JP2013029164A - 軸受用樹脂製保持器及びその製造方法、並びに転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェルド部における強度を改善しつつ、樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置においても強度を維持することが可能な軸受用樹脂製保持器を提供する。
【解決手段】キャビティ40の内周側周縁部44には、キャビティ40内のウェルド部Wが形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に設けられ、ウェルド部Wが形成された後に溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まり80と、第3樹脂溜まり80から周方向にオフセットした位置に設けられ、当該第3樹脂溜まり80に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まり60と、第1及び第3樹脂溜まり60、80から周方向にオフセットした位置に設けられ、第1樹脂溜まり60に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まり70と、が設けられている
【選択図】図1
【解決手段】キャビティ40の内周側周縁部44には、キャビティ40内のウェルド部Wが形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に設けられ、ウェルド部Wが形成された後に溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まり80と、第3樹脂溜まり80から周方向にオフセットした位置に設けられ、当該第3樹脂溜まり80に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まり60と、第1及び第3樹脂溜まり60、80から周方向にオフセットした位置に設けられ、第1樹脂溜まり60に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まり70と、が設けられている
【選択図】図1
Description
本発明は、軸受用樹脂製保持器及びその製造方法、並びに転がり軸受に関する。
近年、各種機械や装置に組み込まれる転がり軸受の保持器として、軽量で柔軟性に優れる合成樹脂製の保持器が使用されることが多くなっている。一般的に、このような軸受用樹脂製保持器は、射出成形により製造される。具体的には、図13に示すように、成形金型に成形体である軸受用樹脂製保持器と対応する環状のキャビティ140を形成し、このキャビティ140の周縁部に設けた樹脂射出ゲート150から溶解された樹脂材料を注入し、冷却固化することによって製造される。
キャビティ140に注入された溶融樹脂は、キャビティ140内を左右に二つの流れとなって流動し、樹脂射出ゲート150と対向する反対側の位置で再び合流し、相互に接合され、ウェルド部100Wが形成される。一般に、この様に射出成形された軸受用樹脂製保持器は、溶融樹脂が融着一体化しただけのものであるため、溶融樹脂の均一な混合が起こらず、ウェルド部100Wにおいて強度が低下することがよく知られている。
また、溶融樹脂に、強化材料として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の強化繊維を添加したものでは、ウェルド部100Wにおいて強化繊維が溶融樹脂の流動方向に対し垂直に配向するため、補強効果が発現しない。さらに、ウェルド部100W以外の部分では、強化繊維が溶融樹脂の流動方向に対し平行に配向するため、当該部分とウェルド部との強度差が大きくなってしまう。
このように、射出成形により製造された軸受用樹脂製保持器は、強度が弱いウェルド部から破損することが多いため、以下に示すような対策がなされてきた。
例えば、特許文献1の転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法においては、成形金型の保持器のポケット部に対応する部分の内径側又は外径側に合成樹脂のための流路を形成し、ゲートから注入された溶融樹脂が、当該流路を通じてゲートの反対側まで注入されるようにしている。このように構成することによって、ウェルド部の発生箇所を低減することを図っている。
また、特許文献2に記載の射出成形方法においては、キャビティに開閉バルブを備えた複数のゲートを設け、これら複数のゲートから溶融樹脂を注入した後に開閉バルブを操作することによって、充填圧力に差を生じさせている。これにより、ウェルド部における溶融樹脂又は強化繊維の配向を乱し、ウェルド部の強度を改善することを図っている。
また、特許文献3記載のウェルド強度改善射出成形方法では、ウェルド位置の近傍に溶融樹脂が流入可能な樹脂溜まりを設けている。そして、その樹脂溜まりの開口部の断面積は、射出された樹脂がキャビティ内を満たしウェルド部が形成された後、樹脂溜まりに樹脂を流入されるように設定されている。このように構成することで、樹脂溜まりに樹脂が流れ込んでウェルド部の圧力均衡が崩れ、ウェルド部が移動し、溶融樹脂又は補強繊維材の配向が乱されることによって、ウェルド部の強度が改善されることを図っている。
また、特許文献4記載の射出成形品の製造方法においては、金型に設ける樹脂溜まりの最適な位置及び体積を規定することによって、ウェルド強度を改善することを図っている。
