(57)【要約】【課題】高温での機械的強度の低下や寸法制度の低下が少なく、かつ製造も容易で安価でもある樹脂製保持器を備え、高温高速域での信頼性を向上させたアンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備えるアンギュラ玉軸受において、前記保持器が、平均直径が６〜７μｍであるガラス繊維を３０〜７０質量％、ゴム成分を０．５〜１０質量％の割合で含有するフェノール樹脂組成物からなることを特徴とするアンギュラ玉軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備えるアンギュラ玉軸受において、
前記保持器が、平均直径が６〜７μｍであるガラス繊維を３０〜７０質量％、ゴム成分を０．５〜１０質量％の割合で含有するフェノール樹脂組成物からなることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
【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備えるアンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軽量化や複雑な形状に加工しやすい等の理由から、転がり軸受用の樹脂製保持器として、ポリアミド６６やポリアミド４６等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂に、補強材としてガラス繊維を配合した樹脂組成物を成形したものが使用されている。
【０００３】
また、工作機械用のアンギュラ玉軸受においても、ガラス繊維を配合したフェノール樹脂を射出成形して作製した樹脂製保持器（例えば、特許文献１参照）や、ドーナツ状に重ねた綿布を液状のフェノール樹脂に浸漬し、熱硬化させたドーナツ素材から、切削加工により作製した樹脂製保持器が使用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２１６０号公報
【特許文献２】特開平６−１６５７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のガラス繊維を配合したフェノール樹脂を射出成形して作製した樹脂製保持器は、低コストで生産性に優れるものの、高温や高速用途で使用されると高温域で弾性率等の機械的強度が低下し、遠心力による変形や、軸受部材との摺動発熱による部分溶解等が起こるおそれがある。
【０００６】
一方、綿布を内包する樹脂製保持器は、遠心力による変形や軸受部材との摺動発熱による部分溶解を抑制できるものの、製造に非常に手間とコストがかかるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高温での機械的強度の低下や寸法精度の低下が少なく、かつ製造も容易で安価でもある樹脂製保持器を備え、高温高速域での信頼性を向上させたアンギュラ玉軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも内輪、外輪、転動体及び保持器を備えるアンギュラ玉軸受において、前記保持器が、平均直径が６〜７μｍであるガラス繊維を３０〜７０質量％、ゴム成分を０．５〜１０質量％の割合で含有するフェノール樹脂組成物からなることを特徴とするアンギュラ玉軸受を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアンギュラ玉軸受では、樹脂製保持器を、ガラス繊維及びゴム成分を配合したフェノール樹脂組成物を射出成形で作製でき、低コストとなる。また、より細径のガラス繊維を用いることで樹脂製保持器内にはより多数のガラス繊維が配合され、更にゴム成分により耐衝撃性が付与されるため、樹脂製保持器の機械的強度が大幅に向上する。このように高強度の樹脂製保持器を備えることで、本発明のアンギュラ玉軸受は、高温高速域での信頼性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、アンギュラ玉軸受は、樹脂製保持器を備える限り、その構造等には制限がなく、例えば図１に断面図で示すものを例示することができる。図示されるアンギュラ玉軸受１０は、外周面に内輪軌道面を有する内輪１１と、内周面に外輪軌道面を有する外輪１２とを同心に配置し、内輪軌道面と外輪軌道面との間に複数個の玉１３を樹脂製保持器１４により転動自在に設けて構成されている、また、図示は省略するが、内輪１１と外輪１２との隙間をシールで密封し、外部からの異物の侵入する構成とすることもできる。その場合、シールは、亜鉛メッキを施した冷延鋼板を加工した内輪非接触タイプの他、同種の鋼板を芯金としその周囲に弾性材を一体に成形したゴムシールタイプ（内輪非接触、内輪接触の両タイプ有り）とすることもできる。
【００１２】
樹脂製保持器１４は、例えば図２に示すように、全体がリング状で、玉１３を保持するための円形の孔が周方向に等間隔で複数開口している。そして、本発明では、この樹脂製保持器１４を、平均直径が６〜７μｍである細径のガラス繊維と、ゴム成分とを含有するフェノール樹脂組成物の成形品とする。
【００１３】
