(57)【要約】【課題】使用条件の荷重に耐える機械的強度を備えた樹脂プーリであって、特にベルト張力に耐えるように径方向に充分な強度を備えたものであり、しかも放熱性に優れた特性を有する樹脂プーリを実現することである。【解決手段】転がり軸受Ｂの外輪ｂに一体成形されるボス部１と、伝動ベルトの案内面２ａを有するリム部２と、ボス部１およびリム部２を繋ぐ円環状リブ部３とを備えた樹脂プーリＡであって、ボス部１、リム部２及び円環状リブ部３は、一体成形された樹脂素材からなり、円環状リブ部３が、両端面を貫通する複数の通気孔４をハニカム状に配置して前記円環状の軸方向に通気性を有しているものとする。【選択図】図１
2018132163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の外輪が嵌合されるボス部と、伝動ベルトの案内面を有するリム部と、前記ボス部およびリム部を繋ぐ円環状リブ部とを備え、
前記ボス部、前記リム部及び前記円環状リブ部が一体成形された樹脂素材からなり、
前記円環状リブ部にはその両端面を前記円環状リブ部の軸方向に貫通する複数の通気孔がハニカム状に配置されている、樹脂プーリ。
【請求項２】
前記樹脂プーリが、自動車の補機にエンジンの動力を伝達するためのベルト伝動機構に用いられ、
前記円環状リブ部は、前記エンジンと対向している、請求項１に記載の樹脂プーリ。
【請求項３】
前記通気孔が、前記円環状リブ部の軸方向に対し、０°≦θ≦５°の孔壁角度θで貫通する通気孔である請求項１または２に記載の樹脂プーリ。
【請求項４】
前記樹脂素材が、樹脂成分４０〜９０質量％及び補強性充填材１０〜６０質量％を含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂プーリ。
【請求項５】
前記通気孔が、正六角形の通気孔である請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂で成形されたプーリに通気性を付与した樹脂プーリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に樹脂プーリは、軽量性が求められるベルト伝動機構の要所に用いられているが、特に自動車のオルタネータ、ウォーターポンプ、エアコンディショナ等の補機や電装機器を駆動するベルト伝動機構などにも組み入れられている。
【０００３】
図５、６に示すように従来の樹脂プーリＣの形態として、内径側のボス部２１を転がり軸受Ｄを介してハウジング等に固定された支持軸２５に固定し、回転する外輪ｄと一体に回転するものがあり、ベルト張力に耐える強度であるようにリブ部２３で補強された円板部２４によってボス部２１とリム部２２の間を繋いでいるものが知られている。
【０００４】
前記リブ部２３の形態としては、ボス部２１から放射状に形成され、周方向に等間隔に配置された柱状のものがあり、ベルト張力に耐える強度を高めるために、隣り合うリブ部２３同士は、円板部２４で連結されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１６１０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した従来の樹脂プーリＣは、円板部２４とリブ部２３を隙間なく設けて所要強度を確保していることにより、樹脂プーリＣに熱がこもりやすい特性がある。
このような樹脂プーリＣに、放熱性を改善するために複数の孔を形成すると、伝動ベルトの張力に耐えるために必要な樹脂プーリＣの強度が損なわれる可能性がある。
【０００７】
また、自動車用の樹脂プーリには、厳しい使用環境に耐える必要があり、例えば道路に散布された融雪剤（塩化カルシウム）に耐える耐薬品性や伝動ベルトが変動するときの急な張力の変化などにも配慮する必要がある。
