ローラおよびローラ装置

本発明は、例えば乗用車等の乗降口を開閉するためのスライドドアをガイドレールに沿ってガイドするためのローラ装置と、前記ローラ装置に組み込まれる樹脂製のローラに関するものである。

近年、通常のヒンジ型のドアに代えて、あるいは通常のドアと組み合わせて、車体側面の乗降口を閉鎖した状態と、車体外方へ振り出すとともに車体と平行に移動させて乗降口を開放させた状態との間で開閉することができるスライドドアが、従来のバン型の車両だけでなく、普通乗用車や小型乗用車等の様々なタイプの車両にも広く普及しつつある。スライドドアは、通常のドアに比べ大きく開き、しかもドアを開けてもスペースをとらないという利点がある。

車体に設けたガイドレール上を転動することで、前記スライドドアを、前記2状態間で案内して開閉動作させるために、ローラ装置が用いられる。 前記ローラ装置としては、内輪および外輪と、前記内輪および外輪の間に配設された転動体とを備え、前記内輪がスライドドアに取り付けられた転がり軸受を備えたものが一般的に用いられる。

前記外輪には、その外周を覆うように、前記ガイドレール上を転動する外周面を構成する樹脂製のローラを配設するのが好ましい。かかる樹脂製のローラを設けることにより、スライドドアの開閉時の静粛性を高めることができる。 ローラは、耐摩耗性に優れたナイロン46、ナイロン66等の汎用の脂肪族ナイロンをベースレジンとして含む樹脂組成物によって形成するのが一般的である。

しかし、例えばスライドドアをその上下方向の中間部でガイドするセンターローラ部に組み込まれるローラ装置等の、スライドドアを開いた状態で車外に露出されることのあるローラ装置のローラを、前記脂肪族ナイロンを含む樹脂組成物によって形成した場合には、当該脂肪族ナイロンの吸水性が高いために、露出された状態で雨水等に接すると、吸水によってローラが膨潤して寸法が大きく変化して、スライドドア開閉のトルクが上昇するといった問題を生じる場合がある。

また脂肪族ナイロンは、海水中に含まれ、あるいは道路の融雪剤としても使用される塩化カルシウムに対する耐性が低く、当該塩化カルシウムに接すると劣化して強度等が大幅に低下するという問題もある。 脂肪族ナイロンの中でもナイロン11、ナイロン12等は、前記ナイロン46、ナイロン66等に比べて吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れている。しかし、前記ナイロン11、ナイロン12等は耐クリープ性が低いという問題がある。

スライドドアは、車体との色目を揃えるために、ローラ装置を組み込んで車体に組み付けた状態で、前記車体と共に焼付け塗装するのが望ましく、ローラには、かかる焼付け時に、スライドドアの重さが加わった状態でクリープ変形しない高い耐クリープ性が求められる。 しかし、ナイロン11、ナイロン12等をベースレジンとするローラは、前記焼付けに耐え得る耐クリープ性を有さず熱変形量が大きいため、かかるローラを含むローラ装置を、焼付け塗装を前提としたスライドドアに組み込むことはできない。

ナイロン9T、ナイロン6T等の芳香族ナイロンは、脂肪族ナイロンのうちナイロン46、ナイロン66等に比べて吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れる上、ナイロン11、ナイロン12等に比べて耐クリープ性にも優れている。 しかし芳香族ナイロンは、前記各種脂肪族ナイロンに比べて耐摩耗性が低いため、かかる芳香族ナイロンをベースレジンとして含む樹脂組成物によってローラを形成した場合には、繰り返し転がりによって前記ローラの表面が大きく摩耗したり剥離したりしてスライドドアのスムースな開閉ができなくなる場合がある。

