JPH05237934A - 金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法 - Google Patents
金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法Info
- Publication number
- JPH05237934A JPH05237934A JP4040847A JP4084792A JPH05237934A JP H05237934 A JPH05237934 A JP H05237934A JP 4040847 A JP4040847 A JP 4040847A JP 4084792 A JP4084792 A JP 4084792A JP H05237934 A JPH05237934 A JP H05237934A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- outer ring
- bearing
- metal
- high frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属・樹脂ハイブリッド軸受の接合面におけ
る応力緩和と接合性の向上を図ること。 【構成】 ハイブリッド軸受１０を回転軸１４で回転さ
せつつ高周波加熱コイル１６により加熱して金属・樹脂
接合面の樹脂を溶融し、その後ハイブリッド軸受を冷却
する。
る応力緩和と接合性の向上を図ること。 【構成】 ハイブリッド軸受１０を回転軸１４で回転さ
せつつ高周波加熱コイル１６により加熱して金属・樹脂
接合面の樹脂を溶融し、その後ハイブリッド軸受を冷却
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属・樹脂ハイブリッ
ド軸受の製造方法に関する。
ド軸受の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】金属・樹脂ハイブリッド軸受
は自動車や事務機器等でプーリ、ローラおよび絶縁軸受
等、広範に使用されている。しかし、このハイブリッド
軸受では金属と樹脂との接合性が常に問題となってい
る。すなわち、金属と樹脂は線膨張率やクリープ特性な
ど物性が大きく異なり、例えば線膨張率は軸受鋼の１
２．５×１０-6に対して樹脂材料（ポリアミド樹脂）は
その１０倍以上の１３０〜１５０×１０ -6である。よっ
て樹脂材料を軸受に対して単に圧入等で嵌合させただけ
では温度変化により容易に嵌合力が失われ接合能力を喪
失してしまう。また圧入代を大きく設定すれば多少の温
度変化に対しては耐え得るが、樹脂に大きな初期応力を
かけることになるからクリープ量およびクリープ速度が
急速に増加し、短寿命となるから耐久性の点で好ましく
ない。
は自動車や事務機器等でプーリ、ローラおよび絶縁軸受
等、広範に使用されている。しかし、このハイブリッド
軸受では金属と樹脂との接合性が常に問題となってい
る。すなわち、金属と樹脂は線膨張率やクリープ特性な
ど物性が大きく異なり、例えば線膨張率は軸受鋼の１
２．５×１０-6に対して樹脂材料（ポリアミド樹脂）は
その１０倍以上の１３０〜１５０×１０ -6である。よっ
て樹脂材料を軸受に対して単に圧入等で嵌合させただけ
では温度変化により容易に嵌合力が失われ接合能力を喪
失してしまう。また圧入代を大きく設定すれば多少の温
度変化に対しては耐え得るが、樹脂に大きな初期応力を
かけることになるからクリープ量およびクリープ速度が
急速に増加し、短寿命となるから耐久性の点で好ましく
ない。
【０００３】また金属インサート樹脂製品の多くは射出
成形によって成形されるが、樹脂は鋼の１０倍以上の線
膨張率であるため、射出成形後の収縮も大きく、軸受外
輪外周部に樹脂を成形した製品の場合、外輪が大きな圧
縮力を受けて収縮、変形し、初期の寸法精度を維持する
のが難しい程である。このようにハイブリッド軸受の金
属と樹脂の接合性についての有効な解決策は未だ見出さ
れていないといえる。
成形によって成形されるが、樹脂は鋼の１０倍以上の線
膨張率であるため、射出成形後の収縮も大きく、軸受外
輪外周部に樹脂を成形した製品の場合、外輪が大きな圧
縮力を受けて収縮、変形し、初期の寸法精度を維持する
のが難しい程である。このようにハイブリッド軸受の金
属と樹脂の接合性についての有効な解決策は未だ見出さ
れていないといえる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波加熱に
