JP2005315277A - プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪２７とプーリとの間でクリープが発生する事を防止する構造で、この外輪２７の内周面に外輪軌道６を形成する為の加工が容易で、運転時にラジアル荷重が作用せず、又、使用時の温度上昇に拘わらず上記外輪２７とプーリとの結合強度を確保すると共に、クリープを発生させようとする力が大きい場合でも、凹溝２８の加工領域を広くする必要がない構造を実現する。
【解決手段】 上記外輪２７の軸方向両側部分の径方向の肉厚を円周方向に関して変化させる事により、この外輪２７の軸方向両側部分の外径形状を楕円とする。又、この肉厚の変化量を、使用時の温度上昇により、この外輪２７の外周面とプーリの内周面との間に生じる隙間よりも大きくする。又、この外輪２７の軸方向中央部に上記凹溝２８を形成し、この凹溝２８の溝底面２９の外径形状を円筒面とする。これにより上記課題を解決できる。
【選択図】 図４

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１２は、例えば、特許文献１に記載されている様に、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内径側円筒部１０及び外径側円筒部１１を有する。この内径側円筒部１０の中間部外周面と外径側円筒部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。又、上記内径側円筒部１０の軸方向両端部には、径方向内方に突出した内向鍔部１６、１６を形成し、上記プーリ２を上記外輪７の外周面に固設した状態で、この外輪７を軸方向両側から挟持している。そして、上記プーリ２がこの外輪７に対して軸方向に変位する事を防止している。この様なプーリ２は、上記内径側円筒部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。

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、特許文献２〜６に記載された技術がある。このうちの特許文献２に記載された技術は、図１３に示す様に、外輪７ａの外周面にナール（セレーション）１４を全周に亙って形成している。そして、この外輪７ａに合成樹脂製のプーリを外嵌した状態で、このナール１４がこのプーリの内周面に食い込む。この結果、上述の様なクリープを防止できる。

又、特許文献３に記載された技術では、図１４に示す様に、外輪７ｂ（又は７ｃ）の外周面に、円周方向に関して軸方向の幅が異なる凹溝１５ａ（又は１５ｂ）を形成している。そして、この外輪７ｂ（７ｃ）の外周面に合成樹脂製のプーリを射出成型により固設している。この射出成型時、上記各凹溝１５ａ（１５ｂ）内に溶融した熱可塑性樹脂が充填され、冷却・固化する。この凹溝１５ａ（１５ｂ）は軸方向の幅が円周方向に関して異なる為、この凹溝１５ａ（１５ｂ）の側面とこの凹溝１５ａ（１５ｂ）内で固化した合成樹脂との噛み合いにより、上記各外輪７ｂ（７ｃ）とプーリとの間のクリープを防止できる。

又、特許文献４に記載された技術では、図１５に示す様に、外輪７ｄの外周面に、互いに平行とならない様に、軸方向に対し傾斜させた凹溝１５ｃ、１５ｃを全周に亙って形成している。この構造の場合にも、上記外輪７ｄの外周面に合成樹脂製のプーリを射出成型により固設する。この様に、上記各凹溝１５ｃ、１５ｃが軸方向に傾斜している為、上記外輪７ｄとプーリとの間のクリープを防止できる。尚、この構造の場合、これら各凹溝１５ｃ、１５ｃが傾斜している為、このプーリの回転に伴い上記外輪７ｄにアキシアル荷重が生じる。そして、このアキシアル荷重によりこの外輪７ｄにモーメント荷重が発生した場合には、プーリ装置に振れが生じたりする為好ましくない。但し、図示の例の場合、これら各凹溝１５ｃ、１５ｃの傾斜方向を互いに反対とする事により、この様に発生するアキシアル荷重を打ち消し合い、プーリの回転に伴い上記外輪７ｄにモーメント荷重が発生しない様にしている。

又、特許文献５に記載された技術では、図１６に示す様に、外輪７ｅの外周面の一部に平面部１７、１７を形成している。この様な構造の場合、これら各平面部１７、１７が回り止めとなりクリープを防止できる。更に、特許文献６に記載された技術では、図１７に示す様に、外輪７ｆの端部に、この外輪７ｆの外周面の曲率中心に対して偏心した位置にその曲率中心を有する偏心切り欠き部１８を設けている。この為、この偏心切り欠き部１８の切り欠きの深さは円周方向に関して異なる。この様な構成を有する外輪７ｆの外周面に射出成形によりプーリを固設した場合には、プーリの端部内周面に円周方向に関する厚さが異なる凸部が形成される。この結果、このプーリが上記外輪７ｆに対して相対回転する傾向となった場合には、上記偏心切り欠き部１８の切り欠きの深さが回転方向に向かう程浅くなる部分で、上記凸部とこの偏心切り欠き部１８とが噛み合い、クリープを防止できる。

上述した各特許文献２〜６に記載された技術は、プーリと外輪７ａ〜７ｆとの間でクリープが発生する事を防止できるが、未だ解決すべき問題がそれぞれある。即ち、前述の図１３に示した、特許文献２に記載された構造の場合、外輪７ａの外周面の全体に亙ってナール１４を形成している為、このナール１４を形成した後、この外輪７ａに熱処理を施す際に、残留ひずみによってこの外輪７ａが変形する場合がある。又、この外輪７ａの内周面に外輪軌道６を形成する際に、この外輪７ａの外周面を精度良く支持する事が難しい。この為、この外輪軌道６の加工性及び加工精度が低下する場合がある。

