(57)【要約】【課題】多量の防錆油を塗布しなくても十分な防錆性を有する転がり軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、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された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する樹脂製保持器４と、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシール５，５と、を備えている。樹脂製保持器４は、気化性防錆剤が配合された樹脂組成物で構成されている。【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樹脂製保持器と、を備える転がり軸受において、前記樹脂製保持器は気化性防錆剤を含有す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】
各種装置や機器の回転支持部分には、開放軸受，密封軸受等の一般的な転がり軸受が使用されている。この転がり軸受の内輪，外輪，転動体は、通常軸受鋼と呼ばれる高炭素クロム鋼（ＪＩＳ  Ｇ４８０５又はＡＩＳＩ  ５２１００）で構成されているが、この鋼は錆び易いので、保管や出荷に際しては、転がり軸受の内部や表面に多量の防錆油が塗布されている。
【特許文献１】特開２０００−２０５２８１号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６７６５号公報
【特許文献３】特開平８−１４３０６９号公報
【特許文献４】特開２０００−１２０７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、転がり軸受は、その用途や目的によって内輪や外輪に別部材が取り付けられる場合がある。例えば、事務機器等に使用される転がり軸受や自動車のアイドラプーリー用の軸受では、外輪に樹脂製のローラー，歯車，プーリをインサート成形や圧入によって取り付ける場合がある。しかしながら、その場合に、外輪の外径面に塗布されている防錆油の塗布量が多すぎると、インサート成形時に防錆油を巻込んで成形不良となるおそれがある。
【０００４】
そうすると、樹脂本来の強度が発現できず転がり軸受の使用中に破損したり、外輪とローラー，歯車，プーリとの固定力が低下し、長時間の稼働の間に両者の間に滑りが生じてローラー，歯車，プーリが脱落してしまうおそれがある。
そこで、従来は、樹脂製のローラー，歯車，プーリをインサート成形する場合には、事前に表面の防錆油を拭き取っていた。しかしながら、拭き取りが不十分もしくは過剰である場合があった。また、拭き取り中に水分が混入して、錆が発生するという問題もあった。
【０００５】
また、ＶＴＲのドラムスピンドル用等の精密小型モータ等に使用される転がり軸受では、内輪と軸との固定及び外輪とハウジングとの固定を接着剤で行うことが多いが、この場合も内輪の内径面や外輪の外径面の防錆油の塗布量が多すぎると、接着剤が固化しなかったり、または接着力が低下するという問題が生じる。さらに、防錆油の塗布量が多すぎると、転がり軸受の周辺を汚染するという問題もある。
【０００６】
さらに、工作機械に使用される精密級の転がり軸受では、防錆油の塗布量が多いと、ゴミ等が付着し、音響特性が低下するおそれがある。そこで、従来は、機械に組み込む前に転がり軸受を洗浄していた。
さらに、内部にグリースが封入された密封軸受においても、製造された転がり軸受は機器に組み込まれるまでの在庫期間中はほとんど回転されないために、封入したグリースが軸受の軌道面や転動体の転動面の隅々まで十分に付着していることは少ない。内輪，外輪，転動体のグリースが付着している部分は空気との接触が遮断されているため錆が発生することはないが、グリースが付着していない部分では錆が発生するおそれがある。
【０００７】
このような事情に鑑み、特許文献４には、軸受内径を構成する表面及び軸受外径を構成する表面に、４０℃における動粘度が７〜１２０ｍｍ2 ／ｓの鉱油系、合成炭化水素系、又はフッ素系の潤滑油に防錆剤を配合した防錆油を、ｌｃｍ2 当たり０．０８〜１．６ｍｇ付着させた転がり軸受が提案されている。しかしながら、このような構成の転がり軸受は、比較的短期間の保管では優れた防錆性を示すが、長期の保管や海上輸送では、いまだ十分とは言えない。
【０００８】
