JP2007107614A

JP2007107614A - 転がり軸受用保持器

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Publication number: JP2007107614A
Application number: JP2005299120A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Uchiyama; 貴彦内山; Shigeaki Aihara; 成明相原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】１５０℃以上の高温下で、且つ、ｄ_m・Ｎが１００万以上の高速回転下で使用される転がり軸受で用いられた場合であっても、優れた機械的特性を有し、且つ、変形が生じ難い転がり軸受用保持器を提供する。
【解決手段】転がり軸受用保持器１０Ａを、平均繊維径３μｍ以上３０μｍ以下のガラス繊維が１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有されたポリアミドイミド樹脂から製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受用保持器に関する。

一般に、転がり軸受に用いられる保持器は、その材料により金属保持器とプラスチック保持器とに分類される。
金属保持器には、プレス保持器や、波形保持器や、もみ抜き保持器等があり、プレス保持器や波形保持器は金属の薄板をプレス加工することにより製造され、もみ抜き保持器は金属の薄板を切削加工することにより製造される。

プラスチック保持器には、冠形保持器やもみ抜き保持器等があり、冠形保持器は合成樹脂を射出成形することにより製造され、もみ抜き保持器は予め適当な形状に成形した合成樹脂を切削加工することにより製造される。
例えば、自動車の電装機器、ハイブリッド車のモータの回転部分、クリーナモータ、及び工作機械の主軸等で使用される深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受のように、高速回転下で使用される転がり軸受では、合成樹脂が元来有する自己潤滑性と軽量性とを備えたプラスチック保持器を用いることが多い。

このようなプラスチック保持器の一例としては、図８に示されるように、合成樹脂を射出成形することにより一体に形成された冠形保持器が挙げられる。
この冠形保持器１００Ａは、図８に示すように、円環状の基部１１０と、その軸方向の一側面に形成された複数のポケット１２０と、を備えている。ポケット１２０は、基部１１０の周方向に沿って、所定間隔を空けて対向配置された一対の弾性片１２０ａにより形成されており、この一対の弾性片１２０ａの互いに対向する面は、同心の球面又は円筒面となっている。そして、一対の弾性片１２０ａの間隔を弾性的に押し拡げつつ、一対の弾性片１２０ａの間に玉（転動体）を押し込むことにより、各ポケット１２０内に玉を転動自在に保持することができる。

このようなプラスチック保持器の材料としては、ポリアミド（ナイロン）、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の所謂エンジニアリングプラスチック（以下、「ＥＰ」と記す。）や、ＥＰにガラス繊維や炭素繊維等の繊維状充填材を含有させたものが知られている。特に、これらのＥＰの中でも射出成形で製造可能なポリアミド等の熱可塑性樹脂は、製造コストと性能のバランスが良好であるため、プラスチック保持器の材料として多々用いられており、中程度の環境条件下で卓越した性能が確認されている。

ところが、上述したＥＰからなる保持器には、一般に使用温度が高くなると、弾性率や強度が極端に低下したり、クリープが増大したりするという問題がある。すなわち、ＥＰからなる保持器を、高温・高速回転下で使用される転がり軸受で用いた場合には、転がり面に存在するグリース等の潤滑剤と共に保持器が高速で回転する際に、遠心力に基づく円環の径方向外方を向く力や、玉の公転に基づく回転方向を向く力（拘束力）や、潤滑剤の攪拌抵抗に基づく力が組合わされた複雑な力が保持器に加わることになる。この結果、保持器に弾性変形や塑性変形が生じるため、ポケットの内面と玉の転動面との間の隙間が大きくなるとともに、ポケットの内面に玉の転動面から受ける力が加わって摩耗が生じる。

また、上述したポケットの内面と玉の転動面との間の隙間が大きくなると、以下に示す二つの問題が生じる。
第一に、転がり軸受の回転に伴って保持器が細かく振動し、ポケットの内面に摩耗が生じ易くなるとともに、有害な振動や騒音が発生する。
第二に、保持器が部分的に或いは全体的に変位して、保持器の一部が他の部材（例えば、内輪、外輪、玉、シールド板、シール部材）と擦れ合うようになる。

