JP2019173831A - 樹脂保持器、及び、樹脂保持器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェルド近傍において溶融した合成樹脂の流れが乱れて合成樹脂に生じる繊維配向を乱雑化させることにより、円環引張強度の低下を防止することができる、樹脂保持器、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】樹脂保持器１は、円環部１１と、円環部１１から軸方向に突出するとともに円環部１１の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部１２・１２・・と、を備え、互いに隣接する柱部１２・１２と円環部１１とで囲まれた空間には転動体を収容するポケット部Ｐが形成され、強化繊維を含有する合成樹脂で射出成形された片円環型の樹脂保持器であって、柱部１２のそれぞれには、射出成形時に金型のゲートＧから合成樹脂が注入されたゲート痕Ｔｇが形成され、それぞれのポケット部Ｐに隣接する円環部１１には、射出成形時に合成樹脂が樹脂溜まりＲに流出した流出痕Ｔｒが形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、強化繊維を含有する合成樹脂で射出成形された樹脂保持器、及び、その製造方法に関する。

従来、軸受の転動体である玉又はころを保持するための保持器として、円環部と、円環部から軸方向に突出するとともに円環部の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部と、を備え、強化繊維を含有する合成樹脂で射出成形された樹脂保持器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような樹脂保持器には、互いに隣接する柱部と円環部とで囲まれた空間に、転動体である玉又はころを収容するポケット部が形成されている。

特開２０１１−５２７８４号公報

前記特許文献１に記載の技術によれば、金型のゲートを一個おきに柱部に形成し、射出成形により合成樹脂を注入する構成としている。この場合、ゲートが形成された柱部の間に位置する柱部（即ち、ゲートが形成されていない柱部）において、合成樹脂が合流する部分であるウェルドが形成される。この際にゲートが形成された両際の柱部から注入された溶融樹脂が中央の柱部で合流する際に強化繊維が柱の先端方向に互いに対向して、繊維配向の偏りが生じる（例えば特開２０１４−１９０６８、図２）。このようなウェルドにおいては、合成樹脂に生じる繊維配向の偏りが柱の中央で互いに対向して発生して、その対向部は、繊維が縦方向に配列されるので縦方向に破断しやすくなるため、円環引張強度の低下の要因となっていた。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ウェルド近傍において合成樹脂に生じる繊維配向を乱雑化させることにより、円環引張強度の低下を防止することができる、樹脂保持器、及び、その製造方法を提供することである。

以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。

本発明に係る樹脂保持器は、円環部と、前記円環部から軸方向に突出するとともに前記円環部の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部と、を備え、互いに隣接する前記柱部と前記円環部とで囲まれた空間には転動体を収容するポケット部が形成され、強化繊維を含有する合成樹脂で射出成形された片円環型の樹脂保持器であって、前記柱部のそれぞれには、射出成形時に金型のゲートから合成樹脂が注入されたゲート痕が形成され、それぞれの前記ポケット部に隣接する前記円環部には、射出成形時に合成樹脂が樹脂溜まりに流出した流出痕が形成されるものである。

また、樹脂保持器は、前記流出痕は、円周方向に隣接する二つの前記ゲート痕のうち、一方の前記ゲート痕との相対距離が、他方の前記ゲート痕との相対距離よりも小さくなるように形成されるものである。

また、樹脂保持器は、前記ゲート痕は前記柱部の内周面に形成され、前記流出痕は前記円環部の外周面側に形成されるものである。

また、樹脂保持器は、前記流出痕の面積は前記ゲート痕の面積に対して１／３以上３／４以下で形成されるものである。

また、樹脂保持器の製造方法は、円環部と、前記円環部から軸方向に突出するとともに前記円環部の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部と、を備え、隣接する前記柱部と前記円環部とで囲まれた空間には転動体を収容するポケット部が形成された片円環型の樹脂保持器を、強化繊維を含有する合成樹脂を射出成形して形成する、樹脂保持器の製造方法であって、射出成形時に、金型のゲートから前記柱部のそれぞれに合成樹脂を注入し、射出成形時に、それぞれの前記ポケット部に隣接する前記円環部から樹脂溜まりに合成樹脂を流出させるものである。

