(57)【要約】【課題】金属製または樹脂製という保持器の素材の種類を問わず、保持器に対して強度を向上させる手段を見出すことであり、すなわち、比較的簡易な手段によって、転がり軸受の保持器の耐摩耗性および耐衝撃性を含めた機械的強度を向上させることである。【解決手段】保持器１の合成樹脂製の基材の表面の一部または全体にポリウレア樹脂被膜７を設けた樹脂被膜付き保持器とする。ポリウレア樹脂被膜と基材との複合により、耐摩耗性、耐衝撃性および引張力に強い適度な伸び特性のある被膜が形成され、保持器の機械的強度および耐久性を充分に向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の内輪と外輪の間に介在する転動体をポケットで回転自在に保持する環状の保持器であり、この保持器の基材表面の一部または全体にポリウレア樹脂被膜を設けてなる転がり軸受の樹脂被膜付き保持器。
【請求項２】
前記ポリウレア樹脂被膜が、親油性の粗面で形成されたポリウレア樹脂被膜である請求項１に記載の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器。
【請求項３】
前記ポリウレア樹脂被膜の膜厚が、０．３〜２．０ｍｍである請求項１または２に記載の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器。
【請求項４】
前記保持器の基材表面の一部が、矩形状ポケットの隅部、樹脂製基材のウエルド部または転動体との接触部の表面である請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器。
【請求項５】
前記保持器の基材が、鋼材または合成樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受の表面に樹脂被膜を設けて強度等の改良された転がり軸受の樹脂被膜付き保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の保持器は、内輪と外輪の間に介在する転動体をポケットで回転自在に保持する部材であり、鋼製等の金属や合成樹脂からなり、その形態も玉軸受用の冠形または鉄板製波形の保持器、ころ軸受用のかご形保持器、複列ころ軸受用の櫛歯形保持器などが周知である。
【０００３】
このような転がり軸受の保持器は、玉またはころという転動体との接触に耐える耐摩耗性や自己潤滑性または潤滑油の保持性が求められるため、表面処理のなされる場合がある。
【０００４】
例えば、鉄道車両の駆動装置に用いる円錐ころ軸受用の鋼製のかご形保持器の表面に、タフトライド（窒化）処理を行ない、硬度を高めて破損強度及び耐摩耗性を高めるようにしている（特許文献１）。
【０００５】
また、金属製や合成樹脂製の保持器の表面の転動体との接触面に、液体潤滑剤の含浸されたポリアミドイミド樹脂等からなる多孔質被膜を形成することが知られている（特許文献２）。
【０００６】
また、玉軸受用の鉄板製波形の保持器の玉の案内面に、フラーレンおよび二硫化物を含む合成樹脂組成物からなる被膜を形成し、耐摩耗性を向上させることが知られている（特許文献３）。
【０００７】
さらにまた、ころ軸受用の金属製等の櫛形保持器について、その芯材の表面に、ナイロン（ポリアミド）、ポリイミド、ポリプロピレン等からなる樹脂外皮を形成し、潤滑性を向上させたころ軸受用保持器が知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２５０１８４号公報
【特許文献２】特許第４５３６６５０号公報
【特許文献３】特開２０１０−６５８１６号公報
【特許文献４】特開平９−１７７７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記した従来の保持器の表面処理のうち、樹脂被膜を利用するものは、液体潤滑剤または固体潤滑剤を樹脂に含ませることにより、保持器のポケットに所要の潤滑性や耐摩耗性を高めることはできるが、樹脂被膜では、保持器の機械的強度を充分に向上させることはできなかった。
