JP5764944B2 - 転がり軸受用保持器及びその製造方法、並びに転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製の転がり軸受用保持器及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記保持器を備える転がり軸受に関する。

各種転がり軸受においては、高速での回転に対応するために軽量で柔軟性に優れる合成樹脂製保持器が使用されることが多くなっている。合成樹脂製保持器は射出成形法で製造されるが、成形用金型のキャビティ内に溶融樹脂組成物を射出充填し、保圧、冷却して溶融樹脂組成物の固化を待つ通常の射出成形法と、射出充填後に成形用金型を移動させて圧縮を加える射出圧縮法とが知られている。圧縮することにより、樹脂組成物中の配合成分（特に補強材）の配向や、得られる保持器の反りやヒケ、変形等を防止することができ、更には溶融樹脂組成物中のボイド（微小の空孔）を低減して樹脂強度の低下を防ぐことができるため、有効な成形方法である。

尚、射出圧縮法としては、成形機の型締め機構を利用してキャビティが保持器形状と一致する寸前で可動側金型を待機させておき、そこへ溶融樹脂組成物を射出充填した後、キャビティが保持器形状と一致するまで可動側金型を移動して圧縮を加える方法（例えば特許文献１〜３参照）や、圧縮専用の別機構を設け、固定金型（枠）と可動金型とを完全に型締めしておき、射出充填した後に圧縮専用の別機構に移して圧縮を行う方法（例えば特許文献４〜６参照）等が知られている。

特開平９−３９０４６号公報 特開平８−３２３８１３号公報 特開２００５−２３１２３９号公報 特公平４−３０３２９号公報 特開平６−２４６７９号公報 特開平７−８０８９４号公報

しかしながら、保持器には転動体を保持するためのポケットがあるため、上記のような射出圧縮法で成形することは一般に困難とされている。即ち、ポケットを形成するには、キャビティを保持器の形状と一致するまで完全に型締めした後、溶融樹脂組成物を射出充填し、固化させる必要がある。しかし、上記のように、圧縮のためにはキャビティを完全に型締めすることがないため、キャビティのポケット相当部分にも溶融樹脂組成物が入り込み、得られる保持器のポケットにバリが残ったり、場合によってはポケットが形成されないことがある。そのため、バリ取り加工等が別途必要になり、コスト増を招くようになる。

また、本来の保持器の形状とは一致しない部分に入り込んだ溶融樹脂組成物を圧縮するため、圧縮の際に成形用金型に大きな圧力が加わり、成形用金型の損傷を起こすこともある。

更には、圧縮専用の別機構を付加する方法では、別機構の装置や設備、工程が必要となりコスト増になる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ポケットのバリ取り作業や圧縮専用の別機構が不要で、低コストで寸法精度や強度に優れる転がり軸受用保持器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では下記を提供する。
（１）射出成形法により合成樹脂製の転がり軸受用保持器を製造する方法であって、
保持器形状と一致するキャビティ本体部と、前記キャビティ本体部の保持器の下端面相当部分から該下端面の幅で形成される円筒状の空所とで形成されるキャビティを有し、かつ、前記空所内を昇降する可動スリーブと、前記可動スリーブの適所に形成され、該可動スリーブの厚み部分を長手方向に沿って貫通する空孔内を昇降する可動ピンとを備えるとともに、射出成形機の突出し機構により前記スリーブ及び前記可動ピンを昇降させる構成の成形用金型を用いるとともに、
前記可動スリーブを下部円環部の最終厚さとなる位置よりも降下させ、更に前記可動ピンを降下させて該可動ピンの先端と前記空孔の開口界面との間に空所を形成した状態で、溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ及び前記可動ピンの降下により形成された前記空所を充填した後、
前記溶融樹脂組成物が固化する前に、前記可動スリーブを前記位置まで上昇させた後、前記可動ピンを前記開口界面まで上昇させて該溶融樹脂組成物を圧縮し、
圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
（２）前記可動スリーブの空孔を、前記キャビティにおいて前記溶融樹脂組成物が会合する位置またはその近傍に設けたことを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（３）前記溶融樹脂組成物の硬化後、成形用金型を開き、前記可動スリーブ及び前記可動ピンの少なくとも一方を更に昇降させて保持器離型を行うことを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の方法により得られることを特徴とする転がり軸受用保持器。
（５）上記（４）記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

