JP2006083927A - Bearing integration type synthetic resin pulley - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受一体型合成樹脂プーリに関し、特に、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルト用のテンションナー、あるいはアイドラーとして、前記ベルトに所望の張力を付与するための軸受一体型合成樹脂プーリに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bearing-integrated synthetic resin pulley, and more particularly, to apply a desired tension to a belt or timing belt tensioner or idler for driving an auxiliary machine of an automobile engine or a camshaft. The present invention relates to a bearing-integrated synthetic resin pulley.
従来、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルトに所望の張力を付与するためのプーリとしては、軸受一体型合成樹脂プーリが広く使用されている。合成樹脂プーリは金属性プーリに比べて軽量化およびコストの低減化を図ることができるが、反面、強度的に弱いという問題がある。 Conventionally, a bearing-integrated synthetic resin pulley has been widely used as a pulley for applying a desired tension to a belt for driving an auxiliary machine of an automobile engine or a camshaft or a timing belt. Synthetic resin pulleys can be reduced in weight and cost as compared with metallic pulleys, but have a problem that they are weak in strength.
現在使用されている軸受一体型合成樹脂プーリPuzの構造としては、図5(a)、(b)に示すように、玉軸受Tzと玉軸受の外周に固定された樹脂プーリ6zから構成されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the structure of the bearing-integrated synthetic resin pulley Puz currently used is composed of a ball bearing Tz and a
樹脂プーリ6zは内周面620zが玉軸受Tzの外輪1zに固着される内側円筒部62zと、外周面610zがベルト案内面となる外側円筒部61zと、内外円筒部を連結する連結部63zとから一体に構成され、連結部63zには外側円筒部61zの半径方向の強度を補強するために所定の厚さの補強リブ66zを連結部63zの両面に円周方向等間隔に放射線状に設けた構造になっていて、軽量化、コスト低減化、補強に対応した形状になっている。
The
射出成型品は、成型後、表面部と内部の冷却時間の差によって表面部と内部に体積収縮時間差が生じ引けといわれている変形が部分的に生じる。プーリのベルト案内面となる外周面に引けによって凹凸等の変形が生じると、案内面として適切でない形状となり、振動や異音の原因になったり、ベルトとのスリップの問題が生じる。 In the injection molded product, after molding, due to the difference in cooling time between the surface portion and the inside, a difference in volume shrinkage time is caused between the surface portion and the inside, and the deformation which is said to be attracted partially occurs. If deformation such as irregularities occurs due to the pulling on the outer peripheral surface that becomes the belt guide surface of the pulley, it becomes a shape that is not suitable as a guide surface, which may cause vibrations or abnormal noise, or cause a problem of slippage with the belt.
現行のプーリは射出成型の場合の引け発生をできるだけ少なくするために内側円筒部62z、外側円筒部61z、連結部63z、補強リブ66zの厚さ寸法をできるだけ近似の寸法にするなど工夫がなされている。しかし、このように工夫をしても、外周面610zの円周方向において、内方に補強リブ66zの存在するところと存在しないところの外周面610zでは、変形の程度が異なって凹凸が生じてしまい、補強リブ数が増えると凹凸数が増えてしまう。これらの凹凸は小さなものであるが、この小さな凹凸でも、プーリの回転速度や、荷重が、将来益々増加する傾向にあって、現在それほど問題になっていないレベルでも、将来、振動や異音で問題になる虞がある。この引けの問題を改善する提案として、例えば、特許文献1の内容が提案されている。
しかしながら、特許文献1は、引けの問題に関しては、有効な対策の一つであるが、上記で述べた小さな凹凸によって生じる振動や異音の問題については言及していない。さらに、プーリの異音や振動、スリップのもう一つの原因としてインサート成型によって生じる軸受の回転中心とベルト案内面となるプーリ外周面との偏心の問題があり、この問題に関しても触れていない。
However,
軸受一体型合成樹脂プーリを射出成型によって成型する場合、図6を参照しながら説明する。 The case where the bearing-integrated synthetic resin pulley is molded by injection molding will be described with reference to FIG.
