(57)【要約】【課題】潤滑性の乏しい環境下においても優れた耐摩耗性及び耐焼付き性を有する転動装置を提供する。【解決手段】深溝玉軸受１の内輪１０の軌道面１０ａ，外輪１１の軌道面１１ａ，及び玉１２の転動面１２ａに、ケイ素化合物層を形成した。また、内輪１０と外輪１１との間に形成され玉１２が内設された空隙部内に、ケイ素化合物を含有するグリースＧを充填した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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設された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、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、ケイ素化合物層が形成されているとともに、前記潤滑剤にケイ素化合物が含有されていることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記ケイ素化合物層中に存在する全元素のうちのケイ素の割合を元素分析により測定し、且つ、前記元素分析を前記ケイ素化合物層の厚さ方向に走査して行った場合に、前記割合の最大値はバックグラウンド値の２倍以上であるとともに、ケイ素の存在深さは１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
【請求項３】
前記ケイ素化合物層は、二酸化ケイ素を用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転動装置。
【請求項４】
前記潤滑剤中の前記ケイ素化合物の含有量は０．０１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，及び直動ベアリング等の転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり接触する転動部材の接触面は、高面圧，高速で転がり滑り運動をしているため、潤滑の点で過酷な条件となっている。このような条件下においては、弾性流体潤滑下においても、前記転動部材の表面同士の接触がしばしば起きていることが知られており、はなはだしい場合には摩耗，焼付きが生じる。
【０００３】
このような潤滑性の乏しい環境下において潤滑性を改善する方法として、転がり軸受の摩擦面にリン酸金属塩被膜を形成する技術が、特開平１１−３７１６５号公報に開示されている。また、特開平２−２５６９２０号公報には、転がり軸受の摩擦面に、膜厚０．０５〜０．５μｍの潤滑性を有する化学反応膜を形成する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３７１６５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平２−２５６９２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−３７１６５号公報に記載の技術においては、リン酸金属塩被膜の厚さは、吸着膜と区別できないような分子膜程度であるので、潤滑性の十分な改善効果が得られない場合があった。
また、高精度を要求される回転支持部分に用いられるミニアチュア軸受，小径軸受等においては表面粗さが０．  ０１μｍ程度に調整されているため、特開平２−２５６９２０号公報に記載のような化学反応膜を形成すると、軸受に膜厚の分だけ回転ムラが生じることとなり、要求される回転精度や音響特性を満足させることができない場合があった。
【０００７】
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耐摩耗性及び耐焼付き性を有する転動装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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設された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、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、ケイ素化合物層が形成されているとともに、前記潤滑剤にケイ素化合物が含有されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、請求項１に記載の転動装置において、前記ケイ素化合物層中に存在する全元素のうちのケイ素の割合を元素分析により測定し、且つ、前記元素分析を前記ケイ素化合物層の厚さ方向に走査して行った場合に、前記割合の最大値はバックグラウンド値の２倍以上であるとともに、ケイ素の存在深さは１００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項３の転動装置は、請求項１又は請求項２に記載の転動装置において、前記ケイ素化合物層は、二酸化ケイ素を用いて形成されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項４の転動装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の転動装置において、前記潤滑剤中の前記ケイ素化合物の含有量は０．０１〜１０質量％であることを特徴とする。
【００１１】
ケイ素化合物層が形成してあれば、潤滑性の乏しい環境下においても金属−金属接触による凝着摩耗が防止されるので、耐摩耗性及び耐焼付き性が優れている。また、ケイ素化合物を含有する潤滑剤が備えられているので、ケイ素化合物層に損傷や欠落が生じたとしても、ケイ素化合物によってケイ素化合物層が再生される。