本発明によれば、キャビティが保持器の形状と一致しているため、ポケットに溶融樹脂組成物が入り込むことがないためポケットのバリ取り作業が不要になり、更には圧縮専用の別機構も不要となるため、低コストで転がり軸受用保持器を製造することができる。また、ゲートから注入した溶融樹脂組成物がキャビティ内で圧縮されるため、得られる保持器のウエルド部の強度が向上する。更に、反りやヒケ、変形等を防止でき、寸法精度も向上し、溶融樹脂組成物中のボイドを低減して樹脂強度の低下を防ぐこともできる。

円錐ころ軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 （Ａ）図１の円錐ころ軸受用保持器の製造に使用する成形用金型を示す一部断面図であり、溶融樹脂組成物を射出充填するときの状態を示す図、（Ｂ）充填した溶融樹脂組成物を固化させるときの状態を示す図である。 図２に示した成形用金型の他の例を示す図であり、（Ａ）溶融樹脂組成物を射出充填するときの状態を示す図、（Ｂ）充填した溶融樹脂組成物を固化させるときの状態を示す図である。 玉軸受用冠型保持器の一例を示す斜視図である。 図４の冠型保持器の製造に使用する成形用金型を示す一部断面図であり、（Ａ）溶融樹脂組成物を射出充填するときの状態を示す図、（Ｂ）充填した溶融樹脂組成物を固化させるときの状態を示す図である。 円筒ころ軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 アンギュラ玉軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 アンギュラ玉軸受用保持器の他の例を示す斜視図である。 針状ころ軸受用保持器の一例を示す上面図及び側面図である。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１は転がり軸受用保持器の一例である円錐ころ軸受用保持器１を示す斜視図であるが、上下の円環部１０Ａ、１０Ｂを複数の柱部１１で連結した形状を呈しており、小径の上部円環部１０Ａと大径の下部円環部１０Ｂとを複数の柱部１１，１１で連結し、隣接する柱部１１，１１により円錐ころ（図示せず）を保持するためのポケット１２を形成している。

この円錐ころ軸受用保持器１を製造するために本発明では、図２に示す成形用金型２０を用いる。図２は成形用金型２０を円錐ころ軸受用保持器１の側面に対応して示す一部断面図であるが、型締めした際に、円錐ころ軸受用保持器１の形状に一致したキャビティ本体部２１が形成される。即ち、キャビティ本体部２１は、上部円環部１０Ａに相当する上側円環状空部２１Ａと、下部円環部１０Ｂに相当する下側円環状空部２１Ｂと、柱部１１に相当する柱状空部２１Ｃとが連結して形成され、上側円環状空部２１Ａ、下側円環状空部２１Ｂ及び隣接する柱状空部２１Ｃ，２１Ｃとの間に、円錐ころ軸受用保持器１のポケット１２に対応するポケット部２２で構成される。但し、本発明では、下側円環状空部２１Ｂは、目的とする円錐ころ軸受用保持器１の下部円環部１０Ｂの厚さＴに相当する位置Ｋ（仮想線で示す）までの空間を意味する。

また、成形用金型２０は、下側円環状空部２１Ｂに連続して、円錐ころ軸受用保持器１の下部円環部１０Ｂの下端面の幅Ｄ（図１）で形成される円筒状の空所２３が形成されており、この空所２３に可動スリーブ２５が収容される。可動スリーブ２５は、空所２３の内壁を摺動するように厚みが設定された円筒状のスリーブ本体２５Ａを備え、昇降棒２６により図中上下方向に移動する。

