JP5411010B2 - 転がり軸受用部材および転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受用部材および転がり軸受 Download PDF

Info

Publication number
JP5411010B2
JP5411010B2 JP2010017216A JP2010017216A JP5411010B2 JP 5411010 B2 JP5411010 B2 JP 5411010B2 JP 2010017216 A JP2010017216 A JP 2010017216A JP 2010017216 A JP2010017216 A JP 2010017216A JP 5411010 B2 JP5411010 B2 JP 5411010B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rolling bearing
cage
resin
bearing member
resin composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010017216A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011153699A (ja
Inventor
芳英 姫野
晃也 大平
正樹 江上
ベネ シルバン
ブロンデル フィリップ
真也 松野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp filed Critical NTN Corp
Priority to JP2010017216A priority Critical patent/JP5411010B2/ja
Priority to PCT/JP2011/051590 priority patent/WO2011093376A1/ja
Priority to EP11737087.4A priority patent/EP2530341B1/en
Priority to CN201180007340.1A priority patent/CN102725549B/zh
Publication of JP2011153699A publication Critical patent/JP2011153699A/ja
Priority to US13/891,650 priority patent/US8672556B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5411010B2 publication Critical patent/JP5411010B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/44Selection of substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/36Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino acids, polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6603Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
    • F16C33/6633Grease properties or compositions, e.g. rheological properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/784Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
    • F16C33/7843Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc
    • F16C33/7846Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc with a gap between the annular disc and the inner race
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06Elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/02Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
    • F16C2208/04Glass fibres
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20Thermoplastic resins
    • F16C2208/60Polyamides [PA]
    • F16C2208/62Polyamides [PA] high performance polyamides, e.g. PA12, PA46
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • F16C2300/22High-speed rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/41Ball cages comb-shaped
    • F16C33/412Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages
    • F16C33/414Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages
    • F16C33/416Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages made from plastic, e.g. injection moulded comb cages

