(57)【要約】【課題】  保持器の自励振動による異常音が生じにくく、摩擦による発熱が生じにくい転がり軸受を提供する。【解決手段】  アンギュラ玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配置された複数の転動体３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、を備えている。保持器４は、例えばフェノール樹脂のような樹脂材料で構成されており、この樹脂材料は油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つを内包するマイクロカプセルを含有している。【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、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器は、油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つを内包するマイクロカプセルを含有する材料で構成されてい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】
本発明は転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の転がり軸受は、高速回転時にグリースが不足すると、保持器に自励振動が生じて異常音が発生するという問題点を有していた。特に、アンギュラ玉軸受においては、案内隙間における外輪の内周面と保持器の外周面とが接触するため、回転速度の向上に伴って摩擦による発熱量が多くなり、温度が上昇するという問題点を有していた。
これらの問題点を解決する方法としては、深溝玉軸受で使用される転動体案内形式の冠形保持器の使用が考えられる。また、特許文献１に記載のように、保持器のポケットの内面に保持器の内径面から外径面まで貫通する半径方向の溝を設けて、軌道面へのグリースの供給量を増加させる方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００１−２８０３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、深溝玉軸受で使用される転動体案内形式の冠形保持器は、保持器と内外輪との摩擦は防ぐことができるが、保持器の強度が不十分となるため、玉数の多いアンギュラ玉軸受に適用することは困難である。
また、特許文献１に記載の保持器は形状が限定されており、従来の保持器と形状が異なるため、従来の金型を用いて製造することができない。よって、製造コストが向上するという問題があった。
そこで、本発明は前述のような従来技術が有する問題点を解決し、保持器の自励振動による異常音が生じにくく、摩擦による発熱が生じにくい転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器は、油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つを内包するマイクロカプセルを含有する材料で構成されていることを特徴とする。
【０００５】
保持器に負荷が作用したり摩耗が生じたりすると、マイクロカプセルが破壊されて、内包されている油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つが、保持器と内外輪との滑り接触部分に供給され、この滑り接触部分の潤滑性が長期間にわたって良好に維持される。よって、保持器の自励振動による異常音や摩擦による発熱が抑制される。
なお、保持器を構成する前記材料中のマイクロカプセルの含有量は、３質量％以上５０質量％以下とすることが好ましい。３質量％未満であると、保持器に付与される潤滑性が不十分となるおそれがあり、５０質量％超過であると、前記材料の強度が低下して保持器の強度が不十分となるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、前記材料中のマイクロカプセルの含有量は、３質量％以上３５質量％以下とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の転がり軸受は、油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つを内包するマイクロカプセルを含有する材料で構成された保持器を備えているので、保持器と内外輪との滑り接触部分の潤滑性が長期間にわたって良好に維持される。よって、本発明の転がり軸受は、保持器の自励振動による異常音が生じにくく、摩擦による発熱が生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
図１のアンギュラ溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａの間に転動自在に配置された複数の転動体（例えば鋼製の玉）３と、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間に配され複数の転動体３を転動自在に保持する環状の保持器４と、を備えている。
【０００８】
この保持器４には、転動体３を保持するための円筒形のポケット４ａが、周方向にわたって互いに等間隔をあけて形成されている。そして、このポケット４ａは、転動体３の直径よりも僅かに大きい内径を有している。
また、外輪２の内周面の両端部には、非接触形のシール５，５が装着されている。シール５，５の内周縁部であるリップ部は内輪１の外周面に近接していて、シール５，５が内輪１の外周面と外輪２の内周面との間の開口部分をほぼ覆っている。そして、内輪１と外輪２とシール５，５とで囲まれた空間には、図示しないグリース等の潤滑剤が充填され、シール５，５によってアンギュラ玉軸受内部に密封されている。
【０００９】
