JP4952996B2 - 軸受用保持器 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受の転動体を保持するための、軸受用保持器に関するものである。

転がり軸受の軽量化や、ＶＥ(Value engineering)／ＶＡ(Value Analysis)の観点から、軸受用保持器を樹脂化する要求は高い。しかしながら、例えば、自動車のトランスミッション等に使用される転がり軸受は、グリースではなく、潤滑油による油潤滑であり、前記潤滑油には、極圧添加剤等の、樹脂の劣化を促進する添加剤が含有されていることが多いので、油潤滑用の転がり軸受の多くにおいて、軸受用保持器は、従来どおり金属製のままであり、樹脂化は進んでいない。ごく限られた潤滑油に対してしか、樹脂製の軸受用保持器は適用されていないのが現状である。しかも、そうした樹脂製の軸受用保持器が使用できる潤滑油においても、前記軸受用保持器の使用上限温度は、酸化劣化環境下での、同じ軸受用保持器の使用上限温度より、２０〜３０℃程度も低い範囲でしかない。そのため、より広い温度範囲で、できるだけ多くの種類の潤滑油に対して、良好な耐性を有する軸受用保持器が求められている。

潤滑油に対する耐性を有する軸受用保持器として、特許文献１には、少なくともテレフタル酸成分単位を含む芳香族ジカルボン酸成分単位と、炭素数６〜１８の直鎖脂肪族ジアミン成分単位とからなる芳香族ポリアミドと、ガラス繊維とを含む樹脂組成物によって形成した軸受用保持器が記載されている。また特許文献２には、前記芳香族ポリアミドと、アクリル酸等でグラフト変性された変性ポリオレフィンと、ガラス繊維とを含む樹脂組成物によって形成した軸受用保持器が記載されている。
ＪＰ，０３−１４３９５７，Ａ ＪＰ，０４−３２７０２４，Ａ

ところが、発明者が検討したところによると、特許文献１、２に記載されている軸受用保持器は、いずれも、十分に広い温度範囲で、十分に幅広い種類の潤滑油に対して、十分に良好な耐性を有しているとは言えず、さらなる改善の余地があることが明らかとなった。
本発明の目的は、より広い温度範囲で、より幅広い種類の潤滑油に対して、十分に良好な耐性を有するため、様々な用途に使用することができる、樹脂製の軸受用保持器を提供することにある。

本発明は、ポリアミドを含む樹脂組成物によって形成される軸受用保持器であって、前記ポリアミドが、式(1)：

で表される繰り返し単位と、式(2-1)：

〔式中のＲ^２１はヘキサメチレン基を示す。〕
で表される繰り返し単位と、式(2-2)：

〔式中のＲ^２２は２−メチルヘキサメチレン基を示す。〕
で表される繰り返し単位とを含むことを特徴とする軸受用保持器（ただし、式(2-1)で表される繰り返し単位と式(2-2)で表される繰り返し単位との合計１００モル％中、式(2-1)で表される繰り返し単位の割合が５５モル％以上で、かつ式(2-2)で表される繰り返し単位の割合が４５モル％以下であるポリアミドを除く）である。

本発明においては、前記式(1)中のｐ−フェニレン基が、ポリアミドの主鎖を剛直化させる機能を有しているため、前記ｐ−フェニレン基の機能によって、ポリアミドの主鎖を剛直化させることで、軸受用保持器の耐熱性を向上させると共に、前記軸受用保持器の、潤滑油中での使用上限温度を上昇させることができる。

また、発明者の検討によると、前記式(2-2)中の２−メチルヘキサメチレン基が、ポリアミドの、潤滑油中に含まれる極圧添加剤等に対する耐性を向上する機能を有しているため、前記２−メチルヘキサメチレン基の機能によって、軸受用保持器の、様々な潤滑油に対する耐性を向上させることができる。したがって、本発明によれば、より広い温度範囲で、より幅広い種類の潤滑油に対して、十分に良好な耐性を有するため、様々な用途に使用することができる、樹脂製の軸受用保持器を提供することが可能となる。

また、本発明によれば、前記２種の基と共に併用している、前記式(2-1)中のヘキサメチレン基〔−(ＣＨ _２ ) _６ −〕が、ポリアミドの主鎖における、繰り返し単位の規則性を適度に崩す機能を有していると共に、それ自体が、結合の回転の自由度が高く、かつ柔軟であることから、ポリアミドの主鎖が剛直化しすぎるのを抑制して、射出成形等による、ポリアミドの成形性を向上させることもできる。

