JP3850188B2

JP3850188B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP3850188B2
Application number: JP27583099A
Authority: JP
Inventors: 謙安達; 廣志小宮
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001099164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は潤滑剤組成物が充填された転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
例えば、製紙機械においては、抄紙されたウェブ状の紙の先端の両隅部を一対のロープで引っ張りながら、製紙工程を順次に移動させるようにしている。紙自体はローラ間を通過していき、各ロープは、多数のキャリアホイールに順次に巻き回されている。各キャリアホイールは転がり軸受によって回転自在に支持されている。
【０００３】
このキャリアホイール用の転がり軸受は、製紙工程中、紙を乾燥させるドライヤーパートにおいて、特に過酷な環境に曝される。というのは、ドライヤーパートでは、例えば温度１００〜１２０°Ｃで、湿度１００％という高温、高湿度であるうえに、転がり軸受に直接、水がかかることもあるからである。
上記の転がり軸受には、一般的なシール部材が装備されているものの、もともと転がり軸受はその構造上、上記のシール部材をもってしても完全な密封化は困難である。したがって、転がり軸受内に水分が侵入し、錆を発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、転がり軸受内にグリースを充満させて使用することが考えられる。この場合、充満するグリースによって軸受内への水分の侵入を抑制できるので、防錆の効果は期待できる。しかし、充満したグリースのために軸受の回転時のトルクが大きくなる。また、上述したように完全な密封化が困難であるので、充満したグリースの一部が温度膨張等によって外部へ漏れ出るおそれがある。
同様の問題は、車両をコンベヤに載せて連続的に洗車を行う連続洗車機のコンベヤ用の軸受や、鉄鋼圧延機用の酸洗いラインロール用の軸受や、耕運機等の農機の車輪用の軸受や、工場内で屋内外を自動化運転される搬送用車両の車輪用の軸受においても存在する。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、過酷な環境においても錆が発生し難く、しかも低トルクであって潤滑油が漏れ出すおそれもない転がり軸受を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するための課題解決手段として、請求項１記載の発明は、互いの間に複数の転動体を介在する内輪と外輪の間の空間に、グリースまたは潤滑油と、樹脂ポリマーと、気化性防錆剤と、を含む固形潤滑剤としての潤滑剤組成物を充填してなることを特徴とする転がり軸受である。
本発明では、潤滑剤組成物から滲み出す潤滑剤で潤滑するので、低トルクを達成することができると共に、給脂が不要である。また、空間内全体にグリースを充満させるタイプのように潤滑剤が漏れ出したりするおそれがない。また、仮に空間内に水分が侵入しても、気化性防錆剤の働きで錆の発生を防止でき、軸受の寿命を長くすることができる。特に、気化性防錆剤は封入された空間の広範囲な領域で持続的に防錆力を発揮できるので、防錆効果が高い。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記内輪および外輪の対応する端部間に跨がる一対の密封部材によって上記空間を気密的に封止してあることを特徴とするものである。本発明では、空間内への水分の侵入を防止するとともに、空間内で気化した気化性防錆剤が外部へ漏れ出すのを防止して、錆の発生を確実に防止することができる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２において、上記潤滑剤組成物は、グリースまたは潤滑油と、樹脂ポリマーと、気化性防錆剤と、を混合し、硬化することにより得られ、上記樹脂ポリマーは、イソシアネート基の含有量が６〜１０重量％且つ分子量が４００〜１０，０００であるウレタンプレポリマーにアミン系硬化剤を用いて得られるポリウレタン樹脂を含んでいることを特徴とするものである。本発明では、樹脂ポリマーとして好適な材料を用いることができる。
