(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪と転動体とを備え、ハウジングと嵌合する外輪外周面に樹脂製クリープ防止用リングを備えた転がり軸受であって、
上記樹脂製クリープ防止用リングは、ポリアミド６６が母材とされて、ミネラル粉体およびエラストマー粉体が分散混入されている、ことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
内輪と外輪と転動体とを備え、軸と嵌合する内輪内周面に樹脂製クリープ防止用リングを備えた転がり軸受であって、
上記樹脂製クリープ防止用リングは、ポリアミド６６が母材とされて、ミネラル粉体およびエラストマー粉体が分散混入されている、ことを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
前記ミネラル粉体は、炭酸カルシウムあるいはマイカ、エラストマー粉体は、変性ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンおよび若干のジエン成分の三元重合体を無水マレイン酸でグラフトしたもの）あるいはＥＰＭ（エチレンとプロピレンの共重合体）がそれぞれ選定される、請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記ミネラル粉体が１〜３μｍの粒子、エラストマー粉体が０．１〜１μｍにそれぞれ設定される、請求項１ないし３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記ミネラル粉体が５〜１５〔ｗｔ％〕、エラストマー粉体が１０〜２０〔ｗｔ％〕にそれぞれ設定される、請求項１ないし４のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングあるいは軸に対する軸受の嵌合面に軸受のクリープを防止するのに設ける樹脂を備える転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金製のハウジングと鋼製の軸受とは、熱膨張係数が異なるため、環境温度が上昇したとき、熱膨張係数の差が原因でハウジングと軸受との嵌合部分のしめしろが低下することになり、軸受がハウジングに対して回る、いわゆるクリープが発生することになる。
【０００３】
このようなクリープについての防止対策は、従来から種々考えられている。この対策としては、軸受のハウジングに対する嵌合面に樹脂を周方向に連続する形態で取り付け、嵌合部分のしめしろが低下しても、軸受に取り付けた樹脂の摩擦抵抗でもって軸受がハウジングに対して回るのを防止するようにしている。
【０００４】
このクリープ防止用の樹脂としては、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のクリープ防止用樹脂として用いるＰＡ６６、ＰＡ１１、ＰＢＴは、それぞれ下記表１に示すような物性を有しており、下記表２で評価するように、クリープ防止という本来の目的は十分発揮できるものの、それぞれ一長一短がある。つまり、ＰＡ６６の場合、吸湿寸法変化が大きいことが指摘される。ＰＡ１１の場合、例えば１５０℃を越える環境で長期連続使用に耐えられないだけでなく、高価であって汎用性に劣ることが指摘される。ＰＢＴの場合、例えば１５０℃を越える環境で長期連続使用に耐えられないことが指摘される。このように、クリープ防止用樹脂について、改良の余地がある。
【０００６】
【表１】
0003629336.tif 000002
【０００７】
【表２】
0003629336.tif 000003
【０００８】
したがって、本発明は、安価で優れた性能を発揮するクリープ防止用樹脂を備える転がり軸受の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内輪と外輪と転動体とを備え、ハウジングと嵌合する外輪外周面に樹脂製クリープ防止用リングを備えた転がり軸受であって、上記樹脂製クリープ防止用リングは、ポリアミド６６が母材とされて、ミネラル粉体およびエラストマー粉体が分散混入されている。
また、本発明は、内輪と外輪と転動体とを備え、軸と嵌合する内輪内周面に樹脂製クリープ防止用リングを備えた転がり軸受であって、上記樹脂製クリープ防止用リングは、ポリアミド６６が母材とされて、ミネラル粉体およびエラストマー粉体が分散混入されている。
【００１０】