また、樹脂保持器の製造方法は、前記樹脂溜まりを、円周方向に隣接する二つの前記ゲートのうち、一方の前記ゲートとの相対距離が、他方の前記ゲートとの相対距離よりも小さくなるように配置するものである。

また、樹脂保持器の製造方法は、前記ゲートを前記柱部の内周面に配置し、前記樹脂溜まりを前記円環部の外周面側に配置するものである。

また、樹脂保持器の製造方法は、前記円環部における前記樹脂溜まりとの経路の断面積を、前記柱部における前記ゲートとの経路の断面積に対して１／３以上３／４以下で形成するものである。

本発明に係る樹脂保持器、及び、その製造方法によれば、ウェルド近傍において溶融した合成樹脂の流れが乱れて合成樹脂に生じる繊維配向を乱雑化させることにより、円環引張強度の低下を防止することができる、という効果を奏する。

一実施形態に係る樹脂保持器を示す斜視図。 樹脂保持器の拡大斜視図。 樹脂保持器を成形する際のキャビティ形状を示す斜視図。 樹脂保持器を成形する際のキャビティ形状を示す拡大平面図。 樹脂保持器を成形する際のキャビティ形状を示す拡大斜視図。

以下では図１及び図２を用いて、一実施形態に係る樹脂保持器１について説明する。本実施形態に係る樹脂保持器１は、転動体であるころを保持して軸受に適用される部材であり、片円環型に形成される。なお、本実施形態において樹脂保持器１はころを保持するために櫛型に形成されているが、転動体として玉を保持するアンギュラ玉軸受に適用するために、冠型に形成することも可能である。

樹脂保持器１は、強化繊維を含有する合成樹脂（いわゆる強化繊維樹脂）を射出成形することにより形成される。樹脂保持器１を形成する合成樹脂には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等が採用される。また、強化繊維には、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が採用される。

図１及び図２に示す如く、樹脂保持器１は、円環部１１と、円環部１１から軸方向に突出するとともに円環部１１の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部１２・１２・・と、を備える。そして、円周方向に互いに隣接する柱部１２・１２と、円環部１１とで囲まれた空間には転動体であるころを収容するポケット部Ｐが形成されている。

樹脂保持器１の射出成形には、図３から図５に示す如く、円周方向に並ぶそれぞれの柱部１２・１２・・において、柱部１２の内径部を成形するキャビティ部分にゲートＧを位置させたトンネルゲート構造の金型が使用されている。即ち、射出成形時には、金型におけるゲートＧ・Ｇ・・から柱部１２・１２・・のそれぞれに、溶融した合成樹脂（以下、「溶融樹脂」と記載する）を注入するのである。このため、樹脂保持器１においては図１及び図２に示す如く、柱部１２・１２・・のそれぞれの内周面側に、射出成形時にゲートＧから溶融樹脂が注入されたゲート痕Ｔｇが形成される。

また、図３から図５に示す如く、樹脂保持器１の射出成形には、円環部１１のうち、それぞれのポケット部Ｐに隣接する部分に樹脂溜まりＲを形成している。これにより、射出成形時に、それぞれのポケット部Ｐに隣接する円環部１１から樹脂溜まりＲに溶融樹脂を流出させる構成としている。このため、樹脂保持器１においては図１及び図２に示す如く、ポケット部Ｐに隣接する円環部１１の外周面側に、射出成形時に溶融樹脂が樹脂溜まりＲに流出した流出痕Ｔｒが形成される。

樹脂保持器１の射出成形においては、円環部１１のキャビティへの溶融樹脂の充填時に、樹脂溜まりＲの入り口でヘジテーション現象が生じるため、樹脂溜まりＲよりも円環部１１の方が早く溶融樹脂が充填される。この際、図２及び図５に示す如く、ポケット部Ｐに隣接する円環部１１において、溶融樹脂が合流する部分であるウェルドＷが形成される。

