(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軌道輪のそれぞれに形成された軌道面間に、複数の転動体が配置され、かつ、その残余空間に固形化されたポリマ潤滑剤が充填されてなる転がり軸受において、
上記ポリマ潤滑剤が、粒子化されたポリマ潤滑剤粒子とバインダとしてのポリマとを混合して固化一体化されてなり、上記ポリマ潤滑剤粒子の直径が、当該転がり軸受のラジアル隙間よりも大きいことを特徴とするポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受。
【請求項２】
上記バインダとしてのポリマが、ポリマ潤滑剤原料であることを特徴とする請求項１に記載のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受。
【請求項３】
複数の軌道輪のそれぞれに形成された軌道面間に、複数の転動体が配置され、かつ、その残余空間に固形化されたポリマ潤滑剤が充填されてなる転がり軸受を製造する方法であって、
当該転がり軸受のラジアル隙間よりも大きい直径を有するポリマ潤滑剤粒子をその表面にバインダとしての溶融ポリマを付着させた状態で上記軌道面間の残余空間に充填した後、バインダとしてのポリマを固化させることを特徴とするポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の軌道輪のそれぞれに形成された軌道面間に、転動体が配置され、かつ、その残余空間に固形化されたポリマ潤滑剤が充填されてなる、ポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの軌道輪の各軌道面間に複数の転動体が配置されてなる転がり軸受においては、各軌道面と転動体との間の潤滑が重要となる。この潤滑は、一般的には潤滑油やグリースを用いて行うのであるが、潤滑油の供給が困難であったり、グリースの交換を行わないメンテナンスフリーが要求される場合の対策の一つとして、ポリマ潤滑剤を軌道面間の残余空間に充填する方法が知られている。
【０００３】
ポリマ潤滑剤は、超高分子量ポリエチレン等のポリマと、潤滑油やグリース等の潤滑成分を混合して固化一体化したものであり、転がり軸受に採用する場合には、通常、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間の転動体とその保持器を除く空間に密に充填する構成が採用され、その製造方法としては、溶融状態のポリマ潤滑剤を上記空間内に必要に応じて真空脱気しながら流し込み、加熱焼成して固化させる方法と、射出成形により上記空間内に溶融状態のポリマ潤滑剤を圧送し、同じく加熱焼成して固化させる方法等が知られている。
【０００４】
ところで、以上のような従来のポリマ潤滑剤封入転がり軸受においては、上記したいずれの製造方法を採用するにしても、転動体と軌道面との間の楔状の空間や、転動体と保持器との間の隙間にポリマ潤滑剤が入り込んだ状態で固化されるため、転動体の転動動作が阻害され、転がり軸受では回転トルクが大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題に対処するため、従来、特開平１１−１５３１４４号公報には、ポリマ潤滑剤を用いたころ軸受において、各ころと軌道面との間の楔状空間内のポリマ潤滑剤を除去すべく、従来の製造方法と同様に軸受内部全体にポリマ潤滑剤を充填して固化させた後、上記の楔状空間を埋める箇所に対応する部分を切除する方法と、楔状空間にスペーサを設置した状態で溶融状態のポリマ潤滑剤を軸受内部に注入して固化させる方法が開示されている。
【０００６】
