(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄製プーリと同等以上の放熱性及び機械的強度を有するとともに、鉄製プーリに比べて大幅に軽量化が図られ、更には生産性にも優れるプーリ軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１０と、前記転がり軸受の外輪１１の外周に一体に成形されたプーリ２０とからなるプーリ軸受１において、前記プーリ２０がチタンまたはチタン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなることを特徴とするプーリ軸受１。【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、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受において、
前記プーリがチタンまたはチタン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなることを特徴とするプーリ軸受。
【請求項２】
転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、
チタンまたはチタン合金からなる粉末と樹脂との混合物をプーリ形状に射出成形し、前記樹脂を蒸発させた後に焼結してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
【請求項３】
転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、
アルミニウムまたはアルミニウム合金をプーリ形状にダイキャスト成形してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
【請求項４】
転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、
マグネシウムまたはマグネシウム合金をプーリ形状に半溶融射出成形してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンコンプレッサ、オルタネータ、パワステポンプ、ウォーターポンプ等のエンジン補機をベルト駆動するベルト、あるいはカムシャフトを駆動するタイミングベルトに使用されるプーリ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車は、小型軽量化を目指し、更には居住空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、電装部品やエンジン補機（カーエアコンコンプレッサ、オルタネータ、パワステポンプ、ウォーターポンプ等）の小型、軽量化がより一層進められている。加えて、前記各部品にも高性能、高出力化がますます求められている。
【０００３】
しかし、これらの備品の小型化により各機器の出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコン用電磁クラッチでは、高速化することにより出力の低下分を補っており、それに伴ってプーリ軸受も同様に高速化することになる。
【０００４】
更に、静粛性向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、前記各部品には従来にも増して高温に耐え得ることも必要となっている。また、駆動ベルトの高張力化により、プーリ軸受に加わる荷重も大きくなってきている。
【０００５】
このような背景から、軽量化を図るために樹脂製のプーリが多用されている。しかしながら、樹脂製プーリは、鉄製プーリに比べて熱熱伝導率が低いため、転がり軸受が昇温してグリースが劣化して潤滑不良を起こし、焼付くおそれがある。樹脂製プーリに熱伝導率の高い材料を配合して放熱性を高めることも提案されているが（例えば、特許文献１、２参照）、今日の要求には十分とはいない。
【０００６】
また、樹脂製プーリには、鉄製プーリに比べて機械的強度が低いという根本的な問題もある。
【０００７】
一方、鉄製プーリは、放熱性や機械的強度に優れるものの、生産性に難がある。一般に、鉄製プーリは、鋼板を平板状にした成形素材を打ち抜き加工して中心にシャフト孔を有する環状に成形し、この環状成形素材のシャフト孔を中心にして軸受外輪を嵌合収容する円筒状の嵌合部を凹設するとともに、外周を略水平方向に折り曲げ加工して周方向に連続したベルト受け部をプレス成形した後、得られた成形品に表面処理加工（めっき処理）を施し、最後に、嵌合部に軸受外輪を圧入嵌合して作製している。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３１１３１３号公報
【特許文献２】特開２００１−２００９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、鉄製プーリと同等以上の放熱性及び機械的強度を有するとともに、鉄製プーリに比べて大幅に軽量化が図られ、更には生産性にも優れるプーリ軸受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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は下記に示すプーリ軸受及びその製造方法を提供する。
（１）転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受において、前記プーリがチタンまたはチタン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなることを特徴とするプーリ軸受。
（２）転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、チタンまたはチタン合金からなる粉末と樹脂との混合物をプーリ形状に射出成形し、前記樹脂を蒸発させた後に焼結してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
（３）転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、アルミニウムまたはアルミニウム合金をプーリ形状にダイキャスト成形してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
（４）転がり軸受と、前記転がり軸受の外輪の外周に一体に成形されたプーリとからなるプーリ軸受の製造方法において、マグネシウムまたはマグネシウム合金をプーリ形状に半溶融射出成形してプーリを作製し、前記プーリを転がり軸受の外輪に嵌合して一体化することを特徴とするプーリ軸受の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプーリ軸受は、プーリがチタンまたはチタン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなるため、鉄製プーリと同等以上の放熱性及び機械的強度を有するとともに、大幅な軽量化が測られている。そのため、高速。高圧下で回転させても軸受温度の昇温が抑えられ、耐久性に優れたものとなる。
