JPH06313435A

JPH06313435A - 耐食性転がり軸受

Info

Publication number: JPH06313435A
Application number: JP5104611A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Takashi Nagato; 孝永戸; Masaru Konno; 大金野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】長期に及び安定して潤滑油を自動的に供給で
き、かつ水中などの腐食性雰囲気においても錆等の発生
が抑制される低コスト，長寿命の耐食性転がり軸受を提
供する。【構成】耐食材製の外輪１１と内輪１２とに挟まれた空
間内に潤滑油含有ポリマー１５が充填され外部から遮断
されている。その潤滑油含有ポリマー１５は基本的に同
じ化学構造を有する異種のポリマーの群から選定される
一つまたは複数のポリマーを含み、かつ潤滑油含有ポリ
マー１５中のポリマーの含有量の合計は５〜９０重量％
で残部が潤滑油である。潤滑油が経時的に徐々に滲み出
し軌道輪と転動体１３との接触面に均一にくまなく供給
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中または腐食性ガス
雰囲気中で好適に使用できる耐食性転がり軸受に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の耐食性転がり軸受としては、例え
ば実開平４−８２４３１号公報に開示されたものがあ
る。このものは、外輪，内輪，転動体をセラミックス製
にするとともに、保持器をＰＴＦＥ系の自己潤滑性複合
材製としたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の耐食性転がり軸受には、次のような問題点があっ
た。保持器にＰＴＦＥ系の自己潤滑性複合材料を用いるこ
とにより、軸受の運転時に保持器から転動体にＰＴＦＥ
材を転移させ、その自己潤滑性を利用して潤滑を行って
いる。しかし、保持器と転動体とが常に平均に接触して
転動体の全表面にくまなく均一にＰＴＦＥ材の潤滑被膜
が形成されることは困難であり、そのため安定した潤滑
が得られ難く、しかもＰＴＦＥ材は単に機械的に転動体
表面に付着するに過ぎず短時間でクラックや剥離が発生
する。

【０００４】外輪，内輪，転動体に高価なセラミック
スを用いているので、コストが非常に高くなってしま
う。そこで、本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、格別高価な材料を使用するこ
となく、しかも長期に及び安定して潤滑油を自動的に供
給でき、かつ水中などの腐食性雰囲気においても錆等の
発生が抑制される低コスト，長寿命の耐食性転がり軸受
を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の転がり軸受は、耐食性を有する外輪，内輪，転動
体を備え、その外輪と内輪とに挟まれた空間内には潤滑
油含有ポリマーが充填され、その潤滑油含有ポリマーは
異種のポリマー（基本的に同じ化学構造を有し、平均分
子量のみ異なるものも含む）の群から選定される一つま
たは複数のポリマーを含み、かつ前記潤滑油含有ポリマ
ー中のポリマーの含有量の合計は５〜９０重量％で残部
が潤滑油からなるものである。

【０００６】ここで、上記のポリマーは、ポリα−オレ
フィン系ポリマーであって、平均分子量１×１０³〜１
×１０⁶好ましくは１×１０³〜５×１０⁵の低分子量
のものと平均分子量１×１０⁶〜５×１０⁶の高分子量
のものとからなり、低分子量：高分子量の配合比が８：
２〜１：９の範囲にあるものとすることができる。

【０００７】また、上記の潤滑油は、フッ素系界面活性
物質が0.01〜0.1 重量％添加されているものとすること
ができる。さらに、上記のポリマーは、ポリα−オレフ
ィン系ポリマーに熱可塑性または熱硬化性樹脂を添加し
たものとすることができる。

【０００８】

【作用】本発明の転がり軸受は、外輪と内輪とに挟まれ
た空間内に潤滑油含有ポリマーが充填されている。軸受
が運転されると、その潤滑油含有ポリマーに含有されて
いる潤滑油が経時的に徐々に滲み出してくる。そして、
軌道輪と転動体との接触面に均一にくまなく供給される
から、転がり軸受が短時間で焼きつきを生じることはな
い。

【０００９】また、外輪，内輪，転動体が耐食性を有す
ると共にこれらの接触面が潤滑油含有ポリマーで被覆さ
れて外部から遮断されている。そのため、転がり軸受が
水中や腐食性ガスなどの雰囲気中におかれても、軸受内
部はそれらの腐食性雰囲気から保護される。これらの作
用により、本発明の転がり軸受にあっては、腐食性雰囲
気中においても長期間にわたり、安定した軸受機能を発
揮することができる。

