JPH04275137A

JPH04275137A - 軸受を備えた合成樹脂製品

Info

Publication number: JPH04275137A
Application number: JP3036112A
Authority: JP
Inventors: Reiji Sato; 佐藤　玲司; Yoichi Nishimuro; 陽一西室; Haruo Koyama; 小山　春雄; Kunio Machida; 邦郎町田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1992-09-30
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JP3013465B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軸受を備えた合成樹脂製
品に係り、特に、繊維強化熱可塑性樹脂（以下「ＦＲＴ
Ｐ」と称す。）の射出成形又は射出圧縮成形にて軸受ハ
ウジングを樹脂成形品に固定一体化したものであって、
軸受の芯精度に優れ、高荷重、高速回転が可能で量産性
も良好な軸受を備えた合成樹脂製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】ころがり軸受（以下「軸受」という。）
１０は、第２図に示す如く、内輪１、外輪２と呼ばれる
２つの金属製の輪の間に転動体３と呼ばれる金属製の球
又はころがはさまれ、両輪１、２の間で転がる構造とな
っている。通常、軸受の内輪１は、軸に、外輪２は部品
又は製品側に形成されたハウジングに、各々所定の締代
で取り付けられる。ここで、外輪２が取り付けられるハ
ウジングの材料は、従来、殆どの場合金属が主体であっ
た。しかしながら、近年、自動車、家電、精密機械を代
表とする様々な分野で高性能化、省エネルギー化及び生
産性の向上を目的として各部品、製品の軽量化、小型化
及びコストダウンが厳しく求められ、それに伴って、部
品構成材料としての金属を樹脂で代替する動きが急激に
加速されている。この樹脂化の動きは軸受を必要とする
部品や製品にとっても例外ではなく、現在、例えば、歯
車、プーリー、ホイールなどの回転部品はもちろんのこ
と、これらを取り付ける部品や製品でさえも樹脂化され
つつある。

【０００３】従来、軸受を樹脂製部品に固定、一体化す
る代表的な方法としては、次の■、■の方法がある。■
　　軸受を直接インサート物として金型にセットしてお
き、射出成形又は射出圧縮成形にて樹脂中に固定一体化
する方法。■　　既に成形された樹脂製品本体に所定の
締代を見込んだハウジングを形成しておき、このハウジ
ングに軸受を圧入する。この場合、圧入手法として、力
のみならず、熱や振動を同時に加えることもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記■、■のいずれの
方法によっても、軸受外輪は直接樹脂に埋め込まれてい
るため、金属材料にハウジングを形成したものに比べ、
次の様な欠点が指摘されている。■　　軸受外輪の外周
面には何の凹凸もないため、ゆるみが生じ易く、樹脂中
での回転やがたつき、樹脂本体からの脱離が生じ易い。 ■　　樹脂の持つ応力緩和特性のため、長期間のうちに
締代による締付力が弱まり、軸受の芯ずれや、ハウジン
グからの脱離が生じ易くなる。■　　樹脂に軸受を直接
固定すると、故障時に軸受をハウジングから抜きにくい
というメインテナンス上の問題もある。以上の理由によ
り、軸受を直接樹脂製部材に埋め込む従来の方法では、
厳しい公差と高い寸法精度を達成することが難しく、こ
のため、高荷重で高速回転を得ることは困難であるとい
う欠点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決し、軸
受の芯精度に優れ、高荷重、高速回転が可能で量産性も
良好な軸受を備えた合成樹脂製品を提案することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の軸受を備えた合
成樹脂製品は、ころがり軸受を装着する貫通孔又は非貫
通孔を有した合成樹脂製品であって、繊維強化熱可塑性
樹脂の射出成形又は射出圧縮成形よりなる合成樹脂製品
において、該合成樹脂製品の前記孔の内周面にインサー
ト成形されたリング状の金属製軸受ハウジングと、該軸
受ハウジングに内嵌された軸受とを備え、前記軸受ハウ
ジングの外周面には、該軸受ハウジングの外周面を周方
向に非平滑とする凸部又は凹部が設けられていることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の軸受を備えた合成樹脂製品では、軸受
を保持する、金属製のリング状軸受ハウジングが、合成
樹脂製品のころがり軸受を装着する貫通孔又は非貫通孔
の内周面にインサート成形により固定一体化されている
。このインサート成形によれば、成形時の樹脂収縮のた
め、軸受ハウジング周面には、軸受ハウジング全体を強
く締め付ける力が働き、一種の締代が得られる。軸受ハ
ウジングは極めて強固に樹脂中に固定一体化される。

