JP3541860B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、デジタルオーディオテープレコーダ（ＤＡＴ）、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の回転支持部分に組み込んで使用される転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受は、図１に示されるように、外周面に内輪軌道１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の転動体５を転動自在に設けることで構成されている。
外輪４の両端部内周面には、それぞれ円輪状のシール板６の外周縁を係止し、両シール板６によって転動体５の設置部分に存在するグリースや発生したダスト（発塵）が外部に漏れたり、或いは外部に浮遊する塵芥が転動体５の設置部分に侵入したりするのを防止している。
【０００３】
また、複数個の転動体５は、図２に示すような保持器７に、転動自在に保持されている。この保持器７は、合成樹脂を射出することにより一体に形成されている。即ち、この保持器７は、円環状の主部８と、この主部８の片面に設けられた複数組の保持部９とを備えている。各保持部９は、互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１０から成る。各保持部９を構成する１対の弾性片１０の互いに対抗する面は、互いに同心の球状又は円筒状の凹面をなしている。各転動体５は、各弾性片１０の間隔を弾性的に押し広げつつ、上記１対の弾性片１０の間に押し込むことにより、各保持部９に転動自在に保持される。
【０００４】
一般に保持器７に使用されている材料は、金属、又はポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の射出成形可能な合成樹脂が単体、若しくはガラス繊維、カーボン繊維、有機繊維等で強化した合成樹脂組成物が使用されている。また、特に高温耐性を考慮する場合には、耐熱性に優れるポリアミド樹脂や繊維補強ポリアミド樹脂が好適に使用される。
また、保持器７は転動体５を保持する機能しか有しておらず、転がり軸受の潤滑には、潤滑油、又はグリース等の半固体状潤滑剤が使用されている。特にグリース等の半固体状潤滑剤を使用した場合、該潤滑剤に起因する攪拌抵抗の為、軸受により支持された軸等を回転させる為に要するトルクが大きく、しかも回転に伴ってのトルク変動も大きくなりやすい。
そこで、従来より保持器７自体に潤滑機能を付与した転がり軸受も提案されている。例えば、特開昭６１−６４２９号公報には、圧縮成形により多孔質に成形されたポリアミドイミド樹脂にフッ素化油を含浸させた軸受保持器が開示されている。また、特開平１−９３６２３号公報には、油を含有するバインダと母材から成る含油プラスチックを成形した保持器を、潤滑油中に含浸させた保持器が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６１−６４２９号公報に記載された軸受保持器の場合、保持器が多孔質であるために潤滑油の漏出が早く、早期に潤滑作用が消失してしまう。
一方、特開平１−９３６２３号公報に記載された保持器の場合には、保持器を形成する樹脂が予め１０重量％程度含油した含油樹脂組成物であるために、転がり軸受用保持器のようにウエルドラインが生じ易い成形品においては、射出成形時に樹脂と潤滑油とが分離し、ウエルドライン付近の機械的特性を著しく低下させてしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、長期に亘る安定した潤滑作用が得られるとともに、回転初期や低速回転時における潤滑性やトルク特性に優れた転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、ポリアミド系樹脂組成物を所望の保持器形状に成形してなる成形体に、アミド基との親和性を有し、且つ炭素数６以上で、沸点１００℃以上の物質からなる油性剤または摩耗防止剤の少なくとも一種を、前記成形体全量に対して０．５〜８．０重量％の範囲で含浸させてなる保持器を組み込み、且つオイルプレーティングを施したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
上述の様に、油性剤または摩耗防止剤が含浸された保持器を組み込み、かつオイルプレーティングを施した転がり軸受は、オイルプレーティングによる潤滑作用に加えて油性剤や摩耗防止剤の作用が付加される結果、これらの相乗効果により回転に要するトルクおよびトルク変動が小さく、しかも音響特性を格段に向上させる。
更に、保持器に含浸される油性剤や摩耗防止剤は、保持器を形成するポリアミド系樹脂との親和性を有し、しかも炭素数や沸点を規定したことで、保持器内に保持され易く、染み出し速度が遅く、また蒸発等による損失が少ないため、その作用が長期間に亘って安定して発現する。また、油性剤や摩耗防止剤の保持器への含有量を規定したことで、潤滑不良や保持器の変形、機械的強度の低下を防止する。
これらの結果、良好な潤滑特性が長期間に亘って維持され、軸受の耐久性を向上させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転がり軸受を詳細に説明する。