【００１０】以下、さらに詳細に本発明を説明する。本
発明が対象とする転がり軸受は、全ての種類のラジアル
玉軸受，ラジアルころ軸受，スラスト玉軸受．スラスト
ころ軸受であり、外輪と内輪と転動体との接触態様もラ
ジアル又はアキシアルコンタクト，アンギュラコンタク
ト，自動調心のいずれかを問わない。また、保持器の種
類もプレス保持器，もみ抜き保持器，成形保持器，ピン
形保持器等のいずれでも良く、このような保持器を有し
ないタイプをも包含している。また、シールやシールド
を有するものにも有しないものにも全て適用できる。

【００１１】本発明の転がり軸受の構成部品である外
輪，内輪，転動体及び保持器の材質について述べると、
本発明にあっては、これらの軸受構成部品の材料として
ステンレス鋼を用いることができる。この場合、耐食性
のみでなく転がり疲れ強さならびに耐摩耗性も同時に必
要とされることから、軸受用ステンレス鋼であるＳＵＳ
４４０Ｃ等のマルテンサイト系のステンレス鋼が使用で
きる。また、特に高度の耐食性が要求される用途の場合
には、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステナイト
系のステンレス鋼を用いることも可能である。

【００１２】更に、上記のステンレス軸受鋼を母材とし
て、これにリン酸亜鉛被膜形成処理，リン酸マンガン被
膜形成処理，リン酸スズ被膜形成処理，亜鉛末クロム酸
化成被膜形成処理等の防錆処理や無電解ニッケルメッ
キ，クロムメッキ等の防錆処理を施してもよい。これら
各種の防錆処理のうちの一つを単独で施しても良く、あ
るいは複数処理を併用してもよい。

【００１３】上記無電解ニッケルメッキとしては、例え
ば触媒ニッケルメッキ法であるＫａｎｉｇｅｎ、カニゼ
ン（登録名，ＧＡＴＣ社）が好適である。また、無電解
ニッケルメッキ被膜中に、炭化ケイ素，窒化ホウ素，窒
化ケイ素などのセラミックスの微粉末を析出複合させる
ようにした複合無電解ニッケルメッキであっても良い。

【００１４】また、上記のセラミックスの微粉末を析出
複合させる複合無電解ニッケルメッキの代わりに、セラ
ミックコーティングを施して母材面を直接にセラミック
スで被覆するようにしても良い。さらには、対費用効果
が期待できる場合であれば、内輪，外輪，転動体のうち
の少なくとも一つ以上を、窒化ケイ素等のセラミックス
製にすることも可能である。

【００１５】次に、本発明の転がり軸受に充填される潤
滑油含有ポリマーについて説明する。本発明の潤滑油を
含有させるポリマーとしては、ポリエチレン，ポリプロ
ピレン，ポリブチレン，ポリメチルペンテン等の基本的
に同じ化学構造を有するポリα−オレフィン系ポリマー
の群から選定したものを単独もしくは混合して用いるこ
とができる。

【００１６】本発明に用い得る上記ポリマーの群は、基
本構造は同じであってその平均分子量のみが異なってい
る。本発明に用いられる平均分子量としては、１×１０
³〜１×１０⁶という比較的低分子量のものと、１×１
０⁶〜５×１０⁶という高分子量のものとがあり、前者
では平均分子量１×１０³〜５×１０⁵の範囲が好まし
い。

【００１７】本発明にあっては、これらの低分子量のポ
リマーと高分子量のポリマーとを単独または必要に応じ
て混合して用いる。使用される潤滑油含有ポリマーにお
いて全ポリマー成分が占める比率すなわちポリマー添加
量の総計は、５〜９０重量％、好ましくは１０〜５０重
量％であり、残部は後述する潤滑油である。上記ポリマ
ー添加量が５重量％未満では、これを充填した転がり軸
受の寿命、すなわち使用開始から軌道輪あるいは転動体
のうちのいずれかにクラックなどの転がり疲れによる損
傷が発生するに至るまでの総回転数、並びに潤滑油含有
ポリマーの構造体としての強度が通常軸受に必要とされ
ているレベルを下回ることになってしまう。特に潤滑油
含有ポリマーの強度の確保に関しては添加されるポリマ
ーの量の多少に大きく影響されることから、ポリマー添
加量の下限値はより高い１０重量％以上とした方がより
好ましい。

