JPH04321815A

JPH04321815A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH04321815A
Application number: JP8831791A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saito; 剛斉藤; Mitsuyoshi Koshizuka; 越塚　充欣
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1992-11-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転がり軸受に係り、特
に、真空中等、特殊環境下において用いられる機器、又
はＯＡ機器や情報機器等のように油やグリース等による
潤滑ができない機器に好適に用い得る転がり軸受に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、油やグリース等による潤滑が不適
当な環境下で用いられる転がり軸受として、特開昭５１
−４２８４７号公報に開示されているように、外輪、内
輪、転動体にＭｏＳ２　をコーティングしたり、転動体
の表面に金，銀等の軟質金属のメッキを施した自己潤滑
性転がり軸受が知られている。また、保持器に関しては
、特開昭６３−２４６５０７号公報に開示されているよ
うに、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと
いう）にガラス繊維やＭｏＳ２　を混合した樹脂複合材
で形成した保持器や、ＷＳ２　とＣｕを主成分とする焼
結材料で形成した保持器が知られている。

【０００３】しかしながら、特開昭５１−４２８４７号
公報に開示されている従来例は、保持器の機械的強度が
十分でないため、回転中に保持器の破損により回転が不
能となるという問題があった。また、この転がり軸受は
、単に転動体の表面やころがり接触面をＭｏＳ２　や金
，銀等の潤滑性の良い物質で単に被覆したものであるた
め、いかなる条件下においても、潤滑性能が十分な長寿
命の転がり軸受を提供するものではなかった。特に、前
記のような自己潤滑性が要求される環境下で、耐摩耗性
、低トルク性等の条件を満たすためには、動作に際して
滑りを伴う保持器と転動体との間の関係を考慮すること
が不可欠となる。つまり、滑り接触では、転がり接触よ
りトルクが大きく且つコーティングした潤滑膜が剥がさ
れ易いためである。

【０００４】また、特開昭６３−２４６５０７号公報に
開示されている従来例は、保持器材料として、ＰＴＦＥ
にガラス繊維やＭｏＳ２　を混合した樹脂複合材、或い
は、ＷＳ２　とＣｕを主成分とする焼結材料を用いてい
るが、これらの材料は、機械的強度が十分でないため、
射出成形することができず、複雑な形状を機械加工で形
成することは、コスト高を招くという問題があった。特
に、転がり軸受の寸法が小さい場合、これに伴って保持
器の寸法も小さくなり、場合によっては保持器の加工そ
のものができないという問題があった。さらに、転動体
を十分に抱え込める形状に機械加工することは困難であ
り、トルクが大きくなったり、組立性が悪くなる等の問
題があった。

【０００５】そこで、これらの問題を解決するために、
特開平２−２４５５１４号公報に開示されているように
、耐熱性樹脂に潤滑材を混在した射出形成が可能で自己
潤滑性を有する材料を用いて保持器を射出成形し、これ
と潤滑性膜をコーティングした転動体とを組み合わせる
ことにより、十分な自己潤滑性を発揮して、前記のよう
な油やグリース等による潤滑ができない潤滑環境下でも
耐摩耗性、低トルク性等を維持できる低価格な転がり軸
受が提供されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２４５５１４号公報に開示されている従来例は、ス
パッタリング手段により自己潤滑性皮膜をコーティング
しているため、当該自己潤滑性皮膜の厚さが数μｍ程度
にしかならず、この厚さの自己潤滑性皮膜では、油やグ
リース等による潤滑ができない潤滑環境下において、長
期間に渡り保持器と転動体との間の滑り面の耐摩耗性を
十分に保つことは困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、油やグリース等による潤滑が
できない潤滑環境下で使用しても、長期間に渡り良好な
耐摩耗性、低トルク性等を維持でき、機械的強度に優れ
、長寿命で低価格な転がり軸受を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、外輪、内輪、転動体及び保持器からなり
、これらのうち少なくとも転動体が潤滑性皮膜でコーテ
ィングされている転がり軸受において、前記保持器は、
ポケットの転動体との接触面にポリテトラフルオロエチ
レンを含有する潤滑性皮膜シートを接着してなることを
特徴とする転がり軸受を提供するものである。

【０００９】

【作用】少なくとも転動体を潤滑性皮膜でコーティング
すると共に、保持器のポケットの転動体との接触面にＰ
ＴＦＥを含有する潤滑性皮膜シートを接着することで、
滑りを伴う転動体と保持器との双方に潤滑性が付与され
、十分な潤滑性能が得られて耐摩耗性、低トルク性が向
上する。