上型U1zと下型L1zからなる金型内の所定位置に玉軸受Tzを配置し、前記金型に形成されるプーリ形状をしたキャビティCzに溶融樹脂を流し込むことで、軸受の外輪に樹脂プーリ6zが固着された軸受一体型合成樹脂プーリPuzが成型される。 図6はキャビティ内に樹脂が注入された後を示している。
A ball bearing Tz is arranged at a predetermined position in a mold composed of an upper mold U 1 z and a lower mold L 1 z, and molten resin is poured into a pulley-shaped cavity Cz formed in the mold, thereby A bearing-integrated synthetic resin pulley Puz in which the
このとき金型の所定位置にころがり軸受を配置固定するのにコアピンU2z,L2zを用いている。コアピンと軸受の内輪の嵌め合いは作業上、ゆるい嵌め合いにする必要があるから、すきまの分だけ軸受の内輪と成型される樹脂プーリ外周面との間に偏心が生じてしまう。この偏心は回転によって、振動や異音、スリップの原因となる。 At this time, the core pins U 2 z and L 2 z are used to arrange and fix the rolling bearings at predetermined positions of the mold. Since the fitting of the core pin and the inner ring of the bearing needs to be loosely fitted for work, an eccentricity is generated between the inner ring of the bearing and the outer peripheral surface of the resin pulley to be molded by the clearance. This eccentricity causes vibration, abnormal noise, and slip due to rotation.
また、プーリの連結部63zを成型するキャビティ部63zc及び補強リブ66zを成型するキャビティ部66zcに注入された溶融樹脂が成型後に冷却された際に、キャビティ部61zcで成型された外側円筒部61zの外周面610zに、引けによって小さな凹凸が発生する。この小さな凹凸も、将来、振動や異音で問題になる虞がある。
Further, when the molten resin injected into the cavity portion 63zc for molding the
前述の引けから発生するベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心による問題の両方を防止するには、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などが必要になる。また、成形時の作業の煩雑さ、それによるコストと時間の増大が伴うことになる。 In order to prevent both the unevenness of the belt guide surface caused by the above-mentioned shrinkage and the problem due to the eccentricity at the time of insert molding, grasp the molding processing characteristics of the resin material, manufacture precise and complicated molds, and strictly the molding conditions Management is required. In addition, the work at the time of molding is complicated, resulting in an increase in cost and time.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要とすることなく、ベルト案内面の小さな凹凸およびインサート成型時の偏心の両方を防止し、異音や振動の発生を起こさないで、しかも、作業の煩雑さ、それによるコストアップを避けたインサート成型による軽量な軸受一体型合成樹脂プーリを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and without requiring grasping of molding processing characteristics of a resin material, production of a precise and complicated mold, strict control of molding conditions, and the like. Lightweight bearing-integrated synthetic resin by insert molding that prevents both small unevenness and eccentricity at the time of insert molding, does not cause abnormal noise and vibration, and avoids complicated work and cost increase The purpose is to provide a pulley.
上記の目的を達成するため、本発明は、
外輪と、
内輪と、
前記外内輪の間に介装された複数の転動体と、
からなるころがり軸受の外輪外周面に、インサート成型により合成樹脂プーリを固着してなる軸受一体型合成樹脂プーリにおいて、
前記合成樹脂プーリの外周面を機械加工面としたことを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Outer ring,
Inner ring,
A plurality of rolling elements interposed between the outer and inner rings;
In a bearing-integrated synthetic resin pulley in which a synthetic resin pulley is fixed to the outer peripheral surface of an outer ring of a rolling bearing consisting of insert molding,
Provided is a bearing-integrated synthetic resin pulley characterized in that the outer peripheral surface of the synthetic resin pulley is a machined surface.
また、本発明は、
さらに、前記合成樹脂プーリは外側円筒部と、内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを連結させる連結部とを有し、前記連結部の両側面には前記外側円筒部の半径方向強度を補強する複数の補強リブを円周方向にわたり所定の間隔で放射線状に設けることが好ましい。
The present invention also provides:
Furthermore, the synthetic resin pulley has an outer cylindrical portion, an inner cylindrical portion, and a connecting portion that connects the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion, and the outer cylindrical portion is provided on both sides of the connecting portion. It is preferable to provide a plurality of reinforcing ribs that reinforce the strength in the radial direction in a radial pattern at predetermined intervals in the circumferential direction.
本発明によれば、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要とすることなく、ベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心の両方を防止し、異音や振動の発生を起こさないで、しかも、作業の煩雑さ、それによるコストアップを避けたインサート成型による軽量な軸受一体型合成樹脂プーリを提供することができる。 According to the present invention, the unevenness of the belt guide surface and the eccentricity at the time of insert molding can be achieved without the need to grasp the molding processing characteristics of the resin material, manufacture a precise and complicated mold, and strictly control the molding conditions. It is possible to provide a lightweight bearing-integrated synthetic resin pulley by insert molding which prevents both of them, does not cause abnormal noise and vibration, and avoids complicated work and cost increase.
