JP2010516966A - プラスチック体に取り付けられた軸受を含む構造体 - Google Patents

Abstract

本発明は、（ａ）取付面を含んでいるプラスチック体と、（ｂ）プラスチック体に取り付けられた、回転部材および取付ボアを含む内側部材を含んでいる軸受とを含む構造体であって、プラスチック体が、取付面から突出しかつ軸方向延在部ヘッドを含んでいる軸方向延在部を含み、軸方向延在部が取付ボア内に突出し、さらに構造体が、軸方向延在部ヘッドに固定されているプラスチック要素を含み、それによって軸受がプラスチック体上に取り付けられた状態に保たれる、構造体に関する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、プラスチック体（ｐｌａｓｔｉｃ ｂｏｄｙ）とそのプラスチック体に取り付けられた軸受とを含む構造体に関し、さらに詳細には、取付面を含むプラスチック体と、前記プラスチック体に取り付けられた、回転部材および取付ボアを含む内側部材を含んでいる軸受とを含む構造体に関する。

そのような構造体は、国際公開第２００６／１０５６５６Ａ１号パンフレットから知られている。そのような公知の構造体は、ばね、ピボットシャフトを含むテンショナーアーム（ｔｅｎｓｉｏｎｅｒ ａｒｍ）および回転部材（鋳込式軸受または分離軸受のいずれかを有する滑車など）を含め、幾つかの構成部品を備えたテンショナーの組立品である。テンショナーアームはプラスチックでできており、滑車が取り付けられるプラスチック体を構成する。滑車は、取付穴を有する軸受を備えており、セルフタッピングボルト（ｓｅｌｆ ｔａｐｐｉｎｇ ｂｏｌｔ）および座金を用いて取り付ける。軸受を取り付けた後、軸受を保護するために所定の場所にダストキャップを付ける。周知の構造体におけるプラスチックテンショナーアームは、先行技術から知られているように、金属テンショナーアームに取って代わるものとして設計されてきた。

フレームへの軸受の取付けは、軸方向、接線方向および／または半径方向に軸受滑動リング（ｂｅａｒｉｎｇ ｇｌｉｄｅｒ ｒｉｎｇ）が動くのが制限されるかまたは完全に防止されるように軸受を固定することを意図している。従来、フレーム、ならびに軸受の固定に用いる車軸は、金属で作られる。車軸はフレーム上の突出ピンの形態を取り得るか、または車軸は軸受に挿入してフレームに固定するボルトであってよい。軸受をプラスチックフレームに固定するのは、プラスチックの性質およびクリープおよび応力に関連したその傾向のせいで、軸受を金属フレームに固定するよりも複雑である。これには、セルフタッピングボルトをプラスチックテンショナーアームにしっかり固定することが求められる。

プラスチックテンショナーアームと、セルフタッピングボルトによってその上に取り付けられた軸受とを含む構造体の問題は、特に、実際の使用時にチェーンテンショナーに加えられる機械力のレベルおよび変動のせいで、十分に持ちこたえられるものではなく、引張力および曲げ力が軸受およびセルフタッピングボルトに生じる。このため、プラスチック部品が摩耗によって破損することがある。

別の問題は、セルフタッピングボルトをプラスチックテンショナーアームに固定するのに必要な力と関係がある。加える力が小さすぎずかつ大きすぎないようにするために、適度な力で軸受をプラスチック体上に取り付けるのは非常に困難である。力が小さすぎると、座金の下の軸受滑動リングがスリップしたり、滑ったりするであろう。そうすると、部品の摩耗が生じて、最終的に構造体が破損しうる。それゆえに、軸方向の大きな張力が必要である。これは、軸受滑動リングの軸方向の動きを防止する点ではそれほど必要でないが、特に、接線方向の動き（すなわち、軸方向に対して内向きおよび外向きの屈曲）、および半径方向の動き（すなわち、軸方向に対する回転であり、これは座金の下の軸受滑動リングがスリップしたり滑ったりする間に起きる）を防ぐために必要である。しかし、大きな軸方向張力を加えると、クリープ緩和および応力緩和が生じ、部品の緩みにより構造体の初期破損を引き起こしかねない。

セルフタッピングボルト自体の屈曲は、より太いボルトを用いることで少なくなるかもしれないが、ボルトを取り付けるためにより大きな穴をプラスチック体に開ける必要があり、それはプラスチック体の損傷の危険およびボルトがその穴から引き抜かれてしまう危険が増大する。

