JP4080014B2

JP4080014B2 - 樹脂コート軸受

Info

Publication number: JP4080014B2
Application number: JP29957596A
Authority: JP
Inventors: 弘上野; 剛史奥村; 満上田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: JPH10122249A; US6056445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂コート軸受に関し、より詳しくは外輪外周面に沿って形成した周溝に、クリープ防止用の樹脂コート部を形成している樹脂コート軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱膨張係数の大きい例えばアルミニウム合金製のハウジングに、鋼製の軸受を組み込んだ場合には、環境温度が上昇すると、両者の熱膨張係数の差に起因して、ハウジングと軸受の外輪との嵌合部のしめしろが少なくなって、ハウジングに対して軸受の外輪が回るいわゆるクリープが発生することになる。
【０００３】
このクリープの発生を防止するために、外輪の外周面に沿って樹脂をコートした樹脂コート軸受が提供されている（例えば実開昭５６−１３１０２４号公報、特公平６−５４１３１号公報参照）。
図８は従来の樹脂コート軸受の一例を示す要部断面図である。この樹脂コート軸受９０は、外輪９１の外周面９１ａに沿って周溝９２を形成し、この周溝９２部分に、射出成形によって樹脂をコートすることにより、環状の樹脂コート部９３を形成したものである。
この樹脂コート軸受９０においては、上記樹脂コート部９３の全周を、外輪９１の外周面９１ａから数十μｍ程度突出させてあり、ハウジングＢと外輪９１との嵌合部のしめしろが減少した場合でも、上記樹脂コート部９３の摩擦抵抗によって、ハウジングＢに対して外輪９１が回るのを防止するようにしている。
また、上記樹脂コート部９３を構成する樹脂材料としては、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記樹脂コート軸受９０は、ハウジングＢとの嵌合精度を確保するために、上記樹脂コート部９３の外径精度を高める必要がある。ところが、上記樹脂コート部９３については、射出成形のみではその外径精度を確保することが困難である。このため、射出成形が完了した後、上記樹脂コート部９３の外周を研磨することによって、外径精度を高める必要があり、その分、製造コストが高くつくという問題があった。
【０００５】
また、上記樹脂コート部９３を構成する樹脂材料としてのＰＡ６６、ＰＡ１１、ＰＢＴは、表１に示す物性を有しており、表２で評価するように、クリープ防止という本来の目的は十分達成することができるものの、ＰＡ６６については、吸湿寸法変化が大きいという欠点があり、ＰＡ１１については、例えば１５０°Ｃを超える使用環境では、長期間の連続使用に耐えられないほか、ＰＢＴやＰＡ６６等に比べると高価であって汎用性に劣るという欠点があり、ＰＢＴについても、例えば１５０°Ｃを超える使用環境では、長期間の連続使用に耐えられないという欠点がある。なお、表２中において、○は良好、△はやや劣ることをそれぞれ示している。
【０００６】
【表１】