これに対して、図１４、１５に示した、特許文献３、４に記載された構造の場合、外輪７ｂ、７ｃ、７ｄの外周面に円筒面が残っている為、上記特許文献２に記載された構造の様に外輪軌道の加工性及び加工精度が低下する事はない。しかし、上記特許文献３、４の構造の場合、プーリに掛け渡すベルトの張力が大きい等、このプーリと上記各外輪７ｂ〜７ｄとの間でクリープを発生させようとする力が大きい場合、上記特許文献３の構造では、凹溝１５ａ（１５ｂ）の軸方向の幅寸法の差を大きく、上記特許文献４の構造では、凹溝１５ｃ、１５ｃの傾斜角度を大きく、それぞれ形成する必要がある。この様に、各凹溝１５ａ〜１５ｃの幅寸法の差若しくは傾斜角度を大きくする場合、上記各外輪７ｂ〜７ｄの外周面での加工領域が広がる事になる。

又、図１６に示した、特許文献５に記載された構造の場合、外輪７ｅの外周面のうちの各平面部１７、１７以外の部分をこれら各平面部１７、１７上に延長した場合の、これら各平面部１７、１７とこの延長部分との径方向の距離δの大きさに就いては何ら記載されていない。この為、この距離δの大きさによっては、プーリ（特許文献５に記載された技術では、弾性部材）と上記外輪７ｅとの結合強度を十分に確保できず、クリープを十分に防止できない可能性がある。即ち、使用時の温度上昇により、上記プーリの内周面と上記外輪７ｅの外周面との間に生じる隙間よりも上記距離δが小さければ、クリープを十分に防止できない。

更に、図１７に示した、特許文献６に記載された構造の場合も、上記特許文献５に記載された構造と同様に、偏心切り欠き部１８の切り欠きの深さが、使用時の温度上昇により、プーリの内周面とこの外輪７ｆの外周面との間に生じる隙間よりも小さい場合には、このプーリと外輪７ｆとの結合強度を十分に確保できず、クリープを十分に防止できない。又、上記特許文献６に記載された構造の場合、プーリが相対回転しようとする力により、上記偏心切り欠き部１８に対してラジアル荷重が発生する。

即ち、上記偏心切り欠き部１８は、上記外輪７ｆの外周面に対して偏心して形成されている為、上記プーリがこの外輪７ｆに対して相対回転しようとする場合に、このプーリの内周面に形成された凸部のうち、上記偏心切り欠き部１８の偏心側（図１７の下側）部分でこの偏心切り欠き部１８を押圧する力が作用する。言い換えれば、上記凸部の偏心側部分が、この偏心切り欠き部１８の切り欠きの深さが浅い部分（即ち、偏心側部分）に入り込もうとする。この結果、上記偏心切り欠き部１８の曲率中心から、上記外輪７ｆの外周面の曲率中心に向けて（図１７の上側に）ラジアル荷重が作用する。そして、この様に生じるラジアル荷重により、上記プーリの内周面のうち、偏心側と反対側部分に荷重が集中し、この部分が変形し易くなる。

特開平１０−１２２３３９号公報 特開昭６１−３８２１８号公報 実開昭５０−２００４３号公報 実開昭５０−２３５４０号公報 実開平５−８６０３５号公報 特開２００２−２２１２７１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、外輪とプーリとの間でクリープが発生する事を防止する構造で、この外輪の内周面に外輪軌道を形成する為の加工が容易で、運転時にアキシアル荷重及びラジアル荷重が作用せず、又、使用時の温度上昇に拘わらず上記外輪とプーリとの結合強度を確保すると共に、クリープを発生させようとする力が大きい場合でも、凹溝の加工領域を広くする必要がない構造を実現すべく発明したものである。

本発明のプーリ装置は、前述の従来構造と同様に、内輪と、外輪と、複数個の転動体と、プーリとを備える。
このうちの内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、上記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記プーリは、上記外輪の外周面に固設した合成樹脂製である。
特に、本発明のプーリ装置に於いては、この外輪の軸方向一部の径方向の肉厚を円周方向に関して変化させる事により、この外輪の軸方向一部の外径形状を、この外輪の中心軸に関して対称である、円筒面以外の形状としている。又、この外輪の軸方向他部の径方向の肉厚は円周方向に関して変化させず、この外輪の軸方向他部の外径形状を円筒面としている。

上述の様に構成される本発明のプーリ装置の場合、外輪の軸方向一部の外径形状を円筒面以外の形状としている為、この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、この円筒面以外の形状は、この外輪の中心軸に関して対称に形成されている為、上記プーリがこの外輪に対して相対回転する傾向となった場合に生じるラジアル荷重は、互いに打ち消し合う。この為、上記プーリの内周面の一部に荷重が集中する事がない。更に、上記外輪の軸方向他部の外径形状を円筒面としている為、この外輪の内周面に形成する外輪軌道の加工性及び加工精度を良好にできる。

上記外輪の軸方向一部の外径形状は、請求項２に記載した様に、楕円若しくは多角形状とする事が好ましい。このうちの多角形状としては、正方形や正六角形とする事が好ましい。
この様に構成すれば、外輪の中心軸に関して対称である形状が容易に得られる。
又、本発明を実施する為に好ましくは、請求項３に記載した様に、外輪の軸方向一部の径方向の肉厚の円周方向に関する変化量の最大値を、使用時の温度上昇により、この外輪の外周面とプーリの内周面との間に生じる隙間よりも大きくする。
この様に構成すれば、使用時の温度上昇に拘わらず、外輪とプーリとの結合強度を十分に確保できる。

