JP4072314B2

JP4072314B2 - 電食防止転がり軸受

Info

Publication number: JP4072314B2
Application number: JP2000390627A
Authority: JP
Inventors: 健二伊藤; 正樹江上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002168253A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は軌道輪の表面に絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、玉軸受や転がり軸受等の転がり軸受においては、軌道輪と転動体の間に生じる電食現象を防止するため、軌道輪の表面に絶縁皮膜を形成して、外部から軌道輪に流れ込む電流を遮断するようにしている（実開平２−８５０１６号）。
【０００３】
このような絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受として、特開平３−２７７８１８号には、ガラス繊維を含有したポリフェニレンスルフィド樹脂（以下、ＰＰＳと略記する。）の皮膜を有するもの、実開平５−８９９５３号にはポリアミド樹脂またはＰＰＳ等の熱可塑性樹脂を皮膜材料に用いたものがそれぞれ開示されている。
【０００４】
これらは、軌道輪の表面に絶縁性の高い樹脂製皮膜を形成したものであるから安定した電食防止機能があり、また射出成形によって皮膜を軌道輪に一体成形するので、成形性がよく低コストで皮膜を形成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の電食防止転がり軸受は、たとえば１００℃を越えるような高温で長時間使用した場合に、絶縁皮膜が軸受荷重によってクリープ変形することがあり、言い換えれば高温で長時間使用した場合に、軸受の締め代が経時的に小さくなるという問題がある。
【０００６】
因みに、軸受を軸またはハウジングに取り付ける際には、通常、回転荷重のかかる軸を「しまりばめ（タイト・フィット）」によって固定するようにしているが、このような「しまりばめ」を行なうためには、軌道輪と軸またはハウジングとのはめあい面に締め代（しめしろ）を与えておく必要がある。
【０００７】
一般に最大の締め代は、軸径または外径の１／１０００以下であり、上述のように締め代が経時的に小さくなると、軸受のはめあい面にラジアル方向、アキシャル方向および回転方向に相対的な動きが生じ、はめあい面に摩耗が起こるなどの好ましくない問題が生じる場合がある。
【０００８】
絶縁皮膜を薄い厚みで形成して締め代の経時変化を小さくすることは、理論的には可能であるが、例えば０．２ｍｍ程度の膜厚の樹脂製絶縁皮膜を均一な厚みで形成することは容易でない。樹脂の溶融粘度が高いために金型に樹脂が充填不良となるためである。実際、絶縁皮膜の厚さが０．３ｍｍ以上なければ割れやすくなるか、または均一な厚さに形成し難くなり、絶縁皮膜の薄膜化によって締め代の経時変化を実用的に抑制することはできなかった。
【０００９】
大きな荷重がかかる条件で長時間使用される電食防止転がり軸受としては、図４に示すように、電気鉄道車両の電動機１１とその回転力伝達機構に用いられる電食防止転がり軸受１２、１３があり、このような用途に適用できる転がり軸受が要望されている。
【００１０】
また、絶縁皮膜の形成材料であるＰＰＳにガラス繊維を添加することによって絶縁皮膜の耐クリープ性を改善できるが、射出成形性を維持できるガラス繊維の含有量では耐クリープ性を充分に向上させることはできなかった。
【００１１】
また、ＰＰＳは、９０℃前後にガラス転移点（Ｔｇ）を有する樹脂であるから、ＰＰＳのＴｇ以上の高温ではＰＰＳ組成物からなる軸受の使用耐久性は悪くなる。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、軌道輪の表面に形成された絶縁皮膜の耐クリープ性が良く、高温高荷重の条件でも長時間にわたって軸受の締めしろが経時的に安定し、円滑に回転する電食防止転がり軸受を提供することである。
【００１３】
特に、この発明の課題は、ＰＰＳのガラス転移点を越えるような高温で長時間使用された場合にも高い軸受荷重などによって絶縁皮膜がクリープ変形せず、このような高温高荷重の使用条件でも軸受の締めしろが経時的に安定し、円滑に回転する電食防止転がり軸受を提供することである。
【００１４】
また、大荷重がかかる条件で長時間使用される電食防止転がり軸受として、特に電気鉄道車両の電動機からの回転力伝達機構に適用できるような電食防止転がり軸受を提供することもこの発明の課題である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記のように軸受の締めしろが経時的に安定している電食防止転がり軸受を提供するという課題を解決するため、この発明においては、軌道輪の表面に絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受において、前記絶縁皮膜は、１２０℃で２０ＭＰａの圧力を２４時間加える加熱加圧条件で圧縮による永久ひずみが２％以下の樹脂からなる絶縁皮膜である電食防止転がり軸受としたのである。
【００１６】
上記したように所定の加熱加圧条件で圧縮による永久ひずみが２％以下の樹脂で絶縁皮膜を形成すると、軸受の締め代が経時的に充分に安定した電食防止転がり軸受になり、繰り返し高温にさらされても外径面とハウジングとの隙間の大きさが変化せず、また幅面の軸受抜け止めリングの締め付けボルトが緩むことがなくなり、軸受の締めしろが経時的に安定し、円滑に回転する電食防止転がり軸受になる。