さらに、内輪１の外周面には、軌道面１ａの一方の脇（図１においては左側）に肩１１が形成されており、外輪２の内周面には、軌道面２ａの内輪１とは逆側の脇に肩１２が形成されている。このように、内輪１及び外輪２にそれぞれ肩１１，１２を形成することにより、このアンギュラ玉軸受にはラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷することができる。
【００１０】
そして、保持器４の内径が内輪１の肩１１の外径よりも大きく形成され、保持器４の外径が外輪２の肩１２の内径よりも僅かに小さく形成されており、保持器４の外周面と外輪２の肩１２の内周面との間には、案内隙間１５が形成される。この案内隙間１５には前述の潤滑剤が供給され、外輪２と保持器４との滑り接触部分が潤滑される。
さらに、保持器４は例えばフェノール樹脂のような樹脂材料で構成されており、この樹脂材料は油，グリース，及び潤滑剤用添加剤のうち少なくとも１つを内包するマイクロカプセルを３〜５０質量％含有している。好適なマイクロカプセルの例としては、株式会社日本カプセルプロダクツ製のマイクロカプセルがあげられる。同社のマイクロカプセルは、メラミン樹脂からなり、その直径は５μｍ以上１０μｍ以下程度で、鉱油を内包している。
【００１１】
アンギュラ玉軸受が回転し、案内隙間１５を挟んで対向する保持器４の外周面と外輪２の肩１２の内周面とが滑り接触すると、保持器４に若干の摩耗が生じる。そうすると、保持器４を構成する樹脂材料に含有されているマイクロカプセルが破壊して、マイクロカプセルの内包物が、保持器４の外周面と外輪２の肩１２の内周面との滑り接触部分に供給される。マイクロカプセルの内包物が前記滑り接触部分に供給されると、前記滑り接触部分の潤滑性が良好になるので、保持器４の自励振動や異常音の発生が抑制される。また、保持器４の前記滑り接触部分の摩耗が抑制されるので、回転速度の向上に伴う発熱量の向上や温度上昇が抑制される。
【００１２】
以下に、マイクロカプセルと樹脂材料とについて、詳細に説明する。
〔マイクロカプセルについて〕
マイクロカプセルを構成する材料の種類は特に限定されるものではないが、保持器を射出成形法により製造する際の圧力，温度を考慮すると、熱硬化性樹脂や、金属，金属酸化物等の無機化合物が好ましい。
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂，ユリア樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂（例えばエポキシアクリレート樹脂），ジアリルフタレート樹脂，エポキシ樹脂，全芳香族ポリイミド樹脂（例えばＤｕ  Ｐｏｎｔ社製のポリピロメリトイミド），ビスマレイミド系ポリイミド樹脂，ナジック酸末端系ポリイミド樹脂，アセチレン末端系ポリイミド樹脂，トリアジン系樹脂，スチリルピリジン系樹脂，メラミン樹脂等があげられる。これらの熱硬化性樹脂には、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維等の繊維状補強材を添加してもよい。
【００１３】
マイクロカプセルを製造する方法は特に限定されるものではなく、内包物の性質やマイクロカプセルを構成する材料の性質等を考慮して選択される。具体例としては、界面重合法，ｉｎ  ｓｉｔｕ重合法，相分離法，液中乾燥法，オリフィス法，スプレードライ法，気中懸濁被覆法，ハイブリダンザー法等があげられる。
均一な粒径を有するマイクロカプセルを製造するためには、マイクロカプセルの製造条件を適宜調整することが好ましいが、粒度分布を有するマイクロカプセルから、遠心分離法やフィルター法によって均一な粒径を有するマイクロカプセルを分離してもよい。
【００１４】
〔マイクロカプセルに内包される油について〕
マイクロカプセルに内包される油の種類は特に限定されるものではなく、グリースや潤滑油の基油として一般的に使用される油であれば、問題なく使用することができる。
油の具体例としては、鉱油，合成油，及び動植物油等があげられる。鉱油としては、パラフィン系鉱油，ナフテン系鉱油，及びこれらの混合油等があげられるが、減圧蒸留，溶剤脱れき，溶剤抽出，水素化分解，溶剤脱ろう，硫酸洗浄，白土精製，水素化精製等のうち少なくとも１つにより、粘度指数が１００以上となるように精製した鉱油が好ましい。そして、粘度指数が１２０以上となるように精製した、いわゆる高精製度鉱油がより好ましい。
【００１５】
合成油としては、合成炭化水素油，エステル油，エーテル油，シリコーン油，フッ素油等があげられる。
このうち合成炭化水素油としては、ノルマルパラフィン，イソパラフィン，ポリブテン，ポリイソブチレン，１−デセンオリゴマー，１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等のポリα−オレフィン又はその水素化物などがあげられる。また、モノアルキルベンゼン，ジアルキルベンゼン，ポリアルキルベンゼン等のアルキルベンゼンや、モノアルキルナフタレン，ジアルキルナフタレン，ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレンなどもあげられる。
【００１６】
また、エステル油としては、ジブチルセバケート，ジ（２−エチルヘキシル）セバケート，ジオクチルアジペート，ジイソデシルアジペート，ジトリデシルアジペート，ジトリデシルグルタレート，メチルアセチルリシノレート等のジエステル油や、トリオクチルトリメリテート，トリデシルトリメリテート，テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油があげられる。また、トリメチロールプロパンカプリレート，トリメチロールプロパンペラルゴネート，ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート，ペンタエリスリトールペラルゴネート等のポリオールエステル油や、一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸と多価アルコールとのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油などもあげられる。
