(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に繊維状補強材を配合してなる樹脂組成物からなり、かつ、軸受の外輪外周面と接する内筒部と、内筒部と同心に配置され、ベルトが掛け渡される外筒部と、内筒部と外筒部との間を連結する板状の中央円環部と、中央円環部上で放射状に配され内筒部と外筒部とを連結するリブとを有し、軸受と一体に成形される樹脂プーリの製造方法において、
樹脂プーリの内筒部に相当する内筒部相当箇所、外筒部に相当する外筒部相当箇所、リブに相当するリブ相当箇所及び中央円環部に相当する中央円環部相当箇所を有し、かつ、中央円環部相当箇所の間隔よりもリブ相当箇所の周方向の幅が大きいキャビティを有し、キャビティの中央円環部相当箇所の隣接する全てのリブ相当箇所間に、中央円環部相当箇所と内筒部相当箇所との境界を外周の一部とする柱部が、中央円環部相箇所を厚み方向に貫通して形成されており、内筒部相当箇所にゲートが形成された金型を用い、軸受をコアとして樹脂組成物を射出成形することを特徴とする樹脂プーリの製造方法。
【請求項２】
ゲートが、内筒部相当箇所の、該内筒部相当箇所を少なくとも８等分する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂プーリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の外輪の外周面に一体に成形される樹脂プーリの製造方法に関し、より詳細には、自動車のエンジン補機類の駆動ベルト用プーリや、ベルトテンショナー用プーリ、アイドラプーリ等に好適に使用できる樹脂プーリの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記したプーリ類は、従来、金属製であったが、自動車部品の小型軽量化や低コスト化のために、プーリ本体を樹脂製とするとともに、その内周に転がり軸受を組み込んだ樹脂プーリとして使用することが多くなっている。
【０００３】
図１は転がり軸受と一体化した樹脂プーリの一例を示す断面図、図２は側面図であるが、転がり軸受１０は、外輪１１と、内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に転動自在に配設される複数の玉（転動体）１３と、玉１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、外輪１１の軸方向の両端部内周部に装着され、軸受空間と外部との間をシールするシール部材１５とを備える。
【０００４】
また、外輪１１の外周面には、樹脂プーリ２０が一体に形成されている。この樹脂プーリ２０は、外輪１１の外周面に外嵌状態で一体に固定される内筒部２１と、内筒部２１と同心に配置される外筒部２２と、外筒部２２と内筒部２１との間を連結する板状の中央円環板２３と、中央円環２３の両面に放射状に配され内筒部２１と外筒部２２とを連結する補強用のリブ２４とを備える。外筒部２２に、自動車用エンジンの補機やカムシャフト等を駆動するベルト（図示せず）が掛け渡される。
【０００５】
また、樹脂プーリ２０は、樹脂プーリ２０の外形に一致するキャビティを有する金型を用い、転がり軸受１０をコアとする射出成形により製造するのが一般的であるが、射出成形では、ゲートから注入した成形材料が金型のキャビティ内で会合し、この会合部分が樹脂プーリ２０にウエルド部となって現れる。成形材料には、樹脂に繊維状補強材を配合した樹脂組成物が使用されるが、このウエルド部では繊維状補強材同士が衝突して他の部分と配向状態が異なり、機械的強度が低くなる。
【０００６】
そのため、ウエルド部での強度向上を目的として特許文献１では、樹脂プーリ２０のリブ間に相当する位置にゲートを設けることで、注入された樹脂組成物中の繊維状補強材の配向状態を一様にすることを提案している。
【０００７】
