(57)【要約】【課題】  クリープに対する信頼性を向上した軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは、外輪１と、内輪２と、外内輪１，２の間に介装される複数の転動体３と、を有する転がり軸受Ｔと、外輪１の外周面に、インサート成形により固着される合成樹脂製のプーリ本体６と、を備え、外輪１の外周面とプーリ本体６とは接着剤で接合されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外内輪の間に介装される複数の転動体と、を有する転がり軸受と、
前記外輪の外周面に、インサート成形により固着される合成樹脂製のプーリ本体と、を備えた軸受一体型合成樹脂プーリであって、
前記外輪の外周面と前記プーリ本体とは接着剤で接合されていることを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリ。
【請求項２】
前記接着剤は、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤の群から選ばれる少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１に記載の軸受一体型合成樹脂プーリ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受一体型合成樹脂プーリの製造方法であって、
前記外輪の外周面に前記接着剤を半硬化状態で焼き付けた前記転がり軸受をコアにして、合成樹脂をインサート成形する工程と、
二次加熱によって、前記接着剤を硬化させる工程と、
を備えたことを特徴とする軸受一体型合成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、軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法、特に、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルト用のテンショナー、あるいはアイドラーとして、前記ベルトに所望の張力を付与するための軸受一体型合成樹脂プーリに関し、合成樹脂製のプーリ本体と転がり軸受の外輪との間のクリープを防止することのできる軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルトに所望の張力を付与するためのプーリとしては、軸受一体型合成樹脂プーリが広く使用されている。合成樹脂プーリは金属プーリに比べて軽量化およびコストの低減化を図ることができるが、反面、合成樹脂製のプーリ本体と転がり軸受の外輪との結合強度が問題となることも多い。
【０００３】
つまり、合成樹脂と金属との線膨張係数の相違から、高温時の合成樹脂の膨張によって、プーリ本体と外輪との結合強度が低くなると、プーリ本体と外輪とが相対的な滑り（クリープ）を生じる可能性がある。
【０００４】
クリープが起こると、プーリとしての動力伝達機能が損なわれる。さらには、摩擦による異常発熱を生じて、合成樹脂が溶融したり、軸受を損傷したりする虞もある。
【０００５】
そこで、クリープ防止の対策として、例えば、外輪の外周面に凹溝を設けた構造とするもの等が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００３−０６５４２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３７２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年の自動車の高性能化に伴い、プーリに要求される荷重や回転速度は、益々増加する傾向にある。したがって、現行の対策では、将来的には、クリープを防止できなくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、クリープに対する信頼性を向上した軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法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】
【０００８】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１）  外輪と、内輪と、外内輪の間に介装される複数の転動体と、を有する転がり軸受と、
外輪の外周面に、インサート成形により固着される合成樹脂製のプーリ本体と、を備えた軸受一体型合成樹脂プーリであって、
外輪の外周面とプーリ本体とは接着剤で接合されていることを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリ。
