JP2009127844A - 樹脂プーリ付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂プーリ部材のクリープを防止しつつ、転がり軸受の放熱性を向上させる。
【解決手段】外輪１２の外径面の両端部に外輪１２の端面を拡径するように外径側に突き出す鍔部１３が設けられ、鍔部１３の外径面および外輪１２の両端面を露出させるように、樹脂プーリ部材１４が外輪１２の両鍔部１３間で一体化される。これにより、樹脂プーリ部材１４に覆われない拡径した外輪１２の端面および鍔部１３の外径面を放熱面として軸受の放熱性を高めることができる。また、樹脂プーリ部材１４と両鍔部１３の軸方向の内側面とは径方向に接触するため、樹脂プーリ部材１４と両鍔部１３の内側面との径方向接触領域が確保され、樹脂プーリ部材１４のクリープが防止される。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリ部材を一体化した樹脂プーリ付き軸受に関する。

転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリ部材を一体化した樹脂プーリ付き軸受は、射出成形によって、樹脂プーリ部材の基部が外輪の両端面を抱え込むように、外輪の外周部に樹脂プーリ部材を一体化し、樹脂プーリ部材を軸方向でずれ止めしたものが多い（例えば、特許文献１参照）。このような樹脂プーリ付き軸受では、軸受の温度上昇に伴う金属と樹脂の熱膨張率の差によって、外輪と樹脂プーリ部材との結合強度が低下し、樹脂プーリ部材が周方向へ相対回転するクリープが生じることがある。

このような樹脂プーリ部材のクリープを防止する手段としては、外輪の外周部で周方向へ延び、深さ方向で互いに逆向きに傾斜する２つの周溝を形成する手段（例えば、特許文献２参照）、外輪の外周部で周方向へ傾斜して延び、その幅と深さが周方向で変化する周溝を形成する手段（例えば、特許文献３参照）、外輪の外周部に設けた周溝の底面にローレット加工等により凹凸を形成する手段（例えば、特許文献４参照）、外輪の外径面に螺旋溝を形成する手段（例えば、特許文献５参照）等が提案されている。

特許文献５に記載されたものでは、外輪の軸方向の幅を内輪よりも大きくし、樹脂プーリ部材を外輪の外径面とその両端部の面取り部に接触させるようにして、樹脂プーリ部材の基部で外輪の両端面を抱え込むことなく、外輪の外径面に樹脂プーリ部材を一体化したものも提案されている。

実開平７−２８２５９号公報 特開２００２−３７２１３１号公報 特開２００３−６５４２４号公報 特開平１１−１４８５５０号公報 特開２００３−２０７０３２号公報

特許文献１乃至４に記載されたように、樹脂プーリ部材のボス部が外輪の両端面を抱え込むように、外輪の外径面に樹脂プーリ部材を一体化した樹脂プーリ付き軸受は、外輪の周りが金属よりも熱伝導率が低い樹脂で覆われているので放熱性が悪く、蓄熱により軸受温度が高くなる問題がある。また、軸受温度が高くなると、これと接触する樹脂の強度が低下するので、前述したクリープ防止手段の効果も低下する。

特許文献５に記載されたように、外輪の幅寸法を内輪よりも大きくし、樹脂プーリ部材の基部で外輪の両端面を抱え込まないようにした樹脂プーリ付き軸受は、ある程度放熱性は確保することができるが、外輪の外径面の全面が樹脂プーリ部材に覆われているので、十分な放熱性が得られない。また、樹脂プーリ部材の基部が外輪の両端部の面取り部で軸方向に係止されているのみであるので、樹脂プーリ部材のクリープが発生し易い問題がある。

そこで、この発明の課題は、樹脂プーリ部材のクリープを防止しつつ、転がり軸受の放熱性を向上させることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリ部材が射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、前記外輪の外径面の両端部に、その外輪の端面を拡径するように外径側へ突き出す鍔部が設けられ、前記鍔部の外径面および前記外輪の両端面を露出させるように、前記樹脂プーリ部材が前記外輪の両鍔部間で一体化された構成を採用したのである。

この構成を採用することにより、外輪の鍔部の外径面および外輪の両端面が露出するので、これらの面を放熱面として鍔部に伝わった外輪の熱が効率良く放熱され、放熱性を向上させることができる。

