(57)【要約】【課題】低トルク化のために非接触型シールを備え、かつ、許容回転数の８０％以上となる高速回転で使用される転がり軸受における潤滑剤の漏洩防止効果をより向上させる。【解決手段】内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、軸受内部の潤滑剤を非接触型シールで封止してなる転がり軸受において、前記潤滑剤が、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体により基油をゲル化した潤滑剤であり、かつ、前記シール及びシール対向面が撥油処理されていることを特徴とする転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、軸受内部の潤滑剤を非接触型シールで封止してなる転がり軸受において、
前記潤滑剤が、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体により基油をゲル化した潤滑剤であり、かつ、前記シール及びシール対向面が撥油処理されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記撥油処理により、カップリング剤と金属酸化物微粒子とを含む下地被膜の上に撥油被膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に許容回転数の８０％以上となる高速回転での使用に好適な転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軸受の低トルク化を目的として非接触型シールを使用することが多い。しかし、封入した潤滑剤の漏洩が起こり易いため、本出願人は特許文献１において、シール表面や、軌道輪のシール対向面に撥油膜を形成することを提案している。
【０００３】
また、特許文献２に示すように、内外輪及びシールで形成される軸受空間の内側（転動体に近い部分）に軟らかいグリースを封入し、外側（シールに近い部分）に硬いグリースを封入することも行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６２９７２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１１３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、許容回転数の８０％以上となる高速回転で使用される転がり軸受では、特許文献２に記載されているように混和ちょう度の異なる２種類のグリースを封入しても、回転中にグリース同士が混合して外側の硬いグリースが軟化し、漏洩し易くなる。また、特許文献１では、撥油膜の形成に際し、撥油剤含有液をシール表面やシール対向面に塗布し乾燥しただけであるため、撥油膜が剥離し易いという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、低トルク化のために非接触型シールを備え、かつ、許容回転数の８０％以上となる高速回転で使用される転がり軸受における潤滑剤の漏洩防止効果をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、軸受内部の潤滑剤を非接触型シールで封止してなる転がり軸受において、前記潤滑剤が、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体により基油をゲル化した潤滑剤であり、かつ、前記シール及びシール対向面が撥油処理されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の転がり軸受では、潤滑剤がせん断によりゲル状から容易に油状となり、低トルクで、かつトルクが早期に安定化する。しかも、撥油膜が下地処理によりシールのリップ部や軌道輪のシール対向面に強固に密着しており、潤滑剤の漏洩を長期にわたり防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受を示す軸線方向部分断面図である。図示される玉軸受は、外輪１と内輪３との間に転動体として玉５を配設し、この玉５は外輪１と内輪３との間に配設した保持器７によって保持されている。また、外輪１の内周面の軸方向の両端部に設けたシール溝１ａには非接触型のシール９が取付けられており、外輪１と内輪３と一対のシール９とで構成された軸受内部に、後述される潤滑剤が入れられている。
【００１１】
シール９としては、非接触タイプのものであれば良く、ゴム製、金属製、プラスチック製等、材質に制約なく使用することができる。また、芯金の回りに樹脂を成形した構成でもよい。本発明では、このシール９のシール面９ｃに下記に示す撥油処理を施す。
【００１２】
撥油処理は、処理面を親水化処理し、その上にカップリング剤及び金属酸化物微粒子を含む下地被膜を形成し、更にその上に撥油被膜を形成する。このような処理により、撥油被膜が強固に形成される。
【００１３】
親水化処理としては、プラズマ処理、グロー放電、コロナ放電、紫外線照射等が挙げられる。
