JP2020056417A - 転がり軸受用保持器、および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】８０℃以上の高温下での使用や高速条件下においても焼付きや破損を生じない転がり軸受用保持器、および該保持器を用いた転がり軸受を提供する。【解決手段】保持器５は、樹脂組成物を射出成形してなる転がり軸受用保持器であって、樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維を配合してなる組成物であり、樹脂組成物の射出成形体であり、樹脂組成物は、ガラス繊維を樹脂組成物全体に対して１５〜４０質量％含む。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のオルタネータや、モータ、工作機械などで用いられる転がり軸受の転がり軸受用保持器に関し、特に、所定の樹脂組成物を成形してなり、高温での使用に耐えることができ、かつ、変形がなく、組み込み性が良好な樹脂製の転がり軸受用保持器に関する。また、本発明は、上記保持器を備え、高温環境や高速回転条件、高負荷条件等の過酷な使用条件下で長期間の使用に耐え得る転がり軸受に関する。

従来の玉軸受には、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に円周方向に配置された複数個の転動体を転動自在に保持する保持器として、一般的にプレス成形された鉄製のものが使用されている。しかし、軸受の回転速度が速くなった場合、鉄製の保持器では転動体と該保持器の滑り接触による摩擦が大きくなり、軸受の昇温が大きくなり、その結果、焼き付きに至るおそれがあった。そこで、保持器の材料を自己潤滑性、低摩擦特性、軽量などの点で鉄製に比較して優れている合成樹脂を射出成形した保持器を用いることが有効と考えられ、一般的には、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）などが用いられ、必要に応じてこれらにガラス繊維を含有させ強化したものを用いている（特許文献１参照）。また、より寸法安定性、耐熱性、耐薬品性を向上させる目的でポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）を使用した保持器も提案されている（特許文献２、３参照）。

特開２０００−２２７１２０号公報 特開２００１−３１７５５４号公報 特開２００６−２０７６８４号公報

樹脂製の保持器を組み込んだ転がり軸受を高速回転させる場合、高速回転によって発生する遠心力が保持器に作用する結果、保持器が変形するおそれがある。保持器が変形すると保持器とこの保持器に保持されている玉との摩擦が大きくなり、軸受の発熱を引き起こす原因となる。また、保持器が変形すると軸受外輪との接触も起こり、この接触による摩擦熱によって樹脂が溶融して転がり軸受が回転しなくなる（焼き付く）場合がある。よって、このように高速回転で使用される転がり軸受に組み込まれる樹脂製の保持器は、機械および／または熱的応力により、変形しないことが要求される。
同様に、高温下で使用される転がり軸受においても、高温下では、保持器の剛性が低下し、遠心力等の外力によって保持器が変形するおそれがある。昨今の自動車の低燃費化に向けた軽量化、コンパクト化に伴い、軸受に対する高温特性への要求も高まっている。

しかしながら、合成樹脂はガラス転移温度を境にして、機械的特性が大きく変化し、高温では、強度や弾性率が低下する。特許文献１に記載される一般的な保持器材質であるＰＡ６６やＰＡ４６は、そのガラス転移温度がそれぞれ約５０℃、約８０℃であり、それをこえる温度では、上述のように、遠心力による変形の発生、保持器と転動体との滑り摩擦による発熱の増大、軸受温度の更なる上昇を経て、保持器と外輪が接触し、焼き付きや保持器破損に至る可能性がある。このため、高速回転や高温環境で使用した場合、焼き付きによる損傷や保持器破損を防ぐことが困難であった。また、ＰＡ６６やＰＡ４６は、吸水率が高く、それに伴って保持器寸法が変化するため、吸湿させた状態で寸法管理して使用する必要がある。さらに、保持器の吸湿後の強度および弾性率は吸湿前に比較して大きく低下する。

一方、特許文献２、３に記載されるようなＰＡ９Ｔは、そのガラス転移温度が１２５℃であり、上述のＰＡ６６やＰＡ４６のガラス転移温度と比較して高い。しかし、ＰＡ９Ｔにおいても、高速回転条件下での温度上昇に対して、何らかの要因で潤滑状態が悪くなった場合、保持器温度がそのガラス転移温度以上となり、変形などの問題が発生するおそれがある。

また、ＰＡ９Ｔは、芳香族ポリアミドであることから、ＰＡ６６やＰＡ４６のような脂肪族ポリアミドと比較して吸水性は低くなる。しかし、射出成形で製造される樹脂製の保持器には、成形時に樹脂組成物が合流する領域に形成されるウエルド部が必ず存在するところ、ＰＡ９Ｔは、弾性率が高く、靱性が低くなることから、使用時に該ウエルド部への応力集中が発生し、ウエルド部での割れが発生しやすくなり、保持器としての強度が低下するおそれがある。

これらの点に関して、特許文献２には、ＰＡ９Ｔを使用した保持器の提案こそなされているが、その耐焼付き性能については示唆されていない。また、特許文献３では、温度上昇についてｄｍ・ｎ値が６０×１０^４程度の記載はあるが、ウエルド部を含めた、その保持器としての強度については示唆されていない。

ポリアミド樹脂は、ガラス繊維等の繊維状充填材を多量に配合すると、射出成形性および寸法精度が期待できず、また、機械的特性が低下する場合がある。特にもみ抜き型の保持器において射出成形時のウエルド部に割れが生じたり、冠型保持器において射出成形時の無理抜きにより保持爪先端部の亀裂や白化が生じたりする。また、繊維状充填材は摺動性の低下により使用時の発熱がし易くなるおそれがある。

また、高温環境下で使用されるポリアミド樹脂以外の材料として、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）等のいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック樹脂が提案されている。しかし、これらの材料は、耐熱性や耐薬品性には優れているものの、保持器として必要な適度な柔軟性に劣り、保持器の組み込み性に問題があるなどの指摘もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、８０℃以上の高温下での使用や高速条件下においても焼付きや破損を生じない転がり軸受用保持器、および該保持器を用いた転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受用保持器は、樹脂組成物を射出成形してなる転がり軸受用保持器であって、上記樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維を配合してなる組成物であり、上記樹脂組成物は、上記ガラス繊維を上記樹脂組成物全体に対して１５〜４０質量％含むことを特徴とする。本発明において、「主成分」とは、ジカルボン酸成分、ジアミン成分、または原料モノマーの総モル数（１００モル％）に対するモル％が最も多い成分、または構成単位であることを意味する。

上記ポリアミド樹脂は、上記ジアミン成分として１，６−ヘキサンジアミンを含み、上記ポリアミド樹脂が、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記テトラメチレンテレフタルアミド単位および上記ヘキサメチレンテレフタルアミド単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位、および、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかをさらに含む共重合ポリアミドであることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記芳香族ポリアミドのモノマー単位を含み、上記芳香族ポリアミドのモノマー単位が、テトラメチレンイソフタルアミド単位、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位、オクタメチレンテレフタルアミド単位、ノナメチレンテレフタルアミド単位、デカメチレンテレフタルアミド単位、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位、ドデカメチレンテレフタルアミド単位、メタキシリレンアジパミド単位、またはメタキシリレンセバカミド単位であることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、構成単位として、上記脂肪族ポリアミドのモノマー単位を含み、上記脂肪族ポリアミドのモノマー単位が、カプロアミド単位、オクタンアミド単位、デカンアミド単位、ウンデカンアミド単位、ドデカンアミド単位、テトラメチレンアジパミド単位、テトラメチレンスベラミド単位、テトラメチレンセバカミド単位、テトラメチレンドデカミド単位、ヘキサメチレンアジパミド単位、ヘキサメチレンセバカミド単位、ヘキサメチレンドデカミド単位、またはデカメチレンセバカミド単位であることを特徴とする。

