JP2009539039A

JP2009539039A - プーリ軸受用ダストシールドおよびダストシールド付プーリ

Info

Publication number: JP2009539039A
Application number: JP2009512382A
Authority: JP
Inventors: ジョセフ、ケーシー; アンチャク、ジョン、アール．; ハーマーズ、ジェラルド、ジェイ．; スパイサー、ギャリー、ジェイ．
Original assignee: ライテンズオートモーティブパートナーシップ
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2009-11-12
Also published as: US20090191999A1; DE112007001337T5; WO2007137433A1; CA2653860A1

Abstract

プーリ軸受の内側への異物侵入を抑制するためのダストシールドを、そのようなダストシールドを含むプーリとして開示する。ダストシールドは軸受の片面に圧入され、プーリの組立および／または設置の間捕捉されている。異物侵入の更なる抑制のために、軸受の反対側に第２のダストシールドを備えることができる。望ましくは、少なくとも１つのダストシールドがボルト保持機能を備え、設置前のプーリに取付ボルトを捕捉しておく。ダストシールドは、望ましくない熱源から軸受を遮蔽し、および／または軸受からの廃熱除去を支援するために望ましい熱特性を有する選ばれた材料で製造することができる。

Description

本発明は、軸受用ダストシールドおよびダストシールド付軸受を有するプーリに関する。特に本発明は、プーリ軸受への異物侵入を防止するためのダストシールドおよびダストシールドを備えたプーリに関する。

可撓性ドライブ、特に自動車エンジン室内のベルト駆動補機ドライブは、通常１つまたは複数のテンショナ、すなわちドライブに接触するプーリを含んだアイドラ（遊動輪）を含む。これらのプーリの回転速度および担っている荷重の故に、プーリはローラベアリングやボールベアリングのレース（軌道輪）のような軸受上で回転して荷重を担い、摩擦ロスを減少し、運転ノイズの低減を図る。

このような軸受の使用は広く行われかつ概ね満足のいくものであるが、自動車のエンジン室やその他の環境は、埃や水のような様々な異物に晒される。その結果、可撓性ドライブのプーリ軸受は、軸受面への異物の侵入を受ける可能性がある。このような侵入は、軸受の摩擦を増大させ、および／または軸受面を摩損して軸受の動作寿命を縮める可能性がある。異物の侵入を抑制するためのシールを備えている軸受は多いが、シールが完全ではなく、時間と共に劣化して異物の侵入を許し、軸受を完全に破損するに至る。

異物の侵入を減らすこれまでの試みは、プーリを搭載面に取付けるための取付ボルトに特大のワッシャをつけることから成っていて、このワッシャが軸受の片側あるいは両側に配置されて、軸受と異物との間の物理的な障壁として作用する。

このようなワッシャは軸受への異物の侵入を減らすことはできるが、軸受に単に当接しているだけなので完全には有効でなく、異物、特に水や水に浮かぶ粒子は、ワッシャの縁を越えて軸受の内側に浸透することがある。さらに、ワッシャをつけることで、プーリを組立てたり設置する際に余分の組立／設置のステップを要し、組立／設置の費用を増加させる。さらに不注意でワッシャが組立／設置から漏れてしまうこともあり、ワッシャなしで設置されたプーリの欠陥部品および／または初期故障の代償の出費が増加してしまう。

本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの不利な点を取り除くか軽減する、プーリ軸受用の新規のダストシールドを提供することである。本発明のさらなる目的は、従来技術の少なくとも1つの不利な点を取り除くか軽減するダストシールドを備えた、新規のプーリを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、プーリ軸受およびプーリへの異物の侵入を抑制するダストシールドが提供される。このダストシールドは、プーリの組立および／または設置時に脱落しないように軸受の片側に圧入される。異物の侵入の更なる抑制のために、軸受の反対側に第２のダストシールドを備えることができる。望ましくは、少なくとも１つのダストシールドが、設置前に取付ボルトをプーリに捕捉しておくボルト保持機能を備える。ダストシールドは、軸受を望ましくない熱源から遮断し、および／または軸受からの廃熱の除去を支援するために、適切な熱特性を有する選ばれた材料で作ることができる。

