WO2023286384A1 - 転動装置 - Google Patents

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WO2023286384A1
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polyamide
rolling
grease
rolling device
linear motion
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俊一 矢部
景介 横山
信太郎 本多
成明 相原
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日本精工株式会社
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    • F16H2025/249—Special materials or coatings for screws or nuts

Definitions

  • the present invention relates to a linear guide device or a linear motion device such as a ball screw that incorporates a separator between rolling elements, or a rolling device such as a wheel rolling bearing that incorporates a retainer that holds the rolling elements.
  • a linear guide device 10 As a rolling device composed of a first member and a second member capable of relative motion via incorporated rolling elements, there are a linear guide device, a linear motion device such as a ball screw, a rolling bearing for a wheel, and the like.
  • a linear guide device 10 includes a guide rail (first member) 1 having rolling grooves 3 on its outer surface, and a slider (second member) 2 assembled across the guide rail 1. and A surface of the slider 2 facing the rolling groove 3 of the guide rail 1 is partially open, and forms a ball circulation path 4 having a substantially track-shaped cross section together with the rolling groove 3 of the guide rail 1 .
  • a large number of balls (rolling elements) B are rotatably accommodated inside the ball circulation path 4 (see Patent Document 1).
  • a plurality of balls (rolling elements) B are rotatable in a space defined by a thread groove 12a spirally formed on the outer circumference of the threaded shaft 11 and a thread groove 11a spirally formed on the outer periphery of the screw shaft 11 opposite thereto. are placed in A ball tube 13 having a substantially U-shaped outer shape is attached to the ball nut 12 so that both ends of the ball tube 13 face the screw groove 11 a of the screw shaft 11 .
  • the balls B are scooped up from one end of the ball tube 13 after circling the screw shaft 11 a plurality of times, pass through the ball circulation path 18, and then flow from the other end of the ball tube 13 to the screw shaft. 11 repeats the circulation back to the thread groove 11a.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the inside of the ball circulation path 4 of the linear guide device 10, and a row of balls with separators 100 interposed between the balls B is formed.
  • the separator 100 is formed with concave surfaces 101 having arcuate cross-sections corresponding to the outer peripheral surfaces of the balls B on both sides.
  • non-reinforced polyamide 66 PA66
  • polyester-based thermoplastic elastomer etc.
  • the internal space is generally filled with grease, and if necessary, additional grease is supplied from a grease nipple or the like to lubricate the interior space.
  • Patent document 1 of the applicant of the present application can be cited as a prior art related to these.
  • the above separator made of PA66 resin causes dimensional change due to entry and exit of moisture, and in the worst case, as shown in FIG. there were.
  • all of them, including the separately used polyester-based thermoplastic elastomer, are petroleum-derived and are not environment-friendly.
  • Mineral oils with low polarity and poly- ⁇ -olefin oils which are mainly composed of aliphatic hydrocarbons, are most commonly used as the grease that fills the internal space of linear motion devices.
  • 66 nylon resins and polyester thermoplastic elastomers which are present in large numbers, differ greatly in molecular structure, and therefore have poor wettability and insufficient adhesion of grease to the separator.
  • polyamide 11 melting point 187° C.
  • polyamide 12 melting point 176° C.
  • polyamide 11 melting point 187° C.
  • polyamide 12 melting point 176° C.
  • Wheel rolling bearings include, for example, a wheel rolling bearing for supporting a driven wheel supported by an independent suspension as disclosed in Patent Document 2, and a wheel rolling bearing as disclosed in Patent Document 3. Also known is a wheel rolling bearing for supporting a drive wheel supported by a suspension device by means of a mounting portion formed on the outer peripheral surface of an outer ring, which is a fixed ring.
  • a synthetic resin cage (holding member) is incorporated in such a wheel rolling bearing and holds a plurality of rolling elements between the inner ring (first member) and the outer ring (second member) so that they can roll.
  • a synthetic resin cage (holding member) is incorporated in such a wheel rolling bearing and holds a plurality of rolling elements between the inner ring (first member) and the outer ring (second member) so that they can roll.
  • ) are most commonly used, such as those made of 66 nylon resin, unreinforced or reinforced with 10% by weight glass fiber.
  • Mineral oils and poly- ⁇ -olefin oils with low polarity which are mainly composed of aliphatic hydrocarbons, are most commonly used as the grease to be filled in the inner space of the wheel rolling bearing.
  • the wettability of 66 nylon resin which has a large number of amide bonds in its molecular structure, is significantly different from that of nylon resin, resulting in insufficient adhesion of grease to the cage.
  • polyamide 11 melting point 187 ° C.
  • polyamide 12 melting point 176 ° C.
  • the present invention has been made with a focus on such circumstances, and the dimensional stability, ductility, and adhesive force of grease based on poly- ⁇ -olefin oil, etc., required for holding members such as separators and cages. It is an object of the present invention to provide a highly reliable and environment-friendly linear motion device and a rolling device such as a rolling bearing for a wheel, in which deformation is prevented at high speed.
  • a first aspect of the present invention comprises a first member and a second member capable of relative movement, a rolling element incorporated between the first member and the second member, and the rolling element.
  • a rolling device including a holding member that holds The rolling device is characterized in that the holding member is made of a polyamide resin composition made of polyamide 410.
  • the first member is a shaft
  • the second member is a linear motion body that rectilinearly moves along the shaft
  • the rolling body is an inner surface of the linear motion body.
  • a third aspect of the present invention is a rolling device according to the second aspect of the present invention, characterized in that at least one of the separator and the circulation passage is formed of a polyamide resin composition comprising polyamide 410. be.
  • a fourth aspect of the present invention is the linear motion device according to the second aspect of the present invention, wherein a part of the surface of at least one of the separator and the circulation passage is formed of a polyamide resin composition comprising polyamide 410. It is a device.
  • a fifth aspect of the present invention is a rolling device according to the first aspect of the present invention, wherein the first member is an inner ring, the second member is an outer ring, and the holding member is a synthetic resin retainer. It is what I did.
  • the sixth aspect of the present invention is the rolling device according to the fifth aspect of the present invention, wherein the polyamide resin composition further contains a reinforcing fiber material.
  • the seventh invention is the rolling device according to any one of the first invention to the sixth invention, wherein the polyamide 410 has a bio content of 100%.
  • the internal space of the rolling device is filled with grease
  • the rolling device is characterized in that the main component of the base oil of the grease is poly- ⁇ -olefin oil.
  • the ninth aspect of the present invention is the seventh aspect of the present invention, wherein the internal space of the rolling device is filled with grease,
  • the rolling device is characterized in that the grease is biodegradable grease.
  • the dimensional stability and ductility required for holding members such as separators and cages, the adhesion of grease based on poly- ⁇ -olefin oil, etc. are improved, and deformation at high speed is prevented. It is possible to provide a highly reliable and environmentally friendly rolling device.
  • polyamide 410 which has a certain level of heat resistance and lower water absorption than polyamide 66, to the resin material of the holding member of the rolling device, it can be used in various environments. It is possible to provide a rolling device that achieves both high reliability and low cost.
  • polyamide 410 since polyamide 410 has 100% bio content and is carbon neutral, it can be used as a rolling device that is more environmentally friendly than conventional polyamide 66, which has only petroleum-derived components and has a bio content of 0%. can be done. Since polyamide 410 has a melting point close to that of polyamide 66, it can be sufficiently used as a substitute in applications where polyamide 66 was used.
  • a grease consisting of a base oil mainly composed of poly- ⁇ -olefin oil with a similar molecular structure due to the presence of a C10 moiety (derived from sebacic acid) having a long-chain hydrocarbon moiety between amide groups Good wettability to the resin material can be maintained, and wear of the resin portion can be effectively prevented, thus making it possible to extend the life of the rolling device. Also, if biodegradable grease is used as the grease, the rolling device can be made more environmentally friendly.