上記ポリアミド樹脂は、ガラス転移温度が１２０℃以上であり、融点が３００℃以上であることを特徴とする。

上記転がり軸受用保持器が、円すいころ軸受に用いられ、大径リング部と、小径リング部と、これらを連結する複数の柱部とを備えてなり、上記円すいころ軸受に組み付ける際に、弾性変形を経て組み込まれることを特徴とする。

上記転がり軸受用保持器が、円筒ころ軸受に用いられ、一対のリング部と、これらを連結する複数の柱部とを備えてなり、上記転がり軸受用保持器は、上記柱部の外径側端部に、射出成形における離型時の無理抜き部を有することを特徴とする。

１５０℃以上の高温の油中で使用されることを特徴とする。

本発明の転がり軸受は、内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備える転がり軸受であって、上記保持器が、本発明の転がり軸受用保持器であることを特徴とする。

上記転がり軸受が、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上の高速回転で使用される軸受であることを特徴とする。上記転がり軸受が、エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑で潤滑される転がり軸受であることを特徴とする。

本発明の転がり軸受用保持器は、ポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維を所定量配合してなる樹脂組成物の射出成形体であり、上記ポリアミド樹脂が、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるので、保持器の剛性（弾性率）が高く、高温環境下や、高速回転となる条件下でも変形を小さくでき、高速回転で使用されても、焼付きや破損を防止できる。特に、上記ポリアミド樹脂が、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであるので、耐熱性などに一層優れる。

ベース樹脂とする上記ポリアミド樹脂は、融点が３００℃以上であるので、保持器材料として最も多く用いられているＰＡ６６（融点２６７℃）、ＰＡ４６（融点２９５℃）と比較して、非常に高い耐熱性を備える。また、ＰＡ９Ｔ樹脂（融点３０６℃）と比較しても、同等以上の耐熱性を備える。このため、高温高速回転となる条件下でも保持器の変形を小さくできる。また、上記ポリアミド樹脂は、ガラス転移温度が１２０℃以上であるので、８０℃以上の高温雰囲気下での使用や、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上となるような高速回転で使用されても、保持器の変形を抑制でき、転動体と保持器の滑り摩擦による発熱を小さくできる。

また、耐油性、耐薬品性において、上記他のポリアミド樹脂よりも優れており、従来よりも厳しい使用条件、例えば高温、油中などでも使用可能となる。さらに、吸水率も、ＰＡ９Ｔと同等程度であり、ＰＡ６６やＰＡ４６と比較して非常に少なく、吸水による寸法変化、物性低下を極力抑制できる。

本発明の転がり軸受は、内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する上記本発明の保持器を備えてなるので、例えばｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上の高速回転で使用される場合においても焼付きや保持器破損による不具合を発生させない軸受となる。

アンギュラ玉軸受の軸方向断面図である。 もみ抜き型の樹脂製保持器の斜視図等である。 冠型の樹脂製保持器の部分拡大斜視図である。 円すいころ軸受の軸方向断面図である。 円すいころ軸受用保持器を示す斜視図である。 円筒ころ軸受の軸方向断面図である。 円筒ころ軸受用保持器を示す図である。 射出成形の離型時の無理抜きを説明するための模式図である。 軸受への組み付け時の弾性変形を説明するための模式図である。 図１のアンギュラ玉軸受の潤滑構造の断面図である。 図１のアンギュラ玉軸受を用いたスピンドル装置を示す図である。 保持器引張試験の概要を示す図である。

本発明の転がり軸受用保持器は、樹脂組成物を射出成形してなる樹脂製の保持器である。樹脂材料とする樹脂組成物は、所定のポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに所定量の繊維状補強材（ガラス繊維）を配合してなる。なお、本発明のポリアミド樹脂を、他のポリアミド樹脂と区別してポリアミドＡと記す。

ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分とジアミン成分とからなり、各成分を構成するジカルボン酸とジアミンとを重縮合して得られる。上記ポリアミド樹脂を構成するジカルボン酸成分は、テレフタル酸を主成分とする。テレフタル酸を主成分とすることで、ポリアミド樹脂の高温剛性などに優れる。上記ポリアミド樹脂を構成するジアミン成分は、１，４−ブタンジアミンを主成分とする。

ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分であるテレフタル酸およびジアミン成分である１，４−ブタンジアミンのみから構成されるポリアミドであってもよい。この場合、ポリアミドＡは、テトラメチレンテレフタルアミド単位のみで構成される。テトラメチレンテレフタルアミド単位は、ジカルボン酸であるテレフタル酸と、ジアミンである１，４−ブタンジアミンとが重合したＰＡ４Ｔの構成単位である。また、ポリアミドＡは、ジカルボン酸成分であるテレフタル酸およびジアミン成分である１，４−ブタンジアミンの一部を、他の共重合成分で置き換えた共重合ポリアミドとしてもよい。

以下には、ポリアミドＡが共重合ポリアミドの場合について説明する。

他の共重合成分として用いる、テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香環を有するジカルボン酸などが挙げられる。また、他の共重合成分として用いる、１，４−ブタンジアミン以外のジアミン成分としては、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、芳香環を有するジアミンなどが挙げられる。これらジカルボン酸やジアミンの具体例については後述する。

ポリアミドＡは、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることが好ましい。ヘキサメチレンテレフタルアミド単位は、ジカルボン酸であるテレフタル酸と、ジアミンである１，６−ヘキサンジアミンとが重合したＰＡ６Ｔの構成単位である。以下では、便宜上、テトラメチレンテレフタルアミド単位をＰＡ４Ｔ単位、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位をＰＡ６Ｔ単位と記す。

ポリアミドＡは、例えば、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位のみで構成される２元共重合ポリアミド、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位を含む３種のモノマー単位で構成される３元共重合ポリアミド、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位を含む４種のモノマー単位で構成される４元共重合ポリアミドである。

ポリアミドＡが３元共重合ポリアミドまたは４元共重合ポリアミドである場合、追加の構成単位としては、ＰＡ４Ｔ単位およびＰＡ６Ｔ単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位および脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかを含む。

上記芳香族ポリアミドは、分子中に芳香環を含んでいるポリアミド樹脂を意味し、芳香族ポリアミドのモノマー単位の分子中に芳香環が含まれていればよい。具体的には、モノマー単位中に、芳香族ジアミン、芳香環を有するジアミン、芳香族ジカルボン酸、および芳香環を有するジカルボン酸の少なくともいずれかから誘導される部分が含まれていればよい。芳香族ジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミンやｍ−フェニレンジアミンなどが挙げられ、芳香環を有するジアミンとしては、ｍ−キシリレンジアミンやｐ−キシリレンジアミンなどが挙げられる。また、芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸や、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、芳香環を有するジカルボン酸としては、ｐ−フェニレン二酢酸などが挙げられる。

上記芳香族ポリアミドのモノマー単位において、ジアミン成分とジカルボン酸成分の少なくともいずれか一方が芳香環を有していればよく、他方の重合成分は芳香環を有する必要はない。例えば、芳香環を有さない成分の原料としては、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。

芳香環を有さないジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミンなどの直鎖状の脂肪族ジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、２−エチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミンなどの分岐型の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、シクロペンタンジアミン、シクロオクタンジアミンなどの脂環式ジアミンが挙げられる。

