(57)【要約】    【課題】  初期回転トルクが小さく、かつ、長寿命なポリマ潤滑剤封入転動装置とその製造方法を提供する。    【解決手段】  転動装置を構成する部品の表面のうち、少なくともポリマ潤滑剤１０に対向する部分に、自己潤滑性を有する樹脂からなる被膜６を形成する。また、この転動装置は、前記樹脂を溶剤で希釈してなる液体中に、転動装置部品もしくは組立後の転動装置を浸漬し、これらを取り出し乾燥させて前記被膜６を形成した後、各軌道部材（内輪２と外輪１）および転動体（ころ３）とから形成される空間内に、ポリマ潤滑剤１０を充填して固化させることにより製造される。この被膜６は、ポリマ潤滑剤１０の充填・固化時にも剥がれることがなく、初期回転トルクを低減するとともに、ポリマ潤滑剤１０と各転動装置部材の間の摩擦に起因する自己発熱を抑え、転動装置の寿命を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの間に複数の転動体が介在する複数の軌道部材の間にポリマ潤滑剤が収容されてなる転動装置において、
この転動装置を構成する部品の表面のうち、前記ポリマ潤滑剤に対向する部分に、自己潤滑性を有する樹脂からなる被膜が形成されていることを特徴とするポリマ潤滑剤封入転動装置。
【請求項２】
前記樹脂が、ポリオレフィン系またはポリアセタール系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載ポリマ潤滑剤封入転動装置。
【請求項３】
前記樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン粒子を分散させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポリマ潤滑剤封入転動装置。
【請求項４】
前記被膜の膜厚が、３〜１５μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のポリマ潤滑剤封入転動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載のポリマ潤滑剤封入転動装置を製造する方法であって、
自己潤滑性を有する樹脂を溶剤で希釈してなる液体中に、転動装置を構成する部品もしくは組立後の転動装置を浸漬し、これらを取り出し乾燥させて被膜を形成した後、互いの間に複数の転動体が介在する複数の軌道部材の間に、ポリマ潤滑剤を充填して固化させることを特徴とするポリマ潤滑剤封入転動装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマ潤滑剤封入軸受等、互いの間に複数の転動体が介在する複数の軌道部材の間に、ポリマ潤滑剤を収容してなるポリマ潤滑剤封入転動装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動装置（例えば転がり軸受装置）においては、一般に、内輪軌道面と転動体、あるいは外輪軌道面と転動体との間の潤滑性を向上させるために、内輪と外輪の間に形成される環状空間に潤滑油を供給したり、あるいはグリースを封入することが行われており、通常、内輪と外輪との間の空間を外部に対して密封ないしは仕切るべく、接触型シールやラビリンスシール等が環状空間の軸方向両端部に装着される。
【０００３】
しかしながら、小型の特殊転動装置や複列の自動調心ころ軸受においては、前記の接触型シールやラビリンスシール等を配設することが難しく、通常の潤滑法を用いたのでは潤滑油やグリースが転動装置外に流出する恐れがある。また、高所や装置の奥まった位置等に配置される転動装置では、グリース封入タイプを用いると、グリースの追加注入等の給油メンテナンスが困難となる場合がある。
【０００４】
そこで、以上のような各ケースの対策の一つとして、従来、各軌道部材と転動体の間に形成される空間に、ポリマと、潤滑油もしくはグリースとの混合体を充填した後に固化させてなる、いわゆるポリマ潤滑剤（プラスチックグリース）を封入する手法が知られている（例えば、特許文献１あるいは特許文献２等を参照。）。
【０００５】
ポリマ潤滑剤封入転動装置の一例として、図２に従来のポリマ潤滑剤封入自動調心ころ軸受の構造を示す。この自動調心ころ軸受は、内周面に凹球面状の外輪側軌道面１ａを有する外輪１と、外周面に二列の円弧状の内輪側軌道面２ａ，２ｂを有する内輪２と、これら外輪側軌道面１ａと内輪側軌道面２ａ，２ｂとの間に配置された２列の樽型ころ３，３，・・・とを主体として構成されている。また、これら外輪１と内輪２との間には、２列のころ３をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器４ａ，４ｂと、これらころ３を離間させる案内輪５が配置されている。
【０００６】