また、樹脂プーリ部材は、外輪の外径面の両鍔部間に射出成形により一体化されているので、樹脂プーリ部材と両鍔部の軸方向の内側面とは径方向に接触する。したがって、樹脂プーリ部材と両鍔部の内側面との径方向接触領域が確保され、鍔部の外径面を露出させても、クリープに対する耐力を維持することが可能となる。
なお、鍔部の外径面を露出させるように樹脂プーリ部材が一体化されるが、鍔部の外径面の露出は、樹脂プーリ部材によって全く覆われていない状態のみならず、放熱性に影響を与えない範囲で、鍔部の外径面の一部が樹脂プーリ部材により覆われている状態を含むものとする。

前記構成において、前記外輪の外径面の前記両鍔部間に突条が周方向に設けられ、前記射出成形により前記樹脂プーリ部材に前記突条が埋め込まれる構成を採用することができる。

前記突条が、射出成形により樹脂プーリ部材に埋め込まれると、突条の外周部と樹脂プーリ部材の内周部とが接触し、外輪の外径面と樹脂プーリ部材の内周面との接触領域を増大させることができる。

この接触領域の増大により、軸受運転時、軸受温度の上昇により樹脂プーリ部材が膨張すると、樹脂プーリ部材が突条の外周部を押し付けて、樹脂プーリ部材の摩擦抵抗が大きくなり、クリープに対する耐力を大きくすることができる。なお、前記突条を、外輪の外径面の全周にわたって、または、周方向に間欠的に設けてもよい。突条が間欠的に設けられると、その突条の周りを樹脂プーリ部材が覆い、樹脂プーリ部材が突条により外輪の外周部に係止する。この係止により、樹脂プーリ部材と外輪との間のクリープ防止性能を高めることができる。

より大きなクリープに対する耐力が必要な場合、前記突条が前記外輪の外径面の前記両鍔部間に軸方向に間隔をおいて複数設けられた構成を採用してもよい。この構成により、外輪の外径面と樹脂プーリ部材の内周面との接触領域をさらに増大させることができる。また、前記鍔部の軸方向の内側面に、軸方向内向きに突き出す係合部が設けられた構成を採用すると、係合部を樹脂プーリ部材が覆い、この係合部によって樹脂プーリ部材が外輪の外周部に係止する。この構成によっても、樹脂プーリ部材と外輪との間のクリープに対する耐力を高めることができる。
さらに、前記外輪の外径面にローレット加工が施された構成を採用すると、樹脂プーリ部材と外輪の外径面との間の摩擦が高まり、クリープ防止性能を高めることが可能である。

前記鍔部が、前記外輪の外径面の両端部に固定されたリングにより形成された構成を採用することができる。リングにより鍔部が形成されると、鍔部を設けるための加工を外輪に施す必要がなくなる。このため、転がり軸受の国際標準規格に準じた外輪が使用可能となり。加工によって外輪の真円度の低下を抑えることができる。

また、クリープ防止性能を高めるために、前記リングの端面に前記樹脂プーリ部材のクリープ防止用の加工を施した構成を採用してもよい。

以上のように、この発明は、外輪の外径面の両端部に、外輪の両端面を外径側へ突き出す鍔部が設けられ、その鍔部の外径面および前記外輪の両端面を露出させるように樹脂プーリ部材が外輪の両鍔部間で一体化された構成を採用することにより、樹脂プーリ部材のクリープを防止しつつ、転がり軸受の放熱性を向上させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１実施形態を示す。この樹脂プーリ付き軸受１０は、転がり軸受１１の外輪１２の外周部に樹脂プーリ部材１４が一体化されたものである。

転がり軸受１１は、公知の転がり軸受であり、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等を適用することができる。外輪１２の外径面の両端部には、外輪１２の端面を拡径するように外径側に突き出す鍔部１３が設けられている。外輪１２は、その外径面に樹脂プーリ部材１４のクリープを防止するためにローレット加工が施されており、樹脂プーリ部材１４が射出成形により一体化されている。

樹脂プーリ部材１４は、ボス部１５とベルト（図示省略）が掛けられるプーリ溝を有する外周部１６とが一体に形成されたものであり、ボス部１５は、外輪１２の鍔部１３の外径面および外輪１２の両端面を露出させるように、両鍔部１３、１３の間で射出成形により一体化されている。一体化された樹脂プーリ部材１４は、外輪１２の両鍔部１３、１３によって、軸方向両方向へのずれを防止される。

