JP3800909B2

JP3800909B2 - Polymer-filled tapered roller bearing containing lubricant and its manufacturing mold

Info

Publication number: JP3800909B2
Application number: JP2000057684A
Authority: JP
Inventors: 俊一矢部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001248654A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、潤滑剤含有ポリマを充填した円すいころ軸受及びその製造金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、転がり軸受の外輪及び内輪（軌道輪）及び転動体の間の空間には、潤滑性を付与するために、潤滑油やグリースが充填されている。しかしこれらの潤滑油やグリースは液体または半固体状の物質であるため、軸受回転中に飛散したり、流動化するという問題があった。そこで、この飛散や流動化を防止するため、転がり軸受をシール板等で密封する方法が一般に行われている。このため、小型の特殊用途軸受には、その潤滑性を付与するために、潤滑剤やグリースを使用することが困難であった。
【０００３】
この問題を解決するため、近年では、潤滑剤を含有するポリマを軸受の内輪及び外輪と、転動体の間の空間に充填する方法が提案されている。例えば、特公昭６３−２３２３９号公報には、グリースとポリエチレンからなる潤滑剤含有ポリマ（プラスチックグリース）を軸受の内輪、外輪及び転動体により形成された空間内に充填することが開示されている。
【０００４】
この潤滑剤含有ポリマの充填方法としては、軸受の端面と潤滑剤含有ポリマが一致するフルパックが一般的である。また、この潤滑剤含有ポリマの製造方法としては、適当な治具で転がり軸受を挟みこみ、加熱処理により成形する加熱成形法が開示されている（特公昭６３−２３２３９号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、適当な治具で挟みこんで、加熱処理で成形した潤滑剤含有ポリマを充填した円すいころ軸受には、円すいころ軸受固有の以下の問題点があった。
▲１▼円すいころ軸受の保持器は一般的に外輪側に寄っており、保持器と外輪との間に形成される潤滑剤含有ポリマは肉薄になる。そのため軸受の回転等によって、破損、亀裂、欠落などの不具合を起こす恐れがある。
▲２▼また、上記肉薄部分の他でも、従来の圧縮成形（加熱成形）で充填した潤滑剤含有ポリマでは、内部にボイドができたり内部組成が均一になりにくいために、機械的強度が低くなることから、弱い部分の潤滑剤含有ポリマに破損、亀裂等が発生する可能性が高くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とし、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等に破損・亀裂等が発生することを防止可能な潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、一対の内輪及び外輪と、当該両内輪及び外輪の間に介装される複数の転動体と、当該転動体を保持すると共に、前記内輪及び外輪のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器と、前記内輪及び外輪、転動体及び保持器により形成される空間内に充填され且つ前記保持器を被覆している潤滑剤含有ポリマと、を備えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受であって、前記潤滑剤含有ポリマは、射出成形（インサート成形）により形成されてなる潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を提供するものである。
【０００８】
この構造を備えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受は、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等に破損・亀裂等が発生することを防止することができる。
【０００９】
そしてまた、本発明は、両端面の幅が異なる軌道輪と、当該軌道輪の間に介装される複数の転動体と、前記転動体を保持すると共に、前記軌道輪のいずれか一方の端面より外方に突出している保持器と、前記軌道輪、転動体及び保持器により形成される空間内に充填され且つ前記保持器を被覆している潤滑剤含有ポリマと、を備える潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を射出成形により形成する潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型であって、
前記軸受を所定の位置に配置した際に、前記軌道輪の幅が狭い方の端面と接触しないようになされており、いずれか一方の前記軌道輪の幅が広い方の端面に当接可能な位置に、前記軌道輪と前記転動体との接触面が密着するように前記端面を付勢する付勢手段が設けられてなる、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を提供するものである。
【００１０】
この構造を備えた製造金型によれば、前記の潤滑剤含有ポリマの強度の上昇及びその肉薄部等の破損・亀裂等の発生の防止に加え、内輪・外輪の軌道溝の圧痕の程度が最小限にとどめられ、機械的強度に優れ、高速・高荷重の使用条件下での信頼性が向上した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受が得られる。
【００１１】
一般に、転がり軸受の中でも軸受の側面が面一である深溝玉軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受等の場合には、内部組成が均一になりやすい射出成形により潤滑剤含有ポリマを充填しても、軸受の側面（あるいは、シ−ル溝底部）と製造金型とが接触しているので、射出された溶融状の潤滑剤含有ポリマの射出圧を内輪および外輪で受けることができる。そのため、射出圧によって内外輪が変位することがないので、軸受の軌道溝等に圧痕が発生することがない。
一方、転がり軸受の中でも円すいころ軸受の場合は、内輪→円すいころ→外輪にわたって接触した状態で、潤滑剤含有ポリマを充填しようとすると、内輪、円すいころ、外輪の寸法関係から、図３に示すように、金型１１と内輪の幅の広い端面２Ａとを接触、金型１２と内輪の幅の狭い端面２Ｂとを非接触（隙間）、金型１２と外輪の幅の広い端面３Ｂとを接触、金型１１と外輪の幅の狭い側面とを非接触（隙間）の状態にすることが望まれる。尚、図３は、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の従来の製造金型を示す断面図である。この状態で射出成形を行うと、射出された溶融した潤滑剤含有ポリマの射出圧を非接触部分があるために内輪及び外輪で受けることができず、射出圧を外輪→円すいころ→内輪（あるいは内輪→円すいころ→外輪）を受けることになり、その射出圧で内輪・外輪の軌道溝に圧痕を生じる恐れがあるという問題がある。
【００１２】
このような問題に対し、前記の特定の製造金型を用いれば、円すいころ軸受の場合であっても、内輪・外輪の軌道溝の圧痕の程度が最小限にとどめられ、機械的強度に優れ、高速・高荷重の使用条件下での信頼性が向上した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。
【００１３】
本発明で使用可能な潤滑剤含有ポリマとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を有するポリオレフィン系樹脂の群から選択された合成樹脂に、潤滑剤としてポリα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステルのようなエステル油等の何れか単独もしくは混合油の形で混ぜて調整した原料を、樹脂の融点以上で加熱して可塑化し、その後冷却することで固形状にしたものであり、潤滑剤の中に予め酸化防止剤、錆止め剤、摩耗防止剤、消泡剤、極圧剤等の各種添加剤を加えたものでもよい。
【００１４】
前記潤滑剤含有ポリマの組成比は、全重量に対してポリオレフィン系樹脂１０〜５０重量％、潤滑剤９０〜５０重量％である。
【００１５】
ポリオレフィン系樹脂が１０重量％未満の場合は、あるレベル以上の硬さ及び強度が得られず、例えば、軸受の回転などによって、負荷がかかった時に、初期の形状を維持するのが難しくなり、軸受の内部空間から脱着する等の不具合を生じる可能性が高くなる。
【００１６】
また、ポリオレフィン系樹脂が５０重量％を超える場合（すなわち、潤滑剤が５０重量％未満の場合）は、軸受への潤滑剤の供給が少なくなり、軸受の寿命が短くなる。
【００１７】
前記合成樹脂の群は、基本構造は同じでその平均分子量が異なっており、７００〜５×１０^６の範囲に及んでいる。すなわち、平均分子量が７００〜１×１０^４というワックス（例えば、ポリエチレンワックス）に分類されるものと、平均分子量が１×１０^４〜１×１０^６という比較的低分子量のものと、平均分子量が１×１０^６〜５×１０^６という超高分子量のものとを、単独もしくは必要に応じて混合して用いる。比較的低分子量のものと潤滑剤との組合わせによって、ある程度の機械的強度、潤滑剤供給能力、保油性を持つ潤滑剤含有ポリマが得られる。この中の比較的低分子量のものの一部を、ワックスに分類されるものに置き換えると、ワックスに分類されるものと、潤滑油との分子量の差が小さいために、潤滑油との親和性が高くなり、結果として潤滑剤含有ポリマの保油性が向上し、長時間に亘っての潤滑剤の供給が可能になる。但し、その反面、機械的強度は低下する傾向にある。