以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1によって本発明の実施形態1の軸受一体型合成樹脂プーリPuを説明する。
同図は、本実施形態の断面図を示している。
軸受一体型合成樹脂プーリPuは玉軸受Tの外輪1に合成樹脂製のプーリ6が嵌合固着されている。
(Embodiment 1)
A bearing-integrated synthetic resin pulley Pu according to
This figure shows a cross-sectional view of the present embodiment.
In the bearing-integrated synthetic resin pulley Pu, a
玉軸受Tの外輪1は内周部に内周軌道1aを有し、外周面には回転中心X−Xに対して直角な面よりも所定の角度θだけ傾いた円周溝11を有している。
The
内輪2は、外周部に外輪の内周軌道1aに対向する外周軌道2aを有している。
The
ボール3は外輪の内周軌道1aと内輪の外周軌道2aとの間に複数個介装されて、外内輪の相対回転を許容している。
A plurality of balls 3 are interposed between the
保持器4はボール3を保持している。
The
シール5は玉軸受Tの両端部において、内外輪の空間を密閉している。 The seal 5 seals the space of the inner and outer rings at both ends of the ball bearing T.
樹脂プーリ6は外側円筒部61と内側円筒部62と両円筒部を連結する連結部63からなっている。外側円筒部61の外周面610がベルト案内面になっている。内側円筒部62の内周面620は、外輪1の外周面と嵌合固定される。連結部63の両側面64は平面であり、その両側に大きな空間が設けられて、重量軽減のための逃げ部65となっている。連結部63の厚さは、外側円筒部の厚さとの関係で、外周面61においてベルトに負荷が掛かりながら、ベルト案内する際に受ける荷重に対して強度を維持できる程度に選択することができる。外周面610は、回転中心X−Xを基準として、切削や砥石による研削などの機械加工面に仕上げられている。そのため。回転中心X−Xを基準とした外周面610の偏心量は小さく管理できる。特に、研削では数ミクロンの精度が確保できる。
The
内周面62は、両端部において、内周面よりも内方に突き出た両端環状突起621を有していて、外輪1と樹脂プーリ6との軸方向の固着を確実にしている。また、内周面62の軸方向の略中央部に、回転中心X−Xに対して所定の角度θだけ傾いた中央環状突起622が形成される。この中央環状突起622は後述するように、インサート成型時に溶融した樹脂が外輪の円周溝11に注入された結果形成されたものであり、外輪と樹脂の線膨張係数の差によって生じる嵌合面の円周方向クリープを防止している。
The inner
つぎに、軸受一体型合成樹脂プーリのインサート成型に関し図2を参照しながら説明する。 Next, the insert molding of the bearing-integrated synthetic resin pulley will be described with reference to FIG.
図2は本実施形態をインサート成型する金型の部分断面図で、金型にすでに樹脂が注入されている状態を示す。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a mold for insert molding according to the present embodiment, and shows a state in which resin has already been injected into the mold.
玉軸受Tが上型U1と下型L1からなり、両型間にキャビティCを有するインサート成形金型の上部コアピン部U2,下部コアピン部L2に配置される。 溶融樹脂が注入部(図示略)から、キャビティC内に注入される。このキャビティCは樹脂プーリと同一形状をしている。両コアピン部の外径寸法と内輪の内径寸法との差は作業性の面から数ミクロンから10数ミクロンのすきまが出るように設定されている。注入されたキャビティ内の樹脂は、射出成形後に、金型に近い部分から先に冷却され、金型から遠い部分、すなわち内部が遅く冷却される。そのために成形完了後に先に冷却された部分の変形(引け)が生じる。ベルト案内面となる外周面に変形(引け)が生じるので、成形後は、偏心と、変形を持った状態になっている。樹脂プーリ6の内周面は外輪の円周溝11に樹脂が注入されるので、中央環状突起622が形成されることになる。
The ball bearing T is composed of an upper mold U 1 and a lower mold L 1 and is disposed in an upper core pin part U 2 and a lower core pin part L 2 of an insert molding die having a cavity C between both molds. Molten resin is injected into the cavity C from an injection portion (not shown). The cavity C has the same shape as the resin pulley. The difference between the outer diameter of both core pins and the inner diameter of the inner ring is set so that a clearance of several microns to several tens of microns is obtained from the viewpoint of workability. After the injection molding, the injected resin in the cavity is cooled first from the portion close to the mold, and the portion far from the mold, that is, the inside is cooled slowly. For this reason, deformation (squeezing) of the previously cooled portion occurs after the completion of molding. Since deformation (shrinkage) occurs on the outer peripheral surface serving as the belt guide surface, after molding, the belt is eccentric and deformed. Since resin is injected into the
図1に示す本実施形態は、射出成形後に回転中心X−Xを基準として、外周面を切削もしくは研削などの方法によって、前述の偏心と凹凸などの適切でない形状を修正したものである。 The present embodiment shown in FIG. 1 is obtained by correcting the above-described inappropriate shapes such as eccentricity and unevenness by a method such as cutting or grinding of the outer peripheral surface with reference to the rotation center XX after injection molding.
