JP2009138766A - 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】転がり軸受１１の外輪１３の外径面の両端部に内径側へ凹む段部１７が形成され、その段部１７の外径面にローレット加工が施されている。樹脂プーリ部材２１が外輪１３の外径面に射出成形により一体化されると、樹脂プーリ部材２１と段部１７の軸方向の側面とが接触して、径方向接触領域が確保されるとともに、段部１７の外径面のローレット溝により樹脂プーリ部材２１の摩擦抵抗が大きくなり、樹脂プーリ部材２１のクリープに対する耐力を確保される。これにより、樹脂プーリ部材２１のボス部２２を外輪１３の両端面を抱え込むように外輪１３の外径面に一体化させる必要がなくなるため、外輪１３の端面の露出面積が増え、放熱性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受の外輪の外径部に、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き軸受に関する。

転がり軸受の外輪の外径部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、樹脂プーリ部材のボス部が外輪の両端面を抱え込むように、外輪の外径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、外輪の外径部に周溝やローレット溝を設けて、樹脂プーリ部材と外輪の外径部との摩擦を高めることが考えられる。しかし、ローレット溝や周溝等を設けると、外輪の肉厚が薄くなり、外輪の強度低下のおそれがある。そこで、強度を確保するために、外輪の肉厚を大きくして肉厚を維持しつつローレット溝や周溝を設けてもよいが、外輪が標準規格品から外れるだけでなく、製造コストが高くなる。

また、特許文献１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、外輪の外径部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。

この問題を解決するため、前記の樹脂プーリ付き軸受の中には、樹脂プーリ部材を形成する樹脂材料に熱伝導材を添加することにより、樹脂プーリ部材の熱伝導性を高めて、転がり軸受の熱を樹脂プーリ部材に円滑に伝えて放熱させるもの（特許文献２参照）、樹脂プーリ部材の側面に周方向の凸部を径方向に間隔をおいて複数形成し、樹脂プーリ部材の側面の表面積を大きくして放熱性を高めたもの（特許文献３参照）、または、軸受の内輪と外輪の両端面間を、芯金をゴム材料で覆ったシール部材で密封し、そのシール部材のゴム材料の一部分を取り除き、芯金を外部に露出させて放熱性を高めたもの（特許文献４参照）が提案されている。

実開平７−２８２５９号公報 特開２００１−２２０９１７号公報 特開２００４−３０８８４０号公報 特開２００５−２７３７８７号公報

しかし、特許文献２に記載の樹脂プーリ付き軸受は、樹脂プーリ部材を形成する樹脂材料に熱伝導材を添加するため、その樹脂材料の価格が上昇して、製造コストが上昇する。

また、特許文献３に記載の樹脂プーリ付き軸受では、樹脂プーリ部材のボス部と外周部をつなぐ連結アームが全周にわたって設けられている。このため、軸受の発熱による熱が外輪を経て樹脂プーリ部材の連結アームに蓄熱され易く、樹脂プーリ部材の側面の凸部による放熱では不十分であった。

特許文献４に記載の樹脂プーリ付き軸受では、軸受の発熱による熱は、軸受内の外部に露出した芯金から放熱されるが、外輪を経て樹脂プーリ部材に伝わった熱に対する放熱手段が設けられていないため、樹脂プーリ部材に蓄熱されて、軸受の放熱が十分に行われないおそれがあった。

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。

前記の課題を解決するために、この発明の樹脂プーリ付き軸受としては、転がり軸受の外輪の外周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、その外輪の端面が小径となるように内径側へ凹む段部が形成されるとともに、その段部の外径面に前記樹脂プーリ部材のクリープを防止する手段が設けられた構成を採用したのである。

