JP2005351483A - 潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等の破損・亀裂等の発生を防止した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を提供すること。
【解決手段】 内輪２、外輪３、内輪２と外輪３との間に介装される複数の転動体４と、転動体４を保持し且つ内輪２及び外輪３のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器５と、前記内輪２、外輪３、転動体４及び保持器５により形成される空間内に充填され且つ前記保持器５を被覆している潤滑剤含有ポリマ６と、を備え、前記潤滑剤含有ポリマ６は、射出成形により形成されてなる潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、潤滑剤含有ポリマを充填した円すいころ軸受及びその製造金型に関する。

一般に、転がり軸受の外輪及び内輪（軌道輪）及び転動体の間の空間には、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。しかしこれらの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、流動化するという問題があった。そこで、この飛散や流動化を防止するため、転がり軸受をシール板等で密封する方法が一般に行われている。このため、小型の特殊用途軸受には、その潤滑性を付与するために、潤滑剤やグリースを使用することが困難であった。

この問題を解決するため、近年では、潤滑剤を含有するポリマを軸受の内輪及び外輪と、転動体の間の空間に充填する方法が提案されている。例えば、特公昭６３−２３２３９号公報には、グリースとポリエチレンからなる潤滑剤含有ポリマ（プラスチックグリース）を軸受の内輪、外輪及び転動体により形成された空間内に充填することが開示されている。

この潤滑剤含有ポリマの充填方法としては、軸受の端面と潤滑剤含有ポリマが一致するフルパックが一般的である。また、この潤滑剤含有ポリマの製造方法としては、適当な治具で転がり軸受を挟みこみ、加熱処理により成形する加熱成形法が開示されている（特公昭６３−２３２３９号公報等参照）。
特公昭６３−２３２３９号公報

しかしながら、適当な治具で挟みこんで、加熱処理で成形した潤滑剤含有ポリマを充填した円すいころ軸受には、円すいころ軸受固有の以下の問題点があった。

(1)円すいころ軸受の保持器は一般的に外輪側に寄っており、保持器と外輪との間に形成される潤滑剤含有ポリマは肉薄になる。そのため軸受の回転等によって、破損、亀裂、欠落などの不具合を起こす恐れがある。

(2)また、上記肉薄部分の他でも、従来の圧縮成形（加熱成形）で充填した潤滑剤含有ポリマでは、内部にボイドができたり内部組成が均一になりにくいために、機械的強度が低くなることから、弱い部分の潤滑剤含有ポリマに破損、亀裂等が発生する可能性が高くなる。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等に破損・亀裂等が発生することを防止可能な潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、一対の内輪及び外輪と、当該両内輪及び外輪の間に介装される複数の転動体と、当該転動体を保持すると共に、前記内輪及び外輪のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器と、前記内輪及び外輪、転動体及び保持器により形成される空間内に充填され且つ前記保持器を被覆している潤滑剤含有ポリマと、を備えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受であって、前記潤滑剤含有ポリマは、射出成形（インサート成形）により形成されてなる潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を提供するものである。

この構造を備えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受は、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等に破損・亀裂等が発生することを防止することができる。

そしてまた、本発明は、両端面の幅が異なる軌道輪と、当該軌道輪の間に介装される複数の転動体と、前記転動体を保持すると共に、前記軌道輪のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器と、前記軌道輪、転動体及び保持器により形成される空間内に充填され且つ前記保持器を被覆している潤滑剤含有ポリマと、を備える潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を射出成形により形成する潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型であって、前記軸受を所定の位置に配置した際に、前記軌道輪の幅が狭い方の端面と接触しないようになされており、いずれか一方の前記軌道輪の幅が広い方の端面に当接可能な位置に、前記軌道輪と前記転動体との接触面が密着するように前記端面を付勢する付勢手段が設けられてなる、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を提供するものである。

この構造を備えた製造金型によれば、前記の潤滑剤含有ポリマの強度の上昇及びその肉薄部等の破損・亀裂等の発生の防止に加え、内輪・外輪の軌道溝の圧痕の程度が最小限にとどめられ、機械的強度に優れ、高速・高荷重の使用条件下での信頼性が向上した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受が得られる。

