JP2012167765A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤の漏出が生じにくく異物の侵入が生じにくい転がり軸受を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受は非接触形の密封装置５，５を備えている。密封装置５のうち内輪１に隙間Ｃを空けて対向する内端部５ｂと、内輪１の外周面のうち密封装置５の内端部５ｂに対向する対向面１ｂと、密封装置５が取り付けられている外輪２の溝２ｂの内面と、溝２ｂに嵌入されている密封装置５の外端部５ａとには、表面処理が施されていて、優れた撥水性及び撥油性が付与されている。密封装置５の内端部５ｂには、対向面１ｂに向かって突出する突起からなるリップ５ｃが複数個形成されている。これら複数個のリップ５ｃは、相互に間隔を空けて軸方向に並んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

転がり軸受においては、その用途によっては低トルク，低騒音が求められる場合がある。そのような場合には、軌道輪と滑り接触しない非接触形の密封装置（シール，シールド等）を使用したり、潤滑剤としてグリースを使用せず潤滑油を使用することにより、低トルク化，低騒音化が図られる。
ところが、非接触形の密封装置を使用した場合は、軌道輪と密封装置との間に隙間があるため、そこから潤滑剤が漏出しやすいという問題があった。特に、潤滑剤として潤滑油を使用した場合には、粘性が低いため漏出が生じやすい。
特許文献１等には、前記隙間を挟んで対向する軌道輪及び密封装置の対向部分に、潤滑剤を弾く撥油膜を形成した転がり軸受が開示されている。このような転がり軸受においては、撥油膜により潤滑剤が弾かれるため、前記隙間からの潤滑剤の漏出が生じにくい。

特開２００６−２２６４５９号公報 特開平２−７８０６９号公報 特開平５−３４３１９号公報 特開平６−６６３２１号公報 特開平８−２１０３６８号公報 特開平９−１６６１４８号公報 特開平１１−６２９７２号公報 特開平１１−６２９９８号公報 特開平１１−２５７３６３号公報 特開２００２−２２１２２９号公報 特開２００３−２５４３２４号公報 特開２００７−１０１１４号公報 特開２００７−５７０３０号公報 特開２００７−１６２７７４号公報 特開２００７−３３３０５４号公報 特開２００７−２５５４９２号公報 特開２００８−２５６１９７号公報 特開２００８−２２３８６８号公報 特開２００９−１１５２３８号公報 特開２００９−１２１５３１号公報 特開２００９−１２５３２号公報 特開２００９−１７４６８５号公報

しかしながら、特許文献１等に開示の転がり軸受は、潤滑油の封入量が、オイルプレーティング潤滑において使用される程度の少量である場合は、前記隙間からの潤滑油の漏出は生じにくいが、それよりも潤滑油の封入量が多い場合、高速回転で使用される場合、高温下で使用される場合などにおいては、潤滑油の漏出を十分に防止できないおそれがあった。
また、前記隙間から粉塵等の異物が転がり軸受の内部に侵入しやすいという問題もあった。
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、潤滑剤の漏出が生じにくく異物の侵入が生じにくい転がり軸受を提供することを課題とする。

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、本発明の一態様に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのうち一方の軌道輪に取り付けられ他方の軌道輪に隙間を空けて対向する密封装置と、を備える転がり軸受において、前記密封装置のうち前記一方の軌道輪に取り付けられる取付部と、前記一方の軌道輪のうち前記取付部が取り付けられる被取付部と、前記密封装置のうち前記他方の軌道輪に隙間を空けて対向するシール部と、前記他方の軌道輪の表面のうち前記シール部に対向する対向面と、のうち少なくとも一つに、母材の表面に撥水性及び撥油性を付与する表面処理が施されており、前記シール部には、前記対向面に向かって突出する突起からなるリップが軸方向に複数個並んで形成されているとともに、前記表面処理は、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属と炭素数が１個以上６個以下のアルコキシ基とアルキル基若しくはハロゲン基とを備える金属アルコキシド又は前記金属のハロゲン化合物と、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、平均粒径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるシリカ，チタニア，及びアルミナのうち少なくとも１種の金属酸化物粒子と、を含有し且つｐＨが６以下であり前記金属酸化物粒子の含有量が０．１質量％以上５質量％以下である第一の溶液を接触させた上、ｐＨが１１以上１３以下である第二の溶液をさらに接触させることにより、前記母材の表面に前記金属の酸化物からなる金属酸化物層を形成した後に、前記母材の表面に形成された前記金属酸化物層に、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属とフッ素とを備えるカップリング剤と、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、を含有し且つｐＨが６以下である第三の溶液を接触させた上、ｐＨが１１以上１３以下である第四の溶液をさらに接触させることにより、前記金属酸化物層の上に撥水撥油層を形成する撥水撥油処理であることを特徴とする。

上記のような本発明の一態様に係る転がり軸受においては、軸受内外を連通する貫通孔からなるブリーザー構造が前記密封装置に設けられていることが好ましい。そして、前記貫通孔の内面に前記表面処理が施されていることが好ましい。また、前記リップの個数は２個とすることができる。

本発明の転がり軸受は、表面に撥水性及び撥油性を付与する表面処理が施されているとともに、複数のリップを有する密封装置を備えているので、潤滑剤の漏出が生じにくく異物の侵入が生じにくい。

本発明に係る転がり軸受の第一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。 表面処理により形成された金属酸化物層及び撥水撥油層を説明する概念図である。 本発明に係る転がり軸受の第二実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。

本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明に係る転がり軸受の第一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。また、図２は、本実施形態に係る撥水撥油処理方法による表面処理が施されて表面に形成された金属酸化物層及び撥水撥油層を説明する概念図である。