円環部１１への溶融樹脂の充填終了後に、樹脂溜まりＲに溶融樹脂が充填される。この際、ウェルドＷの近傍において樹脂溜まりＲに溶融樹脂が流出するため、樹脂溜まりＲの入り口部分の内圧が下がる。そして、図５中の矢印Ｆに示す如く、樹脂溜まりＲの入り口付近の溶融樹脂が動くことにより、ウェルドＷの近傍において溶融した合成樹脂の流れが乱れ、合成樹脂の繊維配向を乱雑化させることができる。このため、樹脂保持器１におけるウェルドＷ付近の円環引張強度の低下を防止することができる。また、樹脂保持器１において、ウェルドＷとそれ以外の部分との強度差を小さくすることができるため、保持器全体としての強度低下を抑制することができる。

本実施形態に係る樹脂保持器１を射出成形する際には、樹脂溜まりＲ（図４における樹脂溜まりＲ１）を、円周方向に隣接する二つのゲートＧのうち、一方のゲートＧ（図４における第一のゲートＧ１）との相対距離ｄ１（厳密には、樹脂溜まりＲ１と第一のゲートＧ１との位相差）が、他方のゲートＧ（図４における第二のゲートＧ２）との相対距離ｄ２（厳密には、樹脂溜まりＲ１と第二のゲートＧ２との位相差）よりも小さくなるように配置している。換言すれば、樹脂溜まりＲはゲートＧ・Ｇの中間よりも平面視で時計回り方向にずれた箇所に形成されている。このため、樹脂保持器１に表れる流出痕Ｔｒは、円周方向に隣接する二つのゲート痕Ｔｇのうち、第一のゲートＧ１のゲート痕Ｔｇとの相対距離が、第二のゲートＧ２のゲート痕Ｔｇとの相対距離よりも小さくなるように形成される。

上記の如く構成することにより、樹脂溜まりＲ１に溶融樹脂が充填される際に、ウェルドＷにおいて樹脂溜まりＲ１のある側（図４における第一のゲートＧ１と第二のゲートＧ２との間における左側）の内圧が下がるため、ウェルドＷの付近で内圧のアンバランスを発生させることができる。そして、図５中の矢印Ｆに示す如く、樹脂溜まりＲ１のある側に溶融樹脂を移動させることにより、ウェルドＷにおける合成樹脂の繊維配向を乱雑化させることができる。これにより、樹脂保持器１におけるウェルドＷ付近の円環引張強度の低下をより防止することができるのである。このように、溶融樹脂の動く領域を確保するという観点より、樹脂溜まりＲの位置はゲートＧの中間位置から少し移動させた箇所に配置することが好ましい。

樹脂溜まりＲの入り口付近で溶融樹脂を充分に移動させるためには、樹脂溜まりＲの容積を確保する必要がある。樹脂溜まりＲの容積が小さすぎると、ウェルドＷ付近の溶融樹脂が動く前に樹脂溜まりＲに完充填してしまい、十分な効果が得られなくなるためである。ウェルドＷにおける合成樹脂の繊維配向を充分に乱雑化させるためには、樹脂溜まりＲの入り口からウェルドＷの範囲以上の容積を確保することが好ましい。例えば、第一のゲートＧ１と第二のゲートＧ２との距離の比（図４におけるｄ１：ｄ２の比）が１：３となる位置に樹脂溜まりＲを形成した場合は、樹脂溜まりＲの容積は円環部１１のうちポケット部Ｐに隣接する部分の１／４程度を確保することが好ましい。

また、本実施形態に係る樹脂保持器１を射出成形する際には、円環部１１における樹脂溜まりＲとの経路の断面積を、柱部１２におけるゲートＧとの経路の断面積に対して１／３以上で形成している。これは、樹脂溜まりＲとの経路の断面積がゲートＧとの経路の断面積に対して１／３未満である場合は樹脂溜りＲへ適切に溶融樹脂を流出させることができないことから、円環部１１への溶融樹脂の充填終了後に、樹脂溜りＲに樹脂を適切に流出させるためである。

また、円環部１１における樹脂溜まりＲとの経路の断面積を、柱部１２におけるゲートＧとの経路の断面積に対して３／４以下で形成している。これは、樹脂溜まりＲとの経路の断面積がゲートＧとの経路の断面積に対して３／４を超えると、円環部１１への溶融樹脂の充填終了よりも前に樹脂溜りＲへ溶融樹脂が流出してしまうおそれがあることから、適切にヘジテーションを生じさせるためである。

