JP6988509B2

JP6988509B2 - 軸受用保持器の製造方法

Info

Publication number: JP6988509B2
Application number: JP2018009562A
Authority: JP
Inventors: 吉和倉本; 成明相原; 隆之平本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-01-24
Also published as: JP2019126959A

Description

本発明は、軸受用保持器の製造方法に関する。

従来の軸受用保持器の製造方法として、成形金型内に形成した略円環状のキャビティの周縁部に設けられた複数の樹脂射出ゲートから、溶融樹脂をキャビティ内に射出することによって成形される軸受用保持器の製造方法であって、軸受用保持器は、略円環状の基部と、基部の軸方向一端側面から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数且つ偶数個の柱部と、隣り合う一対の柱部の互いに対向する面と基部の軸方向一端側面とによって形成された、柱部と同数のポケットと、を有し、複数の柱部のうち、半数の柱部には、それぞれ樹脂射出ゲートが設けられ、樹脂射出ゲートが設けられる柱部と、樹脂射出ゲートが設けられない柱部と、が周方向に交互に配置され、複数の樹脂射出ゲートのうち、１個の樹脂射出ゲートの断面積が、他の樹脂射出ゲートの断面積よりも大きく、樹脂射出ゲートが設けられない複数の柱部のうち、他の樹脂射出ゲートよりも断面積が大きい樹脂射出ゲートが設けられた柱部と径方向に対向する柱部に、又は当該対向する柱部の近傍の柱部に、溶融樹脂を貯留可能な樹脂溜りが設けられており、柱部と連通する樹脂溜りの連通部（開口部）の断面積を、複数の樹脂射出ゲートの断面積のうち最小であるものよりも小さくするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１１４１００号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の軸受用保持器の製造方法では、樹脂溜りの連通部の断面積を、樹脂射出ゲートのうち最小の断面積であるものをよりも小さくしているため、小径の保持器を成形するなど、樹脂射出ゲートの断面積が小さい場合、樹脂溜りの連通部の断面積が過度に小さくなることがある。これにより、樹脂溜りに溶融樹脂が流入する前に、樹脂溜りの連通部で溶融樹脂が固化してしまうため、樹脂溜りの機能を発揮することができなくなり、ウェルドにおける強制的な樹脂の流動が起こらず、補強繊維材の配向を制御することができないことがあった。

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂射出ゲートの大きさの影響を受けることなく、ウェルドにおける溶融樹脂の流動を起こして、ウェルドの強度を向上することができる軸受用保持器の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）成形金型内に形成した円環状のキャビティの周縁部に設けられた複数の樹脂射出ゲートから、溶融樹脂を前記キャビティ内に射出することによって成形される軸受用保持器の製造方法であって、前記軸受用保持器は、略円環状の基部と、前記基部の軸方向一端側面から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数且つ偶数個の柱部と、隣り合う一対の前記柱部の互いに対向する面と前記基部の軸方向一端側面とによって形成された、前記柱部と同数のポケットと、を有し、複数の前記柱部のうち、半数の前記柱部には、それぞれ前記樹脂射出ゲートが設けられ、前記樹脂射出ゲートが設けられる前記柱部と、前記樹脂射出ゲートから周方向に離間している前記柱部と、が周方向に交互に配置され、複数の前記樹脂射出ゲートのうち、ある１個の前記樹脂射出ゲートとこのある１個の前記樹脂射出ゲートから周方向両側に向かって最も遠い２つの前記樹脂射出ゲートとの間に、前記キャビティから溶融樹脂が流入して溶融樹脂を貯留可能な樹脂溜りがそれぞれ設けられ、前記２つの樹脂溜りは、前記キャビティと連通する連通路をそれぞれ有し、前記２つの樹脂溜りの前記連通路の断面積に相対差が設けられることを特徴とする軸受用保持器の製造方法。
（２）２つの前記樹脂溜りは、断面積を大きくした前記樹脂射出ゲートに対して周方向で対称に配置されることを特徴とする（１）に記載の軸受用保持器の製造方法。
（３）前記樹脂溜りは、隣り合う前記樹脂射出ゲート間の周方向中間位置に配置されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の軸受用保持器の製造方法。
（４）２つの前記樹脂溜りは、断面積を大きくした前記樹脂射出ゲートとこの断面積を大きくした前記樹脂射出ゲートから周方向両側に隣り合う前記樹脂射出ゲートとの間にそれぞれ配置されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の軸受用保持器の製造方法。

