JP2007170430A

JP2007170430A - ハイブリッド自動車用転がり軸受

Info

Publication number: JP2007170430A
Application number: JP2005365148A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Toshimi Takagi; 敏己高城
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】ガラス繊維を含有する樹脂組成物からなる保持器における機械的強度や耐摩耗性、耐疲労性等を改善し、ハイブリッド自動車の電動モータに用いても優れた信頼性及び耐久性を示すハイブリッド自動車用転がり軸受を提供する。
【解決手段】少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備え、ハイブリッド自動車の電動モータに使用される転がり軸受において、前記保持器が、異形断面を有するガラス繊維を１５〜４５質量％の割合で含有する芳香族ポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とするハイブリッド自動車用転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車の電動モータに使用され、樹脂製保持器を備えるハイブリッド自動車用転がり軸受に関する。

従来から、軽量化や複雑な形状に加工しやすい等の理由から、転がり軸受用の樹脂製保持器として、ポリアミド６６やポリアミド４６等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂に、補強材としてガラス繊維を配合した樹脂組成物を成形したものが使用されている。例えば、直径十数μｍ程度のガラス繊維を配合したポリアミド４６からなる保持器が知られている（特許文献１参照）。

特許第３００１２８８号公報

近年、環境面からハイブリッド自動車が注目されている。このハイブリッド自動車は、通常の内燃機関と電動モータとを備え、内燃機関による駆動を電動モータがアシストする構成となっており、ガソリン消費量及び排気ガスの削減が図られている。しかしながら、電動モータは高速で回転するため、樹脂製保持器を備える転がり軸受を使用すると、高速回転による遠心力により樹脂製保持器が徐々に外輪側に傾倒し、最悪の場合、外輪に干渉するおそれがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ガラス繊維を含有する樹脂組成物からなる保持器における機械的強度や耐摩耗性、耐疲労性等を改善し、ハイブリッド自動車の電動モータに用いても優れた信頼性及び耐久性を示すハイブリッド自動車用転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は下記のハイブリッド自動車用転がり軸受を提供する。
（１）少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備え、ハイブリッド自動車の電動モータに使用される転がり軸受において、前記保持器が、異形断面を有するガラス繊維を１５〜４５質量％の割合で含有する芳香族ポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とするハイブリッド自動車用転がり軸受。
（２）芳香族ポリアミド樹脂がポリアミド６Ｔ／６Ｉ、ポリアミド６Ｔ／ＤＴ、ポリアミド６Ｔ／Ｍ−５Ｔ及びポリアミド９Ｔから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）記載のハイブリッド自動車用転がり軸受。

本発明のハイブリッド自動車用転がり軸受では、樹脂製保持器を、耐熱性に優れる芳香族ポリアミド樹脂に、補強材として異形断面を有するガラス繊維を配合したため、従来の円形断面のガラス繊維を補強材とする樹脂製保持器に比べて機械的強度や耐摩耗性、耐疲労性等に優れ、耐久性及び信頼性により優れるようになる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明において、ハイブリッド自動車用転がり軸受は、樹脂製保持器を備える限り、その構造等には制限がなく、例えば図１に断面図で示す転がり軸受を例示することができる。図示される転がり軸受は、外周面に内輪軌道面１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道面３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪軌道面１と外輪軌道面３との間に複数個の玉５を樹脂製保持器７により転動自在に設け、内輪２と外輪４との隙間をシール６で密封して構成されている。シール６は、亜鉛メッキを施した冷延鋼板を加工した内輪非接触タイプの他、同種の鋼板を芯金としその周囲に弾性材を一体に成形したゴムシールタイプ（内輪非接触、内輪接触の両タイプ有り）とすることもできる。また、図２に斜視図で示すように、樹脂製保持器７は所謂冠形保持器であり、円環状の主部８と、この主部８の片面に設けられた複数のポケット９とを備えていて、各ポケット９、互いに間隔をあけ対向して配置された１対の弾性片１０，１０から形成されている。