また、特許文献5記載の合成樹脂性保持器の製造方法においては、キャビティのウェルド位置に一致する位置に設けられた第1樹脂溜まりと、この第1樹脂溜まりに近接して設けられた第2樹脂溜まりと、を備えた成形用金型を用いることで、ウェルド部における溶融樹脂又は補強繊維材の配向を乱し、ウェルド強度を改善することを図っている。
しかしながら、特許文献1の転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法においては、ウェルド部の発生箇所が低減したとしても、発生したウェルド部の強度を改善することができない。また、保持器成形後に、内径部又は外径部に設けた合成樹脂のための流路を削除しなければならず、製造工程の増加に伴うコスト増を招来する。
また、特許文献2の射出成形方法は、金型構造が複雑であり、開閉バルブの動作制御をしなければならない。
また、特許文献3〜5の射出成形方法では、ウェルド部の強度を改善するために樹脂溜まりを設けているが、当該樹脂溜まり(特許文献5では第2樹脂溜まり)に溶融樹脂が流れ込む際に、この樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における補強繊維材の配向が、流動方向(周方向)から強度が低下する方向(樹脂溜まりに向かう方向)に乱れ、強度が低下してしまう虞がある。
本発明は上述の課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、ウェルド部における強度を改善しつつ、樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置においても強度を維持することが可能な軸受用樹脂製保持器、並びに耐久性に優れる転がり軸受を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 成形金型内に形成した環状のキャビティの周縁部に設けられた樹脂射出ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に射出することによって成形される軸受用樹脂製保持器の製造方法であって、
前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内にウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まりと、該第1樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まりと、が設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置から周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置及び前記第1樹脂溜まりから周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりの体積は、前記第1樹脂溜まりの体積よりも小さい
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(2) 前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まりが設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記第3樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する
ことを特徴とする(1)に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(3) 前記第1、第2、第3樹脂溜まりと前記キャビティの周縁部とは、それぞれ第1、第2、第3連通部によって連通されており、
前記第3連通部の断面積は、前記ウェルド部の断面積よりも小さく、
前記第1連通部の断面積は、前記第3連通部の断面積よりも小さく、
前記第2連通部の断面積は、前記第1連通部の断面積よりも小さい
ことを特徴とする(2)に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(4) (1)〜(3)の何れか1つに記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造される
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器。
(5) (4)に記載の軸受用樹脂製保持器を備える
ことを特徴とする転がり軸受。
(1) 成形金型内に形成した環状のキャビティの周縁部に設けられた樹脂射出ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に射出することによって成形される軸受用樹脂製保持器の製造方法であって、
前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内にウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まりと、該第1樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まりと、が設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置から周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置及び前記第1樹脂溜まりから周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりの体積は、前記第1樹脂溜まりの体積よりも小さい