Landscapes

  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Description

本発明は、転がり軸受を構成する樹脂製の保持器、シールなどの転がり軸受用部材、および、該転がり軸受用部材を用いた転がり軸受に関する。
樹脂製の保持器を組み込んだ転がり軸受を高速回転させる場合、高速回転によって発生する遠心力が保持器に作用する結果、保持器が変形する。保持器が変形すると保持器とこの保持器に保持されている玉との摩擦が大きくなり、転がり軸受のトルクが大きくなる。また、上記摩擦が大きくなることで、軸受の発熱を引き起こす原因となる。さらに、保持器が変形すると軸受外輪との接触も起こり、この接触による摩擦熱によって樹脂が溶融して転がり軸受が回転しなくなる場合がある。このように高速回転で使用される転がり軸受に組み込まれる樹脂製の保持器は、機械および/または熱的応力により、変形しないことが要求される。
高速回転する転がり軸受に用いられる樹脂製保持器の変形を抑えるためには、保持器を成形するときに用いられる樹脂組成物の弾性率などの機械的強度を大きくする必要がある。そのため、通常はガラス繊維など繊維状補強材を樹脂組成物に配合し、その配合量を増やすことで対応している。例えば、転がり軸受に用いられる樹脂製保持器の材料としては、強度および耐熱性を確保する観点から、ポリアミド66(以下、PA66と記す)樹脂またはポリアミド6(以下、PA6と記す)樹脂にガラス繊維を配合した材料が知られている(特許文献1参照)。また、同様にPA66樹脂やPA6樹脂が使用されたプラスチックシールも知られている(特許文献2および特許文献3参照)。
一般的には、PA6やPA66のような合成樹脂は石油からモノマー合成、重合反応などを経由して合成されるため、サーマルリサイクルなどの燃焼廃却時には二酸化炭素を排出することになる。そこで、ライフサイクルアセスメント(LCA)の観点から原料製造、射出成形および製品廃却まで総合的な二酸化炭素排出量の低減が求められている。そこで、植物由来原料からなる樹脂材料が提案されており、ポリ乳酸、ポリトリメチレンテレフタレート(以下、PTTと記す)樹脂、ポリアミド11(以下、PA11と記す)樹脂などの植物性樹脂を転がり軸受に適用した事例が報告されている(特許文献4および特許文献5参照)。
一方、樹脂製保持器や樹脂製シールの変形は、転がり軸受の回転による機械的応力または熱的応力による変形の他に、樹脂自体が吸湿することに伴う膨潤、膨張による変形がある。転がり軸受は、家電、自動車、各種の産業機器など広範な用途において使用され、用途によっては、雨水に晒されたり、軸受内に雨水が侵入する環境や、高湿度となる環境で使用されたりすることも多い。このような湿度の影響を受ける環境下で用いられる樹脂製の転がり軸受用部材は湿度の影響を受けにくい材料を選定する必要がある。
特開2000−227120号公報 特開平6−313436号公報 特開2003−269618号公報 特開2001−355638号公報 特開2009−204121号公報
しかしながら、特許文献1〜特許文献3で用いられるPA66樹脂またはPA6樹脂は、吸水率が高く、それに伴って寸法が変化する。このため、一般的には保持器は吸湿させた状態で寸法管理して使用している。しかし、吸湿後の強度および弾性率は吸湿前に比較して大きく低下するため、吸湿後の強度を元に保持器の寸法設計を行なっている。
また、植物性樹脂の中でポリ乳酸やPTT樹脂などはポリエステル系樹脂であり、高温高湿環境や水中環境下などの使用環境次第では加水分解が加速する場合がある。また、ポリアミド系樹脂であるPA11樹脂は軸受に使用する他の一般的な樹脂材料と比較して低弾性率であり、軸受使用時の遠心力による寸法変形量が大きい。以上の理由から、これら従来の植物性樹脂材料を軸受保持器として使用する場合は、使用可能範囲に制限を設ける必要があった。
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、吸湿に伴なう寸法や機械的特性の変化が小さく、吸湿後でも十分な機械的特性を有し、また、耐加水分解性、耐熱性に優れた樹脂製の転がり軸受用部材、および該転がり軸受用部材を用いた転がり軸受の提供を目的とする。
