JP2014142033A - 転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティに注入された溶融樹脂は、樹脂注入ゲートと対向する反対側の位置で再び合流して相互に接合され、ウェルド部が形成される。ウェルド部は溶融樹脂が融着一体化しただけのものであり、溶融樹脂の均一な混合が起こらない。そのため、この様に注入成形された合成樹脂製保持器においては、ウェルド部において強度が低下する。
【解決手段】キャビティの樹脂注入ゲートと対向する反対側の位置におけるキャビティの内周面と外周面に凹部が設けられており、内周面の凹部と外周面の凹部は周方向に異なる位置であって、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法に関する。

転がり軸受用の合成樹脂製保持器は通常、射出成形により製造される。具体的には、図５に示すように、成形金型に軸受用樹脂製保持器に対応する環状の空間（以下、キャビティ）１４０を形成し、このキャビティ１４０の内周面または外周面に設けた樹脂注入ゲート１５０から溶融した合成樹脂を注入し、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、注入直後にキャビティ１４０内を図５において左右方向の二つの流れに分かれて流動し、樹脂注入ゲート１５０と対向する反対側の位置で再び合流して相互に接合され、ウェルド部１００Ｗが形成される。ウェルド部１００Ｗは溶融樹脂が融着一体化しただけのものであり、溶融樹脂の均一な混合が起こらない。そのため、この様に注入成形された合成樹脂製保持器においては、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、保持器の強度、剛性を向上させるための強化材料として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の強化繊維を溶融樹脂に添加したものでは、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されるため、補強効果が発現し難い。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、注入成形により製造された合成樹脂製保持器は、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記載の合成樹脂製保持器の製造方法においては、注入された溶融樹脂の合流箇所に、溶融樹脂が流入可能な樹脂溜まり部をキャビティに設けている。このような構成とすることによって、合流箇所における強化繊維の配向を乱し、ウェルド部の強度向上を図っている。

また、特許文献２記載の注入成形方法では、ピストンを内蔵した樹脂溜まり部を溶融樹脂の分流流路の少なくとも一方に設け、ウェルド部形成後にピストンを前進または後退させることで、ウェルド部における溶融樹脂の移動を生じさせ、ウェルド部の強度向上を図っている。

また、特許文献３記載のプラスチックシールの注入成形方法では、注入された溶融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、樹脂溜まり部に溶融樹脂を流入させることにより、ウェルド部における強化繊維の配向を乱し、該ウェルド部の強度を改善することを図っている。

特許第３６６６５３６号公報 特許第２９６０２５６号公報 特許第３７３１６４７号公報

しかしながら、特許文献１の軸受用樹脂製保持器の製造方法は、キャビティ内の溶融樹脂の合流箇所にのみ樹脂溜まり部を設けているため、ウェルド部の強化繊維の配向の変化が小さく、該ウェルド部の強度向上効果も小さいという欠点があった。さらに、ウェルド部の発生位置を制御することは困難であるため、強度を必要とする部位にウェルド部が形成される場合があり、破損の原因となる虞があった。

また、特許文献２の注入成形方法では、金型構造が複雑であり、金型の動作制御をしなければならなかった。さらに、特許文献３のプラスチックシールの注入成形方法では、ウェルド部の形成後に溶融樹脂を樹脂溜まり部に流入させている。したがって、ウェルド部の発生位置を制御することは困難であり、十分な強度を必要とする部位にウェルド部が形成された場合、仮に当該注入成形方法によってウェルド部の強度が改善されたとしても、ウェルド部以外の部位よりは強度が低いため、破損の原因となる虞があった。

本発明は上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受用の合成樹脂製保持器において、ウェルド部の強度を向上させることが可能な保持器とその製造方法を提供することにある。

本発明に係る転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法は、成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂をキャビティ内に注入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、キャビティの樹脂注入ゲートと対向する反対側の位置におけるキャビティの内周面と外周面に略矩形の凹部が設けられており、内周面の凹部と外周面の凹部は周方向に異なる位置であって、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっていることを特徴とする。

樹脂注入ゲートから金型に注入された溶融樹脂は２方向に別れて金型内を流動し、樹脂注入ゲートと対向する反対側の位置で再び合流する。本発明に係る保持器を製造するための金型は、溶融樹脂の合流位置に略矩形の凹部を設けているため、溶融樹脂が凹部に到達するとキャビティの断面積が急増し、キャビティの径方向内側及び外側における溶融樹脂の流速が径方向中央近傍の流速より遅くなる。

その結果、２方向に別れた溶融樹脂は、最も速度が高い径方向中央近傍において最初に合流し、径方向内側および外側がそれより遅れて合流するため、ウェルド部は保持器の径方向に対して角度を持つ状態で形成される。このように径方向に角度を有するウェルド部は従来のウェルド部よりも接合面が広くなるため、ウェルド部の強度が改善される。また、キャビティの径方向に速度差がある状態で合流するため、合流部での補強繊維材の配向が撹乱され、ウェルド部の強度を改善することができる。