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(2) 前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まりが設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記第3樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する
ことを特徴とする(1)に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(3) 前記第1、第2、第3樹脂溜まりと前記キャビティの周縁部とは、それぞれ第1、第2、第3連通部によって連通されており、
前記第3連通部の断面積は、前記ウェルド部の断面積よりも小さく、
前記第1連通部の断面積は、前記第3連通部の断面積よりも小さく、
前記第2連通部の断面積は、前記第1連通部の断面積よりも小さい
ことを特徴とする(2)に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。
(4) (1)〜(3)の何れか1つに記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造される
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器。
(5) (4)に記載の軸受用樹脂製保持器を備える
ことを特徴とする転がり軸受。
上記(1)の軸受用樹脂製保持器の製造方法によれば、まず、樹脂射出ゲートから射出された溶融樹脂が、第1樹脂溜まりに流れ込み、ウェルド部における強化繊維の配向が乱されることによって、ウェルド部の強度が向上する。次に、溶融樹脂は第2樹脂溜まりに流入し、第1樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における強化繊維の配向が乱されることで、当該位置における強度が改善される。
さらに、第2樹脂溜まりの体積は、第1樹脂溜まりの体積よりも小さくなるように設定されているので、第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第2樹脂溜まりに向かう方向)に乱れることが少なくなり、第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における強度は低下しない。これにより、ウェルド部における強度を改善しつつ、第1及び第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置においても強度を維持することが可能となる。
さらに、第2樹脂溜まりの体積は、第1樹脂溜まりの体積よりも小さくなるように設定されているので、第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第2樹脂溜まりに向かう方向)に乱れることが少なくなり、第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置における強度は低下しない。これにより、ウェルド部における強度を改善しつつ、第1及び第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置においても強度を維持することが可能となる。
上記(2)の軸受用樹脂製保持器の製造方法によれば、第3樹脂溜まりが設けられるので、ウェルド部における強化繊維の配向をさらに乱すことができ、ウェルド部の強度をさらに向上させることが可能となる。
上記(3)の軸受用樹脂製保持器の製造方法によれば、溶融樹脂が、キャビティ、第3樹脂溜まり、第1樹脂溜まり、第2樹脂溜まりの順で確実に充填することが可能である。
上記(4)の軸受用樹脂製保持器によれば、全体において強度が低下している部位が存在せず、耐久性や信頼性に優れ、当該保持器の肉厚を薄くすることができる。
上記(5)の転がり軸受によれば、保持器の肉厚を薄くすることができるので、転動体のサイズを大きくして軸受の定格荷重を上げることができ、軸受の長寿命化を実現することが可能である。
以下、本発明に係る軸受用樹脂製保持器及びその製造方法、並びに転がり軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る軸受用樹脂製保持器の製造方法では、1点ゲート方式の射出成形を採用している。具体的には、図1に示すように、本発明に係る軸受用樹脂製保持器は、成形金型30内に形成した環状のキャビティ40の外周側周縁部42に設けた樹脂射出ゲート(以下、単にゲートと呼ぶ。)50から、強化繊維を添加した溶融樹脂をキャビティ40内に射出し、冷却固化することによって成形される。
なお、図1中、軸受用樹脂製保持器の構造に相当する部分は、簡単のために省略している。
なお、図1中、軸受用樹脂製保持器の構造に相当する部分は、簡単のために省略している。
樹脂材料としては、例えば、ポリアミド66やポリアミド46、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等に、補強のための強化繊維(例えば、ガラス繊維や炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー)を添加した樹脂組成物が用いられる。なお、樹脂組成物における強化繊維の添加量は、樹脂組成物全量の40wt%以下が好ましい。仮に、強化繊維の添加量を樹脂組成物全量の40wt%よりも多量とした場合、樹脂量が少なすぎて射出成形の際の流動性が十分ではなく、後述の樹脂溜まりに流入し難くなる虞がある。また、樹脂組成物には、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及び/又はアミン系熱安定剤を添加してもよい。さらに、樹脂組成物には、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロビレン非共役ジエン(EPDM)等のゴム材料を配合してもよい。
