JP5994448B2 - 円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器及びその製造方法に関するものである。

転がり軸受用合成樹脂製保持器は、主に、高速回転、低トルク及び低騒音並びに磨耗粉による潤滑剤の劣化防止等を重視する用途に用いられ、強度、剛性及び耐衝撃性等の向上のために、ガラス繊維又は無機フィラー等の繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として、射出成形により製造されるのが一般的である。
このような転がり軸受用合成樹脂製保持器の中で、特に軽量で潤滑剤の供給が良好なものとして、円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器がある（例えば、特許文献１〜４参照。）。

円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の射出成形は、ゲート処理を不要にしてコストダウンを図るために、柱部の内径部を成形する金型面にゲートを配設するトンネルゲート（サブマリンゲート）構造が一般的であり（例えば、特許文献１及び２参照。）、成形収縮が内向きに生じて前記柱部が内側に倒れる現象（例えば、特許文献２参照。以下において、「内倒れ」という。）により、内接寸法にバラツキが生じること等、回転不良等に繋がる不具合が発生する場合がある。
このような不具合の原因となる内倒れの対策として、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成するもの（例えば、特許文献２参照。）、補強金具のピンを柱部の貫通孔に挿入するもの（例えば、特許文献３参照。）、円環状の芯金をインサート成形するもの（例えば、特許文献４参照。）等がある。

特開２０１１−０５２７８４号公報 特開２００７−０７８１１８号公報 特開２００８−２４０７６２号公報 特開２０１１−１６１７０２号公報

特許文献２のように射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成するものでは、前記傾き角を試行錯誤的に設定する必要があるため、手間や費用が嵩むとともに、金型製作の際に３次元的な加工が必要になるため、金型が高価になる。
また、特許文献３のように補強金具のピンを柱部の貫通孔に挿入するもの、及び、特許文献４のように円環状の芯金をインサート成形するものでは、補強金具又は芯金が必要になるとともに、これらを合成樹脂成形品と一体化するための製造コストが増大する。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、製造コストが増大することなく内倒れを抑制することができる、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器及びその製造方法を提供する点にある。

本願の発明者は、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成することなく、また、補強金具や芯金を用いることなく、内倒れの抑制を実現するために、先ず、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器を従来の製造方法で製造する場合についての樹脂流動解析（繊維配向解析）を行った。
図４は、従来の円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型１を示しており、トンネルゲート構造を採用しているため、柱部３の内側にトンネルゲート跡ＴＧがある。
このトンネルゲート跡ＴＧに対応する、柱部３の内径部を成形する金型面をゲート位置Ｇ２として、樹脂流動解析（繊維配向解析）を行った結果を示す図５の説明図において、ガラス繊維又は無機フィラー等の繊維状補強材Ｒの繊維配向状態を見ると、溶融樹脂が柱部３から円環状の基部２側へ流れ込む影響で基部２における柱部３側の軸方向側面２Ａ側では周方向の配向が弱くなっており、柱部３と反対側の軸方向側面２Ｂ側では周方向への配向が強くなっていることがわかる。
このような繊維配向状態では、円環状の基部２における柱部３側の軸方向側面２Ａ側の成形収縮が、柱部３と反対側の軸方向側面２Ｂ側の成形収縮よりも大きくなるため、内倒れ現象が生じる。

本願の発明者は、溶融樹脂がゲートからキャビティ内部に進入した直後は、溶融樹脂の流れが拡散的に広がって配向が不均一になることに着目し、ゲート配置を工夫することにより、円環状の基部２における軸方向一側面２Ａ側と軸方向他側面２Ｂ側との繊維配向状態を近づけることができれば内倒れの抑制に繋がるという着想を得、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器は、前記課題解決のために、円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する、繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として射出成形により製造される円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器であって、前記射出成形により生じたピンゲート跡が、前記基部の軸方向他側面から段落ちした凹所にあるとともに、前記ピンゲート跡が前記柱部の位置と軸方向の反対位置にあることを特徴とする。