また、金属に対して行われるタフトライド処理は、樹脂製の保持器に対して採用することはできない。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、金属製または樹脂製という保持器の素材を問わず、保持器に対して強度を向上させる手段を見出すことであり、すなわち、比較的簡易な手段によって、転がり軸受の保持器の耐摩耗性および耐衝撃性を含めた機械的強度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明においては、転がり軸受の内輪と外輪の間に介在する転動体をポケットで回転自在に保持する環状の保持器であり、この保持器の基材表面の一部または全体にポリウレア樹脂被膜を設けた転がり軸受の樹脂被膜付き保持器としたのである。
【００１２】
上記したように構成されるこの発明の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器は、保持器の基材表面の一部または全体に設けたポリウレア樹脂被膜が、イソシアネートとアミンとを混合することによりウレア結合を主とする反応により、被膜が速やかに形成されかつ強固に硬化する。
【００１３】
そのため、この発明の転がり軸受の樹脂被膜付き保持器は、ポリウレア樹脂被膜と基材との複合により、耐摩耗性、耐衝撃性および引張力に強い適度な伸び特性のある被膜が形成されたものになり、金属製基材または樹脂製基材からなる保持器の機械的強度および耐久性を充分に向上させることができる。
【００１４】
ポリウレア樹脂被膜が、親油性のある粗面で形成されたものであることが、保持器の表面に潤滑油を保持し、液体潤滑性を高めるために好ましい。
【００１５】
また、保持器全体の機械的強度および耐久性を充分に向上させるために、ポリウレア樹脂被膜の膜厚が、０．３〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚さ０．３ｍｍ未満のポリウレア樹脂被膜では、引張強度等の効果が所期した程度に認められず、厚さ２．０ｍｍを超える厚膜では、膜厚が不均一になりやすく、好ましくないからである。
【００１６】
このようなポリウレア樹脂被膜は、保持器の基材表面の全体に設けることが好ましいが、できるだけ少量で効率よくポリウレア樹脂被膜を設けるには、矩形状ポケットの隅部、樹脂製基材のウエルド部または転動体との接触部の表面という、前記保持器の基材表面の一部に設けることができる。これらの所要部分は、保持器の基材のうち、比較的大きな機械的強度が求められる部分であるか、または合成樹脂製の基材の強度が弱くなっているウエルドラインであり、これらの部分を強化して効率よく保持器全体の強度を高められる。
【００１７】
このような作用効果を有するポリウレア樹脂被膜は、保持器の基材が、鋼材または合成樹脂のいずれであっても形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、保持器の基材表面の一部または全体にポリウレア樹脂被膜を設けたので、ポリウレア樹脂被膜と基材との複合により、耐摩耗性、耐衝撃性および引張力に強い適度な伸び特性のある被膜が形成されたものになり、金属製基材または樹脂製基材のいずれの保持器についても機械的強度および耐久性を充分に向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の斜視図
【図２】図１のII-II線断面図
【図３】図１のIII-III線断面図
【図４】第１実施形態を用いた円すいころ軸受の要部を切り欠いて示す斜視図
【図５】第２実施形態の斜視図
【図６】第３実施形態の斜視図
【図７】保持器のポケット引張試験の説明図
【図８】保持器のリング引張試験の説明図
【図９】実施例１と比較例１のポケット引張試験の結果を示す図表
【図１０】実施例１−３と比較例１のリング引張試験の結果を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態を、以下に添付図面に基づいて説明する。
図１−４に示すように、第１実施形態は、円すい台筒形の保持器１であり、これは円すい転がり軸受の内輪２と外輪３の間に介在する転動体４をポケット５で回転自在に保持するものである。この保持器１の合成樹脂製の基材６の表面の全体に、ポリウレア樹脂被膜７を設けて第１実施形態の樹脂被膜付き保持器が構成されている。
【００２１】
