JP2010216580A

JP2010216580A - 転がり軸受のクリープ防止方法および転がり軸受

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Publication number: JP2010216580A
Application number: JP2009064590A
Authority: JP
Inventors: Yohei Shimizu; 陽平清水; Mikio Kuromatsu; 幹雄黒松
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: JP5407455B2

Abstract

【課題】転がり軸受の製造工数を削減することができるとともに、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって十分に維持することができる転がり軸受のクリープ防止方法および転がり軸受を提供する。
【解決手段】玉軸受１の外周面に設けた環状溝３１内に、接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを含有するクリープ防止部７を設ける。この玉軸受１をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に取り付けた状態で、マイクロカプセルを加熱して破裂させ、このマイクロカプセルから放出された接着剤または接着剤成分から生成した接着剤によって、外輪３の外周面をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に接着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受のクリープ防止方法およびこれに用いる転がり軸受に関する。

自動車のエンジン周りに設けられたオルタネータ内に組み込まれているリア用転がり軸受は、ハウジングの嵌合孔に嵌合した状態で、１００℃以上の高温環境下で使用されている。このような高温環境下では、転がり軸受の外輪の素材である軸受用鋼などの鋼素材と、ハウジングの素材であるアルミニウム材との線膨張係数の差によって、当該外輪とハウジングの嵌合孔との間の嵌め合い隙間が大きくなり、転がり軸受とハウジングの嵌合孔との間で周方向への相対的なずれ（以下、「クリープ」という）が生じることがある。

前記クリープを防止するために、図９に示すように、玉軸受１０１の外輪１０３の外周１０３ａに、軸方向中心に関して対称に一対の環状溝１０３ｂを設け、各環状溝１０３ｂ内に樹脂成形体からなるクリープ防止部１０４を設けることが提案されている。このクリープ防止部１０４は、耐熱性に優れたポリアミド９Ｔ樹脂を主成分とし、ハウジング１１１の素材よりも線膨張係数が大きいポリオレフィンを含む合成樹脂からなるものである（特許文献１参照）。この玉軸受１０１では、クリープ防止部１０４によって、ハウジング１１１に対する外輪１０３の締め代を確保し、その緊迫力によりクリープの発生を抑制している。

特開２００３−２８７０４３号公報

しかしながら、前記玉軸受１０１においては、高温環境下で長期間使用すると、クリープ防止部材１０４を構成する合成樹脂が熱劣化して緊迫力が徐々に減少し、クリープ防止性能が低下することがある。また、前記玉軸受１０１は、外輪１０３の外周面に前記樹脂成形体を成形したり、この樹脂成形体の外周を研磨してその外径寸法を高精度に仕上げたりする必要があるため、その製造に多くの工数を要するという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受の製造工数を削減することができるとともに、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって十分に維持することができる転がり軸受のクリープ防止方法および転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の第１の転がり軸受のクリープ防止方法（以下、「第１のクリープ防止方法」という）は、外輪外周がハウジングの嵌合孔に嵌合された転がり軸受のクリープを防止する方法であって、接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを発泡性樹脂材料に含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させることにより、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に前記マイクロカプセルを含有させたクリープ防止部を形成し、この転がり軸受を、ハウジングの嵌合孔に隙間を有して嵌合した後、前記クリープ防止部を加熱することにより、前記マイクロカプセルを破裂させ、前記マイクロカプセルから放出された接着剤または接着剤成分から生成した接着剤によって、前記外輪外周とハウジングの嵌合孔との間の隙間を埋めるとともに、転がり軸受の外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着することを特徴としている。

前記第１のクリープ防止方法では、前記クリープ防止部を形成した転がり軸受をハウジングの嵌合孔に隙間を有して嵌合した後、前記クリープ防止部を加熱することにより、前記マイクロカプセルを破裂させて、前記マイクロカプセルから接着剤または接着剤成分を放出させることができる。そして、この放出させた接着剤または接着剤成分から生成した接着剤を、連続気泡構造の母材の内部から外部へ滲出させて、前記外輪外周とハウジングの嵌合孔との間の隙間を埋めることができるとともに、当該外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着させることができ、これにより、転がり軸受のクリープを防止することができる。