また、特開２００１−１１６０５３号公報および特開平２００２−１９３７４６号公報には、軸受内に溶融状態のポリマ潤滑剤を注入した後、その固化工程において軸受に振動を与えることにより、ポリマ潤滑剤が上記した楔状空間内に入り込んで固化することを防止する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軸受内の軌道面と転動体との間の楔状空間等にポリマ潤滑剤が入り込んだ状態で固化することを防止するための上記した従来の各提案方法のうち、前者のポリマ潤滑剤の固化後に所要部分を切除する方法は、転動体と保持器との組立体をポリマ潤滑剤とともに軸受の内・外輪から取り出すか、あるいはずらす必要があり、一部の円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受等にしか適用できず、深溝玉軸受等には全く適用できないという欠点がある。また、同じく前者の公報に開示されているスペーサを配置することによって楔状空間へのポリマ潤滑剤の侵入を防止する方法についても、円筒ころ軸受等に対してはある程度有効であるものの、深溝玉軸受のように複雑な形状をした楔状空間が形成される軸受には実質的に適用不能であるばかりでなく、いずれにしてもスペーサの設置作業が極めて煩雑であるという欠点がある。
【０００８】
また、後者の従来方法は、軸受内でポリマ潤滑剤が固化する際に与える振動の大きさ並びに方向と、ポリマ潤滑剤の固化過程における粘度との関係を最適化しなければ意図する隙間を形成することができないばかりでなく、この方法によれば軸受内の全ての部品とポリマ潤滑剤の界面の全てに隙間が生じてしまうことを防止することは不可能であり、結局、ポリマ潤滑剤が軸受の回転時にガタつく等の不具合が生じる。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ポリマ潤滑剤が軌道面と転動体の間の楔状空間などの部品の隙間に入り込まず、従ってポリマ潤滑剤が転動体の転動を阻害することのないポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受と、そのような転がり軸受を容易かつ再現性よく製造することのできる方法の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受は、複数の軌道輪のそれぞれに形成された軌道面間に、複数の転動体が配置され、かつ、その残余空間に固形化されたポリマ潤滑剤が充填されてなる転がり軸受において、上記ポリマ潤滑剤が、粒子化されたポリマ潤滑剤粒子とバインダとしてのポリマとを混合して固化一体化されてなり、上記ポリマ潤滑剤粒子の直径が、当該転がり軸受のラジアル隙間よりも大きいことによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１１】
また、本発明のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受においては、上記バインダとしてのポリマとして、ポリマ潤滑剤原料を用いること（請求項２）が好ましい。
【００１２】
一方、本発明のポリマ潤滑剤を内蔵した機械要素の製造方法は、複数の軌道輪のそれぞれに形成された軌道面間に、複数の転動体が配置され、かつ、その残余空間に固形化されたポリマ潤滑剤が充填されてなる転がり軸受を製造する方法であって、当該転がり軸受のラジアル隙間よりも大きい直径を有するポリマ潤滑剤粒子をその表面にバインダとしての溶融ポリマを付着させた状態で上記軌道面間の残余空間に充填した後、バインダとしてのポリマを固化させることによって特徴づけられる（請求項３）。
【００１３】
本発明は、軌道面と転動体との間の楔状空間などの部品間の隙間にポリマ潤滑剤が入り込む原因が、ポリマ潤滑剤を溶融状態で機械要素の各部品間に注入して固化させる点であることに着目し、ポリマ潤滑剤を粒子化したものを注入してバインダで固化一体化し、しかも、そのポリマ潤滑剤粒子の直径を、転がり軸受のラジアル隙間よりも大きくすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１４】
すなわち、ポリマ潤滑剤を、転がり軸受のラジアル隙間よりも大きな粒子にして内・外輪間の転動体等を除く空間に充填すると、各粒子は軌道面と転動体との間に形成される楔状空間には入り込むことができず、その粒子をバインダとしのポリマによって固化一体化した構成の採用により、上記の楔状空間等にポリマ潤滑剤が入り込まずに隙間が形成された状態となり、これにより転動体の転動を阻害することのないポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受が得られる。