【００１７】
逆に、所定の加熱加圧条件で圧縮による永久ひずみが２％を越える樹脂で絶縁皮膜を形成すると、絶縁皮膜をかなり厚く形成することが必要になったりし、また軸受の締め代が変化してガタツキが生じたり、それによって嵌めあい面に摩耗が生じやすくなる。
【００１８】
また、軌道輪の表面に絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受において、ＰＰＳ樹脂のガラス転移点を超える高温で長時間使用された場合に、ＰＰＳ製絶縁皮膜が変形するという課題を解決するために、前記絶縁皮膜を、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）３０〜８０容量％およびポリアミドイミド樹脂５〜６５容量％を含有する樹脂組成物で形成したのである。
【００１９】
ＰＰＳとポリアミドイミド樹脂を配合した樹脂組成物で絶縁皮膜を形成した転がり軸受は、従来のＰＰＳベースの絶縁皮膜に比べ、特に高温時の耐クリープ性に優れており、軸受の締めしろが経時的に充分によく安定した電食防止転がり軸受になる。
【００２０】
ポリアミドイミド樹脂を所定量だけ配合した樹脂組成物で絶縁皮膜を形成した転がり軸受は、前記樹脂組成物が溶融状態で射出成形可能な流動性があり、軸受の要部に絶縁皮膜を複合成形することができるものであり、効率よく製造できるものである。
【００２１】
また、従来のＰＰＳ樹脂組成物からなる絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受における上記の課題を解決するために、軌道輪の表面に絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受において、前記絶縁皮膜を、ポリフェニレンスルフィド樹脂３０〜８０容量％、ポリアミドイミド樹脂５〜６５容量％および絶縁性無機物５〜５０容量％を含有する樹脂組成物で形成したことを特徴とする電食防止転がり軸受としたのである。
【００２２】
上記の樹脂組成物からなる絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受は、高温時の耐クリープ性が特に優れており、軸受の締めしろが経時的によく安定した電食防止転がり軸受になる。
【００２３】
このような電食防止転がり軸受における絶縁皮膜は、外輪と内輪からなる軌道輪のうち、外輪の外周面と内輪の内周面の少なくとも一方の周面および内・外輪のうち少なくとも一方の側面を覆うように形成された絶縁皮膜とすることが、軸受の締めしろを経時的に安定させるという所期した効果を確実に得るために好ましい。
【００２４】
このように構成される電食防止転がり軸受は、電気鉄道車両の電動機もしくはその回転力伝達機構または両者に用いられた際に、電動機の回転軸に電気が流れた場合でも、他の回転力伝達機構を構成する金属部品または鉄道のレールに漏電しないので、確実な電食防止性の期待に応える電食防止転がり軸受になる。
【００２５】
すなわち、上記した電食防止転がり軸受は、電気鉄道車両の電動機またはその回転力伝達機構に用いられる電食防止転がり軸受、特に電気機関車の主電動機（モーター）の回転軸支持用の電食防止転がり軸受として適用できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２７】
図１および図２に示す実施形態は、内輪１と外輪２からなる軌道輪の表面に絶縁皮膜４を射出成形で形成した電食防止転がり軸受である。すなわち、外輪２の表面（外周面と側面）には円周溝３、３’を機械加工により形成し、その上に一定の厚さの絶縁皮膜４を射出成形により形成して円筒ころ軸受を作成したものである。
【００２８】
図２に示すように、リング状の射出成形体である絶縁皮膜４は、その内周側に外輪２の円周溝３、３’に嵌め合い可能な突条５、または環状突部５’を有しており、これらに円周溝３、３’を係合させて絶縁皮膜４の軸方向および半径方向のずれを防止している。なお、図１中、符号６は転動体の「ころ」であり、７はハウジング、８、９は保持器、１０は軸受を抜け止めするリングである。
【００２９】
絶縁皮膜を形成する対象は、内輪１、外輪２のそれぞれ一方または、両者であってもよく、外輪２の外周面と内輪１の内周面の少なくとも一方の周面および内・外輪のうち少なくとも一方の側面を覆うように形成することが好ましい。軸受の種類としては、玉軸受、ころ軸受、またラジアル軸受またはスラスト軸受などのいずれを採用してもよい。
【００３０】
このようにして絶縁皮膜を設けた電食防止転がり軸受は、図４に示すように、電気鉄道車両の電動機（モーター）の回転軸を支持する転がり軸受１２、１３などの回転力伝達機構の要所に用いられる。なお、図４中の符号１４は、車軸を示し、１５、１６は歯車を示し、１７は車輪を示している。
【００３１】
この発明の絶縁皮膜を形成する耐熱性樹脂材料について以下に説明する。後述のように、絶縁皮膜を形成する樹脂材料としては、ＰＰＳの他に、ポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩと略記する。）、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、ポリシアノエーテル樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらの配合割合は、後述するＰＰＳの場合と同様の理由によって３０〜８０容量％である。
【００３２】
この発明の絶縁皮膜の形成材料に用いるＰＰＳは、下記の化１で示されるものである。
【００３３】
【化１】

