(57)【要約】【課題】高温下で、極圧添加剤を多量に含むギヤオイル中において使用しても、十分な強度、耐久性を備える保持器を有する転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受に使用される保持器の材質を、ポリフェニレンサルファイド樹脂に、微細炭素繊維３〜５０質量％配合し、微細炭素繊維をナノ分散させてネットワーク構造を形成した樹脂組成物とする。微細炭素繊維は、単層又は多層のカーボンナノチューブであり、樹脂組成物の導電率は１０−５Ｓ／ｃｍ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、転動体と、合成樹脂製保持器とを有する転がり軸受であって、
前記合成樹脂製保持器の材料は、少なくとも１成分がポリフェニレンサルファイド樹脂により構成され、且つ、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂には、全量の３〜５０質量％の割合で微細炭素繊維が配合されており、さらに、前記微細炭素繊維がネットワーク構造を有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物であり、
前記ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の導電率が１０−５Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする転がり軸受
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受であって、前記微細炭素繊維は直径が０．４ｎｍ〜３．５ｎｍの単層カーボンナノチューブ、あるいは、直径が２．５ｎｍ〜１５０ｎｍの多層カーボンナノチューブの少なくとも一方であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂製保持器を有する転がり軸受けに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業機械や、自動車、鉄道、モータ、ポンプ等で使用される転がり軸受には、軽量化や低トルク化、及び磨耗低減による長寿命化が要求されている。その対策として、合成樹脂製保持器を使用した転がり軸受けが提案されており、
耐熱性に優れるポリアミド樹脂に、補強材としてガラス繊維を配合したガラス繊維強化ポリアミド樹脂や、ポリアミド樹脂よりも耐熱性に優れ、更に耐薬品性にも優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とした樹脂組成物を保持器材料として用いた転がり軸受けが提案されている。（例えば、特許文献１〜３を参照）  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２４８５４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７６８４号公報
【特許文献３】特開平１０−８２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ポリフェニレンサルファイド樹脂は、ポリアミド樹脂と比較し、耐熱性と耐薬品性に優れるものの、衝撃強度等の靭性に劣るという問題点を持つため、ポリフェニレンサルファイド樹脂製の保持器は、大きな衝撃を与えたり、乱雑な取り扱いを受けたりすると、亀裂や破損を生じる恐れがある。特に、深溝玉軸受に用いられる冠型保持器に使用した場合、玉をポケットに圧入する際にポケットに亀裂を生じる恐れがある為、設計時に転動体直径に対してポケットの内径を大きくする必要がある。この場合、玉とポケット内面との隙間が大きくなり、玉軸受の使用時に玉の表面と、保持器ポケット内面との衝突によって保持器音が増大するという課題があった。また、ポリフェニレンサルファイド樹脂は、ポリアミド樹脂に比べて耐油性に優れるものの、高温下で、極圧添加剤を多量に含むギヤオイル中での使用環境では、極圧添加剤の酸化劣化に伴い発生する酸性物質の作用により、劣化が進行し易いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも内輪と、外輪と、転動体と、合成樹脂製保持器とを有する転がり軸受であって、
前記合成樹脂製保持器の材料は、少なくとも１成分がポリフェニレンサルファイド樹脂により構成され、且つ、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂には、全量の３〜５０質量％の割合で微細炭素繊維が配合されており、さらに、前記微細炭素繊維がネットワーク構造を有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物であり、
