JPH11182561A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度上昇やアキシャル荷重で潤滑剤含有ポリマ
が軸受側端面より出っ張ることがなく、また低トルクな
玉軸受を提供することにある。 【解決手段】内輪２と外輪１及び転動体４により形成さ
れる空間内に潤滑剤含有ポリマ５を充填してなる玉軸受
において、前記潤滑剤含有ポリマ５の側端面５ａが内輪
２及び外輪１の側端面２ａ，１ａより内側にへこみ、そ
のへこみ量をアキシャル方向最大変位量あるいは内輪２
の外周面及び外輪１の内周面の角部２ｂ，１ｂのＲ面取
りの半径のどちらか大きい方より大きくなるように潤滑
剤含有ポリマ５を充填したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、潤滑剤含有ポリ
マを充填した開放型（シール無し）の玉軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、開放型の玉軸受に潤滑剤含有ポリ
マを充填したものは、例えば特開平７−１３９５５１号
公報で知られている。この玉軸受は、内輪の外周面と外
輪の内周面及び転動体の表面に離型剤、特にフッ素系離
型剤の塗膜を形成するとともに、潤滑剤含有ポリマを外
輪、内輪及び転動体からなる空間内に充填されて固化さ
れている。また、潤滑剤含有ポリマの側端面は、内輪及
び外輪の側端面に合わせた構造である。そして、軸受の
各部材間の摩擦抵抗を低減し、円滑な回転を維持するよ
うに構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
潤滑剤含有ポリマを充填した玉軸受には、以下のような
問題点があった。 軸受が回転によって温度上昇すると、金属である内輪
及び外輪に比べて、プラスチックである潤滑剤含有ポリ
マの方が線膨脹係数が大きい（膨脹率が大きい）ため
に、潤滑剤含有ポリマが内輪及び外輪の側端面より出っ
張り、不具合の原因になることが予想される。

【０００４】温度による影響以外でも、アキシャル荷
重（予圧）がかかると、同じように潤滑剤含有ポリマが
内輪及び外輪の側端面より出っ張り、他の部材と干渉す
るなどの不具合の原因になることが予想される。

【０００５】軸受の内輪の外周面及び外輪の内周面の
角部は、通常Ｒ面取りされているが、軸受の軌道面など
に比べると、表面粗さはかなり荒いのが普通である。つ
まり、このＲ面取り部に、潤滑剤含有ポリマが接触する
ことで抵抗になり、軸受トルクの上昇の要因になり得る
ことが予想される。

【０００６】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、潤滑剤含有ポリマの
側端面を内輪及び外輪の側端面より内側にへこむように
し、そのへこみ量をアキシャル方向最大変位量あるいは
内輪の外周面及び外輪の内周面の角部のＲ面取りの半径
のどちらか大きい方より大きくすることで、温度上昇や
アキシャル荷重で潤滑剤含有ポリマが軸受側端面より出
っ張ることがなく、また潤滑剤含有ポリマから潤滑剤が
しみ出して転動面や滑り面を潤滑し、円滑な回転を維持
できる玉軸受を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１に係る発明は、内輪と外輪及
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
充填してなる玉軸受において、潤滑剤含有ポリマの側端
面が内輪及び外輪の側端面より内側にへこみ、そのへこ
み量をアキシャル方向最大変位量あるいは内輪の外周面
及び外輪の内周面の角部のＲ面取りの半径のどちらか大
きい方より大きくなるように潤滑剤含有ポリマを充填し
たことを特徴とするものである。

【０００８】ここで、前記潤滑剤含有ポリマの材料につ
いて説明すると、この発明の潤滑剤ポリマは、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ポリオレフィン
系樹脂の群から選定された合成樹脂に、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若しくは混合油の形で混ぜ
て調製した原料を、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、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。

【０００９】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１
０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４０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。

【００１０】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。平均分子量７００〜１×１０⁴ という
ワックス（ｅｘ ポリエチレンワックス）に分類される
ものと、平均分子量１×１０⁴ 〜１×１０⁶ という比較
的低分子量のものと、平均分子量１×１０⁶ 〜５×１０
⁶ という超高分子量のものとを、単独若しくは必要に応
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、長期間にわたっての潤滑剤の供給が可能にな
る。ただ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（ｅｘ パラフィン系合成ワックス）
であれば使用できる。

