JP2014234907A - プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪とプーリとの間でクリープが発生する事を防止し、射出成型の際の樹脂の回りこみが良好で、クリープに対する信頼性を向上することができる構造を提供する。【解決手段】外周面に内輪軌道３０４を有する内輪３０５と、内周面に外輪軌道３０６を有する外輪３０７と、これら内輪軌道３０４と外輪軌道３０６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体３０８と、前記外輪３０７の外周面に固設した合成樹脂製のプーリ３０２とを備えたプーリ装置３００に於いて、前記外輪３０７の外周面には、底面に台形状のローレットにより凹凸面が形成されたクリープ防止のための係止溝３１７が設けられている。【選択図】図６

Description

この発明に係るプーリ装置は、例えば、無端ベルトにより、自動車用のエアコンディショナに使用するコンプレッサ等の補機を駆動する機構や、タイミングベルトにより、クランクシャフトの端部に固定したクランクプーリとカムシャフトの端部に固定したカムプーリとの間で回転力を伝達する機構等のベルト伝動機構に組み込んで使用される、ガイドプーリやテンションプーリとして使用する。

ベルト伝動機構に組み込まれて使用されるガイドプーリやテンションプーリ等のプーリ装置として、重量軽減及びコスト低減を図る為に、転がり軸受の外輪に合成樹脂製のプーリを固設したプーリ装置が従来から使用されている。図７は、例えば、特許文献１に記載されている従来から知られた合成樹脂製のプーリを組み込んだプーリ装置１を示している。

このプーリ装置１は、外周面にベルトを掛け渡す為の合成樹脂製のプーリ２と、このプーリ２を支持軸等に回転自在に支持する為の、単列深溝型のラジアル玉軸受である転がり軸受３とから構成される。このうちの転がり軸受３は、外周面に単列の内輪軌道４を有する内輪５と、内周面に単列の外輪軌道６を有する外輪７と、これら内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体８、８とを備える。又、上記内輪５の両端部外周面と、上記外輪７の両端部内周面との間に密封板９、９を設け、上記各転動体８を設置した空間に充填したグリースが外部に漏れるのを防止すると共に、外部の塵芥等がこの空間内に入り込む事を防止している。そして、この様に構成される上記転がり軸受３の外輪７の外周面には、上記プーリ２を固設している。

上記プーリ２は、互いに同心に設けられた小径側円筒部１０及び大径側円筒部１１を有する。この小径側円筒部１０の中間部外周面と大径側円筒部１１の中間部内周面とは、円輪状の連結部１２により連結しており、この連結部１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３、１３を、それぞれ放射状に設けている。この様なプーリ２は、上記小径側円筒部１０を上記転がり軸受３を構成する外輪７の周囲に、射出成形により固設している。即ち、この外輪７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けた上記プーリ２の外形に対応した内形を有するキャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を注入する。そして、この熱可塑性樹脂が冷却・固化した後に上記金型を開いて、上記プーリ２を上記転がり軸受３と共に、上記キャビティ内から取り出す。

上述の様に構成されるプーリ装置１は、例えば、自動車の補機等を駆動するベルト伝動機構に組み込まれるガイドプーリやテンションプーリとして使用される。即ち、エンジンのシリンダブロック等の固定の部分に固設した支持軸に、上記転がり軸受３を構成する内輪５を外嵌固定する。そして、上記プーリ２の外周面に無端ベルトを掛け渡す。この状態で上記プーリ装置１は、この無端ベルトの走行に伴い上記プーリ２が回転し、この無端ベルトの巻き付け角度を確保したり、或はこの無端ベルトの張力を確保する。

ところで、上述の様に、外輪７の外周面に合成樹脂製のプーリ２を固設するプーリ装置１の場合、この外輪７が軸受鋼等の金属材料製である為、この外輪７と上記プーリ２との線膨張係数が異なる。従って、使用時の温度上昇により、これら外輪７とプーリ２との密着性が低下し、これら外輪７とプーリ２との間で相対的な滑り（クリープ）が発生する場合がある。この様なクリープを防止する為の技術として、例えば特許文献２に記載された技術がある。

