JPH10184702A

JPH10184702A - 樹脂製転がり軸受

Info

Publication number: JPH10184702A
Application number: JP8350265A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamazaki; 雅之山▲崎▼; Kazuo Hirose; 和夫廣瀬
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【解決課題】比較的高荷重・高速回転下においても長
期使用が可能な樹脂製転がり軸受を提供する。【解決手段】樹脂製転がり軸受は、曲げ弾性率が２０
００〜６０００ＭＰａの範囲にあるＰＡＳ樹脂からなる
内輪１および外輪２、内・外輪１、２の軌道面１ａ、２
ａ間に介在する複数のボール３を備えている。内輪１は
２つの内輪部品１１、１２を軸方向に合わせて一体に固
着したもの、外輪２は２つの外輪部品２１、２２を軸方
向に合わせて一体に固着したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内輪および外輪の
うち少なくとも一方が合成樹脂からなる樹脂製転がり軸
受に関する。

【０００２】

【従来の技術】内輪や外輪を合成樹脂製にすることで、
その良好な摺動特性を利用して無潤滑運転を可能にした
り、水中や薬品中あるいは高湿度環境等のいわゆる腐食
雰囲気下での使用を可能にできるという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、合成樹脂製の
軌道輪は、一般に金属製軌道輪に比べて、耐荷重変形
性、耐摩耗性が劣るため、従来の樹脂製転がり軸受は低
荷重および低速回転下での使用に制限されている。

【０００４】また、軌道輪の形状によっては、一発成形
が不可で（溝状の軌道面を有する軌道輪の場合、型抜き
ができないため。）、成形後に軌道面を機械加工によっ
て仕上げる必要があった。そのため、コスト増の要因と
もなっていた。

【０００５】そこで、本発明は、比較的高荷重・高速回
転下においても長期使用が可能で、かつ、低コストな樹
脂製転がり軸受を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、軌道輪を軸方向に輪切り状に分割した
形状の複数の軌道輪部品を、曲げ弾性率２０００〜６０
００ＭＰａの範囲にある樹脂で成形すると共に、これら
軌道輪部品を軸方向に合わせて一体に固着することによ
って軌道輪を形成した。軌道輪を上記樹脂からなる複数
の軌道輪部品の一体固着品とすることにより、その機械
的強度および耐久性を高めることができると同時に、各
軌道輪部品は一発成形が可能であるので、軌道面の後加
工も不要になる。

【０００７】曲げ弾性率を２０００〜６０００ＭＰａの
範囲内としたのは、次のような理由による。すなわち、
曲げ弾性率が２０００ＭＰａより小さいと、軌道輪の荷
重による変形が大きく、高荷重、高速回転下での使用に
耐えない。一方、曲げ弾性率が６０００ＭＰａより大き
いと、軌道輪の荷重による変形の問題は解消されるもの
の、軌道面と転動体との接触面積（接触楕円）が小さく
なるので、接触部分の面圧上昇によって、軌道面の摩耗
が増大する。そこで、軌道輪の荷重による変形の問題を
解消すると同時に、軌道面の摩擦を抑制するため、軌道
輪を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を２０００〜６００
０ＭＰａの範囲内、好ましくは、３０００〜５０００Ｍ
Ｐａの範囲内とした。

【０００８】上記樹脂として、例えば、ポリアリーレン
スルフィド系樹脂( 以下、「ＰＡＳ樹脂」という。）を
用いることができる。ＰＡＳ樹脂は、水分や各種薬品に
侵されず、かつ、吸水による寸法変化が非常に小さい樹
脂である。

【０００９】上記樹脂には、曲げ弾性率２０００〜６０
００ＭＰａの範囲を確保できれば、各種充填剤を添加す
ることが可能である。使用する充填剤としては、例え
ば、タルク、炭素繊維、ガラス繊維、黒鉛、チタン酸カ
リウム等のウィスカ類、ウォラストナイト、シリカ、酸
化チタン、ガラスビーズ、芳香族ポリアミド繊維、フッ
素樹脂粉末等を用いることができる。

【００１０】転動体の材質は特に限定されず、軸受鋼の
ほか、ステンレス、セラミック、ガラス、樹脂などを目
的に応じて選択することができる。例えば、アルミナか
らなるセラミック材は、耐食性、硬度および加工性の点
で優れた材料であるので好ましい。

【００１１】本発明の樹脂製転がり軸受は、保持器を用
いた形式、保持器を使用しない総玉（ころ）形式とする
ことができる。保持器を使用する場合、その材質、形状
は特に問わない。