【００１８】
ワックスとしては、ポリエチレンワックスのようなポリオレフィン系樹脂の他、融点が１００〜１３０℃以上の範囲にある炭化水素系のもの（例えば、パラフィン系合成ワックス）であれば使用できる。
【００１９】
これに対して、超高分子量のものに置き換えると、超高分子量のものと潤滑油との分子量の差が大きいために潤滑油との親和性が低くなり、結果として保油性が低下し、潤滑油含有ポリマからの潤滑剤の滲み出しが速くなる。それによって、潤滑剤含有ポリマから供給可能な潤滑剤量に達する時間が短くなり、軸受の寿命が短くなる。ただし、機械的強度は向上する。
【００２０】
成形性、機械的強度、保油性、潤滑剤供給量のバランスを考慮すると、潤滑剤含有ポリマの組成比は、ワックスに分類されるものが０〜５重量％、比較的低分子量のものが８〜４８％、超高分子量のものが２〜１５重量％、３つの樹脂分の合計が１０〜５０重量％（残りが潤滑剤９０〜５０重量％）が好適である。
【００２１】
機械的強度の一つとして、本発明の潤滑剤含有ポリマの硬さ「ＨＤ_Ａ」は、６５〜８５の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、７０〜８０の範囲である。硬さ「ＨＤ_Ａ」が６５未満の場合は、強度的に弱く軸受の回転によって破損する虞がある。これに対して、硬さ「ＨＤ_Ａ」が８５を超える場合は、ころ（転動体）を拘束する力が大きく、それによって軸受のトルクが大きくなったり、軸受の回転による発熱が大きくなって軸受の温度が高くなる虞がある。
【００２２】
本発明の潤滑剤含有ポリマの機械的強度を向上させるため、前記ポリオレフィン系樹脂に、以下のような熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を添加したものを使用してもよい。
【００２３】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。
【００２４】
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。これらの樹脂は、単独または混合して用いてもよい。
【００２５】
さらに、ポリオレフィン系樹脂と、それ以外の樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、必要に応じて適当な相溶化剤を加えてもよい。
【００２６】
また、機械的強度を向上させるために、充填剤を添加してもよい。この充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸カリウムウイスカーやホウ酸アルミニウムウイスカー等の無機ウイスカー類、あるいはガラス繊維や金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したもの、また有機化合物では、カーボンブラック、黒鉛粉末、カーボン繊維、アラミド繊維やポリエステル繊維等を添加してもよい。
【００２７】
さらに、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣化を防止する目的で、N,N’-ジフェニル-p-フェニルジアミン、2,2’-メチレンビス（4-エチル-6-t-ブチルフェノール）等の老化防止剤、また、光による劣化を防止する目的で、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン、2-（2’-ヒロドキシ-3’-t-ブチル-5’-メチル-フェニル）-5-クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００２８】
以上の全ての添加剤（ポリオレフィン系樹脂と潤滑剤以外）の添加量としては、添加剤全体として、成形原料全量の２０重量％以下であることが、潤滑剤の供給能力を維持するうえで好ましい。
【００２９】
本発明で用いることのできるポリマ材料としては、前述したようなポリオレフィン系樹脂をベースにしたものの他、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば使用でき、その中で含油量を多くすることができるものとしては、例えば、ポリエステル系エラストマー等がある。
【００３０】
また、本発明に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造方法は、前記保持器を被うように潤滑剤含有ポリマを射出成形により充填・固化させることが可能な方法である限り特に制限されないが、例えば、第１の金型及び第２の金型からなる一対の特殊金型を用いて行われ、具体的には、以下の方法を採用することができる。
【００３１】
即ち、第１の金型及び第２の金型（但し、この第１の金型には、材料注入用のピンゲートが形成されている）からなる金型を用意し、この両金型の間に、後述する離型剤あるいはグリースを塗布した円すいころ軸受を配置する。次に、前記内輪、外輪、転動体及び保持器により形成される空間内に、前記ピンゲートから射出成形により潤滑剤含有ポリマを圧入する。その後、この圧入された潤滑剤含有ポリマが冷却されて、固化する。
【００３２】
前記ピンゲートから圧入された潤滑剤含有ポリマは、保持器の周りに潤滑剤含有ポリマがまんべんなく行き渡るため、当該潤滑剤含有ポリマによって保持器を被うことができる。また、射出成形により形成されるため、潤滑剤含有ポリマの強度が上昇し、保持器の突出部分に被覆された潤滑剤含有ポリマの破損が発生するのを防止できる。
【００３３】
前記離型剤としては、フッ素系離型剤が好適に用いられる。具体的には、炭素数４〜２０のパーフルオロアルキル基含有リン酸エステルまたはその塩とシリコンオイルとの混合物（例えば、特公昭５３−２３２７０号公報、特公昭５３−２３２７１号公報に記載）、炭素数４〜２０のパーフルオロアルキル基含有リン酸エステルまたはその塩とシリコンワニスとの混合物（例えば、特公昭５７−４８０３５号公報に記載）、パーフルオロアルキル基含有ポリエーテル化合物とシリコンオイル等との混合物（例えば、特公昭５９−３２５１３号に記載）、パーフルオロアルキル基含有ウレタン化合物とオルガノシルセスキオキサンのラダー重合体等との混合物（例えば、特開昭６３−１０４８０４号公報に記載）等を挙げることができる。また、前記混合物において、シリコン化合物を含有しないものも使用できる。さらに、フッ素系離型剤は、前記の化合物を主成分とし、適当な溶媒（例えば、水、イソオクタン、ＨＣＦＣ−１４１ｂ等）を含有してもよい。
【００３４】
また、前記グリースとしては、その種類は特に限定されるものではないが、前述した潤滑剤含有ポリマを形成する樹脂及び潤滑剤との親和性を考慮することが好ましい。
【００３５】
つまり、本発明においては、潤滑剤含有ポリマは、充填の際、一度溶融状態になるが、その際、潤滑剤含有ポリマを構成する樹脂と潤滑剤とが相溶した状態になっており、樹脂はそれと相溶性を有する他の成分を最も取り込みやすい状態となっている。したがって、転動体の表面に成膜されたグリースと樹脂とが相溶性がある場合には、グリースが溶融した樹脂に取り込まれてしまい、潤滑剤含有ポリマが転動体に接触するようにして固化する可能性が高くなり、その結果転動体の回転が拘束され、前述した離型剤と同様のグリース被膜によるトルク低減効果があまり発揮されない場合がでてくる。
【００３６】
したがって、本発明においては、潤滑剤含有ポリマを形成する樹脂及び潤滑剤と、グリースとは相溶性が低い組合わせをすることが好ましい。
【００３７】
例えば、潤滑剤含有ポリマの樹脂がポリオレフィン系樹脂の場合は、被覆用のグリースとしては、炭化水素系の化合物と相溶性のほとんどないフッ素グリース（増ちょう剤：ＰＴＦＥ、基油：パーフルオロポリエーテル）、シリコングリース（増ちょう剤：リチウム石鹸、基油：フェニルメチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン）、フロロシリコーングリース（増ちょう剤：リチウム石鹸、基油：フロロシリコーン）等が最も好適である。また、その他の炭化水素系であっても極性が高いことで相溶性が低いエステル油を基油とするエステルグリース（増ちょう剤：ウレア、リチウム石鹸等）、ペンタフェニルエーテル・テトラフェニルエーテル等のポリフェニルエーテルを基油とするポリフェニルエーテル系グリース（増ちょう剤：ベントナイト等）も使用することができる。
【００３８】
また、潤滑剤含有ポリマの樹脂がポリエステル系エラストマー等のように極性の高い炭化水素系の化合物の場合は、上記で示したような炭化水素系の化合物と相溶性のほとんどないフッ素系グリース、シリコングリース、フロロシリコーングリース等が最も好適である。炭化水素系のグリースは、上記のものとは逆に、極性の低い鉱油、ポリα−オレフィン油、オクタデシルジフェニルエーテルなどのように長い炭化水素鎖がついたフェニルエーテル、エイコシルナフタレンのように長い炭化水素鎖がついたナフタレンを基油とし、ウレア、リチウム石鹸等を増ちょう剤とする相溶性が低いものを使用することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受について図面を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の一部を示す断面図、図２は、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を示す断面図、図４は、図２の製造金型における上側の金型１１を示す平面図、図５は、図２の製造金型における下側の金型１２を示す底面図、図６は、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型の他の形態を示す断面図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、内輪２及び外輪３と、内輪２と外輪３との間に介装される転動体である複数の円すいころ４と、転動体４を保持する保持器５と、内輪２、外輪３、円すいころ４及び保持器５により形成される空間内に充填され且つ前記保持器５を被覆している潤滑剤含有ポリマ６と、を備えた円すいころ軸受である。
