(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド系樹脂で製作される軸受用保持器において、潤滑油中に油膜切れ防止剤が添加されている軸受に用いられ、かつ、表面側に前記油膜切れ防止剤中の成分が保持器内部に侵入することを防止するケイ素と窒素が結合して構成される成分侵入防止層を有し、前記成分侵入防止層の上に保持器内部への水分の侵入を防止する水分侵入防止層を有する、ことを特徴とする軸受用保持器。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受用保持器において、前記水分侵入防止層が、軟質金属を含む、ことを特徴とする軸受用保持器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受用保持器と、前記軸受用保持器で保持される転動体と、を具備したことを特徴とする転がり軸受け。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリアミド系樹脂で製作される軸受用保持器およびこれを用いた転がり軸受けに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば転がり軸受けの冠型保持器は、その軽量化の観点から樹脂で製作されるが、その樹脂の中でも、転動体を柔軟性良く保持するうえで、一般に、ポリアミド系が選定されて使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、リンとか硫黄等の油膜切れ防止剤が混入された潤滑油を用いて転動面上で転動体が高負荷荷重のもとで高速回転する際の油膜切れの防止状況を研究していた。その研究の過程で、上記ポリアミド系樹脂製の保持器を備えた転がり軸受けでは、保持器が脆化し破損されてしまいやすい傾向にあることが知見された。そこで、本発明者らは、その原因について鋭意研究した。その結果、転がり軸受けの回転に伴うその温度上昇につれてポリアミド系樹脂中に油膜切れ防止剤中の成分であるリンとか硫黄が侵入してポリアミド系樹脂の分子間を結合する分子鎖を切断して構造が小さくなり、これによって保持器がポリアミド系樹脂製であるにもかかわらず柔軟性を失って脆く劣化したものとなり、結果として最終的には容易に破損につながるのがその原因であると究明できるに至った。
【０００４】
そこで、本発明者らは、その対策として、まず第１にポリアミド系樹脂に代えて上記油膜切れ防止剤に対する耐性に優れたプラスチック材料として例えばスーパーエンジニアリングプラスチック（ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等）を選定することを考えたのであるが、それでは保持器の柔軟性が要求される転がり軸受けには採用できない。第２にはそうした油膜切れ防止剤を潤滑油中に添加しないことを考えたが、これでは油膜切れを防止できないので採用できない。
【０００５】
本発明においては、ポリアミド系樹脂で製作される軸受用保持器において、潤滑油中の油膜切れ防止剤によって保持器がその柔軟性を損なわれないようにして軸受の性能向上に貢献できる軸受用保持器を提供することを解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受用保持器は、ポリアミド系樹脂で製作される軸受用保持器において、潤滑油中に油膜切れ防止剤が添加されている軸受に用いられ、かつ、表面側に前記油膜切れ防止剤中の成分が保持器内部に侵入することを防止するケイ素と窒素が結合して構成される成分侵入防止層を有し、前記成分侵入防止層の上に保持器内部への水分の侵入を防止する水分侵入防止層を有することを特徴としている。
【０００８】
以上の本発明においては、要するに、ポリアミド系樹脂の特長である柔軟性を活用できると同時に、前記成分侵入防止層により、その樹脂中に油膜切れ防止剤の成分が侵入するのが防止されることで上述した脆化とか破損という不具合がなくなる結果、ポリアミド系樹脂の特長である柔軟性を活用しそれで支持される軸受の性能の向上を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１ないし図４に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に従う冠型保持器の斜視図であり、図２はその保持器の一部を示す展開図である。図３はその保持器を用いた転がり軸受けの一例である深溝型玉軸受を一部切り欠いて示す斜視図、図４は図３の玉軸受の各部の断面図である。なお、この実施の形態では転がり軸受けとして深溝型玉軸受に限定されない。
【００１１】
図３および図４において、Ａは深溝型の玉軸受の全体を示しており、この玉軸受Ａは、周知のように、内輪１と外輪２との間に転動体としての多数の玉３を介装し、この多数の玉３を冠型の保持器４で整列保持し、玉３群の周方向間隔を一定に維持するように構成されている。
【００１２】
図１および図２において、保持器４は、ポリアミド系樹脂を成形して得られるものであり、環状母体５の円周ほぼ等配の数箇所に、玉３を嵌入保持するポケット６が軸方向一端側に開放して形成されている。隣接するポケット６の間に残存する仕切り用突片７の先端部には、ポケット６の開口部側に向けて張り出す玉保持用爪８が形成されている。このように各仕切り用突片７の自由端側の周方向両側に玉保持用爪８を設けることにより、それらの間に凹部９が形成されている。この凹部９は、例えば潤滑油が使用過程で入り込んだりして貯留される部分となる。
【００１３】
上記玉軸受Ａにおいては、内輪１および外輪２それぞれの転動面と玉３との間を潤滑油による油膜によって潤滑されることでその転動性が確保されるとともに、軸受に高回転で高負荷荷重がかかることによって転動面と玉３との間に油膜切れを防止するために上述したようなリンまたは硫黄等の油膜切れ防止剤が潤滑油に混入されている。