【００１０】即ち、前記潤滑性皮膜シートをポケットの
転動体との接触面に接着することで、前記潤滑性皮膜の
膜厚を厚く（例えば、数μｍ以上）しなくても、保持器
と転動体の双方に十分な潤滑性を付与することができる
ため、当該保持器と転動体との間の滑り面の耐摩耗性を
十分に向上することができる。この結果、油やグリース
等による潤滑ができない潤滑環境下でも長期間に渡り、
良好な耐摩耗性、低トルク性等を維持でき、機械的強度
に優れ、長寿命で低価格な転がり軸受を提供することが
できる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、深みぞ玉軸受に使用する保持器の平面図
であり、ポケットの内周面に潤滑性皮膜シートを接着し
た状態を示している。

【００１２】本発明を適用する保持器として、アルミニ
ウム合金を射出形成して作製した保持器（以下、記号Ｈ
１で示す）、ポリアミド樹脂；９０ｗｔ％及びガラス繊
維（６６ナイロン）；１０ｗｔ％よりなる樹脂を射出成
形して作製した保持器（以下、記号Ｈ２で示す）、直鎖
ポリフェニレンサルファイド（以下、ＬＰＰＳという）
；９０ｗｔ％及びガラス繊維（６６ナイロン）；１０ｗ
ｔ％よりなる樹脂を射出成形して作製した保持器（以下
、記号Ｈ３で示す）を用意した。このアルミニウム合金
（Ｈ１の材料），ガラス繊維で強化したポリアミド樹脂
（Ｈ２の材料）及びガラス繊維で強化したＬＰＰＳ（Ｈ
３の材料）は、機械的強度に優れているため、射出成形
が可能であり、冠形保持器を製造することができる。ま
た、射出形成すれば量産が可能であり、低価格となる。

【００１３】実施例１は、内輪，外輪，転動体の全てに
潤滑性皮膜として、ＭｏＳ２　をコーティングした。こ
のコーティングは、図２に示すような高周波スパッタリ
ング装置を用いて行った。即ち、アノード１１を備えた
基台１２上に被コーティング物Ｗを置き、これにターゲ
ットＴとして、例えば、ＭｏＳ２　を備えたカソード１
３を対置し、圧力４Ｐａの低圧アルゴン（Ａｒ）雰囲気
中で両電極１１及び１３間に低圧グロー放電を行わせた
。発生したアルゴンイオン（Ａｒ＋　）の衝撃を受けて
ターゲット材から飛び出したスパッタ原子Ａが被コーテ
ィング物Ｗの表面に堆積して潤滑性膜を形成する。潤滑
性膜の厚さは、１μｍ以下とした。尚、図２中、１４は
高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）、１５は排気システム
、１６はＡｒボンベ、１７は真空計、１８は冷却水路で
ある。

【００１４】また、保持器はＨ１を用い、図１に示すよ
うに、保持器１の全ポケットの内周面の全周にＰＴＦＥ
を含む潤滑性皮膜シートとして、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％
，全芳香族ポリエステル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．
３ｍｍの潤滑性皮膜シート２を以下の方法により接着し
た。

【００１５】フッ素樹脂専用のプライマー（接着剤）を
用いた表面処理により、潤滑性皮膜シート２の接着面か
らフッ素を取り除き潤滑性皮膜シート２の接着性を改善
する。次いで、潤滑性皮膜シート２を乾燥した後、潤滑
性皮膜シート２の接着面に、例えば、エポキシ系の熱硬
化性接着剤を塗布する。次に、この潤滑性皮膜シート２
の接着面側を保持器１のポケットの内周面に接着する。この時、例えば、熱硬化性接着剤を用いた場合は、潤滑
性皮膜シート２をポケットの内周面に接着した後、当該
ポケットと同程度の径のピンにより両者を圧着し、その
後、乾燥炉に入れて１〜２時間保存することにより両者
を強固に接着する。

【００１６】尚、潤滑性皮膜シート２の接着面からフッ
素を取り除く方法としては、ナトリウム処理等、他の方
法を用いてもよい。また、接着剤としては、前記熱硬化
性接着剤の他、酢酸ビニル系の熱可塑性接着剤，ニトリ
ルゴム系のエラストマー系接着剤等、他の接着剤を用い
ることもできる。

