(57)【要約】【課題】２００℃以上の高温域での長期使用が可能で、アンダーカット部を有していても通常の２つ割りの金型を用いた射出成形法によって成形をすることができ、生産性にも優れた転がり軸受用樹脂製保持器を提供する。【解決手段】熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチック、もしくは２００℃以上の長期耐熱性を有するポリマーアロイを樹脂成分として、冠形保持器の爪１２ａ，１２ｂの外面の曲率半径Ｒ1 をボールの半径Ｒ2 の１１０〜１５０％とし、かつ、爪部１２ａ，１２ｂの基体部１０からの突出量Ｈ1 を保持器の幅Ｈ2 の２５〜７５％とすることで、アンダーカット部が存在しても離型時における白化や割れ等の損傷の発生をなくする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成分が熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックの冠型保持器であって、
この冠型保持器は基体部と、その基体部の軸方向一端側に突出する複数対の爪部とを備え、
上記基体部は、上記爪の外面の最大径部分より軸方向他端側に形成され、
上記爪の外面は上記基体部の軸方向一端側の平面から凹曲面を介して連なり、
各ポケットを形成すべく基体部の軸方向一方側に突出させた各対の爪の外面の曲率半径が、当該保持器に保持されるボールの半径の１１０〜１５０％であり、かつ、上記爪の基体部からの突出量が、当該保持器の幅の２５〜７５％であることを特徴とする転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項２】
上記樹脂成分が、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリエーテルスルホンのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項３】
上記樹脂成分が、ポリアミドイミド樹脂と熱可塑性エンジニアリングプラスチックを主成分とするポリマーアロイであることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項４】
上記熱可塑性エンジニアリングプラスチックが、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受用の樹脂製保持器に関し、特に、長期耐熱性を有し、かつ、生産性に優れた転がり軸受用樹脂製保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受用の樹脂製の保持器のうち、１５０℃程度以上の長期耐熱性を要求されるものについては、その材質として一般にポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と称する）やポリアミド４６（ＰＡ４６）が用いられる。また、例えば自動車のオルタネータ用の軸受等、それ以上の温度域、２００℃程度以上の長期耐熱性が要求されるものについては、ポリイミド樹脂（以下、ＰＩ樹脂と称する）、ポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩ樹脂と称する）、あるいはポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＥＫ樹脂と称する）等のスーパーエンジニアリングプラスチックが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、２００℃以上の長期耐熱性を要求される樹脂製保持器に用いられている従来の樹脂材料は、高価格であるのみならず、以下に示すような問題点がある。
【０００４】
ＰＩ樹脂については、熱硬化性樹脂であるために、生産性に劣るという問題がある。また、ＰＡＩ樹脂やＰＥＥＫ樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックは、ボールを収容するためのポケットのそれぞれを、環状の基体部の一端面側に一対の爪を突出させてその内側に球面の一部をなすように形成した、いわゆる冠型保持器を容易に成形できないとう問題がある。すなわち、冠型保持器においては、基体部から突出する各爪の部分にアンダーカット部が存在するため、２つ割りの射出成形金型を用いてＰＥＥＫ樹脂やＰＡＩ樹脂を成形した場合、離型時に白化や割れが生じてしまう。従って、このようなＰＥＥＫ樹脂をはじめとするスーパーエンジニアリングプラスチック製の保持器は、従来、スライド式の金型を用いて、冠型ではない形状の保持器として用いている。
【０００５】
しかしながら、冠型保持器以外の形状をした樹脂製保持器では、ボールの抱き量が小さく、ボールの保持力が低いため、軸受の回転時に保持器音が発生したり、あるいは保持器が内外輪と接触するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、２００℃以上の高温域での長期使用が可能で、しかも、アンダーカット部を含む冠型保持器としての生産性にも優れた転がり軸受用樹製保持器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の転がり軸受用冠型保持器は、樹脂成分が熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックの冠型保持器であって、この冠型保持器は基体部と、その基体部の軸方向一端側に突出する複数対の爪部とを備え、上記基体部は、上記爪の外面の最大径部分より軸方向他端側に形成され、上記爪の外面は上記基体部の軸方向一端側の平面から凹曲面を介して連なり、各ポケットを形成すべく基体部の軸方向一方側に突出させた各対の爪の外面の曲率半径が、当該保持器に保持されるボールの半径の１１０〜１５０％であり、かつ、上記爪の基体部からの突出量が、当該保持器の幅の２５〜７５％であることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】