【００１２】軌道輪部品の成形方法は、特に限定されな
いが、射出成形によるのが、生産性、コスト性の点で有
利である。

【００１３】軌道輪部品の固着方法は、必要な固着強度
が得られるものであれば特に限定されないが、溶着、接
着などを採用することができる。より具体的には、超音
波溶着、摩擦溶着、接着剤による接着、溶剤接着などを
採用することができる。合わせ面（固着部分）には多少
のバリ、段差、接着剤などのはみ出しなどが発生する可
能性があるので、固着部分が転動体と接触しないように
設計するのがよい。例えば、転動体と固着部分との間に
空間部を設ける、固着部分を軸受中心から軸方向にずら
せる等の手段が考えられる。

【００１４】軌道輪部品の固着は、部品の段階（組み立
て前）に行ってもよいし、他の構成部品とアッセンブリ
して、転がり軸受の状態にした後に行ってもよい。

【００１５】尚、内輪および外輪の双方を上記の構成に
してもよいし、何れか一方のみを上記の構成としてもよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１７】図１に示す樹脂性転がり軸受は、曲げ弾性
率が２０００〜６０００ＭＰａの範囲にある樹脂例えば
ＰＡＳ樹脂からなる内輪１および外輪２、内・外輪１、
２の軌道面１ａ、２ａ間に介在する複数のボール３を備
えている。内輪１は２つの内輪部品１１、１２を軸方向
に合わせて一体に固着したもの、外輪２は２つの外輪部
品２１、２２を軸方向に合わせて一体に固着したもので
ある。

【００１８】内輪部品１１、１２は、内輪１を軸受中心
線Ａに沿って輪切り状に２分割した形状を有し、それぞ
れ、ボール３と１点で接触する形状の軌道面部分１１
ａ、１２ａと、相互に適合する合わせ面１１ｂ、１２ｂ
を備えている。合わせ面１１ｂには環状の凹部１１ｃが
設けられ、合わせ面１２ｂには凹部１１ｃと嵌合する環
状の凸部１２ｃが設けられている。

【００１９】内輪部品１１、１２は、いずれも上記ＰＡ
Ｓ樹脂の成形体で、軌道面部分１１ａ、１２ａおよび合
わせ面１１ｂ、１２ｂ（凹部１１ｃ、凸部１２ｃを含
む。）は、成形時に成形型によって成形されたものであ
る。

【００２０】内輪部品１１、１２を合わせ面１１ｂ、１
２ｂで相互に突き合わせ、合わせ面１１ｂ、１２ｂ同士
を溶着、接着などの手段によって固着すると、内輪１が
完成する。合わせ面１１ｂ、１２ｂに設けられた凹部１
１ｃと凸部１２ｃとの嵌合によって半径方向の位置合わ
せが容易になると同時に、固着部分の面積増大により、
固着強度が向上する。

【００２１】外輪部品２１、２２は、外輪２を軸受中心
線Ａに沿って輪切り状に２分割した形状を有し、それぞ
れ、ボール３と１点で接触する形状の軌道面部分２１
ａ、２２ａと、相互に適合する合わせ面２１ｂ、２２ｂ
を備えている。合わせ面２１ｂには環状の凸部２１ｃが
設けられ、合わせ面２２ｂには凸部２１ｃと嵌合する環
状の凹部２２ｃが設けられている。

【００２２】外輪部品２１、２２は、いずれも上記ＰＡ
Ｓ樹脂の成形体で、軌道面部分２１ａ、２２ａおよび合
わせ面２１ｂ、２２ｂは、成形時に成形型によって成形
されたものである。

【００２３】外輪部品２１、２２を合わせ面２１ｂ、２
２ｂで相互に突き合わせ、合わせ面２１ｂ、２２ｂ同士
を溶着、接着などの手段によって固着すると、外輪２が
完成する。合わせ面２１ｂ、２２ｂに設けられた凸部２
１ｃと凹部２２ｃとの嵌合によって半径方向の位置合わ
せが容易になると同時に、固着部分の面積増大により、
固着強度が向上する。

【００２４】内輪部品１１と１２との固着部分、外輪部
品２１と２２との固着部分は、いずれも軸受中心線Ａ上
にあるが、軌道面部分１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２ａ
がボール３と１点で接触する形状であるため、ボール３
の外径側部分、内径側部分に空間部が形成され、ボール
３は固着部分とは直接接触しない。そのため、軌道面１
ａ、２ａ側において、固着部分に多少のバリ、段差、接
着剤のはみ出し等が発生しても、ボール３はそれらとは
接触しないので、その円滑な転動が妨げられることはな
い。

【００２５】また、この実施形態においては、外輪部品
２１、２２の外径面に、合わせ面２１ｂ、２２ｂと連続
して環状の段部２１ｄ、２２ｄが設けられている。その
ため、固着部分の外径側に多少のバリ、段差、接触剤の
はみ出し等が発生しても、それらは外輪２の外径面から
突出しないので、外輪２のハウジング等への嵌合装着も
確実になされる。