【００４２】
そして、この円すいころ軸受の前記潤滑剤含有ポリマ６は、射出成形により形成（充填・固化）されている。この際、突出した保持器５を完全に被うような形状で潤滑剤含有ポリマ６が形成される。
【００４３】
本実施の形態では、以下の組成の潤滑剤含有ポリマ６を使用した。
（組成）
▲１▼高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０重量％
▲２▼超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５重量％
▲３▼ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５重量％
▲４▼鉱油：７５重量％
【００４４】
次に、本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１の製造方法について説明する。
【００４５】
本実施の形態で使用した製造金型は、図２に示すように、外周部に鍔を有する上側の金型１１及び下側の金型１２と、当該上側の金型１１と下側の金型１２とにより形成され且つ円すいころ軸受を格納する内部空間１３（図２では、軸受が格納された状態で示されている）と、から構成されている。
【００４６】
上側の金型１１と下側の金型１２とは、内部空間１３に円すいころ軸受を位置させた際に、該軸受の内輪２より内側部分１１Ａ，１２Ａ及び外輪３より外側部分１１Ｂ，１２Ｂで接触する構造を有している。
【００４７】
上側の金型１１は、内部空間１３に円すいころ軸受を位置させた際に、外輪３の幅が狭い方の端面３Ａに接触せず（０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間７が存在し）、内輪２の幅が広い方の端面２Ａに接触する構造を有している。また、この際、下側の金型１２は、内輪２の幅が狭い方の端面２Ｂと接触しない（０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間８が存在する）構造を有している。また、上側の金型１１及び下側の金型１２は何れも、突出する保持器５にも接触しない（０．５〜２ｍｍ程度の隙間７，８が存在する）構造を有している。
そして、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂと当接可能な位置に、弾圧部材１５が設けられている。この際、弾圧部材１５は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂが下側の金型１２と接触しないように、該端面３Ｂと金型１２との間に隙間８’（０．３〜１．０ｍｍ程度）が存在するように設けられている。
ここで、弾性部材１５は、内輪２と外輪３との間の空間に溶融した潤滑剤含有ポリマを射出・注入する際の射出圧力を緩和させる効果があり、円すいころ４が接触する内輪２の外周部及び外輪３の内周部に圧痕がつくのを最小限にとどめることが可能になる。尚、この弾性部材１５は、内輪の幅が広い方の端面２Ａと上側の金型１１との間に入れても構わない。
【００４８】
また、上側の金型１１は、図４（金型１１の平面視）に示すように、８方向に延びた放射状のランナー部１８を有している。また、各ランナー部１８の末端部分には、溶融状態の潤滑剤含有ポリマを射出・注入（圧入）するためのゲート部１４が設けられている。このゲート部１４の中心には、材料注入用のピンゲート１７が設けられている。従って、ピンゲート１７は、全部で８点設けられている。ランナー部１８をこのように放射状にすると、円形のランナーに比べて材料の節約になると共に、投影面積が減少するため、内部の軸受がそれだけ射出圧を受けるのを抑えることもできる。
尚、図４のＡ−Ａ線断面図は、図２における上側の金型１１の部分に相当する。
【００４９】
また、下側の金型１２は、図５（金型１２の底面視）に示すように、上側の金型１１の各ピンゲート１７を結ぶ円周上におけるそれぞれのピンゲート１７の中間位置（ウェルド部に相当する位置）に対応する同一鉛直線上に、ガス逃げ用の貫通孔１９を有する。この貫通孔１９が存在することによって、内部空間１３内の空気が金型外に追い出されるため、目的とする空間に潤滑剤含有ポリマを完全に充填することが可能になる。また、下側の金型１２は、図５に示すように、ガス逃げ用の各貫通孔１９を結ぶ円周上におけるそれぞれの貫通孔１９の中間位置（ゲート部１４に対応する同一鉛直線上）に、開閉可能な付勢手段配設部２０を有している。この付勢手段配設部２０を通して、弾圧部材１５が所定位置に配設される。
尚、図５のＢ−Ｂ線断面図は、図２における下側の金型１２の部分に相当する。
【００５０】
また、前記製造金型には、円すいころ軸受を所定の位置に載置し、上側の金型１１及び下側の金型１２により挟み込んだ後、両金型１１，１２を固定するために、ネジ等の固定部材１６が設けられている。この固定部材１６を両金型１１，１２に締め付けることで、外輪３→円すいころ４→内輪２の順で力が加わり、円すいころ４が正規な位置に確保される。
【００５１】
潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１を製造するには、先ず、通常の方法で円すいころ軸受を組み立て、これに通常の脱脂洗浄を行う。次に、この円すいころ軸受の内輪２の外周面、外輪３の内周面、円すいころ４の表面、及び保持器５の表面に離型剤あるいはグリースを塗布し、離型剤あるいはグリースの塗膜を形成する。
【００５２】
この離型剤の塗膜の形成は、例えば、フッ素系離型剤をそのまま、あるいは適当な希釈剤（例えば、水、イソオクタン、ガソリン、ＨＣＦＣ−１４１ｂ等）で希釈して、前記各部位にスプレーや刷毛により塗布するか、あるいは、円すいころ軸受を、前記離型剤を含む溶媒または分散液中に浸漬する等の方法で行われる。この時、離型剤の塗布量には特に限定はないが、０．１〜１．０μｍ程度の膜厚となるよう、均一に塗布されることが好ましい。
【００５３】
また、グリースの被膜（塗膜）を形成する方法は、特に制限されないが、例えば、軸受中にグリースを少量充填後、軸受を回転させて、外輪の内周面、内輪の外周面、転動体、場合によっては保持器の表面にグリースの被膜を形成する方法がある。その他の方法としては、グリースを基油が溶解し、増ちょう剤が均一に分散するような溶剤に適当な濃度で溶かしてから、その溶液中に浸漬させた後、乾燥させて溶剤を除去することで形成させることもできる。グリース被膜の膜厚は、１０〜１０００μｍにすることが好ましい。
【００５４】
次に、離型剤あるいはグリースの塗膜が形成された内輪２の外周面、外輪３の内周面、円すいころ４の表面、及び保持器５の表面によって形成される空間内に、溶融状態の潤滑剤含有ポリマ６を射出成形により充填する。
【００５５】
射出成形は、前述した上側の金型１１及び下側の金型１２を備えた、上下一対の製造金型１０を用いて行った。また、本実施の形態では、特開平８−３０９７９３号公報に開示されているスクリュウ式の射出成形機のホッパー部を改良した装置を使用して射出成形を行った。尚、製造金型１０内で、円すいころ軸受の保持器５が下側（片側）によったまま、潤滑剤含有ポリマが固化するおそれを防止し、前述したような所定の状態で円すいころ軸受を保持するために、金型が上下に配置される縦型成形機を使用することがより望ましい。
【００５６】
この射出成形は、次の以下のようにして行う。
離型剤あるいはグリースの塗膜を形成した円すいころ軸受を、弾性部材１５を備えた下側の金型１２の所定位置に載置し、これに上側の金型１１を合わせてセットする。この際、円すいころ軸受は、図２に示すように、内輪の幅が狭い方の端面２Ｂが下側（外輪の幅が広い方の端面３Ｂが下側）になるように載置する。また、下側の金型１２に上側の金型１１を合わせた後、両金型１１，１２が所定の位置に重なるようにし、ネジ１６を締め付ける。
【００５７】
次いで、図示しない射出成形機のホッパに潤滑剤含有ポリマ６を圧送し、融点以上に加熱したものをスクリュウで押圧して、上側の金型１１に形成されたピンゲートから、内輪２、外輪３、円すいころ４、及び保持器５により形成される空間内に、潤滑剤含有ポリマ６を射出する。この時、上側の金型１１と、保持器５及び内輪２の端面２Ｂとの間に、隙間８が形成されているため、潤滑剤含有ポリマ６は、この隙間８にも注入される。また、下側の金型１２にも同様に隙間７が形成されており、ここにも潤滑剤含有ポリマ６が注入される。射出された潤滑剤含有ポリマ６は、金型内で金型温度に近づくように冷却され、固化する。
【００５８】
その後、円すいころ軸受を製造金型１０から取出し、必要に応じて所望の仕上げ加工を行い、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１を得た。
【００５９】
この射出成形により製造した潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、低トルクでスムーズに回転し、良好な潤滑性を示した。
【００６０】
試験例〔成形法の違いによる機械的強度の比較〕
本実施の形態に係る前記組成の潤滑剤含有ポリマを用いて、射出成形及び圧縮成形それぞれによりダンベル形試験片を成形し、各試験片の引張り強度及び硬度を測定した。
射出成形は、型締め力４７トンのインラインスクリュー式成形機を用いて行った（樹脂温度：１７５℃、金型温度：５０℃、射出圧力：３０ＭＰａ）。圧縮成形は、金型に材料を充填後、圧力５ｋｇ／ｃｍ^２で１７０℃に加熟したホットプレスで１５分間加圧し、その後冷却して行った。
引張り強度は、万能型強度試験機を用い、引張り速度１０ｍｍ／分で引張り、降伏強度又は破断強度の最大値を測定した。一方、硬さは、デュロメータＡスケール硬度計で測定した。それらの結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】