【００１１】それに対して、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％、３つの樹脂
分の合計１０〜５０重量％（残りが潤滑剤９０〜５０重
量％）が好適である。

【００１２】機械的強度の一つとして、この発明の潤滑
剤含有ポリマの硬さ［ＨＤ_A ］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［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
温度が高くなる恐れがある。

【００１３】この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、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たも
のでもよい。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】これらの樹脂は、単独または混合して用い
てもよい。更に、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あっても良い。

【００１７】また、機械的強度を向上させるために、充
填材を添加しても良い。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、或いはガ
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。

【００１８】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。

【００１９】以上の全ての添加剤（ポリオレフィン系樹
脂＋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上で好ましい。

【００２０】この発明で使用できる潤滑剤含有ポリマは
オレフィン系樹脂をベースとする材料に特に限定される
わけではなく、その他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を
ベースとする材料を用いてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図４は第１の実施の形態
の玉軸受を示し、図１に示すように、玉軸受は、外輪
１，内輪２及び外輪１と内輪２との間に保持器３によっ
て転動自在に設けられた複数個の転動体４とから構成さ
れている。さらに、外輪１の内周面及び内輪２の外周面
の角部１ａ，２ａにはＲ面取りされている。

【００２２】また，外輪１と内輪２及び転動体４により
形成される空間内には潤滑剤含有ポリマ５が充填されて
いるが、潤滑剤含有ポリマ５の側端面５ａが外輪１及び
内輪２の側端面１ｂ，２ｂより内側にへこむように潤滑
剤含有ポリマ５が充填されている。潤滑剤含有ポリマ５
のへこみ量をアキシャル方向最大変位量あるいは内輪２
の外周面及び外輪１の内周面の角部１ａ，２ａのＲ面取
りの半径のどちらか大きい方より大きくなるようにして
いる。

【００２３】また、潤滑剤含有ポリマ５を内側にへこま
せる具体的な量については、図３を用いて説明する。図
３に示すように、玉軸受は、内輪２の外周部及び外輪１
の内周部の軌道溝との間に隙間がある。玉軸受の内輪２
あるいは外輪１にアキシャル荷重（予圧）をかけると、
その隙間の分（実際はその２倍）だけ、アキシャル方向
に変位することができる。

【００２４】潤滑剤含有ポリマ５の内側へのへこみ量
（α）は、前述したアキシャル方向の最大変位量（β）
あるいは内輪２の外周面及び外輪１の内周面の角部１
ａ，２ａのＲ面取りの半径（γ）のどちらか大きい方よ
り大きくなっている。ただし、そのへこみ量（α）が必
要以上に大きいと、潤滑剤含有ポリマ５の充填量が減る
と同時に、内輪２の外周面及び外輪１の内周面の間の保
持器３や転動体４が部分的にむき出しにならざるを得な
くなり、充填治具が複雑になるという不具合がある。

【００２５】図４は，試験条件として玉軸受６３０５を
用い、Ｆａ＝５ｋｇｆ，Ｆｒ＝３ｋｇｆ，Ｎ＝２５００
ｒｐｍとした時のへこみ量の違いによる動トルクの変化
を示すもので、横軸は端面からのへこみ量を示し、縦軸
は動トルク（相対値）を示す。玉軸受を用い、潤滑剤含
有ポリマの軸方向の長さを種々変化（横軸）させたとき
の端面からのへこみ量（図３のα）と、その時の動トル
クを測定したものである。横軸０とは、軸受幅と等しい
潤滑剤含有ポリマとし、（ｂ）までは潤滑剤含有ポリマ
が角部１ａ，２ａにかかっているので動トルクが減ず
る。しかし、（ｂ）を過ぎてへこみ量が急激に変化し、
摩擦力が低くなり、以後へこみ量が大きくなるにしたが
って動トルクが下がってくる。そして、潤滑剤含有ポリ
マ端面のへこみ量をｘｍｍ、軸受幅寸法をＢ、潤滑剤含
有ポリマの幅寸法をＨとすると、ｘｍｍ＝（Ｂ−Ｈ）／
２は、保持器幅寸法をＣとすると，（Ｂ−Ｃ）／２を越
えると、保持器が露出するので動トルクは下がるが、シ
ール効果、潤滑効果が下がるので、２．２ｍｍのところ
で限界に達する。

