JP2005214321A - プーリおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板金製の回転部材２の軸受保持部２ａに内径寸法の縮小やイビツな変形が発生するのを抑え、もって樹脂製のプーリ本体３に割れやクラックが発生するのを防止可能なプーリの製造方法を提供し、併せて軸受４の圧入寸法にバラツキが発生するのを抑え、もって軸受４とプーリ本体３のベルト溝との位置関係にずれが生じてプーリ１の回転が不安定になるのを防止可能なプーリの製造方法を提供する。
【解決手段】円環状の軸受保持部２ａを備えた板金製の回転部材２と、軸受保持部２ａの内周側に圧入された軸受４と、回転部材２および軸受４の双方に対して一体成形された樹脂製のプーリ本体３とを有するプーリ１の製造方法であって、軸受保持部２ａの内周側に軸受４を圧入して回転部材２および軸受４を予め一体化する工程と、前記工程により予め一体化した回転部材２および軸受４の双方に対して樹脂製のプーリ本体３を一体成形する工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、伝動装置の一種であるプーリとその製造方法に関するものである。本発明のプーリは、自動車、産業機械もしくは建設機械の各分野で用いられ、またはその他の分野で幅広く用いられる。

従来から、図４に示すプーリ１が知られており、このプーリ１は、以下のように構成されている（特許文献１参照）。

すなわち先ず、円環状を呈する軸受保持部２ａを備えた板金製の回転部材２が設けられており、この回転部材２をインサート部品とするインサート成形により樹脂製のプーリ本体３が回転部材２に対して一体成形されている。回転部材２の軸受保持部２ａの内周側には、その軸方向一方（図上右方）から軸受４が後付けで圧入されている。

上記回転部材２、プーリ本体３および軸受４を有するプーリ１は、図示するようにエンジン冷却用のウォーターポンプ１１にその構成要素として組み付けられる。このウォーターポンプ１１は、以下のように構成されている。

すなわち先ず、ハウジング１２に板金製のポンプボディ１３がボルト止め等の手段によって固定されており、このボディ１３に設けた円環状の軸受支持部１３ａの外周側に上記軸受４が圧入されることによって当該プーリ１がボディ１３およびハウジング１２に対して回転自在に取り付けられている。上記回転部材２において、軸受保持部２ａの内周側には環状の平面部２ｂを介して中空円筒状の軸部２ｃが一体成形されており、この軸部２ｃがボディ１３の内周側に差し込まれて、その先端にインペラ１４が取り付けられている。ボディ１３と軸部２ｃとの間は、メカニカルシール等のシール部材１５によってシールされる。

上記構成のプーリ１およびウォーターポンプ１１において、プーリ本体３の外周部に設けたプーリ溝３ａに図示しない無端ベルトを巻架してこの無端ベルトから当該プーリ１へと回転トルクを伝達すると、プーリ本体３および回転部材２が回転し、これに伴ってインペラ１４が回転し、ハウジング１２内で冷却水が循環する。

しかしながら、上記従来のプーリ１には、以下のような不都合がある。

（１）上記従来のプーリ１を製造するに際しては、樹脂製のプーリ本体３を回転部材２に対して一体成形し、次いで別工程にて、回転部材２の軸受保持部２ａの内周側に軸受４を圧入する手順が採られている（一体成形後に軸受４を圧入）。したがって一体成形時、成形圧力や成形直後の樹脂の収縮力が軸受保持部２ａに作用するとこの軸受保持部２ａの内径寸法が縮小するが、その一方で、この軸受保持部２ａの内周側に軸受４を圧入すると軸受保持部２ａの内径寸法が拡大されることになる。したがってこのとき、プーリ本体３にも拡張力が作用することから、樹脂の許容伸び量を超えると、プーリ本体３に割れやクラックが発生する。

