(57)【要約】 【課題】真空環境下や高温環境下で使用した場合であっても、低発塵性、低アウトガス性、耐久性に優れた転がり軸受を提供する。【解決手段】アンギュラ玉軸受１０の保持器４を、イオン性液体を含浸させたフェノール樹脂（多孔質体）から形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、複数の転動体と、保持器と、を備えた転がり軸受において、
前記保持器は、イオン性液体が含浸された多孔質体からなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
内輪と、外輪と、複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
イオン性液体が含浸された多孔質体からなる潤滑剤保持部材を備えたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
位置制御用フライホイールの回転部分を支持するために用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置及び液晶パネル等の製造装置や、人工衛星等の位置制御用フライホイールに用いられる転がり軸受のように、真空環境下や高温環境下で使用される転がり軸受では、低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性を得るために、転がり面に供給される潤滑剤の漏出及び飛散を防止して、潤滑性能を維持する必要がある。
特許文献１では、内輪及び外輪のうち非回転側の軌道輪に、潤滑油やグリース等の潤滑剤が含浸された多孔質体からなる潤滑剤保持部材を設置し、この潤滑剤保持部材を転動体に対して常に押圧した状態で接触させることにより、転がり面から漏出したり飛散した潤滑剤を潤滑剤保持部材を介して再度転がり面に供給し、潤滑性能の維持を図ることが提案されている。
【０００３】
特許文献２では、保持器を、空孔率が５〜２５体積％で、潤滑剤としてアルキル化したシクロペンタン系潤滑油が含浸された多孔質体から形成することにより、潤滑剤の漏出や飛散を防止し、潤滑性能の維持を図ることが提案されている。
【特許文献１】特公平８−０４０２９８号公報
【特許文献２】特開平１０−２３８５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、真空環境下や高温環境下で使用される転がり軸受の高速回転化が進むにつれて、低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性の更なる向上が要求されている。
本発明は、真空環境下や高温環境下で使用される転がり軸受において、上述した特許文献１及び特許文献２に記載の転がり軸受よりも優れた低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明は、内輪と、外輪と、複数の転動体と、保持器と、を備えた転がり軸受において、前記保持器は、イオン性液体が含浸された多孔質体からなることを特徴とする転がり軸受を提供する。
本発明はまた、内輪と、外輪と、複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、イオン性液体が含浸された多孔質体からなる潤滑剤保持部材を備えたことを特徴とする転がり軸受を提供する。
【０００６】
本発明で用いられるイオン性液体とは、カチオン（陽イオン）と、アニオン（陰イオン）とからなる塩の一種でありながら、常温で液体として存在する常温溶融塩である。イオン性液体は、イオン結合で結合しているため、分子間凝集力で結合した潤滑油やグリースと比べて結合力が強く、真空環境下や高温環境下でも不燃性及び不揮発性で、且つ、優れた熱安定性を有している。
【０００７】
よって、保持器や潤滑剤保持部材をなす多孔質体にイオン性液体を含浸させたことにより、特許文献１及び特許文献２に記載のように潤滑油やグリースを含浸させた場合と比べて、優れた低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性が得られる。
したがって、本発明の転がり軸受は、半導体装置及び液晶パネル等の製造装置や、人工衛星等の位置制御用フライホイールの回転部分を支持する転がり軸受のように、真空環境下や高温環境下で使用される転がり軸受として好適に用いることができる。
【０００８】
なお、本発明におけるイオン性液体としては、例えば、脂肪族アミン系、脂環式アミン系、イミダゾリウム系、ピリジニウム系、ホスホニウム系のカチオンと、例えば、ＢＦ4 - 、ＰＦ6 - 、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- 、Ｃｌ- 、Ｂｒ- のアニオンとをそれぞれ一種以上組み合わせたものが挙げられる。
このようなイオン性液体は、真空環境下や高温環境下や低温環境下において低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性を得るために、４０℃における動粘度を１０〜１００ｍｍ2 ／ｓとし、流動点を０℃以下とすることが好ましく、４０℃における動粘度を２０〜９０ｍｍ2 ／ｓとし、流動点を−４０℃以下とすることがより好ましい。
【０００９】
