JP2009144813A - 軸受付き樹脂プーリ及びその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受付き樹脂プーリにおいて、プーリ部の連結部の表面部と内部との間で温度勾配を抑えて、連結部の厚肉化を可能にすることである。
【解決手段】 軸受付き樹脂プーリ１００を成形するとき、成形型Ｓに転がり軸受１と金属部材８をインサートして射出成形する。これにより、成形されたプーリ部３の連結部６に、金属部材８が埋設される。金属部材８は成形型Ｓに接触しているため、連結部６が加熱して反応し、固化するとき、その表面部だけでなく内部にも成形型Ｓの熱が伝わり、連結部６の肉厚ｔ１を厚くしてもその表面部と内部との間の温度勾配が抑制される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車両のエンジン部分等に使用される軸受付き樹脂プーリ及びその製法に関するものである。

従来の車両（例えば、自動車）に使用されるプーリは、金属より成るものが多くを占めていた。しかし、車両の軽量化に伴い、耐磨耗性の高い樹脂材（例えば、フェノール等の熱硬化樹脂）より成るプーリが使用されている。そして、樹脂材より成るプーリと、転がり軸受とを一体に成形した軸受付き樹脂プーリが公知である（特許文献１を参照）。この軸受付き樹脂プーリは、成形型に軸受をインサートした状態で、その成形型のキャビティに溶融樹脂を射出するという方法（射出成形方法）によって製作されている（特許文献２を参照）。

成形型に射出された溶融樹脂は、成形型が加熱されるのに伴って反応し、固化されてプーリ部が形成される。このとき、均質なプーリ部を得るためには、成形型の内部の温度勾配（温度差）を抑えること、即ち、成形型を一様に加熱することが必要である。そして、プーリ部の肉厚を一定としなければならない。例えば、図７に示される軸受付き樹脂プーリ１００’のように、プーリ部５０におけるリム部５１の肉厚ｔ’と連結部５２の肉厚ｔ’をほぼ同じにしなければならない。

しかし、軸受付き樹脂プーリ１００’では、プーリ部５０に作用する強度に応じてリム部５１や連結部５２の肉厚ｔ’を厚くしたり、薄くしたりすることが望ましい。従来の軸受付き樹脂プーリで、強度を確保すべく所定部の厚肉化を図ると、成形型からの熱（温度）が内部に伝わりにくくなり、プーリ部の表面と内部とで温度勾配（温度差）が発生してしまう。これにより、プーリ部の内部強度の確保が困難になる。
実開平６−３２８１４号公報 特開平８−１４２１１２号公報

本発明は、上記した事情に鑑み、軸受付き樹脂プーリにおいて、プーリ部の連結部の表面部と内部との間で温度勾配を抑え、連結部の厚肉化を可能にすることを課題としている。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するための第１の発明は、
転がり軸受の外輪に樹脂材より成るプーリ部が一体に形成された軸受付き樹脂プーリであって、
前記プーリ部は、前記転がり軸受の外輪に固着するリング状のボス部と、前記ボス部よりもラジアル方向の外側に配置され、外周面がベルト転走面となるリング状のリム部と、前記ボス部と前記リム部とを連結する連結部とを備え、
前記連結部に金属部材を埋設し、かつその金属部材を前記プーリ部の外周面に露出させたことを特徴としている。

本発明に係る軸受付き樹脂プーリは、上記したように構成されていて、プーリ部の連結部に金属部材が埋設されている。しかも、この金属部材は、プーリ部の外周面に露出している。このため、成形型に転がり軸受と金属部材をインサートして樹脂プーリ付き軸受を射出成形するとき、金属部材と成形型とが接触する。そして、プーリ部の連結部には、金属部材を介して成形型の熱が伝わる。これにより、連結部を厚肉化しても、その表面部と内部（金属部材が埋設されている部分）とが同様な温度勾配（温度差）をもって加熱される。換言すれば、連結部の表面部と内部に温度勾配を生じさせることなく、連結部を厚肉化することができる。

