(57)【要約】【課題】長期に亘って外径部の摩耗が少ない低コストな樹脂製プーリを提供する。【解決手段】転がり軸受（１）と、該転がり軸受（１）の周囲に前記転がり軸受（１）と一体に形成された樹脂部（２）とを備えた樹脂製プーリにおいて、前記樹脂部（２）は帯電防止性能を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受と、該転がり軸受の周囲に前記転がり軸受と一体に形成された樹脂部とを備えた樹脂製プーリにおいて、
前記樹脂部は帯電防止性能を有することを特徴とする樹脂製プーリ。
【請求項２】
前記樹脂部の表面抵抗率が１×１０１２Ω以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製プーリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製プーリに関し、より詳しくは自動車に搭載される補機類の駆動用ベルトやその他のベルトのテンショナ用、或いはアイドラプーリ等として使用される樹脂製プーリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の補機類を駆動するベルトの案内用プーリとして、転がり軸受の外周に鋼板をプレス加工により形成し軸受の外輪に外嵌固定した所謂プレスプーリや、樹脂を一体成形してなる樹脂製プーリが採用されている。
中でも、樹脂製プーリは、プーリの軽量化及び低コスト化が図れるため、その採用が増加しつつある。この種の樹脂製プーリは、射出成形用金型内の所定位置に転がり軸受を配置し、転がり軸受の外輪外周部と射出成形用金型との間に画成される空間部に溶融樹脂を流し込んで射出成形することにより製造される。
【０００３】
樹脂製プーリは、プレスプーリと比較して、塵埃の多い環境で運転された場合にベルトを案内する外径部の摩耗が大きく、ベルトの張力が低下し、ベルトの振れに起因する振動や異常音が駆動時に発生したり、最悪の場合にはベルトがはずれてしまう可能性がある。
そこで、このような外径部の耐摩耗性を高める技術として、外径部にセラミック溶射を施すことにより外径部の摩耗を抑制した樹脂製プーリが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１２２０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック溶射皮膜を形成した樹脂製プーリにおいては、セラミック溶射皮膜は非常に脆く、樹脂との密着性も劣る。このため、ベルトの張力によりプーリが変形した場合には該セラミック溶射皮膜が破損剥離しやすい。
また、樹脂製プーリが自動車に搭載される場合には、周知のように、低温（−４０℃程度）から高温（１２０℃）の雰囲気で使用され、さらに運転時はより高温になる可能性がある。上述のような環境で使用された場合、基材となる樹脂の線膨張率とセラミック溶射皮膜の線膨張率とが相違する、即ち、樹脂の線膨張率がセラミック溶射皮膜の線膨張率よりもはるかに大きいため、セラミック溶射皮膜が破損剥離しやすい。従って、このようなセラミック溶射皮膜を外径部に形成した樹脂製プーリは、長期に亘って耐摩耗性を維持することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであって、長期に亘って外径部の摩耗が少ない低コストな樹脂製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】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）転がり軸受と、該転がり軸受の周囲に前記転がり軸受と一体に形成された樹脂部とを備えた樹脂製プーリにおいて、前記樹脂部は帯電防止性能を有することを特徴とする樹脂製プーリ。
（２）前記樹脂部の表面抵抗率が１×１０１２Ω以下であることを特徴とする（１）に記載の樹脂製プーリ。
【０００８】
上記構成によれば、樹脂部は帯電防止性能を有する。従って、プーリ駆動時におけるベルトとプーリの微少な滑りを含む接触によって樹脂部が帯電することが防止され、塵埃を静電気的に吸着することを抑制して耐摩耗性の向上を図ることができる。従って、本発明の樹脂製プーリは、ベルトの張力が低下し、ベルトの振れに起因する振動や異常音が駆動時に発生することを抑制することが可能であり、長期に亘って安定して使用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。図１は本発明にかかる樹脂製プーリの一実施形態を示す正面図で、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
図１及び図２において、樹脂製プーリは、転がり軸受１と、転がり軸受１の周囲に転がり軸受１と一体的に形成された樹脂部２とから構成されている。