特許文献２に記載されたプーリ装置１００を図８に示す。図８は、前述の図７と同じ断面で切断したプーリ装置１００の部分切断斜視図である。プーリ装置１００は、前述の図７に示すプーリ装置１に対し、転がり軸受１０３の外輪１０７の外周面に当該外周面に対して凹んだ円周方向の溝である係止溝１１７が形成されている。この係止溝１１７の溝底部は、三角ローレット加工により凹凸面が形成されている。図９は、係止溝１１７の形状が分かるようにプーリ装置１００から合成樹脂製のプーリ１０２を除いた斜視図であり、図１０は、その正面図である。そして、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。

この様な転がり軸受１０３の外輪１０７の外周面には、前述のプーリ装置１と同様にプーリ１０２が射出成形により固設されている。
外輪１０７の外周面には係止溝１１７が全周に亙って形成しているので、この射出成型時に溶融した熱可塑性樹脂が充填されるため、小径側円筒部１１０は、この係止溝１１７の凹凸面を埋めるように形成される。この凹凸面と小径側円筒部１１０の噛み合いによりクリープの発生を防ぐことが可能である。

特開平１０−１２２３３９号公報 特開平１１−１４８５５０号公報

ところで、上述の様な三角ローレット加工による係止溝の場合、樹脂の射出成型の際、樹脂がうまく回りこまない場合がある。又、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り、上記特許文献２のような三角ローレット加工による係止溝によるクリープ防止構造では、将来的にはクリープを防止できなくなる可能性がある。

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、クリープに対する信頼性を向上したプーリ装置を提供することを目的とする。

前述した目的は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記外輪の外周面に固設した合成樹脂製のプーリと、を備えたプーリ装置に於いて、前記外輪の外周面には、底面に台形状のローレットにより凹凸面が形成されたクリープ防止のための係止溝が１つ以上設けられている事を特徴とするプーリ装置によって達成される。

上述の様に構成される本発明のプーリ装置の場合、上記係止溝により、外輪とプーリとの間でクリープが発生する事を防止できる。又、射出成型の際の樹脂の回りこみが良好で有り、クリープに対する信頼性を向上することができる。

本発明の第１の実施例を示すプーリ装置の部分切断斜視図。 図１のプーリ装置からプーリを除いた斜視図。 図１のプーリ装置からプーリを除いた正面図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 図３のＣ−Ｃ断面図。 本発明の第２の実施例を示すプーリ装置の部分切断斜視図。 従来構造のプーリ装置の部分切断斜視図。 従来構造の係止溝を持つプーリ装置の部分切断斜視図。 図８のプーリ装置からプーリを除いた斜視図。 図８のプーリ装置からプーリを除いた正面図。 図１０のＡ−Ａ断面図。

（実施例１）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の一例であるプーリ装置２００を示している。

このプーリ装置２００は、外周面にベルトを掛け渡す為の合成樹脂製のプーリ２０２と、このプーリ２０２を支持軸等に回転自在に支持する為の、単列深溝型のラジアル玉軸受である転がり軸受２０３とから構成される。このうちの転がり軸受２０３は、外周面に単列の内輪軌道４を有する内輪５と、内周面に単列の外輪軌道６を有する外輪２０７と、これら内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体８とを備える。又、上記内輪５の両端部外周面と、上記外輪２０７の両端部内周面との間に密封板９、９を設け、上記各転動体８を設置した空間に充填したグリースが外部に漏れるのを防止すると共に、外部の塵芥等がこの空間内に入り込む事を防止している。

転がり軸受２０３の外輪２０７の外周面には、当該外周面に対して凹んだ円周方向の溝である係止溝２１７が形成されている。この係止溝２１７の溝底部は、台形型のローレット加工により、凹凸面が形成されている。図２は、係止溝２１７の形状が分かるようにプーリ装置２００から合成樹脂製のプーリ２０２を除いた斜視図であり、図３は、その正面図である。そして、図４は、図３の軸直角方向断面であるＢ−Ｂ断面図であり、図５は、図３の軸方向断面であるＣ−Ｃ断面図である。

係止溝２１７は、外輪２０７の軸方向の中央ではなく、軸方向一方に寄った径方向厚さが厚い端部に設けられている。これは、係止溝２１７により外輪２０７の径方向厚さが薄くなることによる剛性低下などを避けるために、外輪軌道６と係止溝２１７の間隔を一定以上確保するためである。また、係止溝２１７を密封板９よりも軸方向内側（転動体８側）に設けることによって、外輪２０７の内周面に設けられた密封板９を取付けるための溝と係止溝２１７の間隔も同様に一定以上確保する。
なお、本実施の形態においては、外輪２０７の軸方向一方に寄った位置に１つの係止溝２１７を設けたが、軸方向、外輪軌道６を挟んだ両側に２つの係止溝を設けても良い。