本発明の転がり軸受用部材は、該転がり軸受用部材が保持器用部材であり、合成樹脂組成物の成形体からなり、上記合成樹脂は、11−アミノウンデカン酸またはその誘導体、ベンゼンジカルボン酸またはその誘導体、およびジアミン類を含む単量体を重合させて得られるポリフタルアミド樹脂(以下、PPA樹脂という)に、少なくとも繊維状補強材が配合された合成樹脂組成物であることを特徴とする。
また、上記合成樹脂は、上記PPA樹脂に、少なくとも繊維状補強材が配合された合成樹脂組成物であることを特徴とする。また、上記繊維状補強材が、ガラス繊維および/または炭素繊維であり、また、この繊維状補強材の配合割合が、合成樹脂組成物全体に対して10重量%以上60重量%以下であることを特徴とする。
本発明の転がり軸受用部材に使用される上記PPA樹脂が、放射性同位元素である炭素14を含むことを特徴とする。また、本発明の転がり軸受用部材は、上記合成樹脂の射出成形体であることを特徴とする。
本発明の転がり軸受は、内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備え、上記内輪、上記外輪、上記転動体、および上記保持器から選ばれる少なくとも1つの部材が、本発明の上記合成樹脂の成形体からなる転がり軸受用部材であることを特徴とする。特に上記転がり軸受用部材が保持器であり、この保持器が、冠型保持器であることを特徴とする。
本発明の転がり軸受用部材は、11−アミノウンデカン酸またはその誘導体、ベンゼンジカルボン酸またはその誘導体、およびジアミン類を含む単量体を重合させて得られるPPA樹脂に、少なくとも繊維状補強材が配合されてなる合成樹脂組成物の成形体からなるので、PA66樹脂やPA6樹脂に比べて吸水率が低く、それに伴う寸法変化が小さく、機械的特性の低下も小さい。また、ベンゼンジカルボン酸またはその誘導体の配合により、耐熱性に優れている。このため、本発明の転がり軸受用部材は、転がり軸受の保持器として好適に利用できる。
また、吸湿後のPA66樹脂やPA6樹脂よりも機械的強度が高いため、薄肉化が可能である。また、吸湿後のPA66樹脂やPA6樹脂よりも弾性率が高い。このため、高速回転時の遠心力による変形量が小さい。よって、保持器として使用した場合では、高湿度となる環境下において、高速回転でも外輪と接触することなく使用可能である。
また、母材樹脂成分が植物より合成されるモノマー成分を含むため、PA6やPA66のような石油由来の合成樹脂に比べて燃焼時の二酸化炭素排出量を低減させることが可能である。
本発明の転がり軸受は、上記転がり軸受用部材である保持器を用いた軸受であるので、高湿度となる環境下でも、高速回転で使用できる。
冠型の樹脂製保持器の部分拡大斜視図である。 樹脂製シールの断面図である。 転がり軸受(グリース封入深溝玉軸受)の断面図である。
本発明の転がり軸受用部材は転がり軸受を構成するものである。具体的には、内輪、外輪、転動体、保持器、およびシールなどが転がり軸受用部材として挙げられる。本発明は、特定の分子構造を有するPPA樹脂の成形体、または、このPPA樹脂に少なくとも繊維状補強材が配合された合成樹脂組成物の成形体を転がり軸受用部材としている。
本発明に用いるPPA樹脂は、(1)11−アミノウンデカン酸またはその誘導体、(2)ベンゼンジカルボン酸またはその誘導体、および(3)ジアミン類を含む単量体を重合させて得られる。本重合体と同等の樹脂母材を持つ材料としては、アルケマ社製;リルサン(登録商標)HTが挙げられる。
(1)11−アミノウンデカン酸は、「ひま」の種子から抽出されるひまし油を化学反応させて製造される植物由来の成分である。
(2)ベンゼンジカルボン酸は、オルト体がフタル酸、メタ体がイソフタル酸、パラ体がテレフタル酸として知られている芳香族二塩基酸である。本発明では、耐熱性を向上させるためにテレフタル酸を使用することが好ましい。上記酸類は、遊離の酸、ジメチルテレフタレートなどのアルキルエステル類、あるいは酸塩化物などの酸ハロゲン化物を単量体として用いることができる。さらに、ベンゼンジカルボン酸の水添加物も使用できる。
(3)ジアミン類としては、脂肪族または脂環族炭化水素基に2つのアミノ基が結合しているジアミン類を好ましく使用できる。例えば、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミンなどが挙げられる。