本発明によれば、複数の樹脂射出ゲートのうち、ある１個の樹脂射出ゲートとこのある１個の樹脂射出ゲートから周方向両側に向かって最も遠い２つの樹脂射出ゲートとの間に、キャビティから溶融樹脂が流入して溶融樹脂を貯留可能な樹脂溜りがそれぞれ設けられ、２つの樹脂溜りの連通路の断面積に相対差が設けられるため、樹脂射出ゲートの大きさの影響を受けることなく、ウェルドにおける溶融樹脂の流動を起こして、ウェルドの強度を向上することができる。

本発明に係る製造方法の一実施形態によって製造された軸受用保持器の斜視図である。図１に示す軸受用保持器を柱部側から見た平面図である。図２の樹脂流入領域Ｂにおいて第１樹脂溜り側に溶融樹脂が多く流動する状態を説明する模式図である。図２の樹脂流入領域Ｃにおいて第１樹脂溜り側に溶融樹脂が多く流動する状態を説明する模式図である。図２のウェルド形成領域Ａにおいて第１樹脂溜りに向かって溶融樹脂が流動する状態を説明する模式図である。図２の樹脂流入領域Ｂにおいて第２樹脂溜り側に溶融樹脂が多く流動する状態を説明する模式図である。図２の樹脂流入領域Ｃにおいて第２樹脂溜り側に溶融樹脂が多く流動する状態を説明する模式図である。図２のウェルド形成領域Ａにおいて第２樹脂溜りに向かって溶融樹脂が流動する状態を説明する模式図である。（ａ）はウェルド形成領域Ａにおける第１樹脂溜りに向かって溶融樹脂が流動する際の溶融樹脂の固化状態を説明する模式図であり、（ｂ）はウェルド形成領域Ａにおける第２樹脂溜りに向かって溶融樹脂が流動する際の溶融樹脂の固化状態を説明する模式図である。本発明に係る製造方法の一実施形態の変形例によって製造された軸受用保持器の平面図である。本発明とは異なる位置に樹脂溜りが配置された比較例を説明するための軸受用保持器の平面図である。

以下、本発明に係る軸受用保持器の製造方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２には、本実施形態の軸受用保持器（以後、単に保持器とも呼ぶ。）１が、後述するランナー５３、スプルー５５、及び第１及び第２樹脂溜り４１，４２が付いた状態で示されている。保持器１は、いわゆる冠形保持器であり、略円環状の基部１０と、基部１０の軸方向一端側面１２から、周方向に所定間隔で軸方向に突出する複数且つ偶数個（本実施形態では１４個）の柱部２０と、隣り合う一対の柱部２０，２０の互いに対向する面２２，２２と基部１０の軸方向一端側面１２とによって形成され、軸受の転動体（不図示）を保持する複数且つ偶数個（本実施形態では１４個）のポケット３０と、を有している。すなわち、柱部２０とポケット３０は同数であると共に何れも複数且つ偶数個形成されており、柱部２０はそれぞれのポケット３０の周方向両側に設けられる。

このような保持器１の製造方法では、多点ゲート方式の射出成形を採用している。具体的には、保持器１は、成形金型６０（図３参照）内に形成した円環状のキャビティＣａ（図３参照）の内周側周縁部に設けられた複数の樹脂射出ゲート（以下、単にゲートと呼ぶ。）５１から、補強繊維材を添加した溶融樹脂をキャビティＣａ内に射出し、冷却固化することによって成形される。樹脂材料としては、例えば、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂、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（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等の樹脂に、１０〜５０ｗｔ％の補強繊維材（例えば、ガラス繊維や炭素繊維。）を添加した樹脂組成物が用いられる。なお、図１及び図２では、キャビティＣａは不図示であるが、その内部構造は保持器１の構造と略同一とされている。

各ゲート５１には、それぞれ径方向に延びる略円筒状のランナー５３を介して、略円筒状のスプルー５５から溶融樹脂が供給される。スプルー５５は、保持器１（キャビティ）の略中心において軸方向に延びており、ランナー５３と接続される。したがって、スプルー５５から供給された溶融樹脂は、各ランナー５３を介して各ゲート５１に到達し、各ゲート５１から同時にキャビティ内に流入する。

複数の柱部２０のうち、半数（本実施形態では７個）の柱部２０には、それぞれゲート５１が設けられる。各ゲート５１は柱部２０（キャビティ）の内周面の周方向中央部に連通している。ゲート５１が設けられる柱部２０と、ゲート５１から周方向に離間している柱部２０と、は周方向に交互に配置される。このように、多数のゲート５１を等間隔に配置することにより、保持器１の真円度崩れを抑制し、軸受の高精度な回転を実現することが可能となる。ここで、複数（７個）のゲート５１のうち、１個のゲート５１（以下、大径ゲート５１ａと表すことがある。）の断面積が、他のゲート５１（以下、小径ゲート５１ｂと表すことがある。）の断面積よりも大きく設定される。なお、本実施形態では、大径ゲート５１ａが請求項１に記載の「ある１個の樹脂射出ゲート」である。