【０００８】しかも、この軸受ハウジングの外周面には
、該軸受ハウジングの外周面を周方向に非平滑とする凸
部又は凹部が設けられているため、この凸部又は凹部が
樹脂中に食い込み、長期使用に対する軸受ハウジング自
身のゆるみや回転やがたつき、脱離防止に効果を発揮す
る。

【０００９】本発明の軸受を備えた合成樹脂製品では、
インサート成形による樹脂の締付力及び上記凸部又は凹
部による軸受ハウジングのゆるみ、回転、がたつき、脱
離により、長期の使用に対しても軸受ハウジングのゆる
みや脱離が生じない、極めて強度な固定構造が得られ、
回転の芯精度も高く、長期の使用に対しても十分な性能
が発揮される。しかして、この軸受ハウジングに常法に
従って軸受を嵌合すれば、それだけで十分な芯精度が保
証され、金属物に直接軸受を嵌合したものと同じレベル
の性能が得られる。これにより、高荷重、高速回転性能
に優れた軸受システムが、樹脂製品でも可能となり、製
品の軽量化、コストダウンが図れる。

【００１０】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。第１図は本発明の軸受を備えた合成
樹脂製品で用いられる軸受ハウジングの一実施例を示す
斜視図、第３図は同正面図、第４図は第３図■−■線に
沿う断面図である。

【００１１】図示の軸受ハウジング４は金属製のリング
形状のものであって、両端面部には、外周フランジ５Ａ
、５Ｂが形成され、該外周フランジ５Ａ、５Ｂの外周面
には、その周方向に、等間隔にて複数の凹溝６が軸受ハ
ウジングの軸方向に設けられている。

【００１２】この凹溝６の深さｄは、この内にＦＲＴＰ
が入り込み、エッジ部がＦＲＴＰに食い込むことができ
れば良く、ＦＲＴＰに使用する樹脂の特性、特に溶融粘
度や樹脂温度、繊維配合量やその他の充填材の有無等に
よって、適宜最適な値に設計するのが好ましい。同時に
、軸受ハウジング４の直径や、軸受の設計荷重の大きさ
も考慮する必要がある。製品の大小を考慮した場合、一
般的な凹溝の深さ（凸部を設ける場合は、凸部の高さ）
ｄは、０．１〜５０ｍｍ程度で良い。例えば、直径約９
０ｍｍの軸受ハウジングの場合１〜５ｍｍ、特に２．５
ｍｍ程度とするのが好適である。

【００１３】また、凹溝（又は凸部）の配置についても
、上記と同様のことが言え、ＦＲＴＰの特性や軸受ハウ
ジングの寸法、軸受の設計荷重等に応じて最適な配置と
する。通常、図示の如く、フランジの外周面上に凹部又
は凸部をその周方向にｎ個配列する場合であれば、外周
面上に角度３６０°／ｎで均等配置とするのが好ましい
。一般的には、角度のバランスを考えた場合、ｎは４以
上であることが好ましい。図示の実施例では、３０°等
間隔にて、凹溝が１２個設けられている。

【００１４】軸受ハウジング４の材質としては、ＪＩＳ
に定める一般構造用圧延鋼や機械構造用炭素鋼などが機
械加工などの点から最適である。図示の実施例において
はＳ２５Ｃ材を用いてある。