（２）  接着剤は、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤の群から選ばれる少なくとも一つを含有することを特徴とする（１）に記載の軸受一体型合成樹脂プーリ。
（３）  （１）または（２）に記載の軸受一体型合成樹脂プーリの製造方法であって、
外輪の外周面に接着剤を半硬化状態で焼き付けた転がり軸受をコアにして、合成樹脂をインサート成形する工程と、
二次加熱によって、接着剤を硬化させる工程と、
を備えたことを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法によれば、外輪の外周面とプーリ本体とが接着剤で接合されているので、両者の結合強度を高めることで、プーリに大きな荷重が作用する厳しい条件で使用しても、クリープを防止し、信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の一例として、軸受一体型合成樹脂プーリについて示している。なお、本発明の特徴以外の構成および作用については、従来から広く知られている構造と同等であるから、説明は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１２】
軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは転がり軸受である玉軸受Ｔの外輪１に合成樹脂製のプーリ本体６が嵌合され、且つ接着剤（図示しない）によって接合されている。
【００１３】
玉軸受Ｔは、内周面に内周軌道１ａを有する外輪１と、外周面に外輪１の内周軌道１ａに対向する外周軌道２ａを有する内輪２と、外内輪１，２の相対回転を許容するために外輪１の内周軌道１ａと内輪２の外周軌道２ａとの間に複数個介装される転動体であるボール３と、ボール３を保持する保持器４と、玉軸受Ｔの両端部で内外輪１，２の空間を密閉するシール５と、で構成される。
【００１４】
プーリ本体６は外側円筒部６１と内側円筒部６２と両円筒部を連結する連結部６３からなっている。外側円筒部６１の外周面６１０がベルト案内面になっている。内側円筒部６２の内周面６２０は、外輪１の外周面と嵌合され、且つ接着剤（図示しない）によって接合されている。連結部６３の両側面６４は平面であり、その両側に大きな空間が設けられて、重量軽減のための逃げ部６５となっている。連結部６３の厚さは、外側円筒部６１の厚さとの関係で、外周面６１０においてベルトに負荷が掛かりながら、ベルト案内する際に受ける荷重に対して強度を維持できる程度に選択することができる。
【００１５】
内側円筒部６２は、両端部において、内周面６２０よりも内方に突き出た両端環状突起６２１を有していて、外輪１とプーリ本体６との軸方向の固着をより確実にしている。また、内側円筒部６２の内周面６２０の軸方向略中央部に、回転中心Ｘ−Ｘに対して所定の角度θだけ傾いた中央環状突起６２２が形成される。この中央環状突起６２２は、インサート成形時に溶融した樹脂が外輪１に設けられた円周溝１１に注入された結果形成されたものであり、クリープを防止している。
【００１６】
従って、本実施形態の軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは、外輪１の外周面とプーリ本体６の内周面とが、物理的だけでなく、接着剤によって化学的にも接合され、クリープ防止の信頼性を高めている。
【００１７】
このように構成される軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは、外輪１の外周面に接着剤を半硬化状態で焼き付けた玉軸受Ｔをコアにして、合成樹脂のインサート成形を行った後、二次加熱によって接着剤を完全に硬化させて外輪１と合成樹脂製のプーリ本体６を一体的に接着接合することで、製造される。
【００１８】
本発明で使用される接着剤は、インサート成形時に、溶融した高圧の合成樹脂によって、脱着して流失しない程度まで半硬化状態になっており、溶融樹脂からの熱、あるいはそれに加えて成形後の二次加熱によって完全に硬化状態となる。使用可能な接着剤としては、溶剤での希釈が可能で、二段階に近い硬化反応が進むフェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性を考慮して好ましい。なお、半硬化状態というのは、例えば、転がり軸受の外輪外周面に塗布された接着剤に熱をかける等して、ある程度の硬化反応を進めることによって達成される。
【００１９】