【００１７】実施例２は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ２を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，
全芳香族ポリエステル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３
ｍｍの潤滑性皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接
着した。

【００１８】実施例３は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ３を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，
全芳香族ポリエステル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３
ｍｍの潤滑性皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接
着した。

【００１９】実施例４は、実施例１と同様の方法で、転
動体にのみＭｏＳ２コーティングを施した。保持器は、
Ｈ１を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香族ポリエス
テル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜
シート２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２０】実施例５は、実施例１と同様の方法で、転
動体にのみＭｏＳ２コーティングを施した。保持器は、
Ｈ２を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香族ポリエス
テル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜
シート２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２１】実施例６は、実施例１と同様に、転動体に
のみＭｏＳ２　コーティングを施した。保持器は、Ｈ３
を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香族ポリエステル
；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜シー
ト２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２２】実施例７は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ１を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，
ＬＰＰＳ；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性
皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２３】実施例８は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ２を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，
ＬＰＰＳ；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性
皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２４】実施例９は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ３を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，
ＬＰＰＳ；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性
皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２５】実施例１０は、実施例１と同様の方法で、
転動体にのみＭｏＳ２　コーティングを施した。保持器
は、Ｈ１を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，ＬＰＰＳ；２
０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜シート２
を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２６】実施例１１は、実施例１と同様の方法で、
転動体にのみＭｏＳ２　コーティングを施した。保持器
は、Ｈ２を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，ＬＰＰＳ；２
０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜シート２
を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２７】実施例１２は、実施例１と同様の方法で、
転動体にのみＭｏＳ２　コーティングを施した。保持器
は、Ｈ３を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，ＬＰＰＳ；２
０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜シート２
を実施例１と同様の方法で接着した。

【００２８】表１は、このようにして構成した深みぞ玉
軸受（内径；２０φ、外径；４２φ）について、各実施
例毎に寿命試験を行った結果を示す。尚、この寿命試験
に使用した寿命試験装置を図３に示す。図中、２１は回
転軸であり、サポート軸受２２を介して回転自在に基台
２３に支承されて、後端部にプーリ２１ａが取り付けて
ある。この回転軸２１の回転は、試験室外に排泄したモ
ータ２４により行われる。モータ２４の出力軸２４ａは
、カップリング２５を介して伝導軸２６に接続されてい
る。伝動軸２６は、区画壁２７を貫通しており、磁性流
体シールユニット２８でシールされている。この伝動軸
２６の先端に取り付けたプーリ２９の回転が、ベルト３
０とプーリ２１ａを介して回転軸２１に伝達されるよう
になっている。

【００２９】前記実施例１ないし実施例１２で得た被試
験体の深みぞ玉軸受３２を回転軸２１に装着し、予圧バ
ネ３３で１０ｋｇのアキシャル荷重Ｐを負荷して予圧す
る。この深みぞ玉軸受３２のトルクが、ケーシング３４
に伝達板３５を介して接続されたロードセル３６で検出
されるようになっている。尚、試験条件は、次の通りで
ある。

【００３０】試験室内の雰囲気温度；室温真空度；２×１０−５Ｐａ以下回転数；２０００ｒ．ｐ．ｍ．寿命は、ロードセル３６で検出されたトルクが所定値に
達する迄に回転した内輪の総回転数で判定した。

【００３１】

【表１】

【００３２】尚、寿命試験は、ずべての実施例において
、上限試験時間を越えた時点で打ち切った。一方、比較
のために、以下の通り構成した深みぞ玉軸受（内径；２
０φ、外径；４２φ）について、前記と同様の寿命試験
を行った。この結果を表２に示す。

【００３３】比較例１は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ１を用いた（但し、前記潤滑性皮膜
シートの接着は行わない）。

【００３４】比較例２は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ２を用いた（但し、前記潤滑性皮膜
シートの接着は行わない）。

【００３５】比較例３は、実施例１と同様の方法で、内
輪，外輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施
した。保持器は、Ｈ３を用いた（但し、前記潤滑性皮膜
シートの接着は行わない）。

【００３６】比較例４は、内輪，外輪，転動体の全てに
ＭｏＳ２　コーティングを施さず、保持器は、Ｈ１を用
い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香族ポリエステル；２
０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの潤滑性皮膜シート２
を実施例１と同様の方法で接着した。

【００３７】比較例５は、比較例４と同様に、内輪，外
輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施さず、
保持器は、Ｈ２を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香
族ポリエステル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの
潤滑性皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接着した
。