本発明の転がり軸受に組み込まれる保持器は、耐熱性並びにオイルプレーティングに使用される潤滑油に対する耐油性に優れたポリアミド系樹脂を所望の保持器形状に成形して得られる。このポリアミド系樹脂の組成は特に限定されず、本発明ではポリアミドのホモポリマーの他、ポリアミドと該ポリアミドと相溶性のある樹脂成分、例えばポリオレフィンとの混合樹脂組成物、ポリアミドイミド等を好適に使用できる。中でも、生産性やコスト面から、ＰＡ（ポリアミド）６６、ＰＡ４６、ＰＡ６等を好適に挙げることができる。
また、ポリアミド系樹脂には、機械的強度の増強のために、潤滑性能を低下させない程度に繊維状充填材を添加することができる。例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、アルミナ繊維、窒化ケイ素繊維、ステンレス繊維等を挙げることができるが、より好適にはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等を例示できる。
【００１０】
本発明に使用される油性剤または摩耗防止剤は、油性向上作用または摩耗防止作用を備え、且つ上記ポリアミド系樹脂のアミド基との親和性があり、炭素数６以上で、沸点１００℃以上の物質であれば特に限定されない。炭素数が６未満、もしくは沸点１００℃未満である場合には、その油性向上作用または摩耗防止作用自体が充分でなかったり、特に沸点が１００℃未満のものは蒸発等により保持器から漏出して早期に枯渇し易いため、軸受寿命の点で好ましくない。
上記の要件を満足する油性剤としては、例えば、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、ラウリルアルコール、オレイルアルコール、リノレインアルコールなどの高級アルコール類、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、ドデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、４−イソカプロン酸、２−メチルドデカン酸、２−ブチルテトラデカン酸、１１−メチルオクタデカン酸、３−メチルノナデカン酸、１０−ウンデシレン酸、リンデル酸などのカルボン酸類、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、イコシルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミンなどのアミン類を挙げることができる。
また、摩耗防止剤としては、例えば、ジエチルフタレート、ジブチルセバケート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェートなどのエステル類を挙げることができる。
【００１１】
保持器への油性剤、摩耗防止剤の含浸は、油性剤、摩耗防止剤からなる液中に保持器を浸漬することで実施され、その際液温や含浸時間により含浸量を制御することができる。油性剤、摩耗防止剤の保持器への含浸量は、保持器全量に対して０．５〜８．０重量％の範囲である。
ここで、油性剤、摩耗防止剤の含浸量は、絶対乾燥時（真空乾燥器中で乾燥させた保持器）と浸漬後（保持器を浸漬して溶剤で洗浄した後）の保持器の重量を測定し、次式により算出される。即ち、
含浸量（重量％）＝｛（浸漬後の重量−絶対乾燥時の重量）／絶対乾燥時の重量｝×１００
である。
前記含有量において、０．５重量％未満の場合には、油性剤や摩耗防止剤の量が絶対的に不足しており、その作用が早期に消失して音響寿命に至るのが早い。一方、油性剤、摩耗防止剤を８．０重量％を越えて含浸させても、増量による軸受の潤滑性の向上を図れないにもかかわらず、保持器の寸法精度の低下、および機械的特性の低下、更には回転トルクの増大を招くため好ましくない。しかも、油性剤や摩耗防止剤の含浸に要する時間が長くなるため、生産効率が低下して保持器の価格高騰の原因となる。
【００１２】
本発明に係る転がり軸受では、上記油性剤と摩耗防止剤との何れか一方を保持器に含浸させてもよいが、両者を併用することもできる。その場合、両者の合計で、保持器全量に対して０．５〜８．０重量％となるように含浸させる。
【００１３】
本発明に係る転がり軸受は、上記の油性剤、摩耗防止剤を含浸させた保持器を組み込み、更に内・外輪や転動体、保持器に潤滑油からなる油膜を塗工（オイルプレーティング）して構成される。
このオイルプレーティングは何ら制限されるものではなく、例えば、鉱油や炭化水素系潤滑油、脂肪酸エステル系潤滑油、リン酸エステル系潤滑油、ヒンダードエステル系潤滑油、フッ素系潤滑油、シリコーン系潤滑油等を適当な溶剤に溶解させた液中に軸受を浸漬して溶剤を蒸発させたり、前記液を軸受に直接噴霧する等して実施される。また、潤滑油の付着量も特に制限されず、軸受に潤滑性を付与できる量であればよい。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例および比較例により、本発明をより明確にすることができる。
保持器としてＰＡ６６を射出成形して、図２に示されるような冠型保持器（内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍのミニアチュア玉軸受用）を作製し、表１に示される油性剤または摩耗防止剤を含浸させた。含浸処理に際して、含浸温度を６５〜１６０℃、また含浸時間を１〜８時間の範囲で適宜設定して保持器を浸漬することで。表１に示される含浸量となるように調整した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