より金属・樹脂接合面の樹脂を溶融し、その後冷却して
金属と樹脂との接合性をよくする。
より金属・樹脂接合面の樹脂を溶融し、その後冷却して
金属と樹脂との接合性をよくする。
【０００５】
【作用】高周波加熱すると、金属製の軌道輪の表面にだ
け渦電流損またはヒステリシス損が生じて同表面が加熱
される。この熱で軌道輪と接する樹脂が加熱されるが、
樹脂は熱伝導率が低いため樹脂層内部方向に大きな温度
勾配が生じ、接合面のごく薄い樹脂層のみが軟化、溶融
することになる。樹脂層には、高い樹脂射出圧力および
射出成形後の冷却収縮により大きな引張り応力が残留し
ているから、この層の収縮、締め付け力により軟化・溶
融した樹脂が接合面から外側に押し出される。これによ
り樹脂の締め付け力が緩和されるとともに、接合面の薄
い軟化・溶融樹脂層は、冷却工程で固化すると同時に軸
受軌道輪に強固に固着する。
け渦電流損またはヒステリシス損が生じて同表面が加熱
される。この熱で軌道輪と接する樹脂が加熱されるが、
樹脂は熱伝導率が低いため樹脂層内部方向に大きな温度
勾配が生じ、接合面のごく薄い樹脂層のみが軟化、溶融
することになる。樹脂層には、高い樹脂射出圧力および
射出成形後の冷却収縮により大きな引張り応力が残留し
ているから、この層の収縮、締め付け力により軟化・溶
融した樹脂が接合面から外側に押し出される。これによ
り樹脂の締め付け力が緩和されるとともに、接合面の薄
い軟化・溶融樹脂層は、冷却工程で固化すると同時に軸
受軌道輪に強固に固着する。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図１に基づき説明
する。同図で１０は金属・樹脂ハイブリッド軸受であっ
て、この軸受１０は金属製の転がり軸受１０ａとその外
側の樹脂外輪１０ｂとで構成されている。樹脂外輪１０
ｂは軸受１０ａの軌道輪である金属外輪１２の外周外径
面の回りに一体的に射出成形されている。ハイブリッド
軸受１０は、樹脂外輪１０ｂの成形後垂直な回転軸１４
に取付けられる。樹脂外輪１０ｂの半径方向外方には高
周波加熱コイル１６が配設され、回転軸１４を回転させ
ることにより金属外輪１２の外周面を均一に加熱できる
ように構成されている。
する。同図で１０は金属・樹脂ハイブリッド軸受であっ
て、この軸受１０は金属製の転がり軸受１０ａとその外
側の樹脂外輪１０ｂとで構成されている。樹脂外輪１０
ｂは軸受１０ａの軌道輪である金属外輪１２の外周外径
面の回りに一体的に射出成形されている。ハイブリッド
軸受１０は、樹脂外輪１０ｂの成形後垂直な回転軸１４
に取付けられる。樹脂外輪１０ｂの半径方向外方には高
周波加熱コイル１６が配設され、回転軸１４を回転させ
ることにより金属外輪１２の外周面を均一に加熱できる
ように構成されている。
【０００７】本発明の高周波加熱処理方法は高周波加熱
コイル１６による加熱工程と、急速冷却工程からなる。
加熱工程ではまずハイブリッド軸受１０を図１に示す如
く回転軸１４に取付け、回転軸１４を回転させながら高
周波加熱コイル１６に例えば３秒間印加する。印加時間
はハイブリッド軸受１０の寸法および使用樹脂の種類に
よって若干異なるが、普通は１０秒以下で十分である。
印加時間が長過ぎると必要以上に樹脂が軟化・溶融して
初期の製品形状を損なうので注意が必要である。
コイル１６による加熱工程と、急速冷却工程からなる。
加熱工程ではまずハイブリッド軸受１０を図１に示す如
く回転軸１４に取付け、回転軸１４を回転させながら高
周波加熱コイル１６に例えば３秒間印加する。印加時間
はハイブリッド軸受１０の寸法および使用樹脂の種類に
よって若干異なるが、普通は１０秒以下で十分である。
印加時間が長過ぎると必要以上に樹脂が軟化・溶融して
初期の製品形状を損なうので注意が必要である。
【０００８】高周波加熱コイル１６に印加すると磁束が
発生し、金属の軸受外輪１０ｂの外周外周面が渦電流損
またはヒステリシス損により加熱される。高周波加熱の
特徴はコイルに近い被加熱材の表面温度のみ著しく高く
なるのに対し、内部温度はそれほど上昇しない点にあ
る。このため外輪１２の外周面は強く加熱されるが、内
輪１８およびボール２０はほとんど加熱されない。な
お、周波数が高くなるほど表面のみの集中加熱効果が上
がるので、本発明では比較的高い周波数、例えば１ＫＨ
ｚ〜１ＭＨｚの高周波加熱装置が適当である。
発生し、金属の軸受外輪１０ｂの外周外周面が渦電流損
またはヒステリシス損により加熱される。高周波加熱の
特徴はコイルに近い被加熱材の表面温度のみ著しく高く
