JP5906592B2 - Pulley device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車用エンジンの補機或いはカムシャフトを駆動する為の無端ベルトやタイミングベルト(以下、単に「ベルト」とする。)に所望の張力を付与する為に、或いはベルトの巻き掛け角を確保すべくこのベルトを案内する為に使用するアイドラプーリとして利用するプーリ装置の改良に関する。 The present invention provides, for example, an endless belt or timing belt (hereinafter simply referred to as a “belt”) for driving an auxiliary machine of an automobile engine or a camshaft, or a belt winding. The present invention relates to an improvement of a pulley device used as an idler pulley used to guide the belt to ensure a corner.
従来から、自動車用エンジンの補機或いはカムシャフトを駆動する為のベルトに所望の張力を付与する等の為のアイドラプーリとして、転がり軸受の外周側に、鋼板等の金属板にプレス加工を施して造ったものを、この転がり軸受を構成する外輪に外嵌固定する状態で設けた所謂プレスプーリが広く使用されている。又、転がり軸受を構成する外輪の周囲に、この外輪の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で一体的に固設した合成樹脂製プーリも使用されている。特に、近年は、この合成樹脂製プーリが、アイドラプーリの軽量化及び低コスト化を図れると言った理由により、その採用が増加しつつある。 Conventionally, a metal plate such as a steel plate is pressed on the outer peripheral side of a rolling bearing as an idler pulley for applying a desired tension to a belt for driving an auxiliary machine of an automobile engine or a camshaft. A so-called press pulley is widely used in which a product made in such a manner is fitted and fixed to an outer ring constituting the rolling bearing. A synthetic resin pulley is also used which is integrally fixed around the outer ring constituting the rolling bearing in a state in which a portion near the outer periphery of the outer ring is molded on the inner peripheral side. In particular, in recent years, the use of synthetic resin pulleys is increasing due to the reason that the idler pulleys can be reduced in weight and cost.
例えば、特許文献1には、図3〜6に示す様に、合成樹脂製のプーリ1を使用した張力付与装置2が記載されている。先ず、この張力付与装置2の構造に就いて、簡単に説明する。シリンダブロック等の固定の部分に結合固定するベースプレート3に形成した長孔4に沿う変位を自在とした支持軸5の基端部(図5の右端部)の頭部6に形成したねじ孔に、調整ボルト7の先端部を螺合させている。この調整ボルト7の基端部は、前記ベースプレート3の一端部(図5の上端部)に設けた折り曲げ板部8に形成した通孔9に挿通している。又、前記調整ボルト7の中間部でこの折り曲げ板部8よりも前記頭部6寄り部分には、調整ナット10とロックナット11とを螺合させている。
For example, Patent Document 1 discloses a tension applying device 2 using a pulley 1 made of synthetic resin as shown in FIGS. First, the structure of the tension applying device 2 will be briefly described. In a screw hole formed in the head portion 6 of the base end portion (right end portion in FIG. 5) of the
又、前記支持軸5には、支持スリーブ12を介して、転がり軸受13の内輪14を支持している。単列深溝型のラジアル玉軸受であるこの転がり軸受13の外輪15の周囲には、合成樹脂製のプーリ1を固定している。このプーリ1は、互いに同心に設けられた内径側円筒部16及び外径側円筒部17を有する。この内径側円筒部16の中間部外周面と外径側円筒部17の中間部内周面とは、円輪状の連結部18により連結しており、この連結部18の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ19、19を、それぞれ放射状に設けている。
The
この様なプーリ1は、前記内径側円筒部16を深溝型の転がり軸受13を構成する外輪15の周囲に、図6に示す様な射出成形用の金型20により、この外輪15の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で固設している。即ち、前記金型20内に設けた、前記プーリ1の外形に対応した内形を有するキャビティ21内に、図示しないゲートから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・固化した後に前記金型20を開いて、前記プーリ1を前記転がり軸受13と共に、前記キャビティ21内から取り出す。
