2023-180414転がり軸受、プーリ、直動装置、電動パワーステアリング装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023180414
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】転がり軸受、プーリ、直動装置、電動パワーステアリング装置
(51)【国際特許分類】
F16C 33/56 20060101AFI20231214BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20231214BHJP
F16C 33/44 20060101ALI20231214BHJP
F16C 33/66 20060101ALI20231214BHJP
F16C 33/78 20060101ALI20231214BHJP
F16C 29/06 20060101ALI20231214BHJP
F16C 31/04 20060101ALI20231214BHJP
F16C 19/26 20060101ALI20231214BHJP
F16C 19/36 20060101ALI20231214BHJP
F16C 19/06 20060101ALI20231214BHJP
F16C 19/38 20060101ALI20231214BHJP
F16J 15/3204 20160101ALI20231214BHJP
F16H 25/22 20060101ALI20231214BHJP
F16H 55/36 20060101ALI20231214BHJP
F16H 1/16 20060101ALI20231214BHJP
F16H 1/08 20060101ALI20231214BHJP
F16H 1/14 20060101ALI20231214BHJP
F16H 55/06 20060101ALI20231214BHJP
C08J 5/16 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
F16C33/56
B62D5/04
F16C33/44
F16C33/66 Z
F16C33/78 Z
F16C29/06
F16C31/04
F16C19/26
F16C19/36
F16C19/06
F16C19/38
F16J15/3204 201
F16H25/22 A
F16H25/22 L
F16H55/36 Z
F16H1/16 Z
F16H1/08
F16H1/14
F16H55/06
C08J5/16 CFG
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022093711
(22)【出願日】2022-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100183357
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義美
(72)【発明者】
【氏名】矢部 俊一
(72)【発明者】
【氏名】横山 景介
(72)【発明者】
【氏名】本多 信太郎
(72)【発明者】
【氏名】相原 成明
【テーマコード（参考）】
3D333
3J006
3J009
3J030
3J031
3J062
3J104
3J216
3J701
4F071
【Ｆターム（参考）】
3D333CB31
3D333CB46
3D333CC14
3D333CD05
3D333CD12
3D333CD26
3D333CD37
3D333CD42
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3J006AE34
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(57)【要約】
【課題】保持器、特に外輪案内保持器に求められる寸法安定性、冠型保持器に求められる延性、ポリα-オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成できる、高信頼性を有する保持器が用いられた転がり軸受を提供する。
【解決手段】少なくとも内輪１、外輪３、合成樹脂製保持器９及び転動体７からなる転がり軸受において、前記合成樹脂製保持器９を、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化繊維材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成する。
【選択図】図１
【解決手段】少なくとも内輪１、外輪３、合成樹脂製保持器９及び転動体７からなる転がり軸受において、前記合成樹脂製保持器９を、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化繊維材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、内輪、外輪、及び合成樹脂製保持器を介して前記内輪と外輪との間に組み込まれる転動体とからなる転がり軸受において、
前記合成樹脂製保持器が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする転がり軸受。
前記合成樹脂製保持器が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項2】
前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項3】
前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項4】
前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項5】
前記合成樹脂製保持器が外輪案内であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項6】
前記合成樹脂製保持器が爪部を有する冠型保持器であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項7】
前記転がり軸受の内部空間にはグリースが充填され、
前記グリースの基油の主成分をポリα-オレフィン油としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記グリースの基油の主成分をポリα-オレフィン油としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項8】
前記内輪と前記外輪との間に組み込まれる密封シールを備え、
前記樹脂部材が前記密封シールであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記樹脂部材が前記密封シールであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項9】
軸に外嵌すると共に、前記軸に沿って直進移動する直動体と、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、前記ボール溝と前記軸との間で転動する多数のボールと、前記各ボールの間に介装されるセパレータと、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環通路と、を有する直動装置において、
前記セパレータと、前記循環通路と、のどちらか一方の少なくとも表面の一部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする直動装置。
前記セパレータと、前記循環通路と、のどちらか一方の少なくとも表面の一部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする直動装置。
【請求項10】
前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする請求項９に記載の直動装置。
【請求項11】
前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする請求項１０に記載の直動装置。
【請求項12】
前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする請求項１１に記載の直動装置。
【請求項13】
転がり軸受と、前記転がり軸受の周囲にて前記転がり軸受と一体的に形成された樹脂部とから成る樹脂製プーリにおいて、
前記樹脂部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする樹脂製プーリ。
前記樹脂部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする樹脂製プーリ。
【請求項14】
前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする請求項１３に記載の樹脂製プーリ。
【請求項15】
前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする請求項１４に記載の樹脂製プーリ。
【請求項16】
前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂製プーリ。
【請求項17】
電動モータによる補助動力を、駆動歯車と従動歯車とからなる減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記減速歯車機構の従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
前記樹脂歯が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記樹脂歯が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項18】
前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項19】
前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする請求項１８に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項20】
前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする請求項１９に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項21】
前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースを介在し、前記グリースの基油の主成分をポリα―オレフィン油としたことを特徴とする請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項22】
前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースを介在し、前記グリースを生分解性グリースとしたことを特徴とする請求項１７に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂部材を有する転がり軸受、プーリ、直動装置、電動パワーステアリング装置などに関する。
【背景技術】
【0002】
＜転がり軸受＞
転がり軸受は、例えば図１に示すように、内輪１と、外輪３と、内輪１と外輪３との間に形成される環状隙間５に組み込まれる複数個の転動体７と、複数個の転動体７を等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
従来、転がり軸受を構成する合成樹脂製保持器には、ガラス繊維で強化された６６ナイロン樹脂で作製されたもの等が最も多く提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
転がり軸受は、例えば図１に示すように、内輪１と、外輪３と、内輪１と外輪３との間に形成される環状隙間５に組み込まれる複数個の転動体７と、複数個の転動体７を等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
従来、転がり軸受を構成する合成樹脂製保持器には、ガラス繊維で強化された６６ナイロン樹脂で作製されたもの等が最も多く提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