また、外輪１と内輪２との間に形成される環状空間内には、ポリマ潤滑剤１０が充填されている。ここで用いられるポリマ潤滑剤１０は、通常、超高分子ポリエチレン樹脂と、潤滑油もしくはグリースを混合したものを固化させたものであり、軸受の内外輪間に封入するに際しては、上記した混合物を加熱して溶融させた状態で、組立後の軸受の内外輪および転動体間の空間に充填した後、冷却して固化させる方法が用いられる。
【０００７】
また、本出願人らは、ポリマ潤滑剤の耐熱性を向上させ、転動装置のメンテナンスフリー化と長寿命化を実現する手段として、従来のポリエチレン系樹脂に代えてポリウレタン系樹脂を使用したポリマ潤滑剤と、これを封入した転がり軸受を提案している（特許文献３を参照）。
【０００８】
ところで、このようなポリマ潤滑剤封入転動装置においては、ポリマ潤滑剤が転動体、あるいは内・外輪と接触することによりすべり摩擦抵抗が発生し、転動装置の回転トルクが大となるとともに、このすべり摩擦抵抗のために自己発熱してポリマ潤滑剤が溶融・破損するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、このような問題に対する対策として、従来、ポリマ潤滑剤を転動装置内に充填する前に、初期潤滑剤（グリース）を転動装置内部面に塗布して被膜（油膜）を形成するか、あるいは、グリースを分散させた溶剤に転動装置を浸漬・乾燥させて被膜を形成し、これらの被膜の存在下でポリマ潤滑剤を成形する方法が提案されている（特許文献４〜特許文献６等を参照）。
【００１０】
【特許文献１】特公昭６３−２３２３９号公報
【特許文献２】特開平６−５０３３０号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９６８１号公報
【特許文献４】特開平８−３１２６５２号公報
【特許文献５】特開２０００−１７９５５７号公報
【特許文献６】特開２００２−３４９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、以上のようなポリマ潤滑剤封入転動装置においては、ポリマ潤滑剤の充填前にグリースによって形成される被膜が厚く、その膜厚にばらつきがあるため、ポリマ潤滑剤の固化時にこのグリース被膜が剥がれてしまう恐れがある。
【００１２】
また特に、ポリウレタン系樹脂からなるポリマ潤滑剤を封入した転動装置については、上記の問題に加え、ポリマを固化させる硬化剤が転動装置の部材に用いられている金属と反応してしまい、前記のグリース被膜を形成した上にこのポリマ潤滑剤を充填した場合でも、使用開始時の初期トルクが大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、初期回転トルクが小さく、かつ、長寿命なポリマ潤滑剤封入転動装置とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いの間に複数の転動体が介在する複数の軌道部材の間にポリマ潤滑剤が収容されてなる転動装置において、この転動装置を構成する部品の表面のうち、前記ポリマ潤滑剤に対向する部分に、自己潤滑性を有する樹脂からなる被膜が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、ポリマ潤滑剤封入転動装置において、ポリマ潤滑剤と摺接する転動装置部材の表面に、潤滑成分を含有する樹脂からなる強固で低摩擦な被膜（いわゆる固体潤滑膜）を形成することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１６】
すなわち、この固体潤滑膜は、従来のグリース被膜に比べ転動装置部材への密着性が高く、強固な被膜を形成することが可能で、しかも薄くて均一な膜厚の被膜を形成することができる。また、この被膜は、ポリマ潤滑剤の充填・固化時にも剥がれることがなく、摺動時におけるポリマ潤滑剤と各転動装置部材の間の摩擦を低く保つことができる。従って、本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置は、使用開始時の初期回転トルクが低減されるとともに、ポリマ潤滑剤と各転動装置部材の間の摩擦に起因する自己発熱が抑えられ、もって長寿命な転動装置とすることができる。
【００１７】
また、ポリウレタン系樹脂からなるポリマ潤滑剤を封入した転動装置においては、この被膜が、硬化剤と転動装置表面の間の反応を抑止する作用を発揮し、使用開始時の初期回転トルクの増大を効果的に防止することができる。
【００１８】
ここで、本発明の被膜の形成に用いる樹脂として、ポリオレフィン系またはポリアセタール系樹脂を好適に採用することができる。（請求項２）
【００１９】