（２）一体成形に用いる成形型における注入ゲートは一般に、プーリ本体３におけるボス部３ｂの外側端面３ｃ位置に配置される。したがって、ゲート方式やプーリの形状によっては、回転部材２の軸受保持部２ａに対して射出圧力が均一に作用しないことがあり、このようなことがあると、軸受保持部２ａの真円度が悪化する。すなわち、軸受保持部２ａがイビツに変形することから、軸受４を圧入した際には、ここに部分的に応力が集中し、よってこれを原因としてプーリ本体３に割れやクラックが一層顕著に発生する。

（３）上記したように一体成形後に軸受４を圧入する手順が採られているために、回転部材２の軸受保持部２ａに対する軸受４の圧入寸法（圧入位置）にバラツキが発生し易い。そして、このように軸受４の圧入寸法にバラツキが発生すると、軸受４とプーリ本体３のベルト溝３ａとの位置関係にずれが生じることから、プーリ１の回転が不安定なものとなり、よってその回転にガタつきが生じたり、ウォーターポンプ１１自体の故障を招来したりする虞がある。

（４）また、上記したように一体成形後に軸受４を圧入する手順が採られているために、樹脂製のプーリ本体３には、軸受４を抜け止めするための抜け止め手段を設けることができない（プーリ本体３に抜け止め手段を設けると、これが邪魔となって、軸受４を圧入することができなくなる）。したがって、圧入後に軸受４が回転部材２から抜けてしまう虞があり、ポンプ１１としては、ボディ１３およびこれに嵌合された軸受４から、回転部材２およびプーリ本体３よりなる一体成形品（回転部品）が外れてしまうことになる。

また、他の従来技術として、実開平５−１４５９８号公報に、ウォーターポンプにおけるベアリングの固定構造が掲載されているが、この固定構造は、ポンプボディに軸受を固定するためのものであって、本発明のようにプーリに軸受を固定するものではない（特許文献２参照）。

特開２００３−２５４２９０号公報（図４） 実開平５−１４５９８号公報

本発明は以上の点に鑑みて、板金製の回転部材の軸受保持部に内径寸法の縮小やイビツな変形が発生するのを抑えることができ、もって樹脂製のプーリ本体に割れやクラックが発生するのを防止することが可能なプーリとその製造方法を提供することを目的とし、併せて、軸受の圧入寸法にバラツキが発生するのを抑えることができ、もって軸受とプーリ本体のベルト溝との位置関係にずれが生じてプーリの回転が不安定になるのを防止することが可能なプーリとその製造方法を提供することを目的とする。

またこれに加えて、軸受が回転部材から抜け出ることがないようにプーリ本体に抜け止め手段を設けることが可能なプーリとその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるプーリは、円環状の軸受保持部を備えた板金製の回転部材と、前記軸受保持部の内周側に軸方向一方から圧入された軸受と、前記回転部材および軸受の双方に対して一体成形された樹脂製のプーリ本体とを有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるプーリは、上記した請求項１のプーリにおいて、樹脂製のプーリ本体に、軸受の軸方向一方側に配置されて前記軸受を抜け止めする軸受抜け止め部を形成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるプーリの製造方法は、円環状の軸受保持部を備えた板金製の回転部材と、前記軸受保持部の内周側に軸方向一方から圧入された軸受と、前記回転部材および軸受の双方に対して一体成形された樹脂製のプーリ本体とを有するプーリの製造方法であって、前記軸受保持部の内周側に前記軸受を圧入して前記回転部材および軸受を予め一体化する工程と、前記工程により予め一体化した前記回転部材および軸受の双方に対して前記樹脂製のプーリ本体を一体成形する工程とを有することを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項４によるプーリの製造方法は、上記した請求項３のプーリの製造方法において、一体成形に際して軸受の軸方向端面の少なくとも一部に樹脂を回すことにより、樹脂製のプーリ本体に、軸受の軸方向一方側に配置されて前記軸受を抜け止めする軸受抜け止め部を形成することを特徴とする。