ゲート５１から周方向に離間している複数の柱部２０のうち、２つの柱部２０には、キェビティＣａから溶融樹脂が流入して溶融樹脂を貯留可能な第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２が設けられている。そして、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、断面積を大きくした大径ゲート５１ａとこの大径ゲート５１ａから周方向両側に向かって最も遠い２つの小径ゲート５１ｂとの間にそれぞれ離隔して設けられている。つまり、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、大径ゲート５１ａから周方向両側に向かって最も遠い２つの小径ゲート５１ｂまでの角度θ（図２参照）の範囲にそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、最も遠い２つの小径ゲート５１ｂに隣接する柱部２０に配置されている。

第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、柱部２０（キャビティＣａ）と連通する連通路４１ａと連通路４２ａを有し、この連通路４１ａ，４２ａの断面積には相対差が設けられている。本実施形態では、連通路４１ａの断面積の方が連通路４２ａの断面積よりも大きく形成されている。また、連通路４１ａ，４２ａの断面積の相対差は、相当円直径で０．５ｍｍ以上が好ましい。

また、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、断面積を大きくした大径ゲート５１ａに対して周方向で対称に配置されている。また、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、隣り合うゲート５１間の周方向中間位置に配置されている。つまり、第１樹脂溜り４１及び第２樹脂溜り４２は、ゲート５１から周方向に離間している柱部２０の周方向中間位置に配置されている。

このように構成された成形金型６０において、各ゲート５１からキャビティＣａ内に射出された溶融樹脂は、各ゲート５１の周方向両側に流動し、隣り合うゲート５１の間において合流する。具体的に、小径ゲート５１ｂ同士の間においては、当該小径ゲート５１ｂ同士の周方向中間位置で溶融樹脂が合流し、柱部２０の周方向中間部にウェルドＷが形成される。一方、大径ゲート５１ａと小径ゲート５１ｂとの間においては、これらの周方向中間位置よりも小径ゲート５１ｂ側にずれた位置で溶融樹脂が合流し、柱部２０の周方向中間部よりも小径ゲート５１ｂ側にずれた位置にウェルドＷが形成される。これは、溶融樹脂の大径ゲート５１ａからの流入量が、小径ゲート５１ｂからの流入量よりも多いからである。

次に、大径ゲート５１ａと径方向に対向する位置に形成されるウェルドＷの周辺のウェルド形成領域Ａ（図２参照）、ウェルド形成領域Ａと断面積が小さい連通路４２ａを有する第２樹脂溜り４２との間の柱部２０の周辺の樹脂流入領域Ｂ（図２参照）、及びウェルド形成領域Ａと断面積の大きい連通路４１ａを有する第１樹脂溜り４１との間の柱部２０の周辺の樹脂流入領域Ｃ（図２参照）における、ゲート５１からキャビティ内に注入された溶融樹脂が合流した後の溶融樹脂の流動について説明する。

まず、樹脂流入領域Ｂでは、図３に示すように、小径ゲート５１ｂからキャビティＣａ内に流入（ｆ１）した溶融樹脂は、キャビティＣａ内で周方向両側に分岐して、第１樹脂溜り４１側に流れる分岐流ｆ２と第２樹脂溜り４２側に流れる分岐流ｆ３となる。そして、断面積の大きい連通路４１ａを有する第１樹脂溜り４１から先に溶融樹脂が充填されるため、分岐流ｆ２の流速が分岐流ｆ３の流速よりも大きくなる（流速：ｆ２＞ｆ３）。

次に、樹脂流入領域Ｃでは、図４に示すように、小径ゲート５１ｂからキャビティＣａ内に流入（ｆ１）した溶融樹脂は、キャビティＣａ内で周方向両側に分岐して、第１樹脂溜り４１側に流れる分岐流ｆ４と第２樹脂溜り４２側に流れる分岐流ｆ５となる。そして、断面積の大きい連通路４１ａを有する第１樹脂溜り４１から先に溶融樹脂が充填されるため、分岐流ｆ４の流速が分岐流ｆ５の流速よりも大きくなる（流速：ｆ４＞ｆ５）。