さらに、前記３種の基を併用することで、軸受用保持器に、適度な柔軟性と靭性とを付与して、転がり軸受の回転時の衝撃に対する、前記軸受用保持器の耐衝撃性を向上させることができる。それと共に、例えば、転動体を保持するポケットがアンダーカットになった形状の軸受用保持器においては、成形した前記軸受用保持器を金型から取り出したり、ポケットに転動体を圧入したりする際に、割れやクラックが発生するのを防止することもできる。

本発明の実施例、比較例で製造した軸受用保持器を、高温の潤滑油に浸漬した際の、浸漬時間と、引張破断強度の、浸漬前の初期値に対する保持率との関係を示すグラフである。

発明を実施するための形態

本発明の軸受用保持器は、ポリアミドを含む樹脂組成物によって形成され、前記ポリアミドが、式(1)：

で表される繰り返し単位と、式(2-1)：

〔式中のＲ^２１はヘキサメチレン基を示す。〕
で表される繰り返し単位と、式(2-2)：

〔式中のＲ^２２は２−メチルヘキサメチレン基を示す。〕
で表される繰り返し単位とを含むことを特徴とする軸受用保持器（ただし、式(2-1)で表される繰り返し単位と式(2-2)で表される繰り返し単位との合計１００モル％中、式(2-1)で表される繰り返し単位の割合が５５モル％以上で、かつ式(2-2)で表される繰り返し単位の割合が４５モル％以下であるポリアミドを除く）である。

ポリアミド中に含まれる、３種の基の割合は、先に説明した各基による効果のバランスを考慮すると、ｐ−フェニレン基、ヘキサメチレン基、および２−メチルヘキサメチレン基のモル比（ｐ−フェニレン基）／（ヘキサメチレン基＋２−メチルヘキサメチレン基）が、１．２／１〜１／１．２の範囲内であるのが好ましい。

前記範囲よりｐ−フェニレン基の割合が少ない場合には、前記ｐ−フェニレン基による、ポリアミドの主鎖を剛直化させることで、軸受用保持器の耐熱性を向上させると共に、前記軸受用保持器の、潤滑油中での使用上限温度を上昇させる効果が十分に得られないおそれがある。また、前記範囲よりｐ−フェニレン基の割合が多い場合には、相対的に、２−メチルヘキサメチレン基の割合が少なくなるため、前記２−メチルヘキサメチレン基による、軸受用保持器の、様々な潤滑油に対する耐性を向上させる効果が十分に得られないおそれがある。

また、相対的に、ヘキサメチレン基の割合も少なくなるため、前記ヘキサメチレン基による、ポリアミドの主鎖が剛直化しすぎるのを抑制して、射出成形等による、ポリアミドの成形性を向上させる効果が十分に得られないおそれもある。また、ポケットがアンダーカットになった形状の軸受用保持器において、成形時や転動体の圧入時に、前記軸受用保持器に、割れやクラックが発生しやすくなるおそれもある。

またヘキサメチレン基と、２−メチルヘキサメチレン基の割合、すなわち式(2-1)で表される繰り返し単位と式(2-2)で表される繰り返し単位との割合は、両者の合計１００モル％中、式(2-1)で表される繰り返し単位の割合が５５モル％未満で、かつ式(2-2)で表される繰り返し単位の割合が４５モル％を超える範囲とされる。
また、前記範囲内でも式(2-1)で表される繰り返し単位の割合が２０モル％以上で、かつ式(2-2)で表される繰り返し単位の割合が８０モル％以下であるのが好ましい。

前記範囲より２−メチルヘキサメチレン基の割合が少ない場合には、前記２−メチルヘキサメチレン基による、軸受用保持器の、様々な潤滑油に対する耐性を向上させる効果が十分に得られない。また、前記範囲よりヘキサメチレン基が少ない場合には、前記ヘキサメチレン基による、ポリアミドの主鎖が剛直化しすぎるのを抑制して、射出成形等による、ポリアミドの成形性を向上させる効果が十分に得られないおそれがある。また、ポケットがアンダーカットになった形状の軸受用保持器において、成形時や転動体の圧入時に、前記軸受用保持器に、割れやクラックが発生しやすくなるおそれもある。