【００１８】一方、ポリマー添加量が９０重量％を越え
ると、残部の潤滑油量が１０重量％以下になることから
転がり軸受に対する十分な潤滑効果が得られなくなっ
て、やはり転がり軸受の寿命が短くなり、且つまた、軸
受回転時の動摩擦トルクが高くなる。特に動摩擦トルク
の低減の点については、添加される潤滑油含有ポリマー
中の潤滑油量の影響が大きいことから、必要な潤滑油量
を確保する意味でポリマー添加量の上限値はより低く５
０重量％以下とした方が好ましい。

【００１９】本発明において、上記ポリマーにおける低
分子量のポリマーと高分子量のポリマーとを混合して使
用する場合は、低分子量のポリマー：高分子量のポリマ
ーの配合比は８：２〜１：９の範囲にあるものとするの
が良い。上記両ポリマーの配合において、低分子量ポリ
マーが全ポリマーの１割未満であると、潤滑油をポリマ
ー内部に保持する能力が大きい低分子量ポリマーの量が
少な過ぎて、そのためポリマー内に保持されている筈の
潤滑油が軸受運転時に早くポリマー内から排出されてし
まう。その結果、軸受への潤滑油の補給が運転途中から
途切れてしまうこととなり、転がり軸受の寿命が短くな
る。また、本発明の潤滑油含有ポリマーの製造過程で、
高分子量ポリマーのみでは潤滑油と均一に混合するのに
困難が伴う。

【００２０】一方、上記高低両ポリマーの配合におい
て、低分子量ポリマーが全ポリマーの８割を越えた場合
は、構造体としての強度は高分子量ポリマーの方が高い
ことから、これを充填した転がり軸受の潤滑油含有ポリ
マーの強度が不足すると同時に、軸受寿命も短くなる。
本発明の潤滑油を含有させるポリマーとしては、上述の
ポリα−オレフィン系ポリマーの他に、潤滑油含有ポリ
マーの機械的強度を向上させるため、以下のような熱可
塑性樹脂および熱硬化性樹脂を添加してもよい。

【００２１】熱可塑性樹脂としては、ポリアミド，ポリ
カーボネート，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェ
ニレンサルファイド，ポリエーテルスルホン，ポリエー
テルエーテルケトン，ポリアミドイミド，ポリスチレ
ン，ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。熱
硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，尿素樹
脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，
エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。

【００２２】これらの樹脂は、単独または混合して用い
ても良い。更に、ポリα−オレフィン系ポリマーとそれ
以外の樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、
必要に応じて適当な相溶化剤を加えても良い。本発明の
潤滑油含有ポリマーに使用する潤滑油としては、ポリα
−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフ
テン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテ
ル油のようなエーテル油、フタル酸エステル・トリメリ
ット酸エステルのようなエステル油等が適当である。ま
た、これらに予め酸化防止剤，錆止め剤，摩耗防止剤，
あわ消し剤，極圧剤等の各種の添加剤を加えたものを用
いてもよい。

【００２３】本発明に使用する上述の潤滑油には、また
フッ素系界面活性物質を微量添加しても良い。上記のフ
ッ素系界面活性物質は、基本的には図１に示されるよう
に、その分子構造中に、「〜ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂」のよ
うな炭化水素鎖からなる親有機性を有する部分（Ｒ_H）
と、「ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＦ₂〜」のようなフッ化炭素鎖か
らなる疎有機性を有する部分（Ｒ_F）とが共存する構造
を有しているフッ素系の非イオン性界面活性剤，オリゴ
マーまたは樹脂である。なお、図１(a)は鎖状分子の場
合、同図(b)はオリゴマーまたは樹脂の場合の構造を模
式的に表している。

【００２４】上記フッ化炭素鎖（Ｒ_F）の部分は、例え
ばフルオロフェニレン基，フルオロエーテル基，フルオ
ロアルキル基，パーフルオロアルキル基，パーフルオロ
ポリエーテル基等を主成分とし、最も一般的にはパーフ
ルオロアルキル基で構成され、炭素数は１〜１８の範囲
が適当である。炭素数１はフッ化炭素が潤滑油の表面に
配向するために必要な最小数である。一方、炭素数が１
８を越えると炭化水素系油への溶解性が劣化する。

【００２５】上記炭化水素鎖（Ｒ_H）の部分は、炭素数
５〜１８の飽和または不飽和炭化水素鎖である。特に、
エチレンオキサイド基，ビニル基，アミノ基，エステル
基，エポキシ基，アクリレート基，エーテル基，メチル
シロキサン基，ジメチルシロキサン基等のいずれかを、
付加モル数５〜２５程度含有するものは、本発明に好適
に利用できる。