そこで、脂肪族ナイロンと芳香族ナイロンとをアロイ化してローラを形成することが検討されている(特許文献1〜3等参照)。 ところが前記アロイ中で、脂肪族ナイロンと芳香族ナイロンとは完全に相溶化する訳ではなく、いわゆる海−島構造を構成するため、結晶化度が低下する傾向にある。 そのため、特にガイドレールに対する高い面圧での摺動時に、耐摩耗性の向上効果が得られないという問題を生じる。ローラ装置のローラは、スライドドアの開閉時に、ガイドレールに対して単に転動するだけでなく、転動しながら摺動もするため、前記のように高い面圧での摺動が発生する場合がある。

また、脂肪族ナイロンと芳香族ナイロンとをアロイ化したローラは、芳香族ナイロンに比べて耐クリープ性が低いという問題もある。

特開2007−315483号公報

特開2006−138334号公報

特許第4357154号公報

本発明の目的は、吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れるとともに、耐クリープ性や耐磨耗性にも優れた樹脂製のローラと、前記ローラを組み込んだローラ装置とを提供することにある。

請求項1記載の発明は、式(iv):

〔式中aは4〜9の数を示す。〕 で表される繰り返し単位、および式(iii):

〔式中bは9〜11の数を示す。〕 で表される繰り返し単位の、質量比W_iv/W_iii=60/40の共重合体のみをベースレジンとして含む樹脂組成物によって、環状に形成したことを特徴とするローラ(12)である。 この構成によれば、ベースレジンとして前記共重合体のみを含む樹脂組成物によって環状に形成することで、吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れるとともに、耐クリープ性や耐磨耗性にも優れた樹脂製のローラを形成することができる。

すなわち前記共重合体は、ナイロン6T、ナイロン9T等の芳香族ナイロンに相当する前記式(iv)で表される繰り返し単位、および脂肪族ナイロンのうちナイロン11、ナイロン12等に相当する前記式(iii)で表される繰り返し単位によって形成されるため、ナイロン46、ナイロン66等に比べて吸水性が著しく低い上、塩化カルシウムに対する耐性に優れている。

また前記共重合体は、前記式(iv)で表される繰り返し単位の作用によって、前記芳香族ナイロンと同等の高い耐クリープ性を有する上、前記式(iii)で表される繰り返し単位の作用によって、脂肪族ナイロンと同等またはそれ以上の高い耐摩耗性をも兼ね備えている。 そのため、ベースレジンとして前記共重合体のみを含む樹脂組成物によってローラを形成することができ、形成されたローラは、脂肪族ナイロンと芳香族ナイロンのアロイのように海−島構造を構成せずに均一相を呈するため、結晶化度が低下して前記耐摩耗性や耐クリープ性が低下するのを防止することもできる。

ただし本発明の構成は、前記共重合体を1種単独で使用する場合に限定されるものではない。 なお括弧付き算用数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表す。以下の請求項においても同様である。

請求項2記載の発明は、前記樹脂組成物は、その総量の25質量%以上、40質量%以下の炭素繊維をも含んでいる請求項1に記載のローラである。 この構成によれば、ローラの耐摩耗性、耐クリープ性をさらに向上することができる。 請求項3記載の発明は、内輪(2)および外輪(3)と、前記内輪および外輪の間に配設された転動体(4)とを備えた転がり軸受(6)を有するとともに、前記転がり軸受の外輪の外周(11)を覆うように、前記本発明のローラが配設されていることを特徴とするローラ装置(1)である。

この構成によれば、前記のように吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れるため車外に露出されても膨潤したり劣化したりせず、また焼付け塗装に対応した高い耐クリープ性を有する上、耐磨耗性にも優れたローラを備えることにより、乗用車等の乗降口を開閉するためのスライドドア等に好適に適用できるローラ装置を提供することができる。

本発明によれば、吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れるとともに、耐クリープ性や耐磨耗性にも優れた樹脂製のローラと、前記ローラを組み込んだローラ装置とを提供することが可能となる。