  • FIG. 2 is a plan view showing the inside of a ball circulation path of the linear guide device shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3 for explaining a defect of a conventional separator;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a separator;
  • It is sectional drawing (a) and front view (b) which show the other example of a separator.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a rolling bearing, which is an example of a rolling device, with partial omission;
  • FIG. It is a schematic sectional drawing which abbreviate
  • linear motion device As an example of the rolling device of the present invention, an embodiment used for a separator of a linear motion device is shown.
  • the type of linear motion device is not limited, and examples thereof include a linear guide device 10 as shown in FIG. 1 and a ball screw device 20 as shown in FIG.
  • FIG. 1 includes a guide rail (first member) 1 having rolling grooves 3 on its outer surface, and a slider (second member) 2 assembled across the guide rail 1 .
  • a surface of the slider 2 facing the rolling groove 3 of the guide rail 1 is partially open, and forms a ball circulation path 4 having a substantially track-shaped cross section together with the rolling groove 3 of the guide rail 1 .
  • An example of a linear guide in which a large number of balls (rolling elements) B are rotatably accommodated inside the ball circulation path 4 via separators (holding members) is shown.
  • FIG. 2 shows a nut (second member) 12 fitted onto a screw shaft 11 (first member) and linearly moving along the screw shaft 11, and a ball groove 14 formed on the inner surface of the nut 12.
  • a large number of balls (rolling elements) B that roll between the ball groove 14 and the screw shaft 11 a separator (holding member) interposed between the balls B, and the nut 12 1 shows an example of a ball screw having a circulation passage 18 that is formed and that circulates balls B from one end side to the other end side of a ball groove 14.
  • FIG. Although not shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, a separator 100 is interposed between the balls B to eliminate collision noise between the balls.
  • the separator 100 may be provided at two locations by displacing the center O of the radius of curvature R forming the concave surface 101 from the center OB of the ball B, as shown in FIG. As a result, a gap S is formed between the concave surface 101 of the separator 100 and the ball B, and grease (not shown) flows into this gap S so that the ball B rolls smoothly.
  • the surface of the concave surface 101 may be flat, but a rough surface is preferable because the grease can be retained.
  • a surface roughness Rmax of about 5 to 50 ⁇ m is appropriate.
  • concentric or spiral grooves may be formed on the surface of the concave surface 101 of the separator 100, and the grooves penetrate the separator 100 so that the grease can easily flow into the gap between the concave surface 101 of the separator 100 and the ball B. Holes can also be provided.
  • the separator 100 shown in FIG. are retained in groove 103 to maintain good lubrication.
  • the outer peripheral end portion 100a of the concave surface 101 is chamfered in an arc shape, which facilitates the flow of grease.
  • the diameter of the through-holes 102 and the depth, width, number, etc. of the grooves 103 are not limited, and are appropriately set according to the size, mechanical strength, etc. of the separator 100 .
  • the appropriate depth of the groove 103 is about 5 to 30 ⁇ m.
  • the roughening of the concave surface 101, the formation of the through-holes 102 and the grooves 103, and the chamfering of the outer peripheral end portion 100a may be appropriately combined.
  • the gate shape of the injection molding machine to be used may be a pin gate, but the position of the gate is preferably located on the outer peripheral surface of the separator 100 other than the concave surface 101 of the separator 100, for example, as shown in FIG. Alternatively, although not shown, a gate position can be provided on the inner peripheral surface of the through hole 102 .
  • At least one of the separator 100 and the circulation passage 18 is a member formed by injection molding of polyamide 410, or a surface of at least one of the separator 100 and the circulation passage 18. It is characterized in that a part thereof is a member formed by injection molding of polyamide 410. This point will be described in detail below, and descriptions of other constituent parts will be omitted.
  • the present invention is characterized in that the polyamide 410 has a bio content of 100%, which will be described below.
  • the polyamide 410 resin used as the base resin forming the separator 100 was initially a polycondensate of sebacic acid derived from petroleum-derived tetramethylenediamine (1,4-diaminobutane, butanediamine) and plant-derived castor oil.
  • tetramethylenediamine has also evolved into a plant-derived product made from wood chips.
  • Tetramethylenediamine and sebacic acid which are two plant-derived raw materials, are reacted at a ratio of 1:1 to synthesize polyamide 410, which has a bio content of 100% (initially 70%) and is environmentally friendly (carbon neutral). ) becomes the material. That is, polyamide 410 initially had a bio content of 70%, but tetramethylenediamine was also derived from a plant made from wood chips, and bio content improved to 100%.
  • Polyamide 410 described above has a water absorption rate of 5.8% (23°C, in water, 2 weeks), and polyamide 66 (23°C, in water, 2 weeks, , 8%), the dimensional change due to water absorption is small, and the reliability is high due to excellent dimensional stability.
  • the molecular weight of the polyamide 410 described above is a range that allows injection molding, specifically a number average molecular weight of 13000 to 28000, more preferably a number average molecular weight of 18000 to 26000 in consideration of fatigue resistance and moldability. be.
  • the number average molecular weight is less than 13,000, the molecular weight is too low, the fatigue resistance is poor, and the practicality is low.
  • the number average molecular weight exceeds 28,000, the melt viscosity becomes too high, making it difficult to manufacture the separator 100 with high accuracy by injection molding, which is not preferable.
  • the above-described base resin exhibits a certain level of durability even when used alone. Function. However, if the separator 100 is used under severer operating conditions, it can be expected that the separator 100 will be damaged, deformed, or worn. Therefore, a reinforcing material may be added to improve reliability.
  • the reinforcing material glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, etc. are preferable, and the surface is treated with a silane coupling agent or the like in consideration of adhesion to the above-mentioned polyamide resin. is more preferred.
  • these reinforcing materials can be used in combination of multiple types. Considering the impact strength, it is preferable to blend a fibrous material such as glass fiber or carbon fiber, and furthermore, considering damage to the mating material, it is preferable to blend a whisker-like material in combination with the fibrous material. In the case of mixed use, the mixing ratio varies depending on the types of the fibrous material and the whisker-like material, and is appropriately selected in consideration of impact strength, damage to the mating material, and the like.
  • glass fibers with a general average fiber diameter of 10 to 13 ⁇ m glass fibers with an average fiber diameter of 5 to 7 ⁇ m that can increase strength and improve wear resistance with a small content, or irregular shapes A cross section is more preferred.
  • carbon fiber if priority is given to strength, PAN-based ones are suitable, but pitch-based ones, which are advantageous in terms of cost, can also be used.
  • a preferable average fiber diameter is 5 to 15 ⁇ m. Since carbon fiber itself has high strength and high elastic modulus, it is possible to increase the strength and elastic modulus of the retainer compared to glass fiber.
  • aramid fiber As the aramid fiber, it is possible to suitably use para-aramid fiber, which has excellent reinforcing properties.
  • a preferable average fiber diameter is 5 to 15 ⁇ m.
  • aramid fiber does not damage the steel material, so it does not deteriorate the surface condition of the mating member with which the cage comes into contact. , is further preferred.
  • these reinforcing materials are included, they are preferably blended in a proportion of 10 to 40% by weight, particularly 15 to 30% by weight. If the content of the reinforcing material is less than 10% by weight, the improvement in mechanical strength is unfavorable. When the amount of the reinforcing material is more than 40% by weight, the moldability is deteriorated, and depending on the type of the reinforcing material, the damage to the mating material is increased, which is not preferable. Furthermore, it is preferable to add an iodide-based heat stabilizer or an amine-based antioxidant to the resin as an additive, either alone or in combination, in order to prevent deterioration due to heat during molding and use.
  • the present invention is characterized in that the main component of the base oil of the grease that fills the internal space of the linear motion device is poly- ⁇ -olefin oil.