本発明の第２の転がり軸受のクリープ防止方法（以下、「第２のクリープ防止方法」という）は、外輪外周がハウジングの嵌合孔に嵌合された転がり軸受のクリープを防止する方法であって、接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを発泡性樹脂材料に含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させることにより、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に前記マイクロカプセルを含有させたクリープ防止部を形成し、この転がり軸受を、ハウジングの嵌合孔に圧入することにより、前記マイクロカプセルを破裂させ、前記マイクロカプセルから放出された接着剤または接着剤成分から生成した接着剤によって、転がり軸受の外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着することを特徴としている。

第２のクリープ防止方法によれば、転がり軸受をハウジングに圧入することにより、クリープ防止部を加圧し、マイクロカプセルを破裂させてマイクロカプセルから接着剤または接着剤成分を放出させることができる。そして、この放出させた接着剤または接着剤成分から生成した接着剤を、連続気泡構造の母材の内部から外部へ滲出させ、外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着させて、転がり軸受のクリープを防止することができる。

このように、前記第１および第２のクリープ防止方法によれば、前記マイクロカプセルを含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させるだけで、クリープ防止部を形成することができるので、クリープ防止部を簡単に製造することができる。
しかも、従来のようにクリープ防止部の緊迫力によってクリープを防止するのではなく、クリープ防止部をハウジングの嵌合孔に接着することによってクリープを防止するので、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって十分に維持することができる。

本発明の転がり軸受は、前述したクリープ防止方法に用いられる転がり軸受であって、外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有し、ハウジングの嵌合孔に嵌合させる外輪と、前記内外輪の両軌道面間に配置された複数個の転動体と、前記外輪の外周に設けられ、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に、接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを含有し、かつ前記マイクロカプセルから接着剤または接着剤成分を放出して、この接着剤または前記接着剤成分から生成した接着剤によって、前記外輪の外周をハウジングの嵌合孔に接着させるクリープ防止部とを備えることを特徴としている。

この転がり軸受によれば、これをハウジングの嵌合孔に嵌合する際、あるいは嵌合した状態で、マイクロカプセルを破裂させることにより、当該マイクロカプセルから接着剤または接着剤成分を放出させることができ、この放出させた接着剤または接着剤成分から生成した接着剤を、連続気泡構造の母材の内部から外部へ滲出させて、外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着させることにより、転がり軸受のクリープを防止することができる。

前記転がり軸受は、前記マイクロカプセルを含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させるだけで、クリープ防止部を形成することができるので、クリープ防止部を簡単に製造することができる。
しかも、従来のようにクリープ防止部の緊迫力によってクリープを防止するものではなく、クリープ防止部をハウジングの嵌合孔に接着することによってクリープを防止するものであるので、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって十分に維持することができる。

本発明の転がり軸受のクリープ防止方法および転がり軸受によれば、クリープ防止部を簡単に製造することができるので、転がり軸受の製造工数を削減することができるとともに、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって十分に維持することができる。

本発明の一実施形態に係るクリープ防止方法を示す工程図である。クリープ防止部形成前の玉軸受の要部断面図である。クリープ防止部の内部構造を示す説明図であり、（ａ）はマイクロカプセルを破裂させる前の状態、（ｂ）はマイクロカプセルを破裂させた状態をそれぞれ示す図である。クリープ防止部を形成した玉軸受の要部断面図である。玉軸受をハウジングに組み付けた状態を示す要部断面図である。本発明の他の実施形態に係るクリープ防止方法を示す工程図である。前記他の実施形態に係るクリープ防止部を形成した玉軸受の要部断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る玉軸受の要部断面図である。従来の玉軸受をハウジングに組み付けた状態を示す要部断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る第１のクリープ防止方法を示す工程図である。
本クリープ防止方法では、まず、転がり軸受としての玉軸受１（図１（ａ）参照）の外輪３の外周に沿って発泡性接着剤２０を環状に塗布し（図１（ｂ）参照）、この塗布した発泡性接着剤２０を硬化させることによって、環状のクリープ防止部７を形成する（図１（ｃ）参照）。
前記玉軸受１は、図２に示すように、外周に軌道面２ａを有する軸受鋼製の内輪２と、内周に軌道面３ａを有する軸受鋼製の外輪３と、これら内外輪２，３の両軌道面２ａ，３ａ間に配置された複数個の軸受鋼製の転動体としての玉４と、玉４を周方向に所定間隔毎に保持する保持器５と、前記内外輪２，３の間の環状開口部を密封するシール６とを備えている。

