WO2019065767A1 - 軸受保持器、軸受保持器用金型、および軸受保持器の製造方法 - Google Patents

軸受保持器、軸受保持器用金型、および軸受保持器の製造方法 Download PDF

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WO2019065767A1
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bearing cage
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淳志 茂木
智大 菱田
清水 拓也
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Plamo株式会社
Ntn株式会社
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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • F16C33/56Selection of substances

Definitions

  • the present invention relates to a retainer for a rolling bearing made of resin used for railway vehicles, automobiles, industrial machines and the like, a mold for injection molding used for the production, and a method for producing a cage using the mold.
  • the cage may be made of resin from the viewpoint of cost reduction and weight reduction of the bearing, and for example, it is manufactured by injection molding using a resin material.
  • the molten resin 19 is injected into the molding cavity 18 with high pressure through the runner 20 and the gate 21. .
  • the molten resin 19 injected from the gate 21 into the molding cavity 18 branches intricately, merges again after moving by equal distance, and forms a joint portion of the molten resin called a weld portion 22.
  • the strength of the weld is about half that of the non-weld. Therefore, improving the strength of the weld is an important issue for a cage using a resin material.
  • Patent Document 1 proposes a resin retainer for a bearing wherein the weld line is inclined relative to the radial direction by providing a predetermined convex shape or the like in the cavity.
  • Patent Document 2 proposes a resin cage of a tapered roller bearing, in which a weld line is provided on one annular portion, and a wire member is provided which penetrates the forming surface.
  • the present invention has been made in view of such backgrounds, and is a bearing cage excellent in strength at a weld, a mold for injection molding used for the production, and a method for producing a cage using the mold. Intended to provide.
  • the bearing cage according to the present invention is an annular bearing cage which is an injection molded body of a resin composition, and the cage is positioned between a plurality of pocket portions for holding rolling elements and each pocket portion. And a ring portion for fixing the column portion on both sides in the axial direction, and at least one of the ring portions has a weld line at one or more locations in the circumferential direction, and the weld line is It is characterized in that it is convex on one side in the circumferential direction.
  • “the weld line is convex on one side in the circumferential direction” means that the weld line gradually extends from the surface layer portion of the ring portion to the inside along the circumferential direction of the ring portion.
  • the bearing cage is a tapered roller bearing cage, and has a large diameter ring portion and a small diameter ring portion as the ring portion, and the large diameter ring portion and one ring portion of the small diameter ring portion, It is characterized by having the above-mentioned weld line made convex to one side of a peripheral direction.
  • the bearing cage mold of the present invention is a bearing cage mold for producing an annular bearing cage by injection molding of a resin composition, and the above-mentioned bearing cage holds a plurality of rolling elements.
  • the gate is disposed such that a weld line is formed at one or a plurality of circumferential positions in at least one ring portion, and is connected to a cavity portion forming the at least one ring portion to form the weld line And two or more resin pools are arranged at different positions, and the resin pools are caused by drawing resin from the molding cavity by volume change and / or into the molding cavity.
  • the reinjection of fat has a mechanism capable.
  • the gate is disposed to form the weld line at a plurality of locations in the ring portion, any one resin reservoir is disposed between two weld lines, and any one weld line is disposed. , And adjacent to only one resin reservoir.
  • the bearing cage is a tapered roller bearing cage, and has a large diameter ring portion and a small diameter ring portion as the ring portion, and the gate is one of the large diameter ring portion and the small diameter ring portion. It is characterized in that it is disposed in the ring portion and the resin mass is disposed in the other ring portion.
  • the method for producing a bearing cage according to the present invention is a method for producing an annular bearing cage by injection molding of a resin composition using the mold according to the present invention, wherein the molding cavity is provided via the gate.
  • Injection filling process for injection filling the molten resin in which the volume of the resin pool is expanded to draw in the molten resin, and / or the volume of the resin pool is compressed to melt the molten resin. Reinjection into the molding cavity is performed, and the weld line in the ring portion is formed to be convex on one side in the circumferential direction.
  • the bearing cage according to the present invention is an annular bearing cage which is an injection molded body of a resin composition, and includes a plurality of pocket portions for holding rolling elements, a pillar portion positioned between the pocket portions,
  • the ring portion includes two ring portions for fixing the column portion on both sides in the axial direction, and at least one ring portion has weld lines at one or more locations in the circumferential direction, and the weld line is on one side in the circumferential direction Since it has a convex shape, the bonding area at the weld can be increased, and a retainer excellent in the strength of the weld can be obtained without providing a separate member or the like.
  • the above-mentioned bearing cage is a cage for tapered roller bearings and has a large diameter ring portion and a small diameter ring portion as ring portions, and one of the large diameter ring portion and the small diameter ring portion is circumferentially Since the weld line has a convex shape on one side, the strength of the weld can be improved in the tapered roller bearing retainer in which the weld line is formed on one ring portion side.
