JP2022055409A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、樹脂材料としては、66ナイロン樹脂の他、46ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が用いられ、強化材としては、ガラス繊維や炭素繊維等が用いられている。
また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド11(融点187℃)、ポリアミド12(融点176℃))、ポリアミド612(融点216℃)、ポリアミド610(融点222℃)があるが、融点が低いために、高速回転で軸受温度が上昇すると、軟化し、保持器が変形する虞があった。
更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するポリアミド11部分があることで、分子構造が近いポリα-オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、転がり軸受の長寿命化が可能となる。
本実施形態において合成樹脂製保持器9は、ポリアミド6Tとポリアミド11の共重合ポリアミド樹脂と、含有量10~40重量%とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で作製されている。
例えば、図1に示す円筒ころ軸受を一実施形態として例示できる。円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道面1aを有する内輪1と、内周面に外輪軌道面3aを有する外輪3と、内輪軌道面1aと外輪軌道面3aとの間に転動可能に組み込まれる複数個の円筒ころ(転動体)7と、複数個の円筒ころ7を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器9と、を含んで構成されている。
また、図3に示すアンギュラ玉軸受(例えば、日本精工製「70BER20XDB」;内径70mm、外径110mm、幅24mm、接触角25°、2列組合せ)を一実施形態として例示できる。
アンギュラ玉軸受は、外周面に内輪軌道面1aを有する内輪1と、内周面に外輪軌道面3aを有する外輪3と、内輪軌道面1aと外輪軌道面3aとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉(転動体)7と、複数個の玉7を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器9と、を含んで構成されている。
また、図5に示す深溝玉軸受用保持器を一実施形態として例示できる。
深溝玉軸受は、外周面に内輪軌道面1aを有する内輪1と、内周面に外輪軌道面3aを有する外輪3と、内輪軌道面1aと外輪軌道面3aとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉(転動体)7と、複数個の玉7を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器9と、を含んで構成されている。図中符号11は密封シールである。
尚、植物由来のひまし油を原料としているポリアミド11のモル比がそのままバイオ度となる。バイオ度が高い方が、より環境にやさしい材料となる。
ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有状態で射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で13000~28000、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で18000~26000の範囲である。数平均分子量が13000未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が28000を越える場合は、ガラス繊維等の強化材の実用的な含有量15~35重量%を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、保持器を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。
これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα-オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、30重量%以下である。
また、このグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Caスルホネート等の防錆剤、MoDTC等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。
第一実施形態乃至第三実施形態の転がり軸受を構成している各保持器9を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後に保持器外径寸法の変化量を測定する。
何れの条件においても、変化量が50μm以下を合格、50μmを越えるものを不合格とする。
条件I:60℃、90%RH、70hr
条件II:80℃、90%RH、100hr
<評価>
各保持器9を、条件I・条件IIの下に放置し、所定時間経過後、それぞれの保持器9の外形寸法を測定したが、それぞれの保持器9は、外径寸法の変化量を50μm以下に抑えることができる。
例えば、耐久性は以下により評価できる。
各試験体(上記保持器を用いた第一実施形態の円筒ころ軸受、第二実施形態のアンギュラ玉軸受、及び第三実施形態の深溝玉軸受)を実際のスピンドルユニットに組み込み、下記条件I~IIIにて回転試験を行う。何れの条件においても、1000hrの軸受の連続運転ができた場合を合格、1000hrの連続運転ができなかったものを不合格とする。尚、内部空間に、充填する潤滑グリースは、上記1000hrの運転中に劣化してしまわないよう、以下の組成のものが好ましい。
ポリα-オレフィン油(100℃で5.7mm2/s)を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤(増ちょう剤量:13重量%)に、各種添加剤を配合されたちょう度No.2のものとし、添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものが好ましい。尚、試験軸受の組み込み時予圧荷重は、1500N、試験回転数は10000min-1とし、グリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ない軸受空間容積の7%とすることが好ましい。
・条件I:30℃、50%RH
・条件II:50℃、90%RH
・条件III:80℃、50%RH
<評価>
各軸受について、条件I・条件II・条件IIIの何れの条件においても、1000hrの軸受の連続運転ができると推定される。
図6に示す第三実施形態の深溝玉軸受を構成する冠型保持器9について、自動組み込み試験機を用いて、組み込み試験を実施し、試験後、保持器9の爪部9hの白化・割れ・変形などにより、組み込み性を評価することができる。
<評価>
試験に用いた冠型保持器9にあっては、爪部9hの白化・割れ・変形などのいずれの症状も確認されないと思われる。
3 外輪
5 環状隙間
7 転動体
9 保持器
11 密封装置
Claims (4)
- 少なくとも内輪、外輪、合成樹脂製保持器及び転動体からなる転がり軸受において、
前記合成樹脂製保持器を、ポリアミド6Tとポリアミド11の共重合ポリアミド樹脂と、含有量10~40重量%とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする転がり軸受。 - 前記転がり軸受が外輪案内であることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受。
- 前記保持器が爪部を有する冠型保持器であることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受。
- 前記転がり軸受の内部空間にはグリースが充填され、
前記グリースの基油の主成分をポリα-オレフィン油としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の転がり軸受。
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