芳香環を有さないジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。

以上より、芳香族ポリアミドのモノマー単位の具体例としては、テトラメチレンイソフタルアミド単位（ＰＡ４Ｉの構成単位）、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位（ＰＡ６Ｉの構成単位）、オクタメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ８Ｔの構成単位）、ノナメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ９Ｔの構成単位）、デカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１０Ｔの構成単位）、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１１Ｔの構成単位）、ドデカメチレンテレフタルアミド単位（ＰＡ１２Ｔの構成単位）、メタキシリレンアジパミド単位（ＰＡＭＸＤ６の構成単位）、メタキシリレンセバカミド単位（ＰＡＭＸＤ１０の構成単位）、メタキシリレンドデカミド単位（ＰＡＭＸＤ１２の構成単位）、パラキシリレンアジパミド単位（ＰＡＰＸＤ６の構成単位）、パラキシリレンセバカミド単位（ＰＡＰＸＤ１０の構成単位）、パラキシリレンドデカミド単位（ＰＡＰＸＤ１２の構成単位）などが挙げられる。

上記脂肪族ポリアミドは、分子中に芳香環を含まないポリアミドを意味し、脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂肪族ジアミンと脂環式ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂環式ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂環式ジアミンと脂環式ジカルボン酸とを重合させたポリアミド、脂肪族ラクタム及び／または脂肪族アミノカルボン酸を重合させたポリアミド、及びこれらの共重合体である。脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸としては、上述したようなジアミンやジカルボン酸を用いることができる。

脂肪族ラクタムとして、例えば、ピロリドンや、カプロラクタム、ウンデカラクタム、ラウロラクタムなどが挙げられる。脂肪族アミノカルボン酸としては、例えば、１，１１−アミノウンデカン酸などが挙げられる。

以上より、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の具体例としては、酪酸アミド単位（ＰＡ４の構成単位）、カプロアミド単位（ＰＡ６の構成単位）、オクタンアミド単位（ＰＡ８の構成単位）、デカンアミド単位（ＰＡ１０の構成単位）、ウンデカンアミド単位（ＰＡ１１の構成単位）、ドデカンアミド単位（ＰＡ１２の構成単位）、テトラメチレンアジパミド単位（ＰＡ４６の構成単位）、テトラメチレンセバカミド単位（ＰＡ４１０の構成単位）、テトラメチレンドデカミド単位（ＰＡ４１２の構成単位）、ヘキサメチレンアジパミド単位（ＰＡ６６の構成単位）、ヘキサメチレンセバカミド単位（ＰＡ６１０の構成単位）、ヘキサメチレンドデカミド単位（ＰＡ６１２の構成単位）、デカメチレンセバカミド単位（ＰＡ１０１０の構成単位）、デカメチレンドデカミド単位（ＰＡ１０１２の構成単位）などが挙げられる。

ポリアミドＡとしては３元共重合ポリアミドが好ましく、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／６６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／４１０、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／４６、ＰＡ４Ｔ／６Ｔ／１０Ｔがより好ましい。ここで、「／」は共重合体を示す。この場合、ＰＡ４ＴおよびＰＡ６Ｔ以外の成分のポリアミドの総量は、ポリアミドＡ全体の原料モノマーの総モル数（１００モル％）に対して、１〜３０モル％とすることが好ましいく、５〜２５モル％とすることがより好ましい。ポリアミドＡを構成するジカルボン酸成分においてテレフタル酸が主成分となることで、高温剛性などに優れる。

ポリアミドＡを製造する方法としては、溶融重合法、固相重合法、塊状重合法、溶液重合法、またはこれらを組み合わせた方法等、種々の重縮合を利用することができる。これらの中で好ましくは、溶融重合と固相重合の組み合わせ、水溶液重合と固相重合の組み合わせによる方法である。

以上で説明したように、ポリアミドＡは、ＰＡ４Ｔ単位のみを構成単位とする単重合体、またはＰＡ４Ｔ単位以外の構成単位も含む共重合ポリアミドである。

ポリアミドＡの相対粘度は、特に限定されないが、保持器の成形を容易にするためには、９６質量％硫酸を溶媒とし、濃度１ｇ／ｄＬ、２５℃で測定される相対粘度を１．８以上とすることが好ましく、２．０以上とすることがより好ましい。

ポリアミドＡは、その融点が３００℃以上であることが好ましい。また、上限は特に限定されないが、成形加工性などを考慮して３２０〜３５０℃程度とすることが好ましい。融点範囲としては、３２０〜３４０℃が好ましく、３３０〜３４０℃がより好ましい。保持器材料として一般に使用される他のポリアミド樹脂（ＰＡ６６樹脂（同２６７℃）、ＰＡ４６樹脂（同２９５℃）よりも融点が高く、耐熱性に優れるので、高温環境下や、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上となるような、高温、高速回転で使用されても、保持器の変形、焼付き、破損などを防止できる。なお、融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下で、上記ポリアミド樹脂を溶融状態から２０℃／分の降温速度で２５℃まで降温した後、２０℃／分の昇温速度で昇温した場合に現れる吸熱ピークの温度（Ｔｍ）として測定できる。

ポリアミドＡは、そのガラス転移温度が１２０℃以上であることが好ましい。より好ましくは１５０℃以上である。保持器材料として一般に使用される他のポリアミド樹脂（ＰＡ６６樹脂（同４９℃）、ＰＡ４６樹脂（同７８℃）よりもガラス転移温度が高いので、８０℃以上の高温雰囲気下での使用や、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上となるような高速回転で使用されても、保持器の変形を抑制でき、転動体と保持器の滑り摩擦による発熱を小さくできる。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下で、上記ポリアミド樹脂を急冷した後、２０℃／分の昇温速度で昇温した場合に現れる階段状の吸熱ピークの中点の温度（Ｔｇ）として測定できる（ＪＩＳ Ｋ７１２１）。

ベース樹脂とするポリアミドＡに配合する繊維状補強材としては、ガラス繊維を用いる。ガラス繊維は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３などを主成分とする無機ガラスから紡糸して得られる。一般に、無アルカリガラス（Ｅガラス）、含アルカリガラス（Ｃガラス、Ａガラス）などを使用できる。ポリアミドＡへの影響を考慮すれば無アルカリガラスが好ましい。無アルカリガラスは、組成物中にアルカリ成分をほとんど含んでいないホウケイ酸ガラスである。アルカリ成分がほとんど入っていないので、ポリアミドＡへの影響がほとんどなく樹脂組成物の特性が変化しない。ガラス繊維としては、例えば、旭ファイバーグラス社製：０３ＪＡＦＴ６９２、ＭＦ０３ＭＢ１２０、ＭＦ０６ＭＢ１２０などが挙げられる。

繊維状補強材としてガラス繊維を用いる場合、その配合量は、樹脂組成物全体に対して１５〜４０質量％とする。ガラス繊維を上記範囲とすることで、成形流動性の確保や、保持器の剛性を高め、高温、高速回転となる条件下でも保持器の変形を小さくできる。さらに、保持器の形状を射出成形時に無理抜きする形状とする場合や、ウエルド部の十分な強度（引張強度）を確保することを考慮すれば、ガラス繊維の配合量は、樹脂組成物全体に対して２０〜３０質量％が好ましい。