この構成によると、前記樹脂プーリ部材は、外輪の外径面の両段部を埋めるように一体化されるので、樹脂プーリ部材と段部の軸方向の側面とが接触する。この接触によって径方向接触領域が確保されるとともに、段部の外径面には樹脂プーリ部材のクリープを防止する手段が設けられているので、樹脂プーリ部材のクリープに対する耐力を確保することが可能となる。さらに、樹脂プーリ部材は外輪の両段部を埋めるので、段部に樹脂プーリ部材が係合し、軸方向のずれ動きを防止される。これにより、樹脂プーリ部材のボス部を外輪の外径面にその両端面を抱え込むように一体化させる必要がなくなり、外輪の端面の露出面積が増え、放熱性を向上させることができる。

また、外輪の段部の外径面に樹脂プーリ部材のクリープを防止する手段が設けられると、前述のように外輪の肉厚が薄くなり、強度低下のおそれがある。しかし、前記段部は外輪の外径面の両端部に設けられているので、外輪の軸方向中央の肉厚が薄くならず、樹脂プーリ部材の成形時、その熱収縮による締め付け力に対する強度が確保される。その結果、外輪の強度の低下が抑えられ、射出成形後の軸受精度の低下を防止することができる。

前記樹脂プーリ部材のクリープを防止する手段としては、外輪の段部の外径面に樹脂プーリ部材の内周面が食い込み可能な凹凸面であればよく、例えば、ローレット溝を採用することができる。

樹脂プーリ部材のクリープに対する耐力を向上させるために、前記外輪は、その端面と前記段部の外径面との間に面取り部が周方向に形成されており、その段部面取り部にローレット加工が施された構成を採用することができる。外輪の段部面取り部のローレット溝に樹脂プーリ部材を形成する射出樹脂が食い込み、その食い込みによって樹脂プーリ部材と外輪の外径部との摩擦が大きくなるからである。

ここで、外輪の外径面は、前記段部の外径面と、前記外輪の端面との間の全周に面取り部が設けられた場合において、その面取り部の外径面を含むものとする。

前記の課題を解決するために、この発明の樹脂プーリ付き軸受としては、転がり軸受の外輪の外周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き軸受において、前記外輪の外径面の軸方向の途中に固定され、前記外輪の軸方向の幅よりも小幅の円筒状のリングを有し、このリングの外径面が前記樹脂プーリ部材のクリープを防止しうる粗面とされた構成を採用することができる。

この構成によると、樹脂プーリ部材は、リングの軸方向両側に埋め込まれ、リングの両端部で係合し軸方向のずれ動きが防止されるとともに、リングの端面と樹脂プーリ部材との径方向の接触領域が確保される。また、リングの外径面が樹脂プーリ部材のクリープを防止しうる粗面とされるので、クリープに対する耐力を確保することが可能となる。その結果、樹脂プーリ部材のボス部を外輪の外径面にその両端面を抱え込むように一体化させる必要がなく、外輪の端面の露出面積が増え、放熱性を向上させることができる。

また、この構成では、段部を設けるための加工を外輪の外径面に施す必要がないため、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、前記加工による外輪の強度低下を防止することができる。

前記構成において、樹脂プーリ部材のクリープに対する耐力を向上させるために、前記外輪は、その外径面と端面との間に面取り部が全周に形成されており、その面取り部にローレット加工が施された構成を採用することができる。外輪の面取り部のローレット溝に樹脂プーリ部材を形成する射出樹脂が食い込み、その食い込みによって樹脂プーリ部材と外輪の外径面との摩擦が大きくなるからである。

また、この発明の樹脂プーリ付き軸受において、転がり軸受で発生する熱の放熱性をさらに向上させるために、前記外輪の端面に複数の径方向のスリットが設けられた構成、または前記外輪の端面に溝が全周にわたって形成された構成を採用することができる。この構成により、スリットや周溝の内面によって表面積が大きくなった外輪端面から転がり軸受の熱が効率良く放熱される。前記転がり軸受の内輪の端面にも、複数の径方向のスリットが設けられ、または溝が全周にわたって形成されたものとしてもよい。このようにすると、転がり軸受の内輪端面からも転がり軸受の熱が効率良く放熱される。

