永戸; Masaru Konno; 大金野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】長期に及び安定して潤滑油を自動的に供給でき、かつ水中などの腐食性雰囲気においても錆等の発生が抑制される低コスト，長寿命の耐食性転がり軸受を提供する。
【解決手段】耐食材製の外輪１１と内輪１２とに挟まれた空間内に潤滑油含有ポリマー１５が充填されている。この潤滑油含有ポリマーは溶融状態で充填され、加圧しながら急冷されたものであり、潤滑油含有ポリマー１５中のポリマー成分の比率は１０〜５０質量％で、残部が前記潤滑油であり、ポリマー成分は、平均分子量が１×１０³〜１×１０⁶の低分子量ポリエチレンと、平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶の高分子量ポリエチレンとからなり、低分子量ポリエチレンと高分子量ポリエチレンとの配合比は８：２〜１：９の範囲である。
【選択図】図５

Description

本発明は、水中または腐食性ガス雰囲気中で好適に使用できる耐食性転がり軸受に関する。

従来の耐食性転がり軸受としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。このものは、外輪，内輪，転動体をセラミックス製にするとともに、保持器をＰＴＦＥ系の自己潤滑性複合材製としたものである。
実開平４−８２４３１号公報

しかしながら、上記従来の耐食性転がり軸受には、次のような問題点があった。
（１）保持器にＰＴＦＥ系の自己潤滑性複合材料を用いることにより、軸受の運転時に保持器から転動体にＰＴＦＥ材を転移させ、その自己潤滑性を利用して潤滑を行っている。しかし、保持器と転動体とが常に平均に接触して転動体の全表面にくまなく均一にＰＴＦＥ材の潤滑被膜が形成されることは困難であり、そのため安定した潤滑が得られ難く、しかもＰＴＦＥ材は単に機械的に転動体表面に付着するに過ぎず短時間でクラックや剥離が発生する。

（２）外輪，内輪，転動体に高価なセラミックスを用いているので、コストが非常に高くなってしまう。
そこで、本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、格別高価な材料を使用することなく、しかも長期に及び安定して潤滑油を自動的に供給でき、かつ水中などの腐食性雰囲気においても錆等の発生が抑制される低コスト，長寿命の耐食性転がり軸受を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１に記載の耐食性転がり軸受は、耐食性を有する外輪，内輪，及び転動体と保持器とを備え、その外輪と内輪とに挟まれた空間のうち前記転動体と前記保持器とが占める部分以外の空間に、潤滑油を含有する潤滑油含有ポリマーが充填された耐食性転がり軸受であって、前記潤滑油含有ポリマーは溶融状態で充填され、加圧しながら急冷されたものであり、前記潤滑油含有ポリマー中のポリマー成分の比率は１０〜５０質量％で、残部が前記潤滑油であり、前記ポリマー成分は、平均分子量が１×１０³〜１×１０⁶の低分子量ポリエチレンと、平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶の高分子量ポリエチレンとからなり、前記低分子量ポリエチレンと前記高分子量ポリエチレンとの配合比は８：２〜１：９の範囲であるとともに、前記外輪，前記内輪，及び前記転動体のうち少なくとも一つは、マルテンサイト系のステンレス鋼，オーステナイト系のステンレス鋼，又はセラミックスで構成され、前記保持器は、金属又は前記潤滑油含有ポリマーよりも融点が高いプラスチックで構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る請求項２に記載の耐食性転がり軸受は、請求項１に記載の耐食性転がり軸受において、前記潤滑油含有ポリマーは射出成形により充填されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項３に記載の耐食性転がり軸受は、請求項１又は請求項２に記載の耐食性転がり軸受において、前記潤滑油はフッ素系界面活性物質を０．０１〜０．１質量％含有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項４に記載の耐食性転がり軸受は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐食性転がり軸受において、前記外輪，前記内輪，及び前記転動体のうち、マルテンサイト系のステンレス鋼又はオーステナイト系のステンレス鋼で構成されたものに、リン酸亜鉛被膜形成処理，リン酸マンガン被膜形成処理，リン酸スズ被膜形成処理，亜鉛末クロム酸化成被膜形成処理，無電解ニッケルメッキ，及びクロムメッキのうちの少なくとも一つの防錆処理を施したことを特徴とする。