フェノール樹脂は、ノボラック型、レゾール型の何れも可能であるが、硬化剤なしに自己で反応、硬化し、反応時のアンモニアの発生もないレゾール型が好ましい。また、レゾール型フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂に比べて耐衝撃性が高いため、本発明において耐衝撃性を付与するために添加されるゴム成分の添加量を低く抑えることができ、その分、他の成分量を増分できる。また、レゾール型フェノール樹脂としては、ジメチルエーテル型、メチロール型、ベンジルエーテル型の何れもでもよく、硬化前の状態は固体状でも、液状でもよい。
【００１４】
上記のフェノール樹脂には、補強材としてガラス繊維が配合される。ガラス繊維の直径は、平均直径で６〜７μｍである。この平均直径６〜７μｍのガラス繊維とは、直径５〜８μｍの範囲にあるガラス繊維である。平均直径が６μｍ未満のガラス繊維は、細すぎて補強効果に劣るとともに、製造時に破断、破損するため、低コストで安定した品質を保つのが難しく、実用的性が低い。一方、平均直径が７μｍを越えるガラス繊維は、樹脂中での分散性に劣るようになり、樹脂製保持器１４に強度ムラが発生するおそれがある。
【００１５】
また、ガラス繊維の繊維長は、１００〜９００μｍであることが好ましく、３００〜６００μｍであることがより好ましい。繊維長が１００μｍ未満では、短すぎて補強効果及び寸法安定効果が少なく、好ましくない。一方、フェノール樹脂との混練、射出成形を行う過程で９００μｍを越えるような長い繊維状態を維持するのは困難であり、繊維長の上限は製造工程に由来して設定した値である。このような繊維長とするには、混練条件や成形条件を調整すればよい。
【００１６】
ガラス繊維は、フェノール樹脂との接着性を考慮して、片末端にエポキシ基やアミノ基等を有するシランカプッリング剤で表面処理したものを用いることが好ましい。シランカップリング剤中のエポキシ基やアミノ基が、フェノール樹脂のフェノール性水酸基に作用してガラス繊維とフェノール樹脂との結合力が高まり、補強効果が向上する。また、エポキシ系等の集束剤を併用することで、フェノール樹脂のフェノール性水酸基との接着性が更に向上する。
【００１７】
ガラス繊維の含有量は、樹脂組成物全量の３０〜７０質量％であり、好ましくは４０〜６０質量％である。含有率が３０質量％未満では補強効果が少なく、７０質量％を越える場合は、成形性が低下するとともに、靭性が低下して成形時の金型からの無理抜き時や転動体挿入時に破損するおそれがあり、好ましくない。本発明では、平均直径が６〜７μｍという従来よりも細径のガラス繊維を用いるため、同一の含有量でも、従来のガラス繊維を用いた場合に比べて樹脂製保持器中にはより多数本が存在し、フェノール性水酸基に対してより多数のガラス繊維が作用して引張強度や衝撃強度等の機械的強度が向上する。また、シランカップリング剤で表面処理した場合には、より多量のシランカップリング剤が表面に吸着するため、フェノール性水酸基への作用点が増してガラス繊維とフェノール樹脂との接着強度がより一層高まり、樹脂製保持器が熱やグリースにより劣化するのをより抑えることができる。
【００１８】
また、ガラス繊維の一部を、炭素繊維等の他の繊維状補強材、あるいはチタン酸カリウムウィスカー等のウィスカー状補強材で代替してもよい。更に、着色剤等を添加してもよい。
【００１９】
樹脂組成物には、耐衝撃性を改善するためにゴム成分が配合される。ゴム成分としては、特に制限されないが、ニトリルゴム、カルボキシル変性ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム、カルボキシル変性スチレンブタジエンゴム、シリコンゴム等が好ましく、それぞれ単独で、あるいは複数種を組合わせて配合する。これらのゴム成分は加硫された粉末ゴムの状態で添加、分散されるため、できるだけ微粉末であることが好ましく、平均粒径で２００ｎｍ以下の超微粉子であることが更に好ましい。これらの中でも、フェノール樹脂への分散性と耐衝撃性を考慮するとニトリルゴムが好ましく、更に接着性を優れることからカルボキル変性ニトリルゴムが好ましい。
【００２０】
ゴム成分の含有量は、樹脂組成物全量の０．５〜１０質量％であり、好ましくは１〜５質量％である。含有量が０．５質量％未満では、耐衝撃性の改善効果が乏しく、実用性が低い。また、１０質量％を超える場合は、耐衝撃性の改善効果が飽和するばかりでなく、むしろ耐熱性に悪影響を及ぼす可能性があり、好ましくない。
【００２１】
樹脂組成物には、上記のガラス繊維及びゴム成分の他に、必要に応じて種々の添加剤を配合してもよい。例えば、耐摩耗性を向上させるために、シリカや焼成クレー、アルミナ等の無機充填材を添加することが好ましい。無機充填材は、フェノール樹脂との接着性を考慮して、ガラス繊維に用いたシランカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。また、無機充填材の添加量は、樹脂組成物全量の３〜１０質量％が適当である。添加量が３質量％未満では耐摩耗性の改善効果が少なく、実用性が低い。但し、１０質量％を超える場合は、他の成分の含有量が相対的に少なくなり、機械的強度等の低下を招くおそれがあり、好ましくない。
【００２２】
