JP2009041584A - 転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の転がり軸受の外輪の同軸度のズレを解消することができる転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型を提供する。
【解決手段】本発明の転がり軸受付き樹脂プーリ２０の製造方法は、樹脂製プーリ２１を成形する成形金型１００に設けられる位置合わせ部３２，４１が、複数の転がり軸受１０，１０の外輪外周面１１ｂ、１１ｂに嵌合して複数の外輪１１，１１同士の相対位置を規制する位置決め工程と、複数の外輪１１，１１の相対位置が規制された状態で、樹脂をキャビティ５０内に射出して樹脂製プーリ２１を成形する射出成形工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型に関し、より詳細には、車両の動力伝達装置などに使用される転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型に関する。

従来、車両のオルタネータやエアコンなどは、負荷トルクが所定の大きさを超えるとエンジンから伝達される駆動力を遮断する伝達機構を備え、その回転軸に固定された転がり軸受付き樹脂プーリに巻き掛けられたベルトを介してエンジンから動力が伝達される。近年、高機能化に伴って伝達トルクが増大する傾向にあり、大きなトルクを伝達可能な広幅ベルトが採用されている。このため、転がり軸受に掛る負荷も大きく、従来の単列転がり軸受では許容負荷容量が不足する問題があり、複列転がり軸受を用いた転がり軸受付き樹脂プーリが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２８２７７７号公報

この特許文献１に記載の樹脂製プーリの製造方法は、外面に抜け止め構造が形成されたインサート金具の内面に１つの複列ベアリングを組み付けた後、インサート金具の外面に対して樹脂成形を行っている。一方、車両、特に、エンジンの近傍に配置して使用する転がり軸受付き樹脂プーリにおいては、エンジンに近い側がエンジンから伝達される熱によって高温となり、エンジンから遠い反対側との間に、大きな温度差が生じる。このため、良好な潤滑状態を維持できるようにエンジンに近い側の転動体（高温部）には高粘度のグリースを、遠い側の転動体（低温部）には低粘度のグリースを用いることが要求される。しかし、上記特許文献１に記載の樹脂製プーリでは、転がり軸受が１つであるため、異なる粘度のグリースを使い分けることができなかった。

上記した問題は、図６に示すように、複数（図示の例では２個）の転がり軸受１０，１０を独立して並列配置し、その外輪１１，１１に樹脂製プーリ７１をインサート成形した転がり軸受付き樹脂プーリ７０を製作することにより解決可能である。このような転がり軸受付き樹脂プーリ７０の製造は、図７に示すように、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２を、この内輪１２，１２と最少隙間で嵌合する固定金型１に設けられる軸部３に嵌合させて保持する。そして、固定金型１と可動金型２とスライド金型７とで画成されるキャビティ４内に、ゲート５から溶融樹脂を射出して樹脂製プーリ７１を成形する。この際、転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１は、その両側面１１ａ，１１ａが固定金型１及び可動金型２にそれぞれ設けられる固定用突起部１ａ，２ａにより挟持されている。なお、図６中の符号６は回転支持軸である。