  • the mold for bearing cages of the present invention is a mold for bearing cages for producing an annular bearing cage by injection molding of a resin composition, and a molding cavity thereof is the shape of the above-mentioned bearing cage,
  • the gate is disposed such that a weld line is formed at one or a plurality of circumferential positions in at least one ring portion, and the weld line is connected to a cavity portion forming a ring portion with the weld line. Since two or more resin pools are arranged at different positions, this resin pool has a mechanism capable of drawing resin from the molding cavity by volume change and / or reinjecting the resin into the molding cavity.
  • the capacity of the resin mass can be changed at the time of injection filling (including the pressure holding time), and drawing in of the resin, or into the cavity of the resin once taken in Re-injection is possible. Thereby, the weld line can be adjusted along the resin flow direction. As a result, it is possible to obtain a resin-made cage in which the weld line is convex on one side in the circumferential direction.
  • gates are arranged to form weld lines at a plurality of locations in the ring portion, one resin reservoir is arranged between two weld lines, and one weld line is one resin. Adjacent to the tank only, the weld line can be efficiently improved in the annular ring portion in which a plurality of weld lines are formed.
  • the method for manufacturing a bearing cage according to the present invention uses the above-described mold, and in the injection filling step, the volume of the resin pool is expanded to draw in the molten resin and / or the volume of the resin pool is compressed to The molten resin can be reinjected into the molding cavity, and the weld line in the ring portion can be convex on one side in the circumferential direction, so that a cage excellent in the strength of the weld portion can be manufactured.
  • FIG. 1 It is a perspective view etc. which show the retainer for tapered roller bearings of this invention. It is the schematic of the metal mold
  • FIG. 1 (a) is a perspective view showing an annular cage for tapered roller bearings.
  • the bearing cage 1 is an injection-molded body of a resin composition, and includes a plurality of pockets 5 for holding tapered rollers serving as rolling elements, a pillar 4 located between the pockets 5, and a pillar 4 It comprises the two ring parts 2 and 3 fixed on both sides in the axial direction.
  • the bearing cage 1 holds tapered tapered rollers as rolling elements, and the ring portion has a small diameter side and a large diameter side as viewed in the axial direction.
  • a small diameter ring portion 2 and a large diameter ring portion 3 are provided.
  • a weld line (weld portion 8) is formed between the pillars of the large diameter ring portion 3.
  • the normal weld line is formed by the merging of the resin that has flowed approximately equally from both sides in the ring circumferential direction, and therefore, along the axial direction between the pillars of the large diameter ring portion Approximately vertical.
  • the weld line is on one side of the ring circumferential direction as shown in FIG. 1 (b) by a special mold and manufacturing method for cage formation described later. It is convex.
  • FIG. 2 is a schematic view of the mold
  • FIG. 3 is a partial perspective view of a cage molded by the mold.
  • the mold 11 is a mold for a bearing cage for manufacturing the annular bearing cage 1 by injection molding of a resin composition.
  • the mold 11 has at least a fixed mold 12 and a movable mold 13 which can be clamped and released relative to the fixed mold 12, and when they meet, a molded cavity having a desired bearing cage shape is obtained.
  • 14 forms.
  • a gate which is a resin injection port, is provided at the molding cavity 14 at one or a plurality of points, and molten resin is injected from the gate and filled in the molding cavity.
  • the mold 11 of the present invention is connected to a cavity portion forming at least one ring portion, and two or more resin pools 16 are disposed at a position different from the weld line.
  • the resin reservoir 16 is characterized by having a mechanism capable of drawing resin from the molding cavity 14 due to a change in volume and / or reinjecting the resin into the molding cavity.
  • (1) drawing in of resin from the molding cavity by volume change is possible, (2) resin can be reinjected into the molding cavity by volume change, (3) (1)
  • the modes of the mechanisms may be the same or different among a plurality of resin masses.
  • a weld line is formed between adjacent pillars 4 of the large diameter ring 3 by providing the gate 15 in the mold between the adjacent pillars 4 in the small diameter ring 2.
  • Ru The weld line (dotted line in the ring portion) shown in the drawing is for indicating the position, and the specific shape is as shown in FIG. 1 (b).
  • one resin reservoir 16 is disposed between two weld lines, and one weld line is adjacent to only one resin reservoir 16. That is, the resin mass 16 is disposed between the circumferentially one-off weld lines, and one resin mass 16 is responsible for the improvement of the two weld lines.
  • FIG. 4A The outline of the molding mechanism by the resin mass 16 is shown in FIG.
  • the mold 11 is provided with a resin reservoir 16 communicating with the molding cavity 14.
  • the resin reservoir 16 is provided with a piston 17 that changes its volume.
  • FIGS. 4A and 4B when the molding cavity 14 is filled with the resin through the gate, the resin flows into the resin mass 16 as well.
  • FIG. 4C at the timing when the resin forms a weld in the molding cavity 14, the piston 17 installed in the resin mass 16 on the left side in the figure operates so that the volume of the resin mass 16 decreases.
  • the resin in the resin mass 16 is reinjected into the molding cavity 14.
