JP2012179744A - 転がり軸受用保持器及びその製造方法、並びに転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイドが無く高強度で、寸法精度に優れる保持器を、圧縮専用の別機構や、ポケットのバリ取り作業を要することなく低コストで提供する。
【解決手段】保持器形状と一致するキャビティと、キャビティの保持器円環部相当部位の適所に連続して該保持器円環部相当部の外部に設けられた樹脂溜りと、樹脂溜りに連続する空洞及び空洞を摺動する可動ピンを配設した成形用金型を用いるとともに、可動ピンを引いて該可動ピンの先端と樹脂溜りとの間に空所を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出してキャビティ、樹脂溜り及び空所を充填した後、溶融樹脂組成物が固化する前に可動ピンを樹脂溜り側に移動して樹脂溜り内の溶融樹脂組成物をキャビティ内に押し込み、この圧縮状態のまま溶融樹脂組成物を固化させて保持器を製造する。また、このようにして得られた保持器を備える転がり軸受を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、合成樹脂製の転がり軸受用保持器及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記保持器を備える転がり軸受に関する。

各種転がり軸受においては、高速での回転に対応するために軽量で柔軟性に優れる合成樹脂製保持器が使用されることが多くなっている。合成樹脂製保持器は射出成形法で製造されるが、成形用金型のキャビティ内に溶融樹脂組成物を射出充填し、保圧、冷却して溶融樹脂組成物の固化を待つ通常の射出成形法と、射出充填後に成形用金型を移動させて圧縮を加える射出圧縮法とが知られている。圧縮することにより、樹脂組成物中の配合成分（特に補強材）の配向や、得られる保持器の反りやヒケ、変形等を防止することができ、更には溶融樹脂組成物中のボイド（微小の空孔）を低減して樹脂強度の低下を防ぐことができるため、有効な成形方法である。

尚、射出圧縮法としては、成形機の型締め機構を利用してキャビティが保持器形状と一致する寸前で可動側金型を待機させておき、そこへ溶融樹脂組成物を射出充填した後、キャビティが保持器形状と一致するまで可動側金型を移動して圧縮を加える方法（例えば特許文献１〜３参照）や、圧縮専用の別機構を設け、固定金型（枠）と可動金型とを完全に型締めしておき、射出充填した後に圧縮専用の別機構に移して圧縮を行う方法（例えば特許文献４〜６参照）等が知られている。

特開平９−３９０４６号公報 特開平８−３２３８１３号公報 特開２００５−２３１２３９号公報 特公平４−３０３２９号公報 特開平６−２４６７９号公報 特開平７−８０８９４号公報

しかしながら、保持器には転動体を保持するためのポケットがあるため、上記のような射出圧縮法で成形することは一般に困難とされている。即ち、ポケットを形成するには、キャビティを保持器の形状と一致するまで完全に型締めした後、溶融樹脂組成物を射出充填し、固化させる必要がある。しかし、上記のように、圧縮のためにはキャビティを完全に型締めすることがないため、キャビティのポケット相当部分にも溶融樹脂組成物が入り込み、得られる保持器のポケットにバリが残ったり、場合によってはポケットが形成されないことがある。そのため、バリ取り加工等が別途必要になり、コスト増を招くようになる。

また、本来の保持器の形状とは一致しない部分に入り込んだ溶融樹脂組成物を圧縮するため、圧縮の際に成形用金型に大きな圧力が加わり、成形用金型の損傷を起こすこともある。