また、本発明において多孔質体からなる保持器の材料としては、例えば、鉄系や銅系の焼結合金等の金属、フェノール樹脂やポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂、及び窒化珪素や、酸化アルミニウムや、炭化珪素等のセラミックスが挙げられる。特に、保持器の加工性を考慮して、保持器を耐熱性樹脂から形成することが好ましい。また、保持器をなす多孔質体の空孔率は、十分な潤滑性能を得るという理由から、２〜１０体積％とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明において多孔質体からなる潤滑剤保持部材の材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ナイロン、ポリアクリロニトリル等の繊維からなるフェルトが挙げられる。特に、含浸させるイオン性液体との相性を考慮して、ポリエステル系、ナイロン系、アクリル系の繊維からなるフェルトを用いることが好ましい。また、潤滑剤保持部材をなす多孔質体の空孔率は、十分に潤滑性能を得るという理由から、２０〜５０体積％とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受によれば、保持器や潤滑剤保持部材をなす多孔質体にイオン性液体を含浸させることにより、上述した特許文献１及び特許文献２に記載の転がり軸受と比べて、真空環境下や高温環境下において、優れた低発塵性、低アウトガス性、及び耐久性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
本実施形態では、図１に示すアンギュラ玉軸受を以下に示す手順で作製した。
図１に示すように、このアンギュラ玉軸受１０は、内輪１と、外輪２と、玉（転動体）３と、保持器４と、からなる。
【００１３】
保持器４は、以下に示す手順で作製した。
まず、フェノール樹脂の溶液（ワニス）に含浸させた綿布を、チューブ状の治具に巻き取り、１８０℃で５時間の加熱硬化処理を施した。次に、治具を抜いて、円筒状のフェノール樹脂素材を製作した。次に、この素材に対して１５０℃で８時間熱処理を施した後、切削加工を行って、図２に示す保持器４の形状とした。これにより、空孔率が２〜１０体積％の範囲内のフェノール樹脂（多孔質体）からなるＮｏ．１〜Ｎｏ．３の保持器４を完成させた。
【００１４】
次に、イオン性液体Ａ、イオン性液体Ｂ、及びポリ−α−オレフィン油を用意した。
イオン性液体Ａは、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メチルオキシル）アンモニウムイオン（カチオン）と、ＢＦ4 - （アニオン）とからなり、４０℃における動粘度が８５ｍｍ2 ／ｓで、流動点が−７．５℃であり、関東化学株式会社から入手可能である。
【００１５】
イオン性液体Ｂは、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メチルオキシル）アンモニウムイオン（カチオン）と、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- （アニオン）とからなり、４０℃における動粘度が２１ｍｍ2 ／ｓで、流動点が−５０℃であり、関東化学株式会社から入手可能である。
次に、イオン性液体Ａが入れられた簡易型真空槽内に、Ｎｏ．１の保持器４を投入して、約１３３３Ｐａ（１×１０-6ｔｏｒｒ）以下とした条件で、６０℃で５時間放置した後に取り出した。これにより、フェノール樹脂からなるＮｏ．１の保持器４に、イオン性液体Ａを含浸させた。
【００１６】
同様の手順で、Ｎｏ．２の保持器４にはイオン性液体Ｂを含浸させ、Ｎｏ．３の保持器４にはポリ−α−オレフィン油を含浸させた。
このようにして得られた保持器４と、ＳＵＪ２製の内輪１、外輪２、及び玉３とを用いてアンギュラ玉軸受１０を組み立てて、真空環境下で使用することを想定した以下に示す条件で寿命試験を行った。この寿命試験では、外輪２の振動が初期値の３倍を超えるまで内輪１を回転させることで行い、外輪２の振動が初期値の３倍を超えるまでの回転時間を寿命とした。
【００１７】
この寿命試験の結果は、比較例としてポリ−α−オレフィン油を含浸させたＮｏ．３の保持器４を備えたアンギュラ玉軸受１０の寿命を、１とした時の比で表わした。なお、この寿命試験は、外輪２の振動が初期値の３倍を超えなくても、Ｎｏ．３の保持器４を備えたアンギュラ玉軸受１０の１．３倍の寿命が得られた時点で打ち切りとした。
＜寿命試験条件＞
試験装置：日本精工株式会社製真空試験装置
回転速度：１０００ｍｉｎ-1 
面圧：９８０Ｎ・ｍｍ2 （１００ｋｇｆ／ｍｍ2 ）
真空度：１３３３Ｐａ（１×１０-6ｔｏｒｒ）
【００１８】
この結果、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２の保持器４を備えたアンギュラ玉軸受１０では、いずれもＮｏ．３の保持器４を備えたアンギュラ玉軸受１０の１．３倍以上の寿命が得られた。
これにより、イオン性液体Ａ，Ｂを含浸させたフェノール樹脂からなる保持器４を用いることにより、ポリ−α−オレフィン油を含浸させたフェノール樹脂からなる保持器４を用いた場合と比べて、アンギュラ玉軸受１０の真空環境下での寿命を長く出来ることが確認できた。
【００１９】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、図３に示す深溝玉軸受を以下に示す手順で作製した。