  • the resin mass 16 on the right side in the drawing operates the piston 17 so that the volume of the resin mass 16 increases, and draws the resin in the molding cavity 14 into the resin mass 16.
  • the weld line which is essentially perpendicular to the circumferential direction of the ring portion, becomes gradually along the circumferential direction of the ring portion from the surface layer portion to the inside, and the tensile strength of the weld portion increases. Since the surface layer portion is located on the mold surface side, cooling is quicker and flowability is inferior as compared with the inside, and the above-mentioned state occurs when drawing and reinjection are performed in the ring portion.
  • the control method of the variable resin reservoir mechanism by the resin reservoir 16 and the piston 17 is not limited to that shown in FIG.
  • the resin mass 16 in the case where the resin mass 16 is disposed between weld lines for skipping one in the circumferential direction in the circumferential direction of the ring portion, one resin mass 16 is responsible for the improvement of two weld lines. become. For this reason, it is not possible to simultaneously effect reinjection and drawing on one weld line. Therefore, in this case, either all of the resin reservoirs 16 is re-injected or drawn in, and the two weld lines adjacent to the resin reservoirs 16 are set along the circumferential direction of the ring portion.
  • each weld line may be convex on one side in the ring circumferential direction (along the flow direction), and the convex direction is the same between weld lines It may be reversed.
  • the above-mentioned convexity in the weld lines on both sides across the resin reservoir is in the opposite direction.
  • variable resin reservoir mechanism by the piston can adopt any known mechanism.
  • the mechanism is provided on the movable mold 13 side, but may be provided on the fixed mold 12 side or the like.
  • the piston can be driven not only during injection filling but also during the pressure holding time after filling.
  • means for preventing backflow of resin from the gate can be appropriately adopted.
  • the weld line may be located in any ring portion, and the position of the gate may be provided in any of the column portion and the ring portion.
  • the number of gates can also be set appropriately.
  • a gate method a tunnel gate, a side gate, a disk gate, or the like can be appropriately provided in accordance with the formation position.
  • the resin mass is connected to the cavity portion forming the large diameter ring portion, and is disposed at a position different from the weld line, but the resin mass forms the small diameter ring portion It is possible to adopt an arrangement in which it is connected to the cavity portion to be provided at a position different from the weld line. Also, the resin mass may be connected to the cavity portion forming each ring of the large diameter ring portion and the small diameter ring portion, and may be disposed at a position different from the weld line.
  • the method for producing a bearing cage according to the present invention is a method for producing the cage according to the present invention as described above, wherein the volume of the resin pool is expanded in the injection filling step using the above-described mold.
  • the molten resin is drawn in and / or the volume of the resin mass is compressed to reinject the molten resin into the molding cavity, and the weld line in the ring portion is made convex on one side in the circumferential direction.
  • the resin composition used as the material of the bearing cage of the present invention can be injection molded and any material can be used as long as it has sufficient heat resistance and mechanical strength as the cage material.
  • a synthetic resin used as a base resin of this resin composition polyamide 6 (PA 6) resin, polyamide 6-6 (PA 66) resin, polyamide 6-10 (PA 610) resin, polyamide 6-12 (PA 612) resin, for example Polyamide (PA) resin such as polyamide 4-6 (PA46) resin, polyamide 9-T (PA9T) resin, polyamide 6-T (PA6T) resin, polymetaxylene adipamide (polyamide MXD-6) resin, injection molding Fluoroplastics, low density polyethylene, high density polyethylene, polyethylene (PE) resin such as ultra high molecular weight polyethylene, polyacetal (POM) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polyamide imide ( PAI) resin, polyether imide PEI) resins, and
  • glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, various mineral fibers (whiskers), etc. can be added to these resin compositions so as not to inhibit injection moldability in order to improve mechanical strength such as elastic modulus of cage. It is preferable to blend the fibrous reinforcing material of In particular, it is preferable to blend glass fiber or carbon fiber because of its excellent reinforcing effect and availability.
  • the blending range of the fibrous reinforcing material is, for example, about 15 to 40% by weight with respect to the entire resin composition.
  • additives and the like other than the fibrous filler can be blended as long as the function of the cage and the injection moldability are not impaired.
  • the amount of resin per unit area contributing to bonding is important, and when blending the fibrous filler, although the strength can be secured in the non-weld part, the amount of resin in the weld part decreases, so Strength tends to decrease.
  • the fiber orientation is perpendicular to the resin flow direction, breakage easily occurs in the circumferential vertical cross section.
  • the fibrous filler since the weld line is convex on one side in the circumferential direction, the fibrous filler also has the same orientation, and even in the configuration including the fibrous filler, sufficient strength is obtained at the weld portion. Can maintain
  • the rolling bearing using the bearing cage of the present invention can prevent problems such as breakage of the cage at the time of welding. Moreover, cost reduction and weight reduction of a bearing can be achieved by employ
  • Comparative Example A cage was produced using the same material and conditions as in Example 1 except that a mechanism consisting of a resin mass and a piston was not provided in the mold, and according to the same test as in Example 1, the tensile strength of the weld and The relationship between the water absorption rate of the cage and the tensile strength was investigated. The results are shown in FIG. 5 and FIG.