保持器１の基材となる合成樹脂としては、軸受の運転温度に耐え、しかも回転中に受ける振動や衝撃荷重に耐える強度や成形容易性を備えていることが好ましいので、例えばポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。グラスファイバ，カーボンファイバなどで強化した上記合成樹脂などを推奨できる。成形方法については、特に限定されないが、射出成形が可能であるとの条件を備えた樹脂が好ましい。
【００２２】
また、保持器１の基材は、鋼材などの金属であってもよく、またその種類についても特に限定されないが、冷間または熱間圧延鋼板のプレス打抜き保持器は、成形性の点で好ましく、ステンレス鋼板は耐久性が良くて好ましい。もみ抜き保持器には、機械構造用炭素鋼，高力黄銅、アルミ合金なども使用できる。また、保持器強度が要求される場合にはＳＮＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）の熱処理品を使用することが好ましい。
【００２３】
実施形態に用いるポリウレア樹脂被膜７は、ポリウレア樹脂を周知の被膜形成方法により、上記した保持器１の基材表面に形成したものであり、コーティングすることにより形成することができる。
【００２４】
コーティング方法は、ポリウレア樹脂被膜が、イソシアネートとアミンとを混合することによってウレア結合を主とする反応により速やかに形成され、前記混合及び吐出を同時に行なえるように、スプレーガンを用いた塗装であることが好ましい。
【００２５】
このようにスプレーガンを用いた噴霧塗装を行なう際には、ポリウレア樹脂の噴霧された飛沫粒子が保持器の基材表面でゲル化する前に、さらに噴霧された微粒子が付着し、レベリングがある程度ランダムになり、表面に微小な凹凸（ディンプル）が形成され、親油性の粗面からなる塗装面が形成される。このような塗装面の粗面化によって潤滑油や潤滑グリースの保持力が滑面に比べて大きくなり、潤滑性が向上する。また、必要に応じて塗装面の硬化時間を調整すれば、ディンプルのある凹凸状の模様を表面に型押しする加工によって形成してもよい。
【００２６】
上記のポリウレア樹脂は、イソシアネート成分とポリアミン成分（イソシアネート基とアミノ基）を所定の混合比で高圧二液衝突混合させる吹付装置で塗布し、ウレア結合反応をさせて塗膜を得ることができる被膜形成材料である。
【００２７】
例えば、過剰の４，４’−及び／又は２，４’−ジイソシアネートジフェニルメタン（ＭＤＩ）と、ポリオキシプロピレングリコールを反応させたＭＤＩ系のポリイソシアネートと、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）を主成分とする鎖長延長剤とポリオキシプロピレンポリアミンを含むポリアミン成分とからなる周知の芳香族ポリウレアスプレーを利用可能である。
【００２８】
なお芳香族ポリウレアスプレーは、紫外線暴露によって黄変性の欠点を有するので、脂肪族イソシアネートを用いて改良されたポリウレア樹脂を採用することが好ましい。
【００２９】
例えば、ポリオキシプロピレンポリアミンを化学量論的に大過剰のイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）やｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ｍ−ＴＭＸＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネートと反応させた準プレポリマーと、イソホロンジアミンまたは１，４−ジアミノシクロヘキサン及びポリオキシアルキレンポリアミンからなるポリアミンを反応させるポリウレア樹脂を用いることもできる。
【００３０】
また、この発明に用いるポリウレア樹脂は、市販品を利用することができ、例えば米国ラインエックス社製の商品名LINE-X［登録商標］を用いて、以下の実施例のような好ましい結果を得ている。
【００３１】
また、図５に示す第２実施形態は、第１実施形態の保持器の形態を円筒ころ軸受用のかご形の保持器８としたものであり、また図６に示す第３実施形態は、第１実施形態の保持器の形態を複列ころ軸受用の櫛歯形の保持器９としたものであり、基材の表面全体に、ポリウレア樹脂被膜７を設けていることを含めて、他の構成は第１実施形態の樹脂被膜付き保持器と全く同様に作製されたものである。