以上のように、この発明は、転がり軸受の外輪の外径面の両端部に段部を形成することにより、または、外輪の外径面に円筒状のリングを固定することにより、樹脂プーリ部材のクリープを防止しつつ、放熱性を向上させることができ、樹脂プーリ付き軸受の寿命を延ばすことができる。

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、図２は、第１の実施形態を示す。この樹脂プーリ付き軸受１０は、内輪１２と外輪１３の間に複数のボール１４が配列された転がり軸受１１の外輪１３の外径面に、樹脂プーリ部材２１が射出成形によって一体化されたものである。

転がり軸受１１は、公知の転がり軸受とし、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。この転がり軸受１１の外輪１３の両端面に、径方向のスリット１５が周方向に複数設けられる（図２参照）。このスリット１５により、外輪１３の両端面の表面積が大きくなり、転がり軸受１０の熱を効果的に放熱される。なお、内輪１２の両端面にも、径方向のスリット（図示省略）を周方向に複数設けても良い。この場合、内輪１２の両端面の表面積も大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。

この転がり軸受１１の外輪１３は、その外径面の軸方向中央の両端部に段部１７が周方向の全周にわたって設けられる。この両段部１７、１７は、外輪１３の外径面が小径となるように凹んでおり、その外径面には樹脂プーリ部材２１のクリープを防止する手段が設けられる。この手段としては、外輪１３の段部１７の外径面に樹脂プーリ部材２１のボス部２２が食い込み可能な凹凸面であればよく、例えば、ローレット溝を採用する。

樹脂プーリ部材２１は、外輪１３の軸方向の幅（外輪１３の両端面の間の幅）と同じ幅に形成されたボス部２２と、ベルト（図示省略）が巻き掛けられる外周部２３と、ボス部２２と外周部２３とを繋ぐリブ２４を有している。

この樹脂プーリ部材２１が射出成形によって一体化されると、段部１７に樹脂プーリ部材２１のボス部２２が埋まる。このとき、樹脂プーリ部材２１のボス部２２は、段部１７の軸方向の側面Ｓと径方向に接触するので、ボス部２２と段部１７の側面Ｓの径方向接触領域が確保され、クリープに対する耐力を確保することが可能となる。

また、段部１７にボス部２２が埋まると、ローレット加工が施された段部１７の外径面と、樹脂プーリ部材２１のボス部２２の内径面との間に摩擦が大きくなり、樹脂プーリ部材２１のクリープ防止性能を高めることができる。さらに、段部１７にボス部２２が係合して樹脂プーリ部材２１と外輪１３との軸方向のずれ動きを防止する。この結果、従来のように、樹脂プーリ部材２１のボス部２２で外輪１３の両端部を抱え込むように（外輪１３の両端面の一部を覆うように）一体化させる必要がなく、外輪１３とボス部２２の軸方向の寸法を同一にすることも可能である。

樹脂プーリ部材２１のボス部２２で抱え込む必要がないため、図２に示すように、外輪１３の両端面を露出させることができ、外輪１３の両端面が露出されることで、転がり軸受１１で発生する熱の放熱面が大きくなり、放熱性が向上する。

この第１実施形態の変形例を図３、図４に示す。この変形例は、外輪１３の両端面に径方向のスリット１５を形成する代わりに、図４に示す溝１６を全周にわたって形成したものであり、この溝１６を形成することで、スリット１５を形成した構成と同様、外輪１３の両端面の表面積が大きくなり放熱性が向上する。なお、内輪１２の両端面にも溝を全周にわたって形成してもよい。この場合も、内輪１２の両端面の表面積も大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。

前記外輪１３の構造は、樹脂プーリ部材２１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５、図６に示す。