また、上記に加えて、脂肪族の炭化水素二塩基酸、脂環族の炭化水素二塩基酸等で変性することができる。
本発明のPPA樹脂とPA66樹脂との物性を表1に示す。このPPA樹脂の融点は240〜260℃であり、融点が260℃であるPA66樹脂と同等の条件にて成形が可能である。また、このPPA樹脂は、該樹脂に繊維状補強材を配合した合成樹脂組成物の成形体において、PA66樹脂組成物の成形体に比べて吸水率が10分の1以下(後述する表2参照)であり、PA66樹脂組成物の成形体が吸湿後に引張強度や引張弾性率が大きく低下することに比べて、吸湿後に引張強度や引張弾性率の低下が極めて少ないという特性を有し、かつ吸湿後の寸法変化も小さいという特性を有する。
Figure 0005411010
本発明に用いる繊維状補強材としては、上記のPPA樹脂に対してよく分散し、使用目的に応じた強度を付与するものであれば、特にその種類を限定することなく使用できる。補強効果のある繊維状補強材として、例えば、ガラス繊維、PAN系やピッチ系の炭素繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、鉱物繊維、ウィスカ類、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維などが挙げられる。これらは単独でも混合しても使用できる。
補強効果を考慮すると、使用する繊維状補強材としては引張弾性率50MPa以上のものを用いることが好ましく、上記の中では、ガラス繊維または炭素繊維が特に好ましい。繊維状補強材の配合量は、合成樹脂組成物全体に対して10〜60重量%であることが好ましい。繊維配合量が10重量%未満であると弾性率が低く、高速回転時に変形量が大きくなるおそれがある。また、繊維配合量が60重量%より多い組成では、冠型保持器を成形する場合に、成形時の無理抜きに対応できず、保持器ポケット面や爪部にクラックが入り、白化することがある。
また、上記合成樹脂組成物には、繊維状補強材の他に、必要に応じて、固体潤滑剤、無機充填材、酸化防止剤、顔料、熱可塑性エラストマー、またはゴム成分などを配合することができる。
本発明の転がり軸受用部材は、機械的、熱的、化学的性質に優れた上記PPA樹脂またはその合成樹脂組成物の成形体であるので、転がり軸受の高速回転に伴う変形や、吸湿後の膨潤、膨張に伴う変形を抑制できる。このため、PA66樹脂やPA6樹脂の場合に実施せざるを得ない吸湿後の物性変化を考慮した成形をする必要がない。例えば、吸湿や外部応力の加わる使用環境下での寸法の変形や強度の低下をカバーするために、寸法公差や強度の上乗せを予め設計に織り込む必要がなく、薄肉化が可能である。
また、上記のPPA樹脂は、ひまし油を出発原料とする11−アミノウンデカン酸を使用した植物性プラスチックとして製造することができる。なお、バイオマス由来原料を用いた植物性プラスチックであるかどうかは、樹脂を構成している炭素について、放射性同位元素である14Cの濃度を測定することで判別できる。14Cの半減期は5730年であることから、1千万年以上の歳月を経て生成されるとされる化石資源由来の炭素には 14Cが全く含まれない。このことから樹脂中に 14Cが含まれていれば、少なくともバイオマス由来の原料を用いていると判断できる。
本発明は、バイオマス由来原料を含むPPA樹脂を用いることで、樹脂製保持器や樹脂製シールなどの転がり軸受用部材の焼却処分に伴う二酸化炭素の排出量を、バイオマス由来原料を用いない現行の該部材の場合よりも低減させることができる。
本発明の転がり軸受用部材は、上記PPA樹脂またはその合成樹脂組成物を成形して得られる。成形方法としては、射出成形、押し出し成形、インサート成形、ブロー成形等を用いることができる。これらの成形方法は、保持器やシールなどの転がり軸受用部材の種類、または合成樹脂組成物に配合される繊維状補強材の種類および配合量等を考慮して採用することができる。また、成形後に機械加工により目的の形状としてもよい。本発明では、製造コストの観点から射出成形が好ましい。特に転がり軸受用部材が複雑な形状の冠型保持器、または金属などと一体成形するシールの場合には、射出成形が好ましい。
本発明の転がり軸受用部材は、転がり軸受の種類、大きさ、用途に応じて、また、適用する部材に応じて、上記PPA樹脂単体、または、上記PPA樹脂に繊維状補強材を配合した合成樹脂組成物の成形体として使用できる。例えば、冠型保持器の場合、合成樹脂組成物の成形体が好ましい。