【００２６】尚、軌道面部分１１ａ、１２ａ、２１ａ、
２２ａの形状は、ボール３と１点で接触する形状であれ
ば、円弧、楕円弧、放物線の一部、平坦なテーパ面な
ど、種々の形状とすることができる。また、同図には保
持器を具備しない総玉形式を例示してあるが、保持器
（４）を具備した形式としてもよい。さらに、内輪部品
１１、１２の固着、外輪部品２１、２２の固着は、ボー
ル３（さらには保持器４）をアッセンブリする前の段階
で行ってもよいし、ボール３（さらには保持器４）をア
ッセンブリして転がり軸受に組み立てた状態で行っても
よい。

【００２７】図２に示す実施形態では、内輪１の軌道面
１ａ、外輪２の軌道面２ａが、それぞれ、ボール３の直
径よりも大きな１つの円弧で画かれている。また、内輪
部品１１、１２の合わせ面１１ｂ、１２ｂが軸受中心線
Ａから同図で左側にオフセットされ、外輪部品２１、２
２の合わせ面２１ｂ、２２ｂが軸受中心線Ａから同図で
右側にオフセットされている。ラジアル荷重のみが作用
する場合、ボール３は軌道面１ａ、２ａの中央部分と接
触し、同図で矢印方向のスラスト荷重Ｆが作用する場
合、ボール３は軌道面１ａの右側部分、軌道面２ａの左
側部分と接触し、固着部分とは直接接触しない。同図と
は反対方向のスラスト荷重が作用する場合は、オフセッ
トの方向を上記とは逆にする。すなわち、内輪部品１
１、１２の合わせ面１１ｂ、１２ｂを軸受中心線Ａから
同図で右側にオフセットし、外輪部品２１、２２の合わ
せ面２１ｂ、２２ｂを軸受中心線Ａから同図で左側にオ
フセットする。その他の構成は、図１に示す実施形態と
同様であるので、重複する説明を省略する。

【００２８】図３に示す実施形態では、内輪部品１１、
１２の合わせ面１１ｂ、１２ｂに、それぞれ相互に嵌合
する段状の嵌合面１１ｅ、１２ｅが設けられ、外輪部品
２１、２２の合わせ面２１ｂ、２２ｂに、それぞれ相互
に嵌合する段状の嵌合面２１ｅ、２２ｅが設けられてい
る。嵌合面１１ｅと１２ｅとの嵌合によって半径方向位
置合わせがより一層確実になると同時に、固着部分の面
積増大により、固着強度がより一層向上する。同じく、
嵌合面２１ｅと２２ｅとの嵌合によって半径方向の位置
合わせがより一層確実になると同時に、固着部分の面積
増大により、固着強度がより一層向上する。その他の構
成は、図１、図２に示す実施形態に準ずるので、重複す
る説明を省略する。

【００２９】尚、固着手段として接着剤を用いる場合
は、エポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂材からなる接
着剤を用いると、接着強度に優れたものとなり好まし
い。この場合、主剤と硬化促進剤との２種類の接着剤を
併用すると、効率よく接着することができる。主剤と硬
化促進剤は、１：１０〜１０：１の割合で混合すると良
い。

【００３０】以上の実施形態では、ＰＡＳ樹脂と、（パ
ーフルオロ系）フッ素樹脂と、黒鉛粉末とを所定の割合
で配合した複合樹脂材料を用い、これを射出成形して内
輪部品１１、１２および外輪部品２１、２２を形成し
た。

【００３１】この実施形態で用いたＰＡＳ樹脂は、一般
的に化学式１で示される合成樹脂である。

【００３２】

【化１】

【００３３】ここで、化学式１中のＰｈには、例えば化
学式２〜化学式５に示されるものがある。

【００３４】

【化２】

【００３５】

【化３】

【００３６】

【化４】

【００３７】

【化５】

【００３８】ＰＡＳ樹脂は、化学式１で示される繰り返
し単位が７０モル％以上のものがよく、９０モル％以上
で１００モル％以下のものが好ましい。その中でも、化
学式１で示される繰り返し単位のＰＡＳ樹脂で、結合位
置がパラの位置で、Ｐｈが単環式芳香族環であるもの
は、耐熱性、射出成形性、耐薬品性、価格等の点で平均
して総合的に優れているため好ましい。

【００３９】このような重合体を得るには既に良く知ら
れた方法を使用すればよいが、例えば、硫化ナトリウム
とｐ−シクロロベンゼンとをＮ−メチルピロリドン、ジ
メチルアセトアミド等のアミド系溶媒もしくはスルホラ
ン等のスルホン系溶媒中で反応させるのが最適である。
なお、重合体の結晶性に影響を与えない範囲で、例え
ば、化学式６〜化学式１０に示される共重合成分を３０
モル％未満、好ましくは１０モル％未満で１モル％以上
含ませてもよい。