キャビティ40の内周側周縁部44には、キャビティ40内のウェルド部Wが形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に配置され、ウェルド部Wが形成された後に溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まり80と、第3樹脂溜まり60から周方向にオフセットした位置に配置され、当該第3樹脂溜まり80に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まり60と、第3及び第1樹脂溜まり80、60から周方向にオフセットして、第1樹脂溜まり60及びゲート50の周方向における間となる位置に配置され、第1樹脂溜まり60に溶融樹脂が充填された後に溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まり70と、が設けられている。
なお、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の周方向における位置の順番は特に限定されるものではないが、図1に示したように、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順に配置されていることが好ましく、その際のそれぞれの樹脂溜まり80、60、70間の周方向距離は、成形される保持器のポケットの最大幅の2倍以内に接近していることが望ましい。
なお、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の周方向における位置の順番は特に限定されるものではないが、図1に示したように、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順に配置されていることが好ましく、その際のそれぞれの樹脂溜まり80、60、70間の周方向距離は、成形される保持器のポケットの最大幅の2倍以内に接近していることが望ましい。
これら第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80と、キャビティ40の内周側周縁部44と、はそれぞれ第1、第2、第3連通部62、72、82によって連通されている。
第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aは、ゲート50から注入された溶融樹脂が、キャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順で充填されるように設定されている。
より具体的には、第3連通部82の断面積D3aはウェルド部Wの断面積D1よりも小さく、第1連通部62の断面積D1aは第3連通部82の断面積D3aよりも小さく、第2連通部72の断面積D2aは第1連通部62の断面積D1aよりも小さくなる(D1>D3a>D1a>D2a)ように設定されている。ここで、ウェルド部Wの断面積D1は、保持器をウェルド部Wの発生位置において径方向に沿って切断した断面の面積である。
また、さらに好ましくは、第3連通部82の断面積D3aはウェルド部Wの断面積D1の20%以下(D3a≦0.2D1)であり、第1連通部62の断面積D1aは第3連通部82の断面積D3aの50%以下(D1a≦0.5D3a)であり、第2連通部72の断面積D2aは第1連通部62の断面積D1aの50%以下(D2a≦0.5D1a)であるように設定される。仮に、これらの条件を満たさない場合、溶融樹脂が、キャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順で充填されない虞がある。
このように、第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aの条件を定めることによって、先ず、ゲート50から注入された溶融樹脂は、キャビティ40を充填し、ゲート50と対向する位置にウェルド部Wが形成される。その後、溶融樹脂は、第3連通部82を介して第3樹脂溜まり80に流入し、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向が乱され、ウェルド部Wの強度が向上する。
そして、溶融樹脂は、第3樹脂溜まり80を充填した後に第1連通部62を介して第1樹脂溜まり60に流入し、さらにウェルド部Wにおける強化繊維の配向が乱され、ウェルド部Wの強度がより向上する。このとき、第1樹脂溜まり60と周方向にオーバーラップする位置A(図1中、破線で表されている。以下、単に位置Aと呼ぶことがある。)における強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第1樹脂溜まり60に向かう方向)に乱れるので、位置Aにおける強度が低下する虞がある。
しかしながら、溶融樹脂は、第1樹脂溜まり60を充填した後に第2連通部72を介して第2樹脂溜まり70に流入するので、位置Aにおける強化繊維の配向を乱すことができ、当該位置Aにおける強度を改善することが可能である。