又、本発明を実施する為により好ましくは、請求項４に記載した様に、上記外輪の外周面の軸方向一部に、円周方向に凹溝を形成して、この凹溝の溝底面の外径形状を円筒面以外の形状とする。
或は、請求項５に記載した様に、上記外輪の外周面の軸方向他部に、円周方向に凹溝を形成して、この凹溝の溝底面の外径形状を円筒面とする。
この様に構成すれば、プーリの外輪に対する軸方向の拘束力を高める事ができる。従って、前述の図１２に示したプーリ２の様に、内径側円筒部１０の両端部内周面に内向鍔部１６、１６を形成する必要がない。この為、プーリ装置の軸方向寸法を小さくできる。又、クリープを発生させようとする力が大きい場合には、上記外輪の軸方向一部の肉厚の変化量、或は、この軸方向一部の幅を大きくすれば良い為、凹溝の加工領域を広げる必要はない。
又、本発明を実施する為に、請求項６に記載した様に、外輪の外周面のうち、外径形状が円筒面以外の形状である部分と、外径形状が円筒面である部分との間に、軸方向に対して傾斜したテーパ面を形成しても良い。そして、これら各部分をこのテーパ面により軸方向に連続させる。
この様に構成する事によっても、プーリの外輪に対する軸方向の拘束力を高める事ができる。

更に、請求項７に記載した様に、上記外輪の外周面のうちの外径形状が円筒面以外の形状である部分を、この外輪の軸方向中心に関して対称とすれば、上記プーリがこの外輪に対して相対回転する傾向となった場合に、クリープを防止する際に作用する円周方向の力が、軸方向に関して均一に作用する。この為、モーメント荷重の発生を防げる。
尚、上述した各発明を実施する為には、請求項８に記載した様に、上記プーリを上記外輪の外周面に射出成形により固設する事が好ましい。
この様に構成すれば、本発明の様に、外輪の外周面上に円筒面以外の形状と円筒面とが存在する構造であっても、上記プーリをこの外輪の外周面に容易に固設できる。又、この外輪の外周面の一部に、上述の様に凹溝或はテーパ面が形成されている場合には、射出成型時に溶融樹脂の一部がこれら凹溝或はテーパ面部分に充填固化し、上記プーリの内周面に凸部が形成される。この為、前述の様に、このプーリの上記外輪に対する軸方向の拘束力を高める事ができる。

図１〜４は、請求項１〜３、５、７、８に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本発明は、例えば前述の図１２に示した様に、プーリ装置に組み込む転がり軸受が、単列の玉軸受である転がり軸受に適用可能であるのは勿論、これから説明する図１の構造の様に、複列の玉軸受である転がり軸受１９にも適用可能である。この為、先ず、本発明が適用可能な構造の１例として、上記図１の構造に就いて説明する。又、後述する図２〜４の構造の説明は、プーリ装置に組み込む転がり軸受が単列の玉軸受である構造に、本発明を適用した場合に就いて行なうが、プーリ装置の構造として、転がり軸受が単列の玉軸受である以外は、上記図１の構造と同様である。

上記図１に示すプーリ装置１ａは、複列アンギュラ型の玉軸受である転がり軸受１９を構成する外輪２０の外周面に、プーリ２ａを固設して成る。この外輪２０の内周面には、複列の外輪軌道２１、２１を形成している。又、この外輪２０の内径側には、外周面に複列の内輪軌道２３、２３を形成した内輪２２を配置している。そして、これら各内輪軌道２３、２３と上記各外輪軌道２１、２１との間に複数個の転動体２４、２４を、保持器２５、２５により保持した状態で転動自在に設けている。又、上記外輪２０の両端部内周面と上記内輪２２の両端部外周面との間にシールリング２６、２６を設け、上記各転動体２４、２４を設置した空間内に充填したグリースが漏出する事を防止すると共に、外部に浮遊する塵芥等の異物がこの空間内に侵入する事を防止している。

又、上記外輪２０の外周面に固設される上記プーリ２ａは、合成樹脂（例えば、ポリアミド６６とポリアミド６１２との混合物をガラス繊維で補強したもの等）により形成され、互いに同心に設けられた内径側円筒部１０ａと外径側円筒部１１ａとを有する。この内径側円筒部１０ａの中間部外周面と外径側円筒部１１ａの中間部内周面とは、円輪状の連結部１２ａにより連結しており、この連結部１２ａの両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３ａ、１３ａを、それぞれ放射状に設けている。尚、本実施例の構造の場合、前述の図１２に示した構造の様に、上記内径側円筒部１０ａの内周面の軸方向両端部には、径方向内方に突出する鍔部１６、１６を設けていない。

上述の様に構成するプーリ装置１ａに本発明を適用する場合、図２〜４に示す様に、外輪２７の外周面の軸方向一部（軸方向中央部を除く部分）の外径形状を、この外輪２７の中心軸Ｏに関して対称となる、楕円としている。又、この外輪２７の外周面の軸方向中央部（請求項に記載した軸方向他部）に凹溝２８を形成して、この凹溝２８の溝底面２９の外径形状を円筒面としている。即ち、本実施例の場合、上記外輪２７のこの凹溝２８の軸方向両側部分の径方向の肉厚を円周方向に関し変化させて、図３の左右方向の肉厚を大きく、上下方向の肉厚を小さくする事により、上記外輪２７の軸方向両側部分の外径形状を楕円としている。これに対して、上記外輪２７の軸方向中央部の径方向の肉厚は円周方向に関して変化させないで、この軸方向中央部に形成される上記凹溝２８の溝底面２９の外径形状を円筒面としている。

尚、上記外輪２７の外周面に形成する凹溝２８の本数は、複数本であっても良い。又、この外輪２７の肉厚の変化を図３では、構造を明らかにする為に、誇張して示している。即ち、楕円の長径と短径との差を大きくした状態で示している。又、前述した様に、本実施例の構造を、複列の玉軸受である前記転がり軸受１９に適用する事も可能であるが、本実施例の様に、凹溝２８を外輪２７の外周面の軸方向中央部に１本形成する構造は、この転がり軸受１９の様に、複列の玉軸受に適用する方が好ましい。