具体的に、ポケットを構成する弾性片が遠心力に基づいて円環の径方向外方に変位した場合には、保持器の弾性片の先端部側と外輪の内周面とが擦れ合うようになる。また、保持器全体が軸方向に変位した場合には、基部の軸方向側面のうち、弾性片が形成されていない側の側面がシールド板やシール部材と擦れ合うようになる。このように、保持器の一部が他の部材と擦れ合うと、摩擦熱が生じて互いに擦れ合った部分の温度が上昇するため、焼付き等が生じ易くなる。

このため、高温・高速回転下で使用される転がり軸受で用いられた場合であっても、保持器の剛性や耐クリープ性を向上させるための技術が、特許文献１〜特許文献３に記載されている。
特許文献１では、図９に示すように、ポケット１２０に玉１３を保持した状態で、ポケット１２０を構成する隣り合う弾性片１２０ａの先端部同士を環状の連結部材１４により連結した保持器１００Ｂが提案されている。図９に示す符号１５は、保持器１００Ｂの軽量化を図るために、基部１１０のポケット１２０が形成されていない側の側面に設けられた円環状の凹部を示す。

特許文献２では、図１０に示すように、保持器１００Ｃの軽量化を図りつつ、ポケット１２０の変形防止を図るために、ポケット１２０の形成側とは反対側の側面において、隣り合うポケット１２０の間に凹部１６を形成し、この凹部１６に嵌合する補強部１７１を備えた金属板１７を設けた保持器１００Ｃが提案されている。
特許文献３では、図１１に示すように、ポケット１２０の変形防止を図るために、ポケット１２０の形成側とは反対側の側面に、円環状の金属板１８を設けた保持器１００Ｄが提案されている。図１１に示す符号１８１は、金属板１８を基部１１０に密着して形成するために金属板１８に設けられた開口部を示す。

しかしながら、上述した特許文献１〜特許文献３に記載の技術では、いずれも保持器に別部材を設けているため、材料コストが高くなるだけでなく、転がり軸受の軸方向寸法が大きくなり、保持器とシールド板やシール部材との干渉が生じる場合がある。
このため、保持器に別部材を設けることなく、剛性や耐クリープ性を向上させるための技術として、特許文献４に記載の技術のように、上述したＥＰよりも耐熱性に優れ、高温下でも優れた機械的特性（強度、剛性、耐クリープ性）が得られる所謂スーパーエンジニアリングプラスチック（以下、「ＳＥＰ」と記す。）から保持器を製造することが提案されている。

特許文献４では、上述したＳＥＰとして、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＥ）から選択された一つに、平均繊維径２μｍ以下の繊維状充填材と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とをそれぞれ５〜３０質量％含有させた材料を用いて射出成形することにより、保持器を製造することが提案されている。
実開平８−１８４８号公報実開平８−８８２１号公報特開平８−１４５０６１号公報特開２００２−３９１８９号公報

ところで、近年、ハイブリッド車のモータの回転部分を支持する転がり軸受のように、１５０℃以上の高温下で、且つ、転がり軸受のピッチ円直径ｄ_m（ｍｍ）と転がり軸受の回転速度（ｍｉｎ^-1）との積ｄ_m・Ｎが１００万以上の高速回転下で使用される転がり軸受が増えてきている。
しかしながら、上述した特許文献４に記載のＳＥＰからなる保持器には、可撓性や寸法安定性が十分に得られず、保持器の成形時や保持器への玉の組込み時に加えて、軸受の使用に伴って変形が生じ易いという問題がある。
そこで、本発明は、１５０℃以上の高温下で、且つ、ｄ_m・Ｎが１００万以上の高速回転下で使用される転がり軸受で用いられた場合であっても、優れた機械的特性を有し、且つ、変形が生じ難い転がり軸受用保持器を提供することを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、平均繊維径３μｍ以上３０μｍ以下の繊維状充填材が、１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有されたポリアミドイミド樹脂からなることを特徴とする転がり軸受用保持器を提供する。
本発明で用いるポリアミドイミド樹脂としては、アミド結合とイミド結合の両方を備えた下記式（１）で示されるユニットＡと、下記式（２）で示されるユニットＢのうち、少なくとも一つのユニットからなるポリマが挙げられる。このポリマは、下記式（１）及び下記式（２）で示すユニットがランダムに連続（例えば、─ＡＢＢＡＢＡ─）していてもよいし、交互に連続（例えば、─ＡＢＡＢＡＢ─）していてもよいし、特定の周期で連続（例えば、ーＡＢＢＡＢＢ―）していてもよいし、ブロックで連続（例えばーＡＡＡＢＢＢ─）していてもよい。
このようなポリアミドイミド樹脂は、優れた加工性と強靭性を持つアミド結合と、優れた耐熱性と機械的強度を持つイミド結合とが組み合わされたものであり、上述したＥＰと比べて、優れた耐熱性、耐油性、耐薬品性、及び寸法安定性が得られるとともに、優れた機械的特性（強度、剛性、耐クリープ性）が得られる。

