JP2010078102A

JP2010078102A - プーリー

Info

Publication number: JP2010078102A
Application number: JP2008249447A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Ozaki; 尾崎正和
Original assignee: OZAK SEIKO CO Ltd
Current assignee: OZAK SEIKO CO Ltd
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】プーリー本体１に強力な力でベアリング１０を圧入していたため、ベアリング１０に歪みが生じ、高速回転時に異常な音や熱を発生し、寿命が短くなっていた。また使用環境の温度が大きく変化した場合、膨張率の違いによりプーリー本体１とベアリング１０との結合力が弱くなり、ベアリングが空回りしたり、抜け落ちたりすることがあった。
【解決手段】ベアリング１０は圧入するのでなく、力を加えなくとも嵌まるサイズに作ってすんなり嵌める。そのためベアリング１０には歪みを生じることがなく、異常な音や熱が発生することがない。ベアリング１０のベアリング外周エッジ１２Ｅに切欠部１７を施しておき、プーリー本体１の壁面を加締めて出来るかしめ部６を、切欠部１７に食い込ませる。この食い込みにより、温度変化があってもベアリング１０が弛むことがなく、空回りしたり抜け落ちたりすることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルトにより回転力を伝達する機構において用いられ、中央部にベアリング構造を有するプーリーに関するものである。

ベルトにより回転力を伝達する機構の代表的な例としては、自動車のエンジンにおける補機ドライブ機構が挙げられる。この種の機構においては、補機を駆動するための補機用プーリーや、ベルトの張力を調節したりベルトの方向を調整・転換したりするアイドラプーリーが用いられている。
図６は、自動車エンジンにおける補機ドライブ機構を示す図である。図６において、２０はエンジン、２１はクランクシャフトプーリー、２２はベルト、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは補機用プーリー、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃはアイドラプーリーである。

自動車の補機としては、オルタネータ，ウォーターポンプ，パワーステアリング，エアコンプレッサー、オートテンショナー等があるが、これらは一般に、エンジンの回転力を利用して駆動される。即ち、エンジンのクランクシャフトの回転がベルトで各補機に伝達され、それにより駆動される。
図６で言えば、まずクランクシャフトの回転が、クランクシャフトプーリー２１に取り出される。クランクシャフトプーリー２１と補機用プーリー２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ及びアイドラプーリー２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとの間には、図示の如くベルト２２が掛け渡される。

エンジンによりクランクシャフトプーリー２１が回転させられると、それが原動力となってベルト２２を回転方向に引っ張り、ベルト２２が掛け渡されている補機用プーリー，アイドラプーリーを回転させる。
補機用プーリー２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは、ベルト２２により回転させられているが、その回転力は各補機（図示せず）を作動させる必要が生じた時点で、各補機の回転軸に伝えられるようにされている。一方、アイドラプーリー２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、単にそれ自身が回転させられるだけである（何か駆動すべきものが接続されているわけではない。）。アイドラプーリーの配置，位置調節により、ベルトの張力調節やベルトの方向調整，方向転換がなされる。
これらのプーリーは、中央部にベアリング構造を有している。

このような種類のプーリーとして、以下アイドラプーリーを例にとって説明する。
図４は、従来のプーリー（アイドラプーリー）を示す図である。図４において、１はプーリー本体、２は留め部、３は中央円筒開口、４は内壁、５は外周面、９はアイドラプーリー、１０はベアリング、１１はボール転動体、１２は外輪体、１３はシール、１４は内輪体、１５は軸孔、１６は保持器である。図４（１）はプーリー本体１の正面図、図４（２）は（１）のプーリー本体１のＸ−Ｘ断面図、図４（３）はベアリング１０の側面図、図４（５）はアイドラプーリー９の正面図、図４（４）は（５）のアイドラプーリー９のＹ−Ｙ断面図である。

このアイドラプーリー９のおおまかな構造は、プーリー本体１の中央円筒開口３に、ベアリング１０を圧入したという構造である。図４（１）（２）に示されるように、この例では、プーリー本体１は、絞り加工により円筒状にされ、ベルトを掛ける外周面５が形成されている。また、同様の絞り加工により、円筒の中央部分にベアリング１０を圧入する中央円筒開口３が形成されている。そして、中央円筒開口３の圧入方向の奥側端部には、内方へ直角に曲げられ、開口を狭める形となるよう留め部２が形成されている。