【００４０】

【化６】

【００４１】

【化７】

【００４２】

【化８】

【００４３】

【化９】

【００４４】

【化１０】

【００４５】このようなＰＡＳ樹脂は、例えば、特公昭
４４−２７６７１号公報や特公昭４５−３３６８号公報
に開示されているようなハロゲン置換芳香族化合物と硫
化アルカリとの反応、特公昭４６−２７２５５号公報に
開示されているような芳香族化合物を塩化硫黄とのルイ
ス酸触媒共存下における縮合反応、または米国特許第
３、２７４、１６５号公報に開示されているような、チ
オフェノール類のアルカリ触媒もしくは銅塩等の共存下
における縮合反応等によって合成されるが、目的に応じ
て具体的な方法を任意に選択することができる。

【００４６】また、耐熱性や耐バリ性を向上させるた
め、ＰＡＳ樹脂は、部分的交差結合、すなわち、部分架
橋を行うことが好ましい。ＰＡＳ樹脂に部分的交差結合
を形成させるために行う架橋をする方法としては、例え
ば、空気中における融点以下での加熱又は架橋剤、分岐
剤を添加する方法があげられる。このようにして得られ
た架橋性のＰＡＳ樹脂の溶融粘度は１０００〜５０００
ポイズであり、好ましくは２０００〜４０００ポイズで
ある。溶融粘度が１０００ポイズより小さいと、１５０
℃以上の高温域で耐クリープ特性などの機械的特性が低
下し、変形しやすく、また、５０００ポイズより大きい
と、成形性が劣り、また柔軟性が低下して、好ましくな
いと考えられる。なお、溶融粘度の測定は、測定温度３
００℃、オリフィスが穴径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、測定
荷重２０ｋｇ／ｃｍ²、予熱時間６分の条件下で、高化
式フローテスタにて行われる。

【００４７】また、部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂
の熱安定性は、上記の溶融粘度測定条件にて、余熱６分
後と３０分後の溶融粘度の変化率が−５０％〜１５０％
の範囲であることが好ましい。なお、変化率は下記の式
で表される。

【００４８】変化率＝（Ｐ₃₀−Ｐ₄）／Ｐ₄×１００（Ｐ₄：予熱６分後の測定値、Ｐ₃₀：予熱３０分後の測
定値）以上のような条件を満足する部分的交差結合を有するＰ
ＡＳ樹脂としては、例えば、トープレン社製「Ｔ４」、
「Ｔ４ＡＧ」、「ＴＸ−００７」等をあげることができ
る。

【００４９】ＰＡＳ樹脂の重量平均分子量としては、２
００００〜４５０００のものがよ区、２５０００〜４０
０００のものが好ましい。

【００５０】このようなＰＡＳ樹脂の配合量は、２０〜
７０重量％、好ましくは２５〜６５重量％の組成配合と
すると、軌道輪に必要な剛性を与え、また、曲げ弾性率
を所定の値（２０００〜６０００ＭＰａ）にすることが
でき、機械的強度及び耐久性に優れた樹脂製転がり軸受
を提供することができる。

【００５１】パーフルオロ系フッ素樹脂は、ポリテトラ
フルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）に代
表されるフッ素系樹脂である。この樹脂は、骨格である
炭素原子の周囲を全てフッ素原子又は微量の酸素原子で
取り囲まれた状態であり、Ｃ−Ｆ間の強固な結合によ
り、フッ素系樹脂の中でも耐薬品性、低摩擦係数、非粘
着性等の諸特性に優れている。ＰＴＦＥは、四フッ化エ
チレン単独重合体で圧縮成形可能な樹脂である。また、
その熱分解温度は約５０８〜５３８℃であり、上記ＰＡ
Ｓ樹脂と溶融混合して成形するときに熱分解しにくいの
で好ましい。ＰＴＦＥとしては市販のものを用いること
ができ、例えば再生ＰＴＦＥとして、喜多村社製「ＫＴ
４００Ｈ」等を用いることができる。

【００５２】パーフルオロ系フッ素樹脂としては、ＰＴ
ＦＥ以外に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエテール共重合体（ＰＦＡ）、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（Ｆ
ＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン−パーフルオロアルキルビニルエテール共重合体
（ＥＰＥ）等があげられる。また、これらに加えて、ポ
リクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラ
フルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ク
ロロトリフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＣＴ
ＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポ
リビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を混合してもよい。

