(57)【要約】【課題】高温の使用条件でも、クリープを防止できる転がり軸受を提供する。【解決手段】この転がり軸受では、外輪１に嵌合するＯリング１７，１８の材料を、ニトリルゴムを主成分として、加硫剤としての有機過酸化物と、加硫助剤としての金属酸化物と、補強充填剤として塩基性けい酸とを含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムとした。これにより、従来のニトリルゴム製のＯリングに比べて、Ｏリング１７，１８の耐熱性を向上できた。例えば、モータの発熱等で軸受温度が１００℃以上になる使用条件であっても、Ｏリングの破損や短寿命を防止できた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪と転動体とを備え、上記外輪の外周面に形成された凹溝に、上記凹溝から突出するＯリングを嵌入した転がり軸受であって、
上記Ｏリングの材料は、
ニトリルゴムを主成分として、加硫剤としての有機過酸化物と、加硫助剤としての金属酸化物と、補強充填剤としての塩基性けい酸とを含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムであることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば汎用モータ等に使用される転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ用の軸受として、例えば、外輪の外周面に形成された凹溝にＯリングを嵌合させ、このＯリングが外周面から突出するようにしたものが用いられている。上記外輪をハウジングに組付けると、このＯリングは、径方向に圧縮されて、外輪のクリープを防止できる。なお、上記Ｏリングの材料としては、ニトリルゴムが用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３０３０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記Ｏリングの材料として、単なるニトリルゴムを用いた場合、このニトリルゴムの耐熱性に起因して、軸受の使用温度範囲は最高１００℃までに制限されるが、例えば、モータの発熱等で軸受温度が１００℃以上になる使用条件となることも多い。このため、単なるニトリルゴムで作製したＯリングの破損、短寿命となることがある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、高温の使用条件でも、クリープを防止できる転がり軸受を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の転がり軸受は、外輪と内輪と転動体とを備え、上記外輪の外周面に形成された凹溝に、上記凹溝から突出するＯリングを嵌入した転がり軸受であって、
上記Ｏリングの材料は、
ニトリルゴムを主成分として、加硫剤としての有機過酸化物と、加硫助剤としての金属酸化物と、補強充填剤としての塩基性けい酸とを含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムであることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１の発明では、上記外輪を例えばハウジングに組付ける際に、Ｏリングが径方向に圧縮され、Ｏリングによって外輪がハウジングに確実に固定され、外輪のクリープを防止できる。
【０００８】
また、上記Ｏリングの材料を、ニトリルゴムを主成分として、加硫剤として有機過酸化物、加硫助剤として金属酸化物、及び、補強充填剤として塩基性けい酸を含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムとしたので、従来の単なるニトリルゴム製のＯリングに比べて、耐熱性を向上できた。例えば、モータの発熱等で軸受温度が１００℃以上になる使用条件であっても、Ｏリングの破損や短寿命を防止できた。
【０００９】
なお、本発明に係る変性ニトリルゴムは、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）のポリマーの構成モノマーの一部を、本来はアクリルゴムの構成モノマーであるアクリレート（（メタ）アクリル酸エステル）類に置き換えたものである。本発明に係る変性ニトリルゴムにおいては、構成モノマーとして、従来のＮＢＲ（ニトリルゴム）と同様にアクリロニトリル成分とブタジエン成分とを有する。
【００１０】
本発明に係る変性ニトリルゴムにおいては、上記のアクリロニトリル成分とブタジエン成分の他に、モノマーとしてアクリレート成分を有する。上記アクリレート成分としては、変性ニトリルゴムに用いることができるものであれば特に限定されず、（メタ）アクリル酸エステル類等を挙げることができ、例えば、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレート、β−ヒドロキシプロピルアクリレート等を挙げることができる。
【００１１】
また、本発明に係る変性ニトリルゴムにおいては、アクリロニトリル成分とブタジエン成分は、通常のＮＢＲとほぼ同程度の重量比を有するものが好ましく、例えば、アクリロニトリル成分１〜５０重量％、ブタジエン成分１〜９８重量％程度がよく、また、上記アクリレート成分を１〜９０重量％含むものが好ましい。ただし、変性ニトリルゴムとしては、アクリロニトリル成分とブタジエン成分との和が５０重量％以上であることが必要である。