【００３８】実施例６は、比較例４と同様に、内輪，外
輪，転動体の全てにＭｏＳ２　コーティングを施さず、
保持器は、Ｈ３を用い、ＰＴＦＥ；８０ｗｔ％，全芳香
族ポリエステル；２０ｗｔ％からなる厚さ０．３ｍｍの
潤滑性皮膜シート２を実施例１と同様の方法で接着した
。

【００３９】

【表２】

【００４０】表１及び表２より、本発明に係る各実施例
の深みぞ玉軸受は、いずれの比較例より長寿命であるこ
とが立証された。これより、油やグリース等による潤滑
ができない潤滑環境下での寿命延長に対して、少なくと
も転動体を潤滑性皮膜でコーティングすると共に、保持
器の少なくとも一つのポケットと転動体との接触面に十
分な量の潤滑性皮膜シートを接着することが効果的であ
ることが立証された。また、この場合、前記潤滑性皮膜
の膜厚は、１μｍ以下で十分な効果を発揮することがわ
かる。

【００４１】また、さらに、ＬＰＰＳは、耐熱性にも優
れているため、高温中においても使用することができる
。尚、潤滑性皮膜シートの厚さは、０．０５〜５ｍｍ程
度、好ましくは０．３〜５ｍｍ程度が好適である。

【００４２】そして、潤滑性皮膜シートとしては、本実
施例で使用したものの他、ＭｏＳ２　，グラファイト，
カーボン，ＢＮ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ等の金属を添加して耐
摩耗性を向上したＰＴＦＥを使用してもよい。

【００４３】また、保持器のポケットの内周面に潤滑性
シートを接着する際、本実施例（図１に示す）のように
、全ポケットの内周面の全周に潤滑性シートを接着する
他、図４に示すように、保持器の回転方向の前後の内周
面に接着する、或いは、図５に示すように、ポケットの
内周面に接着しろを設けて接着する等、他の方法により
接着してもよい。

【００４４】本実施例では、潤滑性皮膜として、ＭｏＳ
２　を用いたが、これに限らず、ＷＳ２　，Ａｕ，Ａｇ
，Ｐｂ，ＢＮ，ＰＴＦＥ等、他の潤滑皮膜を用いてもよ
い。そして、潤滑性皮膜の形成手段は、スパッタリングに限
定されるものではなく、真空蒸着、イオンプレーティン
グ等、他の手段を適用してもよい。

【００４５】また、保持器材料としては、本実施例で説
明したものに限らず、黄銅，ステンレス鋼等の金属材料
等、他の材料を使用してもよい。そして、この時、機械
的強度に優れ、射出形成が可能な材料を使用することが
好適である。

【００４６】尚、本発明は、深みぞ玉軸受に限らず、ミ
ニチュア軸受等、他の形式の玉軸受，転がり軸受等に広
く応用できることは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも転動体を潤滑性皮膜でコーティングすると共
に、保持器のポケットの転動体との接触面にＰＴＦＥを
含有する潤滑性皮膜シートを接着することで、滑りを伴
う転動体と保持器との双方に潤滑性が付与され、十分な
潤滑性能が得られて耐摩耗性、低トルク性が向上するこ
とができる。この結果、油やグリース等による潤滑がで
きない潤滑環境下でも長期間に渡り、良好な耐摩耗性、
低トルク性等を維持でき、機械的強度に優れ、長寿命で
低価格な転がり軸受を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において、ポケットの内周面に
潤滑性皮膜シートを接着した深みぞ玉軸受に使用する保
持器の平面図である。

【図２】本発明の実施例におけるスパッタリング装置の
模式図である。

【図３】本発明の実施例における寿命試験装置の断面図
である。

【図４】本発明の他の実施例に係るポケットの内周面に
潤滑性皮膜シートを接着した深みぞ玉軸受に使用する保
持器の平面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係るポケットの内周面に
潤滑性皮膜シートを接着した深みぞ玉軸受に使用する保
持器の平面図である。

【符号の説明】

１　　　　保持器２　　　　潤滑性皮膜シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　外輪、内輪、転動体及び保持器からな
り、これらのうち少なくとも転動体が潤滑性皮膜でコー
ティングされている転がり軸受において、前記保持器は
、ポケットの転動体との接触面にポリテトラフルオロエ
チレンを含有する潤滑性皮膜シートを接着してなること
を特徴とする転がり軸受。