(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材との間で相対的に転がり接触またはすべり接触が生ずる転がり摺動部品であって、
グリースやオイルの代わりに前記相手部材との接触面に、高分子系の固体潤滑膜が被覆され、
前記固体潤滑膜は粒子から形成され、
前記粒子は軟化点の温度が分解温度よりも低く、
前記軟化点の温度及び分解温度は前記粒子の粒子径および分子量によって異なり、
前記粒子径および分子量は前記転がり摺動部品の使用環境温度が前記軟化点の温度より高くかつ前記分解温度より低くなるよう調節されて、使用環境温度で前記固体潤滑膜が軟化状態である、ことを特徴とする転がり摺動部品。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり摺動部品において、
前記固体潤滑膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とする、ことを特徴とする転がり摺動部品。
【請求項３】
転がり軸受の軌道輪、送りねじのねじ軸やナット、あるいは直動型軸受のレールや移動体として用いられる、請求項１または２に記載の転がり摺動部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば転がり軸受の軌道輪、送りねじのねじ軸やナット、直動型軸受のレールや移動体などの転がり摺動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上述した転がり軸受、送りねじ、直動型軸受などを高温環境で使用する場合では、早期段階で、転動部位あるいは摺動部位のグリースやオイルなどの潤滑剤が分解して気化することになり、焼き付きやすくなる。
【０００３】
一般的に、高温環境では、前述した軌道溝に、グリースやオイルなどの潤滑剤の代わりに、銀、銅、鉛などの軟質金属、二硫化モリブデンなどの固体潤滑膜を被覆することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記固体潤滑膜では、転動動作あるいは摺動動作に伴い比較的早期段階で摩滅して、転動部位あるいは摺動部位の摩耗が促進されることになるなど、寿命という点において問題がある。
【０００５】
このような事情に鑑み、本発明では、転がり摺動部品において、特に高温環境での焼き付き寿命を向上することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる転がり摺動部品は、相手部材との間で相対的に転がり接触またはすべり接触が生ずる転がり摺動部品であって、グリースやオイルの代わりに前記相手部材との接触面に、高分子系の固体潤滑膜が被覆され、前記固体潤滑膜は粒子から形成され、前記粒子は軟化点の温度が分解温度よりも低く、前記軟化点の温度及び分解温度は前記粒子の粒子径および分子量によって異なり、前記粒子径および分子量は前記転がり摺動部品の使用環境温度が前記軟化点の温度より高くかつ前記分解温度より低くなるよう調節されて、使用環境温度で前記固体潤滑膜が軟化状態である。
【０００７】
請求項２の発明にかかる転がり摺動部品は、請求項１に記載の転がり摺動部品において、前記固体潤滑膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とする。
【０００８】
請求項３の発明にかかる転がり摺動部品は、請求項１または２の構成であって、転がり軸受の軌道輪、送りねじのねじ軸やナット、あるいは直動型軸受のレールや移動体として用いられる。
【０００９】
このように本発明では、固体潤滑膜の軟化点を転がり摺動部品の使用環境温度よりも低く設定しているから、固体潤滑膜が早期段階で軟化して良好な潤滑作用を発揮するようになり、また、固体潤滑膜の分解温度を転がり摺動部品の使用環境温度よりも高く設定しているから、固体潤滑膜が分解して気化することがないので、良好な潤滑性が長期間継続されることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の転がり摺動部品としては、転がり軸受の軌道輪、送りねじのねじ軸やナット、直動型軸受のレールや移動体などが挙げられるが、この実施形態では、転がり軸受としての深溝玉軸受と、送りねじとしてのボールねじと、直動型軸受としての直動型玉軸受との３つを例に挙げる。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態にかかるボールねじの縦断面図である。図中、Ａは送りねじの全体を示しており、１はねじ軸、２はナット、３はボール、４はサーキュレータチューブである。
【００１２】