本発明のローラ装置の、実施の形態の一例を示す断面図である。

前記ローラ装置をセンターローラ部に組み込んだスライドドアの概略を示す斜視図である。

前記センターローラ部の要部を拡大して示す斜視図である。

本発明の実施例、比較例において樹脂組成物の耐摩耗性を評価するために実施した耐摩耗試験の試験方法を説明する斜視図である。

〈ローラおよびローラ装置〉 図1は、本発明のローラ装置の、実施の形態の一例を示す断面図である。 図1を参照して、この例のローラ装置1は、内輪2、外輪3、前記内輪2および外輪3の間に配設された転動体としての複数の玉4、および前記複数の玉4を内輪2、外輪3間で略等間隔に保持するための保持器5を含む転がり軸受6を備えている。

このうち内輪2は、例えば軸受鋼等によって環状に形成され、その外周面7の幅方向の中央には、前記玉4を転動させるための軌道を構成する環状の軌道溝8が、径方向内方へ凹入させて設けられている。 また外輪3は、同様に軸受鋼等によって環状に形成され、その内周面9の幅方向の中央には、前記玉4を転動させるための軌道を構成する環状の軌道溝10が、径方向外方へ凹入させて設けられている。

外輪3の外周面11には、当該外周面11を全周に亘って覆うように、ローラ12が配設されている。 前記外輪3とローラ12とは、外周面11の幅方向の、図では2箇所に、径方向内方へ凹入させて形成された環状の凹溝13と、ローラ12の内周面14の、前記凹溝13に対応する位置に、径方向内方へ突出させて設けた環状の凸条15とを互いに嵌め合わせた状態で一体化されている。

前記外輪3とローラ12とは、例えばローラ12の外形に対応した型窩を有する金型内に転がり軸受6をセットした状態で、前記型窩内に、ローラ12のもとになる樹脂組成物を注入する、いわゆるインサート成形等によって互いに一体化することができる。 外輪3の内周面9の、軌道溝10の両側には、内輪2と外輪3との間をシールするシール16の基部17を嵌め合わせて固定するための環状のシール溝18が、軌道溝10と平行に設けられて、前記シール16が固定されている。

また内輪2の外周面7の、軌道溝8の両側には、環状の凹溝19が、軌道溝8と平行に設けられおり、前記凹溝19に、前記シール16のシールリップ20の先端が挿入されて、内外両輪2、3間がシール16によってシールされている。 図2は、前記ローラ装置をセンターローラ部に組み込んだスライドドアの概略を示す斜視図である。また図3は、前記センターローラ部の要部を拡大して示す斜視図である。

図2、図3を参照して、この例のローラ装置1は、例えばスライドドア21をその上下方向の中間部で、車体22の外面に設けたガイドレール23に沿ってガイドするためのセンターローラ部24に、好適に組み込むことができる。 前記センターローラ部24は、前記ガイドレール23の長さ方向と略直交方向に延びる中心軸L1を中心として、スライドドア21に対して略水平方向に首振り可能に設けられたヘッド25を備えている。

またヘッド25は、その中心軸L2が前記中心軸L1と直交方向に延びる支軸26を備えており、前記支軸26に、前記ローラ装置1の内輪2が取り付けられている。これによりローラ装置1の外輪3およびローラ12は、ヘッド25に対して、前記中心軸L2を中心として回転自在に支持されている。 前記ローラ装置1は、外輪3およびローラ12をガイドレール23上で転動させることによって、スライドドア21を支持しながら、図2に示すように車体側面の乗降口を閉鎖した状態と、図示していないが車体外方へ振り出すとともに車体と平行に移動させて乗降口を開放させた状態との間で案内して開閉動作させるために機能する。

ローラ装置1の両側には、一対の補助ローラ27が設けられている。補助ローラ27は、その中心軸L3が前記中心軸と平行に設けられており、図示していないがガイドレール23の内側面に当接しながら転動することで、スライドドア21の外れ止めとして機能する。 〈樹脂組成物〉 前記ローラ装置1のローラ12は、式(iv):

〔式中aは4〜9の数を示す。〕 で表される繰り返し単位、および式(iii):

