特開 2024-7912 転がり軸受ユニットの製造方法及び転がり軸受ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007912

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】転がり軸受ユニットの製造方法及び転がり軸受ユニット

(51)【国際特許分類】

   B22D 19/08 20060101AFI20240112BHJP

   F16C 19/04 20060101ALI20240112BHJP

   F16C 19/24 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

B22D19/08 C

F16C19/04

F16C19/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109317

(22)【出願日】2022-07-06

(71)【出願人】

【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】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】三ツ邑 宗隆

(72)【発明者】

【氏名】橋本 翔

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA01

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA77

3J701DA14

3J701DA20

3J701EA14

3J701EA31

3J701EA63

3J701FA44

3J701FA60

3J701GA60

(57)【要約】

【課題】転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとの一体化に際して、組立作業や転がり軸受の押し込み作業、複雑な加工を必要とせずに製造工程を容易にして、低コスト化を図る。
【解決手段】転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットの製造方法において、転がり軸受をコアとしてハウジング用の金型に装着し、金型に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットの製造方法において、
前記転がり軸受をコアとして前記ハウジング用の金型に装着し、前記金型に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる、転がり軸受ユニットの製造方法。

【請求項2】

前記転がり軸受の外輪及び内輪の少なくとも一方を冷却しながら、前記金型に前記金属溶湯又は前記溶融樹脂を流し込み、凝固させる、請求項１に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。

【請求項3】

前記転がり軸受の内輪と外輪との間の空間に潤滑油を供給しながら、前記金型に前記金属溶湯又は前記溶融樹脂を流し込み、凝固させる、請求項１又は２に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。

【請求項4】

前記転がり軸受にグリースを充填した状態で、前記金型に前記金属溶湯又は前記溶融樹脂を流し込み、凝固させる、請求項１又は２に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。

【請求項5】

前記金属溶湯が、アルミニウム合金又はマグネシウム合金の溶湯である、請求項１又は２に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。

【請求項6】

転がり軸受と、金属製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットにおいて、
前記転がり軸受をコアとする前記ハウジングとの鋳造品である、転がり軸受ユニット。

【請求項7】

転がり軸受と、樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットにおいて、
前記転がり軸受をコアとする前記ハウジングとの射出成形品である、転がり軸受ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットの製造方法、並びに転がり軸受ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ピローブロックやプランマブロックなどのように、例えば、特許文献１や２に示すような、転がり軸受と、金属製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットが広く使用されている。また、転がり軸受と、樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットも広く知られている。

【0003】

図６は、転がり軸受ユニット１の一例として従来のプランマブロックを模式的に示す断面図である。ハウジング１００は、上ハウジング１００Ａと下ハウジング１００Ｂとの２分割構造であり、上ハウジング１００Ａ及び下ハウジング１００Ｂには、それぞれ半円筒状の軸受収容部１０１Ａ，１０１Ｂが形成されている。そして、下ハウジング１００Ｂの軸受収容部１０１Ｂに転がり軸受１０の下半分が収容され、また、上ハウジング１００Ａの軸受収容部１０１Ａに転がり軸受１０の上半分が収容されるように、上ハウジング１００Ａを被せ、上ハウジング１００Ａと下ハウジング１００Ｂとをボルト締めする。
これにより、上ハウジング１００Ａと下ハウジング１００Ｂとが連結されるとともに、軸受収容部１０１Ａ，１０１Ｂで形成される円筒状の軸受収容部１０１に転がり軸受１０が収容され、転がり軸受１０とハウジング１００とが一体化する。

【0004】

しかしながら、上ハウジング１００Ａの軸受収容部１０１Ａ及び下ハウジング１００Ｂの軸受収容部１０１Ｂの各内周面は、転がり軸受１０の外輪外周面との接触面となるため、加工精度を十分に高める必要があり、加工に手間がかかる。また、上ハウジング１００Ａの合わせ面１０２Ａや、下ハウジング１００Ｂの合わせ面１０２Ｂの加工も必要になる。更には、転がり軸受１０を下ハウジング１００Ｂの軸受収容部１０１Ｂに収容し、上ハウジング１００Ａを被せてボルト締めを行う工程も必要になる。このように、組立作業が必要で、加工も複雑になるため、コスト高は避けられない。

【0005】

なお、図示は省略するが、ピローブロックでは、ハウジングが２分割ではないものの、転がり軸受の押し込み工程や、軸受収容部の内周面の加工を要する。

【0006】

加えて、転がり軸受に過度なトルクや荷重がかかることにより、転がり軸受の外輪とハウジングの内周面とが摺動してしまうという現象や、転がり軸受の軌道輪が、運転中に軸又はハウジングに対して移動するクリープ現象が生じるおそれもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－５２７１９号公報