【００６２】
表１の結果より明らかなように、射出成形により形成したものは、機械的強度が大幅に向上することが判る。
【００６３】
実施例１
前述した本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１の製造方法に準じて、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。この際、円すいころ軸受を金型の所定位置に載置する前に形成する離型剤の塗膜として、特開平７−１３９５５１号公報に記載されているフッ素系離型剤の塗膜を形成し、本実施の形態に係る前記組成の潤滑剤含有ポリマを用いて、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。潤滑剤含有ポリマ充填後の状態は、図１に示す状態となる。
成形後の円すいころ軸受の外輪の内周面を観察したところ、射出による圧痕は殆ど観られず、若干観られたところでも極軽度のものであった。
【００６４】
比較例１
図６に示す構造の金型に代え、その他の条件（潤滑剤含有ポリマ組成、射出条件等）は、実施例１と同様にして、潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を作製した。ここで使用する図６の金型は、軸受の外輪より外側部分で上下２つの金型同士が接触せず、また弾圧部材を設けておらず、且つ下側の金型１２が外輪の幅の広い方の端面３Ｂと接触している（下側の金型１２と端面３Ｂとの間に隙間が無い）点で、実施例１で使用した図２に示す金型と異なるものである。尚、図６の金型は、下側の金型が内輪の幅が狭い方の端面と接触せず、また上側の金型が内輪の幅が広い方の端面と接触し且つ外輪の幅が狭い方の端面と接触しない点では、図２に示す金型と同様である。
成形後の円すいころ軸受の外輪の内周面を観察したところ、射出による圧痕がはっきりと観られた。
【００６５】
本発明の潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受１は、その製造に使用する製造金型として、前記の製造金型１０（図２）に代えて、図７に示す製造金型２０を用いることも可能である。この製造金型２０は、図７に示すように、付勢手段として、セットスクリュー１５’（中心に六角穴を有するネジ）が設けられている以外は、前記の製造金型１０と同一の金型である。従って、本製造金型２０に関する説明において、特に詳述しない点については、前記の製造金型１０に関して説明した事項が適宜適用される。
【００６６】
セットスクリュー１５’は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂと当接している。この際、セットスクリュー１５’は、外輪３の幅が広い方の端面３Ｂが下側の金型１２と接触しないような位置まで締め込まれる。そして、セットスクリュー１５’を締め込んだ際には、隙間８’（０．３〜１．０ｍｍ程度）が存在するように構成される。
【００６７】
このセットスクリュー１５’を設けることにより、内輪２と円すいころ４との接触面、及び円すいころ４と外輪３との接触面がそれぞれ密着して、これらの接触面に隙間がなくなり、円すいころ４の側面が内輪大つば部２Ｃに接触する。このため、円すいころ４が接触する内輪２の外周部及び外輪３の内周部に射出成形による圧痕がつくのを最小限にとどめることが可能になる。尚、このセットスクリュー１５’は、前記の製造金型１０における弾圧部材１５と同様に、内輪の幅が広い方の端面２Ａと上側の金型１１との間に入れても構わない。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受は、射出成形で成形された潤滑剤含有ポリマを設けているので、潤滑剤含有ポリマの強度が大きく、潤滑剤含有ポリマの肉薄部等の破損・亀裂等の発生を防止したものである。
また、本発明の製造金型を使用すれば、溶融した潤滑剤含有ポりマの射出圧を内輪内径より内側部分、外輪外径より外側部分、及び付勢手段で吸収し、射出により発生する軸受の外輪内周部及び内輪外周部の圧痕を最小限に抑えた潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。
また、本発明の製造金型を使用すれば、軸受を正規な位置に保持し、突出した保持器を完全に被うような形状で射出成形により潤滑剤含有ポリマが充填されることから、潤滑剤含有ポリマが潤滑剤供給部材として働くだけでなく、水等の異物の侵入に対してシールとして有効に働く潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の一部を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型を示す断面図である。
【図３】潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の従来の製造金型を示す断面図である。
【図４】図２の製造金型における上側の金型１１を示す平面図である。
【図５】図２の製造金型における下側の金型１２を示す底面図である。
【図６】潤滑剤含有ポリマ充填転円すいころ軸受の製造金型の他の形態を示す断面図である。
【図７】本実施の形態に係る潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の別の製造金型を示す断面図である。
【符号の説明】
１潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受
２内輪
３外輪
４円すいころ（転動体）
５保持器
６潤滑剤含有ポリマ
１０，２０潤滑剤含有ポリマ充填円すいころ軸受の製造金型
１１第１の金型（上側金型）
１２第２の金型（下側金型）
１３内部空間
１４ゲート部
１５付勢手段（弾圧部材）
１５’付勢手段（セットスクリュー）
１６固定部材（ネジ）
１７ピンゲート
１８ランナー部
１９貫通孔
２０付勢手段配設部[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a tapered roller bearing filled with a lubricant-containing polymer and a mold for manufacturing the tapered roller bearing.
[0002]
[Prior art]
Generally, the space between the outer ring and inner ring (track ring) of a rolling bearing and rolling elements is filled with lubricating oil or grease in order to impart lubricity. However, since these lubricating oils and greases are liquid or semi-solid substances, there is a problem that they are scattered or fluidized during the rotation of the bearing. Therefore, in order to prevent the scattering and fluidization, a method of sealing the rolling bearing with a seal plate or the like is generally performed. For this reason, it has been difficult to use a lubricant or grease for small special purpose bearings in order to impart lubricity.
[0003]
In order to solve this problem, in recent years, a method has been proposed in which a polymer containing a lubricant is filled in the space between the inner and outer rings of the bearing and the rolling elements. For example, Japanese Patent Publication No. 63-23239 discloses that a lubricant-containing polymer (plastic grease) made of grease and polyethylene is filled in a space formed by an inner ring, an outer ring and rolling elements of a bearing.
[0004]
As a method for filling the lubricant-containing polymer, a full pack in which the end face of the bearing and the lubricant-containing polymer coincide is common. As a method for producing this lubricant-containing polymer, a heat forming method is disclosed in which a rolling bearing is sandwiched with an appropriate jig and formed by heat treatment (see Japanese Patent Publication No. 63-23239).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a tapered roller bearing filled with a lubricant-containing polymer formed by heat treatment and sandwiched by a suitable jig has the following problems inherent to the tapered roller bearing.
(1) The retainer of the tapered roller bearing is generally close to the outer ring side, and the lubricant-containing polymer formed between the retainer and the outer ring becomes thin. For this reason, there is a risk of malfunctions such as breakage, cracks, and loss due to rotation of the bearing.
(2) In addition to the above-mentioned thin portion, the lubricant-containing polymer filled by conventional compression molding (heat molding) has low mechanical strength because voids are difficult to form inside and the internal composition is difficult to be uniform. Therefore, there is a high possibility that breakage, cracks, etc. will occur in the weak part of the lubricant-containing polymer.
[0006]
Accordingly, the present invention aims to solve the above-mentioned problems, and is a lubricant that has a high strength of a lubricant-containing polymer and can prevent breakage, cracks, etc. in thin portions of the lubricant-containing polymer. It is an object of the present invention to provide a contained polymer filled tapered roller bearing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of inner and outer rings, a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, and holding the rolling elements, and any of the inner and outer rings. A cage protruding outward from one of the end faces, and a lubricant-containing polymer filled in a space formed by the inner and outer rings, rolling elements and cage, and covering the cage. Provided is a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing provided with the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing formed by injection molding (insert molding).
[0008]
The lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing having this structure has a high strength of the lubricant-containing polymer, and can prevent the thin portion of the lubricant-containing polymer from being damaged or cracked.
[0009]
In addition, the present invention provides a bearing ring having different widths at both end faces, a plurality of rolling elements interposed between the bearing rings, and holding the rolling element, and one end face of the bearing ring. A lubricant-containing polymer comprising: a cage protruding outward, and a lubricant-containing polymer filled in a space formed by the race, the rolling element, and the cage and covering the cage A lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing mold for forming a filled tapered roller bearing by injection molding,
When the bearing is disposed at a predetermined position, the bearing ring is configured not to come into contact with the end face with the narrower width of the bearing ring, and can be in contact with the end face with the wider width of one of the race rings. Provided is a manufacturing die for a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing provided with a biasing means for biasing the end face so that the contact surface between the race and the rolling element comes into close contact with each other It is.
[0010]
According to the manufacturing mold having this structure, in addition to the increase in the strength of the above-mentioned lubricant-containing polymer and the prevention of the occurrence of breakage, cracks, etc. of the thin part, the degree of indentation of the race grooves of the inner ring and the outer ring is increased. A lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing with minimal mechanical properties, excellent mechanical strength, and improved reliability under high-speed and high-load use conditions can be obtained.
[0011]