上記の如く、樹脂保持器１に表れる流出痕Ｔｒの面積はゲート痕Ｔｇの面積に対して１／３以上３／４以下で形成される。このように、本実施形態によれば、円環部１１における樹脂溜まりＲとの経路の断面積が大きすぎないようにしてゲートカット時に必要以上に金型に負荷がかからないようにしている。また、円環部１１における樹脂溜まりＲとの経路の断面積が小さすぎないようにして溶融樹脂が十分に流れ出るようにしている。

また、本実施形態に係る樹脂保持器１を射出成形する際には、図３に示す如く、ゲートＧを柱部１２の内周面に配置し、樹脂溜まりＲを円環部１１の外周面側に配置している。このため、図１に示す如く、樹脂保持器１に表れるゲート痕Ｔｇは柱部１２の内周面に形成され、流出痕Ｔｒは円環部１１の外周面側に形成される。これにより、ゲートＧと樹脂溜まりＲとを互いに配置しやすくしている。また、上記構成により、ゲート痕Ｔｇと流出痕Ｔｒとが互いに背向する面に形成される。これにより、ゲート痕Ｔｇと流出痕Ｔｒとが同じ側に形成される構成と比較して、破断の可能性を低減させることができる。

１ 樹脂保持器 １１ 円環部
１２ 柱部 ｄ１ 相対距離
ｄ２ 相対距離 Ｆ 溶融樹脂の移動方向
Ｇ ゲート Ｇ１ 第一のゲート
Ｇ２ 第二のゲート Ｐ ポケット部
Ｒ 樹脂溜まり Ｔｇ ゲート痕
Ｔｒ 流出痕 Ｗ ウェルド

Claims (8)

1. 円環部と、前記円環部から軸方向に突出するとともに前記円環部の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部と、を備え、互いに隣接する前記柱部と前記円環部とで囲まれた空間には転動体を収容するポケット部が形成され、強化繊維を含有する合成樹脂で射出成形された片円環型の樹脂保持器であって、
   前記柱部のそれぞれには、射出成形時に金型のゲートから合成樹脂が注入されたゲート痕が形成され、
   それぞれの前記ポケット部に隣接する前記円環部には、射出成形時に合成樹脂が樹脂溜まりに流出した流出痕が形成される、樹脂保持器。
2. 前記流出痕は、円周方向に隣接する二つの前記ゲート痕のうち、一方の前記ゲート痕との相対距離が、他方の前記ゲート痕との相対距離よりも小さくなるように形成される、請求項１に記載の樹脂保持器。
3. 前記ゲート痕は前記柱部の内周面に形成され、前記流出痕は前記円環部の外周面側に形成される、請求項１又は請求項２に記載の樹脂保持器。
4. 前記流出痕の面積は前記ゲート痕の面積に対して１／３以上３／４以下で形成される、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の樹脂保持器。
5. 円環部と、前記円環部から軸方向に突出するとともに前記円環部の円周方向に等間隔に配置された複数の柱部と、を備え、隣接する前記柱部と前記円環部とで囲まれた空間には転動体を収容するポケット部が形成された片円環型の樹脂保持器を、強化繊維を含有する合成樹脂を射出成形して形成する、樹脂保持器の製造方法であって、
   射出成形時に、金型のゲートから前記柱部のそれぞれに合成樹脂を注入し、
   射出成形時に、それぞれの前記ポケット部に隣接する前記円環部から樹脂溜まりに合成樹脂を流出させる、樹脂保持器の製造方法。
6. 前記樹脂溜まりを、円周方向に隣接する二つの前記ゲートのうち、一方の前記ゲートとの相対距離が、他方の前記ゲートとの相対距離よりも小さくなるように配置する、請求項５に記載の樹脂保持器の製造方法。
7. 前記ゲートを前記柱部の内周面に配置し、前記樹脂溜まりを前記円環部の外周面側に配置する、請求項５又は請求項６に記載の樹脂保持器の製造方法。
8. 前記円環部における前記樹脂溜まりとの経路の断面積を、前記柱部における前記ゲートとの経路の断面積に対して１／３以上３／４以下で形成する、請求項５から請求項７の何れか１項に記載の樹脂保持器の製造方法。

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