一般に、転がり軸受の中でも軸受の側面が面一である深溝玉軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受等の場合には、内部組成が均一になりやすい射出成形により潤滑剤含有ポリマを充填しても、軸受の側面（あるいは、シ−ル溝底部）と製造金型とが接触しているので、射出された溶融状の潤滑剤含有ポリマの射出圧を内輪および外輪で受けることができる。そのため、射出圧によって内外輪が変位することがないので、軸受の軌道溝等に圧痕が発生することがない。一方、転がり軸受の中でも円すいころ軸受の場合は、内輪→円すいころ→外輪にわたって接触した状態で、潤滑剤含有ポリマを充填しようとすると、内輪、円すいころ、外輪の寸法関係から、図３に示すように、金型１１と内輪の幅の広い端面２Ａとを接触、金型１２と内輪の幅の狭い端面２Ｂとを非接触（隙間）、金型１２と外輪の幅の広い端面３Ｂとを接触、金型１１と外輪の幅の狭い側面とを非接触（隙間）の状態にすることが望まれる。尚、図３は、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の従来の製造金型を示す断面図である。この状態で射出成形を行うと、射出された溶融した潤滑剤含有ポリマの射出圧を非接触部分があるために内輪及び外輪で受けることができず、射出圧を外輪→円すいころ→内輪（あるいは内輪→円すいころ→外輪）を受けることになり、その射出圧で内輪・外輪の軌道溝に圧痕を生じる恐れがあるという問題がある。

このような問題に対し、前記の特定の製造金型を用いれば、円すいころ軸受の場合であっても、内輪・外輪の軌道溝の圧痕の程度が最小限にとどめられ、機械的強度に優れ、高速・高荷重の使用条件下での信頼性が向上した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。

本発明で使用可能な潤滑剤含有ポリマとしては、例えば、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ポリオレフィン系樹脂の群から選択された合成樹脂に、潤滑剤としてポリ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、フタル酸エステルのようなエステル油等の何れか単独もしくは混合油の形で混ぜて調整した原料を、樹脂の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たものであり、潤滑剤の中に予め酸化防止剤、錆止め剤、摩耗防止剤、消泡剤、極圧剤等の各種添加剤を加えたものでもよい。

前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及び強度が得られず、例えば、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％を超える場合（すなわち、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。

前記合成樹脂の群は、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。すなわち、平均分子量が７００〜１×１０４というワックス（例えば、ポリエチレンワックス）に分類されるものと、平均分子量が１×１０４〜１×１０６という比較的低分子量のものと、平均分子量が１×１０６〜５×１０６という超高分子量のものとを、単独もしくは必要に応じて混合して用いる。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。この中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、潤滑油との分子量の差が小さいために、潤滑油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、長時間に亘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傾向にある。

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。

これに対して、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油との分子量の差が大きいために潤滑油との親和性が低くなり、結果として保油性が低下し、潤滑油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。

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は、ワックスに分類されるものが０〜５重量％、比較的低分子量のものが８〜４８％、超高分子量のものが２〜１５重量％、３つの樹脂分の合計が１０〜５０重量％（残りが潤滑剤９０〜５０重量％）が好適である。

機械的強度の一つとして、本発明の潤滑剤含有ポリマの硬さ「ＨＤＡ」は、６５〜８５の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、７０〜８０の範囲である。硬さ「ＨＤＡ」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虞がある。これに対して、硬さ「ＨＤＡ」が８５を超える場合は、ころ（転動体）を拘束する力が大きく、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虞がある。

本発明の潤滑剤含有ポリマの機械的強度を向上させるため、前記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たものを使用してもよい。

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、ポリエーテルスルフォン、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。

さらに、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。

また、機械的強度を向上させるために、充填剤を添加してもよい。この充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸カリウムウイスカーやホウ酸アルミニウムウイスカー等の無機ウイスカー類、あるいはガラス繊維や金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したもの、また有機化合物では、カーボンブラック、黒鉛粉末、カーボン繊維、アラミド繊維やポリエステル繊維等を添加してもよい。

さらに、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'-ヒロドキシ-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。

以上の全ての添加剤（ポリオレフィン系樹脂と潤滑剤以外）の添加量としては、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うえで好ましい。

本発明で用いることのできるポリマ材料としては、前述したようなポリオレフィン系樹脂をベースにしたものの他、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば使用でき、その中で含油量を多くすることができるものとしては、例えば、ポリエステル系エラストマー等がある。

また、本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造方法は、前記保持器を被うように潤滑剤含有ポリマを射出成形により充填・固化させることが可能な方法である限り特に制限されないが、例えば、第１の金型及び第２の金型からなる一対の特殊金型を用いて行われ、具体的には、以下の方法を採用することができる。