【００１２】
本発明は、高精度を要求される回転支持部分に用いられるミニアチュア軸受，小径軸受等の小型の転がり軸受はもちろんのこと、並径と称される内径１０ｍｍ以上の転がり軸受（玉軸受，ころ軸受）にも適用可能である。また、転がり軸受に限らず、リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリング等の種々の転動装置に適用可能である。
【００１３】
ここで、本発明における前記内方部材とは、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、前記外方部材とは、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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図１の縦断面図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呼び番号６３０６ＶＶ（内径３０ｍｍ，外径７２ｍｍ，幅１９ｍｍ）の深溝玉軸受１であり、内輪１０と、外輪１１と、内輪１０と外輪１１との間に転動自在に配設された複数の玉１２と、内輪１０と外輪１１との間に複数の玉１２を保持する保持器１３と、外輪１１のシール溝に取り付けられた接触形のゴムシール１４，１４と、で構成されている。
【００１５】
また、内輪１０と外輪１１との間に形成され玉１２が内設された空隙部内には、ケイ素化合物を含有するグリースＧが充填され、ゴムシール１４，１４によって軸受内部に密封されている。なお、ゴムシール１４の代わりにシールドを用いてもよい。また、内輪１０，外輪１１，玉１２の材料としては、高炭素クロム軸受鋼，浸炭鋼，中炭素合金鋼，機械構造用鋼，及びその他の転がり軸受用合金鋼等を用いることができる。
【００１６】
そして、内輪１０の軌道面１０ａ，外輪１１の軌道面１１ａ，及び玉１２の転動面１２ａには、図示しないケイ素化合物層が形成されている。ケイ素化合物層は前述の３つの面全てに形成することが最も好ましいが、軌道面１０ａ，１１ａには形成せず転動面１２ａのみに形成してもよいし、転動面１２ａには形成せず軌道面１０ａ，１１ａに形成してもよい。また、軌道面１０ａと軌道面１１ａとのうち一方のみに形成しても、転がり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。さらに、保持器１３の表面（玉１２との接触面）にケイ素化合物層を形成してもよい。
【００１７】
このケイ素化合物層の形成方法は、所定の厚さのケイ素化合物層を形成可能であれば特に限定されるものではない。例えば、ケイ素化合物層形成剤を含有する溶液を、内輪１０，外輪１１，玉１２の表面に付着させて、適当な条件（例えば、１００〜１４０℃で５〜１００時間）で熱処理を施す方法があげられる。ケイ素化合物層形成剤を含有する溶液の付着は、例えば、塗布や噴霧の他、前記溶液中に被処理材を浸漬することによって行うことができる。
【００１８】
このような処理により、ケイ素化合物層形成剤と被処理表面とが反応して、例えば下記化学式で示されるケイ素化合物層が形成される。なお、下記化学式中のＳｉは被処理表面と結合している。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
【化２】
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【００２１】
このケイ素化合物層中のケイ素の存在割合は、以下のようなものであることが好ましい。すなわち、ケイ素化合物層中に存在する全元素のうちのケイ素の割合を元素分析により測定し、且つ、前記元素分析をケイ素化合物層の厚さ方向に走査して行った場合に、前記割合の最大値は前記元素分析のバックグラウンド値の２倍以上であることが好ましい。前記割合の最大値がバックグラウンド値の２倍未満であると、転がり軸受の耐摩耗性及び耐焼付き性が不十分となるおそれがある。
【００２２】
また、ケイ素の存在深さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。ケイ素が表面から１００ｎｍの深さ位置よりも深い位置に存在すると、転がり軸受に回転ムラが生じたりケイ素化合物層が剥離したりする場合があるので、回転精度，音響特性，耐焼付き性が不十分となるおそれがある。ただし、ケイ素の存在深さが１００ｎｍ超過であるようなケイ素化合物層を形成した後に、後加工によって、ケイ素の存在深さが１００ｎｍ以下であるようなケイ素化合物層としてもよい。なお、ケイ素の存在深さは０ｎｍ（すなわち、ケイ素が最表面のみに存在する）であってもよい。
【００２３】
本発明に使用可能なケイ素化合物層形成剤の種類は、ケイ素化合物であれば特に限定されるものではないが、公知の有機ケイ素化合物（シリコーン油，反応性シリコーン油，非反応性シリコーン油，アルコキシシラン，クロロシラン，シラザン，シランカップリング剤等）や、二酸化ケイ素微粒子のような無機系ケイ素化合物の超微粒子が好適である。
【００２４】
〔有機ケイ素化合物について〕
本発明に使用可能な有機ケイ素化合物の種類は特に限定されるものではないが、ポリシロキサン等のシリコーン油、ポリシロキサンの側鎖又は末端に反応性の官能基を導入した反応性シリコーン油（例えば、アミノ変性，エポキシ変性，カルボキシル変性，アルコール変性，メタクリル変性，メルカプト変性，フェノール変性等の反応性シリコーン油）、ポリシロキサンの側鎖又は末端に非反応性の官能基を導入した非反応性シリコーン油（例えば、ポリエーテル変性，メチルスチリル変性，アルキル変性，高級脂肪酸エステル変性，高級アルコキシ変性，フッ素変性等の非反応性シリコーン油）があげられる。