〔式中bは9〜11の数を示す。〕 で表される繰り返し単位の、質量比W_iv/W_iii=60/40の共重合体のみをベースレジンとして含む樹脂組成物によって、前記のように環状に形成される。 前記共重合体は、ナイロン6T、ナイロン9T等の芳香族ナイロンに相当する前記式(iv)で表される繰り返し単位、および脂肪族ナイロンのうちナイロン11、ナイロン12等に相当する前記式(iii)で表される繰り返し単位によって形成されるため、ナイロン46、ナイロン66等に比べて吸水性が著しく低い上、塩化カルシウムに対する耐性に優れている。

また前記共重合体は、前記式(iv)で表される繰り返し単位の作用によって、前記芳香族ナイロンと同等の高い耐クリープ性を有する上、式(iii)で表される繰り返し単位の作用によって、脂肪族ナイロンと同等またはそれ以上の高い耐摩耗性をも兼ね備えている。 そのため、ベースレジンとして前記共重合体のみを含む樹脂組成物によってローラを形成することができ、形成されたローラは、脂肪族ナイロンと芳香族ナイロンのアロイのように海−島構造を構成せずに均一相を呈するため、結晶化度が低下して前記耐摩耗性や耐クリープ性が低下するのを防止することもできる。

したがって、前記共重合体のみをベースレジンとして含む樹脂組成物によって環状に形成することで、吸水性が低く、かつ塩化カルシウムに対する耐性に優れているとともに、耐クリープ性や耐磨耗性にも優れたローラ12を得ることができる。

前記共重合体における、式(iv)で表される繰り返し単位と、式(iii)で表される繰り返し単位の質量比W_iv/W_iiiは60/40に限定される。 前記範囲より式(iv)で表される繰り返し単位の割合が少ない場合には、当該繰り返し単位による、ローラ12の耐クリープ性を維持する効果が得られないおそれがある。一方、前記範囲より式(iii)で表される繰り返し単位の割合が少ない場合には、当該繰り返し単位による、ローラ12の耐摩耗性を向上する効果が得られないおそれがある。

前記共重合体としては、これに限定されないが、例えば式(iv)中のaが6、式(iii)中のbが10で、かつ質量比W_iv/W_iiiが60/40である、東洋紡績(株)製のバイロアミド(登録商標)MJ−300等が挙げられる。 ベースレジンとしては、先に説明したように基本的には、前記共重合体を1種単独で使用するのが、海−島構造を生じさせずに均一相を構成する点、および構成を簡略化する点で好ましい。

ただし、前記質量比W_iv/W_iiiの異なる2種以上の共重合体を併用して、ベースレジンの全体での質量比W_iv/W_iiiを調整するようにしてもよい。また、特に前記共重合体と良好な相溶性を有し、海−島構造を生じさせるおそれのない他のナイロンの1種または2種以上を、ベースレジンとして併用してもよい。 前記樹脂組成物は、従来同様に強化繊維を含んでいてもよい。

強化繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、繊維状の珪灰石(ウォラストナイト)、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、Si−Ti−C−O繊維、金属繊維(銅、鋼、ステンレス鋼等)、芳香族ポリアミド(アラミド)繊維、チタン酸カリウムウィスカー、グラファイトウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー等の1種または2種以上が挙げられる。

特に、ローラの耐摩耗性や耐クリープ性を向上する効果に優れた炭素繊維が好ましい。 炭素繊維の配合割合は、樹脂組成物の総量の25質量%以上、40質量%以下であるのが好ましい。 配合割合が前記範囲未満では、炭素繊維を配合することによる、ローラの耐摩耗性や耐クリープ性を向上する効果が十分に得られないおそれがある。また、前記範囲を超える場合には、樹脂組成物を調製するために各成分を配合して混練したりするのが困難になるおそれがある。