【００１４】
下地被膜は、カップリング剤と金属酸化物微粒子とを水・アルコール混合液に加えてなる塗液を親水化処理した面に塗布し、更に水酸化ナトリウム水溶液を塗布した後、アルコールで洗浄し、乾燥させて得られる。カップリング剤としては、（１）テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラクロロシラン等のシランカップリング剤、（２）テトラメトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネート等のチタネート系カップリング剤、（３）トリメトキシアルミネート、トリエトキシアルミネート、トリプロポキシアルミネート等のアルミネート系カップリング剤を用いることができる。また、金属酸化物としてはシリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、酸化カルシウム、酸化亜鉛等が好ましく、その粒径は１〜２００ｎｍが適当である。これら金属酸化物微粒子により、下地被膜の表面に凹凸が形成されて撥油被膜の密着性が高まる。
【００１５】
撥油被膜は、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリクロロシラン、３−ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロドデシルトリエトキシシラン、３−トリフロオロアセトキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤を水・アルコール混合液に加えてなる塗液を下地被膜の上に塗布し、更に水酸化ナトリウム水溶液を塗布した後、アルコールで洗浄し、乾燥させて得られる。尚、用いるカップリング剤は、クロロ系シランでは反応の過程で塩酸が生成されるのに対し、エトキシ系シランはエタノールが生成されることから、環境の面を考慮してエトキシ系シランカップリング剤を用いることが好ましい。
【００１６】
また、上記の撥油処理は、内輪３のシール対向面３ａにも施されるが、親水化処理を施してもよく、施さなくてもよい。
【００１７】
一方、潤滑剤は基油を、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体でゲル化させたものである。
【００１８】
アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール誘導体は、一般に使用されているグリースのゲル化剤（増ちょう剤）より少ない量で基油をゲル状にすることができる。例えば、ＮＬＧＩ  Ｎｏ．２の硬さを得るための増ちょう剤量は、一般的なグリースでは１０〜３０質量％であるのに対し、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体を用いると２〜５質量％でよい。そのため、せん断力が付与されると、一般的なグリースよりも容易に油状となり流動し、低トルクで、かつ、早期にトルクが安定する。
【００１９】
アミノ酸系ゲル化剤としては、基油中に分散させてゲル状を形成できるものであれば特に制限はないが、Ｎ−２−エチルヘキサノイル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミド又はＮ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α、γ−ｎ−ジブチルアミドが好適に使用される。
【００２０】
ベンジリデンソルビトール誘導体も、基油中に分散させてゲル状を形成できるものであれば特に制限はないが、ジベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール及び非対称のジアルキルベンジリデンソルビトールが好適に使用される。
【００２１】
ゲル化剤量は、潤滑剤全量の１％〜１０質量％を占めるように配合される。配合量が１％未満では、初期から柔らかすぎて軸受封入時に潤滑部分に上手く封入できない。１０質量％を超えると初期ちょう度が硬くなりすぎるため給脂に不便であり、また、せん断を付与しても油状に流動せずトルク低減効果が得られない。これらを考慮すると、ゲル化剤量は、２％〜５質量％がより好ましい。
【００２２】
使用される基油は上記ゲル化剤によりゲル化されるものであれば、特に制限はない。使用される基油は特に限定されず、通常潤滑油の基油として使用されている油（鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油）は全て使用することができる。具体的には、鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したもの、合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等、前記天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が使用できる。
【００２３】
