(57)【要約】      （修正有）【課題】ハウジングに対して外輪を予圧で固定される転がり軸受が、ハウジング内に圧入される際に、樹脂バンドの縁が盛り上がって周溝から突出するような異常変形がないようにし、可及的に小さな力によってハウジングに転がり軸受を圧入でき組立作業を効率よく円滑にすることである。【解決手段】転がり軸受の外輪１の外周面に周溝２を形成し、各周溝２の底面には周方向に延びて環状に連続する突条３を設け、外周面よりも径方向外側に突出する予圧調整用の樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め合わせた状態に設け、ハウジング５に隙間嵌めして固定する。突条３により、樹脂バンド４の全体または要部が周溝２内でズレ動かない。そのため樹脂バンド４の縁が周溝２の縁から外側へ突出せず、転がり軸受をハウジング５に可及的に小さな力で圧入できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の外周面に周溝を形成し、この周溝の底面には周方向に延びる突条を一本以上設け、前記外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを、前記突条および周溝に嵌め合わせた状態に設け、前記樹脂バンドは線膨張係数１０×１０−５／℃以上、融点２６０℃以上であり、かつ吸水率０．４質量％以下の樹脂からなり、この樹脂がテレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分を含有するポリアミド樹脂である転がり軸受。
【請求項２】
突条が、長手方向に直交する断面が多角形状の突条である請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
樹脂バンドが、周溝に未硬化樹脂を注入して外輪と一体に成型したものである請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受からなり、ハウジングに対し、外輪の外周面を圧接させながら軸方向に圧入して予圧で固定して使用される予圧固定用の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受の外周をハウジングに隙間嵌めし、予圧で固定して使用される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のオルタネータ用軸受に代表される自動車電装補機用軸受などの特定用途向けの軸受についての使用状態を、図４、５に基づき、さらにその配置について図１を参照して説明すると、例えば転がり軸受の外輪１はハウジング５の隙間や凹部に隙間嵌めされ、予圧でもって固定されている。
【０００３】
このような転がり軸受は、高温条件下でもハウジング５と軸受外輪１との「しめしろ（締め代）」を確保して、ハウジング５との熱膨張差による支持力の減少と回転方向への「ずれ」を防止できるように、いわゆる「クリープ」を防止する必要を勘案しつつ、外輪１の外径面には、樹脂バンド８（図４、５参照）を射出成形などにて一体に設けている。
【０００４】
特に、この樹脂バンド８によって熱膨張による「しめしろ」の誤差を補正する機能を付加したものを、特に膨張補正軸受（またはＥＣ軸受（Expansion  Compensating  Bearing））と称している。
【０００５】
このような転がり軸受に付設されている樹脂バンド８は、比較的に線膨張係数の大きいポリアミド６６（ＰＡ６６と略称される。）またはポリアミド１１（ＰＡ１１と略称される。）などを用いている（特許文献１）。この特許文献１に提案されたクリープ防止用樹脂は、線膨張係数が１５×１０−５／℃、融点が２６０℃、吸水率が６．２質量％と記載されている。
【０００６】
そして、樹脂バンド８は、外輪１の外周面に周方向に延びて環状に設けられており、その底部が平滑な周溝９に確実に嵌まり合って保持され、これは複合成形などによって外輪１と一体に設ける場合もある。
【０００７】
樹脂バンド８の外輪１の外周上に突出する所定の高さｈは、外輪１の常温から高温に昇温したときの膨張量と、同じくハウジング５の膨張量と、樹脂バンド８の膨張量とを総合的に勘案し、常温時にも高温時にも適当な厚さで「しめしろ」が得られるように、樹脂の材質と体積と形状などを調整して設定されたものである（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−３１４６９５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４３５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記した従来の樹脂バンドを用いてクリープを防止する転がり軸受では、図５に示すように、これをハウジング５の隙間や凹部に圧入して取り付ける際に、ハウジング５と樹脂バンド８の表面とが強く摩擦接触し、樹脂バンド８は、周溝９で移動を阻止されているが、摩擦力が大きいときは弾性変形して周溝９の一側に押し付けられて曲がり、すなわち樹脂バンド８の縁８ａは盛り上がって（いわゆる樹脂バンドの「捲れ上がり」）、さらに周溝９の縁から外径方向の外側へ突出する。そして、この部分が所定の高さｈより高く突出すると、ハウジング５が縁８ａを越え難くてハウジング５と外輪１とは円滑にスライドしなくなり、転がり軸受のハウジングへそれ以上の圧入は困難になる。
