(57)【要約】【課題】  潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を付与することが可能であることに加えて、化学的に安定で且つ簡便に形成可能な潤滑被膜を提供する。また、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を有していて、耐摩耗性，耐焼付き性に優れる転動装置を提供する。【解決手段】  深溝玉軸受は、外周面に軌道面１０ａを有する内輪１０と、軌道面１０ａに対向する軌道面１１ａを内周面に有する外輪１１と、両軌道面１０ａ，１１ａ間に転動自在に配された複数の転動体１２と、内輪１０と外輪１１との間に複数の転動体１２を保持する保持器１３と、シール１４，１４と、で構成されている。内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとに、潤滑剤を内包するマイクロカプセルが分散された潤滑被膜が被覆されている。【選択図】  図１
2006036968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面に被覆され該摺動面に潤滑性を付与する潤滑被膜であって、潤滑剤を内包するマイクロカプセルが分散されており、このマイクロカプセルの平均粒径ｒと膜厚ｈとの比ｈ／ｒが０．１以上１以下であることを特徴とする潤滑被膜。
【請求項２】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、
前記内方部材の軌道面，前記外方部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうちの少なくとも一つに、請求項１に記載の潤滑被膜を被覆したことを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性に優れる潤滑被膜及び転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり接触が行われる部材の転がり接触面は、ほぼ例外なく高面圧で高速滑りが発生しており、過酷な潤滑条件となっている。また、グリースにより潤滑される転動装置においては、摺動面におけるグリースの掻き出しと駆動中に発生する遠心力とにより、摺動面にグリースが十分に供給されにくいため、枯渇潤滑状態となりやすい。このような枯渇潤滑状態においては、潤滑不良が生じやすく摩耗，焼付き等の損傷が生じるおそれがある。
【０００３】
従来、このような潤滑性の乏しい環境下における耐摩耗性，耐焼付き性を改善する方法として、リン系極圧剤やイオウ系極圧剤を潤滑剤に添加する方法が広く用いられてきた。また、リン化合物と酸素化合物とからなる耐焼付き性を付与する反応膜を、転がり軸受の摺動面に形成する技術が知られている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平９−５３６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の極圧剤は大きな極性を有するため、水に対する安定性が不十分であった。また、金属新生面との相互作用のために、摺動面の摩耗を促進させるおそれがあった。さらに、特許文献１に開示の技術は、リン化合物からなる層と酸素化合物からなる層との２層を設ける必要があるため、反応膜の形成の簡便性が十分ではないという問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を付与することが可能であることに加えて、化学的に安定で且つ簡便に形成可能な潤滑被膜を提供することを課題とする。また、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を有していて、耐摩耗性，耐焼付き性に優れる転動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の潤滑被膜は、摺動面に被覆され該摺動面に潤滑性を付与する潤滑被膜であって、潤滑剤を内包するマイクロカプセルが分散されており、このマイクロカプセルの平均粒径ｒと膜厚ｈとの比ｈ／ｒが０．１以上１以下であることを特徴とする。
このような潤滑被膜は、潤滑剤を内包するマイクロカプセルが分散されているため、潤滑性の乏しい環境下においても摺動面に優れた潤滑性を確実に付与することが可能である。マイクロカプセルは負荷が加わると物理的に破壊されるので、内包されている潤滑剤は摺動面へ確実に供給される。また、潤滑剤がマイクロカプセル内に隔離されていて、他の物質（水，空気，転動装置の構成部材等）と接触しないようになっているので、潤滑剤に含まれている極圧剤のような化学的に活性の高い添加剤が、水，空気と接触して分解，劣化することが抑制される。また、転動装置の構成部材（軌道輪，転動体，保持器等）を腐食することも抑制される。
【０００７】