【００３４】
特に典型的なＰＰＳは、下記の化２で示されるものである。
【００３５】
【化２】

【００３６】
この樹脂は、米国フィリップス・ペトローリアム社から「ライトン」の商標で市販され、その製造方法は米国特許第 3,354,129号（対応特許特公昭45−3368号）に開示されている。同公報の記載によると、ライトンはＮ−メチルピロリドン溶媒中、１６０〜２５０℃、加圧条件下にｐ−ジクロルベンゼンと二硫化ソーダとを反応させることによって製造され、樹脂中に交差結合が全くないものから部分的交差結合を有するものに至るまで各種重合度のものを後熱処理工程にかけて自由に製造することができるので、目的の溶媒ブレンドに適正な溶融粘度特性を有するものを任意に選択使用することが可能である。また、この発明に用いるＰＰＳは、架橋構造をとらずに直鎖状のものであってもよい。
【００３７】
絶縁皮膜を構成するＰＰＳの配合割合は、３０〜８０容量％である。ＰＰＳの配合量が、３０容量％未満では、ＰＰＳ本来の絶縁性や成形容易性が生かされ難くなり、８０容量％を越えて多量に配合すると、他の所定成分によって高温時の耐クリープ性の改善を充分に行なえないからである。
【００３８】
この発明に用いるポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩと略記する。）は、下記の化３の式で示されるものであり、Ｒ１は少なくとも１つのベンゼン環を含む芳香族基であり、そのうちの２価は２個のカルボニル基がＲ１のベンゼン環内の隣接する炭素原子に結合しているものである。そして、この発明に用いるＰＡＩは、このような構造と共に他のアミド結合を含有する化合物との共重合体であってもよい。
【００３９】
【化３】

【００４０】
（式中、Ｒ₁は少なくとも一つのベンゼン環を含む３価の芳香族基、Ｒ₂は２価の有機基、Ｒ₃は水素、メチル基またはフェニル基を表わす。）
なお、化３式中の望ましいＲ₁を例示すると、下記の化４に示す通りである。
【００４１】
【化４】

【００４２】
また、化３式中の望ましいＲ₂を例示すると、−（ＣＨ₂ ）_m−、（式中、ｍは４〜１２の飽和脂肪族炭化水素基）、および下記の化５に示すものがある。
【００４３】
【化５】

【００４４】
（化５に示した基の一般式中、Ｙは、１〜３の整数、Ｘ₄は１〜６個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基もしくは芳香族基である。）
また、これらのＰＡＩ樹脂に対して、以下の構造を有する単位を共重合させることは、ＰＰＳとの相溶性を向上させ、またさらに溶融流動性を向上させる点でより好ましい。
【００４５】
【化６】