上記従来のプーリが板金製の回転部材に対して一体成形される樹脂製のプーリ本体を有しているのに対して、本発明の請求項１によるプーリは、板金製の回転部材のみでなく回転部材および軸受の双方に対して一体成形される樹脂製のプーリ本体を有している。また、本発明の請求項３による製造方法は、上記従来の製造方法と手順を変えて、一体成形前に軸受を圧入する手順を有している。したがって、このように回転部材および軸受の双方に対して一体成形される樹脂製のプーリ本体や一体成形前に軸受を圧入する手順を有すると、回転部材の軸受保持部が軸受によって支持された状態で一体成形が実施され、また回転部材および軸受とも成形型によって高精度に位置決めされた状態で一体成形が実施されることになる。

またこれに加えて、樹脂製のプーリ本体に、軸受の軸方向一方側に配置されて軸受を抜け止めする軸受抜け止め部を形成することが可能となるために、これにより軸受を有効に抜け止めすることが可能となる（請求項２、４）。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の請求項１によるプーリおよび請求項３による製造方法においてはそれぞれ、回転部材の軸受保持部が軸受によって支持された状態で一体成形が実施されるために、軸受保持部に内径寸法の縮小やイビツな変形が発生するのを抑えることが可能となり、よって樹脂製のプーリ本体に割れやクラックが発生するのを有効に防止することができる。

また、回転部材および軸受とも成形型によって高精度に位置決めされた状態で一体成形が実施されるために、軸受の圧入寸法にバラツキが発生するのを抑えることが可能となり、よって軸受とプーリ本体のベルト溝との位置関係にずれが生じてプーリの回転が不安定になるのを有効に防止することができる。

またこれに加えて、本発明の請求項２によるプーリおよび請求項４による製造方法においてはそれぞれ、樹脂製のプーリ本体に形成される軸受抜け止め部によって軸受が回転部材から抜け出るのを有効に防止することができる。

尚、本件出願には、以下の実施形態が含まれる。

（１）板金（回転部材）に軸受を圧入してサブアッシー品を組み立て、これをインサート部品とするインサート成形を実施して樹脂製プーリを成形する。
（２）軸受の端面をプーリと一体の樹脂で押さえて抜け止めとする。
（３）板金および軸受を予め一体化することで、インサート成形後別工程で軸受を圧入する工程がなくなり、よって樹脂の割れやクラックを防止することができる。また、予め圧入される軸受によって板金の剛性が増大するため、板金の真円度についても問題を生じることがない。
（４）また、板金および軸受を一体としてプーリを成形することにより、板金および軸受共に金型により高精度に位置決めされるため、後圧入の従来技術と比較して、組立時の寸法バラツキ（軸受とプーリ溝の位置、累積バラツキ）を低減し、品質を向上することができる。
（５）軸受の端面を樹脂で押さえることにより、軸受の軸方向の抜けを防止することができ、よって製品の信頼性を向上することができる。
（６）以上の作用効果をコストアップを伴うことなく実現することができ、品質および信頼性を向上することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るプーリ１の正面図を示しており、そのＡ−Ｏ−Ａ線断面図であって当該プーリ１をエンジン冷却用のウォーターポンプ１１に組み付けた状態の断面図が図２に示されている。このプーリ１およびウォーターポンプ１１は、以下のように構成されている。

すなわち先ず、プーリ１には、円環状を呈する軸受保持部２ａを備えた板金製の回転部材２が設けられており、この回転部材２の軸受保持部２ａの内周側にその軸方向一方（図上右方）から軸受４が予め圧入されている。また、この回転部材２および軸受４の双方に対して樹脂製のプーリ本体３が一体成形されており、このプーリ本体３の内周部には、軸受４の軸方向一方側に配置されて回転部材２の軸受保持部２ａから軸受４が軸方向一方へ抜け出るのを防止するための軸受抜け止め部３ｄが形成されている。