ここで、本発明においては、上記樹脂成分として、ＰＥＥＫ樹脂およびポリエーテルスルホン樹脂（以下、ＰＥＳ樹脂と称する）のうちのいずれかを好適に用いることができる（請求項２）。
【０００９】
また、本発明においては、上記のスーパーエンジニアリングプラスチックのほかに、樹脂成分として、ポリアミドイミド樹脂と熱可塑性エンジニアリングプラスチックを主成分とするポリマーアロイを用いることもでき（請求項３）、そのポリマーアロイに用いるのに適した熱可塑性エンジニアリングプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファイド樹脂を挙げることができる（請求項４）。
【００１０】
ここで、請求項１、２、３または４に係る発明の転がり軸受用樹脂製保持器においては、保持器としての各種性能を維持または向上させ、あるいは成形工程における成形性を損なわない範囲で、樹脂成分であるＰＡＩ樹脂と熱可塑性エンジニアリングプラスチックを主成分とするポリマーアロイに、または、熱可塑性樹脂スーパーエンジニアリングプラスチックに、ガラス繊維をはじめとする各種強化繊維や各種充填材等を含有させることができる。
【００１１】
本発明は、冠型保持器の形状を見直すことによって、高温域における長期使用が可能であるものの、従来技術においてはアンダーカット部を有する冠型保持器への成形が不可能であるとされていたＰＥＥＫ樹脂をはじめとする熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックを用いて、冠型保持器の射出成形を実現したものである。
【００１２】
すなわち、冠型保持器のポケットを構成する一対の爪の外径面の曲率半径を、当該保持器のポケットに保持されるボールの半径の１１０〜１５０％とし、また、爪の外面は基体部の軸方向一端側の平面から凹曲面を介して連ならせ、なおかつ各爪の基体部からの突出量を、当該保持器の幅（全幅）の２５〜７５％とすることにより、爪に作用する応力集中が緩和され、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルスルホンをはじめとする耐熱性に富んだスーパーエンジニアリングプラスチックを樹脂成分として用いて、通常の２つ割りの金型を用いた射出成形により成形しても、離型時において白化や損傷が生じないことが確認された。
【００１３】
一対の爪の外径面の曲率半径のボールの半径に対する率が１１０％未満であると、爪の肉厚が薄くなって所要の強度を得ることができず、１５０％を越えると離型時やボールのスナップフィット時における応力集中によって白化や割れが生じる。また、各爪の基体部からの突出量の保持器の幅に対する率が２５％未満であると、ボールの抱き量が小さくなって所要のボールの保持力が得られず、７５％を越えると離型時やボールのスナップフィット時における応力集中により白化や割れが生じる。
【００１４】
ここで、本発明において用いられるて用いられる熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックの具体的な材質としては、ＰＥＥＫ樹脂のほか、ＰＥＳ樹脂を挙げることができる。
【００１５】
このようなＰＥＥＫ樹脂やＰＥＳ樹脂等の熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックを用いて上記の構造的特徴を有する冠型保持器を用いることにより、当然のことながらその材質が本来的に有している高温域での長期耐熱性を発揮し、また、このような熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックを用いた冠型以外の形状の保持器を用いる場合に比して、ボールの抱き量の増大によるボールの保持力の向上により、初期音響値の低減が確認されている。
【００１６】
また、請求項１に係る発明の構成を備えた冠形樹脂製保持器の樹脂成分には、ＰＥＥＫ樹脂やＰＥＳ樹脂のような熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチック以外に、請求項３，４に係る発明のようなポリマーアロイを用いても２００℃以上の高温域での連続使用が可能であることが、本発明者らの研究によって確認されている。
【００１７】
ＰＡＩ樹脂と熱可塑性エンジニアリングプラスチックを主成分とするポリマーアロイは、２００℃以上の高温域で連続使用が可能であり、かつ、通常の射出成形により成形可能で、ある程度以上の柔軟性および靱性を備えており、請求項１に係る発明の構成との併用により、本発明の目的を十分に達成することができる。
【００１８】
すなわち、ＰＡＩ樹脂と、ＰＰＳ等の熱可塑性エンジニアリングプラスチックを主成分とするポリマーアロイは、２００℃以上の高温下での長期使用に耐え、しかも射出成形が可能であり、所要の柔軟性と靱性を有し、冠形保持器のようにアンダーカット部を有していても２つ割り金型からの離型時や転動体のスナップフィットによるボールの組み込み時に白化や損傷しにくく、冠形保持器のポケットを形成する一端面側に突出させた一対の爪の外面の曲率半径および爪の基体部からの突出量を、請求項１に記載の範囲とすることにより、生産時における前記した不具合を確実に解消することが可能となる。
【００１９】