【特許文献2】特開２０１６－１２８７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとの一体化に際して、組立作業や転がり軸受の押し込み作業、複雑な加工を必要とせず、製造工程を容易にして低コスト化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の上記目的は、転がり軸受ユニットの製造方法に係る下記［１］の構成により達成される。

【0010】

［１］ 転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットの製造方法において、
前記転がり軸受をコアとして前記ハウジング用の金型に装着し、前記金型に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる、転がり軸受ユニットの製造方法。

【0011】

また、転がり軸受ユニットの製造方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［５］に関する。

【0012】

［２］ 前記転がり軸受の外輪及び内輪の少なくとも一方を冷却しながら、前記金型に前記金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる、［１］に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
［３］ 前記転がり軸受の内輪と外輪との間の空間に潤滑油を供給しながら、前記金型に前記金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる、［１］又は［２］に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
［４］ 前記転がり軸受にグリースを充填した状態で、前記金型に前記金属溶湯又は溶融樹脂を流し込み、凝固させる、［１］又は［２］に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
［５］ 前記金属溶湯が、アルミニウム合金又はマグネシウム合金の溶湯である、［１］～［４］のいずれか１つに記載の転がり軸受ユニットの製造方法。

【0013】

また、本発明の上記目的は、転がり軸受ユニットに係る下記［６］及び［７］の構成により達成される。

【0014】

［６］ 転がり軸受と、金属製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットにおいて、
前記転がり軸受をコアとする前記ハウジングとの鋳造品である、転がり軸受ユニット。
［７］ 転がり軸受と、樹脂製のハウジングとが一体化した転がり軸受ユニットにおいて、
前記転がり軸受をコアとする前記ハウジングとの射出成形品である、転がり軸受ユニット。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとの一体化に際して、組立作業や転がり軸受の押し込み作業、ハウジングの複雑な加工を必要とせず、製造工程が容易になり、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態１を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明に係る転がり軸受ユニットの一例を示す模式図である。

【図3】図３は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態２を示す模式図である。

【図4】図４は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態３を示す模式図である。

【図5】図５は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態４を示す模式図である。

【図6】図６は、従来のプランマブロックの一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、転がり軸受をコアとし、金属製のハウジングを鋳造して一体化、又は樹脂製のハウジングを射出成形して一体化することが有効であることを見出した。

【0018】

以下、実施の形態を例示して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、実施の形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。

【0019】

［実施の形態１］
本発明の転がり軸受ユニットは、転がり軸受と、金属製又は樹脂製のハウジングとを鋳造により一体化したものである。

【0020】

図１は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態１を示す模式図である。製造に際して、まず、図１に示すように、転がり軸受１０をコアとしてハウジング用の下金型５０Ｂに装着し、上金型５０Ａで覆い、型締めした後、上金型５０Ａの適所に形成した注湯口（図示せず）から金属溶湯又は溶融樹脂（図示せず）を流し込み、転がり軸受１０と上金型５０Ａと下金型５０Ｂとの空所５５に金属溶湯又は溶融樹脂を充填する。また、上金型５０Ａ及び下金型５０Ｂには、それぞれ転がり軸受１０の外径及び内径に相当するリング状の溝５１Ａ，５１Ｂが設けられており、転がり軸受１０を位置規制している。なお。空所５５としては、図６に示したようなハウジング１００の形状など、任意に選択できる。

【0021】

転がり軸受１０には制限はなく、玉軸受やころ軸受、自動調心軸受など任意に選択可能である。また、外輪外周面の加工時に粗い加工をすることや、ショットピーニングや摺動方向と垂直の溝切をすることにより、ハウジング１００との密着性が高まり、クリープ現象をより抑えることが可能になる。

【0022】

溶湯となる金属の種類にも制限はなく、ハウジングとしての強度を考慮して任意に選択可能であるが、転がり軸受１０の外輪と接するため、熱的影響を考慮すると、低融点の金属が好ましく、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金が好適である。また、線膨張係数は、鉄が１１．８～１２．１［×１０^－６／Ｋ］であるのに比べて、マグネシウムは２５．４～２６［×１０^－６／Ｋ］、アルミニウムは２３～２３．５［×１０^－６／Ｋ］と大きいことから、金属溶湯が凝固する際に収縮する方向にあるため、転がり軸受１０とハウジング１００との間がマイナスすき間となり、ハウジング／軸受間が摺動しにくくなると考えられることから、アルミニウム合金やマグネシウム合金が好適であるといえる。
また、樹脂の膨張係数は、一般的に１１～２０［×１０^－５／Ｋ］であって、上記マグネシウムやアルミニウムと同様、比較的大きいことから、転がり軸受と、樹脂製のハウジングとが一体化した、射出成形により形成される転がり軸受ユニットの場合においても、ハウジング／軸受間が摺動しにくくなると考えられる。