請求項４記載の発明は、請求項１または２において、上記樹脂ポリマーは、平均分子量が１００万〜６００万且つ融点が１００℃〜１４０℃である超高分子量ポリエチレンを含んでいることを特徴とするものである。本発明では、樹脂ポリマーとして好適な材料を用いることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の転がり軸受の断面図である。図１を参照して、本転がり軸受１は、例えば玉軸受からなり、外輪２と内輪３の間に保持器４により保持される複数の例えば玉からなる転動体５を介在している。
また、外輪２および内輪３の対応する端部間はそれぞれゴム製の密封部材６により封止され、内部に形成される空間７内に、環状をなす潤滑剤組成物８が充填されている。この潤滑剤組成物８は転動体５および保持器４を被覆し空間７の全域を占めるような大きさに成形されている。
【０００９】
外輪２の内周の両端部にはそれぞれ環状凹部１０が形成され、内輪３の外周の両端部にはそれぞれ環状溝１１が形成されている。各密封部材６は、環状をなすし、▲１▼外輪２の環状凹部１０に収容保持される環状の外周シール部１２と、▲２▼内輪３の環状溝１１の内面および縁部に摺接するダブルリップ構造の内周シール部１３と、▲３▼外周シール部１２および内周シール部１３を互いに連続させる主体部１４とを備えている。
【００１０】
潤滑剤組成物８としては、（ａ）超高分子量ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどの熱可塑性樹脂や、ポリエーテル系のポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いるポリマー、（ｂ）金属石けん型グリースおよび非金属石けん型有機系グリースから選ばれるグリースあるいはポリαオレフィン等の潤滑油、並びに（ｃ）気化性防錆剤を含むものが使用される。
特に、（ａ）のポリマーとしては、イソシアネート基の含有量が６〜１０重量％であって、その分子量は４００〜１０，０００程度のものウレタンプレポリマーにアミン系硬化剤を用いて得られるポリウレタン樹脂が好適に使用される。また、硬化後の潤滑剤組成物８の硬度は国際ゴム硬さ単位（ＩＲＨＤ、ＪＩＳＫ６２５３に記載の測定法）で６０〜８５であるものが好適に使用される。
【００１１】
上記のウレタンプレポリマーにおいて、イソシアネート基の含有率が６重量％未満のポリマーを使用した潤滑剤組成物は、硬化後の硬度が６０ＩＲＨＤに達せず、軸受に充填しても運転中にトルクの増大を起こし易く、潤滑剤組成物も破損するので、長寿命化の目的が果たせない。一方、イソシアネート基の含有率が１０重量％を超えると、潤滑剤組成物からの油分の供給が少なくなり、寿命が短くなるため軸受潤滑剤としては不適である。
【００１２】
ウレタンプレポリマーとしては、例えば、ハイプレンＨＬ−９５１、ハイプレンＨＬ−６５０２、ハイプレンＬ−３１５、ハイプレンＡＸ−５９６Ｃ、ハイプレンＰ−７６０（以上、いずれも三井化学製）などの市販品が挙げられる。
超高分子量ポリエチレンとしては、平均分子量が１００万〜６００万程度、特に２００万以上であって且つ融点が１００〜１４０°Ｃ程度のものが好適に使用される。
【００１３】
潤滑剤組成物の成分（ｂ）であるグリースの例としては、炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩またはアルミニウム塩を増ちょう剤として含むグリース：少なくとも１個のヒドロキシル基を含む炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を増ちょう剤として含むグリース：少なくとも１種の、炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸、少なくとも１個のヒドロキシル基を含む炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸及び、炭素原子数２〜１１の脂肪族モノカルボン酸のカルシウム塩を増ちょう剤とするカルシウムコンプレックス石けんグリース；炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸と炭素原子数７〜２４の芳香族モノカルボン酸のアルミニウム塩を増ちょう剤とするアルミニウムコンプレックス石けんグリース；少なくとも１種の、炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸、少なくとも１個のヒドロキシルを含む炭素原子数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸と、少なくとも１種の、炭素原子数２〜１２の脂肪族ジカルボン酸またはジカルボン酸ジエステル、または炭素原子数７〜２４の芳香族モノカルボン酸またはモノカルボン酸エステルまたはリン酸エステル類またはホウ酸エステル類のリチウム塩を増ちょう剤とするリチウムコンプレックス石けんグリース；ジウレア化合物（Ｒ¹ＮＨＣＯＮＨＲ²ＮＨＣＯＮＨＲ¹で示される式中、Ｒ¹は炭素原子数６〜２４である直鎖状または分岐状の飽和または不飽和のアルキル基を表し、Ｒ²は炭素原子数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を表す。）を含むグリースが挙げられる。