転がり軸受には、様々な種類があると共に、様々な環境で使用されており、求められる性能も異なっている。それに伴って、構成部品である合成樹脂製保持器も、各種樹脂材料・強化材を組み合わせて適用されている。
例えば、樹脂材料としては、６６ナイロン樹脂の他、４６ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が用いられ、強化材としては、ガラス繊維や炭素繊維等が用いられている。
例えば、樹脂材料としては、６６ナイロン樹脂の他、４６ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が用いられ、強化材としては、ガラス繊維や炭素繊維等が用いられている。
【0004】
転がり軸受の中で、工作機械主軸で適用されるものは、高速回転時に、保持器外周面と外輪内周面とが接触する外輪案内方式であり、保持器自体の吸水寸法変化が小さいことが求められる。それに伴って、保持器で適用するベース樹脂は、吸水性が少ないポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が一般的に用いられている。その他、工作機械用軸受の保持器として、同じように吸水寸法変化が小さい綿布補強のフェノール樹脂製リングを切削加工したものも用いられている。また、これらの工作機械主軸用軸受の潤滑法としては、グリース潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑等が、使用条件やコストによって適宜、選択され採用されているが、一般的には、低コストでメンテナンスも容易なことから、グリース潤滑が利用されることが多い。
【0005】
また、玉軸受で最も多く用いられる冠型保持器は、玉を圧入する際、樹脂材料に延性がないと割れが発生するため、６６ナイロン、４６ナイロンが通常用いられている（例えば特許文献２参照。）。
【0006】
しかしながら、上記の６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂をベース樹脂とした保持器は、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、転がり軸受の内外輪・転動体に干渉して悪影響を及ぼす虞があった。特に、上記説明した外輪案内方式の保持器では、寸法変化が重要視されることから、材料コストが高いポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いるのが、一般的であった。
【0007】
玉軸受で最も多く用いられている冠型保持器は、延性が低いポリフェニレンサルファイド樹脂や半芳香族ポリアミド樹脂（変性ポリアミド６Ｔ等）をベース樹脂（＋強化繊維材）として用いると、玉を抱え込んでいる爪部分に玉を圧入する際、樹脂材料に延性がないと割れ・欠けが発生することから、上述の通り、実際は６６ナイロン、４６ナイロンにガラス繊維を含有させた樹脂組成物が用いられているのが実状であった。
【0008】
また、転がり軸受の内部空間に充填されるグリースとしては、主成分が脂肪族炭化水素である、極性が低い鉱油、ポリα－オレフィン油が最も多く使用されているが、アミド結合が分子構造中に多数存在する６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂や、芳香族環が分子構造中に多数存在するポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂に対しては、分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースの保持器への付着力は十分なものではなかった。変性ポリアミド６Ｔ等の半芳香族ポリアミド樹脂も、アミド結合と芳香族環が分子構造中に多数存在することから同様であった。
また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃））があるが、融点が低いために、高速回転で軸受温度が上昇すると、軟化し、保持器が変形する虞があった。
また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃））があるが、融点が低いために、高速回転で軸受温度が上昇すると、軟化し、保持器が変形する虞があった。
【0009】
＜直動装置＞
例えば図９に示すリニアガイド装置６９は、外面に転動溝７５を有する案内レール７１と、その案内レール７１を跨いで組み付けられたスライダ７３とを備えている。案内レール７１の転動溝３と対向するスライダ７３の面部は一部開口しており、案内レール７１の転動溝７５とともに断面略トラック状のボール循環経路７７を形成している。そして、このボール循環経路７７の内部に、多数のボールＢが転動自在に収容される。
例えば図９に示すリニアガイド装置６９は、外面に転動溝７５を有する案内レール７１と、その案内レール７１を跨いで組み付けられたスライダ７３とを備えている。案内レール７１の転動溝３と対向するスライダ７３の面部は一部開口しており、案内レール７１の転動溝７５とともに断面略トラック状のボール循環経路７７を形成している。そして、このボール循環経路７７の内部に、多数のボールＢが転動自在に収容される。
【0010】
また、例えば、図１０に示すボールねじ装置７９は、ボールナット８３がねじ軸８１を内包するように配置されており、ボールナット８３の内周に螺旋状に形成されたねじ溝８３ａと、それに対向するねじ軸８１の外周に螺旋状に形成されたねじ溝８１ａとで形成される空間に、複数のボールＢが転動自在に配置されている。また、ボールナット８３には、外形略コ字状のボールチューブ８５が、その両端をねじ軸８１のねじ溝８１ａに臨むように装着されている。そして、ボールＢは、ボールナット８３の内部で、ねじ軸８１を複数回周回した後ボールチューブ８５の一端から掬い上げられ、ボール循環経路９１を通った後、ボールチュープ８５の他端からねじ軸８１のねじ溝８１ａに戻される循環を繰り返す。
【0011】
このようなリニアガイド装置６９やボールねじ装置７９では、駆動時におけるボール同士の衝突音を無くするために、ボールＢの間にセパレータ９３を介装させたものが使用されてきた。例えば、図１１はリニアガイド装置６９のボール循環経路７７の内部を拡大して示す図であるが、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ９３が介装されたボール列が形成されている。このセパレータ９３は、両側にボールＢの外周面に対応して断面円弧状の凹面９５が形成されており、ボールＢはボール循環経路７７の循環時にこの凹面９５により転動自在に保持される。
【0012】
セパレータ９３の材質としては、非強化の６６ナイロン、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等が一般的に用いられる。また、直動装置では、一般的に内部空間にグリースが充填され、必要に応じてグリースニップル等から、グリースが追加給脂され、潤滑されている。これらに関する従来技術として本出願人の特許文献３があげられる。
【0013】
しかしながら、上記の６６ナイロン樹脂からなるセパレータは、水分の出入りによって寸法変化を引き起こし、最悪の場合、図１２に示すように、循環路７７中でセパレータ９３が倒れて直動装置の作動不良を引き起こす虞があった。また、別途用いられているポリエステル系熱可塑性エラストマーも含めて、全て石油由来のものであり、環境に考慮したものではなかった。
【0014】
また、直動装置の内部空間に充填されるグリースとしては、主成分が脂肪族炭化水素である、極性が低い鉱油、ポリα―オレフィン油が最も多く使用されているが、アミド結合が分子構造中に多数存在する６６ナイロン樹脂、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、分子構造が大きく異なるため、濡れ性が悪く、グリースのセパレータへの付着力は十分なものではなかった。
【0015】
また、脂肪族ポリアミド系材料で、低吸水性で、分子構造中にアミド結合が少ないものとしては、ポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃）があるが、融点が低いために、直動装置が高速で作動して内部温度が上昇すると、軟化し、セパレータが変形する虞があった。
【0016】
＜樹脂製プーリ＞
従来、自動車の補機類を駆動するベルトの案内用プーリとして、転がり軸受の外周に樹脂部を一体成形してなる樹脂製プーリが採用されている。
従来、自動車の補機類を駆動するベルトの案内用プーリとして、転がり軸受の外周に樹脂部を一体成形してなる樹脂製プーリが採用されている。
【0017】
樹脂製プーリにおいては、ベルトを案内する外周部（樹脂部）の成形精度及びベルト張力に耐える強度特性と連続負荷使用による耐熱性、更には耐塩化カルシウム性等が要求される。
【0018】
そこで、このような成形精度・強度特性・耐熱性・耐塩化カルシウム性等の向上を狙った樹脂材料として、ガラス繊維を１５～４０重量％程度充填した強化ナイロン６６、強化ナイロン６１０、強化ナイロン６１２、或いはポリフェニレンサルファイドとミネラルの複合材料や６ナイロン、６６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド樹脂を使用した樹脂製プーリが提案されている(特許文献４及び特許文献５参照。）。
【0019】
また、本出願人は、耐熱性・耐塩化カルシウム性・高強度をバランスよく保持する、ナイロン６６・ナイロン６１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物を使用した樹脂製プーリを提案している（特許文献６参照。）。
以上説明した中で、実用化しているのは、強化ナイロン６６と、耐塩化カルシウム性が要求される部位には、強化ポリフェニレンサルファイド、ナイロン６６・ナイロン６１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物を用いたものである。
以上説明した中で、実用化しているのは、強化ナイロン６６と、耐塩化カルシウム性が要求される部位には、強化ポリフェニレンサルファイド、ナイロン６６・ナイロン６１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物を用いたものである。
【0020】
しかしながら、耐塩化カルシウム性を考慮したナイロン６６・ナイロン６１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物は、耐塩化カルシウム性に劣るガラス繊維強化ナイロン６６に比べて、耐塩化カルシウム性に優れるものの、耐熱性に劣るナイロン６１２が海島構造で点在しているため、耐熱性は若干劣るものであった。
また、耐塩化カルシウム性も、ナイロン６１２に比べて低いため、十分な信頼性が得られるとは言い難かった。さらに、この海島構造に起因して、機械的強度も若干低めであった。
さらに、別途用いられているポリアミド６６・ポリフェニレンサルファイドも含めて、全て石油由来のものであり、環境に考慮したものではなかった。
また、上記提案された中の１１ナイロンはバイオ度１００％、ナイロン６１０はバイオ度６０％であるため、いずれも環境にやさしい材料ではあるが、融点が、それぞれ、１８７℃、２２２℃と、ポリアミド６６（融点２６５℃）に比べて低いために、樹脂製プーリに求められる耐熱性を十分に満足せず、樹脂製プーリの樹脂部が、作動中に変形する等の不具合を生じる虞があった。
また、耐塩化カルシウム性も、ナイロン６１２に比べて低いため、十分な信頼性が得られるとは言い難かった。さらに、この海島構造に起因して、機械的強度も若干低めであった。
さらに、別途用いられているポリアミド６６・ポリフェニレンサルファイドも含めて、全て石油由来のものであり、環境に考慮したものではなかった。
また、上記提案された中の１１ナイロンはバイオ度１００％、ナイロン６１０はバイオ度６０％であるため、いずれも環境にやさしい材料ではあるが、融点が、それぞれ、１８７℃、２２２℃と、ポリアミド６６（融点２６５℃）に比べて低いために、樹脂製プーリに求められる耐熱性を十分に満足せず、樹脂製プーリの樹脂部が、作動中に変形する等の不具合を生じる虞があった。
【0021】
＜電動パワーステアリング装置＞