本発明の好適な実施形態を、添付の図面を例示のみとして参照しながら説明する。

ここで用いるダストシールドという用語は、水、水中の粒子、あるいは乾燥した微粒子物質のような異物が、軸受の中への侵入するのを抑制するための障壁部材を含む。

図１は、本発明によるプーリ２０を示す。プーリ２０は、内燃エンジンの可撓性ドライブ（可撓性駆動手段）用のアイドラ（遊動輪）、あるいは可撓性ドライブ手段（可撓性駆動手段）用のテンショナのプーリを含む様々なものとして使用可能である。

プーリ２０は、可撓性ドライブ手段に係合するように構成された円筒形外側表面２８を含むプーリ部材２４を含み、さらに、軸受３６を受容する、中央に配置されたカップ形のレース（軌道輪）３２を含む。軸受３６は、プーリ部材２４と摩擦係合する外側レース４０と、プーリを設置する面もしくは部材にプーリ２０を取付けるボルト４８を受容する内側レース４４と、を有するローラベアリングアッセンブリやボールベアリングアッセンブリのような、任意の適切な軸受であってよい。本技術分野においてよく知られているように、外側レース４０と内側レース４４の間に一連のボールベアリングが差し込まれる。軸受３６がプーリ２０の回転の回転軸を画定する。

図２で最もよくわかるように、軸受３６の内側への異物の侵入を抑制するために、軸受３６は望ましくは両側に弾性シール５２を含む。しかし、外側レース４０が内側レース４４の周りを回転するために、弾性シール５２は異物が軸受３６の内側に侵入するのをすべて防ぐことはできない。しかも時間と共に弾性シール５２は、比較的高温の運転温度とそれより低い環境温度との間の熱サイクルを受けやすく、その結果、弾性シール５２の材料の熱的および経時的な劣化により、弾性シール５２の効果が著しく低下してしまう。

本発明では、図３でよくわかるように、異物が軸受３６の内側に侵入するのを抑制する弾性シールド５２の機能を増強あるいは肩代わりするために、ダストシールド５６が提供される。

軸受の前面でダストシールドとして用いられた従来技術のワッシャとは違い、ダストシールド５６は内側軸方向リップ６０を含む。その外径が、ダストシールド５６を形成する材料の厚さ（ゲージ）と相俟って、ダストシールド５６を軸受３６の内側レース４４の内径表面へ圧入させ、結果としての締りばめによって、図１に示すように、ダストシールド５６が軸受３６上に保持される。

図３で最もよくわかるように、ダストシールド５６は概ね平坦な環状部６４を含み、ダストシールド５６が軸受３６に設置されると、弾性シール５２の一部の上を覆って保護する。ダストシールド５６はさらに一段高くなった外側リップ６８を含み、この外側リップは弾性シール５２の残りの部分および軸受３６を覆って半径方向外側に延在し、プーリ部材２４のレース３２近接する。外側リップ６８は、公差の許す範囲内でできる限りプーリ部材２４に近く位置するが、係合はしない。

オプションとして図６および７に示すように、プーリ部材２４は円周方向に延在する溝２５および２５'を持つように構成することができ、外側リップ６８がこの溝の中へ延在するが、この場合もプーリ部材２４とは係合せず、プーリ部材２４とダストシールド５６との間に蛇行状、あるいは迷路状の通路を呈する。この蛇行状あるいは迷路状の通路が、水や埃が軸受３６の中へ移動する可能性を最小化する。

既に明らかなように、軸受３６に圧入されるとダストシールド５６はその位置に捕捉され、異物が軸受３６の内側に侵入することを抑制するバリアとして作用する。軸受３６に捕捉されていることにより、プーリ２０の組立および／または設置時にダストシールド５６の取付けを不注意で忘れることを防止できる。