この発明を適用できる保持器は、上記の実施形態に限定されるものではなく、冠形保持器など、他の周知な形態の保持器にも適用可能である。
【実施例】
【００３２】
［実施例１］
円すいころ軸受（内径１３０ｍｍ、外径２４０ｍｍ、幅８０ｍｍ）用のポリアミド樹脂（ＰＡ）製の保持器（以下、標準保持器と称する。）を基材とし、その表面に「脂肪族性ポリイソシアネートを含有する成分と、アミノ基を末端基とするポリオキシアルキレンポリオール及び鎖延長剤を含む成分とからなるポリウレア樹脂」（米国  ラインエックス社製：LINE-X）を二液衝突混合型のスプレーガン（米国ガスマー社製：ＧＸ）で保持器の基材全面に吹き付けると共に反応硬化させて、平均膜厚が1．０ｍｍのポリウレア樹脂被膜を形成し、ころ軸受の樹脂被膜付き保持器（図１に示した形態のもの）を製造した。
【００３３】
［実施例２］
実施例１において、平均膜厚０．５ｍｍのポリウレア樹脂被膜を形成したこと以外は、全く同様にして、ころ軸受の樹脂被膜付き保持器を製造した。
【００３４】
［実施例３］
実施例１において、平均膜厚１．８ｍｍのポリウレア樹脂被膜を形成したこと以外は、全く同様にして、ころ軸受の樹脂被膜付き保持器を製造した。
【００３５】
［比較例１］
実施例１において、ポリウレア樹脂被膜を形成せずに、基材として用いたポリアミド樹脂（ＰＡ）製の標準保持器を比較例１の保持器とした。
【００３６】
実施例１−３および比較例１の保持器を試験対象とし、以下の引張試験(1),(2)を行ない、結果を図９、１０に示した。
【００３７】
(1)各ポケットに対する引張試験
図１及び図７に示すように、実施例１及び比較例１の保持器の１８か所のポケットのうち、任意の１か所のポケットから周方向回りに順にポケット番号を付し、奇数番号のポケット部分を試験対象とし、各試験対象のポケットを形成している対の柱部を引き離す方向に引っ張ることが可能な一対の棒状治具１０、１０´及び引張治具１１、１１´を上下一対に配置し、引張速度１０(ｍｍ／分)で図中の矢印（上下）方向に引張力を与え、基材が破断するまでの破断荷重（Ｎ）を調べ、その結果を図９に示した。
【００３８】
(2)保持器のリング状部に対する引張試験
実施例１−３及び比較例１の保持器を各柱部分の中程で軸方向に２分割し、大径側リブのみをリング状試験片として引張試験に供した。そして、図８に示すように、半円割治具１２、１２´を有する引張治具１３、１３´を上下一対に配置して、実施例１−３（サンプル数：各１）及び比較例１（サンプル数：３）のリング状試験片を嵌め入れ、引張速度１０(ｍｍ／分)で径（図中矢印）方向に引張力を与え、基材が破断するまでの破断荷重（Ｎ）を調べ、比較例１を１とする破断荷重比の結果を図１０に示した。
【００３９】
図９の結果からも明らかなように、実施例１の各ポケットの引張試験で評価される強度（平均の破断荷重比）は、比較例１の平均の破断荷重を１とすると、１．３３に高められていた。
【００４０】
また、図１０の結果からも明らかなように、実施例１−３の保持器は、それぞれ比較例１（サンプル数３）の平均破断荷重に比べて、径方向の破断荷重比が１．１３、１．２５、１．４５倍であるという強度が得られており、また膜厚の厚さが厚いほど高い強度が得られていた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
鉄道車両の駆動装置や車軸軸受等に用いられる転がり軸受、または建設機械の走行減速機のスプロケット用軸受などに用いられる耐久性の求められる比較的大型の転がり軸受の保持器に適用可能な耐久性に優れた汎用の保持器として利用できるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１、８、９  保持器
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  ポケット
６  基材
７  ポリウレア樹脂被膜
１０、１０´  棒状治具
１１、１１´、１３、１３´  引張治具
１２、１２´  半円割治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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