自動車に組み込まれる電動パワーステアリング装置には、電動モータに比較的高回転、低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトの間に減速機構が組み込まれている。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、図２０に示されるような、電動モータ１４７（図１９参照）の回転軸に連結する駆動歯車に相当するウォーム１４３と、ウォーム１４３に噛み合う従動歯車に相当するウォームホイール１４１とから構成される電動パワーステアリング装置用減速ギア１４５(以下、単に「減速ギア」ともいう)が使用されるのが一般的である。
自動車に組み込まれる電動パワーステアリング装置には、電動モータに比較的高回転、低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトの間に減速機構が組み込まれている。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、図２０に示されるような、電動モータ１４７（図１９参照）の回転軸に連結する駆動歯車に相当するウォーム１４３と、ウォーム１４３に噛み合う従動歯車に相当するウォームホイール１４１とから構成される電動パワーステアリング装置用減速ギア１４５(以下、単に「減速ギア」ともいう)が使用されるのが一般的である。
【0022】
このような減速ギア１４５では、ウォームホイール１４１とウォーム１４３の両方を金属製にすると、ハンドル操作時に歯打ち音や振動音等の不快音が発生するという不具合を生じていた。そこで、ウォームホイール１４１に、金属製の芯管１４９の外周に、樹脂製で外周面にギア歯１５１を形成してなる樹脂部１５３を一体化させたものを使用して騒音対策を行っている。
上記樹脂部１５３には、例えば、特許文献７に記載されているような、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のベース樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維等の強化材を配合した材料の他、強化材を含有しないＭＣ（モノマーキャスト）ナイロン、ポリアミド６、ポリアミド６６等が使用されている。それらの中でも、寸法安定性やコストを考慮して、強化材を含有しないＭＣナイロン、ガラス繊維を含有したポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６等が主流となっている。
上記樹脂部１５３には、例えば、特許文献７に記載されているような、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のベース樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維等の強化材を配合した材料の他、強化材を含有しないＭＣ（モノマーキャスト）ナイロン、ポリアミド６、ポリアミド６６等が使用されている。それらの中でも、寸法安定性やコストを考慮して、強化材を含有しないＭＣナイロン、ガラス繊維を含有したポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６等が主流となっている。
【0023】
また、樹脂部１５３に用いる材料として、本出願人による特許文献８に記載されているような半芳香族ポリアミド（変性ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ等）をベース樹脂として用いることで、ポリアミド６・ポリアミド６６・ポリアミド４６で問題となる虞がある吸水寸法変化を改善するものも提案されている。
通常、図１９に示すような電動パワーステアリングの２つの玉軸受１３７，１３７の間の内部空間には、金属製のウォーム１４３とウォームホイール１４１の樹脂歯１５１との潤滑用に、グリースが充填されている。一般的に、基油として、鉱油や耐熱性を考慮したポリα－オレフィン油を使用したグリースが用いられている。
また、ウォーム１４３の両端の玉軸受１３７，１３７に予圧を掛けると共に、タイヤ側から微少なキックバック入力が入ってきた時に、ウォーム１４３を軸方向に動かすことによりモータが回転しないようにし、ハンドル側にキックバックのみの情報を伝えるように働くようにするゴム製のダンパー１３９(図１９参照)が取り付けられているものもある。通常ゴム材としては、圧縮永久歪が小さいエチレンアクリルゴムに代表されるアクリルゴムが最も一般的に用いられている。
通常、図１９に示すような電動パワーステアリングの２つの玉軸受１３７，１３７の間の内部空間には、金属製のウォーム１４３とウォームホイール１４１の樹脂歯１５１との潤滑用に、グリースが充填されている。一般的に、基油として、鉱油や耐熱性を考慮したポリα－オレフィン油を使用したグリースが用いられている。
また、ウォーム１４３の両端の玉軸受１３７，１３７に予圧を掛けると共に、タイヤ側から微少なキックバック入力が入ってきた時に、ウォーム１４３を軸方向に動かすことによりモータが回転しないようにし、ハンドル側にキックバックのみの情報を伝えるように働くようにするゴム製のダンパー１３９(図１９参照)が取り付けられているものもある。通常ゴム材としては、圧縮永久歪が小さいエチレンアクリルゴムに代表されるアクリルゴムが最も一般的に用いられている。
【0024】
しかしながら、上記の脂肪族ポリアミド系材料は、耐疲労性に優れるものの、吸水性が高く、水分を吸収してウォームホイール１４１の樹脂歯（ギア歯）１５１が膨潤し、初期にウォーム１４１との間に存在していた隙間が無くなったり、更に膨潤するとウォーム１４１を圧迫したりする可能性もある。それによって、ギアの抵抗が重くなって、結果としてハンドルが重くなったり、また圧迫によってギア部が摩耗や破損を起こしたり、装置全体として機能しなくなることも想定される。また、同じ脂肪族ポリアミド系材料としては、低吸水性のポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃）があるが、ポリアミド６６（融点２６５℃）には及ばないものであった。
【0025】
また、上記の半芳香族ポリアミドは、吸水寸法変化には優れるものの、潤滑に用いられるグリース基油であるポリα―オレフィン油に対して濡れ性が悪く、ギア部の摩耗が発生しやすいという問題点があった。
更に、上記の脂肪族ポリアミド系材料（６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂、６ナイロン樹脂）及び半芳香族ポリアミドの原料は全て石油由来であり、二酸化炭素の削減に貢献するような植物由来原料を用いていないため、環境にやさしいものではなかった。
更に、上記の脂肪族ポリアミド系材料（６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂、６ナイロン樹脂）及び半芳香族ポリアミドの原料は全て石油由来であり、二酸化炭素の削減に貢献するような植物由来原料を用いていないため、環境にやさしいものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0026】
【特許文献1】特開２００２－１２２１４８号公報
【特許文献2】特開２００７－５６９３０号公報
【特許文献3】特許第４２８２９２４号公報
【特許文献4】特許第３５０６７３５号公報
【特許文献5】特許第２８３８０３７号公報
【特許文献6】特開２０００－００２３１７号公報
【特許文献7】特公平６－６０６７４号公報
【特許文献8】特開２００７－１６８７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0027】
本発明は従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、ポリアミドＸＤ１０を採用した高信頼性で環境にやさしい樹脂部材を有する転がり軸受、プーリ、直動装置、電動パワーステアリング装置などを提供することにある。
合成樹脂製の保持器、特に外輪案内の合成樹脂製保持器に求められる寸法安定性、樹脂製の冠型保持器に求められる延性、ポリα-オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性を有する合成樹脂製保持器が用いられた転がり軸受を提供することにある。
また、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供することにある。
さらに、樹脂部における高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供することにある。
また、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製の従動歯車を有する電動パワーステアリング装置を提供することにある。
合成樹脂製の保持器、特に外輪案内の合成樹脂製保持器に求められる寸法安定性、樹脂製の冠型保持器に求められる延性、ポリα-オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性を有する合成樹脂製保持器が用いられた転がり軸受を提供することにある。
また、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供することにある。
さらに、樹脂部における高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供することにある。
また、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製の従動歯車を有する電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0028】
この目的を達成するために、第１の本発明は、少なくとも、内輪、外輪、及び合成樹脂製保持器を介して前記内輪と外輪との間に組み込まれる転動体とからなる転がり軸受において、
前記合成樹脂製保持器が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする転がり軸受としたことである。
前記合成樹脂製保持器が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0029】
第２の本発明は、第１の本発明において、前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0030】
第３の本発明は、第２の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0031】
第４の本発明は、第３の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0032】
第５の本発明は、第１の本発明において、前記合成樹脂製保持器が外輪案内であることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0033】
第６の本発明は、第１の本発明において、前記合成樹脂製保持器が爪部を有する冠型保持器であることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0034】
第７の本発明は、第１の本発明において、前記転がり軸受の内部空間にはグリースが充填され、
前記グリースの基油の主成分をポリα-オレフィン油としたことを特徴とする転がり軸受としたことである。
前記グリースの基油の主成分をポリα-オレフィン油としたことを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0035】
第８の本発明は、第１の本発明において、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれる密封シールを備え、
前記樹脂部材が前記密封シールであることを特徴とする転がり軸受としたことである。
前記樹脂部材が前記密封シールであることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【0036】
第９の本発明は、軸に外嵌すると共に、前記軸に沿って直進移動する直動体と、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、前記ボール溝と前記軸との間で転動する多数のボールと、前記各ボールの間に介装されるセパレータと、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環通路と、を有する直動装置において、
