JP2008309308A - 樹脂プーリ付軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の外輪とこのまわりに射出成形した樹脂プーリ部材間のクリープを外輪の樹脂接触部分への凹部形成で防止しつつ、樹脂収縮による外輪の軌道形状の変形を抑える。
【解決手段】射出樹脂が入り込む凹部１２を、外輪２のうち、シール溝１０よりも軸方向外側の部分に形成することにより、外輪２の軌道８付近の外径側に薄肉部分が生じないようにし、その凹部１２を外輪２の幅面５に加工する周溝としたことにより、加工の容易化とクリープ防止効果の向上を図る。
【選択図】図３

Description

この発明は、転がり軸受の外輪のまわりに樹脂プーリ部材を射出成形により一体成形した樹脂プーリ付軸受に関する。

この種の樹脂プーリ付軸受は、鋼製プーリと比して、外輪と樹脂プーリ部材間の周方向の相対的なずれ動き（以下、単にクリープと呼ぶ）が起こり易い特徴がある。
また、この種の樹脂プーリ付軸受は、射出成形による樹脂収縮により外輪が締め付けられ、その結果、外輪の真円度が低下し、この影響で外輪の軌道、内輪内径面等の形状精度が低下し易い特徴がある（例えば、特許文献１）。

上述のクリープを簡単に防止するため、外輪の外径面に、樹脂プーリ部材の射出樹脂が入り込む周溝や螺旋溝といった凹部を形成することが行なわれている。このような樹脂プーリ付軸受は、凹部に入り込んだ樹脂と凹部内面との接触により、外輪と樹脂プーリ部材間のずれ動きに対する抵抗を高め、上述のクリープを防止することができる。

実開平７−２８２５９号公報（図３、段落０００２〜０００３）

しかしながら、従来の樹脂プーリ付軸受は、外輪の外径面の幅中央に近いところに凹部が形成されており、外輪の軌道、軌道わきの肩又は鍔といった軌道付近の外径側に薄肉部分が生じている。ところが、外輪の軌道付近の外径側に薄肉部分が生じると、樹脂収縮により外輪の軌道形状の変形が生じ易くなり、その結果、転がり軸受の振動、騒音、寿命等に悪影響を及ぼす懸念がある。

そこで、この発明の課題は、転がり軸受の外輪とこのまわりに射出成形した樹脂プーリ部材間のクリープを外輪の樹脂接触部分への凹部形成で防止しつつ、樹脂収縮による外輪の軌道形状の変形を抑えることにある。

上記の課題を達成するため、この発明に係る樹脂プーリ付軸受は、転がり軸受の外輪のまわりに樹脂プーリ部材を射出成形により一体成形し、前記外輪を、前記樹脂プーリ部材と接触する部分に凹部が形成されたものとし、その凹部に射出樹脂を入り込ませた構成を前提とする。上述のようにクリープを防止するためである。

この発明に係る樹脂プーリ付軸受は、前記凹部を、前記外輪のシール溝より軸方向外側の部分に形成した特徴的構成の採用により、外輪の軌道付近の外径側に薄肉の部分が生じず、樹脂収縮による外輪の軌道形状の変形を抑えられる。
したがって、この樹脂プーリ付軸受は、軌道、内輪内径面の形状精度を従来より高めることができる。このような樹脂プーリ付軸受は、振動、騒音の低化、軸受寿命の長期化が求められている自動車エンジン補機のベルト支持に使用される樹脂プーリ付軸受に好適である。

上述のように、この発明は、外輪とこのまわりに射出成形した樹脂プーリ部材間のクリープを外輪の樹脂接触部分への凹部形成で防止しつつ、上記の特徴的構成の採用により、樹脂収縮による外輪の軌道形状の変形を抑えることができる。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る樹脂プーリ付軸受の全体構成をアキシアル平面の切断面で示している。
図１に示すこの樹脂プーリ付軸受は、転がり軸受１の外輪２のまわりに樹脂プーリ部材３を射出成形により一体成形したものである。

転がり軸受１は、玉軸受となっているが、ころ軸受でもよい。樹脂プーリ部材３は、所望のプーリとして機能する限り、構造を限定されない。

図２は、樹脂プーリ部材３の側面を部分的に切り欠いて外輪２の側面を部分的に露出させた様子を示している。図３は、図１の外輪２付近を拡大して示している。
図２、図３に示すように、外輪２は、その外径面４と幅面５とを外径面取り６で繋いだ標準規格品となっている。この発明における「標準規格」とは、ＪＩＳ Ｂ１５１２、実質的には、当該ＪＩＳ規格に対応するＩＳＯ規格である。標準規格に準じた外輪２を採用することにより、外輪２の特注品化による製造コストの上昇を避けることができる。

外輪２は、外径面４、幅面５、外径面取り６において樹脂プーリ部材３のボス部７と接触する。ボス部７は、外輪２の両幅面５、５を抱くように形成されており、これにより、外輪２と樹脂プーリ部材３間の軸方向のずれ動きが防止されている。