即ち、図１に示す様に、外輪２０の内周面に複列の外輪軌道２１、２１を有する構造の場合、この外輪２０の外周面の軸方向中央部に凹溝２８を形成しても、この凹溝２８の溝底面２９と上記各外輪軌道２１、２１の溝底との距離を確保できる為、この凹溝２８を形成する事に伴う、上記外輪２０の強度の低下を抑える事ができる。これに対して、図２〜４に示した外輪２７の外周面に上記凹溝２８を形成した場合、この外輪２７の内周面に形成した外輪軌道６の溝底とこの凹溝２８の溝底面２９との距離が近くなる為、上記外輪２７の強度を確保する為にはこの外輪２７の肉厚を大きくしなければならない。従って、外輪の外周面の軸方向中央部に凹溝を１本形成する構造は、外輪軌道が複列である構造に適用する事が好ましい。尚、後述する図６に示す様に、外輪の外周面に凹溝を２本形成する構造の場合には、外輪軌道が単列である構造に適用する事が好ましい。

又、本実施例の場合、上記外輪２７の外周面の軸方向両側部分の外径形状である楕円の長径部分の肉厚（外輪軌道６の溝底と外輪２７の軸方向両側部分の外周面との径方向の距離）をａ、短径部分の肉厚をｂとした場合の、これら各肉厚ａとｂとの差「ａ−ｂ」を、使用時の温度上昇により、上記外輪２７の外周面と前記プーリ２ａの内周面との間に生じる隙間よりも大きくしている。尚、上記差「ａ−ｂ」が、請求項３に記載した、肉厚の円周方向に関する変化量の最大値に相当する。この様な条件を満たすａとｂとの値は、次の様に求める。即ち、上記外輪２７の外周面のうちの軸方向両側部分（楕円形状を有する部分）の平均径をＤ、上記プーリ２ａを構成する合成樹脂の線膨張係数をα_p、上記外輪２７を構成する金属材料（例えば軸受鋼）の線膨張係数をα_b 、使用時の温度と常温の温度との温度差を△Ｔとした場合に、上記プーリ２ａの内周面と上記外輪２７の外周面との隙間Ｃは、
Ｃ＝Ｄ・△Ｔ・（α_p −α_b ）・・・（１）
となる。

具体的には、上記プーリ２ａに使用される合成樹脂の線膨張係数α_p は、３０〜１００×１０^-6で、上記外輪２７に使用する軸受鋼の線膨張係数α_b は、約１０×１０^-6である。従って、この軸受鋼と上記合成樹脂との線膨張係数の差は、最大で９０×１０^-6となる。又、使用時の温度は１２０℃程度に達する場合があり、常温を２０℃とした場合、上記温度差△Ｔは１００℃となる。これら各値を上記（１）式に代入すると、上記Ｃは、約０．０１Ｄとなる。従って、上記「ａ−ｂ」の値を、上記外輪２７の外周面の平均径Ｄの１／１００以上とすれば、温度上昇に拘わらずクリープを防止できる。

尚、上記プーリ２ａを上記外輪２７の外周面に射出成形する際に、成形時の温度から常温に冷却される過程に於いて、上記合成樹脂と軸受鋼の収縮量の差から締め代が発生する。この為、上記「ａ−ｂ」の値が、０．０１Ｄより小さくてもクリープ防止効果があると考えられる。但し、ベルトの張力等、使用時にプーリに作用するラジアル荷重による外輪２７の弾性変形等を考慮した場合、上記「ａ−ｂ」の値を小さくし過ぎると、クリープの発生を十分に防止できない場合がある。従って、本実施例では、この「ａ−ｂ」の値を、上記平均径Ｄの、少なくとも１／２００以上、好ましくは１／１００以上とする。

一方、上記外輪２７の軸方向中央部に形成した凹溝２８の溝底面２９は、前述した様に、肉厚を円周方向に関して変化させないで円筒面としている。又、この溝底面２９部分の肉厚は、上記外輪２７の軸方向両側部分の外径形状である楕円の短径部分の肉厚ｂと同じとしている。この為、上記凹溝２８は、楕円の短径部分で溝の深さが０となる。これに対して、楕円の長径部分では、溝の深さとして「ａ−ｂ」を確保できる。尚、上記溝底面２９部分の肉厚をこの楕円の短径部分の肉厚ｂよりも小さくしてこの短径部分でも上記凹溝２８が深さを有する様にしても良い。

又、上記外輪２７の軸方向一部の楕円形状を有する部分は、この外輪２７の軸方向中心Ｎに関して対称となる様に形成されている。この為に、上記凹溝２８は、この外輪２７の軸方向中央部に形成すると共に、上記軸方向中心Ｎに関して対称となる様に形成されている。即ち、この凹溝２８の中心とこの外輪２７の軸方向中心Ｎとが一致しており、この軸方向中心Ｎから凹溝２８を構成する両側面３０、３０までの距離は同じである。この為、この凹溝２８の軸方向両側部分に存在する楕円形状を有する部分までの、上記軸方向中心Ｎからの距離は互いに同じとなる。又、これら各楕円形状部分の軸方向の幅も互いに同じとなる。この結果、これら各楕円形状部分は、上記軸方向中心Ｎに関して対称となる。