【００１５】
そして、請求項２に係る発明のように、バインダとしてのポリマとして、ポリマ潤滑剤原料、つまり潤滑成分を混合したポリマ、を用いることにより、ポリマ潤滑剤の粒子をバインダで固化一体化したバルクの全体に潤滑性能を持たせることができ、全体としての潤滑性能を、従来のポリマ潤滑剤原料のみを一様に固化させたポリマ潤滑剤と同等のレベルとすることができる。
【００１６】
また、本発明の製造方法は、上記の構成の機械要素を効率的、かつ、確実に製造する方法であり、転がり軸受のラジアル隙間よりも大きな直径を有するポリマ潤滑剤粒子の表面にバインダとしてのポリマを溶融状態で付着させたものを軌道面間の残余空間に充填した後、バインダとしてのポリマを固化させることにより、上記した楔状空間内等の隙間にバインダとしてのポリマの侵入をも阻止することができ、目的とする構成の機械要素を再現性よく得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明を深溝玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図で、図２はこの実施の形態の模式的な要部軸直交断面図である。
【００１８】
外周に軌道面１ａが形成された内輪１と、内周に軌道面２ａが形成された外輪２の間に形成される環状空間Ｇ内に、これらの各軌道面１ａ，２ａの双方に対して転動自在に複数のボール３と、その各ボール３を周方向に一定の間隔を開けてポケット４ａ内に保持する保持器４が配置されているとともに、その残余の空間にポリマ潤滑剤５が充填されている。
【００１９】
ポリマ潤滑剤５は、その材質は公知のものであり、例えば超高分子量ポリエチレンと、その超高分子量ポリエチレンのゲル化温度より滴点の高いグリースとの混合物を、ゲル化温度以上で焼成して冷却固化させたものであるが、この実施の形態におけるポリマ潤滑剤５は、上記の材質からなるポリマ潤滑剤の粒子５ａを、適宜の少量のバインダ５ｂによって一体化した構造を有し、内部に気泡５ｃを含んでいる。
【００２０】
バインダ５ｂの材質は、この例においてはポリマ潤滑剤粒子５ａと同じであり、従って、バインダ５ｂ自体も潤滑機能を有している。
【００２１】
各ポリマ潤滑剤粒子５ａの粒径は、各ボール３と軌道面１ａ，２ａの間に形成される楔状空間Ｅに入り込まない大きさ、すなわち、充填される玉軸受のラジアル隙間よりも大きい直径とされ、これにより楔状空間Ｅにはポリマ潤滑剤粒子５ａは入り込まず、後述する製造方法の採用によってバインダ５ｂもこの楔状空間Ｅに入り込んでいない。また、保持器４の各ポケット４ａとボール３との間の隙間についても同様にポリマ潤滑剤粒子５ａが侵入せず、バインダ５ｂも入り込んでいない。そして、この実施の形態におけるポリマ潤滑剤５は、各軌道面１ａ，２ａの表面やボール３の表面にはほぼ密に接した状態となる。
【００２２】
なお、以上のポリマ潤滑剤粒子は、例えば溶融状態のポリマ潤滑剤を高速回転円錐体の円錐面に滴下することによって製造できる。粒子径は溶融粘度、円錐体の回転速度、円錐角度等を適度に設定することで任意に設定できる。また、このようなポリマ潤滑剤粒子は、高速噴出気体中に溶融状態のポリマ潤滑剤を滴下する、あるいは固定状態のポリマ潤滑剤を機械的に粉砕する等、種々の方法にて得ることもできる。
【００２３】
以上の構成からなる本発明の実施の形態によると、各ボール３と内輪１，外輪２の各軌道面１ａ，１ｂの間に形成される楔状空間Ｅや、保持器４のポケット４ａとボール３との間の隙間にポリマ潤滑剤５が入り込んでいないので、これらの空間や隙間にポリマ潤滑剤が入り込むことに起因する転がり軸受としてのトルクの増大を抑制することができる。しかも、ポリマ潤滑剤５は軌道面１ａ，１ｂおよびボール３の表面には密着しているので、軸受の回転にガタつく等の不具合は生じない。また、バインダ５ｂとしてポリマ潤滑剤原料を用いているので、ポリマ潤滑剤５としての潤滑性能は、溶融状態のポリマ潤滑剤を軸受内部に注入して固化させたものに対して何ら変わるところがない。
【００２４】