なお、前述のミネラル粉体として、炭酸カルシウムあるいはマイカ、エラストマー粉体として、変性ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンおよび若干のジエン成分の三元重合体を無水マレイン酸でグラフトしたもの）あるいはＥＰＭ（エチレンとプロピレンの共重合体）をそれぞれ選定するのが好ましい。
【００１１】
また、ミネラル粉体を５〜１５〔ｗｔ％〕、エラストマー粉体を１０〜２０〔ｗｔ％〕にそれぞれ設定するのが好ましい。
【００１２】
ミネラル粉体は、５〔ｗｔ％〕未満であると、効果に乏しく、また、１５〔ｗｔ％〕を越えると、熱膨張係数が小さくなりすぎクリープ防止の効果をきたさなくなる。表３にミネラルの添加量の比較を示す。
【００１３】
【表３】
0003629336.tif 000004
【００１４】
エラストマー粉体は、１０〔ｗｔ％〕未満であると、効果に乏しく、また、２０〔ｗｔ％〕を越えると、真円度と引張強度が低下する。表４にエラストマーの添加量の比較を示す。
【００１５】
【表４】
0003629336.tif 000005
【００１６】
さらに、ミネラル粉体を１〜３μｍの粒子、エラストマー粉体を０．１〜１μｍの粒子にそれぞれ設定するのが好ましい。
【００１７】
ミネラル粉体が１μｍ未満となると、市販品での入手が困難となりコスト高となり、３μｍを越えると、熱膨張係数が大幅に低下する。
【００１８】
エラストマー粉体は、１μｍを越えると、分散性が悪くなり、強度も低下し、成形精度も低下し、０．１μｍ未満となると、市販品での入手が困難となりコスト高となる。
【００１９】
上記本発明は、要するに、耐熱性に優れ安価で汎用性の高いポリアミド６６において劣っている性能特に寸法安定性を添加物によって改善している。つまり、添加物の一つであるミネラル粉体は、成形特有のひけやそりを防止し、また、添加物の他の一つであるエラストマー粉体は、樹脂の硬化速度を遅くするので、射出圧力が樹脂全体に均一に伝わりやすくなって金型からの転写が正確に行われるようになる他、吸水率を下げるのに役立つ。しかも、これら二つの粉体の混入により、全体の熱膨張係数が上がるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１ないし図４に示す実施例に基づいて説明する。
【００２１】
図１ないし図４は本発明の一実施例にかかり、図１は、クリープ防止用樹脂を有する転がり軸受の使用状態を示す縦断面図、図２は、クリープ防止用樹脂の構造を模式的に示す図、図３は、軸受のクリープ力と環境温度との関係を示すグラフ、図４は、クリープ防止用樹脂の倉庫内放置日数と外径寸法の変化との関係を示すグラフである。
【００２２】
図１において、Ａは転がり軸受、Ｂはアルミニウム合金製のハウジング、Ｃは軸である。
【００２３】
転がり軸受Ａは、内輪１、外輪２、転動体３、および保持器４から構成されており、図示例では、外輪２の外周面において軸方向に離れた二カ所に、周方向に連続する溝５を設け、この各溝５内にクリープ防止用樹脂６が設けられている。内輪１、外輪２、転動体３は、軸受鋼（ＳＵＪ２）で、また、保持器４は、軟鋼（ＳＰＣＣ材）でそれぞれ形成される。
【００２４】
クリープ防止用樹脂６は、図２に示すように、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を母材６１として、ミネラル粉体６２およびエラストマー粉体６３を分散混入したものからなる。
【００２５】
具体的に、前述のミネラル粉体６２は、炭酸カルシウムやマイカなど、エラストマー粉体６３は、変性ＥＰＤＭあるいはＥＰＭなどとするのが好ましい。ＥＰＤＭは、エチレン・プロピレンおよび若干のジエン成分（第３成分と呼ばれ、ジシクロペンタジエン、エキリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエンなど）の三元重合体であり、無水マレイン酸でグラフトすることにより変性されている。ＥＰＭは、エチレンとプロピレンの共重合体である。
【００２６】
ここで、クリープ防止用樹脂６の一例についての物性を調べた。ここで用いたクリープ防止用樹脂６の組成は、ミネラル粉体６２として、１〜３μｍの粒子からなるパウダー状の炭酸カルシウム、エラストマー粉体６３として、０．１〜１μｍの粒子からなるパウダー状の変性ＥＰＤＭをそれぞれ選定するとともに、母材６１を７５〔ｗｔ％〕、ミネラル粉体６２を１０〔ｗｔ％〕、エラストマー粉体６３を１５〔ｗｔ％〕の割合に設定した。
【００２７】
物性は、下記表５のとおりであり、先に例示した表１に比べると明らかなように、本実施例のクリープ防止用樹脂６では、母材６１であるポリアミド６６において劣っている性能特に吸水率が改善されている。しかも、熱膨張係数がＰＡ１１と同等のレベルに上がっている。