このような構成によれば、ピンゲート跡が基部の軸方向他側面から段落ちした凹所にあることから、基部の軸方向他側面（柱部がない側の軸方向側面）を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に配設したピンゲートからキャビティ内に溶融樹脂を注入して射出成形されているので、射出成形の際にピンゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂の流れが、基部の軸方向他側面（柱部がない側の軸方向側面）側で拡散的に広がって配向が不均一になるため、基部の軸方向他側面側では周方向への繊維配向が弱くなる。
したがって、柱部側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなる基部の軸方向一側面側と、基部の軸方向他側面側との繊維配向状態の差が小さくなることから、基部における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとが近くなるため、内倒れを抑制することができる。

よって、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成する必要がないとともに、補強金具や芯金を用いずに内倒れを抑制することができるので、製造コストが増大することがない。
その上、ピンゲート跡が基部の軸方向他側面から段落ちした凹所にあるので、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の２個を背面合わせで使用する際に、一方の保持器のピンゲート跡が他方の保持器により擦られることがなくなることから、ピンゲート跡がバリとして脱落して軸受内に異物として混入することがなくなるとともに、凹所が潤滑剤溜りになるため、保持器背面の摺動抵抗を低減することができる。

その上さらに、ピンゲート跡が柱部の位置と軸方向の反対位置にあることから、ピンゲートが柱部を形成するキャビティに向かって配設された状態で射出成形されているので、ピンゲートからキャビティ内に注入されて拡散的に広がり、配向が不均一になって周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置と、柱部側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置とが、略同じ周方向位置にあるため、基部における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとを近くして内倒れを抑制する効果がより大きくなる。

また、本発明に係る円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の製造方法は、前記課題解決のために、円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器を、繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として射出成形により製造する円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の製造方法であって、前記基部の軸方向他側面を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に、前記柱部を形成するキャビティに向かって配設したピンゲートから、キャビティ内に溶融樹脂を注入することを特徴とする。

このような構成によれば、基部の軸方向他側面（柱部がない側の軸方向側面）を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に配設させたピンゲートからキャビティ内に溶融樹脂を注入して射出成形するので、ピンゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂の流れが、基部の軸方向他側面（柱部がない側の軸方向側面）側で拡散的に広がって配向が不均一になるため、基部の軸方向他側面側では周方向への繊維配向が弱くなる。
したがって、柱部側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなる基部の軸方向一側面側と、基部の軸方向他側面側との繊維配向状態の差が小さくなることから、基部における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとが近くなるため、内倒れを抑制することができる。

よって、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成する必要がないとともに、補強金具や芯金を用いずに内倒れを抑制することができるので、製造コストが増大することがない。
その上、ピンゲートが基部の軸方向他側面を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に配設されているので、射出成形された円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器のピンゲート跡が基部の軸方向他側面から段落ちした凹所にあり、基部の軸方向他側面からピンゲート跡が突出しないので、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の２個を背面合わせで使用する際に、一方の保持器のピンゲート跡が他方の保持器により擦られることがなくなることから、ピンゲート跡がバリとして脱落して軸受内に異物として混入することがなくなるとともに、凹所が潤滑剤溜りになるため、保持器背面の摺動抵抗を低減することができる。

その上さらに、ピンゲートが柱部を形成するキャビティに向かって配設された状態で射出成形されるので、ピンゲートからキャビティ内に注入されて拡散的に広がり、配向が不均一になって周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置と、柱部側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置とが、略同じ周方向位置にあるため、基部における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとを近くして内倒れを抑制する効果がより大きくなる。
その上、溶融樹脂の流れのバランスが良くなるとともに、柱部の個数が偶数個である円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器において、柱部の一つ置きにピンゲートを配設することにより、溶融樹脂の合流部（ウェルド部）が肉厚の厚い柱部の部分に位置することから、溶融樹脂の流動性の良い状態で成形することができるとともに合流部の面積を十分に確保することができるため、合流部の強度低下を抑制することができる。