本発明における樹脂組成物には、保持器機能や射出成形性を損なわない範囲であれば、必要に応じて、上記繊維状補強材以外の添加剤を配合してもよい。他の添加剤として、例えば、ポリアミドＡ以外の他のポリマー、固体潤滑剤、無機充填材、酸化防止剤、帯電防止剤、離型材などを配合できる。具体的には、４フッ化エチレン樹脂、グラファイト、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、ウォラストナイト、エラストマ等を添加してもよい。

上記樹脂組成物を構成する各材料を、必要に応じて、ヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどにて混合した後、二軸混練押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得ることができる。なお、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用いて射出成形により保持器を成形する。射出成形時は、樹脂温度をポリアミドＡの融点以上とし、金型温度をポリアミドＡのガラス転移温度以上に保持して行なう。

本発明の転がり軸受用保持器の樹脂材料とする樹脂組成物は、上述のとおり、所定のポリアミド樹脂に所定量の繊維状補強材（ガラス繊維）を配合してなるので、融点およびガラス転移温度が高く、優れた耐熱性、耐油性、耐薬品性、寸法安定性、靱性、摺動性を示すとともに高い機械的性質を有する。このため、本発明の転がり軸受用保持器は、高温雰囲気での使用や、高速回転域などの過酷な環境条件（油や薬品と接触する条件、高速回転条件、高負荷条件、多湿環境など）で長時間の使用に耐え得る保持器となる。

本発明で使用する樹脂組成物は、成形後の引張り強さが１４０ＭＰａ以上であり、好ましくは１６０ＭＰａ以上である。また、引張り弾性率が８ＧＰａ以上であり、好ましくは１０ＧＰａ以上である。引張り強さと引張り弾性率は、ＩＳＯ５２７に準拠して測定される。

上記樹脂組成物のＩＳＯ６２に準拠して測定される吸水率は３．０％以下であり、好ましくは２．５％以下である。ここでの吸水率は、２３℃で相対湿度５０％の恒温恒湿下で、純水に２４時間浸漬したときの吸水率である。このように、上記樹脂組成物は、吸水性が小さいため、吸水・吸湿による膨潤、膨張に伴う寸法変化や物性低下を抑制できる。本発明の転がり軸受用保持器は、寸法安定性に優れ、精度の要求される用途の保持器として安価に提供できる。

本発明の転がり軸受用保持器および転がり軸受を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の転がり軸受の一例であるアンギュラ玉軸受の軸方向断面図であり、図２は図１の転がり軸受における保持器（もみ抜き型）の斜視図および一部拡大図である。図１に示すように、アンギュラ玉軸受１は、外周面に軌道面２ａを有する内輪２と、内周面に軌道面３ａを有する外輪３と、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に介在する複数の玉４と、この玉４を周方向に一定間隔で保持する保持器５とを備えている。保持器５が、上述の本発明の転がり軸受用保持器である。内輪２および外輪３と、玉４とは径方向中心線に対して所定の角度θ（接触角）を有して接触しており、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷できる。保持器５は、外輪案内方式であり、該保持器の外周面の一部に外輪３に案内される外輪案内部５ａを有している。図１の構成では、外輪案内部５ａが外輪３の内周面と接触することで、保持器５が外輪３に案内される。なお、保持器の案内形式は、外輪案内形式に限らず、内輪案内形式でもよい。また、必要に応じて、玉４の周囲にグリースなどの潤滑剤が封入されて潤滑がなされる。

図１のようなアンギュラ玉軸受１は、高速回転用途などで使用されるものである。本発明ではその保持器５として、ガラス転移温度が高く、剛性に優れたポリアミドＡをベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体を用いているため、高温、高速回転条件下においても該保持器の変形を抑制できる。また、ポリアミドＡは、自己潤滑性および低摩擦特性にも優れているため、玉４や外輪３と保持器５との摩擦による発熱量を小さくでき、温度上昇が抑えられ、焼付きが発生しない。このため、該軸受は、高温、高速回転条件下でも長時間の運転が可能となる。

図２（ａ）に示すように、保持器５は、円環状の保持器本体に転動体である玉を保持するポケット部６が周方向に一定間隔で複数設けられている。ポケット部６の平面形状は、平円形状であるが、真円でもよい。ここで、平円形状とは、真円形状で必要とされるポケット隙間（ポケット内径と玉の直径との差）量と一致させる隙間を間にして、その両側に玉の半径にほぼ近似するポケット面の半径で構成させた平円とする形状をいう。このような形状により、回転軸周方向のポケット隙間量を大きくして、玉の進み遅れを吸収することにより、保持器にかかる負荷を低減できる。

保持器５は、もみ抜き型の保持器であり、上述の樹脂組成物を用いて射出成形で素形材を成形した後、切削加工にてポケット部を加工する等して得られる。保持器５は射出成形体であるため、図２（ｂ）に示すように、成形時に樹脂組成物が合流する領域にウエルド部７が形成される。ウエルド部７は、保持器円環において応力集中により破断しやすい箇所である。本発明の保持器では、ポリアミドＡをベース樹脂とし、これに所定量の繊維状補強材（ガラス繊維）を配合してなる樹脂組成物を射出成形して得られた成形体であるので、上記ウエルド部７での引張強度に優れ、高速回転での使用に際しても該ウエルド部での割れを防止できる。具体的には、後述の実施例に示すように、ベース樹脂のみを他のポリアミド樹脂に変更した場合と比較して、高温での引張強度が高くなっている。

本発明の転がり軸受用保持器の他の例として、冠型の転がり軸受用保持器を図３に基づいて説明する。図３は、上述の樹脂組成物を射出成形して得られた冠型保持器の部分拡大斜視図である。図３に示すように、保持器５’は、環状の保持器本体の上面に周方向に一定ピッチをおいて対向一対の保持爪８を形成し、その対向する各保持爪８を相互に接近する方向にわん曲させるとともに、その保持爪８間に転動体としての玉を保持するポケット部９を形成したものである。また、隣接するポケット部９における相互に隣接する保持爪８の背面相互間に、保持爪８の立ち上がり基準面となる平坦部１０が形成される。保持爪８は、わん曲している先端部８ａを有する。

図３に示す冠型保持器を射出成形する場合、保持爪８のわん曲している先端部８ａは、金型から取り出すときに無理抜きされる。これは、ポケット開口部の直径がポケット部９の内径よりも小さいため、ポケット部を成形する内径金型が、ポケット開口部の直径をポケット部の内径まで弾性的に押し広げて離型されるためである。本発明の保持器では、保持器材料として上述の樹脂組成物を用いるので、使用時の高い剛性を維持しながら、成形時の上記無理抜きの際における保持爪先端部の亀裂や白化を防止し得る。特に、樹脂組成物に含まれるガラス繊維について、その配合量を樹脂組成物全体に対して２０〜３０質量％とすることで、これを防止しやすくなる。

図１および図２では、本発明の転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を例に説明したが、本発明を適用できる軸受形式はこれに限定されず、他の玉軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受などにも適用できる。以下に、円すいころ軸受、円筒ころ軸受の形態について説明する。

本発明の円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受を図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明の円すいころ軸受の軸方向断面図であり、図５は、図４の円すいころ軸受における保持器の斜視図である。図４に示すように、円すいころ軸受１１は、外周面にテーパ状の軌道面１２ａを有する内輪１２と、内周面にテーパ状の軌道面１３ａを有する外輪１３と、内輪１２の軌道面１２ａと外輪１３の軌道面１３ａとの間を転動する複数の円すいころ１４と、円すいころ１４を周方向一定間隔で転動自在に保持する保持器１５とを備えている。各軌道面は、軸方向に沿って該軌道面を構成する径が増加・減少するテーパ状である。内輪１２の大径側端部には大鍔１２ｂが、小径側端部には小鍔１２ｃがそれぞれ一体形成されている。円すいころ軸受における内輪は、テーパ状の軌道面を有することから軸方向に見て小径側と大径側とがあり、「小鍔」は小径側端部に設けられた鍔であり、「大鍔」は大径側端部に設けられた鍔である。