図９は特許文献１の樹脂プーリ２０の一部を、軸線と直交する面で切断した断面の模式図であるが、内筒部２１や外筒部２２において、繊維状補強材３５の殆どが内筒部２１や外筒部２２の厚み方向（周方向と直交する方向）に配向している。尚、図中にゲート位置を符合４０で示している。樹脂プーリ２０では、急激な温度変化のような過酷な熱応力を受けると（ヒートショック状態）、樹脂と軸受材料との線膨張係数の違いから、樹脂プーリ２０の内筒部２１が転がり軸受１０の外輪１１の外周面に対して膨張または収縮し、膨張によるクリープ性の低下や収縮による破損が起こりやすい。そのため、特許文献１の樹脂プーリ２０のように、内筒部２１の厚み方向に繊維状補強材３５が配向していると、内筒部２１の周方向への膨張や収縮に十分に対応できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３４２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、過酷な熱応力を受けた場合の内筒部の周方向への膨張や収縮を抑える効果に優れ、熱的安定性に優れた樹脂プーリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的のために本発明は、以下の樹脂プーリの製造方法を提供する。
（１）樹脂に繊維状補強材を配合してなる樹脂組成物からなり、かつ、軸受の外輪外周面と接する内筒部と、内筒部と同心に配置され、ベルトが掛け渡される外筒部と、内筒部と外筒部との間を連結する板状の中央円環部と、中央円環部上で放射状に配され内筒部と外筒部とを連結するリブとを有し、軸受と一体に成形される樹脂プーリの製造方法において、
樹脂プーリの内筒部に相当する内筒部相当箇所、外筒部に相当する外筒部相当箇所、リブに相当するリブ相当箇所及び中央円環部に相当する中央円環部相当箇所を有し、かつ、中央円環部相当箇所の間隔よりもリブ相当箇所の周方向の幅が大きいキャビティを有し、キャビティの中央円環部相当箇所の隣接する全てのリブ相当箇所間に、中央円環部相当箇所と内筒部相当箇所との境界を外周の一部とする柱部が、中央円環部相箇所を厚み方向に貫通して形成されており、内筒部相当箇所にゲートが形成された金型を用い、軸受をコアとして樹脂組成物を射出成形することを特徴とする樹脂プーリの製造方法。
（２）ゲートが、内筒部相当箇所の、該内筒部相当箇所を少なくとも８等分する位置に設けられていることを特徴とする上記（１）記載の樹脂プーリの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、得られる樹脂プーリにおいて繊維状補強材が内筒部の周方向に配向しているため、繊維状補強材が樹脂プーリの肉厚方向に配向している場合よりも周方向への膨張や収縮が抑えられ、クリープ性の低下や破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】転がり軸受一体型樹脂プーリの一例を示す断面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明で得られる樹脂プーリにおける繊維状補強材の配向状態を示す図であり、樹脂プーリの一部を軸線と直交する面で切断して示す断面図である。
【図４】樹脂プーリの内筒部の周方向に配向する繊維状補強材の求め方を説明するための図である。
【図５】本発明において樹脂プーリを製造するために使用される金型のキャビティの一部を示す図である。
【図６】金型に柱部を形成した状態を図５に従って示す図である。
【図７】本発明で得られる転がり軸受一体型樹脂プーリを図１に従って示す断面図である。
【図８】図７の側面図である。
【図９】特許文献１の樹脂プーリにおける繊維状補強材の配向状態を示す図であり、樹脂プーリの一部を軸線と直交する面で切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の製造方法により得られる樹脂プーリは、図７及び図８に示した構成の樹脂プーリ２０を提示することができ、樹脂プーリ２０の中央円環部２３に柱部５０（図６参照）に相当する貫通穴６０が形成されたものとなる。この貫通穴６０は、全ての隣接するリブ２４の間に形成され、内筒部２１と中央円環部２３との境界と一部重なったものとなる。そして、図３に示すように、本発明の樹脂プーリ２０では、内筒部２１において、繊維状補強材３５の大部分が内筒部２１の周方向に配向している。具体的には、内筒部２１の周方向に配向している繊維状補強材（符合３５Ａで示す）が、内筒部２１の肉厚方向に配向する繊維状補強材（符合３５Ｂで示す）よりも多く存在している。全ての繊維状補強材が周方向に配向していることが理想的であるが、実際には肉厚方向に配向している繊維状補強材３５Ｂが存在するため、周方向に配向している繊維状補強材３５Ａが繊維状補強材全体の３０％以上存在することが好ましい。従来の樹脂プーリでは、周方向に配向している繊維状補強材３５Ａは繊維状補強材全体の１０％程度であり、本発明によれば周方向に配向している繊維状補強材３５Ａを大幅に増すことができる。