板金製の回転部材２において、円筒状を呈する軸受保持部２ａの軸方向一端部には径方向外方へ向けてフランジ部２ｄが一体成形されており、このフランジ部２ｄは樹脂製のプーリ本体３内に埋設されている。また、軸受保持部２ａの軸方他端部には径方向内方へ向けて環状の平面部２ｂが一体成形されており、その内周端部から軸方向一方へ向けて中空円筒状の軸部２ｃが一体成形されている。環状の平面部２ｂには、軸受４の外輪４ａを軸方向に位置決め可能としかつ内輪４ｂと干渉しないように環状の段差部２ｅが設けられており、またこの平面部２ｂには窓部２ｆが複数等配状に設けられている。

軸受４は、外輪４ａ、内輪４ｂおよびボール状の転動体４ｃを多数備えたボールベアリングによって構成されており、このうち外輪４ａが回転部材２の軸受保持部２ａの内周側に圧入固定されている。

樹脂製のプーリ本体３は、ボス部３ｂを有しており、図２に示すようにこのボス部３ｂの軸方向一端部の内径寸法ｄ_１が軸受４の外輪４ａの外径寸法ｄ_２よりも小さく設定されることにより、このボス部３ｂの内周部に環状を呈する軸受抜け止め部３ｄが設けられている。

ウォーターポンプ１１の構成については先ず、ハウジング１２に板金製のポンプボディ１３がボルト止め等の手段によって固定されており、このボディ１３に設けた円環状の軸受支持部１３ａの外周側に上記軸受４の内輪４ｂが圧入されることによって当該プーリ１がボディ１３およびハウジング１２に対して回転自在に取り付けられている。上記回転部材２はその軸部２ｃがボディ１３の内周側に差し込まれており、その先端にインペラ１４が取り付けられている。ボディ１３と軸部２ｃとの間には、該部をシールするメカニカルシール等のシール部材１５が設けられている。

したがって、プーリ本体３の外周部に設けたプーリ溝３ａに図示しない無端ベルトを巻架してこの無端ベルトから当該プーリ１へ回転トルクを伝達すると、プーリ本体３および回転部材２が回転し、これに伴ってインペラ１４が回転し、ハウジング１２内で冷却水が循環する。

上記構成のプーリ１は、これを以下の手順で製造する。

すなわち先ず、板金製の回転部材２をプレス加工等によって製造し、次いで図３に示すように、この回転部材２の軸受保持部２ａの内周側に軸受４を圧入することにより回転部材２および軸受４を予め一体化する。すなわち、回転部材２の軸受保持部２ａの内周側に軸受４の外輪４ａを圧入固定する。次いで、樹脂製のプーリ本体３を前記工程により一体化した回転部材２および軸受４に対して一体成形する。また、この一体成形に際しては、成形型のキャビティ形状を適宜設計することにより軸受４の外輪４ａの軸方向端面４ｄの一部に樹脂を回すようにして上記寸法関係を設定し、これによりプーリ本体３の内周部に軸受抜け止め部３ｄを形成する。以上により、図１に示したプーリ１を製造することができる。

当該実施例によれば、以下の作用効果を奏することが可能である。

（１）当該実施例に係るプーリ１は、板金製の回転部材２のみでなく回転部材２および軸受４の双方に対して一体成形される樹脂製のプーリ本体３を有しており、また当該実施例に係る製造方法は、一体成形前に軸受４を圧入する手順を有しているために、回転部材２の軸受保持部２ａがその内周側から軸受４に支持された状態で一体成形が実施されることになる。したがって、軸受保持部２ａに成形圧力や成形直後の樹脂の収縮力が作用しても軸受保持部２ａの内径寸法が縮小しないことから、この内径寸法の縮小を原因として樹脂製のプーリ本体３に割れやクラックが発生するのを防止することができる。