しかしながら、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２は、軸部３が嵌合して相対位置が規制されることにより良好な同軸度が確保されるものの、外輪１１，１１は転がり軸受１０の内部隙間（ラジアル隙間）分だけ自由に動くことができる。従って、外輪１１，１１の同軸度がズレた状態で樹脂製プーリ７１が成形される可能性がある。この外輪１１，１１の同軸度のズレは、ベルトのばたつきやベルトずれの発生要因であり、運転時の異音やベルト外れが発生する可能性がある。また、外輪１１，１１の径方向のズレによって樹脂製プーリ７１の肉厚が変動し、肉厚が均一でないことによる不均一なヒケが発生して樹脂製プーリ７１の外周面精度が低下する要因ともなっていた。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、複数の転がり軸受の外輪の同軸度のズレを解消することができる転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形されて製作される転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法であって、樹脂製プーリを成形する成形金型に設けられる位置合わせ部が、複数の転がり軸受の外輪外周面に嵌合して複数の外輪同士の相対位置を規制する位置決め工程と、複数の外輪の相対位置が規制された状態で、樹脂をキャビティ内に射出して樹脂製プーリを成形する射出成形工程と、を備えることを特徴とする転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
（２） 位置決め工程は、複数の外輪が同一の位置合わせ部に同時に嵌合して外輪の相対位置が規制されることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
（３） 位置合わせ部が、複数の外輪に嵌合して外輪の相対位置を規制した後、射出成形工程に先立ってキャビティから退避する退避工程を更に備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
（４） 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形されて製作される転がり軸受付き樹脂プーリであって、樹脂製プーリを成形する成形金型は、複数の転がり軸受の外輪外周面に嵌合して外輪同士の相対位置を規制する位置合わせ部を備え、位置合わせ部によって複数の転がり軸受の外輪同士の位置精度を規制した状態で樹脂をキャビティに射出し、樹脂製プーリを外輪に成形することを特徴とする転がり軸受付き樹脂プーリ。
（５） 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形される転がり軸受付き樹脂プーリを成形する成形金型であって、樹脂製プーリを成形するためのキャビティを画成する固定金型、可動金型、及びスライド金型と、固定金型に対してスライド移動可能に配設されて複数の外輪同士の相対位置を規制する位置合わせ部を有する位置決め部材と、を備えることを特徴とする成形金型。

本発明によれば、複数の転がり軸受の外輪が成形金型の位置合わせ部に嵌合され、相対位置が規制された状態で樹脂製プーリが成形されるため、複数の転がり軸受の外輪の同軸度のズレを解消することができる。これにより、ベルトのばたつきによる異音発生やベルト外れがなく、高負荷トルクを滑らかに伝達することができる転がり軸受付き樹脂プーリを容易に製作することができる。

以下、本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態に使用する転がり軸受については、図６及び図７に示す転がり軸受１０と同一であるため、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法、転がり軸受付き樹脂プーリ、及び成形金型の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第１実施形態を説明するための成形金型の要部断面図、図２は図１の成形金型によって射出成形された転がり軸受付き樹脂プーリを説明するための要部断面図、図３は図２に示す転がり軸受付き樹脂プーリを左側から見た側面図である。

図１に示すように、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリ２０を製作する成形金型１００は、固定金型３０と可動金型４０とスライド金型４５とを備え、この固定金型３０、可動金型４０、及びスライド金型４５が型締めされたとき、その内部に樹脂製プーリ２１を成形するためのキャビティ５０が形成される。なお、可動金型４０は図中左右方向に移動可能に構成され、スライド金型４５はセンターラインＣＬを含む平面で２分割されており、図中上下方向に移動可能に構成される。

固定金型３０は、並列配置される２個の転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２に嵌合する軸部３１と、固定金型３０側に配置される転がり軸受１０の外輪１１の外周面１１ｂに嵌合する位置合わせ部３２及び溶融樹脂をキャビティ５０内に射出するためのゲート３７を有する固定側成形部３３と、を備える。また、軸部３１は、固定側成形部３３に僅かな隙間Ｃを持って嵌合し、相対的にスライド移動可能である。この隙間Ｃを設けることにより、位置合わせ部３２と軸部３１との製作誤差などによって生じる同軸度のズレを吸収して外輪１１及び内輪１２の半径方向位置を位置合わせ部３２及び軸部３１によって同時に規制し、さらに軸部３１のスライド性が確保される。

軸部３１は、その外径が転がり軸受１０の内輪１２の内径より、例えば、０．１ｍｍ程度小さくなっており、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２が同時に嵌合可能な長さに形成される。また、その先端部には、可動金型４０との位置決めを行うためのテーパ凸部３４が形成される。

また、本実施形態では、位置合わせ部３２は、円周方向に略等間隔で４カ所配設されており、固定金型３０側に配置される転がり軸受１０の外輪１１の外周面１１ｂに嵌合して、外輪１１の径方向位置を規制する。