この玉軸受１の外輪３の外径は、当該玉軸受１を取り付けるオルタネータ等のハウジングＨの嵌合孔Ｈ１（図５参照）に対してすきま嵌めとなるように、当該嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａの内径よりも僅かに小径となっている。また、玉軸受１の外輪３の外周面３ｃには、前記発泡性接着剤２０を塗布するための環状溝３１が形成されている。この環状溝３１は、軸方向中心に対して対称的に２条設けられている。

環状溝３１の径方向深さは、例えば、０．５ｍｍ程度とされている。また、環状溝３１の径方向底部には、外輪３とクリープ防止部７との接触面積を十分に確保するための微細突起３１ａが設けられている。前記微細突起３１ａは、例えば、軸方向幅が０．１ｍｍ程度に、切り込み深さが０．１ｍｍ程度に形成される。この微細突起３１ａにより、外輪３に対してクリープ防止部７をより強固に固定することができる。

前記環状溝３１に塗布する発泡性接着剤２０は、耐熱性エポキシ樹脂系接着剤を生成する成分の一つである主剤２２ａを内包したマイクロカプセル２１ａと、耐熱性エポキシ樹脂系接着剤を生成する他の成分の一つである硬化剤２２ｂを内包したマイクロカプセル２１ｂとを、発泡性樹脂材料２３に含有させたものである（図３（ａ）参照）。

各マイクロカプセル２１ａ，２１ｂは、１００℃程度の温度に対する耐熱性を有するポリウレタン樹脂からなる。また、前記マイクロカプセル２１ａ，２１ｂのそれぞれの外径ａは、１０μｍ程度である。これらマイクロカプセル２１ａ，２１ｂは、加熱することによって破裂して、それぞれ主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂを放出する。これにより、主剤２２ａと硬化剤２２ｂとを接触させて、耐熱性エポキシ樹脂系接着剤を生成することができる。

発泡性接着剤２０に含ませるマイクロカプセル２１ａ，２１ｂの配合量は、主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂの合計量と、発泡性樹脂材料２３の量とが同程度となるようにされている。なお、前記主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂの合計量は、ハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に対して玉軸受１を嵌合した状態で、当該玉軸受１のクリープを防止するのに必要な接着強度を十分確保できる値に設定される。

主剤２２ａとしては、エポキシ樹脂が挙げられ、硬化剤２２ｂとしては、ポリアミドアミンが挙げられる。
前記耐熱性エポキシ樹脂系接着剤としては、具体的には、二液常温硬化型エポキシ樹脂系接着剤〔例えば、セメンダイン（株）製、商品名：エクセルエポ、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製、商品名：アラルダイトなど〕などが挙げられる。
発泡性樹脂材料２３は、樹脂発泡体を生成する前の未発泡で、かつ未硬化の一液性の樹脂材料である。発泡性樹脂材料２３としては、例えば、軟質のポリウレタンフォーム、具体的には、ＢＡＳＦＩＮＯＡＣポリウレタン（株）製、商品名：フォームライト、倉敷紡績（株）製、商品名：クララフォーム、（株）ブリヂストン製、商品名：エバーライトなどが挙げられる。

本クリープ防止方法においては、前記発泡性接着剤２０を外輪３の環状溝３１内に塗布することによって、前記発泡性樹脂材料２３を発泡させて、連続気泡構造を有する環状の樹脂発泡体を形成し、この樹脂発泡体を硬化させる。これにより、連続気泡構造を有する樹脂発泡体を母材２４とし、この母材２４中に、前記主剤２２ａを内包したマイクロカプセル２１ａと、硬化剤２２ｂを内包したマイクロカプセル２１ｂとを含むクリープ防止部７を形成することができる（図４参照）。

このように、前記発泡性接着剤２０を外輪３の環状溝３１内に塗布することによって、クリープ防止部７を形成することができるので、クリープ防止部を形成するために従来要していた射出成形工程やクリープ防止部の外周を研磨仕上げする工程が不要となる。このため、玉軸受１の製造工数を削減することができる。
なお、前記クリープ防止部７の外径法は、外輪３の外径以下に設定されている。この実施の形態におけるクリープ防止部７の外径は、外輪３の外周面とクリープ防止部７の外周面との段差Ａが０．１ｍｍ程度になるように設定されている。