【０００７】
【表２】

【０００８】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂コート部の研磨工程を省略することができる樹脂コート軸受を提供することを目的とする。
またこの発明は、安価で優れたクリープ防止性能を発揮することができる樹脂コート軸受を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明の樹脂コート軸受は、外輪外周面に沿って円周方向全周で略同一な深さとなるように形成した周溝に、クリープ防止用の樹脂コート部を樹脂コート部を射出成形によって上記周溝の溝底の外周面に円周方向全周にわたって当接するよう形成している樹脂コート軸受において、
上記樹脂コート部は、その外周の周方向に離隔した複数部分が、上記周溝から突出し且つ上記周溝の軸方向両側面に当接し、それ以外の部分が上記周溝内部に隠れており、且つ周溝から突出した部分と周溝内部に隠れた部分が前記樹脂コート部の全周にわたって交互に配列していることを特徴とするものである。
【００１０】
上記の構成の樹脂コート軸受によれば、樹脂コート部の外周の周方向に離隔した複数部分が、外輪外周の円周方向全周で略同一な深さとなるように形成された周溝から突出し且つ上記周溝の軸方向両側面に当接し、樹脂コート部の半径の小さい部分が、周溝の内部に隠れており、且つ周溝から突出した部分と周溝内部に隠れた部分が樹脂コート部の全周にわたって交互に配列されているので、この隠れている分だけ、樹脂コート部の外径寸法のバラツキが吸収されることになる。このため、上記周溝部分に射出成形によって樹脂をコートするだけで、ハウジングとの嵌合精度を確保することができる。
【００１１】
上記樹脂コート部は、ポリアミド６６からなる母材中に、ミネラル粉体及びエラストマー粉体を分散混合したものであるのが好ましい。
上記ミネラル粉体を混合することにより、射出成形時にひけや反りが発生するのを防止することができる。また、エラストマー粉体を混合することにより、樹脂の硬化速度を遅くすることができ、これによって射出成形圧力を樹脂全体に伝わり易くして、金型からの転写を正確に行わせることができるほか、吸水率を下げるのに役立つ。しかもひけや反りを防止するために混合したミネラル粉体による熱膨張係数の低下を防止して、逆に全体の熱膨張係数を高くすることができる。すなわち、耐熱性に優れるとともに、安価で汎用性の高いポリアミド６６において劣っている性能、特に寸法安定性を、上記ミネラル粉体及びエラストマー粉体によって改善することができる。
【００１２】
上記ミネラル粉体としては、炭酸カルシウム又はマイカであるのが好ましく、上記エラストマー粉体としては、エチレン・プロピレン及びジエン成分の三元重合体を無水マレイン酸でグラフトした変成ＥＰＤＭ又は、エチレンとプロピレンとの共重合体（ＥＭＰ）であるのが好ましい。
【００１３】
上記ミネラル粉体の粒子径は、１〜３μｍであるのが好ましく、エラストマー粉体の粒子径は、０．１〜１μｍであるのが好ましい。
ミネラル粉体の粒子径が１μｍ未満であると、市販品として入手するのが困難であるので、コストアップになるおそれがあり、ミネラル粉体の粒子径が３μｍを超えると、熱膨張係数が小さくなるので、クリープ防止効果が減少する。
一方、エラストマー粉体の粒子径が、０．１μｍ未満であると、市販品として入手するのが困難であるので、コストアップになるおそれがあり、エラストマー粉体の粒子径が１μｍを超えると、分散性が悪くなるとともに、強度及び成形精度が低下するおそれがある。
【００１４】
上記ミネラル粉体は５〜１５重量％、エラストマー粉体は１０〜２０重量％それぞれ混入されているのが好ましい。
ミネラル粉体が５重量％未満であると、これを添加する効果に乏しく、１５重量％を超えると、熱膨張係数が小さくなって、クリープ防止効果が減少する。表３にミネラル粉体の添加量と樹脂コート部の物性との比較結果を示す。
【００１５】
【表３】

【００１６】
また、エラストマー粉体が１０重量％未満であると、これを添加する効果に乏しく、２０重量％を超えると、真円度と引張強度が低下する。表４にエラストマー粉体の添加量と樹脂コート部の物性との比較結果を示す。
【００１７】
【表４】