可動金型４０は、固定金型３０の位置合わせ部３２と同様に形成される位置合わせ部４１を備え、可動金型４０側に配置される転がり軸受１０の外輪１１の外周面１１ｂに嵌合して、外輪１１の径方向位置を規制する。また、可動金型４０には、固定金型３０のテーパ凸部３４と嵌合するテーパ凹部４２が設けられており、型締めしたときテーパ凹部４２にテーパ凸部３４を嵌合させることにより、固定金型３０と可動金型４０との相対位置が高精度で位置決めされる。固定金型３０の位置合わせ部３２と可動金型４０の位置合わせ部４１は、固定金型３０と可動金型４０が型締めされたとき、その相対位置、特に、ラジアル方向の相対位置が高い精度で製作されている。即ち、位置合わせ部３２と位置合わせ部４１との同軸度は高い精度を有する。

そして、本実施形態の成形金型１００による転がり軸受付き樹脂プーリ２０の製作は、まず、固定金型３０の軸部３１に、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２を嵌合させて保持した後、分割されているスライド金型４５を半径方向中心側に移動させると共に、可動金型４０を固定金型３０側に移動させて型締めする。このとき、転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１は、その外周面１１ｂ，１１ｂが固定金型３０の位置合わせ部３２及び可動金型４０の位置合わせ部４１と嵌合して相対位置（特に、径方向の相対位置）が精度よく規制される。即ち、外輪１１，１１は高い同軸度で位置決めされている。また、この際、外輪１１，１１は、その側面１１ａ，１１ａが位置合わせ部３２，４１の端面３２ａ，４１ａによって挟持されて軸方向位置も規制されている。

次いで、位置合わせ部３２，４１によって外輪１１，１１の同軸度が規制された状態で、６６ナイロンなどの溶融樹脂をゲート３７からキャビティ５０内に射出することによって、図２及び図３に示すように、並列配置される２個の転がり軸受１０，１０の外周面１１ｂ，１１ｂに樹脂製プーリ２１が一体的に成形される。なお、樹脂製プーリ２１の軸方向両端部の内周面には、位置合わせ部３２，４１により凹部２２がそれぞれ形成されるが、樹脂製プーリ２１の強度などに影響を及ぼすことはない。また、可動金型４０の円筒部４３により樹脂製プーリ２１の内周面の円弧部２３が形成される。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法によれば、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１が成形金型１００の固定金型３０及び可動金型４０の位置合わせ部３２，４１に嵌合され、転がり軸受１０，１０の相対位置が規制された状態で樹脂製プーリ２１が成形されるため、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１の同軸度のズレを解消することができる。これにより、ベルトのばたつきによる異音発生やベルト外れがなく、高負荷トルクを滑らかに伝達することができる転がり軸受付き樹脂プーリ２０を容易に製作することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図４は本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第２実施形態を説明するための成形金型の要部断面図である。

図４に示すように、本実施形態の成形金型２００では、固定金型３０に設けられる位置合わせ部３２が、２個の転がり軸受１０，１０の外周面１１ｂ，１１ｂに同時に嵌合可能な長さに形成されている。また、可動金型４０には、位置合わせ部は形成されず、型締めされた際に可動金型４０側に配置される外輪１１の側面１１ａを押圧する固定用突起部４４が形成される。

そして、本実施形態の成形金型２００による転がり軸受付き樹脂プーリ２０の製作は、まず、固定金型３０の軸部３１に、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２を嵌合させて保持した後、分割されているスライド金型４５を半径方向中心側に移動させると共に、可動金型４０を固定金型３０側に移動させて型締めする。このとき、転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１は、その外周面１１ｂ，１１ｂが固定金型３０の位置合わせ部３２と嵌合して相対位置（特に、径方向の相対位置）が精度よく規制される。即ち、外輪１１，１１は高い同軸度で位置決めされている。また、この際、外輪１１，１１は、その側面１１ａ，１１ａが位置合わせ部３２の端面３２ａ及び可動金型４０の固定用突起部４４によって挟持されて軸方向位置も規制されている。