In general, in the case of deep groove ball bearings, cylindrical roller bearings, and self-aligning roller bearings, etc., where the side surfaces of the bearings are flush, the lubricant-containing polymer is filled by injection molding, which tends to make the internal composition uniform. However, since the side surface of the bearing (or the bottom of the seal groove) is in contact with the manufacturing mold, the injection pressure of the injected molten lubricant-containing polymer can be received by the inner ring and the outer ring. For this reason, the inner and outer rings are not displaced by the injection pressure, so that no impression is generated in the raceway groove or the like of the bearing.
On the other hand, in the case of a tapered roller bearing among rolling bearings, if it is attempted to fill the lubricant-containing polymer in a state of contact between the inner ring, the tapered roller, and the outer ring, the dimensions shown in FIG. In this way, the mold 11 and the end face 2A having the wider inner ring are in contact, the mold 12 and the end face 2B having the narrow inner ring are not in contact (gap), and the mold 12 and the end face 3B having the wider outer ring are connected. It is desired that the contact, the mold 11 and the narrow side surface of the outer ring be in a non-contact (gap) state. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional manufacturing mold of a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing. If injection molding is performed in this state, the injection pressure of the injected molten lubricant-containing polymer cannot be received by the inner ring and the outer ring because there is a non-contact portion, and the injection pressure is changed from the outer ring to the tapered roller to the inner ring (or (Inner ring → taper roller → outer ring), and the injection pressure may cause indentation in the raceway grooves of the inner ring and the outer ring.
[0012]
In response to such problems, the use of the above-mentioned specific manufacturing die minimizes the degree of indentation in the raceway grooves of the inner ring and outer ring even in the case of tapered roller bearings, and has excellent mechanical strength. Thus, a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing with improved reliability under high-speed and high-load use conditions can be obtained.
[0013]
Examples of the lubricant-containing polymer that can be used in the present invention include a synthetic resin selected from the group of polyolefin resins having basically the same chemical structure such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polymethylpentene. Paraffinic hydrocarbon oil such as poly-α-olefin oil, naphthenic hydrocarbon oil, mineral oil, ether oil such as dialkyldiphenyl ether oil, ester oil such as phthalate ester, etc., either alone or in the form of mixed oil The raw material mixed and heated is plasticized by heating above the melting point of the resin, and then cooled to solid form. Antioxidant, rust inhibitor, antiwear agent, antifoam in advance in the lubricant What added various additives, such as an agent and an extreme pressure agent, may be used.
[0014]
The composition ratio of the lubricant-containing polymer is 10 to 50% by weight of polyolefin resin and 90 to 50% by weight of lubricant with respect to the total weight.
[0015]
When the polyolefin-based resin is less than 10% by weight, a certain level of hardness and strength cannot be obtained. For example, when a load is applied due to rotation of a bearing, it becomes difficult to maintain the initial shape. There is a high possibility that problems such as desorption from the internal space of the bearing will occur.
[0016]
Further, when the polyolefin resin exceeds 50% by weight (that is, when the lubricant is less than 50% by weight), the supply of the lubricant to the bearing is reduced and the life of the bearing is shortened.
[0017]
The group of synthetic resins have the same basic structure but different average molecular weights, 700 to 5 × 10 ⁶ Range. That is, the average molecular weight is 700-1 × 10 ⁴ And an average molecular weight of 1 × 10 5 ⁴ ~ 1x10 ⁶ A relatively low molecular weight and an average molecular weight of 1 × 10 ⁶ ~ 5x10 ⁶ Are used alone or in admixture if necessary. A combination of a relatively low molecular weight material and a lubricant provides a lubricant-containing polymer having a certain degree of mechanical strength, lubricant supply capability, and oil retention. If some of the relatively low molecular weights are replaced with those classified as waxes, the difference in molecular weight between those classified as waxes and the lubricating oil is small, so the affinity with the lubricating oil is low. As a result, the oil retaining property of the lubricant-containing polymer is improved, and the lubricant can be supplied for a long time. However, on the other hand, the mechanical strength tends to decrease.
[0018]
As the wax, in addition to a polyolefin resin such as polyethylene wax, any hydrocarbon-based resin having a melting point in the range of 100 to 130 ° C. or higher (for example, paraffin-based synthetic wax) can be used.
[0019]
On the other hand, if it is replaced with an ultra-high molecular weight, the difference in molecular weight between the ultra-high molecular weight and the lubricating oil is large, so the affinity with the lubricating oil is reduced, resulting in a decrease in oil retention and lubrication. Lubricant seepage from oil-containing polymers is accelerated. Thereby, the time to reach the amount of lubricant that can be supplied from the lubricant-containing polymer is shortened, and the life of the bearing is shortened. However, the mechanical strength is improved.
[0020]
Considering the balance of moldability, mechanical strength, oil retention, and lubricant supply amount, the composition ratio of the lubricant-containing polymer is 0 to 5% by weight classified as wax, and 8 is relatively low molecular weight. It is preferable that ˜48%, ultrahigh molecular weight one is 2 to 15% by weight, and the total amount of the three resins is 10 to 50% by weight (the remainder is 90 to 50% by weight lubricant).
[0021]
As one of the mechanical strengths, the hardness of the lubricant-containing polymer of the present invention “HD _A "Is preferably in the range of 65-85, more preferably in the range of 70-80. Hardness “HD _A "Is less than 65, it is weak in strength and may be damaged by rotation of the bearing. In contrast, the hardness “HD _A ”Exceeds 85, the force that restrains the roller (rolling element) is large, which may increase the torque of the bearing or increase the heat generated by the rotation of the bearing, thereby increasing the temperature of the bearing.
[0022]
In order to improve the mechanical strength of the lubricant-containing polymer of the present invention, a product obtained by adding the following thermoplastic resin and thermosetting resin to the polyolefin resin may be used.
[0023]
As the thermoplastic resin, resins such as polyamide, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyamide imide, polystyrene, and ABS resin can be used.
[0024]
As the thermosetting resin, each resin such as unsaturated polyester resin, urea resin, melanin resin, phenol resin, polyimide resin, and epoxy resin can be used. These resins may be used alone or in combination.
[0025]
Furthermore, in order to disperse the polyolefin resin and other resins in a more uniform state, an appropriate compatibilizing agent may be added as necessary.
[0026]
Moreover, in order to improve mechanical strength, you may add a filler. As this filler, for example, inorganic whiskers such as calcium carbonate, magnesium carbonate, potassium titanate whisker and aluminum borate whisker, or inorganic fibers such as glass fiber and metal fiber and those braided into a cloth shape, In the case of an organic compound, carbon black, graphite powder, carbon fiber, aramid fiber, polyester fiber, or the like may be added.
[0027]