この実施形態では、射出成形後に樹脂プーリ6の外周面610を切削もしくは研削を施すので、引けから発生するベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心による問題の両方を防止することが出来、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要としない。また、成形時の作業の煩雑さ、それによるコストと時間の増大が伴うことはない。
In this embodiment, since the outer
次に、変形例1を図3(a)、(b)を参照しながら説明する。
Next,
図3(a)は本変形例の正面図を示している。図3(b)は図3(a)の矢視A−Aの断面図を示している。 FIG. 3A shows a front view of this modification. FIG.3 (b) has shown sectional drawing of arrow AA of Fig.3 (a).
本変形例の軸受一体型合成樹脂プーリPuは外周面がベルト案内面となる外側円筒部61と、互いに同心に設けられた内周面が軸受の外輪に固着される内側円筒部62と、内外円筒部を連結する円環状の連結部63とから構成されている。 連結部63には外側円筒部61の半径方向の強度を補強するために所定の厚さの補強リブ66を連結部の両側面に円周方向等間隔に放射線状に複数設けた構造になっていて、軽量化、コスト低減化、補強に対応した形状になっている。補強リブ66間は空間部67になっていてプーリをさらに軽量にしている。連結部63は外側円筒部61、内側円筒部62および連結部63と一体に成形されている。両側面に設けてある補強リブ66の円周方向の位置は互いに一致させている。補強リブの数は、適宜設定することが出来る。
The bearing-integrated synthetic resin pulley Pu of the present modification includes an outer
本変形例の場合、成型後に外周面に生じる凹凸は、円周方向において、外周面610の内方に補強リブ66があるところと無いところで変形の程度が異なるために生じる凹凸であるが、その凹凸は小さく、機械加工によって修正する時間が短くて済む。
In the case of this modification, the unevenness generated on the outer peripheral surface after molding is an unevenness generated due to the difference in the degree of deformation in the circumferential direction where the reinforcing
なお、本変形例では、補強リブ66は、円周方向で互いに位置を一致させているが、両側面で、適宜、位相を変えて実施してもよい。
In this modification, the reinforcing
樹脂プーリ6と玉軸受Tとのインサート成型による固着については、図2に示す方法をとることが出来る。ただし、本変形例の場合は、金型のキャビティ形状は、本変形例のプーリの形状にすることは当然のことである。また、外輪外周部とプーリ内周部との固着についても実施形態1と同一である。さらに、また、インサート成型によって、樹脂プーリと軸受を一体化した後に、プーリ外周部を研削や切削など機械加工することも実施形態と同一である。
The method shown in FIG. 2 can be used for fixing the
なお、実施形態1と同一部位、同一符号については説明を省略している。
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について図4を参照しながら説明する。
In addition, description is abbreviate | omitted about the same site | part and
Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described with reference to FIG.
本試験に使用する試験品は、変形例1に示した軸受一体型合成樹脂プーリと同じ構造であり、本発明の実施品である。 The test product used in this test has the same structure as the bearing-integrated synthetic resin pulley shown in the first modification, and is a product of the present invention.
樹脂プーリの外周面寸法;70ミリ、樹脂材料;ガラス繊維強化ポリアミド66(商品名、アミラン CM3006G−30)、成型条件;前記樹脂を溶融させた状態で100°Cの温度に調整された金型のキャビティ内に射出圧力100MPaで注入した。 External diameter of resin pulley; 70 mm, resin material; glass fiber reinforced polyamide 66 (trade name, Amilan CM3006G-30), molding conditions; mold adjusted to a temperature of 100 ° C. with the resin melted Was injected at an injection pressure of 100 MPa.