なお、上記式（２）中のＲは、下記式（３）〜（１４）から選択できる。また、上記式（１）中のｍは０以上の整数で、上記式（２）中のｎは１以上の整数であり、各ユニットの存在比率はモル比（ｍ／ｎ）で０〜１００とする。
また、下記式（３）中のｐは４〜１２の整数を示し、同様に、下記式（１１）中のｑは１〜２５の整数を、下記式（１２）中のｒは１〜１００の整数をそれぞれ示す。

さらに、下記式（５），（１０）中のＲ１は、Ｈ及びＣＨ₃のいずれかを示し、（１０）中の二つのＲ１は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
さらに、下記式（９），（１０），（１１）中のＸはエーテル基、カルボニル基、Ｃ_yＨ_2y基（ｙ＝１〜３の整数）から選択される一種以上の基を示す。
さらに、下記式（１２），（１４）中のＡｒは、下記式（５），（１０），（１１）から選択される一種以上の基を示す。

また、本発明の転がり軸受用保持器では、機械的特性、可撓性、及び寸法安定性を向上させるために、上述したポリアミドイミド樹脂に、平均繊維径が３μｍ以上３０μｍ以下の繊維状充填材を１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有させた。
繊維状充填材としては、例えば、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、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維等が挙げられる。特に、ポリイミドアミド樹脂に対して優れた補強性を付与するために、ガラス繊維及び炭素繊維のうち少なくとも一つを用いることが好ましい。

ガラス繊維の具体例としては、ＥガラスやＳガラスが挙げられる。また、炭素繊維の具体例としては、ＰＡＮ系やピッチ系が挙げられるが、繊維強度と弾性率を考慮して、ＰＡＮ系を用いることが好ましい。
この繊維状充填材は、平均繊維径を３μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下とする。繊維状充填材の平均繊維径が３μｍ未満であると、母材であるポリアミドイミド樹脂と混合した時に繊維の凝集が起こり、ポリアミドイミド樹脂中に繊維を均一に分散できなくなるとともに、保持器の成形時や保持器への玉の組込み時に必要な耐衝撃性や可撓性が得られなくなる。

一方、繊維状充填材の平均繊維径が３０μｍよりも大きくなると、保持器表面の平滑性が阻害されるため、軸受の使用に伴って、保持器と摺接した他の部材（内輪、外輪、転動体、シールド板、シール部材）に変形が生じる場合がある。なお、繊維状充填材の補強効果を十分に得るために、繊維状充填材のアスペクト比は３以上とすることが好ましい。

また、繊維状充填材は、ポリアミドイミド樹脂全体に対して、１０質量％以上４０質量％以下の範囲、より好ましくは１５質量％以上４０質量％以下の範囲で含有させる。繊維状充填材の含有率が１０質量％未満であると、繊維状充填材による機械的特性の補強効果が小さく、また、耐熱性が不足する。一方、繊維状充填材の含有率が４０質量％よりも大きくなると、ポリアミドイミド樹脂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、機械的特性や寸法安定性を十分に得ることができなくなる。その結果、保持器の成形時や保持器への玉の組み入れ時に、保持器が破損する場合がある。