  • the grease used in the present invention is mainly composed of a thickener and a base oil, and the base oil is mainly composed of a poly- ⁇ -olefin oil in consideration of the wettability to the polyamide 410 used in the present invention.
  • the thickener is a urea compound composed of amine and isocyanate, Li soap, Li complex soap, Ba soap, Ba complex soap, etc.
  • the base oil may be a mixture of diester oil or aromatic ester oil in order to improve the lubricating properties of the poly- ⁇ -olefin oil.
  • the mixing amount is 30% by weight or less with respect to the entire base oil.
  • Polyamide 410 used in the present invention has a C10 (derived from sebacic acid) moiety having a long hydrocarbon chain between amide groups, compared to polyamide 66, which is commonly used in separators of linear motion devices. Excellent wettability with poly- ⁇ -olefin oil.
  • antioxidants such as amines and phenols
  • rust inhibitors such as Ca sulfonate
  • extreme pressure additives such as MoDTC
  • montan acid ester wax montan acid ester partially saponified wax
  • polyethylene wax oiliness improvers such as oleic acid. , etc.
  • the present invention is characterized in that the grease filled in the internal space of the linear motion device is biodegradable grease. That is, it is preferable to use biodegradable grease in addition to the above-mentioned poly- ⁇ -olefin oil-based grease, because it makes the linear motion device more environmentally friendly.
  • biodegradable grease vegetable oils such as rapeseed oil and castor oil, or synthetic fatty acid esters such as trimethylolpropane ester and pentaerythritol, are excellent in biodegradability and can be used as base oils.
  • the biodegradable grease has an ester-based base oil, it has good wettability to the polyamide 410 of the present invention.
  • polyamide 410 which has a certain level of heat resistance and lower water absorption than polyamide 66, to the resin material of the separator 100 of the linear motion device, various It is possible to provide a rolling bearing that achieves both high reliability and low cost that can be used in an environment.
  • polyamide 410 has a bio content of 100%, it can be used as a linear motion device that is more environmentally friendly than conventional polyamide 66, which has only petroleum-derived components and has a bio content of 0%. can. Since polyamide 410 has a melting point close to that of polyamide 66, it can be sufficiently used as a substitute in applications where polyamide 66 was used. Therefore, if the same polyamide 410 is used for the resin-made circulation member of the linear motion device, the linear motion device can be made more environmentally friendly.
  • a grease composed of a base oil mainly composed of poly- ⁇ -olefin oil with a similar molecular structure due to the presence of a C10 moiety (derived from sebacic acid) having a long-chain hydrocarbon moiety between amide groups Good wettability to the resin material is maintained, and abrasion of the resin portion is effectively prevented, and the life of the linear motion device can be extended. Also, if biodegradable grease is used as the grease, the linear motion device can be made more environmentally friendly.
  • the entire separator 100 is made of polyamide 410, but only the surfaces of the separator 100 that come into contact with the rolling elements (balls B) are made of polyamide 410. good too.
  • the circulation passage 18 may be formed of a member made of polyamide 410. FIG. In this case as well, only the surface of the passage with which the rolling elements are in rolling contact may be formed of the polyamide 410 member.
  • both the separator 100 and the circulation passage 18 may be made of a member made of polyamide 410 .
  • FIG. 7 shows a rolling bearing for a wheel showing an example of the rolling device of the present invention, which is used in a rolling bearing unit for a wheel (rolling bearing for a wheel) for supporting a driven wheel supported by an independent suspension type suspension.
  • the wheel rolling bearing 31 includes a rolling groove 33a formed in a hub 33, a rolling groove 37a of an inner ring (first member) 37 crimped to a crimped portion 35 at the end of the hub 33, and each rolling groove 33a. , 37a and rolling grooves 39a and 39b of an outer ring (second member) 39 facing each other. holding on.
  • a magnetic encoder 49 having a magnet portion 47 fixed to a slinger 45 is fixed to the end of the inner ring 37 .
  • the slinger 45 is substantially cylindrical and has a substantially L-shaped cross section that curves outward at a position protruding from the side end face of the inner ring 37 and further bends toward the axis.
  • a sensor 51 is arranged at a position facing the magnet portion 47 of the magnetic encoder 49 with a predetermined gap.
  • the sensor 51 is fixed to a sensor cap 53 in the driven wheel rolling bearing unit 31 .
  • the sensor cap 53 is a lid member made of resin that is attached so as to cover the opening surrounded by the outer ring 39, and the sensor 51 is fixed while being inserted into the through hole 53a.
  • An O-ring 55 is interposed at the end of the engagement with the outer ring 39 to prevent water and foreign matter from entering from the outside.
  • a gap between the hub 33 and the outer ring 39 on the mounting flange 57 side is sealed by a sealing device 59 .
  • FIG. 8 shows another embodiment of a rolling bearing for a wheel, in which a wheel for supporting a drive wheel supported by a suspension system by means of a mounting portion 61 formed on the outer peripheral surface of an outer ring (second member) 39, which is a fixed ring.
  • 1 shows a rolling bearing unit for a vehicle (rolling bearing for a wheel).
  • reference numeral 31 denotes a wheel rolling bearing.
  • the inner ring (the left end surface in the figure) is fitted and supported in a state where the outer end surface (the left end surface in the drawing) abuts against the rolling groove 33a formed in the hub 33 and the stepped portion provided at the end of the hub 33.
  • a synthetic resin retainer (holding member) 41 is placed in the space formed by the rolling groove 37a of the first member 37 and the rolling grooves 39a and 39b of the outer ring 39 facing the rolling grooves 33a and 37b.
  • a rolling element (ball) 43 is rotatably held therethrough.
  • a spline groove 63 is formed on the inner peripheral surface of the hub 33, and a mounting flange 57 is formed on the outer peripheral surface of the outer end portion (the left end in FIG. ing.
  • Reference numeral 59 is a sealing device. When assembled to a vehicle, a drive shaft that is rotationally driven is inserted into the spline groove 63 via a constant velocity joint, and a wheel is fixed to the mounting flange 57
  • the rolling device of the present invention is a rolling bearing for a wheel as shown in FIGS. have.
  • synthetic resin cage various synthetic resin cages incorporated in rolling bearings for wheels, such as crown type cages and cage type cages, can be adopted, and the design can be appropriately changed within the scope of the present invention. be.
  • the features of the present invention will be described in detail below, and the configurations and effects other than the features of the present invention can be referred to the configurations and effects of conventional wheel rolling bearings, so detailed descriptions in this specification will be omitted. omitted.
  • the synthetic resin retainer 41 employs a polyamide resin composition (melting point 250°C) formed using polyamide 410 resin as a base resin.
  • Polyamide 410 resin was originally a polycondensate of petroleum-derived tetramethylenediamine (1,4-diaminobutane, butanediamine) and sebacic acid derived from plant-derived castor oil, but tetramethylenediamine is also made from wood chips. It evolved into a plant-based product made from chips. Polyamide 410 resin is synthesized by reacting two plant-derived raw materials, tetramethylenediamine and sebacic acid, at a ratio of 1:1. Bio content, which was originally 70%, is now 100%, making it an environmentally friendly material. (carbon neutral).
  • Polyamide 410 resin has a water absorption rate of 5.8% (23°C, in water, 2 weeks), and polyamide 66 (23°C, in water, 2 weeks, 8%), it is suppressed to about 73%, so the dimensional change due to water absorption is small, and the reliability is high due to excellent dimensional stability.
  • the molecular weight of the polyamide 410 resin is in a range that allows injection molding in a state containing a reinforcing material such as glass fiber, specifically, the number average molecular weight is 13000 to 28000, more preferably, considering fatigue resistance and moldability. is in the range of 18,000 to 26,000. When the number average molecular weight is less than 13,000, the molecular weight is too low, the fatigue resistance is poor, and the practicality is low. On the other hand, if the number average molecular weight exceeds 28,000, the inclusion of a reinforcing material such as glass fiber causes the melt viscosity to become too high, making it difficult to manufacture the retainer with high precision by injection molding, which is not preferable.
