JP2009121581A5 - - Google Patents

Description

転がり軸受

本発明は、転がり軸受に関し、特に、水、蒸気、水を含む薬液等、水を含む液体が飛散している環境で、使用される転がり軸受に関する。本発明は、特に、液晶装置や洗浄装置に使用されれば好適な転がり軸受に関する。

従来、転がり軸受を、水や水を含む液体が飛散している環境で使用する場合、無潤滑で転がり軸受を使用したり、転がり軸受を、固体潤滑剤を用いて潤滑したりしている。

しかし、転がり軸受を無潤滑で使用することが好ましくないのは、明らかであり、また、転がり軸受を、固体潤滑剤を用いて潤滑した場合においても、固体潤滑剤は、固体潤滑剤の摩耗分が潤滑剤として機能するから、固体潤滑剤が摩耗しきった場合、潤滑機能が失われることになる。
特開平９−４２２９６号公報

そこで、この発明の課題は、水、蒸気、水を含む薬液等、水を含む液体が飛散している環境において、長期に亘って確実に潤滑されることができる転がり軸受を提供することにある。

この課題を解決するために、この発明の転がり軸受は、
軌道輪と、転動体と、保持器とを備え、
上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面と、上記転動体に対する案内を行う上記保持器のポケットの案内面とのうちの少なくとも一つが、親水性を有する材料からなる親水層を有し、
上記親水性を有する材料は、酸化チタンであり、
上記親水層で捕捉された水で潤滑を行うことを特徴としている。

親水性を有する材料には、酸化チタンが含まれる。

本発明によれば、上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面と、上記保持器のポケットの案内面とのうちの少なくとも一つが、酸化チタンからなる親水層を有しているから、この親水層で、飛散している水分を捕獲することができて、上記親水層で捕捉された水で潤滑することができる。

したがって、この転がり軸受を、水、蒸気、水を含む薬液等、水を含む液体が飛散している環境で使用することにより、上記親水層および上記親水層に摺接する箇所を、水で常時潤滑することができて、上記親水層および上記親水層に摺接する箇所を、使用中、常時良好な潤滑状態にすることができる。

また、親水性を有する材料として、酸化チタンを使用し、かつ、転がり軸受がシール部材を有さない構成である等、転がり軸受の内部に太陽光や紫外線が浸入できる環境である場合、酸化チタンの光触媒作用により、親水層に付着した汚れ等を二酸化炭素に分解することができる。したがって、親水層を洗浄できて、親水層を綺麗な状態に保つことができる。

また、一実施形態では、上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面とのうちには、上記親水層を有していない箇所が有り、この箇所は、固体潤滑剤からなる固体潤滑層を有している。

上記実施形態によれば、上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面とのうちには、上記親水層を有していない箇所が有り、この箇所が、固体潤滑剤からなる固体潤滑層を有しているから、固体潤滑剤が摩耗しきるまで、上記軌道輪の軌道面と上記転動体の転動面の全てを、良好に潤滑することができる。

また、一実施形態では、上記保持器は、固体潤滑剤が添加された材料、または、潤滑性を有するフッ素樹脂からなる。

上記実施形態によれば、親水層の潤滑作用と、上記保持器の潤滑作用との相乗効果で、上記保持器を固体潤滑剤が添加された材料または潤滑性を有するフッ素樹脂で製造しただけの転がり軸受と比較して、予想される程度を越えて急激に潤滑性を向上させることができる。

本発明の転がり軸受によれば、親水層および親水層に摺接する箇所を、水で常時潤滑することができて、上記親水層および上記親水層に摺接する箇所を、使用中、常時良好な潤滑状態にすることができる。
また、親水性を有する材料として、酸化チタンを使用し、かつ、転がり軸受がシール部材を有さない構成である等、転がり軸受の内部に太陽光や紫外線が浸入できる環境である場合、酸化チタンの光触媒作用により、親水層に付着した汚れ等を二酸化炭素に分解することができる。したがって、親水層を洗浄できて、親水層を綺麗な状態に保つことができる。

以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の転がり軸受の第１実施形態である玉軸受の軸方向の模式断面図である。