【００５３】また、パーフルオロ系フッ素樹脂は、上記
フッ素樹脂のモノマーの例えば１：１０から１０：１の
重合割合で２種類以上の共重合体や、３元共重合体など
のフッ素化ポリオレフィンなどであってもよく、これら
は、固体潤滑剤としての特性を示す。これらのなかで
も、ＰＴＦＥは、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦
係数などの諸特性に優れており好ましい。

【００５４】これらのパーフルオロ系フッ素樹脂は、微
分熱分解開始温度が比較的高く好ましい。例えば、ＰＴ
ＦＥ、ＰＶＤＦの熱分解点はそれぞれ約４９０℃、約３
５０℃であり、これらの微分熱分解開始温度は、それぞ
れ約５５５℃、約４６０℃を示し、中でも、ＰＴＦＥ、
ＰＦＡ、ＦＦＰ等は、高温特性及び耐薬品性に優れてい
て好ましい。このため、上記樹脂を含む組成物を溶融し
て軌道輪とする過程での熱履歴に比較的耐え得る。特
に、ＰＴＦＥの分解点は、融点が約２８０〜２９０℃前
後のＰＡＳ樹脂より少なくとも１００〜２００℃以上高
く好ましい。

【００５５】ＰＴＦＥを粉末状にして配合する場合は、
その形状や大きさを特に限定することなく用いることが
できるが、粒状で平均粒径が１〜７０μｍ、好ましくは
１０〜５０μｍのものが、樹脂組成を均一にし、凝集、
分散不良にならないため好ましい。

【００５６】また、バージン材のＰＴＦＥ粉末に代え、
または、バージン材のＰＴＦＥ粉末と共に、再生ＰＴＦ
Ｅ粉末を用いることができる。再生ＰＴＦＥ粉末とは、
バージン材を一度焼成した後、粉砕して得られる粉末で
あり、このものは繊維状になりにくい性質を有してお
り、配合した樹脂組成物を良好な溶融粘度に維持するの
で、成形性の向上につながる。

【００５７】このようなフッ素系樹脂の配合量は、２０
〜７０重量％、好ましくは２５〜６５重量％の組成配合
とすると、軌道輪の曲げ弾性率を所定の値（２０００〜
６０００ＭＰａ）にし、また、軌道面に潤滑性を付与す
ることができ、腐食性雰囲気下でも耐久性に優れた樹脂
製転がり軸受を提供することができる。

【００５８】黒鉛粉末としては、例えば固定炭素量９０
％以上、好ましくは９７％以上１００％以下の黒鉛を用
いることができ、地中から産出された天然の鱗片状黒
鉛、または人造黒鉛であってよい。天然黒鉛は、平均粒
径が０．１〜５０μｍ、好ましくは５〜２５μｍ、さら
に好ましくは１０μｍ〜２０μｍ程度の球状もしくは麟
片状の黒鉛が凝集や分散不良の原因となりにくいので好
ましい。人造黒鉛は、例えばピッチ由来のコークスをタ
ールやピッチで固めて約１２００℃で焼成してから黒鉛
化炉に入れ、約２３００℃の高温で結晶を成長させたも
のが好ましい。焼成温度５００〜３０００℃、好ましく
は８００〜２８００℃で焼成した黒鉛は炭素量が多いの
で好ましい。また、人造黒鉛の原料としてはピッチ、コ
ールタール、コークス、木質原料、フラン樹脂、ポリア
クリロニトリル、フェノール樹脂等を用いる。

【００５９】ここで黒鉛成分中の固定炭素とは、石灰試
験法の工業分析において、水分、灰分、揮発分を定量し
て除いた残りの成分であって、炭素を主成分として少量
の水素、酸素、窒素を含むものである。固定炭素量が９
０％未満の少量では耐摩耗性、結晶化処理前後の成形品
の収縮率ともに満足できる結果が得られない。

【００６０】このような黒鉛をはじめ、タルク等の粉状
物や、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、炭素繊
維等の繊維状物等である前記充填剤の配合量は、これら
の少なくとも１種類以上が、１〜３０重量％、好ましく
は３〜２５重量％の組成配合にすると、軌道輪に必要な
剛性を与え、また、曲げ弾性率を所定の値（２０００〜
６０００ＭＰａ）にすることができ、機械的強度及び耐
久性に優れた樹脂製転がり軸受を提供することができ
る。

【００６１】上記のような各種材料を混合する方法は特
に限定するものではなく、通常広く用いられている方
法、例えば主成分となる樹脂、その他の諸原料をそれぞ
れ個別に、またはヘンシェルミキサー、ボールミル、タ
ンブラーミキサー等の混合機によって適宜乾式混合した
後、溶融混合性の良い射出成形機もしくは溶融押出成形
機に供給するか、又は予め熱ロール、ニーダ、バンバリ
ーミキサー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法
を利用すればよい。

