JP3991185B2 - Rolling bearing seal - Google Patents

Description

【０００７】
本発明によれば、溶融型液晶ポリマーをディスクゲート型金型を用いて射出成形して単体のシールを成形するので、製造が容易である。溶融型液晶ポリマー（以下、単に液晶ポリマーという）は、構成される分子が剛直であり、溶融状態においても結晶構造を概略維持し、絡み合いが小さく、流動時の剪断により配向を示す。すなわち、軸受用シールを射出成形時、金型付近は剪断速度が大きく、金型空間中央部では剪断速度が小さくなる。この剪断速度の差により、液晶ポリマーからなるシールは、その内部構造として表面部と内部の形態（モルフォロジ）が異なり、同一材料であるにも拘わらず、多層構造になっている。
【０００８】
これは、射出成形時に液晶ポリマーが金型内を高速で通過するとき、金型壁面から流動部の厚さ方向中央部に向けて、流動する液晶ポリマーのずり速度の勾配が発生し、液晶ポリマー結晶が配向するからである。
【０００９】
本発明によれば、シールがこのような多層構造になることにより、シールが密封面と摺動するときに発生する振動が、層間を伝わるときに減衰するようになる。したがって、シールが軸受と摺動することに起因する騒音が低減される。
【００１０】
液晶ポリマーとしては、下記一般式で表されるものを用いることができる。一般式１の具体的な材料としては、住友化学工業（株）製「エコノール（商品名）」、日本石油化学工業（株）製「ザイダー（商品名）」を用いることができる。一般式２の具体的な材料としては、ポリプラスチック（株）製「ベクトラ（商品名）」を用いることができる。一般式３の具体的な材料としては、三菱化学（株）製「ノバキュレート（商品名）」ユニチカ（株）製「ロッドラン（商品名）」を用いることができる。
【００１１】
【化１】