樹脂部２は、転がり軸受１の外輪に固着された内径円筒部３と、ベルト案内面４を有する外径円筒部５と、外径円筒部５と内径円筒部３との間に形成された円板部６とを有し、更に、該円板部６には多数のリブ７が放射状に形成されている。また、内径円筒部３には所定ピッチ円で等間隔に多数のゲート８が形成されており、これらゲート８に溶融樹脂が流し込まれ、射出成形により樹脂製プーリの製造がなされる。
【００１１】
樹脂部２には、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、芳香環を有する芳香族ナイロン、シクロ環を有する非晶性ナイロン等の樹脂材料を単独又は複数混合して使用したものや、ポリフェニレンサルファイドやフェノール樹脂等の樹脂材料を母材として、ガラス繊維等の強化繊維やタイク、マイカ等のミネラルを添加した複合材料が使用されている。
【００１２】
より詳細には、繊維系充填剤としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー等を使用することができる。また、粒子状充填剤としては、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粒子、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、タルク、マイカ、グラファイト等を使用することができる。これら充填剤は、各々単独に使用してもよいが、繊維系充填剤と粒子状充填剤とを組み合わせた場合には、成形収縮による樹脂の異方性を抑制し、かつ、繊維により機械的な強度を保持することができる。このため、繊維系充填剤と粒子状充填剤とを組み合わせて使用するのが好ましい。
【００１３】
なお、樹脂材料及び充填剤としては、その他にも使用可能なものがあり得ると考えられるが、自動車の補機類駆動用として使用するためには耐熱性を有する樹脂材料が好ましく、ＵＬ規格（長期耐熱）に規定する温度指数が少なくとも１００℃以上であることが好ましい。
また、充填剤と樹脂材料との密着性を向上させるためには適宜シランカップリング剤等の添加剤を添加することが好ましい。
【００１４】
上述のような樹脂製プーリにおいては、塵埃が舞う環境下での耐摩耗性が良好であることが求められる。
そこで、本願出願人が誠意研究した結果、樹脂材料の表面抵抗率は樹脂製プーリの外径部の摩耗量と相関関係にあることが判明した。
つまり、塵埃が舞う環境下での樹脂製プーリの外径部の摩耗は、主としてベルトと樹脂製プーリの外周面との間に塵埃が介在し、塵埃が砥粒の役割を担うことに起因する。このため、本願出願人は、樹脂部２に帯電防止性能を付与することで、プーリ駆動時のベルトとプーリの微少な滑りを含んだ接触によって樹脂部２が帯電することが防止され、塵埃が静電気的に吸着されることが抑制され、耐摩耗性向上が図れることを判明した。
【００１５】
従って、本実施形態の樹脂製プーリでは、樹脂部２が帯電防止性能を有するように構成される。塵埃の吸着を抑制可能な帯電防止性能としては、樹脂部２の表面抵抗率が１×１０１２Ω以下となることである。この値以下であれば、プーリ駆動時の樹脂部２の帯電が防止され、プーリ外周面に多量の塵埃が吸着するのを抑制することができる。
【００１６】
次に、樹脂部２に帯電防止性能を付与する方法について説明する。
樹脂部２に帯電防止性能を付与する方法としては、樹脂組成物中に、界面活性剤系や高分子電解質の所謂練り込み型帯電防止剤を添加したり、無機系の導電性粉末や導電性繊維を添加することが可能である。中でも無機系の導電性粉末や導電性繊維は、樹脂製プーリの運転が想定される低温から高温まで、更に低湿度の環境でも長期に亘って安定した帯電防止性能を付与することが可能なため好ましい。
【００１７】
導電性粉末としては、例えば、黄銅、アルミニウム合金、銅、銀、ニッケル、鉄、およびステンレス鋼等の金属粉末や、黒鉛、アセチレンブラックやケッチエンブラックのように、高度にグラファイト構造の発達した、導電性カーボンブラック、酸化錫にアンチモンをドープした導電性酸化錫、酸化亜鉛にアルミニウムをドープした導電性酸化亜鉛、及び、酸化インジウムに錫をドープした導電性酸化インジウム等の導電性材料を粉末状にしたものや、マイカ等の絶縁性材料の粉末に導電性コーティングを施した導電性無機粉末がある。
【００１８】
また、導電性繊維としては、金属繊維（黄銅、アルミニウム合金、銅、銀、ニッケル、鉄鋼、及び、ステンレス鋼等からなる繊維）や、非導電性繊維に導電性コーティングを施したもの等が使用できる。中でも、カーボン繊維やチタン酸カリウム繊維等のウィスカーに導電性コーティングを施したものは、機械的特性の低下（特に耐衝撃特性）への影響が少ないため好ましい。その添加量としては、樹脂組成物に対して５質量％以上が好ましい。５質量％未満であると十分な導電性が発現されず、帯電防止性能も劣る。このため、樹脂製プーリの外周面に塵埃が付着するのを防止することができず、プーリの耐摩耗性は満足する結果にならない。
