JP2009120764A - 機械部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内輪11と、外輪12と、該両輪11,12の間に転動自在に配された複数の玉13と、両輪11,12の間に複数の玉13を保持する冠形保持器14と、両輪11,12の間に介在された接触形のシール15と、を備える深溝玉軸受において、保持器14を、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体とガラス繊維とを含有する生分解性樹脂組成物で構成した。また、シール15を、ポリアミド4誘導体と炭酸カルシウムウィスカーとを含有する生分解性樹脂組成物で構成した。
【選択図】図1
Description
(1)例えば転がり軸受の保持器は、一般的に、ポリアミド66にガラス繊維等の繊維強化材を含有させた樹脂組成物で構成されているが、上記耐熱性に優れる生分解性樹脂の長期耐熱温度は80〜100℃程度で、ポリアミド66に比べると耐熱性が低いため、転がり軸受の保持器の材料としては不適である。
(3)ポリビニルアルコールは水溶性を有するため、機械部品の使用環境が非常に限定される。
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、適度な生分解性、優れた耐熱性、及び耐加水分解性を兼ね備えた機械部品を提供することを課題とする。
また、本発明に係る請求項2の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記内輪,前記外輪,前記転動体,及び前記保持器のうち少なくとも前記保持器を、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体を含有する樹脂組成物で構成したことを特徴とする。
さらに、ポリアミド4誘導体の化学構造中のアミド結合は、エステル結合に比べて耐加水分解性に優れるため、従来の生分解性樹脂と比べて使用中での機械的性質の経時的な低下が生じにくい。よって、本発明の転がり軸受等の機械部品は、信頼性が高い。
具体的には、1,3,5−ベンゼントリカルボニルクロライド、1,3,5−シクロヘキサントリカルボニルクロライド、1,2,3−プロパントリカルボニルクロライド、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸メチル、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸メチル、エチレンジアミン四酢酸エチル、ジエチレントリアミン五酢酸エチル、トリエチレンテトラミン六酢酸エチル、ポリアクリロイルクロライド、N,N’,N’,N”,N”−ヘプタカルボメトキシエチルテトラエチレンペンタミン等があげられる。
また、ポリアミド4誘導体の数平均分子量は10000以上50000以下が好ましく、射出成形での成形性と機械的強度を考慮すると、15000以上35000以下がより好ましい。
さらに、ポリアミド4誘導体を含有する樹脂組成物には、熱劣化を抑制するために、ポリアミド66等に使用されるp−フェニレンジアミン系化合物等のアミン系酸化防止剤や、ヨウ化銅とヨウ化カリウムの混合物からなる銅系熱安定剤を添加してもよい。
さらに、生分解性を有しているので、土壌中等の自然環境に放出されると自然に分解され、自然環境に対して悪影響を及ぼしにくい。よって、土壌中等の自然環境に廃棄処分することも可能であり、使用後の廃棄が容易となる。
本発明に係る機械部品の一実施形態である深溝玉軸受の構造を、図1の縦断面図を参照しながら詳細に説明する。
図1の深溝玉軸受は、内輪11と、外輪12と、該両輪11,12の間に転動自在に配された複数の玉(転動体)13と、両輪11,12の間に複数の玉13を深溝玉軸受の円周方向にわたって等配に保持する冠形保持器14(図2を参照)と、両輪11,12の間に介在された接触形のシール15と、を備えている。
これらの樹脂組成物は、優れた耐熱性を有するとともに、使用時に機械的性質の経時的な低下が生じにくいので、該樹脂組成物でその一部が構成された上記の深溝玉軸受は、転がり軸受として十分な性能を備えている。また、この深溝玉軸受が土壌中等の自然環境に放出されても、前記樹脂組成物で構成された部分は自然に分解されるから、自然環境に対して悪影響を及ぼしにくい。
このような深溝玉軸受は、全体が生分解性樹脂組成物で構成されているので、土壌中等の自然環境に放出された場合は、全体が自然に分解される。したがって、自然環境に対する悪影響が極めて小さい。このような深溝玉軸受は土壌中等の自然環境に廃棄処分することも可能であるので、使用後の廃棄が容易である。
なお、この第一実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本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、他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。