具体的には、前記連結部は、前記ボス部の外周面と前記リム部の内周面とを連結する円板状であり、
前記金属部材はＴ字状の断面を有するリング状であり、
前記金属部材の縦リブの部分が前記連結部に埋設されているとともに、その横リブの部分が前記リム部の外周面を覆うように露出されているようにできる。

これにより、簡単な形状の金属部材をインサート成形することができる。また、金属部材がリム部の外周面を覆っているため、金属部材の外周面がベルト転走面となる。この結果、ベルト転走面の耐磨耗性が向上する。

また、金属部材の縦リブの先端部は、前記転がり軸受の外輪と非接触とされていることが望ましい。

これにより、成形型の熱が転がり軸受に伝わることが抑制され、転がり軸受を損傷するおそれが小さくなる。

そして、第２の発明は軸受付き樹脂プーリの製法であって、
射出成形機の成形型に転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪よりもラジアル方向の外側に配置され、成形状態でプーリ部に埋設される金属部材とをインサートし、前記金属部材を前記成形型に接触させてキャビティに溶融樹脂を射出することを特徴としている。

これにより、成形型に転がり軸受と金属部材をインサートして、樹脂プーリ付き軸受を射出成形することができる。

本発明の実施例について説明する。図１は本発明の第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００の正面図、図２は同じく側面断面図、図３は金属部材８の斜視図、図４は軸受付き樹脂プーリ１００の成形型Ｓを型開きした状態の断面図、図５は同じく成形型Ｓを型閉じした状態の断面図である。

図１及び図２に示されるように、第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００は、転がり軸受１の外輪２に、樹脂材（例えば、フェノール樹脂）より成るプーリ部３が一体に成形されている。プーリ部３は、転がり軸受１の外輪２に固着するリング状のボス部４と、ボス部４よりもラジアル方向の外側に配置されるリング状のリム部５と、ボス部４とリム部５とを連結する円板状の連結部６とを備えている。連結部６の肉厚ｔ１は、リム部５の肉厚ｔ２よりも厚くなっている（ｔ１＞ｔ２）。連結部６には、多数本（第１実施例の場合、周方向に等角度をおいて１２本）の補強リブ７が設けられている。そして、リム部５から連結部６にかけて、金属部材８が埋設されている。なお、図２において、９は転がり軸受１の内輪、１１は転がり軸受１の転動体（玉）、１２は転動体の保持器である。

次に、金属部材８について説明する。この金属部材８は、例えば鉄、アルミ等の熱伝導性の良好なものより成る。図２及び図３に示されるように、本実施例の金属部材８は断面略Ｔ字状のリング体であり、その横リブ１３はリム部５の外周面５ａに密着して配置され、外周面５ａのほぼ全面を覆っている。また、金属部材８の縦リブ１４は、プーリ部３の連結部６の厚み方向（スラスト方向）のほぼ中央部に埋設されている。金属部材８の縦リブ１４の先端部１４ａは、転がり軸受１の外輪２と非接触状態（換言すれば、縦リブ１４の先端部１４ａと転がり軸受１の外輪２との間に樹脂が存する状態）に配置されている。

次に、第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００の製法について説明する。第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００は、射出成形によって成形される。図４及び図５に示されるように、成形型Ｓは可動型１５と固定型１６とを備えている。可動型１５の軸線Ｃの部分には、転がり軸受１の内輪９に嵌合するダミーボス１７が突出されている、そして、ダミーボス１７の周囲には、プーリ部３の片面側を形成するためのキャビティ１８が設けられている。そしてキャビティ１８の最外周部分の内周面部分には、金属部材８の横リブ１３が配置される金属部材支持部１９が形成されている。