【００４６】
【化７】

【００４７】
化６の式中のＡｒ₁は、２価の芳香族基であり、その具体例としては、次の化８に示すものが挙げられる。
【００４８】
【化８】

【００４９】
また、化７の式中に示されるＲ１は、２価の脂肪族基であり、その具体例としては、−（ＣＨ₂）m−が挙げられる。より好ましい−（ＣＨ₂）m−としては、ｍ＝２〜１２のものであり、特に好ましいものはｍ＝４〜１２のものである。
【００５０】
化３で示される構造および化６で示される構造からなる共重合体は、化３および化６の各構造の合計１００モル％に対し、好ましくは化３が１０〜７０モル％、化６が９０〜３０モル％からなる組成のものが好ましい。
【００５１】
また、化３で示される構造および化７で示される構造からなる共重合体は、化３および化７の各構造の合計１００モル％に対し、好ましくは化３が１０〜５０モル％、化７が９０〜５０モル％からなる組成のものが好ましい。
【００５２】
化３、化６および化７の構造からなる共重合体は、化３が１０〜７０モル％、化６が１〜８９モル％、化７が１〜７０モル％からなる組成のものが好ましい。そして、以上のような共重合体における各構造の配列としては、ランダム、ブロックまたは交互のいずれであってもよい。
【００５３】
このようなＰＡＩの製造方法は、米国特許第３６２５９１１号、特公昭５０−３３１２０号公報などの特許公報類に開示されているように周知であるが、例えば下記の化９のような芳香族トリカルボン酸無水物またはその誘導体と、Ｈ₂Ｎ−Ｒ₂−ＮＨ₂、ＯＣＮ−Ｒ₂−ＮＣＯ、（式中、Ｒ₂は、前記した化３または化４で説明したものと同じ。）で表わされる有機ジアミンまたはその誘導体とを、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドまたはＮ−メチルピロリドンなどの極性有機溶媒中で所定温度にて所要時間反応させてポリアミド酸を生成し、これを加熱その他の方法でイミド化状態に転化する。
【００５４】
【化９】

【００５５】
この方法で製造されるＰＡＩとしては、下記の化１０の式で示されるものがあり、その市販品として米国アモコ社製：トーロン（登録商標）が挙げられる。
【００５６】
【化１０】

【００５７】
上記の方法により得られるＰＡＩは溶融流動性が劣るので、より流動性の良いＰＡＩを得るために、芳香族トリカルボン酸無水物およびジイソシアネートから製造する方法を採用することが好ましい。また、重合の際に、特開平６−３２２０６０に示されるようなアミド化とイミド化を段階的に進ませるような条件下で反応させることがより好ましい。
【００５８】
また、ＰＡＩとＰＰＳの相溶性を改良する目的でポリアミドイミドの前駆体を用いたり、第３成分としてイソシアネート化合物を添加することもできる。
【００５９】
絶縁皮膜を構成するＰＡＩの配合割合は、５〜６５容量％である。ＰＡＩの配合量が、５容量％未満では、高温時の耐クリープ性の改善を充分に行なえないからであり、６５容量％を越えて多量に配合すると、他の成分であるＰＰＳの絶縁性や成形容易性が充分に生かされ難くなり、溶融状態で流動性が低下し、射出成形が困難になる。
【００６０】
次に、この発明に用いる芳香族ポリエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＫと略記する。）は、下記の化１１の式にそれぞれ示した繰り返し単位からなる重合体、またはそのような繰り返し単位と共に、たとえば下記の化１２の式にそれぞれ示した繰り返し単位をＰＥＫ本来の特性を失わないように重合させた共重合体である。
【００６１】
【化１１】

【００６２】
【化１２】

【００６３】
そのようなＰＥＫの市販品としては、下記の化１３で表わされるビクトレックス（ＶＩＣＴＲＥＸ）社製：ＰＥＥＫ、下記の化１４の式で表わされるビクトレックス（ＶＩＣＴＲＥＸ）社製：ＰＥＫ、または下記の化１５の式で表わされるＢＡＳＦ社製：Ｕｌｔｒａｐｅｋが挙げられる。これらは、上記した市販品の他、特開昭５４−９０２９６号公報などに記載された周知の方法に従って製造することもできる。
【００６４】
【化１３】

【００６５】
【化１４】

【００６６】
【化１５】

【００６７】
次に、この発明に用いるポリシアノアリールエーテル樹脂（以下、ＰＥＮと略記する。）は、下記の化１６で表わされる繰り返し単位からなる重合体、または前記繰り返し単位と共に、下記の化１７の式で表わされる繰り返し単位とがＰＥＮ本来の特性を損なわないように、約２０モル％以下の比率で共存した重合体である。
【００６８】
【化１６】