本発明の転がり軸受用部材の例として、上記合成樹脂組成物を射出成形して得られた保持器を図1に示す。図1は本発明の転がり軸受用部材の一例である冠型の樹脂製保持器の部分拡大斜視図である。図1に示すように、保持器1は、環状の保持器本体2上面に周方向に一定ピッチをおいて対向一対の保持爪3を形成し、その対向する各保持爪3を相互に接近する方向にわん曲させるとともに、その保持爪3間に転動体としてのボールを保持する転動体保持用ポケット4を形成したものである。また、隣接するポケット4における相互に隣接する保持爪3の背面相互間に、保持爪3の立ち上がり基準面となる平坦部5が形成される。保持爪3は、わん曲している先端部3aを有する。
該保持器1は、上記合成樹脂組成物の成形体であるので、吸湿後においてもPA66樹脂やPA6樹脂の成形体よりも高い弾性率を保つことができ、高速回転時の遠心力による変形量も小さい。このため、高速回転でも外輪と接触することなく使用可能である。また、この保持器1を射出成形する際、保持爪3のわん曲している先端部3aは、金型から取り出すときに無理抜きされるが、上記合成樹脂組成物を用いることで、無理抜き時の亀裂や白化の発生を抑制できる。
図2は転がり軸受用部材の他の例である樹脂製シールの断面図である。図2に示すように、シール6は、軸受外輪の内径面に形成されているシール係止溝に係止される外周縁部6aと、シールを補強する金属板(芯金)6bと、軸受内輪軌道の両側に設けられた周方向のシール溝に摺接するシールリップ6c、6c’とを有している。
該シール6は、金属板6b以外の部分が、上記合成樹脂組成物の成形体であるので、PA66樹脂やPA6樹脂に比べて吸水率が低く、それに伴う寸法変化が小さい。このため、高湿度となる環境下で使用する場合でも、シールの封止性の低下を防止できる。なお、金属板6bを用いないで、シール全体を上記PPA樹脂またはその合成樹脂組成物の成形体とすることができる。
本発明の転がり軸受の一例を図3に基づいて説明する。図3は転がり軸受(グリース封入深溝玉軸受)の断面図である。転がり軸受7は、外周面に転走面8aを有する内輪8と、内周面に転走面9aを有する外輪9とが同心に配置される。内輪の転走面8aと外輪の転走面9aとの間に複数個の転動体10が介在して配置される。この複数個の転動体10は、冠型の保持器11により保持される。また、内・外輪間の隙間の開口を覆うシール12が外輪9に固定されている。転動体10の周囲に潤滑グリース13が封入される。
転がり軸受7において、内輪8、外輪9、転動体10、保持器11、およびシール12から選ばれた少なくとも一つの部材が、本発明の転がり軸受用部材、すなわち上記PPA樹脂またはその合成樹脂組成物の成形体である。例えば、保持器11およびシール12を上記合成樹脂組成物の成形体とすることで、上述のように、高湿度となる環境下でも、シール性に優れ、高速回転で使用でき、さらに処分時の二酸化炭素の排出量も低減できる軸受となる。
本発明の転がり軸受の潤滑方式は、上記したグリース潤滑以外に、油潤滑、エアオイル潤滑、固体潤滑等、どのような方法を採用してもよい。またグリース潤滑や油を使った潤滑の場合、それらには、従来から用いられている鉱油等の化石資源由来材だけでなく、生分解性を付与したものやバイオマス由来材を適用したものを用いることができる。また、本発明の転がり軸受は、玉軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受など、いずれの形式であってもよい。
実施例1〜実施例5および比較例1〜比較例5
実施例1〜実施例5は、樹脂製保持器に適用した場合の例である。表2示す組成の材料でJIS1号ダンベルを射出成形し、80℃、95%相対湿度にて3時間調湿後、樹脂成形体試験片を得た。得られた樹脂成形体試験片の調湿前後の重量から以下に示す算出式により吸水率を測定した後、引張試験(JIS K 7113)に供し、引張強度、引張歪み、引張弾性率を測定した。また、調湿前の上記ダンベル試験片を用い、下記の耐加水分解性試験を行なった。これらの結果を表2に併記する。
<吸水率の算出式>
樹脂成形体試験片の調湿前後の重量から以下に示す算出式により吸水率を算出した。