図１の深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に転動体３を保持する保持器４と、非接触形の密封装置５，５と、を備えている。そして、内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた軸受内部空間内には、両軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの間の潤滑を行う潤滑剤Ｌ（例えば潤滑油，グリース）が配されている。

内輪１，外輪２，及び転動体３は、転がり軸受の軌道輪や転動体の素材として一般的に採用される鉄鋼材料（例えばステンレス鋼，軸受鋼）で構成されている。ただし、他種の金属や樹脂やセラミックで構成することもできる。また、密封装置５は、鋼等の金属材料、又は、ゴム，プラスチック等の高分子材料で構成されており、例としては鋼板製のシールド又はゴムシール，プラスチックシールがあげられる。なお、図１に示すように、金属製の芯金を有するタイプの高分子材料製密封装置でもよい。さらに、保持器４は、転がり軸受の保持器の素材として一般的に採用される樹脂材料（例えばポリアミド，ポリフェニレンスルフィド）又は金属材料（例えば鋼，黄銅，アルミニウム合金）で構成されている。なお、保持器４は、備えていなくてもよい。

この密封装置５は略環状の部材であり、その外端部５ａが外輪２の内周面の軸方向両端部に取り付けられている。図１においては、外輪２の内周面の軸方向両端部に形成された溝２ｂ（凹部）に、密封装置５の外端部５ａが嵌入されている。そして、密封装置５の内端部５ｂ（本発明の構成要件であるシール部に相当する）が、内輪１の外周面に隙間Ｃ（ラビリンス隙間）を空けて対向している。内輪１の外周面のうち内端部５ｂに対向する部分である対向面１ｂは、内端部５ｂと隙間Ｃを介して対向することによりラビリンスを形成している。

また、密封装置５の内端部５ｂには、対向面１ｂに向かって突出する突起からなるリップ５ｃが複数個形成されている。これら複数個のリップ５ｃは、相互に間隔を空けて軸方向に並んでいる。このように複数のリップ５ｃを有する密封装置５を備えているので、本実施形態の深溝玉軸受は、密封装置５が非接触形であるにもかかわらず、隙間Ｃからの粉塵等の異物の侵入が生じにくい。なお、図１においては、リップ５ｃの個数が２個の例（二股形状に配されたリップ５ｃ）が図示されているが、リップ５ｃの個数は２個に限定されるものではなく、３個以上（三股以上の形状に配されたリップ５ｃ）であってもよいことは勿論である。

なお、外輪２が本発明の構成要件である「一方の軌道輪（密封装置が取り付けられた軌道輪）」に相当し、内輪１が本発明の構成要件である「他方の軌道輪（密封装置が隙間を空けて対向する軌道輪）」に相当する。もちろん、密封装置５の内端部５ｂが内輪１に取り付けられ、外端部５ａが外輪２の内周面に隙間Ｃを空けて対向している構成としても差し支えない。また、密封装置５は、外輪２の内周面の軸方向片側端部のみに取り付けられていてもよい。

この密封装置５のうち内輪１に隙間Ｃを空けて対向する内端部５ｂと、内輪１の外周面のうち密封装置５の内端部５ｂに対向する対向面１ｂと、密封装置５が取り付けられている外輪２の溝２ｂ（本発明の構成要件である被取付部に相当する）の内面と、溝２ｂに嵌入されている密封装置５の外端部５ａ（本発明の構成要件である取付部に相当する）とには、下記のような表面処理が施されて優れた撥水性及び撥油性が付与されている。

なお、密封装置５の内端部５ｂ、密封装置５の外端部５ａ、内輪１の対向面１ｂ、及び外輪２の溝２ｂの内面のうち１箇所に前記表面処理が施されていれば、潤滑剤Ｌの漏出が生じにくいという後述の効果が奏されるが、奏される効果の高さを考慮すれば、前記４箇所中の複数箇所に前記表面処理が施されていることが好ましく、前記４箇所全てに前記表面処理が施されていることが最も好ましい。
ここで、前記表面処理について、図２を参照しながら説明する。本実施形態の表面処理は、密封装置５，内輪１，外輪２等の軸受部品１０の表面に優れた撥水性及び撥油性を付与する撥水撥油処理方法であって、下記のような２つの工程からなる。

まず、第一工程は、２種の溶液を順次接触させることにより、軸受部品１０の表面に金属酸化物層２０を形成する工程である。
すなわち、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属と炭素数が１個以上６個以下のアルコキシ基とを備える金属アルコキシドと、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、平均粒径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下の金属酸化物粒子と、を含有し且つｐＨが６以下である第一の溶液を軸受部品１０に接触させて、第一の溶液の溶質及び固形分を軸受部品１０の表面に付着させる。そして、そこにｐＨが１１以上１３以下である第二の溶液をさらに接触させると、反応が生じて、前記金属の酸化物（すなわち、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属の酸化物）からなる金属酸化物層２０が軸受部品１０の表面に形成する。

次に、第二工程は、軸受部品１０の表面に形成された金属酸化物層２０に２種の溶液を順次接触させることにより、金属酸化物層２０の上に撥水撥油層３０を形成する工程である。
すなわち、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属とフッ素とを備えるカップリング剤と、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、を含有し且つｐＨが６以下である第三の溶液を、金属酸化物層２０に接触させた上、ｐＨが１１以上１３以下である第四の溶液をさらに接触させると、金属酸化物層２０とカップリング剤との反応が生じて、金属酸化物層２０の上に撥水撥油層３０が形成する。

