JP2009174588A

JP2009174588A - 樹脂プーリ付き軸受

Info

Publication number: JP2009174588A
Application number: JP2008011712A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Mineno; 克典峰野; Goro Nakao; 吾朗中尾
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06
Also published as: WO2009093539A1; DE112009000191T5; US20100284642A1

Abstract

【課題】転がり軸受の樹脂プーリのクリープを防止しつつ、放熱性を高める。
【解決手段】外輪１２の外径面に角溝状の周溝１３が軸方向２箇所に設けられ、外輪１２の両端面および外径面の両端部を露出させるように、樹脂プーリ１４が外輪１２に射出成形により一体化される。この両周溝１３に、樹脂プーリ１４のボス部１５を形成する樹脂が食い込むため、樹脂プーリ１４と両周溝１３の内側面とは径方向に接触し、樹脂プーリ１４と両周溝１３の内側面との径方向接触領域が確保され、樹脂プーリ１４のクリープが防止される。また、露出する外輪１２の両端面および外径面が放熱面として作用するので、軸受からの熱の放熱性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリを一体化した樹脂プーリ付き軸受に関する。

転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリを一体化した樹脂プーリ付き軸受は、射出成形により樹脂プーリの基部が外輪の両端面を抱え込むように、外輪の外周部に樹脂プーリを一体化し、樹脂プーリを軸方向でずれ止めしたものが多い（例えば、特許文献１参照）。

このような樹脂プーリ付き軸受では、外輪の外径面および端面の外周部が樹脂プーリで覆われるため、金属製プーリを採用した金属プーリ付き軸受と比して放熱性が悪く、軸受温度が比較的に高温になり易い。その結果、金属と樹脂の熱膨張率の差によって、外輪と樹脂プーリとの結合強度が低下し、樹脂プーリが周方向へ相対回転するクリープが生じることがある。

この問題を解決するため、前記の樹脂プーリ付き軸受の中には、樹脂プーリを形成する樹脂材料に熱伝導材を添加することにより、樹脂プーリの熱伝導性を高めて転がり軸受の熱を樹脂プーリに円滑に伝えて放熱させるもの（特許文献２参照）、樹脂プーリの側面に周方向の凸部を径方向に間隔をおいて複数形成し、樹脂プーリの側面の表面積を大きくして放熱性を高めたもの（特許文献３参照）、または、軸受の内輪と外輪の両端面間を、芯金をゴム材料で覆ったシール部材で密封し、そのシール部材のゴム材料の一部分を取り除き、芯金を外部に露出させて放熱性を高めたもの（特許文献４参照）が提案されている。

実開平７−２８２５９号公報特開２００１−２２０９１７号公報特開２００４−３０８８４０号公報特開２００５−２７３７８７号公報

しかし、特許文献２に記載の樹脂プーリ付き軸受は、樹脂プーリを形成する樹脂材料に熱伝導材を添加するため、その樹脂材料の価格が上昇して、製造コストが上昇する。

また、特許文献３に記載の樹脂プーリ付き軸受では、樹脂プーリのボス部と外周部をつなぐ連結アームが、全周にわたって設けられている。このため、軸受の発熱による熱が外輪を経て樹脂プーリの連結アームに蓄熱され易く、樹脂プーリの側面の凸部による放熱では不十分であった。

特許文献４に記載の樹脂プーリ付き軸受では、軸受の発熱による熱は、軸受内の外部に露出した芯金から放熱されるが、外輪を経て樹脂プーリに伝わった熱に対する放熱手段が設けられていないため、樹脂プーリに蓄熱されて、軸受の放熱が十分に行われないおそれがあった。

そこで、この発明の課題は、樹脂プーリのクリープを防止しつつ、転がり軸受の放熱性を高めることにある。

前記課題を解決するために、この発明の樹脂プーリ付き軸受としては、転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリが射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、前記外輪の外径面に周溝が設けられ、前記樹脂プーリの樹脂が前記周溝に埋め込まれ、前記樹脂プーリは、その内周部の両端面が前記外輪の両端面よりも軸方向内側となるように、前記外輪の外周に一体化された構成を採用したのである。