即ち、第１の金型及び第２の金型（但し、この第１の金型には、材料注入用のピンゲートが形成されている）からなる金型を用意し、この両金型の間に、後述する離型剤あるいはグリースを塗布した円すいころ軸受を配置する。次に、前記内輪、外輪、転動体及び保持器により形成される空間内に、前記ピンゲートから射出成形により潤滑剤含有ポリマを圧入する。その後、この圧入された潤滑剤含有ポリマが冷却されて、固化する。

前記ピンゲートから圧入された潤滑剤含有ポリマは、保持器の周りに潤滑剤含有ポリマがまんべんなく行き渡るため、当該潤滑剤含有ポリマによって保持器を被うことができる。また、射出成形により形成されるため、潤滑剤含有ポリマの強度が上昇し、保持器の突出部分に被覆された潤滑剤含有ポリマの破損が発生するのを防止できる。

前記離型剤としては、フッ素系離型剤が好適に用いられる。具体的には、炭素数４〜２０のパーフルオロアルキル基含有リン酸エステルまたはその塩とシリコンオイルとの混合物（例えば、特公昭５３−２３２７０号公報、特公昭５３−２３２７１号公報に記載）、炭素数４〜２０のパーフルオロアルキル基含有リン酸エステルまたはその塩とシリコンワニスとの混合物（例えば、特公昭５７−４８０３５号公報に記載）、パーフルオロアルキル基含有ポリエーテル化合物とシリコンオイル等との混合物（例えば、特公昭５９−３２５１３号に記載）、パーフルオロアルキル基含有ウレタン化合物とオルガノシルセスキオキサンのラダー重合体等との混合物（例えば、特開昭６３−１０４８０４号公報に記載）等を挙げることができる。また、前記混合物において、シリコン化合物を含有しないものも使用できる。さらに、フッ素系離型剤は、前記の化合物を主成分とし、適当な溶媒（例えば、水、イソオクタン、ＨＣＦＣ−１４１ｂ等）を含有してもよい。

また、前記グリースとしては、その種類は特に限定されるものではないが、前述した潤滑剤含有ポリマを形成する樹脂及び潤滑剤との親和性を考慮することが好ましい。

つまり、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。したがって、転動体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、前述した離型剤と同様の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でてくる。

したがって、本発明においては、潤滑剤含有ポリマを形成する樹脂及び潤滑剤と、グリースとは相溶性が低い組合わせをすることが好ましい。

例えば、潤滑剤含有ポリマの樹脂がポリオレフィン系樹脂の場合は、被覆用のグリースとしては、炭化水素系の化合物と相溶性のほとんどないフッ素グリース（増ちょう剤：ＰＴＦＥ、基油：パーフルオロポリエーテル）、シリコングリース（増ちょう剤：リチウム石鹸、基油：フェニルメチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン）、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、その他の炭化水素系であっても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等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ほとんどないフッ素系グリース、シリコングリース、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。

以上詳述した通り、本発明の潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受は、射出成形で成形された潤滑剤含有ポリマを設けているので、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等の破損・亀裂等の発生を防止したものである。また、本発明の製造金型を使用すれば、溶融した潤滑剤含有ポりマの射出圧を内輪内径より内側部分、外輪外径より外側部分、及び付勢手段で吸収し、射出により発生する軸受の外輪内周部及び内輪外周部の圧痕を最小限に抑えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。また、本発明の製造金型を使用すれば、軸受を正規な位置に保持し、突出した保持器を完全に被うような形状で射出成形により潤滑剤含有ポリマが充填されることから、潤滑剤含有ポリマが潤滑剤供給部材として働くだけでなく、水等の異物の侵入に対してシールとして有効に働く潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の一部を示す断面図、図２は、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を示す断面図、図４は、図２の製造金型における上側の金型１１を示す平面図、図５は、図２の製造金型における下側の金型１２を示す底面図、図６は、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型の他の形態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、内輪２及び外輪３と、内輪２と外輪３との間に介装される転動体である複数の円すいころ４と、転動体４を保持する保持器５と、内輪２、外輪３、円すいころ４及び保持器５により形成される空間内に充填され且つ前記保持器５を被覆している潤滑剤含有ポリマ６と、を備えた円すいころ軸受である。

