(57)【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、
前記樹脂部が、樹脂成分を４５〜８０質量％及びガラス繊維を２０〜５５質量％の割合で含み、かつ、前記樹脂成分がポリアミド６６を６０〜８０質量％、炭素数６のモノマー単位と炭素数１２のモノマー単位とからなる脂肪族ポリアミド部分を分子中に含む非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉを１５〜２５質量％及びポリアミド１２を５〜１５質量％の割合で含むことを特徴とする樹脂製プーリ。
【請求項２】
炭素数６のモノマー単位が、６−アミノカプロン酸またはε−カプロラクタムであることを特徴とする請求項１記載の樹脂製プーリ。
【請求項３】
炭素数１２のモノマー単位が、１２−アミノドデカン酸またはラウロラクタムであることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂製プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。樹脂製プーリにおいては、ベルトを案内する外径部の成形精度、ベルト張力に耐える強度特性、連続負荷使用による耐熱性及び耐塩化カルシウム性等が要求されている。
【０００３】
そこで、このような成形精度、強度、耐熱性及び耐塩化カルシウム性を向上させる樹脂材料として、ガラス繊維を１５〜４０重量％程度充填した強化ナイロン６６、強化ナイロン６１０、強化ナイロン６１２、或いはポリフェニレンサルファイドとミネラルの複合材料や、ガラス繊維を４３重量％含有した６ナイロン、６６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド樹脂を使用した樹脂製プーリが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
また、本出願人も先に、耐熱性、耐塩化カルシウム性及び高強度をバランス良く保持する、ナイロン６６・ナイロン６１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物ならなる樹脂部を備える樹脂製プーリを提案している（特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５０６７３５号公報
【特許文献２】特許第２８３８０３７号公報
【特許文献３】特開２０００−２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本出願人による上記樹脂製プーリでは、それ以前のガラス繊維強化ナイロン６６に比べて耐塩化カルシウム性が改善されているものの、ナイロン６６に比べると耐熱性に劣るナイロン６１２が海島構造で点在しているため、耐熱性、更には機械的強度が若干劣っている。また、耐塩化カルシウム性も、ナイロン６１２を単独使用した場合に比べると若干劣っている。
【０００６】
このように、本出願人による上記樹脂製プーリは、耐熱性、耐塩化カルシウム性及び高強度のバランスに優れるものの、個々の特性については改善の余地が認められる。そこで本発明は、耐熱性、耐塩化カルシウム性及び高強度の個々の特性を改善し、更にこれらの特性がバランス良く保持された樹脂製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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、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、前記樹脂部が、樹脂成分を４５〜８０質量％及びガラス繊維を２０〜５５質量％の割合で含み、かつ、前記樹脂成分がポリアミド６６を６０〜８０質量％、炭素数６のモノマー単位と炭素数１２のモノマー単位とからなる脂肪族ポリアミド部分を分子中に含む非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉを１５〜２５質量％及びポリアミド１２を５〜１５質量％の割合で含むことを特徴とする樹脂製プーリを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の樹脂製プーリは、樹脂成分として、ポリアミド６６、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ及びポリアミド１２を特定比率で混合した混合樹脂を用いたため、耐熱性、機械的強度及び耐塩化カルシウム性の個々の特性が改善され、かつ、これらの特性をバランス良く兼備し、信頼性が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、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り、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】
転がり軸受１は、図２に示すように、外輪外周部に樹脂部２の脱着を防止する凹溝９を有する接触ゴムシール付きの深溝玉軸受である。接触ゴムシール１０のゴム材質としては、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム等を原料とし、それに各種充填材を配合したものを用いることができる。また、転がり軸受１中に充填されているグリースとしては、使用温度を考慮して、ポリαオレフィン油、アルキルジフェニルエーテル油等を基油とし、ジウレア等を増ちょう剤とし、添加剤として酸化防止剤、摩耗防止剤等を更に加えたものが主に使用されている。
【００１２】