上述したポリアミドイミド樹脂と繊維状充填材との親和性を向上させて、ポリアミドイミド樹脂と繊維状充填材との密着性を大きくし、且つ、ポリアミドイミド樹脂中に繊維状充填材を均一に分散させるために、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等で表面処理した繊維状充填材を用いてもよいし、ポリアミドイミド樹脂中に各種添加剤を加えてもよい。
なお、各種添加剤のポリアミドイミド樹脂全体に対する合計含有率は、１０質量％以下とすることが好ましい。ここで、添加剤の合計含有率が１０質量％よりも大きくなると、摩擦摩耗性や流動性に代表されるポリアミドイミド樹脂の加工性は改善されるが、ポリアミドイミド樹脂が本来有する強度を著しく低下させる。

添加剤としては、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や、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、カリウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、鉄ミョウバン、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、ハイドロタルサイ等の無機粉末や、各種有機粉末や、各種潤滑油や、各種可塑剤や、各種ゴム剤や、各種樹脂や、各種酸化防止剤や、各種熱安定剤や、各種紫外線吸収剤や、各種光保護剤や、各種難燃剤矢、各種帯電防止剤や、各種離型剤や、各種流動性改良剤や、各種熱伝導性改良剤や、各種非粘着性付与剤や、各種顔料、各種染料を一種又は二種以上組み合わせて用いることができる。

本発明における転がり軸受用保持器は、上述したポリアミドイミド樹脂と、繊維状充填材と、必要に応じて各種添加剤とを公知の混合方法で混合させた後、得られた混合液を、射出成形法、圧縮成形法、トランスファー成形法等の公知の方法で成形することにより製造できる。特に、生産性に優れ、安価で保持器を製造するために、射出成形法を採用することが好ましい。

混合方法としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂と、繊維状充填材と、必要に応じたて各種添加剤とを別々に溶融混練した後に全体を混合してもよいし、予め全ての材料をヘンシェルミキサー、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、溶融混合機で全体を混合してもよい。溶融混合機としては、例えば、単独又は二軸押出機や、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を用いることができる。また、溶融混練する際の温度は、例えば、母材であるポリアミドイミド樹脂の溶融が十分に進行し、且つ、劣化しない程度の温度範囲（例えば、３４０〜３９０℃）を適宜選択する必要がある。

また、本発明における転がり軸受用保持器をなすポリアミドイミド樹脂は、上述したＥＰと比べて、成形直後に脆弱であるため、ポケットに無理な力が作用しない金型を使用することが好ましい。
さらに、本発明における転がり軸受用保持器では、高温での機械的強度を確保しつつ、且つ、必要な可撓性を得るために、ポリアミドイミド樹脂に含まれる繊維状充填材の含有率に応じて、転動体を保持するポケットの寸法を決定することが好ましい。例えば、転がり軸受用保持器が冠形保持器である場合、ポリアミドイミド樹脂に含まれる繊維状充填材の含有率が２０質量％以下の場合には、ポケットの開口径ｄと転動体の直径Ｄとの開口率ｄ／Ｄ（％）を９２％以上９４％以下とし、ポリアミドイミド樹脂に含まれる繊維状充填材の含有率が２０質量％よりも多い場合には、開口率ｄ／Ｄを９４％よりも大きく９７％以下とすることが好ましい。

本発明の転がり軸受用保持器によれば、平均繊維径３μｍ以上３０μｍ以下の繊維状充填材が１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有されたポリアミドイミド樹脂からなることにより、高温・高速回転下で優れた機械的特性が得られるとともに、変形が生じ難くなる。
よって、本発明の転がり軸受用保持器は、１５０℃以上の高温下で、且つ、転がり軸受のピッチ円直径ｄ_mと転がり軸受の回転速度との積ｄ_m・Ｎが１００万以上の高速回転下で使用される転がり軸受用保持器として好適に用いることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明における転がり軸受用保持器の一例を示す断面図である。この転がり軸受用保持器は、上述した図８に示す転がり軸受用保持器と略同一形状を示す。
本実施形態の保持器１０Ａは、図１に示すように、円環状の基部１１と、その軸方向の一側面に形成された複数のポケット１２と、を備えている。ポケット１２は、基部１１の周方向に沿って、所定間隔を空けて対向配置された一対の弾性片１２ａにより形成されている。また、一対の弾性片１２ａの互いに対向する面は、同心の球面となっている。