前記ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の導電率が１０−５Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の転がり軸受けであって、前記微細炭素繊維は直径が０．４ｎｍ〜３．５ｎｍの単層カーボンナノチューブ、あるいは、直径が２．５ｎｍ〜１５０ｎｍの多層カーボンナノチューブの少なくとも一方であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は以上のような構成を有しており、ポリフェニレンサルファイド樹脂に配合された微細炭素繊維がネットワーク構造を形成することにより耐熱性、耐薬品性に加えて、強度、剛性、及び靭性が向上するという効果が有る。
上記に基づき、本発明に係わる樹脂組成物により形成させる保持器は、ポケット径を大きくする必要が無く、取り扱いが容易となる。また、極圧添加剤等を多量に含有するギアオイル中での信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による実施例のひとつである玉軸受を示す断面図である。
【図２】図１の玉軸受に組み込まれる保持器の一例である冠型保持器を示す斜視図である。
【図３】本発明による実施例のひとつであるアンギュラ玉軸受を示す斜視図である。
【図４】図３のアンギュラ玉軸受に組み込まれる保持器の一例を示す斜視図である。
【図５】図３のアンギュラ玉軸受に組み込まれる保持器の他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明による転がり軸受に使用される保持器の他の実施例（円錐ころ軸受用保持器）を示すものである。
【図７】本発明による転がり軸受に使用される保持器の他の実施例（円筒ころ軸受用保持器）を示すものである。
【図８】本発明による転がり軸受に使用される保持器の他の実施例（針状ころ軸受用保持器）を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本発明において、転がり軸受は、その構造に制限が無く、例えば、図１に示す深溝玉軸受１０を例示することができる、玉軸受１０は、外周面に内輪軌道１２ａを有する内輪１２と、内周面に外輪軌道１１ａを有する外輪１１と、内輪軌道１２ａと外輪軌道１１ａとの間に転動自在に配置される複数の玉１３と、玉１３を円周方向に等配に保持する保持器１４と、軸受内部への異物の侵入を防ぐためのシール１５とを備える。シール１５は、亜鉛めっき処理した冷延鋼板からなる内輪非接触式や、亜鉛めっき処理した冷延鋼板を芯金として弾性材料で被覆してなる内輪接触式、又は内輪非接触式のゴムシールのいずれであってもよい。
【０００９】
また、保持器１４は、図２に示す冠型保持器であり、円環状の主部２０と、主部２０の片面に設けられ周方向に等間隔で配置された複数の弾性片２１とを備えており、互いに間隔をあけて配置された一対の弾性片２１の間には、玉１３を転動自在に保持する複数のポケット２２が形成されている。また、本発明では、保持器１４を下記に示す樹脂組成物製とする。
即ち、本発明における保持器１４を形成する樹脂組成物のベース樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂であり、これにナノサイズフィラーである微細炭素繊維を配合し、ポリフェニレンサルファイド樹脂中に微細炭素繊維のネットワーク構造を形成させたナノ構造形成材料を使用することができる。  本発明において適用するポリフェニレンサルファイド樹脂には特に制限が無く、市販のポリフェニレンサルファイド樹脂を好適に使用することができる。一方、ナノサイズフィラーである微細炭素繊維も同様に、市販の微細炭素繊維を好適に使用することができる。なお、上記微細炭素繊維はカーボンナノチューブ、あるいはカーボンナノファイバーと称される物質である。
前記カーボンナノチューブは、グラフェンシートを丸めた円筒状の物体で、その直径は、０．４ｎｍ〜１５０ｎｍ、長さは１μｍ程度である。前記カーボンナノチューブには１層からなる単層カーボンナノチューブと複数層の同心筒状となった多層カーボンナノチューブがあるが、本発明においては、どちらを使用しても良い。また、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブを混合して使用しても良い。
【００１０】
前記樹脂組成物について、前記樹脂組成物の導電率が１０−５Ｓ／ｃｍ以上の値に達したときに、ポリフェニレンサルファイド樹脂のマトリックス中に微細炭素繊維からなる導電パス（ネットワーク構造）が形成されることで耐薬品性が著しく向上することが見出された。また、導電率が１０−５Ｓ／ｃｍに満たない場合、所望の耐薬品性は発現しない。即ち、微細炭素繊維によるネットワーク構造は形成されないことを見出した。即ち、本発明に係わる保持器材料であるポリフェニレンサルファイド樹脂をベースとした樹脂組成物においては、微細炭素繊維のネットワーク構造が形成され、１０−５Ｓ／ｃｍ以上の導電率となる様な材料の配合組成を、導電性と耐薬品性との関係を実験で繰り返すことで見出したのである。
前記樹脂組成物に含まれる微細炭素繊維の含有量は、３〜５０質量％が好ましい。上記含有量が３質量％未満の場合は、微細炭素繊維によるネットワーク構造が形成され難くなる。また、上記含有量が５０質量％を超えると、保持器中の合成樹脂の割合が少なくなり過ぎ、保持器の強度を維持することが困難となる。