また、樹脂プーリは、射出成形性や主成分の樹脂に充填される繊維補強剤の配向の影響、また射出成形による均質性の影響などを受けやすく、樹脂強度の均一性を充分に担保することは容易でない。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、使用条件の荷重に耐える機械的強度を備えた樹脂プーリであって、特にベルト張力に耐えるように径方向に充分な強度を備えたものであり、しかも放熱性にも優れた特性を有する樹脂プーリを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明においては、転がり軸受の外輪が嵌合されるボス部と、伝動ベルトの案内面を有するリム部と、前記ボス部およびリム部を繋ぐ円環状リブ部とを備え、前記ボス部、前記リム部及び前記円環状リブ部が一体成形された樹脂素材からなり、前記円環状リブ部にはその両端面を前記円環状リブ部の軸方向に貫通する複数の通気孔がハニカム状に配置されている、樹脂プーリとしたのである。
【００１０】
上記したように構成されるこの発明の樹脂プーリは、円環状リブ部の両端面を軸方向に貫通する複数の通気孔をハニカム状に配置して前記円環状の軸方向に通気性を持たせることにより、ハニカム構造による表面積の増大で通気による放熱性が充分に高められている。また、ハニカム構造は、円環状の軸方向からの荷重に強いばかりでなく、円環状の径方向からの荷重を分散して支持するので、径方向にも高い耐荷重性を示す。
【００１１】
したがって、この発明の樹脂プーリは、径方向や軸方向からの様々な方向からの荷重に耐える機械的強度を備えた樹脂プーリであって、前記樹脂プーリが、自動車の補機にエンジンの動力を伝達するためのベルト伝動機構に用いられている場合にも、ベルト張力に耐える径方向に充分な強度を備えたものになる。
そして、上記した場合に前記円環状リブ部が、前記エンジンと対向配置されていることにより、樹脂プーリの通気性および機械的強度の特性が充分に活かされる。上記のベルト伝動機構は、自動車の補機等を駆動すると共にラジエータ等冷却用のファンを回転させる機構も兼ね備えているため、前記エンジンと対向している前記円環状リブ部の通気孔の通気性がよく作用し、樹脂プーリが効率よく放熱性されるからである。
前記通気孔は、前記円環状リブ部の軸方向に対し、０°≦θ≦５°の孔壁角度θで貫通する通気孔とすれば、回転する樹脂プーリが、空気の流れを起こしやすいので、通気孔の通気量を促進させることができる。
この発明の樹脂プーリは、前記樹脂素材が、樹脂成分４０〜９０質量％及び補強性充填材１０〜６０質量％を含むものであることにより、樹脂素材の機械的強度を必要に応じて所要程度に向上させることができ、しかも均質性を損なわないものになる。
【００１２】
この発明の樹脂プーリは、所用の通気性およびより優れた機械的強度を保持した樹脂プーリであるように、前記ハニカム状に配置された通気孔が、正六角形の通気孔である構造を採用することが好ましい。
【００１３】
円に近い形状として最も周の短い正六角形の通気孔を採用すると、平面充填が可能な多角形である三角形、四角形、六角形のうち、最も応力を分散できる方向が多くなり、円環状リブ部の径方向の荷重に最もよく耐えるハニカム状に通気孔を配置できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、円環状のリブ部の両端面を貫通する複数の通気孔をハニカム状に配置して前記円環状の軸方向に通気性を持たせた樹脂プーリとしたので、所要荷重に耐える機械的強度を備えた樹脂プーリになり、特にベルト張力に耐えるように径方向に充分な強度を備えたものであり、しかも放熱性に優れた特性を有するものになる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態を示す樹脂プーリの正面図
【図２】図１の要部断面図
【図３】図１の要部拡大断面図
【図４】実施形態の使用状態を示すエンジンのベルト伝動装置の概略正面図
【図５】従来例を示す樹脂プーリの正面図