係止溝２１７の形状は、図２〜５に示すように、一定幅、一定深さの円周溝の底に、略台形の凹部を円周上に並べたような形状である。図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、円周溝の底部に同一形状の略台形の凹部が単一ピッチで並んでいる。但し、この形状に限定されるのではなく、図４（ｂ）に示すように、略台形の凹部が、円周方向不連続ピッチでも良いし、各々の凹部の円周方向幅が異なっていても良い。また、図４（ｃ）に示すように、各々の凹部の径方向深さが異なっていても良い。
また、係止溝２１７は、軸直角方向断面であるＢ−Ｂ断面で見たときに、図５（ａ）に示すように円周溝底に奥部を設けるが、図５（ｂ）のように、加工を容易にするために、円周溝の軸方向両端に円周溝の溝底よりも更に深い側溝を設けても良い。
さらには、図４（ｄ）、図５の（ｃ）に示すように、円周溝の底ではなく、直接外輪２０７の外周面に略台形の凹部を円周上に並べたような凹部の列を設けても良い。これは、厳密には溝ではないが、本明細書、請求の範囲においては、便宜的にこのようなものも係止溝２１７と称す。

上記プーリ２０２は、互いに同心に設けられた小径側円筒部２１０及び大径側円筒部１１を有する。この小径側円筒部２１０の中間部外周面と大径側円筒部１１の中間部内周面とは、円輪状の連結部１２により連結しており、この連結部１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３、１３を、それぞれ放射状に設けている。この様なプーリ２０２は、上記小径側円筒部２１０を上記転がり軸受２０３を構成する外輪２０７の周囲に、射出成形により固設している。即ち、この外輪２０７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けた上記プーリ２０２の外形に対応した内形を有するキャビティ内に、溶融した合成樹脂を注入する。そして、この合成樹脂が冷却・固化した後に上記金型を開いて、上記プーリ２０２を上記転がり軸受２０３と共に、上記キャビティ内から取り出す。

外輪２０７の外周面には係止溝２１７が全周に亙って形成しているので、この射出成型時に溶融した合成樹脂が充填されるため、小径側円筒部２１０は、この係止溝２１７の凹凸面を埋めるように形成される。この凹凸面と小径側円筒部２１０の噛み合いによりクリープの発生を防ぐことが可能である。

さらに、外輪２０７の径方向厚さは、内輪５の径方向厚さよりも厚く設定されている。これは、上述のように係止溝２１７による剛性低下を抑えると同時に、射出成形時に外輪２０７に負荷される成型圧による外輪２０７の特に外輪軌道６の変形などを抑制するためである。

（実施例２）
図６は、本発明の第２の実施形態の一例であるプーリ装置３００を示している。
このプーリ装置３００は、外周面にベルトを掛け渡す為の合成樹脂製のプーリ３０２と、このプーリ３０２を支持軸等に回転自在に支持する為の、複列アンギュラ玉軸受である転がり軸受３０３とから構成される。このうちの転がり軸受３０３は、外周面に複列の内輪軌道３０４、３０４を有する内輪３０５と、内周面に複列の外輪軌道３０６、３０６を有する外輪３０７と、これら内輪軌道３０４と外輪軌道３０６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体３０８、３０８とを備える。又、上記内輪３０５の両端部外周面と、上記外輪３０７の両端部内周面との間に密封板３０９、３０９を設け、上記各転動体３０８を設置した空間に充填したグリースが外部に漏れるのを防止すると共に、外部の塵芥等がこの空間内に入り込む事を防止している。

転がり軸受３０３の外輪３０７の外周面には、当該外周面に対して凹んだ円周方向の溝である係止溝３１７が形成されている。この係止溝３１７の溝底部は、台形型のローレット加工により、凹凸面が形成されている。なお、係止溝３１７の形状は、前述の第１の実施の形態であるプーリ装置２００の係止溝２１７と同じ形状である。

係止溝３１７は、外輪３０７の軸方向、複列の外輪軌道３０６、３０６の間であって、径方向の厚さが厚い、軸方向略中央部に設けられている。これは、係止溝３１７により外輪３０７の径方向厚さが薄くなることによる剛性低下などを避けるためである。なお、本実施の形態においては、軸方向略中央部に１つの係止溝３１７を設けたが、前述の第１の実施の形態であるプーリ装置２００の係止溝２１７と同様、軸方向一方の端部、あるいは軸方向両端部にも係止溝を設けても良い。また、これらを組み合わせ、１から３つの係止溝を設けても良い。