そして、一対の弾性片１２ａの間隔を弾性的に押し拡げつつ、一対の弾性片１２ａの間に玉（転動体）３を押し込むことにより、各ポケット１２内に玉３を転動自在に保持することができる。
弾性片１２ａは、その先端部１２１の開口径（ポケットの開口径）ｋが玉の直径Ｄよりも小さく、且つ、その外側面１２２は略球状凸面となっている。これにより、弾性片１２ａは、玉３をポケット１２に組み込んだ後にポケット１２から玉３の脱落を防止するためのストッパとして機能する。

本実施形態では、保持器１０Ａをなすポリアミドイミド樹脂に含まれるガラス繊維の含有率が２０質量％以下の場合には、ポケット１２の開口径ｄと玉３の直径Ｄとの開口率ｄ／Ｄ（％）を９２％以上９４％以下とし、ポリアミドイミド樹脂に含まれるガラス繊維の含有率が２０％よりも多い場合には、開口率ｄ／Ｄを９４％よりも大きく９７％以下とした。

本実施形態では、ポケット１２をなす弾性片１２ａの対向する球状凹面１２３の曲率半径Ｒａを、玉３の半径（２／Ｄ）の１０２％以上１０８％以下とした。
また、ポケット１２をなす弾性片１２ａの外側面１２２の曲率半径Ｒｂを、玉３の中心Ｏから軸方向に距離Ｅ離れた位置に偏在するＯａを中心とした曲率円の半径とし、曲率半径Ｒｂを玉３の半径（２／Ｄ）の１５０％以上１７０％以下、距離Ｅを玉３の直径Ｄの１５％以上２０％以下とした。

さらに、基部１１から弾性片１２ａの先端部１２１の最大高さまでの距離Ｈａを、玉３の直径Ｄの２５％以上３０％以下とした。また、玉３の中心Ｏから弾性片１２ａの先端部１２１の最大高さまでの距離Ｈｂを、玉３の直径Ｄの３５％以上４０％以下とした。なお、先端部１２１の最大高さとは、ポケット１２の開口径ｄをなす弾性片１２ａの最も高い位置を指す。

本実施形態の保持器１０Ａによれば、ＳＥＰの一種であるポリアミドイミド樹脂に、平均繊維径３μｍ以上３０μｍ以下のガラス繊維を１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有させたことにより、高温下で優れた機械的特性及び寸法安定性を有するとともに、保持器１０Ａの成形時や玉３の組込み時に、弾性片１２ａに変形が生じ難くなる。
また、本実施形態の保持器１０Ａでは、弾性片１２ａの円周方向の厚みＷａが、基部１１側から先端部１２１側に向かって薄くなっていることにより、弾性片１２ａの可撓性を維持しつつ、より優れた剛性が得られる。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明における転がり軸受用保持器の他の例を示す断面図である。
本実施形態の保持器１０Ｂは、上述した図１に示す保持器１０Ａと同一材料で射出成形により形成したものであり、図２に示すように、その弾性片１２ａの軸方向の厚みＷｂを、基部１１側から先端部１２１側に向かうにつれて薄くなるように構成されている。
すなわち、保持器１０Ｂの内輪１側の内周面を、基部１１側から離れるにつれて、円周方向外方に向かう傾斜面とし、保持器１０Ｂの外輪２側の外周面を、基部１１側から離れるにつれて、円周方向内方に向かう傾斜面とした。

本実施形態の保持器１０Ｂによれば、上述した第１実施形態と同様に、材料を特定することによる作用効果に加えて、弾性片１２ａの軸方向の厚みＷｂを基部１１側から先端部１２１側に向かうにつれて薄くすることにより、高速回転下で用いても、外輪２の内周面及び軌道面や、外輪２の端部内周面に係止したシールド板４と保持器１０Ｂとが干渉し難くなる。