請求項３，４に係る発明の転がり軸受用樹脂製保持器に用いられるポリマーアロイは、ＰＡＩ樹脂と熱可塑性エンジニアリングプラスチックとの組成比については、特に限定されるものではないが、熱可塑性エンジニアリングプラスチックとしてＰＰＳ樹脂を用いる場合、一例として、ＰＡＩ樹脂とＰＰＳ樹脂を略１：１の割合で含有するポリマーアロイを、要求される耐熱性と成形性並びに柔軟性を兼ね備えた好適な材料として挙げることができる。そして、このような組成からなるポリマーアロイは低コストであるという利点がある。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、２００℃以上の長期耐熱性を有する保持器で、かつ、アンダーカット部を有する形状のものであっても通常の射出成形法を用いて、離型時において白化や損傷を生じることなく製造することが可能となり、また、スナップフィットによるボールの組み込み際しても損傷等を生じることがなく、高温式での長期耐熱性を有し、しかもボールの保持力の大きな低騒音の保持器が得られる。
【実施例】
【００２１】
樹脂成分をＰＥＥＫ樹脂とし、強化材としてガラス繊維を３０重量％、添加剤としてカーボンを１０重量％含有させた材料を用いて、図１に外観斜視図を、図２（Ａ）にはその要部正面図、同図（Ｂ）にはそのポケット１１の中心を通る図２（Ａ）の縦断面図を示す冠型保持器を成形した。
【００２２】
この冠型保持器は、ポケット１１内にボールを片持ち状に保持すべく、基体部１０から互いに対抗する２本の爪部１２ａ，１２ｂを突出させてポケット壁体を構成した構造を持ち、ポケット１１の内面および外面は球面とし、そのポケット１１の開放端であるポケット入口部の開口寸法（対抗する各爪部１２ａ，１２ｂの先端部間の距離）Ａが、ポケット最大径（ポケット１１内面の球面の直径）Ｂよりも１０％程度小さいアンダーカット状となっている。
【００２３】
この実施例では、ポケット１１に対して直径３／８インチ（約９．５２５ｍｍ）のボールを組み込むものとし、ポケット１１を構成する一対の爪部１２ａ，１２ｂの寸法を種々に変化させて射出成形した。すなわち、図３にポケット１１の中心を通る要部断面図を示すように、ボール２の半径Ｒ2 に対する爪部１２ａ，１２ｂの外面の曲率半径Ｒ1 の率（Ｒ1 ／Ｒ2 ）、および、保持器の幅寸法Ｈ2 に対する爪部１２ａ，１２ｂの基体部１０からの突出量Ｈ1 の率（Ｈ1 ／Ｈ2 ）を種々に変化させ、通常の２つ割りの金型を用いて射出成形し、離型時における白化や割れ等の損傷を調査した。その結果の一部を〔表１〕に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
この〔表１〕における「結果」の欄は、射出成形工程における離型時に爪部１２ａ，１２ｂに白化もしくは割れのいずれも生じない場合を○、いずれかが生じた場合には×で表している。
【００２６】
この〔表１〕に示されるように、ポケット１１の外面の曲率半径Ｒ1 のボール２の半径Ｒ2 に対する率、および、保持器の幅寸法Ｈ2 に対する爪部１２ａ，１２ｂの基体部１０からの突出量Ｈ1 の率のいずれもが本発明の範囲内にある実施例１〜４では離型時になんらの問題も生じなかったのに対し、いずれかがその範囲から逸脱している比較例１〜３では白化もしくは割れが生じ、実質的に２つ割りの金型を用いた射出成形が不可能であった。
【００２７】
また、実施例１，２の保持器の各ポケット１１に対し、半径ｒのボールをスナップフィットによって組み込んだが、その場合にも爪部１２ａ，１２ｂに白化ないしは割れ等が生じないことが確かめられた。そして、実施例１および２の保持器を用いて実際に転がり軸受を組み立てて回転性能等を調査したところ、当該保持器と同一の材質で、かつ、冠型保持器以外の形状の保持器を用いた場合に比して、ボールの抱き量の増大に起因するボールの保持力の向上により、初期音響値の低減が認められた。また、試験中に発生する全体的な音の低減も確認された。
【００２８】
また、他の実施例として、主成分としてＰＡＩ樹脂とＰＰＳ樹脂を１：１の割合で含有するポリマーアロイに、強化ガラス繊維を４０重量％で含有させた材料（三菱ガス化学株式会社製ＭＳ−３，ＭＧＣ法に基づく長期耐熱性（２０，０００時間）２７０℃、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に基づく引張強度１５９ＭＰａ、同Ｄ７９０に基づく曲げ強度および曲げ弾性率が、それぞれ、２３℃で２４０ＭＰａおよび１４ＧＰａ，１８０℃で１５０ＭＰａおよび８ＧＰａ，２５０℃で７０ＭＰａおよび３ＧＰａ）を用いて、上記の実施例１，２と同じ寸法のもとに、図１，図２に示したものと同じ構造の冠形保持器を射出成形によって成形したところ、上記した実施例１，２と同様に、離型時における白化や爪部１２ａ，１２ｂの損傷等は全く生じず、スナップフィットを利用してポケット１１内にボールを組み込んだ際にも、爪部１２ａ，１２ｂをはじめとする各部位の破損は生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の各実施例で成形した冠型保持器の構成を示す外観斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の冠型保持器の要部正面図で、図２（Ｂ）はそのポケット１１の中心を通る縦断面図である。
【図３】本発明の実施および比較例における爪部１２ａ，１２ｂの寸法を説明するためのポケット１１の近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  基体部
１１  ポケット
１２ａ，１２ｂ  爪部
２  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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