第２実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、図５に示すように、外輪１３の端面と、前記段部１７の外径面との間に段部面取り部１８が周方向の全周に形成され、その段部面取り部１８にローレット加工が施された点で第１実施形態と相違する。その他の構成は前記第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。

この実施形態では、前記段部面取り部１８に射出成形により樹脂プーリ部材２１のボス部２２が食い込んでいる（図５参照）。このため、図６に示すように、ローレット加工を施した段部面取り部１８と樹脂プーリ部材２１のボス部２２とが接触し、前記第１実施形態と比して、外輪１３と樹脂プーリ部材２１との接触領域が増大するとともに、樹脂プーリ部材２１と外輪１３の外径面の摩擦が大きくなり、クリープに対する耐力が大きくなる。なお、段部面取り部１８は、周方向の全周にわたって形成されているが、周方向の複数箇所に間欠的に形成してもよい。

第２実施形態の変形例を図７、図８に示す。この変形例は、外輪１３の両端面に径方向のスリット１５を形成する代わりに、前記第１実施形態の変形例と同様、溝１６を全周にわたって形成したものである。外輪１３の両端面に溝１６を形成することで、外輪１３の両端面の表面積が大きくなり放熱性が向上する。なお、内輪１２の両端面に溝を全周にわたって形成してもよい。この場合も、内輪１２の両端面の表面積も大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。

第３実施形態を図９に示す。この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１３の外径面に段部１７が形成される代わりに、外輪１３の外径面の軸方向中央に円筒状のリング２０が圧入により固定された点で第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。

この実施形態のリング２０は、金属製であり、外輪１３の軸方向の幅よりも小幅に形成され、その外径面が樹脂プーリ部材２１のクリープを防止しうる粗面とされたものである。樹脂プーリ部材２１が射出成形によって一体化されると、樹脂プーリ部材２１のボス部２２によりリング２０が埋め込まれ、リング２０の両端面と樹脂プーリ部材２１との径方向の接触領域が確保される。また、リング２０の外径面が前記粗面とされているので、クリープに対する耐力を確保することが可能となる。さらに、リング２０に樹脂プーリ部材２１のボス部２２が係合して樹脂プーリ部材２１と外輪１３との軸方向のずれ動きを防止する。

その結果、従来のように、樹脂プーリ部材２１のボス部２２で外輪１３の両端部を抱え込むように（外輪１３の両端面の一部を覆うように）一体化させる必要がなく、外輪１３とボス部２２の軸方向の寸法を同一にすることも可能である。

樹脂プーリ部材２１のボス部２２で抱え込む必要がないため、外輪１３の両端面を露出させることができ、外輪１３の両端面が露出されることで、転がり軸受１１で発生する熱の放熱面が大きくなり、放熱性が向上する。

この第３実施形態において、リング２０を外輪１３に圧入により固定したが、リング２０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２０を外輪１３に溶接により固定すると、外輪１３に対するリング２０の強固な固定が得られる。

また、リング２０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１３の外径面にそのリング２０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）。

前記圧入接合によって、外輪１３とリング２０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、リング２０が外輪１３の外周部に強固に固定される。この強固な固定がなされると、リング２０と樹脂プーリ部材２１の間の摩擦接触により、樹脂プーリ部材２１と外輪１３の間のクリープ防止性能が高まる。

第３実施形態の変形例を図１０に示す。この変形例は、外輪１３の両端面に径方向のスリット１５を形成する代わりに、前記第１実施形態の変形例と同様、溝１６を全周にわたって形成したものである。外輪１３の両端面に溝１６を形成することで、外輪１３の両端面の表面積が大きくなり放熱性が向上する。なお、内輪１２の両端面に溝を全周にわたって形成してもよい。この場合も、内輪１２の両端面の表面積も大きくなり、さらに放熱性を向上させることができる。