ねじ軸１は、その外周面に螺旋溝５が形成されている。ナット２は、ねじ軸１に外嵌されており、その内周面にねじ軸１の螺旋溝５に対応する螺旋溝６が形成されている。複数のボール３は、ねじ軸１の螺旋溝５と、ナット２の螺旋溝６との間に介装されている。サーキュレータチューブ４は、ねじ軸１またはナット２のいずれか一方の回転により両螺旋溝５，６間に介装されるボール３を転動循環させるためのもので、ナット２に取り付けられている。
【００１３】
ねじ軸１の螺旋溝５およびナット２の螺旋溝６の断面形状は、詳細に図示しないが、ゴチックアーチ状（二つの曲率中心の異なる円弧をほぼＶ字形に組み合わせた形状）あるいは円弧状に形成される。
【００１４】
このようなボールねじＡにおいて、ねじ軸１、ナット２、ボール３ならびにサーキュレータチューブ４は、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０４などの金属で形成される。但し、ボール３は、例えば窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックスで形成してもよい。
【００１５】
この実施形態では、ねじ軸１の外周面とナット２の内周面とに対して、軟化点が使用環境温度よりも低くかつ分解温度が使用環境温度よりも高い特性を有する高分子系の固体潤滑膜４０を形成している。この固体潤滑膜４０は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを主成分としたものであり、使用環境温度に基づいて粒子径および分子量が調節される。具体的に、使用環境温度を２５０℃とする場合では、固体潤滑膜４０として、軟化点が２２０〜２３０℃で分解温度が５５０℃となるものを選択するのが好ましい。そのような固体潤滑膜４０としては、例えばセントラルガラス社製の商品名「セラルーブＷＲ」が挙げられる。
【００１６】
この固体潤滑膜４０の形成手法の一例について説明する。例えば規定濃度のコーティング溶液に対象部品を浸漬し、その後、ドライエアーなどにより溶媒を気化させ除去する。これにより、対象部品に固体潤滑膜４０が生成されることになる。このとき、固体潤滑膜４０の膜厚は、例えば１０μｍ以下に管理される。なお、固体潤滑膜４０を対象部品に部分的に形成する場合には、適宜マスキングを施せばよい。
【００１７】
図２ないし図４に本発明の一実施形態にかかる直動型軸受を示している。図２は、直動型玉軸受の上半分を断面にした側面図、図３は、直動型玉軸受の一部を断面にした端面図、図４は、図１中のレールの断面図である。
【００１８】
図中、Ｂは直動型玉軸受の全体を示しており、１１は円筒形の軸からなるレール、１２は円筒部材からなる移動体、１３は保持器、１４は転動体としてのボール、１５は環体である。
【００１９】
レール１１は、その外周面の円周六箇所に軸方向に沿う直線状の溝１６が全長に及んで設けられている。
【００２０】
移動体１２は、その内周面の軸方向中間領域の円周六箇所にレール１１の溝１６に径方向で対向するようにそれぞれ負荷循環ボール列および無負荷循環ボール列用の溝１７，１８が設けられている。
【００２１】
保持器１３は、移動体１２の内周面の一部に沿うように湾曲加工された円筒形状をなす。その両端部分は、環体１５により支持されている。保持器１３の軸方向中間領域には、平面的に見ると横長の輪状溝１９が周方向に合計六つ設けられている。輪状溝１９の軸方向に沿う片方の直線部１９ａは、底が貫通されて底無しとされ、残り片方の直線部１９ｂは底有りとされている。
【００２２】
前述のレール１１側と移動体１２側の対向する二つの直線状の溝１６，１７がそれぞれ対となって合計六本の負荷用ボール転送路２０を構成している。このボール転送路２０に、保持器１３の輪状溝１９の底無しの直線部１９ａが位置する。また、移動体１２の溝１８と保持器１３の輪状溝１９の底有りの直線部１９ｂとが対となって合計六本の無負荷用ボール循環路２１を構成している。これら、六本のボール転送路２０それぞれとそれに近い側に隣り合う六本のボール循環路２１それぞれとが保持器１３の輪状溝１９の周方向に沿う部分によって一本ずつ連通連結されていて、それでボール循環回路を構成している。このため、レール１１と移動体１２との相対的な軸方向スライド動作に伴って、このボール転送路２０とボール循環路２１との間でボール１４群が転動循環されるようになっている。なお、レール１１の溝１６と移動体１２の溝１７の横断面は、例えばＶ字形に形成されていて、これら対向する一対の溝１６，１７に対してボール１４が２点ずつ計四点で接触するようになっている。
【００２３】
このような直動型玉軸受Ｂにおいて、レール１１の外周面と移動体１２の内周面に対して、上述した固体潤滑膜４０を形成している。
【００２４】