本発明の固体潤滑膜の形成に使用する樹脂は、溶剤に均一に分散するものが好ましく、その具体例として、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂やポリアセタール系樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、低分子量（分子量＝数千〜数万程度）の製品の入手が容易で、各種有機溶剤への分散性が良く、薄く均一な被膜を形成することが可能である。
【００２０】
一方、本発明の樹脂被膜は、ポリテトラフルオロエチレン粒子を分散させたものであることが好ましい。（請求項３）
【００２１】
ポリテトラフルオロエチレンは潤滑効果が高く、樹脂に対する混合・分散が容易である上、前記のポリオレフィン系樹脂やポリアセタール系樹脂への混合においては、軸受の固体潤滑膜としての実績があり、少量の添加で効果を発揮することができる。なお、本発明に使用するポリテトラフルオロエチレンは、平均粒子径が３〜７μｍのものが望ましい。
【００２２】
また、本発明の樹脂被膜は膜厚３〜１５μｍに形成することが好ましい。（請求項４）
【００２３】
本発明の固体潤滑膜は、膜厚のばらつきを抑え、可能な限り薄く成膜することが望ましい。しかしながら、膜厚３μｍ未満の場合は、未成膜な領域が存在する懸念があり、転動装置の使用開始時の初期回転トルクが大きくなってしまう恐れがある。また、膜厚が１５μｍを越える場合は、ポリマ潤滑剤の固化時にこの被膜が剥がれてしまう恐れがある。従って、本発明における固体潤滑膜の最適な膜厚は３〜１５μｍである。
【００２４】
次に、本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置を製造する場合、自己潤滑性を有する樹脂を溶剤で希釈してなる液体中に、転動装置を構成する部品もしくは組立後の転動装置を浸漬し、これらを取り出し乾燥させて被膜を形成した後、互いの間に複数の転動体が介在する複数の軌道部材の間に、ポリマ潤滑剤を充填して固化させる方法を好適に採用することができる。（請求項５）
【００２５】
すなわち、本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置は、軌道部材の間にポリマ潤滑剤を充填する前に、必要とされる部位に予め前記被膜を形成しておくことにより、ポリマ潤滑剤の各部材表面に対する固着を抑止し、転動装置の使用開始時における初期回転トルクの増大を防止することが可能になる。
【００２６】
また、この製造方法は、自己潤滑性を有する樹脂を溶剤で希釈後に転動装置部品もしくは転動装置を浸漬することから、必要な部位に均一でばらつきの少ない成膜が可能で、かつ、樹脂の大きさ（ポリマの平均粒子径あるいは平均分子量）や濃度等により、その膜厚を容易に制御することができるというメリットもある。
【発明の効果】
【００２７】
以上詳述したように、本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置の製造方法によれば、転動装置部材への密着性が高く、かつ、薄くて均一な被膜を形成することができる。また、この被膜は、ポリマ潤滑剤の充填・固化時にも剥がれることがなく、摺動時におけるポリマ潤滑剤と各転動装置部材の間の摩擦を低く保つことができる。
【００２８】
従って、本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置は、ポリマ潤滑剤と各転動装置部材の間の摩擦に起因する自己発熱が抑えられ、もって長寿命な転動装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるポリマ潤滑剤封入転動装置の構造を示す軸方向断面図である。なお、この図における被膜６は、説明のためにその膜厚を強調して描かれている。また、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。
【００３０】
この例におけるポリマ潤滑剤封入転動装置も、従来例と同様の自動調心ころ軸受であり、凹球面状の外輪側軌道面１ａを有する軌道部材としての外輪１と、２列の円弧状の内輪側軌道面２ａ，２ｂを有する軌道部材としての内輪２と、これら外輪側軌道面１ａと内輪側軌道面２ａ，２ｂとの間に配置された転動体としての２列の樽型ころ３，３，・・・とを主体として構成されている。また、これら外輪１と内輪２との間には、２列のころ３をそれぞれ転動自在に保持する２つの保持器４ａ，４ｂと、これら左右のころ３列を離間させる案内輪５が配置されている。
【００３１】
本実施の形態における自動調心ころ軸受の特徴は、ポリマ潤滑剤１０と対向する外輪１の内周面（外輪側軌道面１ａ）、内輪２の外周面（内輪側軌道面２ａ，２ｂ）および転動体（ころ３）の表面に、ポリエチレン（以下、ＰＥと略称する）とポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）とからなる被膜（固体潤滑膜）６が形成されている点である。また、この被膜６は、保持器４ａ，４ｂの表面および外輪１の外周面と内輪２の内周面にも同様に形成されている。