樹脂部２は、樹脂材料に補強材としてガラス繊維を配合した樹脂組成物からなる。樹脂材料としては、耐熱性及び耐疲労性に優れるポリアミド６６を主成分とし、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉとポリアミド１２とを混合した混合樹脂を用いる。ポリアミド６６は、射出成形性を考慮すると、数平均分子量で１３０００〜３００００のものが好ましく、更に耐疲労性、高成形精度を考慮すると、数平均分子量で１８０００〜２５０００のものがより好ましい。数平均分子量が１３０００未満の場合には、分子量が低すぎて、耐疲労性が低く、実用性がない。一方、数平均分子量が３００００を越える場合には耐疲労性は向上するものの、プーリに必要な衝撃強度等の機械的強度を達成するためにガラス繊維を規定量含有させると、成形時の溶融粘度が高くなり、射出成形により高精度でプーリを製造することが難しくなる。
【００１３】
ポリアミド１２は、下記表に示すように、２３℃の水中に２４時間浸漬させたときの吸水率（ＡＳＴＭ Ｄ５７０）が０．５質量％以下であり、吸水性を低下させて耐塩化カルシウム性を向上させる。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉは、ポリアミド６６とポリアミド１２とを相溶させるために配合される。この非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉは、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸及びイソフタル酸との重縮合体であるポリアミド６Ｔ／６Ｉを基本骨格とし、更に分子中に炭素数６のモノマー単位と炭素数１２のモノマー単位とからなる脂肪族ポリアミド部分を形成した変性ポリアミドである。また、炭素数６のモノマー単位が、６−アミノカプロン酸またはε−カプロラクタムであり、炭素数１２のモノマー単位が、１２−アミノドデカン酸またはラウロラクタムであることが好ましい。
【００１６】
樹脂成分において、ポリアミド６６は６０〜８０質量％、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉは１５〜２５質量％、ポリアミド１２は５〜１５質量％である。ポリアミド６６が６０質量％未満では、相対的に低吸水性脂肪族ポリアミドの含有量が増すことができるため耐塩化カルシウム性を向上させることができるものの、耐熱性及び耐疲労性が低下して好ましくない。一方、ポリアミド６６が８０質量％を超えると、相対的に低吸水性脂肪族ポリアミドの含有量が減ることになり目的とする耐塩化カルシウム性が得られない。耐熱性、機械的強度及び耐塩化カルシウム性の個々の特性に最も優れ、かつ、これらの特性を最もバランス良く兼備するには、ポリアミド６６を７０〜７５質量％、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉを１７〜２３質量％、ポリアミド１２を７〜１３質量％とする。
【００１７】
また、上記樹脂成分に、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することで、樹脂部の耐衝撃性を緩和できるようになり好ましい。その配合量は、耐熱性、機械的強度及び耐塩化カルシウム性を損なわない範囲であれば制限はないが、樹脂成分全量に対し５〜１５質量％が適当である。
【００１８】
ガラス繊維は、機械的強度や耐磨耗性を高める等の補強効果を付与するために配合する成分である。そのため、ガラス繊維は、細いものの方が、同一含有量でも本数が多くなりこのような補強効果がより高くなり、更に樹脂中での配向性が良くなり、外径円筒部５の真円度が高くなり、表面の凹凸も小さくなる。但し、細すぎると補強効果が少なくなる。そこで本発明では、直径が５〜１５μｍ、好ましくは５〜９μｍ、より好ましくは６〜８μｍのガラス繊維を用いることが好ましい。また、ガラス繊維はポリアミド６６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ップリング剤で表面処理されていることが好ましい。ガラス表面に結合されたシランカップリング剤は、片末端に存在するエポキシ基やアミノ基等の官能基がポリアミド６６のアミド結合に作用し、ガラス繊維による補強効果を向上させると共に、耐摩耗性を向上させる効果もある。
【００１９】
また、ガラス繊維の繊維長は１００〜９００μｍであることが好ましく、より好ましくは３００〜６００μｍである。繊維長が１００μｍ未満の場合は、短すぎて補強効果及び寸法抑制効果が小さい。また、繊維長が９００μｍを越える場合は、補強効果及び寸法抑制効果は向上するものの、樹脂部成形工程での繊維の破損や、配向性の低下による成形精度悪化が想定されるようになり、外径部や断面部に存在するリブ部を精度よく成形することが困難になる。
【００２０】
ガラス繊維の含有量は、脂組成物全量の２０〜５５質量％であり、好ましくは２５〜４０質量％である。含有量が２０質量％未満では補強効果が少なく、５５質量％を越える場合は、射出成形に適した流動性が得られないばかりでなく、外径円筒部５や断面部に存在するリブ７を精度良く成形するのが難しくなる。
【００２１】
尚、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してもよい。
【００２２】
また、樹脂部の放熱性を向上させるために、上記強化材とは別に、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性充填材、具体的には、アルミナ、マグネシア、窒化アルミニウム、炭化珪素、ベリリア、グラファイト等を更に添加してもよい。
【００２３】
更に、樹脂部２の外径円筒部５の凹凸を更に減少させる、或いは、外径円筒部５の耐摩耗性を更に向上させるために、上記強化材とは別に、粒子状充填材、具体的には、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、ウォラストナイト等を更に添加してもよい。粒子状充填材としては、上記説明した高熱伝導性充填材も粒子状であれば、同様の効果を有する。
【００２４】
更には、着色剤等を添加してもよい。
【００２５】
また、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、樹脂にヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下に、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。