第一工程において、第一の溶液のｐＨを６以下とすることにより、金属アルコキシドの加水分解が促進される。また、第二の溶液のｐＨを１１以上１３以下とすることにより、金属アルコキシドの前記加水分解により生じた水酸基（ＯＨ基）と、軸受部品１０の表面に存在する水酸基（ＯＨ基）との脱水縮合反応が促進される。その結果、金属酸化物層２０は、軸受部品１０の表面に対して化学的に強固に結合された状態で形成される。

さらに、第一工程においては、金属酸化物層２０が軸受部品１０の表面に形成する際に、第一の溶液に含有されている金属酸化物粒子が軸受部品１０の表面に結合するため、高密度な金属酸化物層２０が形成される。また、金属酸化物粒子に起因して、金属酸化物層２０の表面が凹凸状となるため、金属酸化物層２０の表面積率（表面が平滑面である場合の表面積に対する比率）が大きくなる。そうすると、第二工程で積層される撥水撥油層３０の表面積率も大きくなるとともに、高密度な撥水撥油層３０が形成されることとなるので、撥水撥油層３０の撥水性及び撥油性が高まるとともに、撥水撥油層３０が金属酸化物層２０に強固に結合する。なお、このような効果を得るためには、前記表面積率は１．１以上であることが好ましい。

金属アルコキシドの種類は、アルコキシ基の炭素数が１個以上６個以下のものであれば特に限定されるものではないが、例えば、テトラメトキシシラン，テトラエトキシシラン，テトラプロポキシシラン，テトラブトキシシラン，テトラメトキシチタネート，テトラエトキシチタネート，テトラプロポキシチタネート，テトラブトキシチタネート，トリメトキシアルミネート，トリエトキシアルミネート，トリプロポキシアルミネートがあげられる。

また、金属アルコキシドは、上記のようなアルコキシ基のみを備えるものに限らず、アルコキシ基とアルキル基又はハロゲン基とを備えるものを用いてもよい。例えば、上記の各種金属アルコキシドが備える複数のアルコキシ基のうち１〜３個（金属がアルミニウムの場合は１〜２個）が、炭素数が１個以上６個以下のアルキル基（例えばメチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基）やハロゲン基（例えばフッ素，塩素，臭素，ヨウ素）に置き換わったものを用いてもよい。

具体的には、モノメチルトリメトキシ金属化合物，モノメチルトリエトキシ金属化合物，モノエチルトリメトキシ金属化合物，モノエチルトリエトキシ金属化合物等のモノアルキルトリアルコキシ金属化合物があげられる。また、ジメチルジメトキシ金属化合物，ジメチルジエトキシ金属化合物，ジエチルジメトキシ金属化合物，ジエチルジエトキシ金属化合物等のジアルキルジアルコキシ金属化合物があげられる。さらに、トリメチルメトキシ金属化合物，トリメチルエトキシ金属化合物，トリエチルメトキシ金属化合物，トリエチルエトキシ金属化合物等のトリアルキルアルコキシ金属化合物があげられる。さらに、モノハロトリアルコキシ金属化合物，ジハロジアルコキシ金属化合物，トリハロモノアルコキシ金属化合物があげられる。

さらに、金属アルコキシドの代わりに金属のハロゲン化合物を用いることも可能である。すなわち、シリコン，チタン，アルミニウムのフッ化物，塩化物，臭化物，ヨウ化物である。具体例としては、テトラクロロシランがあげられる。
これらの金属アルコキシドや金属のハロゲン化合物は、１種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。

さらに、第一の溶液には、炭素数が１個以上６個以下の低級アルコールを使用するが、低級アルコールを含有することにより金属アルコキシドの溶解性が高められ、安定した溶液が得られる。低級アルコールの例としては、メタノール，エタノール，１−プロパノール，２−プロパノール，ブタノール，ヘキサノール，シクロヘキサノールがあげられるが、エタノールがより好ましい。

さらに、金属酸化物粒子の種類は特に限定されるものではなく、シリカ，チタニア，アルミナの他、マグネシア，酸化カルシウム，酸化亜鉛等の微粒子を使用することができる。ただし、金属酸化物粒子の金属種は、金属アルコキシドや金属のハロゲン化合物が備える金属の種類と同一であることが好ましい。すなわち、金属酸化物粒子としては、シリカ，チタニア，アルミナが好ましい。

金属酸化物粒子の平均粒径（平均一次粒径）は、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下である必要がある。１ｎｍ未満であると、前述の表面積率を大きくする効果が小さくなり、２００ｎｍ超過であると、金属酸化物粒子が軸受部品１０の表面から脱落しやすくなる。このような不都合がより生じにくくするためには、金属酸化物粒子の平均粒径は２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

また、第一の溶液中の金属酸化物粒子の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。０．１質量％未満であると、高密度な金属酸化物層２０が形成されにくくなり、５質量％超過であると、軸受部品１０の表面に金属酸化物粒子が過度に重なった状態で堆積することとなり、それに伴って金属酸化物粒子が軸受部品１０の表面から脱落しやすくなる。

金属酸化物粒子の形状は特に限定されるものではなく、球形，矩形，扁平形，繊維状，ウィスカー状等のものを問題なく使用することができる。例えば、繊維状のものであれば、繊維長が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下のものを使用するとよい。また、異なる形状の複数種の金属酸化物粒子を混合して用いることもできる。さらに、金属酸化物粒子は多孔質であってもよい。

第一の溶液の組成の一例を示すと、１質量％以上１０質量％以下の金属アルコキシドと、１質量％以上２０質量％以下の水と、３０質量％以上９５質量％以下のアルコールと、０．１質量％以上５質量％以下の金属酸化物粒子とを混合し、塩酸等の酸によりｐＨを６以下に調整したものがあげられる。この場合は、酸以外の成分を予め混合し、金属酸化物粒子が均一になるように数十分間〜数時間撹拌した後に、最後に酸を用いてｐＨの調整を行うことが好ましい。