図５には、本発明の円すいころ軸受用保持器の一例を示す。保持器１５は、大径リング部１６と、小径リング部１７と、これらを連結する複数の柱部１８とを備えてなり、隣接する柱部１８同士の間にポケット部１９が形成されている。このポケット部１９に円すいころが収納される。保持器１５は射出成形体であるため、成形時に樹脂組成物が合流する領域にウエルド部が形成される。ウエルド部は、保持器円環において応力集中により破断しやすい箇所である。ウエルド部の位置は、ゲート位置によって異なるが、例えば、各ポケット部の小径リング部の中央付近に形成される。

円すいころ軸受の組立方法は、まず、内輪、保持器、および円すいころを組み付けて一体品とし、さらに、この一体品と外輪とを組み付けることで組み立てられる。上記一体品は、例えば、保持器の各ポケット部に円すいころをそれぞれ配置（仮入れ）した後、この状態で内輪を内輪の小鍔部側（小径側端部側）から軸方向に沿って圧入することで組み付けられる。また、上記一体品は、内輪に円すいころをそれぞれ等間隔で配置した後、この状態で保持器を内径側から軸方向に沿って圧入することでも組み付けられる。一体品の組み付け時には、保持器を弾性変形させながら、円すいころを保持器のポケット部に組み込む（かち込む）。また、一体品と外輪とを組み付ける際にも、円すいころに応力が加わることで保持器は弾性変形させられる。このように円すいころ軸受用保持器は、円すいころ軸受に組み付ける際に、保持器を大きく変形させる必要がある。

円すいころ軸受用保持器は、上記のような円すいころ軸受に組み付ける際の弾性変形に伴って、ウエルド部が割れたり、ポケット部（ポケット部を構成する柱部などの変形する箇所）が白化したりすることが懸念される。これに対し、本発明の円すいころ軸受用保持器は、高い剛性と適度な靭性を有しているので、ウエルド部が割れたり、ポケット部が白化したりすることを防ぐことができる。そのため、ウエルド部の割れや、ポケット部の白化がない保持器となる。なお、白化とは、樹脂を屈曲させたときに樹脂が白く変色する現象であり、白化した部分は機械的特性など各種特性が低下する。

また、円すいころ軸受は、自動車のトランスミッション等の油潤滑環境下で使用されることが多いため耐油性が要求されるところ、本発明の円すいころ軸受用保持器は、耐熱性や耐油性に優れるため、高温の油中においても長期間使用することができる。そのため、本発明の円すいころ軸受は、トランスミッション装置やディファレンシャル装置、産業機械、鉄道車両の円すいころ軸受として好適である。

本発明の円筒ころ軸受用保持器および円筒ころ軸受を図６および図７に基づいて説明する。図６は、本発明の円筒ころ軸受の軸方向一部断面図であり、図７は、図６の円筒ころ軸受における保持器の一例を示す図である。図６に示すように、円筒ころ軸受２１は、内輪両鍔付き（Ｎ形）の円筒ころ軸受である。円筒ころ軸受２１は、外周面に軌道面２２ａを有する内輪２２と、内周面に軌道面２３ａを有する外輪２３と、内輪２２の軌道面２２ａと外輪２３の軌道面２３ａとの間を転動する複数の円筒ころ２４と、複数の円筒ころ２４を周方向一定間隔で転動自在に保持する保持器２５とを備えている。内輪２２の軸方向両端には鍔２２ｂがそれぞれ一体形成されており、円筒ころ２４が内輪２２にはめ込まれている。

図７（ａ）には、本発明の円筒ころ軸受用保持器の軸方向一部断面図を示し、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、保持器２５は、軸方向に離間し互いに平行な一対のリング部２６と、これらを連結する複数の柱部２７とを備えてなる。隣接する柱部２７同士の間にポケット部２８が形成され、このポケット部２８に円筒ころ２４が収納される。

図７（ｂ）に示すように、各柱部２７は、外径側端部の周方向両側に一対の爪部２７ａを有している。爪部２７ａは、柱部２７の外径側寄りの領域から外径方向および周方向に向かって突出して設けられており、円筒ころ２４の外周面に接触可能となっている。この爪部２７ａにより、保持器２５と円筒ころ２４とを組み込んだ状態で、ポケット部２８内の円筒ころ２４がそのポケット部２８から径方向外側に抜け出るのを防ぐことができる。なお、各柱部２７において、一対の爪部２７ａ間には凹部２７ｂが形成され、凹部２７ｂは、柱部２７の外径側周面の一部が径方向内側に凹んだ凹溝となっている。

以下に、本発明の円筒ころ軸受用保持器の製造方法について説明する。保持器２５は、上記樹脂組成物の射出成形体であり、成形金型を用いて製造される。本発明の円筒ころ軸受用保持器の製造方法の一例として、スライドコア方式が採用される。スライドコア方式では、内径側金型と各ポケット部を成形するための可動金型が用いられる。上記可動金型は、各ポケット部に対応するよう円環状に配置されたスライドコアと、各スライドコアを放射方向に開閉する駆動手段を備えている。

製造において、まず、内径側金型とスライドコアが衝合されて、所望の保持器の形状の成形キャビティが形成される。この成形キャビティに溶融した上記樹脂組成物をゲートから注入し、成形キャビティに充填させて、溶融樹脂を圧縮するように圧力をかける。そして、一定時間金型内で溶融樹脂を冷却して固化させたのち、金型を開いて離型することで、保持器２５が得られる。

しかし、上記スライドコア方式では、スライドコアを外径方向に開く際（離型時）に、無理抜きを行う必要がある。図８には、この無理抜き時を説明するための模式図を示す。図８に示すように、各柱部２７の爪部２７ａの外形は、スライドコア２９の作動方向Ｘに対して逆テーパとなっているので、爪部２７ａを弾性変形させながら、スライドコア２９を抜き出すことになる。この場合、爪部２７ａは、図中矢印の方向に弾性変形する。このように無理抜きする際には、爪部２７ａおよびその周囲には、大きな負荷がかかり、この負荷によって保持器の一部（特に、爪部２７ａ）が白化したり、欠けや割れなどの破損が生じたりする懸念がある。

加えて、保持器２５には、射出成形時に樹脂組成物が合流する領域にウエルド部が形成される。ウエルド部は、保持器円環において応力集中により破断しやすい箇所であるため、無理抜き時の負荷によってウエルド部で割れが生じることも懸念される。

これに対し、本発明の円筒ころ軸受用保持器は、高い剛性と適度な靭性を有しているので、樹脂の白化や破損が生じることを防ぐことができる。そのため、無理抜きによっても、欠けや、割れ、白化がない保持器となる。なお、本発明では、離型時に弾性変形する部位を無理抜き部といい、例えば、図８では柱部２７の外径側端部に設けられた爪部２７ａが無理抜き部に相当する。また、白化とは、樹脂を屈曲させたときに樹脂が白く変色する現象であり、白化した部分は機械的特性など各種特性が低下する。

