JP2022069965A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースの付着力の改善を図るとともに、合成樹脂製保持器や合成樹脂製シールにおける高速での変形防止を図り得る転がり軸受を提供する。【解決手段】少なくとも内輪１、外輪３、合成樹脂製保持器９及び転動体７からなり、内部空間には、軸受の潤滑状態を良好に保つためグリースが配設される深溝玉軸受であって、前記合成樹脂製保持器９を、ポリアミド５１０と、含有量１０～４０重量％とした強化繊維材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成した冠型保持器９とする。【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂製保持器・グリース・合成樹脂製シールを含む転がり軸受の改良に関する。

転がり軸受には、様々な種類があると共に様々な環境で使用され、求められる性能も異なっており、それに伴って、合成樹脂製保持器等の軸受構成部品も、各種樹脂材料・強化材などを組み合わせて適用されている。

例えば、従来、転がり軸受を構成する合成樹脂製保持器には、ガラス繊維で強化された６６ナイロン樹脂で作製されたもの等が最も多く提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、樹脂材料としては、６６ナイロン樹脂の他、例えば、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。

転がり軸受の中で、工作機械主軸で適用されるものは、高速回転時に、保持器外周面と外輪内周面とが接触する外輪案内方式であり、保持器自体の吸水寸法変化が小さいことが求められる。それに伴って、保持器で適用するベース樹脂は、吸水性が少ない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が一般的に用いられている。その他、工作機械用軸受の保持器として、同じように吸水寸法変化が小さい綿布補強のフェノール樹脂製リングを切削加工したものも用いられている。
また、これらの工作機械主軸用軸受の潤滑法としては、グリース潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑等が、使用条件やコストによって適宜、選択され採用されているが、一般的には、低コストでメンテナンスも容易なことから、グリース潤滑が利用されることが多い。

また、玉軸受で最も多く用いられる冠型保持器は、玉を圧入する際、樹脂材料に延性がないと割れが発生するため、６６ナイロン、４６ナイロンが通常用いられている（例えば特許文献２参照。）。

しかしながら、上記の６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂をベース樹脂とした保持器は、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、転がり軸受の内外輪・転動体に干渉して悪影響を及ぼす虞があった。特に、上記説明した外輪案内方式の保持器では、寸法変化が重要視されることから、材料コストが高い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を用いるのが、一般的であった。

玉軸受で最も多く用いられている冠型保持器は、延性が低いポリフェニレンサルファイド樹脂や半芳香族ポリアミド樹脂（変性ポリアミド６Ｔ等）をベース樹脂（＋強化繊維材）として用いると、玉を抱え込んでいる爪部分に玉を圧入する際、樹脂材料に延性がないと割れ・欠けが発生することから、上述の通り、実際は６６ナイロン、４６ナイロンにガラス繊維を含有させた樹脂組成物が用いられているのが実状であった。
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、植物由来の原料から合成されるポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃）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。

転がり軸受の内部空間に充填されるグリースとしては、主成分が脂肪族炭化水素である、極性が低い鉱油、ポリα―オレフィン油が最も多く使用されている。

しかし、アミド結合が分子構造中に多数存在する６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂や、芳香族環が分子構造中に多数存在する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に対しては、分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースの保持器への付着力は十分なものではなかった。変性ポリアミド６Ｔ等の半芳香族ポリアミド樹脂も、アミド結合と芳香族環が分子構造中に多数存在することから同様であった。
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℃））、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。

また、転がり軸受は、外部からの異物の侵入防止、及び潤滑のためのグリースの漏洩防止、を目的として、軸受の片面または両面にシールを装着していることが多い。
シールの材質に関しては、全体が金属製のもの(金属製シール)や、取付嵌合部とリップ部とがゴム等で形成され、金属リングを補強材として備えたもの(複合型シール)、プラスチックや熱可塑性エラストマーのみからなるもの(合成樹脂製シール)、が知られている。
これらのシールには、外部からの異物の侵入や内部の潤滑材の漏洩を防ぐため、使用環境に適した機械的特性や耐薬品性・耐熱性・耐摩耗性等が求められる。
シールは外輪または内輪の一方に固定されるが、外輪に固定されるのが一般的である。シールは環状であり、外輪に設けられた嵌合溝に装着するための取付嵌合部と、内輪に設けられたシール溝に摺接させるか、僅かな隙間をもたせた内輪シール溝との間でラビリンスを形成するリップ部とを連結して構成されるのが一般的である。
合成樹脂製シールの軸受への挿入は、その弾性を利用して、取付嵌合部が外輪の外側から嵌合溝の最小径部を乗り越えるように嵌合溝の内部に導入され、嵌合溝外側面(傾斜部)と内側面との間で、ひずみを発生させることにより緊密な嵌合状態を維持する。
合成樹脂製シールの材料としては、使用環境に適した機械的特性や耐薬品性・耐熱性・耐摩耗性等が求められるため、例えば、ポリアミド４６やポリアミド６６などが用いられる。