そして、溶融樹脂は、第3樹脂溜まり80を充填した後に第1連通部62を介して第1樹脂溜まり60に流入し、さらにウェルド部Wにおける強化繊維の配向が乱され、ウェルド部Wの強度がより向上する。このとき、第1樹脂溜まり60と周方向にオーバーラップする位置A(図1中、破線で表されている。以下、単に位置Aと呼ぶことがある。)における強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第1樹脂溜まり60に向かう方向)に乱れるので、位置Aにおける強度が低下する虞がある。
しかしながら、溶融樹脂は、第1樹脂溜まり60を充填した後に第2連通部72を介して第2樹脂溜まり70に流入するので、位置Aにおける強化繊維の配向を乱すことができ、当該位置Aにおける強度を改善することが可能である。
なお、第3樹脂溜まり80の体積V3は、ウェルド部Wの断面積D1に対して、1×D1≦V3≦20×D1、を満たすことが好ましい。第3樹脂溜まり80の体積V3が上記範囲を下回る(V3<1×D1)場合、第3樹脂溜まり80に流入する溶融樹脂の量が少なくなり、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向を乱す効果が不足し、ウェルド部Wの強度改善効果を得ることができない。一方、第3樹脂溜まり80の体積V3が上記範囲を上回る(20×D1<V3)場合、消費される溶融樹脂の量が増えるのみで、ウェルド部Wの強度改善にあまり効果を及ぼさない。
また、第1樹脂溜まり60の体積V1は、ウェルド部Wの断面積D1に対して、8×D1≦V1≦40×D1、を満たすことが好ましい。第1樹脂溜まり60の体積V1が上記範囲を下回る(V1<8×D1)場合、第1樹脂溜まり60に流入する溶融樹脂の量が少なく、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向を乱す効果が不足し、ウェルド部Wの強度改善効果を得ることができない。一方、第1樹脂溜まり60の体積V1が上記範囲を上回る(40×D1<V1)場合、消費される溶融樹脂の量が増えるのみで、ウェルド部Wの強度改善にあまり効果を及ぼさないとともに、第1樹脂溜まり70と周方向にオーバーラップする位置Aにおける強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第1樹脂溜まり70に向かう方向)に乱れるので、位置Aにおける強度が低下する虞がある。
また、第2樹脂溜まり70の体積V2は、第1樹脂溜まり60の体積V1よりも小さく(V2<V1)設定されるとともに、第1樹脂溜まり60と周方向にオーバーラップする位置Aにおける断面積D2に対して、0.5×D2≦V2≦8×D2、を満たすことが好ましい。第2樹脂溜まり70の体積V2が上記範囲を下回る(V2<0.5×D2)場合、第2樹脂溜まり70に流入する溶融樹脂の量が少なく、位置Aにおける強化繊維の配向を乱す効果が不足し、位置Aの強度改善効果を得ることができない。一方、第2樹脂溜まり70の体積V2が上記範囲を上回る(8×D2<V2)場合、第2樹脂溜まり70と周方向にオーバーラップする位置B(図1中、破線で表されている。以下、単に位置Bと呼ぶことがある。)における強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第2樹脂溜まり80に向かう方向)に乱れるので、位置Bにおける強度が低下する虞がある。
なお、上述の実施形態においては、キャビティ40の内周側周縁部44に、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80を設ける構成について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるわけではなく、図2に示すように、少なくとも第1、第2樹脂溜まり60、70が設けられていればよい。この場合、ゲート50から注入された溶融樹脂は、キャビティ40、第1、第2樹脂溜まり60、70の順で充填される。このように構成した場合であっても、溶融樹脂は第1樹脂溜まり60に流れ込み、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向が乱されることによって、ウェルド部Wの強度が向上する。さらに、溶融樹脂は第2樹脂溜まり70に流入し、第1樹脂溜まり60と周方向にオーバーラップする位置Aにおける強化繊維の配向が乱されることで、当該位置Aにおける強度が改善される。その他の効果は上述の実施形態と同様である。
(実施例1〜2)
図3には、上述した実施形態の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造された環状の試験片1が示されている。なお、図3には、発明の理解のために、ゲート50と、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80と、第1、第2、第3連通部62、72、82と、が模式的に図示されている。
図3には、上述した実施形態の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造された環状の試験片1が示されている。なお、図3には、発明の理解のために、ゲート50と、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80と、第1、第2、第3連通部62、72、82と、が模式的に図示されている。