第二の溶液は、ｐＨの条件が満たされていれば特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩を含有する水溶液が好ましい。例えば、炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩，炭酸水素塩の水溶液や、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物の水溶液が好適であり、水酸化ナトリウム水溶液が特に好適である。なお、各種のｐＨ緩衝剤を併用してもよい。

次に、第二工程において、第三の溶液のｐＨを６以下とすることにより、カップリング剤の加水分解が促進される。また、第四の溶液のｐＨを１１以上１３以下とすることにより、カップリング剤の前記加水分解により生じた水酸基（ＯＨ基）と、金属酸化物層２０の表面に存在する水酸基（ＯＨ基）との脱水縮合反応が促進される。その結果、撥水撥油層３０は、金属酸化物層２０の表面に対して化学的に強固に結合された状態で形成される。

カップリング剤の種類は、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属とフッ素とを備えているならば特に限定されるものではないが、これらの金属とフッ素化炭化水素基とを備えているカップリング剤が好ましく、フッ素系シランカップリング剤がより好ましい。
フッ素系シランカップリング剤の具体例としては、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロトリクロロシラン、３−ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロドデシルトリエトキシシラン、３−トリフルオロアセトキシプロピルトリメトキシシランがあげられる。

ただし、カップリング剤が備える金属の種類は、第一の溶液に含有される金属アルコキシドや金属のハロゲン化合物が備える金属の種類、又は、金属酸化物粒子の金属種と同一であることが好ましい。
さらに、第三の溶液には、炭素数が１個以上６個以下の低級アルコールを使用するが、低級アルコールを含有することによりカップリング剤の溶解性が高められ、安定した溶液が得られる。低級アルコールの例としては、メタノール，エタノール，１−プロパノール，２−プロパノール，ブタノール，ヘキサノール，シクロヘキサノールがあげられるが、エタノールがより好ましい。

さらに、第四の溶液は、ｐＨの条件が満たされていれば特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩を含有する水溶液が好ましい。例えば、炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩，炭酸水素塩の水溶液や、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物の水溶液が好適であり、水酸化ナトリウム水溶液が特に好適である。なお、各種のｐＨ緩衝剤を併用してもよい。

なお、軸受部品１０が金属製である場合（すなわち、前記表面処理を施す被処理部材の母材が金属である場合）は、上記のような２つの工程からなる表面処理を施せばよいが、軸受部品１０が高分子材料製である場合（すなわち、前記表面処理を施す被処理部材の母材が高分子材料である場合）は、軸受部品１０の表面が疎水性である場合があるので、そのような場合には、高分子材料製の軸受部品１０の表面に親水性を付与する親水化処理を施した後に、上記のような２つの工程からなる表面処理を施すことが好ましい。親水化処理の種類は特に限定されるものではないが、例えば、プラズマ処理，グロー放電，コロナ放電，紫外線照射等により表面に水酸基を形成する処理があげられる。

このような表面処理が施された本実施形態の深溝玉軸受は、内輪１と密封装置５との間に隙間Ｃがあるものの、この隙間Ｃの周辺部分（内端部５ｂ及び対向面１ｂ）に前記表面処理が施されて撥水性及び撥油性が付与されているため、潤滑剤Ｌが弾かれて、隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出が生じにくい。また、密封装置５と外輪２との固定部分（外端部５ａと溝２ｂとの間）からも潤滑剤Ｌの漏出が生じる場合があるが、外端部５ａと溝２ｂの内面にも前記表面処理が施されて撥水性及び撥油性が付与されているため、潤滑剤Ｌが弾かれて、前記固定部分からの潤滑剤Ｌの漏出が生じにくい。

そして、前記表面処理により付与される撥水性及び撥油性は大変優れているので、潤滑剤Ｌが、粘性の高いグリースである場合のみならず、粘性の低い潤滑油である場合も、漏出が生じにくい。しかも、潤滑油の軸受内部空間内への封入量が多い場合（オイルプレーティング潤滑において使用される程度の封入量よりも多い場合）、軸受が高速回転で使用される場合、軸受が高温下で使用される場合、軸受の温度が変化する場合（例えば温度が上昇する場合）など、潤滑剤Ｌの漏出が極めて生じやすい条件であっても、潤滑剤Ｌの漏出を十分に防止することが可能である。
なお、密封装置５の内端部５ｂ及び外端部５ａの一方又は両方に前記表面処理を施せば、潤滑剤Ｌの漏出を防止することが可能であるが、さらに内輪１の対向面１ｂ及び外輪２の溝２ｂの内面にも前記表面処理を施すと、潤滑剤Ｌの漏出をより十分に防止することが可能となる。

また、対向面１ｂ及び内端部５ｂに前記表面処理が施してあれば、密封装置５と内輪１との間の隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出を十分に抑制することができるが、内輪１の外周面のうちラビリンスを形成する部分（対向面１ｂ）のみに前記表面処理を施すよりも、ラビリンスを形成する部分よりも広い範囲の面（軸方向に広い範囲の面）に前記表面処理を施した方が、隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出をより抑制することができる。

さらに、潤滑剤Ｌの漏出を十分に防止するためには、前記表面処理が施された表面と潤滑剤Ｌとの接触角が大きいことが好ましい。特に潤滑油を軸受内部空間内に密封するためには、前記接触角が１１０°以上となるように、前記表面処理を施すことが好ましい。なお、前記表面処理が施された表面と水との接触角が１１０°以上となるように、前記表面処理を施せば、軸受内部空間内への水の侵入を抑制することができる。