Such a pulley 1 is configured such that the inner diameter side
上述の様なプーリ1を含んで構成する、前記張力付与装置2により、ベルトに所望の張力を付与するには、このベルトを、前記プーリ1の一部で、前記調整ナット10と反対側周面(図3の下面)に掛け渡す。そして、前記調整ナット10を回転させる事により前記プーリ1の位置を変えて、このプーリ1により前記ベルトに付与する張力を調節する。そして、この張力が所望値になった状態で、前記ロックナット11を締め付け、前記プーリ1の位置を固定する。
In order to apply a desired tension to the belt by the tension applying device 2 configured to include the pulley 1 as described above, the belt is partly connected to the
上述の様なプーリ1を構成する合成樹脂は、前記転がり軸受13の外輪15を構成する金属材料よりも線膨張係数が大きい。この為、プーリ装置の使用時の温度上昇により、前記プーリ1と前記外輪15との密着性が低下し、これらプーリ1と外輪15との間で相対的な滑り(クリープ)が発生する可能性がある。クリープが発生すると、前記プーリ1の内周面が摩耗し、このプーリ1が前記外輪15に対しがたついてしまう。この様な不都合の原因となる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。
The synthetic resin constituting the pulley 1 as described above has a larger linear expansion coefficient than the metal material constituting the
図7〜8は、この特許文献2に記載されている、クリープを防止する為の従来構造の1例を示している。転がり軸受13(図3〜6参照)を構成する外輪15aの外周面に係止溝22を設けており、この係止溝22の底面に、ローレット加工による凹部23、23と凸部24、24とを全周に亙って交互に配置して成る、平目のローレット目25を形成している。そして、前記外輪15aの係止溝22の底面に形成した凹部23、23に、プーリ1aを構成する合成樹脂の一部を進入・固化させる事で、このプーリ1aの内周面に、それぞれが軸方向に長い突条26、26を形成している。これら各突条26、26と前記外輪15aのローレット目25との係合により、前記プーリ1aとこの外輪15aとの間でクリープが発生する事を防止している。
7 to 8 show an example of a conventional structure described in Patent Document 2 for preventing creep. A
但し、上述の様な特許文献2に記載されている従来構造では、前記ローレット目25の各凹部23、23及び凸部24、24の数、形状及び寸法を特に規制していなかった。この為、これら各凹部23、23の数が少なかったり、これら各凹部23、23の周方向長さが十分でないと、前記プーリ1aと前記外輪15aとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなる可能性がある。又、前記各凹部23、23の数が多過ぎたり、これら各凹部23、23の径方向深さが大き過ぎると、前記プーリ1aを構成する合成樹脂の一部が、これら各凹部23、23内全体に行き渡らず、このプーリ1aの内周面と前記外輪15aの外周面との間に隙間が生じ、これらプーリ1aと外輪15aとががたついたり、これら両部材1a、15aの結合強度を十分に確保できなくなる可能性がある。
However, in the conventional structure described in Patent Document 2 as described above, the number, shape, and dimensions of the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ローレット目の数、形状及び寸法を適切に規制する事で、プーリと外輪との間でクリープが発生する事を確実に防止できるプーリ装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention realizes a pulley apparatus that can reliably prevent creep between the pulley and the outer ring by appropriately regulating the number, shape, and dimensions of the knurled mesh. Invented as much as possible.
本発明のプーリ装置は、プーリと転がり軸受とを備える。
このうちのプーリは、合成樹脂製で外周面にベルトを掛け渡す。
又、前記転がり軸受は、前記プーリの内径側に保持されており、外周面に単列深溝型の内輪軌道を有する内輪と、内周面に単列深溝型の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玉とを備える。そして、前記外輪を前記プーリの内径側に、このプーリの射出成型時にモールドする事により、保持固定している。尚、具体的には、前記外輪を、この外輪の外周面の軸方向全長が前記プーリに覆われる状態でモールドする。
The pulley device of the present invention includes a pulley and a rolling bearing.