マイクロカプセルの平均粒径ｒと潤滑被膜の膜厚ｈとの比ｈ／ｒが０．１未満であると、マイクロカプセルが潤滑被膜に十分に保持されず脱落が生じやすい。その結果、潤滑被膜の潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、前記比ｈ／ｒが１超過であると、マイクロカプセルに内包された潤滑剤が潤滑被膜の表面に染み出しにくいため、潤滑被膜の潤滑性が不十分となるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、前記比ｈ／ｒを０．３以上０．８以下とすることがより好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材の軌道面，前記外方部材の軌道面，及び前記転動体の転動面のうちの少なくとも一つに、請求項１に記載の潤滑被膜を被覆したことを特徴とする。
【０００９】
このような転動装置は、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を有していて、耐摩耗性，耐焼付き性に優れている。
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
また、本発明における内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の潤滑被膜は、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を付与することが可能であることに加えて、化学的に安定で且つ簡便に形成可能である。また、本発明の転動装置は、潤滑性の乏しい環境下においても優れた潤滑性を有していて、耐摩耗性，耐焼付き性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る潤滑被膜及び転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１の転がり軸受は日本精工株式会社製の深溝玉軸受（呼び番号：６３０６ＶＶ）であり、外周面に軌道面１０ａを有する内輪１０と、軌道面１０ａに対向する軌道面１１ａを内周面に有する外輪１１と、両軌道面１０ａ，１１ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）１２と、内輪１０と外輪１１との間に複数の転動体１２を保持する保持器１３と、シール１４，１４と、で構成されている。
【００１２】
また、内輪１０と外輪１１との間に形成され転動体１２が内設された空隙部内には、グリース１５が封入されており、両軌道面１０ａ，１１ａと転動体１２との間の潤滑が行われるようになっている。このグリース１５は、基油がポリα−オレフィン油（４０℃における動粘度は６８ｍｍ2 ／ｓ）で、増ちょう剤がジウレア化合物である。また、グリース１５の封入量は５ｇである。
【００１３】
そして、両軌道面１０ａ，１１ａには、潤滑剤を内包するマイクロカプセルが分散された潤滑被膜（図示せず）が被覆されている。このマイクロカプセル（図２を参照）には、添加剤を含有する潤滑剤（潤滑油であってもよいし、グリースであってもよい）が内包されていて、通常はこの内包物質がマイクロカプセル内に隔離されているが、転動体１２との接触等により負荷を受けると、マイクロカプセルが物理的に破壊されて内包物質が放出され、潤滑剤が摺動面（軌道面１０ａ，１１ａや転動体１２の転動面１２ａなど）に供給されるようになっている。
【００１４】
添加剤は化学的活性が高い化合物であるので、水や空気等と反応して添加剤としての性能が失われ、その結果、潤滑被膜の潤滑性が低下してしまうおそれがある。また、添加剤が深溝玉軸受の構成部材（内輪１０，外輪１１，玉１２，保持器１３等）を腐食させるおそれもある。特に、硫黄を含有する化合物からなる極圧剤，リンを含有する化合物からなる極圧剤，及びハロゲンを含有する化合物からなる極圧剤は、化学的活性が非常に高い化合物であるので、上記のような不都合が生じやすい。
【００１５】
しかしながら、本実施形態のように添加剤がマイクロカプセル内に隔離されていれば、上記のような不都合は生じにくく、潤滑被膜の潤滑性が長期間にわたって維持されるので、深溝玉軸受は潤滑性に優れ長寿命となる。
なお、この潤滑被膜が、軌道面１０ａ，軌道面１１ａ，及び転動体１２の転動面１２ａのうちの少なくとも一つに被覆されていれば、軸受の耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させることができる。また、保持器１３の表面のうち、内輪１０，外輪１１，転動体１２と接触して摺動する摺動面１３ａに、前記潤滑被膜を形成してもよい。すなわち、内輪１０の軌道面１０ａ，外輪１１の軌道面１１ａ，転動体１２の転動面１２ａ，及び保持器１３の摺動面１３ａのうちの少なくとも一つに、前記潤滑被膜を形成してもよい。さらに、深溝玉軸受は、保持器４を備えていない構成としてもよい。
【００１６】
以下に、本実施形態の潤滑被膜について、詳細に説明する。この潤滑被膜のマイクロカプセル以外の部分の材質は特に限定されるものではないが、深溝玉軸受のような転動装置の摺動面にマイクロカプセルを安定して保持するためには、摺動面及びマイクロカプセルの表面との両方に親和性を有することが好ましい。このようなものの例としては、ニッケルメッキ等のメッキ被膜、クロメート処理等の化成処理により得られる被膜、及び接着剤（エポキシ系接着剤，シアノアクリレート系接着剤，塩化ビニル系接着剤等）の被膜等があげられる。