さらに、隙間Ｃが大きいと、前記表面処理を施しても、潤滑剤Ｌの漏出を防止する効果が低下するおそれがある。特に潤滑油を軸受内部空間内に密封するためには、隙間Ｃは３４０μｍ以下とすることが好ましい。あるいは、隙間Ｃを、Ｙ≦１８４５１／Ｘなる式を満足するように設定してもよい。ただし、式中のＹは隙間Ｃの大きさ（単位はμｍ）であり、Ｘは内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた軸受内部空間の内圧が、深溝玉軸受の使用時に温度上昇等により変化する量（単位はＰａ）、又は、軸受静止状態で前記軸受内部空間内に潤滑剤Ｌを封入した際に変化する量（単位はＰａ）である。前記式を満足するように隙間Ｃを設定すれば、軸受内部空間の内圧が変化した際に隙間Ｃから潤滑剤が漏出することが抑制される。

さらに、密封装置５が非接触形であるため深溝玉軸受は低トルク，低騒音であり、潤滑剤Ｌを粘性の低い潤滑油とすれば、深溝玉軸受はさらに低トルク，低騒音となる。そして、潤滑剤Ｌの漏出が生じにくいため、深溝玉軸受は潤滑性に優れ長寿命である。さらに、前記表面処理が施された表面は、油を弾く撥油性とともに水を弾く撥水性も有しているので、隙間Ｃから軸受内部空間内への水の侵入も抑制される。

〔第二実施形態〕
図３は、本発明に係る転がり軸受の第二実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。また、図２は、本実施形態に係る撥水撥油処理方法による表面処理が施されて表面に形成された金属酸化物層及び撥水撥油層を説明する概念図である。図３においては、図１と同一又は相当する部分には、図１と同一の符号を付してある。なお、第一実施形態とほぼ同様の部分（構成及び効果）については、その説明を省略している場合がある。

図３の深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に転動体３を保持する保持器４と、非接触形の密封装置５，５と、を備えている。そして、内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた軸受内部空間内には、両軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの間の潤滑を行う潤滑剤Ｌ（例えば潤滑油，グリース）が配されている。

内輪１，外輪２，及び転動体３は、転がり軸受の軌道輪や転動体の素材として一般的に採用される鉄鋼材料（例えばステンレス鋼，軸受鋼）で構成されている。ただし、他種の金属や樹脂やセラミックで構成することもできる。また、密封装置５は、鋼等の金属材料、又は、ゴム，プラスチック等の高分子材料で構成されており、例としては鋼板製のシールド又はゴムシール，プラスチックシールがあげられる。なお、図３に示すように、金属製の芯金を有するタイプの高分子材料製密封装置でもよい。さらに、保持器４は、転がり軸受の保持器の素材として一般的に採用される樹脂材料（例えばポリアミド，ポリフェニレンスルフィド）又は金属材料（例えば鋼，黄銅，アルミニウム合金）で構成されている。なお、保持器４は、備えていなくてもよい。

この密封装置５は略環状の部材であり、その外端部５ａが外輪２の内周面の軸方向両端部に取り付けられている。図３においては、外輪２の内周面の軸方向両端部に形成された溝２ｂ（凹部）に、密封装置５の外端部５ａが嵌入されている。そして、密封装置５の内端部５ｂ（本発明の構成要件であるシール部に相当する）が、内輪１の外周面に隙間Ｃ（ラビリンス隙間）を空けて対向している。内輪１の外周面のうち内端部５ｂに対向する部分である対向面１ｂは、内端部５ｂと隙間Ｃを介して対向することによりラビリンスを形成している。

また、密封装置５の内端部５ｂには、対向面１ｂに向かって突出する突起からなるリップ５ｃが複数個形成されている。これら複数個のリップ５ｃは、相互に間隔を空けて軸方向に並んでいる。このように複数のリップ５ｃを有する密封装置５を備えているので、本実施形態の深溝玉軸受は、密封装置５が非接触形であるにもかかわらず、隙間Ｃからの粉塵等の異物の侵入が生じにくい。なお、図３においては、リップ５ｃの個数が２個の例（二股形状に配されたリップ５ｃ）が図示されているが、リップ５ｃの個数は２個に限定されるものではなく、３個以上（三股以上の形状に配されたリップ５ｃ）であってもよいことは勿論である。

なお、外輪２が本発明の構成要件である「一方の軌道輪（密封装置が取り付けられた軌道輪）」に相当し、内輪１が本発明の構成要件である「他方の軌道輪（密封装置が隙間を空けて対向する軌道輪）」に相当する。もちろん、密封装置５の内端部５ｂが内輪１に取り付けられ、外端部５ａが外輪２の内周面に隙間Ｃを空けて対向している構成としても差し支えない。また、密封装置５は、外輪２の内周面の軸方向片側端部のみに取り付けられていてもよい。
これら密封装置５，５の一方には、深溝玉軸受の内部と外部とを連通する貫通孔７からなるブリーザー構造が形成されており、温度上昇等による深溝玉軸受の内圧の上昇が抑制されるようになっている。この貫通孔７の断面形状は特に限定されるものではなく、例としては円形，矩形があげられる。

また、密封装置５における貫通孔７の形成位置は特に限定されるものではないが、深溝玉軸受の内部と外部との間で空気が流通しやすいように、外輪２に近い径方向位置に形成することが好ましい。具体的には、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間の径方向距離の２／３以上５／６以下の範囲の位置に、貫通孔７を形成することが好ましい。
なお、貫通孔７は密封装置５に１個形成すればよいが、複数個形成してもよい。また、ブリーザー構造は両方の密封装置５，５に設けてもよい。さらに、転がり軸受を装置や機器に装着する際には、ブリーザー構造が形成された密封装置５を、鉛直方向上方に向けて設置することが好ましい。