Of these, the pulley is made of synthetic resin, and the belt is wound around the outer peripheral surface.
Further, the rolling bearing is held on the inner diameter side of the pulley, an inner ring having a single row deep groove type inner ring raceway on an outer peripheral surface, an outer ring having a single row deep groove type outer ring raceway on an inner peripheral surface, A plurality of balls are provided between the inner ring raceway and the outer ring raceway so as to be freely rollable. The outer ring is held and fixed on the inner diameter side of the pulley by molding at the time of injection molding of the pulley. Specifically, the outer ring is molded in a state where the entire axial length of the outer peripheral surface of the outer ring is covered with the pulley.
特に、本発明のプーリ装置に於いては、前記転がり軸受の外輪の外周面の軸方向の一部に、ローレット加工による凹部と凸部とを全周に亙って交互に配置して成るローレット目を形成している。そして、これら各凹部及び凸部の数、形状及び寸法が、次の(1)〜(4)の総ての条件を満たす様に規制している。
(1)前記各凹部の数は50〜330個とする。
(2)これら各凹部の内側面のうち、前記各凸部の先端面との連続部に、周方向に関して互いに対向する段差面を設けており、これら両段差面の交差角度をθとした場合に、この交差角度θを60度≦θ≦140度とする。
(3)前記凹部の径方向深さhと、前記凸部の先端面の外接円の直径(これら各凸部の山径)Dとが、0.002D≦h≦(0.25/39)Dの関係を満たす。
(4)前記凹部の底面の周方向長さを、前記凸部の先端面の周方向長さ以上とする。
以上の様な構成を有する本発明を実施する場合に、前記(4)の条件として具体的には、前記凹部の底面の周方向長さを0mmにすると共に、前記凸部の先端面の周方向長さを0mmとする構成を採用できる。
In particular, in the pulley apparatus of the present invention, a knurled structure in which concave portions and convex portions by knurling are alternately arranged over the entire circumference on a part of the outer peripheral surface of the outer ring of the rolling bearing. Forming eyes. And the number, shape, and dimension of each of these concave portions and convex portions are regulated so as to satisfy all the following conditions (1) to (4).
(1) The number of the recesses is 50 to 330.
(2) Of the inner side surfaces of these concave portions, stepped surfaces facing each other in the circumferential direction are provided in the continuous portion with the tip surface of each convex portion, and the intersection angle between these two step surfaces is θ Further, the intersection angle θ is set to 60 degrees ≦ θ ≦ 140 degrees.
(3) A radial depth h of the concave portion and a diameter of a circumscribed circle of the front end surface of the convex portion (a mountain diameter of each convex portion) D are 0.002D ≦ h ≦ (0.25 / 39) satisfy the relationship of D.
(4) The circumferential length of the bottom surface of the concave portion is set to be equal to or longer than the circumferential length of the tip surface of the convex portion.
When the present invention having the above-described configuration is implemented, specifically, the condition (4) is that the circumferential length of the bottom surface of the concave portion is set to 0 mm and the circumference of the tip surface of the convex portion is set. A configuration in which the direction length is 0 mm can be adopted.
上述の様に構成する本発明のプーリ装置の場合には、外輪の外周面に形成されたローレット目の各凹部及び凸部の数、形状及び寸法を適正に規制する事で、プーリとこの外輪との間でクリープが発生する事を確実に防止できる。 In the case of the pulley device of the present invention configured as described above, the pulley and the outer ring can be controlled by appropriately regulating the number, shape, and dimensions of each concave and convex part of the knurled eye formed on the outer peripheral surface of the outer ring. It is possible to reliably prevent creep from occurring between the two.