外輪２の内周に、軌道８と、この軌道８の側縁に連なる肩９と、肩９と幅面５との間に窪むシール溝１０とが形成されている。シール溝１０に、シール１１が圧入嵌合され、シール溝１０の内面でシール１１が保持されている。シール溝１０は、肩９と幅面５との間に窪むため、軌道８及び肩９の外径側に減肉部分は生じておらず、軌道付近の強度が確保されている。

外輪２のうち、シール溝１０より軸方向外側の部分、すなわち、図３中に矢線Ａで示すように、シール溝１０の軌道８側の側縁と幅面５との間の部分に、凹部１２が形成されている。矢線Ａの範囲に凹部１２を形成する限り、外輪２の軌道付近に薄肉の部分は生じず、樹脂収縮に対する外輪２の軌道形状の変形を抑えられる。

より具体的には、凹部１２が幅面５に形成されており、外輪２のまわりに射出された樹脂は、凹部１２に入り込むことができる。凹部１２で固化した樹脂は、樹脂プーリ部材３のボス部７の一部となり、凹部１２の内面と接触する。この接触により、外輪２と樹脂プーリ部材３間のクリープが防止される。
また、凹部１２を幅面５に形成すれば、平坦な加工面に凹部１２を形成することができ、外径面取り６のような曲面に形成する場合よりも加工が容易である。さらに、凹部１２が幅面５に形成されているため、外輪２の主要寸法を変更する必要はない。

ここで、外輪２の幅面５の内端部が樹脂プーリ部材３のボス部７に非接触とされ、凹部１２は、その幅面５の内端部に食み出ないように形成されている。このため、樹脂プーリ部材３の金型を凹部１２に当てることが避けられ、平坦な幅面５の内端部と金型とを全周に亘って接触させられる。したがって、金型を外輪２の幅面５に密着させ易くなり、射出樹脂の食み出しを防止することができる。射出樹脂の食み出しを防止すれば、成形される樹脂プーリ部材３の寸法精度が高まる。

また、凹部１２は、外輪２の周方向に沿った周溝とされている。これにより、外輪２の周長を生かして凹部１２の内面と射出樹脂との接触面積を得ることができる。また、凹部１２が外輪２の全周に亘るため、クリープ防止が周方向にバランスよく図られている。

ここで、凹部１２は、外輪２の中心軸と同心の周溝として形成されている。これにより、外輪２の幅面５の旋削工程で凹部１２を同時に旋削加工することができ、凹部１２の後加工が不要になる。
なお、凹部１２の全長をさらに増すため、幅を狭めて本数を増やしたり、螺旋様に形成したりすることも可能である。

なお、凹部１２の加工方法としては、外輪２の旋削時に加工する他、鍛造時に成形したり、内輪と外輪を同時鍛造した後に両輪を分離するプレス時に成形したりすることができる。これらの場合は、外輪２の本来の加工と一連で凹部１２の加工を行えるため、凹部１２の追加工を避けることができる利点がある。

凹部１２の態様は、この発明の作用効果を奏する限り、上述以外の構成を適宜に採用することができる。例えば、凹部１２は、ローレット様の網目状のように、枝分かれしていてもよく、長さ方向の無い立方状や半球状のディンプルとしてもよい。また、凹部１２の幅、深さ、長さ、数、断面形状、方向（螺旋、周凹部、１方向、多方向、ランダム方向、平行凹部）等も変更することができる。

この発明の第２実施形態を図４、図５に示す。なお、以下では、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。
図４、図５に示すように、第２実施形態に係る樹脂プーリ付軸受は、外輪２１の側端に凹部２２が形成されている。
凹部２２は、外輪２１の外径面取り２３の中程から内径側に同一幅及び深さで径方向に切り欠いた形状となっている。このような切欠状の凹部２２の内面には、径方向に沿った壁面２４が形成される。これにより、樹脂プーリ部材２５のボス部２６と凹部２２の壁面２４とを周方向にしっかりと係合させることができる。

また、凹部２２は、外輪２１の周方向に等間隔で複数個所に形成されている。これにより、クリープ防止が周方向にバランスよく図られている。

上記第１乃至第２実施形態に係る樹脂プーリ付軸受においては、クリープ防止用の凹部１２の全部又は凹部２２の大部分が外輪２、２１の幅面の形成領域を利用して形成されているが、凹部の全部を外径面取りの形成領域を利用して形成することも可能である。その一例として、この発明の第３実施形態を図６、図７に示す。

図６、図７に示すように、第３実施形態に係る樹脂プーリ付軸受は、外輪３１の外径面取り３２に凹部３３が形成されている。凹部３３を外径面取り３２に形成すれば、外輪３１の幅面３４の切欠が避けられる。したがって、樹脂プーリ部材３５の金型を平坦な幅面３４に軸方向に押し付け易くなり、射出樹脂の食み出しを防止することができる。

また、外径面取り３２は、シール溝３６より軸方向外側の部分に形成されており、凹部３３を外径面取り３２に形成しても、外輪３１の軌道付近の強度は低下せず、外輪３１の主要寸法に変更を要しない。