【００１７】
また、マイクロカプセルを構成する材料は特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂等の樹脂を含有する樹脂組成物が好ましい。具体例としては、ポリウレタン系樹脂組成物，ポリエステル系樹脂組成物，ポリアミド系樹脂組成物，ポリウレア系樹脂組成物，フェノール系樹脂組成物，ポリビニルアルコール系樹脂組成物，メラミン系樹脂組成物，ポリエチレン系樹脂組成物，ポリスチレン系樹脂組成物，セルロース，ゼラチン等があげられる。
【００１８】
マイクロカプセルは、その硬さ，耐熱性，化学反応性等により破壊するものでもよいし、温度，水素イオン濃度，金属イオン濃度，又は特定の化学物質の濃度に感応して破壊するものでもよい。
マイクロカプセルを製造する方法は特に限定されるものではなく、内包物質の性質やマイクロカプセルを構成する材料の性質等を考慮して選択される。具体例としては、界面重合法，ｉｎ  ｓｉｔｕ重合法，相分離法，液中乾燥法，オリフィス法，スプレードライ法，気中懸濁被覆法，ハイブリダンザー法等があげられる。
【００１９】
均一な粒径を有するマイクロカプセルを製造するためには、マイクロカプセルの製造条件を適宜調整することが好ましいが、粒度分布を有するマイクロカプセルから、遠心分離法やフィルター法によって均一な粒径を有するマイクロカプセルを分離してもよい。
マイクロカプセルに内包される潤滑剤の基油の種類は特に限定されるものではなく、グリースや潤滑油の基油として一般的に使用される基油であれば、問題なく使用することができる。
【００２０】
基油の具体例としては、鉱油，合成油，及び動植物油等があげられる。鉱油としては、パラフィン系鉱油，ナフテン系鉱油等があげられる。合成油としては、合成炭化水素油，エステル油，エーテル油，シリコーン油，フッ素油等があげられる。
合成炭化水素油としては、ノルマルパラフィン，イソパラフィン，ポリブテン，ポリイソブチレン，１−デセンオリゴマー，１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等のポリα−オレフィン又はその水素化物などがあげられる。また、モノアルキルベンゼン，ジアルキルベンゼン，ポリアルキルベンゼン等のアルキルベンゼンや、モノアルキルナフタレン，ジアルキルナフタレン，ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレンなどもあげられる。
【００２１】
また、エステル油としては、ジブチルセバケート，ジ（２−エチルヘキシル）セバケート，ジオクチルアジペート，ジイソデシルアジペート，ジトリデシルアジペート，ジトリデシルグルタレート，メチルアセチルリシノレート等のジエステル油、トリオクチルトリメリテート，トリデシルトリメリテート，テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、トリメチロールプロパンカプリレート，トリメチロールプロパンペラルゴネート，ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート，ペンタエリスリトールペラルゴネート等のポリオールエステル油、一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸と多価アルコールとのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油などがあげられる。
【００２２】
さらに、エーテル油としては、ポリエチレングリコール，ポリプロピレングリコール，ポリエチレングリコールモノエーテル，ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、モノアルキルトリフェニルエーテル，アルキルジフェニルエーテル，ジアルキルジフェニルエーテル，テトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油などがあげられる。
これらの基油は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
潤滑剤には、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性向上剤，金属不活性化剤等の添加剤を、単独又は２種以上組み合わせて添加してもよい。
【００２３】
酸化防止剤の具体例としては、フェニル−α−ナフチルアミン，アルキルジフェニルアミン，フェノチアジン等のアミン系酸化防止剤や、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルクレゾール等のフェノール系酸化防止剤の他、イオウ系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛等があげられる。また、防錆剤の具体例としては、石油スルホン酸，ソルビタンエステル等があげられる。さらに、極圧剤の具体例としては、リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，モリブデン化合物等があげられる。さらに、油性向上剤の具体例としては、脂肪酸や動植物油等があげられ、金属不活性化剤の具体例としては、ベンゾトリアゾール等があげられる。