この結果、図５に示すように、流速が大きい分岐流ｆ２と流速が小さい分岐流ｆ５がウェルド形成領域Ａで合流して、溶融樹脂が第１樹脂溜り４１に向かって流動するため、ウェルドＷは、第１樹脂溜り４１側に略Ｖ字状に突出するような形状に形成される。このウェルドＷの略Ｖ字状に突出するような形状は、キャビティ内面と溶融樹脂との間の摩擦力により、キャビティ内面の近辺を流れる溶融樹脂の流速がキャビティ中央部を流れる溶融樹脂の流速よりも遅いためである。

次に、第１樹脂溜り４１に溶融樹脂がある程度充填された後、第２樹脂溜り４２に溶融樹脂が充填され始めるため、樹脂流入領域Ｂでは、図６に示すように、分岐流ｆ３の流速が分岐流ｆ２の流速よりも大きくなり（流速：ｆ３＞ｆ２）、樹脂流入領域Ｃでは、図７に示すように、分岐流ｆ５の流速が分岐流ｆ４の流速よりも大きくなる（流速：ｆ５＞ｆ４）。

この結果、図８に示すように、ウェルド形成領域Ａにおいて、第２樹脂溜り４２側に流れる分岐流ｆ５の流速が徐々に大きくなり、第１樹脂溜り４１側に流れる分岐流ｆ２の流速が徐々に小さくなり、溶融樹脂が第２樹脂溜り４２に向かって流動するため、図５の段階において第１樹脂溜り４１側に略Ｖ字状に突出するような形状に形成されたウェルドＷのキャビティ中央部が、第２樹脂溜り４２側に略Ｖ字状に突出するような形状に形成される。つまり、ウェルドＷは、略Ｗ字状に形成される。これにより、ウェルドＷの形状が複雑になるため、溶融樹脂の合流時にいったん流動方向（周方向）に対し垂直（径方向）に配向していた補強繊維材の配向が制御され、ウェルドＷの強度を向上することができる。

続いて、ウェルドＷの形成について更に説明すると、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、断面積の大きい連通路４１ａを有する第１樹脂溜り４１に溶融樹脂が充満した後、溶融樹脂の流れＣが反対方向に変化し、溶融樹脂が第２樹脂溜り４２に向かって流動する。このとき、時間が経つにつれキャビティＣａの壁面にて溶融樹脂が固化する（図９中の符号Ｆｐ）ので、キャビティＣａの空間が小さくなる。このため、第１樹脂溜り４１に溶融樹脂が充満した後、溶融樹脂の流速が大きくなる。これにより、図９（ｂ）に示すように、流速が大きくなった第１樹脂溜り４１側の溶融樹脂が第２樹脂溜り４２側の溶融樹脂に深く食い込むため、ウェルドＷの強度が向上する。

以上、図２に示すウェルド形成領域ＡのウェルドＷの形成について説明したが、他の位置のウェルドＷにおいても同様な溶融樹脂の流動が起き、全てのウェルドＷが略Ｗ字状に形成される。従って、全てのウェルドＷの強度が向上するため、保持器１の強度を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態の軸受用保持器の製造方法によれば、ある１個の樹脂射出ゲート５１ａとこのある１個の樹脂射出ゲート５１ａから周方向両側に向かって最も遠い２つの樹脂射出ゲート５１ｂとの間に、キャビティＣａから溶融樹脂が流入して溶融樹脂を貯留可能な樹脂溜り４１，４２がそれぞれ設けられ、２つの樹脂溜り４１，４２の連通路４１ａ，４２ａの断面積に相対差が設けられるため、樹脂射出ゲート５１の大きさの影響を受けることなく、ウェルドＷにおける溶融樹脂の流動を起こして、ウェルドＷの強度を向上することができる。従って、保持器１の強度を向上することができる。また、連通路４１ａ，４２ａの断面積が、樹脂射出ゲート５１の大きさの影響を受けることなく設定されるため、樹脂射出ゲートの断面積が小さい場合（小径の保持器を成形する場合など）においても、ウェルドＷにおける溶融樹脂の流動を起こして、ウェルドＷの強度を向上することができる。また、樹脂溜りの容量を小さくすることができるので、溶融樹脂の材料コストを抑制することができる。

また、本実施形態の軸受用保持器の製造方法によれば、断面積の大きい連通路４１ａを有する第１樹脂溜り４１に溶融樹脂が充満した後、溶融樹脂の流れＣが反対方向に変化し、溶融樹脂が第２樹脂溜り４２に向かって流動する。このとき、時間が経つにつれキャビティＣａの壁面にて溶融樹脂が固化するので、キャビティＣａの空間が小さくなる。このため、第１樹脂溜り４１に溶融樹脂が充満した後、溶融樹脂の流速が大きくなる。これにより、流速が大きくなった第１樹脂溜り４１側の溶融樹脂が第２樹脂溜り４２側の溶融樹脂に深く食い込むため、ウェルドＷの強度を向上することができる。