Furthermore, for the purpose of preventing deterioration of polyolefin resin due to heat, anti-aging agents such as N, N′-diphenyl-p-phenyldiamine, 2,2′-methylenebis (4-ethyl-6-t-butylphenol), In order to prevent degradation due to light, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2- (2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methyl-phenyl) -5-chlorobenzo You may add ultraviolet absorbers, such as a triazole.
[0028]
The addition amount of all the above additives (other than the polyolefin resin and lubricant) is preferably 20% by weight or less of the total amount of the molding raw material as a whole in order to maintain the supply capability of the lubricant. .
[0029]
As the polymer material that can be used in the present invention, any thermoplastic resin that can be injection-molded can be used in addition to those based on the polyolefin resin as described above, and the oil content can be increased. Examples of the material include a polyester-based elastomer.
[0030]
Further, the method for producing the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of filling and solidifying the lubricant-containing polymer by injection molding so as to cover the cage. However, for example, it is performed using a pair of special molds composed of a first mold and a second mold, and specifically, the following method can be employed.
[0031]
That is, a mold comprising a first mold and a second mold (provided that a pin gate for material injection is formed in the first mold) is prepared, and between these molds. Further, a tapered roller bearing coated with a release agent or grease to be described later is disposed. Next, a lubricant-containing polymer is press-fitted from the pin gate into the space formed by the inner ring, the outer ring, the rolling elements and the cage by injection molding. Thereafter, the injected lubricant-containing polymer is cooled and solidified.
[0032]
The lubricant-containing polymer press-fitted from the pin gate can be covered with the lubricant-containing polymer because the lubricant-containing polymer is evenly distributed around the cage. Moreover, since it forms by injection molding, the intensity | strength of a lubricant containing polymer rises and it can prevent that the lubricant containing polymer coat | covered on the protrusion part of the holder | retainer generate | occur | produces.
[0033]
As the release agent, a fluorine release agent is preferably used. Specifically, a perfluoroalkyl group-containing phosphate ester having 4 to 20 carbon atoms or a mixture of a salt thereof and silicone oil (for example, described in JP-B-53-23270, JP-B-53-23271), A mixture of a perfluoroalkyl group-containing phosphate ester having 4 to 20 carbon atoms or a salt thereof and a silicon varnish (for example, described in JP-B-57-48035), a perfluoroalkyl group-containing polyether compound, silicon oil, etc. (For example, described in JP-B-59-32513), a mixture of a perfluoroalkyl group-containing urethane compound and an organosilsesquioxane ladder polymer (for example, described in JP-A-63-104804) Etc. Moreover, in the said mixture, what does not contain a silicon compound can also be used. Furthermore, the fluorine-based mold release agent may contain the above-mentioned compound as a main component and an appropriate solvent (for example, water, isooctane, HCFC-141b, etc.).
[0034]
Further, the type of the grease is not particularly limited, but it is preferable to consider the affinity with the resin and lubricant forming the lubricant-containing polymer described above.
[0035]
In other words, in the present invention, the lubricant-containing polymer is once melted at the time of filling, but at that time, the resin constituting the lubricant-containing polymer and the lubricant are in a compatible state. Is in a state where it is most likely to incorporate other components having compatibility therewith. Therefore, when the grease and the resin film formed on the surface of the rolling element are compatible, the grease is taken into the molten resin and solidifies so that the lubricant-containing polymer comes into contact with the rolling element. As a result, there is a possibility that the rotation of the rolling element is constrained, and the torque reduction effect by the grease coating similar to that of the mold release agent described above may not be exhibited so much.
[0036]
Therefore, in the present invention, it is preferable to combine the resin and lubricant forming the lubricant-containing polymer and the grease with low compatibility.
[0037]
For example, if the lubricant-containing polymer resin is a polyolefin resin, the coating grease may be a fluorine grease (thickener: PTFE, base oil: perfluoropolyether, which is almost incompatible with hydrocarbon compounds. ), Silicone grease (thickener: lithium soap, base oil: phenylmethylpolysiloxane, dimethylpolysiloxane), fluorosilicone grease (thickener: lithium soap, base oil: fluorosilicone) and the like are most preferable. Also, other greases such as ester greases (thickeners: urea, lithium soap, etc.), pentaphenyl ether, tetraphenyl ether, etc. based on ester oils with high compatibility and low compatibility due to their high polarity Polyphenyl ether grease (thickener: bentonite etc.) based on polyphenyl ether can also be used.
[0038]
In addition, when the lubricant-containing polymer resin is a highly polar hydrocarbon-based compound such as a polyester-based elastomer, a fluorine-based grease or silicon that is hardly compatible with the hydrocarbon-based compound as described above. Grease, fluorosilicone grease, etc. are most suitable. Contrary to the above, hydrocarbon-based greases have long carbon chains such as mineral oils with low polarity, poly α-olefin oils, phenyl ethers with long hydrocarbon chains such as octadecyl diphenyl ether, and eicosyl naphthalenes. Those having low compatibility with naphthalene having a hydrogen chain as a base oil and urea, lithium soap or the like as a thickener can be used.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a manufacturing die for the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present embodiment. 4 is a plan view showing an upper mold 11 in the production mold of FIG. 2, FIG. 5 is a bottom view showing a lower mold 12 in the production mold of FIG. 2, and FIG. It is sectional drawing which shows the other form of the manufacture metal mold | die of a lubricant containing polymer filling tapered roller bearing.
[0041]
As shown in FIG. 1, a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1 according to the present embodiment includes a plurality of rolling elements interposed between an inner ring 2 and an outer ring 3, and an inner ring 2 and an outer ring 3. A tapered roller 4, a cage 5 that holds the rolling element 4, and a lubricant that fills the space formed by the inner ring 2, the outer ring 3, the tapered roller 4, and the cage 5 and covers the cage 5. A tapered roller bearing provided with a containing polymer 6.
[0042]
The lubricant-containing polymer 6 of this tapered roller bearing is formed (filled / solidified) by injection molding. At this time, the lubricant-containing polymer 6 is formed so as to completely cover the protruding cage 5.
[0043]
In the present embodiment, a lubricant-containing polymer 6 having the following composition is used.
(composition)
(1) High density polyethylene (classified as relatively low molecular weight): 10% by weight
(2) Ultra high molecular weight polyethylene (classified as ultra high molecular weight): 12.5% by weight
(3) Polyethylene wax (classified as wax): 2.5% by weight
(4) Mineral oil: 75% by weight
[0044]
Next, a manufacturing method of the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1 according to the present embodiment will be described.
[0045]
As shown in FIG. 2, the manufacturing mold used in the present embodiment includes an upper mold 11 and a lower mold 12 having ridges on the outer peripheral portion, and the upper mold 11 and the lower mold. The inner space 13 is formed by the mold 12 and stores the tapered roller bearing (shown in FIG. 2 in a state in which the bearing is stored).
[0046]
When the tapered roller bearing is positioned in the internal space 13, the upper mold 11 and the lower mold 12 are formed by