  • the bearing cage of the present invention is excellent in the strength at the weld portion, and thus can be widely used as a cage for rolling bearings used in railway vehicles, automobiles, industrial machines, and the like.
  • it can be suitably used as a retainer for a tapered roller bearing in which a weld line is formed on one ring portion side.

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Abstract

ウェルド部での強度に優れる軸受用保持器、この製造に用いる射出成形用金型、および該金型を用いた保持器の製造方法を提供する。軸受保持器1は、樹脂製の円環状の軸受保持器であり、容積変化可能な樹脂だまりを有する軸受保持器用金型を用いて射出成形により得られ、転動体を保持する複数のポケット部5と、各ポケット部5の間に位置する柱部4と、柱部4を軸方向両側で固定する両リング部2、3とを備えてなり、少なくとも一方のリング部において、周方向の1箇所または複数箇所にウェルドライン(ウェルド部8)を有し、該ウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされている。

Description

軸受保持器、軸受保持器用金型、および軸受保持器の製造方法
 本発明は、鉄道車両、自動車、産業機械などに用いられる樹脂製の転がり軸受用保持器、この製造に用いる射出成形用金型、および該金型を用いた保持器の製造方法に関する。
 転がり軸受は、玉や円筒ころなどの転動体を、内輪と外輪との間の軌道空間に配列し、これらの転動体を保持器により保持している。軸受の低コスト化や軽量化の観点から保持器を樹脂製とする場合があり、例えば樹脂材料を用いて射出成形などで製造される。樹脂材料を用いて円環状の保持器を射出成形で製造する場合、図7に示すように、成形キャビティ18に溶融樹脂19をランナー20およびゲート21を介して高い圧力を持って注入していく。この際、ゲート21から成形キャビティ18に射出された溶融樹脂19は複雑に分岐し、等距離移動後に再び合流しウェルド部22と呼ばれる溶融樹脂の接合部を形成する。一般的にウェルド部の強度は非ウェルド部の強度の半分程度となることも判明している。それ故、ウェルド部の強度を向上させることは樹脂材料を用いた保持器について重要な課題となっている。
 従来、樹脂製保持器について、このようなウェルド部における強度や精度を確保する方法として様々な提案がなされている。例えば、特許文献1では、キャビティ内に所定の凸状などを設けることで、ウェルドラインが径方向に対して傾いている軸受用樹脂製保持器が提案されている。特許文献2では、円すいころ軸受の樹脂製保持器において、一方の円環部にウェルドラインがあり、この形成面を貫通する線部材を設けたものが提案されている。
特開2016-80050号公報 特開2016-142381号公報
 しかしながら、特許文献1のように金型内に固定形状で凸状などを設けるため、樹脂材料や射出成形条件などの調整が複雑になり、使用条件に対して所望されるウェルド部の強度(引張強度)を確保した軸受保持器を製造することは容易ではない。また、特許文献2のように、ウェルドラインに線部材を設けるものでは、部品点数が多くなり製品コストが高くなる。製造コストの増加を避けるため、より簡易な製造上の手法でこの強度向上を図ることが望まれる。
 本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、ウェルド部での強度に優れる軸受用保持器、この製造に用いる射出成形用金型、および該金型を用いた保持器の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の軸受保持器は、樹脂組成物の射出成形体である円環状の軸受保持器であって、該保持器は、転動体を保持する複数のポケット部と、各ポケット部の間に位置する柱部と、該柱部を軸方向両側で固定する両リング部とを備えてなり、少なくとも一方のリング部において、周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインを有し、該ウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされていることを特徴とする。ここで「ウェルドラインが周方向の一方側に凸状」とは、ウェルドラインが、リング部の表層部から内部にかけて徐々にリング部の周方向に沿う状態をいう。
 上記軸受保持器が、円すいころ軸受用の保持器であり、上記リング部として大径リング部と小径リング部とを有し、上記大径リング部および上記小径リング部の一方のリング部に、周方向の一方側に凸状とされた上記ウェルドラインを有することを特徴とする。