ポリアミドは、式(3)：

で表されるジカルボン酸成分と、式(4-1)：

〔式中のＲ ^２１ はヘキサメチレン基を示す。〕
で表されるジアミン成分と、式(4-2)：

〔式中のＲ ^２２ は２−メチルヘキサメチレン基を示す。〕
で表されるジアミン成分とを、化学量論量の範囲で反応させることによって合成される。

すなわち、前記式(3)で表されるジカルボン酸成分（テレフタル酸）１モルに対して、式(4-1)で表されるジアミン成分と、式(4-2)で表されるジアミン成分とを合計で約１モルの割合で反応させることによって、合成することができる。

また、前記各成分を反応させてポリアミドを合成する方法としては、例えば、前記各成分を溶液法または界面法によって重縮合反応させる方法や、あるいは、前記各成分から生成されるナイロン塩を加熱してオリゴマーを合成した後、溶液重合または固相重合させる方法等が挙げられる。

前記ポリアミドを含む、軸受用保持器のもとになる樹脂組成物には、前記ポリアミドの特性を阻害しない範囲で、他の樹脂を配合してもよい。配合してもよい他の樹脂としては、前記ポリアミド以外の種々のポリアミドが挙げられる。ただし、他の樹脂の配合割合は、軸受用保持器の、潤滑油中に含まれる極圧添加剤等に対する耐性が低下するのを防止することを考慮すると、前記ポリアミド１００重量部に対して、１０重量部以下であるのが好ましい。

前記樹脂組成物には、軸受用保持器を補強するため、従来同様に、強化繊維，充てん材その他、各種の添加剤を配合してもよい。強化繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、繊維状の珪灰石（ウォラストナイト）、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維、金属繊維（銅、鋼、ステンレス鋼等）、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、チタン酸カリウムウイスカー、グラファイトウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー、窒化ケイ素ウイスカー、アルミナウイスカー等が挙げられる。

また、充てん材としては、例えばフェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等の耐熱性樹脂の粉末、グラファイト、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、二硫化モリブデン、タルク、珪藻土、石綿、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、シリカバルーン等の無機物の粉末等が挙げられる。

強化繊維と充てん材は、いずれか一方のみを樹脂組成物に配合してもよいし、両方を配合してもよい。その配合割合、すなわち、強化繊維または充てん材のいずれか一方のみを単独で配合する場合は、前記単独成分の配合割合、また、両者を併用する場合は、前記両者の合計の配合割合は、ポリアミドを含む樹脂の総量、つまり、樹脂が、前記ポリアミドのみである場合はその量、樹脂が、ポリアミドと他の樹脂との混合物である場合はその合計量１００重量部に対して１０〜４０重量部であるのが好ましい。強化繊維および／または充てん材の配合割合が、前記範囲未満では、これらの成分の添加効果、つまり、軸受用保持器を補強する効果が十分に得られないおそれがある。また、配合割合が、前記範囲を超える場合には、樹脂組成物の、射出成形による成形性が低下するおそれがある。

本発明の軸受用保持器は、前記各成分を溶融、混練し、ペレット状、粉末状等の、成形材料として使用可能な形状にした後、従来同様に、射出成形等によって成形することで製造される。本発明の構成は、玉軸受、針状ころ軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等の種々の転がり軸受用の、あらゆる形状の軸受用保持器に適用することができる。

前記本発明の軸受用保持器は、従来のポリアミド製のものに比べて、より広い温度範囲で、より幅広い種類の潤滑油に対して、十分に良好な耐性を有するため、これまでは、樹脂製の軸受用保持器を使用することができなかった油潤滑下で使用される転がり軸受等の、様々な用途に使用することができる。したがって、これまでは、金属製の軸受用保持器を用いていた、例えば、自動車のトランスミッションの転がり軸受等に組み込んで使用することによって、前記転がり軸受の、軽量化、低コスト化等が可能となる。

〈実施例１〉
式(1)で表される繰り返し単位と、式(2-1)で表され、かつ、前記式(2-1)中のＲ^２１がヘキサメチレン基である繰り返し単位と、式(2-2)で表され、かつ、前記式(2-2)中のＲ^２２が２−メチルヘキサメチレン基である繰り返し単位とからなるポリアミド７０重量部と、ガラス繊維３０重量部とを溶融、混練して樹脂組成物を作製し、前記樹脂組成物を用いて、射出成形により、軸受用保持器を製造した。

ポリアミドにおける、ｐ−フェニレン基、ヘキサメチレン基、および２−メチルヘキサメチレン基のモル比（ｐ−フェニレン基）／（ヘキサメチレン基＋２−メチルヘキサメチレン基）は１／１、ヘキサメチレン基と、２−メチルヘキサメチレン基とのモル比（ヘキサメチレン基）／（２−メチルヘキサメチレン基）は２／３〜１／４であった。