外輪１とプーリ本体６とを接合する接着剤層の厚さは１〜４０μｍが好ましく、２〜３０μｍとすると、さらに好ましい。接着剤層の厚さが薄すぎる場合は、機能上十分な接着力を安定的に確保することが難しくなる。一方、接着剤層の厚さが厚すぎる場合は、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態と、機能上十分な接着力と、を同時に確保することが困難となる。
【００２０】
なお、接着剤層の厚さは、使用する接着剤成分分散液の濃度、塗布方法、塗布回数を調整することにより、所望の厚さを得ることができる。塗布方法については、軸受外輪の接着接合面（外周面）のみに選択的に塗布することが可能でありさえすれば特に限定されず、刷毛塗り、スプレー等の塗布方法から適宜選択可能である。
【００２１】
軸受外輪の接着接合面には、接着剤との接合力を向上させることを目的として、微細な凹凸を設けても良い。接合面に凹凸を設けると、そこに接着剤が入り込み、アンカー効果により接合が強固になるためである。凹凸を設ける方法は特に限定されず、ショットブラスト処理等が例示できる。
【００２２】
接着剤は、外輪１とプーリ本体６との結合強度のみを考えれば、外輪１の接着接合面の全面に塗布することが好ましい。ただし、十分にクリープを防止できる強度が維持されるのであれば、接着剤塗布の作業性やコスト等を考慮して、必要な箇所にのみ、部分的に塗布する構成としても構わない。
【００２３】
本発明のプーリ本体６に使用される合成樹脂は、射出成形が可能で、使用環境から、耐熱性を有するものが好ましく、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２等の脂肪族ポリアミド樹脂、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６等の芳香族ポリアミド樹脂、シクロ環を有する非晶性ポリアミド樹脂の単独または複数を混合したものや、ポリフェニレンサルファイド樹脂等を例示できるが、接着剤との反応性を考慮すると、ポリアミド樹脂が好ましい。
【００２４】
また、プーリ本体６の強度の向上を目的として、使用される合成樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー等の繊維状充填材や、炭酸カルシウム等の球状充填材を添加することが好ましい。充填量としては１０〜６０ｗｔ％が好ましく、２０〜５０ｗｔ％とすると、さらに好ましい。充填量が少なすぎる場合は、満足な補強効果が得られない。一方、充填量が多すぎる場合は、成形性に劣る。
【００２５】
したがって、本実施形態の軸受一体型合成樹脂プーリＰｕおよびその製造方法によれば、接着剤によって、玉軸受Ｔの外輪１とプーリ本体６とが強固に接合されているので、プーリに大きな荷重が作用する厳しい条件においても、クリープを防止し、信頼性の高いものとなる。
【００２６】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００２７】
例えば、図２は、本実施形態の変形例であって、図１とは構造の異なる軸受一体型合成樹脂プーリを示している。なお、図１と同一部位については同一符号を付し、説明を省略している。
【００２８】
この軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは外周面がベルト案内面となる外側円筒部６１と、互いに同心に設けられた内周面が玉軸受Ｔの外輪１に嵌合、且つ接着接合されている内側円筒部６２と、内外円筒部６１，６２を連結する円環状の連結部６３とから構成されている。連結部６３には外側円筒部６１の半径方向の強度を補強するために所定の厚さの補強リブ６６を連結部６３の両側面に円周方向等間隔に放射線状に複数設けた構造になっていて、軽量化、コスト低減化、補強に対応した形状になっている。補強リブ６６間は空間部６７になっていてプーリＰｕをさらに軽量にしている。外側円筒部６１、内側円筒部６２、連結部６３および補強リブ６６は一体に成形されている。連結部６３の両側面に設けてある補強リブ６６の円周方向の位置は互いに一致させている。補強リブ６６の数は、適宜設定することが出来るし、両側面で、適宜、位相を変えて設定してもよい。
【００２９】
このように構成される軸受一体型合成樹脂プーリＰｕにおいても、接着剤によって、玉軸受Ｔの外輪１とプーリ本体６とが強固に接合されることで、プーリに大きな荷重が作用する厳しい条件においても、クリープを防止し、信頼性の高いものとなる。
【実施例】
【００３０】
ここで、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれによって何ら制限されるものではない。以下、実施例１、実施例２、および比較例に示される軸受一体型合成樹脂プーリを使用して、回転試験を行った。まず、軸受一体型合成樹脂プーリの製作について、以下に示す。