【００２６】ここで、端面からのへこみ量ｘｍｍと動ト
ルク（相対値）を示すと、 したがって、端面からのへこみ量ｘｍｍは、０．５〜
２．２ｍｍの範囲が好ましい。

【００２７】また、本実施形態で使用する潤滑剤含有ポ
リマ５の組成は、 高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０
ｗｔ％ 超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類）：１
２．５ｗｔ％ ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５ｗ
ｔ％ 鉱油：７５ｗｔ％ 潤滑剤含有ポリマの硬さ：７５ＨＤ_A であり，玉軸受を脱脂洗浄後、フッ素系離型剤［ダイキ
ン工業（株）：ダイフリーＧＡ−６０１０（エアスプレ
ー）］をスプレー塗布して離型剤からなる塗膜を成膜す
る。または、フッ素系溶剤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、玉軸受表面にフッ素
系離型剤の被膜を形成する。

【００２８】次いで、潤滑剤含有ポリマ５を玉軸受の外
輪１と内輪２とに挟まれ、しかも転動体４との空間に充
填する。その後、この玉軸受を１５０℃に加熱されたプ
レス機に移し、２ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で３０分間保持
した。これにより、潤滑剤含油ポリマ５は、前記空間内
に架橋し一体化した。このとき、図２に示すように、内
輪２の外周部と外輪１の内周部の間隙に丁度はまるよう
な突起６を有する治具７を上下（両側面）から挟むよう
にして、圧縮成形する。

【００２９】または、治具７で挟んだ状態のまま、治具
７の円周上の数箇所にゲート８を設け、このゲート８か
ら潤滑剤含有ポリマ５を射出成形して前記空間に充填す
る。したがって、潤滑剤含有ポリマ５の側端面５ａが内
輪２及び外輪１の側端面１ａ，２ａより内側にへこむよ
うに潤滑剤含有ポリマ５が充填される。

【００３０】このように潤滑剤含有ポリマ５を充填した
玉軸受は、潤滑剤含有ポリマ５の側端面５ａが外輪１及
び内輪２の側端面１ａ，２ａより内側にへこみ、そのへ
こみ量をアキシャル方向最大変位量あるいは外輪１の内
周面及び内輪２の外周面の角部１ｂ，２ｂのＲ面取りの
半径のどちらか大きい方より大きくなるように潤滑剤含
有ポリマ５を充填されているため、温度上昇やアキシャ
ル荷重で潤滑剤含有ポリマ５が玉軸受の側端面より出っ
張ることがない。また、玉軸受の内輪２の外周面及び外
輪１の内周面の角部１ｂ，２ｂのＲ面取りを外すように
充填されているため、通常の側端面が一致するものに比
べて、低トルクである。以上、玉軸受について説明した
が、この発明はこれに限るものではなく円筒ころ軸受、
ニードル軸受などのころを用いる転がり軸受にも適用で
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の潤滑剤
含有ポリマ充填玉軸受は、潤滑剤含有ポリマの側端面が
内輪及び外輪の側端面より内側にへこむように、潤滑剤
含有ポリマを充填したため、温度上昇やアキシャル荷重
で潤滑剤含有ポリマが軸受側端面より出っ張ることがな
く、それによる不具合を回避できる。また、軸受の内輪
外周面及び外輪内周面の角部のＲ面取りを外すように充
填されているため、通常の側端面が一致するものに比べ
て、低トルクであるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の玉軸受の要部を示
す縦断側面図。

【図２】同実施形態の玉軸受に潤滑剤含有ポリマを充填
する方法を示す縦断側面図。

【図３】同実施形態の玉軸受の要部を示す縦断側面図。

【図４】同実施形態の潤滑剤含有ポリマのへこみ量の違
いによる動トルクの変化を示す図。

【符号の説明】

１…外輪 ２…内輪 ４…転動体 ５…潤滑剤含有ポリマ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪と外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玉軸受におい
   て、前記潤滑剤含有ポリマの側端面が内輪及び外輪の側
   端面より内側にへこみ、そのへこみ量をアキシャル方向
   最大変位量あるいは内輪の外周面及び外輪の内周面の角
   部のＲ面取りの半径のどちらか大きい方より大きくなる
   ように潤滑剤含有ポリマを充填したことを特徴とする玉
   軸受。