図1〜2は、本発明に関連する参考例の1例を示している。尚、本参考例の特徴は、プーリと外輪との間でクリープが発生する事を確実に防止するプーリ装置を実現すべく、このプーリ装置の外輪15bの外周面の一部に設けたローレット目25aの凹部23a、23a及び凸部24a、24aの数、形状及び寸法を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図3〜6に示した構造を含め、従来から知られているプーリ装置と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略又は簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。
1 and 2 show an example of a reference example related to the present invention . The feature of the present reference example is that a knurled mesh provided on a part of the outer peripheral surface of the
本参考例のプーリ装置の転がり軸受13aを構成する外輪15bは、外径が35〜65mmで、外周面の一部に係止溝22aを設けている。そして、この係止溝22aの底面に、ローレット加工による凹部23a、23aと凸部24a、24aとを全周に亙って交互に配置して成る、ローレット目25aを形成している。そして、前記各凹部23a、23aに、プーリ1bを構成する合成樹脂の一部を進入・固化させる事で、このプーリ1bの内周面に、それぞれが軸方向に長い突条26a、26aを形成している。これら各突条26a、26aと前記外輪15bのローレット目25aとの係合により、前記プーリ1bとこの外輪15bとの間のクリープの発生を防止している。尚、前記ローレット目25aの幅W25は、外輪15bの幅をW15とした場合、0.10W15≦W25≦0.25W15とする。W25<0.10W15とした場合、前記プーリ1bとこの外輪15bとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなる可能性があり、好ましくない。一方、W25>0.25W15とした場合、ローレット加工により前記ローレット目25aを形成する事が難しくなる。
The
このうち、前記各凹部23a、23aの数は、合計で50〜330個としている。この各凹部23a、23aの数、即ち、前記各突条26a、26aの数が50個未満の場合、これら各突条26a、26aの数が十分ではなくなり、前記プーリ1bと前記外輪15bとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなる可能性がある。これに対して、前記各凹部23a、23aの数が330個を超えると、前記プーリ1bを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、これら各凹部23a、23a全体にこの合成樹脂が行き渡らず、これら各凹部23a、23aの底面29、29と、前記各突条26a、26aの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。又、これら各突条26a、26aの周方向長さが小さくなり、これら各突条26a、26aの強度が低くなる為、前記プーリ1bと前記外輪15bとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなったり、このプーリ1bの耐久性を確保できない可能性がある。
Of these, the total number of the
又、前記各凹部23a、23aの内側面のうち、前記各凸部24a、24aの先端面27、27との連続部に、周方向に関して互いに対向する段差面28、28を設けており、これら両段差面28、28の交差角度θを、60〜140度の範囲に規制している。この交差角度θが60度未満の場合には、前記各凹部23a、23aに、前記プーリ1bを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、これら各凹部23a、23a全体にこの合成樹脂が行き渡らず、これら各凹部23a、23aの底面29、29と、前記各突条26a、26aの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。一方、前記交差角度θが140度を超えた場合、前記各凹部23a、23aの数を十分に(50個以上)確保する事が難しくなるだけでなく、前記各段差面28、28と前記各突条26a、26aとの当接面の圧力角が小さくなる。これらにより、前記外輪15bの外周面に対して前記プーリ1bの内周面が滑り易くなり、クリープ防止効果を十分に得る事ができない。
In addition, step surfaces 28 and 28 that face each other in the circumferential direction are provided in a continuous portion with the tip surfaces 27 and 27 of the
又、前記各凹部23a、23aの径方向深さhと、前記各凸部24a、24aの先端面の外接円の直径(これら各凸部24a、24aの山径)Dとは、h≦0.055Dの関係を満たしている。h>0.055Dの場合には、前記プーリ1bを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、これら各凹部23a、23a全体にこの合成樹脂が行き渡りにくくなり、これら各凹部23a、23aの底面29、29と、前記各突条26a、26aの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。尚、h<0.002Dとした場合、前記各凹部23a、23aと前記各突条26a、26aとの結合強度を十分に確保できず、前記プーリ1bと前記外輪15bとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなる可能性があり、好ましくない。
Further, the radial depth h of each of the