この構成を採用することにより、樹脂プーリが外輪の外周に射出成形により一体化されると、その樹脂プーリを形成する樹脂が外輪の外径面の周溝に埋め込まれ、樹脂プーリと周溝の側面とが接触する。この接触によって、樹脂プーリの外輪に対する径方向接触領域が確保され、外輪の両端面を抱くように樹脂プーリを一体化して、径方向接触領域を確保する必要がなくなる。

径方向接触領域が確保されることで、樹脂プーリのクリープに対する耐力が得られ、クリープに対する耐力が維持されて、樹脂プーリのクリープを防止することができる。このため、前記樹脂プーリは、その内周部の両端面が前記外輪の両端面よりも軸方向内側となるように、すなわち、外輪の端面および外径面の両端部が露出するように外輪の外周に一体化させることができる。

これにより、前記特許文献１に記載のもののように、外輪の外径面が樹脂プーリで覆われたものと比して、軸受から発生する熱の放熱性を高めることができる。また、樹脂プーリが周溝に埋め込まれるので、その樹脂プーリが周溝に係合して、軸方向のずれ動きも防止される。

前記樹脂プーリが一体化される前記外輪の外径面の軸方向の位置は、樹脂プーリおよび転がり軸受の規格、樹脂プーリに掛かるベルト負荷等に応じて設定されるが、例えば、前記樹脂プーリが、その内周部の軸方向中心を前記外輪の軸方向中心に一致させた状態で前記外輪の外周に一体化された構成を採用することができる。

この構成によると、外輪の外径面の軸方向両端部での樹脂プーリの端面と外輪の端面との間隔が等しくなり、外輪の外径面の両端部の軸方向幅が均等に露出する。このため、外輪の軌道と転がり軸受の転動体との摩擦熱により、特に高温になり易い外輪の軸方向中央での熱を偏りなく均等に放熱することができ、熱膨張による樹脂プーリの歪みが発生し難くなる。

また、より大きなクリープに対する耐力が必要な場合、前記周溝が前記外輪の外径面の軸方向の複数箇所に設けられた構成を採用してもよい。この構成により、外輪の外径面と各周溝に埋め込まれた樹脂プーリの内周部との径方向接触領域をさらに増大させることができるからである。

前記周溝を外輪の外径面の軸方向複数箇所に設けた場合、前記周溝が前記外輪の外径面の軸方向２箇所に設けられ、その両周溝が前記外輪の外径面の軸方向中央に対して対称位置に設けられた構成を採用することができる。

このようにすると、樹脂プーリの成形時、その熱収縮による外輪に対する内径方向の締め付け力が、周溝に埋め込まれた樹脂部分を介して、外輪の外径面の軌道の外径側に対応する部分（外輪の外径面の軸方向中央部分）に直接作用しない。このため、外輪の軌道の内径方向への変位が抑えられて、射出成形後の軸受精度の低下を防止することができる。

前記周溝の形状は、断面三角形、断面円弧形、断面台形など種々考えられるが、前記周溝が側面と底面を有する断面矩形の角溝である構成を採用することができる。周溝が角溝であれば、軸受運転時、軸受の熱により樹脂プーリが熱膨張すると、周溝に埋め込まれた樹脂プーリが周溝の両側面を押し付ける。

この樹脂プーリによる押し付け力は、周溝の両側面の全面に、すなわち樹脂プーリとの径方向接触領域に、軸方向の押し付け力として他方向に分散することなく作用する。その結果、前記径方向接触領域で摩擦抵抗が大きくなり、より効果的に樹脂プーリのクリープを防止することができる。

前記課題を解決するために、この発明の樹脂プーリ付き軸受としては、転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリが射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、前記外輪の外径面の全周に所定の軸方向幅をもってローレット加工が施され、前記樹脂プーリの樹脂が前記ローレット加工によるローレット溝に埋め込まれ、前記樹脂プーリは、その内周部の両端面が前記外輪の両端面よりも軸方向内側となるように、前記外輪の外周に一体化された構成を採用することができる。