なるのに対し、内部温度はそれほど上昇しない点にあ
る。このため外輪１２の外周面は強く加熱されるが、内
輪１８およびボール２０はほとんど加熱されない。な
お、周波数が高くなるほど表面のみの集中加熱効果が上
がるので、本発明では比較的高い周波数、例えば１ＫＨ
ｚ〜１ＭＨｚの高周波加熱装置が適当である。
【０００９】高周波加熱コイル１６に印加する前は、樹
脂外輪１０ｂ内に樹脂射出圧力および射出成形後の冷却
収縮による大きな引張応力が円周方向に残留している。
よって図２に示す金属外輪１２と樹脂外輪１０ｂとの接
合面２２には比較的大きな圧縮応力が作用している。接
合面２２近傍の樹脂層Ｒは、金属外輪１２の外周面の熱
の影響で軟化・溶融し、樹脂層Ｒの一部が前記圧縮応力
によって接合面２２の外側方向に押し出される。この段
階で樹脂外輪１０ｂ内の過度の残留応力は殆ど解消され
る。
脂外輪１０ｂ内に樹脂射出圧力および射出成形後の冷却
収縮による大きな引張応力が円周方向に残留している。
よって図２に示す金属外輪１２と樹脂外輪１０ｂとの接
合面２２には比較的大きな圧縮応力が作用している。接
合面２２近傍の樹脂層Ｒは、金属外輪１２の外周面の熱
の影響で軟化・溶融し、樹脂層Ｒの一部が前記圧縮応力
によって接合面２２の外側方向に押し出される。この段
階で樹脂外輪１０ｂ内の過度の残留応力は殆ど解消され
る。
【００１０】次に、高周波加熱コイル１６による加熱を
停止し、軸受１０を急速冷却する。この冷却により前記
薄い軟化・溶融樹脂層は冷却されつつその外側の樹脂の
収縮圧力によって金属外輪１２の外周面に強固に固着さ
れる。ただし軸受１０を徐冷すると余熱により軸受１０
の外輪１２外周面だけでなく、その内部まで熱が伝達し
て軸受材の硬度低下を招くので注意を要する。
停止し、軸受１０を急速冷却する。この冷却により前記
薄い軟化・溶融樹脂層は冷却されつつその外側の樹脂の
収縮圧力によって金属外輪１２の外周面に強固に固着さ
れる。ただし軸受１０を徐冷すると余熱により軸受１０
の外輪１２外周面だけでなく、その内部まで熱が伝達し
て軸受材の硬度低下を招くので注意を要する。
【００１１】なお、樹脂は熱伝導率が低いので接合面２
２から離れた部分は軟化・溶融せず、短時間の高周波加
熱であればハイブリッド軸受の製品形状が損なわれるお
それはない。
２から離れた部分は軟化・溶融せず、短時間の高周波加
熱であればハイブリッド軸受の製品形状が損なわれるお
それはない。
【００１２】また、本実施例以外に金属外輪に樹脂を接
合後、内輪、ボールを組み込むようにしてもよい。
合後、内輪、ボールを組み込むようにしてもよい。
【００１３】［試験結果］外径４０ｍｍの軸受外輪の外
周面に、ガラス繊維を２５重量％含んだポリアミド（６
６ナイロン）を常法により射出成形した。この軸受外輪
を高周波加熱コイル内に設置し、毎分２〜３回転させつ
つ３５３ＫＨｚの高周波を３秒間印加した。その後高周
波加熱コイルの側面に配設した細い孔から２秒間冷却水
を噴射して軸受外輪を急速冷却した。射出成形後の軸受
外輪溝底の真円度は１０μｍ以上であったのが、表１に
示す如く本発明の加熱処理により初期寸法に改善され
た。なお、軸受外輪外周面と樹脂外輪１０ｂとの固着は
非常に強固であり、試験の結果、界面剥離よりも樹脂の
剪断が先行した。
周面に、ガラス繊維を２５重量％含んだポリアミド（６
６ナイロン）を常法により射出成形した。この軸受外輪
を高周波加熱コイル内に設置し、毎分２〜３回転させつ
つ３５３ＫＨｚの高周波を３秒間印加した。その後高周
波加熱コイルの側面に配設した細い孔から２秒間冷却水
を噴射して軸受外輪を急速冷却した。射出成形後の軸受
外輪溝底の真円度は１０μｍ以上であったのが、表１に
示す如く本発明の加熱処理により初期寸法に改善され
た。なお、軸受外輪外周面と樹脂外輪１０ｂとの固着は
非常に強固であり、試験の結果、界面剥離よりも樹脂の
剪断が先行した。
【００１４】
【表１】
【００１５】以上、本発明の一実施例につき説明した
が、本発明は前記実施例に限定されることなく種々の変
形が可能である。例えば前記実施例では樹脂としてガラ
ス繊維を２５重量％含んだポリアミドを例示したが、他
の種類の樹脂でも同様に適用できるし、またハイブリッ
ド軸受製品には軽量ハイブリッド軸受の他、樹脂プー
リ、ＭＬ高面圧滑り軸受、フランジ付きＭＬ軸受、絶縁
軸受など、各種の樹脂・金属ハイブリッド、アッシー製
品を含むものである。
が、本発明は前記実施例に限定されることなく種々の変
形が可能である。例えば前記実施例では樹脂としてガラ
ス繊維を２５重量％含んだポリアミドを例示したが、他
の種類の樹脂でも同様に適用できるし、またハイブリッ
ド軸受製品には軽量ハイブリッド軸受の他、樹脂プー
リ、ＭＬ高面圧滑り軸受、フランジ付きＭＬ軸受、絶縁
軸受など、各種の樹脂・金属ハイブリッド、アッシー製
品を含むものである。
【００１６】
【発明の効果】本発明は高周波加熱コイルにより金属・
樹脂ハイブリッド軸受の接合面の樹脂を加熱して軟化・
溶融し、樹脂内の過大な初期応力を緩和できて樹脂のク
リープ量およびクリープ速度を減少させることができ、
軸受寿命を向上させることができる。また同時に、軟化
・溶融した薄い樹脂層が、樹脂の初期応力で接合面に圧
着されつつ冷却されるから、樹脂層が接着剤の作用をし
て樹脂と金属とを強固に固着し接合力を向上させること
ができる。さらに樹脂の過大な初期応力が緩和されるか
ら、軸受の外輪寸法の精度低下を防止できる。
樹脂ハイブリッド軸受の接合面の樹脂を加熱して軟化・
溶融し、樹脂内の過大な初期応力を緩和できて樹脂のク
リープ量およびクリープ速度を減少させることができ、
軸受寿命を向上させることができる。また同時に、軟化
・溶融した薄い樹脂層が、樹脂の初期応力で接合面に圧
着されつつ冷却されるから、樹脂層が接着剤の作用をし
て樹脂と金属とを強固に固着し接合力を向上させること
ができる。さらに樹脂の過大な初期応力が緩和されるか
ら、軸受の外輪寸法の精度低下を防止できる。
【図１】ハイブリッド軸受の加熱装置。
【図２】樹脂外輪と金属外輪の接合部拡大図。
１０ 金属・樹脂ハイブリッド軸受 １０ａ 軸受 １０ｂ 樹脂外輪 １２ 金属外輪 １４ 回転軸 １６ 高周波加熱コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 金属性の軸受軌道輪と樹脂を接合してな
る金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法において、高
周波加熱により金属・樹脂接合面の樹脂を溶融し、その
後冷却したことを特徴とする金属・樹脂ハイブリッド軸
受の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040847A JPH05237934A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040847A JPH05237934A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237934A true JPH05237934A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=12591978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040847A Pending JPH05237934A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 金属・樹脂ハイブリッド軸受の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05237934A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009148998A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Keihin Corp | 樹脂部品の締結部構造 |
| CN113490588A (zh) * | 2019-03-08 | 2021-10-08 | 睦月电机株式会社 | 金属树脂接合体的制造方法 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4040847A patent/JPH05237934A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009148998A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Keihin Corp | 樹脂部品の締結部構造 |
| CN113490588A (zh) * | 2019-03-08 | 2021-10-08 | 睦月电机株式会社 | 金属树脂接合体的制造方法 |
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