試験片1は、内径が50mm、外径が58mm、幅が5mm、ウェルド部W及び位置Aにおける断面積が20mm2(D1=D2=20mm2)に設定されている。成形材料はガラス繊維を25wt%含有するポリアミド66を使用した。また、ゲート50に対向する位置(ウェルド部Wが形成される位置)には、第3樹脂溜まり80が第3連通部82によって連結され、また、第3連通部82から反時計周りに20°変位した位置Aには、第1樹脂溜まり60が第1連通部62によって連結され、さらに位置Aから反時計周りに20°変位した位置Bには、第2樹脂溜まり70が第2連通部72によって連結されている。
そして、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の体積V1、V2、V3や、第1、第2、第3連通部62、72、82の開閉(即ち、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の有無)を任意に設定し、複数の試験片1(実施例1〜2及び比較例1〜4)のウェルド部W、位置A及び位置Bにおける強度を測定した。
表1には、実施例1〜2及び比較例1〜4の試験片1を射出成形する際の第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の体積V1、V2、V3、及び第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の有無がまとめられている。なお、表1中、「−」と示されているものは、樹脂溜まりを設けないことを意味する。例えば、実施例2の試験片1を射出成形する際には、図4に示すように、第3樹脂溜まり80が設けられない。また、全ての試験片1において、第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aは、D1a=0.9mm、D2a=0.4mm、D3a=2mmと設定している。
また、図5は、試験片1のウェルド部W、位置A及び位置Bにおける強度を測定する方法を示している。当該方法では、まず、半円状に切り出した試験片1を、平板状の試験台90の上面に一対の支持部92を介して載置する。そして、試験片1の中央に治具94を配置し、試験片1に当該治具94を介して鉛直方向下側(図5における矢印の方向)に荷重を加える。そして、試験片1が破壊されたときの荷重を、治具94に接続されたロードセル(図示せず)等により求め、試験片1のウェルド部W、位置A及び位置Bにおける強度を測定する。
表2に、実施例1〜2及び比較例1〜4に係る試験片1のウェルド部W、位置A及び位置Bにおける強度測定の結果を示す。ここで、表2における強度比とは、ウェルド部W、位置A及び位置B以外の部分(以下、便宜上、非ウェルド部と呼ぶ。)の強度を1とした場合の相対的な強度を意味する。
樹脂溜まりを1つも設けていない比較例4の試験片1では、ウェルド部Wの強度が、非ウェルド部に比べて著しく低下していることがわかる。
また、比較例2及び3の試験片1では、第1樹脂溜まり60及び第3樹脂溜まり80が設けられているため、比較例4に比べてウェルド部Wの強度が向上しているのがわかる。特に、比較例2の試験片1では、第1樹脂溜まり60の体積V1が、比較例3に比べて大きく設定されているため、ウェルド部Wの強度が改善している。しかしながら、比較例2の試験片1では、第1樹脂溜まり60の体積V1が大きい分、位置Aにおける強度が低下してしまっている。
また、比較例1の試験片1では、第2の樹脂溜まり70が設けられているため位置Aの強度は改善しているが、すべての樹脂溜まり60、70、80の体積V1、V2、V3が等しく設定されている(V1=V2=V3)ため、第3樹脂溜まり70の体積V2が過大であり、位置Bにおける強度が低下してしまう。
一方、本発明の実施例1の試験片1では、第2樹脂溜まり70の体積V2が、第1樹脂溜まり60の体積V1よりも小さく(V2<V1)、且つ位置Aにおける断面積D2(=20mm2)に対して0.5×D2≦V2≦8×D2を満たすように設定されているため、位置Bにおける強度が低下することなく、ウェルド部W及び位置Aにおける強度を改善することが可能である。
また、本発明の実施例2の試験片1では、第3樹脂溜まり80が設けられていないため、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向を乱す効果が実施例1に比べやや劣り、ウェルド部Wの強度が実施例1よりも若干低いが、ウェルド部Wの強度改善効果は十分にあり、位置A及びBにおける強度も維持することが可能である。
(実施例3〜4)
図6には、上述した本実施形態の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造された冠型保持器10が示されている。冠型保持器10は、略円環状の基部13と、基部13の軸方向一端側面15から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数の柱部17と、を有しており、隣り合う一対の柱部17,17の互いに対向する面19,19と基部13の軸方向一端側面15とによって、軸受の転動体(不図示)を保持するポケット部11を形成している。
なお、図6には、発明の理解のために、1点のゲート50と、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80と、第1、第2、第3連通部62、72、82と、が模式的に図示されている。
図6には、上述した本実施形態の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造された冠型保持器10が示されている。冠型保持器10は、略円環状の基部13と、基部13の軸方向一端側面15から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数の柱部17と、を有しており、隣り合う一対の柱部17,17の互いに対向する面19,19と基部13の軸方向一端側面15とによって、軸受の転動体(不図示)を保持するポケット部11を形成している。