しかしながら、上記のポリアミド６６やポリアミド４６をベース樹脂とした合成樹脂製シールは、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、合成樹脂製シールの接触圧増大によるトルクの増加や早期破損につながる虞がある。
低吸水の樹脂材料としては、分子構造中に芳香族環が多数存在するポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、分子構造中にアミド結合と芳香族環が多数存在する変性ポリアミド６Ｔ等の半芳香族ポリアミドがあるが、これらの樹脂は、転がり軸受の内部充填グリースの基油として最も多く使用される脂肪族炭化水素（鉱油，ポリα-オレフィン油）と分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースの合成樹脂製シール嵌合部への付着が十分でなかった。
また、低吸水性かつアミド結合の少ない脂肪族ポリアミド系材料として、ポリアミド１１(融点１８７℃)、ポリアミド１２(融点１７６℃)があるが、融点が低く、高速回転で軸受温度が上昇すると、軟化し、シールが変形する虞があった。

特開２００２－１２２１４８ 特開２００７－５６９３０

本発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、グリースの付着力の改善を図るとともに、合成樹脂製保持器や合成樹脂製シールにおける高速での変形防止を図り得る転がり軸受を提供することにある。
また、保持器、特に外輪案内保持器に求められる寸法安定性、冠型保持器に求められる延性の向上を図ることにある。
また、合成樹脂製シールに求められる機械的特性、耐薬品性、耐熱性の向上を図ることにある。

この目的を達成するために、第１の本発明は、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５１０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としたことである。

第２の本発明は、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５６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としたことである。
ことを特徴とする転がり軸受としたことである。

第３の本発明は、少なくとも内輪、外輪、保持器、転動体及び合成樹脂製シールからなる転がり軸受において、
前記合成樹脂製シールを、ポリアミド６１０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としたことである。

第４の本発明は、第１の本発明において、ポリアミド５１０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合成樹脂製シールを備えてなることを特徴とする転がり軸受としたことである。

第５の本発明は、第２の本発明において、ポリアミド５６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合成樹脂製シールを備えてなることを特徴とする転がり軸受としたことである。

第６の本発明は、第１の本発明において、前記転がり軸受が外輪案内であることを特徴とする転がり軸受としたことである。

第７の本発明は、第１の本発明乃至第６の本発明のいずれかにおいて、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転がり軸受としたことである。

第８の本発明は、第１の本発明乃至第７の本発明のいずれかにおいて、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転がり軸受としたことである。

第９の本発明は、第１の本発明乃至第７の本発明のいずれかにおいて、前記転がり軸受の内部空間にはグリースが充填され、
前記グリースを生分解性グリースとしたことを特徴とする転がり軸受としたことである。

本発明によれば、グリースの付着力の改善を図るとともに、合成樹脂製保持器や合成樹脂製シールにおける高速での変形防止を図り得る転がり軸受を提供することができる。
また、保持器、特に外輪案内保持器に求められる寸法安定性、冠型保持器に求められる延性の向上を図ることができる。
また、合成樹脂製シールに求められる機械的特性、耐薬品性、耐熱性の向上を図ることができる。

本発明の転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受を一部省略して示す概略断面図である。 図１に示す深溝玉軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器の概略斜視図である。 本発明の転がり軸受の他の実施形態であるアンギュラ玉軸受を一部省略して示す概略断面図である。 図３に示すアンギュラ玉軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器の概略斜視図である。 本発明の転がり軸受の他の実施形態である円筒ころ軸受を一部省略して示す概略断面図である。 図５に示す円筒ころ軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器の概略斜視図である。 円錐ころ軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器の概略斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態に過ぎず何等限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。