つぎに、前記クリープ防止部７を形成した玉軸受１（図４）をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に内嵌して組み付ける（図１（ｄ）参照）。この際、玉軸受１の外輪３を前記嵌合孔Ｈ１に対して隙間を有して嵌合することができるので、当該玉軸受１を容易に組み付けることができる。また、この組み付けに際しては、玉軸受１のクリープ防止部７に含まれる各マイクロカプセル２１ａおよび２１ｂが、主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂをそれぞれ内包したままの状態であるので、玉軸受１を前記嵌合孔Ｈ１にさらに容易に組み付けることができる。

その後、ハウジングＨに組み付けた玉軸受１のクリープ防止部７を加熱する（図１（ｅ）参照）。このクリープ防止部７の加熱温度は、マイクロカプセル２１ａ，２１ｂを破裂させるのに十分な温度であればよい。
このようにクリープ防止部７を加熱することにより、図３（ｂ）に示すように、マイクロカプセル２１ａ，２１ｂが破裂し、これらマイクロカプセル２１ａ，２１ｂから主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂが放出される。ここに、クリープ防止部７の母材２４が連続気泡構造であるので、前記放出された主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂが、母材２４の内部を浸透し、互いに接触して耐熱性エポキシ樹脂系接着剤２２が生成され、この生成された前記接着剤２２が母材２４の外部へ滲出する。このとき、前記クリープ防止部７の体積が熱膨脹するので、クリープ防止部７の外周面がハウジングＨの嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａに押しつけられる。

したがって、前記母材２４の外部へ滲出した耐熱性エポキシ樹脂系接着剤２２によって、玉軸受１の外輪３の外周面３ｃと嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａとの間の嵌め合い隙間を埋めることができるとともに、前記外輪３の外周面３ｃと嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａとを接着させて、玉軸受１の外輪３を当該嵌合孔Ｈ１に固定することができる（図５参照）。このため、前記嵌合孔Ｈ１に対して玉軸受１がクリープするのを防止することができる。

このように、前記第１のクリープ防止方法によれば、従来のようにクリープ防止部７の緊迫力によってクリープを防止するのでなく、接着剤２２で玉軸受１の外輪３をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に接着させることによってクリープを防止するので、高温環境下で使用しても、クリープ防止性能を長期間にわたって良好に維持することができる。

つぎに、本発明の他の実施形態に係る第２のクリープ防止方法について説明する。図６は、第２のクリープ防止方法を示す工程図である。
第２のクリープ防止方法が、前記第１のクリープ防止方法と異なる点は、第１のクリープ防止方法においては、玉軸受１を加熱することによりマイクロカプセル２１ａ，２１ｂを破裂させているのに対して、第２のクリープ防止方法においては、玉軸受１をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に圧入することにより、マイクロカプセル２１ａ，２１ｂを破裂させる点である。
以下の第２のクリープ防止方法の説明においては、第１のクリープ防止方法に用いる部材と同一の部材には、同一の参照符号を用いて説明する。

第２のクリープ防止方法では、玉軸受１をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に圧入することができるように、外輪３の外径が、前記嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａに対してしまり嵌めとなるように設定されている。また、第２のクリープ防止方法では、玉軸受１を前記嵌合孔Ｈ１に圧入する際に、発泡性接着剤２０に含まれるマイクロカプセル２１ａ，２１ｂを効率よく加圧して破裂させる観点から、当該マイクロカプセル２１ａ，２１ｂとして、ポリウレタン樹脂またはメラミン樹脂からなるものが用いられる。

第２のクリープ防止方法では、まず、接着剤成分である前記主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂをそれぞれ内包したマイクロカプセル２１ａ，２１ｂを発泡性樹脂材料２３に含有させた発泡性接着剤２０を、玉軸受１の外輪３の外周に沿って形成された環状溝３１に塗布して硬化させることにより、発泡性樹脂材料２３からなる連続気泡構造の母材２４に、マイクロカプセル２１ａ，２１ｂを含有させた環状のクリープ防止部７を形成する（図６（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）参照）。
このクリープ防止部７の最大外径は、外輪３の外径よりも大きくなるように設定されている。具体的には、クリープ防止部７の最大外径部分と、外輪３の外周との段差Ｂが、０．１ｍｍ程度になるように設定されている（図７参照）。