【００１５】この軸受ハウジング４は、用いる軸受を嵌
合するに最適な寸法、公差、はめ合いの寸法を有する。即ち、例えば、第２図に示す軸受１０を適用する場合、
軸受ハウジング４は、軸受の外輪２の外径Ｌ１　に対し
て、最適なはめ合い寸法の内径Ｌ２　を有するものとす
る。

【００１６】このような軸受ハウジング４を用いて、本
発明の軸受を備えた合成樹脂製品を製造するには、まず
、金型内の所定の位置に軸受ハウジング４をセットし、
金型を閉じてＦＲＴＰを射出又は射出圧縮してインサー
ト成形する。これにより、第７図及び第８図に示す如く
、ＦＲＴＰ１１中に、金属製の軸受ハウジング４が固定
一体化された樹脂部品又は樹脂製品１２が得られる。

【００１７】このインサート成形に際し、ＦＲＴＰ１１
と軸受ハウジング４とに接着効果を付加するために、Ｆ
ＲＴＰ１１と直接接する軸受ハウジング４の外周面に接
着剤を塗布しておくことにより、軸受ハウジング４のＦ
ＲＴＰ１１への固定強度はより一層高められ、高い信頼
性を得ることができる。

【００１８】ここで、用いる接着剤としては一般に用い
られている構造用接着剤が最適であり、例えば、エポキ
シ、ポリイミド、ウレタン又はアクリル系接着剤などが
好ましい。

【００１９】次いで、第９図に示す如く、ＦＲＴＰ１１
中に固定一体化された軸受ハウジング４に軸受１０を常
法、例えば圧入等により嵌合することにより軸受システ
ムを有するＶ溝１３付きベルト車１４を得る。

【００２０】なお、本発明で用いるＦＲＴＰの熱可塑性
樹脂としては、各種ポリアミド樹脂，具体的には、ナイ
ロン６，６・６，４・６，６・１０，１０，１１，１２
等、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリフェ
ニレンスルフィド（ＰＰＳ），アセタール樹脂（ＰＯＭ
），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエー
テルスルホン（ＰＥＳ），ポリスルホン（ＰＳＦ），ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリフェニレ
ンオキサイド（ＰＰＯ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ）
，ポリイミド（ＰＩ），ポリエステル，各種液晶ポリマ
ー等を用いることができる。これらのうち、各種ポリア
ミド樹脂，ＰＢＴ，ＰＰＳ，ＰＯＭ，ＰＣ，ＰＥＳ，Ｐ
Ｉ，ＰＡＩ，ＰＥＥＫ，ポリエステル，各種液晶ポリマ
ー等が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は１種を単独で
用いても２種以上の混合物として用いても良い。

【００２１】本発明において、上記熱可塑性樹脂に配合
する補強繊維としては、ガラス，カーボン，グラファイ
ト，アラミド，ポリエチレン，セラミック（ＳｉＣ，Ａ
ｌ２Ｏ３　など），金属（ボロン，ステンレスなど）等
の繊維が挙げられる。このような補強繊維の直径は、あ
まりに小さいと十分な補強効果が得られず、逆にあまり
に大きいと射出圧縮成形が困難となり、成形性が悪くな
る。このため、補強繊維の直径は０．１〜１００μｍ、
特に０．５〜５０μｍの範囲とするのが好ましい。

【００２２】このような補強繊維の配合量が少な過ぎる
と十分な補強効果が得られず、逆に多過ぎるとマトリッ
クス樹脂が不足して成形性が悪くなる。このため、補強
繊維の配合量は成形材料に対する配合割合で５〜７０体
積％とするのが好ましく、特に１０〜６０体積％とする
のが好ましい。