本発明の目的は、プラスチック体とプラスチック体またはフレームに取り付けられた軸受とを含む構造体であって、こうした上記の問題が軽減された構造体を提供することである。

この目的は、プラスチック体が、軸方向延在部ヘッドを含んでおりかつ取付面から突出している軸方向延在部（例えば、シャフト）を含み、軸方向延在部が取付ボア内に突出し、さらに構造体が軸方向延在部ヘッドに固定されたプラスチック要素を含み、それによって軸受がプラスチック体上に取り付けられた状態に保たれるようにする、本発明による構造体によって成し遂げられた。

本発明による構造体における、取付面から突出しかつ取付ボア内に突出している軸方向延在部という手段、およびプラスチック要素が軸方向延在部ヘッドに固定され、それによって軸受がプラスチック体上に取り付けられた状態に保たれるようにするという手段の効果は、軸受およびプラスチック体またはフレームに加えられる軸方向応力および軸方向張力（ａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ）を減らして構造体を作ることができ、それと同時に軸受の内側部材の半径方向および／または接線方向の動きが今までどおり防止されることである。さらなる利点は、取付要素がプラスチックで作られるので、重量が減少し、しかも必要とされるボルトの錆び止め処理などの処置を講じなくとも耐久性が向上することである。

本発明による構造体の分解概略図である。 本発明による別の構造体の分解概略図である。 軸方向延在部および軸方向延在部の開口部に螺入されることによって軸方向延在部に固定されているプラスチック要素（取付面は図示せず）の概略図である。 プラスチック要素が軸方向延在部の一端に一体的に形成されている、別の軸方向延在部（取付面は図示せず）の概略図である。

［詳細な説明］
本発明による構造体は、以下にさらに説明する種々の実施態様によって達成できる。こうした実施態様の幾つかでは、部品およびその機能をさらに一体化することができ、それによって構造体に必要な部品が少なくなる。

図１に示されているように、構造体は、取付面を含んでいるプラスチック体１と、回転部材３（典型的には、外輪の形態）および取付ボア４を画定している内側部材（例えば、内輪）を含んでいる軸受２とを含み、取付ボアはプラスチック軸方向延在部５（典型的には、シャフトまたは車軸の形態）を受け入れる。

本発明において定義される軸受とは、内輪に対する外輪の回転運動などの、２つの部品間での限定相対運動を可能にする仕掛けである。軸受は、ボール軸受、ローラー軸受または針軸受などの転がり軸受を包含する。好ましくは、内側部材およびプラスチック体は固定されている。

典型的には、取付面とシャフトまたは車軸は互いに対して垂直に配置される。好ましくは、取付面は、別の機能構成部品（例えば、テンションアーム）の一部を形成して、軸方向延在部またはシャフトが別々の動作可能構成部品をつなぎ合わせる働きをするようにする。

好ましくは、プラスチックシャフト５は、摺動式に取付ボア４内に延在して安定した接続を形成して、シャフトと取付ボアとの間で半径方向の動きが起こらないようにする。スナップ嵌め接続の形態のプラスチック要素６により、プラスチック体が軸受に接続され、プラスチック体が軸受に機械的に接続および固定される。有利には、プラスチック体と軸受との間の機械的接続により、シャフトの回りの軸受の（軸方向、接線方向および半径方向の）動きを防ぎ、そのようにして軸受の回転運動を回転可能な外輪３へ向ける。

軸方向延在部またはシャフトの回りの動きをさらに防ぐために、またそのようにして構造破損の危険を最小限に抑えるために、取付ボアは図２に示すような非円形の断面を有し、シャフトは、シャフトと取付ボアが摺動式につながるように相補的な非円形断面を有する。別の実施態様では、取付ボアは、相対するシャフトの断面特徴を補完する四角形、六角形または他の多角形の断面特徴を有し、それによってプラスチック体と軸受は互いにしっかり固定され、実質的に軸方向の力を加えて初めて引き離すことができるようにされる。

本発明のこの態様では、プラスチック要素は、好ましくは、軸受の内輪または内側部材の被覆材であり、これにより典型的には取付ボアが円形の断面から非円形の断面に変えられる。内側の被覆材は好ましくは、軸受の内側部材または内輪にオーバーモールドされ、それによって加工工程および構成部品が少なくなり、製造原価が安くなる。