一方、円筒ころ軸受への組み付け時においても、無理抜き時と同様に、樹脂の白化や破損といった問題が生じる場合がある。図９には、この組み付け時を説明するための模式図を示す。図９に示すように、内輪両鍔付きの円筒ころ（Ｎ形やＮＦ形）を組み付ける場合には、円筒ころ２４を保持器２５の外径側（方向Ｙ）から組み込むことになる。この場合、爪部２７ａを弾性変形させながら円筒ころ２４を押し込むことになり、爪部２７ａは、図中矢印の方向に弾性変形する。そのため、組み付け時においても上記問題が生じることになるが、本発明の円筒ころ軸受用保持器は、高い剛性と適度な靭性を有しているので、組み付け時においても、樹脂の白化や破損が生じることを防ぐことができる。

本発明の円筒ころ軸受として、図６には内輪両鍔付き（Ｎ形）の円筒ころ軸受を示したが、これに限らず、外輪両鍔付き（ＮＵ形）、内輪両鍔付き・外輪片鍔付き（ＮＦ形）、内輪片鍔付き・外輪両鍔付き（ＮＪ形）、内輪両鍔のうち片側が別体の鍔輪・外輪両鍔付き（ＮＵＰ形）など、種々の公知の軸受形式が採用できる。また、本発明の円筒ころ軸受用保持器は、弾性変形によっても破損や白化が生じないことから、組み付け時に弾性変形を伴うＮ形やＮＦ形の円筒ころ軸受に用いることがより好ましい。

さらに、本発明の円筒ころ軸受用保持器は、耐熱性や耐油性に優れるため、高温の油中においても長期間使用することができる。そのため、本発明の円筒ころ軸受は、トランスミッション装置やディファレンシャル装置、産業機械、鉄道車両の円筒ころ軸受として好適である。

上記本発明の転がり軸受の潤滑方法としては、例えば、グリース潤滑、オイルミスト潤滑、エアオイル潤滑、ジェット潤滑などの方法があり、いずれも採用できる。これら潤滑方法のうち、例えばスピンドル装置の主軸構造等の構造の簡素化という観点では、付属部品や付帯設備の不要なグリース潤滑が好ましい。本発明の転がり軸受は、上述のとおり、保持器が上記樹脂組成物からなるので、高速回転（例えばｄ・ｍ値８０×１０^４以上）でも長時間の使用に耐え得る保持器となっている。

一方で、近年の装置の高速化の要求から、更なる高速回転条件下でも焼付くことなく使用可能な転がり軸受とすることが望ましい。より高速の回転条件下では、軸受部材に潤滑油を適正に供給することが重要になると考えられる。そのため、更なる高速回転条件下（例えばｄ・ｍ値１００×１０^４以上）での使用については、本発明の転がり軸受は、オイルミスト潤滑またはエアオイル潤滑によって潤滑されることが好ましい。これらの潤滑方式では、圧縮空気を用い潤滑油を軸受内部に吐出するため、潤滑油の適正な供給が可能となる。また、グリースを用いたグリース潤滑に比べて、軸受内部の潤滑剤の量を少なくでき、それに伴う軸受内部の潤滑剤の撹拌抵抗を小さくすることができる。

さらに、オイルミスト潤滑やエアオイル潤滑の潤滑方式では、圧縮空気を圧送して潤滑油を軸受内部に供給するため、圧縮空気による軸受の冷却効果も得られる。この冷却効果によって、軸受の昇温を抑えることができる。このように、保持器に上記樹脂組成物を用い、さらにオイルミスト潤滑またはエアオイル潤滑の潤滑方式を組み合わせることで、超高速回転条件下でも溶融することなく長時間の運転が可能となる。

図１０には、図１のアンギュラ玉軸受とエアオイルを吐出するノズル部材３１とを組み合わせた潤滑構造を示す。ノズル部材３１は、アンギュラ玉軸受１が設置されているハウジング３５の内周面に嵌合して、外輪３に隣接して設けられる。また、ノズル部材３１の内径側には内輪２に隣接して内輪間座３２が設けられる。ノズル部材３１は、外部のエアオイル供給装置（図示せず）から供給されるエアオイルを軸受空間に導く潤滑油流路を内部に有する。潤滑油流路は、先端が軸受空間に向かって開口したノズル孔３３と、このノズル孔３３に連通する流入孔３４とからなる。エアオイル供給装置は、潤滑油と圧縮空気を混合してエアオイルを送り出す装置であり、ハウジング３５には、該エアオイル供給装置と流入孔３４とを繋ぐ潤滑油供給路３６が設けられている。

アンギュラ玉軸受１の回転時には、エアオイル供給装置からエアオイルが所定間隔毎に所定量（例えば０．０１〜０．０３ｍｍ^３/３〜１０ｍｉｎ）供給される。エアオイルは、ハウジング３５の潤滑油供給路３６からノズル部材３１の流入孔３４に入り、ノズル孔３３から内輪２の軌道面２ａに向かって噴射される。その結果、内輪２の軌道面２ａや外輪３の軌道面３ａなどが潤滑される。なお、潤滑方式は、エアオイル潤滑に限らず、オイルミスト潤滑でもよい。オイルミスト潤滑では、霧状にした潤滑油を圧縮空気で混合した潤滑用の混合気体（オイルミスト）を軸受に供給することで潤滑させる。

図１０では、アンギュラ玉軸受を例に説明したが、他の玉軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受などにも適用できる。

上述したように、オイルミスト潤滑またはエアオイル潤滑により潤滑される転がり軸受は、高速回転に際しても軸受の発熱をより抑えることができるため、高速回転用途に特に適している。具体的には、本発明の転がり軸受は、ｄｍ・ｎ値８０×１０^４以上、好ましくはｄｍ・ｎ値１００×１０^４以上でも使用可能である。高速回転用途として、例えば、工作機械主軸用スピンドル装置に適用される。

図１１は、図１のアンギュラ玉軸受を用いた工作機械主軸用スピンドル装置の例である。図１１に示すように、スピンドル装置４１は、２個のアンギュラ玉軸受１を有しており、各アンギュラ玉軸受１にはエアオイルを吐出するノズル部材３１がそれぞれ隣接して設けられている。２個のアンギュラ玉軸受１は、内輪側と外輪側とにそれぞれ介在する内輪間座４３と外輪間座４４とによって位置決めされ、ハウジング内筒４５内で主軸４２を回転自在に支持している。ハウジング外筒４６とハウジング内筒４５の間には、冷却液通路４７が設けられており、運転時の装置の過度の温度上昇を防止している。

主軸４２のフロント側（図中左側）に工具などが取り付けられ、主軸４２のリア側（図中右側）にモータなどの駆動源が回転伝達機構を介して連結される。スピンドル装置４１は、例えば、マシニングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤などの各種工作機械に適用できる。

なお、スピンドル装置４１の構成はこれに限らず、装置内においてステータおよびロータからなるモータを主軸に直接組み込んだ構成、いわゆるビルトインモータを内蔵した構成としてもよい。この構成とすることで、より高速回転が可能となる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示す。
樹脂組成物Ａ：ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とした樹脂組成物（ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉ Ａｃｅ ＭＸ５１、Ｔｇ１６０℃、Ｔｍ３３５℃、ガラス繊維３０％添加グレード）
樹脂組成物Ｂ：ＰＡ４Ｔ単位を主成分とするポリアミドＡをベース樹脂とした樹脂組成物（ＤＳＭ社製ＦｏｒＴｉｉ Ｋ１１、Ｔｇ１２５℃、Ｔｍ３２５℃、ガラス繊維３０％添加グレード）
ＰＡ６６：東レ社製アミランＣＭ３００１
ＰＡ４６：ＤＳＭ社製スタニールＴＷ３００
ＰＰＳ樹脂：ＤＩＣ製ＦＺ２１００
ＰＡ９Ｔ：クラレ社製ジェネスタＮ１０００
ガラス繊維（ＧＦ）：旭ファイバーグラス社製０３ＪＡＦＴ６９２（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長３ｍｍ）