【００１１】
前記微細炭素繊維は単独で前記合成樹脂中に混入しても良いが、ガラス繊維等の補強繊維や、ウィスカ等の補強材と共に前記合成樹脂に混入して前記樹脂組成物としても良い。その場合、前記樹脂組成物中の、前記微細炭素繊維及び上記補強繊維又は補強材を合計した含有量が５０質量％を超えないようにする。
更に、本発明における保持器用材料には、ゼオライト、カオリン、マイカ、クレー、アルミナ、シリカなどの非繊維状充てん剤を添加しても良い。また、顔料、染料、帯電防止剤、及びフッ素樹脂等の固体潤滑剤等の配合剤を必要に応じて添加しても良い。更には、添加剤として、成型時や使用時の熱による劣化防止の為に、ヨウ化物系熱安定剤、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、亜リン酸エステル系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤のいずれかを単独あるいは併用して添加しても良い。
【００１２】
本発明による保持器材料に使用される樹脂組成物のベース樹脂はポリフェニレンサルファイド樹脂により構成されており、更に、ポリフェニレンサルファイド樹脂には、微細炭素繊維がナノ分散され、微細炭素繊維のネットワーク構造が形成されており、その結果として、１０−５Ｓ／ｃｍ以上の導電率であるという特徴を有する樹脂コンポジット材料を、転がり軸受の保持器に使用することにより、高強度、高剛性、高耐摩耗性、寸歩安定性を備え、且つ、高温下に極圧添加剤を多量に含むようなギヤオイル中での使用に耐える耐薬品性を備えた保持器を有する、高信頼性を持つ転がり軸受を提供することができる。
【実施例１】
【００１３】
以下に本発明による実施例及び比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
表１に、本発明による実施例１〜３と比較例１、２を示す。各実施例及び各比較例で使用したポリフェニレンサルファイド樹脂は直鎖状で、ポリプラスチック（株）製の「フォートロン
０２２０Ａ９」である。また、実施例１の微細炭素繊維は、シグマアルドリッチ社製の単層カーボンナノチューブ「ＧＣ２００」である。また、実施例２の微細炭素繊維は、昭和電工（株）製の多層カーボンナノチューブ「ＶＧＣＦ」である。また、実施例３の微細炭素繊維は、昭和電工（株）製の多層カーボンナノチューブ「ＶＧＣＦ−Ｘ」である。
また、比較例1の強化繊維は昭和電工（株）製の多層カーボンナノチューブ「ＶＧＣＦ−Ｘ」である。また、比較例２の強化繊維は日本電気硝子（株）製のガラス繊維「Ｔ−５３２ＤＥ」である。
ポリフェニレンサルファイド樹脂と、微細炭素繊維又は強化繊維とを、（株）井元製作所製、又は（株）ニイガタマシンテクノ製の高速せん断成型加工機を用いて混合し、ナノ構造形成された実施例及び比較例の樹脂組成物を得た。
そして、各実施例及び各比較例の各樹脂組成物から、引張り強度試験片、アイゾット衝撃試験片を作成し、引張強度及び、アイゾット衝撃強度を測定した。また、上記各樹脂組成物より円筒ころ軸受（日本精工（株）製「ＮＵ３０８ＥＴ」（内径４０ｍｍ、外径９０ｍｍ、幅２３ｍｍ））の保持器を射出成型した。得られた保持器を１個ずつ箱に入れ、３箱同時に８０ｃｍの高さより自然落下させ、亀裂の有無を確認し、３個共に亀裂の生じなかったものを「○」、１個でも亀裂の生じたものを「×」とした。また、引張試験片を、１８０℃のオイル（トヨタ自動車製ハイポイドギヤオイルＳＸ
８５Ｗ−９）中に２００時間浸漬した後、引張試験を行い、オイルに浸漬しないで引張試験を行った上記の引張試験の結果との相対値を求めた。上記の結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１に示すように、実施例の微細炭素繊維のネットワーク構造が形成されている微細炭素繊維含有ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物においては、強度・剛性、靭性が比較例に対して明確に優れているだけでなく、高温のギアオイルと接触して劣化が極めて少なく、耐薬品性が著しく優れていることが分かる。
【符号の説明】
【００１６】
１０    深溝玉軸受
１１    外輪
１１ａ  外輪軌道
１２    内輪
１２ａ  内輪軌道
１３    玉
１４    保持器
１５    シール
２０    主部
２１    弾性片
【図５】
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【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６】
2014070711.tif 000009
【図７】
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【図８】
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