好ましくは、シャフトと取付ボアは、取付ボアの実質的な長さに沿って（好ましくは、取付ボアを通じて）摺動的につながっており、それによってより堅固で安全な接続が形成される。シャフト（軸方向延在部）が取付ボアを貫通して延在する実施態様では、プラスチック要素により、好ましくは、取付ボアを画定する周辺リムとの機械的接続が形成される（図１および２）。この実施態様では、経済的かつ容易に組み立てられ、しかも軸方向延在部を連結するのにプラスチック要素の使用が容易でありうる構造体が提供される。

一般に、軸受２の取付ボア４には２つの開口端がある（但し、必ずしもそうではない）。本発明の１つの実施態様では、プラスチック体１は取付ボア４の一端に配置され、プラスチック要素は、取付ボアの他端またはその近くに配置された二次的プラスチック要素６である。二次的プラスチック要素６は、軸受がプラスチック体上に取り付けられた状態に保たれるように、軸方向延在部ヘッド７に固定される。その目的のために、二次的プラスチック要素は、好適には、テーパーが付けられた形状であるか（図１）または最大直径が取付ボアの内径より大きいリム要素を有する（図４）。このようにして、プラスチック要素により、軸受が軸方向延在部から滑り落ちてしまうのが防止される。

別の実施態様では、軸受は、プラスチックからなる内側被覆材を有する取付ボアまたは取付穴を含み、またプラスチック要素（これに軸方向延在部ヘッドが固定され、それによって軸受がプラスチック体上に取り付けられた状態に保たれる）は取付穴の内側被覆材である。本発明のこの態様では、内側被覆材および軸方向延在部は好ましくは、接着剤または結合剤によって接続される。接着剤または結合剤を使用することで、プラスチック体とプラスチック被覆材との間の接続表面積を大きくすることができ、それによって堅固な接続が行われる。接着剤または結合剤の使用と併せて、オーバーモールドを用いてプラスチック要素を内側部材に固定することを組み合わせるなら、プラスチック体と軸受との間をほとんど一体的に接続することが可能になり、これにより、接続の構造破損につながりうる振動が生じる傾向が少なくなる。同様に、内側被覆材およびシャフトが相補的な雄雌相互係着機構（ｍａｌｅ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｉｎｔｅｒ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ）（ねじ機構など）を含む場合には、似たような有益な効果が生じうる。

本発明による構造体では、２つのプラスチック部品を互いに固定するのに適し、かつその固定によって、取り付けられた軸受をプラスチック体上に保持できる任意の方法によって、プラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定してよい。

好適には、固定は、ねじ（図３）、締付け、およびスナッピング（ｓｎａｐｐｉｎｇ）（図１）などの機械的手段、あるいは溶接および接着などの物理的接合、ならびにそれらの組合わせによって行われる。動くことに対して物理的な障害物として働くプラスチック要素と、軸方向延在部またはシャフトと内側の取付ボアとの摺動式接続構成とを組み合わせると、軸方向および接線方向および／または半径方向の動きを最小限にするか、好ましくは、防止することができ、このようにして接続の機械的破損の危険が最小限に抑えられる。

ねじでプラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定する場合、プラスチック要素および軸方向延在部ヘッドには好適にはおねじとめねじが設けられる。

締付けでプラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定する場合、プラスチック要素および軸方向延在部ヘッドは、好適には、内径を有するボアを含む雌型要素とボアが受け入れる外径を有する雄型要素を備えており、雌型要素および雄型要素は、内径と外径が実質的に等しい相補的な形状を有する。相補的な形状を有し、かつ内径および外径が実質的に等しい雌型要素および雄型要素に関するこの実施態様では、確実にプラスチック要素と軸方向延在部は互いにしっかり固定され、また実質的に軸方向の力を加えて初めて引き離すことができるようにされる。好適には、雌型要素は取付穴の内側被覆材からなる。

スナッピングでプラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定する場合、好適には、プラスチック要素または軸方向延在部に１つまたは複数のスナッピング要素（カンチレバースナップ嵌め（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｓｎａｐ ｆｉｔ）など）が設けられ、他方の部品（プラスチック要素または軸方向延在部）にはスナッピング要素を受け入れるための相補的要素が設けられる。好適には、相補的要素は軸受に含まれている取付ボアであり、軸方向延在部は１つまたは複数のスナッピング要素を含み、取付ボアを貫通して延びる。スナップ嵌め式の接続を使用する場合、スナップロック接続の弾力性および柔軟性のおかげで軸受をプラスチック体に容易に取り付けられる仕組みが提供されるという利点があり、しかもその構成およびプラスチック接続により、軸受がプラスチック体から外れ（ｄｅ−ａｔｔａｃｈｅｄ）ないようにするための十分な剛性が提供される。普通は、プラスチックフレームまたはプラスチック体から生じている軸方向延在部またはシャフトから軸受を取り外すことができるには、スナップロックが働かなくようにする（すなわち、壊す）必要があるであろう。

