(57)【要約】【課題】自動車に使用される樹脂製プーリであって、樹脂部が単一の樹脂材料からなり、耐熱性、耐塩化カルシウム性、及び高強度等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。【解決手段】樹脂製プーリは、軸受と一体に成形された樹脂部を備えている。当該樹脂部が、樹脂成分を４０〜９０質量％、及び補強材を１０〜６０質量％の割合で含み、かつ、前記樹脂成分が数平均分子量が１３０００〜３００００であるポリアミド４１０からなる。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受と一体に成形された樹脂部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４０〜９０質量％、及び補強材を１０〜６０質量％の割合で含み、かつ、前記樹脂成分が数平均分子量が１３０００〜３００００であるポリアミド４１０からなることを特徴とする樹脂製プーリ。
【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％含有したナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２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（例えば特許文献１、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からなる樹脂部を備える樹脂製プーリ（特許文献３参照）やポリアミド６６・非晶性変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ・ポリアミド１２・ガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物からなる樹脂部を備える樹脂製プーリ（特許文献４参照）を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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
【特許文献４】特許第４５７２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に開示されている樹脂製プーリは、融雪剤が使用される環境においては、耐塩化カルシウム性が問題となる場合があった。また特許文献３、４に開示されている樹脂製プーリは、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、製造コストが高くなってしまうという問題があった。すなわち、耐塩化カルシウム性を改善するために、ベース樹脂のブレンド化、具体的には、ナイロン６６と低吸水樹脂成分とのブレンド化という手法を採っているため、当然ながら、単一材料の場合と比較し、より高度で複雑なコンパウンド技術を駆使して製造する必要がある。そして、そのような高度な技術を駆使して初めて製造可能になる樹脂製プーリは、どうしてもコスト高となってしまう。従って、特許文献３、４の樹脂製プーリは、コスト低減の面で、更なる改善の余地が残されている。
【０００７】
更に、上記ブレンド体で構成される樹脂製プーリは、均質なブレンドが達成された場合には、当然ながら、所望の性質を発現する。しかし、ブレンド状態（モルフォロジー）が不適切であった場合には、使用開始直後は問題なくても、使用に伴い、その性能が低下してしまうのではないかという可能性も想定されなくはない。そこで、そのような懸念を完全に取除くには、樹脂製プーリのベース樹脂を、単一の樹脂材料で構成するのが最も好適であり、その実現が切望されている。
【０００８】
そこで本発明は、単一の樹脂材料からなり、耐熱性、耐塩化カルシウム性、及び高強度等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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂プーリは、以下のように構成される。軸受と一体に成形された樹脂部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４０〜９０質量％、及び補強材を１０〜６０質量％の割合で含み、かつ、前記樹脂成分が、数平均分子量が１３０００〜３００００であるポリアミド４１０からなる樹脂製プーリ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の樹脂製プーリは、樹脂成分として、その数平均分子量が１３０００〜３００００のポリアミド４１０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た、信頼性の高い樹脂製プーリを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。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。
【００１３】
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。
【００１４】
樹脂部２は、樹脂成分に補強材を配合した樹脂組成物からなる。
【００１５】
樹脂成分は、単一材料からなることを特徴とする。本実施形態において、当該樹脂成分としては、所謂高級ポリアミドの低吸水性とポリアミド６６やポリアミド４６に匹敵する高結晶化度を備えたポリアミド４１０を用いる。
【００１６】
ポリアミド４１０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１８０００〜２６０００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、実用性が劣る。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。
【００１７】
上記ポリアミド４１０は、市販品を使用することができる。具体的には、ディーエスエム  ジャパン  エンジニアリングプラスチックス（株）の「EcoPaxx」シリーズとして、入手することができる。