上記プーリ３０２は、前述の第１の実施の形態であるプーリ装置２００のプーリ２０２と同様、互いに同心に設けられた小径側円筒部３１０及び大径側円筒部３１１を有する。この小径側円筒部３１０の中間部外周面と大径側円筒部３１１の中間部内周面とは、円輪状の連結部３１２により連結しており、この連結部３１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ３１３、３１３を、それぞれ放射状に設けている。この様なプーリ３０２は、上記小径側円筒部３１０を上記転がり軸受３０３を構成する外輪３０７の周囲に、射出成形により固設している。即ち、この外輪３０７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けた上記プーリ３０２の外形に対応した内形を有するキャビティ内に、溶融した合成樹脂を注入する。そして、この合成樹脂が冷却・固化した後に上記金型を開いて、上記プーリ３０２を上記転がり軸受３０３と共に、上記キャビティ内から取り出す。

外輪３０７の外周面には係止溝３１７が全周に亙って形成しているので、この射出成型時に溶融した合成樹脂が充填されるため、小径側円筒部３１０は、この係止溝３１７の凹凸面を埋めるように形成される。この凹凸面と小径側円筒部３１０の噛み合いによりクリープの発生を防ぐことが可能である。

さらに、外輪３０７の径方向厚さは、内輪３０５の径方向厚さよりも厚く設定されている。これは、前述のように係止溝３１７による剛性低下を抑えると同時に、射出成形時に外輪３０７に負荷される成型圧による外輪３０７の特に外輪軌道３０６の変形などを抑制するためである。

なお、本実施の形態では、転がり軸受として、単列深溝型のラジアル玉軸受と複列アンギュラ玉軸受の例を挙げて説明したが、転がり軸受は、これに限定されるものではない。例えば、転動体が円筒ころのもの、円錐ころのものであっても良い。

以上説明したように、本発明のプーリ装置によれば、係止溝により外輪とプーリとの間でクリープが発生する事を防止でき、又、射出成型の際の樹脂の回りこみが良好で有り、クリープに対する信頼性を向上することができるので、例えば、無端ベルトにより、自動車用のエアコンディショナに使用するコンプレッサ等の補機を駆動する機構や、タイミングベルトにより、クランクシャフトの端部に固定したクランクプーリとカムシャフトの端部に固定したカムプーリとの間で回転力を伝達する機構等のベルト伝動機構に組み込んで使用される、ガイドプーリやテンションプーリとして好適に使用できる。

１ プーリ装置
２ プーリ
３ 転がり軸受
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７ 外輪
８ 転動体
９ 密封板
１０ 小径側円筒部
１１ 大径側円筒部
１２ 連結部
１３ 補強リブ
１００ プーリ装置
１０２ プーリ
１０３ 転がり軸受
１０７ 外輪
１１０ 小径側円筒部
１１７ 係止溝
２００ プーリ装置
２０２ プーリ
２０３ 転がり軸受
２０７ 外輪
２１０ 小径側円筒部
２１７ 係止溝
３００ プーリ装置
３０２ プーリ
３０３ 転がり軸受
３０４ 内輪軌道
３０５ 内輪
３０６ 外輪軌道
３０７ 外輪
３０８ 転動体
３０９ 密封板
３１０ 小径側円筒部
３１１ 大径側円筒部
３１２ 連結部
３１３ 補強リブ
３１７ 係止溝

Claims (3)

1. 外周面に内輪軌道を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道を有する外輪と、
   これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、
   前記外輪の外周面に固設した合成樹脂製のプーリと、
   を備えたプーリ装置に於いて、
   前記外輪の外周面には、底面に台形状のローレットにより凹凸面が形成されたクリープ防止のための係止溝が１つ以上設けられている事を特徴とするプーリ装置。
2. プーリが外輪の外周面に射出成型により固設されており、射出成型時に溶融樹脂が前記係止溝に充填固化されていることを特徴とする請求項１に記載したプーリ装置。
3. 前記内輪は外周面に複列の内輪軌道を有する内輪であり、
   前記外輪は内周面に複列の外輪軌道を有する外輪であり、
   前記係止溝は、前記外輪の軸方向略中央部に設けられている事を特徴とする請求項１又は２に記載のプーリ装置。

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