なお、凹部３３は、Ｃ面取り状に形成されており、樹脂プーリ部材３５のボス部３７と周方向に係合する壁面を有すると共に、周方向の複数個所に等配されている。

なお、樹脂プーリ部材３５の寸法精度よりもクリープ防止を優先する場合、凹部３３を外径面取り３２よりも内径側に及ばせ、外輪３１の幅面３４を利用して形成することにより、凹部３３と樹脂プーリ部材３５との周方向係合を確実にすればよい。

上記第１乃至第３実施形態に係る樹脂プーリ付軸受は、外輪２、２１、３１を標準規格品としたが、外輪の低コストよりも外輪軌道の変形防止を優先する場合は、外輪の外径面を標準規格よりも大径に設定すればよい。その一例として、この発明の第４実施形態を図８に示す。

図８に示すように、第４実施形態に係る樹脂プーリ付軸受は、外輪４１の外径面４２の外径Ｄ１を標準規格の外径Ｄよりも大径に設定し、樹脂収縮に対する外輪４１の強度を高めている。

外輪４１の幅面４３の内端部は、樹脂プーリ部材４４のボス部４５に非接触とされ、その径方向幅ａは、１ｍｍ以上に設定されている。その幅面４３の内端部は、図９に示すように、金型５１、５２にそれぞれ形成された外輪挟持部５３、５３が押し付けられる部分となっている。通常、表面が平坦な幅面４３の内端部と金型５１、５２とを１ｍｍ以上の径方向幅ａで合わせれば、外輪４１と金型５１、５２との間から射出樹脂が食み出ることを防止することができる。

例えば、図８に示す外径Ｄが４０ｍｍの場合、標準規格品の外輪では径方向幅ａを１ｍｍ以上に設定することが困難であるが、外径Ｄ１を４２ｍｍとすれば、径方向幅ａを１ｍｍ以上に設定することができる。

なお、第４実施形態に係る凹部４６は、外径面取り４７にＣ面取り状に形成されている。これは、幅面４３の内端部の径方向幅ａを可及的に大きく得るためである。

外輪４１の外径Ｄ１を標準規格よりも大径に設定する場合、樹脂プーリ部材４４の射出成形に用いる外輪４１の幅寸法ｂの公差を４０μｍ以下に管理すれば、通常、射出樹脂の食み出しを防止するのに有効であり、樹脂プーリ部材４４の寸法精度をより向上させることができる。

第１実施形態に係る樹脂プーリ付軸受の縦断面図 図１の樹脂プーリ付軸受の一部切欠き側面図 図１の外輪付近の拡大図 第２実施形態に係る樹脂プーリ付軸受を示す要部縦断面図 図４の樹脂プーリ付軸受の一部切欠き側面図 ａは第３実施形態に係る樹脂プーリ付軸受を示す要部縦断面図、ｂはａの凹部付近の拡大図 図６の樹脂プーリ付軸受の一部切欠き側面図 ａは第４実施形態に係る樹脂プーリ付軸受の縦断面図、ｂはａの外輪幅面付近の拡大図 図８の樹脂プーリ付軸受の金型を示す縦断面図

符号の説明

１ 転がり軸受
２、２１、３１、４１ 外輪
３、２５、３５、４４ 樹脂プーリ部材
４、４２ 外径面
５、３４、４３ 幅面
６、２３、３２、４７ 外径面取り
７、２６、３７、４５ ボス部
８ 軌道
９ 肩
１０、３６ シール溝
１１ シール
１２、２２、３３、４６ 凹部
２４ 壁面

Claims (8)

1. 転がり軸受の外輪のまわりに樹脂プーリ部材を射出成形により一体成形し、前記外輪を、前記樹脂プーリ部材と接触する部分に凹部が形成されたものとし、その凹部に射出樹脂を入り込ませた樹脂プーリ付軸受において、
   前記凹部を、前記外輪のシール溝より軸方向外側の部分に形成したことを特徴とする樹脂プーリ付軸受。
2. 前記凹部を前記外輪の外径面取りに形成したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂プーリ付軸受。
3. 前記凹部を前記外輪の幅面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂プーリ付軸受。
4. 前記凹部を、前記外輪の周方向に沿った周溝としたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂プーリ付軸受。
5. 前記凹部を前記外輪の中心軸と同心に形成したことを特徴とする請求項４に記載の樹脂プーリ付軸受。
6. 前記外輪の幅面の内端部を前記樹脂プーリ部材のボス部に非接触とし、前記凹部を前記幅面の内端部に食み出ないように形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の樹脂プーリ付軸受。
7. 前記外輪の外径面を標準規格よりも大径に設定し、前記外輪の幅面の内端部を前記樹脂プーリ部材のボス部に非接触とし、前記幅面の内端部の径方向幅を１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の樹脂プーリ付軸受。
8. 請求項７に記載の樹脂プーリ付軸受の製造方法において、前記樹脂プーリ部材の射出成形に用いる前記外輪の幅寸法の公差を４０μｍ以下に管理することを特徴とする樹脂プーリ付軸受の製造方法。

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