【００１０】
また、従来の樹脂バンドでクリープを防止する転がり軸受は、耐熱性と非吸水性を兼ね備えた樹脂を採用したものがなく、高温では充分にクリープ防止を図ることができない。
【００１１】
さらにまた、耐熱性のよい樹脂を採用すると、成形収縮率が大きい場合や成形後にひずみが生じる場合があり、すなわち「ヒケ」や「ソリ」といった成形後の歪みが生じて充分樹脂バンドが転がり軸受に整合しないという問題も起こりやすい。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、上記したような取り付けの困難性を解決すると共に、高温時にも適当なクリープ防止性を有し、ハウジングに対して圧入されるときに、樹脂バンドに縁の盛り上がりがなく、可及的に小さな力によって作業効率よくハウジングに固定でき、また使用中に高温になって固定状態に緩みがない優れた転がり軸受にすることである。
【００１３】
特に、この発明では、樹脂バンドが、高温では充分にクリープ防止を図ることができないというこの問題点を併せて解決し、また成形後の寸法精度の高いものにすることも課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記従来技術では達成困難なハウジングへの圧入の困難性についての課題を解決するために、この発明では、転がり軸受の外輪の外周面に周溝を形成し、この周溝の底面には周方向に延びる突条を一本以上設け、前記外輪の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを、前記突条および周溝に嵌め合わせた状態に設け、前記樹脂バンドは線膨張係数１０×１０−５／℃以上、融点２６０℃以上であり、かつ吸水率０．４質量％以下の樹脂からなり、この樹脂がテレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分を含有するポリアミド樹脂である転がり軸受としたのである。
【００１５】
上記したように構成されるこの発明の転がり軸受は、周溝の底面に形成されている周方向に延びる突条が、溝に嵌めた状態の樹脂バンドの軸方向への移動を抑止する。
【００１６】
すなわち、転がり軸受をハウジングへ圧入して取り付ける際、樹脂バンドの外側が軸方向へ強く擦られながらハウジングと摩擦接触しても、樹脂バンドが溝内を軸方向へ移動することがなく、樹脂バンドの弾性変形は僅かでその縁が溝から外側に突出することなく、「捲れ上がり」を起こさない。
【００１７】
そのため、転がり軸受のハウジングに圧入する際に要する圧入力は、従来品に比べて格段に低減する。
【００１８】
このような周溝の底面に形成されている周方向に延びる突条が、溝に嵌めた状態の樹脂バンドの軸方向への移動を確実に抑止するように、突条の断面形状を多角形に形成しておくことが好ましい。
【００１９】
また、上記したような突条を含めた周溝の底面と樹脂バンドを緊密に一体化させて、確実に、樹脂バンドの溝内での軸方向への移動を阻止するために、周溝に未硬化樹脂を注入して外輪と一体に成型した樹脂バンドとすることが好ましい。
【００２０】
そして、前記樹脂バンドの主要成分は、線膨張係数１０×１０−５／℃以上、融点２６０℃以上であり、かつ吸水率０．４質量％以下の樹脂が、テレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分とからなるポリアミド樹脂である。
【００２１】
樹脂バンドの主成分として線膨張係数１０×１０−５／℃以上、融点２６０℃以上であり、かつ吸水率０．４質量％以下の樹脂が、テレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分とからなるポリアミド樹脂を採用すると、耐熱性が充分に改善され、１５０℃を越えるような高温の使用条件でも充分にクリープ防止を図ることができる。
【００２２】