  • Polyamide 410 resin exhibits a certain level of durability even when used alone (unreinforced), and works favorably against wear of mating members (rolling elements and outer ring) that may come into contact with the cage.
  • base resin exhibits a certain level of durability even when used alone (unreinforced), and works favorably against wear of mating members (rolling elements and outer ring) that may come into contact with the cage.
  • mating members rollsing elements and outer ring
  • the reinforcing material glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, etc. are preferable, and the surface is treated with a silane coupling agent or the like in consideration of adhesion to the above-mentioned polyamide resin. is more preferred.
  • these reinforcing materials can be used in combination of multiple types. Considering the impact strength, it is preferable to blend a fibrous material such as glass fiber or carbon fiber, and furthermore, considering damage to the mating material, it is preferable to blend a whisker-like material in combination with the fibrous material. In the case of mixed use, the mixing ratio varies depending on the types of the fibrous material and the whisker-like material, and is appropriately selected in consideration of impact strength, damage to the mating material, and the like.
  • glass fibers with a general average fiber diameter of 10 to 13 ⁇ m glass fibers with an average fiber diameter of 5 to 7 ⁇ m that can increase strength and improve wear resistance with a small content, or irregular shapes A cross section is more preferred.
  • carbon fiber if priority is given to strength, PAN-based ones are suitable, but pitch-based ones, which are advantageous in terms of cost, can also be used.
  • a preferable average fiber diameter is 5 to 15 ⁇ m. Since carbon fiber itself has high strength and high elastic modulus, it is possible to increase the strength and elastic modulus of the retainer compared to glass fiber.
  • aramid fiber As the aramid fiber, it is possible to suitably use para-aramid fiber, which has excellent reinforcing properties.
  • a preferable average fiber diameter is 5 to 15 ⁇ m.
  • aramid fiber does not damage the steel material, so it does not deteriorate the surface condition of the mating member with which the cage comes into contact. , is further preferred.
  • These reinforcing materials are preferably blended at a rate of 0 to 10% by weight of the total. If the content of the reinforcing material exceeds 10% by weight, the moldability is lowered and the flexibility required for the retainer of the wheel rolling bearing is lowered, which is not preferable.
  • an iodide-based heat stabilizer or an amine-based antioxidant to the resin as an additive, either alone or in combination, in order to prevent deterioration due to heat during molding and use.
  • the grease used in the present invention contains a thickener and a base oil as main components, and the base oil contains poly- ⁇ -olefin oil as a main component in consideration of wettability to the polyamide 410 resin used in the present invention.
  • the thickener is a urea compound composed of amine and isocyanate, Li soap, Li complex soap, Ba soap, Ba complex soap, and the like.
  • a urea compound having a urea bond having a structure similar to that of polyamide is particularly preferred because of its excellent adsorptivity to polyamide resins.
  • the base oil may be one in which a diester oil or an aromatic ester oil is mixed in order to improve the lubricity of the poly- ⁇ -olefin oil.
  • the mixing amount is 30% by weight or less with respect to the entire base oil.
  • the polyamide 410 resin used in the present invention has a C10 (derived from sebacic acid) moiety having a long hydrocarbon chain between the amide groups compared to polyamide 66, which is generally used in the cage of rolling bearings for wheels. Therefore, it has excellent wettability with poly- ⁇ -olefin oil.
  • antioxidants such as amines and phenols
  • rust inhibitors such as Ca sulfonate
  • extreme pressure additives such as MoDTC
  • montan acid ester wax montan acid ester partially saponified wax
  • polyethylene wax oiliness improvers such as oleic acid. , etc.
  • biodegradable grease in addition to grease based on poly- ⁇ -olefin oil, as this will result in a more environmentally friendly rolling bearing.
  • biodegradable grease vegetable oils such as rapeseed oil and castor oil, or synthetic fatty acid esters such as trimethylolpropane ester and pentaerythritol, are excellent in biodegradability and can be used as base oils.
  • a holding member for example, a separator shown in the first embodiment, a synthetic resin cage shown in the second embodiment (example of embodiment, example of comparative form ) can be made by injection molding. It is preferable to use a pin gate during injection molding.
  • a holding member for comparison an example of a form for comparison
  • ⁇ Base resin in the example of the embodiment DSM EcoPaXX (Ecopax (registered trademark)) Q170EH (heat stabilizer-containing grade, average molecular weight unknown)
  • Base resin of comparative form example Polyamide 66 resin manufactured by BASF (Ultramid (registered trademark) A4H (heat stabilizer-containing grade, average molecular weight unknown)
  • polyamide 410 (melting point: 250° C.) is used, and the base resin is made to have low water absorption. It eliminates fear and improves reliability.
  • the bio content is 100%, making it an environmentally friendly material (carbon neutral). Therefore, since polyamide 410 has a bio content of 100%, it can be used as a rolling device that is more environmentally friendly than conventional polyamide 66 or the like, which has only petroleum-derived components and has a bio content of 0%. can.
  • the melting point of polyamide 410 is 250° C. and the melting point of polyamide 66 is close to 265° C., it can be seen from Table 1 that polyamide 66 can be sufficiently used as a substitute in applications where polyamide 66 was used.
  • test piece (separator) of the example of the embodiment and the example of the comparative form was incorporated into an actual ball screw (with a shaft diameter of about ⁇ 40 mm, a lead of about 20 mm, and preloaded with an oversized ball), and the above conditions were applied. Steering operation is repeated under conditions I to condition III. Evaluate the durability of the synthetic resin cage by incorporating each cage of the example of the embodiment and the example of the comparative form into a rolling bearing unit for a wheel, and repeating the steering operation under the above conditions I to III. can be done.
  • the grease composition having such a composition is excellent in durability itself, and has a low attacking property against the resin, so that it is preferably used when evaluating the durability of the resin parts.
  • the amount of grease filled in the test ball screw is preferably 7% of the space volume of the ball screw, which is less than usual, in order to accelerate the difference due to the resin material.
  • the preload load was 1500N
  • the test rotation speed was 10000min -1
  • the grease filling amount was set to 7% of the bearing space volume, which is smaller than usual, in order to see the difference due to the resin material. Time evaluation is possible.
  • PA410 non-reinforced material (DSM EcoPaXX (registered trademark) Q170EH, thermal stabilizer containing grade, average molecular weight unknown) and PA66 non-reinforced material (BASF Ultramid A4H, thermal stabilizer containing grade) are molded by injection molding The heat resistance was evaluated in an environment of 120°C using the tensile test piece prepared. Table 2 below shows the tensile strength retention (initial is 100) and strain retention after 1000 hours.
  • PA410 can be used as a substitute for PA66 because there is no difference in the degree of difference from PA66.
  • PA410 can be used as a substitute for PA66 because there is no difference in the degree of grease resistance from PA66.