この構成によると、樹脂プーリの内周部がこのローレット溝に食い込むので、外輪の外径面と樹脂プーリの内周部との摩擦抵抗が大きくなる。その結果、樹脂プーリのクリープに対する耐力を維持することができ、前述の外輪の外径面に周溝を設けた構成と同様、前記外輪はその端面および外径面の両端部を露出させることができ、軸受から発生する熱の放熱性を高めることができる。

以上のように、この発明は、外輪の外径面に周溝が設けられ、または外輪の外径面にローレット加工が施され、樹脂プーリが外輪の両端面および外径面の両端部を露出させるように射出成形により一体化されることにより、樹脂プーリのクリープを防止しつつ、転がり軸受の放熱性を高めて、軸受の高温化を抑えることができる。

以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１実施形態を示す。この樹脂プーリ付き軸受は、転がり軸受１１の外輪１２の外周に射出成形により樹脂プーリ１４が一体化されたものである。

転がり軸受１１は、公知の転がり軸受であり、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等を適用することができる。

前記外輪１２の外径面の軸方向２箇所には周溝１３が設けられる。この両周溝１３、１３は、断面矩形の角溝であり、外輪１２の軸方向中央に対して対称位置、すなわち、外輪１２の軸方向中央を通る平面Ｐに対して軸方向外側の等距離ｂに設けられる。なお、前記周溝１３の形状は、断面矩形の角溝に限られず、例えば、断面三角形、断面円弧形、断面台形などであってもよい。

前記周溝１３は、外輪１２の軸方向中央に対して対称位置に設けられるため、射出成形時、熱収縮による樹脂プーリ１４の締め付け力が作用したとき、その締め付け力が外輪１２の外径面の、軌道の径方向の外側に対応する部分（外輪１２の外径面の軸方向中央部分）に直接作用しない。その結果、外輪１２の軌道の内径方向への変位が抑えられ、軸受の精度に及ぼす影響を抑えることができる。

前記樹脂プーリ１４は、図２に示すように、内周側に形成されるボス部１５とベルト（図示省略）が掛けられる外周部１６とが一体に形成されたものである。ボス部１５は外輪１２の外径面の軸方向の幅よりも小幅に形成される。外周部１６はその外端にプーリ溝が形成されている。

小幅に形成された樹脂プーリ１４は、ボス部１５の両端面が外輪１２の両端面よりも軸方向内側となるように、かつ、ボス部１５の軸方向中心を前記外輪の軸方向中心に一致させた状態で外輪１２の外周に一体化される。これにより、外輪１２の両端面および外径面の両端部が露出し、その露出幅は同幅ａとなる（図１参照）。このため、外輪１２の外径面の両端部において、外輪１２の軌道と転がり軸受の転動体の摩擦熱により特に高温になり易い外輪１２の軸方向中央での熱を、偏りなく均等に放熱することができ、樹脂プーリ１４の熱膨張による歪みの発生が抑えられる。

前記樹脂プーリ１４のボス部１５を形成する樹脂が両周溝１３に埋め込まれており、軸受運転時、軸受の熱によって樹脂プーリ１４が熱膨張して周溝１３の側面を押し付ける。このとき、周溝１３は断面矩形の角溝であるので、樹脂プーリ１４の押し付け力が、周溝１３の両側面に軸方向の押し付け力として他方向に分散することなく作用する。その結果、周溝１３の側面と樹脂プーリ１４との径方向接触領域で大きな摩擦抵抗を発生させることができ、より効果的に樹脂プーリ１４のクリープを防止することができる。

このように、前記径方向接触領域において摩擦抵抗が発生するため、樹脂プーリ１４のボス部１５で外輪１２を外側から抱くように一体化させる必要がなくなる。これにより、外輪１２の両端面および外径面の両端部を露出させることが可能となり、特許文献１に記載のもののように、外輪１２の外径面が樹脂プーリ１４で覆われたものと比して放熱性を高めることができる。