成形型Ｓの固定型１６には、可動型１５と同様に、転がり軸受１の内輪９に嵌合するダミーボス２１と、プーリ部３の片面側を形成するためのキャビティ２２と、金属部材８の横リブ１３を配置する金属部材支持部２３が設けられている。また、固定型１６の軸線Ｃの部分には、型閉じされた可動型１５のキャビティ１８と固定型１６のキャビティ２２に溶融樹脂を射出するためのスプール部２４、ランナ部２５及びゲート部２６が形成されている。なお、図４において、２７，２８は、プーリ部３の連結部６に補強リブ７を形成するための溝部である。

次に、第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００を射出成形するときの作用について説明する。図４に示されるように、可動型１５のダミーボス１７に転がり軸受１の内輪９を嵌合させて保持するとともに、可動型１５の金属部材支持部１９に金属部材８を配置する。これにより、金属部材８は可動型１５と接触状態となる。図５に示されるように、可動型１５を固定型１６に接近させ、成形型ＳのパーティングラインＰＬを密着させて型閉じする。そして、固定型１６に溶融樹脂を射出する。射出された溶融樹脂は、スプール部２４からランナ部２５、ゲート部２６を介してキャビティ１８，２２に流入する。可動型１５と固定型１６とを加熱する。これに伴い、溶融樹脂も徐々に加熱され、反応して固化し、転がり軸受１とプーリ部３と一体に形成された軸受付き樹脂プーリ１００が成形される。

従来の軸受付き樹脂プーリ１００’（図７参照）のプーリ部５０は、樹脂材のみから成るものである。このため、プーリ部５０は、その表面部（即ち、可動型１５及び固定型１６との接触面）から徐々に昇温して固化し、最終的にその内部（可動型１５と固定型１６との接触面から最も遠い部分）が反応して固化する形である。このため、プーリ部５０の表面部と内部との間の温度勾配（温度差）を抑制するためには、プーリ部５０のほぼ全域に亘って肉厚ｔ’を一定にしなければならなかった。

しかし、本発明に係る軸受付き樹脂プーリ１００の場合、可動型１５と固定型１６の金属部材保持部１９，２３に金属部材８が配置されていて、その横リブ１３が、プーリ部３から突出する形で可動型１５と固定型１６とに接触している。更に、金属部材８の縦リブ１４は、プーリ部３の連結部６に埋設されている。ここで、金属部材８の熱伝導性は、樹脂材のそれと比較して遥かに大きい。このため、プーリ部３の連結部６においては、その表面部が可動型１５と固定型１６とに接触しているだけでなく、その内部も、金属部材８を介して可動型１５と固定型１６とに接触している形となる。この結果、本発明に係る軸受付き樹脂プーリ１００では、プーリ部３の連結部６における可動型１５側の表面部から金属部材８の縦リブ１４の表面までの肉厚ｔ３と、リム部５の肉厚ｔ２とを同じ程度とすることができる。即ち、プーリ部３における連結部６の肉厚ｔ１は、可動型１５側の表面部から金属部材８の縦リブ１４の表面までの肉厚ｔ３の２倍と、金属部材８の縦リブ１４の厚みｔ４との合計（ｔ１＝ｔ３×２＋ｔ４）となり、リム部５の肉厚ｔ２よりも遥かに厚くすることができる。

しかも、プーリ部３の連結部６において、可動型１５側の表面部及び固定型１６側の表面部から金属部材８の縦リブ１４の表面までの肉厚ｔ３と、リム部５の肉厚ｔ２とが同程度である。このため、連結部６の両側の部分で温度勾配（温度差）が発生しにくくなる。この結果、プーリ部３の肉厚ｔ１を部分的に変更させることができ、プーリ部の成形不良の防止、ひいてはプーリ部の強度低下が防止される。

そして、金属部材８の縦リブ１４の先端部１４ａは、転がり軸受１の外輪２と非接触となっているため、金属部材８を伝わる熱によって転がり軸受１を損傷するおそれはない。

第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００の場合、金属部材８の横リブ１３がプーリ部３のリム部５のほぼ全面を覆う形で突出している。このため、金属部材８の横リブ１３の外周面がベルト転走面となっている。これにより、従来の軸受付き樹脂プーリ１００’のように、樹脂材より成るリム部５の外周面をベルト転走面とする場合と比較して、ベルト転走面の耐磨耗性が向上するという効果が奏される。