【００６９】
【化１７】

【００７０】
このようなＰＥＮは、ｐ−クロルフェノールを溶媒とする０．２ｇ／ｄｌ濃度溶液の６０℃における還元粘度（η７ｓｐ／Ｃ）が０．３ｇ／ｄｌ以上のものが好ましい。これらは、出光興産社からポリエーテルニトリル（ＩＤ３００）として市販されている。なお、ＰＥＮの製造方法は、特開昭６３−３０５９号公報の実施例に開示されている。
【００７１】
この発明に用いる熱可塑性ポリイミド樹脂は、前記化１８に示される繰り返し単位構造を有する重合体であり、ジアミン成分として下記の化１９で示されるエーテルジアミンを使用し、これと一種以上のテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミド酸を脱水環化して得られるものである。そのうち、Ｒ₁〜Ｒ₄が全て水素原子であって特に典型的なものは、三井化学社から「ＡＵＲＵＭ」の商標で市販されており、その製造方法は特開昭６１一１４３４７８号公報、特開昭６２−６８８Ｉ７号公報、特開昭６２−８６０２１号公報等により周知である。
【００７２】
【化１８】

【００７３】
（式中、Ｘは直接結合、炭素数１〜１０の炭化水素基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基およびスルホン基からなる群より選ばれた基を表わし、Ｒ₁〜Ｒ₄は水素、炭素数１〜５の低級アルキル基、炭素数１〜５の低級アルコキシ基、塩素または臭素を表わし、互いに同じであっても異なっていても良い。Ｙは炭素数２以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、芳香族基が直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基からなる群から選ばれた４価の基を表わす。）
【００７４】
【化１９】

【００７５】
この熱可塑性ポリイミド樹脂は、ポリイミド樹脂固有の耐熱性を保ちながら熱可塑性を示すので、圧縮成形、射出成形または押出成形その他の溶融成形方法によって比較的容易に成形できるものである。
【００７６】
また、前記化１９の式で示されるジアミンの具体例として、以下に示すものが挙げられる。すなわち、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ｌ，ｌ−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、ｌ，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２−〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕−２−〔４−（３−アミノフェノキシ）−３−メチルフェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）−３−メチルフェニル〕プロパン、２−〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕−２−〔４−（３−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ブタン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル−ｌ，ｌ，ｌ，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、４，４´−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４´−ビス（３−アミノフェノキシ）−３−メチルビフェニル、４，４´−ビス（３−アミノフェノキシ）−３，３´−ジメチルビフェニル、４，４´−ビス（３−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルビフェニル、４，４´−ビス（３−アミノフェノキシ）−３，３´，５，５´テトラメチルビフェニル、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン等が挙げられ、これらは単独または二種以上混合して用いられる。
【００７７】
また、上記熱可塑性ポリイミド樹脂の溶融流動性を損なわない範囲で他のジアミンを混合して用いることもできる。混合して用いることができるジメチルアミンは、たとえば、ｍ−アミノベンジルアミン、ｐ−アミノベンジルアミン、３，３´−ジアミノジフェニルエーテル、３，４´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、３，３´−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４´−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４´−ジアミノジフェニルスルフィド、３, ３´−ジアミノジフェニルスルホン、３，４´−ジアミノジフェニルスルホン、４，４´−ジアミノジフェニルスルホン、３，３´−ジアミノベンゾフェノン、３，４´−ジアミノベンゾフェノン、４，４´−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）べンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ｌ，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、４，４´−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４´−ビス（４−アミノフェノキシ）ケトン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン等が挙げられ、これらのジアミンは、通常３０％以下好ましくは５％以下の割合で混合して用いることができる。
【００７８】
なお、この発明で特に好ましく用いられる熱可塑性ポリイミド樹脂は、前記ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを有機溶媒中で反応させ脱水閉環して得られる。テトラカルボン酸二無水物は、下記の化２０の式（式中Ｙは前記した化２の式中のＹと同じ）で表わされるテトラカルボン酸二無水物である。
【００７９】
【化２０】

