(57)【要約】【課題】軸受の耐久性向上やプーリ本体との剥離防止等を図った軸受一体型樹脂プーリを提供する。【解決手段】ｔは外輪２７のラジアル方向の平均肉厚すなわち軌道部肉厚を示し、ｒは外輪２７の軌道部肉厚ｔに対する平均半径すなわち平均肉厚半径を示している。軌道部肉厚／平均肉厚半径（ｔ／ｒ）を従来レベルの０．８弱程度から０．１５としたことにより、外輪２７の変位量／偏荷重は従来レベルの１／６程度となった。【選択図】　図２
2004028275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、
当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体と
を構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、
前記外輪は、その軌道部肉厚をｔとし、平均肉厚半径をｒとした場合、ｔが０．１１ｒ以上に設定されたことを特徴とする軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項２】
前記外輪の外周面に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項３】
外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、
当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体と
を構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、
前記外輪の外周面に鍔部が突設されたことを特徴とする軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項４】
外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、
当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体と
を構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、
前記外輪は、その軌道部肉厚をｔとし、平均肉厚半径をｒとした場合、ｔが０．１１ｒ以上に設定され、
かつ、当該外輪の外周面に鍔部が突設されたことを特徴とする軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項５】
前記外輪の外周面に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたことを特徴とする、請求項３または４に記載の軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項６】
前記鍔部の外周面と側面との少なくとも一方に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたことを特徴とする、請求項３〜５ののいずれか一項に記載の軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項７】
前記鍔部に両側面を連通する貫通穴が形成されたことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載の軸受一体型樹脂プーリ。
【請求項８】
前記プーリ本体から前記鍔部の一部が露出したことを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一項に記載の軸受一体型樹脂プーリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受一体型樹脂プーリに係り、詳しくは軸受の耐久性向上やプーリ本体との剥離防止等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンには、オルタネータやクーラコンプレッサ、ウォータポンプ等、種々の補機が付設されている。通常、これらの補機はマルチグルーブベルト（多溝付ベルト）やＶベルト等を介してクランクシャフトに駆動されており、ベルトが巻掛けられるプーリには鋼製やアルミ合金製の他、軽量かつ量産性に優れた合成樹脂製のものが採用されている。プーリを支持する転がり軸受としては、メンテナンス性に優れたグリース封入式が一般的であり、単列深溝型や３，４点接触型、複列ラジアル型等、種々の形式が採用されている。通常、転がり軸受は、鋼やアルミ合金製のプーリにおいてはボス部に転がり軸受が圧入され、合成樹脂製のプーリにおいては射出成形によってプーリ本体のボス部に一体化される。後者の軸受一体型樹脂プーリは、製造コストや量産性の点で優れると共に、部品点数や組立工数等も削減できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
軸受一体型樹脂プーリは、上述したように多くの特長を有しているが、広範囲な採用を実現するには、解決するべきいくつかの問題があった。例えば、合成樹脂は射出成形後の冷却によって収縮するが、ボス部の収縮に伴い大きな応力が作用する等により、軸受の外輪に歪みが生じることがあった。この場合、外輪の内軌道面の形状および寸法精度が許容限度以下に低下し、運転騒音が増大したり、耐久性が低下すること等が避けられなかった。
【０００４】
一方、プーリ本体と軸受の外輪とは上述したボス部の収縮等により一体化されるが、クーラコンプレッサやスーパチャージャ等に用いられるプーリでは、補機起動時等における高い負荷に耐えられず、プーリ本体と外輪とが剥離してしまう虞があった。このような事態を防止するべく、特開平１１−１４８５５０号公報や特開２００１−３１７６１６号公報等には、外輪の外周面にローレット加工で凹凸を形成しておき、プーリ本体との固着強度を高めたものが提示されている。また、特開平０７−０８３２２６号公報等には、プーリ本体の中心に金属製のバックアップリングを一体成形し、このバックアップリングに軸受を圧入するようにしたものが提示されている。
【０００５】
しかしながら、外輪の外周面に凹凸を形成したものでも、高速、高荷重、高温等厳しい使用条件下での長期の運転によっては、プーリ本体と外輪とが次第に剥離してしまう虞があった。また、バックアップリングを用いたものでは、構成部品点数が増加する他に圧入工程も必要となり、軸受一体型樹脂プーリを採用するメリットが著しく損なわれる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、軸受の耐久性向上やプーリ本体との剥離防止等を図った軸受一体型樹脂プーリを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明では、上記課題を解決するため、外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体とを構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、前記外輪は、その軌道部肉厚をｔとし、平均肉厚半径をｒとした場合、ｔが０．１１ｒ以上に設定されたものを提案する。