更には、圧縮専用の別機構を付加する方法では、別機構の装置や設備、工程が必要となりコスト増になる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ポケットのバリ取り作業や圧縮専用の別機構が不要で、低コストで寸法精度や強度に優れる転がり軸受用保持器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では下記を提供する。
（１）射出成形法により合成樹脂製の転がり軸受用保持器を製造する方法であって、
保持器形状と一致するキャビティと、前記キャビティの保持器円環部相当部位の適所に連続して該保持器円環部相当部の外部に設けられた樹脂溜りと、前記樹脂溜りに連続する空洞及び前記空洞を摺動する可動ピンを配設した成形用金型を用いるとともに、前記可動ピンを引いて該可動ピンの先端と前記樹脂溜りとの間に空所を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ、前記樹脂溜り及び前記空所を充填した後、前記溶融樹脂組成物が固化する前に、前記可動ピンを前記樹脂溜り側に移動して前記樹脂溜り内の前記溶融樹脂組成物を前記キャビティ内に押し込んで前記キャビティ内の前記溶融樹脂組成物を圧縮し、次いで、圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
（２）前記樹脂溜りを、前記保持器円環部相当部位において前記溶融樹脂組成物が会合する位置またはその近傍に設けたことを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（３）前記可動ピンを、保圧時間内に移動させることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（４）前記成形用金型は、前記保持器円環部相当部の適所に設けられた空洞と、前記空洞を摺動する第２の可動ピンとを備えており、前記溶融樹脂組成物の硬化後、前記成形用金型を開き、前記第２の可動ピンを前記保持器円環部相当部との境界面を超えて移動させて保持器離型を行うことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（５）前記第２の可動ピンを引いて該第２の可動ピンの先端と前記保持器円環部相当部との間に形成された空所にも前記溶融樹脂組成物を充填し、前記空所内の前記溶融樹脂組成物を前記キャビティ内に押し込むことを特徴とする上記（４）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（６）前記第２の可動ピンを、保圧時間内に移動させることを特徴とする上記（４）または（５）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（７）上記（１）〜（６）の何れか１項に記載の方法により得られることを特徴とする転がり軸受用保持器。
（８）上記（７）記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

本発明によれば、キャビティ内の溶融樹脂組成物が、樹脂溜りからの溶融樹脂組成物により圧縮され、ボイドの発生源となる固化時の樹脂収縮分が補完されるため、高強度の保持器が得られる。また、反りやヒケ、変形等を防止でき、寸法精度も向上する。更には、キャビティが保持器の形状と一致しているため、ポケットに溶融樹脂組成物が入り込むことがないためポケットのバリ取り作業が不要になり、更には圧縮専用の別機構も不要となるため、低コストで製造することができる。加えて、樹脂溜りを、キャビティにおいて溶融樹脂組成物が会合する位置に設けることにより、ウエルドの発生も防止できる。

円錐ころ軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 （Ａ）図１の円錐ころ軸受用保持器の製造に使用する成形用金型を示す断面図であり、溶融樹脂組成物を射出充填するときの状態を示す図、（Ｂ）充填した溶融樹脂組成物を固化させるときの状態を示す図である。 図２に従い、成形用金型の第２の可動ピンを移動させた例を示す断面図である。 玉軸受用冠型保持器の一例を示す斜視図である。 （Ａ）図４の冠型保持器の製造に使用する成形用金型を示す断面図であり、溶融樹脂組成物を射出充填するときの状態を示す図、（Ｂ）充填した溶融樹脂組成物を固化させるときの状態を示す図である。 図５に従い、成形用金型の第２の可動ピンを移動させた例を示す断面図である。 円筒ころ軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 アンギュラ玉軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 アンギュラ玉軸受用保持器の他の例を示す斜視図である。 針状ころ軸受用保持器の一例を示す上面図及び側面図である。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１は転がり軸受用保持器の一例である円錐ころ軸受用保持器１を示す斜視図であるが、上下の円環部１０Ａ、１０Ｂを複数の柱部１１で連結した形状を呈しており、両円環部１０Ａ，１０Ｂ及び隣接する柱部１１，１１により、円錐ころ（図示せず）を保持するためのポケット１２を形成している。

この円錐ころ軸受用保持器１を製造するために本発明では、図２に示す成形用金型２０を用いる。図２は成形用金型２０を円錐ころ軸受用保持器１の側面に対応して示す断面図であるが、型締めした際に、円錐ころ軸受用保持器１の形状に一致したキャビティ２１が形成されている。即ち、キャビティ２１は、上側の円環部１０Ａに相当する上側円環状空部２１Ａと、下側の円環部１０Ｂに相当する下側円環状空部２１Ｂと、柱部１１に相当する柱状空部２１Ｃとが連結して形成され、上側円環状空部２１Ａ、下側円環状空部２１Ｂ及び隣接する柱状空部２１Ｃ，２１Ｃとの間に、円錐ころ軸受用保持器１のポケット１２に対応するポケット部２２が形成される。

また、成形用金型２０には、キャビティ２１の下側円環状空部２１Ｂに連続する樹脂溜り２５が形成されている。樹脂溜り２５の底部には空洞２６が形成されており、空洞２６には図中上下方向に摺動する可動ピン２７が配設される。