図１に示す深溝玉軸受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。
また、本実施形態では、転がり軸受の内部空間に、軸受の潤滑状態を良好に保つためグリースが配設されている。
図中符号１１は、外部からの異物の侵入防止、及び潤滑のためのグリースの漏洩防止、を目的として、軸受の片面または両面に組み込まれる合成樹脂製シール（密封シール）である。

合成樹脂製保持器９は、図２に示す冠型保持器（外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）であって、軸方向一端部に形成される円環部９ｆと、円環部９ｆの円周方向に間隔をあけて複数箇所から軸方向一方側へ突出する複数の柱部９ｇと、各柱部９ｇの先端部に設けられる一対の爪部９ｈ，９ｈと、を備え、射出成形にて作製されている。円周方向に隣り合う爪部９ｈ，９ｈの対向面と、これら対向面間の円環部９ｆの軸方向側面は、協働してポケット９ｉを形成し、玉７を回動自在に保持する。円環部９ｆに所定の等間隔で設けられた各ポケット９ｉには、玉７が一対の爪部９ｈ，９ｈの開口側から押し込まれ、爪部９ｈ，９ｈを弾性変形させて嵌め込まれる。

ところで、転がり軸受では、潤滑剤が保持器と転動体との隙間に入り込み、遠心力により外輪側へと移動する。その際、潤滑剤は保持器の内輪側の端面から入り込むため、保持器と内輪との間隔が広いほど潤滑剤が入り込みやすくなる。外輪案内型の保持器では、内輪との間隔が広いため潤滑剤が入り込みやすく、より良好な潤滑が可能となるため、各実施形態の合成樹脂製保持器９を外輪案内型とした場合に摩耗防止効果がより顕著となる。

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。
合成樹脂製保持器９は、図４に示すように、板状の円環部材９ｄと、円環部材９ｄの円周方向に略等間隔で形成され、玉７を転動可能に保持する複数個のポケット部９ｅと、で構成され、射出成形にて作製されている。

また、図５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。
合成樹脂製保持器９は、図６に示すように、軸方向に互いに同軸に離間して配置される一対の円環部９ａ，９ａと、一対の円環部９ａ，９ａを連結すべく、円周方向に略等間隔で配置される複数の柱部９ｂと、円周方向に互いに隣り合う各柱部９ｂの間に形成され、円筒ころ７を転動可能に保持するポケット部９ｃを有する。

さらに、図７に示す円錐ころ軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器９も一実施形態として例示できる。
合成樹脂製保持器９は、例えば、円錐ころが収納されるポケット９ｊを画成する複数の柱部９ｋと、柱部９ｋをつなぐ両端の小径環状部９ｌ及び大径環状部９ｍとを具備している。
「第一実施形態」

本実施形態では、図１に示す深溝玉軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器（図２）及び合成樹脂製シール（図１）を一例として説明する。

合成樹脂製保持器及び合成樹脂製シールを形成するベース樹脂としては、植物由来のセルロースを糖化技術で得られる１，５－ペンタジアミンと、同じく植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であるポリアミド５１０を使用することができる。
１，５－ペンタジアミンとセバシン酸は、１：１で反応することで、ポリアミド５１０が合成されており、バイオ度は１００％となり、環境にやさしい材料となる。
以上説明したポリアミド５１０は、吸水率（２３℃、水中、２週間）が５．３％であり、転がり軸受の保持器に最も多く用いられているポリアミド６６（２３℃、水中、２週間で、８％）に対して、約６６％に抑えられているので、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が高くなっている。

ポリアミド５１０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。

ベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、保持器が接触する可能性がある相手部材（転動体及び外輪）の摩耗に対して有利に働き、保持器として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、保持器が破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更に相手材の損傷を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度や相手材の損傷等を考慮して適宜選択される。