【００２８】
【表５】
0003629336.tif 000006
【００２９】
ここで、図１に示す転がり軸受Ａの形態で、クリープ防止用樹脂６を上記物性測定に用いた構成として、使用状態でのクリープ力および長期放置による吸湿寸法変化を調べた。その結果は、図３および図４に示すとおりである。なお、転がり軸受Ａの外輪２の各溝５に対してクリープ防止用樹脂６を射出成形により形成している。この射出成形でのクリープ防止用樹脂６の外径寸法精度は、公差２０μｍとかなり低いレベルになった。
【００３０】
図３において、比較例１は、クリープ防止用樹脂６をＰＡ１１とし、その外径寸法を後加工で仕上げたものであり、比較例２は、クリープ防止用樹脂６を設けていない転がり軸受である。また、使用軸受は、呼び番号６０００（外径φ２６ｍｍ）のＳＵＪ２製軸受であり、ハウジングはアルミニウム合金製である。実施例と比較例の初期寸法は表６のとおりである。
【００３１】
【表６】
0003629336.tif 000007
【００３２】
図４においては、軸受コーティング樹脂の所定位置にマーキングを施し、その部分の外径を追跡調査した。使用軸受は、呼び番号６２０２（外径φ３５ｍｍ）である。
【００３３】
クリープ力は、図３に示すように、比較例２より明らかに高いレベルで、比較例１と遜色ないレベルにまで高くなっており、１８０℃まで所要レベル以上を維持している。また、吸湿寸法変化は、図４に示すように、梅雨に相当する期間において寸法変化が大きくなるものの、全期間を通じて比較例１に比べて寸法変化が小さくなっている。
【００３４】
以上のことから、クリープ防止用樹脂６の評価は、下記表７に示すように、すべての項目において所要の基準を越えたものになる。
【００３５】
【表７】
0003629336.tif 000008
【００３６】
以上説明した実施例のクリープ防止用樹脂６では、高温環境での長期連続使用に耐え安定したクリープ防止性能を発揮することが明らかになった。しかし、この実施例のクリープ防止用樹脂６のみに限定されるものではなく、ミネラル粉体６２を５〜１５〔ｗｔ％〕、エラストマー粉体６３を１０〜２０〔ｗｔ％〕の範囲でそれぞれ設定することができるが、両粉体を合わせて２５〔ｗｔ％〕程度にする配合が最も好ましい。但し、ミネラル粉体６２の大きさは、１〜３μｍ、エラストマー粉体６３の大きさは、０．１〜１μｍにそれぞれ設定するのが適正と考えられる。それは、前述の値以上に大きく設定した場合には、熱膨張係数が小さくなる傾向を示すからである。
【００３７】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３８】
（１）  クリープ防止用樹脂６は、外輪２の外周面の軸方向に離れた二カ所あるいはそれ以上に設けてもよいし、また、外輪２の溝５に設けずに、外輪２に溝５を設けずに平坦な外周面に設けてもよい。さらに、外輪２に対して射出成形により接着せずに、接着剤を用いて貼着してもよい。
【００３９】
（２）  クリープ防止用樹脂６は、外輪２ではなく内輪１において軸Ｃとの嵌合面つまり内周面に設けるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明では、高温環境での長期連続使用に耐え安定したクリープ防止性能を発揮することができて、しかも非使用時の吸湿寸法変化の少ない高性能なクリープ防止用樹脂を安価で提供することができる。
【００４２】
特に、このクリープ防止用樹脂を軸受のハウジングに対する嵌合面に設けた場合では、軸受を使用対象にクリープ防止する状態に簡単に設置することができるなど、実用面で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のクリープ防止用樹脂を有する転がり軸受の使用状態を示す縦断面図
【図２】本実施例のクリープ防止用樹脂の構造を模式的に示す図
【図３】軸受のクリープ力と環境温度との関係を示すグラフ
【図４】クリープ防止用樹脂の倉庫内放置日数と外径寸法の変化との関係を示すグラフ
【符号の説明】
Ａ    転がり軸受
Ｂ    ハウジング
１    内輪
２    外輪
６    クリープ防止用樹脂
【図１】
0003629336.tif 000009
【図２】
0003629336.tif 000010
【図３】
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【図４】
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