外輪１２の鍔部１３の外径面および外輪１２の両端面が露出しているため、これらの面を放熱面として、転がり軸受１１で発生し外輪１２の鍔部１３に伝わる熱が放熱され、特許文献５に記載の樹脂プーリ付き軸受よりも放熱性を向上させることができる。

前記外輪１２の構造は、樹脂プーリ部材１４のクリープに対する耐力を高めるために、放熱性に影響を与えない範囲で、適宜に変更することができる。一例として、この発明の第２実施形態を図３、図４に示す。

第２実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、図３に示すように、外輪１２の外径面の両鍔部１３間に、突条１７が周方向の全周に設けられ、射出成形により樹脂プーリ部材１４のボス部１５にその突条１７が埋め込まれた点で第１実施形態と相違する。その他の構成は前述の第１実施形態と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

この実施形態では、前記突条１７が全周にわたって射出成形により樹脂プーリ部材１４のボス部１５に埋め込まれている（図４参照）。このため、突条１７の外周部と樹脂プーリ部材１４のボス部１５とが接触し、外輪１２と樹脂プーリ部材１４との接触領域が増大する。

この接触領域の増大により、軸受運転時、軸受温度の上昇により樹脂プーリ部材が膨張すると、樹脂プーリ部材が突条の外周部を押し付けて、樹脂プーリ部材の摩擦が大きくなり、クリープに対する耐力を大きくすることができる。

なお、突条１７を外輪１２の外径面の周方向に間欠的に設けてもよい。この場合、その突条１７の周りを樹脂プーリ部材１４のボス部１５が覆い、樹脂プーリ部材１４が突条１７により外輪１２の外周部に係止する。この係止によって、突条１７を外輪１２の外径面の全周に設けた構成と比して、樹脂プーリ部材１４のクリープに対する耐力を高めることができ、より大きなクリープに対する耐力が必要な場合有利である。

前記第２実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受の変形例を図５に示す。この変形例において、樹脂プーリ付き軸受１０は、突条１７が外輪１２の外径面の両鍔部１３間に、軸方向に間隔をおいて２本設けられた点で前記第２実施形態と相違する。

これにより、外輪１２の外径面と樹脂プーリ部材１４のボス部１５との接触領域を、第２実施形態の場合よりも増大させることができる。なお、外輪１２の外径面に螺旋状の突条１７を設けても良い。この場合も、前記接触領域を第２実施形態の場合よりも増大させることができるからである。

この発明の第３実施形態を図６に示す。
第３実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、鍔部１３の軸方向の内側面に、軸方向内向きに突き出す係合部１８が設けられた点で、前述の第１実施形態に相違し、他の構成は前記第１実施形態と同様である。

この実施形態の前記係合部１８は、図７に示すように、鍔部１３の内側面の周方向の４箇所に設けられ、射出成形により樹脂プーリ部材１４のボス部１５に埋め込まれている。これにより、係合部１８を樹脂プーリ部材１４が覆い、この係合部１８によって樹脂プーリ部材１４が外輪１２の外周部に係止する。この係止により、前記第１実施形態と比して、樹脂プーリ部材１４のクリープに対する耐力を高めることができる。
なお、係合部１８の設置数は、樹脂プーリ部材１４に掛かる径方向の負荷に応じて適宜設定され、例えば、２箇所、３箇所、５箇所、・・・としてもよい。また、樹脂プーリ部材１４に掛かる径方向の負荷が比較的小さい場合や、トルクの小さい場合など、係合部１８を外輪１２の鍔部１３の１箇所に設けてもよい。

前記第３実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受の変形例を図８に示す。この変形例において、樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１２の外径面の両鍔部１３間に前記突条１７が全周にわたって設けられたものであり、他の構成は第３実施形態と同様である。

これにより、射出成形された樹脂プーリ部材１４は、ボス部１５が係合部１８によって外輪１２に係止されるとともに、突条１７の外周部と樹脂プーリ部材１４のボス部１５とが接触するため、外輪１２と樹脂プーリ部材１４との接触領域が増大する。その結果、前記第１から３実施形態と比して、樹脂プーリ部材１４のクリープに対する耐力を高めることができる。