【００２６】このフッ素系界面活性物質を潤滑油中に混
合すると、炭化水素鎖（Ｒ_H）を有する部分はその親有
機性によって油中にとどまる。一方、フッ化炭素鎖（Ｒ
_F）を有する部分はその疎有機性によって油面外に押し
出されて一定方向に配列し、図２に示されるような状態
で潤滑油Ａと外界Ｂとの界面Ｃに配向吸着されて、潤滑
油の界面Ｃは疎有機性を有する部分Ｒ_Fで被覆される。

【００２７】すなわち、潤滑油に上記のフッ素系界面活
性物質を添加した場合は、炭化水素系油であっても、外
界との接触界面が見掛け上あたかもフッ素系油であるか
のような性質を示し、疎有機性で且つ金属に対する濡れ
も小さくなる。そのため、外界が例えば水であれば、水
中への潤滑油の滲み出しが抑制されると同時に、軸受部
品の金属面への必要以上の滲み出しも抑制されて、その
結果、水中での転がり軸受の機能をより長時間にわたっ
て維持することを可能にする。

【００２８】上記のフッ素系界面活性物質として具体的
には、例えば次の化学式１で示される構造を有するパー
フルオロアルキルエチレンオキシド付加物〔Ｆ−１４２
Ｄ（ＤＩＣ社）〕を好適に用いることができる。

【００２９】

【化１】

【００３０】また、フルオロアルキルエステル、または
パーフルオロアルキルエステル、またはフルオロアルキ
ルエチレンオキシド付加物、またはパーフルオロアルキ
ルアミンオキシド付加物、またはパーフルオロアルキル
オリゴマー、パーフルオロアクリレート含有オリゴマ
ー、またはパーフルオロアルキル基・親油性基含有ウレ
タン等が用いられる。

【００３１】本発明のフッ素系界面活性物質の潤滑油へ
の添加量は、潤滑油の吸着特性（あるいは吸着量）に応
じて異なるが、0.０１〜0.1 wt％で所期の目的を達する
ことができる。この添加量は潤滑油の使用条件等によっ
ても調節することが可能である。例えば飽和吸着量以上
に添加した場合は、過剰に添加されて潤滑油内部に分散
した分が潤滑油表面へ補給されるから、表面のフッ素系
界面活性物質の消耗が考えられる条件下でも、長期の使
用が可能になる。

【００３２】上記フッ素系界面活性物質の潤滑油への添
加量の臨界的意義は次の通りである。添加量が0.０１wt
％未満では、当該転がり軸受が水中で使用される場合、
水中への潤滑油の滲み出し、ポリマーからの必要以上の
しみ出しを抑制する効果が得られない。一方、添加量が
0.1 wt％を越えると、過剰な分は水中に分離析出してし
まうだけで、それ以上の添加による効果の向上は期待で
きず無意味である。ただし、水中への分離析出によって
特に悪影響があるわけではない。

【００３３】上記潤滑油含有ポリマーは、本発明の耐食
性転がり軸受を製造する際に、内輪と外輪と転動体と保
持器とで占める空間以外の軸受内部空間に充填される。
また、保持器をとり除いた内輪と外輪と転動体とで占め
る空間以外の軸受内部空間に充填することにより、上記
潤滑油含有ポリマーに保持器を兼用させることも可能で
ある。このように潤滑油含有ポリマーに保持器を兼用さ
せた転がり軸受は、一般的な保持器を備えた転がり軸受
の場合のように保持器と転動体とが接触することがない
から、長時間使用しても保持器と転動体との接触に起因
するクラックや剥離が発生しない。そのため、転がり軸
受の一層の長寿命を期待することができる。

【００３４】本発明の転がり軸受における潤滑油含有ポ
リマーの充填方法について、その要点を以下に説明す
る。潤滑油含有ポリマーを充填する際に、転がり軸受内
の複数の転動体同士をなるべく等間隔に保つのが良い。
一般的には保持器がその機能を果たすが、その場合保持
器が耐食性の金属製であれば問題ないが、プラスチック
ス製のものでは潤滑油含有ポリマーの融点より高い融点
のプラスチックを用いた保持器とする必要がある。潤滑
油含有ポリマーは溶融状態にして充填するので、プラス
チック製保持器が溶融してしまうことを防止するためで
ある。