本発明に係る円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器及びその製造方法によれば、ピンゲートを基部の軸方向他側面を形成する金型面又は基部の軸方向他側面を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に配設することにより、射出成形の際にピンゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂の流れが、基部の軸方向他側面（柱部がない側の軸方向側面）側で拡散的に広がって配向が不均一になるので、基部の軸方向他側面側では周方向への繊維配向が弱くなることから、柱部側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなる基部の軸方向一側面側と、基部の軸方向他側面側との繊維配向状態の差が小さくなり、基部における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとが近くなるため、内倒れを抑制することができ、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成する必要がないとともに、補強金具や芯金を用いずに内倒れを抑制することができるので、製造コストが増大することがない、という顕著な効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の斜視図である。 図１の保持器について樹脂流動解析（繊維配向解析）を行った結果を示す説明図である。 円環状の基部の軸方向他側面から段落ちした凹所のバリエーションを示す斜視図であり、（ａ）は凹所が円形の凹みである場合、（ｂ）は凹所が径方向に内径側から外径側に跨るスリットである場合、（ｃ）は凹所が周方向に伸びる環状の凹条である場合を示している。 従来の円筒ころ軸受用くし型保持器の斜視図である。 図４の保持器について樹脂流動解析（繊維配向解析）を行った結果を示す説明図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。

図１の斜視図に示すように、本発明の実施の形態に係る円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器１は、円環状の基部２及び基部２の軸方向一側面２Ａから突出する柱部３，３，…からなり、基部２の軸方向一側面２Ａ及び周方向で隣り合う一対の柱部３，３の対向面により囲まれるポケットＰに転動体である円筒ころを保持するものである。
また、円筒ころ軸受用くし型保持器１は、ガラス繊維又は無機フィラー等の繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として射出成形により製造され、柱部３，３，…（図１の例では八つ）を形成するキャビティの一つ置きに、これらのキャビティへ向かって、基部２の軸方向他側面２Ｂを形成する金型面に配設したピンゲート（ピンポイントゲート）から溶融樹脂を注入することにより成形される。
したがって、円筒ころ軸受用くし型保持器１の基部２の軸方向他側面（柱部３，３，…がない側の軸方向側面）２Ｂには、柱部３，３，…（図１の例では八つ）の一つ置きに、柱部３，３，…の位置と軸方向の反対位置に、射出成形により生じたピンゲート跡ＰＧ，ＰＧ，…（図１の例では四つ）が視認される。

図１のピンゲート跡ＰＧに対応する、基部２の軸方向他側面２Ｂを形成する金型面をゲート位置Ｇ１として、樹脂流動解析（繊維配向解析）を行った結果を示す図２の説明図において、ガラス繊維又は無機フィラー等の繊維状補強材Ｒの繊維配向状態を見ると、基部２の軸方向他側面２Ｂを形成する金型面に配設したピンゲートからキャビティ内に溶融樹脂を注入して射出成形されるので、ピンゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂の流れが、基部２の軸方向他側面２Ｂ側で拡散的に広がって配向が不均一になるため、基部２の軸方向他側面２Ｂ側では周方向への繊維配向が弱くなっている。
したがって、柱部３側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなる基部２の軸方向一側面２Ａ側と、基部２の軸方向他側面２Ｂ側との繊維配向状態の差が小さくなることから、基部２における軸方向一側面２Ａ側の成形収縮の大きさと軸方向他側面２Ｂ側の成形収縮の大きさとが近くなるため、内倒れを抑制することができる。