本発明の本実施形態においては、ダストシールド５６は、約０．５８ｍｍ厚の亜鉛めっき鋼の打ち抜で形成され、ダストシールド５６のむき出しの内周端と外周端は、望ましくは防食コーティングで処理される。しかし、当業者には明らかなように、ダストシールド５６は、亜鉛、錫、その他の合金、あるいは適切なプラスチック材料を含む、様々な他の材料で製造することができる。

金属で作られたダストシールド５６のそれ以外の予想される利点は、軸受３６からの廃熱除去の強化である。運転時にプーリ部材２４は高速で回転し、かなりの荷重を受ける。その結果として軸受３６内側で多量の熱が発生する。軸受３６の運転寿命には高温状態での運転が悪影響を及ぼすので、合理的に可能な限り廃熱は軸受３６から除去されることが一般的に望ましい。

しかしコストが理由で、プーリ部材２４はプラスチックのような、軸受３６で発生した廃熱の発散を支援しない材料で製造されることがしばしばである。仮にプーリ部材２４が金属製であったとしても、軸受３６から所望量の廃熱を除去することがなおも困難であることがある。

上に述べた亜鉛めっき鋼のような熱伝導特性のかなりよい材料で製造されたダストシールド５６の使用によって、軸受３６から周囲の外気へ廃熱を移動させることのできる表面を増やすことができる。

さらに、金属であれプラスチックであれ、必要に応じてダストシールド５６の熱伝導能力を増強する処理ができるように考慮されている。例えば、カリフォルニア州マリエッタのテックラインコーティング社（ＴｅｃｈＬｉｎｅＣｏａｔｉｎｇｓ，Ｉｎｃ．）から商品名ＴＬＴＤで市販されている熱分散被膜のような被膜を、ダストシールド５６に塗布することによって熱伝導能力の増強を図り、軸受３６からの廃熱の除去を強化することができる。

必ずしも必要ではないが、ダストシールド５６がさらにボルト保持機能（保持構造）を備えることが望ましい。図４で最もよくわかるように、本実施形態ではダストシールド５６には少なくとも２つの、図示した実施形態では３つの、半径方向内側へ延在するタブ７２が含まれている。ダストシールド５６を作るときに、タブ７２が半径方向内側に十分な長さで延在し、ボルト４８をダストシールド５６に挿入する際に、タブ７２がボルト４８の外周面に係合して変形し、ボルト４８をそこに保持する。

このように、ダストシールド５６は軸受３６に捕捉され、ボルト４８はダストシールド５６に捕捉されていて、プーリ２０が図１および２に示すような構成に組立てられる。ここで、ボルト４８は捕捉されていて、プーリ２０をすぐに取付けられるようになっている。このようにして、エンジン、テンショナ、あるいはその他の部品へのプーリ２０の取付けが容易となる。

実施形態のプーリ２０を異なる寸法のボルトと共に使用する必要がある場合、ボルト保持機能のタブ７２は、変更なしに違う寸法のボルト４８を収容することができる。例えば、単一の実施形態のプーリ２０を異なるエンジンに取付ける場合、１つのエンジンに取付けるプーリ２０には適切な寸法のボルトとして、例えばＭ６のボルトがダストシールド５６に挿入され、その一方で別のエンジンに対してはプーリ２０に適切な寸法のボルトとして、例えばＭ８のボルトがダストシールド５６へ挿入される。

同じように、軸受３６の内径および外径の寸法が同じである限り、単一のダストシールド５６の設計および／または寸法で、異なる実施形態のプーリ２０に使用できるように考慮されている。

プーリ２０の取付け場所によっては、プーリ２０の背面（図１および２で示す方向の下側）から軸受３６の内側へ異物がまだ入ってくる可能性がある。このような場合には、そのような経路での異物の侵入を抑制するために、図１および２に示すように、第２のダストシールド１００を備えることができる。

図５で最もよくわかるように、ダストシールド１００は内側リップ１０４を備える。これは内側リップ６０と同様で、その直径が、ダストシールド１００を形成する材料の厚さ（ゲージ）と相俟って、内側リップ１０４を軸受３６の内側表面４４の内径表面（内周面）へ圧入させ、結果としての締りばめによって、図１に示すように、ダストシールド１００が軸受３６上に保持される。