【図６】図５の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１〜４に示すように、実施形態の樹脂プーリＡは、転がり軸受Ｂの外輪ｂに嵌合されるボス部１と、伝動ベルトＴの案内面２ａを有するリム部２と、ボス部１およびリム部２を繋ぐハニカム構造の円環状リブ部３とを備える。転がり軸受Ｂの外輪ｂに樹脂プーリＡが一体成形されることで、樹脂プーリ付き軸受が構成される。なお、転がり軸受Ｂとしては、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受等を適用することができる。ボス部１、リム部２及び円環状リブ部３は、一体成形された樹脂素材からなる。円環状リブ部３が、プーリＡの軸方向の両端面を貫通する複数の六角形の通気孔４をハニカム状に配置して当該円環状リブ部３の軸方向に通気性を有している。通気孔４の形状は、六角形以外にも三角形、四角形、その他周知の多角形であってもよい。なお、ここで、「軸方向」とは、支持軸１１と平行な方向のことであり、「平行な方向」には、支持軸１１に対してやや傾斜した（ここでは、０°〜５°程度傾斜した）略平行も含むものとする。また、樹脂プーリＡが伝達ベルトＴのベルト張力に耐える強度を保てるように、通気孔４が樹脂プーリＡに対して占める割合は５０％以下であることが好ましい。
【００１７】
実施形態の樹脂プーリＡは、選択的に採用される樹脂素材を一般的な成形方法で製造可能なものであり、例えば樹脂の熱特性に応じて射出成形、圧縮成形、焼結成形、押出成形等によって製造可能であるが、できれば射出成形などの溶融成形によって効率よく製造できるものであることが好ましい。
【００１８】
射出成形を採用するに当たっては、溶融した樹脂を注入または射出するゲートを略等間隔に設けた金型を用いて行なうことが適切である。切削または研磨加工により後加工してもよいのは勿論である。
転がり軸受Ｂは、外輪回転式の軸受である。この転がり軸受Ｂの回転によって、樹脂プーリＡが回転する。
図２、３に示されるように、樹脂プーリＡの通気孔４は、前記円環状リブ部の軸方向に対し、角度θの孔壁角度で貫通する通気孔４とすることが、樹脂プーリＡ自身の回転によって積極的に軸方向に整流風を起こしやすく、通気性を向上させるために好ましい。
孔壁角度θの例としては、０°≦θ≦５°程度であればよい。射出成形によって所定の孔壁角度θの通気孔を形成する場合には、０°≦θ≦３°であれば、モールドの無理抜きも充分に耐えることができる。また、本実施形態では、複数の通気孔４は、正六角形の通気孔と、非正六角形の通気孔とによって構成されている。
【００１９】
上記選択される各成形方法に応じて採用される樹脂素材は、特に樹脂の種類や添加される補強性充填材の種類を限定されるものではないが、以下のような樹脂等を採用することができる。
【００２０】
例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール系樹脂、ナイロン４６、同６６、同４１０、同６／６６共重合ナイロン等が用いられる。その他にも、ポリアミド樹脂の種類として、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロンＭＸＤ、テレフタル酸とヘキサメチレンジアミンを重合してなるナイロン（以下ナイロン６Ｔ）、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸を重合してなるナイロン（以下ナイロン６Ｉ）などが挙げられる。
【００２１】
補強性充填材としては、繊維状充填材、粒子状充填材が挙げられる。
このような樹脂を主成分として、ゴムその他のエラストマーを配合し、耐衝撃性等を改善することもできる。
樹脂組成物に添加する繊維状充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、炭化ケイ素系ウィスカ等のウィスカが挙げられる。繊維状充填材の代表例としては、ガラス繊維が挙げられ、繊維径５〜１５μｍ、繊維長１００〜９００μｍのガラス繊維を採用することが好ましい。
【００２２】
なぜなら、繊維径が５μｍ未満の細径では、樹脂の機械的強度が充分に改善されず、強度改善のための添加効率も低くなり実用性が低下するからである。繊維径１５μｍを超える太径では、繊維の配向が強く現れやすく、樹脂の流れ方向とそれに直角方向の成形収縮率の差が生じやすくなって好ましくないからである。
【００２３】
また、繊維長１００μｍ未満の短い繊維では、補強効果および寸法抑制効果が現れ難く