また、転がり軸受を包装する際に、気化性防錆紙を共に包装することで、防錆性を維持する試みもなされているが、コスト上昇の要因となる。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、多量の防錆油を塗布しなくても十分な防錆性を有する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】
【０００９】
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樹脂製保持器と、を備える転がり軸受において、前記樹脂製保持器は気化性防錆剤を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受は、気化性防錆剤を含有する樹脂製保持器を備えているので、多量の防錆油を塗布しなくても十分な防錆性を有する
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。図１の深溝玉軸受は、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された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する樹脂製保持器４と、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシール５，５と、を備えている。このシール５は内輪１及び外輪２の間に介在され、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。
【００１２】
また、内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された空隙部内には、図示しないグリース組成物又は潤滑油が配されており、シール５により深溝玉軸受内部に密封されている。なお、シール５の代わりにシールドを用いてもよいし、シールやシールドを用いなくてもよい。
樹脂製保持器４は、気化性防錆剤が配合された樹脂組成物で構成されており、保管時や輸送時に気化性防錆剤が気化して樹脂製保持器４から蒸散する。そのため、図１の転がり軸受は、多量の防錆油を塗布しなくても十分な防錆性を有している。よって、内輪１，外輪２に図示しない樹脂製のローラー，歯車，プーリをインサート成形や圧入によって取り付ける場合や、内輪１と図示しない軸との固定及び外輪２と図示しないハウジングとの固定を接着剤で行う場合にも、防錆油の拭き取り作業が必要ない。その結果、上記取り付け作業及び固定作業の作業性が大きく向上する。
【００１３】
また、工作機械に使用される精密級の軸受である場合は、防錆油の塗布が必要ないか、もしくは塗布量を著しく減量することができる。そのため、ゴミ等が付着する可能性が低い。さらに、転がり軸受を包装する際に気化性防錆紙を共に包装する必要がないので、コストの低減や省資源化が図れる。
【００１４】
以下に、樹脂製保持器４について詳細に説明する。
〔気化性防錆剤について〕
気化性防錆剤としては、アミン又はアンモニウムの無機酸塩，アミン又はアンモニウムの有機酸塩，複素環式アミン化合物，複素環式イミン化合物，尿素系化合物，芳香族酸塩，無機酸塩等があげられる。
アミン又はアンモニウムの無機酸塩の具体例としては、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト，ジイソプロピルアンモニウムナイトライト，ニトロナフタリンアンモニウムナイトライト，リン酸三アンモニウム，リン酸水素アンモニウム，モリブデン酸アンモニウム，リン酸ジシクロヘキシルアミン塩，シクロヘキシルアミンカーバメートがあげられる。
【００１５】
また、アミン又はアンモニウムの有機酸塩の具体例としては、アンモニウムベンゾエート，シクロヘキシルアミンベンゾエート，モノエタノールアミンベンゾエート，ジシクロヘキシルアンモニウムベンゾエート，ジイソプロピルアンモニウムベンゾエート，フタル酸アンモニウム，ジシクロヘキシルアンモニウム・カプリレート，シクロヘキシルアミンラウレート，ジシクロヘキシルアンモニウムサリシレート，ジシクロヘキシルアンモニウムシクロヘキサンカルボキシレート，シクロヘキシルアミンシクロヘキサンカルボキシレート，ジシクロヘキシルアンモニウムアクリレート，シクロヘキシルアミンアクリレートがあげられる。
【００１６】
さらに、複素環式アミン化合物，複素環式イミン化合物の具体例としては、ベンゾトリアゾール，メチルベンゾトリアゾール，トリルトリアゾール，２−ヘプタデジルイミダゾール，チオナリドがあげられる。