この玉軸受は、液晶装置の駆動軸を回転自在に支持し、玉軸受の外部に水が飛散している環境に設置されている。

この玉軸受は、軌道輪としての外輪１と、軌道輪としての内輪２と、転動体としての複数の玉３、上記玉３を保持する保持器４と、第１シールド板６と、第２シールド板７とを備える。

上記外輪１は、その内周面に、軌道面としての軌道溝１１と、環状の第１シールド板取付溝と、環状の第２シールド板取付溝とを有する。上記軌道溝１１は、上記内周面の軸方向の中央部に位置し、第１シールド板取付溝は、上記内周面の軸方向の一端部に位置し、第２シールド板取付溝は、上記内周面の軸方向の他端部に位置している。

上記内輪２は、その外周面に、その外周面の中央部に軌道面としての軌道溝２１を有している。

上記複数の玉３は、外輪１の軌道溝１１と、内輪２の軌道溝２１との間に、保持器４によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記保持器４は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなっている。上記保持器４は、玉３を収容するポケット２５を有している。玉３は、ポケット２５の玉案内面２８で案内されるようになっている。

上記第１シールド板６は、外輪１と内輪２との間の軸方向の一方の開口を密封している。上記第１シールド板６において、径方向の外方の一端部は、第１シールド板取付溝に固定されている一方、径方向の内方の他端部は、内輪２の外周面に径方向に僅かな隙間を介して対向している。第１シールド板６の径方向の内方の他端部と、この他端部に径方向に対向する内輪２の外周面の部分とは、ラビリンスシールを形成している。

上記第２シールド板７は、外輪１と内輪２との間の軸方向の他方の開口を密封している。上記第２シールド板７において、径方向の外方の一端部は、第２シールド板取付溝に固定されている一方、径方向の内方の他端部は、内輪２の外周面に径方向に僅かな隙間を介して対向している。第２シールド板７の径方向の内方の他端部と、この他端部に径方向に対向する内輪２の外周面の部分とは、ラビリンスシールを形成している。玉軸受の内部には、玉軸受の使用時において、ラビリンスシールを通過した水が飛散している状態になっている。

上記外輪１の軌道溝１１、内輪２の軌道溝２１、各玉３の表面（転動面）、および、保持器４の全面は、親水性を有する材料である酸化チタンでコーティングされている。換言すると、外輪１の軌道溝１１の表面、内輪２の軌道溝２１の表面、各玉３の表面、および、保持器４の表面は、酸化チタンからなる親水層（図示せず）を有している。

上記第１実施形態の玉軸受によれば、内外輪１,２の軌道溝１１,２１、玉３の表面（転動面）、および、保持器４のポケット２５の玉案内面２８が、親水性を有する酸化チタンからなる親水層を有し、かつ、使用時において、玉軸受の内部に、水が飛散している状態であるから、この親水層で、飛散している水分を捕獲することができて、上記親水層で捕捉された水で、内外輪１,２の軌道溝１１,２１、玉３の表面（転動面）、および、保持器４のポケット２５の玉案内面２８を潤滑することができる。したがって、長期に亘って、上記摺動部の焼付きを、確実に防止することができる。

尚、上記第１実施形態の玉軸受では、内外輪１,２の軌道溝１１,２１、玉３の転動面、および、保持器４の表面全面に、親水性を有する材料である酸化チタンをコーティングしたが、この発明では、酸化チタンは、軌道輪の軌道面、転動体の転動面、および、転動体を案内する保持器のポケットの案内面うちの少なくとも一つにコーティングされれば良い。この場合、酸化チタンがコーティングされた、軌道輪の軌道面、転動体の転動面、および、転動体を案内する保持器のポケットの案内面うちの少なくとも一つの潤滑性を、長期に亘って、良好なものにすることができる。