前記樹脂組成物には、さらに必要に応じて、例えばポリオレフィンやエラストマ等の衝撃性改質剤、着色剤等の従来公知の種々の添加剤を、任意の割合で配合してもよい。

〈実施例1〉 式(iv)で表される繰り返し単位と、式(iii)で表される繰り返し単位とからなる共重合体であって、式(iv)中のaが6、式(iii)中のbが10で、かつ質量比W_iv/W_iiiが60/40であるベースレジンに、強化繊維としての炭素繊維を配合して樹脂組成物を調製した。炭素繊維の配合割合は、樹脂組成物の総量の30質量%であった。

〈比較例1〉 式(iv)で表される繰り返し単位と、式(iii)で表される繰り返し単位とからなる共重合体であって、式(iv)中のaが6、式(iii)中のbが10で、かつ質量比W_iv/W_iiiが70/30であるベースレジンを用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。

〈比較例2〉 ベースレジンとしてナイロン46(PA46)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。 〈比較例3〉 ベースレジンとしてナイロン6T(PA6T)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。

〈比較例4〉 ベースレジンとしてナイロン11(PA11)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。 〈荷重たわみ温度測定〉 前記各実施例、比較例で調製した樹脂組成物を用いて、日本工業規格JIS K7191−1:2007(ISO75−1:2004)「プラスチック−荷重たわみ温度の求め方−第1部:通則」において規定された試験片を作製し、前記規格、およびJIS K7191−2:2007(ISO75−2:2004)「プラスチック−荷重たわみ温度の求め方−第2部:プラスチック及びエボナイト」に所載のA法(荷重1.8MPa)に則って荷重たわみ温度を測定して耐クリープ性を評価した。

〈吸水率測定〉 前記各実施例、比較例のうち比較例1、2で調製した樹脂組成物を用いて、日本工業規格JIS K7209:2000「プラスチック−吸水率の求め方」において規定された試験片を作製し、前記規格に所載のD法に則って吸水量を測定して吸水性を評価した。

〈耐摩耗試験〉 前記各実施例、比較例で調製した樹脂組成物を用いて、図4に示すように有底円筒状で、かつその外径が25mm、内径が15mmの試験片28を作製した。 平盤上に、中心軸L4を中心として120°ずつの角度を設けて等角度で、自転しないように3本の鋼製のコロ29を固定した上に、前記試験片28を、開口側を下にして、その中心軸L5が前記中心軸L4と一致するように、図中に太線の矢印で示すように当接させた。

次いで試験片28を、200Nの圧接力でコロ29に圧接させながら、中心軸L5を中心として0.5m/秒の回転速度で10秒間連続回転させたのち10秒間停止させる動作を2時間に亘って連続して実施したのち、試験片28の高さHの変化量を摩耗量として測定して耐摩耗性を評価した。 摩耗量は、高さHが減少する方向に変化した場合を(+)、逆に高さHが増加する方向に変化した場合を(−)として表すこととする。比較例4は、下記表1に示すように高さHが増加した。この原因としては熱膨張等が考えられる。また比較例3は試験中に溶融して破損したため高さHを測定することができなかった。

以上の結果を表1に示す。

表1の結果より、ベースレジンとして式(iii)(iv)で表される繰り返し単位からなる共重合体を用いることにより、従来のナイロン46に比べて吸水性を低く抑えることができる上、上記繰り返し単位の質量比W_iv/W_iiiを60/40とすることにより、良好な耐摩耗性を維持しながら、耐クリープ性を向上できることが判った。

1:ローラ装置、2:内輪、3:外輪、4:玉(転動体)、5:保持器、6:転がり軸受、7:外周面、8:軌道溝、9:内周面、10:軌道溝、11:外周面、12:ローラ、13:凹溝、14:内周面、15:凸条、16:シール、17:基部、18:シール溝、19:凹溝、20:シールリップ、21:スライドドア、22:車体、23:ガイドレール、24:センターローラ部、25:ヘッド、26:支軸、27:補助ローラ、28:試験片、29:コロ