溶接でプラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定する場合、２つのプラスチック部品を溶接するのに適した任意の方法を使用してよい。好適には、２つの部品は振動溶接または放射線溶接（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ）によって溶接される。放射線溶接は、好適には、溶接に用いられる放射線が透過する（または大部分が透過する）プラスチック材料でできたプラスチック要素、および溶接に用いられる放射線を吸収する（または大部分を吸収する）プラスチック材料でできたプラスチック体と組み合わせて、使用できる。

接着によってプラスチック要素を軸方向延在部ヘッドに固定する場合、２つのプラスチック部品を接着するのに適した任意の接着剤を使用してよい。

プラスチック要素は、溶接部、ねじ山、および／または接着剤を含む境界面域によって、軸方向延在部ヘッドに固定されている。

ねじ、溶接または接着で軸方向延在部ヘッドに固定されているプラスチック要素を含んでいる構造体は、ねじ山、溶接部、および接着剤を含んでいる、プラスチック要素と軸方向延在部との間の境界面の表面域からそれぞれ見分けることができる。

さまざまな固定方法を組み合わせることもできる。

別の実施態様では、プラスチック要素および軸方向延在部は単一体（ｕｎｉｔａｒｙ ｂｏｄｙ）を構成する。そのような単一体は、軸方向延在部およびプラスチック要素を一体部品として含むプラスチック体を、軸受に射出成形することによって作ることができる。この実施態様の利点は、軸方向延在部とプラスチック要素との間の接着強度が大きくされることである。

本発明による構造体に含まれるプラスチック部品上の軸方向延在部および軸受の取付ボアは、任意の好適な形状であってよい。好ましくは、取付ボアおよび軸方向延在部は、類似の形状を有する。例えば、軸方向延在部および取付ボアの両方が、似たような円形断面を有する円筒形状または円錐形状を有する。

好ましくは、軸方向延在部は非円形断面の形状を有し、取付ボアはそれに対応する非円形の形状の開口部を有する。好適には、非円形断面は、多角形、例えば、三角形、四角形、五角形、または六角形である。断面が非円形、特に多角形である利点は、軸受滑動リングが半径方向へ動くのがより十分に防止されることである。

軸方向延在部は、好適には、軸を強化するための金属インサートを含んでもよい。好ましくは、金属インサートはプラスチック部品でオーバーモールドされる。

本発明の好ましい実施態様では、プラスチック要素は一体化ダストシールド（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｄｕｓｔ ｓｈｉｅｌｄ）を含む。これには、組み合わせなければならない部品がいっそう少なくて済むという利点がある。

本発明による構造体中の軸受に含まれている回転部材は、好適には滑車または歯車である。滑車は、例えば、滑らかなベルトまたはロープと一緒に使用できる滑らかな滑車、あるいは歯付きベルトと一緒に使用できる歯付き滑車であってよい。歯車は、好適にはチェーンと組み合わせる。

本発明による構造体は、回転部材上に支えられるのに適した任意の構造体（例えば、車輪付き運び台（ｗｈｅｅｌｅｄ ｃａｒｒｉａｇｅ））、あるいは柔軟な輸送手段を保持するのに適した任意の構造体（例えば、ロープ用の滑車または柔軟なエンドレス駆動手段（ｅｎｄｌｅｓｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｒｉｖｅ ｍｅａｎｓ）用のテンショナー）であってよい。

好ましくは、構造体は、柔軟なエンドレス駆動手段用のテンショナーである。そのようなテンショナーの例には、乗り物用内燃機関の付属伝動ベルトまたはチェーンに用いられるテンショナーがある。