【００１４】
そして、このような玉軸受Ａに使用される保持器４はポケット６への玉３が入れやすくまた抜け出しを防止するするために保持器４が柔軟性を有する必要があるので、ポリアミド系樹脂で製作されている。
【００１５】
以上のように構成において、潤滑油中に混入されている油膜切れ防止剤のリンとか硫黄の成分が、保持器４を構成するポリアミド系樹脂中に侵入することでその分子鎖を切断するなどの化学的な攻撃作用をしてこの樹脂を劣化させるのを防止するべく、本実施の形態では保持器４の表面側に油膜切れ防止剤の成分の侵入を防止する成分侵入防止層１０を有していることを特徴としている。
【００１６】
この成分侵入防止層１０の形成について説明する。
【００１７】
保持器４の表面側においてそのポリアミド系樹脂（基材）に対しシリカコーティングをする。このシリカコーティングの一つにポリシラザンによるコーティング処理がある。このコーティング処理の具体方法としては保持器４の表面のポリアミド系樹脂を基材としてこれにポリシラザンをコーティングする。このコーティング状態で保持器４を大気焼成または水蒸気焼成してポリシラザンをシリカ転化させる。これによって、保持器４表面には窒素とケイ素との結合である有機ポリマー層が成分侵入防止層１０として成膜される。なお、ポリシラザンは、Ｓｉ，Ｎ，Ｈまたは有機基からなるポリマーであり、加熱等によりシリカ（ＳｉＯ2）とか窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｏ4）等に転化するセラミック前駆体ポリマーの一つである。なお、シリカコーティングの既存の方法としては、ウエット系ではゾル−ゲル法があるが、ポリシラザンを用いると、ゾル−ゲル法よりも厚膜化が可能である。ポリシラザンは、上述のように、ケイ素と窒素との結合を有するポリマーの総称であるが、それには側鎖がすべて水素のものをペルヒドロポリシラザンと称するものがある。これはジクロロシランとピリジンの存在下でアンモニアと反応させると（アンモノリシス反応）塩化アンモニウムの副生と共に生成するものである。このようなポリシラザンのコーティングにはディップ法、ロール法、スプレー法、スピンコート法がある。刷毛によるコーティングも可能である。こうしてポリアミド系樹脂へのポリシラザンのシリカ転化によるシリカコーティングにより成分侵入防止層１０が形成される。この成分侵入防止層１０は、潤滑油中の油膜切れ防止剤の成分としてリンとか硫黄が保持器４内部に侵入することが防止される。なお、このようなポリシラザンを用いたシリカコーティングの技術については東燃（株）発行「塗装と塗料」１９９７年１１月号（Ｎｏ．５６９）に開示されている。
【００１８】
こうして保持器４の表面に形成された有機ポリマー層が油膜切れ防止剤の成分であるリンとか硫黄とかの侵入を防止する成分侵入防止層１０として作用することとなる。
【００１９】
ところで、ポリアミド系樹脂は吸湿性を有しているので、かかる樹脂を用いた保持器では吸湿によるその寸法変化が大きくなるという不具合がある。そこで、その成分侵入防止層１０の上に好ましくは金属層、最も好ましくは銅、銀、金、鉛、錫等の軟質金属層を蒸着等の手段で形成し、非吸湿性の水分侵入防止層１１を形成するとよい。水分侵入防止層１１が軟質金属層の場合は、潤滑特性上、好ましい。
【００２０】
この場合、成分侵入防止層１０は、水分侵入防止層１１の前処理として形成されるが、水分の侵入の防止だけを目的とする場合は、成分侵入防止層１０の形成を省略し水分侵入防止層１１だけを形成しても構わない。こうした水分侵入防止層１１が形成されることで、基本的には、保持器４は、外部雰囲気との直接の接触が防止されるので、水分吸湿による保持器寸法の変化の防止と共に、その表面の耐酸化性、耐油性、耐薬品性が向上する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば次の効果を得られる。
【００２２】
請求項１の軸受用保持器によれば、ポリアミド系樹脂で製作される軸受用保持器において、潤滑油中に油膜切れ防止剤が添加されている軸受に用いられ、かつ、表面側に前記油膜切れ防止剤中の成分が保持器内部に侵入することを防止する成分侵入防止層を有するので、油膜切れ防止剤の成分によってその柔軟性が損なわれることがなくなり、これを用いた軸受の性能を向上させることができる。
【００２３】
すなわち、成分侵入防止層が、保持器表面上においてケイ素と窒素が結合して構成されるシラン結合処理してなる層であるので、アモルファス状態の層となり油膜切れ防止剤中の成分であるリンとか硫黄等はこれを透過できずに効果的に内部への侵入が防止される。
【００２４】
さらに、前記侵入防止層の上に保持器内部への水分の侵入を防止する水分侵入防止層を有するので、ポリアミド系樹脂の吸湿による保持器寸法の変化が抑制される。
【００２５】
請求項２の軸受用保持器ではこの水分侵入防止層が軟質金属を含むので、保持器の潤滑特性上、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る冠型保持器の斜視図
【図２】図１の保持器の一部を示す展開図
【図３】図１の保持器を用いた転がり軸受けの一例である深溝型玉軸受を一部切り欠いて示す斜視図
【図４】図３の玉軸受の各部の断面図
【符号の説明】
１  内輪
２  外輪
３  玉
４  保持器
１０  バリア層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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