吸水率(重量%)=(調湿後の重量−調湿前の重量)×100/調湿前の重量
<耐加水分解性試験>
調湿前のダンベル試験片を80℃、95%RHに調整した高温高湿槽内に静置し、1500時間後に試験片を取り出し、乾燥させた後の引張強度を引張試験(JIS K 7113)により測定した。強度保持率が70%以上のものに「○」印を、70%未満のものに「×」印を記録する。
また、表2に示す組成の材料で以下に示す保持器成形試験に供し、保持器試験片を得た。その成形性を評価した後、玉軸受(呼び番号608)に組み込み、軸受高速試験片を得た。得られた軸受高速試験片を以下に示す軸受高速回転試験に供し、試験片が外輪と接触して融解するまでの回転数を測定した。これらの結果を表2に併記する。
<保持器成形試験>
表2に示す組成の材料を用い、射出成形により玉軸受(呼び番号608、外径22mm、内径8mm、幅7mm)用冠型保持器の保持器試験片を得た。成形後のポケット部を目視または光学顕微鏡による観察した。クラックや白化が確認されなかったものを成形性に優れると評価して「○」印を、クラックや白化が確認されたものを成形性に劣ると評価して「×」印を記録する。
<軸受高速回転試験>
得られた軸受高速試験片にグリース(協同油脂社製マルテンプSRL)を空間体積比で15体積%封入し、室温(25℃)にて徐々に回転数を上昇させて高速運転した。保持器が外輪と接触して融解するまでの回転数を記録した。120000rpm以上で運転可能であったものを高速回転性に優れると評価して「○」印を、それ未満であったものを高速回転性に劣ると評価して「×」印を記録する。
<総合評価>
上述の耐加水分解性試験、保持器成形試験、軸受高速回転試験においていずれも「○」印であったものを総合的に優れると評価して「○」印を、それ以外のものを劣ると評価して「×」印を表記した。
Figure 0005411010
実施例1〜実施例5は吸水率が低く、調湿後も現行材である比較例1に対して十分な強度と弾性率を有している。すなわち、現行の設計に対して樹脂製保持器の薄肉化が可能となり、軸受の軽量化やそれに伴う低トルク化が可能である。また、弾性率が高く、高速回転下での遠心力による保持器の変形が小さいことから、より高速回転(120000rpm以上)まで外輪と接触することなく使用可能である。
参考実施例6〜参考実施例10および比較例6
参考実施例6〜参考実施例10および比較例6は、樹脂製シールに適用した場合の例である。表2に示す実施例1〜実施例5および比較例1の樹脂組成物を用いて軸受シールを作製した。このシールは図2に示すように、シールを補強する金属板(芯金)を有しているシールである。これらについて、以下のシール性の評価を行なった。80℃、95%相対湿度にて3時間調湿した調湿シール試験片と、150℃にて3時間乾燥した乾燥シール試験片とを得た。得られた調湿、乾燥シール試験片を以下に示す軸受シール性試験に供し、それぞれのグリース漏れ率を算出した。結果を表3に示す。
<軸受シール性試験>
鉄板保持器を用いた玉軸受(呼び番号608)にグリース(協同油脂社製マルテンプSRL)を空間体積比で35体積%封入し、調湿、乾燥したシール試験片を組み込み、軸受試験片を得た。アキシアル荷重29.7Nとラジアル荷重29.7Nとを負荷し、20000rpmで、2時間、軸受試験片を運転した。運転前後の軸受重量およびグリース封入重量からグリース漏れ率(重量%)を以下に示す算出式から算出した。なお、各3点実施しその平均値を採用した。