また、ガラス繊維としては、一般的な平均繊維径である１０～１３μｍのものの他、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。
更に、炭素繊維としては、強度を優先するのであれば、ＰＡＮ系のものが好適であるが、コスト面で有利なピッチ系のものも使用可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。炭素繊維は、繊維自体の強度、弾性率が高いため、ガラス繊維に比べて、保持器の高強度化、高弾性率化が可能である。
アラミド繊維としては、強化性に優れるパラ系アラミド繊維を好適に使用することが可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。アラミド繊維は、ガラス繊維及び炭素繊維のように、鉄鋼材料を傷つけることはないので、保持器が接触する相手部材の表面状態を悪くすることがないので、軸受の音響特性等を重視する場合は、更に好適である。
これらの強化材は、全体の１０～４０重量％、特に１５～３０重量％の割合で配合することが好ましい。強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、強化材の種類によっては、相手材への傷つけ性が高くなるので好ましくない。
更に、添加剤として樹脂に、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。

以下に、転がり軸受の潤滑状態を良好に保つグリースについて説明する。

本実施形態に用いられるグリースは、増ちょう剤と基油とを主成分とし、基油は、本発明で用いられるポリアミド５１０への濡れ性を考慮して、ポリα―オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Li石けん、Liコンプレックス石けん、Ba石けん、Baコンプレックス石けん等である。

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。

ポリアミド５１０は、転がり軸受の保持器で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するＣ１０（セバシン酸由来）部分が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
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。

上記のポリα―オレフィン油を基油とするグリースの外に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド５１０への濡れ性は良好である。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６に比べて低吸水なポリアミド５１０を、転がり軸受の保持器の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転がり軸受を提供することができる。
また、ポリアミド５１０はバイオ度が１００％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい転がり軸受とすることとすることができる。

同じポリアミド５１０で、転がり軸受の端面の合成樹脂製シールに用いると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。

更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するＣ１０部分（セバシン酸由来）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。
また、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。

「本実施の態様」
[保持器の作製]
表１に示すポリアミド樹脂、及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製することができる。
各樹脂ペレットを用いて、深溝玉軸受用の合成樹脂製保持器（図２、外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）と、合成樹脂製シール（図１）を、射出成形により作製できる。
また、同じ樹脂ペレットを用いて、アンギュラ玉軸受（日本精工製「７０ＢＥＲ２０ＸＤＢ」；内径７０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、幅２４ｍｍ、接触角２５°、２列組合せ）用保持器（図３及び図４参照）を、射出成形により作製できる。

・実施の態様の例のベース樹脂は、Ｃａｔｈａｙ製Ｔｅｒｒｙ１５１０(熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)
・比較例１は、表１に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６(Ｃｕ系熱安定剤含有;数平均分子量２００００)］
・比較例２は、表１に示す組成のＰＡＮ系ＣＦ３０質量％含有Ｌ－ＰＰＳ樹脂［ポリプラスチックス製フォートロン２１３０Ａ１］

これらの評価は以下により確認できる。

［寸法安定性の評価］
各保持器を、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「×」として評価する。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ

［耐久性評価］
各試験体を実際のスピンドルユニットに組み込み、下記条件Ｉ～IIIにて操舵操作を繰返し行う。
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「×」として評価する。
尚、内部空間に、充填するグリースは、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のものとすることができる。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とする。
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％とするとよい。
・条件I：３０℃、５０％RH
・条件II：５０℃、９０％RH
・条件III：８０℃、５０％RH

[組み込み試験結果]
図２に示す冠型保持器（実施例、比較例１、２）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、保持器爪部の白化・割れ・変形を確認することができる。
各組成でｎ＝１０で行い、１個でも異常が見られた場合は×、異常が無かった場合を〇として、評価できる。
「第二実施形態」

本発明の転がり軸受に組み込まれる合成樹脂製保持器及び合成樹脂製シールとして次の材質からなるものも採用可能である。
合成樹脂製保持器９は、第一実施形態と同じく図２に示す冠型保持器とする。合成樹脂製シールは、第一実施形態と同じく図１に示すシールとする。

合成樹脂製保持器及び合成樹脂製シールを形成するベース樹脂としては、植物由来のセルロースを糖化技術で得られる１，５－ペンタジアミンと、石油由来のアジピン酸の重縮合物であるポリアミド５６を使用することができる。