ダストシールド１００は、概ね平坦な環状部１０８を含み、ダストシールド１０４が軸受３６に取付けられると、軸受３６の背面上の弾性シール５２の一部の上を覆って保護する。ダストシールド１００はさらに一段高くなった外側リップ１１２を含み、この外側リップは弾性シール５２の残りの部分および軸受３６を覆って半径方向外側に延在し、かつ、レース３２の外径端を覆って延在し、プーリ部材２４とダストシールド１００との間に蛇行状あるいは迷路状の通路を呈する。

これで明らかなように、軸受３６に圧入されるとダストシールド５６はその位置に捕捉され、異物が軸受３６の内側に侵入することを抑制するように作用する。軸受３６に捕捉されることにより、プーリ２０の組立および／または設置時にダストシールド５６の取付けを不注意で忘れることもまた防止できる。

本発明のこの実施形態においては、ダストシールド１００はダストシールド５６と同様の材料から打ち抜で形成される。ただし、もし必要であればダストシールド１００はダストシールド５６とは異なる材料で製造することができるように考慮されている。

ダストシールド５４の場合と同様に、ダストシールド１００により軸受３６の熱的運転条件の対処を支援することができる。例えば、もしダストシールド１００が前述の亜鉛めっき鋼のような熱伝導特性のよい材料で製造されていれば、ダストシールド１００が軸受３６からの廃熱を周囲の外気へ移動させることのできるもう１つの表面として作用することができる。もし必要があれば、前述の熱分散被膜あるいはそれに類似のものを、ダストシールド１００に塗布することができる。

多くの場合プーリ２０は、内燃エンジンのような、それ自身が熱を発生させ、軸受３６にその熱を伝達する表面もしくは物体に取付けられることも考慮される。このような場合には、ダストシールド１００を相対的に熱遮蔽特性の優れた材料で製造するか、および／または、カリフォルニア州マリエッタのテックラインコーティング社（ＴｅｃｈＬｉｎｅＣｏａｔｉｎｇｓ，Ｉｎｃ．）から商品名ＴＬＴＢで市販されている熱遮蔽被膜のような、熱遮蔽被膜を塗布することによって、ダストシールド１００がこの望ましくない熱源から軸受３６を遮蔽するように作用することができる。このような場合には、好ましくない熱源との間にある熱遮蔽ダストシールド１００と、軸受３６からの廃熱を放散させる表面を提供する熱伝導ダストシールド５６との組み合わせで、軸受３６に対する熱管理系を装備することができる。

図示した実施形態においてボルト４８は、プーリ２０の正面（図１に示す方向で上の面）から背面（図１に示す方向で下の面）へ延在して差し込まれるように示されているが、当業者にとって明らかなように、場合によってはボルト４８がプーリ２０の背面から正面に向かって延在することが望ましいことがある。そのような場合には、ダストシールド１００を、ダストシールド５６のタブ７２のようなボルト保持機能付きで提供し、一方、ダストシールド５６からそのような機能を取り除くことが可能である。さらに、これも当業者にとって明らかなように、プーリ２０の取付けの方向によっては、ダストシールド５６を熱遮蔽材料で製造し、ダストシールド１００を熱伝導性材料で製造すること、および／または対応する熱被膜をダストシールド５６とダストシールド１００にそれぞれ塗布することが望まれる。

本発明はプーリ軸受に異物が侵入することを抑制するためのダストシールドを提供する。ダストシールドは、プーリの組立および／または設置時に捕捉されているように、軸受の片側に圧入される。更なる異物侵入の抑制のために、軸受の反対側に第２のダストシールドを備えることが可能である。望ましくは、少なくとも１つのダストシールドが、設置の前に取付ボルトを軸受に捕捉するボルト保持機能を備える。ダストシールドは、望ましくない熱源から軸受を遮蔽するために、および／または、軸受からの廃熱の除去を支援するために、望ましい熱特性を有する選ばれた材料で製造することができる。