このようにして構成された転がり軸受は、熱膨張による寸法変化が比較的大きいアルミニウム合金製などのハウジングに対し、外輪の外周面を圧接させながら軸方向に圧入し、予圧で固定して使用される予圧固定用の転がり軸受としてきわめて優れた品質のものになる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明は、転がり軸受外周面の周溝の底面に、周方向に延びる突条を一本以上設けて、所定の成分からなる樹脂バンドを前記の周溝に嵌めた状態に設けた転がり軸受としたので、ハウジングへ圧入する際に樹脂バンドの縁が周溝の縁から外輪の外側へ突出するようなことがなく、可及的に小さな力でハウジングに圧入できる転がり軸受となる利点がある。
【００２４】
このような転がり軸受は、熱膨張による寸法変化の比較的大きいアルミニウム合金製ハウジング圧入用の転がり軸受としても使用可能である。
【００２５】
また、樹脂バンドの形成材料として線膨張係数１０×１０−５／℃以上、融点２６０℃以上であり、かつ吸水率０．４質量％以下の樹脂であって、この樹脂がテレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分を含有するポリアミド樹脂を採用しているので、上記の利点に加えて耐熱性、非吸水性および成形寸法の精度が充分に改善され、しかも「ヒケ」や「ソリ」といった成形後の歪みがなくて樹脂バンドが転がり軸受に整合し、１５０℃を越える高温の使用条件でも充分にクリープ防止を図ることができる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、実施形態の転がり軸受は、外輪１の外周面に２本の周溝２を形成し、各周溝２の底面には周方向に延びて環状に連続する突条３を一本設け、外周面よりも径方向外側に突出する肉厚の樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め合わせた状態に設けており、ハウジング５に隙間嵌めして固定される転がり軸受である。図中の符号６は内輪、７は球状の転動体を示している。
この発明における転がり軸受は、実施形態として転がり軸受を図示したが、滑り軸受であってもよいのは勿論である。
【００２７】
周溝２は、外輪１の外周面に間隔を開けて２本形成したものを図示したが、その配置と数は適宜に設定できるものであり、１本のみを外周面の中央部など適当な位置に設けてもよく、２本または３本以上の複数を適当な配置に設けることもできる。
【００２８】
周溝２の形状は、底面の幅方向の縁部について一側が矩形状に立ち上がり、他側がなだらかなＲ形状で立ち上がっているものを図示したが、両縁部の形状は適宜に設計変更可能なものであり、特に図示した形状に限定されない。
【００２９】
図２、３のような形状で突条を形成するのは、加工時のバイトの寿命を考慮したためであり、例えば一つの溝に突条が２本または３本以上もある複雑な形状では、自ずと突条自体が小さいものとなり、バイトの摩耗により突部が形成されなくなる恐れがあるからである。従って、簡素な形状にすることでバイト寿命を縮めることなく加工が可能になる。
【００３０】
また、周溝２の底面に形成する突条３は、周方向に１本が延びて環状に連続するものを図示したが、点線または鎖線状に不連続状に設けることもでき、それらが２本以上またはセレーションのように多数本が畝状に隣あう配置、もしくは適当な間隔で配置されていてもよい。このような突条３は、ハウジング５に接する樹脂バンド４にかかる外力を支えることにより、樹脂バンド４の全体または要部が周溝２内でズレ動かないように係止する機能を有する限り、適宜な形状と配置で設けられる。
【００３１】
また、突条３は、樹脂バンド４を周溝２内でズレ動かなくするばかりでなく、樹脂バンド４の弾性変形を押し止めることによっても、樹脂バンド４の盛り上がりを可及的に小さくしているものと考えられる。
【００３２】
このような突条３の作用が確実に奏されるように、突条３の長手方向に直交する断面は、多角形状であるものを採用することが好ましい。
すなわち、突条３の軸断面形状は、特に限定されることなく円、楕円などの円曲面であってもよいが、より確実に樹脂バンド４のズレ動きを抑制するためには、樹脂バンド４に噛み合うように係止できる形状、すなわち、図３に示すような三角形の突条３´、四角形、五角形などの多角形であるものを採用することが好ましい。
【００３３】
樹脂バンド４を予め形成した周溝２に嵌め合わせた状態に設けるには、別途成型した樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め入れてもよいが、周溝２を金型の一部に利用して、周溝２の開口を覆うように別途設けた金型を被せ、この金型に通常に設けられる１箇所または複数の箇所の注入ゲートから、成型材料の所要の溶融流動性を有する未硬化樹脂を注入する射出成型法その他の溶融成型法により外輪に複合させて一体的に樹脂バンド４を設けることができる。
【００３４】