前記セパレータと、前記循環通路と、のどちらか一方の少なくとも表面の一部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする直動装置としたことである。
前記セパレータと、前記循環通路と、のどちらか一方の少なくとも表面の一部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする直動装置としたことである。
【0037】
第１０の本発明は、第９の本発明において、前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする直動装置としたことである。
【0038】
第１１の本発明は、第１０の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする直動装置としたことである。
【0039】
第１２の本発明は、第１１の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする直動装置としたことである。
【0040】
第１３の本発明は、転がり軸受と、前記転がり軸受の周囲にて前記転がり軸受と一体的に形成された樹脂部とから成る樹脂製プーリにおいて、
前記樹脂部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする樹脂製プーリとしたことである。
前記樹脂部が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする樹脂製プーリとしたことである。
【0041】
第１４の本発明は、第１３の本発明において、前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする樹脂製プーリとしたことである。
【0042】
第１５の本発明は、第１４の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする樹脂製プーリとしたことである。
【0043】
第１６の本発明は、第１５の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする樹脂製プーリとしたことである。
【0044】
第１７の本発明は、電動モータによる補助動力を、駆動歯車と従動歯車とからなる減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記減速歯車機構の従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
前記樹脂歯が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
前記樹脂歯が、ポリアミドＸＤ１０をベース樹脂としたポリアミド樹脂組成物で形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【0045】
第１８の本発明は、第１７の本発明において、前記ポリアミド樹脂組成物は、含有量１０～４０重量％とした強化材を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【0046】
第１９の本発明は、第１８の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０の融点が２１５℃～２９０℃であることを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【0047】
第２０の本発明は、第１９の本発明において、前記ポリアミドＸＤ１０のバイオ度が約５５％であることを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【0048】
第２１の本発明は、第１７の本発明において、前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースを介在し、前記グリースの基油の主成分をポリα―オレフィン油としたことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【0049】
第２２の本発明は、第１７の本発明において、前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースを介在し、前記グリースを生分解性グリースとしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。
【発明の効果】
【0050】
本発明によれば、ポリアミドＸＤ１０を採用した高信頼性で環境にやさしい樹脂部材を有する転がり軸受、プーリ、直動装置、電動パワーステアリング装置などを提供することができる。
転がり軸受にあっては、樹脂製の保持器、特に外輪案内の樹脂製保持器に求められる寸法安定性、樹脂製の冠型保持器に求められる延性、ポリα-オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製保持器が用いられた転がり軸受を提供し得る。
また、直動装置にあっては、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供し得る。
さらに、樹脂製プーリにあっては、樹脂部における高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供し得る。
また、電動パワーステアリングにあっては、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製の従動歯車を有する電動パワーステアリング装置を提供し得る。
転がり軸受にあっては、樹脂製の保持器、特に外輪案内の樹脂製保持器に求められる寸法安定性、樹脂製の冠型保持器に求められる延性、ポリα-オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製保持器が用いられた転がり軸受を提供し得る。
また、直動装置にあっては、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供し得る。
さらに、樹脂製プーリにあっては、樹脂部における高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供し得る。
また、電動パワーステアリングにあっては、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製の従動歯車を有する電動パワーステアリング装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明の第一実施形態の転がり軸受を一部省略して示す概略断面図である。
【図2】第一実施形態に組み込まれる合成樹脂製保持器の概略斜視図である。
【図3】他の転がり軸受の実施の形態を一部省略して示す概略断面図である。
【図5】他の転がり軸受の実施の形態を一部省略して示す概略断面図である。
【図7】他の転がり軸受の実施の形態を一部省略して示す概略断面図である。
【図8】他の転がり軸受の実施の形態を一部省略して示す概略断面図である。
【図9】本発明の第二実施形態で、直動装置の一例であるリニアガイド装置を一部省略して示す一部切欠平面図である。
【図10】直動装置の他の例であるボールねじ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図13】セパレータの一例を示す断面図である。
【図14】（ａ）はセパレータの他の例を示す断面図、（ｂ）は正面図である。
【図15】本発明の第三実施形態である樹脂製プーリの一実施形態を示す正面図である。
【図17】樹脂製プーリの他の実施形態を示す断面図である。
【図18】本発明の第四実施形態であるパワーステアリング装置の一例を示す一部断面構成図である。
【図20】減速歯車機構の一例（円筒ウォームギア）を示す斜視図である。
【図21】減速歯車機構の他の例（平歯車）を示す斜視図である。
【図22】減速歯車機構の他の例（はすば歯車）を示す斜視図である。
【図23】減速歯車機構の他の例（かさ歯車）を示す斜視図である。
【図24】減速歯車機構の他の例（ハイボイドギア）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0052】
以下、本発明転動装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態に過ぎず何等限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【0053】
図１乃至図８は、本発明を転がり軸受に適用した第一実施形態を示す。図９乃至図１４は、本発明を直動装置に適用した第二実施形態を示す。図１５乃至図１７は、本発明を樹脂製プーリに適用した第三実施形態を示す。図１８乃至図２４は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した第四実施形態を示す。
【0054】
＜第一実施形態＞
転がり軸受は、内輪１と、外輪３と、内輪１と外輪３との間に形成される環状隙間５に組み込まれる複数個の転動体７と、複数個の転動体７を等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。また、本実施形態では、転がり軸受の内部空間に、軸受の潤滑状態を良好に保つためグリースが充填され、転がり軸受の端面には、軸受内部空間を密封するため密封シール１１が組み込まれている。
本実施形態において合成樹脂製保持器９は、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で作製されており、例えば、本実施形態では外輪案内形式の保持器が採用されている。
転がり軸受は、内輪１と、外輪３と、内輪１と外輪３との間に形成される環状隙間５に組み込まれる複数個の転動体７と、複数個の転動体７を等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。また、本実施形態では、転がり軸受の内部空間に、軸受の潤滑状態を良好に保つためグリースが充填され、転がり軸受の端面には、軸受内部空間を密封するため密封シール１１が組み込まれている。
本実施形態において合成樹脂製保持器９は、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で作製されており、例えば、本実施形態では外輪案内形式の保持器が採用されている。
【0055】
例えば、図１に示す円筒ころ軸受を一実施形態として例示できる。
円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の円筒ころ（転動体）７と、複数個の円筒ころ７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の円筒ころ（転動体）７と、複数個の円筒ころ７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
【0056】
合成樹脂製保持器９は、図２に示すように、軸方向に互いに同軸に離間して配置される一対の円環部９ａ，９ａと、一対の円環部９ａ，９ａを連結すべく、円周方向に略等間隔で配置される複数の柱部９ｂと、円周方向に互いに隣り合う各柱部９ｂの間に形成され、円筒ころ７を転動可能に保持するポケット部９ｃを有する。
【0057】
図３に示すアンギュラ玉軸受（例えば、日本精工製「７０ＢＥＲ２０ＸＤＢ」；内径７０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、幅２４ｍｍ、接触角２５°、２列組合せ）を一実施形態として例示できる。
アンギュラ玉軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉（転動体）７と、複数個の玉７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
アンギュラ玉軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉（転動体）７と、複数個の玉７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。
【0058】
合成樹脂製保持器９は、図４に示すように、板状の円環部材９ｄと、円環部材９ｄの円周方向に略等間隔で形成され、玉７を転動可能に保持する複数個のポケット部９ｅと、で構成され、射出成形にて作製されている。
【0059】
図５に示す深溝玉軸受用保持器を一実施形態として例示できる。