 本発明の軸受保持器用金型は、円環状の軸受保持器を樹脂組成物の射出成形で製造するための軸受保持器用金型であって、上記軸受保持器は、転動体を保持する複数のポケット部と、各ポケット部の間に位置する柱部と、該柱部を軸方向両側で固定する両リング部とを備えてなり、上記金型の成形キャビティは、上記軸受保持器の形状であり、少なくとも一方のリング部において周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインが形成されるようにゲートが配置され、上記少なくとも一方のリング部を形成するキャビティ部分に連結して、上記ウェルドラインとは異なる位置に樹脂だまりが2個以上配置されており、上記樹脂だまりは、容積変化による上記成形キャビティからの樹脂の引き込み、および/または、上記成形キャビティへの樹脂の再注入が可能な機構を有することを特徴とする。
 上記ゲートが、上記ウェルドラインを上記リング部の複数箇所に形成するように配置され、任意の1つの樹脂だまりは、2つのウェルドラインの間に挟まれて配置され、任意の1つのウェルドラインは、1つの樹脂だまりにのみ隣接することを特徴とする。
 上記軸受保持器が、円すいころ軸受用の保持器であり、上記リング部として大径リング部と小径リング部とを有し、上記ゲートが、上記大径リング部および上記小径リング部の一方のリング部に配置され、上記樹脂だまりが他方のリング部に配置されることを特徴とする。
 本発明の軸受保持器の製造方法は、上記本発明の金型を用いた樹脂組成物の射出成形によって円環状の軸受保持器を製造する製造方法であって、上記成形キャビティに上記ゲートを介して溶融樹脂を射出充填する射出充填工程を有し、該工程において上記樹脂だまりの容積を拡張して上記溶融樹脂を引き込み、および/または、上記樹脂だまりの容積を圧縮して上記溶融樹脂を上記成形キャビティに再注入し、上記リング部におけるウェルドラインを周方向の一方側に凸状とすることを特徴とする。
 本発明の軸受保持器は、樹脂組成物の射出成形体である円環状の軸受保持器であり、転動体を保持する複数のポケット部と、各ポケット部の間に位置する柱部と、該柱部を軸方向両側で固定する両リング部とを備えてなり、少なくとも一方のリング部において、周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインを有し、該ウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされているので、ウェルド部での接合面積を増加させることができ、別部材などを設けることなしにウェルド部の強度に優れる保持器となる。
 上記軸受保持器が、円すいころ軸受用の保持器であり、リング部として大径リング部と小径リング部とを有し、大径リング部および小径リング部の一方のリング部に、周方向の一方側に凸状とされたウェルドラインを有するので、一方のリング部側にウェルドラインが形成される円すいころ軸受用保持器において、該ウェルド部の強度向上が図れる。
 本発明の軸受保持器用金型は、円環状の軸受保持器を樹脂組成物の射出成形で製造するための軸受保持器用金型であり、その成形キャビティは、上記軸受保持器の形状であり、少なくとも一方のリング部において周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインが形成されるようにゲートが配置され、このウェルドラインがあるリング部を形成するキャビティ部分に連結して、該ウェルドラインとは異なる位置に樹脂だまりが2個以上配置されており、この樹脂だまりは、容積変化による成形キャビティからの樹脂の引き込み、および/または、成形キャビティへの樹脂の再注入が可能な機構を有するので、射出充填時(保圧時含む)に樹脂だまりの容量を変化させることができ、樹脂の引き込みや、一旦取り込んだ樹脂のキャビティ内への再注入が可能となる。これにより、ウェルドラインが樹脂流れ方向に沿うように調整できる。この結果、ウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされた樹脂製の保持器が得られる。
 また、この金型において、ゲートが、ウェルドラインをリング部の複数箇所に形成するように配置され、1つの樹脂だまりが、2つのウェルドラインの間に配置され、1つのウェルドラインが1つの樹脂だまりにのみ隣接するので、複数のウェルドラインが形成される円環状のリング部において、効率的にウェルドラインの改善が図れる。
 本発明の軸受保持器の製造方法は、上述の金型を用いており、射出充填工程において、樹脂だまりの容積を拡張して溶融樹脂を引き込み、および/または、樹脂だまりの容積を圧縮して溶融樹脂を成形キャビティに再注入し、リング部におけるウェルドラインを周方向の一方側に凸状とできるので、ウェルド部の強度に優れる保持器を製造できる。
本発明の円すいころ軸受用の保持器を示す斜視図等である。 本発明の軸受保持器用金型の概略図である。 図2の金型で成形された保持器の一部斜視図である。 樹脂だまりによる成形機構の概要を示す図である。 保持器引張試験結果を示す図である。 吸水率と引張強度との関係を示す図である。 ウェルド部における樹脂の様子を示す模式図である。