そして、この円すいころ軸受の前記潤滑剤含有ポリマ６は、射出成形により形成（充填・固化）されている。この際、突出した保持器５を完全に被うような形状で潤滑剤含有ポリマ６が形成される。

本実施の形態では、以下の組成の潤滑剤含有ポリマ６を使用した。
（組成）
(1)高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０重量％
(2)超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５重量％
(3)ポリエチレンワックス（ワックスに分類） ：２．５重量％
(4)鉱油 ：７５重量％
次に、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１の製造方法について説明する。

本実施の形態で使用した製造金型は、図２に示すように、外周部に鍔を有する上側の金型１１及び下側の金型１２と、当該上側の金型１１と下側の金型１２とにより形成され且つ円すいころ軸受を格納する内部空間１３（図２では、軸受が格納された状態で示されている）と、から構成されている。

上側の金型１１と下側の金型１２とは、内部空間１３に円すいころ軸受を位置させた際に、該軸受の内輪２より内側部分１１Ａ，１２Ａ及び外輪３より外側部分１１Ｂ，１２Ｂで接触する構造を有している。

上側の金型１１は、内部空間１３に円すいころ軸受を位置させた際に、外輪３の幅が狭い方の端面３Ａに接触せず（０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間７が存在し）、内輪２の幅が広い方の端面２Ａに接触する構造を有している。また、この際、下側の金型１２は、内輪２の幅が狭い方の端面２Ｂと接触しない（０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間８が存在する）構造を有している。また、上側の金型１１及び下側の金型１２は何れも、突出する保持器５にも接触しない（０．５〜２ｍｍ程度の隙間７，８が存在する）構造を有している。そして、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂと当接可能な位置に、弾圧部材１５が設けられている。この際、弾圧部材１５は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂが下側の金型１２と接触しないように、該端面３Ｂと金型１２との間に隙間８’（０．３〜１．０ｍｍ程度）が存在するように設けられている。ここで、弾性部材１５は、内輪２と外輪３との間の空間に溶融した潤滑剤含有ポリマを射出・注入する際の射出圧力を緩和させる効果があり、円すいころ４が接触する内輪２の外周部及び外輪３の内周部に圧痕がつくのを最小限にとどめることが可能になる。尚、この弾性部材１５は、内輪の幅が広い方の端面２Ａと上側の金型１１との間に入れても構わない。

また、上側の金型１１は、図４（金型１１の平面視）に示すように、８方向に延びた放射状のランナー部１８を有している。また、各ランナー部１８の末端部分には、溶融状態の潤滑剤含有ポリマを射出・注入（圧入）するためのゲート部１４が設けられている。このゲート部１４の中心には、材料注入用のピンゲート１７が設けられている。従って、ピンゲート１７は、全部で８点設けられている。ランナー部１８をこのように放射状にすると、円形のランナーに比べて材料の節約になると共に、投影面積が減少するため、内部の軸受がそれだけ射出圧を受けるのを抑えることもできる。尚、図４のＡ−Ａ線断面図は、図２における上側の金型１１の部分に相当する。

また、下側の金型１２は、図５（金型１２の底面視）に示すように、上側の金型１１の各ピンゲート１７を結ぶ円周上におけるそれぞれのピンゲート１７の中間位置（ウェルド部に相当する位置）に対応する同一鉛直線上に、ガス逃げ用の貫通孔１９を有する。この貫通孔１９が存在することによって、内部空間１３内の空気が金型外に追い出されるため、目的とする空間に潤滑剤含有ポリマを完全に充填することが可能になる。また、下側の金型１２は、図５に示すように、ガス逃げ用の各貫通孔１９を結ぶ円周上におけるそれぞれの貫通孔１９の中間位置（ゲート部１４に対応する同一鉛直線上）に、開閉可能な付勢手段配設部２０を有している。この付勢手段配設部２０を通して、弾圧部材１５が所定位置に配設される。尚、図５のＢ−Ｂ線断面図は、図２における下側の金型１２の部分に相当する。

また、前記製造金型には、円すいころ軸受を所定の位置に載置し、上側の金型１１及び下側の金型１２により挟み込んだ後、両金型１１，１２を固定するために、ネジ等の固定部材１６が設けられている。この固定部材１６を両金型１１，１２に締め付けることで、外輪３→円すいころ４→内輪２の順で力が加わり、円すいころ４が正規な位置に確保される。

潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１を製造するには、先ず、通常の方法で円すいころ軸受を組み立て、これに通常の脱脂洗浄を行う。次に、この円すいころ軸受の内輪２の外周面、外輪３の内周面、円すいころ４の表面、及び保持器５の表面に離型剤あるいはグリースを塗布し、離型剤あるいはグリースの塗膜を形成する。

この離型剤の塗膜の形成は、例えば、フッ素系離型剤をそのまま、あるいは適当な希釈剤（例えば、水、イソオクタン、ガソリン、ＨＣＦＣ−１４１ｂ等）で希釈して、前記各部位にスプレーや刷毛により塗布するか、あるいは、円すいころ軸受を、前記離型剤を含む溶媒または分散液中に浸漬する等の方法で行われる。この時、離型剤の塗布量には特に限定はないが、０．１〜１．０μｍ程度の膜厚となるよう、均一に塗布されることが好ましい。

また、グリースの被膜（塗膜）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形成させることもできる。グリース被膜の膜厚は、１０〜１０００μｍにすることが好ましい。

次に、離型剤あるいはグリースの塗膜が形成された内輪２の外周面、外輪３の内周面、円すいころ４の表面、及び保持器５の表面によって形成される空間内に、溶融状態の潤滑剤含有ポリマ６を射出成形により充填する。

射出成形は、前述した上側の金型１１及び下側の金型１２を備えた、上下一対の製造金型１０を用いて行った。また、本実施の形態では、特開平８−３０９７９３号公報に開示されているスクリュウ式の射出成形機のホッパー部を改良した装置を使用して射出成形を行った。尚、製造金型１０内で、円すいころ軸受の保持器５が下側（片側）によったまま、潤滑剤含有ポリマが固化するおそれを防止し、前述したような所定の状態で円すいころ軸受を保持するために、金型が上下に配置される縦型成形機を使用することがより望ましい。

この射出成形は、次の以下のようにして行う。離型剤あるいはグリースの塗膜を形成した円すいころ軸受を、弾性部材１５を備えた下側の金型１２の所定位置に載置し、これに上側の金型１１を合わせてセットする。この際、円すいころ軸受は、図２に示すように、内輪の幅が狭い方の端面２Ｂが下側（外輪の幅が広い方の端面３Ｂが下側）になるように載置する。また、下側の金型１２に上側の金型１１を合わせた後、両金型１１，１２が所定の位置に重なるようにし、ネジ１６を締め付ける。

次いで、図示しない射出成形機のホッパに潤滑剤含有ポリマ６を圧送し、融点以上に加熱したものをスクリュウで押圧して、上側の金型１１に形成されたピンゲートから、内輪２、外輪３、円すいころ４、及び保持器５により形成される空間内に、潤滑剤含有ポリマ６を射出する。この時、上側の金型１１と、保持器５及び内輪２の端面２Ｂとの間に、隙間８が形成されているため、潤滑剤含有ポリマ６は、この隙間８にも注入される。また、下側の金型１２にも同様に隙間７が形成されており、ここにも潤滑剤含有ポリマ６が注入される。射出された潤滑剤含有ポリマ６は、金型内で金型温度に近づくように冷却され、固化する。

その後、円すいころ軸受を製造金型１０から取出し、必要に応じて所望の仕上げ加工を行い、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１を得た。

この射出成形により製造した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、低トルクでスムーズに回転し、良好な潤滑性を示した。

試験例〔成形法の違いによる機械的強度の比較〕
本実施の形態に係る前記組成の潤滑剤含有ポリマを用いて、射出成形及び圧縮成形それぞれによりダンベル形試験片を成形し、各試験片の引張り強度及び硬度を測定した。射出成形は、型締め力４７トンのインラインスクリュー式成形機を用いて行った（樹脂温度：１７５℃、金型温度：５０℃、射出圧カ：３０ＭＰａ）。圧縮成形は、金型に材料を充填後、圧カ５ｋｇ／ｃｍ２で１７０℃に加熟したホットプレスで１５分間加圧し、その後冷却して行った。引張り強度は、万能型強度試験機を用い、引張り速度１０ｍｍ／分で引張り、降伏強度又は破断強度の最大値を測定した。一方、硬さは、デュロメータＡスケール硬度計で測定した。それらの結果を表１に示す。