【００６２】さらに、上記の複合樹脂材料を軌道輪部品
に成形する方法は特に限定するものではなく、圧縮成
形、押出成形、射出成形等の通常の方法、または樹脂材
料を溶融混合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機
等によって粉砕し、所望の粒径に分級することも可能で
ある。その中でも、射出成形法は、生産性、コスト性に
優れているので好ましい。

【００６３】また、このようにして得られたペレットな
どの粒は、成形前に後述の熱処理と同程度の乾燥処理を
施しても良い。充分にペレット等の粒から水分などを蒸
発させることで、軌道輪部品の膨れや強度低下を防ぐこ
とができる。

【００６４】このようにして得られた軌道輪部品は、剛
性を高め、また、成形時のひずみを除いて寸法安定性を
確保するため、８５〜２４０℃で０．１〜２４時間程度
のアニール熱処理をしておくことが望ましい。

【００６５】アニール熱処理温度は、２３０℃以下、例
えば８５〜２００℃程度、寸法形状によっては８５〜１
７０℃程度や８５〜１５０℃程度で行われることが適当
である。ＰＡＳ樹脂は、広い温度範囲にわたって剛性が
高く、耐衝撃性も優れており、クリープなどの歪みに対
しても強く、また殆どの種類の油類や薬品等にも剛性を
示す樹脂である。また、ＰＡＳ樹脂は結晶性であって、
結晶化度の上昇で強度や剛性の増加、耐摩耗性や潤滑性
の向上、熱膨張係数や吸水率の低下など性質をもってい
る。

【００６６】アニール熱処理温度が軌道輪部品の熱変形
温度よりも２０〜３０℃程度を越える場合や、軌道輪部
品の材質によっては熱変形温度よりも１〜１０℃程度低
い温度を超える場合は、樹脂にかかる熱履歴の影響が大
きくなり好ましくないと考えられ、これ以下で熱処理す
ることが好ましい。熱処理時は、上記所定の温度に達す
る前に、例えば常温、８０℃、１３０℃、１８０℃、２
００℃、２３０℃というように、数段階に分けて、１５
〜１８０分程度の範囲で、１５〜６０分毎に徐々に昇温
し、上記温度範囲内の最適な温度にて、上記時間の範囲
で温度を一定に保持してもよい。その場合の最高温度の
保持時間は、１５〜４８０分程度であればよい。最高温
度の保持時間が所定時間よりも短時間であると、樹脂の
結晶化が不充分となって寸法安定性が悪くなり、所定時
間よりも長時間であると「ソリ」などの不適当な熱変形
が起こり、また電気炉などのエネルギー消費量の増大や
製造時間の長時間化からみても製造コストの低減を図る
ことが難しくなる。

【００６７】また、８５〜１２０℃程度に昇温した時の
そのような一定温度で保持してもよい。このようにする
と、軌道輪部品内に僅かに取り込まれた水分を乾燥させ
ることができ、その後、結晶化させることができる。一
方、短時間で急激に加熱して熱処理を終了させることは
好ましくない。上記水分が沸点を越えて気化し、その際
の体積膨張によって軌道輪部品に「膨れ」などの不具合
が発生する可能性が高くなるからである。

【００６８】結晶化工程後の冷却は、上記昇温時と逆の
段階を経て冷却してもよく、または６０〜１８０分程度
の時間をかけて連続的に徐冷してもよい。

【００６９】以上のような熱処理工程を行なうことによ
り、軌道輪部品の膨れなどの不具合の発生を極力防ぐと
共に、樹脂の結晶化を確実かつ徐々に進行させて、軌道
輪の寸法安定性や剛性を高めることができる。

【００７０】尚、アニール熱処理は、軸受使用雰囲気温
度がＰＡＳ樹脂のガラス転移点（８０〜９０℃）以下の
温度域である場合は、省略しても良いが（軌道輪部品の
製造工程において電気炉等に使われる電気エネルギーを
節約し、また、製造工程を効率化するため）、これ以上
の雰囲気温度（例えば８０〜１３０℃程度）で使用する
場合は、組成材料内の応力、歪みを取り去るため、アニ
ール熱処理を施すのが良い。軸受使用雰囲気温度が１８
０℃以上の場合は、アニール熱処理温度は２３０℃もし
くはこれ以上で融点以下の温度にするのが良い。

【００７１】ボール３の材質は特に問わないが、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼、セラミック材例えばアルミナ
セラミック材（Ａ１₂Ｏ₃）などを用いることができる。

【００７２】ボール３をセラミックス系材料で形成する
場合には、表１に示したニューセラミックス等のセラミ
ックス系材料を用いて成形することが好ましい。また、
これらの材料の強度、熱特性等を改善するために、１〜
１０重量％程度のＳｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ａ１₂Ｏ₇、Ａ１
Ｎ、ＴａＮ、ＴｉＣ、Ｃｏ等、その他の希土類等の無公
害なものを１種類以上添加しても良い。