さらに、上記のポリマー成分は、ポリエチレンに熱可塑性または熱硬化性樹脂を添加したものとすることができる。
本発明の転がり軸受は、外輪と内輪とに挟まれた空間内に潤滑油含有ポリマーが充填されている。軸受が運転されると、その潤滑油含有ポリマーに含有されている潤滑油が経時的に徐々に滲み出してくる。そして、軌道輪と転動体との接触面に均一にくまなく供給されるから、転がり軸受が短時間で焼きつきを生じることはない。

また、外輪，内輪，転動体が耐食性を有すると共にこれらの接触面が潤滑油含有ポリマーで被覆されて外部から遮断されている。そのため、転がり軸受が水中や腐食性ガスなどの雰囲気中におかれても、軸受内部はそれらの腐食性雰囲気から保護される。
これらの作用により、本発明の転がり軸受にあっては、腐食性雰囲気中においても長期間にわたり、安定した軸受機能を発揮することができる。

以下、さらに詳細に本発明を説明する。
本発明が対象とする転がり軸受は、全ての種類のラジアル玉軸受，ラジアルころ軸受，スラスト玉軸受．スラストころ軸受であり、外輪と内輪と転動体との接触態様もラジアル又はアキシアルコンタクト，アンギュラコンタクト，自動調心のいずれかを問わない。また、保持器の種類もプレス保持器，もみ抜き保持器，成形保持器，ピン形保持器等のいずれでも良い。また、シールやシールドを有するものにも有しないものにも全て適用できる。

本発明の転がり軸受の構成部品である外輪，内輪，転動体及び保持器の材質について述べると、本発明にあっては、これらの軸受構成部品の材料としてステンレス鋼を用いることができる。この場合、耐食性のみでなく転がり疲れ強さならびに耐摩耗性も同時に必要とされることから、軸受用ステンレス鋼であるＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系のステンレス鋼が使用できる。また、特に高度の耐食性が要求される用途の場合には、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系のステンレス鋼を用いることも可能である。

更に、上記のステンレス軸受鋼を母材として、これにリン酸亜鉛被膜形成処理，リン酸マンガン被膜形成処理，リン酸スズ被膜形成処理，亜鉛末クロム酸化成被膜形成処理等の防錆処理や無電解ニッケルメッキ，クロムメッキ等の防錆処理を施してもよい。これら各種の防錆処理のうちの一つを単独で施しても良く、あるいは複数処理を併用してもよい。上記無電解ニッケルメッキとしては、例えば触媒ニッケルメッキ法であるＫａｎｉｇｅｎ、カニゼン（登録名，ＧＡＴＣ社）が好適である。また、無電解ニッケルメッキ被膜中に、炭化ケイ素，窒化ホウ素，窒化ケイ素などのセラミックスの微粉末を析出複合させるようにした複合無電解ニッケルメッキであっても良い。

また、上記のセラミックスの微粉末を析出複合させる複合無電解ニッケルメッキの代わりに、セラミックコーティングを施して母材面を直接にセラミックスで被覆するようにしても良い。
さらには、対費用効果が期待できる場合であれば、内輪，外輪，転動体のうちの少なくとも一つ以上を、窒化ケイ素等のセラミックス製にすることも可能である。

次に、本発明の転がり軸受に充填される潤滑油含有ポリマーについて説明する。
本発明の潤滑油を含有させるポリマーとしては、ポリエチレン（ポリα−オレフィン系ポリマー）を用いることができる。
本発明に用い得る上記ポリマーの群は、基本構造は同じであってその平均分子量のみが異なっている。本発明に用いられる平均分子量としては、１×１０³〜１×１０⁶という比較的低分子量のものと、１×１０⁶〜５×１０⁵という高分子量のものとがあり、前者では平均分子量１×１０³〜５×１０⁵の範囲が好ましい。

