(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の製造方法を提供することにある。【解決手段】内輪２と外輪１及び該内輪２と外輪１との間に保持器３によって転動自在に設けられた転動体４を有し、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製造方法において、前記保持器３によって転動自在に設けられた転動体４を含む前記内輪２と外輪１をその軸方向の両側からゲートを有する治具７によって挟持した後、前記ゲートから射出成形によって前記空間内に前記潤滑剤含有ポリマ５を充填し、前記潤滑剤含有ポリマ５の側端面が前記内輪２及び外輪１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２の外周面及び外輪１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を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪及び該内輪と外輪との間に保持器によって転動自在に設けられた転動体を有し、前記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の製造方法において、
前記保持器によって転動自在に設けられた転動体を含む前記内輪と外輪をその軸方向の両側からゲートを有する治具によって挟持した後、
前記ゲートから射出成形によって前記空間内に前記潤滑剤含有ポリマを充填し、
前記潤滑剤含有ポリマの側端面が前記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することを特徴とする玉軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）の玉軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１で知られている。特許文献１で知られている玉軸受は、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。
【特許文献１】特開平７−１３９５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１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。
【０００４】
（１）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。
【０００５】
（２）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。
【０００６】
（３）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。
【０００７】
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の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、内輪と外輪及び該内輪と外輪との間に保持器によって転動自在に設けられた転動体を有し、前記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の製造方法において、
前記保持器によって転動自在に設けられた転動体を含む前記内輪と外輪をその軸方向の両側からゲートを有する治具によって挟持した後、前記ゲートから射出成形によって前記空間内に前記潤滑剤含有ポリマを充填し、前記潤滑剤含有ポリマの側端面が前記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することを特徴とする。
【０００９】
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。
【００１０】
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１０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。
【００１１】
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 〜５×１０6 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。
【００１２】
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。
【００１３】
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［ＨＤA ］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［ＨＤA ］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［ＨＤA ］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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１ａ，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。
【００２８】
図４は，試験条件として玉軸受６３０５を用い、Ｆａ＝５ｋｇｆ，Ｆｒ＝３ｋｇｆ，Ｎ＝２５００ｒｐｍ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。
【００２９】
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、
へこみ量（ｍｍ）          動トルク（相対値）
０                    １００
０．４                      ９６
０．５                      ９０
０．８                      ８７
１．５                      ８２
２．２                      ８０
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。
【００３０】
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、
（１）高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０ｗｔ％
（２）超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５ｗｔ％
（３）ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５ｗｔ％
（４）鉱油：７５ｗｔ％
潤滑剤含有ポリマの硬さ：７５ＨＤA 
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】
【００３６】
１…外輪、２…内輪、４…転動体、５…潤滑剤含有ポリマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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