よって、内輪１及び外輪２との相対回転に要するトルクの増大、振動及び異音の発生、及び軸受運転に伴って生じる発熱量の上昇を抑制できる。
また、弾性片１２ａの先端部１２１側を基部１１側よりも軽くすることにより、先端部１２１に加わる遠心力や、加減速時に加わる円周方向の力を低減できるため、弾性片１２ａが弾性変形し難くなり、ポケット１２の開口径の拡がりを少なくできる。
なお、本実施形態では、保持器１０Ｂの内周面と外周面の両方に傾斜を設けることで、弾性片１２ａの軸方向の厚みＷｂを、保持器１０Ｂの基部１１側から先端部１２１側に向かって薄くなるようにしたが、これに限らず、保持器１０Ｂの内周面と外周面のいずれか一方を傾斜面としてもよい。

＜第３実施形態＞
図３は、本発明における転がり軸受用保持器の他の例を示す断面図である。図４は、図３の転がり軸受用保持器を示し、（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ矢視図である。
本実施形態の保持器１０Ｃは、上述した図１に示す保持器１０Ａと同一材料で射出成形により形成したものであり、図３及び図４に示すように、一対の弾性片１２ａの互いに対向する面が円筒面となっている。
また、本実施形態の保持器１０Ｃは、その基部１１のポケット１２が形成されていない側の側面に、円環状の凹部５が形されている。

さらに、本実施形態の保持器１０Ｃは、上述した図１に示す保持器１０Ａの外周面を外輪２の内周面に近接させた状態で配置した外輪案内型保持器としている。
本実施形態の保持器１０Ｃによれば、上述した第１実施形態と同様に、材料を特定することによる作用効果に加えて、基部１１に凹部５を形成して軽量化を図っているため、高速回転下で用いても、内輪１及び外輪２との相対回転に要するトルクの増大、振動及び異音の発生、及び軸受運転に伴って生じる発熱量の上昇を抑制できる。

また、本実施形態の保持器１０Ｃによれば、外輪案内型としたことにより、内輪案内型や玉案内型とした場合よりも、内輪１及び外輪２との相対回転に要するトルクの増大を抑制できる。
なお、上述した第１〜第３本実施形態では、保持器の軽量化を図るための構成について説明したが、保持器の構成はこれに限らず、上述した各構成を組み合わせた構成としてもよい。

以下、本発明の効果を検証した結果について詳細に説明する。
＜第１実施例＞
第１実施例では、表１に示す樹脂と繊維状充填材とを用いて、ＡＳＴＭＤ６３８（プラスチックの引張特性試験法）に記載のＴｙｐｅＩの引張試験片Ａ（厚さが３．２ｍｍ）と、試験片Ｂ（長さが１２０ｍｍ、幅が１３ｍｍ、厚さが６．４ｍｍ）と、を以下に示す手順で作製した。

まず、表１に示す樹脂を２軸押出機（株式会社池貝製，ＰＣＭ−４５）を用いて、シリンダ設定温度を各樹脂毎に変更して、スクリュー回転速度を１５０ｍｉｎ^-1とした状態で溶融しつつ、繊維状充填材を定量サイドフィーダーにより添加して、溶融混練させた後、ホットカットによりペレットを得た。なお、繊維状充填材を定量サイドフィーダーにより添加したのは、繊維状充填材の折損を防ぐためである。

次に、得られたペレットを、８５ｔ射出成形機（日本製鋼所製，Ｊ８５ＡＤ）を用いて、各樹脂毎に設定された条件（金型温度，射出速度，射出圧力）で射出成形することにより、試験片Ａ，Ｂを形成した。なお、ポリアミドイミド樹脂は、射出成形後、１６０℃で２４時間、２２０℃で２４時間、２４０℃で２４時間、２６０℃で４８時間の二次キュア（養生）を実施した。