図３に示すように、この深溝玉軸受１０は、内輪１と、外輪２と、玉３と、保持器４と、内輪１及び外輪２の軸方向一端部に設けられた潤滑剤保持部材５と、この潤滑剤保持部材５とは反対側の軸方向一端部に設けられたシール部材６と、からなる。
【００２０】
潤滑剤保持部材５は、環状の多孔質体からなり、その外縁部は外輪２の内径面に設けられたシール溝に圧入された状態で外輪２の内径面に取り付けられており、その内縁部は、内輪１の外径面に接しており、潤滑剤保持部材５はシールの役割も果たしている。これにより、内輪１が回転する内輪回転の場合は、潤滑剤保持部材５は回転することはない。そして、潤滑剤保持部材５を玉３の露出している部分に点接触させることで、深溝玉軸受の回転によって潤滑剤保持部材５から漏出した潤滑剤を、玉３を介して転がり面に再度供給するようになっている。
【００２１】
潤滑剤保持部材５は、ポリエチレンテレフタレートからなるニードルフェルトを回転軸と同心円状に打ち抜いて環状に作製した。これにより、空孔率が約４０体積％のフェノール樹脂（多孔質体）からなるＮｏ．４，Ｎｏ．５の潤滑剤保持部材５を形成した。
次に、上述した第１実施形態と同様のイオン性液体Ａが入れられた簡易型真空槽内に、Ｎｏ．４の潤滑剤保持部材５を投入して、６０℃で５時間放置した後に取り出した。その後、潤滑剤保持部材５を真空乾燥機内に投入して脱気することにより、フェノール樹脂からなるＮｏ．４の潤滑剤保持部材５にイオン性液体Ａを含浸させた。同様に、Ｎｏ．５の潤滑剤保持部材５には、上述した第１実施形態と同様のポリ−α−オレフィン油を含浸させた。
【００２２】
このようにして得られた潤滑剤保持部材５と、ＳＵＪ２製の内輪１、外輪２、及び玉３と、ポリイミド製の保持器４と、ＳＵＪ２製のシール部材６と、を用いて深溝玉軸受１０を組み立てて、真空環境下で使用することを想定した上述した第１実施形態と同様の条件で寿命試験を行った。
この寿命試験の結果は、比較例であるポリ−α−オレフィン油を含浸させたＮｏ．５の潤滑剤保持部材５を備えた深溝玉軸受１０の寿命を、１とした時の比で表わした。なお、この寿命試験は、外輪２の振動が閾値を超えなくても、Ｎｏ．５の潤滑剤保持部材５を備えた深溝玉軸受１０の１．５倍の寿命が得られた時点で打ち切りとした
この結果、Ｎｏ．４の潤滑剤保持部材５を備えた深溝玉軸受１０では、Ｎｏ．５の潤滑剤保持部材５を備えた深溝玉軸受の１．５倍以上の寿命が得られた。
【００２３】
これにより、イオン性液体Ａが含浸されたフェノール樹脂からなる潤滑剤保持部材５を備えることにより、ポリ−α−オレフィン油が含浸されたフェノール樹脂からなる潤滑剤保持部材５を備えた場合と比べて、深溝玉軸受１０の真空環境下での寿命を長く出来ることが確認できた。
なお、本実施形態では、潤滑剤保持部材５を、その一部が玉３の表面に接触するように内輪１及び外輪２間の空隙部内に配置し、外輪２の内径面に設けられたシール溝に圧入することで固定した場合について説明したが、潤滑剤保持部材５の設置形態はこれに限定されない。
【００２４】
例えば、図４に示すように、内輪１の一側面に開口する環状の溝１Ａと、この溝１Ａの底面から内輪１の軌道面１ａに連通する連通孔１１とを設け、この環状の溝１Ａ内に潤滑剤保持部材５を設けるようにしてもよい。
また、図５に示すように、内輪１及び外輪２の間で且つシール部材６の内側に、潤滑剤保持部材５を設けるようにしてもよい。
【００２５】
さらに、図６に示すように、外輪２の間座２０の外周面に開口する環状の空間２Ａと、この空間２Ａの底面から内輪１の軌道面１ａに連通する連通孔２１とを設け、この空間２Ａ内に潤滑剤保持部材５を設けるようにしてもよい。なお、図６中の符号７は、外輪間座２０の外周面とハウジング２２の内周面との間をシールするためのシール部材を指す。
さらに、図７に示すように、軸８を支持し、スリーブ９の内面に装着された二個の玉軸受１０，１０の間に、環状の潤滑剤保持部材５を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の転がり軸受の一例として玉軸受を示す断面図である。
【図２】図１に示す転がり軸受の保持器を示す斜視図である。
【図３】本発明の転がり軸受において、潤滑剤保持部材の設置形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の転がり軸受において、潤滑剤保持部材の他の設置形態を示す断面図である。
【図５】本発明の転がり軸受において、潤滑剤保持部材の他の設置形態を示す断面図である。
【図６】本発明の転がり軸受において、潤滑剤保持部材の他の設置形態を示す断面図である。
【図７】本発明の転がり軸受において、潤滑剤保持部材の他の設置形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      内輪
２      外輪
３      玉（転動体）
４      保持器
５      潤滑剤保持部材
６，７  シール部材
１０    玉軸受
【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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【図６】
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【図７】
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