この発明の第４実施形態を図９〜図１０に示す。
この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、図９に示すように、転がり軸受１１の外輪１２の外周部に樹脂プーリ部材１４が一体化された点で、前述の第１実施形態と共通するが、外輪１２の鍔部１３が、外輪１２の外径面の両端部に固定された円環状のリング１９により形成された点で相違する。他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

この樹脂プーリ付き軸受１０は、そのリング１９が圧入により、外輪１２の外径面の両端部にそれぞれ固定される。リング１９は、断面矩形をなし、軸方向の外側面が外輪１２の端面と同一平面となるように連続している。外輪１２の外径面の両リング１９、１９の間に、そのリング１９の前記外側面と外径面が露出するように樹脂プーリ部材１４が射出成形により一体化される（図９参照）。

リング１９の外側面と外径面が露出しているので、これらの面から外輪１２の熱を外部に放熱することができ、前述の第１実施形態と同様、特許文献５に記載の樹脂プーリ付き軸受よりも放熱性を向上させることができる。

また、前記リング１９の軸方向の端面に、樹脂プーリ部材１４のクリープ防止用の加工、例えば、ローレット加工を施すことができる。これにより、樹脂プーリ部材１４とリング１９の端面との間の摩擦抵抗が高まり、クリープ防止性能を高めることが可能である。

この第４実施形態においては、リング１９を外輪１２に圧入固定したが、リング１９の固定手段としては、射出成形時の位置ずれ、及び樹脂プーリ付き軸受１０としての所望の機能に影響しない限り、適宜の手段を採用することができる。例えば、リング１９を外輪１２に溶接により固定すると、外輪１２に対するリング１９の強固な固定が得られる。

また、リング１９の他の固定手段として、固相接合の一種である圧入接合により外輪１２の外径面にそのリング１９を固定してもよい。

ここで、前記圧入接合とは、板状のリングの内周部と軸体の外周部との間に圧入代を設け、リングと軸体との間に通電して電気抵抗熱を伴う圧入による固相接合をいう（特許第３２７０７５８号 公報 段落００２７〜段落００３１参照）。

この圧入接合によって行われたリングと軸体との接合を前記第４実施形形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０の外輪１２とリング１９との接合に適用する。

この圧入接合は、図１０（ａ）、（ｂ）に示す治具を用いて行われる。この治具は、下端部に円柱状の固定穴３２が設けられたクロム銅製の挿し込み具３１と、クロム銅製の載置台３３とからなり、この挿し込み具３１と載置台３３は、それぞれ電極として機能する。

この接合方法の一例としては、外輪１２の外周部とリング１９の内周部には所定の圧入代（外輪１２の外径Ｄ２とリング１９の内径Ｄ１との差分）を形成する。挿し込み具３１の固定穴３２に外輪１２を固定し、外輪１２と同一軸心となるように、リング１９を載置台３３に置き、プレス装置（図示省略）に固定した挿し込み具３１とともに外輪１２を軸方向に降下させて、リング１９の内周部１９ａの縁（リング１９と外輪１２の間の圧入代部分）と外輪１２の面取り部とを接触させ、プレス機により挿し込み具３１を介してリング１９に所定の加圧力を加えた状態とする（図１０（ａ）参照）。

前記の状態で、載置台３３および挿し込み具３１を介してリング１９と外輪１２の間に電流を通電し圧入開始する。圧入直後は、リング１９と外輪１２の接合部が狭いことから電流が集中して前記圧入代部分が軟化し、この軟化した状態で、前記加圧力によって外輪１２がリング１９内に押し込まれる。

圧入が開始されると、リング１９の内周部が外輪１２の外周部を移動し、リング１９が外輪１２に圧入され、さらに、図１０（ｂ）に示すように、外輪１２の外周部とリング１９の内周部が固相接合される。この圧入によって、外輪１２とリング１９の接合部の表面がしごかれて、不純物質層（油分、表面処理剤、酸化皮膜等）が取り除かれて清浄化される。この清浄な表面組織で接合が行われるため、酸化皮膜等の影響を受けない良好な接合が行われて、リング１９と外輪１２との接合強度がリング１９を圧入嵌合のみで外輪１２の外径部に固定する場合と比して高めることができる。