なお、図6には、発明の理解のために、1点のゲート50と、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80と、第1、第2、第3連通部62、72、82と、が模式的に図示されている。
冠型保持器10は、内径が95mm、外径125mmに設定された玉軸受用の保持器であり、ポケット部11の数が奇数(本実施例では11個)とされ、ポケット部11と柱部17とが対向するように構成されている。成形材料はガラス繊維を25wt%含有するポリアミド46を使用した。また、ゲート50が配置された柱部17に対向するポケット部11中心直下の基部13には、第3樹脂溜まり80が設けられている。また、第3樹脂溜まり80を設けた基部13直上のポケット部11に隣接するポケット部11中心直下の基部13には、第1樹脂溜まり60が設けられ、さらに隣接するポケット部11中心直下の基部13には第2樹脂溜まり70が設けられている。
そして、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の体積V1、V2、V3や、第1、第2、第3連通部62、72、82の開閉(即ち、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の有無)を任意に設定し、複数の冠型保持器10(実施例3〜4及び比較例5〜6)の耐久試験を行った。この耐久試験では、実施例3〜4及び比較例5〜6の冠型保持器10を玉軸受に組み込み、1時間ごとに回転数を一定数上昇させながら、冠型保持器10が破損するまでの玉軸受の最高回転数を比較した。
表3には、実施例3〜4及び比較例5〜6の冠型保持器10を射出成形する際の第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の体積V1、V2、V3と、第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80の有無と、耐久試験結果と、がまとめられている。なお、表3中、「−」と示されているものは、樹脂溜まりを設けないことを意味する。例えば、実施例4の冠型保持器10を射出成形する際には、図7に示すように、第3樹脂溜まり80が設けられない。また、耐久試験結果は、比較例6の冠型保持器10を組み込んだ玉軸受の最高回転数を1とした場合の比率で示されている。また、全ての試験片1において、第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aはD1a=0.8mm、D2a=0.4mm、D3a=1.6mmと設定し、ウェルド部W及び位置Aにおける断面積は8mm2(D1=D2=8mm2)に設定されている。
第1、第2、第3樹脂溜まり60、70、80を全て設けた実施例3、及び第1、第2樹脂溜まり60、70を設けた実施例4の冠型保持器10は、比較例5及び6に比べて、強度が著しく増加しており、より高い回転数の玉軸受にも適用することが可能である。
以上、説明した通り、本実施形態の軸受用樹脂製保持器の製造方法によれば、まず、ゲート50から射出された溶融樹脂が、第3樹脂溜まり80に流れ込み、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向が乱されることによって、ウェルド部Wの強度が向上する。次に、溶融樹脂は第2樹脂溜まり70に流入し、ウェルド部Wにおける強化繊維の配向がさらに乱されることで、ウェルド部Wの強度がより改善される。そして、溶融樹脂は第3樹脂溜まり80に流入し、第2樹脂溜まり70と周方向にオーバーラップする位置Aにおける強化繊維の配向が乱されることで、当該位置Aにおける強度が改善される。このように、ウェルド部Wにおける強度を改善しつつ、第2樹脂溜まり70と周方向にオーバーラップする位置Aにおいても強度を維持することができる。
さらに、第2樹脂溜まり70の体積V2は、第1樹脂溜まり60の体積V1よりも小さくなるように設定されている。したがって、第2樹脂溜まり80と周方向にオーバーラップする位置Bにおける強化繊維の配向が、流動方向(周方向)から強度低下する方向(第2樹脂溜まり70に向かう方向)に乱れることが少なくなり、第2樹脂溜まり70と周方向にオーバーラップする位置Bにおける強度が改善される。これにより、ウェルド部Wにおける強度を改善しつつ、第1、第2樹脂溜まり60、70と周方向にオーバーラップする位置A、Bにおいても強度を維持することが可能となる。
さらに、軸受用樹脂製保持器の製造方法によれば、溶融樹脂が、キャビティ40、第3樹脂溜まり80、第1樹脂溜まり60、第2樹脂溜まり70の順で確実に充填することが可能である。
以上のような本実施形態の製造方法によって製造された軸受用樹脂製保持器は、全体において強度が低下している部位が存在せず、耐久性や信頼性に優れる。そして、軸受用樹脂製保持器の肉厚を薄くすることができるので、当該保持器を備える軸受において転動体のサイズを大きくすることができ、軸受の定格荷重を上げることができ、軸受の長寿命化を実現することが可能である。