【００２３】本発明において、特に好ましい成形材料と
しては、連続繊維と熱可塑性樹脂を用い、これを引抜き
成形法で成形した直径０．１〜３ｍｍの棒状体を例えば
５〜２０ｍｍ長に切断した粒状体が挙げられる。この場
合、含有される補強繊維長さは切断長さで任意に調整で
きる。また、引抜き成形で成形されるため長繊維にもか
かわらず繊維間への樹脂含浸性が十分である。また、こ
の種の長繊維強化樹脂は、通常の短繊維強化樹脂に比べ
機械物性は著しく向上するにもかかわらず、成形性，加
工性は損なわれることは殆どなく、同程度の成形性，加
工性を得ることができる。なお、これらの長繊維補強物
の加工性などを改良するために、通常の短繊維補強樹脂
を混合して使用することは極めて有効である。この場合
、短繊維補強樹脂の混合率は重量で全体の７０％以下、
望ましくは６０％以下が好ましい。

【００２４】本発明において軸受ハウジングは、第１図
に示す如く、外周面に凹溝を形成したものの他、第５図
に示す如く、凸条７を外周フランジ５Ａ，５Ｂに形成し
た軸受ハウジング４Ａであっても良く、また、凹溝及び
凸条を同様に形成したものであっても良い、更に、第６
図に示す如く、外周フランジ５Ａ，５Ｂに凹溝６を設け
ると共に、両外周フランジ５Ａ，５Ｂの間の本体部８に
、凸条９等の凹部又は凸部を形成した軸受ハウジング４
Ｂであっても良い。

【００２５】なお、軸受ハウジングの、凹部又は凸部を
形成した外周フランジは一方の端面とのみ形成したもの
でも良いが、回転防止及び脱離防止効果をより確実なも
のとするためには、両端面に設けるのが好ましい。また
、フランジ様の凸条を両フランジ間に更に１又は２個以
上設けることにより、一層、優れた効果が奏される。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の軸受を備え
た合成樹脂製品によれば、従来、金属材料で行なわれて
いた軸受嵌合法や組立法をその寸法精度や芯精度を高く
維持して、樹脂製品に好適に応用することが可能とされ
、高強度、高速度回転が可能な高性能軸受システムであ
って、製品の軽量化、小型化、量産化、省エネルギー化
、低コスト化が可能な軸受を備えた合成樹脂製品が提供
される。

【００２７】このような本発明の軸受を備えた合成樹脂
製品は、軸受を必要とする全ての樹脂製品、例えば、樹
脂プーリー、樹脂歯車、樹脂ホイール、樹脂ベルト車な
どに極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の軸受を備えた合成樹脂製品で
用いられる軸受ハウジングの一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】第２図は軸受の構造を示す一部断面斜視図であ
る。

【図３】第３図は第１図に示す軸受ハウジングの正面図
である。

【図４】第４図は第３図■−■線に沿う断面図である。

【図５】第５図は軸受ハウジングの他の実施例を示す斜
視図である。

【図６】第６図は軸受ハウジングの別の実施例を示す部
分断面図である。

【図７】第７図は本発明の軸受を備えた合成樹脂製品の
製造工程を示す断面図である。

【図８】第８図は同正面図である。

【図９】第９図は本発明の軸受を備えた合成樹脂製品の
一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　軸受内輪２　　軸受外輪３　　転動体４　　軸受ハウジング５Ａ　　外周フランジ５Ｂ　　外周フランジ６　　凹溝６　　凸条１０　　軸受１１　　ＦＲＴＰ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ころがり軸受を装着する貫通孔又は非
貫通孔を有した合成樹脂製品であって、繊維強化熱可塑
性樹脂の射出成形又は射出圧縮成形よりなる合成樹脂製
品において、該合成樹脂製品の前記孔の内周面にインサ
ート成形されたリング状の金属製軸受ハウジングと、該
軸受ハウジングに内嵌された軸受と、を備え、前記軸受
ハウジングの外周面には、該軸受ハウジングの外周面を
周方向に非平滑とする凸部又は凹部が設けられているこ
とを特徴とする軸受を備えた合成樹脂製品。