【００２５】
また、１つの分子中にアルコキシ基の他にエポキシ基，スチリル基，メタクリロキシ基，アクリロキシ基，アミノ基，スルフィド基等の官能基を有するシランカップリング剤、アルコキシシラン（例えば、テトラアルコキシシラン，トリアルコキシシラン，ジアルコキシシラン等）、クロロシラン（例えば、トリクロロシラン，ジクロロシラン等）、ケイ素−窒素結合を有するシラザン等を用いることもできる。
【００２６】
〔無機系ケイ素化合物の超微粒子について〕
本発明に使用可能な無機系ケイ素化合物の超微粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２  ），窒化ケイ素（Ｓｉ３  Ｎ４  ），炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のケイ素系セラミックスの超微粒子があげられる。
このような超微粒子の製法としては公知の方法を用いることができ、例えば化学気相析出法（ＣＶＤ法），物理気相析出法（ＰＶＤ）等の気相法や、共沈法，金属アルコキシド法，ゾル−ゲル法等の液相法を用いることができる。
【００２７】
特に、均質なケイ素化合物層を形成できることから、平均の一次粒径が０．１μｍ以下で且つアスペクト比が３以下であり、しかも単分散性である超微粒子が好ましい。このような超微粒子としては、例えば、金属アルコキシド法やゾル−ゲル法においてアルカリ等の適当な添加剤を用いて調製した球状の超微粒子があげられる。
【００２８】
〔潤滑剤について〕
潤滑剤として備えられているグリースＧは、転動装置の潤滑剤として一般的に使用されるグリースに、ケイ素化合物を含有させたものである。なお、ケイ素化合物を含有するグリースの代わりに、ケイ素化合物を含有する潤滑油を、潤滑剤として使用しても差し支えない。このケイ素化合物の種類は特に限定されるものではないが、前述の有機ケイ素化合物や無機系ケイ素化合物の超微粒子が好ましい。ケイ素化合物が潤滑剤に含有されているので、ケイ素化合物層に損傷や欠落が生じたとしても、潤滑剤中のケイ素化合物によってケイ素化合物層が再生される。
【００２９】
潤滑剤中のケイ素化合物の含有量は、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。０．０１質量％未満であると、ケイ素化合物層が十分に再生されにくくなり、１０質量％超過であると、潤滑剤の潤滑性が低下して十分な耐焼付き性及び耐摩耗性が得られないおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、潤滑剤中のケイ素化合物の含有量は０．１〜５質量％であることがより好ましい。
【００３０】
以下に、グリースＧの主成分である基油，増ちょう剤，及び添加剤について説明する。
〔基油について〕
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。低温流動性不足による起動トルクの増大や、高温等により油膜が形成され難い場合に起こる焼付きを避けるためには、４０℃における動粘度が１０〜４００ｍｍ２  ／ｓである基油が好ましく、２０〜２５０ｍｍ２  ／ｓである基油がより好ましく、２５〜２００ｍｍ２  ／ｓである基油がさらに好ましい。なお、この動粘度は、通常ガラス式毛管式粘度計により測定した際の値を基準とすることができる。
【００３１】
基油の具体例としては、鉱油系，合成油系，及び天然油系等の基油があげられる。鉱油系基油としては、減圧蒸留，溶剤脱れき，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鉱油を用いることができる。
合成油系基油としては、脂肪族系炭化水素油，芳香族系炭化水素油，エステル系油，エーテル系油等があげられる。
【００３２】
脂肪族系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、芳香族系炭化水素油としては、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があげられる。
【００３３】
さらに、エステル系油としては、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。
【００３４】
さらに、エーテル系油としては、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。
【００３５】
上記以外の合成油系基油としては、トリクレジルフォスフェート，シリコーン油，パーフルオロアルキルエーテル油などがあげられる。
さらに、天然油系基油としては、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又はその水素化物等があげられる。
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。
【００３６】
〔増ちょう剤について〕
本発明における潤滑剤は、潤滑油でもよいしグリースでもよいが、グリースの場合は増ちょう剤を用いてグリース状とする必要がある。増ちょう剤の種類は特に制限されるものではなく、例えば、金属石けん（金属はアルミニウム，バリウム，カルシウム，リチウム，ナトリウム等）や金属複合石けん（金属はリチウム，カルシウム，アルミニウム等）があげられる。また、ウレア化合物（ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等）、無機系化合物（シリカゲル，ベントナイト等）、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等も使用できる。
【００３７】