直動型玉軸受Ｂにおいて、レール１１、移動体１２、保持器１３ならびにボール１４は、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０４などの金属で形成され、環体１５は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのふっ素系樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ナイロン（ＰＡ）などのエンジニアリングプラスチックスで形成される。但し、ボール１４は、例えば窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックスで形成してもよい。また、保持器１３は、例えば黄銅やチタン、あるいは上記合成樹脂などで形成してもよい。
【００２５】
図５は本発明の一実施形態にかかる転がり軸受の上半分の縦断面図である。図中、Ｃは転がり軸受の全体を示しており、深溝型玉軸受と呼ばれる形式を例示している。この転がり軸受Ｃは、内輪３１と、外輪３２と、転動体としてのボール３３と、波形の保持器３４とを備えている。
【００２６】
上述した内・外輪３１，３２、ボール３３ならびに保持器３４は、各種の金属材で形成される。この金属材としては、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃなどのマルテンサイト系ステンレス鋼、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０などの析出硬化型ステンレス鋼に適当な硬化熱処理を施した金属材、あるいはＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。
【００２７】
このような転がり軸受Ｃの場合、内輪３１の外周面および外輪３２の内周面に対して、上述した固体潤滑膜４０が形成される。
【００２８】
以上説明したように、ボールねじＡ、直動型玉軸受Ｂあるいは転がり軸受Ｃの所要部位に、それらの使用環境温度を考慮した軟化点や分解温度を有する固体潤滑膜４０を形成すれば、ボール３，１４，３３の転動部位あるいは摺動部位に存在する固体潤滑膜４０が、使用環境温度に到達する以前に軟化してボール３，１４，３３の潤滑性を良好に保って転がりを安定化し、また、使用環境温度に到達してからも、固体潤滑膜４０が分解して気化しないので、ボール３，１４，３３の良好な潤滑性を継続するようになるから、焼き付きを長期にわたって回避できるようになる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３０】
（１）上記実施形態で例示したボールねじＡ、直動型玉軸受Ｂならびに転がり軸受Ｃは、あくまでも本発明の対象の一例であって、転がり摺動部品の範疇に含まれる周知の各種機器に対して本発明を適用できる。
【００３１】
（２）上記実施形態では、ボールねじＡのねじ軸１とナット２とに対して、また、直動型玉軸受Ｂのレール１１と移動体１２に対して、さらに、転がり軸受Ｃの内・外輪３１，３２に対して、それぞれ固体潤滑膜４０を形成したが、いずれも、ボール３，１４，３３に対して固体潤滑膜４０を形成してもよい。また、ボールねじＡのサーキュレータチューブ４や直動型玉軸受Ｂの保持器１３にも固体潤滑膜４０を形成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明では、特に高温環境で使用するときでも転動部位あるいは摺動部位に形成してある固体潤滑膜が長期にわたって排除されずに安定して存在するから、転動部位あるいは摺動部位の潤滑性を長期にわたって良好に保つことができて、焼き付き寿命の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるボールねじの縦断面図
【図２】本発明の他の実施形態にかかる直動型玉軸受の上半分を断面にした側面図
【図３】図２の直動型玉軸受の一部を断面にした端面図
【図４】図２中のレールの断面図
【図５】本発明の他の実施形態にかかる転がり軸受の上半分の断面図
【符号の説明】
Ａ      ボールねじ
１      ねじ軸
２      ナット
３      ボール
５      ねじ軸の螺旋溝
６      ナットの螺旋溝
Ｂ      直動型玉軸受
１１      レール
１２      移動体
１３      保持器
１４      ボール
１６      レールの溝
１７，１８      移動体の溝
Ｃ      転がり軸受
３１      内輪
３２      外輪
３３      ボール
４０      固体潤滑膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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