さらに、尿素系化合物の具体例としては、尿素，チオ尿素，ウロトロピン，ガルバミン酸フェニルがあげられる。
さらに、芳香族酸塩の具体例としては、安息香酸ナトリウム，安息香酸亜鉛，フタル酸ナトリウムがあげられる。
さらに、無機酸塩の具体例としては、クロム酸ナトリウム，亜硝酸ナトリウム，ヘキサメタリン酸ナトリウムがあげられる。
これらの気化性防錆剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合せて用いてもよい。
樹脂製保持器中の気化性防錆剤の含有量は、０．５質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。５質量％を超えて配合すると、樹脂製保持器の機械的特性が低下するおそれがある。一方、０．５質量％未満であると、防錆効果が不十分となるおそれがある。
【００１７】
〔樹脂製保持器を構成する樹脂組成物について〕
樹脂組成物のマトリックスを構成する樹脂の種類は特に限定されるものではないが、従来から樹脂製保持器の材料として用いられてきた、ポリアミド６，ポリアミド１１，ポリアミド１２，ポリアミド６６，ポリアミド６１０，ポリアミド６１２，ポリアミド４６，変性ポリアミド６Ｔ，ポリアミド９Ｔ，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート，ポリフェニレンサルファイド，フェノール樹脂等の所謂エンジニアリングプラスチックを用いることができる。
【００１８】
このような樹脂には、必要に応じて、１０質量％以上５０質量％以下の繊維状充填材を添加しても差し支えない。繊維状充填材は、保持器の剛性を向上させるとともに、寸法精度を向上させる効果があるので、必要に応じて適宜添加される。繊維状充填材の種類は特に限定されるものではないが、ガラス繊維，炭素繊維，金属繊維，アラミド繊維，芳香族ポリイミド繊維，液晶ポリエステル繊維，炭化ケイ素繊維，アルミナ繊維，ボロン繊維，炭化ケイ素ウィスカー，窒化ケイ素ウィスカー，アルミナウィスカ−，窒化アルミニウムウィスカー，ウォラストナイト，チタン酸カリウムウィスカー，ホウ酸アルミニウムウィスカー，酸化亜鉛ウィスカー，酸化マグネシウムウィスカー，ムライトウィスカー，炭酸カルシウムウィスカー，グラファイトウィスカー，マグネシウムオキシサルフェートウィスカー等を例示できる。
【００１９】
これらの繊維状充填材の中でも、ガラス繊維，炭素繊維は、補強性が良好であるため好ましい。本発明で使用するガラス繊維としては、Ｅガラス，Ｓガラスのいずれも用いることができる。また、本発明で使用する炭素繊維としては、ＰＡＮ系，ピッチ系のいずれも用いることができるが、繊維強度と弾性率の点からＰＡＮ系が好ましい。
繊維状充填材の形態としては、アスペクト比が３以上が好適である。アスペクト比が３未満であると繊維状充填材の補強効果が十分に発揮されず、保持器が脆弱なものとなってしまうおそれがある。
【００２０】
また、繊維径は特に限定されるものではないが、平均繊維径が０．２μｍ以上３０μｍ以下のものが好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下のものがより好ましい。平均繊維径が０．２μｍ未満であると、母材である樹脂と混合した際に繊維の凝集が起こり、繊維の分散が不均一になるおそれがある。一方、平均繊維径が３０μｍ超過であると、保持器表面の平滑性が阻害されるおそれがあるだけでなく、摺接した相手面を傷つけるおそれがある。平均繊維径が３μｍ以上２０μｍ以下であれば、このような傾向が全くない好ましい保持器が得られる。
【００２１】
さらに、樹脂組成物中の繊維状充填材の含有量は、１０質量％以上５０質量％以下とすることが好ましい。５０質量％を超えて配合すると、樹脂組成物の溶融流動性が著しく低下して成形性が悪くなるばかりでなく、さらなる機械的特性や寸法安定性の向上が期待できず、逆に材料の変形能が極めて小さくなるからである。そのため、保持器の成形時や転がり軸受の組み立て時に、保持器が破損するおそれがある。一方、１０質量％未満であると、機械的特性の補強効果が小さく、また、耐熱性も不足するおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、含有量は２０質量％以上４５質量％以下とすることがより好ましい。