プラスチック体およびプラスチック要素は、同じプラスチック材料または異なるプラスチック材料で構成されてよい。好適には、プラスチック体ならびにプラスチック要素は、エンジニアリングプラスチックで作られる。プラスチック要素は、スナップ嵌めタイプの接続の一部として有効に機能しうるように、いくらかの弾性力を有してもよいが、プラスチックは、好ましくは、少なくとも１つの軸方向においてプラスチック要素が取付ボアから外れないようにするために十分な剛性を有する。エンジニアリングプラスチックとして、任意の好適なエンジニアリングプラスチックを使用してよい。プラスチックは、好ましくは、強度、クリープ抵抗および寿命のあるものを選択する。当業者なら知っているように、エンジニアリングプラスチックとしては、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡｌ）、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリイミド樹脂、ポリ（フェニレンスルフィド）樹脂、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートなど）、ビスフェノールＡポリカーボネート樹脂、ポリエステルカーボネートコポリマー、アセタール樹脂、およびポリアミドまたはナイロン樹脂がある。加えて、エンジニアリングレジンブレンドまたはエンジニアリングレジンアロイを含む他の材料も使用できるであろう。それには、エンジニアリングレジンの混合物またはエンジニアリングレジンと汎用樹脂との混合物、すなわちポリ（フェニレンエーテル）−スチレン樹脂アロイがある。エンジニアリングレジンを有するエンジニアリングレジンの例として、ポリ（ブチレンテレフタレート）−ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート−ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート−ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート−ポリエステルカーボネート、ポリスルホン−ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアリレート−ナイロン、およびポリ（フェニレンオキシド）−ナイロンがある。他の樹脂を有するエンジニアリングレジンの例としては、ポリスルホン−ＡＢＳ、変性アセタール、変性ナイロン、変性ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート−ＡＢＳ、ポリカーボネート−スチレンマレイン酸無水物、およびポリ（フェニレンオキシド）−ポリスチレンがある。

好適なプラスチックの例としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４／６、ポリフタルアミド、ポリアミドおよびポリイミド化合物、ポリフェニレンスルフィドまたはポリエチレンテレフタレートなどの半結晶質プラスチックがある。

好ましくは、プラスチック材料は、ガラス繊維強化ポリアミドプラスチックなどの強化材料である。またガラス以外の材料（アラミド繊維またはナノ粒子など）も、選択したプラスチックを強化するのに使用できる。

Claims (12)

1. （ａ）取付面を含んでいるプラスチック体と、（ｂ）前記プラスチック体に取り付けられた、回転部材および取付ボアを含む内側部材を含んでいる軸受とを含む構造体であって、
   − 前記プラスチック体が、前記取付面から突出する軸方向延在部ヘッドを含んでいる軸方向延在部を含むこと、
   − 前記軸方向延在部が前記取付ボア内に突出すること、および
   − 前記構造体が、前記軸方向延在部ヘッドに固定されているプラスチック要素を含み、それによって前記軸受が前記プラスチック体上に取り付けられた状態に保たれるようにすることを特徴とする構造体。
2. 前記プラスチック要素が前記取付ボアの内側被覆材である、請求項１に記載の構造体。
3. 前記取付ボアが２つの開口端を有し、前記プラスチック体が前記取付ボアの一方の開口端に配置され、前記プラスチック要素が前記取付ボアの他方の開口端またはその付近に配置された二次的プラスチック要素である、請求項１に記載の構造体。
4. 前記プラスチック要素が一体成形ダストシールドを含む、請求項１に記載の構造体。
5. 前記軸方向延在部が非円形断面を有する形状を有し、前記取付ボアが対応する非円形断面の開口部を有する、請求項１に記載の構造体。
6. 前記軸方向延在部が金属インサートを含む、請求項１に記載の構造体。
7. 前記プラスチック要素が、溶接部、ねじ山、および／または接着剤を含む境界面域によって前記軸方向延在部ヘッドに固定される、請求項１に記載の構造体。
8. 前記プラスチック要素がプラスチック体と一体成形される、請求項１に記載の構造体。
9. 前記軸方向延在部がシャフトまたは車軸であり、前記プラスチック要素が前記プラスチック体と前記軸受との間の接続部を形成し、それによって前記プラスチック体と前記軸受との間の軸方向の動きおよび接線方向の動きおよび／または半径方向の動きを防止する、請求項１に記載の構造体。
10. 前記軸方向延在部が摺動式に前記取付ボアと接続される、請求項１に記載の構造体。
11. 前記軸方向延在部が摺動式に前記取付ボアの長さに沿って接続される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造体。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造体の、エンドレス駆動手段用のテンショナーとしての使用。

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