本発明では、上記樹脂製保持器７として、芳香族ポリアミド樹脂に、異形断面を有するガラス繊維を配合した樹脂組成物を成形したものを用いる。芳香族ポリアミド樹脂は、表１に示すように、樹脂製保持器用として従来使用されているポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）等の脂肪族ポリアミドや、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等に比べてガラス転移点が高く、耐熱性及び高温剛性に優れる利点がある。芳香族ポリアミド樹脂の中では、ガラス転移点が１２０℃以上のものが好ましく、例えばポリアミドＰＡ６Ｔ／６Ｉ（ＰＡ６Ｔ／６Ｉ）、ポリアミドＰＡ６Ｔ／ＤＴ（ＰＡ６Ｔ／ＤＴ）、ポリアミドＰＡ９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミドＰＡ６Ｔ／Ｍ−５Ｔ（ＰＡ６Ｔ／Ｍ−５Ｔ）を好適に使用できる。尚、ＰＡＴ６Ｔ／６Ｉは、ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）とテレフタル酸（ＴＰＡ）との縮合体であるＰＡ６Ｔ部分と、ＨＭＤとイソフタル酸（ＩＰＡ）との縮合体であるＰＡ６Ｉ部分とからなる。また、ＰＡ６Ｔ／ＤＴは、前記ＰＡ６Ｔ部分と、２−メチルペンタンメチレンジアミン（２−ＭＰＭＤ）とＴＰＡとの縮合体であるＰＡＤＴ部分とからなる。また、ＰＡ９Ｔは、ノナンジアミン（ＮＤ）とＴＰＡとの縮合体である。また、ＰＡ６Ｔ／Ｍ−５Ｔは、前記ＰＡ６Ｔ部分と、メチレンペンタジアミン（ＭＰＤ）とＴＰＡとの縮合体であるＰＡＭ−５Ｔ部分とからなる。

また、宝庫族ポリアミド樹脂の分子量は、生産性を考慮して、異形断面を有するガラス繊維を含有した状態で射出成形が可能となる分子量とすることが好ましい。具体的には数平均分子量で１３０００〜３００００が好ましく、更に衝撃強度等の機械的強度を考慮すると数平均分子量で１８０００〜２６０００がより好ましい。数平均分子量が１３０００未満では、分子量が低すぎて機械的強度が低く、実用性が低い。これに対して数平均分子量が３００００を越える場合は、異形断面を有するガラス繊維を規定量含有した状態での溶融粘度が高すぎ、精度よく射出成形で製造することが困難になる。

上記の芳香族ポリアミド樹脂は、それぞれ単独で使用してもよく、適宜組み合わせて使用してもよい。

異形断面を有するガラス繊維は、ぞの断面形状が円形ではないガラス繊維である。断面形状として例えばまゆ形、楕円、長円等が挙げられる。好ましくは、異形比（長径部と短径部との比率）が１．５〜５であるガラス繊維であり、２〜４であるガラス繊維がより好ましい。異形比が１．５未満では機械的強度の向上等の効果が少なく、異形比が５を越えると扁平すぎて安定して製造するのが難しくなる。また、短径部は５〜１２μｍであることが好ましい。短径部が５μｍ未満では細すぎて製造時に破断、破損するため、低コストで安定した品質を保つのが難しく、実用的性が低い。一方、短径部が１２μｍを越える場合は、異形比を考慮すると繊維が太すぎ、樹脂中での分散性に劣るようになり、樹脂部４３に強度ムラが発生するおそれがある。

異形断面を有するガラス繊維の含有量は、樹脂組成物全量の１５〜４５質量％であり、好ましくは２０〜３５質量％である。含有率が１５質量％未満では補強効果が少なく、４５質量％を越える場合は、射出成形に適した流動性が得られなくなる。

本発明で用いる異形断面を有するガラス繊維は、従来の円形断面のガラス繊維に比べて折れ難く、樹脂と混練し、射出成形した時に円形断面のガラス繊維に比べて長い状態で樹脂中に分散する。そのため、同一含有量で比較すると、円形断面のガラス繊維に比べて、機械的強度を高める効果に優れる。また、異形断面を有するガラス繊維は、成形時に保持器表面と平行に面をなすように配向するため、耐摩耗性も高まる。更に、短径部方向にも若干の補強効果が現われるため、機械的強度とともに、寸法変化を抑える効果も高まる。

また、異形断面を有するガラス繊維は、芳香族ポリアミド樹脂との接着性を考慮して、片末端にエポキシ基やアミノ基等を有するシランカプッリング剤、あるいはエポキシ系、ウレタン系、アクリル系等のサイジング剤で表面処理したものを用いることが好ましい。シランカップシング剤やサイジング剤は、ベース樹脂の種類に応じて選択され、例えば、エポキシ基やアミノ基等を有するシランカップリング剤は、エポキシ基やアミノ基が樹脂のアミド結合に作用して補強効果を向上させる。