【００７３】

【表１】

【００７４】前記のセラミックス系材料は超耐熱性、耐
薬品性を有し、摺動性は樹脂材の方が優れているもの
の、線膨張係数は樹脂材の約１／１０程度である。この
ように、線膨張係数が樹脂材に比べて小さく、耐熱性、
耐薬品性を有し、また、耐熱衝撃抵抗が少なくとも１０
０℃以上、安定性を考慮して１５０℃以上、さらには２
００℃以上の材質をボール３に使用することで、ボール
の腐食がなく、かつ、例えば間欠的に高温スチームに晒
されるといった使用温度差の大きい環境下であっても、
軸受隙間の過大、過小が防止され、低トルクで長寿命の
樹脂製転がり軸受を提供することができる。

【００７５】セラミックス系材料のなかでも代表的なフ
ァインセラミックであるアルミナ系（酸化アルミニウム
Ａ１₂Ｏ₃）については、結晶形、添加剤の使用などによ
って、前記の特性と共に表２に示す特性を備えたものが
あり、このものは機械的強度、耐熱性、寸法安定性、耐
薬品性、価格などの点において総合的に優れており好ま
しい。例えば、耐食性については、塩酸、硫酸、硝酸、
リン酸、カ性ソーダ、ＨＦ等の薬液中（例えばＰＨ６程
度の弱酸性の液中）や、蒸気中においても侵食されにく
いので、腐食雰囲気下で使用する場合に好ましい。

【００７６】

【表２】

【００７７】保持器４を使用する場合、その材質は特に
問わないが、ポリアミド樹脂例えばポリアミド６６樹脂
を主成分とし、ガラス繊維等の各種充填材を１〜５０重
量％添加した樹脂材や、前述したフッ素系樹脂例えばポ
リテトラフルオロエチレンを主成分とし、黒鉛等の各種
充填剤を１〜５０重量％添加した樹脂材を用いることが
できる。また、保持器４の形状は、いわゆる冠型、穴型
のいずれでもよい。

【００７８】尚、内輪１および外輪２のうち、何れか一
方のみを上記構成（樹脂製）にすることができる。ま
た、内輪１、外輪２の材質として上記ＰＡＳ樹脂以外の
樹脂材料（例えば、ポリエーテルエーテルケトン系樹
脂、ポリイミド系樹脂、コプナ樹脂など）を用いること
ができる。例えば、熱硬化性樹脂を用いる場合はダイレ
クトモールデイングで成形し、合わせ面同士を接着す
る。熱可塑性樹脂を用いる場合は、射出成形で成形し、
合わせ面同士を溶着または接着する。

【００７９】以上の材料で形成した転がり軸受は、−２
５０〜２５０℃の厳しい温度雰囲気下や、ＰＨ７以外の
雰囲気中や液中で使用しても特に問題はない。例えば、
ＰＨ０〜６の酸性、ＰＨ８〜１４の塩基性の環境下で使
用でき、さらに実用的には、ＰＨ２〜６の酸性、若しく
はＰＨ８〜１２の塩基性の薬品雰囲気下での使用が可能
である。

【００８０】内・外輪の軌道面、ボールの転動面、保持
器のポケット面のうち少なくとも一つ以上の表面粗さ
は、Ｒｍａｘ（最大粗さ）、Ｒａ（算術平均粗さ）、Ｒ
ｚ（十点平均粗さ）等のＪＩＳで定義された評価法によ
って測定された粗さで、１２μｍ、好ましくは８μｍ以
下、より好ましくは３μｍ以下とするのがよい。なぜな
ら、表面粗さが上記所定範囲を越えると、軌道面等の摩
耗の原因になると考えられるからである。尚、表面粗さ
の下限値は、加工時の効率も考慮して、０．０１μｍ以
上、好ましくは０．５μｍ以上、あるいは０．１μｍ以
上であればよい。例えば、ボールの転動面の表面粗さは
０．１Ｓ（Ｒａ）、保持器のポケット面の表面粗さは３
Ｓ（Ｒａ）にすると良い。