【００１２】
また、液晶ポリマーに充填剤としてガラス繊維を混入させてもよい。ガラス繊維を混入することにより、強度、摺動性及び耐摩耗性が向上し、嵌合時の損傷が防止され、長期間にわたって良好なシール性能が維持される。
ガラス繊維の混入率は、２０％〜３０％が好ましい。
【００１３】
また、本発明の転がり軸受用シールは、ディスクゲート金型により射出成形するため、中央に位置するゲートから放射方向に溶融樹脂が流動するので、ウエルドが発生しない。したがって、シールの剛性が均一であり、部分的に強度低下を起こさず、軸受に嵌合させるときに、シールの損傷が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図示実施形態により、本発明を説明する。
図１は、本発明の実施形態である転がり軸受用シールを装着した、転がり軸受としての深溝玉軸受の要部拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、転がり軸受１は、外輪２、内輪３、ボール４、保持器５及びシール６で構成されている。シール６は、外輪２の嵌合溝７に嵌合する被固定部としての取付嵌合部（以下、単に嵌合部という）８と、内輪３のシール溝９の溝面に摺接して密封するリップ部１０と、嵌合部８とリップ部１０とを連結する連結部１１とを有している。シール６は、溶融型液晶ポリマーを用いて射出成形により成形される。
【００１６】
図２は、シール６を射出成形するディスクゲート金型２０の断面図である。このディスクゲート金型２０は、固定型２１の中央にゲート２２を有し、可動型２３に突き出しピン２４を有し、ゲート２２から放射方向に環状のキャビティ２５を有する。溶融樹脂はゲート２２から放射方向だけに流動して放射方向内方から環状のキャビティ２５に流入する。シール６は成形されると、離型後に突き出しピン２４により可動型２３から離型される。したがって、成形されたシール６はウエルドが発生していない。
【００１７】
このように液晶ポリマーを射出成形して成形したシールは、金型と接する表面と内部とでは形態が異なり、多層構造になっている。したがって、多層構造中を振動が伝わる間に、効率よく振動が減衰され、摺動による騒音が低減される。
【００１８】
また、溶融型液晶ポリマーにガラス繊維を２０％〜３０％混入してシールを成形することにより、シールの強度、摺動性及び耐摩耗性が向上する。この結果、シールを外輪への嵌合する際の損傷が防止され、またシール性能が長期間にわたって良好に維持される。
なお、上記実施形態は、シールが外輪に固定される構成であるが、シールが内輪に固定される構成であってもよい。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
転がり軸受用シールは、液晶ポリマーとしてポリプラスチック（株）製「ベクトラ（商品名）」を用い、図２に示すディスクゲート金型により射出成形により成形した。なお、樹脂温度は３３０℃、金型温度は１２０℃で、射出時間は０．９秒であった。
【００２０】
（実施例２）
実施例１における液晶ポリマーの代わりに、ポリプラスチック（株）製「ベクトラ（商品名）」にガラス繊維を２０％含有させたものを用いた以外は実施例１と同じである。
【００２１】
（実施例３）
実施例１における液晶ポリマーの代わりに、ポリプラスチック（株）製「ベクトラ（商品名）」にガラス繊維を３０％含有させたものを用いた以外は実施例と同じである。
【００２２】
（比較例１）
実施例１におけるシールの材料として、液晶ポリマーの代わりに６６ナイロンを用いた以外は、実施例１と同じである。
【００２３】
（比較例２）
実施例１におけるシールの材料として、液晶ポリマーの代わりに６６ナイロンにガラス繊維を３０％含有させたものを用いた以外は、実施例１と同じである。
【００２４】
（比較例３）
実施例１におけるシールの材料として、液晶ポリマーの代わりに６６ナイロンにガラス繊維を３０％含有させたものを用い、金型として図３に示すサイドゲート金型を用いて射出成形した以外は、実施例１と同じである。
【００２５】
図３は、比較例のシールを作成するためのサイドゲート金型３０の断面図である。
サイドゲート金型３０は、固定型３１、可動型３２、突き出しピン３３を有する。固定型３１に形成されたゲート３４は、環状のキャビティ３５の一方の側に位置している。したがって、溶融樹脂は環状のキャビティ３５の円周方向の一部から流入して円周方向に沿って流れるので、流入方向最奥部でウエルドが発生してしまう。
【００２６】
上記各実施例及び比較例のシールを図１に示す構成の転がり軸受に装着し、外輪の嵌合部へのシールの挿入性及び軸受回転時の音圧を評価した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示す結果から明らかなように、実施例１〜３は、挿入性が良好であり外輪への挿入時に破損等がなく、音圧もすべて１６ｄＢ以下と良好であった。これに対し、シールのベース樹脂として６６ナイロンを使いディスク金型で成形した比較例１，２は、外輪への挿入性は良かったが、音圧が４０ｄＢを超えており、騒音がきわめて大きいことが分かる。このことから、液晶ポリマーを射出成形した実施例１〜３が、軸受への挿入性及び音圧面で有効であることが分かる。これは、液晶ポリマーにより成形したシールの多層構造によると考えられる。
【００２９】
また、実施例１のように、液晶ポリマーだけからなるシールであっても、挿入性が良く音圧レベルも低いが、実施例２，３のように液晶ポリマーにガラス繊維を充填したものでシールを成形すると、音圧レベルが更に低下する。このことから、液晶ポリマーにガラス繊維を充填したものでシールを成形すると、騒音低下に有効であることが分かる。また、実施例２，３の結果から、騒音低減のためには、液晶ポリマーへのガラス充填率は、２０％以上が好ましく、特に３０％が好ましいことが分かる。
【００３０】
また、比較例３のように液晶ポリマーで成形したシールであっても、サイドゲート金型で成形した場合は、シールにウエルドが発生しており、外輪への挿入時にウエルド部分で割れが生じ、適正に装着することができなかった。したがって、音圧も測定不能であった。このことから、液晶ポリマーを用いても、サイドゲート金型で成形したものは、使用不能であることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、転がり軸受用シールは、溶融型液晶ポリマーをディスクゲート型金型を用いて射出成形した単体であるので製造が容易であり、またシールは多層構造になり軸受との摺動により発生する振動を効率良く減衰するので、軸受回転時の騒音を低減することができる。また、ディスクゲート金型で射出成形するので、ウエルドが発生せず、シールの強度が低下することはない。
【００３２】
また、溶融型液晶ポリマーにガラス繊維を２０％〜３０％混入してシールを射出成形することにより、シールの強度、摺動性及び耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を備えた転がり軸受（深溝玉軸受）の要部拡大断面図である。
【図２】ディスクゲート金型の断面図である。
【図３】サイドゲート金型の断面図である。
【符号の説明】
１ 転がり軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ ボール
５ 保持器
６ シール
７ 嵌合溝
８ 取付嵌合部
９ シール溝
１０ リップ部
１１ 連結部
２０ ディスクゲート金型
２１，３１ 固定型
２２，３４ ゲート
２３，３２ 可動型
２４，３３ 突き出しピン
２５，３２ キャビティ
３０ サイドゲート金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing seal.
[0002]
[Prior art]
Rolling bearing seals are formed in an annular shape to seal one or both sides of the bearing to prevent foreign matter from entering the bearing and to retain grease in the bearing. It is attached to the outer ring of the bearing. Conventional seals for rolling bearings use a metal ring at the center and soft rubber for the inner and outer ring fittings, or a metal seal as a whole. Yes.
[0003]
There is also a seal using plastic or elastomer. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-313436, a material made of a relatively soft elastic synthetic plastic is used for a peripheral portion that is an inner and outer periphery of the seal, and the seal is made of a relatively hard plastic. An annular member integrated with insert molding as an intermediate portion is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-96549 discloses a resin contact seal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a ring made of metal at the center and made of soft rubber at the periphery has many components, which increases the cost. Further, when the entire seal is made of metal, it is fixed to the outer ring groove, and the inner ring seal is a labyrinth seal with a gap. In this case, the contact seal is difficult and the sealability is low due to lack of flexibility and lack of wear resistance to the metal bearing inner ring.
[0005]
Further, a bearing having a contact seal made of plastic or elastomer has a problem that noise is generated when the bearing is rotated unless there is sufficient lubricating oil in the sliding portion.
An object of the present invention is to provide a contact-type rolling bearing seal that can be manufactured at low cost and has a low contact noise during rotation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is achieved by the following 1) to 3) .
1) A fixed portion fixed to one of the outer ring or the inner ring and a lip portion that slides in contact with the other of the outer ring or the inner ring, and injecting molten liquid crystal polymer using a disk gate mold. A seal for a rolling bearing characterized by being molded.
2) The rolling bearing seal according to 1) above, wherein 20 to 30% of a glass fiber reinforcing agent is added to the total amount of the molten liquid crystal polymer .
3) In the rolling bearing seal according to 2), the melt type liquid crystal polymer is represented by any one of the following general formulas 1 to 3 .
[Chemical 3]