〔添加剤について〕
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添加してもよい。添加剤としては、潤滑剤に一般的に使用されるものが問題なく使用可能であり、例えば酸化防止剤，防錆剤，金属不活性化剤，油性剤，極圧剤，粘度指数向上剤等を単独又は２種以上混合して用いることができる。全添加剤の合計の添加量は、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が、通常は潤滑剤全体の２０質量％以下である。
【００３８】
〔酸化防止剤について〕
酸化防止剤としては、ゴム，プラスチック，潤滑油等に添加される老化防止剤，オゾン劣化防止剤，酸化防止剤等が使用できる。例えば、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系化合物や、２，６−ジ−ｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系化合物等を使用することができる。
【００３９】
〔防錆剤について〕
防錆剤としては、例えば以下の化合物を使用することができる。すなわち、スルホン酸のアンモニウム塩及び金属塩（アルカリ金属塩，アルカリ土類金属塩（バリウム，カルシウム，マグネシウム等），亜鉛塩），カルボン酸塩，フェネート，ホスフェートがあげられる。また、アルキルコハク酸エステル，アルケニルコハク酸エステル等のアルキルコハク酸誘導体，アルケニルコハク酸誘導体も、防錆剤として好ましく使用できる。
【００４０】
さらに、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類又はその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステルも使用可能である。
【００４１】
さらに、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールや２−メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２−デシルジチオ−ベンゾイミダゾールやベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、２，５−ビス（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物、亜硝酸塩等も使用可能である。
【００４２】
〔金属不活性化剤について〕
金属不活性化剤としては、例えばベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。
〔油性剤について〕
油性剤としては、例えば、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステルを使用することができる。また、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステルなどを使用することができる。
【００４３】
〔極圧剤について〕
前述の超微粒子は極圧剤として作用するが、必要に応じて、従来から使用されている極圧剤を添加してもよい。例えば、塩素系極圧剤，イオウ系極圧剤，リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデン等である。
〔粘度指数向上剤について〕
粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート，ポリイソブチレン，ポリスチレン等を使用することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
また、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。
さらに、本実施形態においては、転がり軸受の軌道面及び転動面にあらかじめケイ素化合物層が形成してあったが、初期にはケイ素化合物層は形成されておらず、転がり軸受の回転によってケイ素化合物層が形成されるような構成の転がり軸受としてもよい。すなわち、転がり軸受の回転時には、差動すべりやスピンすべり等による摩擦熱や圧力が発生するので、潤滑油，グリース等の潤滑剤中にケイ素化合物層形成剤が含有されていれば、前述の摩擦熱や圧力によって軌道面及び転動面にケイ素化合物層が形成されることとなる。よって、転がり軸受の慣らし運転を行うこと等によって、ケイ素化合物層を形成することができる。
【００４６】
以下に、さらに具体的な実施例を示して本発明を説明する。
ポリオールエステル油とテトラエトキシシランとを混合した溶液（テトラエトキシシランの濃度は１０質量％）を１２０℃に加熱し、そこに玉軸受用のボール（直径は１／２インチで、材質はＳＵＪ２である）を浸漬することによって、ボールの表面にケイ素化合物層を形成した。前記溶液中に浸漬している時間の長さによって、ケイ素化合物層の厚さ（ケイ素の存在深さ）を種々変更することができる。
【００４７】
このようにしてケイ素化合物層を形成したボールの表面の元素分析を、Ｘ線光電子分光分析装置（ＥＳＣＡ）を用いて行った。すなわち、アルゴンイオンによるスパッタリングを併用して光電子の強度を測定することにより、最表面から深さ方向（ケイ素化合物層の厚さ方向）に走査しながら、ケイ素，鉄等の各元素の割合を測定した。スパッタ率は、厚さ２５ｎｍのシリカ被膜を有する標準試料の分析により算出した。そして、各元素の存在深さは、このスパッタ率を用いてスパッタ時間を深さに換算した値とした。分析結果の一例を図２に示す。
【００４８】