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Abstract

【課題】セパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしいセパレータが用いられた直動装置を提供する。 【解決手段】ねじ軸（１１）に外嵌すると共に、ねじ軸（１１）に沿って直進移動する直動体（１５）と、この直動体（１５）の内面側に形成されたボール溝（１４）に保持され、当該ボール溝（１４）とねじ軸（１１）との間で転動する多数のボール（Ｂ）と、各ボール（Ｂ）の間に介装されるセパレータ（１００）と、直動体（１５）に形成され、ボール溝（１４）の一端側から他端側にボール（Ｂ）を循環させる循環通路（１８）とを有する直動装置であって、セパレータ（１００）と循環通路（１８）の少なくともどちらか一方を、ポリアミド４１０を射出成形で形成した部材とする。

Description

転動装置
　本発明は、転動体間にセパレータを組み込んでなるリニアガイド装置やボールねじ等の直動装置、あるいは転動体を保持する保持器を組み込んでなる車輪用転がり軸受等の転動装置に関する。
　組み込まれる転動体を介して相対運動可能な第一部材及び第二部材とからなる転動装置として、リニアガイド装置やボールねじ等の直動装置や、車輪用転がり軸受等がある。
　例えば、図１に示すように、リニアガイド装置１０は、外面に転動溝３を有する案内レール（第一部材）１と、その案内レール１を跨いで組み付けられたスライダ（第二部材）２とを備えている。スライダ２の案内レール１の転動溝３と対向する面は一部開口しており、案内レール１の転動溝３とともに断面略トラック状のボール循環経路４を形成している。そして、このボール循環経路４の内部に、多数のボール（転動体）Ｂが転動自在に収容される（特許文献１参照）。
　また、例えば、図２に示すように、ボールねじ装置２０は、ボールナット（第二部材）１２がねじ軸（第一部材）１１を内包するように配置されており、ボールナット１２の内周に螺旋状に形成されたねじ溝１２ａと、それに対向するねじ軸１１の外周に螺旋状に形成されたねじ溝１１ａとで形成される空間に、複数のボール（転動体）Ｂが転動自在に配置されている。また、ボールナット１２には、外形略コ字状のボールチューブ１３が、その両端をねじ軸１１のねじ溝１１ａに臨むように装着されている。そして、ボールＢは、ボールナット１２の内部で、ねじ軸１１を複数回周回した後ボールチューブ１３の一端から掬い上げられ、ボール循環経路１８を通った後、ボールチューブ１３の他端からねじ軸１１のねじ溝１１ａに戻される循環を繰り返す。
　このようなリニアガイド装置１０やボールねじ２０では、駆動時におけるボール同士の衝突音を無くするために、ボールＢの間にセパレータ（保持部材）を介装させたものが使用されてきた。例えば、図３はリニアガイド装置１０のボール循環経路４の内部を拡大して示す図であるが、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ１００が介装されたボール列が形成されている。このセパレータ１００は、両側にボールＢの外周面に対応して断面円弧状の凹面１０１が形成されており、ボールＢはボール循環経路４の循環時にこの凹面１０１により転動自在に保持される。
　セパレータ１００の材質としては、非強化のポリアミド６６(PA66)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等が一般的に用いられる。また、直動装置では、一般的に内部空間にグリースが充填され、必要に応じてグリースニップル等から、グリースが追加給脂され、潤滑されている。これらに関する従来技術として本出願人の特許文献１があげられる。
　しかしながら、上記のPA66樹脂からなるセパレータは、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、図４に示すように、循環路中でセパレータ１００が倒れて直動装置の作動不良を引き起こす虞があった。また、別途用いられているポリエステル系熱可塑性エラストマーも含めて、全て石油由来のものであり、環境に考慮したものではなかった。
　また、直動装置の内部空間に充填されるグリースとしては、主成分が脂肪族炭化水素である、極性が低い鉱油、ポリα―オレフィン油が最も多く使用されているが、アミド結合が分子構造中に多数存在する６６ナイロン樹脂、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースのセパレータへの付着力は十分なものではなかった。
　また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃）があるが、融点が低いために、直動装置が高速で作動して内部温度が上昇すると、軟化し、セパレータが変形する虞があった。
　車輪用転がり軸受としては、例えば特許文献２に開示されているように、独立懸架式のサスペンションに支持される従動輪を支持するための車輪用転がり軸受や、特許文献３に開示されているように、固定輪である外輪の外周面に形成した取付部により、懸架装置に支持される駆動輪を支持するための車輪用転がり軸受などが知られている。
　従来、このような車輪用転がり軸受に組み込まれ、内輪（第一部材）と外輪（第二部材）との間で複数個の転動体を転動可能に保持する合成樹脂製保持器（保持部材）には、非強化又は１０重量％のガラス繊維で強化された６６ナイロン樹脂で作製されたもの等が最も多く使用されている。
　しかしながら、６６ナイロン樹脂をベース樹脂とした従来の合成樹脂製保持器は、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、転がり軸受の内外輪・転動体に干渉して悪影響を及ぼす虞があった。
　また、車輪用転がり軸受の内部空間に充填されるグリースとしては、主成分が脂肪族炭化水素である、極性が低い鉱油、ポリα－オレフィン油が最も多く使用されている。
しかし、アミド結合が分子構造中に多数存在する６６ナイロン樹脂に対しては、分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースの保持器への付着力は十分なものではなかった。また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃））があるが、融点が低いために、高速回転で軸受温度が上昇すると、軟化し、保持器が変形する虞があった。
特許第４２８２９２４号公報 特開２００６－１７０３０８号公報 特開２０１０－７１３４２号公報
　本発明はこのような状況に着目してなされたものであり、セパレータや保持器等の保持部材等に求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい直動装置や車輪用転がり軸受等の転動装置を提供することを目的とする。
　この目的を達成するために、第１の本発明は、相対運動可能な第一部材及び第二部材と、前記第一部材と第二部材との間に組み込まれる転動体と、前記転動体を保持する保持部材と、を含む転動装置において、
　前記保持部材を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする転動装置としたことである。
　第２の本発明は、第１の本発明において、前記第一部材が軸で、前記第二部材が、前記軸に沿って直進移動する直動体で、前記転動体が、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、当該ボール溝と前記軸との間で転動する多数のボールで、前記保持部材が、前記各ボールの間に介装されるセパレータで、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環通路と、を含む直動装置であることを特徴とする転動装置としたことである。
　第３の本発明は、第２の本発明において、前記セパレータと前記循環通路の少なくともどちらか一方を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする転動装置としたことである。
　第４の本発明は、第２の本発明において、前記セパレータと前記循環通路の少なくともどちらか一方の表面の一部を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする直動装置としたことである。
　第５の本発明は、第１の本発明において、前記第一部材が内輪で、前記第二部材が外輪で、前記保持部材が合成樹脂製保持器であることを特徴とする転動装置としたことである。
　第６の本発明は、第５の本発明において、前記ポリアミド樹脂組成物は、強化繊維材をさらに含むことを特徴とする転動装置としたことである。
　第７の本発明は、第１の本発明乃至第６の本発明のいずれかにおいて、前記ポリアミド４１０のバイオ度が１００％であることを特徴とする転動装置としたことである。
　第８の本発明は、第７の本発明において、前記転動装置の内部空間にはグリースが充填され、
　前記グリースの基油の主成分をポリα－オレフィン油としたことを特徴とする転動装置としたことである。
　第９の本発明は第７の本発明において、前記転動装置の内部空間にはグリースが充填され、
　前記グリースは生分解性グリースとしたことを特徴とする転動装置としたことである。
　本発明によれば、セパレータや保持器などの保持部材に求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさし転動装置を提供することができる。
　また、本発明によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６に比べて低吸水なポリアミド４１０を、転動装置の保持部材の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転動装置を提供することができる。
また、ポリアミド４１０はバイオ度が１００％で、カーボンニュートラルであることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい転動装置とすることができる。
ポリアミド４１０は、ポリアミド６６と融点が近いため、ポリアミド６６を用いていた用途で、代替として十分使用可能である。
更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するＣ１０部分（セバシン酸由来）があることで、分子構造が近いポリα－オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースを適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、転動装置の長寿命化が可能となる。
また、グリースを、生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい転動装置とすることができる。