なお、潤滑被膜に分散されるマイクロカプセルは１種でもよいが、２種以上のマイクロカプセル（異なる種類の潤滑剤を内包するマイクロカプセル）を併用してもよい。
【００２４】
〔実施例〕
さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。以下に、潤滑剤を内包するマイクロカプセルの製造方法を示す。なお、潤滑剤としては、ポリα−オレフィン油（Ｍｏｂｉｌ社製のＳＨＦ６１、４０℃における動粘度は３０ｍｍ2 ／ｓ）、モリブデンジチオフォスフェート（Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ社製のＭｏｌｙｖａｎ  Ｌ）、又は両者の混合物を用いた。
【００２５】
潤滑剤１００質量部にヘキサメチレンジイソシアネート８０質量部を溶解させたものと、純水９００質量部にポリビニルアルコール９質量部を溶解させたものとを混合し、攪拌して乳化させた。この乳化液に、多価アルコールであるトリメチロールプロパン３５質量部を撹拌しながら添加し、６０℃に昇温した。そして、 架橋剤である４，４’−メチレンビス（２−クロロアニリン）１０質量部を加えて６０分間反応させ、ウレタンエラトマーで構成されるマイクロカプセルを製造した。そして、マイクロカプセルのみを分離して、平均粒径５μｍ又は１０μｍのマイクロカプセルを得た。
【００２６】
このようなマイクロカプセルが分散した被膜を、前述の深溝玉軸受と同様の構成の軸受の摺動面に、無電解ニッケルメッキ法により被覆した。以下に、無電解ニッケルメッキ法による被膜の被覆方法を説明する。
次亜リン酸塩還元浴に硫酸ニッケル，醋化剤，安定剤，ｐＨ緩衝剤，外観調整剤，分散助剤を含有させ、さらに上記のマイクロカプセルを分散させて、メッキ液を調整した。このメッキ液を撹拌しながら約８０℃以上に加熱し、そこに鉄製保持器（呼び番号６３０６ＶＶの深溝玉軸受用の保持器）を浸漬した。すると、保持器の表面に無電解メッキが施され、マイクロカプセルが分散しているニッケル−リン複合メッキ被膜が形成された。なお、メッキ処理を施したい部分には、予め、有機溶剤等による脱脂，酸洗い，付着ゴミの除去等の洗浄を行うとよい。また、このような洗浄を行った後に直接メッキ処理を施してもよいが、メッキ被膜の密着性をさらに向上させるために、ニッケルストライクメッキ等の下地処理を施した後にメッキ処理を施してもよい。
【００２７】
このようなニッケル−リン複合メッキ被膜の厚さは、保持器をメッキ液に浸漬する時間により制御することができる。すなわち、所望の厚さのニッケル−リン複合メッキ被膜が形成されるまで、メッキ液に浸漬すればよい。
このような製造方法により、マイクロカプセルの内包物質（ポリα−オレフィン油とモリブデンジチオフォスフェートの割合），マイクロカプセルの平均粒径，及び潤滑被膜の膜厚が種々異なる深溝玉軸受を製造した。その内容は表１，２に示す通りであり、上記の３点の構成及び潤滑被膜の被覆箇所を除いては、図１の深溝玉軸受と同様である。
【００２８】
【表１】
2006036968.tif 000003
【００２９】
【表２】
2006036968.tif 000004
【００３０】
次に、これら８種の深溝玉軸受の回転試験を行い、その耐久性を評価した。回転試験には、ＡＳＴＭ  Ｄ  １７４１に記載された軸受寿命試験機に類似の試験機を用いた。そして、深溝玉軸受にラジアル荷重６８６Ｎ、アキシアル荷重４９０Ｎを負荷しながら、雰囲気温度１４０℃、回転速度１００００ｍｉｎ-1で回転させて、焼付きが生じるまでの時間（焼付き寿命）を測定した。なお、外輪の温度が１０℃上昇したら、焼付きが生じたものとみなした。結果を表１，２に示す。なお、表１，２に示した焼付き寿命の数値は、保持器に潤滑被膜が設けられていない比較例１の深溝玉軸受の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００３１】
また、上記回転試験と同様の条件で２００時間回転させた後の転動体の形状を測定して、最大摩耗深さを求め、これにより耐摩耗性を評価した。結果を表１，２に示す。なお、表１，２に示した最大摩耗深さの数値は、比較例１の深溝玉軸受の最大摩耗深さを１とした場合の相対値で示してある。
表１，２から分かるように、実施例１〜５の深溝玉軸受は、比較例１〜３の深溝玉軸受と比べて、焼付きや摩耗が生じにくく長寿命であった。
【００３２】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】マイクロカプセルの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０        内輪
１０ａ      軌道面
１１        外輪
１１ａ      軌道面
１２        転動体
１２ａ      転動面
１３        保持器
１３ａ      保持器の摺動面
【図１】
2006036968.tif 000005
【図２】
2006036968.tif 000006