本発明にあっては、これらの低分子量のポリマーと高分子量のポリマーとを単独または必要に応じて混合して用いる。使用される潤滑油含有ポリマーにおいて全ポリマー成分が占める比率すなわちポリマー添加量の総計は、５〜９０質量％、好ましくは１０〜５０質量％であり、残部は後述する潤滑油である。
上記ポリマー添加量が５質量％未満では、これを充填した転がり軸受の寿命、すなわち使用開始から軌道輪あるいは転動体のうちのいずれかにクラックなどの転がり疲れによる損傷が発生するに至るまでの総回転数、並びに潤滑油含有ポリマーの構造体としての強度が通常軸受に必要とされているレベルを下回ることになってしまう。特に潤滑油含有ポリマーの強度の確保に関しては添加されるポリマーの量の多少に大きく影響されることから、ポリマー添加量の下限値はより高い１０質量％以上とした方がより好ましい。

一方、ポリマー添加量が９０質量％を越えると、残部の潤滑油量が１０質量％以下になることから転がり軸受に対する十分な潤滑効果が得られなくなって、やはり転がり軸受の寿命が短くなり、且つまた、軸受回転時の動摩擦トルクが高くなる。特に動摩擦トルクの低減の点については、添加される潤滑油含有ポリマー中の潤滑油量の影響が大きいことから、必要な潤滑油量を確保する意味でポリマー添加量の上限値はより低く５０質量％以下とした方が好ましい。

本発明において、上記ポリマーにおける低分子量のポリマーと高分子量のポリマーとを混合して使用する場合は、低分子量のポリマー：高分子量のポリマーの配合比は８：２〜１：９の範囲にあるものとするのが良い。
上記両ポリマーの配合において、低分子量ポリマーが全ポリマーの１割未満であると、潤滑油をポリマー内部に保持する能力が大きい低分子量ポリマーの量が少な過ぎて、そのためポリマー内に保持されている筈の潤滑油が軸受運転時に早くポリマー内から排出されてしまう。その結果、軸受への潤滑油の補給が運転途中から途切れてしまうこととなり、転がり軸受の寿命が短くなる。また、本発明の潤滑油含有ポリマーの製造過程で、高分子量ポリマーのみでは潤滑油と均一に混合するのに困難が伴う。

一方、上記高低両ポリマーの配合において、低分子量ポリマーが全ポリマーの８割を越えた場合は、構造体としての強度は高分子量ポリマーの方が高いことから、これを充填した転がり軸受の潤滑油含有ポリマーの強度が不足すると同時に、軸受寿命も短くなる。
本発明の潤滑油を含有させるポリマーとしては、上述のポリα−オレフィン系ポリマーの他に、潤滑油含有ポリマーの機械的強度を向上させるため、以下のような熱可塑性樹脂およ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，メラミン樹脂，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良い。
更に、ポリα−オレフィン系ポリマー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良い。
本発明の潤滑油含有ポリマーに使用する潤滑油としては、ポリα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステル・トリメリット酸エステルのようなエステル油等が適当である。また、これらに予め酸化防止剤，錆止め剤，摩耗防止剤，あわ消し剤，極圧剤等の各種の添加剤を加えたものを用いてもよい。

本発明に使用する上述の潤滑油には、またフッ素系界面活性物質を微量添加しても良い。
上記のフッ素系界面活性物質は、基本的には図１に示されるように、その分子構造中に、「〜ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂」のような炭化水素鎖からなる親有機性を有する部分（Ｒ_H）と、「ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＦ₂〜」のようなフッ化炭素鎖からなる疎有機性を有する部分（Ｒ_F）とが共存する構造を有しているフッ素系の非イオン性界面活性剤，オリゴマーまたは樹脂である。なお、図１（ａ）は鎖状分子の場合、同図（ｂ）はオリゴマーまたは樹脂の場合の構造を模式的に表している。

上記フッ化炭素鎖（Ｒ_F）の部分は、例えばフルオロフェニレン基，フルオロエーテル基，フルオロアルキル基，パーフルオロアルキル基，パーフルオロポリエーテル基等を主成分とし、最も一般的にはパーフルオロアルキル基で構成され、炭素数は１〜１８の範囲が適当である。炭素数１はフッ化炭素が潤滑油の表面に配向するために必要な最小数である。一方、炭素数が１８を越えると炭化水素系油への溶解性が劣化する。