図４（３）に示されるようなベアリング１０を、プーリー本体１の中央円筒開口３に圧入する。ベアリング１０が留め部２に接触する位置まで進んだところで、圧入を停止する。留め部２は、圧入により進入して来るベアリング１０を停止させるストッパの役目を果たしている。
図４（４）は圧入が完了し、アイドラプーリー９が完成された状態を示しており、図４（５）はその正面図である。

このようにして作られたアイドラプーリー９においては、当然のことながら、次のことが要求される。
（１）ベアリング１０が中央円筒開口３から抜け落ちないこと
（２）ベアリング１０が中央円筒開口３の周方向に空回りしないこと
そのような要求を満たすためには、ベアリング１０の外周と中央円筒開口３の内壁４との摩擦接触力を大にする必要があるが、そのために、上記の圧入は強力な力で行われている。
登録実用新案公報第３１３６９２９号

（問題点）
前記したような従来のプーリーには、次のような問題点があった。
第１の問題点は、プーリー本体１に強力な力でベアリング１０が圧入されるため、ベアリング１０に歪みが生じ、回転時に異常音を発生したり、摩擦熱が大となって寿命が短くなったりするという点である。
第２の問題点は、使用環境の温度が大きく変化した場合、プーリー本体１とベアリング１０とでは膨張・収縮の度合が異なり、両者の結合力が弱くなってベアリングが空回りしたり、抜け落ちたりすることがあるという点である。

（問題点の説明）
まず第１の問題点について説明する。プーリー本体１の加工精度とベアリング１０の加工精度とを比べた場合、プーリー本体１の加工精度の方が格段に粗い（例えば、ベアリング１０の加工精度が誤差０．０１ｍｍ位であるのに対し、プーリー本体１の加工精度の誤差は０．２ｍｍ位というような場合があるが、この場合、２０倍も粗い。）。そのため、加工誤差によりプーリー本体１の中央円筒開口３が予定より小さくなっている場合、それに圧入されたベアリング１０に歪みが生ぜしめられることがある。そのとき、以下のような理由により、回転時に異常音が発生したり摩擦熱が大となったりする。

図５は、従来のプーリーの問題点を説明する図であり、符号は図４のものに対応している。図５（１）はアイドラプーリー９の側方から見た断面図（図４（４）と同じ図）であり、図５（２）はボール転動体１１の部分の拡大図である。Ｓは、ボール転動体１１と外輪体１２（や内輪体１４）との間の隙間である。Ｓの大きさは、話を分かり易くするため、相当大きく描いてあるが、実際は極めて僅かの隙間である。このＳの大きさが適正な値に保たれていれば、ベアリング１０が高速で回転されても異常な音や熱を発生することはない。
ところが、圧入時にベアリング１０が歪まされ、例えば、外輪体１２が内方に向かって変形され、Ｓの大きさが適正値よりも小にされると、ボール転動体１１の転動は窮屈となる。そのため、高速回転時には異常音を発生したり、摩擦熱が異常に大となったりする。これらが生ずると、ベアリング１０の寿命は短くなってしまう。

次に第２の問題点について説明する。例えばプーリーが自動車に使用されている場合、自動車は灼熱の砂漠でも極寒の南極でも使用されるかも知れないから、相当広い温度範囲（例、摂氏−４０度〜＋１５０度）にわたって、故障することなく使用することが出来ることが要請される。温度変化による故障として最も懸念されるのは、プーリー本体１とベアリング１０との膨張率の差により両者の結合力が弱くなり、ベアリング１０の空回りや抜け落ちが起こることである。