【００１４】
これらのグリースにおける基油は通常の潤滑グリースに使用されるものであり、例えば４０°Ｃでの動粘度が５０〜４６０ｍｍ²／ｓの合成炭化水素油（例、ポリαオレフィン油）が好ましく使用される。
潤滑油としては、ポリαオレフィン油の他、鉱油、ジエステル油、ポリオールエステル油、アルキルジフェニルエーテル油、シリコーン油、パラフィン油、フッ素油等が挙げられる。
【００１５】
上記のアミン系硬化剤としては、そのアミノ基の含有量が１〜１０重量％であるものが好適である。このようなアミン系硬化剤としては、例えば、ＭＣ−５０６、ＭＣ−５９１、ＭＤＡ−２２０（以上、いずれも三井化学製）、アデカハードナーＣＡ１２５（旭電化工業）、エタキュアー１００（アルベマール浅野製）等の芳香族ポリアミン系硬化剤、ワンダミンＨＭ（４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン）（新日本理化）、１，２−ジアミノシクロヘキサン（デュポン）等の脂環式アミン硬化剤、ヘキサメチレンジアミン（デュポン）、エチレンジアミン（関東電化工業）、ＴｒｉｌｏｎＢＳ（エチレンジアミン四酢酸）（ＢＡＳＦ）、ジェファーミンＤ−２０００（ポリオキシアルキレンジアミン）（三井テキサコケミカル）等の脂肪族アミン系硬化剤が挙げられる。
【００１６】
通常、成分（ａ）のウレタンプレポリマーを１８．３〜７９．６重量％；成分（ｂ）のグリースを２０〜８０重量％；およびアミン系硬化剤を０．１〜６．７重量％、含有するように調製される。
上記の（ｃ）の気化性防錆剤としては、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト（ＤＩＣＨＡＮ）、シクロヘキシルアミンカーバメイト（ＣＨＣ）、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト（ＤＩＰＡＮ）、ニトロナフタリンアンモニウムナイトライト（ＮＩＴＡＮ）、ＭＢＴ、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、ジシクロヘキシルアンモニウムカプリレート、シクロヘキシルアンモニウムラウレート等が挙げられる。
【００１７】
気化性防錆剤の他に、金属スルフォネートを含む防錆剤、合成スルフォネートを含む防錆剤、ソルビタンを含む防錆剤等の防錆添加剤を添加しても良く、この場合、防錆効果をより向上できる。
上記の金属スルフォネートとしては、ナトリウムスルフォネート、カリウムスルフォネート、カルシウムスルフォネート、バリウムスルフォネートなどが好適に使用できる。合成スルフォネートとしては、ジノニルナフタレンスルフォネート、オクタデシルベンゼンスルフォネートなどが好適に使用できる。また、ソルビタンを含む防錆添加剤としては、ソルビタンモノオレエートなどの多価アルール脂肪酸エステルを例示することができる。
【００１８】
潤滑剤組成物８の全量に対する気化性防錆剤の含有率としては、上述したように２〜１０重量％であることが好ましい。というのは、防錆添加剤の含有率が２重量％未満では充分な防錆効果が得られず、１０重量％を超えると潤滑油やグリースの量が少なくなって潤滑性が低下するという不具合があるからである。
潤滑性組成物８には、必要に応じ、酸化防止剤、および耐摩耗性向上のための極圧添加剤などの添加剤を添加しても良い。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤を例示することができる。また、極圧添加剤としては、塩素化パラフィン、トリクレジルホスフェート、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの化合物を例示することができる。
【００１９】