本発明に係る合成樹脂製保持器の製造方法に用いる成形金型の断面図である。 本発明に係る第１の実施形態の説明図であり、ウェルド部が形成される前の状態を模式的に示す図面である。 本発明に係る第１の実施形態の説明図であり、ウェルド部が形成された状態を模式的に示す図面である。 本発明の第２の実施形態を示す図面である。 合成樹脂製保持器を射出成形によって製造する従来技術を示した図面である。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器の製造方法では、１点ゲート方式の注入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の内周面または外周面４２に設けた樹脂注入ゲート（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Ｇをキャビティ４０内に注入し、冷却固化することによって成形される。樹脂材料としては、例えば、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等の樹脂に、１０〜５０ｗｔ％の強化繊維（例えば、ガラス繊維や炭素繊維）を添加した樹脂組成物が用いられる。

樹脂注入ゲート５０と対向する反対側の位置において、キャビティ４０の外周面４２及び内周面４４には、それぞれ軸方向断面が略矩形であって径方向に凹部が設けられている。さらに、内周面４２に設けられた凹部１０と外周面４４に設けられた凹部２０は周方向に位置が異なっており、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっている。それぞれの凹部の体積は任意に設定することができる。

以下、図２及び図３を参照し、キャビティ４０内に溶融樹脂Ｇを充填する様子を詳細に説明する。

図１に示すように、ゲート５０からキャビティ４０内に注入された溶解樹脂Ｇは、それぞれキャビティ４０内を左右に二つの流れとなって流動する。ここで、仮にキャビティ４０に凹部１０、２０を設けない場合は、ゲート５０と対向する反対側の位置で二つの流れが合流し、図５に示すウェルド部１００Ｗと同様のウェルド部が形成される。

しかしながら、本実施形態ではゲート５０と対向する反対側の位置において、キャビティ４０の内周面４２及び外周面４４に凹部１０、２０を設けている。さらに、内周面４２に設けられた凹部１０と外周面４４に設けられた凹部２０は周方向に位置が異なっており、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっている。

図２に示すように、キャビティ４０を流動する溶融樹脂Ｇが凹部１０、２０に到達すると、急激に増加する凹部の体積を埋めるために溶融樹脂Ｇの一部が凹部１０においては径方向内側に、凹部２０においては径方向外側に流動する。そのためキャビティ４０において径方向内側及び外側に近いほど、溶融樹脂Ｇの周方向の流速は低下する。それに対してキャビティ４０の径方向中央近傍では流速の低下の度合いは小さいので、キャビティ４０内での径方向の位置によって溶融樹脂Ｇに速度差が生じる。

この結果、図３に示すように溶融樹脂Ｇはゲート５０で２方向に別れた後、最も速度が高いキャビティ４０の径方向中央近傍が最初に合流し、径方向内側および外側が遅れて合流する。この時、合流のタイミングに差があることによって径方向中央近傍から内側及び外側に溶融樹脂Ｇが流動するので強化繊維の配向が乱され、ウェルド部Ｗの強度が改善される（図２及び図３はキャビティ４０の曲率を省略して表示している）。

さらに、本発明においては、径方向内側の凹部１０と外側の凹部２０は周方向に位置を変えてあり、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっていることを特徴とする。凹部１０、２０の位置と体積を適切に設定することにより、図３に示すような径方向に角度を有するウェルド部を形成することができる。従来のウェルド部と比較して溶融樹脂Ｇの接合面が広くなるのでウェルド部Ｗの強度が改善される。

（第２の実施形態）
図４に示すように、第２の実施形態では、キャビティ４０の径方向内側と外側に設けた凹部１１、２１が楔形をしていることを特徴とする。凹部１１、２１を楔形とすることで、二つに別れた溶融樹脂Ｇの一方の流れに対しては断面積の変化が緩やかとなり、流速の低下が少なく、他方の流れは断面積が急激に変化することから流速が大きく低下することになる。よってキャビティ４０での径方向の位置によって溶融樹脂Ｇに速度差が生じ、第１の実施形態において説明した凹部の効果が第２の実施形態においても発揮される。

上記の説明においては、凹部１０、２０または凹部１１、２１はいずれもキャビティ４０の径方向に設けられているが、必ずしも径方向でなくても良い。キャビティ４０の軸方向一端面と他端面に、それぞれの一部が周方向に重なる位置に軸方向の凹部を設けた場合でも同様の効果を発揮する。

１０、１１ 径方向内側の凹部
２０、２１ 径方向外側の凹部
３０ 成形金型
４０、１４０ キャビティ
４２ キャビティの内周面
４４ キャビティの外周面
５０、１５０ 樹脂注入ゲート
Ｗ、１００Ｗ ウェルド部
Ｇ 溶融樹脂

Claims (2)

1. 成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に注入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、前記キャビティの前記樹脂注入ゲートと対向する反対側の位置における前記キャビティの内周面と外周面に略矩形の凹部が設けられており、前記内周面の凹部と前記外周面の凹部は周方向に異なる位置であって、かつ互いの一部が周方向に重なる位置となっていることを特徴とする、転がり軸受用樹脂製保持器の製造方法。
2. 保持器の回転軸方向から見て前記凹部の断面形状が楔形となっていることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受用樹脂製保持器の製造方法。

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