上述の様に形成される外輪２７の外周面には、前記プーリ２ａを射出成形により固設する。この様に構成すれば、上述した様に、外輪２７の外周面の軸方向一部の外径形状が楕円であっても、上記プーリ２ａをこの外輪２７の外周面に容易に固設できる。又、この外輪２７の外周面の軸方向中央部に形成した上記凹溝２８には、射出成形時に溶融樹脂の一部がこの凹溝２８内に充填固化し、上記プーリ２ａの内周面に凸部３１が形成される（図１参照）。この為、このプーリ２ａの上記外輪２７に対する軸方向の拘束力を高める事ができる。従って、本実施例の場合、前述した様に、プーリ２ａの軸方向両端部内周面に、前述の図１２に示した様な内向鍔部１６、１６を設ける必要がなく、プーリ装置１ａの軸方向寸法を小さくできる。本実施例のプーリ装置１ａは、例えば、自動車の補機等を駆動する為のベルト伝動機構に使用するガイドプーリ等に適用する。この為、このプーリ装置１ａを、エンジンルーム内の限られた空間内に設置しなければならない。従って、本実施例の構造の様に、上記プーリ２ａの軸方向寸法を小さくできれば、この様な設置空間の制限を軽減できる。

上述の様に構成する本実施例の構造の場合、上記外輪２７の外周面の軸方向両側部分の外径形状を楕円とする事により、この外輪２７と上記プーリ２ａとの間でクリープが発生する事を防止できる。即ち、このプーリ２ａがこの外輪２７に対して相対回転する傾向となった場合には、このプーリ２ａの内周面のうち、楕円の長径部分に隣接する部分がこの長径部分と噛み合う。そして、上記プーリ２ａと上記外輪２７との間でクリープが発生する事を防止する。又、本実施例の場合、このプーリ２ａの内周面とこの外輪２７の楕円部分の外周面同士が噛み合う部分が軸方向に広いと共に、この噛み合う部分が円周方向に関して２個所存在する為、この噛み合う部分に作用する力が分散される。この様に、噛み合う部分に作用する力が小さくなれば、上記プーリ２ａの剛性が低くても、クリープ防止の際に作用する力によりこのプーリ２ａが破損する事を防ぐ事ができる。又、本実施例の場合、上記楕円の長径部分の肉厚ａと短径部分の肉厚ｂとの差「ａ−ｂ」を、前述の様に規制している為、使用時の温度上昇に拘わらず、上記外輪２７とプーリ２ａとの結合強度を十分に確保できる。

又、本実施例の場合、上記外輪２７の外周面の軸方向両側部分に形成する楕円は、この外輪２７の中心軸Ｏに関して対称である為、上記プーリ２ａがこの外輪２７に対して相対回転する傾向となった場合に生じるラジアル荷重は、互いに打ち消し合う。即ち、上記プーリ２ａが上記外輪２７に対して相対回転する傾向となった場合、このプーリ２ａの内周面のうちのこの外輪２７の軸方向両側部分の楕円の長径部分と隣接する部分が、この楕円の長径部分上に向かおうとする。これに伴い、この長径部分が径方向内方に押圧され、上記外輪２７にラジアル荷重が生じる。この長径部分は、上記中心軸０に関して対称となる位置に存在する為、この様に生じるラジアル荷重は互いに打ち消し合う。この結果、上記プーリ２ａの内周面の一部に荷重が集中する事がない。

又、上記外輪２７の軸方向両側部分の楕円形状を有する部分は、この外輪２７の軸方向中心Ｎに関して対称となる様に形成されている為、上記プーリ２ａがこの外輪２７に対して相対回転する傾向となった場合に、クリープを防止する際に作用する円周方向の力が、軸方向に関して均一に作用する。この為、モーメント荷重の発生を防ぐ事ができる。例えば、上記各楕円形状を有する部分のうち、どちらか一方の軸方向の幅が、他方の幅よりも大きい場合には、上記クリープを防止する際に作用する円周方向の力が、一方の楕円形状を有する部分の方が大きくなる。この結果、このクリープを防止する際に作用する力が軸方向に関して均一とならず、摩擦係数の相違やプーリに加わるラジアル荷重の方向性等により、上記ラジアル荷重が完全に打ち消されない場合には、モーメント荷重が生じる。これに対して、本実施例の様に、上記各楕円形状を有する部分を、上記軸方向中心Ｎに関して対称に形成すれば、この様なモーメント荷重が、より生じにくくできる。

又、本実施例の場合、上記外輪２７の外周面の軸方向中央部に形成した凹溝２８の溝底面２９を円筒面としている為、この外輪２７の内周面に形成する外輪軌道６の加工性及び加工精度が低下する事はない。即ち、この外輪軌道６の加工の際には、上記溝底面２９を支持する事により、この外輪軌道６の加工性及び加工精度を良好にできる。又、上述した様な外径形状を有する外輪２７を形成する為には、この外輪２７の外周面の軸方向全体の外径形状が楕円となる様な内周面形状を有する型により鍛造加工を施す。そして、上記凹溝２８を、上記外輪２７の外周面の軸方向中央部にＮＣ旋盤等により形成する。この様な加工は比較的簡単に行なえる為、上述の様な凹溝２８を形成する為のコストが高くなる事はない。

又、上記凹溝２８の幅は、上記外輪軌道６の加工の際に上記外輪２７を支持できる程度確保できれば良い。又、本実施例の場合、クリープを発生させようとする力が大きい様な場合には、上記外輪２７のうちの、外径形状が楕円である軸方向両側部分の肉厚の変化量「ａ−ｂ」を大きくしたり、これら軸方向両側部分の幅を大きくすれば良い。この為、前述の図１４〜１５に示した特許文献３〜４に記載された構造の様に、凹溝の加工領域を大きくする必要はない。

図５は、請求項１〜４、７、８に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、上述した実施例１とは逆に、外輪２７ａの外周面のうち、軸方向中央部に形成した凹溝２８ａの溝底面２９ａの外径形状を楕円とし、この凹溝２８ａの軸方向両側部分のの外径形状を円筒面としている。この為、上記外輪２７ａの外周面にプーリ２ａを射出成形により固設した場合、このプーリ２ａの内周面のうち、上記凹溝２８ａ内に形成される凸部３１（図１参照）の内周面が楕円形状となる。この為、このプーリ２ａが上記外輪２７ａに対して相対回転する傾向となった場合には、上記凸部３１の一部と上記凹溝２８ａの溝底面２９ａの一部との噛み合いによりクリープを防止する。