転動装置の一例であるリニアガイド装置を示す一部切欠平面図である。 転動装置の他の例であるボールねじ装置を示す一部切欠斜視図である。 図１に示すリニアガイド装置のボール循環経路の内部を示す平面図である。 従来のセパレータの不具合を説明するための図３の部分拡大図である。 セパレータの一例を示す断面図である。 セパレータの他の例を示す断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 転動装置の一例である転がり軸受を一部省略して示す概略断面図である。 転がり軸受の他の形態を一部省略して示す概略断面図である。
　以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
「第一実施形態」
　本実施形態では、本発明転動装置の一例として、直動装置のセパレータに用いた実施の一形態を示す。直動装置の種類には制限はなく、例えば図１に示したようなリニアガイド装置１０や図２に示したようなボールねじ装置２０を例示することができる。
　図１は、外面に転動溝３を有する案内レール（第一部材）１と、その案内レール１を跨いで組み付けられたスライダ（第二部材）２とを備えている。スライダ２の案内レール１の転動溝３と対向する面は一部開口しており、案内レール１の転動溝３とともに断面略トラック状のボール循環経路４を形成している。そして、このボール循環経路４の内部に、多数のボール（転動体）Ｂがセパレータ（保持部材）を介して転動自在に収容されるリニアガイドの一例を示す。
図２は、ねじ軸１１（第一部材）に外嵌すると共に、当該ねじ軸１１に沿って直進移動するナット（第二部材）１２と、このナット１２の内面側に形成されたボール溝１４に保持され、当該ボール溝１４と前記ねじ軸１１との間で転動する多数のボール（転動体）Ｂと、各ボールＢの間に介装されるセパレータ（保持部材）と、ナット１２に形成され、ボール溝１４の一端側から他端側にボールＢを循環させる循環通路１８とを有するボールねじの一例を示す。
　そして、図１及び図２には図示省略しているが、何れも図３に示したように、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ１００を介装させてボール同士の衝突音を無くしている。
　また、セパレータ１００は、例えば図５に示すように、凹面１０１を形成する曲率半径Ｒの中心ＯをボールＢの中心ＯBから変位させて２箇所に設けてもよい。それにより、セパレータ１００の凹面１０１とボールＢとの間に隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓにグリース（図示せず）が流入してボールＢの転動が円滑に行なわれる。また、凹面１０１の表面は平坦でもよいが、粗面である方がグリースを保持できることから好ましい。粗面の程度は、面粗さＲmaxで５～５０μｍ程度が適当である。
　更に、セパレータ１００の凹面１０１の表面には同心状もしくは螺旋状の溝が形成されていてもよく、更にセパレータ１００の凹面１０１とボールＢとの隙間にグリースが流入し易いようにセパレータ１００に貫通孔を設けることもできる。例えば、図６に示されるセパレータ１００では、凹面１０１の中心部に貫通孔１０２が貫通され、その周囲に同心状に複数の溝１０３が形成されており、貫通孔１０２から流入したグリース（図示せず）が溝１０３に保持され、良好な潤滑が維持される。また、凹面１０１の外周端部１００ａが円弧状に面取りされており、グリースがより流入し易くなっている。尚、貫通孔１０２の直径や、溝１０３の深さ、幅、数等は制限されるものはなく、セパレータ１００の大きさや機械的強度等に応じて適宜設定される。例えば、溝１０３の深さは５～３０μｍ程度が適当である。
　また、上記に挙げた凹面１０１における粗面化、貫通孔１０２や溝１０３の形成、外周端部１００ａの面取りは、複数を適宜組み合わせることもできる。
　なお、用いる射出成形機のゲート形状はピンゲートで良いが、ゲートの位置はセパレータ１００の凹面１０１以外、例えば図６に示すように、セパレータ１００の外周面にゲートＧを臨ませることが好ましい。あるいは、図示は省略するが、貫通孔１０２の内周面にゲート位置を設けることもできる。
　本発明では、このような直動装置において、セパレータ１００と循環通路１８の少なくともどちらか一方を、ポリアミド４１０を射出成形で形成した部材、またはセパレータ１００と循環通路１８の少なくともどちらか一方の表面の一部を、ポリアミド４１０を射出成形で形成した部材としている点に特徴を有している。以下、その点について詳述し、それ以外の構成部分についての説明は省略する。
　また、本発明は、ポリアミド４１０のバイオ度が１００％であることを特徴としており、以下説明する。
　セパレータ１００を形成するベース樹脂として用いられるポリアミド４１０樹脂は、当初、石油由来のテトラメチレンジアミン（１、４－ジアミノブタン、ブタンジアミン）と、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であったが、テトラメチレンジアミンも木片チップから作られる植物由来へと進化してきている。
　２つの植物由来原材料であるテトラメチレンジアミンとセバシン酸は、１：１で反応することで、ポリアミド４１０が合成されており、バイオ度は１００％（当初７０％）となり、環境にやさしい（カーボンニュートラル）材料となる。すなわち、当初、ポリアミド４１０は、バイオ度は７０％であったが、テトラメチレンジアミンも木片チップから作られる植物由来のものとなり、バイオ度は１００％に向上した。
　以上説明したポリアミド４１０は、吸水率（２３℃、水中、２週間）が５．８％であり、直動装置のセパレータ１００に最も多く用いられているポリアミド６６（２３℃、水中、２週間で、８％）に対して、約７３％に抑えられているので、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が高くなっている。
　以上説明したポリアミド４１０の分子量は、射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で１３０００～２８０００、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、溶融粘度が高くなりすぎ、セパレータ１００を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。
　上記のベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、セパレータ１００が接触する可能性がある相手部材（転動体（ボールＢ））の摩耗に対して有利に働き、保持器として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、セパレータ１００が破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合しても構わない。
　強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更に相手材の損傷を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度や相手材の損傷等を考慮して適宜選択される。
　また、ガラス繊維としては、一般的な平均繊維径である１０～１３μｍのものの他、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。
　更に、炭素繊維としては、強度を優先するのであれば、ＰＡＮ系のものが好適であるが、コスト面で有利なピッチ系のものも使用可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。炭素繊維は、繊維自体の強度、弾性率が高いため、ガラス繊維に比べて、保持器の高強度化、高弾性率化が可能である。
　アラミド繊維としては、強化性に優れるパラ系アラミド繊維を好適に使用することが可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。アラミド繊維は、ガラス繊維及び炭素繊維のように、鉄鋼材料を傷つけることはないので、保持器が接触する相手部材の表面状態を悪くすることがないので、軸受の音響特性等を重視する場合は、更に好適である。
　これらの強化材を含有させる場合は、全体の１０～４０重量％、特に１５～３０重量％の割合で配合することが好ましい。強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、強化材の種類によっては、相手材への傷つけ性が高くなるので好ましくない。
　更に、添加剤として樹脂に、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。
　また、本発明は、直動装置の内部空間に充填されるグリースの基油の主成分をポリα―オレフィン油としたことを特徴としており、以下に、直動装置の潤滑状態を良好に保つグリースについて説明する。
　本発明に用いられるグリースは、増ちょう剤と基油とを主成分とし、基油は、本発明で用いられるポリアミド４１０への濡れ性を考慮して、ポリα―オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Li石けん、Liコンプレックス石けん、Ba石けん、Baコンプレックス石けん等である。
　これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα―オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、３０重量％以下である。
　本発明で用いられるポリアミド４１０は、直動装置のセパレータで一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するＣ１０（セバシン酸由来）部分が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
　また、このグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。
　また、本発明では、直動装置の内部空間に充填されるグリースを生分解性グリースとしたことを特徴とする。すなわち、上記のポリα―オレフィン油を基油とするグリースの外に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい直動装置となり、好適である。
　生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
　増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
　生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド４１０への濡れ性は良好である。