特に、ピンゲートが柱部３を形成するキャビティに向かって配設された状態で射出成形されるので、ピンゲートからキャビティ内に注入されて拡散的に広がり、配向が不均一になって周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置と、柱部３側に溶融樹脂が流れるため周方向への繊維配向が弱くなった溶融樹脂の位置とが、略同じ周方向位置にあるため、基部２における軸方向一側面側の成形収縮の大きさと軸方向他側面側の成形収縮の大きさとを近くして内倒れを抑制する効果がより大きくなる。
また、ピンゲートが柱部３を形成するキャビティに向かって配設された状態で射出成形されるので、溶融樹脂の流れのバランスが良くなるとともに、柱部３の個数が偶数個である円筒ころ軸受用くし型保持器１において、柱部３の一つ置きにピンゲートを配設しており、溶融樹脂の合流部（ウェルド部）が肉厚の厚い柱部３の部分に位置することから、溶融樹脂の流動性の良い状態で成形することができるとともに合流部の面積を十分に確保することができるため、合流部の強度低下を抑制することができる。

図３の斜視図は、射出成形により生じたピンゲート跡ＰＧ，ＰＧ，…が、基部２の軸方向他側面２Ｂから段落ちした凹所にある場合を示しており、図３（ａ）は凹所が円形の凹み４である場合、図３（ｂ）は凹所が径方向に内径側から外径側に跨るスリット５である場合、図３（ｃ）は凹所が周方向に伸びる環状の凹条６である場合を示している。なお、基部２の軸方向他側面２Ｂから段落ちした凹所の形状は、図３の変形例に限定されるものではない。
図３の円筒ころ軸受用くし型保持器１の射出成形は、基部２の軸方向他側面２Ｂを形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部（例えば、図３の凹所の形状に対応するもの）に配設したピンゲートからキャビティ内へ溶融樹脂を注入することにより行うことができる。
図３のようにピンゲート跡ＰＧ，ＰＧ，…が基部２の軸方向他側面２Ｂから段落ちした凹所にある円筒ころ軸受用くし型保持器１では、２個の保持器１，１を背面合わせで使用する際に、一方の保持器１のピンゲート跡ＰＧ，ＰＧ，…が他方の保持器１により擦られることがなくなることから、ピンゲート跡ＰＧ，ＰＧ，…がバリとして脱落して軸受内に異物として混入することがなくなるとともに、凹所が潤滑剤溜りになるため、保持器背面の摺動抵抗を低減することができる。

以上のとおり、円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器を、基部の軸方向他側面を形成する金型面に配設したピンゲート又は前記基部の軸方向他側面を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に配設したピンゲートから、キャビティ内に溶融樹脂を注入して射出成形するというゲート位置の変更等により、内倒れを抑制することができるので、射出成形金型のキャビティを全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開きに形成する必要がないとともに、補強金具や芯金を用いずに内倒れを抑制することができるので、製造コストが増大することがない。

Ｇ１，Ｇ２ ゲート位置
ＰＧ ピンゲート跡
ＴＧ トンネルゲート跡
Ｐ ポケット
Ｒ 繊維状補強材
１ 円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器
２ 基部
２Ａ 一側面
２Ｂ 他側面
３ 柱部
４ 円形の凹み（凹所）
５ スリット（凹所）
６ 環状の凹条（凹所）

Claims (2)

1. 円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する、繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として射出成形により製造される円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器であって、
   前記射出成形により生じたピンゲート跡が、前記基部の軸方向他側面から段落ちした凹所にあるとともに、前記ピンゲート跡が前記柱部の位置と軸方向の反対位置にあることを特徴とする円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器。
2. 円環状の基部及び前記基部の軸方向一側面から突出する柱部からなり、前記基部の軸方向一側面及び周方向で隣り合う一対の前記柱部の対向面により囲まれるポケットに転動体である円筒ころを保持する円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器を、繊維状補強材を添加した合成樹脂を成形材料として射出成形により製造する円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の製造方法であって、
   前記基部の軸方向他側面を形成する金型面の一部をキャビティ内へ突出させた突出部に、前記柱部を形成するキャビティに向かって配設したピンゲートから、キャビティ内に溶融樹脂を注入することを特徴とする円筒ころ軸受用合成樹脂製くし型保持器の製造方法。
   

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