この密封装置５のうち内輪１に隙間Ｃを空けて対向する内端部５ｂと、内輪１の外周面のうち密封装置５の内端部５ｂに対向する対向面１ｂと、密封装置５が取り付けられている外輪２の溝２ｂ（本発明の構成要件である被取付部に相当する）の内面と、溝２ｂに嵌入されている密封装置５の外端部５ａ（本発明の構成要件である取付部に相当する）と、貫通孔７の内面とには、第一実施形態と同様の表面処理が施されて優れた撥水性及び撥油性が付与されている。表面処理の内容については、第一実施形態と同様であるため、説明は省略する。

なお、密封装置５の内端部５ｂ、密封装置５の外端部５ａ、内輪１の対向面１ｂ、外輪２の溝２ｂの内面、及び貫通孔７の内面のうち１箇所に前記表面処理が施されていれば、潤滑剤Ｌの漏出が生じにくいという効果が奏されるが、奏される効果の高さを考慮すれば、前記５箇所中の複数箇所に前記表面処理が施されていることが好ましく、前記５箇所全てに前記表面処理が施されていることが最も好ましい。前記５箇所全てに前記表面処理が施されていれば、非接触形の密封装置５を備える深溝玉軸受であっても、隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出をほぼ完全に防止することが可能となる。

このような表面処理が施された本実施形態の深溝玉軸受は、内輪１と密封装置５との間に隙間Ｃがあるものの、この隙間Ｃの周辺部分（内端部５ｂ及び対向面１ｂ）に前記表面処理が施されて撥水性及び撥油性が付与されているため、潤滑剤Ｌが弾かれて、隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出が生じにくい。また、密封装置５と外輪２との固定部分（外端部５ａと溝２ｂとの間）からも潤滑剤Ｌの漏出が生じる場合があるが、外端部５ａと溝２ｂの内面にも前記表面処理が施されて撥水性及び撥油性が付与されているため、潤滑剤Ｌが弾かれて、前記固定部分からの潤滑剤Ｌの漏出が生じにくい。さらに、貫通孔７の内面に前記表面処理が施されて撥水性及び撥油性が付与されているため、潤滑剤Ｌが弾かれて、貫通孔７からの潤滑剤Ｌの漏出が生じにくい。

そして、前記表面処理により付与される撥水性及び撥油性は大変優れているので、潤滑剤Ｌが、粘性の高いグリースである場合のみならず、粘性の低い潤滑油である場合も、漏出が生じにくい。しかも、潤滑油の軸受内部空間内への封入量が多い場合（オイルプレーティング潤滑において使用される程度の封入量よりも多い場合）、軸受が高速回転で使用される場合、軸受が高温下で使用される場合、軸受の温度が変化する場合（例えば温度が上昇する場合）など、潤滑剤Ｌの漏出が極めて生じやすい条件であっても、潤滑剤Ｌの漏出を十分に防止することが可能である。

特に、軸受の温度が上昇する場合には、転がり軸受の内圧が上昇して潤滑剤Ｌが漏出しやすいが、内圧の上昇を抑制するブリーザー構造が設けられているので、潤滑剤Ｌの漏出を十分に防止することが可能である。
貫通孔７の径は３４０μｍ以下であることが好ましい。３４０μｍ超過であると、隙間Ｃが潤滑剤Ｌで塞がってしまった場合などに貫通孔７から潤滑剤Ｌが漏出するおそれがある。

あるいは、貫通孔７の径を、Ｚ≦１８４５１／Ｘなる式を満足するように設定してもよい。ただし、式中のＺは貫通孔７の径（単位はμｍ）であり、Ｘは内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた軸受内部空間の内圧が、深溝玉軸受の使用時に温度上昇等により変化する量（単位はＰａ）、又は、軸受静止状態で前記軸受内部空間内に潤滑剤Ｌを封入した際に変化する量（単位はＰａ）である。前記式を満足するように貫通孔７の径を設定すれば、軸受内部空間の内圧が変化した際に貫通孔７から潤滑剤Ｌが漏出することが抑制される。ただし、貫通孔７の径は、前記内圧の変化量がゼロとなるように設定することがより好ましい。

なお、密封装置５の内端部５ｂ及び外端部５ａの一方又は両方に前記表面処理を施せば、潤滑剤Ｌの漏出を防止することが可能であるが、さらに内輪１の対向面１ｂ及び外輪２の溝２ｂの内面にも前記表面処理を施すと、潤滑剤Ｌの漏出をより十分に防止することが可能となる。
また、対向面１ｂ及び内端部５ｂに前記表面処理が施してあれば、密封装置５と内輪１との間の隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出を十分に抑制することができるが、内輪１の外周面のうちラビリンスを形成する部分（対向面１ｂ）のみに前記表面処理を施すよりも、ラビリンスを形成する部分よりも広い範囲の面（軸方向に広い範囲の面）に前記表面処理を施した方が、隙間Ｃからの潤滑剤Ｌの漏出をより抑制することができる。

さらに、潤滑剤Ｌの漏出を十分に防止するためには、前記表面処理が施された表面と潤滑剤Ｌとの接触角が大きいことが好ましい。特に潤滑油を軸受内部空間内に密封するためには、前記接触角が１１０°以上となるように、前記表面処理を施すことが好ましい。なお、前記表面処理が施された表面と水との接触角が１１０°以上となるように、前記表面処理を施せば、軸受内部空間内への水の侵入を抑制することができる。

