CN117062992A - 滚动轴承用保持架及组装有保持架的滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对环境友好的合成树脂制保持架以及组装有该保持架的滚动轴承，其使用100％生物原料，具有以往工序中作为轴承的性能并且以碳中和为目标。冠型保持架(7)保持组装于内圈(1)与外圈(3)之间的多个滚动体(5)，且构成为在100％生物来源的原材料中含有增强材料，由所述原材料为聚酰胺410且在其中含有10重量％～40重量％的增强材料而成的聚酰胺树脂组合物制作。

Description

滚动轴承用保持架及组装有保持架的滚动轴承
技术领域
本发明涉及组装于滚动轴承的合成树脂制保持架以及组装有合成树脂制保持架的滚动轴承的改良。
背景技术
以往，在构成滚动轴承的合成树脂制保持架中，最多的是由玻璃纤维强化后的聚酰胺66树脂制作成的保持架等。聚酰胺66树脂来自石油，在含有聚酰胺66树脂的这种合成树脂制保持架的生产时、废弃时等，会产生二氧化碳，对环境造成了负荷，没有考虑到环境保护。
近来，作为温室效应气体的二氧化碳在大气中的浓度存在逐年上升的倾向，这是以全球变暖为代表的气候变化问题的主要原因，是全世界必须解决的重要课题之一。
作为解决该课题的手段之一，广泛提出了利用作为可再生资源的“生物”来源的材料形成的生物塑料制品，以代替利用被呼吁存在枯竭危险的化石资源形成的塑料制品。“生物塑料”被定义为“含有来自可再生的有机资源的物质作为原料，并通过化学或生物学合成而得到的高分子材料”(日本生物塑料协会(JBPA))。
在日本，各种企业也进行面向SDGs(Sustainable Development Goos：可持续的开发目标)的努力。
因此，即使是构成这种合成树脂制保持架的树脂材料也优选在生产、废弃等时对环境的负荷小的材料，因此已经提出了使用“生物”来源的材料的技术(专利文献1)。
但是，在专利文献1中，虽然公开了使用生物来源材料的比例，但包含原料的一部分含有源自石油的原料的“部分生物塑料”，与一般的塑料相比环境负荷低，但作为面向SDGs的措施并不完善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-197938
发明内容
发明欲解决的技术问题
本发明是为了解决现有技术所具有的这样的问题点而完成的，其课题在于提供一种对环境友好的合成树脂制保持架以及组装有该保持架的滚动轴承，其使用100％生物原料，具有以往工序中作为轴承的性能，并且以碳中和为目标。
用于解决问题的技术手段
为了实现该目的，第一本发明是一种滚动轴承用保持架，其特征在于，被构成为在100％生物来源的原材料中含有增强材料。
第二本发明是一种滚动轴承用保持架，其特征在于，在第一本发明的基础上，所述原材料为聚酰胺410，由所述原材料为聚酰胺410且在其中含有10重量％～40重量％的增强材料而成的聚酰胺树脂组合物制作。
第三本发明是一种滚动轴承用保持架，其特征在于，在第二本发明的基础上，所述聚酰胺410由四亚甲基二胺和癸二酸构成，所述四亚甲基二胺和所述癸二酸是植物来源的原材料。
第四本发明是一种滚动轴承用保持架，其特征在于，在第三本发明的基础上，所述增强材料是平均纤维直径13μm的玻璃纤维。
第五本发明是一种滚动轴承，其特征在于，包括：以能够相对旋转的方式配置的内圈及外圈；组装于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体；以及保持所述滚动体的保持架，
所述保持架为第一本发明至第四本发明中任一项所述的保持架。
第六本发明是一种滚动轴承，其特征在于，在第五本发明的基础上，在形成于所述内圈与外圈之间的轴承内部空间封入润滑剂，所述润滑剂是以酯系基础油为主成分的润滑脂。
第七本发明是一种滚动轴承，其特征在于，在第五发明或第六发明的基础上，在所述内圈与所述外圈之间配设有对轴承内部空间进行密封的密封部件。
发明效果
根据本发明，能够提供一种对环境友好的合成树脂制保持架以及组装有该保持架的滚动轴承，其具有以往工序中作为轴承的性能，并且以碳中和为目标。
附图说明
图1(a)是局部切除地示出本发明滚动轴承的一实施方式的概略立体图，图1(b)是示出本发明合成树脂制保持架的一实施方式的概略立体图。
附图标记说明
1 内圈
2 外圈
5 滚动体
7保持架(冠型保持架)