また、この圧入を伴った接合（圧入接合）では、軟化した圧入代部分が塑性変形して、リング１９と外輪１２の圧入代が解消される。

次に、固定穴３２の内径をリング１９の外径とした挿し込み具３１に、外周部の一端部にリング１９を固定した外輪１２を、そのリング１９が上方に位置するように固定する。この固定状態で、載置台３３に置いた新たなリング１９を、前述した圧入接合方法により、外輪１２の外径面の他端部に固定する。

このようにして、第４実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１２の外周部の両端部にリング１９が固定される。前記圧入接合によって、外輪１２とリング１９の接触が酸化皮膜等の影響を受けない良好な接合となり、外輪１２とリング１９の間の熱伝導が得易くなる。その結果、圧入のみで固定をした場合と比して、外輪１２の熱が効率良くリング１９に伝わるため、放熱性を向上させることができる。

また、リング１９が外輪１２の外周部に強固に固定されるので、そのリング１９と樹脂プーリ部材１４の間の摩擦接触により、樹脂プーリ部材１４と外輪１２の間のクリープに対する耐力を得ることができる。
なお、前述した固定手段（圧入、溶接、または圧入接合）によるリング１９の外輪１２に対する固定は、樹脂プーリ部材１４の射出成形前に行われているが、射出成形後に行うことも可能である。

図１１は、この発明の第５実施形態を示す。
この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１２の鍔部１３が、外輪１２の外径面の両端部に固定された円環状のリング１９により形成された点で第２実施形態と相違する。その他の構成は、第２実施形態と同様である。

図１２は、この発明の第６実施形態を示す。
この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１２の鍔部１３が、外輪１２の外径面の両端部に固定された円環状のリング１９により形成された点で第３実施形態と相違する。他の構成は第３実施形態と同様である。

前記第６実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受の変形例を図１３に示す。この変形例において、樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１２の外径面の両鍔部１３間に前記突条１７が全周にわたって設けられたものであり、他の構成は第３実施形態と同様である。

第１実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 同上の樹脂プーリ付き軸受を示す側面図 第２実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 図３のＡ−Ａ線における断面図 同上の変形例を示す樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 第３実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 同上の樹脂プーリ付き軸受を示す側面図 同上の変形例を示す樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 第４実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 （ａ）同上のリングと外輪との圧入接合を概念的に示した作用図、（ｂ）図１０（ａ）のリングと外輪との接合状態を概念的に示した作用図 第５実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 第６実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図 同上の変形例を示す樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図

符号の説明

１０ 樹脂プーリ付き軸受
１１ 転がり軸受
１２ 外輪
１３ 鍔部
１４ 樹脂プーリ部材
１５ ボス部
１６ 外周部
１７ 突条
１８ 係合部
１９ リング
３１ 挿し込み具
３２ 固定穴
３３ 載置台

Claims (7)

1. 転がり軸受(１１)の外輪(１２)の外周に樹脂プーリ部材(１４)が射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、
   前記外輪(１２)の外径面の両端部に、その外輪(１２)の端面を拡径するように外径側へ突き出す鍔部(１３)が設けられ、前記鍔部(１３)の外径面および前記外輪(１２)の両端面を露出させるように、前記樹脂プーリ部材(１４)が前記外輪(１２)の両鍔部（１３、１３）間で一体化されたことを特徴とする樹脂プーリ付き軸受。
2. 前記外輪(１２)の外径面の前記両鍔部(１３、１３)間に突条(１７)が周方向に設けられ、前記射出成形により前記樹脂プーリ部材(１４)に前記突条(１７)が埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の樹脂プーリ付き軸受。
3. 前記両鍔部(１３、１３)間に前記突条(１７)が軸方向に間隔をおいて複数設けられたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂プーリ付き軸受。
4. 前記鍔部(１３)の軸方向の内側面に、軸方向内向きに突き出す係合部(１８)が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
5. 前記外輪(１２)の外径面にローレット加工が施されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
6. 前記鍔部(１３)が、前記外輪(１２)の外径面の両端部に固定された円環状のリング(１９)により形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
7. 前記リング(１９)の端面に前記樹脂プーリ部材(１４)のクリープ防止用の加工を施したことを特徴とする請求項６に記載の樹脂プーリ付き軸受。

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