上記炭化水素鎖（Ｒ_H）の部分は、炭素数５〜１８の飽和または不飽和炭化水素鎖である。特に、エチレンオキサイド基，ビニル基，アミノ基，エステル基，エポキシ基，アクリレート基，エーテル基，メチルシロキサン基，ジメチルシロキサン基等のいずれかを、付加モル数５〜２５程度含有するものは、本発明に好適に利用できる。
このフッ素系界面活性物質を潤滑油中に混合すると、炭化水素鎖（Ｒ_H）を有する部分はその親有機性によって油中にとどまる。一方、フッ化炭素鎖（Ｒ_F）を有する部分はその疎有機性によって油面外に押し出されて一定方向に配列し、図２に示されるような状態で潤滑油Ａと外界Ｂとの界面Ｃに配向吸着されて、潤滑油の界面Ｃは疎有機性を有する部分Ｒ_Fで被覆される。

すなわち、潤滑油に上記のフッ素系界面活性物質を添加した場合は、炭化水素系油であっても、外界との接触界面が見掛け上あたかもフッ素系油であるかのような性質を示し、疎有機性で且つ金属に対する濡れも小さくなる。そのため、外界が例えば水であれば、水中への潤滑油の滲み出しが抑制されると同時に、軸受部品の金属面への必要以上の滲み出しも抑制されて、その結果、水中での転がり軸受の機能をより長時間にわたって維持することを可能にする。
上記のフッ素系界面活性物質として具体的には、例えば次の化学式１で示される構造を有するパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物〔Ｆ−１４２Ｄ（ＤＩＣ社）〕を好適に用いることができる。

また、フルオロアルキルエステル、またはパーフルオロアルキルエステル、またはフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、またはパーフルオロアルキルアミンオキシド付加物、またはパーフルオロアルキルオリゴマー、パーフルオロアクリレート含有オリゴマー、またはパーフルオロアルキル基・親油性基含有ウレタン等が用いられる。

本発明のフッ素系界面活性物質の潤滑油への添加量は、潤滑油の吸着特性（あるいは吸着量）に応じて異なるが、０．０１〜０．１質量％で所期の目的を達することができる。この添加量は潤滑油の使用条件等によっても調節することが可能である。例えば飽和吸着量以上に添加した場合は、過剰に添加されて潤滑油内部に分散した分が潤滑油表面へ補給されるから、表面のフッ素系界面活性物質の消耗が考えられる条件下でも、長期の使用が可能になる。

上記フッ素系界面活性物質の潤滑油への添加量の臨界的意義は次の通りである。添加量が０．０１質量％未満では、当該転がり軸受が水中で使用される場合、水中への潤滑油の滲み出し、ポリマーからの必要以上のしみ出しを抑制する効果が得られない。
一方、添加量が０．１質量％を越えると、過剰な分は水中に分離析出してしまうだけで、それ以上の添加による効果の向上は期待できず無意味である。ただし、水中への分離析出によって特に悪影響があるわけではない。
上記潤滑油含有ポリマーは、本発明の耐食性転がり軸受を製造する際に、内輪と外輪と転動体と保持器とで占める空間以外の軸受内部空間に充填される。

本発明の転がり軸受における潤滑油含有ポリマーの充填方法について、その要点を以下に説明する。
潤滑油含有ポリマーを充填する際に、転がり軸受内の複数の転動体同士をなるべく等間隔に保つのが良い。一般的には保持器がその機能を果たすが、その場合保持器が耐食性の金属製であれば問題ないが、プラスチックス製のものでは潤滑油含有ポリマーの融点より高い融点のプラスチックを用いた保持器とする必要がある。潤滑油含有ポリマーは溶融状態にして充填するので、プラスチック製保持器が溶融してしまうことを防止するためである。

しかし、一般的な保持器は使用せずに潤滑油含有ポリマーで保持器を兼用させる場合は、図３，図４に示すような治具を使用して転動体を円周方向で等間隔に保つようにすると良い。
図３はラジアル転がり軸受の場合である。
この場合は、転動体１の数に合わせて円周等間隔に球面状の座２を設けた治具３に転がり軸受４を嵌着して、転動体１を等間隔に保持した状態で軸受４内に潤滑油含有ポリマーを充填し、加熱溶融して軸受内の空間にまんべんなくしみ込ませた後に冷却固化する。