このような樹脂組成物における樹脂と繊維状充填材との親和性を向上させ、繊維状充填材と樹脂との密着性及び繊維状充填材の分散性を向上させるために、繊維状充填材をシラン系カップリング剤，チタネート系カップリング剤等のカップリング剤や、その他目的に応じた表面処理剤等で処理してもよい。
【００２２】
なお、本発明の目的を損わない範囲内で、前記樹脂又は前記樹脂組成物に各種添加剤を配合してもよい。例えば、黒鉛，六方晶窒化ホウ素，フッ素雲母，四フッ化エチレン樹脂粉末，二硫化タングステン，二硫化モリブデン等の固体潤滑剤があげられる。また、クレー，タルク，炭酸カルシウム，炭酸亜鉛，シリカ，アルミナ，酸化マグネシウム，ケイ酸カルシウム，アスベスト，アルミン酸ナトリウム，アルミン酸カルシウム，アルミノ珪酸ナトリウム，珪酸マグネシウム，水酸化アルミニウム，水酸化カルシウム，硫酸バリウム，カリウム明バン，ナトリウム明バン，鉄明バン，ガラスバルーン，カーボンブラック，酸化亜鉛，三酸化アンチモン，ホウ酸，ホウ砂，ホウ酸亜鉛，ゼオライト，ハイドロタルサイト等の無機粉末があげられる。さらに、有機粉末，潤滑油，可塑剤，ゴム，樹脂，酸化防止剤，熱安定剤，紫外線吸収剤，光保護剤，難燃剤，帯電防止剤，離型剤，流動性改良剤，熱伝導性改良剤，非粘着性付与剤，顔料，染料等があげられる。
【００２３】
これらの添加剤，繊維状充填材と気化性防錆剤及び樹脂との混合方法は、特に限定されるものではなく、慣用の方法が問題なく使用できる。例えば、各々別々に溶融混練することも可能であるし、また、予めこれらの材料をヘンシェルミキサ−，タンブラー，リボンミキサー，ボールミル等の混合機で予備混合した後に、溶融混合機へ供給することもできる。溶融混合機としては、単軸又は二軸押出機，混練ロール，加圧ニーダー，バンバリーミキサー，ブラベンダープラストグラフ等の公知の溶融混練装置が使用できる。溶融混練する際の温度は特に限定されるものではないが、マトリックス樹脂の溶融が十分進行し、且つ劣化しない程度の温度範囲内で適宜選択する。
【００２４】
このような樹脂組成物を樹脂製保持器に成形する方法は、特に限定されるものではなく、一般的な方法を採用可能である。例えば、射出成形法，圧縮成形法，トランスファー成形法等の通常の方法で成形することができる。この中でも射出成形法は、生産性に優れ、安価に保持器を製造できるため好ましい。
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、本実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、転がり軸受の種類は深溝玉軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，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。
【００２５】
また、保持器の種類も特に限定されるものではなく、転がり軸受の種類に合わせて適宜選択できる。例えば、玉軸受用保持器としては、図２に示す一般タイプの保持器、図３に示す冠型保持器、図４に示すアンギュラ軸受用保持器、図示しないスラスト玉軸受用保持器等があげられる。また、ころ軸受用保持器としては、図５に示す円すいころ軸受用保持器、図６に示す球面ころ軸受用保持器、図７に示す円筒ころ軸受用保持器、図示しないスラストころ軸受用保持器、図示しないスラスト球面ころ軸受用保持器等があげられる。
【００２６】
〔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。ポリアミド６６樹脂（旭化成株式会社製のレオナ１４０２）、ガラス繊維（セントラル硝子株式会社製のＥＣＳ０３−６１５）、及び気化性防錆剤であるベンゾトリアゾール（城北化学工業株式会社製）を、表１に示す割合に配合し、二軸押出機（池貝社製のＰＣＭ−４５）を用いて造粒（ペレット化）した。押出し条件は、シリンダ設定温度２７０℃、スクリュー回転速度１５０ｒｐｍである。なお、ガラス繊維は、折損を防ぐために定量サイドフィーダーにより添加した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
得られたペレットを乾燥し、５０ｔｏｎ射出成形機（ファナック株式会社製のＲＯＢＯＳＨＯＴ  Ｓ−２０００ｉ５０Ａ）により射出成形して、呼び番号６３０５の単列深溝玉軸受（内径２５ｍｍ，外径６２ｍｍ，幅１７ｍｍ）用の冠形保持器を製造した。成形条件は、シリンダ温度２９０℃、金型温度８０℃、射出速度４０％、射出圧力１００ＭＰａである。
【００２９】