【０００８】
また、請求項２の発明では、請求項１の軸受一体型樹脂プーリにおいて、前記外輪の外周面に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたものを提案する。
【０００９】
また、請求項３の発明では、外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体とを構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、前記外輪の外周面に鍔部が突設されたものを提案する。
【００１０】
また、請求項４の発明では、外周側に内軌道面を有する内輪と、内周側に外軌道面を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装されて前記内軌道面と前記外軌道面とに転接する多数の転動体とを備えた転がり軸受と、当該転がり軸受の外輪と一体成形された合成樹脂製のプーリ本体とを構成要素とする軸受一体型樹脂プーリであって、前記外輪は、その軌道部肉厚をｔとし、平均肉厚半径をｒとした場合、ｔが０．１１ｒ以上に設定され、かつ、当該外輪の外周面に鍔部が突設されたものを提案する。
【００１１】
また、請求項５の発明では、請求項３または４の軸受一体型樹脂プーリにおいて、前記外輪の外周面に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたものを提案する。
【００１２】
また、請求項６の発明では、請求項３〜５の軸受一体型樹脂プーリにおいて、前記鍔部の外周面と側面との少なくとも一方に凸部と凹部との少なくとも一方が形成されたものを提案する。
【００１３】
また、請求項７の発明では、請求項３〜６の軸受一体型樹脂プーリにおいて、前記鍔部に両側面を連通する貫通穴が形成されたものを提案する。
【００１４】
また、請求項８の発明では、請求項３〜７の軸受一体型樹脂プーリにおいて、前記プーリ本体から前記鍔部の一部が露出したものを提案する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、第１実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。図１に示したように、第１実施形態の軸受一体型樹脂プーリ（以下、単にプーリと記す）１は、図示しない金型のキャビティ内に合成樹脂を射出成形することにより形成されるプーリ本体３と、金型内にセットされてプーリ本体と一体化されたグリース封入式の深溝単列玉軸受（以下、単に軸受と記す）５とからなっている。
【００１６】
プーリ本体３は、図示しないベルトが巻き掛けられるリム部７と、軸受５と固着・一体化されるボス部９と、リム部７とボス部９とを連結するディスク部１１と、補強用のリブ１３とからなっている。また、軸受５は、外周側に内軌道面２１を有する内輪２３と、内周側に外軌道面２５を有する外輪２７と、内輪２３と外輪２７との間に介装され、内軌道面２１と外軌道面２５とに転接する転動体たる多数個の鋼球２９と、これら鋼球２９の保持に供される鋼板プレス成型品の保持器３１と、外輪２７の両端部に取り付けられた一対の弾性シール３３と、内輪２３と外輪２７との間に封入されたグリース３５とから構成されている。図中、符号３７は外輪２７の外周面を示す。
【００１７】
図２は軸受５の外輪２７を示した縦断面図である。この図において、ｔは外輪２７のラジアル方向の平均肉厚すなわち軌道部肉厚を示し、ｒは外輪２７の軌道部肉厚ｔに対する平均半径すなわち平均肉厚半径を示している。第１実施形態の場合、ｔは０．１５ｒ程度（例えば、ｔ＝５．５ｍｍ，ｒ＝３７ｍｍ）に設定されている。
【００１８】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
作業者は、プーリ１の製造にあたり、図示しない射出成形装置の金型内に軸受５（あるいは、外輪２７のみ）をセットした後、ＰＰ等の溶融合成樹脂を金型のキャビティ内に所定の圧力で射出する。キャビティ内に射出された溶融合成樹脂はプーリ本体３となって固化し、軸受５が一体化されたプーリ１となって金型から排出される。排出されたプーリ１では、プーリ本体３がその冷却に応じて収縮し、外輪２７の外周部を囲繞したボス部９が外輪２７を所定の緊縮力で締め付ける形となる。
【００１９】
ところが、本実施形態では、軌道部肉厚ｔが平均肉厚半径ｒに対してｔ＝０．１５ｒと大きく設定されているため、ボス部９に締め付けられても外輪２７の歪みが殆ど起こらない。その結果、従来装置で問題となっていた外輪２７の内軌道面２１の形状および寸法精度の低下も無視し得る程度となり、軸受５における運転騒音の増大や耐久性の低下がなくなった。また、外輪２７が歪まないことにより、ボス部９と外輪２７との固着強度も当然に高くなり、プーリ本体３と外輪２７との剥離も生じ難くなった。
【００２０】
本発明者等が種々の条件で実験を行ったところ、図３に示したように、軌道部肉厚／平均肉厚半径（ｔ／ｒ）を従来レベルの０．０８弱程度から０．１１以上に高めた場合、外輪２７の変位量／偏荷重（１０−２ｍｍ／ｋｇｆ）が１／３程度に減少した。また、第１実施形態のように、ｔ／ｒ＝０．１５とした場合、外輪２７の変位量／偏荷重）は従来レベルの１／６程度となった。
【００２１】
図４は、第２〜第４実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。同図に示したように、これら実施形態のプーリ１は、上述した第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、外輪２７の外周面３７の両側部に図５〜図７ににそれぞれ要部平面視を示した斜線状あるいは直線状の凸条４１，４３やクロス線状のローレット溝４５が形成されている。これら実施形態によれば、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第１実施形態のものより向上し、比較的高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。尚、これら実施形態においては、外輪２７の中央部に凸条４１，４３やローレット溝４５が存在しないため、転造加工やローレット加工等に起因する歪みが外軌道面２５に及び難い特長がある。
【００２２】