【００１５】
上記のような繊維状補強材３５の配合状態を検証するには、図４に示すように、樹脂プーリ２０を軸方向に対して垂直に切断し、内筒部２１の切断面においてゲート間の領域（図中の符合Ｘで囲まれた部分）を観察範囲とし、金属顕微鏡にて５〜２０倍で観察して繊維状補強材の配向状態を観察し、内筒部２１の周方向（視野の左右方向）に配向している繊維状補強材３５Ａの割合を求める。尚、ゲートを符合４０で示すが、後述するように、ゲート４０は内筒部２１のリブ２４の直下の適所、好ましくは内筒部２１を少なくとも８等分する位置、に設けられる。
【００１６】
また、外筒部２２においても、周方向に配向している繊維状補強材３５が存在するが、内筒部２１における上記のような配向比率の特定はない。
【００１７】
内筒部２１における繊維状補強材３５の上記配向状態を実現するには、図５に示すキャビティ２０Ａを有する金型（但し、キャビティのみ、柱部は省略）を用い、樹脂組成物を射出成形する。尚、図５は、図３に対応してキャビティの一部を示している。図示されるキャビティ２０Ａは、樹脂プーリ２０の外形に一致する空所、即ち樹脂プーリ２０の内筒部２１に相当する内筒部相当箇所２１Ａと、外筒部２２に相当する外筒部相当箇所２２Ａと、中央円環部２３に相当する中央円環部相当箇所２３Ａと、リブ２４に相当するリブ相当箇所２４Ａとが連続した空所であり、金型には更に内筒部相当箇所２１Ａのリブ相当箇所２４Ａの直下に所定間隔で複数のゲート４０が設けられている。注入された樹脂組成物は、矢印のようにキャビティ２０Ａを流動するが、内筒部相当箇所２１Ａを流動する際に、その流動方向である周方向に沿って繊維状補強材（図示せず）が配向するようになる。
【００１８】
このとき、樹脂プーリ２０の中央円環部２３の肉厚Ａ（図１参照）よりも、リブ２４の周方向の幅Ｂ（図２参照）が大きくなるように、キャビティ２０Ａの中央円環部相当箇所２３Ａの厚みと、リブ相当箇所２４Ａの周方向の幅とを設定する。このような寸法設定により、図５に示すように、ゲート４０からの樹脂組成物は、リブ相当箇所２４Ａに向かう流分ａ及び内筒部相当箇所２１Ａに向かう流分ｂが、中央円環部相当箇所２３Ａに向かう流分ｃよりも多くなり、結果として樹脂プーリ２０において内筒部２１の周方向に配向する繊維状補強材３５の割合が多くなる。
【００１９】
尚、中央円環部２３の肉厚Ａと、リブ２４の周方向の幅Ｂとの大小関係は、幅Ｂが肉厚Ａの１．０〜２．０倍であることが好ましい。幅Ｂが肉厚Ａの１．０倍未満になると、繊維状補強材３５が内筒部２１の周方向に配向する割合が少なくなる。一方、幅Ｂが肉厚Ａの２．０倍よりも大きくなると、中央円環部２３が薄くなりすぎて強度的に好ましくない。
【００２０】
また、図６に示すように、リブ相当箇所２４Ａとリブ相当箇所２４Ａとの間に、中央円環部２３Ａをその厚み方向に貫通する柱部５０を金型に設けることにより、内筒部２１の周方向に配向する繊維状補強材３５をより多くすることができる。柱部５０は、その外周面の一部が、内筒部相当箇所２１Ａと中央円環部相当箇所２３Ａとの境界Ｙと接するように設けられる。この柱部５０により、ゲート４０からの樹脂組成物の中央円環部相当箇所２３Ａへの流れが邪魔され、結果として内筒部相当箇所２１Ａへの流分ｂがより多くなり、樹脂プーリ２０の内筒部２１の周方向に配向する繊維状補強材３５がより多くなる。
【００２１】
ゲート４０は、内筒部相当箇所２１Ａを周方向に少なくとも８等分する位置に設けることが好ましい。ゲート４０の数が多くなるほど樹脂組成物の会合部分も多くなるため、会合部分での繊維状補強材同士の衝突機会が増して内筒部相当箇所２１Ａの肉厚方向に配向する繊維状補強材が多くなる。そのため、ゲート４０は、内筒部相当箇所２１Ａを周方向に、最大で１６等分するように設置されるのが適当である。