（２）また、軸受保持部２ａに対して射出圧力が均一に作用しない場合であっても軸受保持部２ａがイビツに変形しないことから、この軸受保持部２ａのイビツな変形を原因として樹脂製のプーリ本体３に割れやクラックが発生するのを防止することができる。

（３）また、回転部材２および軸受４とも成形型によって高精度に位置決めされた状態で一体成形が実施されるために、軸受４の圧入寸法にバラツキが発生するのを抑えることが可能である。したがって、回転部材２に対する軸受４の圧入寸法が不足している場合には、回転部材２を成形型内の定位置にセットしたときに軸受４が定位置にセットされずに型締めが円滑に行なわれないことから、圧入不足が生じていることを検知することが可能である。したがって、一体成形前に圧入不良を発見することができるので、不足軸受４とプーリ本体３のベルト溝３ａとの位置関係にずれが生じてプーリ１の回転が不安定になる不良品の発生を事前に抑えることができ、これによりプーリ１の品質を安定・向上させることができる。

（４）更にまた、プーリ本体３に軸受抜け止め部３ｄを形成することが可能であることから、軸受４が回転部材２から抜け出るのを防止することができ、ポンプ１１としては、ボディ１３およびこれに嵌合された軸受４から、回転部材２およびプーリ本体３よりなる一体成形品（回転部品）が外れるのを防止することができる。

本発明の実施例に係るプーリの正面図 図１におけるＡ−Ｏ−Ａ線断面図であって同プーリの装着状態を示す断面図 同プーリの製造工程を示す説明図 従来例に係るプーリの装着状態を示す断面図

符号の説明

１ プーリ
２ 回転部材
２ａ 軸受保持部
２ｂ 平面部
２ｃ 軸部
２ｄ フランジ部
２ｅ 段差部
２ｆ 窓部
３ プーリ本体
３ａ プーリ溝
３ｂ ボス部
３ｃ 外側端面
３ｄ 軸受抜け止め部
４ 軸受
４ａ 外輪
４ｂ 内輪
４ｃ 転動体
４ｄ 軸方向端面
１１ ウォーターポンプ
１２ ハウジング
１３ ポンプボディ
１３ａ 軸受支持部
１４ インペラ
１５ シール部材

Claims (4)

1. 円環状の軸受保持部（２ａ）を備えた板金製の回転部材（２）と、前記軸受保持部（２ａ）の内周側に軸方向一方から圧入された軸受（４）と、前記回転部材（２）および軸受（４）の双方に対して一体成形された樹脂製のプーリ本体（３）とを有することを特徴とするプーリ。
2. 請求項１のプーリにおいて、
   樹脂製のプーリ本体（３）に、軸受（４）の軸方向一方側に配置されて前記軸受（４）を抜け止めする軸受抜け止め部（３ｄ）を形成したことを特徴とするプーリ。
3. 円環状の軸受保持部（２ａ）を備えた板金製の回転部材（２）と、前記軸受保持部（２ａ）の内周側に軸方向一方から圧入された軸受（４）と、前記回転部材（２）および軸受（４）の双方に対して一体成形された樹脂製のプーリ本体（３）とを有するプーリ（１）の製造方法であって、
   前記軸受保持部（２ａ）の内周側に前記軸受（４）を圧入して前記回転部材（２）および軸受（４）を予め一体化する工程と、前記工程により予め一体化した前記回転部材（２）および軸受（４）の双方に対して前記樹脂製のプーリ本体（３）を一体成形する工程とを有することを特徴とするプーリの製造方法。
4. 請求項３のプーリの製造方法において、
   一体成形に際して軸受（４）の軸方向端面（４ｄ）の少なくとも一部に樹脂を回すことにより、樹脂製のプーリ本体（３）に、軸受（４）の軸方向一方側に配置されて前記軸受（４）を抜け止めする軸受抜け止め部（３ｄ）を形成することを特徴とするプーリの製造方法。

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