潤滑剤には、その各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。添加剤としては、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛などの酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体などの防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデンなどの極圧剤、脂肪酸、動植物油などの油性向上剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤など、潤滑で使用される添加剤を単独又は２種以上混合して用いることができる。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。
【００２４】
尚、シール９を内輪３に固定することもできる。その場合は、外輪１のシール対抗面に同様の撥油処理を施す。
【００２５】
また、転がり軸受としては、図示したものに限らず、保持器の無いタイプや、ころ軸受等、様々な軸受に本発明を適用しても良い。また、転がり軸受の用途としては、低トルクが要求されるものであれば制限はないが、工作機械、自動車等のトランスミッション、ターボチャージャ、風力発電機等の回転部に好適である。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２７】
（実施例１〜３、比較例１〜３）
（１）試験軸受の作製
単列深溝玉軸受６２０３（内径φ１７ｍｍ、外径φ３５ｍｍ、幅１０ｍｍ）及び非接触式ポリアミド４６製シールを用意した。そして、実施例についてはシール及びシール対向面に撥油処理を施した。
【００２８】
シール対向面については、テトラエトキシシラン６．１質量％、水６．１質量％、エタノール８７．０質量％、平均粒子径３０ｎｍのシリカ微粒子０．８質量％を混合した液をｐＨ＝３に調整し、３０分放置した。この液を深溝玉軸受の内輪シール対向面へ塗布した後、ｐＨ＝１２の水酸化ナトリウム水溶液を内輪シール対向面へ塗布し３０分放置した。その後、軸受をエタノールにより洗浄し、１２０℃で３０分乾燥した後、エタノールにより超音波洗浄し、シール対向面に凹凸のあるシリカ被膜を形成した。次いで、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン１６．０質量％、水５．５質量％、エタノール７８．５質量％を混合した液をｐＨ＝３に調整し、３０分放置した。この液をシリカ被膜の上に塗布した後、ｐＨ＝１２の水酸化ナトリウム水溶液をシール溝へ塗布し３０分放置した。その後、軸受をエタノールにより洗浄し、１２０℃で３０分乾燥した後、エタノールにより超音波洗浄して撥油被膜を形成した。
【００２９】
一方、シールについては、リップ部にプラズマ処理した後、上記と同様の下シリカ被膜及び撥油被膜を形成した。
【００３０】
（２）潤滑剤の調製
表１に示すように、基油にゲル化剤または増ちょう剤を配合して潤滑剤を調製した。また、潤滑剤について、自転−公転式撹拌機（せん断条件：自転：１３７０ｒ／ｍｉｎ、公転：１３７０ｒ／ｍｉｎ、３ｍｉｎ）によりせん断を付与し、せん断前後の不混和ちょう度を測定して、その変化量を求めた。
【００３１】
（３）軸受漏洩試験
表１に示す如く試験軸受に潤滑剤を封入し、下記の条件にて２０時間連続回転させ、回転前後の重量差から潤滑剤の漏洩率を算出した。そして、比較例１の漏洩率を１とする相対漏洩率を求めた。結果を表１に示すが、相対漏洩率が０．２以下を合格とした。
・試験条件
回転数：１３０００ｍｉｎ−１（グリース潤滑の許容回転数の８０％）
アキシアル荷重：１９６Ｎ
ラジアル荷重：４９Ｎ
試験温度：８０℃
【００３２】
（４）軸受トルク試験
下記の条件にて回転開始後、２９５秒〜３０５秒の間のトルクの平均値をトルク値とした。そして、比較例１のトルク値を１とする相対トルク値を求めた。結果を表１に示すが、相対トルク値が１以下を合格とした。
・試験条件
回転数：１３０００ｍｉｎ−１（グリース潤滑の許容回転数の８０％）
アキシアル荷重：２９４Ｎ
ラジアル荷重：２９．４Ｎ
試験温度：室温
測定時間：回転開始後２９５秒〜３０５秒
【００３３】
【表１】
2010196727.tif 000003
【００３４】
表１に示すように、実施例１、２、３は、せん断により油状となりやすい潤滑剤を使用し、シールリップ部及びシール対向面に撥油処理を施すことにより、高速回転条件でも低漏洩率で、かつ低トルクである。
【００３５】
これに対し比較例１は、実施例と同じ潤滑剤を使用していることより、低トルクであるが、シールリップ部及びシール対向面に撥油処理を施していないため、高漏洩率となっている。また、比較例２、３は、軸受内部にせん断による粘性変化の小さい潤滑剤を使用していることより、潤滑剤の漏洩率はかなり低いが、逆にトルクが高い結果となっている。
【符号の説明】
【００３６】
１  外輪
３  内輪
５  玉
７  保持器
９  シール
３ａ  シール対向面
９ｃ  シール面
【図１】
2010196727.tif 000004