【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図２はこの発明の樹脂コート軸受Ａの一つの実施の形態を示す要部断面図である。この樹脂コート軸受Ａは、内輪１と外輪２との間に転動体としての玉３が転走自在に介在された玉軸受で構成されている。上記内輪１の内周には軸Ｃが嵌合されており、外輪２は、その外周にクリープ防止用の樹脂コート部４が設けられているとともに、アルミニウム合金からなるハウジングＢに嵌合されている。上記樹脂コート軸受Ａは、ハウジングＢが熱膨張して外輪２とのしめしろが減少したり、図３に示すようにハウジングＢと外輪２との間に隙間ができたりした場合でも、樹脂コート部４の熱膨張によってハウジングＢに密着し、しめしろを確保してクリープを防止することができる。
【００１９】
上記樹脂コート部４は、外輪２の幅方向に所定間隔離して２条設けられており、各樹脂コート部４は、外輪２の外周２ａに形成された周溝２１に埋め込まれている。上記樹脂コート部４の外周は、周溝２１からつまり外輪２の外周２ａから、部分的に突出している。図１は、この樹脂コート部４の突出状態を模式的に示す概略図であり、当該樹脂コート部４は、その外周の周方向に離隔した複数部分が、外輪２の外周２ａから突出し且つ周溝２１の軸方向両側面に当接し、それ以外の部分が周溝２１の内部に隠れており、且つ周溝２１から突出した部分と周溝２１内部に隠れた部分が前記樹脂コート部４の全周にわたって交互に配列している。上記樹脂コート部４の外輪外周２ａからの平均突出量は、当該樹脂コート部４の平均外径に応じて適宜設定されるが、例えば平均外径が２６ｍｍの場合には、５〜６μｍ程度に設定される。また、樹脂コート部４の最大突出量についても、当該樹脂コート部４の平均外径に応じて適宜設定されるが、例えば平均外径が２６ｍｍの場合には、１５μｍ程度に設定される。
【００２０】
このような樹脂コート部４は、射出成形によって外輪２の周溝２１の溝底の外周面に円周方向全周にわたって当接するよう形成されており、射出成形によって外輪２の周溝２１に樹脂をコートする際に、樹脂コート部４の平均外径が従来品よりも小さくなるように設定することにより、容易に形成することができる。具体的には、従来の射出成形金型９５には、外輪９１の周溝９２に対応させて、樹脂コート部を形成するための凹溝９５ａが設けられているが(図９参照)、この発明の樹脂コート部Ａについては、上記凹溝９５ａを省略した金型５を使用し（図５参照）、この金型５内にインサートした外輪２の周溝２１に対して、ゲート５２を通して外輪２の外周面２ａと略面一に樹脂を充填して、ゲート５２の位置や成形圧等の差に起因する離型後の樹脂の膨張のバラツキを利用することにより、樹脂コート部４の外周に、その平均外径よりも大きい部分と小さい部分とを形成することができる。
【００２１】
上記樹脂コート軸受Ａは、樹脂コート部４の外周のうち、その半径ｒが外輪２の外周２ａの半径Ｒよりも小さい部分が、外輪２の周溝２１内に隠れており、この隠れている部分は、ハウジングＢとの嵌め合いに何ら影響しないので、樹脂コート部４の外径寸法の実用上のバラツキは、樹脂コート部４の最大外径と外輪２の外径との差によって規定されることになる。このため、上記周溝２１部分に例えば射出成形によって樹脂をコートするだけで、ハウジングＢとの嵌合精度を確保することができる。したがって、従来必要としていた研磨による外径仕上げが不要となり、その分製造コストを安くすることができる。
【００２２】
樹脂コート部４を構成する樹脂材料は、図４に示すように、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を母材４１として、ミネラル粉体４２及びエラストマー粉体４３を分散混合したものである。
上記ミネラル粉体４２は、炭酸カルシウムやマイカであるのが好ましく、エラストマー粉体４３は、エチレン・プロピレン及び若干のジエン成分（第３成分と呼ばれ、ジシクロペンタジエン、エキリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン等）の三元重合体であって、無水マレイン酸でグラフトすることにより変成されたＥＰＤＭ、又はエチレンとプロピレンの共重合体（ＥＰＭ）であるのが好ましい。
【００２３】
上記樹脂コート部４の一例について物性を測定した結果を表５に示す。この樹脂コート部４の組成は、ミネラル粉体４２として１〜３μｍの粒子からなるパウダー状の炭酸カルシウム、エラストマー粉体４３として０．１〜１μｍの粒子からなるパウダー状の変成ＥＰＤＭをそれぞれ選定するとともに、母材４１を７５重量％、ミネラル粉体４２を１０重量％、エラストマー粉体４３を１５重量％の割合に設定したものである。
【００２４】
表５と表１との比較から、上記樹脂コート部４は、母材４１としてのポリアミド６６において劣っていた吸水率が改善されていることが分かる。また、熱膨張係数がＰＡ１１と同等のレベルに上がっていることが分かる。
【００２５】
【表５】