【００２３】
本発明において樹脂組成物にも制限はないが、例えば、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂に、繊維状補強材３５としてガラス繊維を配合したものを使用するができる。ポリアミド樹脂としては、強度や耐熱性に優れるポリアミド６６が好ましいが、自動車のエンジン補機では水との接触が想定されるため、ポリアミド１２やポリアミド１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６１０等の低吸水性ポリアミド樹脂を含むことがより好ましい。また、ポリアミド６６と低吸水性ポリアミド樹脂との相溶性を高めるために、非晶性芳香族ポリアミド樹脂を配合してもよい。更には、耐衝撃性を改善するエチレンプロピレン非共役ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム状物質を配合してもよい。
【００２４】
ガラス繊維は、断面が円形のガラス繊維の他に、まゆ形、楕円、長円等の異形断面のガラス繊維を用いることができる。特に、異形比（長径部と短径部との比率）が１．５〜５の異形断面のガラス繊維が好ましい。異形断面を有するガラス繊維は、円形断面のガラス繊維に比べて折れ難く、射出成形した時に円形断面のガラス繊維に比べて長い状態で樹脂中に分散する。また、ガラス繊維は、樹脂との接着性を考慮して、片末端にエポキシ基やアミノ基等を有するシランカプッリング剤、あるいはエポキシ系、ウレタン系、アクリル系等のサイジング剤で表面処理したものを用いることが好ましい。
【００２５】
また、ガラス繊維の一部を、炭素繊維等の他の繊維状補強材、あるいはチタン酸カリウムウィスカー等のウィスカー状補強材で代替することもできる。
【００２６】
樹脂組成物には、必要に応じて種々の添加剤を配合することができる。例えば、放熱性を向上させるためにアルミナやマグネシア、窒化アルミニウム、炭化珪素、ベリリア、グラファイト等の高熱伝導性充填材、耐摩耗性を向上させるために炭酸カルシウムやクレー、タルク、シリカ、ウォラストナイト等の粒子状充填材、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するためにヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を配合することができる。
【００２７】
成形条件にも制限はなく、通常の樹脂プーリの成形条件に従うことができ、樹脂温度２６０〜３００℃、金型温度６０〜１２０℃、充填時間０．５〜２．０秒、圧力５０〜２００ＭＰａ程度とすることができる。
【実施例】
【００２８】
中央円環部の肉厚が１．４ｍｍで、リブの周方向の幅が２．０ｍｍとなる樹脂プーリを想定し、転がり軸受をコアとし、ポリアミド１２に断面がまゆ形のガラス繊維を配合した樹脂組成物を射出成形した。
【００２９】
得られた樹脂プーリについて、図４に示すように切断し、ゲート間の内筒部の断面を観察したところ、周方向に配向しているガラス繊維の割合はガラス繊維全体の約３０％であった。
【符号の説明】
【００３０】
１０  転がり軸受
１１  外輪
１２  内輪
１３  玉
１４  保持器
２０  樹脂プーリ
２１  内筒部
２２  外筒部
２３  中央円環部
２４  リブ
３５、３５Ａ、３５Ｂ  繊維状補強材
４０  ゲート
５０  柱部
６０  貫通穴
【図１】
0005861270.tif 000002
【図２】
0005861270.tif 000003
【図３】
0005861270.tif 000004
【図４】
0005861270.tif 000005
【図５】
0005861270.tif 000006
【図６】
0005861270.tif 000007
【図７】
0005861270.tif 000008
【図８】
0005861270.tif 000009
【図９】
0005861270.tif 000010