尚、樹脂溜り２５は、図の例では２箇所であるが、それ以上多く形成することもできる。また、樹脂溜り２５は、図示の例ではキャビティ２１の外側に形成されているが、キャビティ２１の内側（保持器の軸心側）に形成してもよい。

更に、成形用金型２０には、下側円環状空部２１Ｂの適所、例えば柱状空部２１Ｃとの連結部分に対向して垂直方向に延びる空洞３０が形成され、空洞３０に図中上下方向に摺動する第２の可動ピン３１を配設する。

成形に際して先ず、（Ａ）に示すように、第２の可動ピン３１の上端３１ａを下側円環状空部２１Ｂとの境界まで上昇させた状態とし、可動ピン２７を引いて、即ち図の例では降下させて空洞２６の樹脂溜り側の一部に空所２８を形成した状態で、成形用金型２０の型締めを行う。そして、空所２８が形成された状態で、ゲート（図示せず）を通じて溶融樹脂組成物を射出充填する。これにより、キャビティ２１に加えて、樹脂溜り２５及び空所２８も溶融樹脂組成物で充填される。

次いで、溶融樹脂組成物が固化する前、例えば保圧時間内に、（Ｂ）に示すように、可動ピン２７の先端２７ａを、例えば樹脂溜り２５の底部の位置にまで上昇させる。これにより、空所２８に充填されていた溶融樹脂組成物が樹脂溜り２５に流入し、更に流入分の溶融樹脂組成部が樹脂溜り２５からキャビティ２１に流入し、キャビティ内で溶融樹脂組成物が圧縮される。

通常の円錐ころ軸受用保持器１の製造では、上側円環状空部２１Ａまたは下側円環状空部２１Ｂと、柱状空部２１Ｃとの連結部分にボイドが発生しやすいが、上記の方法によれば、ボイドの発生源となる樹脂収縮分（空隙）が、空所２８の溶融樹脂組成物により補完される。キャビティ２１に流入する樹脂量は樹脂収縮分を考慮して規定され、それに伴って空所２８の体積、即ち可動ピン２７の降下量が設定される。

また、樹脂溜り２５からの溶融樹脂組成物がキャビティ２１に流入する際に、溶融樹脂組成物は狭い連通孔２９を通るため流動が大きく乱れ、溶融樹脂組成物中の配合物（繊維状補強材等）の配向も無くなる。そのため、樹脂溜り２５を、キャビティ２１の下側円環状空部２１Ｂにおいて溶融樹脂組成物が会合する位置またはその近傍に設けることにより、得られる円錐ころ軸受用保持器１はウエルドが無くなり、高強度となる。

そして、上記の圧縮状態のまま保持し、冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化する。

その後、型を開くことで円錐ころ軸受用保持器１が得られるが、その際に第２の可動ピン３１を更に上昇させることにより、円錐ころ軸受用保持器１を成形用金型２０から容易に離型することができる。

このようにして得られた円錐ころ軸受用保持器１は、溶融樹脂組成物が保持器形状に一致するキャビティ２１のみに充填され、固化したものであるため、ポケット１２にバリが発生することがなく、寸法精度の高いものとなる。更には、樹脂溜り２５を溶融樹脂組成物の会合位置に設けることにより、ウエルドが無く、高強度なものとなる。

また、ボイドをより確実に消失させるために、図３（Ａ）に示すように、樹脂溜り２５に加えて、第２の可動ピン３１も降下させて空洞３０にも空所３２を形成するようにしてもよい。この状態で成形用金型２０の型締めを行い、ゲートから溶融樹脂組成物を射出充填すると、キャビティ２１に加えて、樹脂溜り２５及び空所２８、更には第２の可動ピン３１の上の空所３２も溶融樹脂組成物で充填される。次いで、溶融樹脂組成物が固化する前、例えば保圧時間内に、（Ｂ）に示すように、可動ピン２７の先端２７ａを、例えば樹脂溜り２５の底部の位置にまで上昇させ、第２の可動ピン３１の先端３１ａを下側円環状空部２１Ｂとの境界まで上昇させる。これにより、空所２８に充填されていた溶融樹脂組成物に加えて、空所３２に充填されていた溶融樹脂組成物がキャビティ２１に流入し、キャビティ内で溶融樹脂組成物が圧縮される。その際、空所３２に充填されていた溶融樹脂組成物が、下側円環状空部２１Ｂの柱状空部２１Ｃとの連結部分に流入するため、ポイドの発生が抑えられる。