図４はスラスト軸受の場合である。
この場合には、リング状の内側の治具６に転動体１を外接させる。その転動体１の外周に分割式の外側治具７を配設する。外側治具７にはその内周面に円周等間隔に球面状の座８が設けてあり、それらの各球面状の座８にスラスト軸受の各転動体１を位置決めして保持し、上記と同様にして潤滑油含有ポリマーを充填する。

もっとも、上記治具については、潤滑油含有ポリマーの充填時に転動体が動くことを防止できて且つ潤滑油含有ポリマーの充填スペースが軸受に十分確保できる構造であれば、図示のものとは限らず異なったものでも良い。
潤滑油含有ポリマーの充填工程において、転がり軸受の温度は軸受の焼戻し温度を上回らないように配慮しなければならない。具体的には、１６０〜１７０℃以下にする。
前記のような潤滑油含有ポリマーの充填工程において、冷却固化の際、適切な圧力で加圧するようにしてもよい。
潤滑油含有ポリマーの充填に際して、射出成形を併用しても良い。

以上説明したように、本発明の耐食性転がり軸受によれば、以下のような効果が得られる。
（１）長寿命である。
軸受が運転されると、その潤滑油含有ポリマーに含有されている潤滑油が経時的に徐々に滲み出して、軌道輪と転動体との接触面に均一にくまなく供給されるから、長時間にわたり良好な潤滑が行われて転がり軸受の焼きつきやクラック発生が防止される。

（２）水中や腐食性ガス雰囲気下でも長期の寿命が保証される。
耐食性材料からなる外輪，内輪，転動体の面が更に潤滑油含有ポリマーで被覆されて外部から遮断されるため、特殊環境で使用しても軸受内部はそれらの腐食性雰囲気から保護される。
（３）低コストである。
高価なセラミックスを強いて用いなくても、長期に及び安定して潤滑油を自動的に供給でき、水中などの腐食性雰囲気においても錆等の発生が抑制されるから、低コストである。

以下に、本発明の実施例を挙げる。
（実施例１）
図５に示すものは、耐食性転がり軸受であるラジアル玉軸受に適用した場合の実施例で、外輪１１と、内輪１２と、それらの間に介在する複数個の転動体（玉）１３と、それらの転動体１３同士を円周等間隔で保持する保持器１４を備え、その外輪１１と内輪１２とに挟まれた空間内には、転動体１３と保持器１４とが占める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポリマー１５が充填されている。

外輪１１と内輪１２と転動体１３と保持器１４は、いずれも耐食性に優れた材料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製である。
また、潤滑油含有ポリマー１５は、低分子量ポリエチレン１４質量％と超高分子量ポリエチレン６質量％とからなるポリエチレンポリマー２０質量％に対し、パラフィン系炭化水素油を８０質量％含有しているものである。
ここで、前記低分子量ポリエチレンの平均分子量は１×１０³〜５×１０⁵であり、また超高分子量ポリエチレンの平均分子量は１×１０⁶〜５×１０⁶である。

この実施例の場合、転がり軸受内部空間への上記潤滑油含有ポリマー１５の充填は、次の手順で実施した。
第１の工程：
潤滑油としてのパラフィン系炭化水素油８０ｇとポリマーの一方の成分である低分子量ポリエチレン８ｇとを混合して、オイルバス中で１６０℃まで加熱し、攪拌しながら両者を一様に溶解させる。
第２の工程：
こうして両者を一様に溶解させたものを放冷し、その後、これに更に低分子量ポリエチレン６ｇと超高分子量ポリエチレン６ｇとを添加する。そして、ミキサーを用いて全体がクリーム状になるまで十分に混合する。得られたクリーム状の混合物を、ベース潤滑油含有ポリエチレンとする。
ここで、全部の低分子量ポリエチレンの所要量（１４ｇ）をはじめから超高分子量ポリエチレンに加えずに、半分以上の量（８ｇ）を先ずパラフィン系炭化水素油に混合して加熱溶解する手順とした理由は、はじめから超高分子量ポリエチレンに加えると溶解時の粘度が高くなり過ぎて、一様に混合して溶解させることができないためである。