このようにして周溝２に嵌め合わせたように樹脂バンド４を設けると、別途、成形した樹脂バンド４を嵌め合わせる場合のように、突条部分に対する嵌め合わせ溝を樹脂バンド４に対して予め形成しておく必要がなくなり、その分だけ製造工程を省略して製造効率が改善される。
【００３５】
この発明に用いる樹脂バンド４の主成分として用いる樹脂は、線膨張係数が１０×１０−５／℃以上、融点が２６０℃以上であり、かつ吸水率が０．４質量％以下の樹脂であるが、この樹脂はテレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分とからなるポリアミド樹脂を用いることができ、好ましくはテレフタル酸９０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン９０モル％以上のジアミン成分とからなるポリアミド樹脂を用いることができる。
【００３６】
このような所定の成分からなるポリアミド樹脂は、ポリアミド９Ｔまたは９Ｔナイロンとも別称される樹脂であり、この樹脂は重合体の繰り返し単位が炭素数９のジアミンであるノナンジアミンとテレフタル酸とで構成された結晶性樹脂である。
【００３７】
このポリアミド樹脂は、下記の表１に示すように、耐熱性に優れていると共に線膨張係数が高いので、アルミニウムハウジングに圧入されて１５０℃を越えるような高温で使用される場合に、軸受材料（ＳＵＪ２）とアルミニウム材との線膨張係数の差によって生じる高温での嵌めあい締め代の減少を補い、クリープ防止作用がある。
【００３８】
このようにポリアミド９Ｔは、ポリアミド６６やポリアミド１１など他のポリアミド樹脂よりも融点が高く、特に耐熱性が優れていると共に、引張り破断強度も高いものであり、これらが総合的に作用してハウジングへ圧入する際に樹脂バンドの縁の変形も可及的に小さいことは、この発明について優れた効果を及ぼすことになる。市販品のポリアミド９Ｔとしては、クラレ社製の商品名：ジェネスタが挙げられる。
【００３９】
なお、前記したジカルボン酸成分のうち、テレフタル酸と共に使用できるジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、ジ安息香酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
【００４０】
また、上記したジアミン成分のうち、１，９−ノナンジアミンと共に使用できるジアミン成分としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、キシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
この発明では、樹脂組成物にミネラル粉体を添加してもよい。そのようなミネラル粉体としては、天然に産する無機物であってポリアミド９Ｔの成形後の「ヒケ」や「ソリ」といった歪みを充分に抑制できるように、その種類（物性）や配合量を選択して樹脂バンドの成形用樹脂に添加される。
【００４３】
ミネラル粉体の代表例としては、炭酸カルシウムやマイカが挙げられる。これらの物性は、前記したようにポリアミド９Ｔの成形後の「ヒケ」や「ソリ」といった歪みを充分に抑制するという目的から、粉体粒径が１〜３μｍであるものが好ましく、それらは樹脂組成物中に５〜１５重量％配合されることが好ましい。
【００４４】
ミネラル粉体の粒径が１μｍ未満では樹脂成形後の歪みを改善するために効果が小さくなって好ましくなく、３μｍを超える大径では熱膨張率が大幅に低下するので好ましくない。
【００４５】
同様に、ミネラル粉体の樹脂組成物（１００重量％）中の配合割合が、５重量％未満では比較的大粒径のものを採用したとしても樹脂成形後の歪みを改善するために効果が小さくなって好ましくなく、１５重量％を超えて多量に配合すると、比較的小粒径のものを採用しても熱膨張率が小さくなりすぎて樹脂バンドによるクリープ防止の効果を充分に達成でき難くなって好ましくないからである。
【００４６】
これらのミネラル粉体は、この発明に用いる樹脂組成物の物性が、線膨張係数１０×１０−５／℃以上であり、融点２６０℃以上であり、吸水率０．４質量％以下になるようにその種類と配合割合を選択及び調整して添加される。
【００４７】
樹脂バンド用の樹脂組成物の物性を特定する理由は、線膨張係数が上記の所定値未満ではクリープ防止力が低下するので好ましくなく、融点が上記の所定温度未満に低いと１００℃または１５０℃以上という実使用温度に耐える樹脂バンドが得られないからであり、また吸水率が上記の所定値を超える樹脂組成物では、高温環境で寸法が安定せずに軸受のクリープ防止性が不確実になって好ましくないからである。
【００４８】