尚、異形断面を有するガラス繊維は、得られる樹脂製保持器において、３００〜９００μｍの繊維長を有することが好ましく、３５０〜６００μｍの繊維長であることがより好ましい。繊維長が３００μｍ未満では、補強効果及び寸法安定効果が少なく、好ましくない。一方、芳香族ポリアミド樹脂との混練、射出成形を行う過程で９００μｍを越えるような長い繊維状態を維持するのは困難であり、繊維長の上限は製造工程に由来して設定した値である。このような繊維長とするには、混練条件や成形条件を調整すればよい。

また、異形断面を有するガラス繊維の一部を、炭素繊維等の他の繊維状補強材、あるいはチタン酸カリウムウィスカー等のウィスカー状補強材で代替してもよい。

更に、樹脂組成物にはカーボンブラックやベンガラ等の着色剤等を添加してもよく、耐熱性が十分ではない芳香族ポリアミド樹脂を用いる場合には、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するためにヨウ化物系熱安定化剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。また、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロピレン非共役ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム状物質を配合してもよい。

尚、上記の芳香族ポリアミド樹脂、異形断面を有するガラス繊維及びその他の配合物を用いて樹脂製保持器を製造する方法としては、生産性から、射出成形が好ましい。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜３、比較例１〜２）
表２に示す如く、ポリアミド樹脂及びガラス繊維を用いて樹脂組成物を調製した。尚、実施例１及び実施例２で用いたＰＡ９Ｔは（株）クラレ製「ジェネスタ N1000A」、実施例３で用いたＰＡ６Ｔ／ＤＴはDu Pont社製「Zytel HTN51シリーズベースポリマー」、比較例１で用いたＰＡ６６は宇部興産（株）製「UBEナイロン2020U（銅系熱安定剤含有）」、比較例２で用いたＰＡ４６はDJEP社製「Stanyl TW341（銅系熱安定剤含有）」である。また、ガラス繊維については、実施例１ではまゆ形断面ガラス繊維（日東紡績（株）製「CSH3PA-870」、異形比２、短径１０μｍ、ウレタン系サイジング剤処理）」を用い、実施例２及び実施例３では、長円断面ガラス繊維（日東紡績（株）製「CSG3PA-820」、異形比４、短径７μｍ、ウレタン系サイジング剤処理）、比較例１及び比較例２ではシランカップリング剤で処理した直径約１３μmの円形断面ガラス繊維を用いた。

上記の樹脂組成物から引張試験用試験及びアイゾット衝撃試験用試験片を作製し、引張強度及びアイゾット衝撃強度を測定した。結果を表２に示す。

また、上記の樹脂組成物を用い、射出成形により、日本精工（株）製転がり軸受「６９０９」用の保持器を作製した。そして、作製した保持器を前記転がり軸受「６９０９」に組み込み、更にグリースを封入して試験軸受を作製し、高速耐久試験に供した。試験は、試験軸受を１５０００ｍｉｎ^−１にて１時間連続回転させた後、軸受内部を観察し、保持器が倒れて外輪と干渉しているものを不合格として表２に「×」を記し、外輪に干渉するほど倒れていないものを合格として表２に「○」を記した。

表２に示すように、異形断面を有するガラス繊維を芳香族ポリアミド樹脂に配合した樹脂組成物からなる樹脂製保持器は機械的強度に優れ、このような樹脂製保持器を備える転がり軸受もまた信頼性の高いものとなることがわかる。

転がり軸受の一例を示す断面図である。樹脂製保持器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１内輪軌道面
２内輪
３外輪軌道面
４外輪
５玉
６シール
７樹脂製保持器
８主部
９ポケット
１０弾性片

Claims

少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備え、ハイブリッド自動車の電動モータに使用される転がり軸受において、
前記保持器が、異形断面を有するガラス繊維を１５〜４５質量％の割合で含有する芳香族ポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とするハイブリッド自動車用転がり軸受。
芳香族ポリアミド樹脂がポリアミド６Ｔ／６Ｉ、ポリアミド６Ｔ／ＤＴ、ポリアミド６Ｔ／Ｍ−５Ｔ及びポリアミド９Ｔから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自動車用転がり軸受。