【００１２】
特に、上記アクリレート成分を１〜１５重量％含むものが好ましく、５〜１０重量％含むものが更に好ましい。上記アクリレート成分が１重量％未満であると、耐熱性、機械的強度、耐油性のほか、耐クリープ性が低下し、１５重量％を超えると、Ｏリングとしての機能が低下する。
【００１３】
また、本発明に係る変性ニトリルゴムは、ポリマーを通常ＮＢＲの加硫に使用するイオウ系加硫剤を用いることなく、金属酸化物及び有機過酸化物を併用して架橋してなる。
【００１４】
上記金属酸化物としては、例えば、酸化マグネシウム等を挙げることができる。酸化マグネシウムは、本発明の目的にはより好ましい。上記金属酸化物は、変性ニトリルゴム１００重量部に対して、５〜２０重量部用いるのがよい。より好ましくは６〜１０重量部である。
【００１５】
また、上記有機過酸化物としては特に限定されず、例えば、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，２′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，４−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロルベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート等を挙げることができる。なかでも、ジクミルパーオキサイドが好ましい。
【００１６】
また、上記有機過酸化物は、上記変性ニトリルゴム１００重量部に対して、１〜１０重量部、好ましくは２〜５重量部用いるのがよい。
【００１７】
また、本発明においては、充填剤として、塩基性けい酸を用いる。けい酸は、一般的には固体酸であって酸性を示すものが多く水難溶性である。本発明で使用する塩基性けい酸は、水懸濁液中でｐＨ７〜１０の塩基性を示すものである。このようなものとして、例えば、シリカ（ケイ砂、ケイ藻土、無定形シリカ）、合成けい酸（ホワイトカーボン）等のほか、けい酸アルミニウム（ろう石、カオリン）、けい酸マグネシウム（タルク、微粉タルク）、けい酸カルシウム（カルシルＨＭ７００）、けい酸ナトリウムアルミニウム（ゼオレックス２３、ＨＭ５００）、けい酸カルシウムマグネシウム等を挙げることができる。上記塩基性けい酸は、上記変性ニトリルゴム１００重量部に対して、１０〜６０重量部用いるのがよく、好ましくは３０〜５０重量部用いるのがよい。
【００１８】
また、本発明に係る変性ニトリルゴムに上記金属酸化物、有機過酸化物、塩基性けい酸を使用するに際しては、通常用いられるシランカップリング剤、架橋助剤その他の添加剤を適宜併用してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００２０】
図１に、この発明の転がり軸受の実施形態を示す。この転がり軸受は、外輪１と内輪２と、外輪１の軌道面１Ａと内輪２の軌道面２Ａとの間に周方向に所定の間隔を隔てて配置された複数の玉３を備える。この転動体としての玉３は、冠型の保持器５のポケット５Ａに保持されている。
【００２１】
また、この転がり軸受は、外輪１の肩部６，７に基部８Ａ，１０Ａが固定された環状のシール金具８，１０を軸方向の両側に有する。このシール金具８，１０の径方向内端８Ｂ，１０Ｂは内輪２の外周面の軸方向両端部１２，１３に対して所定のラビリンス隙間を隔てて対向している。
【００２２】
また、上記外輪１の外周面１Ｂには軸方向に所定の間隔を隔てた２箇所に環状の凹溝１５，１６が形成されている。この凹溝１５，１６には、Ｏリング１７，１８が嵌合されている。このＯリング１７，１８は、非圧迫状態では、外輪１の外周面１Ｂから径方向外方に所定の寸法だけ突出している。この突出寸法は、例えば、Ｏリング１７，１８の直径の１０％程度に設定すればよい。なお、上記突出寸法は、上記直径の４〜４０％に設定するのが好ましい。
【００２３】
また、この実施形態では、上記Ｏリング１７，１８の材料を、ニトリルゴムを主成分として、ブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムとした。この変性ニトリルゴムは、加硫剤として有機過酸化物を含有し、加硫助剤として金属酸化物を含有し、さらに、補強充填剤として塩基性けい酸を含有する。
【００２４】
より詳しくは、この実施形態では、一例として、上記変性ニトリルゴムとして、日本合成ゴム社製変性ＮＢＲである「ＪＳＲ  Ｎ６４０Ｈ」を用いた。また、補強充填剤として塩野義製薬社製塩基性シリカである「カープレックス♯１１２０」を用いた。また、加硫剤として、日本油脂社製有機過酸化物である「パーミクルＤ−４０」を用いた。また、加硫助剤として、協和化学工業社製酸化マグネシウムである「キョウワマグ♯１５０」を用いた。また、上記変性ニトリルゴムでは、信越化学工業社製シランカップリング剤である「ＫＢＭ５０３」を用いた。
【００２５】
また、上記「ＪＳＲ  Ｎ６４０Ｈ」を１００重量部とし、「カープレックス♯１１２０」を４５重量部とし、「パーミクルＤ−４０」を３重量部とし、「キョウワマグ♯１５０」を１９重量部とし、「ＫＢＭ５０３」を１重量部とした。
【００２６】
また、この実施形態の上記一例では、加硫条件において、一次プレス加硫を１８０℃で５分とし、二次オーブン加硫を１５０℃で４時間とした。
【００２７】