深溝玉軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉（転動体）７と、複数個の玉７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。図中符号１１は密封シールである。
深溝玉軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面１ａと外輪軌道面３ａとの間に転動可能に組み込まれる複数個の玉（転動体）７と、複数個の玉７を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製保持器９と、を含んで構成されている。図中符号１１は密封シールである。
【0060】
合成樹脂製保持器９は、図６に示す冠型保持器（外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）で、軸方向一端部に形成される円環部９ｆと、円環部９ｆの円周方向に間隔をあけて複数箇所から軸方向一方側へ突出する複数の柱部９ｇと、各柱部９ｇの先端部に設けられる一対の爪部９ｈ，９ｈと、を備え、射出成形にて作製されている。円周方向に隣り合う爪部９ｈ，９ｈの対向面と、これら対向面間の円環部９ｆの軸方向側面は、協働してポケット９ｉを形成し、玉７を回動自在に保持する。円環部９ｆに所定の等間隔で設けられた各ポケット９ｉには、玉７が一対の爪部９ｈ，９ｈの開口側から押し込まれ、爪部９ｈ，９ｈを弾性変形させて嵌め込まれる。
また、本実施形態では、図５に示す密封シール１１にあっても、合成樹脂製保持器と同様に、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で射出成形により作製されている。
また、本実施形態では、図５に示す密封シール１１にあっても、合成樹脂製保持器と同様に、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で射出成形により作製されている。
【0061】
図７に示す車輪用転がり軸受を一実施形態として例示できる。
本実施形態では、独立懸架式のサスペンションに支持する、従動輪を支持するための車輪支持用転がり軸受ユニット２１を示す。
本実施形態では、独立懸架式のサスペンションに支持する、従動輪を支持するための車輪支持用転がり軸受ユニット２１を示す。
【0062】
本実施形態では、ハブ２５に形成した転動溝２７ａ及びハブ２５の端部のかしめ部２９にかしめ止めされた内輪３１の転動溝２７ｂと、外輪７の各転動溝２７ａ，２７ｂと対向する転動溝３５ａ，３５ｂとで形成される空間に、合成樹脂製保持器３７を介して玉２３が転動自在に保持されている。内輪３１の端部には、スリンガ３９に磁石部４１を固着してなる磁気エンコーダ４３が固定されている。スリンガ３９は、略円筒状で、内輪３１の側端面から突出する位置にて外方に湾曲し、更に軸線側に屈曲する略Ｌ字状の断面形状を有する。本実施形態では、合成樹脂製保持器３７が、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で射出成形により作製されている。
合成樹脂製保持器３７は、冠型保持器やかご型保持器など、車輪用転がり軸受に組み込まれる種々の合成樹脂製保持器が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
なお、本発明の特徴以外の構成及び作用については、従来から広く知られている構造と同等である。
合成樹脂製保持器３７は、冠型保持器やかご型保持器など、車輪用転がり軸受に組み込まれる種々の合成樹脂製保持器が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
なお、本発明の特徴以外の構成及び作用については、従来から広く知られている構造と同等である。
【0063】
図８に示す車輪用転がり軸受を一実施形態として例示できる。
本実施形態では、固定輪である外輪５３の外周面に形成した取付部５５により懸架装置に支持される駆動輪を支持するための車輪用転がり軸受ユニット（車輪用転がり軸受）を示す。
本実施形態では、固定輪である外輪５３の外周面に形成した取付部５５により懸架装置に支持される駆動輪を支持するための車輪用転がり軸受ユニット（車輪用転がり軸受）を示す。
【0064】
本実施形態では、ハブ５７に形成した転動溝５７ａ及び、ハブ５７の端部に設けた段部に外端面（図中の左端面）を突き当てた状態で外嵌支持されている内輪５９の転動溝５９ａと、各転動溝５７ａ，５９ａと対向する外輪５３の転動溝５３ａ，５３ａとで形成される空間に、合成樹脂製保持器６１を介して玉６３を転動自在に保持している。ハブ５７の内周面にはスプライン溝が形成され、外端部（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図８の端部）の外周面には取付フランジ６５が形成されている。符号６７は密封シールである。車両への組み付け時、スプライン溝には等速ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、取付フランジ６５には車輪が固定される。
本実施形態では、合成樹脂製保持器６１が、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で射出成形により作製されている。合成樹脂製保持器６１は、冠型保持器やかご型保持器など、車輪用転がり軸受に組み込まれる種々の合成樹脂製保持器が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
本実施形態では、合成樹脂製保持器６１が、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で射出成形により作製されている。合成樹脂製保持器６１は、冠型保持器やかご型保持器など、車輪用転がり軸受に組み込まれる種々の合成樹脂製保持器が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【0065】
＜第二実施形態＞
図９乃至図１４は本発明を直動装置に適用した実施の一形態である。
以下、本実施形態について詳細に説明する。直動装置の種類には制限はなく、例えば図９に示したようなリニアガイド装置６９や図１０に示したようなボールねじ装置７９を例示することができる。この内、図１０は、軸（ねじ軸８１）に外嵌すると共に、ねじ軸８１に沿って直進移動する直動体８９と、この直動体８９の内面側に形成されたボール溝８７に保持され、ボール溝８７とねじ軸８１との間で転動する多数のボールＢと、各ボールＢの間に介装されるセパレータ９３と、直動体８９に形成され、ボール溝８７の一端側から他端側にボールＢを循環させる循環通路９１とを有する直動装置である。
そして、図９及び図１０の何れも図１１に示したように、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ９３を介装させてボール同士の衝突音を無くしている。
図９乃至図１４は本発明を直動装置に適用した実施の一形態である。
以下、本実施形態について詳細に説明する。直動装置の種類には制限はなく、例えば図９に示したようなリニアガイド装置６９や図１０に示したようなボールねじ装置７９を例示することができる。この内、図１０は、軸（ねじ軸８１）に外嵌すると共に、ねじ軸８１に沿って直進移動する直動体８９と、この直動体８９の内面側に形成されたボール溝８７に保持され、ボール溝８７とねじ軸８１との間で転動する多数のボールＢと、各ボールＢの間に介装されるセパレータ９３と、直動体８９に形成され、ボール溝８７の一端側から他端側にボールＢを循環させる循環通路９１とを有する直動装置である。
そして、図９及び図１０の何れも図１１に示したように、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ９３を介装させてボール同士の衝突音を無くしている。
【0066】
セパレータ９３は、例えば図１３に示すように、凹面９５を形成する曲率半径Ｒの中心ＯをボールＢの中心ＯＢから変位させて２箇所に設けている。それにより、セパレータ９３の凹面１０１とボールＢとの間に隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓにグリース（図示せず）が流入してボールＢの転動が円滑に行なわれる。また、凹面９５の表面は平坦でもよいが、粗面である方がグリースを保持できることから好ましい。粗面の程度は、面粗さＲmaxで５～５０μｍ程度が適当である。
【0067】
セパレータ９３の凹面９５の表面には、同心状もしくは螺旋状の溝（不図示）が形成されていてもよく、更にセパレータ９３の凹面９５とボールＢとの隙間にグリースが流入し易いようにセパレータ９３に貫通孔を設けることもできる（不図示）。例えば、図１４に示されるセパレータ９３では、凹面９５の中心部に貫通孔９７が貫通され、その周囲に同心状に複数の溝９９が形成されており、貫通孔９７から流入したグリース（不図示）が溝９９に保持され、良好な潤滑が維持される。また、凹面９５の外周端部９３ａが円弧状に面取りされており、グリースがより流入し易くなっている。尚、貫通孔９７の直径や、溝９９の深さ、幅、数等は制限されるものはなく、セパレータ９３の大きさや機械的強度等に応じて適宜設定される。例えば、溝９９の深さは５～３０μｍ程度が適当である。
【0068】
また、上記に挙げた凹面９５における粗面化、貫通孔９７や溝９９の形成、外周端部９３ａの面取りは、複数を適宜組み合わせることもできる。
【0069】
なお、用いる射出成形機のゲート形状はピンゲートで良いが、ゲートの位置はセパレータ９３の凹面９５以外、例えば図１４に示すように、セパレータ９３の外周面にゲートＧを臨ませることが好ましい。あるいは、図示は省略するが、貫通孔９７の内周面にゲート位置を設けることもできる。
【0070】
本実施形態では、このような直動装置において、セパレータ９３と循環通路９１の少なくともどちらか一方を、ポリアミドＸＤ１０を射出成形で形成した部材、またはセパレータ９３と循環通路９１の少なくともどちらか一方の表面の一部を、ポリアミドＸＤ１０を射出成形で形成している。
【0071】
＜第三実施形態＞
図１５乃至図１７は本発明を樹脂製プーリに適用した実施の一形態である。
本発明は、例えば、自動車に搭載される補機類の駆動用ベルトやその他のベルトのテンショナ用、或いはアイドラプーリ等として使用される樹脂製プーリ等に適用される。
図１５乃至図１７は本発明を樹脂製プーリに適用した実施の一形態である。
本発明は、例えば、自動車に搭載される補機類の駆動用ベルトやその他のベルトのテンショナ用、或いはアイドラプーリ等として使用される樹脂製プーリ等に適用される。
【0072】
【0073】
樹脂部１０３は、転がり軸受１０１の外輪に固着された内径円筒部１０５と、ベルト案内面１０７を有する外径円筒部１０９と、外径円筒部１０９と内径円筒部１０５との間に形成された円板部１１１とを有している。また、円板部１１１には多数のリブ１１３が放射状に形成されている。なお、符号１１５は、インサート成型した際に残るゲート跡である。
【0074】
転がり軸受１０１は、図１６に示すように、外輪外周部に樹脂部１０３の脱着を防止する凹溝１１７を有する接触ゴムシール１１９付きの深溝玉軸受である。接触ゴムシール１１９のゴム材質としては、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム等を原料とし、それに各種充填材を配合したものを用いることができる。また、転がり軸受１０１中に充填されているグリースとしては、使用温度を考慮して、ポリαオレフィン油、アルキルジフェニルエーテル油等を基油とし、ジウレア等を増ちょう剤とし、添加剤として酸化防止剤、摩耗防止剤等を更に加えたものが主に使用されている。
【0075】
本実施形態において樹脂製プーリの樹脂部１０３は、ポリアミドＸＤ１０と、含有量０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で作製されている。
【0076】
また、例えば、図１７に示すように、ベルト案内面１０７となる外径円筒部１０９がＶリブ形状の樹脂製プーリも本発明の範囲内である。外径円筒部１０９がＶリブ形状である点以外の構成及び作用効果にあっては、上述の実施形態と同様であるため、同一箇所に同一符号を付してその説明を省略する。
また、転がり軸受と別体で成形される形状の樹脂製プ―リについても適用可能である。
また、転がり軸受と別体で成形される形状の樹脂製プ―リについても適用可能である。
【0077】
【0078】