【００１９】
また、カーボン繊維やチタン酸カリウム繊維等のウィスカーに導電性コーティングを施したものは、元来高価であるため、これらを多量に添加することは、プーリ自体のコストを増加するため好ましくない。このため、比較的安価なガラス繊維やマイカ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、シリカ、ガラスフレーク、ガラスビーズ等の所謂無機フィラー等と併用することが好ましい。その添加量としては、導電性フィラーを含めて、樹脂組成物中の６５質量％以下である。６５質量％を越えて添加しても、機械的物性面での効果はほとんどなく、逆に成型加工性等の生産性が著しく低下するだけでなく、密度が上昇するため、樹脂製プーリの軽量化を阻害する虞がある。
【００２０】
樹脂製プーリに用いられる樹脂組成物を得るための方法は特に限定されないが、母材である原料樹脂と各種充填材及び添加剤を予めタンブラー、Ｖブレンダー、ヘンシェルミキサー等の予備混合機を用いて混ぜ合せてから、単軸又は二軸押出し機、ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダープラストグラフ等の従来から公知の樹脂用混練り装置を用いて均一に混練りしたり、母材である原料樹脂と各種充填材及び添加剤をそれぞれ別々に樹脂用混練り装置により混練りすることが可能である。その混練り条件は、通常は母材である原料樹脂の軟化点または融点以上の温度で、且つ、原料樹脂や各種添加剤が劣化を起こさない温度以下である。また、上記樹脂組成物により樹脂製プーリを製造するための方法は、樹脂組成物を金型の中で加圧しながら加熱すれば良く、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の公知の樹脂成形方法により製造することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
各実施例及び比較例では、樹脂材料としてポリアミド６６（「レオナ    １０４２Ｓ」；旭化成（株）製）を使用し、充填材としてはガラス繊維（「ＦＥＳグレード」；富士ファイバーグラス（株）製）、ピッチ系炭素繊維（「ドナカーボ    Ｓ−２３１」；大阪ガス（社）製）、導電性チタン酸カリウムウィスカー（「デントール    ＢＫ−２００」；大塚化学（株）製）を使用した。所定量のポリアミド６６、ガラス繊維、ピッチ系炭素繊維、導電性チタン酸カリウムウィスカーを計量した後、二軸押出し機（「ＰＣＭ−４５」；（株）池貝製）に投入して所定条件下で混練、造粒し、ペレット状の樹脂組成物を得た。なお、各種充填材については、その折損を抑えるために途中からサイドフィーダー用いて添加した。表１は樹脂材料及び充填材の成分組成を質量百分率で示している。
【００２２】
まず、平板成形用金型を用いて、縦横１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの表面抵抗率測定用の平板が成形された。次いで、樹脂製プーリ成形用金型を射出成形機に取り付け、金型を開き、余熱した転がり軸受を金型の所定位置に装着した後成形し、樹脂製プーリを得た。
本実施例における成形条件は以下の通りである。
樹脂溶融温度                  ：２８０〜２９５℃
金型温度                          ：１２０℃
射出出力                          ：９０〜１２０ＭＰａ
【００２３】
＜第１の実験＞
各実施例及び比較例における帯電防止性能を確認するために、成形された縦横１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの平板を用いてＡＳＴＭ  Ｄ２５７に基づき、表面抵抗率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２４】
＜第２の実験＞
各実施例及び比較例における樹脂製プーリの耐摩耗性を確認するために、成形された樹脂製プーリを用いて、ダスト環境下での耐摩耗性の評価を行った。図３はプーリ耐久試験機の概略を示す。プーリ耐久試験機は、駆動モータ（図示せず）に繋がった駆動輪１５と従動輪１６とを備える。駆動輪１５と従動輪１６にはベルト１７が掛け渡されて連結されている。そして、駆動輪１５と従動輪１６間には、試験対象となる樹脂製プーリ１１がベルト案内面１８をベルト１７に所定の荷重Ｆで押し付けながら取付け可能としている。そして、駆動輪１５が回転するとベルト１７を介して従動輪１６が回転駆動され、ベルト１７に押し付けられたベルト案内面１８が回転される。
【００２５】