また、本実施形態の軸受用保持器の製造方法によれば、２つの樹脂溜り４１，４２が、ある１個の樹脂射出ゲート５１ａに対して周方向で対称に配置されるため、各ウェルドＷの強度を均一にすることができる。

また、本実施形態の軸受用保持器の製造方法によれば、第１樹脂溜り４１及び第２樹脂溜り４２が、隣り合うゲート５１間の周方向の中間位置に配置されるため、各ウェルドＷの強度を均一にすることができる。

次に、本実施形態の変形例として、図１０に示すように、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、断面積を大きくした大径ゲート５１ａとこの大径ゲート５１ａから周方向両側に隣り合う小径ゲート５１ｂとの間にそれぞれ配置されていてもよい。本変形例によれば、溶融樹脂の流速の調整が制御しやすく、各ウェルドＷの形状（上記略Ｗ字状）が均等になり、各ウェルドＷの強度を均一にすることができる。

次に、図１１を参照して、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２の配置を変えた比較例について説明する。この比較例では、第１樹脂溜り４１と第２樹脂溜り４２は、大径ゲート５１ａから周方向両側に向かって最も遠い２つの小径ゲート５１ｂの間に配置されている。この場合、図５及び図８に示すような溶融樹脂の流動が起こらないため、ウェルドＷの強度向上効果は得られない。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本発明は、上記した冠形保持器に限定されず、くし形保持器等、様々な種類の保持器に適用可能である。
また、複数の樹脂射出ゲートは、全て同じ断面積に設定されていてもよい。

また、本発明の軸受用保持器は、強度が高く耐久性に優れるため、転がり軸受に適用することが好適である。すなわち、このような転がり軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に設けられる複数の転動体と、複数の転動体をポケットに転動自在に保持し、耐久性に優れる軸受用保持器と、を備えるので、高速回転や高負荷等の要求を満たすことが可能である。

１軸受用保持器
１０基部
１２基部の軸方向一端側面
２０柱部
２２柱部の対向する面
３０ポケット
４１第１樹脂溜り
４１ａ連通路
４２第２樹脂溜り
４２ａ連通路
５１樹脂射出ゲート
５１ａ大径ゲート（樹脂射出ゲート、ある１個の樹脂射出ゲート）
５１ｂ小径ゲート（樹脂射出ゲート）
５３ランナー
５５スプルー
６０成形金型
Ｃａキャビティ
Ｗウェルド

Claims

成形金型内に形成した円環状のキャビティの周縁部に設けられた複数の樹脂射出ゲートから、溶融樹脂を前記キャビティ内に射出することによって成形される軸受用保持器の製造方法であって、
前記軸受用保持器は、
略円環状の基部と、
前記基部の軸方向一端側面から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数且つ偶数個の柱部と、
隣り合う一対の前記柱部の互いに対向する面と前記基部の軸方向一端側面とによって形成された、前記柱部と同数のポケットと、
を有し、
複数の前記柱部のうち、半数の前記柱部には、それぞれ前記樹脂射出ゲートが設けられ、
前記樹脂射出ゲートが設けられる前記柱部と、前記樹脂射出ゲートから周方向に離間している前記柱部と、が周方向に交互に配置され、
複数の前記樹脂射出ゲートのうち、ある１個の前記樹脂射出ゲートとこのある１個の前記樹脂射出ゲートから周方向両側に向かって最も遠い２つの前記樹脂射出ゲートとの間に、前記キャビティから溶融樹脂が流入して溶融樹脂を貯留可能な樹脂溜りがそれぞれ設けられ、
前記２つの樹脂溜りは、前記キャビティと連通する連通路をそれぞれ有し、
前記２つの樹脂溜りの前記連通路の断面積に相対差が設けられる
ことを特徴とする軸受用保持器の製造方法。
２つの前記樹脂溜りは、断面積を大きくした前記ある１個の樹脂射出ゲートに対して周方向で対称に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受用保持器の製造方法。
前記樹脂溜りは、隣り合う前記樹脂射出ゲート間の周方向中間位置に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受用保持器の製造方法。
２つの前記樹脂溜りは、断面積を大きくした前記ある１個の樹脂射出ゲートとこの断面積を大きくした前記ある１個の樹脂射出ゲートから周方向両側に隣り合う前記樹脂射出ゲートとの間にそれぞれ配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受用保持器の製造方法。