更に、前記各凹部23a、23aの底面29の周方向長さL29を、前記各凸部24a、24aの先端面27の周方向長さL27以上(L29≧L27)としている。前記底面29の長さ寸法L29がこの先端面27の長さ寸法L27よりも小さい(L29<L27)場合、前記各突条26a、26aの強度を十分に確保する事が難しく、前記プーリ1bと前記外輪15bとの間に加わるトルク(クリープ荷重)を支承できなくなる可能性がある。
Furthermore, the circumferential length L 29 of the
本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて、以下に説明する。この実験では、外周面の一部に、下記の表1に示した、本発明の技術的範囲に属する1種類(実施例1)と、この発明の技術的範囲から外れる2種類(比較例1、2)との合計3種類の、互いに異なる凹部及び凸部の数、形状及び寸法を有するローレット目を形成した、JIS呼び番号が6203の単列深溝型玉軸受(内径17mm、外径40mm、幅12mm)を用意した。尚、係止溝の幅寸法は何れも2.36mmとし、ローレット目の幅寸法は実施例1及び比較例1の場合には1.48mm、比較例2の場合には1.57mmとした。 An experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described below. In this experiment, on one part of the outer peripheral surface, one type (Example 1) belonging to the technical scope of the present invention shown in Table 1 below, and two types (Comparative Example 1) deviating from the technical scope of the present invention. 2) , a single row deep groove ball bearing having an JIS nominal number of 6203 (inner diameter: 17 mm, outer diameter: 40 mm ), which has a total of three types of knurls having the number, shape and dimensions of different concave and convex portions. A width of 12 mm) was prepared. Note that the width dimension of the locking grooves was 2.36 mm in all cases, the width dimension of the knurled eye was 1.48 mm in the case of Example 1 and Comparative Example 1 , and 1.57 mm in the case of Comparative Example 2 .
上述の表1に示した各例の外輪に、前記図6に示した様な金型20を用いて、合成樹脂を射出し、これら各外輪の外周面にプーリを形成し、プーリ装置とした。この合成樹脂材料として、ガラス繊維を35%含有したポリアミド66樹脂(PA66GF35)を使用し、前記プーリの外径寸法は70mm、幅寸法は24mmとした。
この様にして得られた各プーリ装置を、120度の高温下で1時間放置した後に、前記プーリを回転不能に固定し、前記外輪に回転方向の力を加えた。この状態で、これらプーリと外輪との間でクリープが発生(この外輪が、このプーリに対して相対回転)した時のトルクの大きさを測定した。
A synthetic resin is injected into the outer ring of each example shown in Table 1 above using the
Each pulley device thus obtained was allowed to stand at a high temperature of 120 degrees for 1 hour, and then the pulley was fixed to be non-rotatable and a rotational force was applied to the outer ring. In this state, the magnitude of torque was measured when creep occurred between the pulley and the outer ring (the outer ring rotated relative to the pulley).
尚、本発明は、凹部の底面の周方向長さを0mmにすると共に、凸部の先端面の周方向長さを0mmに規制しているが、その他の条件に関しては、前述した参考例の1例と同様である。
In the present invention, the circumferential length of the bottom surface of the concave portion is set to 0 mm, and the circumferential length of the tip surface of the convex portion is regulated to 0 mm. Regarding other conditions, the reference example described above is used. The same as in the example.
1、1a、1b プーリ
2 張力付与装置
3 ベースプレート
4 長孔
5 支持軸
6 頭部
7 調整ボルト
8 折り曲げ板部
9 通孔
10 調整ナット
11 ロックナット
12 支持スリーブ
13 転がり軸受
14 内輪
15、15a、15b 外輪
16 内径側円筒部
17 外径側円筒部
18 連結部
19 補強リブ
20 金型
21 キャビティ
22、22a 係止溝
23、23a 凹部
24、24a 凸部
25、25a ローレット目
26、26a 突条
27 先端面
28 段差面
29 底面
1, 1a, 1b Pulley 2 Tension applying device 3 Base plate 4
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