図８は、第５〜第８実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。同図に示したように、これら実施形態のプーリ１も、上述した第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、図９〜図１２にそれぞれ要部平面視を示したように、外輪２７の外周面３７に円弧状、スパイラル状あるいは直線状の凸条５１，５３，５５，５７が形成されている。これら実施形態においても、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第１実施形態のものより向上し、比較的高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。
【００２３】
図１３は第９実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図であり、図１４は外輪２７の要部側面図である。これらの図に示したように、本実施形態のプーリ１も、上述した第１実施形態と略同様の全体構成を採っているが、外輪２７の外周面３７には環状の鍔部６１がその中央部に突設されている。これにより、第１３実施形態では、プーリ本体３と外輪２７との固着面積が大幅に増大し、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第１実施形態のものより向上し、高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。
【００２４】
図１５は、第１０〜第１２実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。同図に示したように、これら実施形態のプーリ１も、上述した第９実施形態と略同様の全体構成を採っているが、図１６〜図１８にそれぞれ要部側面視を示したように、鍔部６１の外周に矩形、鋸歯状あるいは半円状の切欠６３，６５，６７が多数形成されている。これら実施形態においては、射出成型時に切欠６３，６５，６７に溶融合成樹脂が進入することになり、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第９実施形態のものより向上し、比較的高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。
【００２５】
図１９は、第１３〜第１５実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。同図に示したように、これら実施形態のプーリ１も、上述した第９実施形態と略同様の全体構成を採っているが、図２０〜図２２にそれぞれ要部側面視を示したように、鍔部６１にその両側面を連通する円形、矩形および三角形の貫通孔７１，７３，７５が多数形成されている（或いは、へこみでも良い。）これら実施形態においては、射出成型時に貫通孔７１，７３，７５に溶融合成樹脂が進入することになり、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第９実施形態のものより向上し、比較的高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。
【００２６】
図２３は、第１６〜第２１実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。同図に示したように、これら実施形態のプーリ１も、上述した第９実施形態と略同様の全体構成を採っているが、図２４〜図２９にそれぞれ要部側面視を示したように、鍔部６１の一方の側面８１に放射状あるいは円弧状の凸条８３，８５，８７や放射状、クロス状あるいはスパイラル状のローレット溝８９，９１，９３が多数形成されている。また、これらの実施形態では、鍔部６１の他方の側面９５の一部がプーリ本体３から露出している。これら実施形態においても、プーリ本体３と外輪２７との固着強度が第９実施形態のものより向上し、比較的高負荷時にもプーリ本体３と外輪２７との剥離が生じ難くなった。また、鍔部６１の一部がプーリ本体３から露出していることにより、軸受５の運転によって発生した熱が効果的に大気中に放出されることになり、軸受寿命の向上も実現された。
【００２７】
図３０〜図３３は、第２２〜第２５実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。これら実施形態ではプーリ本体３に対して軸受５が図中左方にオフセットすると共に、プーリ本体３のディスク部１１が軸受５の左端に位置している。その他の構成は、図３０に示した第２２実施形態は第１実施形態に対応し、図３１に示した第２３実施形態は第２実施形態に対応し、図３２に示した第２４実施形態は第９実施形態に対応し、図３１に示した第２７実施形態は第１３〜第１５実施形態に対応している。尚、第２４，第２５実施形態では、ディスク部１１との位置関係に対応して、鍔部６１も外周面３７の図中左端に形成されている。また、第２５実施形態においては、軸受５の放熱性を向上させるべく、第１６〜第２１実施形態と同様に鍔部６１の一部がプーリ本体３から露出している。
【００２８】
図３４〜図３７は、それぞれ外周面３７に形成される鍔部６１や突起９７の例を示す外輪２７の縦断面図である。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記各実施形態は、本発明をグリース封入式深溝単列玉軸受を有する軸受一体型樹脂プーリに適用したものであるが、深溝複列玉軸受や４点接触玉軸受、複列アンギュラ玉軸受、複列円錐ころ軸受等、種々の転がり軸受を有するものに適用可能である。また、プーリ本体の素材や具体的形状を始め、軸受の外輪に形成する鍔部や凸部、凹部の具体的形状についても、上記実施形態に限られるものではなく、設計上の都合等により適宜変更可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の軸受一体型樹脂プーリによれば、外輪の軌道部肉厚の平均肉厚半径に対する比を従来のものより大きくしたため、射出成形後におけるプーリ本体の収縮による外輪の歪みが殆ど起こらなくなり、外輪の内軌道面の形状および寸法精度の低下に起因する軸受の運転騒音の増大や耐久性の低下が抑制される。また、軸受外輪の外周面に凸部や凹部、鍔部が設けられたものでは、プーリ本体と外輪との固着強度が向上して、高負荷が印可された場合にもプーリ本体と外輪との剥離が起こり難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係る軸受の外輪を示した縦断面図である。
【図３】外輪の軌道部肉厚ｔ／平均肉厚半径ｒと変位量／偏荷重との関係を示したグラフである。