【００３５】しかし、先に述べたように、転がり軸受の
寿命を延長させるため一般的な保持器は使用せずに潤滑
油含有ポリマーで保持器を兼用させる場合は、図３，図
４に示すような治具を使用して転動体を円周方向で等間
隔に保つようにすると良い。図３はラジアル転がり軸受
の場合である。この場合は、転動体１の数に合わせて円
周等間隔に球面状の座２を設けた治具３に転がり軸受４
を嵌着して、転動体１を等間隔に保持した状態で軸受４
内に潤滑油含有ポリマーを充填し、加熱溶融して軸受内
の空間にまんべんなくしみ込ませた後に冷却固化する。

【００３６】図４はスラスト軸受の場合である。この場
合には、リング状の内側の治具６に転動体１を外接させ
る。その転動体１の外周に分割式の外側治具７を配設す
る。外側治具７にはその内周面に円周等間隔に球面状の
座８が設けてあり、それらの各球面状の座８にスラスト
軸受の各転動体１を位置決めして保持し、上記と同様に
して潤滑油含有ポリマーを充填する。

【００３７】もっとも、上記治具については、潤滑油含
有ポリマーの充填時に転動体が動くことを防止できて且
つ潤滑油含有ポリマーの充填スペースが軸受に十分確保
できる構造であれば、図示のものとは限らず異なったも
のでも良い。潤滑油含有ポリマーの充填工程において、
転がり軸受の温度は軸受の焼戻し温度を上回らないよう
に配慮しなければならない。具体的には、１６０〜１７
０℃以下にする。

【００３８】前記のような潤滑油含有ポリマーの充填工
程において、冷却固化の際、適切な圧力で加圧するよう
にしてもよい。潤滑油含有ポリマーの充填に際して、射
出成形を併用しても良い。

【００３９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げる。（実施例１）図５に示すものは、耐食性転がり軸受であ
るラジアル玉軸受に適用した場合の実施例で、外輪１１
と、内輪１２と、それらの間に介在する複数個の転動体
（玉）１３と、それらの転動体１３同士を円周等間隔で
保持する保持器１４を備え、その外輪１１と内輪１２と
に挟まれた空間内には、転動体１３と保持器１４とが占
める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポリマー１５が充填
されている。

【００４０】外輪１１と内輪１２と転動体１３と保持器
１４は、いずれも耐食性に優れた材料であるステンレス
鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製である。また、潤滑油含有ポリマ
ー１５は、低分子量ポリエチレン１４重量％と超高分子
量ポリエチレン６重量％とからなるポリエチレンポリマ
ー２０重量％に対し、パラフィン系炭化水素油を８０重
量％含有しているものである。

【００４１】ここで、前記低分子量ポリエチレンの平均
分子量は１×１０³〜５×１０⁵であり、また超高分子
量ポリエチレンの平均分子量は１×１０⁶〜５×１０⁶
である。この実施例の場合、転がり軸受内部空間への上
記潤滑油含有ポリマー１５の充填は、次の手順で実施し
た。

【００４２】第１の工程：潤滑油としてのパラフィン系
炭化水素油８０ｇとポリマーの一方の成分である低分子
量ポリエチレン８ｇとを混合して、オイルバス中で１６
０℃まで加熱し、攪拌しながら両者を一様に溶解させ
る。第２の工程：こうして両者を一様に溶解させたものを放
冷し、その後、これに更に低分子量ポリエチレン６ｇと
超高分子量ポリエチレン６ｇとを添加する。そして、ミ
キサーを用いて全体がクリーム状になるまで十分に混合
する。得られたクリーム状の混合物を、ベース潤滑油含
有ポリエチレンとする。

【００４３】ここで、全部の低分子量ポリエチレンの所
要量（１４ｇ）をはじめから超高分子量ポリエチレンに
加えずに、半分以上の量（８ｇ）を先ずパラフィン系炭
化水素油に混合して加熱溶解する手順とした理由は、は
じめから超高分子量ポリエチレンに加えると溶解時の粘
度が高くなり過ぎて、一様に混合して溶解させることが
できないためである。

【００４４】第３の工程：上記のクリーム状のベース潤
滑油含有ポリエチレンを、転がり軸受の外輪１１と内輪
１２とに挟まれた空間内に充填する。充填し終わった
ら、転がり軸受の両端面をそれぞれ金属平板で蓋して、
オーブン中で１６０〜１７０℃に加熱し、充填されてい
るベース潤滑油含有ポリエチレンを溶融させる。