上記した第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００の場合、プーリ部３の連結部６が全周に亘って設けられている場合である。しかし、図６に示される第２実施例の軸受付き樹脂プーリ１１０のように、ボス部４とリム部５が複数本のスポーク２９によって連結されているものであってもよい。この実施例の場合の金属部材３１は、リング状の横リブ３２の内周面からラジアル方向の内側に向かって、スポーク２９の数に対応するロッド３３が設けられた形態である。

上記したように本発明に係る軸受付き樹脂プーリ１００，１１０では、プーリ部３に温度勾配（温度差）を抑制して、その肉厚を部分的に変えることができる（特に、連結部６の肉厚ｔ１を厚くできる）。これにより、プーリ部３に作用する強度に応じて、プーリ部３の肉厚を自由に設定することができるため、樹脂プーリ付き軸受１００，１１０の寿命を長くすることができる。

上記した金属部材８，３１の形状は、本明細書の実施例に記載したもの以外のものであってもよい。即ち、金属部材８，３１の形状を、プーリ部３において部分的に厚肉化したい箇所に応じて定めることができる。

そして、金属部材８，３１に成形型Ｓの熱を伝えるという機能をもたせるだけでなく、金属部材８，３１を外部から積極的に加熱（例えば、高周波誘導による加熱）させることもできる。これにより、成形方法の自由度が増加する。

本発明の第１実施例の軸受付き樹脂プーリ１００の正面図である。 同じく側面断面図である。 金属部材８の斜視図である。 軸受付き樹脂プーリ１００の成形型Ｓを型開きした状態の断面図である。 同じく成形型Ｓを型閉じした状態の断面図である。 第２実施例の軸受付き樹脂プーリ１１０の正面図である。 従来の軸受付き樹脂プーリ１００’の側面断面図である。

符号の説明

１００，１１０ 軸受付き樹脂プーリ
１ 転がり軸受
２ 外輪
３ プーリ部
４ ボス部
５ リム部
５ａ 外周面
６ 連結部
８，３１ 金属部材
１３，３２ 横リブ
１４ 縦リブ
１４ａ 先端部
１５ 可動型（成形型）
１６ 固定型（成形型）
１８，２２ キャビティ
２９ スポーク（連結部）
Ｓ 成形型

Claims (4)

1. 転がり軸受の外輪に樹脂材より成るプーリ部が一体に形成された軸受付き樹脂プーリであって、
   前記プーリ部は、前記転がり軸受の外輪に固着するリング状のボス部と、前記ボス部よりもラジアル方向の外側に配置され、外周面がベルト転走面となるリング状のリム部と、前記ボス部と前記リム部とを連結する連結部とを備え、
   前記連結部に金属部材を埋設し、かつその金属部材を前記プーリ部の外周面に露出させたことを特徴とする軸受付き樹脂プーリ。
2. 前記連結部は、前記ボス部の外周面と前記リム部の内周面とを連結する円板状であり、
   前記金属部材はＴ字状の断面を有するリング状であり、
   前記金属部材の縦リブの部分が前記連結部に埋設されているとともに、その横リブの部分が前記リム部の外周面を覆うように露出されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受付き樹脂プーリ。
3. 前記金属部材の縦リブの先端部は、前記転がり軸受の外輪と非接触とされていることを特徴とする請求項２に記載の軸受付き樹脂プーリ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸受付き樹脂プーリの製法であって、
   射出成形機の成形型に転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪よりもラジアル方向の外側に配置され、成形状態でプーリ部に埋設される金属部材とをインサートし、前記金属部材を前記成形型に接触させてキャビティに溶融樹脂を射出することを特徴とする軸受付き樹脂プーリの製法。

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