【００８１】

【実施例】実施例および比較例で使用した材料を一括し
て以下に示す。（１）ポリアリーレンスルフィド系樹脂（ＰＡＳ）：ポ
リフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）トープレン社製「ＰＰＳ−Ｔ４」（２）パーフルオロ系フッ素樹脂：ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂粉末（ＰＴＦＥ）喜多村社製「ＫＴ４００Ｈ」（３）黒鉛粉末：ロンザ社製「人造グラファイトＫＳ１
０」（４）タルク：日本タルク社製「ＭＳ」（５）アラミド繊維：日本アラミド社製「トワロン−
０．２５ＭＭ」（６）炭素繊維：呉羽化学工業社製「クレカチョップＭ
１０７Ｔ」〔実施例および比較例〕実施例および比較例の樹脂製転
がり軸受は、表３および表４に示す割合（重量％）で各
材料を配合した後、二軸押出機により造粒し、射出形成
で内輪部品および外輪部品を図３に示す形態に成形し、
その後、２００℃のアニール熱処理を施した。その後、
２液タイプのエポキシ系接着剤（主剤：硬化促進剤＝
１：１の割合）により、それぞれを固着して、図３に示
す形態の内輪および外輪に仕上げた。ボールはアルミナ
セラミック材（Ａ１₂Ｏ₃）からなるものを使用し、保持
器として、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を３０重量
％充填した樹脂材料からなる冠形のもの（又は、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂に黒鉛を充填した樹脂材料か
らなる冠型のもの）を用いた。なお、実施例品および比
較例品には、グリース等の潤滑剤は使用していない。

【００８２】上記実施例品および比較例品を用いて評価
試験を行った。評価試験はＪＩＳ−Ｚ２３７１に基づく
塩水噴霧試験機中で実施し、軸受のラジアル荷重を２ｋ
ｇｆ／ｃｍ²、総回転数を９×１０⁶ｒｅｖの条件で運転
した。試験後の内・外輪の軌道面の摩耗の深さ、およ
び、内・外輪の変形の有無を表３および表４に併記す
る。

【００８３】

【表３】

【００８４】

【表４】

【００８５】表３および表４から明らかなように、実施
例品１〜６は、比較例品１〜４に比べ、内・外輪の軌道
面の摩耗が少なく、内・外輪の変形もなかった。

【００８６】また、上記実施例品３と同じ材料、同じ構
成で、内・外輪の軌道面を研削仕上げした比較例品５を
製作し、評価試験を行った。評価試験は、４０〜６０℃
の強アルカリ液（カセイソーダ液：ＰＨ１２）の中で、
ラジアル荷重５ｋｇｆ／ｃｍ ²、回転数５ｒｐｍで５秒
間運転、１秒間停止の間欠運転を２００時間行い、試験
前後のラジアル隙間を測定した。また、スラスト荷重５
００ｇｆ／ｃｍ²、回転数５００ｒｐｍにして、試験前後
の軸受音響を測定した。その結果を、表５に併記する。

【００８７】

【表５】

【００８８】表５から明らかなように、実施例品は、内
・外輪の軌道面を研削仕上げした比較例品５よりも音響
値が小さく、ラジアル隙間の増大が認められなかった。
このような差異は、内・外輪の軌道面の表面状態の違い
によるものと考えられる。すなわち、実施例品において
は、内・外輪の軌道面が成形面であり、表面粗さが小さ
いことにより、初期の音響値が低く、また、試験後にお
いてもラジアル隙間、音響値ともに増加が見られない。
一方、比較例品５においては、内・外輪の軌道面が研削
面であり、初期摩耗によって当りがつき、その結果、ラ
ジアル隙間が増加する反面、音響値が小さくなったもの
と思われる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無潤滑、腐食雰囲気下でも使用でき、かつ、比較的高荷
重・高速回転下においても長期使用が可能な樹脂製転が
り軸受を提供することができる。また、軌道面の後加工
（機械加工）が不要であるので、コスト的にも有利であ
る。さらに、軌道面が成形面であることにより、軌道面
の摩耗が少なく、騒音特性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１内輪１１内輪部品１２内輪部品２外輪２１外輪部品２２外輪部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲げ弾性率２０００〜６０００ＭＰａの
範囲にある樹脂の成形体からなる複数の軌道輪部品を軸
方向に合わせて一体に固着した軌道輪を有する樹脂製転
がり軸受。
【請求項２】上記軌道輪が成形による軌道面を有する
請求項１記載の樹脂製転がり軸受。
【請求項３】上記樹脂がポリアリーレンスルフィド系
樹脂である請求項１又は２記載の樹脂製転がり軸受。
【請求項４】曲げ弾性率２０００〜６０００ＭＰａの
範囲にある樹脂からなる複数の軌道輪部品を成形した
後、これら軌道輪部品を軸方向に合わせ、合わせ面で一
体に固着して軌道輪を形成する樹脂製転がり軸受の製造
方法。
【請求項５】上記軌道輪部品を含む軸受構成部品を組
み立てた後、上記軌道輪部品を合わせ面で一体に固着す
る請求項４記載の樹脂製転がり軸受の製造方法。
【請求項６】上記樹脂がポリアリーレンスルフィド系
樹脂である請求項４又は５記載の樹脂製転がり軸受の製
造方法。