以下、本実施例で用いた樹脂及び繊維状充填材について、詳細に説明する。
◇ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）◇
商品名：トーロン４２０３Ｌ（ソルベイアドバンストポリマーズ社製）
シリンダ設定温度：３５０℃
金型温度：２２０℃
射出速度：４０％
射出圧力：１００〜１４０ＭＰａ
◇ナイロン６６樹脂（ＰＡ６６）◇
商品名：レオナ１４０２（旭化成株式会社製）
シリンダ設定温度：２７０℃
金型温度：８０℃
射出速度：４０％
射出圧力：９０〜１２０ＭＰａ
◇ナイロン４６樹脂（ＰＡ４６）◇
商品名：スタニールＴＷ３００（ＤＳＭ社製）
シリンダ設定温度：３２０℃
金型温度：１２０℃
射出速度：４０％
射出圧力：９０〜１２０ＭＰａ
◇ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）◇
商品名：フォートロンＷ−２１４（呉羽化学工業社製）
シリンダ設定温度：３１５℃
金型温度：１４０℃
射出速度：４０％
射出圧力：１００〜１２０ＭＰａ
◆ガラス繊維（ＧＦ−１）◆
商品名：ＥＣＳ０３−６１５（セントラル硝子社製）
平均繊維径：１３μｍ
◆ガラス繊維（ＧＦ−２）◆
商品名：ＥＣＳ０３−６３０（セントラル硝子社製）
平均繊維径：１３μｍ
◆炭素繊維（ＣＦ）◆
商品名：トレカＴ００８−３（東レ社製）
平均繊維径：７μｍ

このようにして得られた試験片Ａを用いて、ＡＳＴＭＤ６３８に基づく引張強度を測定するとともに、試験片Ｂを用いて、ＡＳＴＭＤ７９０に基づく曲げ弾性率を測定した。なお、曲げ弾性率は、室温（約２３℃）での曲げ弾性率（室温弾性率）と、１８０℃での曲げ弾性率（高温弾性率）とを測定した。
また、ＡＳＴＭＤ７９０に規定された曲げ弾性率の測定法に準じて、試験片Ｂに１８０℃で４０ＭＰａの負荷を加え、負荷を加え始めてから１００時間経過後のクリープ弾性率を測定した。これらの結果は、表１に併せて示した。
次に、上述した表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１０と同様の材料を用いて、上述した図３及び図４と同様の構成を有する呼び番号６２１０の深溝玉軸受（内径：５０ｍｍ，外径：９０ｍｍ，幅２０ｍｍ，玉ピッチ径：７０ｍｍ）用外輪案内型冠形保持器を作製した。

そして、得られた保持器と、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）製の内輪、外輪、玉とを用いて深溝玉軸受を組み立てて、高温・高速回転下で使用することを想定した以下に示す条件で回転試験を行った。この試験は、７２時間を上限として内輪を回転させることで行い、７２時間経過後における保持器の弾性片の開口径が、回転試験前の開口径と比べてどれだけ増加しているかを測定し、開口径の増加量を算出した。この結果は、表１に併せて示した。なお、７２時間経過後における弾性片の開口径の増加量が０．５ｍｍ以下であった保持器を合格とした。
［回転試験条件］
試験機：高温高速軸受内輪回転試験機（日本精工株式会社製）
外輪温度：１８０℃
回転速度：２２０００ｍｉｎ^-1
ラジアル荷重：１４７１Ｎ（１５０ｋｇｆ）
潤滑条件：油潤滑

表１に示すように、ポリアミドイミド樹脂に、本発明範囲（繊維径と含有率）の繊維状充填材を含有させたＮｏ．１〜Ｎｏ．５の発明例では、ポリアミドイミド繊維のみからなるＮｏ．６の比較例や、ポリアミドイミド樹脂以外の樹脂に本発明範囲の繊維充填材を含有させたＮｏ．７〜Ｎｏ．１０の比較例と比べて、引張強度、室温での曲げ弾性率、高温での曲げ弾性率、クリープ弾性率、７２時間経過後における弾性片の開口径の増加量の全てを満足させる結果となっていた。

＜第２実施例＞
第２実施例では、上述した第１実施例で用いた呼び番号６２１０の深溝玉軸受用外輪案内型冠形保持器を、上述した第１実施例で用いたＮｏ．２の保持器と同様の手段で、ポリアミドイミド樹脂に含有させる炭素繊維の含有率をそれぞれ０〜４０質量％の間で種々変更して作製した。
次に、得られた保持器と、上述した第１実施例と同様の内輪、外輪、及び玉とを用いて深溝玉軸受を組み立てて、上述した第１実施例の回転試験条件のうち回転速度だけを２８０００ｍｉｎ^-1に変更した条件で、回転試験を行った。そして、上述した第１実施例と同様に、７２時間経過後における弾性片の開口径の増加量を測定した。この結果を用いて、炭素繊維の含有率と、弾性片の開口径の増加量との関係を示す図５のグラフを作成した。