上記成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含む潤滑剤組成物において、成分（ａ）および成分（ｃ）の合計量は組成物の全量に対して好ましくは２０〜８０重量％、さらに好ましくは４０〜６０重量％である。２０重量％未満になると潤滑剤組成物が柔らかすぎて、固形潤滑剤にならない。また、８０重量％を超えると潤滑剤組成物が硬すぎて樹脂に近い状態になり、潤滑剤の滲み出しが少なく潤滑不良を起こしやすい。
【００２０】
ウレタンプレポリマーとアミン系硬化剤の重量比は、好ましくは２００：１〜１１：１、さらに好ましくは５０：１〜２０：１である。ウレタンプレポリマーの割合が２００：１よりも低くなると硬化速度（固形化するまでの時間）が遅くなり実用的でなく、またアミン系硬化剤の割合が１１：１を超えると経済性に欠ける。
上記の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含む潤滑剤組成物は上記配合物を混合し、硬化することによって得られる。これらの工程は、ウレタンプレポリマーの硬化が転がり軸受内に充填した後に行われるように、スタティックミキサーまたは反応射出成形装置などを用いて、ウレタンプレポリマーとアミン系硬化剤と防錆添加剤を含むグリースを転がり軸受内に充填しつつ混合も合わせて行われるように実施することが好ましい。スタティックミキサーなどで充填するに際し、上記アミン系硬化剤は（ｂ）グリースに配合されており、通常は潤滑剤組成物が転がり軸受内で所定配合比の混合状態となるように配合しておくことが好ましい。上記の防錆添加剤その他の添加物は（ａ）又は（ｂ）あるいはその両方に、所定量となるように配合しておけば良い。
【００２１】
そして、上記のようにして転がり軸受内に充填された潤滑剤組成物は、室温〜１７０°Ｃの温度で約数分〜２４時間放置することによって硬化される。
本実施の形態によれば、転動体５を覆う潤滑剤組成物８から滲み出す潤滑剤で潤滑するので、低トルクを達成することができ、また給脂が不要であってメンテナンスフリーを実現することができる。また、空間内全体にグリースを充填するタイプのように温度膨張等の影響で潤滑油が漏れ出したりするおそれがない。
【００２２】
また、仮に空間７内に水分が侵入しても、気化性防錆剤の働きで錆の発生を防止でき、軸受の寿命を長くすることができる。さらに、気化性防錆剤は封入された空間の広範囲な領域で持続的に防錆力を発揮できるので、防錆効果が高い。
特に、接触型の密封部材６によって、空間７内への水分の侵入を防止できるともに、空間７内の気化性防錆剤が外部へ漏れ出すのを防止できるので、錆の発生を確実に防止することができる。
【００２３】
以下に、本発明の他の実施の形態を示す。上記（ａ）成分のポリマーとして、超高分子量ポリエチレンを用い、（ｂ）成分の潤滑油としてポリαオレフィンを用いた以外は、上述の実施の形態と同じである。超高分子量ポリエチレンは総量に占める割合が１０〜５０重量％の範囲内になるように適宜配合される。ポリαオレフィンが総量に占める割合は４０〜８８重量％の範囲内になるように配合される。上記（ｃ）成分の気化性防錆剤の配合割合は同様に２〜１０重量％の範囲内で選択される。また、上記潤滑性組成物には防錆添加剤の他、必要に応じ、上述する酸化防止剤、及び耐摩耗性向上のための極圧添加剤などの添加剤を添加しても良い。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の転がり軸受の断面図である。
【符号の説明】
１転がり軸受
２外輪
３内輪
４保持器
５転動体
６密封部材
７空間
８潤滑剤組成物
１２外周シール部
１３内周シール部

Claims

互いの間に複数の転動体を介在する内輪と外輪の間の空間に、グリースまたは潤滑油と、樹脂ポリマーと、気化性防錆剤と、を含む固形潤滑剤としての潤滑剤組成物を充填してなることを特徴とする転がり軸受。
上記内輪および外輪の対応する端部間に跨がる一対の密封部材によって上記空間を気密的に封止してあることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
上記潤滑剤組成物は、グリースまたは潤滑油と、樹脂ポリマーと、気化性防錆剤と、を混合し、硬化することにより得られ、
上記樹脂ポリマーは、イソシアネート基の含有量が６〜１０重量％且つ分子量が４００〜１０，０００であるウレタンプレポリマーにアミン系硬化剤を用いて得られるポリウレタン樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
上記樹脂ポリマーは、平均分子量が１００万〜６００万且つ融点が１００℃〜１４０℃である超高分子量ポリエチレンを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。