成形に際して先ず、（Ａ）に示すように、可動スリーブ２５を、上端面２５ａが位置Ｋよりも下方となるように降下させた状態にして型締めを行う。そして、ゲート（図示せず）を通じて溶融樹脂組成物を射出充填する。これにより、キャビティ本体部２１には、可動スリーブ２５の位置Ｋよりも降下した分だけ本来の樹脂量よりも多い溶融樹脂組成物が充填される。

次いで、溶融樹脂組成物が固化する前に、（Ｂ）に示すように、可動スリーブ２５を、上端面２５ａが位置Ｋと一致する位置まで上昇させる。これにより、位置Ｋと上端面２５ａとの間に充填されていた溶融樹脂組成物がキャビティ本体部２１に押し戻され、溶融樹脂組成物がキャビティ本体部２１の内部で圧縮される。それとともに、キャビティ本体部２１においてゲートから射出された溶融樹脂組成物が会合する位置（ウエルド位置）でも溶融樹脂組成物が撹拌され、ウエルド部が形成され難くなる。

そして、この圧縮状態のまま保持し、保圧及び冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化する。

その後、型を開くことで円錐ころ軸受用保持器１が得られるが、可動スリーブ２５を更に上昇させることにより、円錐ころ軸受用保持器１を成形用金型２０から容易に離型することができる。

得られた円錐ころ軸受用保持器１は、溶融樹脂組成物が保持器形状に一致するキャビティ本体部２１のみに充填され、固化したものであるため、ポケット１２にバリが発生することがなく、寸法精度の高いものとなる。また、下部円環部１０Ｂも本来の厚さＴとなる。

また、図３に示すように、可動スリーブ２５のスリーブ本体部２５Ａに空孔３０を形成し、空孔３０に可動ピン３１を挿通させる。そして、先ず、（Ａ）に示すように、可動スリーブ２５を位置Ｋよりも下方まで降下させるとともに、可動ピン３１を所定量降下させ、溶融樹脂組成物を可動スリーブ２５の上端面２５ａまでの空間に加えて、空孔３０の可動ピン３１が降下した部分（空所３５）にも充填させる。次いで、（Ｂ）に示すように、可動スリーブ２５及び可動ピン３１を位置Ｋまで上昇させることにより、充填した溶融樹脂組成物をキャビティ本体部２１の内部で圧縮する。そして、圧縮状態を維持したまま溶融樹脂組成物を固化させる。固化後、型を開く際に、可動スリーブ２５または可動ピン３１、あるいは可動スリーブ２５と稼動ピン３１の両方を更に上昇させることにより、円錐ころ軸受用保持器１を成形用金型２０から容易に離型することができる。

尚、空孔３０は、ウエルド位置に対応して形成することが好ましい。可動ピン３１を上昇させた際に、ウエルド位置で溶融樹脂組成物がより撹拌されてウエルド部がより形成され難くなる。

上記において、溶融樹脂組成物には制限はなく、例えばポリアミドやポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂にガラス繊維や炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の繊維状補強材を配合したものが用いられる。また、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やアミン系熱安定剤を単独で、あるいは両方を添加してもよい。更に、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロピレン非役ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム系材料を配合してもよい。

本発明の製造方法は、円錐ころ軸受用保持器１の他にも種々の保持器に適用できる。例えば、図４に示すような玉軸受用冠型保持器１Ａの製造にも適用できる。この冠型保持器１Ａは、円環状の基部１０Ｃの一方の側に、柱部１１Ａが等間隔で立設しており、隣接する一対の柱部１１Ａ，１１Ａにより、玉（図示せず）を保持するためのポケット１２Ａが形成されている。