【0023】

そして、全体を自然冷却し、空所５５に充填した金属溶湯又は溶融樹脂を凝固させた後、型を開くことにより、図２に示すような本実施形態に係る転がり軸受ユニット１が得られる。この転がり軸受ユニット１は、図６に示した従来のプランマブロックのようにハウジング１００が２分割ではなく、ハウジング１００と転がり軸受１０とが一体化した鋳造品又は射出成形品である。そのため、上ハウジング１００Ａと下ハウジング１００Ｂとの合わせ面１０２Ａ，１０２Ｂがなく、軸受収容部１０１の内周面の加工も不要である。更には、軸受収容部１０１に転がり軸受１０を押し込む工程も不要である。

【0024】

［実施の形態２］
図３は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態２を示す模式図である。金属溶湯又は溶融樹脂による転がり軸受１０への熱的影響を軽減するために、図３に示すように、転がり軸受１０の内輪に挿通される軸（図示せず）に相当する冷却水流通管６０を用いることもできる。この冷却水流通管６０に冷却水を流通させながら、空所５５に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込むことにより、転がり軸受１０の内輪から転動体、外輪へと順次冷却され、軸受全体が冷却される。

【0025】

［実施の形態３］
図４は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態３を示す模式図である。金属溶湯又は溶融樹脂による転がり軸受１０への熱的影響を軽減するために、図４に示すように、上金型５０Ａ及び下金型５０Ｂのそれぞれに、転がり軸受１０の内径及び外径に合わせて冷却水流通路７０を設け、冷却水を流通させながら空所５５に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込むこともできる。冷却水流通路７０により、転がり軸受１０を側面から冷却することができる。
なお、冷却水流通路７０は、上金型５０Ａ内で流通し、転がり軸受１０の内輪及び外輪の上部を冷却させる、といった形でもよい。更には、下金型５０Ｂ内で流通し、転がり軸受１０の内輪及び外輪の下部を冷却させる、といった形でもよい。

【0026】

また、図示は省略するが、実施の形態２で説明した冷却水流通管６０を併用することもできる。これにより、転がり軸受１０の冷却効果が高まり、熱的影響をより軽減することができる。
また，図４では、上金型及び下金型といったパーティングラインが横向きになるような形で設置しているが、本金型を横向き、すなわちパーティングラインが縦向きになるような形にしても構わない。

【0027】

［実施の形態４］
図５は、本発明に係る転がり軸受ユニットの製造方法の実施の形態４を示す模式図である。金属溶湯又は溶融樹脂による転がり軸受１０への熱的影響を軽減するために、図５に示すように、下金型５０Ｂの空所５５を貫通し、更には転がり軸受１０の外輪１１を貫通する潤滑油流通管８０を設け、潤滑油流通管８０を通じて転がり軸受１０の外輪１１と内輪１２との間の空間（軸受空間）に潤滑油を供給しながら、空所５５に金属溶湯又は溶融樹脂を流し込むこともできる。潤滑油が冷媒となり、転がり軸受１０を軸受空間、すなわち内部から冷却することできる。

【0028】

なお、潤滑油流通管８０は、得られる転がり軸受ユニット１において、そのまま転がり軸受１０の給油孔として利用することができる。そのため、製造後に給油孔から新たな潤滑剤を供給し、製造中に冷却媒として使用した潤滑油を転がり軸受１０から流し出すことができる。

【0029】

また、実施の形態２や実施の形態３で説明した、冷却水流通管６０や冷却水流通路７０を併用してもよい。

【0030】

［実施の形態５］
図示は省略するが、実施の形態１～３において、転がり軸受１０として、軸受空間にグリースを充填した状態で使用することもできる。グリースが冷却材となって、転がり軸受１０の冷却に寄与する。

【0031】

金属溶湯又は溶融樹脂が凝固するまでは短時間であり、一般的な軸受用グリースであれば、熱分解などを起こさずに十分に耐え得る。

【符号の説明】

【0032】

１ 転がり軸受ユニット
１０ 転がり軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
５０Ａ 上金型
５０Ｂ 下金型
５１Ａ 溝
５１Ｂ 溝
５５ 空所
６０ 冷却水流通管
７０ 冷却水流通路
８０ 潤滑油流通管
１００ ハウジング
１０１ 軸受収容部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】