又、上述の様に、溝底面２９ａの形状が楕円である凹溝２８ａを形成する為には、外周面の軸方向全体が円筒面状に形成された外輪２７ａの軸方向中央部に、工具を突き当てながらこの外輪２７ａを回転させて、この軸方向中央部に旋削加工を施す。この旋削加工では、ＮＣ旋盤等を使用し、上記外輪２７ａの回転に同期させて上記工具の位置を、この外輪２７ａの径方向にずらしながら行なう。即ち、上記溝底面２９ａを構成する楕円の短径部分では、上記工具を上記外輪２７ａの回転中心に近付け、楕円の長径部分では、この工具を回転中心から遠ざける。この結果、上記外輪２７ａの軸方向中央部に溝底面２９ａの外径形状が楕円である上記凹溝２８ａが形成される。又、この外輪２７ａの内周面に外輪軌道６を形成する作業は、この外輪２７ａの外周面のうちの軸方向両側の円筒面部分を支持して行なう、センタレス加工等により容易に行なえる。その他の構造及び作用は、上述の実施例１と同様である。

図６は、請求項１〜４、７、８に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合、上述した実施例２の構造とは逆に、外輪２７ｂの外周面の軸方向中央部の外径形状を円筒面とし、この円筒面とした部分の軸方向両側に、２本の凹溝２８ａ、２８ａを形成している。そして、これら各凹溝２８ａ、２８ａの溝底面２９ａの外径形状を楕円としている。又、これら各凹溝２８ａ、２８ａは、軸方向中心Ｎに関して対称に形成されている。この為、クリープを防止する際に作用する力によりモーメント荷重が発生する事を防げる。この様に構成される本実施例の場合、外輪２７ｂの内周面に形成される外輪軌道６が単列であっても、上記各凹溝２８ａ、２８ａの溝底面２９ａとの距離を或る程度確保できる為、前述した実施例１と異なり、外輪２７ｂの肉厚を大きくしなくても、この外輪２７ｂの強度を確保し易い。尚、上記凹溝２８ａ、２８ａの本数は、３本以上としても良い。その他の構造及び作用は、上述の実施例２と同様である。

図７は、請求項１〜３、５、７、８に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合、外輪２７ｃの外周面のうち、軸方向一部の外径形状を正方形とし、軸方向他部に形成した凹溝２８の溝底面２９の外径形状を円筒面としている。軸方向に関して一部と他部との関係は、前述の実施例１或は上述の実施例３と同様である。即ち、このうちの実施例１と同様に、上記外輪２７ｃの外周面の軸方向中央部に上記凹溝２８を１本形成しても良いし、実施例３と同様に、この外輪２７ｃの外周面に複数本の凹溝２８を形成しても良い。又、本実施例の場合、上記外輪２７ｃの軸方向一部の外径形状を正方形としている為、この軸方向一部の外径形状は、この外輪２７ｃの中心軸Ｏに関して対称となる。又、この外輪２７ｃの外周面の、正方形の角部の肉厚ａと、各辺部分の肉厚ｂとの差「ａ−ｂ」を、前述の実施例１と同様に規制する。これにより、使用時の温度上昇に拘わらず、上記プーリ２ａと上記外輪２７ｃとの結合強度を確保できる。尚、上記正方形の角部は、それぞれ丸めて形成しても良い。この場合も、上記肉厚の差「ａ−ｂ」を上記実施例１と同様に規制する。

上述の様な外径形状を有する外輪２７ｃを形成する為には、鍛造加工等により、外周面の軸方向全体が正方形を有する外輪２７ｃを形成した後、この外輪２７ｃの外周面の軸方向他部に、上記凹溝２８をＮＣ旋盤等により形成する。この場合、この外輪２７ｃを回転させながら、所定位置に工具を突き当てる事により、この外輪２７ｃの外周面の軸方向他部を旋削する。この様に外輪２７ｃの加工は、簡単に行なえる為、製造コストが嵩む事はない。

上述の様な構成を有する外輪２７ｃの外周面に、射出成形によりプーリ２ａ（図１参照）を固設する。この結果、このプーリ２ａの内周面のうちの軸方向一部の形状が正方形となり、軸方向他部に凸部３１（図１参照）が形成され、この凸部３１の内周面形状が円筒面となる。この様に構成される本実施例の場合、上記プーリ２ａが上記外輪２７ｃに対して相対回転する傾向となっても、このプーリ２ａの内周面とこの外輪２７ｃとの軸方向一部の形状が正方形を有している為、このプーリ２ａがこの外輪２７ｃに対して相対回転する事を防げる。又、本実施例の場合、クリープを防止する際にこのプーリ２ａとこの外輪２７ｃの軸方向一部が噛み合う部分は、円周方向に関して４個所存在する。この為、各噛み合い部分に作用する力は、前述の実施例１に示した楕円よりも更に小さくできる。尚、本実施例の構造を、外輪の外周面のうち、凹溝の溝底面の外径形状を正方形とし、凹溝を形成した以外の部分の外径形状を円筒面とする事もできるが、この様な構造とした場合、凹溝を精度良く形成する事が難しい。その他の構造及び作用は、前述の実施例１と同様である。