【００４５】この溶融により、充填されているクリーム
状のベース潤滑油含有ポリエチレンが液状になり、その
結果、玉軸受の構成部品間の狭い空間の隅々にまで流れ
込むことができる。第４の工程：その後、転がり軸受の両端面を金属平板で
蓋したままで、水冷式プレスに移しかえ、加圧しながら
急冷する。

【００４６】これにより、軸受空間内で溶融していたベ
ース潤滑油含有ポリエチレンが固化して充填作業が完了
する。（実施例２）この実施例も実施例１と同じく耐食性転が
り軸受であるラジアル玉軸受に適用した場合であり、図
５に示すと同様に、外輪１１と、内輪１２と、それらの
間に介在する複数個の転動体１３と、それらの転動体１
３を円周等間隔で保持する保持器１４を備え、その外輪
１１と内輪１２とに挟まれた空間内には、転動体１３と
保持器１４とが占める箇所以外の空間に、潤滑油含有ポ
リマー１５が充填されている。更に、この実施例の場合
は、図示を省くが、外輪１１と内輪１２との端面に、軸
受内を密封するシール（Ｚシール）が外輪に固定され取
り付けられている。

【００４７】上記の軸受構成部品のうち、外輪１１と内
輪１２と保持器１４及びＺシールはいずれも耐食性に優
れた材料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製であ
る。一方、転動体１３は耐食性に優れた材料であるＳｉ
₃Ｎ₄製である。また、潤滑油含有ポリマー１５は、ポ
リマーがポリαーオレフィン系である平均分子量が１×
１０³〜１×１０⁶のポリエチレン１０重量％と平均分
子量が１×１０⁶〜５×１０⁶のポリプロピレン５重量
％との混合物であり、このポリマーに含有された潤滑油
には、ジアルキルジフェニルエーテル油８５重量％を用
いたものである。

【００４８】この実施例２の場合の玉軸受内部空間への
上記潤滑油含有ポリマー１５の充填は、実施例１の手順
の第１〜第４の工程に準じて行った。（実施例３）この実施例は、耐食性転がり軸受として、
図示しないラジアルころ軸受に適用した場合である。

【００４９】すなわち、図５に示す軸受における転動体
１３が玉でなく円筒ころのものに適用したものである。
外輪と、内輪と、それらの間に介在する複数個の転動体
である円筒ころと、それらの転動体を円周等間隔で保持
する保持器を備え、その外輪と内輪とに挟まれた空間内
には、転動体と保持器とが占める箇所以外の空間に、潤
滑油含有ポリマーが充填されている。

【００５０】上記の軸受構成部品のうち、外輪と内輪と
転動体の円筒ころと保持器はいずれも耐食性に優れた材
料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製であり、且つ
その表面に更に無電解ニッケルメッキを施したものであ
る。また、潤滑油含有ポリマーは、ポリマーがポリαー
オレフィン系である平均分子量が１×１０⁶〜５×１０
⁶のポリプロピレン５重量％であり、このポリマーに含
有された潤滑油には、ナフテン系炭化水素油７５重量％
を用いたものである。なお、上記潤滑油含有ポリマーの
充填工程のため、ポリプロピレンは上記の平均分子量の
範囲内で二種類のものを選ぶようにしてもよい。

【００５１】この実施例３の場合のころ軸受内部空間へ
の上記潤滑油含有ポリマーの充填も、実施例１の手順の
第１〜第４の工程に準じて行った。（実施例４）この実施例は、耐食性転がり軸受として、
スラスト玉軸受に適用した場合である。

【００５２】すなわち、図６に示すスラスト玉軸受２０
において、外輪（固定輪）２１と、内輪（回転輪）２２
と、それらの間に円周等間隔で介在する複数個の転動体
である玉２３を備え、その外輪２１と内輪２２とに挟ま
れた空間内には、転動体２３が占める箇所以外の空間
に、潤滑油含有ポリマー２５が充填されている。図示の
例では、保持器は設けられていないで、潤滑油含有ポリ
マー２５が保持器の機能をも兼用している。

【００５３】上記の軸受構成部品のうち、外輪２１と内
輪２２と転動体の玉２３とはいずれも耐食性に優れた材
料であるステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃ製である。ま
た、潤滑油含有ポリマー２５は、ポリマーがポリαーオ
レフィン系である平均分子量が１×１０³〜５×１０⁵
の低分子量ポリエチレン１４重量％と平均分子量が１×
１０⁶〜５×１０⁶の超高分子量ポリエチレン６重量％
とからなる混合物であり、一方、このポリマーに含有さ
れた潤滑油には、パラフィン系炭化水素油８０重量％を
用いたものである。