inner portions

11A, 12A from the inner ring 2 and

outer portions

11B, 12B from the outer ring 3, respectively. It has a contact structure.
[0047]
When the tapered roller bearing is positioned in the inner space 13, the upper die 11 does not contact the end face 3 </ b> A having the smaller width of the outer ring 3 (a gap 7 of about 0.1 to 0.5 mm exists). ), The inner ring 2 has a structure in contact with the end face 2A having the wider width. At this time, the lower mold 12 has a structure that does not come into contact with the end face 2B having the narrower inner ring 2 (there is a gap 8 of about 0.1 to 0.5 mm). Further, both the upper mold 11 and the lower mold 12 do not contact the protruding cage 5 (there are

gaps

7 and 8 of about 0.5 to 2 mm).
And the elastic member 15 is provided in the position which can contact | abut with the end surface 3B with the wider width | variety of the outer ring | wheel 3. As shown in FIG. At this time, the elastic member 15 has a gap 8 ′ (0.3 to 3) between the end face 3 B and the mold 12 so that the end face 3 B with the wider outer ring 3 does not come into contact with the lower mold 12. About 1.0 mm).
Here, the elastic member 15 has an effect of relieving an injection pressure when the molten lubricant-containing polymer is injected / injected into a space between the inner ring 2 and the outer ring 3, so that the tapered roller 4 is in contact with the inner ring 2. It is possible to minimize indentation on the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the outer ring 3. The elastic member 15 may be inserted between the end face 2A having the wider inner ring and the upper mold 11.
[0048]
Further, as shown in FIG. 4 (plan view of the mold 11), the upper mold 11 has radial runner portions 18 extending in eight directions. In addition, a gate portion 14 for injecting (injecting) a molten lubricant-containing polymer is provided at the end portion of each runner portion 18. A pin gate 17 for material injection is provided at the center of the gate portion 14. Accordingly, eight pin gates 17 are provided in total. When the runner portion 18 is formed in such a radial shape, the material is saved as compared with the circular runner and the projected area is reduced. Therefore, it is possible to suppress the internal bearing from receiving the injection pressure.
4 corresponds to a portion of the upper mold 11 in FIG.
[0049]
Further, as shown in FIG. 5 (viewed from the bottom surface of the mold 12), the lower mold 12 is positioned at an intermediate position (weld portion) of each pin gate 17 on the circumference connecting the pin gates 17 of the upper mold 11. The gas escape through-hole 19 is provided on the same vertical line corresponding to Due to the presence of the through-holes 19, the air in the internal space 13 is driven out of the mold, so that the target space can be completely filled with the lubricant-containing polymer. Further, as shown in FIG. 5, the lower mold 12 has an intermediate position between the through holes 19 on the circumference connecting the through holes 19 for gas escape (on the same vertical line corresponding to the gate portion 14). In addition, an urging means arrangement portion 20 that can be opened and closed is provided. The elastic member 15 is arranged at a predetermined position through the urging means arrangement portion 20.
The cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5 corresponds to the lower mold 12 in FIG.
[0050]
In addition, in order to fix both the

molds

11 and 12 after placing the tapered roller bearing in a predetermined position on the manufacturing mold and sandwiching it between the upper mold 11 and the lower mold 12, A fixing member 16 such as a screw is provided. By tightening the fixing member 16 to both

molds

11 and 12, a force is applied in the order of the outer ring 3 → the tapered roller 4 → the inner ring 2, and the tapered roller 4 is secured in a proper position.
[0051]
In order to manufacture the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1, first, a tapered roller bearing is assembled by a normal method, and then normal degreasing and cleaning are performed. Next, a release agent or grease is applied to the outer peripheral surface of the inner ring 2 of the tapered roller bearing, the inner peripheral surface of the outer ring 3, the surface of the tapered roller 4, and the surface of the cage 5, and the release agent or grease is applied. A film is formed.
[0052]
For example, the release agent coating film is formed by spraying a fluorine release agent as it is or after diluting with an appropriate diluent (for example, water, isooctane, gasoline, HCFC-141b, etc.). It is applied by a method such as coating with a brush or by immersing a tapered roller bearing in a solvent or dispersion containing the release agent. At this time, the application amount of the release agent is not particularly limited, but it is preferable that the release agent be uniformly applied so as to have a film thickness of about 0.1 to 1.0 μm.
[0053]
The method for forming the grease film (coating film) is not particularly limited. For example, after a small amount of grease is filled in the bearing, the bearing is rotated to rotate the inner peripheral surface of the outer ring, the outer peripheral surface of the inner ring, and the rolling element. In some cases, there is a method of forming a grease film on the surface of the cage. As another method, the grease is dissolved at a suitable concentration in a solvent in which the base oil dissolves and the thickener is uniformly dispersed, and then immersed in the solution and then dried to remove the solvent. It can also be formed. The thickness of the grease coating is preferably 10 to 1000 μm.
[0054]
Next, a molten state is formed in a space formed by the outer peripheral surface of the inner ring 2 on which a release agent or grease coating film is formed, the inner peripheral surface of the outer ring 3, the surface of the tapered roller 4, and the surface of the cage 5. The lubricant-containing polymer 6 is filled by injection molding.
[0055]
Injection molding was performed using a pair of upper and lower manufacturing molds 10 provided with the upper mold 11 and the lower mold 12 described above. In this embodiment, injection molding was performed using an apparatus in which the hopper portion of a screw type injection molding machine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-309793 is improved. In the manufacturing die 10, the tapered roller bearing retainer 5 remains on the lower side (one side) to prevent the lubricant-containing polymer from solidifying, and the tapered roller bearing in the predetermined state as described above. It is more desirable to use a vertical molding machine in which the molds are arranged one above the other in order to hold the mold.
[0056]
This injection molding is performed as follows.
A tapered roller bearing on which a release agent or grease coating is formed is placed at a predetermined position of the lower mold 12 provided with the elastic member 15, and the upper mold 11 is set in accordance with this. At this time, as shown in FIG. 2, the tapered roller bearing is placed so that the end face 2B having the narrower inner ring is on the lower side (the end face 3B having the wider outer ring is on the lower side). Further, after the upper mold 11 is aligned with the lower mold 12, both the