【００３１】
実施例１および実施例２における接着剤は、ノボラック型フェノール樹脂を主成分とする固形分３０ｗｔ％のフェノール樹脂系接着剤（東洋化学研究所製 メタロック Ｎ−１５）を、所望の厚さの接着剤層が得られるように、さらにメチルエチルケトンで適宜希釈したものを使用した。外輪の接着接合面に接着剤を刷毛によって塗布した後、溶剤を蒸発させるため、室温で３０〜６０分乾燥した。なお、乾燥が完了した状態で、電磁膜厚計にて測定した接着剤層の厚さは５〜６μｍ程度であった。その後、塗布した接着剤がインサート成形時に流出しない程度の半硬化状態となるまで、軸受を１２０℃の恒温槽内に３０分間放置した。続いて、接着剤を半硬化状態とした軸受を金型にセットし、それをコアとして合成樹脂をインサート成形した。そして、取り出した成形体の接着剤を完全に硬化させるために、１５０℃の恒温槽内に１時間放置し、軸受一体型合成樹脂プーリを得た。
【００３２】
一方、比較例では、接着剤を使用せず、軸受をそのまま金型にセットし、それをコアとして合成樹脂をインサート成形することで、軸受一体型合成樹脂プーリを得た。
【００３３】
実施例１および比較例の軸受一体型合成樹脂プーリは、図２に示される通りの構造とした。つまり、実施例１と比較例とでは、接着剤による接合の有無のみが異なっている。一方、実施例２の軸受一体型合成樹脂プーリは、円周溝１１および中央環状突起６２２を設けない構造としたが、それ以外は図２に示される通りの構造とした。なお、実施例１、実施例２、および比較例、何れの軸受一体型合成樹脂プーリの外周面寸法も７０ｍｍである。
【００３４】
また、合成樹脂としては、実施例１、実施例２、および比較例、何れの軸受一体型合成樹脂プーリにも、ガラス繊維３０ｗｔ％配合ポリアミド６６を使用した。
続いて、回転試験について、以下に示す。
【００３５】
回転試験は図３に示す試験機を用いた。この試験機は一対の回転軸にそれぞれ固定された駆動輪Ｄ１と従動輪Ｄ２との間にベルトＢを掛け渡し、このベルトＢの外周面の一部に試験プーリＴｐを荷重Ｆにより押し付ける。この試験プーリＴｐは図示しない固定部分に対し、変位自在に支持した支持軸に玉軸受Ｔの内輪２を外嵌固定している。
【００３６】
試験プーリＴｐとして、上記の方法により得られた実施例１、実施例２、および比較例の軸受一体型合成樹脂プーリを組み込んで回転試験を行った。具体的には、試験プーリＴｐに一定の押し付け荷重Ｆを作用させた状態とし、５０００ｍｉｎ−１の回転速度Ｓで２０時間の連続回転試験を行った。そして、回転試験終了後に、試験プーリＴｐを取り外してクリープ発生の有無を確認した。クリープが発生しなかった場合は、新たな試験プーリＴｐを組み込み、押し付け荷重Ｆを増して、同様の回転試験を行った。これを、クリープが発生するまで、荷重を順次増して繰り返した。
【００３７】
試験結果を表１に示す。なお、表１では、実施例１、実施例２、および比較例において、クリープが発生しなかった最大荷重を、比較例の荷重を１として、比（最大荷重比）で相対的に表現している。
【００３８】
【表１】
2007064256.tif 000003
【００３９】
表１より、外輪とプーリ本体とが接着剤で接合された実施例１および実施例２の軸受一体型合成樹脂プーリは、接着接合されていない比較例の軸受一体型合成樹脂プーリに比べ、大きな荷重が作用してもクリープを発生せずに回転可能であることがわかる。
【００４０】
以上の評価結果から、本発明の軸受一体型合成樹脂プーリおよびその製造方法によれば接着剤によって、外輪とプーリ本体とが強固に接合されているので、プーリに大きな荷重が作用する厳しい条件においても、クリープを防止し、信頼性を向上させることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の軸受一体型合成樹脂プーリを示す断面図である。
【図２】（ａ）は本実施形態の軸受一体型合成樹脂プーリの変形例を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の効果を確認するプーリ回転試験機の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｐｕ   軸受一体型合成樹脂プーリ
Ｔ     玉軸受（転がり軸受）
１     外輪
２     内輪
３     ボール（転動体）
６     プーリ本体
１１   円周溝
【図１】
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【図２】
2007064256.tif 000005
【図３】
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