 本発明の軸受保持器を図1に基づいて説明する。図1(a)は、円すいころ軸受用の円環状の保持器を示す斜視図である。軸受保持器1は、樹脂組成物の射出成形体であり、転動体となる円すいころを保持する複数のポケット部5と、各ポケット部5の間に位置する柱部4と、柱部4を軸方向両側で固定する両リング部2、3とを備えてなる。この軸受保持器1は、転動体としてテーパ状の円すいころを保持するものであり、リング部には軸方向に見て小径側と大径側とがある。図1に示す形態では、小径リング部2と、大径リング部3とが設けられている。射出成形時におけるゲートを小径リング部2の柱部間のみ(リング内径側)に設けるので、ウェルドライン(ウェルド部8)が大径リング部3の柱部間に形成される。ゲートを小径リング部の全柱部間に設けることで、ウェルドラインが大径リング部3の全柱部間に形成される。
 樹脂製の保持器においてウェルド部の強度を向上させるためには、ウェルド部における接合面積を増加させることが重要である。上記のようなゲート位置では、通常のウェルドラインは、リング周方向の両側から略均等に流れてきた樹脂が合流することで形成されるため、大径リング部の柱部間において軸方向に沿った略垂直面となる。これに対して、本発明の軸受保持器1では、後述の保持器成形用の特殊な金型および製造方法により、図1(b)に示すように、ウェルドラインがリング周方向の一方側に凸状とされている。これは、ウェルドラインが、大径リング部3の表層部から内部にかけて徐々にリング部周方向(樹脂流れ方向)に沿う状態となっている。なお、図1(b)において、6が樹脂部であり、7が繊維状充填材である。これにより、接合面積が増加して高い結合力が得られ、繊維状充填材も樹脂流れに沿ったものとなり、ウェルド部での引張強度に優れる。このため、ウェルド部での保持器破損などの問題の発生を防止できる。
 図2および図3に基づいて本発明の軸受保持器用金型の構造について説明する。図2は該金型の概略図であり、図3は該金型で成形された保持器の一部斜視図である。図2に示すように、金型11は、円環状の軸受保持器1を樹脂組成物の射出成形で製造するための軸受保持器用金型である。金型11は、固定型12と、固定型12に対して型締め・型開き可能な可動型13とを少なくとも有し、これらが衝合することで、所望の軸受保持器の形状の成形キャビティ14を形成している。成形キャビティ14に対して樹脂注入口であるゲートを1点または複数点設け、このゲートより溶融樹脂を注入し成形キャビティに充填させる。成形キャビティ内が樹脂で充填されると、この成形キャビティ内の樹脂を圧縮するように圧力をかける(保圧)。一定時間、金型内で溶融樹脂を冷却して固化させたのち、金型を開いて樹脂製の軸受保持器が得られる。なお、円環状の保持器のポケット部については、スライドコアを利用した金型で形成することもできる。
 本発明の金型11は、少なくとも一方のリング部を形成するキャビティ部分に連結して、ウェルドラインとは異なる位置に樹脂だまり16が2個以上配置されている。この樹脂だまり16が、容積変化による成形キャビティ14からの樹脂の引き込み、および/または、成形キャビティへの樹脂の再注入が可能な機構を有することを特徴としている。樹脂だまり16の上記機構の態様としては、(1)容積変化による成形キャビティからの樹脂の引き込みが可能、(2)容積変化による成形キャビティへの樹脂の再注入が可能、(3)(1)と(2)のいずれも可能、の3つの態様がある。また、複数の樹脂だまりにおいて、機構の態様は同一でも異なってもよい。
 図3に示すように、金型におけるゲート15を、小径リング部2において隣り合う柱部4の間に設けることで、ウェルドラインが大径リング部3の隣り合う柱部4の間に形成される。なお、図中に示すウェルドライン(リング部の点線)は、その位置を示すためのものであり、具体的な形状は図1(b)の如き形状とされている。図3に示す形態では、1つの樹脂だまり16が、2つのウェルドラインの間に挟まれて配置され、1つのウェルドラインは1つの樹脂だまり16にのみ隣接する。すなわち、周方向に1つ飛ばしのウェルドライン間に樹脂だまり16が配置され、1つの樹脂だまり16で、2つのウェルドラインの改善を担う。1つのウェルドラインに対して、これを挟み込む2つの樹脂だまりを設ける場合と比較して、少ない樹脂だまり数でウェルドラインの改善が図れる。
 樹脂だまり16による成形機構の概要を図4に示す。図4(a)に示すように、金型11に成形キャビティ14に通じる樹脂だまり16を設ける。樹脂だまり16には、その容積を変化させるピストン17を設ける。図4(a)および(b)に示すように、ゲートを通じて成形キャビティ14に樹脂が充填される際に、樹脂だまり16にも樹脂が流入される。図4(c)に示すように、成形キャビティ14内で樹脂がウェルドを形成するタイミングで、図中左側の樹脂だまり16に設置されたピストン17を樹脂だまり16の容積が減少するように稼働し、樹脂だまり16内の樹脂を成形キャビティ14に再注入する。また、図中右側の樹脂だまり16は、ピストン17を該樹脂だまり16の容積が増加するよう稼働し、成形キャビティ14内の樹脂を該樹脂だまり16へ引き込む。
 このように樹脂だまり16を用いて成形キャビティ14内への樹脂の再注入と引き込みを行なうことにより、ウェルド部で充填樹脂の内部流動が発生する。これにより、本来、リング部の周方向に対し垂直近いウェルドラインが、表層部から内部にかけて徐々にリング部の周方向に沿う状態となり、ウェルド部の引張強度が増加する。表層部は金型表面側に位置するため、内部と比較して冷却が速く、流動性に劣るため、リング部において引き込みや再注入を行なうと上記のような状態となる。