１，５－ペンタジアミンとアジピン酸は、１：１で反応することで、ポリアミド５６が合成されており、バイオ度は５０％となり、環境にやさしい材料となる。
以上説明したポリアミド５６の吸水率は、ポリアミド６６に若干高い程度であり、吸水による寸法変化に大きな差異はない。
以上説明したポリアミド５６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。

上記のベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、保持器として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、保持器が破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

強化材としては、第一実施形態にて説明した強化材が採用可能で、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤などを、添加剤としてそれぞれ単独あるいは併用してベース樹脂に添加することが好ましい。
詳細な説明は段落００３６～００３７の記載を援用する。

本実施形態に用いられるグリースは、特に限定はされないが、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド５６への濡れ性は良好である。
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。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６と同等の吸水性を有するポリアミド５６を、転がり軸受の保持器の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転がり軸受を提供することができる。
また、ポリアミド５６はバイオ度が５０％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい転がり軸受とすることとすることができる。
同じポリアミド５６で、転がり軸受の端面のシールに用いると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。
また、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。

同じポリアミド５６で、転がり軸受の端面の合成樹脂製シールに用いると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。

「本実施の態様」
[保持器の作製]
表２に示すポリアミド樹脂、及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製することができる。各樹脂ペレットを用いて、深溝玉軸受用保持器（図２、外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）とシール（図１）を射出成形により、作製できる。

・実施の態様の例のベース樹脂は、Ｃａｔｈａｙ製Ｔｅｒｒｙ１５６（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)
・比較例１は、表１に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有;数平均分子量２００００）］
・比較例２は、表１に示す組成のＰＡＮ系ＣＦ３０質量％含有Ｌ－ＰＰＳ樹脂［ポリプラスチックス製フォートロン２１３０Ａ１］

これらの評価は以下により確認できる。

［寸法安定性の評価］
各保持器を、下記条件I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。条件Iにおいて、変化量が５０μｍ以下を合格「○」、５０μｍを越えるものを不合格「×」として評価する。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ

［耐久性評価］
各試験体を軸受耐久試験機に組み込み、下記条件I～IIにて操舵操作を繰返し行う。
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「×」として評価する。
尚、内部空間に充填するグリースは、日本精工製生分解性グリース「エクセラグリーンＮＳ７グリース」（基油：ポリオールエステル＋ジエステル；基油動粘度４０℃で２６ｍｍ２／Ｓ、増ちょう剤：リチウム石けん）。
尚、試験荷重は、ラジアル荷重で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％とするとよい。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：８０℃、５０％ＲＨ

[組み込み試験結果]
図２に示す冠型保持器（実施例、比較例１、２）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、試験後保持器爪部の白化・割れ・変形を確認することができる。
各組成でｎ＝１０で行い、1個でも異常が見られた場合は×、異常が無かった場合を〇として、評価できる。

「第三実施形態」

本発明の転がり軸受に組み込まれる合成樹脂製シールとして次の材料からなるものも採用可能である。
合成樹脂製シールは、第一実施形態と同じく図１に示すシールとする。

合成樹脂製シールを形成するベース樹脂としては、石油由来のヘキサメチレジアミン(１，６－ジアミノヘキサン；１，６－ヘキサンジアミン)と、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であるポリアミド６１０を使用することができる。
ポリアミド６１０は、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸を１：１で反応することで合成されており、バイオ度が６０％の環境に優しい材料となる。

以上説明したポリアミド６１０は、平衡吸水率（２３℃６０％ＲＨ）が１．５％であり，転がり軸受の保持器に最も用いられているポリアミド６６（平衡吸水率２．５％）に対して、約６０％に抑えられているため、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れていることで信頼性が高くなっている。
ポリアミド６１０の分子量は、ガラス繊維等の強化剤含有状態で射出成型できる範囲、具体的には数平均分子量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を超える場合は、ガラス繊維等の強化剤の実用的な含有量１５－３５重量％を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、精度良い合成樹脂製シールを射出成形で製造することが難しくなる。
上記のベース樹脂は樹脂単独でも一定の耐久性を示し、合成樹脂製シールが接触する可能性がある相手部材（外輪及び内輪）の摩耗に対して有利に働き、合成樹脂製シールとして十分に機能する。
しかしながら、より過酷な条件下で使用されると、合成樹脂製シールが破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために強化剤を配合することが望ましい。