【００８０】
上記化２０の式で表わされるテトラカルボン酸二無水物の具体的な化合物名は、たとえばエチレンテトラカルボン酸二無水物、ｌ，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２´，３，３´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２´，３，３´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、１，１−ビス（２´ｐ−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフエニル）メタン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ｌ，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ｌ，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，ｌ０−ベリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、ｌ，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、４，４´−（ｐ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物、４，４´−（ｍ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物等が挙げられる。そして、これらテトラカルボン酸二無水物は、単独または２種以上用いる。
【００８１】
また、この発明に用いる絶縁性無機物は、耐熱性樹脂を主成分とする樹脂組成物の絶縁性を維持しながら、高温時の耐クリープ性をより確実に改良するために配合されるものであり、好ましい絶縁性無機物としては、以下のものが挙げられる。なお、これらは一種以上を併用して配合してもよく、表面処理を施したものであってもよい。
【００８２】
すなわち、この発明に用いる絶縁性無機物の具体例としては、ガラス繊維、酸化カルシウム、クレー、焼成クレー、シリカ、ガラス球、アラミド繊維、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウム、アスベスト、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、カリウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、鉄ミョウバン、シラスバルーン、ガラスバルーン、酸化亜鉛、酸化亜鉛ウィスカ、三酸化アンチモン、ホウ酸、ホウ砂、ホウ酸亜鉛、酸化チタン、酸化チタンウィスカ、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムウィスカ、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、酸化鉄、チタン酸カリウム、チタン酸カリウムウィスカ、アスベスト、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウムウィスカ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムが挙げられる。
【００８３】
例示したような絶縁性無機物は、繊維状の形態のものでは、繊維径０．１〜２０μｍ、繊維長２０〜３０００μｍ程度の大きさのものが好ましく、粒状形態のものでは、粒径１〜１００μｍ程度のものを用いて好ましい結果を得ている。
【００８４】
なお、絶縁性無機物を配合するにあたっては、軸受からの発熱を放散させるため、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどの熱伝導性のよいものを選んだり、交流電圧下での電流値を小さくするための誘電率の低い材料を選んでもよい。
【００８５】
絶縁皮膜を構成する絶縁性無機物の配合割合は、５〜５０容量％である。絶縁性無機物の配合量が、５容量％未満では、高温時の耐クリープ性の改善を充分に改善できないからであり、５０容量％を越えて多量に配合すると、他の成分であるＰＰＳによる絶縁性や成形容易性が充分に生かされないと共に、溶融状態で流動性が低下して射出成形を行なうことが困難になるからである。
【００８６】
この発明の樹脂組成物の原材料を添加混合する方法は、特に限定するものではなく、広く用いられている通常の方法を採用できる。たとえば、主成分となる樹脂、その他の諸原料をそれぞれ個別に、または配合後にヘンシェルミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等の混合機によって適宜乾式混合し、その後、溶融混合性のよい射出成形機もしくは溶融押出成形機に供給するか、または予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法を採ることができる。また、ＰＰＳとＰＡＩを予め溶融混合した後、その他の成分を混合し、さらに溶融混合する方法を採用してもよい。
【００８７】
さらに、この発明の樹脂組成物を成形するには、製造効率からみて射出成形を行うことが好ましいが、適宜に他の周知の成形方法を採用してもよい。すなわち、射出成形以外でこの発明の樹脂組成物を成形するには、圧縮成形、押出成形等の周知の合成樹脂成形方法、または組成物を溶融混合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によって粉砕し、所望の粒径に分級するか、または分級せずにそのまま流動浸漬塗装、静電粉体塗装などを行なう方法を採用できる。また、得られた粉末を溶剤に分散させて、スプレー塗装または浸漬塗装を行なうこともできる。
【００８８】
【実施例および比較例】
実施例および比較例に用いた諸原材料を一括して示すと次の通りである。なお、括弧内に示した番号は以下の表中の原材料の番号に一致させており、表中の各成分の配合割合は、全て容量％である。
（１）ポリアミドイミド樹脂［ＰＡＩ▲１▼］
（無水トリメリット酸１８モル％、イソフタル酸３２モル％、２，４−トリレンジイソシアネート５０モル％を原料にして、先ずアミド化し、次いでイミド化させる条件で、Ｎ−メチルピロリドン中で共重合されたポリアミドイミド樹脂）、
（２）ポリアミドイミド樹脂［ＰＡＩ▲２▼］
（無水トリメリット酸５０モル％、２，４−トリレンジイソシアネート５０モル％を原料にして、先ずアミド化し、次いでイミド化させる条件で、Ｎ−メチルピロリドン中で重合されたポリアミドイミド樹脂）、
（３）ポリフェニレンサルファイド樹脂［ＰＰＳ▲１▼］
（トープレン社製：セミリニア型ＰＰＳＴ２）
（４）ポリフェニレンサルファイド樹脂［ＰＰＳ▲２▼］
（トープレン社製：リニア型ＰＰＳＬＲ−０３）
（５）ポリフェニレンサルファイド樹脂［ＰＰＳ▲３▼］
（トープレン社製：Ｔ４ＡＧ）
（６）ガラス繊維［ＧＦ］
（旭ファイバーグラス社製：チョップドストランド０３ＭＡ４９７）
（７）ガラスビーズ［ＧＢ］
（東芝バロティーニ社製：ＥＧＢ７３１ＡＰＮ）
（８）窒化アルミニウム粉末［ＡｌＮ］
（共立窯業社製：ＡｌＮ−７）。
【００８９】
〔実施例４、参考例１〜３〕
図１に示すように、実施例は、標準型の軸受の内輪１を設けると共に、ＮＵ２１４の外輪２の表面には円周溝３を機械加工により形成し、その上に一定の厚さ（１ｍｍ）の絶縁皮膜４を射出成形により被覆した円筒ころ軸受（外径１７０ｍｍ、内径９５ｍｍ、幅３２ｍｍ）である。絶縁皮膜４は、表１に示す材料を一括混合し、射出成形で形成した。
【００９０】
図２に示すように、リング状の成形体である絶縁皮膜４は、その内周側に外輪２（図１）の円周溝３に密接する突条５を有すると共に、外輪２の円周溝３’に密接する環状突部５’を有しており、これらが係合しているので絶縁皮膜４のずれは防止されている。
【００９１】
絶縁皮膜４および後述する圧縮永久歪み測定用の試験片を形成するには、原材料を表１に示す割合（容量％）で配合してヘンシェルミキサーで混合し、これを二軸溶融押出機に供給し、シリンダー温度：２８０〜３４０℃、回転数：１００ｒｐｍの溶融混合条件で押出し造粒し、得られたペレットを樹脂温度２８０〜３４０℃、射出圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ２、金型温度１４０℃の射出成形条件で形成した。そして、絶縁皮膜を用いて図１および図２に示す軸受を製造し、以下の試験を行なった。
＜圧縮永久歪みの測定試験＞
圧縮永久歪み測定用の試験片は、ＪＩＳ１号ダンベルを射出成形し、それから４ｍｍ角の立方体試験片を切削加工により削り出したものを用いた。そして、射出成形時の樹脂の流れ方向に平行な向かい合う２面を、２枚のステンレス鋼製の平板治具で挟み、治具の外側から加圧し、試験片に２０ＭＰａの圧力を加えた。その状態で１２０℃に加熱し、２４時間保持した後、常温まで冷却し抜圧した。抜圧後、直ちに加圧方向の試験片厚み（Ｂ，ｍｍ）を測定し、試験前の厚み（Ａ，ｍｍ）とから次式により圧縮永久歪みを求め、表１中に併記した。
圧縮永久歪み（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００。
＜高温条件の軸受の耐クリープ性（外径寸法変化量）＞
図１，２に示す実施例の軸受（１００℃）での締め代０．３ｍｍを１００℃で１００時間放置して、常温に戻した後の外形寸法変化量（μｍ）を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００９２】
【表１】