本実験における試験条件は以下の通りである。
試験プーリ回転速度      ：７０００ｍｉｎ−１
試験時間                          ：２００Ｈｒ
荷重（Ｆ）                      ：１００ｋｇｆ
ダスト                              ：ＪＩＳ８種関東ローム粉
ダスト濃度                      ：５０ｇ／ｍ３
試験温度                          ：３０℃
試験湿度                          ：２０％ＲＨ
【００２６】
耐摩耗性の評価は、試験前と試験終了後のプーリ外周面のベルト接触位置（軸方向中央部）とベルト非接触位置の深さ方向の差を東京精密（株）製の形状測定機により測定し求めた。測定結果を表１に示す。
【００２７】
＜第３の実験＞
成形された樹脂製プーリの塵埃の吸着性を確認するために、試験時間を１時間とした点を除いて、耐摩耗性の確認を行ったのと同一の条件で回転試験を行い、樹脂製プーリの外周面に付着した塵埃を定量して評価を行った。付着量の確認は、試験終了後に樹脂製プーリの外周面に付着した塵埃を精製水で濡らしたアドバンテック東洋（株）製の定量濾紙Ｎｏ．５Ｂで拭き取り、その濾紙を、予め空焼きして恒量にした磁製坩堝に入れマッフル炉中で９００℃で灰化しその灰分量として求めた。測定結果を表１に示す。
【００２８】
＜第４の実験＞
更に、樹脂組成物の耐摩耗性を確認するために、ＡＳＴＭ    Ｄ１１７５に基づきテーバー摩耗試験を行った。本実験における試験条件は以下の通りである。
総回転数                          ：１０００回
摩耗輪                              ：ＣＳ−１７
荷重                                  ：９．８Ｎ
耐摩耗性の評価は、試験前と試験終了後の試験片の質量の減少量から求めた。測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004353728.tif 000003
【００３０】
表１のテーバー摩耗試験の結果から明らかなように、実施例及び比較例に示す樹脂組成物の本質的な耐アブレッシブ摩耗性には差異は認められない。しかしながら、実施例の帯電防止性能を有する各樹脂組成物で形成した樹脂製プーリにおいては、明らかに塵埃の付着量が少なく、そのため運転中にベルトとプーリの外周面間に介在する塵埃の量が少量に抑えられる結果、プーリとしての耐摩耗性が良好なものとなっている。
【００３１】
次に、樹脂製プーリの塵埃が舞う環境での摩耗と樹脂組成物の帯電防止性能の臨界的意義を確認した。先の実施例で使用したものと同一のポリアミド６６樹脂、ガラス繊維、カーボン繊維を用い、ポリアミド６６樹脂の割合を６０質量％に固定し、残りの４０質量％の中でガラス繊維とカーボン繊維の割合を変量することにより、種々の表面抵抗率を有する樹脂組成物を製造し、該樹脂組成物により樹脂製プーリを作成した。表面抵抗率の測定と樹脂製プーリの耐摩耗性の確認は前述の実施例と同様の手法で行った。その結果を図４に示す。図４の結果から明らかなように、表面抵抗率が１×１０１２Ω以下であれば、塵埃が舞う環境下での樹脂製プーリの耐摩耗性が良好であることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、転がり軸受と、転がり軸受の周囲に転がり軸受と一体的に形成された樹脂部とからなる樹脂製プーリにおいて、樹脂部に帯電防止性能を付与することにより、プーリ駆動時のベルトとプーリの微少な滑りを含んだ接触によって樹脂部が帯電することが防止され、塵埃を静電気的に吸着することを抑制して耐摩耗性の向上を図ることができる。従って、本発明の樹脂製プーリはベルトの張力が低下し、ベルトの振れに起因する振動や異常音が駆動時に発生することを抑制することが可能であり、長期に亘って安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる樹脂製プーリの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】耐摩耗性を調べるための試験機の概略図である。
【図４】表面抵抗率と摩耗量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１          転がり軸受
２          樹脂部
３          内径円筒部
４          ベルト案内面
５          外径円筒部
【図１】
2004353728.tif 000004
【図２】
2004353728.tif 000005
【図３】
2004353728.tif 000006
【図４】
2004353728.tif 000007