【００３２】
次に、この樹脂被膜６の形成方法の一例を説明する。
樹脂被膜を形成するＰＥ樹脂と潤滑成分であるＰＴＦＥを分散させる溶剤には、トルエン，キシレン等の芳香族有機溶剤が好適に使用される。まず、この溶剤に対し例えば１５ｗｔ％の割合で、上記のＰＥとＰＴＦＥの混合物（ＰＥ：ＰＴＦＥ＝１：１）を分散させ、樹脂を軸受に付着させるための処理溶液とする。そして、組み立てられた完成状態の軸受を、この処理溶液に浸漬して数回回転させることにより、内輪１、外輪２、ころ３と保持器４ａ，４ｂ（および案内輪５）の全面に液状膜を付着させる（付着処理）。その後、この処理溶液から引き上げた転がり軸受を、約６０℃で約２０分間加熱し、液状膜に含まれている溶剤を除去する（乾燥処理）。以上の方法により、平均膜厚＝３μｍの薄く均一な固体潤滑膜を、容易に形成することができた。
【００３３】
なお、上記原料樹脂を分散させる有機溶剤には、乾燥性を考慮してケトン系やエステル系の有機溶剤を混合しても良い。
【００３４】
また、被膜６形成後の軸受には、更なる加熱処理を行なっても良い。この加熱処理とその後の放冷によって、被膜６をより緻密で強固な構造とすることができる。
【００３５】
この被膜６が形成された軸受にポリマ潤滑剤１０を充填する方法は、従来公知の手段を用いて行なえば良い。例えば、本発明者らによる特開２００２−３４９５８９号のように、軸受の側面開口部に当接する一対の治具を用いて、ポリマ潤滑剤の原料を外輪１と内輪２との間に注入して固化させることで、軸受の環状空間に略沿った形状のポリマ潤滑剤１０を容易に形成することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態におけるポリマ潤滑剤１０の好適な組成は、１８．３〜７９．６重量％のウレタンプレポリマーと、２０〜８０重量％のリチウム石けん系グリースと、０．１〜６．７重量％の芳香族ポリアミン系硬化剤である。また、これらの原料には、必要に応じて、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤等の添加剤を添加しても良い。この樹脂と潤滑成分との混合物は、硬化剤を添加した後、軸受の環状空間内に充填された状態で、室温〜１７０℃の温度で約数分〜２４時間放置することによって硬化される。
【００３７】
以上の構成により、本実施の形態におけるポリマ潤滑剤封入転動装置は、ポリウレタン系樹脂からなるポリマ潤滑剤を封入した場合でも、前記被膜６が、ポリマ潤滑剤の硬化剤と転動装置の各部材表面との間の反応を防止し、使用開始時の初期回転トルクの増大を効果的に防止することができる。
【００３８】
また、この被膜６は、ポリマ潤滑剤１０の充填・固化時にも剥がれることがなく、摺動時におけるこのポリマ潤滑剤１０と各転動装置部材との間の低摩を低く保つことができる。従って、本実施の形態におけるポリマ潤滑剤封入転動装置は、ポリマ潤滑剤１０と各転動装置部材の間の摩擦に起因する自己発熱が抑えられ、転動装置の寿命が向上する。
【００３９】
なお、以上の実施の形態においては、完成状態の転がり転動装置を処理溶液に浸漬したが、転動装置を構成する部材を１つずつ単品で付着処理を行ない、その後乾燥処理、硬化処理を行なった上で、転動装置を組み立てても良い。
【００４０】
また、この樹脂被膜６は、必ずしも転動装置の露出面全体に形成する必要はなく、マスキング等を使用することにより、各軌道部材の軌道面および転動体の表面等、ポリマ潤滑剤との摺動面（対向面）にのみ設けても良い。
【００４１】
更にまた、本発明は上記の転がり軸受装置だけではなく、直動型軸受装置やボールねじ装置等、転動体と複数の軌道部材を備える他のポリマ潤滑剤封入型の転動装置全般に、広く適用でき得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のポリマ潤滑剤封入転動装置の構造を示す軸方向断面図である。
【図２】従来のポリマ潤滑剤封入転動装置の構造を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  外輪
１ａ  外輪側軌道
２  内輪
２ａ，２ｂ  内輪側軌道
３  ころ（転動体）
４ａ，４ｂ  保持器
５  案内輪
６  被膜（固体潤滑膜）
１０  ポリマ潤滑剤
【図１】
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【図２】
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