図3は、本発明に係る機械部品の一実施形態である直動案内軸受装置の構造を示す斜視図である。また、図4は、図3の直動案内軸受装置を軸方向から見た正面図(ただし、エンドキャップを省略して図示している)である。
角形の案内レール31上に、横断面形状がほぼコ字形のスライダ32が軸方向に相対移動可能に取り付けられている。このスライダ32は、スライダ本体32Aの軸方向の両端部にエンドキャップ32B,32Bが着脱可能に固着されて構成されている。
そして、上記の案内レール31の転動体転動溝33Aとスライダ32の負荷転動体転動溝41とで負荷転動体転動路43が構成され、案内レール31の転動体転動溝33Bとスライダ32の負荷転動体転動溝42とで負荷転動体転動路44が構成されている。
エンドキャップ32Bは樹脂材料の射出成形品であり、断面ほぼコ字状に形成されている。そして、スライダ本体32Aとの接合面(裏面)には、図5に示すように、斜めに傾斜した半円状の上凹部51と下凹部52とが、両袖分部34,34の上下に形成されるとともに、半円状の両凹部51,52の中心部を横断して半円柱状の凹溝53が設けてある。
案内レール31上をスライダ32が移動すると、転動体35は負荷転動体転動路43,44内を転動しつつスライダ32の移動方向にスライダ32より遅い速度で移動し、一端側の湾曲路58でUターンして転動体戻し路45,46を逆方向に転動しつつ移動し、他端側の湾曲路58で逆Uターンして負荷転動体転動路43,44内に戻る循環を繰り返す。
また、エンドキャップ32Bの表側の給油ニップル37から注入された潤滑剤が、エンドキャップ32Bの裏面の給油溝60を通りリターンガイド55の内径側の凹部57から貫通孔57Aを経て、湾曲路58内へ送り込まれるようになっている。さらに、エンドキャップ32Bの裏面の給油溝60の下方には、後述する保持器61の取付け穴61aが形成してある。
下段の負荷転動体転動路44内の転動体脱落防止用の保持器36は、断面角形状の保持器で、その長手方向の両端側は転動体35を滑らかに案内するため弓なりに湾曲され、端末には取付け部が形成されている。装着は、エンドキャップ32Bの転動体掬いあげ突部59に形成された保持器取付け穴59bに前記取付け部を差し込んで行われる。スライダ32を案内レール31に組みつけた状態では、保持器36は案内レール31の保持器用の逃げ溝33a内に収容され、案内レール31とは干渉しない。
なお、案内レール31,スライダ本体32A,及び転動体35は軸受鋼で構成されているが、これらも生分解性樹脂組成物で構成することができる。例えば、ポリアミド4誘導体60質量%と、充填材である前述の炭酸カルシウムウィスカー40質量%と、からなる生分解性樹脂組成物で構成することができる。
また、前記樹脂組成物の耐熱性,生分解性,機械的性質等に悪影響を及ぼさない範囲で、且つ前記樹脂組成物が分解されて自然環境に放出された際に自然環境に悪影響を与えない範囲であれば、所望により前記樹脂組成物に各種添加剤(潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等)やポリアミド4誘導体以外の樹脂を配合してもよい。
図10は、本発明に係る機械部品の一実施形態である直動案内軸受装置用スライダの仮軸の構造を示す斜視図である。また、図11は、スライダが組み付けられた状態の仮軸を示す斜視図である。
この仮軸101は、直動案内軸受装置用の案内レールとほぼ同一の形状に形成されている。すなわち、仮軸101の軸方向に垂直をなす面で破断した断面形状は、前記案内レールのそれとほぼ同一の形状をなしている。
このような仮軸101は、例えば、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体85質量%と、補強材である炭酸カルシウムウィスカー(アルゴナイト)15質量%と、を混合した樹脂組成物を、射出成形することによって製造される。
なお、前記樹脂組成物の耐熱性,生分解性,機械的性質等に悪影響を及ぼさない範囲で、且つ前記樹脂組成物が分解されて自然環境に放出された際に自然環境に悪影響を与えない範囲であれば、所望により前記樹脂組成物に各種添加剤(潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等)やポリアミド4誘導体以外の樹脂を配合してもよい。
図12は、本発明に係る機械部品の一実施形態である樹脂製プーリの構造を示す正面図であり、図13は、図12の樹脂製プーリのB−B断面図である。
この樹脂製プーリ70は、転がり軸受71と樹脂部72とからなる。転がり軸受71は、内輪,外輪,転動体,保持器,及び接触ゴムシールとからなる深溝玉軸受である。この深溝玉軸受としては、第一実施形態の深溝玉軸受が好ましい。また、樹脂部72は、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体にガラス繊維等の強化繊維材を配合した樹脂組成物で構成されており、外輪の外周面に射出成形等により一体的に取り付けられている。