【図４】第２〜第４実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図５】第２実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図６】第３実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図７】第４実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図８】第５〜第８実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図９】第５実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図１０】第６実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図１１】第７実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図１２】第８実施形態に係る軸受外輪の要部平面図である。
【図１３】第９実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図１４】第９実施形態に係る外輪の要部側面図である。
【図１５】第１０〜第１２実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図１６】第１０実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図１７】第１１実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図１８】第１２実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図１９】第１３〜第１５実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図２０】第１３実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２１】第１４実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２２】第１５実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２３】第１６〜第２１実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図２４】第１６実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２５】第１７実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２６】第１８実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２７】第１９実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２８】第２０実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図２９】第２１実施形態に係る軸受外輪の要部側面図である。
【図３０】第２２実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図３１】第２３実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図３２】第２４実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図３３】第２５実施形態に係る軸受一体型樹脂プーリの縦断面図である。
【図３４】外周面に形成される鍔部や突起の例を示す外輪の縦断面図である。
【図３５】外周面に形成される鍔部や突起の例を示す外輪の縦断面図である。
【図３６】外周面に形成される鍔部や突起の例を示す外輪の縦断面図である。
【図３７】外周面に形成される鍔部や突起の例を示す外輪の縦断面図である。
【符号の説明】
１‥‥軸受一体型樹脂プーリ
３‥‥プーリ本体
５‥‥軸受（深溝単列玉軸受）
９‥‥ボス部
２１‥‥内軌道面
２３‥‥内輪
２５‥‥外軌道面
２７‥‥外輪
２９‥‥鋼球（転動体）
４１，４３‥‥凸条
４５‥‥ローレット溝
５１，５３，５５，５７‥‥凸条
６１‥‥鍔部
６３，６５，６７‥‥切欠
７１，７３，７５‥‥貫通孔
８１‥‥側面
８３，８５，８７‥‥凸条
８９，９１，９３ローレット溝
９５‥‥側面
９７‥‥突起
ｔ‥‥軌道部肉厚
ｒ‥‥平均肉厚半径
【図１】
2004028275.tif 000003
【図２】
2004028275.tif 000004
【図３】
2004028275.tif 000005
【図４】
2004028275.tif 000006
【図５】
2004028275.tif 000007
【図６】
2004028275.tif 000008
【図７】
2004028275.tif 000009
【図８】
2004028275.tif 000010
【図９】
2004028275.tif 000011
【図１０】
2004028275.tif 000012
【図１１】
2004028275.tif 000013
【図１２】
2004028275.tif 000014
【図１３】
2004028275.tif 000015
【図１４】
2004028275.tif 000016
【図１５】
2004028275.tif 000017
【図１６】
2004028275.tif 000018
【図１７】
2004028275.tif 000019
【図１８】
2004028275.tif 000020
【図１９】
2004028275.tif 000021
【図２０】
2004028275.tif 000022
【図２１】
2004028275.tif 000023
【図２２】
2004028275.tif 000024
【図２３】
2004028275.tif 000025
【図２４】
2004028275.tif 000026
【図２５】
2004028275.tif 000027
【図２６】
2004028275.tif 000028
【図２７】
2004028275.tif 000029
【図２８】
2004028275.tif 000030
【図２９】
2004028275.tif 000031
【図３０】
2004028275.tif 000032
【図３１】
2004028275.tif 000033
【図３２】
2004028275.tif 000034
【図３３】
2004028275.tif 000035
【図３４】
2004028275.tif 000036
【図３５】
2004028275.tif 000037
【図３６】
2004028275.tif 000038
【図３７】
2004028275.tif 000039