通常、プーリー本体１とベアリング１０とでは使用されている材質が異なり、プーリー本体１の膨張率の方が大である。そのため、使用環境の温度が高くなると、プーリー本体１は膨張し、中央円筒開口３の径もベアリング１０の径も大となるが、大になる度合は中央円筒開口３の径の方が大きい。すると、プーリー本体１とベアリング１０との結合力は弱くなり、ベアリング１０が中央円筒開口３の中で空回りしたり、回転中に何かの拍子でベアリング１０を引き抜く方向の力がかかると、抜け落ちてしまったりする。
本発明は、以上のような問題点を解決することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、プーリー本体とベアリングとを組み合わせて成るプーリーにおいて、該プーリー本体は、その中央に中央円筒開口を有する形状とされ、前記ベアリングは、そのベアリング外周エッジに切欠部が施された形状とされ、前記中央円筒開口に「とまり嵌め」で嵌められ、且つ前記プーリー本体の壁面を加締ることによって出来るかしめ部を前記切欠部に食い込ませて固定されている構造とした。
なお、上記プーリーにおいて、中央円筒開口の形状が、ベアリング挿入方向の奥側端部に内方へ直角に曲げられた留め部が設けられた形状とされ、該留め部に当接する側とは反対側のベアリング外周エッジに切欠部が施されているようにしてもよい。
また、中央円筒開口の形状が、いずれの端部にも留め部が設けられていない形状とされ、両方のベアリング外周エッジに切欠部が施されているようにしてもよい。

本発明のプーリーによれば、次のような効果を奏する。
１．プーリー本体にベアリングを強力な力で圧入することはしないので、ベアリングに歪みが生ぜしめられることがない。そのため、ボール転動体と外輪体（や内輪体）との間の隙間は常に適正な値に保たれ、高速回転しても異常な音や熱を発生することがなく、それらによりベアリングの寿命が短縮されることはない。それに伴い、プーリーの寿命が短縮されることもない。
２．ベアリング外周エッジに設けた切欠部に、プーリー本体のかしめ部が食い込まされることにより、固定されている。そのため、ベアリングが空回りしたり抜け落ちたりすることがない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のプーリーの１例を示す図である。符号は図４のものに対応し、６はかしめ部、１２Ａは外輪体外周面、１２Ｂは外輪体端面、１２Ｅはベアリング外周エッジ、１７は切欠部である。
図１（１）はプーリー本体１の正面図、図１（２）は（１）のプーリー本体１のＸ−Ｘ断面図、図１（３）はベアリング１０の側面図、図１（５）はアイドラプーリー９の正面図、図１（４）は（５）のアイドラプーリー９のＹ−Ｙ断面図である。

構成上、図４の従来のプーリーと相違する第１の点は、ベアリング１０のベアリング外周エッジ１２Ｅに切欠部１７を設けたという点である。第２の相違点は、ベアリング１０のプーリー本体１への固定を、圧入によってではなく、プーリー本体１の壁面を加締めることによって行なったという点である。以下、それらを説明する。
図１（３）に示すように、本発明に使用するベアリング１０のベアリング外周エッジ１２Ｅには、切欠部１７を設ける。ここでベアリング外周エッジ１２Ｅとは、外輪体外周面１２Ａと外輪体端面１２Ｂとが交叉する部分を言うことにする。また、切欠部１７の切欠は、山と谷とが小刻みに刻まれたものを言うことにする。
図２は、そのような切欠部１７を設けたベアリング１０の斜視図である。

図１に戻るが、中央円筒開口３の内径とベアリング１０の外径とは、ベアリング１０をいわゆる「とまり嵌め」で嵌められるような値にしておく。「とまり嵌め」とは、強い力を加えなくともピタリと嵌まるように嵌める嵌め方である。因みに従来例でやっていたのは「圧入嵌め」であり、強い力で圧入して嵌める嵌め方であった。
ベアリング１０の嵌め方をとまり嵌めとすると、ベアリング１０の外輪体１２が歪められることがない。そのため、ボール転動体１１と外輪体１２（や内輪体１４）との隙間Ｓも適正な値に保たれるので、高速回転しても異常な音や熱を発生することがなく、プーリーの寿命が短くされてしまうこともなくなる。

さて、ベアリング１０を、その奥側端面（図では左側端面）が中央円筒開口３の奥にある留め部２に当接するところまで押し込んで嵌めた後、図１（４）（５）に示すように、プーリー本体１の壁面を切欠部１７に食い込ませるように加締める。図中のかしめ部６は、この加締によって出来たかしめ部である。この例では、かしめ部６の数は６箇所としているが、その数は必要に応じて適宜の数としてよい（例えば８箇所としてもよい）。