次いで、位置合わせ部３２によって外輪１１，１１の同軸度が規制された状態で、６６ナイロンなどの溶融樹脂をゲート３７からキャビティ５０内に射出することによって、並列配置される２個の転がり軸受１０，１０の外周面１１ｂ，１１ｂに樹脂製プーリ２１が一体的に成形される。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法によれば、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１が成形金型２００の固定金型３０の位置合わせ部３２に嵌合され、転がり軸受１０，１０の相対位置が規制された状態で樹脂製プーリ２１が成形されるため、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１の同軸度のズレを解消することができる。これにより、ベルトのばたつきによる異音発生やベルト外れがなく、高負荷トルクを滑らかに伝達することができる転がり軸受付き樹脂プーリ２０を容易に製作することができる。

また、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法によれば、２個の外輪１１，１１を同一の位置合わせ部３２に同時に嵌合させるため、外輪１１，１１の同軸度のズレを容易に解消することができる。また、成形金型２００の構造を簡素化することができるので、製造コストを低減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第３実施形態について説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図５は本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第３実施形態を説明するための成形金型の要部断面図である。

図５に示すように、本実施形態の成形金型３００は、固定金型３０、可動金型４０、スライド金型４５、及び転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１を高い同軸度で位置決めする位置決め部材６０を備える。本実施形態では、固定金型３０及び可動金型４０には、位置合わせ部は形成されず、型締めされた際に外輪１１，１１の側面１１ａ，１１ａを押圧する固定用突起部３５，４４が形成される。

位置決め部材６０は、円周方向に略等間隔で４カ所配設されており、固定金型３０（固定側成形部３３）に形成されるガイド穴３６にスライド可能に挿通されて、キャビティ５０内に進退自在に構成されている。また、位置決め部材６０の先端部には、２個の転がり軸受１０，１０の外周面１１ｂ，１１ｂに同時に嵌合可能な長さを有する位置合わせ部６１が形成される。

そして、本実施形態の成形金型３００による転がり軸受付き樹脂プーリ２０の製作は、まず、固定金型３０の軸部３１に、転がり軸受１０，１０の内輪１２，１２を嵌合させて保持した後、分割されているスライド金型４５を半径方向中心側に移動させると共に、可動金型４０を固定金型３０側に移動させて型締めする。このとき、転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１は、その外周面１１ｂ，１１ｂがキャビティ５０内に進出した位置決め部材６０の位置合わせ部６１と嵌合して相対位置（特に、径方向の相対位置）が精度よく規制される。即ち、外輪１１，１１は高い同軸度で位置決めされている。また、この際、外輪１１，１１は、その側面１１ａ，１１ａが固定金型３０及び可動金型４０の固定用突起部３５，４４によって挟持されるので、軸方向位置も規制されると共に、位置合わせ部６１により位置決めされた高い同軸度を維持したまま保持される。

次いで、位置決め部材６０が矢印Ａ方向に移動され、位置合わせ部６１がキャビティ５０内から退避した後、６６ナイロンなどの溶融樹脂をゲート３７からキャビティ５０内に射出することによって、並列配置される２個の転がり軸受１０，１０の外周面１１ｂ，１１ｂに樹脂製プーリ２１が一体的に成形される。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法によれば、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１が成形金型３００の固定金型３０にスライド可能に配設される位置決め部材６０の位置合わせ部６１に嵌合され、転がり軸受１０，１０の相対位置が規制された状態で樹脂製プーリ２１が成形されるため、２個の転がり軸受１０，１０の外輪１１，１１の同軸度のズレを解消することができる。これにより、ベルトのばたつきによる異音発生やベルト外れがなく、高負荷トルクを滑らかに伝達することができる転がり軸受付き樹脂プーリ２０を容易に製作することができる。