図８は、請求項１〜３、５、７、８に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合、外輪２７ｄの外周面のうち、軸方向一部の外径形状を正六角形とし、軸方向他部に凹溝２８を形成し、この凹溝２８の溝底面２９の外径形状を円筒面としている。又、本実施例の場合も、上記外輪２７ｄの、この正六角形の角部の肉厚ａと、各辺部分の肉厚ｂとの差「ａ−ｂ」を、前述の実施例１と同様に規制している。更に、上記外輪２７ｄの軸方向一部の外径形状が正六角形である為、この軸方向一部の外径形状は、この外輪２７ｄの中心軸Ｏに関して対称である。尚、この様に、軸方向一部の外径形状をこの中心軸Ｏに関して対称とする為には、上述した実施例４に示した正方形や、本実施例に示す正六角形等の、ｎが４以上の偶数である、正ｎ角形とする事が好ましい。但し、このｎが大きい多角形状の場合、角部の角度が大きくなり、上記肉厚ａとｂとの差も小さくなる為、クリープ防止効果を得にくい。この為、多角形状としては、上記実施例４に示した正方形や本実施例に示す正六角形を採用する事が好ましい。その他の構造及び作用は、上述の実施例４と同様である。

図９〜１０は、請求項１〜３、６〜８に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合、外輪２７ｅの外周面のうち、軸方向中央部の外径形状を円筒面とし、軸方向両端部の外径形状を楕円としている。そして、この円筒面部分と楕円部分との間にテーパ面３２、３２を設けて、これら円筒面部分と楕円部分とをこれら各テーパ面３２、３２により連続させている。これら各テーパ面３２、３２と楕円部分とは、上記外輪２７ｅの軸方向中心Ｎに関して対称に形成している。従って、これら各テーパ面３２、３２は、それぞれ軸方向端部側に向かう程径方向内方に向かう方向に傾斜し、傾斜方向が互いに逆である。又、上記各テーパ面３２、３２の軸方向に対する傾斜角度の絶対値は、同じである。更に、上記楕円部分の長径と短径との円周方向に関する位相が同じである。

又、上記各テーパ面３２、３２の傾斜角度は、円周方向に関して変化せず、これら各テーパ面３２、３２の傾斜方向の幅が円周方向に関して変化する。即ち、上記外輪２７ｅの外周面のうちの軸方向両端部の外径形状を楕円とする事により、この外輪２７ｅの軸方向両端部の肉厚を、円周方向に関して変化させている。そして、肉厚が大きくなる長径部分の外周面には、軸方向と平行な面が存在し、肉厚が小さくなる短径部分の外周面には、この面は存在しない。この様に、上記外輪２７ｅの軸方向両端部の肉厚の変化に伴い、外径形状が楕円である部分の外周面の軸方向の幅が変化する。これに対して、上記軸方向中央部の円筒面の幅は変化しない。従って、外径形状が楕円である部分の幅方向中央側の端縁部と連続する上記各テーパ面３２、３２の幅方向端部寄りの端縁部の形状が楕円となり、これら各テーパ面３２、３２の傾斜方向の幅も円周方向に関して変化する。そして、上記楕円の長径部分ではこれら各テーパ面３２、３２が存在せず、この楕円の短径部分ではこれら各テーパ面３２、３２の傾斜方向の幅が最も大きくなり、これら各テーパ面３２、３２の端縁部が、上記外輪２７ｅの端部に達する。

上述の様な外径形状を有する外輪２７ｅの外周面には、前述の各実施例と同様に、プーリ２ａ（図１参照）を射出成形により固設する。この様に固設されたプーリ２ａの軸方向両端部側の内周面形状は、上記外輪２７ｅの外周面に形成したテーパ面３２、３２に沿って変化する。即ち、これら各テーパ面３２、３２と外径形状が楕円である部分の外周面とで構成される輪郭を有する凸部が、上記プーリ２ａの軸方向両端部内周面にそれぞれ形成される。この為、これら各凸部の内周面の形状は、上記外径形状が楕円である部分の外周面に沿って楕円形状となる。そして、上記プーリ２ａが上記外輪２７ｅに対して相対回転する傾向となっても、これら各凸部の内周面と外径形状が楕円である部分との噛み合いにより、クリープの発生を防止できる。又、上記各凸部の軸方向中央側面部分は、上記各テーパ面３２、３２に沿って傾斜している為、上記プーリ２ａの上記外輪２７ｅに対する軸方向の拘束力を高める事ができる。

又、上記各テーパ面３２、３２は、傾斜方向を互いに逆としており、外径形状が楕円である部分の長径と短径との円周方向に関する位相を同じとしている為、上記外輪２７ｅの円周方向一部にラジアル荷重が作用した場合に、これら各テーパ面３２、３２に生じるアキシアル荷重は互いに打ち消し合う方向に作用すると共に、これら各テーパ面３２、３２の幅が円周方向に関して互いに同じとなり、アキシアル荷重の大きさも互いに同じとなる。この為、アキシアル荷重の不釣り合いによるモーメント荷重の発生を抑えられる。尚、上記外輪２７ｅの軸方向両端部の外周面の外径形状は、正方形や正六角形等の多角形状としても良い。

図１１は、請求項１〜４、７、８に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例の場合、外輪２７ｆの外周面の軸方向中央部に、断面Ｖ字形の凹溝２８ｂを形成している。即ち、この凹溝２８ｂは、軸方向中央側に向かう程径方向内方に傾斜したテーパ面３２ａ、３２ａにより構成され、これら各テーパ面３２ａ、３２ａの幅方向中央側の端縁部同士を、上記外輪２７ｆの軸方向中心Ｎ上で突き合わせた形状としている。この為、これら各テーパ面３２ａ、３２ａは、上記軸方向中心Ｎに関して対称となる。又、上記凹溝２８ｂの深さは円周方向に変化させている。そして、この凹溝２８ｂを構成する上記各テーパ面３２ａ、３２ａの外径形状を楕円としている。即ち、これら各テーパ面３２ａ、３２ａが、請求項４に記載した凹溝の溝底面に相当し、これら各テーパ面３２ａ、３２ａの幅が円周方向に関して変化する。この結果、上記凹溝２８ｂの深さが円周方向に関して変化し、上記各テーパ面３２ａ、３２ａの外径形状が楕円となる。又、この様に凹溝２８ｂの深さを円周方向に関して変化させる為、上記外輪２７ｆの軸方向中央部の径方向の肉厚が円周方向に関して変化する事となる。一方、この凹溝２８ｂの軸方向両側部分は、円周方向に関して肉厚を変化させず、外径形状を円筒面としている。