第３の工程：
上記のクリーム状のベース潤滑油含有ポリエチレンを、転がり軸受の外輪１１と内輪１２とに挟まれた空間内に充填する。
充填し終わったら、転がり軸受の両端面をそれぞれ金属平板で蓋して、オーブン中で１６０〜１７０℃に加熱し、充填されているベース潤滑油含有ポリエチレンを溶融させる。この溶融により、充填されているクリーム状のベース潤滑油含有ポリエチレンが液状になり、その結果、玉軸受の構成部品間の狭い空間の隅々にまで流れ込むことができる。
第４の工程：
その後、転がり軸受の両端面を金属平板で蓋したままで、水冷式プレスに移しかえ、加圧しながら急冷する。
これにより、軸受空間内で溶融していたベース潤滑油含有ポリエチレンが固化して充填作業が完了する。

（実施例２）
この実施例も実施例１と同じく耐食性転がり軸受であるラジアル玉軸受に適用した場合であり、図５に示すと同様に、外輪１１と、内輪１２と、それらの間に介在する複数個の転動体１３と、それらの転動体１３を円周等間隔で保持する保持器１４を備え、その外輪１１と内輪１２とに挟まれた空間内には、転動体１３と保持器１４とが占める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポリマー１５が充填されている。更に、この実施例の場合は、図示を省くが、外輪１１と内輪１２との端面に、軸受内を密封するシール（Ｚシール）が外輪に固定され取り付けられている。

上記の軸受構成部品のうち、外輪１１と内輪１２と保持器１４及びＺシールはいずれも耐食性に優れた材料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製である。一方、転動体１３は耐食性に優れた材料であるＳｉ₃Ｎ₄製である。
また、潤滑油含有ポリマー１５は、ポリマーがポリα−オレフィン系である平均分子量が１×１０³〜１×１０⁶のポリエチレン１０質量％と平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶のポリプロピレン５質量％との混合物であり、このポリマーに含有された潤滑油には、ジアルキルジフェニルエーテル油８５質量％を用いたものである。
この実施例２の場合の玉軸受内部空間への上記潤滑油含有ポリマー１５の充填は、実施例１の手順の第１〜第４の工程に準じて行った。

（実施例３）
この実施例は、耐食性転がり軸受として、図示しないラジアルころ軸受に適用した場合である。
すなわち、図５に示す軸受における転動体１３が玉でなく円筒ころのものに適用したものである。外輪と、内輪と、それらの間に介在する複数個の転動体である円筒ころと、それらの転動体を円周等間隔で保持する保持器を備え、その外輪と内輪とに挟まれた空間内には、転動体と保持器とが占める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポリマーが充填されている。

上記の軸受構成部品のうち、外輪と内輪と転動体の円筒ころと保持器はいずれも耐食性に優れた材料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製であり、且つその表面に更に無電解ニッケルメッキを施したものである。
また、潤滑油含有ポリマーは、ポリマーがポリα−オレフィン系である平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶のポリプロピレン２５質量％であり、このポリマーに含有された潤滑油には、ナフテン系炭化水素油７５質量％を用いたものである。なお、上記潤滑油含有ポリマーの充填工程のため、ポリプロピレンは上記の平均分子量の範囲内で二種類のものを選ぶようにしてもよい。
この実施例３の場合のころ軸受内部空間への上記潤滑油含有ポリマーの充填も、実施例１の手順の第１〜第４の工程に準じて行った。

（実施例４）
この実施例は、耐食性転がり軸受として、スラスト玉軸受に適用した場合である。
すなわち、図６に示すスラスト玉軸受２０において、外輪（固定輪）２１と、内輪（回転輪）２２と、それらの間に円周等間隔で介在する複数個の転動体である玉２３を備え、その外輪２１と内輪２２とに挟まれた空間内には、転動体２３が占める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポリマー２５が充填されている。図示の例では、保持器は設けられていないで、潤滑油含有ポリマー２５が保持器の機能をも兼用している。

上記の軸受構成部品のうち、外輪２１と内輪２２と転動体の玉２３とはいずれも耐食性に優れた材料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製である。
また、潤滑油含有ポリマー２５は、ポリマーがポリα−オレフィン系である平均分子量が１×１０³〜５×１０⁵の低分子量ポリエチレン１４質量％と平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶の超高分子量ポリエチレン６質量％とからなる混合物であり、一方、このポリマーに含有された潤滑油には、パラフィン系炭化水素油８０質量％を用いたものである。