そして、上記の圧縮状態のまま保持し、冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化させた後、型を開き、第２の可動ピン３１を更に上昇させることにより、円錐ころ軸受用保持器１を成形用金型２０から容易に離型することができる。

上記において、溶融樹脂組成物には制限はなく、例えばポリアミドやポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の繊維状補強材を配合したものが用いられる。また、成形時及び使用時の熱劣化を抑えるために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系熱安定剤を単独で、あるいは両方を添加してもよい。更に、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロピレン非役ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム系材料を配合してもよい。

本発明の製造方法は、円錐ころ軸受用保持器１の他にも種々の保持器に適用できる。例えば、図４に示すような玉軸受用冠型保持器１Ａの製造にも適用できる。この冠型保持器１Ａは、円環状の基部１０Ｄの一方の側に、柱部１１Ａが等間隔で立設しており、隣接する一対の柱部１１Ａ，１１Ａにより、玉（図示せず）を保持するためのポケット１２Ａが形成されている。また、各柱部１１Ａは、平坦部１１Ｔの両側に一対の爪１１Ｘ，１１Ｙを備えている。

このような冠型保持器１Ａでは、柱部１１Ａが最も肉厚部分となり、柱部１１Ａの中央部分にボイドが発生しやすい。そこで本発明では、図５に示すように、保持器形状に一致するキャビティ２１及びキャビティ２１に連続する樹脂溜り２５が形成され、樹脂溜り２５の底部の空洞２６を図中上下方向に摺動する可動ピン２７が配設された成形用金型２０を用いる。尚、樹脂溜り２５は、図の例では２箇所であるが、それ以上多く形成することができ、更には図示の例ではキャビティ２１の外側に形成されているが、キャビティ２１の内側に形成してもよい。

また、成形用金型２０には、冠型保持器１Ａの柱部１１Ａの平坦部１１Ｔに相当する部分に空洞３０が形成され、空洞３０に、図中上下方向に摺動する第２の可動ピン３１を配設する。

成形に際して先ず、（Ａ）に示すように、第２の可動ピン３１の上端３１ａを、冠型保持器１Ａの柱部１１Ａの平坦部１１Ｔに相当する部分との境界まで上昇させた状態とし、可動ピン２７を降下させて空所２８を形成した状態で、成形用金型２０の型締めを行い、ゲートから溶融樹脂組成物を射出充填する。これにより、キャビティ２１に加えて、樹脂溜り２５及び空所２８も溶融樹脂組成物で充填される。次いで、溶融樹脂組成物が固化する前、例えば保圧時間内に、（Ｂ）に示すように、可動ピン２７の先端２７ａを、例えば樹脂溜り２５の底部の位置にまで上昇させて空所２８に充填されていた溶融樹脂組成物を、樹脂溜り２５を介してキャビティ２１に流入させ、キャビティ内で溶融樹脂組成物を圧縮する。そして、圧縮状態のまま保持し、冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化させることにより、ボイドの無い、高強度の冠型保持器１Ａが得られる。

この場合も、樹脂溜り２５を、キャビティ２１の溶融樹脂組成物の会合位置またはその近傍に設けることにより、ウエルドが無く、更に高強度の冠型保持器１Ａとすることができる。

そして、上記の圧縮状態のまま保持し、冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化させ、型を開くことで冠型保持器１Ａが得られるが、その際に第２の可動ピン３１を更に上昇させることにより、冠型保持器１Ａを成形用金型２０から容易に離型することができる。冠型保持器１Ａは、柱部１１Ａの両端に爪１１Ｘ，１１Ｙを備えるため、型を開いただけでは離型し難いが、第２の可動ピン３１により突き出すことにより、離型しやすくなる。