【００９３】
〔比較例１〜４〕
絶縁皮膜を表２に示す組成で形成したこと以外は、実施例と全く同様にして、図１および図２に示す軸受を製造し、実施例と同様の条件で圧縮永久歪みおよび耐クリープ性を調べ、その結果を表２に示した。
【００９４】
【表２】

【００９５】
表１および表２の結果からも明らかなように、１２０℃で２０ＭＰａの圧力を２４時間加える加熱加圧条件で圧縮永久ひずみが２％を越える樹脂からなる絶縁皮膜を設けた比較例１〜４は、高温で放置する時間経過に対応して締め代が大きくなり、耐クリープ性が不充分な絶縁皮膜を有するものであることがわかる。
【００９６】
これに対して、所定の圧縮永久歪の条件を満足する実施例４は、射出成形性がよく、しかも１００時間経過後において、比較例よりも耐クリープ性に優れている点において明らかに有利なものであった。
【００９７】
〔実施例５〜９〕
絶縁皮膜４は、原材料を表３に示す割合（容量％）で配合してヘンシェルミキサーで混合し、これを二軸溶融押出機に供給し、シリンダー温度：２８０〜３４０℃、回転数：１００ｒｐｍの溶融混合条件で押出し造粒し、得られたペレットを樹脂温度２８０〜３５０℃、射出圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ²、金型温度１００〜１６０℃の射出成形条件で成形した。射出成形時の成形容易性について、結果を良・不良の２段階に評価し、表中に良（○印）、不良（×印）の記号で示した。
【００９８】
【表３】

【００９９】
また、高温時の耐クリープ性を評価するため、絶縁皮膜を用いて図１および図２に示す軸受を製造し、この軸受（１２０℃での締めしろ０．３ｍｍ）を１２０℃で３０００時間放置して軸受の締めしろの経時変化を測定し、その結果を図３のグラフに示した。
【０１００】
〔比較例５〜１１〕
絶縁皮膜を表４に示す組成で形成したこと以外は、実施例と全く同様にして、前記図１に示す軸受を製造し、実施例と同様の条件で成形性を調べ、その結果を表４に示した。なお、比較例６、９および１１は、溶融時の流動性が悪く、軸受絶縁層を形成できなかった。
【０１０１】
【表４】