実施例１〜２、比較例１〜２
上記原材料を表１に示す割合で配合した樹脂組成物を用いて、実施例と比較例の各試験片を作製し、各種の試験を実施した。組成物の製造には二軸押出機を用いた。ガラス繊維は折損を防止するために定量サイドフィーダーを用いて供給し、押し出して造粒した。得られた成形用ペレットを用い、インラインスクリュー式射出成形機にて成形し、ダンベル試験片（ＩＳＯ５２７）、アンギュラ玉軸受用保持器（外径９３ｍｍ、内径８８ｍｍ、幅１３ｍｍ）とした。なお、保持器の形状は図２に示すもみ抜き型保持器とした。

［保持器引張試験］
室温と１５０℃での保持器の引張り強さを確認するため、実施例および比較例のダンベル試験片を用いて保持器引張試験を実施した。保持器引張試験は、島津製作所社製の引張試験機（オートグラフＡＧ５０ＫＮＸ）を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で行なった。結果を表１に示す。

［軸受温度試験］
アンギュラ玉軸受を使用してｄｍ・ｎ値８０×１０^４まで順次回転数を上げていく軸受試験を実施した。実施例および比較例の保持器を組み込み、潤滑剤としてのグリースを封入し、両側に非接触型シールを設けて密封したアンギュラ玉軸受を用いて軸受温度試験を行なった。試験では外輪温度を測定し、その上昇温度が、精度や耐久性を鑑み、３０℃までを基準とし、３０℃未満を合格、３０℃以上温度が上昇したものを不合格とした。結果を表１に示す。

保持器引張試験に関して、高温雰囲気での使用や、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上の使用条件での発熱を想定し、１５０℃の引張り試験を実施した。表１に示すように、室温における引張り強さは、いずれも１００ＭＰａ以上を示した。一方、１５０℃における引張り強さは、実施例１〜２では１００ＭＰａ以上と良好な強度を示したのに対して、比較例１〜２ではいずれも１００ＭＰａ未満であった。

また、軸受温度試験に関して、表１に示すように、比較例１〜２は、ｄｍ・ｎ値が７０×１０^４をこえた辺りから外輪温度が急上昇し、３０℃以上となった。これに対して、実施例１〜２では、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４となっても外輪温度の急上昇は見られず、３０℃未満を保っていた。

実施例３〜４、比較例３〜５
上記原材料を表２に示す割合で配合した樹脂組成物を用いて、実施例と比較例の円すいころ軸受用保持器を作製し、各種の試験を実施した。成形後、８０℃、９５％相対湿度の雰囲気にて調湿処理を実施し、吸水させたものについて各試験を実施した。得られた保持器の調湿前後の質量から以下に示す算出式により吸水率を測定した。結果を表２に示す。

［吸水率の算出式］吸水率（質量％）＝（調湿後の質量−調湿前の質量）× １００／調湿前の質量・・・（１）

［保持器引張試験］
保持器を１５０℃のギヤ油中に１０００時間浸漬した後の室温下における引張破壊強さを測定した。保持器引張試験には、保持器からポケット部３つ分だけを切断した試験用切片を用いた。図１２に示すように、室温下において、試験用切片５１の真ん中のポケット部に一対の治具５２の突起を挿入した状態で、冶具５２の突起を互いに離間する方向に引っ張った際の引張破壊強さを測定した。測定は島津製作所社製の引張試験機（オートグラフＡＧ５０ＫＮＸ）を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で行なった。測定した１０００時間浸漬した後の引張破壊強さと、１０００時間浸漬する前の引張破壊強さ（初期値：上記保持器引張試験の室温下における引張破壊強さ）とから以下に示す算出式により保持率を測定した。結果を表２に示す。

［保持率の算出式］保持率（％）＝１０００時間浸漬後の引張破壊強さ／１０００時間浸漬前の引張破壊強さ×１００・・・（２）

［軸受への組み付け試験］
作製した保持器を円すいころ軸受に組み付け、その際における保持器の破損や白化を観察した。具体的には、保持器のポケット部に複数の円すいころをそれぞれ仮入れし、この状態で内輪を小径側端部側から軸方向に沿って圧入することによって、保持器を内輪に組み付けた。この組み付け時におけるウエルド部での割れやポケット部の白化の有無を評価した。結果を表２に示す。

表２に示すように、長期の耐油性および耐熱性に関して、実施例３〜４は、１５０℃の油中で１０００時間浸漬した後であっても引張り破壊強さが保持されており、ＰＰＳ樹脂を用いた場合（比較例５）と同等の保持率を示した。

また、円すいころ軸受への組み付けに関して、実施例３〜４においてウエルド部での割れや、ポケット部での白化が見られなかった。一方、ＰＰＳ樹脂を用いた場合（比較例５）には、割れや白化が見られた。

上記の結果より、実施例３〜４の円すいころ軸受用保持器は、機械的特性が優れるとともに、柔軟性と耐熱性に優れることが判明した。つまり、円すいころ軸受に要求される特性に優れており、円すいころ軸受用保持器として使用されることが好ましいといえる。

実施例５〜６、比較例６〜８
上記原材料を表３に示す割合で配合した樹脂組成物を用いて、実施例と比較例の円筒ころ軸受用保持器を作製し、各種の試験を実施した。インラインスクリュー式射出成形機にて、スライドコア方式によって図７に示すような形状（外径寸法３６ｍｍ、内径寸法３０ｍｍ、幅１９ｍｍ）の保持器を得た。得られた保持器について８０℃、９５％相対湿度の雰囲気にて調湿処理を実施し、吸水させたもので各試験を実施した。吸水率は上記式（１）で算出した。結果を表３に示す。

［無理抜き試験］
上述したように、スライドコア方式による製造では、離型時に無理抜きが生じる。無理抜き試験では、柱部の外径側端部（無理抜き部）の欠けや、割れ（特にウエルド部）、樹脂の白化を評価した。いずれも発生しなかった場合を「なし」とし、いずれかが発生した場合を「あり」とした。結果を表３に示す。

［保持器引張試験］
保持器の破壊強さ（ウエルド部の引張強度）、耐油性、耐熱性を確認するため、作製した保持器を用いて保持器引張試験を実施した。測定は島津製作所社製の引張試験機（オートグラフＡＧ５０ＫＮＸ）を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で行なった。保持器を１５０℃のギヤ油中に１０００時間浸漬する前の引張破壊強さ（初期値）と１０００時間浸漬した後の引張破壊強さをそれぞれ測定し、上記式（２）で算出した。結果を表３に示す。

［軸受への組み付け試験］
作製した保持器をＮ形の円筒ころ軸受に組み付け、その際における保持器の破損（欠けや割れ）、白化を観察した。具体的には、保持器のポケット部の外径側から複数の円筒ころを組み込み、この際の外径側端部での欠けや、割れ（特にウエルド部）、樹脂の白化の有無を評価した。いずれも発生しなかった場合を「なし」とし、いずれかが発生した場合を「あり」とした。結果を表３に示す。