 樹脂だまり16とピストン17による可変樹脂だまり機構の制御方法は、図4に示すものに限定されない。例えば、図3に示すように、リング部の周方向において、周方向に1つ飛ばしのウェルドライン間に樹脂だまり16を配置する場合、1つの樹脂だまり16で2つのウェルドラインの改善を担うことになる。このため、1つのウェルドラインに対して、再注入と引き込みを同時に作用させることはできない。よって、この場合は、すべての樹脂だまり16で、それぞれ再注入か引き込みのいずれかを行ない、その樹脂だまり16に隣接する2つのウェルドラインをリング部の周方向に沿う状態とする。再注入のみ、引き込みのみであっても、その周囲(リング周方向両側)の樹脂の内部流動を起こすことができる。なお、ポケット数によって等間隔に樹脂だまりを配置できない場合には、任意の箇所で余分に該樹脂だまりとピストンを設けてもよい。
 ウェルドラインが複数ある場合、それぞれのウェルドラインがリング周方向の一方側に凸状(流れ方向に沿ったもの)とされていればよく、その凸状の向きはウェルドライン間で同じであっても逆向きであってもよい。1つの樹脂だまりで2つのウェルドラインの改善を担う場合、樹脂だまりを挟んだ両側のウェルドラインにおける上記凸状は反対向きとなる。
 ピストンによる可変樹脂だまり機構は、公知の任意の機構を採用できる。図2に示す例では、可動型13側に該機構が設けられているが、固定型12側などに設けてもよい。また、ピストンの駆動は、射出充填中は勿論、充填後の保圧時間中においても可能である。その他、ピストンの駆動に際しては、ゲートからの樹脂の逆流などを防止する手段を適宜採用できる。
 その他、本発明の金型では、ウェルドラインがいずれかのリング部に位置すればよく、ゲートの位置は柱部、リング部のいずれに設けてもよい。ゲートの個数も適宜設定できる。また、ゲートの方式は、形成位置に合わせてトンネルゲート、サイドゲート、ディスクゲートなどを適宜設けることができる。
 なお、図3では、樹脂だまりは、大径リング部を形成するキャビティ部分に連結して、上記ウェルドラインとは異なる位置に設ける配置を採用しているが、樹脂だまりは、小径リング部を形成するキャビティ部分に連結して、上記ウェルドラインとは異なる位置に設ける配置を採用してもよい。また、樹脂だまりは、大径リング部および小径リング部の各リングを形成するキャビティ部分に連結して、上記ウェルドラインとは異なる位置にそれぞれ配置してもよい。
 本発明の軸受用保持器の製造方法は、上記したような本発明の保持器を製造するための方法であり、上述の金型を用いて、射出充填工程において、樹脂だまりの容積を拡張して溶融樹脂を引き込み、および/または、樹脂だまりの容積を圧縮して溶融樹脂を成形キャビティに再注入し、リング部におけるウェルドラインを周方向の一方側に凸状とする方法である。
 本発明の軸受用保持器の材料として用いる樹脂組成物は、射出成形が可能であり、保持器材料として十分な耐熱性や機械的強度を有するものであれば、任意のものを使用できる。この樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂としては、例えば、ポリアミド6(PA6)樹脂、ポリアミド6-6(PA66)樹脂、ポリアミド6-10(PA610)樹脂、ポリアミド6-12(PA612)樹脂、ポリアミド4-6(PA46)樹脂、ポリアミド9-T(PA9T)樹脂、ポリアミド6-T(PA6T)樹脂、ポリメタキシレンアジパミド(ポリアミドMXD-6)樹脂などのポリアミド(PA)樹脂、射出成形可能なフッ素樹脂、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレン(PE)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、射出成形可能なポリイミド(PI)樹脂などが挙げられる。これらの合成樹脂の中でも、耐熱性や射出成形性に優れることから、PA樹脂を用いることが好ましい。また、これらの各合成樹脂は単独で使用してもよく、2種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。
 また、保持器の弾性率などの機械的強度を向上させるため、これらの樹脂組成物に、射出成形性を阻害しない範囲で、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維(ウィスカー)などの繊維状補強材を配合することが好ましい。特に、補強効果や入手性に優れることから、ガラス繊維または炭素繊維を配合することが好ましい。繊維状補強材の配合範囲としては、例えば、樹脂組成物全体に対して15~40重量%程度である。その他、保持器の機能や射出成形性を損なわない範囲で、繊維状充填材以外の添加剤などを配合できる。
 ウェルド部では、接合に寄与する単位面積当たりの樹脂量が重要となり、繊維状充填材を配合する場合、非ウェルド部については強度確保できるものの、ウェルド部では繊維分樹脂量が少なくなるため、却って強度が低下しやすい。特に繊維配向が樹脂流れ方向に垂直となるような場合は、周方向垂直断面で破断しやすくなる。本発明では、上述のとおり、周方向の一方側に凸状とされたウェルドラインを有するので、繊維状充填材も同様の配向となり、繊維状充填材を含む構成においてもウェルド部で十分な強度を維持できる。