第４実施形態を図１１に示す。この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受１０は、外輪１３の端面と外径面との間に面取り部１９が周方向の全周に形成され、その面取り部１９にローレット加工が施された点で第３実施形態と相違する。その他の構成は第３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、前記面取り部１９に射出成形により樹脂プーリ部材２１のボス部２２が埋め込まれている。このため、面取り部１９とボス部２２とが接触し、外輪１３と樹脂プーリ部材２１との接触領域が増大する。この接触領域の増大により、樹脂プーリ部材２１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、面取り部１９は、周方向の全周にわたって形成されているが、周方向の複数箇所に間欠的に形成してもよい。

第４実施形態の変形例を図１２示す。この変形例は、外輪１３の両端面に径方向のスリット１５を形成する代わりに、前記第１実施形態の変形例と同様、溝１６を全周にわたって形成したものである。外輪１３の両端面に溝１６を形成することで、外輪１３の両端面の表面積が大きくなり放熱性が向上する。なお、内輪１２の両端面に溝を全周にわたって形成してもよい。この場合も、内輪１２の両端面の表面積も大きくなり、さらに放熱性を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一部切り欠き側面図 同上の樹脂プーリ付き軸受の変形例を示す縦断面図 同上の樹脂プーリ付き軸受の変形例を示す一部切り欠き側面図 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 同上の樹脂プーリ付き軸受を示す一部切り欠き側面図 同上の樹脂プーリ付き軸受の変形例を示す縦断面図 同上の樹脂プーリ付き軸受の変形例を示す一部切り欠き側面図 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の変形例を示す縦断面図 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 同上の樹脂プーリ付き軸受の変形例を示す縦断面図

符号の説明

１０ 樹脂プーリ付き軸受
１１ 転がり軸受
１２ 内輪
１３ 外輪
１４ ボール
１５ スリット
１６ 周溝
１７ 段部
１８ 段部面取り部
１９ 面取り部
２０ リング
２１ 樹脂プーリ部材
２２ ボス部
２３ 外周部
２４ リブ

Claims (9)

1. 転がり軸受(１１)の外輪(１３)の外周に樹脂プーリ部材(２１)を射出成形により一体成形した樹脂プーリ付き軸受において、前記外輪(１３)の外径面の両端部に、その外輪(１３)の端面が小径となるように内径側へ凹む段部(１７)が形成されるとともに、その段部(１７)の外径面に前記樹脂プーリ部材(２１)のクリープを防止する手段が設けられたことを特徴とする樹脂プーリ付き軸受。
2. 前記外輪(１３)は、その端面と前記段部(１７)の外径面との間に面取り部(１８)が周方向に形成されており、その面取り部(１８)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に記載の樹脂プーリ付き軸受。
3. 前記樹脂プーリ部材(２１)のクリープを防止する手段がローレット加工であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂プーリ付き軸受。
4. 転がり軸受(１１)の外輪(１３)の外周に樹脂プーリ部材(２１)を射出成形により一体成形した樹脂プーリ付き軸受において、前記外輪(１３)の外径面の軸方向の途中に固定され、前記外輪(１３)の軸方向の幅よりも小幅の円筒状のリング(２０)を有し、このリング(２０)の外径面が前記樹脂プーリ部材(２１)のクリープを防止しうる粗面とされたことを特徴とする樹脂プーリ付き軸受。
5. 前記外輪(１３)は、その端面と外径面との間に面取り部(１９)が周方向に形成され、この面取り部(１９)にローレット加工が施されたことを特徴とする請求項４に記載の樹脂プーリ付き軸受。
6. 前記外輪(１３)の端面に複数の径方向のスリット(１５)が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
7. 前記転がり軸受(１１)の内輪(１２)の端面にも、複数の径方向のスリットが設けられ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。
8. 前記外輪(１３)の端面に溝(１６)が全周にわたって形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
9. 前記転がり軸受(１１)の内輪(１２)の端面にも、溝(１６)が全周にわたって形成されたことを特徴とする請求項８に記載の樹脂プーリ付き軸受。

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