表３に示すように、射出成形の無理抜き時および円筒ころ軸受への組み付け時において、実施例のすべてで欠けや、割れ、白化が見られなかった。一方、ＰＰＳ樹脂を用いた場合（比較例８）には、これらの事象が見られた。

長期の耐油性および耐熱性に関して、実施例は、１５０℃の油中で１０００時間浸漬した後であっても破壊強さが保持されており、ＰＰＳ樹脂を用いた場合（比較例８）と同等の保持率を示した。つまり、実施例の保持器は、ＰＰＳ樹脂製の保持器と同等の優れた耐油性および耐熱性を備えつつ、弾性変形に対しては、ＰＰＳ樹脂製の保持器よりも優れた機械的特性を備えている。

上記の結果より、実施例５〜６の円筒ころ軸受用保持器は、機械的特性が優れるとともに、柔軟性と耐熱性に優れることが判明した。つまり、円筒ころ軸受に要求される特性に優れており、円筒ころ軸受用保持器として使用されることが好ましいといえる。

実施例７〜８、比較例９〜１１
上記原材料を表４に示す割合で配合した樹脂組成物を用いて、実施例と比較例のアンギュラ玉軸受用保持器を作製し、各種の試験を実施した。インラインスクリュー式射出成形機にて、所望の保持器形状（外径寸法９３ｍｍ、内径寸法８８ｍｍ、幅１３ｍｍ）とした。図２に示すもみ抜き型保持器とした。成形後、８０℃、９５％相対湿度の雰囲気にて調湿処理を実施し、吸水させたものについて各試験を実施した。吸水率は上記式（１）で算出した。結果を表４に示す。

［軸受温度試験］
作製した保持器をそれぞれアンギュラ玉軸受に組み込んだ。保持器の案内方式は、外輪案内方式とした。アンギュラ玉軸受を定圧予圧で組み立て、ビルトインモータを内蔵したスピンドル装置とした。軸受の潤滑方式はエアオイル潤滑とした。装置内のビルトインモータを駆動させることで主軸を回転させ、順次回転数を上げていく軸受温度試験を実施した。軸受内部の昇温によって保持器が溶融した時点で試験を停止し、その際のｄｍ・ｎ値を記録した。なお、ｄｍ・ｎ値３００×１０^４でも溶融しなかった場合を「なし」とした。結果を表４に示す。

表４に示すように、比較例９（ＰＡ６６）はｄｍ・ｎ値１８０×１０^４で、比較例１０（ＰＡ４６）はｄｍ・ｎ値２００×１０^４で、比較例１１（ＰＡ９Ｔ）はｄｍ・ｎ値２８８×１０^４でそれぞれ保持器が溶融したのに対し、実施例では、ｄｍ・ｎ値３００×１０^４まで回転数を上げても保持器は溶融することなく回転することが可能であった。

上記の結果より、実施例７〜８の転がり軸受は、所定の樹脂組成物からなる保持器を用いるとともに、オイルミスト潤滑またはエアオイル潤滑によって潤滑させることで、高速回転条件下においても焼付くことなく、安定して回転可能であることが判明した。

本発明の転がり軸受用保持器は、高温雰囲気や高速条件下においても焼付きや破損を生じないので、自動車、モータ、工作機械などで用いられる種々の転がり軸受の保持器として利用できる。特に、高温の潤滑油環境下で使用される自動車等のトランスミッション装置やディファレンシャル装置、産業機械、鉄道車両に使用される円すいころ軸受、円筒ころ軸受として好適である。また、使用環境が８０℃以上の高温下であったり、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上となるような高速回転で使用される軸受の保持器として好適である。具体的には、工作機械主軸用スピンドル装置の転がり軸受として好適である。

１ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
５、５’ 保持器
６ ポケット部
７ ウエルド部
８ 保持爪
９ ポケット部
１０ 平坦部
１１ 円すいころ軸受（転がり軸受）
１２ 内輪
１３ 外輪
１４ 円すいころ
１５ 保持器
１６ 大径リング部
１７ 小径リング部
１８ 柱部
１９ ポケット部
２１ 円筒ころ軸受（転がり軸受）
２２ 内輪
２３ 外輪
２４ 円筒ころ
２５ 保持器
２６ リング部
２７ 柱部
２８ ポケット部
２９ スライドコア

Claims (12)

1. 樹脂組成物を射出成形してなる転がり軸受用保持器であって、
   前記樹脂組成物は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，４−ブタンジアミンを主成分とするジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維を配合してなる組成物であり、
   前記樹脂組成物は、前記ガラス繊維を前記樹脂組成物全体に対して１５〜４０質量％含むことを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記ポリアミド樹脂は、前記ジアミン成分として１，６−ヘキサンジアミンを含み、
   前記ポリアミド樹脂が、テトラメチレンテレフタルアミド単位と、ヘキサメチレンテレフタルアミド単位を構成単位として含む共重合ポリアミドであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
3. 前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記テトラメチレンテレフタルアミド単位および前記ヘキサメチレンテレフタルアミド単位以外の芳香族ポリアミドのモノマー単位、および、脂肪族ポリアミドのモノマー単位の少なくともいずれかをさらに含む共重合ポリアミドであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受用保持器。
4. 前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記芳香族ポリアミドのモノマー単位を含み、
   前記芳香族ポリアミドのモノマー単位が、テトラメチレンイソフタルアミド単位、ヘキサメチレンイソフタルアミド単位、オクタメチレンテレフタルアミド単位、ノナメチレンテレフタルアミド単位、デカメチレンテレフタルアミド単位、ウンデカメチレンテレフタルアミド単位、ドデカメチレンテレフタルアミド単位、メタキシリレンアジパミド単位、またはメタキシリレンセバカミド単位であることを特徴とする請求項３記載の転がり軸受用保持器。
5. 前記ポリアミド樹脂は、構成単位として、前記脂肪族ポリアミドのモノマー単位を含み、
   前記脂肪族ポリアミドのモノマー単位が、カプロアミド単位、オクタンアミド単位、デカンアミド単位、ウンデカンアミド単位、ドデカンアミド単位、テトラメチレンアジパミド単位、テトラメチレンスベラミド単位、テトラメチレンセバカミド単位、テトラメチレンドデカミド単位、ヘキサメチレンアジパミド単位、ヘキサメチレンセバカミド単位、ヘキサメチレンドデカミド単位、またはデカメチレンセバカミド単位であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の転がり軸受用保持器。
6. 前記ポリアミド樹脂は、ガラス転移温度が１２０℃以上であり、融点が３００℃以上であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器。
7. 前記転がり軸受用保持器が、円すいころ軸受に用いられ、大径リング部と、小径リング部と、これらを連結する複数の柱部とを備えてなり、前記円すいころ軸受に組み付ける際に、弾性変形を経て組み込まれることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器。
8. 前記転がり軸受用保持器が、円筒ころ軸受に用いられ、一対のリング部と、これらを連結する複数の柱部とを備えてなり、
   前記転がり軸受用保持器は、前記柱部の外径側端部に、射出成形における離型時の無理抜き部を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器。
9. １５０℃以上の高温の油中で使用されることを特徴とする請求項７または請求項８記載の転がり軸受用保持器。
10. 内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備える転がり軸受であって、
    前記保持器が、請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器であることを特徴とする転がり軸受。
11. 前記転がり軸受が、ｄｍ・ｎ値が８０×１０^４以上の高速回転で使用される軸受であることを特徴とする請求項１０記載の転がり軸受。
12. 前記転がり軸受が、エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑で潤滑される転がり軸受であることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の転がり軸受。

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