　以上説明したように、本発明によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６に比べて低吸水なポリアミド４１０を、直動装置のセパレータ１００の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転がり軸受を提供することができる。
　また、ポリアミド４１０はバイオ度が１００％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい直動装置とすることとすることができる。ポリアミド４１０は、ポリアミド６６と融点が近いため、ポリアミド６６を用いていた用途で、代替として十分使用可能である。
　よって、同じポリアミド４１０で、直動装置の樹脂製循環部材に用いると、更に環境にやさしい直動装置とすることができる。
　更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するＣ１０部分（セバシン酸由来）があることで、分子構造が近いポリα―オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、直動装置の長寿命化が可能となる。
　また、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい直動装置とすることができる。
　なお、本実施形態は、セパレータ１００の全体をポリアミド４１０で形成しているが、セパレータ１００は転動体（ボールＢ）と接触する表面のみがポリアミド４１０からなる部材で形成されているものであってもよい。
　また、循環通路１８をポリアミド４１０からなる部材で形成するものであってもよい。この場合も転動体が転がり接触する通路表面のみがポリアミド４１０からなる部材で形成されているものであってもよい。
　さらに、セパレータ１００と循環通路１８の双方がポリアミド４１０からなる部材で形成されているものであってもよい。
「第二実施形態」
　図７は本発明転動装置の一例を示す車輪用転がり軸受で、独立懸架式のサスペンションに支持される従動輪を支持するための車輪用転がり軸受ユニット（車輪用転がり軸受）に用いられた実施の一形態を示す。図中、符号３１は車輪用転がり軸受を示している。
　車輪用転がり軸受３１は、ハブ３３に形成した転動溝３３ａ及びハブ３３の端部のかしめ部３５にかしめ止めされた内輪（第一部材）３７の転動溝３７ａと、各転動溝３３ａ，３７ａと対向する外輪（第二部材）３９の転動溝３９ａ，３９ｂとで形成される空間に、合成樹脂製保持器（保持部材）４１を介して転動体（玉）４３を転動自在に保持している。内輪３７の端部には、スリンガ４５に磁石部４７を固着してなる磁気エンコーダ４９が固定されている。スリンガ４５は、略円筒状で、内輪３７の側端面から突出する位置にて外方に湾曲し、更に軸線側に屈曲する略Ｌ字状の断面形状を有する。
　磁気エンコーダ４９の磁石部４７と対向する位置に、所定のギャップでセンサ５１が配置される。従動輪用転がり軸受ユニット３１では、このセンサ５１はセンサキャップ５３に固定される。センサキャップ５３は、外輪３９で囲まれた開口部を覆うように装着される樹脂製の蓋部材であり、センサ５１は通孔５３ａに挿通した状態で固定される。また、外輪３９との係合端部には、外部から水や異物が侵入しないようにＯリング５５が介挿される。また、ハブ３３の取付フランジ５７側の外輪３９との隙間は、シール装置５９により密封されている。
　図８は車輪用転がり軸受の他の実施形態で、固定輪である外輪（第二部材）３９の外周面に形成した取付部６１により、懸架装置に支持される駆動輪を支持するための車輪用転がり軸受ユニット（車輪用転がり軸受）を示す。図中、符号３１は車輪用転がり軸受を示している。
　本実施形態では、ハブ３３に形成した転動溝３３ａ及び、ハブ３３の端部に設けた段部に外端面（図中の左端面）を突き当てた状態で外嵌支持されている内輪（第一部材）３７の転動溝３７ａと、各転動溝３３ａ，３７ｂと対向する外輪３９の転動溝３９ａ，３９ｂとで形成される空間に、合成樹脂製保持器（保持部材）４１を介して転動体（玉）４３を転動自在に保持している。ハブ３３の内周面にはスプライン溝６３が形成され、外端部（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図８の左端部）の外周面には取付フランジ５７が形成されている。符号５９はシール装置である。車両への組み付け時、スプライン溝６３には等速ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、取付フランジ５７には車輪が固定される。
　本発明の転動装置は、図７や図８などに示すような車輪用転がり軸受において、軸受内に組み込まれる合成樹脂製保持器４１の材質、及び同じく軸受内に組み込まれるグリース構成に特徴を有している。なお、合成樹脂製保持器は、冠型保持器やかご型保持器など、車輪用転がり軸受に組み込まれる種々の合成樹脂製保持器が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
以下、本発明の特徴部分について詳述し、本発明の特徴以外の構成及び作用効果については、従来の車輪用転がり軸受の構成及び作用効果を援用できるため、本明細書での詳細な説明は省略する。
　合成樹脂製保持器４１は、ベース樹脂としてポリアミド４１０樹脂を用いて形成されたポリアミド樹脂組成物（融点２５０℃）を採用している。
　ポリアミド４１０樹脂は、当初、石油由来のテトラメチレンジアミン（１，４－ジアミノブタン、ブタンジアミン）と、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であったが、テトラメチレンジアミンも木片チップから作られる植物由来へと進化した。２つの植物由来原材料であるテトラメチレンジアミンとセバシン酸は、１：１で反応することで、ポリアミド４１０樹脂が合成されており、当初７０％であったバイオ度は１００％となり、環境にやさしい材料（カーボンニュートラル）となる。
　ポリアミド４１０樹脂は、吸水率（２３℃、水中、２週間）が５．８％であり、車輪用転がり軸受の保持器に最も多く用いられているポリアミド６６（２３℃、水中、２週間で、８％）に対して、約７３％に抑えられているので、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が高くなっている。
　ポリアミド４１０樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有状態で射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で１３０００～２８０００、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、保持器を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。
　ポリアミド４１０樹脂（ベース樹脂）は、樹脂単独（非強化）でも一定以上の耐久性を示し、保持器が接触する可能性がある相手部材（転動体及び外輪）の摩耗に対して有利に働き、保持器として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、保持器が破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。
　強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。
衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更に相手材の損傷を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度や相手材の損傷等を考慮して適宜選択される。
　また、ガラス繊維としては、一般的な平均繊維径である１０～１３μｍのものの他、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。
　更に、炭素繊維としては、強度を優先するのであれば、ＰＡＮ系のものが好適であるが、コスト面で有利なピッチ系のものも使用可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。炭素繊維は、繊維自体の強度、弾性率が高いため、ガラス繊維に比べて、保持器の高強度化、高弾性率化が可能である。
　アラミド繊維としては、強化性に優れるパラ系アラミド繊維を好適に使用することが可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。アラミド繊維は、ガラス繊維及び炭素繊維のように、鉄鋼材料を傷つけることはないので、保持器が接触する相手部材の表面状態を悪くすることがないので、軸受の音響特性等を重視する場合は、更に好適である。
　これらの強化材は、全体の０～１０重量％の割合で配合することが好ましい。強化材の配合量が１０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、車輪用転がり軸受の保持器に求められる柔軟性が低下し、好ましくない。
　更に、添加剤として樹脂に、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。
　以下に、本発明車輪用転がり軸受の潤滑状態を良好に保つグリースについて説明する。
　本発明に用いられるグリースは、増ちょう剤と基油とを主成分とし、基油は、本発明で用いられるポリアミド４１０樹脂への濡れ性を考慮して、ポリα－オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Ｌｉ石けん、Ｌｉコンプレックス石けん、Ｂａ石けん、Ｂａコンプレックス石けん等である。
　これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα―オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、３０重量％以下である。
本発明で用いられるポリアミド４１０樹脂は、車輪用転がり軸受の保持器で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するＣ１０（セバシン酸由来）部分が存在することで、ポリα－オレフィン油との濡れ性に優れている。
また、このグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。
　また、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースの外に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
　生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
　増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド４１０樹脂への濡れ性は良好である。