図示される電動パワーステアリング装置において、ステアリングコラム１２１の出力軸１２３側には、図１９及び図２０に示したような減速歯車機構（減速ギアとも言う）１４５を、ハウジング１３３に収容して構成されるギアボックス１３５が配設されている。
【0079】
また、ステアリングコラム１２１は中空になっており、ステアリングシャフト１２５が挿通され、ハウジング１３３に収納された転がり軸受１２９，１３１により回転自在に支承されている。また、ステアリングシャフト１２５は中空軸であり、トーションバー１２７を収容している。そして、ステアリングシャフト１２５の外周面には、ウォームホイール１４１が設けてあり、このウォームホイール１４１にウォーム１４３が噛合してある。また、これらウォームホイール１４１とウォーム１４３とからなる減速歯車機構１４５には、図１９に示したように、電動モータ１４７が連結されている。
【0080】
減速歯車機構１４５は、図２０に示したように、金属製の芯管１４９の外周に、ポリアミド樹脂組成物からなり、その外周端面にギア歯１５１を形成した樹脂部材１５３を一体化したウォームホイール１４１と、金属製のウォーム１４３とから構成される。尚、ウォームホイール１４１において、金属製芯管１４９と樹脂部材１５３とを接着剤により接着してもよく、接着剤として例えばシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤またはトリアジンチオール化合物を用いることができる。図中、符号１５５は接着層を示す。
【0081】
電動パワーステアリング装置では、従来と同様に、ハウジング１３３の一対の転がり軸受１３７，１３７の間の空間に、ウォーム１４３とウォームホイール１４１との両ギア歯間の潤滑のためのグリースが充填される。
【0082】
尚、本発明の電動パワーステアリング装置では、減速歯車機構１４５として、上記したウォームホイール１４１及びウォーム１４３以外にも、図２１に示す平歯車、図２２に示すはすば歯車、図２３に示すかさ歯車、図２４に示すハイポイドギア等が可能であり、何れもウォームホイール１４１を、金属製芯管１４３の外周に、ポリアミド樹脂組成物からなり、その外周面にギア歯１５１が形成された樹脂部材１５３を、接着剤（接着層１５５）を用いるなどして一体化して構成する。
【0083】
＜樹脂部材の構成＞
以下、本発明の特徴的部分である樹脂部材の構成について詳述する。
以下、本発明の特徴的部分である樹脂部材の構成について詳述する。
【0084】
合成樹脂製保持器９、セパレータ９３、樹脂製プーリの樹脂部１４５、ギア歯（樹脂歯）１５１などの樹脂部材を形成するベース樹脂としては、石油由来のキシリレンジアミンと、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸の重縮合物であるポリアミドＸＤ１０[（ポリ）キシリレンセバサミド]を使用することができる。
【0085】
ポリアミドＸＤ１０は、キシリレンジアミンとセバシン酸のモル比１：１の重縮合物であるから、バイオ度（バイオ比率）は約５５％である。
キシリレンジアミンは、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、あるいはメタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの混合物が用いられている。混合物の場合は、パラキシリレンジアミンの混合比率が高い方が、結晶性が高く、高融点となる。ポリアミドＸＤ１０の融点範囲は、２１５～２９０℃である。
ポリアミドＸＤ１０は、飽和吸水率が、合成樹脂製保持器９、セパレータ９３、樹脂製プーリの樹脂部１４５、ギア歯（樹脂歯）１５１などの樹脂部材に最も多く用いられているポリアミド６６に対して、１/３～１/４程度で格段に低いので、吸水による寸法変化が非常に小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が非常に高い。
キシリレンジアミンは、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、あるいはメタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの混合物が用いられている。混合物の場合は、パラキシリレンジアミンの混合比率が高い方が、結晶性が高く、高融点となる。ポリアミドＸＤ１０の融点範囲は、２１５～２９０℃である。
ポリアミドＸＤ１０は、飽和吸水率が、合成樹脂製保持器９、セパレータ９３、樹脂製プーリの樹脂部１４５、ギア歯（樹脂歯）１５１などの樹脂部材に最も多く用いられているポリアミド６６に対して、１/３～１/４程度で格段に低いので、吸水による寸法変化が非常に小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が非常に高い。
【0086】
ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有状態で射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で１３０００～２８０００、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材の実用的な含有量１５～３５重量％を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、合成樹脂製保持器９、セパレータ９３、樹脂製プーリの樹脂部１４５、ギア歯（樹脂歯）１５１などの樹脂部材を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。
【0087】
ベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、合成樹脂製保持器９が接触する可能性がある相手部材（転動体及び外輪）や、セパレータ９３が接触する可能性がある相手部材（転動体）、あるいはギア歯１５１が接触する相手部材である金属製のウォーム１４１の摩耗に対して有利に働き、合成樹脂製保持器・セパレータ・減速ギアとして十分に機能する。車輪用転がり軸受用の保持器は、柔軟性が求められることから、強化材が含有しない非強化材が通常用いられる。
しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、合成樹脂製保持器やセパレータが破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。また、セパレータ、樹脂製プーリの樹脂部、減速ギアのウォームホイールにあっても十分高強度とするために強化材を配合することが好ましい。
しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、合成樹脂製保持器やセパレータが破損、変形、摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。また、セパレータ、樹脂製プーリの樹脂部、減速ギアのウォームホイールにあっても十分高強度とするために強化材を配合することが好ましい。
【0088】
強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、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等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更に相手材の損傷、樹脂製プーリの表面の平滑性等を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度や相手材の損傷等を考慮して適宜選択される。
【0089】
ガラス繊維としては、一般的な平均繊維径である１０～１３μｍのものの他、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。
【0090】
炭素繊維としては、強度を優先するのであれば、ＰＡＮ系のものが好適であるが、コスト面で有利なピッチ系のものも使用可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。炭素繊維は、繊維自体の強度、弾性率が高いため、ガラス繊維に比べて、合成樹脂製保持器、セパレートの高強度化、高弾性率化が可能である。
【0091】
アラミド繊維としては、強化性に優れるパラ系アラミド繊維を好適に使用することが可能である。平均繊維径としては、５～１５μｍのものが好適である。アラミド繊維は、ガラス繊維及び炭素繊維のように、鉄鋼材料を傷つけることはないので、合成樹脂製保持器やセパレートなどが接触する相手部材の表面状態を悪くすることがないので、転がり軸受や直動装置などの音響特性等を重視する場合は、更に好適である。
【0092】
これらの強化材は、全体の１０～４０重量％、特に１５～３０重量％の割合で配合することが好ましい。
強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、強化材の種類によっては、相手材への傷つけ性が高くなるので好ましくない。
更に、添加剤として樹脂に、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。
強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、成形性が低下すると共に、強化材の種類によっては、相手材への傷つけ性が高くなるので好ましくない。
更に、添加剤として樹脂に、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。
【0093】
以下に、転がり軸受や直動装置、あるいは樹脂製ウォームホイールのギア歯と金属製ウォームのギア歯との潤滑状態を良好に保つグリースについて説明する。
グリースは、増ちょう剤と基油とを主成分とし、基油は、本発明で用いられるポリアミドＸＤ１０への濡れ性を考慮して、ポリα―オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Ｌｉ石けん、Ｌｉコンプレックス石けん、Ｂａ石けん、Ｂａコンプレックス石けん等である。
これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα―オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、３０重量％以下である。
本発明で用いられるポリアミドＸＤ１０は、転がり軸受の合成樹脂製保持器や直動装置のセパレータ、あるいは電動パワーステアリング装置で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するＣ１０部分（セバシン酸に起因）が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
また、このグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。
上記のポリα―オレフィン油を基油とするグリースの外に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい直動装置となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド樹脂への濡れ性は良好である。
グリースは、増ちょう剤と基油とを主成分とし、基油は、本発明で用いられるポリアミドＸＤ１０への濡れ性を考慮して、ポリα―オレフィン油を主成分としたものであり、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Ｌｉ石けん、Ｌｉコンプレックス石けん、Ｂａ石けん、Ｂａコンプレックス石けん等である。
これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα―オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、３０重量％以下である。
本発明で用いられるポリアミドＸＤ１０は、転がり軸受の合成樹脂製保持器や直動装置のセパレータ、あるいは電動パワーステアリング装置で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するＣ１０部分（セバシン酸に起因）が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