また、上記第１実施形態の玉軸受では、転動体が、玉３であったが、この発明では、転動体は、円筒ころや、円錐ころや、球面ころ等、玉以外の転動体であっても良い。

また、上記第１実施形態の玉軸受では、外輪１と、内輪２との間の軸方向の両側に各側に一つずつシールド板６,７が配置されたが、この発明では、シール装置は、シールド板でなくて、芯金と弾性部とからなる摺接リップを有するシール装置であっても良い。また、この発明では、シール装置は、上記実施形態のように外輪固定側でなくて、内輪固定型であっても良く、シール部材は、外輪と内輪との間の軸方向の片側だけに配置されても良く、内輪と外輪との間は、シール装置で密封されていなくても良い。

尚、シール装置が、外輪と内輪との間の軸方向の片側だけに配置される場合や、外輪と内輪との間を密封するシール装置が設けられない場合、親水性を有する材料として酸化チタンが採用され、更に、内輪と外輪との間に、太陽の光や紫外線が入り込む環境であれば、酸化チタンの光触媒作用により、親水層に付着した汚れ等を二酸化炭素に分解することができる。したがって、この場合、親水層を洗浄できて、親水層を綺麗な状態に保つことができる。

また、第１実施形態の玉軸受では、保持器４の表面の全面が、酸化チタンでコーティングされていて、更に、第１実施形態の玉軸受では、図１に示すように、使用時において、保持器４が、外輪１および内輪２に間隔をおいて位置するから、図１に３０で示す保持器４の径方向の外方の端面等、他部材と摺動しない箇所には、酸化チタンを、必ずしもコーティングする必要はない。しかしながら、保持器の全面に酸化チタンをコーティングする方が、保持器の表面の一部に酸化チタンをコーティングするよりも、コーティングを、簡単かつ迅速に行うことができる。また、例えば、保持器が外輪または内輪の軌道肩部で案内される転がり軸受等、保持器が軌道輪の周面に摺接する転がり軸受においては、保持器の全面に酸化チタンをコーティングすることにより、保持器および保持器が案内される内輪または外輪の周面の焼付きを防止することができる。

尚、上記実施形態では、この発明の玉軸受が、液晶装置の駆動軸に設置されたが、この発明の転がり軸受は、液晶装置に限らず、洗浄装置等、軸受の外部に、水、蒸気、水を含む薬液等が飛散環境である装置であれば、如何なる装置にも搭載されることができる。

図２は、本発明の第２実施形態である玉軸受の軸方向の模式断面図である。

第２実施形態の玉軸受では、第１実施形態の玉軸受の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の玉軸受では、第１実施形態の玉軸受と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の玉軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

この玉軸受は、外輪１０１の軌道溝１１１と、内輪１０２の軌道溝１２１とが、酸化チタンでコーティングされている代わりに、固体潤滑剤でコーティングされている点が、第１実施形態の玉軸受と異なる。他の構成は、第１実施形態の玉軸受と同一である。

上記固体潤滑剤としては、例えば、黒鉛、フッ化黒鉛、フッ化炭素、六方晶窒化ホウ素、フッ素雲母、金、銀、鉛、マグネシウム、二硫化タングステン、二硫化モリブデン、グラファイト、四フッ化エチレン、テフロン（登録商標）、ＰＦＡ、ＭｏＳ₂ 、ＷＳ₂ およびそれらの混合物等を使用することができる。

上記第２実施形態の玉軸受によれば、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１および玉３の転動面のうちで親水層を有していない箇所、すなわち、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１が、固体潤滑剤でコーティングされ、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１が、固体潤滑剤からなる層を有しているから、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１、および、玉３の転動面を、良好に潤滑することができる。

尚、上記第２実施形態の玉軸受では、玉３の転動面、および、保持器４のポケットの玉案内面２８を、親水性を有する酸化チタンでコーティングする一方、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１、および、玉３の転動面うちで親水層を有していない箇所、すなわち、内外輪１０１,１０２の軌道溝１１１,１２１を、固体潤滑剤でコーティングした。

しかしながら、この発明では、内外輪の軌道溝、玉の転動面、および、保持器のポケットの玉案内面のうちの少なくとも一つを、酸化チタンでコーティングする（内外輪の軌道溝のみ、および、全部を、酸化チタンでコーティングする場合は除く）と共に、内外輪の軌道溝、および、玉の転動面のうちで、酸化チタンでコーティングされていない部材を、固体潤滑剤でコーティングしても良い。