13 兜孔
15 密封部件
具体实施方式
以下，对本发明的滚动轴承用合成树脂制保持架及组装有该保持架的滚动轴承的一实施方式进行说明。另外，本实施方式只不过是本发明的一个实施方式，并不进行任何限定解释，能够在本发明的范围内进行适当设计变更。
在本实施方式中，例如设想组装于空调风扇马达等中的深沟球轴承。
深沟球轴承具有：在周面具有滚行面1a的内圈1、在内周面具有滚行面3a的外圈3、介于两个滚行面1a、3a之间的多个滚动体(滚珠)5、保持多个滚动体5的合成树脂制的保持架7、配设在内圈1与外圈3之间且将轴承内部空间密封的密封部件15、封入轴承内部空间的润滑剂(未图示)，保持架7是滚动体引导。
保持架7在本实施方式中采用合成树脂制的冠型保持架。冠型保持架7在形成为短圆筒状的主部9和主部9的筒中心轴方向的一侧突出设置有一对爪部11、11，在主部9的周向上以规定间隔设置有多个该一对爪部11、11，在各个一对爪部11、11之间形成有能够滚动地保持滚动体5的兜孔13。
另外，本实施方式的冠型保持架是实施的一个方式，在本发明的范围内能够采用其他一般的冠型保持架。另外，在本实施方式中，以冠型保持架进行说明，但保持架并不限于此，由合成树脂构成的其他方式的保持架能够在本发明的范围内进行设计变更。
并且，密封部件15并不限于图示方式，组装于滚动轴承的一般的屏蔽板、橡胶制密封件等能够在本发明的范围适当设计变更。
在此，对作为本发明的特征构成的保持架7进行详细说明。
保持架7使用100％生物来源的原料，被构成为在其中含有增强材料。在本实施方式中，例如利用聚酰胺树脂组合物通过注射成形来制作，该聚酰胺树脂组合物包含：聚酰胺410(PA410)和含量为10～40重量％的增强材料。这是因为，在该方式的保持架中，保持架的爪较薄，因此减少增强材料能够抑制滚珠装入时的破裂、白化。
对于作为形成上述各实施方式中的合成树脂制保持架7的基础树脂而使用的聚酰胺410树脂，最初是来源于石油的四亚甲基二胺(1,4-二氨基丁烷、丁二胺)和来源于植物的蓖麻油衍生的癸二酸的缩聚物，但四亚甲基二胺也在向由木片碎片制成的植物来源发展。
两种作为植物来源原材料的四亚甲基二胺和癸二酸通过进行反应而合成聚酰胺410，生物度(日语：バイオ度)为100％，与使用了石油来源的四亚甲基二胺的生物度为70％的物质相比，是对环境非常友好的材料(碳中和)。
聚酰胺410的吸水率(23℃、水中、2周时间)为5.8％，相对于在滚动轴承的保持架中使用最多的聚酰胺66(23℃、水中、2周时间)的8％，被降低至约73％，因此吸水引起的尺寸变化小，尺寸稳定性优异，因此可靠性变高。
聚酰胺410的分子量是能够以含有玻璃纤维等增强材料的状态注射成形的范围，具体而言，数均分子量为13000～28000，更优选的是，考虑到耐疲劳性、成形性而使数均分子量为18000～26000的范围。数均分子量小于13000时，分子量过低，耐疲劳性差，实用性低。与此相对，数均分子量超过28000时，如果含有玻璃纤维等增强材料的优选含量15～35重量％，则熔融粘度变得过高，难以高精度地通过注射成形制造保持架，因此不优选。
聚酰胺410即使单独使用树脂也表现出一定以上的耐久性，发挥对保持架可能接触的对象部件(滚动体及外圈)的磨损有利的作用，作为保持架充分发挥功能。然而，若在更苛刻的使用条件下使用，则还设想保持架破损、变形、磨损，因此为了进一步提高可靠性，优选配合增强材料。
作为增强材料，优选玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须等，考虑到与上述列举的聚酰胺树脂的粘接性，进一步优选利用硅烷偶联剂等进行了表面处理的材料。另外，这些增强材料可以多种组合使用。
考虑到冲击强度，优选配合玻璃纤维、碳纤维等纤维状物，进一步考虑到配合材料的损伤时，优选将晶须状物与纤维状物组合配合。混合使用时的混合比根据纤维状物和晶须状物的种类而不同，可以考虑冲击强度、配合材料的损伤等而适当选择。
作为玻璃纤维，例如，除了一般的平均纤维直径即10～13μm的玻璃纤维以外，更优选能够以少量实现高强度化和耐磨耗性改善的平均纤维直径为5～7μm的玻璃纤维或异形截面的玻璃纤维。
作为碳纤维，例如，若强度优先，则优选PAN系的碳纤维，但也能够使用在成本方面有利的沥青系的碳纤维。作为平均纤维直径，优选为5～15μm。碳纤维由于纤维自身的强度、弹性模量高，因此与玻璃纤维相比，能够实现保持架的高强度化、高弹性模量化。