無機充填材以外では、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、硬化剤、硬化促進剤等の各種樹脂用添加剤を添加することができる。尚、酸化防止剤としては、硫黄系酸化防止剤がフェノール樹脂の硬化反応を妨げず、効果的に耐熱性を向上させるため特に好ましい。酸化防止剤の添加量は、樹脂組成物全量の０．３〜２．０質量％が適当であり、添加量が０．３質量％未満では耐熱性の向上効果が少なく実用性が低く、２．０質量％を超える場合は耐熱性の向上効果が飽和するばかりでなく、他の成分の含有量が相対的に少なくなり、機械的強度等の低下を招くおそれがあり、好ましくない。硫黄系酸化防止剤の具体例としては、ジラウリルチオプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチル−３，３´−チオジプロピオネート、ジトリデシル−３，３´−チオジプロピオネート等が挙げられる。樹脂用の酸化防止剤として、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤も使用されているが、これらはフェノール樹脂の硬化反応に影響するおそれがあり、本発明では好ましくない。
【００２３】
上記のフェノール樹脂、ガラス繊維及びゴム成分、更にその他の配合物を用いて樹脂製保持器を製造するには、例えば、これらを加圧ニーダー、二軸押出機、ヘンシェルミキサー、ミキシングロール等を加熱混練した後、粉砕して粒状の材料とし、それを熱硬化樹脂用の射出成形機を用いて、所望の保持器形状に成形すればよい。
【００２４】
獲られる樹脂性保持器は、アンギュラ玉軸受での実用性を考慮して下記の機械的特性を有することが好ましい。
・曲げ強さ：２００ＭＰａ以上
・曲げ弾性率：１８０００ＭＰａ以上（室温）、１５０００ＭＰａ以上（１５０℃）
・シャルピー衝撃強さ：５．０ＫＪ／ｍ２以上
【実施例】
【００２５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２６】
（実施例１、比較例１〜２）
表１に示す配合にて樹脂組成物を調製し、射出成形して試験片を成形した。尚、比較例２で用いた樹脂組成物は、従来から樹脂製保持器用の樹脂組成物として多用されているＰＡＮ系炭素繊維を３０質量％含有する直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチック（株）製「フォートロン２１３０Ａ１」）である。各試験片について、曲げ強度、曲げ弾性率（室温）、曲げ弾性率（１５０℃）、シャルピー衝撃強さをそれぞれ測定した。結果を表１に併記する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
・フェノール樹脂：ジメチレンエーテル型レゾール型フェノール樹脂（旭有機材工業（株）製）
・ガラス繊維Ａ：平均直径６．５μｍ（直径５．５〜７．５μｍの範囲）のガラス繊維チョップドストランド（アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系集束剤、日本電気硝子（株）製「Ｔ−５３２ＤＥ」）
・ガラス繊維Ｂ：平均直径１３μｍのガラス繊維チョップドストランド（アミノ系シランカップリング剤、旭ファイバーグラス（株）製「ＣＳ０３ＤＥＦＴ２Ａ」）
・焼成クレー：アミノシラン処理焼成クレー（白石カルシウム（株）製「ＳＴフィラーＳＴ−１００」）
・カルボキシル変性ＮＢＲ粉末：超微粒子加硫Ｘ−ＮＢＲ（平均粒子径５０〜１００ｎｍ、中国石油化工株式有限公司製「ＶＰ−５０１」）
・ステアリン酸亜鉛：内部離型剤（堺化学工業（株）製「ＳＺ−１」）
・硫黄系酸化防止剤：ジステアリルチオジプロピオネート（住友化学（株）製「スミライザーＴＰＳ」）
【００２９】
本発明に従いフェノール樹脂に、平均直径６〜７μｍの細径のガラス繊維及びゴム成分を配合した樹脂組成物からなる試験片は、比較例１に示す従来の太いガラス繊維を用いた場合に比べて高強度・高靭性となり、高温での機械的特性にも優れる。また、比較例２に示すＰＡＮ系炭素繊維を３０質量％含有する直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂に比べて、室温での機械的特性に劣るものの、高温での機械的特性は格段に優れている。そのため、フェノール樹脂に、平均直径６〜７μｍの細径のガラス繊維及びゴム成分を配合した樹脂組成物からなる樹脂製保持器を備える本発明のアンギュラ玉軸受は、高温高速下においても保持器が遠心力により外輪側に倒れて干渉することが抑えられ、従来使用できなかった高速用途等への適用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】アンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。
【図２】樹脂製保持器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  アンギュラ玉軸受
１１  内輪
１２  外輪
１３  玉
１４  樹脂製保持器
【図１】
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【図２】
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