樹脂部72は、転がり軸受71が嵌合される内径側円筒部72aと、外径側円筒部72bと、両円筒部72a,72bを連結する円板部72cと、樹脂部72を補強するための複数のリブ72dと、からなる。そして、外径側円筒部72bの外周面72eが、図示しない駆動用ベルトのベルト案内面をなす。
なお、前記樹脂組成物の耐熱性,生分解性,機械的性質等に悪影響を及ぼさない範囲で、且つ前記樹脂組成物が分解されて自然環境に放出された際に自然環境に悪影響を与えない範囲であれば、所望により前記樹脂組成物に各種添加剤(潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等)やポリアミド4誘導体以外の樹脂を配合してもよい。
図14は、本発明に係る機械部品の一実施形態である電動パワーステアリング装置用減速ギヤの構造を示す斜視図である。
自動車の電動パワーステアリング装置には、操舵補助出力発生用電動モータの出力をステアリングシャフトに伝達するため、図14のような電動パワーステアリング装置用減速ギヤ80が組み込まれている。この電動パワーステアリング装置用減速ギヤ80は、図示しない操舵補助出力発生用電動モータの回転軸に連結する金属製のウォーム82と、ウォーム82に噛み合うウォームホイール81と、で構成されており、ウォームホイール81は、外周面にギヤ歯84aが形成された樹脂部84を金属製の芯管85の外周に一体的に設けたものである。
上記樹脂組成物は、優れた耐熱性を有するとともに、使用時に機械的性質の経時的な低下が生じにくいので、該樹脂組成物でその一部が構成された電動パワーステアリング装置用減速ギヤ80は、ギヤとして十分な性能を備えている。また、この電動パワーステアリング装置用減速ギヤ80が土壌中等の自然環境に放出されても、前記生分解性樹脂組成物で構成された部分は自然に分解されるから、自然環境に対して悪影響を及ぼしにくい。
以上説明した第一〜第五実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、生分解性樹脂組成物に使用する添加剤の種類や配合比率等は、本実施形態に限定されるものではなく、使用目的等に応じて適宜選択することが可能である。
また、第一〜第五実施形態においては、機械部品の例として玉軸受,直動案内軸受装置,直動案内軸受装置用スライダの仮軸,樹脂製プーリ,及び電動パワーステアリング装置用減速ギヤをあげて説明したが、本発明は、他の種々の機械部品に対して適用することができる。例えば、ボールねじ,直動ベアリング等の転動装置である。
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。
以下に示すような樹脂組成物(実施例1,2及び比較例1,2)を射出成形して、図2のような冠形保持器(呼び番号6203の深溝玉軸受用の冠形保持器)の形状に成形した。そして、この保持器を用いて、樹脂組成物の機械的強度,生分解性,及び耐熱性を評価する試験を行った。
実施例1の樹脂組成物は、ポリアミド4誘導体74.5質量%と、アミン系シランカップリング剤で表面処理されたガラス繊維(平均繊維径6.5μm)25質量%と、酸化防止剤であるN,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン0.5質量%と、からなる生分解性樹脂組成物である。このポリアミド4誘導体は、塩基性重合触媒であるナトリウム存在下で、2−ピロリドンをトリエチレンテトラミン六酢酸エチルとともに重合して得られた分岐鎖状ポリアミドである。そして、数平均分子量は30000で、融点は262℃である。
比較例2の樹脂組成物は、BASF社の66ナイロンのガラス繊維25質量%含有グレード ウルトラミッドA3HG5(アミン系酸化防止剤を含有している)である。
次に、機械的強度の測定方法について説明する。室温下にて冠形保持器の引張破断強度(円環強度)を測定した。結果を表1に示す。なお、表1における円環強度の数値は、比較例2の冠形保持器の円環強度を1とした場合の相対値で示してある。
12 外輪
13 玉
14 保持器
15 シール
31 案内レール
32 スライダ
32A スライダ本体
32B エンドキャップ
35 転動体
36 保持器
55 リターンガイド
61 保持器
70 樹脂製プーリ
71 転がり軸受
72 樹脂部
80 電動パワーステアリング装置用減速ギヤ
81 ウォームホイール
82 ウォーム
84 樹脂部
101 仮軸
Claims (2)
- 生分解性樹脂を含有する樹脂組成物で構成された機械部品において、前記生分解性樹脂を、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体としたことを特徴とする機械部品。
- 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記内輪,前記外輪,前記転動体,及び前記保持器のうち少なくとも前記保持器を、2−ピロリドンをポリカルボン酸誘導体とともに重合して得られるポリアミド4誘導体を含有する樹脂組成物で構成したことを特徴とする転がり軸受。
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