[0007]
According to the present invention, since a melt type liquid crystal polymer is injection-molded by using a disk gate type mold to form a single seal, the manufacture is easy. Molten liquid crystal polymers (hereinafter simply referred to as liquid crystal polymers) have rigid molecules, generally maintain a crystal structure even in a molten state, have little entanglement, and exhibit orientation by shear during flow. That is, when the bearing seal is injection-molded, the shear rate is high near the mold, and the shear rate is low in the center of the mold space. Due to the difference in shear rate, the seal made of a liquid crystal polymer has a multi-layer structure despite the fact that the internal structure of the seal is different from that of the surface portion and inside (morphology).
[0008]
This is because when the liquid crystal polymer passes through the mold at high speed during injection molding, a gradient of the shear rate of the flowing liquid crystal polymer is generated from the mold wall surface toward the center in the thickness direction of the fluidized part. This is because the crystals are oriented.
[0009]
According to the present invention, since the seal has such a multilayer structure, the vibration generated when the seal slides with the sealing surface is attenuated when the seal is transmitted between the layers. Therefore, noise caused by the seal sliding with the bearing is reduced.
[0010]
As the liquid crystal polymer, those represented by the following general formula can be used. As a specific material of the general formula 1, “Econol (trade name)” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “Zider (trade name)” manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd. can be used. As a specific material of the general formula 2, “Vectra (trade name)” manufactured by Polyplastics Co., Ltd. can be used. As a specific material of the general formula 3, “Novacurate (trade name)” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and “Rod Run (trade name)” manufactured by Unitika Ltd. can be used.
[0011]
[Chemical 1]