【００１２】
また、プーリをプレス成形ではなく、射出成形またはダイキャスト成形により作製できるため、生産性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明においてプーリ軸受の構造上の製薬はなく、例えば、図１に断面図で示すプーリ軸受を例示できる。図示されるプーリ軸受１は、転がり軸受１０の外輪１１の外周にプーリ２０を嵌合して一体化したものである。尚、転がり軸受１０にも制限はなく、例えば外輪１１と内輪１２との間に複数の転動体１３を保持器１４により転動自在に保持し、外輪１１と内輪１２と転動体１３とで形成される空間Ｓにグリース（図示せず）を充填し、更にグリースＧの漏洩及び外部からの異物の侵入を防止するために外輪１１と内輪１２との開口をシール１５で密封して構成される。
【００１５】
本発明ではプーリ２０をチタンまたはチタン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金で形成する。
【００１６】
尚、チタン合金は（α＋β）型及びβ型が好ましく、（α＋β）型としてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｖ−１Ｍｏ等が好適であり、β型としてＴｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５Ｓｎ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−０．２Ｐｄ等が好適である。以下、チタンとチタン合金とをまとめて「チタン」と呼ぶ。
【００１７】
また、アルミニウム合金としてはＡｌ−Ｍｇ合金（アルミニウム基）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金（アルミニウム基）、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金（アルミニウム基）、Ａｌ−Ｍｎ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金（アルミニウム基）等が好適である。以下、アルミニウムとアルミニウム合金とをまとめて「アルミニウム」と呼ぶ。
【００１８】
また、マグネシウム合金としてはＭｇ−Ａｌ合金（マグネシウム基）、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金（マグネシウム基）、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ（希土類）合金、Ｍｇ−Ｔｈ合金、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ合金（マグネシウム基）、Ｍｇ−Ｚｒ合金等が好適である。以下、マグネシウムとマグネシウム合金とをまとめて「マグネシウム」と呼ぶ。
【００１９】
これらは、下記表に示すように、従来のプーリ材料である鉄やポリアミドに比べて低密度（軽量）で、熱伝導率が大きく、機械的強度にも優れる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
プーリ２０を製造するには、上記金属の種類により異なる。即ち、チタン製プーリを製造するには、チタン粉末と樹脂との混合物を所定のプーリ形状に射出成形し、樹脂を蒸発させた（脱脂）後に焼結する。尚、チタン粉末としては、ガスアトマイズ粉末または水素化−脱水素（ＨＤＨ）粉末が好適である。この粉末射出成形法では、溶製法に比べて簡便に成形できる。即ち、チタンを溶解するには特殊な溶解法を用いなければならないだけでなく、チタンは難切削材であることからコストが増大してしまうが、粉末射出成形法ではニアネットシェイプ成形が可能であるため、切削工程を減らすことができ、また、材料の歩留まりも向上するためコストを低く抑えることとができる。
【００２２】
また、得られるプーリは、微細な独立孔が多数形成されることから、低密度（軽量）になる。しかも、溶融成形法によるプーリと比べて機械的強度の低下も殆ど無い。チタンは、高温で自己拡散係数の小さいＢＣＣ構造となるため、非常に焼結性に優れ、１１００℃以上の焼結で緻密化し、相対密度は９５％以上となる。また、短時間の焼結で緻密化するため本方法に好適である。
【００２３】
一般にチタンは、水素、酸素、炭素、窒素等の侵入型固溶元素が不純物となって作用して機械的強度（特に延性）が著しく低下するため、溶製材ではこれらの元素を除去する努力がなされている。これに対し粉末射出成形法では、チタン粉末の製造に起因して含有酸素量が多く、更に成形後の脱脂−焼結工程において高温で保持されるために酸化が進行する。また、バインダーに由来して炭素含有量も高くなる。しかし、これら酸素や炭素は結合に際して強化材として作用（固溶強化）するため、得られるプーリの機械的強度、特に剛性を大きく向上させる。従って、酸素や炭素を除去する必要が無く、製造工程が簡素になる。
【００２４】
尚、チタン合金粉末を用いる場合は、チタン以外の合金成分と、チタンとを合金組成に合わせて混合、溶融して合金化し、粉末にする方法と、チタン以外の合金成分の粉末と、チタン粉末とを合金組成に合わせて混合する方法（素粉末混合）とがあるが、コスト面からは素粉末混合する方法が望ましい。また、素粉末混合する方法では、合金組成への対応も容易であるという利点もある。
【００２５】
アルミニウムはダイキャスト成形法により、容易にプーリへの成形が可能である。アルミニウムは低比重で、特に熱伝導率に優れる。
【００２６】
マグネシウムは室温でのＨＣＰ（６方稠密格子）構造を採るため、室温での塑性加工が非常に困難であることから、一般的にはもみ抜き加工法またはダイキャスト法が採用されている。しかし、もみ抜き加工は切削加工であるため材料の歩留まりが悪い。一方、ダイキャスト法は低コストであるが、マグネシウムの凝固潜熱が小さいために鋳造後の冷却が早く、アルミダイキャストと比べて引け巣ができ易くなり、強度面での問題が生じてくる。そこで本発明では、半溶融射出成形法を採用する。
【００２７】
半溶融射出成形法は、ダイキャスト成形法のように材料を完全に溶融状態にせず、固液二相域にて攪拌し、固相と液相が微細に混合した状態で金型に射出成形する方法であり、具体的にはレオキャスト、チクソキャスト、チクソモールディング等がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のプーリ軸受の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  プーリ軸受
１０  転がり軸受
１１  外輪
１２  内輪
１３  転動体
１４  保持器
１５  シール
２０  プーリ
【図１】
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