【００５４】この実施例４の場合のスラスト玉軸受２０
の内部空間への上記潤滑油含有ポリマー２５の充填も、
実施例１の手順の第１〜第４の工程に準じて行った。な
お、この実施例４のスラスト軸受の転動体２３は玉の代
わりにころであっても良い。また、実施例４のスラスト
軸受は保持器を有しないで潤滑油含有ポリマー２５に保
持器の機能を兼用させるようにしているが、これに限ら
ず、転動体２３を円周等分に保持器で保持させるもので
あっても良い。

【００５５】また、上記スラスト軸受にシールを取り付
けても良い。その場合のシールの材質は耐食性を有する
例えばステンレス鋼とするのが良い。また、転動体２３
はステンレス鋼製としたものを説明したが、優れた耐食
性を有する他の材料である、例えばＳｉ₃Ｎ₄のような
セラミックス製とすることもできる。

【００５６】また、実施例４のスラスト軸受にあって
も、外輪２１，内輪２２，転動体２３に無電解ニッケル
メッキなどの防食のための表面処理を施しても良い。（実施例５）この実施例は、本発明を適用した耐食性転
がり軸受の耐食耐久性能を試験したものである。

【００５７】被試験体としては、図６に示したと同様の
タイプのスラスト玉軸受２０を使用した。ただし、軸受
構成部品である軌道輪（外輪２１，内輪２２）と転動体
（玉）２３の材質及び保持器の材質は表１に示すものの
組み合わせとした。なお、保持器については、本発明品
のものは全て潤滑油含有ポリマーで兼用するタイプと
し、一方比較例にはその他、ＰＴＦＥ製保持器を有する
ものも含めた。

【００５８】

【表１】

【００５９】本試験は、水に対する耐食性を試験するも
のとし、被試験体の転がり軸受２０を水中で運転してク
ラック発生までの運転時間（寿命）を測定した。試験装
置を図７に示す。被試験体２０の取付け台を兼ねた容器
３１は、底部の入口３２から流入した水が、上部の出口
３３から連続的に流出するようにしてあり、容器底中央
に被試験体軸受２０の載置面３４が設けてある。被試験
体軸受２０の外輪（固定輪）２１を載置面３４に固定す
る。この容器３１の中に上から回転軸３５を挿入して被
試験体軸受２０の内輪（回転輪）２２に嵌合させ、その
回転軸３５を回転させて被試験体軸受２０を駆動させ
る。

【００６０】容器３１の下面は、回転軸３５と同軸に配
置した負荷装置３６により、ボール３７を介して支持
し、荷重Ｆを負荷する。また、容器３１の側面には、容
器に固定したカンチレバー３８を介してロードセル３９
を取付けてあり、これによって被試験体軸受２０の動ト
ルクを測定するようにした。また、容器３１の水温を制
御して被試験体軸受２０に充填されている潤滑油含有ポ
リマー２５の熱変形温度を測定して、その結果から潤滑
油含有ポリマーを保持器材として兼用した場合の強度を
評価した。

【００６１】さらに、潤滑油含有ポリマーにフッ素系界
面活性物質を添加したものについては、その分離析出の
有無を測定した。試験条件は次の通りである。被試験体軸受２０：スラスト玉軸受，ボール数６個，型
式＃５１３０５負荷装置荷重Ｆ：１８０ｋｇｆ回転数：１５００ｒｐｍこの耐久試験の結果を表２に示す。

【００６２】

【表２】

【００６３】（注１）ポリマーのポリエチレン配合比は
次の通り。低分子量ポリエチレン：超高分子量ポリエチレンの重量
比（平均分子量 1×10³〜5 ×10⁵）（平均分子量 1×10
⁶〜5 ×10⁶）（注２）フッ素系界面活性物質は、パーフルオロアルキ
ルエチレンオキシド付加物。

【００６４】（注３）動トルク1.5 ｋｇ・ｃｍ以下を
◎、1.5 〜２ｋｇ・ｃｍを○、２ｋｇ・ｃｍを越すもの
を×とした。（注４）保持器として使用可能な熱変形温度が、６０℃
以上を◎、５０〜６０℃を○、５０℃以下を×とした。