グリース洩れ率(重量%)=(シール性試験前の軸受重量−シール性試験後の軸受重量)×100/グリース封入重量
Figure 0005411010
参考実施例6〜参考実施例10では、調湿シールおよび乾燥シールで軸受のシール性には差がなく、良好な結果であった。これは、参考実施例6〜参考実施例10のシールは吸水率が低く、調湿シールおよび乾燥シールでほとんど寸法変化がないためであると考えられる。一方、比較例6は、調湿シールでは各参考実施例と同様のシール性を示したが、乾燥シールでは、シールと内外輪の隙間が大きくなったため、シール性が各実施例に比べて劣る結果であった。
本発明の転がり軸受用部材は、汎用的なPA66樹脂を用いる場合と比較して、吸湿に伴なう寸法や機械的特性の変化が小さく、吸湿後でも十分な機械的特性を有するので、高湿度となる環境下などで高速回転で使用される転がり軸受の保持器やシールとして好適に利用できる。
1 保持器
2 保持器本体
3 保持爪
4 ポケット
5 平坦部
6 シール
7 転がり軸受
8 内輪
9 外輪
10 転動体
11 保持器
12 シール
13 潤滑グリース

Claims (7)

  1. 合成樹脂組成物の成形体からなる転がり軸受用部材であって、
    該転がり軸受用部材が保持器用部材であり、
    前記合成樹脂組成物は、11−アミノウンデカン酸またはその誘導体、ベンゼンジカルボン酸またはその誘導体、およびジアミン類を含む単量体を重合させて得られるポリフタルアミド樹脂に、少なくとも繊維状補強材が配合された合成樹脂組成物であることを特徴とする転がり軸受用部材。
  2. 前記繊維状補強材が、ガラス繊維および炭素繊維から選ばれた少なくとも1つの繊維であることを特徴とする請求項記載の転がり軸受用部材。
  3. 前記繊維状補強材の配合割合が、合成樹脂組成物全体に対して10重量%以上60重量%以下であることを特徴とする請求項または請求項記載の転がり軸受用部材。
  4. 前記ポリフタルアミド樹脂が、放射性同位元素である炭素14を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項記載の転がり軸受用部材。
  5. 前記転がり軸受用部材が、前記合成樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項記載の転がり軸受用部材。
  6. 内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備える転がり軸受であって、
    前記保持器が、請求項1ないし請求項のいずれか1項記載の転がり軸受用部材であることを特徴とする転がり軸受。
  7. 前記保持器が、冠型保持器であることを特徴とする請求項記載の転がり軸受。
JP2010017216A 2010-01-28 2010-01-28 転がり軸受用部材および転がり軸受 Expired - Fee Related JP5411010B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010017216A JP5411010B2 (ja) 2010-01-28 2010-01-28 転がり軸受用部材および転がり軸受
PCT/JP2011/051590 WO2011093376A1 (ja) 2010-01-28 2011-01-27 転がり軸受用部材および転がり軸受
EP11737087.4A EP2530341B1 (en) 2010-01-28 2011-01-27 Member for rolling bearing and rolling bearing
CN201180007340.1A CN102725549B (zh) 2010-01-28 2011-01-27 滚动轴承用部件及滚动轴承
US13/891,650 US8672556B2 (en) 2010-01-28 2013-05-10 Member for rolling bearing and rolling bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010017216A JP5411010B2 (ja) 2010-01-28 2010-01-28 転がり軸受用部材および転がり軸受

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011153699A JP2011153699A (ja) 2011-08-11
JP5411010B2 true JP5411010B2 (ja) 2014-02-12

Family

ID=44319359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010017216A Expired - Fee Related JP5411010B2 (ja) 2010-01-28 2010-01-28 転がり軸受用部材および転がり軸受

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2530341B1 (ja)
JP (1) JP5411010B2 (ja)
CN (1) CN102725549B (ja)
WO (1) WO2011093376A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5703894B2 (ja) * 2011-03-29 2015-04-22 日本精工株式会社 玉軸受
JP5769013B2 (ja) * 2011-08-31 2015-08-26 株式会社ジェイテクト ローラおよびローラ装置
DE102012219497A1 (de) * 2012-10-25 2014-04-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Dichtelement für ein Wälzlager
JP6577184B2 (ja) 2014-12-24 2019-09-18 Ntn株式会社 転がり軸受
JP2019070424A (ja) * 2017-10-11 2019-05-09 Ntn株式会社 転がり軸受
JP2020024013A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 Ntn株式会社 転がり軸受の樹脂被膜付き保持器
US20230358278A1 (en) * 2020-09-29 2023-11-09 Nsk Ltd. Rolling bearing
JP2023119833A (ja) * 2022-02-17 2023-08-29 日本精工株式会社 転がり軸受用保持器及び保持器を組み込んでなる転がり軸受