また、本実施形態の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法によれば、位置決め部材６０の位置合わせ部６１をキャビティ５０内から退避させた後に樹脂製プーリ２１を射出成形するため、樹脂製プーリ２１の内周面に凹部２２（図２、図３参照）が形成されることがないので、転がり軸受付き樹脂プーリ２０の外観性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１及び第２実施形態と同様である。

なお、位置決め部材６０のキャビティ５０内への突出量（突出長さ）を調整することにより、幅寸法が異なる種々の転がり軸受１０，１０に対して容易に対応することができ、高精度の転がり軸受付き樹脂プーリ２０を製作することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、位置合わせ部は、４カ所配設されているが、転がり軸受を均等に保持することができるように、３カ所以上配設されていればよい。
また、上記各実施形態では、転がり軸受を２個使用した樹脂プーリに本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、転がり軸受を３個以上使用した樹脂プーリに本発明を適用してもよい。
また、上記各実施形態では、転がり軸受に玉軸受を使用した樹脂プーリに本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、転がり軸受にころ軸受を使用した樹脂プーリに本発明を適用してもよい。

本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第１実施形態を説明するための成形金型の要部断面図である。 図１の成形金型によって射出成形された転がり軸受付き樹脂プーリを説明するための要部断面図である。 図２に示す転がり軸受付き樹脂プーリを左側から見た側面図である。 本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第２実施形態を説明するための成形金型の要部断面図である。 本発明に係る転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法の第３実施形態を説明するための成形金型の要部断面図である。 従来の転がり軸受付き樹脂プーリを説明するための要部断面図である。 図６に示す従来の転がり軸受付き樹脂プーリを成形するための成形金型の要部断面図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受
１１ 外輪
１１ａ 側面
１１ｂ 外周面
１２ 内輪
２０ 転がり軸受付き樹脂プーリ
２１ 樹脂製プーリ
２２ 凹部
３０ 固定金型
３１ 軸部
３２ 位置合わせ部
３２ａ 端面
３３ 固定側成形部
３４ テーパ凸部
３５ 固定用突起部
３７ ゲート
４０ 可動金型
４１ 位置合わせ部
４１ａ 端面
４２ テーパ凹部
４４ 固定用突起部
４５ スライド金型
５０ キャビティ
６０ 位置決め部材
６１ 位置合わせ部
１００ 成形金型
２００ 成形金型
３００ 成形金型

Claims (5)

1. 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形されて製作される転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法であって、
   前記樹脂製プーリを成形する成形金型に設けられる位置合わせ部が、前記複数の転がり軸受の外輪外周面に嵌合して前記複数の外輪同士の相対位置を規制する位置決め工程と、
   前記複数の外輪の相対位置が規制された状態で、樹脂をキャビティ内に射出して前記樹脂製プーリを成形する射出成形工程と、を備えることを特徴とする転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
2. 前記位置決め工程は、前記複数の外輪が同一の前記位置合わせ部に同時に嵌合して前記外輪の相対位置が規制されることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
3. 前記位置合わせ部が、前記複数の外輪に嵌合して前記外輪の相対位置を規制した後、前記射出成形工程に先立って前記キャビティから退避する退避工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受付き樹脂プーリの製造方法。
4. 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形されて製作される転がり軸受付き樹脂プーリであって、前記樹脂製プーリを成形する成形金型は、前記複数の転がり軸受の外輪外周面に嵌合して前記外輪同士の相対位置を規制する位置合わせ部を備え、前記位置合わせ部によって前記複数の転がり軸受の前記外輪同士の位置精度を規制した状態で樹脂をキャビティに射出し、前記樹脂製プーリを前記外輪に成形することを特徴とする転がり軸受付き樹脂プーリ。
5. 複数の転がり軸受の外輪に樹脂製プーリがインサート成形される転がり軸受付き樹脂プーリを成形する成形金型であって、
   前記樹脂製プーリを成形するためのキャビティを画成する固定金型、可動金型、及びスライド金型と、
   前記固定金型に対してスライド移動可能に配設されて前記複数の外輪同士の相対位置を規制する位置合わせ部を有する位置決め部材と、
   を備えることを特徴とする成形金型。

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