なり、繊維長９００μｍを超えるガラス繊維では、溶融成形時に繊維が折れて実質的に短
くなるから、それ以上の改善効果がなくなり、また配向性も低下して補強効果および成形
収縮率の改善も低下し、また微小な部分に精度の高い成形を行なうことが困難になるから
である。
【００２４】
粒子状充填材の例としては、耐摩耗性改良剤、熱伝導性改良剤および酸化防止剤が挙げ
られる。耐摩耗性改良剤としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、ウォラストナイトなどが挙げられる。熱伝導性改良剤としては、アルミナ、マグネシア、グラファイトなどが挙げられる。酸化防止剤としては、周知のプラスチック添加剤として、フェノール系、アミン系、ホスファイト系などの酸化防止剤が挙げられる。
【００２５】
樹脂プーリＡは、樹脂素材が、樹脂組成物として、樹脂成分４０〜９０質量％、補強性充填材１０〜６０質量％であることが、樹脂素材の機械的強度の向上とその均質性を確保するために好ましい。
【００２６】
上記の樹脂成分量に対して、ガラス繊維などの補強性充填材１０質量％未満の少量では、主成分の樹脂の強度向上など補強効果を充分に発現し難く、６０質量％を超えて多量を配合すると溶融状態での流動性が低下して成形性が不良になりやすいからである。
【００２７】
図４に示すように、樹脂プーリＡを用いる自動車のベルト伝動機構では、エンジンＥのクランクシャフトプーリ５とスタータ・ジェネレータプーリ６にわたる伝動ベルトＴにテンションプーリとして樹脂プーリＡを設け、この樹脂プーリＡを回転自在に支持する揺動可能なプーリアーム７に油圧式オートテンショナ８の調整力を付与して樹脂プーリＡが伝動ベルトＴを押圧する方向にプーリアーム７を付勢し、伝動ベルトＴの張力変化を油圧式オートテンショナ８により吸収するようにしている。樹脂プーリＡは、テンションプーリ以外の用途にも採用することもできる。なお、図中の符号９は、ウォーターポンプなどの補機の回転軸に取り付けられた補機プーリを示している。ここでいう補機は、ウォーターポンプに限らず、オルタネータやエアコンディショナ等の補機であってもよい。
【００２８】
このようにして樹脂プーリＡを自動車のベルト伝動機構に用いるとき、ベルト伝動機構によって回転するファン１０の空気の整流を樹脂プーリＡの通気孔４に通過させて強制的に空冷できるので、樹脂プーリＡの放熱性を効率よく高めることができる。また、樹脂プーリＡの通気孔４をファン１０からの整流風が通過することにより、樹脂プーリＡの放熱性が高まることで、当該樹脂プーリＡに嵌合している転がり軸受Ｂの自己昇温を早期に下げることができる。これにより、転がり軸受Ｂにおいて、従来のグリースよりも低粘度のグリースを使用することができる。また、樹脂プーリＡがエンジンＥと軸方向に対向しているため、エンジンＥで発生した熱を当該樹脂プーリＡの通気孔４を介して通過させて、エンジンＥを放熱させることができる。また、樹脂プーリＡが通気孔４を有する円環状リブ部３を備えていることにより、ボス部から放射状に延びて周方向に等間隔に配置されたリブ部を備えている構成と比べて、樹脂プーリを軽量化することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１、２１  ボス部
２、２２  リム部
２ａ  案内面
３  円環状リブ部
４  通気孔
５  クランクシャフトプーリ
６  スタータ・ジェネレータプーリ
７  プーリアーム
８  油圧式オートテンショナ
９  補機プーリ
１０  ファン
１１、２５  支持軸
１２、２３  リブ部
１３、２４  円板部
Ａ、Ｃ  樹脂プーリ
Ｂ、Ｄ  転がり軸受
ｂ、ｄ  外輪
Ｅ  エンジン
Ｔ  伝動ベルト
【図１】
2018132163.tif 000003
【図２】
2018132163.tif 000004
【図３】
2018132163.tif 000005
【図４】
2018132163.tif 000006
【図５】
2018132163.tif 000007
【図６】
2018132163.tif 000008