このようにして得られた保持器を、内輪，外輪，玉が軸受鋼（ＪＩＳ  Ｇ４８０５のＳＵＪ２）で構成された呼び番号６３０５の単列深溝玉軸受に組み込んだ。そして、実施例１及び比較例１の軸受については、ｎ−ヘキサンを用いて完全に脱脂洗浄した。また、実施例２及び比較例２の軸受については、４０℃における動粘度が３２ｍｍ2 ／ｓのパラフィン系鉱油に防錆剤であるカルシウムスルホネートを濃度が５質量％となるように混合した防錆油を５ｍｇ塗布した。
【００３０】
これらの軸受を、厚さ０．０７ｍｍ，幅１００ｍｍ，長さ１８０ｍｍの低密度ポリエチレン製の包装袋１０に入れ、開口部１１を３重に折り返した（図８を参照）。軸受が入った包装袋１０を、温度５０℃，相対湿度９０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽（楠本化成株式会社製のエタックＨＩＦＬＥＸ  α  ＦＨ０８）内に静置した。そして、軸受の外径面に、面積率で１０％の錆が発生するまでの時間により、防錆効果を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
表１の結果から分かるように、保持器に気化性防錆剤を添加した実施例１及び実施例２は、優れた防錆効果を有していた。特に、少量の防錆油を軸受へ塗布した実施例２は、気化性防錆剤と防錆油との両方の効果により、より優れた防錆効果を有していた。これに対して、少量の防錆油を塗布しただけの比較例２は、長期間の静置により防錆油被膜にムラを生じたため、防錆効果が低下したものと思われる。
【００３２】
次に、樹脂製保持器中の気化性防錆剤の含有量と防錆効果との関係を調査した。すなわち、前述の実施例１と同様の転がり軸受において気化性防錆剤の含有量を種々変更したものを用意して、前述と同様の方法により防錆効果を評価した。結果を図９のグラフに示す。このグラフから分かるように、気化性防錆剤の含有量が０．５質量％以上であると、良好な防錆効果を有していた。
【００３３】
さらに、樹脂製保持器中の気化性防錆剤の含有量と保持器の強度との関係を調査した。すなわち、前述の実施例１と同様の転がり軸受において気化性防錆剤の含有量を種々変更したものを用意して、図１０に示す試験機を用いて円環引張り試験を行った。円環引張り試験の方法を、図１０を参照しながら説明する。保持器７のゲート部７Ｇとウエルド部７Ｗとを結ぶ直線が水平となるように、保持器７を円環引張り試験治具Ｊに取り付け、島津製作所製の引張り試験機Ｔ（オートグラフＡＧ−１０ＫＮＧ）を用いて、１０ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で図１０の上下方向に引っ張り、円環引張り強度を測定した。
【００３４】
試験結果を図１１のグラフに示す。なお、図１１のグラフの円環引張り強度は、気化性防錆剤の含有量が０質量％の保持器の円環引張り強度を１００とした場合の相対値で示してある。グラフから分かるように、気化性防錆剤の含有量が５質量％以下であると、良好な強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の転がり軸受は、工作機械，一般機械，自動車用ファンモータ，エアコンディショナ用モータ，各種機械装置の冷却用ファンモータ等の各種回転機械の回転支持部分に好適に使用可能である。
【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を示す部分縦断面図である。
【図２】一般タイプの保持器の斜視図である。
【図３】冠型保持器の斜視図である。
【図４】アンギュラ軸受用保持器の斜視図である。
【図５】円すいころ軸受用保持器の斜視図である。
【図６】球面ころ軸受用保持器の斜視図である。
【図７】円筒ころ軸受用保持器
【図８】包装袋に入れた軸受の図である。
【図９】樹脂製保持器中の気化性防錆剤の含有量と防錆効果との関係を示すグラフである。
【図１０】円環引張り試験の方法を示す説明図である。
【図１１】樹脂製保持器中の気化性防錆剤の含有量と保持器の強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１      内輪
２      外輪
３      玉
４      樹脂製保持器
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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