表１の結果より明らかなように、射出成形により形成したものは、機械的強度が大幅に向上することが判る。

実施例１前述した本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１の製造方法に準じて、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。この際、円すいころ軸受を金型の所定位置に載置する前に形成する離型剤の塗膜として、特開平７−１３９５５１号公報に記載されているフッ素系離型剤の塗膜を形成し、本実施の形態に係る前記組成の潤滑剤含有ポリマを用いて、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。潤滑剤含有ポリマ充填後の状態は、図１に示す状態となる。成形後の円すいころ軸受の外輪の内周面を観察したところ、射出による圧痕は殆ど観られず、若干観られたところでも極軽度のものであった。

比較例１図６に示す構造の金型に代え、その他の条件（潤滑剤含有ポリマ組成、射出条件等）は、実施例１と同様にして、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。ここで使用する図６の金型は、軸受の外輪より外側部分で上下２つの金型同士が接触せず、また弾圧部材を設けておらず、且つ下側の金型１１が外輪の幅の広い方の端面３Ｂと接触している（下側の金型１１と端面３Ｂとの間に隙間が無い）点で、実施例１で使用した図２に示す金型と異なるものである。尚、図６の金型は、下側の金型が内輪の幅が狭い方の端面と接触せず、また上側の金型が内輪の幅が広い方の端面と接触し且つ外輪の幅が狭い方の端面と接触しない点では、図２に示す金型と同様である。成形後の円すいころ軸受の外輪の内周面を観察したところ、射出による圧痕がはっきりと観られた。

本発明の潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、その製造に使用する製造金型として、前記の製造金型１０（図２）に代えて、図７に示す製造金型２０を用いることも可能である。この製造金型２０は、図７に示すように、付勢手段として、セットスクリュー１５'（中心に六角穴を有するネジ）が設けられている以外は、前記の製造金型１０と同一の金型である。従って、本製造金型２０に関する説明において、特に詳述しない点については、前記の製造金型１０に関して説明した事項が適宜適用される。

セットスクリュー１５’は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂと当接している。この際、セットスクリュー１５’は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂが下側の金型１２と接触しないような位置まで締め込まれる。そして、セットスクリュー１５’を締め込んだ際には、隙間８’（０．３〜１．０ｍｍ程度）が存在するように構成される。

このセットスクリュー１５’を設けることにより、内輪２と円すいころ４との接触面、及び円すいころ４と外輪３との接触面がそれぞれ密着して、これらの接触面に隙間がなくなり、円すいころ４の側面が内輪大つば部２Ｃに接触する。このため、円すいころ４が接触する内輪２の外周部及び外輪３の内周部に射出成形による圧痕がつくのを最小限にとどめることが可能になる。尚、このセットスクリュー１５’は、前記の製造金型１０における弾圧部材１５と同様に、内輪の幅が広い方の端面２Ａと上側の金型１１との間に入れても構わない。

本発明は、潤滑剤含有ポリマを充填した円すいころ軸受及びその製造金型として、産業上の利用可能性を有する。

本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の一部を示す断面図である。 本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を示す断面図である。 潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の従来の製造金型を示す断面図である。 図２の製造金型における上側の金型１１を示す平面図である。 図２の製造金型における下側の金型１２を示す底面図である。 潤滑剤含有ポリマ充填転円すいころ軸受の製造金型の他の形態を示す断面図である。 本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の別の製造金型を示す断面図である。

符号の説明

１ 潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 円すいころ（転動体）
５ 保持器
６ 潤滑剤含有ポリマ
１０，２０ 潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型
１１ 第１の金型（上側金型）
１２ 第２の金型（下側金型）
１３ 内部空間
１４ ゲート部
１５ 付勢手段（弾圧部材）
１５’付勢手段（セットスクリュー）
１６ 固定部材（ネジ）
１７ ピンゲート
１８ ランナー部
１９ 貫通孔
２０ 付勢手段配設部

Claims (2)

1. 内輪及び外輪と、当該内輪と外輪との間に介装される複数の転動体と、前記転動体を保持すると共に、前記内輪及び外輪のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器と、前記内輪、外輪、転動体及び保持器により形成される空間内に充填され且つ前記保持器を被覆している潤滑剤含有ポリマと、を備えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受であって、前記潤滑剤含有ポリマは、射出成形により形成されてなる潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受。
2. 前記潤滑剤含有ポリマの硬さ「ＨＤ_A」が、６５〜８５の範囲にある請求項１記載の潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受。
   
   

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