本発明では、この冠型保持器１Ａを製造するために、図５に示すように、保持器形状に一致するキャビティ本体部２１が形成され、更に、基部１０Ｃの端面に対応する位置Ｋから連続する円筒状の空所２３に可動スリーブ２５が収容された成形用金型２０を用いる。そして、（Ａ）に示すように、可動スリーブ２５を、上端面２５ａが位置Ｋよりも下方となるように降下させた状態にして型締めを行い、溶融樹脂組成物を射出充填する。次いで、溶融樹脂組成物が固化する前に、（Ｂ）に示すように、可動スリーブ２５を、上端面２５ａが位置Ｋと一致する位置まで上昇させる。そして、この圧縮状態のまま保持し、保圧及び冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化させる。その後、型を開き、可動スリーブ２５を更に上昇させる。

また、この場合も、図３に示したように、スリーブ本体部分に空孔を形成して可動ピンを挿通させる構成とする。

その他にも、例えば、図６に円筒ころ軸受用保持器１Ｂの一例を示すが、円筒ころ軸受用保持器１Ｂは離型のためにラジアルドロー金型（割り型）を使用する必要があり、キャビティを保持器形状と一致するまで完全に型締めせずに溶融樹脂組成物を射出充填すると、キャビティのポケット部に加えて、割り面にも溶融樹脂組成物が入り込んでしまう。そのため、従来の射出圧縮法ではポケット１２Ｂや割り面対応箇所でのバリ取り作業が必要であったが、本発明に従えばバリ取り作業が不要になる。

更に、図７及び図８に示すようなアンギュラ玉軸受用保持器、図９に示すような針状ころ軸受用保持器等の製造にも応用でき、それぞれの保持器に一致する形状のキャビティを有し、かつ、円環部端面に対応する境界面の適所、好ましくは溶融樹脂組成物の会合位置に空洞を設け、可動ピンを配設した成形用金型を用い、上記と同様の溶融樹脂組成物の射出充填、保持及び固化を行うことにより、ポケットのバリ取り作業が不要で、ウエルド部の増強を図った保持器を得ることができる。

本発明は、上記の如くして製造された保持器を備える転がり軸受を提供する。何れの保持器もウエルド部が強化されており、耐久性に優れ高信頼性の転がり軸受となる。

１ 円錐ころ軸受用保持器
１０Ａ 上部円環部
１０Ｂ 下部円環部
１１ 柱部
１２ ポケット
２０ 成形用金型
２１ キャビティ本体部
２５ 可動スリーブ
２６ 昇降棒
３０ 空孔
３１ 可動ピン

Claims (5)

1. 射出成形法により合成樹脂製の転がり軸受用保持器を製造する方法であって、
   保持器形状と一致するキャビティ本体部と、前記キャビティ本体部の保持器の下端面相当部分から該下端面の幅で形成される円筒状の空所とで形成されるキャビティを有し、かつ、前記空所内を昇降する可動スリーブと、前記可動スリーブの適所に形成され、該可動スリーブの厚み部分を長手方向に沿って貫通する空孔内を昇降する可動ピンとを備えるとともに、射出成形機の突出し機構により前記スリーブ及び前記可動ピンを昇降させる構成の成形用金型を用いるとともに、
   前記可動スリーブを下部円環部の最終厚さとなる位置よりも降下させ、更に前記可動ピンを降下させて該可動ピンの先端と前記空孔の開口界面との間に空所を形成した状態で、溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ及び前記可動ピンの降下により形成された前記空所を充填した後、
   前記溶融樹脂組成物が固化する前に、前記可動スリーブを前記位置まで上昇させた後、前記可動ピンを前記開口界面まで上昇させて該溶融樹脂組成物を圧縮し、
   圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
2. 前記可動スリーブの空孔を、前記キャビティにおいて前記溶融樹脂組成物が会合する位置またはその近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
3. 前記溶融樹脂組成物の硬化後、成形用金型を開き、前記可動スリーブ及び前記可動ピンの少なくとも一方を更に昇降させて保持器離型を行うことを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の方法により得られることを特徴とする転がり軸受用保持器。
5. 請求項４記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

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