以上に述べた本発明の実施形態は、本発明の例示を意図するものであり、添付の請求範囲によってのみ画定される本発明の範囲を逸脱することなしに、当業者によって変更および修正を実施することは可能である。

本発明によるプーリの垂直断面図である。図１の断面の分解斜視図である。本発明によるダストシールドの側面斜視図である。図３のダストシールドの平面図である。本発明による他のダストシールドの側面斜視図である。本発明の第２の実施形態によるプーリの垂直断面図である。本発明の第３の実施形態によるプーリの垂直断面図である。

Claims

プーリ軸受への異物侵入を抑制する、環状部材からなるダストシールドであって、
少なくとも軸受面の一部を覆うような寸法に造られた、概ね平坦な環状部分と、
前記環状部分から軸方向に延在し、軸受の内周レースの内径表面と係合して締りばめを形成できる寸法である内側リップと、
前記環状部分から延在し、前記軸受面の残りの部分を殆ど覆う外側リップと、
を含み、
前記締りばめがダストシールドを軸受上に保持していることを特徴とするダストシールド。
前記内側リップが軸受に圧入されて締りばめを形成できる寸法であることを特徴とする請求項１に記載のダストシールド。
前記ダストシールドが、前記軸受からの熱の移動を支援するような熱伝導特性を有する材料でできていることを特徴とする請求項１に記載のダストシールド。
前記ダストシールドが、前記軸受への熱の移動を抑制するような熱遮断特性を有する材料でできていることを特徴とする請求項１に記載のダストシールド。
前記ダストシールドに対し、取付ボルトを半径方向に捕捉して保持するボルト保持機能をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のダストシールド。
前記ダストシールドに、熱伝導特性を変えるための塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載のダストシールド。
前記塗料が、前記ダストシールドへ出入りする熱の移動を促進することを特徴とする請求項６に記載のダストシールド。
前記塗料が、前記ダストシールドへ出入りする熱の移動を抑制することを特徴とする請求項６に記載のダストシールド。
可撓性ドライブ手段に係合するための実質的に円筒形状の外側表面、および中心軌道輪を有するプーリ部材と、
前記中央軌道輪に搭載される軸受で、前記プーリの回転の回転軸を画定する軸受と、
前記軸受の中心部分に圧入されダストシールドを前記軸受の第１の面に捕捉する締りばめを形成する内側リップを含み、軸受内側への異物の侵入を抑制するダストシールドと、
を備えるプーリ。
前記ダストシールドに取付ボルトを捕捉しておくように構成されたボルト保持機能をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のプーリ。
前記ボルト保持機能が、前記内周リップから半径方向内側へ向かって延在する少なくとも２つのタブを含むことを特徴とする請求項１０に記載のプーリ。
内周リップを含む第２のダストシールドをさらに備え、前記内周リップは前記軸受の中心部分に圧入されて、前記第２のダストシールドを前記軸受の第２の面に捕捉する締りばめを形成し、前記第２のダストシールドは前記軸受への異物の侵入を抑制することを特徴とする請求項９に記載のプーリ。
取付ボルトを前記ダストシールドおよび前記第２のダストシールドのうちの少なくとも１つへ捕捉しておくボルト保持機能をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のプーリ。
前記ボルト保持機能が、前記ダストシールドおよび前記第２のダストシールドのうちの少なくとも１つにある少なくとも１つの前記内周リップから半径方向内側へ向かって延在する、少なくとも２つのタブを含むことを特徴とする請求項１３に記載のプーリ。
前記ダストシールドが、前記軸受からの熱の移動を支援するように選ばれた材料で製造されることを特徴とする請求項９に記載のプーリ。
前記ダストシールドが、前記軸受からの熱の移動を支援するように選ばれた材料で製造され、かつ前記第２のダストシールドが、前記軸受への熱の移動を抑制するように選ばれた材料で製造されることを特徴とする請求項１２に記載のプーリ。
前記ダストシールドが前記プーリ部材に近接するが、係合はしない外側リップを有することを特徴とする請求項９に記載のプーリ。
前記プーリ部材が前記外側リップと協同してその間に蛇行状通路を呈するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のプーリ。