また、このグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。
上記のポリα―オレフィン油を基油とするグリースの外に、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい直動装置となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド樹脂への濡れ性は良好である。
【0094】
本実施形態によれば、高信頼性で環境にやさしい樹脂部材を備えた転がり軸受、直動装置、樹脂製プーリ及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。
例えば、耐熱性に優れ低吸水性な半芳香族ポリアミドであるポリアミドＸＤ１０を、転がり軸受の樹脂部材である合成樹脂製保持器の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転がり軸受を提供し得る。
更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するセバシン酸に由来するＣ１０部分があることで、分子構造が近いポリα―オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、転がり軸受の長寿命化が可能となる。なお、密封シールも、本実施形態の樹脂材料で形成すると、更に環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
直動装置の樹脂部材であるセパレータの樹脂材料をポリアミドＸＤ１０としたため、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供し得る。
樹脂製プーリの樹脂部材である樹脂部を形成するポリアミド樹脂組成物のベース樹脂を、ポリアミドＸＤ１０とすることで、高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供し得る。
電動パワーステアリング装置の樹脂部材を構成する樹脂製の従動歯車（樹脂歯）のベース樹脂に、ポリアミドＸＤ１０を採用したことで、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい電動パワーステアリング装置を提供し得る。
例えば、耐熱性に優れ低吸水性な半芳香族ポリアミドであるポリアミドＸＤ１０を、転がり軸受の樹脂部材である合成樹脂製保持器の樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性と低コストを両立させた転がり軸受を提供し得る。
更に、アミド基間に長鎖炭化水素部分を有するセバシン酸に由来するＣ１０部分があることで、分子構造が近いポリα―オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、転がり軸受の長寿命化が可能となる。なお、密封シールも、本実施形態の樹脂材料で形成すると、更に環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
直動装置の樹脂部材であるセパレータの樹脂材料をポリアミドＸＤ１０としたため、樹脂製のセパレータに求められる寸法安定性、延性、ポリα―オレフィン油等を基油とするグリースの付着力を改善、更に高速での変形防止とを達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製のセパレータが用いられた直動装置を提供し得る。
樹脂製プーリの樹脂部材である樹脂部を形成するポリアミド樹脂組成物のベース樹脂を、ポリアミドＸＤ１０とすることで、高い耐塩化カルシウム性、耐熱性、高強度を併せて達成した、高信頼性で環境にやさしい樹脂製プーリを提供し得る。
電動パワーステアリング装置の樹脂部材を構成する樹脂製の従動歯車（樹脂歯）のベース樹脂に、ポリアミドＸＤ１０を採用したことで、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性で環境にやさしい電動パワーステアリング装置を提供し得る。
【0095】
（実施例）
［保持器の作製］
表１に示すポリアミド樹脂、及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製する。各樹脂ペレットを用いて、アンギュラ玉軸受（日本精工製「７０ＢＥＲ２０ＸＤＢ」；内径７０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、幅２４ｍｍ、接触角２５°、２列組合せ）用保持器（図４参照）を射出成形により作製する。
また、同じ樹脂ペレットを用いて、深溝玉軸受用保持器（図６、外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）を射出成形により作製する。
［保持器の作製］
表１に示すポリアミド樹脂、及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製する。各樹脂ペレットを用いて、アンギュラ玉軸受（日本精工製「７０ＢＥＲ２０ＸＤＢ」；内径７０ｍｍ、外径１１０ｍｍ、幅２４ｍｍ、接触角２５°、２列組合せ）用保持器（図４参照）を射出成形により作製する。
また、同じ樹脂ペレットを用いて、深溝玉軸受用保持器（図６、外径４７ｍｍ、内径１７ｍｍ）を射出成形により作製する。
【0096】
【表1】
・比較の形態の例１の樹脂：ＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製Ａ３ＨＧ６ ＨＲ、熱安定剤含有グレード)
・比較の形態の例２の樹脂：ＧＦ３０質量％含有ポリアミド６Ｔ６Ｉ樹脂［三井化学製アーレンＥ４３０Ｎ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）
・比較の形態の例３の樹脂：ＰＡＮ系ＣＦ３０質量％含有Ｌ－ＰＰＳ樹脂［ポリプラスチックス製ジュラファイド（登録商標）フォートロン２１３０Ａ１］
【0097】
［寸法安定性の評価］
表１に示す組成の各保持器を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後に保持器外径寸法の変化量を測定する。何れの条件においても、変化量が５０μｍ以下を合格、５０μｍを越えるものを不合格として判定することができる。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ
表１に示す組成の各保持器を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後に保持器外径寸法の変化量を測定する。何れの条件においても、変化量が５０μｍ以下を合格、５０μｍを越えるものを不合格として判定することができる。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ
【0098】
［耐久性評価］
表１に示す組成からなる各保持器を組み込んだ各試験体を、実際のスピンドルユニットに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０００ｈｒの軸受の連続運転ができた場合を合格、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格として判定することができる。
なお、内部空間に、充填したグリースは、ポリαオレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとする。添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものとすることができる。
試験軸受の組み込み時予圧荷重は、１５００Ｎ、試験回転数は１００００ｍｉｎ－１とし、グリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ない軸受空間容積の７％とすることができる。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ
表１に示す組成からなる各保持器を組み込んだ各試験体を、実際のスピンドルユニットに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０００ｈｒの軸受の連続運転ができた場合を合格、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格として判定することができる。
なお、内部空間に、充填したグリースは、ポリαオレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとする。添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものとすることができる。
試験軸受の組み込み時予圧荷重は、１５００Ｎ、試験回転数は１００００ｍｉｎ－１とし、グリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ない軸受空間容積の７％とすることができる。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ
【0099】
［組み込み性評価］
表１に示す保持器組成からなる図６の冠型保持器（実施の形態の例、比較の形態の例１～３）について、自動組み込み試験機を用いて、組み込み試験を実施し、保持器爪部の白化・割れ・変形などにより、組み込み性を評価することができる。
各組成でｎ＝１０で行い、１個でも異常が見られた場合は不合格、異常が無かった場合を合格として判定することができる。
表１に示す保持器組成からなる図６の冠型保持器（実施の形態の例、比較の形態の例１～３）について、自動組み込み試験機を用いて、組み込み試験を実施し、保持器爪部の白化・割れ・変形などにより、組み込み性を評価することができる。
各組成でｎ＝１０で行い、１個でも異常が見られた場合は不合格、異常が無かった場合を合格として判定することができる。
【0100】
従来の高吸水のポリアミド樹脂からなる比較の形態の例１は、高温、高湿度の過酷な条件では、寸法安定性が悪いと思われるため、それに伴って耐久性も持たないと考えられる。実施の形態の例は、組み込み性が比較の形態の例１と同レベルと考えられ、長い炭化水素部分がない半芳香族ポリアミドの比較の形態の例２と差異を有すると考えられる。比較の形態の例３も同様に延性が低いと思われるため、組み込み性は良好でないと考えられる。更に、本願で用いているポリアミド樹脂と同レベルの低吸水性であるポリアミド６Ｔ６Iをベース樹脂とした比較の形態の例２及び、更に低吸水性のＬ－ＰＰＳをベース樹脂とした比較の形態の例３は、寸法安定性は問題ないと考えられるが、ポリα－オレフィン油を基油としたグリースに対する濡れ性が更に悪いため（ポリアミド６６に比べても）、樹脂の摩耗の進行が早く、温度が高い条件で１０００時間の耐久性を持つことはないと考えられる。
【0101】
［セパレータの作製］
表２に示すポリアミド樹脂からなる樹脂ペレットを用いて、セパレータを射出成形（１点のピンゲート）により作製する。
表２に示すポリアミド樹脂からなる樹脂ペレットを用いて、セパレータを射出成形（１点のピンゲート）により作製する。
【0102】
【表2】
・比較の形態の例１の樹脂：ＢＡＳＦ製ポリアミド６６樹脂［ウルトラミッドＡ３Ｗ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)］
・比較の形態の例２の樹脂：ポリアミド６Ｔ６Ｉ樹脂［三井化学製アーレンＥ４３０Ｎ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）
【0103】
［耐久性評価］
各試験体（セパレータ）を実際のボールねじ（軸径φ４０ｍｍ、リード２０ｍｍで、オーバーサイズボールで予圧を与えたもの）に組み込んで、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０００ｈｒのボールねじの連続運転（軸回転速度：１０００ｍｉｎ－１）ができた場合を合格、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格として判定することができる。
尚、内部空間に、充填したグリースは、ポリαオレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとする。添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものとすることができる。