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、ゲート50から注入された溶融樹脂が、キャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順で充填されるように、第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aを設定するとした。しかしながら、必ずしもこの構成に限定されず、第1、第2、第3連通部62、72、82にヒーター等の局部加熱装置を設けて温度を調整することによって、溶融樹脂がキャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順に充填するように制御してもよい。
例えば、上述の実施形態においては、ゲート50から注入された溶融樹脂が、キャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順で充填されるように、第1、第2、第3連通部62、72、82の断面積D1a、D2a、D3aを設定するとした。しかしながら、必ずしもこの構成に限定されず、第1、第2、第3連通部62、72、82にヒーター等の局部加熱装置を設けて温度を調整することによって、溶融樹脂がキャビティ40、第3、第1、第2樹脂溜まり80、60、70の順に充填するように制御してもよい。
また、本発明の軸受用樹脂製保持器の製造方法が適用される軸受用樹脂製保持器の種類は限定されず、例えば、図8及び9に示すようなアンギュラ玉軸受用樹脂製保持器や、図10に示すような円錐ころ軸受用樹脂製保持器、図11に示すような円筒ころ軸受用樹脂製保持器、図12に示すような針状ころ軸受用樹脂製保持器等、様々な軸受用樹脂製保持器の製造に広く応用可能である。
また、上述の実施形態においては、ゲート50の数を1つとしているが、特に限定されるものではなく、任意の数に設定可能である。
1 試験片
10 冠型保持器
30 成形金型
40 キャビティ
42 外周側周縁部(周縁部)
44 内周側周縁部(周縁部)
50 樹脂射出ゲート
60 第1樹脂溜まり
62 第1連通部
70 第2樹脂溜まり
72 第2連通部
80 第3樹脂溜まり
82 第3連通部
W ウェルド部
A 第1樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置
B 第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置
V1、V2、V3 体積
D1、D2、D1a、D2a、D3a、 断面積
10 冠型保持器
30 成形金型
40 キャビティ
42 外周側周縁部(周縁部)
44 内周側周縁部(周縁部)
50 樹脂射出ゲート
60 第1樹脂溜まり
62 第1連通部
70 第2樹脂溜まり
72 第2連通部
80 第3樹脂溜まり
82 第3連通部
W ウェルド部
A 第1樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置
B 第2樹脂溜まりと周方向にオーバーラップする位置
V1、V2、V3 体積
D1、D2、D1a、D2a、D3a、 断面積
Claims (5)
- 成形金型内に形成した環状のキャビティの周縁部に設けられた樹脂射出ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に射出することによって成形される軸受用樹脂製保持器の製造方法であって、
前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内にウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第1樹脂溜まりと、該第1樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する第2樹脂溜まりと、が設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置から周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりは、前記キャビティ内の前記ウェルド部が形成される位置及び前記第1樹脂溜まりから周方向にオフセットした位置に設けられ、
前記第2樹脂溜まりの体積は、前記第1樹脂溜まりの体積よりも小さい
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器の製造方法。 - 前記キャビティの周縁部には、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成される位置と周方向にオーバーラップする位置に、前記キャビティ内に前記ウェルド部が形成された後に前記溶融樹脂が流入する第3樹脂溜まりが設けられ、
前記第1樹脂溜まりは、前記第3樹脂溜まりに前記溶融樹脂が充填された後に前記溶融樹脂が流入する
ことを特徴とする請求項1に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。 - 前記第1、第2、第3樹脂溜まりと前記キャビティの周縁部とは、それぞれ第1、第2、第3連通部によって連通されており、
前記第3連通部の断面積は、前記ウェルド部の断面積よりも小さく、
前記第1連通部の断面積は、前記第3連通部の断面積よりも小さく、
前記第2連通部の断面積は、前記第1連通部の断面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項2に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の軸受用樹脂製保持器の製造方法によって製造される
ことを特徴とする軸受用樹脂製保持器。 - 請求項4に記載の軸受用樹脂製保持器を備える
ことを特徴とする転がり軸受。
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