さらに、隙間Ｃが大きいと、前記表面処理を施しても、潤滑剤Ｌの漏出を防止する効果が低下するおそれがある。特に潤滑油を軸受内部空間内に密封するためには、隙間Ｃは３４０μｍ以下とすることが好ましい。あるいは、隙間Ｃを、Ｙ≦１８４５１／Ｘなる式を満足するように設定してもよい。ただし、式中のＹは隙間Ｃの大きさ（単位はμｍ）であり、Ｘは内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた軸受内部空間の内圧が、深溝玉軸受の使用時に温度上昇等により変化する量（単位はＰａ）、又は、軸受静止状態で前記軸受内部空間内に潤滑剤Ｌを封入した際に変化する量（単位はＰａ）である。前記式を満足するように隙間Ｃを設定すれば、軸受内部空間の内圧が変化した際に隙間Ｃから潤滑剤が漏出することが抑制される。

さらに、密封装置５が非接触形であるため深溝玉軸受は低トルク，低騒音であり、潤滑剤Ｌを粘性の低い潤滑油とすれば、深溝玉軸受はさらに低トルク，低騒音となる。そして、潤滑剤Ｌの漏出が生じにくいため、深溝玉軸受は潤滑性に優れ長寿命である。さらに、前記表面処理が施された表面は、油を弾く撥油性とともに水を弾く撥水性も有しているので、隙間Ｃから軸受内部空間内への水の侵入も抑制される。

なお、第一及び第二実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は前記両実施形態に限定されるものではない。例えば、前記両実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は深溝玉軸受以外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。

〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。芯金とニトリルゴム製のリップとを備える深溝玉軸受用非接触形シール及び深溝玉軸受用内外輪に、撥水性及び撥油性を付与する表面処理を施した。
まず、表面処理に用いる第一〜第四の溶液に相当する溶液Ａ〜Ｄについて説明する。第一の溶液に相当する溶液Ａは、テトラエトキシシラン６．１質量％、水６．１質量％、エタノール８７．０質量％、平均一次粒径が３０ｎｍのシリカ粒子０．８質量％を含有し、塩酸によりｐＨを３．０に調整されたものである。なお、溶液Ａは、まずエタノールにシリカ粒子を加えて防爆型ホモジナイザーで撹拌した後に、テトラエトキシシランと水と塩酸を加えることにより調製した。

また、第二及び第四の溶液に相当する溶液Ｂは、ｐＨ１２の水酸化ナトリウム水溶液である。さらに、第三の溶液に相当する溶液Ｃは、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン１６．０質量％、水５．５質量％、エタノール７８．５質量％を含有し、塩酸によりｐＨを３．０に調整されたものである。
さらに、溶液Ｄ（金属酸化物粒子を含有しておらず、第一の溶液の対照例に相当する）は、テトラエトキシシラン６．１質量％、水６．１質量％、エタノール８７．８質量％を含有し、塩酸によりｐＨを３．０に調整されたものである。

これらの溶液を用いて種々の表面処理を行い、４種の深溝玉軸受（実施例１及び比較例１〜３）を製造した。まず、実施例１の深溝玉軸受の表面処理について説明する。芯金とニトリルゴム製のリップとを備える深溝玉軸受用非接触形シールを２個用意した。いずれも２個のリップを備える２重リップシールである。一方の非接触形シールは、軸受内外を連通する１個の貫通孔（直径２００μｍ）からなるブリーザー構造を有しており、他方の非接触形シールは、このブリーザー構造を有していない。この貫通孔は、内輪よりも外輪に近い径方向位置に形成されており、その位置は、内輪の外周面と外輪の内周面との間の径方向距離の５／６の位置である。

撥水性及び撥油性を付与する表面処理に先だち、２個の非接触形シールに対してプラズマ処理を施して、表面を親水化した。次に、これらの非接触形シールをメタノール中で超音波洗浄し、乾燥させた。その直後に、非接触形シールのリップの表面及び貫通孔の内面に、約２５℃の溶液Ａを塗布した後、約２５℃の前記溶液Ｂをさらに塗布して、３０分間放置した。

すると、テトラエトキシシランは加水分解を受けてシラノールになり、続いてシラノールの脱水縮重合によりシリカとなる。その後、非接触形シールをエタノールで洗浄したら、１２０℃のクリーンオーブン中で３０分間乾燥を行い、冷却後エタノール中で超音波洗浄を行った。得られた非接触形シールのリップの表面及び貫通孔の内面には、表面が凹凸状をなすシリカ被膜（金属酸化物層）が形成されていた。

次に、この非接触形シールのリップの表面及び貫通孔の内面に、約２５℃の溶液Ｃを塗布した後、約２５℃の溶液Ｂをさらに塗布して、３０分間放置した。その後、非接触形シールをエタノールで洗浄したら、１２０℃のクリーンオーブン中で３０分間乾燥を行い、冷却後エタノール中で超音波洗浄を行った。すると、シリカ被膜（金属酸化物層）の上に撥水撥油層が形成された。