強化材としては、第一実施形態にて説明した強化材が採用可能で、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤などを、添加剤としてそれぞれ単独あるいは併用してベース樹脂に添加することが好ましい。
詳細な説明は段落００３６～００３７の記載を援用する。

本実施形態に用いられるグリースは、増ちょう剤と碁油を主成分とし、碁油は本発明で用いられるポリアミド６１０への濡れ性を考慮して、ポリα－オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤はアミンとイソシアネートからなるウレア化合物、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、バリウム石けん、バリウムコンプレックス石けん等である。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。碁油は、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。混合量は、碁油全体に対して３０重量％以下である。
ポリアミド６１０は、転がり軸受の保持器に一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド間に長い炭化水素鎖を有するＣ１０（セバシン酸由来）部分が存在することで、ポリα－オレフィン油との濡れ性に優れている。
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材、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かん化ワックス、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。

上記のポリα－オレフィン油を基油とするグリースの他に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となる。
生分解性グリースとしては、基油としてナタネ油、ひまし油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトール等の合成脂肪酸エステルを使用したものが生分解性に優れている。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、ウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド６１０への濡れ性は良好である。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６に比べて低吸水なポリアミド６１０を転がり軸受の合成樹脂製シールの樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立した転がり軸受を提供することができる。
また、ポリアミド６１０はバイオ度が６０％であることから、従来の石油由来成分のみのバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい転がり軸受とすることができる。
更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するＣ１０部分（セバシン酸由来）があるため、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を適用することで、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。

同じポリアミド６１０で、転がり軸受の合成樹脂製保持器に用いると、更に環境にやさしい転がり軸受とすることができる。

「本実施の態様」
[合成樹脂製シールの作製]
表１に示すポリアミド樹脂に強化材を配合して樹脂組成物(樹脂ペレット)を調整することができる。
各樹脂ペレットを用いて、アンギュラ玉軸受(日本精工「７０ＢＥＲ２０ＸＤＢ」；内径７０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、幅２４ｍｍ、接触角２５°、２列組み合わせ)用の合成樹脂製シールを射出成形により作製できる。
また、同じ樹脂ペレットを用いて、深溝玉軸受用の合成樹脂製シールを射出成形により作製できる。

・実施の態様の例のベース樹脂は、ダイセルエボニック製ベスタミド テラ ＨＳ２２（熱安定剤含有グレード、数平均分子量不明）。
・比較例１は、表１に示す組成のＧＦ３０重量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有；数平均分子量２００００）］。
・比較例２は、表１に示す組成のＰＡＮ系ＣＦ３０重量％含有Ｌ－ＰＰＳ樹脂［ポリプラスチック製フォートロン２１３０Ａ１］。

これらの評価は以下により確認できる。

[寸法安定性の評価]
各合成樹脂製シールを、下記条件Iまたは条件IIの下で放置し、所定時間経過後に合成樹脂製シール外見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「〇」、５０μｍを超えるものを不合格「×」として評価する。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、１００ｈｒ

[耐久性評価]
各試験体を実際のスピンドルユニットに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰り返し行う。
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「〇」、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格「×」として評価する。
なお、内部空間に充填するグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ^２/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、各種添加剤を配合したちょう度Ｎｏ.２のものとすることができる。
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とする。
なお、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％とするとよい。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ

本発明は、合成樹脂製保持器、合成樹脂製シール及びグリースを含む他の転がり軸受にも利用可能である。

１ 内輪
３ 外輪
５ 環状隙間
７ 転動体
９ 保持器
１１ 合成樹脂製シール

Claims (9)

1. 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５１０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。
2. 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５６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。
3. 少なくとも内輪、外輪、保持器、転動体及び合成樹脂製シールからなる転がり軸受において、
   前記合成樹脂製シールを、ポリアミド６１０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。
4. ポリアミド５１０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合成樹脂製シールを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
5. ポリアミド５６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合成樹脂製シールを備えてなることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
6. 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。
7. 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乃至６のいずれかに記載の転がり軸受。
8. 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７のいずれかに記載の転がり軸受。
9. 前記転がり軸受の内部空間にはグリースが充填され、
   前記グリースを生分解性グリースとしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の転がり軸受。
   

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