溶融樹脂が冷却固化した後に成型品を取り出し、軸受の内径基準でプーリ外周面に切削加工を施し、試験品とした。 After the molten resin was cooled and solidified, the molded product was taken out, and the pulley outer peripheral surface was cut based on the inner diameter of the bearing to obtain a test product.
本試験は図4に示す試験機を用いた。この試験機は一対の回転軸にそれぞれ固定された駆動輪D1と従動輪D2との間にベルトBを掛け渡し、このベルトBの外周面の一部に試験プーリTpを荷重Fにより押し付ける。この試験プーリは図示しない固定部分に対し、変位自在に支持した支持軸に玉軸受Tの内輪を外嵌固定している。試験プーリTpとして、上記実施品および比較例の樹脂製プーリを組み込んで行った。試験品、比較例から100ミリメートル離れた位置での音圧(dB)を測定した。なお、回転速度S;5000r.p.m/min,押し付け荷重F;1200Nである。音圧測定器は「SOUND LEVEL METER RION NA−24」である。 The test machine shown in FIG. 4 was used for this test. In this testing machine, a belt B is stretched between a driving wheel D 1 and a driven wheel D 2 fixed to a pair of rotating shafts, and a test pulley Tp is pressed against a part of the outer peripheral surface of the belt B by a load F. . In this test pulley, an inner ring of a ball bearing T is externally fixed to a support shaft that is supported so as to be displaceable with respect to a fixed portion (not shown). As the test pulley Tp, the above-mentioned product and the resin pulley of the comparative example were incorporated. The sound pressure (dB) at a position 100 mm away from the test product and the comparative example was measured. Rotational speed S: 5000 r. p. m / min, pressing load F; 1200N. The sound pressure measuring instrument is “SOUND LEVEL METER RION NA-24”.
試験結果は表1のようであり、本発明の実施品は比較例1,2に比べ音圧が低い。 The test results are as shown in Table 1, and the product of the present invention has a lower sound pressure than Comparative Examples 1 and 2.
以上、本発明の実施品の効果を説明してきたが、本発明の樹脂プーリを構成する樹脂材
料としては、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド610、ポリアミド612、芳香環を有する芳香族ポリアミド、シクロ環を有する非昌性ポリアミドの単独または複数を混合したもの、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、フェノール樹脂を母材としてガラス繊維などの強化繊維やタルク、マイカなどのミネラル等充填剤を添加した複合材料を使用できる。
As described above, the effect of the product of the present invention has been described. As the resin material constituting the resin pulley of the present invention,
(b)は(a)の矢視A−Aから見た断面図である。
(b)は(a)の矢視A−Aから見た断面図である。
Pu:軸受一体型合成樹脂プーリ
T:玉軸受
1:外輪
11:円周溝
2:内輪
3:ボール
4:保持器
5:シール
6:樹脂プーリ
61:外側円筒部
610:外周面
62:内側円筒部
620:内周面
621:両端環状突起
622:中央環状突起
63:連結部
64:両側面
65:逃げ部
66:補強リブ
67:空間部
U1:上型
U2:上部コアピン部
L1:下型
L2:下部コアピン部
C:キャビティ
Pu: Bearing-integrated synthetic resin pulley T: Ball bearing 1: Outer ring 11: Circumferential groove 2: Inner ring 3: Ball 4: Cage 5: Seal 6: Resin pulley 61: Outer cylindrical portion 610: Outer cylindrical surface 62: Inner cylindrical part 620: inner peripheral surface 621: across the annular projection 622: central annular projection 63: connecting portion 64: both side surfaces 65: escape portion 66: reinforcing rib 67: space portion U 1: upper die U 2: upper core pin portion L 1: Lower mold L 2 : Lower core pin part C: Cavity
Claims (2)
内輪と、
前記外内輪の間に介装された複数の転動体と、
からなるころがり軸受の外輪外周面に、インサート成型により合成樹脂プーリを固着してなる軸受一体型合成樹脂プーリにおいて、
前記合成樹脂プーリの外周面を機械加工面としたことを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリ。 Outer ring,
Inner ring,
A plurality of rolling elements interposed between the outer and inner rings;
In a bearing-integrated synthetic resin pulley in which a synthetic resin pulley is fixed to the outer peripheral surface of an outer ring of a rolling bearing consisting of insert molding,
A bearing-integrated synthetic resin pulley, wherein an outer peripheral surface of the synthetic resin pulley is a machined surface.
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