また、この発明では、内外輪の軌道溝、玉の転動面、および、保持器のポケットの玉案内面のうちの少なくとも一つを、酸化チタンでコーティングする（内外輪の軌道溝のみ、および、全部を、酸化チタンでコーティングする場合は除く）と共に、内外輪の軌道溝、玉の転動面、および、保持器のポケットの玉案内面のうちで、酸化チタンでコーティングされていない部材を、固体潤滑剤でコーティングしても良い。このようにすると、内外輪の軌道溝、玉の転動面、および、保持器のポケットの玉案内面の全てを潤滑することができて、好ましい。

図３は、本発明の転がり軸受の第３実施形態である玉軸受の軸方向の模式断面図である。

第３実施形態の玉軸受では、第１実施形態の玉軸受の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態の玉軸受では、第１実施形態の玉軸受と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の玉軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

第３実施形態の玉軸受では、保持器２０４の表面を、酸化チタンでコーティングしない一方、固体潤滑剤が添加された材料、または、潤滑性を有するフッ素樹脂からなる保持器２０４を採用した点が、第１実施形態の玉軸受と異なる。

ここで、固体潤滑剤が添加された材料としては、例えば、二硫化モリブデン等、第２実施形態で列挙した固体潤滑剤を含有するポリアミドイミド、ポリイミド、フェノール樹脂等がある。

また、潤滑性を有するフッ素樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等がある。

第３実施形態の玉軸受によれば、保持器２０４が、固体潤滑剤を添加した材料または潤滑性を有するフッ素樹脂からなる材料で形成されているから、使用時において、玉３が回転するとそれに起因して保持器２０４から固体潤滑剤またはフッ素樹脂が玉３の転動面や内外輪１,２の軌道面に転移して、固体潤滑剤またはフッ素樹脂が移転した先に、潤滑剤の膜を形成できる。そして、親水層の潤滑作用と、保持器の潤滑作用との相乗効果で、保持器を固体潤滑剤が添加された材料または潤滑性を有するフッ素樹脂で製造しただけの転がり軸受と比較して、予想される程度を越えて急激に潤滑性を向上させることができる。

尚、上記第３実施形態の玉軸受では、保持器に酸化チタンが一切コーティングされなかったが、この発明では、保持器の表面の一部（例えば、保持器の転動体案内面のみ）に、酸化チタンがコーティングされていても良い。

尚、この発明が、第１実施形態の転がり軸受、第１実施形態の変形例の転がり軸受、第２実施形態の転がり軸受、または、第２実施形態の転がり軸受の変形例において、保持器の材質を、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から、固体潤滑剤を添加した材料または潤滑性を有するフッ素樹脂からなる材料に換えただけの転がり軸受を含むことは、言うまでもない。

本発明の第１実施形態の玉軸受の模式断面図である。 本発明の第２実施形態の玉軸受の模式断面図である。 本発明の第３実施形態の玉軸受の模式断面図である。

１,１０１ 外輪
２,１０２ 内輪
３ 玉
４,２０４ 保持器
１１,２１,１１１,１２１ 軌道溝
２５ ポケット
２８ 玉案内面

Claims (3)

1. 軌道輪と、転動体と、保持器とを備え、
   上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面と、上記転動体に対する案内を行う上記保持器のポケットの案内面とのうちの少なくとも一つが、親水性を有する材料からなる親水層を有し、
   上記親水性を有する材料は、酸化チタンであり、
   上記親水層で捕捉された水で潤滑を行うことを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１に記載の転がり軸受において、
   上記軌道輪の軌道面と、上記転動体の転動面とのうちには、上記親水層を有していない箇所が有り、この箇所は、固体潤滑剤からなる固体潤滑層を有していることを特徴とする転がり軸受。
3. 請求項１または２に記載の転がり軸受において、
   上記保持器は、固体潤滑剤が添加された材料、または、潤滑性を有するフッ素樹脂からなることを特徴とする転がり軸受。