【００１８】
樹脂部２を構成する樹脂組成物には、さらに、補強材が含まれている。この補強材は、プーリの機械的強度を高め、寸法変化を抑えるためのものである。
【００１９】
補強材としては、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等の繊維またはウィスカ類、炭酸カルシウム等の粒状充填材が好ましく、樹脂成分である上記のポリアミド４１０との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの補強材は、複数種を組み合わせて使用することができる。
【００２０】
これらの中でも、ガラス繊維が好ましい。また、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って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る。但し、細すぎると補強効果が少なくなる。そこで、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。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の悪化が懸念される。
【００２１】
ガラス繊維は、上述した繊維径、及び繊維長のものを好適に使用できる。尚、必要に応じて、その一部又は全部を、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等のウィスカ状補強材で代替してもよい。
【００２２】
補強材の樹脂組成物における配合量は、１０〜６０質量％が好ましく、２０〜５０質量％がより好ましい。配合量が１０質量％未満では補強効果が発現せず、６０質量％を越えて大量配合すると樹脂組成物の流動性が低下して成形性が低くなり、成形性に優れる射出成形に対応できなくなる。
【００２３】
樹脂組成物は上記の如く構成されるが、必要に応じて、種々の添加剤を添加することができる。
【００２４】
例えば、本実施形態に係るプーリを構成する樹脂組成物（樹脂部）にエラストマーを配合して耐衝撃性、クラックに対する抵抗性を付与することができる。エラストマーとしては、エチレンプロピレン非共役ジエン（ＥＰＤＭ）ゴムやウレタンゴムを例示でき、樹脂組成物全量の２〜１５質量％配合する。
【００２５】
また、樹脂部の放熱性を向上させるために、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、グラファイト等を添加してもよい。
【００２６】
更に、プーリの凹凸を減少させ、耐摩耗性を更に向上させるために、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。
【００２７】
その他にも、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してもよい。また、着色剤等を添加してもよい。
【００２８】
プーリを製造するには、通常の樹脂成形法に従い、上記の樹脂組成物を所定の形状に成形すればよい。尚、樹脂組成物は、樹脂成分と補強材、エラストマー、樹脂用添加剤等を定法に従い混練して得られる。成形方法は、種々可能であるが、生産性から射出成形が好ましい。
【００２９】
本実施形態においては、高度で複雑なコンパウンド技術を要するために製造コストが高くなってしまうブレンド化手法を適用することなく，単一材料で、必要十分な低吸水性を備えたポリアミド４１０を用いることで、比較的低コストで、耐塩化カルシウム性に優れた樹脂製プーリを得ることができる。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
（実施例１〜３、比較例１、２）
プーリ用樹脂組成物として、ポリアミド４１０にガラス繊維を全量の３０質量％となるように配合したもの（実施例１）、ガラス繊維２５質量％含有ポリアミド４１０にミネラルフィラーを５質量％含有させたもの（実施例２）、ポリアミド４１０にガラス繊維を全量の３０質量％、ＥＰＤＭゴムを全量の５質量%となるように配合したもの（実施例３）、ガラス繊維３０質量％含有ポリアミド６６（比較例１）、ガラス繊維３０質量％含有ポリアミド６（比較例２）、を準備した。前記樹脂組成物を、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（日本精工（株）製：呼び番号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、評価用の樹脂製プーリを得た。
【００３２】
（耐塩化カルシウム性評価）
耐塩化カルシウム性の限界を見極めるという意味で、実際の使用条件よりもかなり厳しい以下のような条件で評価試験を行った。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１３２５Ｎ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サイクル毎に樹脂製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。
【００３３】
【表１】
2016161010.tif 000003
【００３４】
（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。結果を上記表１に併記する。
【００３５】
表1から明らかなように、本発明に係る樹脂組成物、即ち、耐塩化カルシウム性良好のポリアミド４１０を主成分とし、更に、それにガラス繊維を１０〜６０質量％配合し、強度を実用に対して必要十分なレベルまで向上させた樹脂組成物からなる樹脂製プーリによれば、長期間に渡り高い信頼性を維持した樹脂製プーリを、従来のポリアミド６、ポリアミド６６品と比較し、比較的低コストで提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００３６】
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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