[0012]
Moreover, you may mix glass fiber as a filler in liquid crystal polymer. By mixing glass fiber, strength, slidability and wear resistance are improved, damage during fitting is prevented, and good sealing performance is maintained over a long period of time.
The mixing ratio of glass fibers is preferably 20% to 30%.
[0013]
Further, the rolling bearing sealing of the present invention, for injection molding the disk gate mold, since the molten resin in the radial direction from the gate located in the center flows, weld does not occur. Accordingly, the rigidity of the seal is uniform, the strength is not partially reduced, and the seal is prevented from being damaged when fitted to the bearing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a deep groove ball bearing as a rolling bearing equipped with a rolling bearing seal according to an embodiment of the present invention.
[0015]
As shown in FIG. 1, the rolling bearing 1 includes an outer ring 2, an inner ring 3, a ball 4, a cage 5 and a seal 6. The seal 6 is slidably contacted with a mounting fitting portion (hereinafter simply referred to as a fitting portion) 8 as a fixed portion to be fitted in the fitting groove 7 of the outer ring 2 and a groove surface of the seal groove 9 of the inner ring 3 and sealed. A lip portion 10 that connects the fitting portion 8 and the lip portion 10. The seal 6 is formed by injection molding using a melt type liquid crystal polymer.
[0016]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a disk gate mold 20 for injection molding the seal 6. The disk gate mold 20 has a gate 22 at the center of a fixed mold 21, a projecting pin 24 on a movable mold 23, and an annular cavity 25 in a radial direction from the gate 22. The molten resin flows only in the radial direction from the gate 22 and flows into the annular cavity 25 from the inside in the radial direction. When the seal 6 is molded, it is released from the movable mold 23 by the protruding pin 24 after the mold release. Therefore, no weld is generated in the molded seal 6.
[0017]
The seal formed by injection molding of the liquid crystal polymer in this way has a multi-layer structure in which the form differs between the surface in contact with the mold and the inside. Therefore, while the vibration is transmitted through the multilayer structure, the vibration is efficiently damped and the noise due to sliding is reduced.
[0018]
Moreover, the strength, slidability, and wear resistance of the seal are improved by forming a seal by mixing 20% to 30% of glass fiber with the melt type liquid crystal polymer. As a result, damage when fitting the seal to the outer ring is prevented, and the sealing performance is maintained well over a long period of time.
In the above embodiment, the seal is fixed to the outer ring, but the seal may be fixed to the inner ring.
[0019]
【Example】
Example 1
The seal for the rolling bearing was molded by injection molding using a disk gate mold shown in FIG. 2 using “Vectra (trade name)” manufactured by Polyplastics Co., Ltd. as a liquid crystal polymer. The resin temperature was 330 ° C., the mold temperature was 120 ° C., and the injection time was 0.9 seconds.
[0020]
(Example 2)
Instead of the liquid crystal polymer in Example 1, “Vectra (trade name)” manufactured by Polyplastics Co., Ltd. was used except that 20% glass fiber was used.
[0021]
(Example 3)
Instead of the liquid crystal polymer in Example 1, it is the same as in Example except that 30% glass fiber is contained in “Vectra (trade name)” manufactured by Polyplastics Co., Ltd.
[0022]
(Comparative Example 1)
Example 1 is the same as Example 1 except that 66 nylon is used instead of the liquid crystal polymer as the seal material.
[0023]
(Comparative Example 2)
The seal material in Example 1 is the same as that in Example 1 except that instead of the liquid crystal polymer, 66 nylon containing 30% glass fiber is used.
[0024]
(Comparative Example 3)
The seal material in Example 1 was implemented except that a material containing 30% glass fiber in 66 nylon was used instead of the liquid crystal polymer, and injection molding was performed using the side gate mold shown in FIG. 3 as the mold. Same as Example 1.
[0025]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a side gate mold 30 for producing a seal of a comparative example.
The side gate mold 30 includes a fixed mold 31, a movable mold 32, and a protruding pin 33. The gate 34 formed in the fixed mold 31 is located on one side of the annular cavity 35. Therefore, since the molten resin flows in from a part of the annular cavity 35 in the circumferential direction and flows along the circumferential direction, a weld is generated at the innermost part in the inflow direction.
[0026]
The seals of the above examples and comparative examples were mounted on a rolling bearing having the structure shown in FIG. 1, and the insertability of the seal into the fitting portion of the outer ring and the sound pressure during rotation of the bearing were evaluated. The results are shown in Table 1.
[0027]
[Table 1]