上述の様に、各テーパ面３２ａ、３２ａの外径形状が楕円である凹溝２８ｂを形成する為には、外周面の軸方向全体が円筒面状に形成された外輪２７ｆの軸方向中央部に、先端部の形状がＶ字形である工具を突き当てながらこの外輪２７ｆを回転させて、この軸方向中央部に旋削加工を施す。この旋削加工は、ＮＣ旋盤等を使用して、上記外輪２７ｆの回転に同期させて、上記工具の、この外輪２７ｆの回転中心に対する位置をずらしながら行なう。この結果、工具の位置がこの回転中心に近くなる位置では凹溝２８ｂの深さが深くなり、この工具の位置がこの回転中心から遠くなる位置ではこの凹溝２８ｂの深さが浅くなる。この様に構成される外輪２７ｆの外周面にプーリ２ａ（図１参照）を射出成形により固設した場合には、このプーリ２ａの軸方向中央部内周面に、断面Ｖ字形の凸部が形成される。上述の様な構成を有する本実施例の場合、上述の実施例６と同様に、上記プーリ２ａの上記外輪２７ｆに対する軸方向の拘束力を高める事ができる。又、上記プーリ２ａの内周面に形成される凸部と上記凹溝２８ｂのテーパ面３２ａ、３２ａとの噛み合いによりクリープを防止できる。その他の構造及び作用は、前述の実施例２と同様である。

本発明の実施例１を、プーリ装置を構成する転がり軸受が、複列の玉軸受である構造に適用した場合を示す半部断面図。 実施例１を、転がり軸受が単列の玉軸受である構造に適用した場合を示す、外輪の半部断面図。 図２のＡ−Ａ部分で切断した外輪の断面図。 図２の構造の外輪を示す部分切断斜視図。 本発明の実施例２を示す図３と同様の図。 同じく実施例３を示す図２と同様の図。 同じく実施例４を示す図３と同様の図。 同じく実施例５を示す図３と同様の図。 同じく実施例６を示す図２と同様の図。 実施例６の構造の外輪を示す部分切断斜視図。 本発明の実施例７を示す図２と同様の図。 従来構造のプーリ装置の部分切断斜視図。 従来のクリープを防止する為の構造の第１例を示す、（Ａ）は半部断面図、（Ｂ）は（Ａ）の側方から見た図。 同じく第２例の構造を示す、外輪の径方向外方から見た図。 同じく第３例の構造を示す、外輪の径方向外方から見た図。 同じく第４例の構造を示す断面図。 同じく第５例の構造を示す、外輪の斜視図。

符号の説明

１、１ａ プーリ装置
２、２ａ プーリ
３ 転がり軸受
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７、７ａ〜７ｆ 外輪
８ 転動体
９ 密封板
１０、１０ａ 内径側円筒部
１１、１１ａ 外径側円筒部
１２、１２ａ 連結部
１３、１３ａ 補強リブ
１４ ナール
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 凹溝
１６ 内向鍔部
１７ 平面部
１８ 偏心切り欠き部
１９ 転がり軸受
２０ 外輪
２１ 外輪軌道
２２ 内輪
２３ 内輪軌道
２４ 転動体
２５ 保持器
２６ シールリング
２７、２７ａ〜２７ｆ 外輪
２８、２８ａ、２８ｂ 凹溝
２９、２９ａ 溝底面
３０ 側面
３１ 凸部
３２、３２ａ テーパ面

Claims (8)

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、この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、この外輪の軸方向一部の径方向の肉厚を円周方向に関して変化させる事により、この外輪の軸方向一部の外径形状を、この外輪の中心軸に関して対称である、円筒面以外の形状とし、この外輪の軸方向他部の径方向の肉厚は円周方向に関して変化させず、この外輪の軸方向他部の外径形状を円筒面とした事を特徴とするプーリ装置。
2. 外輪の軸方向一部の外径形状が、楕円若しくは多角形状である、請求項１に記載したプーリ装置。
3. 外輪の軸方向一部の径方向の肉厚の円周方向に関する変化量の最大値を、使用時の温度上昇により、この外輪の外周面とプーリの内周面との間に生じる隙間よりも大きくした、請求項１〜２の何れかに記載したプーリ装置。
4. 外輪の外周面の軸方向一部に、円周方向に凹溝を形成しており、この凹溝の溝底面の外径形状を円筒面以外の形状とした、請求項１〜３の何れかに記載したプーリ装置。
5. 外輪の外周面の軸方向他部に、円周方向に凹溝を形成しており、この凹溝の溝底面の外径形状を円筒面とした、請求項１〜３の何れかに記載したプーリ装置。
6. 外輪の外周面のうち、外径形状が円筒面以外の形状である部分と、外径形状が円筒面である部分との間に、軸方向に対して傾斜したテーパ面を形成しており、これら各部分をこのテーパ面により軸方向に連続させている、請求項１〜３の何れかに記載したプーリ装置。
7. 外輪の外周面のうちの外径形状が円筒面以外の形状である部分が、この外輪の軸方向中心に関して対称である、請求項１〜６の何れかに記載したプーリ装置。
8. プーリが外輪の外周面に射出成形により固設されたものである、請求項１〜７の何れかに記載したプーリ装置。

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