一方、内輪及び外輪のうち、非接触形シールが取り付けられる被取付部であるシール溝の内面及び非接触形シールの内端部に対向する部分である対向面には、以下のような表面処理が施してある。なお、この深溝玉軸受の内輪及び外輪は高炭素クロム鋼第２種（ＳＵＪ２）製である。
内輪及び外輪をメタノール中で超音波洗浄し、乾燥させた。その直後に、シール溝の内面及び対向面に、約２５℃の前記溶液Ａを塗布した後、約２５℃の前記溶液Ｂをさらに塗布して、３０分間放置した。すると、テトラエトキシシランは加水分解を受けてシラノールになり、続いてシラノールの脱水縮重合によりシリカとなる。その後、内輪及び外輪をエタノールで洗浄したら、１６０℃のクリーンオーブン中で３０分間乾燥を行い、冷却後エタノール中で超音波洗浄を行った。得られた内輪及び外輪のシール溝の内面及び対向面には、表面が凹凸状をなすシリカ被膜（金属酸化物層）が形成されていた。

次に、この内輪及び外輪のシール溝の内面及び対向面に、約２５℃の前記溶液Ｃを塗布した後、約２５℃の溶液Ｂをさらに塗布して、３０分間放置した。その後、内輪及び外輪をエタノールで洗浄したら、１６０℃のクリーンオーブン中で３０分間乾燥を行い、冷却後エタノール中で超音波洗浄を行った。すると、シリカ被膜（金属酸化物層）の上に撥水撥油層が形成された。
このようにして得られた内輪，外輪，及び非接触形シールと、別途用意した転動体（玉）とを用いて、深溝玉軸受を組み立てた。そして、軸受内部空間に、４０℃における動粘度が２２ｍｍ² ／ｓであるポリオールエステル油を封入した。

次に、比較例１〜３の深溝玉軸受について説明する。比較例１の深溝玉軸受は、非接触形シールが備えるリップの個数が１個である点と、内輪，外輪，及び非接触形シールに上記のような表面処理を全く施していない点と、非接触形シールがブリーザー構造を備えていない点とを除いて、実施例１の深溝玉軸受と同様である。また、比較例２の深溝玉軸受は、非接触形シールが備えるリップの個数が１個である点と、非接触形シールがブリーザー構造を備えていない点とを除いて、実施例１の深溝玉軸受と同様である。さらに、比較例３の深溝玉軸受は、非接触形シールが備えるリップの個数が１個である点を除いて、実施例１の深溝玉軸受と同様である。

次に、実施例１及び比較例１〜３の深溝玉軸受に対して、粉塵環境下で回転させる粉塵耐久試験を行った。この際の試験条件は、電装品に使用される転がり軸受の使用条件よりも大幅に厳しい条件、具体的には、回転速度１００００ｍｉｎ^-1、温度３０℃、粉塵量１．５ｍｇ／ｃｍ³ として、加速試験を行った。そして、深溝玉軸受を２０時間回転させた後に、軸受内部への粉塵の侵入の有無を確認するとともに、軸受内部から軸受外部へ漏洩したポリオールエステル油の質量を測定し、漏洩率（ポリオールエステル油の漏洩量／封入量）を算出した。

実施例１と比較例１〜３との比較から、リップの個数が２個である場合は、１個の場合と比べて、粉塵の侵入が効果的に防止されることが分かる。また、実施例１と比較例１との比較から、撥水撥油処理によって潤滑剤の漏洩が効果的に防止されることが分かる。さらに、実施例１と比較例２との比較から、ブリーザー構造で内圧の上昇を抑制することによって、潤滑剤の漏洩が抑制されることが分かる。
以上のような結果から、実施例１の深溝玉軸受は、電装品用の転がり軸受として好適であることが分かる。

１ 内輪
１ａ 軌道面
１ｂ 対向面
２ 外輪
２ａ 軌道面
２ｂ 溝
３ 転動体
５ 密封装置
５ａ 外端部
５ｂ 内端部
５ｃ リップ
７ 貫通孔
１０ 軸受部品
２０ 金属酸化物層
３０ 撥水撥油層
Ｃ 隙間
Ｌ 潤滑剤

Claims (4)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのうち一方の軌道輪に取り付けられ他方の軌道輪に隙間を空けて対向する密封装置と、を備える転がり軸受において、
   前記密封装置のうち前記一方の軌道輪に取り付けられる取付部と、前記一方の軌道輪のうち前記取付部が取り付けられる被取付部と、前記密封装置のうち前記他方の軌道輪に隙間を空けて対向するシール部と、前記他方の軌道輪の表面のうち前記シール部に対向する対向面と、のうち少なくとも一つに、母材の表面に撥水性及び撥油性を付与する表面処理が施されており、
   前記シール部には、前記対向面に向かって突出する突起からなるリップが軸方向に複数個並んで形成されているとともに、
   前記表面処理は、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属と炭素数が１個以上６個以下のアルコキシ基とアルキル基若しくはハロゲン基とを備える金属アルコキシド又は前記金属のハロゲン化合物と、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、平均粒径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるシリカ，チタニア，及びアルミナのうち少なくとも１種の金属酸化物粒子と、を含有し且つｐＨが６以下であり前記金属酸化物粒子の含有量が０．１質量％以上５質量％以下である第一の溶液を接触させた上、ｐＨが１１以上１３以下である第二の溶液をさらに接触させることにより、前記母材の表面に前記金属の酸化物からなる金属酸化物層を形成した後に、前記母材の表面に形成された前記金属酸化物層に、シリコン，チタン，及びアルミニウムのうち少なくとも１種の金属とフッ素とを備えるカップリング剤と、水と、炭素数が１個以上６個以下のアルコールと、を含有し且つｐＨが６以下である第三の溶液を接触させた上、ｐＨが１１以上１３以下である第四の溶液をさらに接触させることにより、前記金属酸化物層の上に撥水撥油層を形成する撥水撥油処理であることを特徴とする転がり軸受。
2. 軸受内外を連通する貫通孔からなるブリーザー構造が前記密封装置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記貫通孔の内面に前記表面処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記リップの個数が２個であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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