〈比較例１〉
式(1)で表される繰り返し単位と、式(2-1)で表され、かつ、前記式(2-1)中のＲ ^２１ がヘキサメチレン基である繰り返し単位とからなるポリアミド７０重量部と、ガラス繊維３０重量部とを溶融、混練して樹脂組成物を作製し、前記樹脂組成物を用いて、射出成形により、軸受用保持器を製造した。ポリアミドにおける、ｐ−フェニレン基と、ヘキサメチレン基とのモル比（ｐ−フェニレン基）／（ヘキサメチレン基）は１／１であった。

〈比較例２〉
式(1)で表される繰り返し単位と、式(5)：
で表され、かつ、前記式(5)中のＲ^１がテトラメチレン基である繰り返し単位と、式(2-1)で表され、かつ、前記式(2-1)中のＲ ^２１ がヘキサメチレン基である繰り返し単位とからなるポリアミド７０重量部と、ガラス繊維３０重量部とを溶融、混練して樹脂組成物を作製し、前記樹脂組成物を用いて、射出成形により、軸受用保持器を製造した。ポリアミドにおける、ｐ−フェニレン基、テトラメチレン基、およびヘキサメチレン基のモル比（ｐ−フェニレン基＋テトラメチレン基）／（ヘキサメチレン基）は１／１、ｐ−フェニレン基とテトラメチレン基とのモル比は（ｐ−フェニレン基）＞（テトラメチレン基）であった。

〈耐油性試験〉
実施例、比較例の軸受用保持器を、それぞれ複数個ずつ用意し、そのうち、１個ずつの軸受用保持器の引張破断強度を測定して、前記引張破断強度の初期値とした。次いで、残りの複数個ずつの軸受用保持器を、１５０℃に加熱した、極圧添加剤を含む自動車用のオートマチックトランスミッション用の潤滑油中に浸漬した。そして、浸漬してから１２０時間後、２４０時間後、５００時間後、および１０００時間後に、それぞれ、実施例、比較例で製造した軸受用保持器を１個ずつ、油中から引き上げて、引張破断強度を測定して、前記初期値に対する、引張破断強度の保持率（％）を求めて、浸漬時間と保持率との関係を、図１にプロットした。

図より、実施例１の軸受用保持器は、比較例１、２のものに比べて引張破断強度の低下率が小さく、１０００時間の浸漬でも、初期値の８０％以上の引張破断強度を保持していることが確認された。

Claims (4)

1. ポリアミドを含む樹脂組成物によって形成される軸受用保持器であって、前記ポリアミドが、式(1)：
   

   

   で表される繰り返し単位と、式(2-1)：
   

   

   〔式中のＲ^２１はヘキサメチレン基を示す。〕
   で表される繰り返し単位と、式(2-2)：
   

   

   〔式中のＲ^２２は２−メチルヘキサメチレン基を示す。〕
   で表される繰り返し単位とを含むことを特徴とする軸受用保持器（ただし、式(2-1)で表される繰り返し単位と式(2-2)で表される繰り返し単位との合計１００モル％中、式(2-1)で表される繰り返し単位の割合が５５モル％以上で、かつ式(2-2)で表される繰り返し単位の割合が４５モル％以下であるポリアミドを除く）。
2. 前記ポリアミドが、式(3)：
   

   

   で表されるジカルボン酸成分と、式(4-1)：
   

   

   〔式中のＲ^２１はヘキサメチレン基を示す。〕
   で表されるジアミン成分と、式(4-2)：
   

   

   〔式中のＲ^２２は２−メチルヘキサメチレン基を示す。〕
   で表されるジアミン成分とを反応させることによって合成されている請求項１に記載の軸受用保持器。
3. 前記樹脂組成物は、
   前記ポリアミドを少なくとも含む樹脂と、
   強化繊維、および充てん剤のうちの少なくとも一方と
   を含み、前記強化繊維のみを含む場合は当該強化繊維の配合割合、前記充てん剤のみを含む場合は当該充てん剤の配合割合、前記強化繊維および充てん剤をともに含む場合は前記両者の配合割合が、前記樹脂１００重量部に対して１０〜４０重量部である請求項１または２に記載の軸受用保持器。
4. 自動車のトランスミッションの転がり軸受に組み込んで使用される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸受用保持器。

Images