「具体的実施の形態の例」
　以下に実施の形態の例及び比較の形態の例を挙げて本発明を更に説明する。
[保持部材の作製]
　表１に示すポリアミド樹脂（樹脂ペレット）を用いて、保持部材、例えば、第一実施形態に示すセパレータ、第二実施形態に示す合成樹脂製保持器（実施の形態の例・比較の形態の例）を射出成形により作製することができる。射出成形の際には、ピンゲートを用いることが好ましい。性能を比較する場合は、この分野で使用実績のあるポリアミド６６にて比較用の保持部材（比較の形態の例）を作成することができる。また、いずれも０～１０質量％の繊維状強化材を含有させることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ・実施の形態の例のベース樹脂：ＤＳＭ製ＥｃｏＰａＸＸ(エコパックス（登録商標）)Ｑ１７０ＥＨ(熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)
・比較の形態の例のベース樹脂：ＢＡＳＦ製ポリアミド６６樹脂（ウルトラミッド（登録商標）Ａ４Ｈ(熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）
　本実施形態によれば、ポリアミド４１０（融点２５０℃）で形成し、ベース樹脂を低吸水性とすることで、従来、保持部材に用いているポリアミド６６では、吸水寸法変化による隙間変化による不具合の虞がなくなり、信頼性が向上する。
　また、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸と植物由来のテトラメチレンジアミンを原料とすることで、バイオ度が１００％となり、環境にやさしい材料（カーボンニュートラル）となっている。
　よって、ポリアミド４１０はバイオ度が１００％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい転動装置とすることとすることができる。また、ポリアミド４１０の融点は２５０℃で、ポリアミド６６の融点が２６５℃と近いため、ポリアミド６６を用いていた用途で、代替として十分使用可能であることが表１において分かる。
［寸法安定性の評価］
　実施の形態の例・比較の形態の例の各保持部材を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後に保持部材外径寸法の変化量を測定することで、保持部材としての寸法安定性の評価ができる。
何れの条件においても、変化量が５０μｍ以下であることが望ましい。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
［耐久性評価］
　耐久性の評価を行う場合は以下の条件で実施することが、いわゆるコストパフォーマンスに優れており好ましい。
　　　　　・条件I ：３０℃、 ５０％RH
　　　　　・条件II：５０℃、 ９０％RH
　　　　　・条件III：８０℃、５０％RH
　実施の形態の例・比較の形態の例の各試験体（セパレータ）を実際のボールねじ（軸径Φ４０ｍｍ程度、リード２０ｍｍ程度で、オーバーサイズボールで予圧を与えたもの）に組み込んで、上記条件I～条件IIIにて操舵操作を繰返し行う。
　実施の形態の例・比較の形態の例の各保持器を車輪用転がり軸受ユニットに組み込み、上記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行うことで合成樹脂製保持器の耐久性を評価することができる。
何れの条件においても、１０００ｈｒの連続運転（軸回転速度：１０００ｍｉｎ－１）ができた場合を合格「○」、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格「×」として評価することができる。
　従来の高吸水のポリアミド樹脂からなる比較の形態では、高温、高湿度の過酷な条件では、寸法安定性が悪いために、それに伴って耐久性も持たなくなると思われる。
　ここで、内部空間に充填するグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ２／ｓ程度）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％程度）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとし、添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものとすることが好ましい。また、このような組成のグリース組成物は、それ自体の耐久性が優れるうえ、樹脂への攻撃性も低いため樹脂部品の耐久性を評価する場合に使用することが好ましい。
　なお、試験ボールねじのグリース充填量については、樹脂材料による差異を、いわゆる加速して見るために、通常より少ないボールねじ空間容積の７％とすることが好ましい。
試験軸受の組み込み時予圧荷重は１５００Ｎ、試験回転数は１００００ｍｉｎ－１とし、グリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ない軸受空間容積の７％とすることで、比較的短時間での評価が可能となる。
[組み込み性評価]
　図８に示す車輪用転がり軸受に組み込まれている冠型保持器（実施の形態の例、比較の形態の例）について、自動組み込み試験機（図示せず）を用いて、組み込み試験を実施し、試験後保持器爪部の白化・割れ・変形を確認することができる。各保持器でｎ＝１０個の試験を行い、１個も異常が見られないことが望まれる。
実施の形態の例が全ての試験で合格すると考えられるのに対し、従来の高吸水のポリアミド樹脂からなる比較の形態の例は、高温、高湿度の過酷な条件では、寸法安定性が悪いために、それに伴って耐久性も持たなくなっていると思われる。なお、組み込み性にあっては、実施の形態の例・比較の形態の例共に同レベルであると考えられる。
［耐熱性比較評価］
　ＰＡ４１０非強化材料（ＤＳＭ製ＥｃｏＰａＸＸ（登録商標） Ｑ１７０ＥＨ、熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）と、ＰＡ６６非強化材料（ＢＡＳＦ製ウルトラミッド Ａ４Ｈ、熱安定剤含有グレード）について、射出成形にて成形された引張試験片を用いて、１２０℃の環境で耐熱性を評価した。１０００時間後の引張強度保持率（初期を１００）と歪み保持率を以下の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より明らかなように、直動装置の作動時において最も厳しい使用環境及び通常の車輪用転がり軸受の使用環境を想定した１２０℃では、１０００時間経過しても、引張強度・歪みはほとんど変化せず、その度合いもＰＡ６６と差異がないことから、ＰＡ６６の代替としてＰＡ４１０が使用可能なことが確認できた。
［耐グリース性比較］
　ＰＡ４１０非強化材料（ＤＳＭ製ＥｃｏＰａＸＸ（登録商標） Ｑ１７０ＥＨ、熱安定グレード）と、ＰＡ６６非強化材料（ＢＡＳＦ製ウルトラミッド（登録商標）Ａ４Ｈ、熱安定グレード）について、射出成形にて成形された引張試験片を用いて、１２０℃の環境で、鉱油―ウレア系グリースに浸漬して耐グリース性を評価した。１０００時間後の引張強度保持率（初期を１００）と歪み保持率を以下の表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３より明らかなように、直動装置の作動時において最も厳しい使用環境及び通常の車輪用転がり軸受の使用環境を想定した１２０℃では、１０００時間経過しても、引張強度・歪みはほとんど変化せず、その度合いもＰＡ６６と耐グリース性に差異がないことから、ＰＡ６６の代替として、ＰＡ４１０が使用可能なことが確認できた。
１　　案内レール（第一部材）
２　　スライダ（第二部材）
３　　転動溝
４　　ボール循環経路
１０　　リニアガイド装置
１１　　ねじ軸（第一部材）
１２　　ボールナット（第二部材）
１３　　ボールチューブ
１４　　ボール溝
１８　　ボール循環経路
２０　　ボールねじ装置
１００　　セパレータ（保持部材）
１０１　　凹面
１０２　　貫通孔
１０３　　溝
Ｂ　　ボール
３１　車輪用転がり軸受
４３　転動体
３７　内輪（第一部材）
３９　外輪（第二部材）
４１　合成樹脂製保持器（保持部材）
 

Claims (9)

  1. 　相対運動可能な第一部材及び第二部材と、前記第一部材と第二部材との間に組み込まれる転動体と、前記転動体を保持する保持部材と、を含む転動装置において、
    　前記保持部材を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする転動装置。
  2. 　前記第一部材が軸で、前記第二部材が、前記軸に沿って直進移動する直動体で、前記転動体が、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、当該ボール溝と前記軸との間で転動する多数のボールで、前記保持部材が、前記各ボールの間に介装されるセパレータで、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環通路と、を含む直動装置であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
  3. 　前記セパレータと前記循環通路の少なくともどちらか一方を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする請求項２に記載の転動装置。
  4. 　前記セパレータと前記循環通路の少なくともどちらか一方の表面の一部を、ポリアミド４１０からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする請求項２に記載の直動装置。
  5. 　前記第一部材が内輪で、前記第二部材が外輪で、前記保持部材が合成樹脂製保持器であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
  6. 　前記ポリアミド樹脂組成物は、強化繊維材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の転動装置。
  7. 　前記ポリアミド４１０のバイオ度が１００％であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の転動装置。
  8. 　前記転動装置の内部空間にはグリースが充填され、
    　前記グリースの基油の主成分をポリα－オレフィン油としたことを特徴とする請求項７に記載の転動装置。
  9. 　前記転動装置の内部空間にはグリースが充填され、
    　前記グリースは生分解性グリースとしたことを特徴とする請求項７に記載の転動装置。
     
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