この一例の変性ニトリルゴムを材料としたＯリング１７，１８を有する上記実施形態の転がり軸受３０は、図１に示すように、一点鎖線で示すハウジング３１の内周面３１Ａに外輪１の外周面１Ｂが嵌合されて固定され、一点鎖線で示すモータのシャフト３２が内輪２の内周面２Ｂに嵌合されて固定される。上記ハウジング３１の内周面３１Ａが外輪１の外周面１Ｂに嵌合されることで、Ｏリング１７，１８は弾性変形してハウジング３１の内周面３１Ａに密着される。この状態で、クリープ試験を行なった結果を、図２に特性Ｋ１で示す。このクリープ試験条件は、型番６３４０を用い、アンバランス荷重５０グラムでアンバランス位置を軸心より６０ｍｍとし、回転速度を徐々に上げ、５０００ｒｐｍまでの各回転速度でのクリープ速さ（ｍｍ／分）を測定した。なお、図２における特性Ｋ２は、Ｏリングの材質を従来の単なるニトリルゴムとし他の条件は上記実施形態の一例と同じにした比較品のクリープ特性である。図２から分かるように、本実施形態の一例では、シャフトの回転速度が毎分２５００回転までは、クリープ速さ（ｍｍ／分）が略零であった。これに対し、上記比較品では、回転速度が毎分２０００回転までは、クリープ速さ（ｍｍ／分）が略零であったが、回転速度が毎分２５００回転では、クリープ速さ（ｍｍ／分）が約３５（ｍｍ／分）に達した。
【００２８】
また、上記回転速度を毎分２５００回転で一定に保ち、試験時間を５００時間としたハウジング摩耗試験を行なった。このハウジング摩耗試験では、本実施形態の一例では、図３に、白抜きの四角形を結ぶ特性Ｓ１で示すように、ハウジング３１の摩耗量（μｍ）は実質的に零であった。これに対し、上記Ｏリングの材質を従来の単なるニトリルゴムとし他の条件は上記実施形態の一例と同じにした比較品では、白抜き丸印を結ぶ特性Ｓ２で示すように、ハウジングの摩耗量（μｍ）は約１４μｍに達した。
【００２９】
また、本実施形態の転がり軸受３０が備えるＯリングの材料である上記変性ニトリルゴムは、空気加熱による１４０℃で７２時間の空気熱老化試験において、常態物性として、試験前の硬さ（ＪＩＳ−Ａ）が６７であったものが、試験後の変化率は＋５％であった。また、試験前の引張強さ（ＭＰａ）が１７．３６であったものが、試験後の引張強さ変化率は−１５％であった。また、試験前の伸び（％）が６２５であったものが、試験後の伸び変化率は−９％であった。なお、上記引張強さおよび上記伸びの試験方法は、ＪＩＳＫ６２５１による。
【００３０】
これに対し、上記比較品が備えるＯリングの材料である従来のニトリルゴムは、空気加熱による１４０℃で７２時間の空気熱老化試験（ＪＩＳＫ６２５７による）において、常態物性として、試験前の硬さ（ＪＩＳ−Ａ）が６８であったものが、試験後の硬さ変化率は＋１２％であった。また、試験前の引張強さ（ＭＰａ）が１７．６５であったものが、試験後の引張強さ変化率は−２６％であった。また、試験前の伸び（％）が６５０であったものが、試験後の伸び変化率は−３６％であった。
【００３１】
上記実施形態の転がり軸受によれば、上記外輪１を例えばハウジング３１に組付ける際に、Ｏリング１７，１８が径方向に圧縮され、Ｏリング１７，１８によって外輪１がハウジング３１に確実に固定され、外輪１のクリープを防止できる。
【００３２】
また、上記Ｏリング１７，１８の材料を、加硫剤として有機過酸化物、加硫助剤として金属酸化物、及び、補強充填剤として塩基性けい酸を含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムとしたので、従来のニトリルゴム製のＯリングに比べて、耐熱性を向上できた。したがって、例えば、モータの発熱等で軸受温度が１００℃以上になる使用条件であっても、Ｏリングの破損や短寿命を防止できた。
【００３３】
尚、上記実施形態では、Ｏリング１７，１８の材質を上記一例のような材質としたが、これに限るものでないのは勿論である。また、上記実施形態では、一例として転がり軸受を玉軸受としたが円筒ころ軸受や円錐ころ軸受でもよい。また、上記実施形態では、外輪１の外周面１Ｂの２箇所に形成した凹溝１５，１６にＯリング１７，１８を嵌合したが、Ｏリングは外輪の１箇所に１個だけ設けてもよく、３個以上のＯリングを外輪の３箇所以上に配置してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の転がり軸受では、外輪に嵌合するＯリングの材料を、加硫剤としての有機過酸化物と、加硫助剤として金属酸化物と、補強充填剤として塩基性けい酸とを含有するブタジエン−アクリロニトリル−アクリレート系の変性ニトリルゴムとしたので、従来のニトリルゴム製のＯリングに比べて、耐熱性を向上できた。例えば、モータの発熱等で軸受温度が１００℃以上になる使用条件であっても、Ｏリングの破損や短寿命を防止できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の転がり軸受の実施形態の断面図である。
【図２】上記実施形態における回転耐久試験におけるクリープ速さ測定結果を示す特性図である。
【図３】上記実施形態における回転耐久試験におけるハウジング摩耗量を示す特性図である。
【符号の説明】
１  外輪
１Ｂ  外周面
２  内輪
３  玉
１５，１６  凹溝
１７，１８  Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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