試験ボールねじのグリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ないボールねじ空間容積の７％とすることができる。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ
各試験体（セパレータ）を実際のボールねじ（軸径φ４０ｍｍ、リード２０ｍｍで、オーバーサイズボールで予圧を与えたもの）に組み込んで、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０００ｈｒのボールねじの連続運転（軸回転速度：１０００ｍｉｎ－１）ができた場合を合格、１０００ｈｒの連続運転ができなかったものを不合格として判定することができる。
尚、内部空間に、充填したグリースは、ポリαオレフィン油（１００℃で５．７ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとする。添加剤としては、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤が通常量含有しているものとすることができる。
試験ボールねじのグリース充填量は、樹脂材料による差異を見るために、通常より少ないボールねじ空間容積の７％とすることができる。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ
【0104】
従来の高吸水のポリアミド樹脂からなる比較の形態の例１は、高温、高湿度の過酷な条件では、寸法安定性が悪いと思われるため、それに伴って耐久性も持たないと考えられる。
更に、ポリアミド６Ｔ６Iをベース樹脂とした比較の形態の例２は、寸法安定性は問題ないと思われるものの、ポリα－オレフィン油を基油としたグリースに対する濡れ性が更に悪いため（ポリアミド６６に比べても）、樹脂の摩耗の進行が早く、温度が高い条件で１０００時間の耐久性を持つことはないと考えられる。
更に、ポリアミド６Ｔ６Iをベース樹脂とした比較の形態の例２は、寸法安定性は問題ないと思われるものの、ポリα－オレフィン油を基油としたグリースに対する濡れ性が更に悪いため（ポリアミド６６に比べても）、樹脂の摩耗の進行が早く、温度が高い条件で１０００時間の耐久性を持つことはないと考えられる。
【0105】
［樹脂製プーリの作製］
表３に示すポリアミド樹脂とガラス繊維からなる樹脂ペレットを用いて、外輪外周部に凹溝を有する接触ゴムシール付き深溝玉軸受(６２０３ＤＤＬ１８)をコアにしてインサート成形（射出成形）する。
表３に示すポリアミド樹脂とガラス繊維からなる樹脂ペレットを用いて、外輪外周部に凹溝を有する接触ゴムシール付き深溝玉軸受(６２０３ＤＤＬ１８)をコアにしてインサート成形（射出成形）する。
【0106】
【表3】
・比較の形態の例１の樹脂：表１に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製Ａ３ＨＧ６ ＨＲ、熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)
・比較の形態の例２の樹脂：ポリアミド６Ｔ６Ｉ樹脂［三井化学製アーレンE430N（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）。
【0107】
［耐塩化カルシウム性評価］
実施の形態の例１と、比較の形態の例１、比較の形態の例２の樹脂製プーリについて、以下の条件で耐塩化カルシウム性を評価することができる。
まず、樹脂製プーリを８０℃の熱水中に２時間浸漬して吸水させた後、塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。次に、この樹脂製プーリを、ラジアル負荷１５０ｋｇｆかけた状態で、恒温槽中に放置して温度を可変させる。
可変条件は、２０℃から１１０℃まで３０分かけて昇温後、１１０℃で２時間保持し、さらに３０分かけて２０℃まで温度を下げた後、２０℃に１時間保持する。これを１サイクルとして繰返し、２サイクル毎に、樹脂製プーリを塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。これを１０サイクル繰り返した後、クラックの発生を確認することができる。
実施の形態の例１と、比較の形態の例１、比較の形態の例２の樹脂製プーリについて、以下の条件で耐塩化カルシウム性を評価することができる。
まず、樹脂製プーリを８０℃の熱水中に２時間浸漬して吸水させた後、塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。次に、この樹脂製プーリを、ラジアル負荷１５０ｋｇｆかけた状態で、恒温槽中に放置して温度を可変させる。
可変条件は、２０℃から１１０℃まで３０分かけて昇温後、１１０℃で２時間保持し、さらに３０分かけて２０℃まで温度を下げた後、２０℃に１時間保持する。これを１サイクルとして繰返し、２サイクル毎に、樹脂製プーリを塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。これを１０サイクル繰り返した後、クラックの発生を確認することができる。
【0108】
低吸水性のベース樹脂からなる樹脂製プーリである実施の形態の例は、同じく低吸水性のベース樹脂からなる比較の形態の例２と同様に、クラック発生は見られず、十分な耐塩化カルシウム性を有すると考えられる。これにより、自動車で実際に使用しても、融雪剤に起因するクラック発生は見られないと考えられる。それに対して、高吸水性のベース樹脂からなる比較の形態の例１は、クラックが発生すると思われるため、融雪剤がかかるように使用される自動車用途での適用は困難であると考えられる。
【0109】
［ウォームホイール試験体の作製］
表４に示すポリアミド樹脂及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製する。クロスレーレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃの芯管を、スプルー及びディスクゲートを装着した金型に配置し、射出成形機を用いて樹脂組成物からなる成形材料を充填して、外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍの外周部にヘリカルギア歯を有するものを作成する。その後、ホブカッターを用いた切削加工で、ギア歯の仕上げを行い、ウォームホイール試験体を作成する。
表４に示すポリアミド樹脂及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製する。クロスレーレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃの芯管を、スプルー及びディスクゲートを装着した金型に配置し、射出成形機を用いて樹脂組成物からなる成形材料を充填して、外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍの外周部にヘリカルギア歯を有するものを作成する。その後、ホブカッターを用いた切削加工で、ギア歯の仕上げを行い、ウォームホイール試験体を作成する。
【0110】
【表4】
比較の形態の例１の樹脂：表７に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有；数平均分子量２００００）］
比較の形態の例２の樹脂：表７に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６Ｔ６I樹脂［三井化学製アーレンＥ４３０Ｎ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）
【0111】
［寸法安定性の評価］
各試験体を、下記条件I又は条件IIの下に放置し、所定時間経過後にギア外径寸法の変化量を測定することができる。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格、４０μｍを越えるものを不合格として判定することができる。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ
各試験体を、下記条件I又は条件IIの下に放置し、所定時間経過後にギア外径寸法の変化量を測定することができる。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格、４０μｍを越えるものを不合格として判定することができる。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ
【0112】
［耐久性評価］
各試験体を実際の自動車減速ギアに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０万回の操舵に耐えることができた減速ギアを合格、１０万回の操舵に耐えることができなかった減速ギアを不合格として判定することができる。
尚、内部空間に、充填したグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で８ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとすることができる。添加剤としては、ポリエチレンワックス（摩耗防止剤）、４，４‘-ジオクチルジフェニルアミン（酸化防止剤）、中性カルシウムスルホネート（防錆剤）が、配合される。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
各試験体を実際の自動車減速ギアに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０万回の操舵に耐えることができた減速ギアを合格、１０万回の操舵に耐えることができなかった減速ギアを不合格として判定することができる。
尚、内部空間に、充填したグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で８ｍｍ２/Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとすることができる。添加剤としては、ポリエチレンワックス（摩耗防止剤）、４，４‘-ジオクチルジフェニルアミン（酸化防止剤）、中性カルシウムスルホネート（防錆剤）が、配合される。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
【0113】
従来の高吸水のポリアミド６６からなる比較の形態の例１は、高温、高湿度の過酷な条件では、寸法安定性が悪いと思われるために、それに伴って耐久性も持たなくなると考えられる。ポリアミド６Ｔ６Iからなる比較の形態の例２は、寸法安定性には優れていると思われるものの、グリース基油であるポリα-オレフィン油との濡れ性が悪く、すべての条件で樹脂の摩耗が発生し、耐久性は悪いと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【0114】
本発明は、相対運動を構成要素に備える転動装置や軸受を備えた種々のものに広く利用可能である。
【符号の説明】
【0115】
１ 内輪
３ 外輪
５ 環状隙間
７ 転動体
９ 保持器
１１ 密封装置
６９ リニアガイド装置
７１ 案内レール
７３ スライダ
７５ 転動溝
７７ ボール循環経路
７９ ボールねじ装置
８１ ねじ軸
８３ ボールナット
８５ ボールチューブ
８７ ボール溝
８９ 直動体
９１ ボール循環経路
９３ セパレータ
９５ 凹面
９７ 貫通孔
９９ 溝
Ｂ ボール
１０１ 転がり軸受
１０３ 樹脂部
１４１ ウォームホイール（従動歯車）
１４３ ウォーム（駆動歯車）
１４５ 減速ギア（減速歯車機構）
１４９ 芯管
１５１ ギア歯
１５３ 樹脂部材
３ 外輪
５ 環状隙間
７ 転動体
９ 保持器
１１ 密封装置
６９ リニアガイド装置
７１ 案内レール
７３ スライダ
７５ 転動溝
７７ ボール循環経路
７９ ボールねじ装置
８１ ねじ軸
８３ ボールナット
８５ ボールチューブ
８７ ボール溝
８９ 直動体
９１ ボール循環経路
９３ セパレータ
９５ 凹面
９７ 貫通孔
９９ 溝
Ｂ ボール
１０１ 転がり軸受
１０３ 樹脂部
１４１ ウォームホイール（従動歯車）
１４３ ウォーム（駆動歯車）
１４５ 減速ギア（減速歯車機構）
１４９ 芯管
１５１ ギア歯
１５３ 樹脂部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】