また、ボイドの発生をより抑えるために、図６（Ａ）に示すように、樹脂溜り２５に加えて、第２の可動ピン３１も降下させて空洞３０にも空所３２を形成するようにしてもよい。この状態で成形用金型２０の型締めを行い、ゲートから溶融樹脂組成物を射出充填すると、キャビティ２１に加えて、樹脂溜り２５及び空所２８、更には空所３２も溶融樹脂組成物で充填される。次いで、溶融樹脂組成物が固化する前、例えば保圧時間内に、（Ｂ）に示すように、可動ピン２７の先端２７ａを、例えば樹脂溜り２５の底部の位置にまで上昇させ、第２の可動ピン３１の先端３１ａを平坦部１１Ｔに相当する部分との境界まで上昇させる。これにより、空所２８に充填されていた溶融樹脂組成物及び空所３２に充填されていた溶融樹脂組成物がキャビティ２１に流入し、キャビティ内部で溶融樹脂組成物が圧縮される。その際、空所３２に充填されていた溶融樹脂組成物が、柱部１１Ａの相当部分に流入してポイドの発生が抑えられる。

そして、上記の圧縮状態のまま保持し、冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化させ、型を開いた後、第２の可動ピン３１を更に上昇させることにより、冠型保持器１Ａを成形用金型２０から容易に離型することができる。

その他にも、例えば、図７に円筒ころ軸受用保持器１Ｂの一例を示すが、円筒ころ軸受陽保持器１Ｂは離型のためにラジアルドロー金型（割り型）を使用する必要があり、キャビティを保持器形状と一致するまで完全に型締めせずに溶融樹脂組成物を射出充填すると、キャビティのポケット部に加えて、割り面にも溶融樹脂組成物が入り込んでしまう。そのため、従来の射出圧縮法ではポケット１２Ｂや割り面対応箇所でのバリ取り作業が必要であったが、本発明に従って樹脂溜り、更には円筒ころ軸受用保持器１Ｂの円環部相当部分の適所に空洞を形成した成形用金型を用いることにより、ボイド防止に加えてバリ取り作業も不要で、ウエルドも無く高強度にすることができる。

更に、図８及び図９に示すようなアンギュラ玉軸受用保持器、図１０に示すような針状ころ軸受用保持器等の製造にも応用でき、それぞれの保持器に一致する形状のキャビティ及び樹脂溜り、更には各保持器の円環部の適所に空洞を形成した成形用金型を用いることにより、ボイドが無く、寸法精度に優れ、更にはウエルドも無く高強度にすることができる。

本発明は、上記の如くして製造された保持器を備える転がり軸受を提供する。何れの保持器もボイド、更にはウエルドが無く高強度であり、耐久性に優れ高信頼性の転がり軸受となる。

１ 円錐ころ軸受用保持器
１０Ａ，１０Ｂ 円環部
１１ 柱部
１２ ポケット
２０ 成形用金型
２１ キャビティ
２５ 樹脂溜り
２６ 空洞
２７ 可動ピン

Claims (8)

1. 射出成形法により合成樹脂製の転がり軸受用保持器を製造する方法であって、
   保持器形状と一致するキャビティと、前記キャビティの保持器円環部相当部位の適所に連続して該保持器円環部相当部の外部に設けられた樹脂溜りと、前記樹脂溜りに連続する空洞及び前記空洞を摺動する可動ピンを配設した成形用金型を用いるとともに、前記可動ピンを引いて該可動ピンの先端と前記樹脂溜りとの間に空所を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ、前記樹脂溜り及び前記空所を充填した後、前記溶融樹脂組成物が固化する前に、前記可動ピンを前記樹脂溜り側に移動して前記樹脂溜り内の前記溶融樹脂組成物を前記キャビティ内に押し込んで前記キャビティ内の前記溶融樹脂組成物を圧縮し、次いで、圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
2. 前記樹脂溜りを、前記保持器円環部相当部位において前記溶融樹脂組成物が会合する位置またはその近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
3. 前記可動ピンを、保圧時間内に移動することを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
4. 前記成形用金型は、前記保持器円環部相当部の適所に設けられた空洞と、前記空洞を摺動する第２の可動ピンとを備えており、前記溶融樹脂組成物の硬化後、前記成形用金型を開き、前記第２の可動ピンを前記保持器円環部相当部との境界面を超えて移動させて保持器離型を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
5. 前記第２の可動ピンを引いて該第２の可動ピンの先端と前記保持器円環部相当部との間に形成された空所にも前記溶融樹脂組成物を充填し、前記空所内の前記溶融樹脂組成物を前記キャビティ内に押し込むことを特徴とする請求項４記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
6. 前記第２の可動ピンを、保圧時間内に移動することを特徴とする請求項５記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の方法により得られることを特徴とする転がり軸受用保持器。
8. 請求項７記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

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