つぎに、前記クリープ防止部７を形成した玉軸受１を、ハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に圧入して組み付ける（図６（ｄ）参照）。このように、玉軸受１ｃをハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に圧入することにより、玉軸受１のクリープ防止部７が加圧され、図３（ｂ）に示すように、マイクロカプセル２１ａ，２１ｂが破裂して、当該マイクロカプセル２１ａ，２１ｂから主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂが放出される。これにより、第１のクリープ防止方法と同様に、耐熱性エポキシ樹脂系接着剤２２が生成され、この接着剤２２によって、玉軸受１ｃの外輪３の外周面３ｃと嵌合孔Ｈ１の内周面Ｈ１ａとが接着する図６（ｅ）参照）。したがって、第２のクリープ防止方法についても、第１のクリープ防止方法と同様な作用効果を奏することができる。

なお、前記クリープ防止方法においては、玉軸受１をハウジングＨの嵌合孔Ｈ１に対して焼き嵌めしてもよく、この場合には、玉軸受１の外輪３の環状溝３１を形成することなく、外輪３の外周面３ｃに前記接着剤を直接塗布して硬化させることにより、クリープ防止部７を形成してもよい（図８参照）。
また、前記実施の形態においては、マイクロカプセル２１ａおよび２１ｂに、主剤２２ａおよび硬化剤２２ｂをそれぞれ内包させ、放出させることにより二液性の接着剤を生成しているが、各マイクロカプセルに一液性の接着剤を内包させてもよい。

１玉軸受（転がり軸受）、２内輪、２ａ軌道面、３外輪、３ａ軌道面、３ｃ外周面、３１環状溝、７クリープ防止部、２０発泡性接着剤、２１ａマイクロカプセル、２１ｂマイクロカプセル、２２接着剤、２２ａ主剤（接着剤成分）、２２ｂ硬化剤（接着剤成分）、２３発泡性樹脂材料、２４母材、Ｈハウジング、Ｈ１嵌合孔

Claims

外輪外周がハウジングの嵌合孔に嵌合された転がり軸受のクリープを防止する方法であって、
接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを発泡性樹脂材料に含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させることにより、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に前記マイクロカプセルを含有させたクリープ防止部を形成し、
この転がり軸受を、ハウジングの嵌合孔に隙間を有して嵌合した後、
前記クリープ防止部を加熱することにより、前記マイクロカプセルを破裂させ、前記マイクロカプセルから放出された接着剤または接着剤成分から生成した接着剤によって、前記外輪外周とハウジングの嵌合孔との間の隙間を埋めるとともに、転がり軸受の外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着することを特徴とする転がり軸受のクリープ防止方法。
外輪外周がハウジングの嵌合孔に嵌合された転がり軸受のクリープを防止する方法であって、
接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを発泡性樹脂材料に含有させた発泡性接着剤を、転がり軸受の外輪外周に塗布して硬化させることにより、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に前記マイクロカプセルを含有させたクリープ防止部を形成し、
この転がり軸受を、ハウジングの嵌合孔に圧入することにより、前記マイクロカプセルを破裂させ、前記マイクロカプセルから放出された接着剤または接着剤成分から生成した接着剤によって、転がり軸受の外輪外周をハウジングの嵌合孔に接着することを特徴とする転がり軸受のクリープ防止方法。
請求項１または請求項２に記載のクリープ防止方法に用いられる転がり軸受であって、
外周に軌道面を有する内輪と、
内周に軌道面を有し、ハウジングの嵌合孔に嵌合させる外輪と、
前記内外輪の両軌道面間に配置された複数個の転動体と、
前記外輪の外周に設けられ、樹脂発泡体からなる連続気泡構造の母材に、接着剤または接着剤成分を内包したマイクロカプセルを含有し、かつ前記マイクロカプセルから接着剤または接着剤成分を放出して、この接着剤または前記接着剤成分から生成した接着剤によって、前記外輪の外周をハウジングの嵌合孔に接着させるクリープ防止部と、
を備えることを特徴とする転がり軸受。