そして、前記各保持器を内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅が４ｍｍのミニアチュア玉軸受に組み込み、更に前記ミニアチュア玉軸受をエステル系合成潤滑油を３．０重量％の濃度で溶かし込んだ揮発性溶媒に浸漬し、引き上げ後揮発性溶媒を蒸発させることでオイルプレーティングを施して試験軸受とした。前記エステル系合成潤滑油の付着量は、１．５ｍｍ³ であった。
尚、比較のために、油性剤、摩耗防止剤以外の物質を適用した試験軸受、もしくは油性剤または摩耗防止剤の何れも含有しない試験軸受を比較例９〜１１に示した。
【００１７】
このようにして得られた各試験軸受を、トルク試験並びに音響試験に供した。
（トルク試験）
トルク測定装置に試験軸受をセットし、予圧を２ｋｇｆ付与した状態で内輪を３６００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させ、その時の初期トルク値をストレインゲージを用いて測定した。
（音響試験）
予圧を２ｋｇｆ付与した状態で内輪を３６００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させ、回転初期におけるＭｉｄ Ｂａｎｄ（周波数１０００Ｈｚ前後）およびＨｉ Ｂａｎｄ（周波数１０００Ｈｚ以上）のアンデロン値を計測するとともに、周囲温度６５℃に維持して回転を継続し、Ｍｉｄ Ｂａｎｄのアンデロン値が２．５アンデロンを越えるまでの時間（音響寿命）を測定した。
【００１８】
上記トルク試験並びに音響試験の試験結果を表１に示す。表１の記載から明らかな通り、実施例１〜１４に示される本発明の玉軸受は、比較例に示される玉軸受に比べて、トルク特性および音響特性ともに優れていることが判る。
比較例において、油性剤、摩耗防止剤の含浸量が本発明の範囲外である０．５重量％未満の場合、絶対量の不足からそれらの作用が早期に消失して、音響寿命に至るのが早いことが確認された。また、本発明で規定された油性剤や摩耗防止剤であっても、その含浸量が本発明の範囲外である８．０重量％を越える場合にはトルクが大きく、しかも保持器の形状変化をもたらし、保持器としての機械的特性が著しく低下して、同様に早期に音響寿命に至ることが確認された。
比較例１０ではグリース潤滑であるために初期回転トルクが大きく、また比較例１１では潤滑作用が得られず、トルク特性および音響特性とも劣悪で、回転とほぼ同時に音響寿命に至った。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る転がり軸受によれば、オイルプレーティングによる潤滑作用に加えて油性剤や摩耗防止剤の作用が付加される結果、これらの相乗効果により回転に要するトルクおよびトルク変動が小さく、しかも音響特性を格段に向上させる。
更に、保持器に含浸される油性剤や摩耗防止剤は、保持器を形成するポリアミド系樹脂との親和性を有し、しかも炭素数や沸点を規定したことで、保持器内に保持され易く、染み出し速度が遅く、また蒸発等による損失が少ないため、その作用が長期間に亘って安定して発現する。また、油性剤や摩耗防止剤の保持器への含有量を規定したことで、潤滑不良や保持器の変形、機械的強度の低下を防止する。
これらの結果、良好な潤滑特性が長期間に亘って維持され、軸受の耐久性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転がり軸受を示す要部断面図。
【図２】図１に示される転がり軸受の保持器を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪軌道
４ 外輪
５ 転動体
６ シール板
７ 保持器
８ 主部
９ 保持器
１０ 弾性片

Claims (3)

1. ポリアミド系樹脂組成物を所望の保持器形状に成形してなる成形体に、アミド基との親和性を有し、且つ炭素数６以上で、沸点１００℃以上の物質からなる油性剤または摩耗防止剤の少なくとも一種を、前記成形体全量に対して０．５〜８．０重量％の範囲で含浸させてなる保持器を組み込み、且つオイルプレーティングを施したことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記油性剤が、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、ラウリルアルコール、オレイルアルコール、リノレインアルコール、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、ドデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、４−イソカプロン酸、２−メチルドデカン酸、２−ブチルテトラデカン酸、１１−メチルオクタデカン酸、３−メチルノナデカン酸、１０−ウンデシレン酸、リンデル酸、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、イコシルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミンから選択されることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記摩耗防止剤が、ジエチルフタレート、ジブチルセバケート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェートから選択されることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。

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