 本発明の軸受保持器を用いた転がり軸受は、ウェルドでの保持器破損などの問題を防止できる。また、樹脂製の保持器を採用することで、軸受の低コスト化や軽量化が図れる。
実施例
 PA66樹脂にガラス繊維を25重量%配合した樹脂材の成形用ペレットを用いて、図2に示す金型で、図3に示す形状(全体形状は図1)の保持器を成形した。樹脂だまり、ゲートの位置は図3に示すとおりである。射出成形時において、射出充填中から保圧中にかけてピストンを駆動させ、大径リング部のウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされるよう調整した。この保持器のウェルド部の引張強度を確認するため、作製した保持器を用いて保持器引張試験を実施し、引張強度(MPa)を測定した。結果を図5に示す。また、この保持器の吸水率(保持器全重量に対する吸水量(重量%))と、引張強度(MPa)との関係を調べた。結果を図6に示す。
比較例
 金型において樹脂だまりとピストンとからなる機構を設けない以外は、実施例1と同材料かつ同条件で保持器を作製して、実施例1と同じ試験により、ウェルド部の引張強度と、保持器の吸水率と引張強度との関係を調べた。結果を図5と図6に示す。
 図5および図6に示すように、試験の結果、実施例の方が比較例よりもウェルド部の引張強度に優れ、かつ、吸水した際にも引張強度を維持しやすいことが確認できた。
 本発明の軸受保持器は、ウェルド部での強度に優れるので、鉄道車両、自動車、産業機械などに用いられる転がり軸受用の保持器として広く利用できる。特に、一方のリング部側にウェルドラインが形成される円すいころ軸受用の保持器として好適に利用できる。
  1 軸受保持器
  2 小径リング部
  3 大径リング部
  4 柱部
  5 ポケット部
  6 樹脂部
  7 繊維状充填材
  8 ウェルド部
  11 金型
  12 固定型
  13 可動型
  14 成形キャビティ
  15 ゲート
  16 樹脂だまり
  17 ピストン
  18 成形キャビティ
  19 溶融樹脂
  20 ランナー
  21 ゲート
  22 ウェルド部

Claims (6)

  1.  樹脂組成物の射出成形体である円環状の軸受保持器であって、
     該保持器は、転動体を保持する複数のポケット部と、各ポケット部の間に位置する柱部と、該柱部を軸方向両側で固定する両リング部とを備えてなり、
     少なくとも一方のリング部において、周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインを有し、該ウェルドラインが周方向の一方側に凸状とされていることを特徴とする軸受保持器。
  2.  前記軸受保持器が、円すいころ軸受用の保持器であり、前記リング部として大径リング部と小径リング部とを有し、
     前記大径リング部および前記小径リング部の一方のリング部に、周方向の一方側に凸状とされた前記ウェルドラインを有することを特徴とする請求項1記載の軸受保持器。
  3.  円環状の軸受保持器を樹脂組成物の射出成形で製造するための軸受保持器用金型であって、前記軸受保持器は、転動体を保持する複数のポケット部と、各ポケット部の間に位置する柱部と、該柱部を軸方向両側で固定する両リング部とを備えてなり、
     前記金型の成形キャビティは、前記軸受保持器の形状であり、少なくとも一方のリング部において周方向の1箇所または複数箇所にウェルドラインが形成されるようにゲートが配置され、
     前記少なくとも一方のリング部を形成するキャビティ部分に連結して、前記ウェルドラインとは異なる位置に樹脂だまりが2個以上配置されており、
     前記樹脂だまりは、容積変化による前記成形キャビティからの樹脂の引き込み、および/または、前記成形キャビティへの樹脂の再注入が可能な機構を有することを特徴とする軸受保持器用金型。
  4.  前記ゲートが、前記ウェルドラインを前記リング部の複数箇所に形成するように配置され、任意の1つの樹脂だまりは、2つのウェルドラインの間に挟まれて配置され、任意の1つのウェルドラインは、1つの樹脂だまりにのみ隣接することを特徴とする請求項3記載の軸受保持器用金型。
  5.  前記軸受保持器が、円すいころ軸受用の保持器であり、前記リング部として大径リング部と小径リング部とを有し、
     前記ゲートが、前記大径リング部および前記小径リング部の一方のリング部に配置され、前記樹脂だまりが他方のリング部に配置されることを特徴とする請求項3記載の軸受保持器用金型。
  6.  請求項3記載の金型を用いた樹脂組成物の射出成形によって円環状の軸受保持器を製造する製造方法であって、
     前記成形キャビティに前記ゲートを介して溶融樹脂を射出充填する射出充填工程を有し、
     該工程において前記樹脂だまりの容積を拡張して前記溶融樹脂を引き込み、および/または、前記樹脂だまりの容積を圧縮して前記溶融樹脂を前記成形キャビティに再注入し、前記リング部におけるウェルドラインを周方向の一方側に凸状とすることを特徴とする軸受保持器の製造方法。
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