molds

11 and 12 are overlapped at predetermined positions, and the screw 16 is tightened.
[0057]
Next, the lubricant-containing polymer 6 is pumped to a hopper of an injection molding machine (not shown), and the one heated to a melting point or higher is pressed with a screw, and the inner ring 2, the outer ring 3, A lubricant-containing polymer 6 is injected into a space formed by the tapered roller 4 and the cage 5. At this time, since the gap 8 is formed between the upper mold 11 and the end face 2B of the cage 5 and the inner ring 2, the lubricant-containing polymer 6 is also injected into the gap 8. Similarly, a gap 7 is formed in the lower mold 12, and the lubricant-containing polymer 6 is also injected therein. The injected lubricant-containing polymer 6 is cooled and solidified within the mold so as to approach the mold temperature.
[0058]
Thereafter, the tapered roller bearing was taken out from the production die 10 and subjected to a desired finishing process as necessary to obtain a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1.
[0059]
The lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1 manufactured by this injection molding rotated smoothly at a low torque and exhibited good lubricity.
[0060]
Test example (Comparison of mechanical strength due to different molding methods)
Using the lubricant-containing polymer having the above composition according to the present embodiment, a dumbbell-shaped test piece was formed by injection molding and compression molding, and the tensile strength and hardness of each test piece were measured.
Injection molding was performed using an in-line screw molding machine having a clamping force of 47 tons (resin temperature: 175 ° C., mold temperature: 50 ° C., injection pressure Power : 30 MPa). In compression molding, the mold is filled with material and then pressed. Power 5kg / cm ² For 15 minutes with a hot press ripened to 170 ° C. and then cooled.
Tensile strength was measured using a universal strength tester at a tensile rate of 10 mm / min, and the maximum value of yield strength or breaking strength was measured. On the other hand, the hardness was measured with a durometer A scale hardness meter. The results are shown in Table 1.
[0061]
[Table 1]

[0062]
As is apparent from the results in Table 1, it can be seen that those formed by injection molding greatly improve the mechanical strength.
[0063]
Example 1
In accordance with the manufacturing method of the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1 according to this embodiment described above, a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing was manufactured. At this time, as a coating film of a release agent formed before placing the tapered roller bearing at a predetermined position of the mold, a coating film of a fluorine-based release agent described in JP-A-7-139551 is formed. Then, a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing was manufactured using the lubricant-containing polymer having the above composition according to the present embodiment. The state after filling the lubricant-containing polymer is the state shown in FIG.
When the inner peripheral surface of the outer ring of the tapered roller bearing after molding was observed, almost no indentation due to injection was observed, and even when it was slightly observed, it was extremely mild.
[0064]
Comparative Example 1
Instead of the mold having the structure shown in FIG. 6, other conditions (lubricant-containing polymer composition, injection conditions, etc.) were produced in the same manner as in Example 1 to produce a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing. The mold shown in FIG. 6 used here is such that the two upper and lower molds are not in contact with each other at the outer part of the outer ring of the bearing, no elastic member is provided, and the lower mold is used. 12 Is in contact with the wider end surface 3B of the outer ring (lower mold) 12 2 is different from the mold shown in FIG. 2 used in Example 1 in that there is no gap between the end face 3B and the end face 3B. In the mold shown in FIG. 6, the lower mold is not in contact with the end face having the smaller inner ring width, and the upper mold is in contact with the end face having the larger inner ring width, and the outer ring has a smaller width. It is the same as the mold shown in FIG. 2 in that it does not come into contact with the narrow end face.
When the inner peripheral surface of the outer ring of the tapered roller bearing after molding was observed, indentations due to injection were clearly seen.
[0065]
The lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing 1 according to the present invention may use a manufacturing die 20 shown in FIG. 7 instead of the manufacturing die 10 (FIG. 2) as a manufacturing die used for manufacturing the same. Is possible. As shown in FIG. 7, the manufacturing mold 20 has the same mold as the manufacturing mold 10 except that a set screw 15 ′ (screw having a hexagonal hole at the center) is provided as an urging means. It is a type. Accordingly, in the description of the manufacturing mold 20, the matters described with respect to the manufacturing mold 10 are appropriately applied to points that are not described in detail.
[0066]
The set screw 15 ′ is in contact with the end face 3 </ b> B having the wider outer ring 3. At this time, the set screw 15 ′ is tightened to a position where the end face 3 </ b> B having the wider outer ring 3 does not come into contact with the lower mold 12. And when set screw 15 'is tightened, it is comprised so that clearance gap 8' (about 0.3-1.0 mm) may exist.
[0067]
By providing the set screw 15 ′, the contact surface between the inner ring 2 and the tapered roller 4 and the contact surface between the tapered roller 4 and the outer ring 3 are brought into close contact with each other, and there is no gap between these contact surfaces. Side surface of the inner ring comes into contact with the inner ring large collar portion 2C. For this reason, it becomes possible to minimize indentation due to injection molding on the outer peripheral portion of the inner ring 2 and the inner peripheral portion of the outer ring 3 with which the tapered rollers 4 are in contact. The set screw 15 ′ may be inserted between the end face 2A having the wider inner ring and the upper mold 11 in the same manner as the elastic member 15 in the manufacturing mold 10 described above.
[0068]
【The invention's effect】
As described above in detail, since the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing of the present invention is provided with the lubricant-containing polymer formed by injection molding, the strength of the lubricant-containing polymer is large, and the lubricant-containing polymer is thin. This prevents the occurrence of breakage, cracks, etc. of the parts.
Further, if the production mold of the present invention is used, the injection pressure of the melted lubricant-containing polymer is absorbed by the inner part from the inner ring inner diameter, the outer part from the outer ring outer diameter, and the biasing means, and is generated by injection. It is possible to obtain a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing in which indentations on the inner peripheral portion of the outer ring and the outer peripheral portion of the inner ring are minimized.
In addition, if the manufacturing mold of the present invention is used, the bearing is held in a proper position, and the lubricant-containing polymer is filled by injection molding in a shape that completely covers the protruding cage. It is possible to obtain a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing that not only functions as a lubricant supply member but also effectively acts as a seal against entry of foreign matters such as water.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mold for manufacturing a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional mold for manufacturing a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing.
4 is a plan view showing an upper mold 11 in the production mold of FIG. 2; FIG.
5 is a bottom view showing a lower mold 12 in the production mold of FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of a manufacturing die for a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another manufacturing mold of the lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Polymer filled tapered roller bearing with lubricant
2 inner ring
3 outer ring
4 Tapered rollers (rolling elements)
5 Cage
6 Lubricant-containing polymer
10,20 Manufacturing mold for polymer filled tapered roller bearings containing lubricant
11 First mold (upper mold)
12 Second mold (lower mold)
13 interior space
14 Gate part
15 Biasing means (pressure member)
15 'biasing means (set screw)
16 Fixing member (screw)
17 pin gate
18 runner club
19 Through hole
20 Biasing means arrangement part

Claims

A bearing ring having different widths at both end faces, a plurality of rolling elements interposed between the bearing rings, and holding the rolling element, and projecting outward from one end face of the bearing ring. Injection-molding a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing comprising: a cage; and a lubricant-containing polymer filled in a space formed by the race, the rolling element, and the cage, and covering the cage And a lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing formed by the following method, wherein when the bearing is disposed at a predetermined position, the bearing ring is not in contact with the narrower end face, A biasing means for biasing the end surface is provided so that a contact surface between the race ring and the rolling element comes into close contact with a position where either one of the race rings can be in contact with the wider end surface. Containing a lubricant-containing polymer filled conical Manufacturing mold of the bearing.

A lubricant-containing polymer-filled tapered roller bearing manufactured using the manufacturing die according to claim 1 ,
An inner ring and an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a retainer that holds the rolling element and protrudes outward from one end face of the inner ring or the outer ring. And a lubricant-containing polymer filled in a space formed by the inner ring, outer ring, rolling element and cage and covering the cage,
The lubricant-containing polymer is a tapered roller bearing with a lubricant-containing polymer formed by injection molding .