図１（３）のベアリング１０を図１（２）の中央円筒開口３に「とまり嵌め」で嵌め込んだだけでは、その内壁４との摩擦力はあまり無いから、引き抜く力を加えれば容易に抜け出てしまうし、周方向の力を加えれば容易に空回りもする。
しかし、ベアリング１０のベアリング外周エッジ１２Ｅに設けた切欠部１７に対し、プーリー本体１の壁面を加締めて出来るかしめ部６を食い込ませておくと、抜け落ちも空回りも阻止することが出来る。

即ち、高速回転中に何かの拍子にベアリング１０を抜き出す力が作用した場合、かしめ部６が抜け出しを阻止するストッパーの役目をするから、ベアリング１０は抜け落ちることはない。また、ベアリング１０に周方向の力が働いても、かしめ部６が切欠部１７に食い込んでおり、ベアリング１０がプーリー本体１に対し周方向へずれることを許さないから、ベアリング１０が空回りすることもない。
なお、かしめ部６の切欠部１７への食い込みによる抜け落ち防止や空回り防止の作用は、たとえ使用環境の温度が大幅に変化して材質の膨張があったとしても失われるものではないから、空回りや抜け落ちは依然として有効になされる。
かくして、従来のプーリーが有していた問題点（異常な音や熱の発生、ベアリングの空回りや抜け落ち）をすべて解消したプーリーを得ることが出来る。

図３は、本発明に使用するベアリングの他の例を示す図である。符号は図２のものに対応し、１２Ｆはベアリング外周エッジ、１８は切欠部である。前記した本発明の例は、プーリー本体１の中央円筒開口３の一方の側に、ベアリング１０が抜け出すのを阻止する留め部２が設けられている場合の例であった。このときは、一方のベアリング外周エッジ１２Ｅに切欠部１７を設けるだけでよかった。

しかし、プーリー本体１にそのような留め部２が設けられていない場合もある。そのような場合は、一方のベアリング外周エッジ１２Ｅだけに切欠部１７を設けたのでは、反対方向への抜け出しが懸念される。そこで、この場合には、他方のベアリング外周エッジ１２Ｆにも切欠部１８を設ける。そして、プーリー本体１に「とまり嵌め」で嵌めた後、こちらの側でも加締を行い、かしめ部を切欠部１８に食い込ませておく。そうすれば、前記した例と同様、ベアリング１０の空回りや抜け落ちを阻止することが出来る。

本発明のプーリーの１例を示す図本発明に使用するベアリングの１例の斜視図本発明に使用するベアリングの他の例の斜視図従来のプーリーの１例を示す図従来のプーリーの問題点を説明する図自動車エンジンにおける補機ドライブ機構を示す図

符号の説明

１…プーリー本体、２…留め部、３…中央円筒開口、４…内壁、５…外周面、６…かしめ部、９…アイドラプーリー、１０…ベアリング、１１…ボール転動体、１２…外輪体、１２Ａ…外輪体外周面、１２Ｂ…外輪体端面、１２Ｅ，１２Ｆ…ベアリング外周エッジ、１３…シール、１４…内輪体、１５…軸孔、１６…保持器、１７，１８…切欠部、２０…エンジン、２１…クランクシャフトプーリー、２２…ベルト、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ…補機用プーリー、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ…アイドラプーリー

Claims

プーリー本体とベアリングとを組み合わせて成るプーリーにおいて、
該プーリー本体は、その中央に中央円筒開口を有する形状とされ、
前記ベアリングは、そのベアリング外周エッジに切欠部が施された形状とされ、前記中央円筒開口にとまり嵌めで嵌められ、且つ前記プーリー本体の壁面を加締ることによって出来るかしめ部を前記切欠部に食い込ませて固定されている
ことを特徴とするプーリー。
中央円筒開口の形状が、ベアリング挿入方向の奥側端部に内方へ直角に曲げられた留め部が設けられた形状とされ、
該留め部に当接する側とは反対側のベアリング外周エッジに切欠部が施されている
ことを特徴とする請求項１記載のプーリー。
中央円筒開口の形状が、いずれの端部にも留め部が設けられていない形状とされ、
両方のベアリング外周エッジに切欠部が施されている
ことを特徴とする請求項１記載のプーリー。