この実施例４の場合のスラスト玉軸受２０の内部空間への上記潤滑油含有ポリマー２５の充填も、実施例１の手順の第１〜第４の工程に準じて行った。
なお、この実施例４のスラスト軸受の転動体２３は玉の代わりにころであっても良い。また、実施例４のスラスト軸受は保持器を有しないで潤滑油含有ポリマー２５に保持器の機能を兼用させるようにしているが、これに限らず、転動体２３を円周等分に保持器で保持させるものであっても良い。

また、上記スラスト軸受にシールを取り付けても良い。その場合のシールの材質は耐食性を有する例えばステンレス鋼とするのが良い。
また、転動体２３はステンレス鋼製としたものを説明したが、優れた耐食性を有する他の材料である、例えばＳｉ₃Ｎ₄のようなセラミックス製とすることもできる。
また、実施例４のスラスト軸受にあっても、外輪２１，内輪２２，転動体２３に無電解ニッケルメッキなどの防食のための表面処理を施しても良い。

（実施例５）
この実施例は、本発明を適用した耐食性転がり軸受の耐食耐久性能を試験したものである。
被試験体としては、図６に示したと同様のタイプのスラスト玉軸受２０を使用した。
ただし、軸受構成部品である軌道輪（外輪２１，内輪２２）と転動体（玉）２３の材質及び保持器の材質は表１に示すものの組み合わせとした。なお、保持器については、本発明品のものは全て潤滑油含有ポリマーで兼用するタイプとし、一方比較例にはその他、ＰＴＦＥ製保持器を有するものも含めた。

本試験は、水に対する耐食性を試験するものとし、被試験体の転がり軸受２０を水中で運転してクラック発生までの運転時間（寿命）を測定した。
試験装置を図７に示す。被試験体２０の取付け台を兼ねた容器３１は、底部の入口３２から流入した水が、上部の出口３３から連続的に流出するようにしてあり、容器底中央に被試験体軸受２０の載置面３４が設けてある。被試験体軸受２０の外輪（固定輪）２１を載置面３４に固定する。この容器３１の中に上から回転軸３５を挿入して被試験体軸受２０の内輪（回転輪）２２に嵌合させ、その回転軸３５を回転させて被試験体軸受２０を駆動させる。

容器３１の下面は、回転軸３５と同軸に配置した負荷装置３６により、ボール３７を介して支持し、荷重Ｆを負荷する。また、容器３１の側面には、容器に固定したカンチレバー３８を介してロードセル３９を取付けてあり、これによって被試験体軸受２０の動トルクを測定するようにした。
また、容器３１の水温を制御して被試験体軸受２０に充填されている潤滑油含有ポリマー２５の熱変形温度を測定して、その結果から潤滑油含有ポリマーを保持器材として兼用した場合の強度を評価した。
さらに、潤滑油含有ポリマーにフッ素系界面活性物質を添加したものについては、その分離析出の有無を測定した。試験条件は次の通りである。
被試験体軸受２０：スラスト玉軸受，ボール数６個，型式＃５１３０５
負荷装置荷重Ｆ：１７６４Ｎ
回転速度：１５００ｒｐｍ
この耐久試験の結果を表２に示す。

（注１）ポリマーのポリエチレン配合比は次の通り。
低分子量ポリエチレン：超高分子量ポリエチレンの重量比
（平均分子量１×１０³〜５×１０⁵）（平均分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）
（注２）フッ素系界面活性物質は、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物。
（注３）動トルク１．５ｋｇ・ｃｍ以下を◎、
１．５〜２ｋｇ・ｃｍを○、
２ｋｇ・ｃｍを越すものを×とした。
（注４）保持器として使用可能な熱変形温度が、
６０℃以上を◎、
５０〜６０℃を○、
５０℃以下を×とした。

表２の結果から、以下のことが明らかにされた。
（１）本発明の耐食性転がり軸受は比較例のものより格段に長寿命であり、動トルクも低く、潤滑油含有ポリマーの優れた潤滑性能が保証される。更に、潤滑油含有ポリマーが保持器として機能するための強度も、実用上十分である。ただし、低分子量ポリエチレンの配合比が多い（８割）本発明例４は、強度が他のものより低めでかつ寿命も短めになっている。また、ポリマー含有量の合計量が９０質量％と多い本発明例１１も、動トルクが高めで寿命は短めになっている。