次に、以上の実施の形態の製造方法について述べる。充填しようとする玉軸受のラジアル隙間よりも大きい適宜の粒径範囲に粒子化してなるポリマ潤滑剤粒子５ａと、同じ材質からなるポリマ潤滑剤原料を加熱して溶融させ、適宜の粘度としたバインダ５ｂとを混合・攪拌することによって、ポリマ潤滑剤粒子５ａの表面を溶融状態のバインダ５ｂで薄く被覆した状態とし、その混合物を軸受内部の環状空間Ｇ内に充填する。このとき、ポリマ潤滑剤粒子５ａは、内・外輪の軌道面１ａ，２ａと各ボール３との間の楔状空間Ｅや、保持器４のポケット４ａとボール３との間の隙間の寸法よりも粒径が大きいため、これらの環状空間Ｅや隙間には侵入しない。また、バインダ５ｂについても、ポリマ潤滑剤粒子５ａの表面を薄く被覆しているだけで、ある程度以上の粘度とした状態で充填することによって、上記した空間Ｅや隙間には侵入しない。その状態でバインダ５ｂのゲル化温度以上に加熱することによってバインダ５ｂを固化させる。これにより、図１，図２に示した構造のポリマ潤滑剤封入転がり軸受が得られる。
【００２５】
以上の製造方法では、ポリマ潤滑剤粒子５ａの粒径範囲を所定の大きさ以上とするだけで、楔状空間Ｅ等の狭い隙間部分にポリマ潤滑剤が入り込まずに固化されるため、再現性よく所望の構造のポリマ潤滑剤封入転がり軸受が得られる。
【００２６】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限られることなく、ポリマ潤滑剤の材質としては他の公知の材質を用いることができ、また、バインダの材質についても、上記のようにポリマ潤滑剤原料とするほか、他のポリマを用いてもよい。ただし、この場合、固化状態においてポリマ潤滑剤粒子の表面を全面的に被覆せずに部分的に覆うように、粒子との濡れ性や使用量を考慮する必要がある。
【００２７】
更に、以上の実施の形態においては、本発明を深溝玉軸受に適用した例について述べたが、自動調心ころ軸受や円筒ころ軸受等の他の転がり軸受にも本発明を適用し得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受によれば、転動体が配置される２つの軌道面の間の残余空間に、転がり軸受のラジアル隙間よりも大きな直径に粒子化されたポリマ潤滑剤粒子をバインダとしてのポリマを用いて固化一体化したポリマ潤滑剤が充填することにより、軌道面と転動体との間に形成される楔状空間や保持器と転動体との間の微小な隙間にポリマ潤滑剤が入り込まないようにすることが容易となり、ポリマ潤滑剤が転動体の転動動作を阻害することがなく、回転トルクの小さいポリマ潤滑剤封入軸受が得られる。転がり軸受は低トルク性が要求されることが多いため、この効果は大きい。更に、転がり軸受の中でも低トルク性への要求が高い玉軸受に適用すると、その効果も顕著なものとなる。
【００２９】
また、バインダとしてのポリマの材質を、ポリマ潤滑剤原料としてそれ自体に潤滑機能を持たせることにより、バインダを含めたポリマ潤滑剤の全体としての潤滑性能を、従来の溶融状態のポリマ潤滑剤を所要部位に注入して固化させたものと同等のものとすることができる。
【００３０】
そして、本発明のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受の製造方法によると、ポリマ潤滑剤粒子の表面にバインダとしての溶融ポリマを付着させた状態で所要部位に充填し、バインダとしてのポリマを固化させて全体を一体化するので、転動体と軌道面との間の楔状空間等にポリマ潤滑剤のみならずバインダも侵入させずに固化一体化することが容易となり、再現性よく目的とする構造のポリマ潤滑剤を内蔵した転がり軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を深溝玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態の模式的な要部軸直交断面図である。
【符号の説明】
１  内輪
１ａ  軌道面
２  外輪
２ａ  軌道面
３  ボール
４  保持器
４ａ  ポケット
５  ポリマ潤滑剤
５ａ  ポリマ潤滑剤粒子
５ｂ  バインダ
Ｅ  楔状空間
【図１】
0004058599.tif 000002
【図２】
0004058599.tif 000003