【００２７】
（実施例１）
ポリアミド６６（宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン２０２０Ｕ」、数平均分子量２００００、ヨウ化銅系添加剤含有）７２質量％（但し、樹脂とガラス繊維との合計量に対しては４６．８質量％）、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ（（株）エムスケミ−ジャパン製「グリボリーＧ２１」）２０質量％（但し、樹脂とガラス繊維との合計量に対しては１３質量％）、ポリアミド１２（宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン３０１４Ｕ」、数平均分子量１４０００、ヒンダードフェノール系酸化防止剤含有）８質量％（但し、樹脂とガラス繊維との合計量に対しては５．２質量％）を混合して樹脂材料を調製した。この樹脂材料を６５質量％、繊維径１３μｍ（即ち、平均直径が１３μｍで、直径１２〜１４μｍの範囲のもの）のガラス繊維（アミノ基含有シランカップリング剤処理品）を３５質量％の割合で混練して樹脂組成物を得た。そして、この樹脂組成物を、外輪外周部に凹溝を有する接触ゴムシール付き深溝玉軸受（６２０３ＤＤＬ１８）をコアにして、軸受の外輪と金型との間に形成される空間部にインサート成形（射出成形）を行い、樹脂製プーリを得た。
【００２８】
（実施例２）
ポリアミド６６として、平均分子量２６０００の宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン２０２６Ｕ」を用い、ガラス繊維として繊維径６μｍ（即ち、平均直径が６μｍで、直径５〜７μｍの範囲のもの）に代えた以外は実施例１と同様にして樹脂製プーリを得た。
【００２９】
（比較例１）
ガラス繊維含有ポリアミド６６（宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン２０２０ＧＵ６」、数平均分子量２００００、ヨウ化銅系添加剤含有、直径１３μｍのシランカップリング剤処理したガラス繊維を３０質量％含有）を、外輪外周部に凹溝を有する接触ゴムシール付き深溝玉軸受（６２０３ＤＤＬ１８）をコアにして、軸受の外輪と金型との間に形成される空間部にインサート成形（射出成形）を行い、樹脂製プーリを得た。
【００３０】
（比較例２）
ガラス繊維含有ポリアミド６６（デュポン（株）製「ザイテル７０Ｇ３３ＨＳ１Ｌ」、耐熱使用、繊維径１３μｍのガラス繊維３３質量％含有）と、ガラス繊維含有ポリアミド６１２（デュポン（株）製「ザイテルＧ３３Ｌ」、繊維径１３μｍのガラス繊維３３質量％含有）とを１：１で混合して樹脂材料を調製した。そして、この樹脂材料を、外輪外周部に凹溝を有する接触ゴムシール付き深溝玉軸受（６２０３ＤＤＬ１８）をコアにして、軸受の外輪と金型との間に形成される空間部にインサート成形（射出成形）を行い、樹脂製プーリを得た。
【００３１】
［耐塩化カルシウム性評価］
樹脂製プーリを８０℃の熱水中に２時間浸漬して吸水させた後、塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。次に、浸漬後の樹脂製プーリをラジアル荷重１５０ｋｇｆかけた状態で、恒温槽中にて次のような処理を施した。即ち、２０℃〜１１０℃まで３０分かけて昇温した後１１０℃で２時間保持し、その後、３０分かけて２０℃まで降温した後２０℃で１時間保持するサイクルを繰り返し行い、その間、２サイクル毎に樹脂プーリを塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬する。これを１０サイクル繰り返し行った後、樹脂部にクラックが発生していないかを確認した。結果を表１に示す。
【００３２】
［機械的強度評価］
実施例及び比較例と同じ配合にて樹脂材料を調製し、別途試験片を成形した。そして、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０に従い曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表１から明らかなように、本発明に従い、ポリアミド６６と、非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉとポリアミド１２とを特定比率で混合してなる樹脂にガラス繊維を配合した樹脂組成物を用いることにより、耐塩化カルシウム性及び曲げ強度のそれぞれに優れ、かつ、両特性をバランスよく発現するプーリ用樹脂部が得られることがわかる。
【００３５】
尚、本実施形態では、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記実施形態では、外周円筒部がフラット形状の樹脂製プーリについて説明してきたが、図３に示すような外周円筒部５がＶリブ状の樹脂製プーリや、転がり軸受と別体で成形される構成の樹脂製プーリについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係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】本発明の実施形態の変形例にかかる樹脂製プーリの断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
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】
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【図２】
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【図３】
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