【００１７】
さらに、エーテル油としては、ポリエチレングリコール，ポリプロピレングリコール，ポリエチレングリコールモノエーテル，ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコールや、モノアルキルトリフェニルエーテル，アルキルジフェニルエーテル，ジアルキルジフェニルエーテル，テトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油などがあげられる。
【００１８】
上記以外の合成油としては、トリクレジルフォスフェート，シリコーン油，パーフルオロアルキルエーテル油などがあげられる。
また、動植物油としては、牛脂，豚脂，大豆油，菜種油，米ぬか油，ヤシ油，パーム油，パーム核油等の油脂系油又はその水素化物などがあげられる。
これらの油は、単独又は２種以上を適宜組み合わせて使用することができる。
なお、ここで示した油の中では、ジ（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）が潤滑性の点から最も好ましい。このＤＯＳを樹脂材料に直接混合すると、樹脂材料が軟らかくなりすぎたり、ＤＯＳがブリードするため、多量に含有させることはできないが、マイクロカプセルに内包すれば含有量の上限を高めることができる。
【００１９】
〔マイクロカプセルに内包されるグリースについて〕
マイクロカプセルに内包されるグリースの種類は特に限定されるものではなく、潤滑剤として一般的に使用されるグリースであれば、問題なく使用することができる。例えば、増ちょう剤がリチウム石けんで、基油が鉱油，ジエステル油，多価エステル油，シリコーン油のうちの１つであるリチウム石けんグリースや、増ちょう剤がナトリウム石けんで、基油が鉱油であるナトリウム石けんグリースがあげられる。また、増ちょう剤がカルシウム石けんで、基油が鉱油であるカルシウム石けんグリース、増ちょう剤がナトリウム石けんとカルシウム石けんの混合物で、基油が鉱油である混合基グリース、増ちょう剤がカルシウム複合石けん，アルミニウム複合石けん，リチウム複合石けんのうちの１つである複合基グリース、増ちょう剤がウレア，ベントナイト，カーボンブラック，フッ素化合物，耐熱性有機化合物のうちの１つで、基油が合成油（ジエステル油，多価エステル油，合成炭化水素油，シリコーン油，フッ素油）である非石けん基グリースがあげられる。
【００２０】
〔マイクロカプセルに内包される潤滑剤用添加剤について〕
マイクロカプセルに内包される潤滑剤用添加剤の種類は特に限定されるものではなく、潤滑油，グリース等の潤滑剤に添加される添加剤として一般的に使用されるものであれば、問題なく使用することができる。例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性剤，及び金属不活性化剤等があげられ、これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００２１】
酸化防止剤としては、従来のグリースに慣用される公知のものを問題なく使用することができる。例えば、アミン系酸化防止剤，フェノール系酸化防止剤，硫黄系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛等である。
このうちアミン系酸化防止剤の具体例としては、フェニル−１−ナフチルアミン，フェニル−２−ナフチルアミン，ジフェニルアミン，フェニレンジアミン，オレイルアミドアミン，フェノチアジン等があげられる。
【００２２】
また、フェノール系酸化防止剤の具体例としては、ｐ−ｔ−ブチル−フェニルサリシレート、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−オクチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス−６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール、テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、ｎ−オクタデシル−β−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル）プロピオネート、２−ｎ−オクチル−チオ−４，６−ジ（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチル）フェノキシ−１，３，５−トリアジン、４，４’−チオビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダードフェノールなどがあげられる。
【００２３】
防錆剤としては、スルホン酸金属塩（金属はアルカリ金属，アルカリ土類金属等）やエステル類等があげられる。また、アルキルコハク酸エステル，アルケニルコハク酸エステル等のようなアルキルコハク酸誘導体，アルケニルコハク酸誘導体も、防錆剤として好ましく使用できる。
スルホン酸金属塩の具体例としては、ジノニルナフタレンスルホン酸や重質アルキルベンゼンスルホン酸の金属塩（カルシウムスルフォネート，バリウムスルフォネート，ナトリウムスルフォネートなど）等があげられる。
【００２４】
また、エステル類の具体例としては、多塩基カルボン酸及び多価アルコールの部分エステルであるソルビタンモノラウレート，ソルビタントリステアレート，ソルビタンモノオレエート，ソルビタントリオレエート等のソルビタンエステル類や、ポリオキシエチレンラウレート，ポリオキシエチレンオレエート，ポリオキシエチレンステアレート等のアルキルエステル類などがあげられる。
【００２５】