【００６５】表２の結果から、以下のことが明らかにさ
れた。本発明の耐食性転がり軸受は比較例のものより格段に
長寿命であり、動トルクも低く、潤滑油含有ポリマーの
優れた潤滑性能が保証される。更に、潤滑油含有ポリマ
ーが保持器として機能するための強度も、実用上十分で
ある。ただし、低分子量ポリエチレンの配合比が多い
（８割）本発明例４は、強度が他のものより低めでかつ
寿命も短めになっている。また、ポリマー含有量の合計
量が９０重量％と多い本発明例１１も、動トルクが高め
で寿命は短めになっている。

【００６６】フッ素系界面活性物質を添加したもの
は、その添加量が0.15重量％になるとフッ素添加物の析
出が認められる。これからその添加量は0.15重量％未満
であることが望ましいといえる。比較例１は潤滑油含有ポリマー中のポリマー含有量が
３重量％と低く、軸受として使用した時のクラック発生
迄の寿命が短く、且つ強度も大きく低下している。反対
に、比較例２はポリマー含有量が９５重量％と多く、相
対的に潤滑油量が不足していてクラック発生までの寿命
が短くなっている。また、動トルクが過大になってい
る。

【００６７】比較例３はポリマー中の低分子量ポリエ
チレンの配合比が過少であり、潤滑油の保持能力が不足
して寿命が短くなっている。反対に比較例４はポリマー
中の低分子量ポリエチレンの配合比が過大で、強度が不
足するとともに、寿命も短めになっている。比較例５はＰＴＦＥ製の保持器を装着し、潤滑油含有
ポリマーは全く使用されていない。このものは、水中で
の使用で保持器のＰＴＦＥ材が転動体表面から短時間で
剥離してしまい、クラック発生までの寿命が全試料中で
最も短く、本発明のものの半分以下である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐食性転
がり軸受は、耐食性を有する外輪，内輪，転動体を備
え、その外輪と内輪とに挟まれた空間内には潤滑油含有
ポリマーが充填され、その潤滑油含有ポリマーは基本的
に同じ化学構造を有する異種のポリマーの群から選定さ
れる一つまたは複数のポリマーを含み、かつ潤滑油含有
ポリマー中のポリマーの含有量の合計は５〜９０重量％
で残部が潤滑油で構成されるものとした。そのため、以
下のような効果が得られる。

【００６９】長寿命である。軸受が運転されると、そ
の潤滑油含有ポリマーに含有されている潤滑油が経時的
に徐々に滲み出して、軌道輪と転動体との接触面に均一
にくまなく供給されるから、長時間にわたり良好な潤滑
が行われて転がり軸受の焼きつきやクラック発生が防止
される。

【００７０】水中や腐食性ガス雰囲気下でも長期の寿
命が保証される。耐食性材料からなる外輪，内輪，転動
体の面が更に潤滑油含有ポリマーで被覆されて外部から
遮断されるため、特殊環境で使用しても軸受内部はそれ
らの腐食性雰囲気から保護される。低コストである。

【００７１】高価なセラミックスを強いて用いなくて
も、長期に及び安定して潤滑油を自動的に供給でき、水
中などの腐食性雰囲気においても錆等の発生が抑制され
るから、低コストである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潤滑油に添加されるフッ素系界面活性
物質の構造を模式的に表した図で図１(a)は鎖状分子の
場合、同図(b)はオリゴマーまたは樹脂の場合をそれぞ
れ表している。

【図２】本発明のフッ素系界面活性物質が、潤滑油の表
面を被覆した状態を模式的に表した図である。

【図３】本発明のラジアル軸受に潤滑油含有ポリマーを
充填する際に用いる治具の使用態様を説明する断面図で
ある。

【図４】本発明のスラスト軸受に潤滑油含有ポリマーを
充填する際に用いる治具の使用態様を説明する断面図で
ある。

【図５】本発明をラジアル玉軸受に適用した場合の実施
例の半断面図である。

【図６】本発明をスラスト玉軸受に適用した場合の実施
例の半断面図である。

【図７】スラスト玉軸受を水中で運転してクラック発生
までの運転時間（寿命）を測定する耐久試験装置の断面
図である。

【符号の説明】

１１外輪１２内輪１３転動体１４保持器１５潤滑油含有ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 107:04）Ｃ１０Ｎ 30:12 40:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐食性を有する外輪，内輪，転動体を備
え、その外輪と内輪とに挟まれた空間内には潤滑油含有
ポリマーが充填され、その潤滑油含有ポリマーは異種の
ポリマーの群から選定される一つまたは複数のポリマー
を含み、かつ前記潤滑油含有ポリマー中のポリマーの含
有量の合計は５〜９０重量％で残部が潤滑油であること
を特徴とする耐食性転がり軸受。