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2640320B2 (ja) 1993-04-30 1997-08-13 エスケーエフ インダストリー エス.ピー.エー. 転がり軸受の密閉シール
JP3507554B2 (ja) * 1994-07-15 2004-03-15 光洋精工株式会社 合成樹脂製保持器
JP2000227120A (ja) 1999-02-05 2000-08-15 Nsk Ltd 転がり軸受
FR2792043B1 (fr) * 1999-04-08 2001-05-04 Skf France Procede de fabrication de cage pour roulement
US6517250B1 (en) * 1999-10-27 2003-02-11 Ntn Corporation Rolling bearing
JP4097409B2 (ja) 2000-04-07 2008-06-11 Ntn株式会社 転がり軸受
JP2003065342A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Nsk Ltd 機械部品
JP4389428B2 (ja) 2002-03-12 2009-12-24 日本精工株式会社 プラスチックシール
JP4383766B2 (ja) * 2003-04-18 2009-12-16 Ntn株式会社 アンギュラ玉軸受用の合成樹脂製保持器およびアンギュラ玉軸受
EP1518891A1 (en) * 2003-09-18 2005-03-30 Minebea Co., Ltd. Synthetic resin and bearing parts made thereform
WO2006030669A1 (ja) * 2004-09-15 2006-03-23 Ntn Corporation 回転センサ付き軸受装置
JP2007057011A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2007198433A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Jtekt Corp 4点接触玉軸受
JP2008144777A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Ntn Corp オルタネータ用転がり軸受
JP2009204121A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Ntn Corp 転がり軸受用部材および転がり軸受
US8821024B2 (en) * 2008-02-22 2014-09-02 Ntn Corporation Member for rolling bearing and rolling bearing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011093376A1 (ja) 2011-08-04
EP2530341B1 (en) 2019-02-27
CN102725549B (zh) 2016-05-04
JP2011153699A (ja) 2011-08-11
EP2530341A4 (en) 2015-04-22
EP2530341A1 (en) 2012-12-05
CN102725549A (zh) 2012-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5411010B2 (ja) 転がり軸受用部材および転がり軸受
JP5508618B2 (ja) 転がり軸受
JP6577184B2 (ja) 転がり軸受
WO2010029869A1 (ja) 射出成形体、樹脂製滑り軸受、樹脂製歯車、冠型樹脂製保持器、樹脂製シールおよび転がり軸受
JP4003035B2 (ja) 転がり軸受
JP2009115128A (ja) 転がり軸受用保持器及び転がり軸受
US8672556B2 (en) Member for rolling bearing and rolling bearing
JP5600493B2 (ja) 転がり軸受用保持器およびそれを用いた転がり軸受
JP6697235B2 (ja) 転がり軸受
JP2007107614A (ja) 転がり軸受用保持器
JP2008138835A (ja) オルタネータ用軸受
WO2022071172A1 (ja) 転がり軸受
JP7022673B2 (ja) 樹脂製プーリ
JP2002130295A (ja) 転がり軸受用プラスチック保持器の製造方法及び該保持器を備えた転がり軸受
US20240167512A1 (en) Cage for rolling bearing and rolling bearing incorporating cage
JP4228188B2 (ja) 転がり軸受用シール及び転がり軸受
WO2018181152A1 (ja) 樹脂プーリ付き軸受
JP2016176539A (ja) スラストワッシャ
JP2009191157A (ja) 転がり軸受用プラスチック保持器及び転がり軸受
JP2007024187A (ja) 転がり軸受用プラスチック保持器
JP3791439B2 (ja) 生分解性樹脂組成物及び機械部品
JP6517054B2 (ja) スラストワッシャ
JP2018169021A (ja) 樹脂プーリ付き軸受
JP2004068913A (ja) 転がり軸受
EP4372240A1 (en) Rolling device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130716

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5411010

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees