特許 6131624 転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6131624

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/46 20060101AFI20170515BHJP

   B29C 33/42 20060101ALI20170515BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/46

   B29C33/42

   B29C45/26

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-26845(P2013-26845)

(22)【出願日】2013年2月14日

(65)【公開番号】特開2014-156875(P2014-156875A)

(43)【公開日】2014年8月28日

【審査請求日】2015年11月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松屋 優介

(72)【発明者】

【氏名】倉本 吉和

【審査官】 佐々木 訓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３６３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２９１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８７８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３７３１６４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１４−０９５４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１００１４４８２（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３３／４６

Ｂ２９Ｃ ３３／４２

Ｂ２９Ｃ ４５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に注入することによって成形される、転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法であって、
楔形の軸方向断面を有する凹部を前記キャビティの前記内周面または前記外周面に一定間隔で複数箇所に設け、
前記複数の凹部は、その楔形の頂点が周方向で同一方向に偏るようにそれぞれ形成され、
前記キャビティは、前記樹脂注入ゲートを中心に径方向で非対称に形成されることを特徴とする合成樹脂製保持器の製造方法。

【請求項2】

成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に注入することによって成形される転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法であって、
楔形の軸方向断面を有する凹部を前記キャビティの前記内周面または前記外周面の前記樹脂注入ゲートと径方向で重ならない位置に１箇所設け、
前記凹部は、その楔形の頂点が周方向で前記樹脂注入ゲートに接近する方向に偏るように形成され、
前記キャビティは、前記樹脂注入ゲートを中心に径方向で非対称に形成されることを特徴とする、合成樹脂製保持器の製造方法。

【請求項3】

前記凹部の形状は、前記キャビティの前記凹部を通る軸方向断面において、その外周面を構成する２つの側面のうち一方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度が、他方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度より大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載した合成樹脂製保持器の製造方法。

【請求項4】

前記凹部の前記他方の側面は曲面であり、前記凹部を通る軸方向断面において、前記他方の側面と前記内周面または前記外周面との交点では前記他方の側面は前記内周面または前記外周面に接しており、前記一方の側面に近づくに連れて径方向内側または径方向外側に湾曲していることを特徴とする、請求項３に記載した合成樹脂製保持器の製造方法。

【請求項5】

前記凹部の形状は、前記キャビティの前記凹部を通る軸方向断面において、その外周面を構成する２つの側面のうち一方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度が略９０°であることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載した合成樹脂製保持器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

転がり軸受用の合成樹脂製保持器は通常、射出成形により製造される。具体的には、図９に示すように、成形金型１３０に軸受用樹脂製保持器に対応する環状の空間（以下、キャビティ）１４０を形成し、このキャビティ１４０の内周面または外周面に設けた樹脂注入ゲート１５０から溶融した合成樹脂を注入し、冷却固化することによって製造される。

【0003】

キャビティ１４０に注入された溶融樹脂は、注入直後にキャビティ１４０内を図９において左右方向の二つの流れに分かれて流動し、樹脂注入ゲート１５０と対向する反対側の位置で再び合流して相互に接合され、ウェルド部１００Ｗが形成される。ウェルド部１００Ｗは溶融樹脂が融着一体化しただけのものであり、溶融樹脂の均一な混合が起こらない。そのため、この様に注入成形された合成樹脂製保持器においては、ウェルド部１００Ｗにおいて強度が低下することがよく知られている。

【0004】

また、保持器の強度、剛性を向上させるための強化材料として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の強化繊維を溶融樹脂に添加したものでは、ウェルド部１００Ｗにおいて強化繊維が溶融樹脂の流動方向に対し垂直に配向されるため、補強効果が発現し難い。さらに、ウェルド部１００Ｗ以外の部分では、強化繊維が溶融樹脂の流動方向に対し平行に配向するため、当該部分とウェルド部との強度差が大きくなってしまう。

【0005】

このように、注入成形により製造された合成樹脂製保持器は、強度が弱いウェルド部から破損することが多いため、以下に示すような対策がなされてきた。

【0006】

例えば、特許文献１記載の合成樹脂製保持器の製造方法においては、注入された溶融樹脂の合流箇所に、溶融樹脂が流入可能な樹脂溜まり部をキャビティに設けている。このような構成とすることによって、合流箇所における強化繊維の配向を乱し、ウェルド部の強度向上を図っている。

【0007】

また、特許文献２記載の注入成形方法では、ピストンを内蔵した樹脂溜まり部を溶融樹脂の分流流路の少なくとも一方に設け、ウェルド部形成後にピストンを前進または後退させることで、ウェルド部における溶融樹脂の移動を生じさせ、ウェルド部の強度向上を図っている。

【0008】

また、特許文献３記載のプラスチックシールの注入成形方法では、注入された溶融樹脂がキャビティ内を満たしウェルド部が形成された後、樹脂溜まり部に溶融樹脂を流入させることにより、ウェルド部における強化繊維の配向を乱し、該ウェルド部の強度を改善することを図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第３６６６５３６号公報

【特許文献2】特許第２９６０２５６号公報

【特許文献3】特許第３７３１６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１の軸受用樹脂製保持器の製造方法は、キャビティ内の溶融樹脂の合流箇所にのみ樹脂溜まり部を設けているため、ウェルド部の強化繊維の配向の変化が小さく、該ウェルド部の強度向上効果も小さいという欠点があった。さらに、ウェルド部の発生位置を制御することは困難であるため、強度を必要とする部位にウェルド部が形成される場合があり、破損の原因となる虞があった。

【0011】

また、特許文献２の注入成形方法では、金型構造が複雑であり、金型の動作制御をしなければならなかった。さらに、特許文献３のプラスチックシールの注入成形方法では、ウェルド部の形成後に溶融樹脂を樹脂溜まり部に流入させている。したがって、ウェルド部の発生位置を制御することは困難であり、十分な強度を必要とする部位にウェルド部が形成された場合、仮に当該注入成形方法によってウェルド部の強度が改善されたとしても、ウェルド部以外の部位よりは強度が低いため、破損の原因となる虞があった。

【0012】

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、転がり軸受用の合成樹脂製保持器において、ウェルド部の強度を向上させることが可能な保持器とその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の目的は、以下の構成により達成される。
（１）成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に注入することによって成形される、転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法であって、楔形の軸方向断面を有する凹部を前記キャビティの前記内周面または前記外周面に一定間隔で複数箇所に設け、前記複数の凹部は、その楔形の頂点が周方向で同一方向に偏るようにそれぞれ形成され、前記キャビティは、前記樹脂注入ゲートを中心に径方向で非対称に形成されることを特徴とする合成樹脂製保持器の製造方法。
（２）成形金型内に形成した環状のキャビティの内周面または外周面に設けられた少なくとも１つの樹脂注入ゲートから、強化繊維を添加した溶融樹脂を前記キャビティ内に注入することによって成形される転がり軸受用合成樹脂製保持器の製造方法であって、楔形の軸方向断面を有する凹部を前記キャビティの前記内周面または前記外周面の前記樹脂注入ゲートと径方向で重ならない位置に１箇所設け、前記凹部は、その楔形の頂点が周方向で前記樹脂注入ゲートに接近する方向に偏るように形成され、前記キャビティは、前記樹脂注入ゲートを中心に径方向で非対称に形成されることを特徴とする、樹脂製保持器の製造方法。
（３）前記凹部の形状は、前記キャビティの前記凹部を通る軸方向断面において、その外周面を構成する２つの側面のうち一方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度が、他方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度より大きいことを特徴とする、（１）または（２）に記載した樹脂製保持器の製造方法。
（４）前記凹部の他方の側面は曲面であり、前記凹部を通る軸方向断面において、前記他方の側面と前記内周面または前記外周面との交点では前記他方の側面は前記内周面または前記外周面に接しており、前記一方の側面に近づくに連れて径方向内側または径方向外側に湾曲していることを特徴とする、（３）に記載した樹脂製保持器の製造方法。
（５）前記凹部の形状は、前記キャビティの前記凹部を通る軸方向断面において、その外周面を構成する２つの側面のうち一方の側面とその交点における前記内周面または前記外周面との成す角度が略９０°であることを特徴とする、（３）または（４）に記載した樹脂製保持器の製造方法。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る保持器形状を有する成形金型に射出成形機で樹脂を注入する場合、樹脂注入ゲートの直後で溶融樹脂は２つ流路に別れ、一方の流路は溶融樹脂が隅々まで満たされるが、他方の流路においては楔形の空間の頂点近傍に注入当初は樹脂が充填されない。この状態で２つの流路の溶融樹脂が合流するとウェルド部が形成されるが、その後注入が続くと最初に溶融樹脂が行き渡らなかった部分を埋めるようにキャビティ内の溶融樹脂が移動する。その動きによってウェルド部の繊維配向が乱され，ウェルド部の強度が向上する。

【0015】

本発明によれば、可動金型等の複雑な設備を必要とせず、また樹脂溜まりの樹脂を除去する等の後工程が不要であるので、製造コストの上昇を招くことなく、ウェルド部の強度を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る合成樹脂製保持器の製造方法に用いる成形金型の断面図である。

【図2】本発明に係る第１の実施形態の説明図であり、キャビティの凹部を通る軸方向断面図である。

【図3】（ａ）は本発明に係る第１の実施形態において、凹部に到達した溶融樹脂が他方の側面に沿って流動する状態を示した模式図である。（ｂ）は溶融樹脂が凹部の頂点近傍に充填されつつ流動している状態を示した模式図である。

【図4】（ａ）は本発明に係る第１の実施形態において、凹部に到達した溶融樹脂が一方の側面から剥離して流動する状態を示した模式図である。（ｂ）は溶融樹脂が凹部の頂点近傍に充填されないで流動している状態を示した模式図である。

【図5】（ａ）は本発明に係る第１の実施形態において、溶融樹脂の注入当初のウェルド部の状態を示した模式図である。（ｂ）は溶融樹脂が凹部の頂点近傍に充填されるのに伴ってウェルド部が移動する様子を示した模式図である。

【図6】本発明の第２の実施形態を示した模式図である。

【図7】本発明の第３の実施形態に係る成形金型の断面図である。

【図8】本発明に係る凹部をキャビティの内周面に設けた成形金型の断面図である。

【図9】従来の合成樹脂製保持器の製造方法に用いる成形金型の断面図である。

【図10】一般的な合成樹脂製保持器の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器の製造方法では、１点ゲート方式の注入成形を採用している。具体的には、図１に示すように、保持器１の円環状部分１１を形成するための成形金型３０内にキャビティ４０を形成し、その外周面４４に設けた樹脂注入ゲート（以下、単にゲートと呼ぶ。）５０から、強化繊維を添加した溶融樹脂Ｇをキャビティ４０内に注入し、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（ＰＢＴ）、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、１０〜５０質量％の強化繊維（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。

【0018】

図１に示すように、本発明に係る保持器を製造するための成形金型３０内には、内部に形成した環状のキャビティ４０の外周面４４に対して、楔形の軸方向断面を有する凹部６０を複数箇所に設けている。凹部６０の体積や個数は必要とするウェルド部Ｗの移動量に応じて適宜定める。ただし、成形後の保持器の回転バランスを適正に保つため複数の凹部６０の形状は全て同一とし、周方向に均等に配置する。

【0019】

図２はキャビティ４０の凹部６０を通る軸方向断面である。凹部６０の外周面を構成する２つの側面のうち、一方の側面６１とキャビティ４０の外周面４４との交点を点Ａ、
凹部６０の他方の側面６２と外周面４４との交点を点Ｂとし、凹部６０の頂点を点Ｃとする。点Ａにおいて一方の側面６１と外周面４４との成す角度をαとし、点Ｂにおいて他方の側面６２と外周面４４との成す角度をβとする。本発明においてはα＞βとなるよう凹部６０の形状を決定する。さらに、αの大きさは略９０°とするのが望ましい。尚、図の理解を助けるため、図２から図６まではキャビティの曲率を省略して示している。

【0020】

以下、キャビティ４０内に溶融樹脂Ｇを充填する様子を詳細に説明する。

【0021】

図１に示すように、ゲート５０からキャビティ４０内に注入された溶解樹脂Ｇは、それぞれキャビティ４０内を左右に二つの流れとなって流動する。ここで、仮にキャビティ４０に凹部６０を設けない場合は、ゲート５０と対向する反対側Ｗの位置で二つの流れが合流し、ウェルド部が形成される。しかしながら、本実施例ではキャビティ４０の外周面に楔形の凹部６０を設けていることにより、以下の効果が発揮される。

【0022】

ゲート５０の直後で溶融樹脂Ｇは２つ流路に別れるが、その流動方向に対する凹部６０の向きによって溶融樹脂Ｇは異なる挙動を示す。図３は図１においてゲート５０を起点として左側の流路における溶融樹脂Ｇの流れを示したものである。溶融樹脂Ｇは凹部６０の到達するとキャビティ４０の断面積が徐々に増加するのに伴って凹部６０の他方の側面６２に沿うように流動しつつ一方の側面６１に衝突する｛図３（ａ）参照｝。そのため、凹部６０の頂点である点Ｃの近傍まで溶融樹脂Ｇが充填され易い｛図３（ｂ）参照｝。

【0023】

一方、図１においてゲート５０を起点として右側に流れた溶融樹脂Ｇは、図４に示すように、その流動方向と凹部６０の一方の側面６１の向きが大きく異なるため、一方の側面６１に沿って流れることが困難である。その結果、溶融樹脂Ｇは一方の側面６１から剥離した流れとなり｛図４（ａ）参照｝、注入当初は点Ｃの近傍に十分に樹脂が充填されない状態でキャビティ４０内を流動する｛図４（ｂ）参照｝。

【0024】

この状態で２つの流路の溶融樹脂Ｇが合流するとウェルド部Ｗが形成されるが｛図５（ａ）参照｝、その後注入が続くと注入当初に溶融樹脂Ｇが行き渡らなかった点Ｃの近傍を埋めるようにキャビティ４０内の溶融樹脂Ｇが移動する｛図５（ｂ）参照｝。その動きによってウェルド部Ｗの繊維配向が乱され，ウェルド部Ｗの強度が向上する。

【0025】

以上、説明したように本発明によれば、可動金型等の複雑な設備を必要とせず、また樹脂溜まりの樹脂を除去する等の後工程が不要であるので、製造コストの上昇を招くことなく、ウェルド部の強度を改善することができる。

【0026】

（第２の実施形態）
図６に本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態においては、他方の側面６２を曲面としている。図６において、他方の側面６２と外周面４４との交点Ｂでは他方の側面６２は外周面４４に接しているが、一方の側面６１に近づくに連れて径方向外側に湾曲している。

【0027】

ウェルド部Ｗの移動量を大きくするためには凹部６０の体積を大きくする必要があるが、第１の実施形態のように他方の側面６２が平面である場合、凹部６０の体積の増加に伴ってＢ点における他方の側面６２と外周面の成す角度βが増大するため、他方の側面６２と外周面４４との連続性が失われ、Ｂ点において溶融樹脂Ｇの流れが剥離する虞がある。Ｂ点において溶融樹脂Ｇの流れが剥離すると点Ｃ近傍に樹脂が十分に充填されず、左右の流路で充填状態に差が生じにくくなり、本発明の効果が発揮されない可能性がある。

【0028】

本実施形態によれば、Ｂ点において他方の側面６２と外周面４４との連続性を保つことができるため、凹部６０の体積を大きくした場合でも溶融樹脂Ｇの流れが剥離するのを防ぐことができる。

【0029】

（第３の実施形態）
図７に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態においては、凹部６０を周方向の１箇所のみとしていることを特徴とする。本実施形態によればウェルド部Ｗの移動量は小さいが、製造に必要な樹脂の量が少なくて済むので製造コストや重量の増加を抑えることができる。

【0030】

以上の説明では凹部６０をキャビティ４０の外周面４４に設けているが、図８に示すように内周面４２に設けた場合でも同様の効果を発揮する。

【符号の説明】

【0031】

１ 保持器
１１ 円環状部分
３０ １３０ 成形金型
４０、１４０ キャビティ
４２ キャビティの内周面
４４ キャビティの外周面
５０、１５０ 樹脂注入ゲート
６０ 凹部
６１ 一方の側面
６２ 他方の側面
Ｗ、１００Ｗ ウェルド部
Ｇ 溶融樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】