【００２６】
次に、図１に示す実施の形態で、樹脂コート部を上記物性測定に用いたものと同じ構成として、使用状態での静的クリープトルク及び長期放置による吸湿寸法変化を測定した。その結果を図６及び図７に示す。
上記静的クリープトルクの測定は、樹脂コート軸受として、呼び番号６２０２、樹脂コート部の平均外径が３５．０１５ｍｍのものを使用し、ハウジングとして、平均内径が３５．０１４ｍｍのアルミニウム合金製のものを使用した。
図６より、実施例１の樹脂コート軸受は、樹脂コート部とハウジングとを実質的に同一寸法とした条件下であっても、１８０°Ｃまで実用上問題なくクリープ防止効果を発揮し得ることが分かる。
【００２７】
上記吸湿寸法変化の測定は、実施例として、呼び番号６０００（外径３５ｍｍ、樹脂コート部の幅１．６ｍｍ／１条）のものを使用し、比較例として、樹脂コート部をＰＡ１１で形成した以外は実施例と同じものを使用した。
図７より、樹脂コート部の寸法変化は、梅雨時期において大きくなるものの、全期間を通じて、比較例よりも小さいことが分かる。
したがって、この発明の樹脂コート軸受によれば、クリープ力、耐熱性、寸法安定性等において、所望の性能を発揮することができるとともに、製造コストを安くすることができる。
【００２８】
なお、上記樹脂コート部４は、外輪２の周溝２１から複数箇所突出している。
また、樹脂コート部４の母材４１に配合するミネラル粉体４２については、５０〜１５重量％の範囲に、エラストマー粉体４３については、１０〜２０重量％の範囲にそれぞれ設定することができるが、両粉体を合わせて２５重量％程度配合するのが最も好ましい。また、ミネラル粉体４２の大きさについては、１〜３μｍ、エラストマー粉体４３の大きさについては、０．１〜１μｍにそれぞれ設定するのが好ましい。これは、上記範囲を超えると、熱膨張係数が小さくなる傾向を示すからである。
この発明の樹脂コート軸受は、上記実施の形態に限定されるものでなく、例えば、樹脂コート部を３条以上構成すること等、種々の設計変更を施すことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の樹脂コート軸受によれば、樹脂コート部の外周の周方向に離隔した複数部分を、外輪外周の円周方向全周で略同一な深さとなるように形成された周溝から突出させ且つ上記周溝の軸方向両側面に当接させ、それ以外の部分を周溝内部に隠れさせ、且つ周溝から突出した部分と周溝内部に隠れた部分とを樹脂コート部の全周にわたって交互に配列させて、樹脂コート部の外径寸法のバラツキを吸収するようにしているので、上記周溝部分に射出成形によって樹脂をコートするだけで、ハウジングとの嵌め合い精度を確保することができる。このため、従来要していた樹脂コート部外周の研磨仕上げが不要となり、その分製造コストを安くすることができる。
【００３０】
特に、上記樹脂コート部が、ポリアミド６６からなる母材中に、ミネラル粉体及びエラストマー粉体を分散混合したものである場合には、高温環境での長期連続使用に耐え、安定したクリープ防止効果を発揮することができるとともに、吸湿寸法変化の少ないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の樹脂コート軸受の樹脂コート部と外輪外周との関係を模式的に示す概略図である。
【図２】上記樹脂コート軸受の使用状態であって、ハウジングが熱膨張していない場合を示す要部断面図である。
【図３】上記樹脂コート軸受の使用状態であって、ハウジングが熱膨張した場合を示す要部断面図である。
【図４】樹脂コート部の構造を模式的に示す図である。
【図５】樹脂コート部の射出成形工程を示す要部断面図である。
【図６】軸受のクリープトルクと環境温度との関係を示すグラフ図である。
【図７】樹脂コート部の放置日数と外径寸法の変化との関係を示すグラフ図である。
【図８】従来の樹脂コート軸受の一例を示す要部断面図である。
【図９】従来の樹脂コート軸受の射出成形工程を示す要部断面図である。
【符号の説明】
２外輪
２１周溝
２ａ外輪の外周
４樹脂コート部
Ａ樹脂コート軸受
Ｂハウジング

Claims

外輪外周面に沿って円周方向全周で略同一な深さとなるように形成した周溝に、クリープ防止用の樹脂コート部を射出成形によって上記周溝の溝底の外周面に円周方向全周にわたって当接するよう形成している樹脂コート軸受において、
上記樹脂コート部は、その外周の周方向に離隔した複数部分が、上記周溝から突出し且つ上記周溝の軸方向両側面に当接し、それ以外の部分が上記周溝内部に隠れており、且つ周溝から突出した部分と周溝内部に隠れた部分が前記樹脂コート部の全周にわたって交互に配列していることを特徴とする樹脂コート軸受。
上記樹脂コート部が、ポリアミド６６からなる母材中に、ミネラル粉体及びエラストマー粉体を分散混合したものである請求項１記載の樹脂コート軸受。
上記ミネラル粉体は、炭酸カルシウム又はマイカであり、
上記エラストマー粉体は、エチレン・プロピレン及びジエン成分の三元重合体を無水マレイン酸でグラフトした変成ＥＰＤＭ又は、エチレンとプロピレンとの共重合体である請求項２記載の樹脂コート軸受。
上記ミネラル粉体の粒子径が１〜３μｍであり、エラストマー粉体の粒子径が０．１〜１μｍである請求項２又は３記載の樹脂コート軸受。
上記ミネラル粉体が５〜１５重量％、エラストマー粉体が１０〜２０重量％それぞれ混入されている請求項２から請求項４のいずれかに記載の樹脂コート軸受。