図５に示すように、ポリアミドイミド樹脂中に含有させる炭素繊維の含有率を１０質量％以下とすることで、７２時間経過後における弾性片の開口径の増加量を０．５ｍｍ以下にできることが分かった。
この結果から、保持器をなすポリアミドイミド樹脂に対する炭素繊維の含有率を１０質量％以上とすることで、高温・高速回転下で使用した場合であっても、保持器が変形し難くなることを確認できた。

＜第３実施例＞
第３実施例では、上述した第１実施例で用いた呼び番号６２１０の深溝玉軸受用外輪案内型冠形保持器を、上述した第１実施例で用いたＮｏ．２の保持器と同様の手段で、ポリアミドイミド樹脂に含有させる炭素繊維の含有率をそれぞれ０〜６０質量％の間で種々変更して作製した。
このようにして得られた保持器のポケットに、図６に示す空気駆動型自動玉組込み装置（日本精工株式会社製）を用いて、以下に示す条件で玉を組み込んだ。そして、玉を組み込んだ後の保持器の弾性片を観察し、弾性片に折損や白化が認められなかった保持器の割合（保持器の玉組込み成功率）を算出した。

この空気駆動型自動玉組込み装置は、図６に示すように、基板２０上にフレーム２１と保持器支持板２２が固定されており、ポケット上に玉２３を配置した保持器２４と、押板２５とがこの順で保持器支持板２２上に載置されるようになっている。そして、フレーム２１に固定された空気圧シリンダー２６を調整して、空気圧によって押板２５を押すことで、全ての玉２３を同時に保持器２４のポケットに組み込むことができる。なお、図６中の符号２７は空気圧シリンダー２６から延びるシリンダーロッドで、同様に符号２８はシリンダーロッド２７の先端に設けられたパンチである。
［玉組込み条件］
シリンダーロッド移動速度：０．２ｍ／ｓｅｃ
荷重：５００Ｎ
雰囲気温度：２０℃
試験回数：１回

この結果を用いて、炭素繊維の含有率と、保持器への玉の組込み成功率との関係を示す図７のグラフを作成した。
図７に示すように、ポリアミドイミド樹脂中に含有させる炭素繊維の含有率が４０質量％を超えると、保持器への玉の組込み成功率を１００％に維持できないことが分かった。この結果から、保持器をなすポリアミドイミド樹脂に対する炭素繊維の含有率を４０質量％以下とすることで、保持器の成形時や玉の組込み時に、保持器が変形し難くなることを確認できた。、

本発明における転がり軸受用保持器の一例を示す断面図である。本発明における転がり軸受用保持器の他の例を示す断面図である。本発明における転がり軸受用保持器の他の例を示す断面図である。図３の転がり軸受用保持器を示し、（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ矢視図である。ポリアミドイミド樹脂に含有させた炭素繊維の含有率と、弾性片の開口径の増加量との関係を示すグラフである。空気駆動型自動玉組込み装置を示し、（ａ）はポケット上に玉を等配させた状態を示す平面図、（ｂ）は概略構成図である。ポリアミドイミド樹脂に含有させた炭素繊維の含有率と、保持器への玉の組込み成功率との関係を示すグラフである。従来の転がり軸受用保持器の一例である冠型保持器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。従来の転がり軸受用保持器の他の例を示し、その一部分を示す斜視図である。従来の転がり軸受用保持器の他の例を示し、（ａ）は組み立て状態を示す斜視図、（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。従来の転がり軸受用保持器の他の例を示し、（ａ）はその一部を示す斜視図、（ｂ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１内輪
２外輪
３玉（転動体）
１０，１００保持器
１１，１１０基部
１２，１２０ポケット
１２ａ，１２０ａ弾性片
４シールド板
５凹部

Claims

平均繊維径３μｍ以上３０μｍ以下の繊維状充填材が、１０質量％以上４０質量％以下の範囲で含有されたポリアミドイミド樹脂からなることを特徴とする転がり軸受用保持器。
前記繊維状充填材は、ガラス繊維及び炭素繊維のうち少なくとも一つ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保持器。