なお、前記周溝１３は、外輪１２の外径面の軸方向に対して設けられる数が、樹脂プーリ１４に掛かる径方向のベルト負荷に応じて、１箇所、３箇所、４箇所、・・と、適宜設定することができる。例えば、樹脂プーリ１４に掛かる径方向のベルト負荷が比較的小さい場合、周溝１３を外輪１２の外径面の１箇所に設けることができる。また、周溝１３を外輪１２の外径面の３箇所以上の奇数箇所に設ける場合、軸受の精度、あるいは外輪１２の強度に影響がなければ、軸方向中心に１本の周溝を設け、残りの周溝を軸方向中心を通る平面Ｐに対して対称位置に配列すればよい。

第２実施形態を図３、４に示す。この実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受は、樹脂プーリ１４のボス部１５の両端面が外輪１２の両端面よりも軸方向内側となるように、樹脂プーリ１４が外輪１２の外周に射出成形により一体化された点で、前述の第１実施形態と共通するが、外輪１２の外径面の全周に所定の軸方向幅をもってローレット加工が施された点で、前記第１実施形態と相違する。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

すなわち、この第２実施形態では、樹脂プーリ１４のクリープを防止する手段として、外輪１２の外径面に周溝１３を設ける代わりに、所定の軸方向幅をもってローレット加工を施したのである（図３、４参照）。このローレット加工によるローレット溝１７に樹脂プーリ１４のボス部１５を形成する樹脂が食い込むので、外輪１２の外径面との摩擦抵抗が大きくなる。なお、ローレット加工が施される軸方向幅は、樹脂プーリ１４に掛かる径方向のベルト負荷に応じて、実験、実操業に基づいて適宜に設定される。

この摩擦抵抗により、樹脂プーリ１４のクリープに対する耐力を維持することができ、前記第１実施形態の場合と同様、外輪１２の両端面および外径面の両端部を露出させることが可能となる。その結果、特許文献１に記載のもののように外輪１２の外径面が樹脂プーリ１４で覆われたものと比して放熱性を高めることができる。

第１実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図同上の樹脂プーリ付き軸受を示す斜視図第２実施形態に係る樹脂プーリ付き軸受を示す縦断面図同上の樹脂プーリ付き軸受を示す斜視図

符号の説明

１１転がり軸受
１２外輪
１３周溝
１４樹脂プーリ
１５ボス部
１６外周部
１７ローレット溝

Claims

転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリが射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、
前記外輪の外径面に周溝が設けられ、前記樹脂プーリの樹脂が前記周溝に埋め込まれ、前記樹脂プーリは、その内周部の両端面が前記外輪の両端面よりも軸方向内側となるように、前記外輪の外周に一体化されたことを特徴とする樹脂プーリ付き軸受。
前記樹脂プーリが、その内周部の軸方向中心を前記外輪の軸方向中心に一致させた状態で前記外輪の外周に一体化されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂プーリ付き軸受。
前記周溝が前記外輪の外径面の軸方向の複数箇所に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂プーリ付き軸受。
前記周溝が前記外輪の外径面の軸方向２箇所に設けられ、その両周溝が前記外輪の外径面の軸方向中央に対して対称位置に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂プーリ付き軸受。
前記周溝が断面矩形の角溝であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂プーリ付き軸受。
転がり軸受の外輪の外周に樹脂プーリが射出成形により一体成形された樹脂プーリ付き軸受において、
前記外輪の外径面の全周に所定の軸方向幅をもってローレット加工が施され、前記樹脂プーリの樹脂が前記ローレット加工によるローレット溝に埋め込まれ、前記樹脂プーリは、その内周部の両端面が前記外輪の両端面よりも軸方向内側となるように、前記外輪の外周に一体化されたことを特徴とする樹脂プーリ付き軸受。