さらに、極圧剤としては、リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデン等があげられる。油性剤としては、オレイン酸，ステアリン酸等の脂肪酸、ラウリルアルコール，オレイルアルコール等のアルコールや、ステアリルアミン，セチルアミン等のアミンや、リン酸トリクレジル等のリン酸エステルや、動植物油等があげられる。さらに、金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール，亜硝酸ソーダ等があげられる。その他には、ベントン，シリカゲル等のゲル化剤や、ポリメタクリレート，ポリイソブテン，ポリスチレン等の粘度指数向上剤等も使用可能である。
【００２６】
〔保持器を構成する樹脂材料について〕
保持器を構成する樹脂材料の種類は特に限定されるものではないが、ポリアミド樹脂（例えばポリアミド６６，ポリアミド４６），ポリフェニレンサルファイド樹脂，熱可塑性ポリイミド樹脂，ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を主成分とする樹脂組成物が好ましい。
この樹脂組成物には、保持器の強度向上を目的として、炭素繊維，アラミド繊維等の繊維状補強材を添加してもよい。炭素繊維及びアラミド繊維の場合は、その添加量は樹脂組成物全体の１０質量％以上３０質量％以下とすることが好ましい。１０質量％未満では強度が不十分となるおそれがあり、３０質量％超過では成形性が低下し成形物の外観も悪くなるおそれがある。このような不都合が生じにくくするためには、添加量は樹脂組成物全体の２０質量％以上３０質量％以下とすることがより好ましい。
【００２７】
転がり軸受が高速回転条件で使用される場合には、繊維状補強材として炭素繊維やアラミド繊維を用いることが好ましいが、使用条件によってはガラス繊維を用いることもできる。ガラス繊維の場合の添加量は、樹脂組成物全体の１０質量％以上４０質量％以下とすることが好ましい。その理由は、炭素繊維やアラミド繊維の場合と同様である。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の転がり軸受は、非接触形のシールを備えていたが、接触形のシールでもよいし、シールを備えていなくてもよい。
【００２８】
また、保持器の種類は特に限定されるものではなく、例えば、冠形保持器，かご形保持器，つの形保持器等があげられる。
さらに、本実施形態においては転がり軸受の例としてアンギュラ玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００２９】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
まず、保持器を構成する樹脂材料について、樹脂材料中のマイクロカプセルの含有量と樹脂材料の強度との関係を評価した。前述の株式会社日本カプセルプロダクツ製のマイクロカプセルをフェノール樹脂に含有させた樹脂材料を用いて、呼び番号７００８ＣＴＹＤＢのアンギュラ玉軸受用の保持器を製造した。マイクロカプセルの含有量は、表１に示すように０，３，２０，３５，５０，７０質量％とした。そして、これらの保持器について円環引張り試験を実施し、円環引張破断強度を測定した。
【００３０】
【表１】
2005214255.tif 000003
【００３１】
結果を表１及び図２のグラフに示す。なお、表１及び図２のグラフに示した円環引張破断強度は、マイクロカプセルの含有量が０質量％の樹脂材料で製造した保持器の円環引張破断強度を１００とした場合の相対値で示してある。図２のグラフから分かるように、樹脂材料中のマイクロカプセルの含有量が５０質量％を超えると、保持器の円環引張破断強度が大きく低下した。保持器の円環引張破断強度を十分なものとするためには、マイクロカプセルの含有量は５０質量％以下とすることが好ましく、３５質量％以下とすることがより好ましいことが分かる。
【００３２】
次に、上記の保持器のうちマイクロカプセルの含有量が３質量％の保持器（実施例１）、５０質量％の保持器（実施例２）、及び０質量％の保持器（比較例）を、呼び番号７００８ＣＴＹＤＢのアンギュラ玉軸受に組み込んで、前述の図１のアンギュラ玉軸受とほぼ同様の構成のアンギュラ玉軸受（試験軸受）を製造した。なお、この保持器の案内形式は外輪案内形式である。また、この試験軸受に封入された潤滑剤は、ＮＯＫクリューバ株式会社製のグリース（イソフレックスＮＢＵ１５）であり、その封入量は、内輪と外輪とシールとで囲まれた空間の容積の１５体積％である。
これらの試験軸受を２０００〜２００００ｒｐｍの各回転速度で回転させ、軸受温度の上昇量を測定した。その結果を表２及び図３のグラフに示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
図３のグラフから分かるように、実施例１，２の試験軸受は、比較例の試験軸受に比べて軸受の温度上昇が小さかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の転がり軸受は、高温，高速，高荷重条件下での使用に好適である。例えば、本発明の転がり軸受は、自動車の電装部品、自動車のエンジン補機（オルタネータ，中間プーリ，カーエアコンディショナ用電磁クラッチ，水ポンプ，ハブユニット等）、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ、工作機械等に使用される転がり軸受として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】マイクロカプセルの含有量と円環引張破断強度との相関を示すグラフである。
【図３】マイクロカプセルの含有量とアンギュラ玉軸受の温度上昇との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１      内輪
２      外輪
３      転動体
４      保持器
【図１】
2005214255.tif 000005
【図２】
2005214255.tif 000006
【図３】
2005214255.tif 000007