【０１０２】
また、比較例５については、実施例の高温時の耐クリープ性の評価法と全く同様の条件で軸受の締めしろの経時変化を測定し、その結果を図３のグラフに併記した。
【０１０３】
表３、４および図３の結果からも明らかなように、ＰＡＩを配合しない樹脂組成物からなる絶縁皮膜を設けた比較例５は、高温で放置する時間の経過にしたがって締めしろが大きく低下し、耐クリープ性が不充分であった。また、ＰＰＳ、ＰＡＩおよび絶縁性無機物の各配合割合が所定範囲外であった比較例５〜１１は、射出成形性および高温での耐クリープ性を同時に満足できるものでなかった。
【０１０４】
これに対して、所定の配合割合を満足する実施例５〜９は、射出成形性がよく、しかも３０００時間経過後において比較例より耐クリープ性に優れている点において明らかに有利であった。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の各請求項に係る発明のうち、１２０℃で２０ＭＰａの圧力を２４時間加える加熱加圧条件で圧縮永久ひずみが２％以下の樹脂からなる絶縁皮膜を設けた電食防止転がり軸受は、軌道輪の表面に形成された絶縁皮膜の耐クリープ性が良く、高温高荷重の条件でも長時間にわたって軸受の締めしろが経時的に安定し、円滑に回転する電食防止転がり軸受であるという利点がある。
【０１０６】
本願の各請求項に係る発明のうち、ＰＰＳとポリアミドイミド樹脂を配合した樹脂組成物でもって絶縁皮膜を形成した電食防止転がり軸受は、高温で長時間使用された場合に軸受荷重を受けても絶縁皮膜がクリープ変形せず、このような使用条件下で軸受の締めしろが経時的に安定する電食防止転がり軸受となる利点がある。
【０１０７】
また、ポリアミドイミド樹脂を所定量だけ配合した樹脂組成物でもって絶縁皮膜を形成した転がり軸受は、溶融状態で射出成形可能な流動性があり、成形容易性も兼ね備えている。
【０１０８】
上記の組成材料に加えて絶縁性無機物５〜５０容量％を添加した樹脂組成物からなる絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受は、高温時の耐クリープ性が極めて優れており、軸受の締めしろが経時的に極めてよく安定した電食防止転がり軸受になる。
【０１０９】
以上のような利点を有する電食防止転がり軸受は、特に電食の起こりやすく、かつ大荷重がかかる条件で長時間使用される転がり軸受である電気鉄道車両の電動機からの回転力伝達機構、特に電気機関車の主電動機の回転軸支持用の電食防止転がり軸受に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の転がり軸受のハウジングへの取り付け状態を示す断面図
【図２】転がり軸受の外輪表面に被覆される絶縁皮膜の断面図
【図３】実施例および比較例の転がり軸受の締めしろと高温放置時間の関係を示す図表
【図４】電食防止転がり軸受の使用状態を示す電気鉄道車両の要部の説明図
【符号の説明】
１内輪
２外輪
３、３’ 円周溝
４絶縁皮膜
５突条
５’ 環状突部
６ころ
７ハウジング
８、９保持器
１０リング
１１電動機
１２、１３転がり軸受
１４車軸
１５、１６歯車
１７車輪

Claims

軌道輪の表面に絶縁皮膜を有する電食防止転がり軸受において、前記絶縁皮膜を、ポリフェニレンスルフィド樹脂３０〜７５容量％、ポリアミドイミド樹脂１０〜４５容量％およびガラス繊維１５〜３０容量％を含有する樹脂組成物で形成し、前記絶縁被膜は１２０℃で２０ＭＰａの圧力を２４時間加える加熱加圧条件で圧縮永久ひずみが２％以下の樹脂からなる絶縁被膜であることを特徴とする電食防止転がり軸受。
絶縁皮膜が、外輪と内輪からなる軌道輪における外輪の外周面と内輪の内周面の少なくとも一方の周面および内・外輪のうち少なくとも一方の側面を覆うように形成されている絶縁皮膜である請求項１に記載の電食防止転がり軸受。
電食防止転がり軸受が、電気鉄道車両の電動機またはその回転力伝達機構に用いられる電食防止転がり軸受である請求項１または２に記載の電食防止転がり軸受。