（２）フッ素系界面活性物質を添加したものは、その添加量が０．１５質量％になるとフッ素添加物の析出が認められる。これからその添加量は０．１５質量％未満であることが望ましいといえる。
（３）比較例１は潤滑油含有ポリマー中のポリマー含有量が３質量％と低く、軸受として使用した時のクラック発生迄の寿命が短く、且つ強度も大きく低下している。反対に、比較例２はポリマー含有量が９５質量％と多く、相対的に潤滑油量が不足していてクラック発生までの寿命が短くなっている。また、動トルクが過大になっている。

（４）比較例３はポリマー中の低分子量ポリエチレンの配合比が過少であり、潤滑油の保持能力が不足して寿命が短くなっている。
反対に比較例４はポリマー中の低分子量ポリエチレンの配合比が過大で、強度が不足するとともに、寿命も短めになっている。
（５）比較例５はＰＴＦＥ製の保持器を装着し、潤滑油含有ポリマーは全く使用されていない。このものは、水中での使用で保持器のＰＴＦＥ材が転動体表面から短時間で剥離してしまい、クラック発生までの寿命が全試料中で最も短く、本発明のものの半分以下である。

本発明の潤滑油に添加されるフッ素系界面活性物質の構造を模式的に表した図で図１（ａ）は鎖状分子の場合、同図（ｂ）はオリゴマーまたは樹脂の場合をそれぞれ表している。本発明のフッ素系界面活性物質が、潤滑油の表面を被覆した状態を模式的に表した図である。本発明のラジアル軸受に潤滑油含有ポリマーを充填する際に用いる治具の使用態様を説明する断面図である。本発明のスラスト軸受に潤滑油含有ポリマーを充填する際に用いる治具の使用態様を説明する断面図である。本発明をラジアル玉軸受に適用した場合の実施例の半断面図である。本発明をスラスト玉軸受に適用した場合の実施例の半断面図である。スラスト玉軸受を水中で運転してクラック発生までの運転時間（寿命）を測定する耐久試験装置の断面図である。

符号の説明

１１外輪
１２内輪
１３転動体
１４保持器
１５潤滑油含有ポリマー

Claims

耐食性を有する外輪，内輪，及び転動体と保持器とを備え、その外輪と内輪とに挟まれた空間のうち前記転動体と前記保持器とが占める部分以外の空間に、潤滑油を含有する潤滑油含有ポリマーが充填された耐食性転がり軸受であって、
前記潤滑油含有ポリマーは溶融状態で充填され、加圧しながら急冷されたものであり、前記潤滑油含有ポリマー中のポリマー成分の比率は１０〜５０質量％で、残部が前記潤滑油であり、
前記ポリマー成分は、平均分子量が１×１０³〜１×１０⁶の低分子量ポリエチレンと、平均分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶の高分子量ポリエチレンとからなり、前記低分子量ポリエチレンと前記高分子量ポリエチレンとの配合比は８：２〜１：９の範囲であるとともに、
前記外輪，前記内輪，及び前記転動体のうち少なくとも一つは、マルテンサイト系のステンレス鋼，オーステナイト系のステンレス鋼，又はセラミックスで構成され、
前記保持器は、金属又は前記潤滑油含有ポリマーよりも融点が高いプラスチックで構成されていることを特徴とする耐食性転がり軸受。
前記潤滑油含有ポリマーは射出成形により充填されたものであることを特徴とする請求項１に記載の耐食性転がり軸受。
前記潤滑油はフッ素系界面活性物質を０．０１〜０．１質量％含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐食性転がり軸受。
前記外輪，前記内輪，及び前記転動体のうち、マルテンサイト系のステンレス鋼又はオーステナイト系のステンレス鋼で構成されたものに、リン酸亜鉛被膜形成処理，リン酸マンガン被膜形成処理，リン酸スズ被膜形成処理，亜鉛末クロム酸化成被膜形成処理，無電解ニッケルメッキ，及びクロムメッキのうちの少なくとも一つの防錆処理を施したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐食性転がり軸受。