さらにミネラル粉体が、樹脂組成物中に５〜１５重量％配合されていれば、特に粒子径１〜３μｍのミネラル粉体であり、さらにはミネラル粉体が、炭酸カルシウムまたはマイカであることという条件を採用することにより、上記の「ヒケ」や「ソリ」の抑制作用は、より確実に奏される。
【００４９】
上述のような条件で製造した樹脂バンドを装着して製造される実施形態の転がり軸受は、図１に示す状態にアルミニウム合金などからなるハウジング５の凹部または隙間に外輪１の外周面を圧接させながら軸方向に圧入して取り付ける際に、樹脂バンド４が周溝２およびその突条３により軸方向への移動が抑止されていることにより、樹脂バンド４の縁が周溝２の縁から外側へ突出するようなことがなく、そのために転がり軸受をハウジング５に可及的に小さな力で圧入できるようになる。
【実施例】
【００５０】
図１〜４に示した樹脂バンドを所定の組成物で形成して玉軸受を作製した。
すなわち、実施例として、テレフタル酸６０モル％以上のジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン６０モル％以上のジアミン成分を含有するポリアミド樹脂であるポリアミド９T(線膨張係数１４．２×１０−５／℃、融点３０４℃、吸水率０．１７％)からなる樹脂バンドを装着した玉軸受(実施例１)を設けた。
【００５１】
また、比較例として、ＰＡ６６を母材として、ミネラル粉体とエラストマー粉体を分散混入した樹脂バンドを用いた玉軸受（比較例１）、樹脂バンドをポリアミド１１（ＰＡ１１）で形成した玉軸受（比較例２）、および樹脂バンドをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成した玉軸受（比較例３）を設けた。
【００５２】
これらの実施例と各比較例の玉軸受について、クリープ試験と樹脂バンドの寸法変化試験を行なった。各玉軸受の寸法は、外径４０ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１２ｍｍとし、各周溝の幅は２ｍｍ、周溝間の間隔も２ｍｍとした。また、各樹脂バンドの厚みは１．５ｍｍとし、基準温度（２３℃）で外輪の外周面から２０μｍだけ突出するように研磨仕上げした。
【００５３】
クリープ試験は、図６に示すように、上端に鍔１０ａを有する竪型円筒状のアルミニウム合金製試験ハウジング１０の内周面（内径４０．００ｍｍ）に、各玉軸受Ａを下側から鍔１０ａに当たる位置まで圧入し、玉軸受Ａの上側側面に錘１１で１９．６Ｎの荷重を負荷した状態で、１８０℃に設定した電気炉内に２４時間収容し、その後、常温に戻したときの玉軸受Ａの位置ずれの有無を調査する方法で行なった。なお、図中の符号１２は保持器を示している。
【００５４】
また、寸法変化試験は、各玉軸受を８０℃で８時間乾燥処理し、この乾燥処理前後における樹脂バンドの外径寸法を測定して、その外径変化量の大きさで評価した。
【００５５】
クリープ試験と寸法変化試験の結果を表２に示した。これらの各試験結果には、良、可、不可の３段階評価も付記した。また、表２中には、各樹脂バンドの線膨張係数、融点、吸水率を測定した結果と、素材の融点から耐熱性を良、可、不可の３段階評価した結果も併せて示した。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
表２の結果からも明らかなように、実施例は、樹脂バンドの線膨張係数、融点、吸水率共に所期した範囲内にあり、クリープ試験と寸法変化試験のいずれにおいても良好な結果が得られ、耐熱性も優れていた。
【００５８】
これに対して、各比較例のものは、クリープ試験では比較例３でわずかな位置ずれが認められたものの概ね良好な結果が得られたが、比較例１は寸法変化試験での寸法変化量が大きい問題があった。また、比較例２は、寸法変化試験の結果も良好であったが、耐熱性に劣る問題があり、比較例３は、寸法変化試験の結果も耐熱性もやや問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ハウジングに圧入された実施形態の転がり軸受の断面図
【図２】実施形態の要部である外輪および樹脂バンドの断面図
【図３】他の実施形態の要部である外輪および樹脂バンドの断面図
【図４】従来例の要部である外輪および樹脂バンドの断面図
【図５】従来例の使用状態での異常を説明する外輪および樹脂バンドの断面図
【図６】クリープ試験方法を説明する試験装置の断面図
【符号の説明】
【００６０】
１  外輪
２、９  周溝
３、３´  突条
４、８  樹脂バンド
５  ハウジング
６  内輪
７  転動体
１０  ハウジング
１０ａ  鍔
１１  錘
１２  保持器
Ａ  転がり軸受
【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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