[0028]
As is apparent from the results shown in Table 1, Examples 1 to 3 had good insertability, no breakage when inserted into the outer ring, and all sound pressures were good at 16 dB or less. In contrast, Comparative Examples 1 and 2, which were molded with a disk mold using 66 nylon as the base resin for the seal, had good insertability into the outer ring, but the sound pressure exceeded 40 dB and the noise was extremely high. I understand. From this, it can be seen that Examples 1 to 3 in which a liquid crystal polymer is injection-molded are effective in terms of insertability into a bearing and sound pressure. This is considered to be due to the multilayer structure of the seal formed by the liquid crystal polymer.
[0029]
Further, even if the seal is made of only the liquid crystal polymer as in the first embodiment, the insertion property is good and the sound pressure level is low, but the liquid crystal polymer is filled with glass fiber as in the second and third embodiments. Is molded, the sound pressure level is further reduced. From this, it can be seen that forming a seal with a liquid crystal polymer filled with glass fibers is effective in reducing noise. Further, from the results of Examples 2 and 3, it can be seen that the glass filling rate of the liquid crystal polymer is preferably 20% or more and particularly preferably 30% in order to reduce noise.
[0030]
Further, even in the case of a seal molded with a liquid crystal polymer as in Comparative Example 3, when it is molded with a side gate mold, a weld is generated in the seal, and a crack occurs in the weld portion when inserted into the outer ring, Could not be properly installed. Therefore, the sound pressure could not be measured. From this, it can be seen that even if a liquid crystal polymer is used, one formed by a side gate mold cannot be used.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, the seal for the rolling bearing is easy to manufacture because it is a single unit obtained by injection-molding a melt type liquid crystal polymer using a disk gate mold , and the seal has a multilayer structure and slides on the bearing. Because the vibration generated by the above is attenuated efficiently, the noise during the rotation of the bearing can be reduced. Further, since the injection molding is performed with the disk gate mold, no weld is generated, and the strength of the seal is not lowered.
[0032]
Moreover, the strength, slidability and wear resistance of the seal are improved by mixing 20% to 30% of glass fiber into the melt-type liquid crystal polymer and injection-molding the seal .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a rolling bearing (deep groove ball bearing) provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a disk gate mold.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a side gate mold.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing 2 Outer ring 3 Inner ring 4 Ball 5 Cage 6 Seal 7 Fitting groove 8 Mounting fitting part 9 Sealing groove 10 Lip part 11 Connection part 20 Disc gate metal molds 21 and 31 Fixed molds 22 and 34 Gates 23 and 32 Movable Molds 24 and 33 Extrusion pins 25 and 32 Cavity 30 Side gate mold

Claims (3)

It has a fixed part fixed to one of the outer ring or the inner ring and a lip part that slides in contact with the other of the outer ring or the inner ring, and a molten liquid crystal polymer is injection molded using a disk gate mold . A rolling bearing seal characterized by that. The rolling bearing seal according to claim 1, wherein 20 to 30% of a glass fiber reinforcing agent is added to the total amount of the melt type liquid crystal polymer . The rolling bearing seal according to claim 2, wherein the molten liquid crystal polymer is represented by any one of the following general formulas 1 to 3 .

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