作为芳族聚酰胺纤维，例如可以优选使用强化性优异的对位芳族聚酰胺纤维。作为平均纤维直径，优选为5～15μm。由于芳族聚酰胺纤维不会像玻璃纤维及碳纤维那样损伤钢铁材料，因此不会使保持架所接触的对象部件的表面状态恶化，因此在重视轴承的音响特性等的情况下更优选。
这些增强材料优选以整体的10～40重量％、特别是15～30重量％的比例配合。在增强材料的配合量小于10重量％的情况下，机械强度的改善较少，因此不优选。在增强材料的配合量超过40重量％的情况下，成形性降低，并且根据增强材料的种类，对配合材料的损伤性变高，因此不优选。
进而，为了防止因成形时及使用时的热而导致的劣化，作为添加剂，优选在树脂中分别单独或并用地添加碘化物系热稳定剂或胺系抗氧化剂。
与滚动轴承的保持架中通常使用的聚酰胺66相比，聚酰胺410由于在酰胺基之间存在具有长烃链的C10(来自癸二酸)部分，由此与聚α-烯烃油的润湿性优异。
另外，润滑脂中可以含有0-40％的增稠剂。增稠剂可以在上述范围内选择。
在该润滑脂中，也可以加入其他添加剂。例如为胺系、酚系等抗氧化剂、Ca磺酸盐等防锈剂、MoDTC等极压添加剂、褐煤酸酯蜡、褐煤酸酯部分皂化蜡、聚乙烯蜡、油酸等油性改进剂等。
具体而言，如表1所示，可以配合聚酰胺树脂和增强材料(玻璃纤维GF：GlassFiber)来制备聚酰胺树脂组合物(树脂颗粒)。
[表1]
保持架的树脂组成
·实施方式的例子：含有30质量％GF的聚酰胺410树脂(DSM制EcoPaXX(エコパックス注册商标)Q-HG6、含热稳定剂等级、平均分子量不明)
·比较方式的例子：含有30质量％GF的聚酰胺66树脂(BASF制Ultramid(注册商标)A3HG6、含热稳定剂等级、平均分子量不明)
使用表1所示的树脂颗粒，能够通过注射成形制作本实施方式的深沟球轴承用的合成树脂制的冠型保持架7。
另外，组装于本实施方式的滚动轴承的密封部件15也可以使用上述的100％生物来源的原材料来制作。
工业上的可用性
本发明能够利用于组装有合成树脂制保持架的所有滚动轴承，另外，能够用于所有滚动轴承用的保持架。
以上，对各种实施方式进行了说明，但本发明当然不限于该例。本领域技术人员应当理解，在权利要求书所记载的范围内，能够想到各种变更例或修正例，对于它们当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以任意地组合上述实施方式中的各构成要素。
此外，本申请基于2022年2月17日申请的日本专利申请(日本特愿2022-022921)，其内容作为参照引用于本申请中。

Claims (7)

1.一种滚动轴承用保持架，其特征在于，
被构成为在100％生物来源的原材料中含有增强材料。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持架，其特征在于，
由所述原材料为聚酰胺410且在其中含有10重量％～40重量％的增强材料而成的聚酰胺树脂组合物制作。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承用保持架，其特征在于，
所述聚酰胺410由四亚甲基二胺和癸二酸构成，所述四亚甲基二胺和所述癸二酸是植物来源的原材料。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承用保持架，其特征在于，
所述增强材料是平均纤维直径为13μm的玻璃纤维。
5.一种滚动轴承，其特征在于，
包括：以能够相对旋转的方式配置的内圈及外圈；组装于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体；以及保持所述滚动体的保持架，
所述保持架是权利要求1至4中任一项所述的保持架。
6.根据权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，
在形成于所述内圈与所述外圈之间的轴承内部空间封入有润滑剂，所述润滑剂是以酯系基础油为主成分的润滑脂。
7.根据权利要求5或6所述的滚动轴承，其特征在于，
在所述内圈与所述外圈之间配设有将轴承内部空间密封的密封部件。
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