図２から分かるように、最表面から深さ方向に走査しながら元素分析を行うと、深さ位置によってケイ素の割合が異なり、深さ約４ｎｍにおいて最大値（ピーク強度は約１５である）を示している。また、深さ１４ｎｍよりも深い部分においては一定値（約６．２５）となっている。この一定値がバックグラウンド値であり、ケイ素の割合がバックグラウンド値と同一となる深さ位置が、ケイ素の存在深さである。よって、ケイ素の割合の最大値は、バックグラウンド値の約２．４倍である。なお、ケイ素のケミカルシフト分析結果から、ケイ素化合物層の主成分は二酸化ケイ素であることが分かった。
【００４９】
次に、ケイ素化合物を含有するグリースを潤滑剤として用いて、上記ケイ素化合物層を形成したボールの耐摩耗性及び耐焼付き性を評価した。この評価においては、表１，２に示すように、ケイ素化合物層の厚さが異なる種々のボールを用意して、それにケイ素化合物の種類及び含有量の異なる種々のグリースを組み合わせた。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
まず、評価に使用したグリースについて説明する。実施例１〜５及び比較例１，２に用いたグリースは、４０℃における動粘度が３３ｍｍ２  ／ｓであるポリオールエステル油を基油として用い、ウレア化合物を増ちょう剤として用いたものであり、片末端がアルコール変性された反応性シリコーン油をケイ素化合物として含有している（比較例１は反応性シリコーン油を含有していない）。
【００５３】
また、実施例６〜１０及び比較例３，４に用いたグリースは、４０℃における動粘度が３３ｍｍ２  ／ｓであるポリオールエステル油を基油として用い、ウレア化合物を増ちょう剤として用いたものであり、ゾル−ゲル法により調整された一次粒径１２ｎｍの単分散二酸化ケイ素超微粒子をケイ素化合物として含有している。なお、この二酸化ケイ素超微粒子はメタノール中に分散されており、二酸化ケイ素超微粒子のメタノール分散液をグリースに添加したため、グリースにはメタノールも添加された。よって、添加後にグリースを１２０℃に保持することによって、メタノールを蒸発させた。
【００５４】
次に、耐摩耗性及び耐焼付き性の評価方法について説明する。耐摩耗性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５９６に規定された高速四球試験機に類似の試験機を用いて評価した。すなわち、３個の前記ボールを相互に接するように正三角形状に配置して固定し、その中心に形成された凹部に１個の前記ボールを載置した。そして、ケイ素化合物を含有するグリースをすべてのボールに塗布した後、荷重（面圧：１．５ＧＰａ）を負荷した状態で、載置したボールを一定の速度（滑り速度：１．５ｍ／ｓ）で５分間回転させた。回転終了後、正三角形状に配置した３個のボールに生じた摩耗痕の面積をそれぞれ測定した。このような試験を５回行って、合計１５個のボールの摩耗面積の平均値を算出した。その結果を表１，２に示す。なお、表１，２に記載の摩耗面積は、比較例１の摩耗面積を１とした場合の相対値で示してある。
【００５５】
耐焼付き性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  １７４１に規定された軸受寿命試験機に類似の試験機（図３を参照）を用いて評価した。すなわち、前記ボールを組み込んだ呼び番号６３０６ＶＶの転がり軸受（内径３０ｍｍ，外径７２ｍｍ，幅１９ｍｍ）の内部に、ケイ素化合物を含有するグリース５ｇを封入し、前記試験機に装着した。そして、温度１２０℃，ラジアル荷重６８６Ｎ，アキシアル荷重４９０Ｎという条件下、１００００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させ、モータが過負荷により停止するまでの時間、又は、軸受温度が１３０℃を超えるまでの時間を測定した。試験は１０回行い、その平均値を焼付き寿命とした。その結果を表１，２に示す。なお、表１，２に記載の焼付き寿命は、比較例１の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００５６】
ここで、評価結果について考察する。表１，２から分かるように、実施例１〜１０は、ボールにケイ素化合物層が形成されておらず且つグリース中にケイ素化合物が含有されていない比較例１と比べて、摩耗面積が小さく焼付き寿命が優れていた。
また、比較例２は、ケイ素化合物層中のケイ素の存在割合の最大値がバックグラウンド値の２倍未満であるため、摩耗面積及び焼付き寿命が各実施例と比べて若干劣っていた。さらに、比較例３，４は、グリース中のケイ素化合物の含有量が好適な範囲から外れているため、摩耗面積及び焼付き寿命が各実施例と比べて若干劣っていた。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の転動装置は、内方部材の軌道面，外方部材の軌道面，及び転動体の転動面のうちの少なくとも一つに、ケイ素化合物層が形成されているとともに、ケイ素化合物を含有する潤滑剤を備えているので、潤滑性の乏しい環境下においても優れた耐摩耗性及び耐焼付き性を有する。
【図面の簡単な説明】
【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成を示す縦断面図である。
【図２】ケイ素化合物層の元素分析結果を示す図である。
【図３】耐焼付き性を評価する軸受寿命試験機の断面図である。
【符号の説明】
１      深溝玉軸受
１０      内輪
１０ａ    軌道面
１１      外輪
１１ａ    軌道面
１２      玉
１２ａ    転動面
Ｇ      グリース
【図１】
2005048808.tif 000007
【図２】
2005048808.tif 000008
【図３】
2005048808.tif 000009