JP3136929U - プーリー - Google Patents

Abstract

【課題】プーリー本体の外径の中心と内径（ベアリング圧入孔の径）の中心との間のずれ（偏心）や、内径の大きさのバラツキを押さえ、高速回転時の異常振動や、ベアリングがプーリー本体に対して空回りするとかといった問題点を解決する。
【解決手段】外輪体３は、外周面の軸方向にセレーションキー３Ｂが施され熱処理により硬化され、ベアリング圧入孔７への圧入後、外輪体３の内径とプーリー本体２の外径との間に偏心が生じないよう内周面（転動体溝３Ａを含む）が研磨仕上されて成る。
【選択図】図１

Description

本考案は、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３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３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３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）を示す図であり、図４（１）は断面図，（２）は斜視図である。１はアイドラプーリー、２はプーリー本体、２−１は本体小径部、２−１Ａはストッパ部、２−１Ｂはかしめ部、２−２は連結部、２−３は本体大径部、２−３Ａはプーリー外径面、２−３Ｂは外周壁、３は外輪体、３Ａは転動体溝、４はボール転動体、５は内輪体、５Ａは転動体溝、６は軸孔、８はベアリング、９は矢印、１０は保持器である。
このアイドラプーリー１のおおまかな構造は、プーリー本体２の中央部に、ベアリング８を圧入したという構造である。

ベアリング８は、外輪体３，ボール転動体４，内輪体５、保持器１０で構成され、保持器１０以外のものは、例えば硬度大の高炭素クロム軸受鋼で作られている。
プーリー本体２は、本体小径部２−１と本体大径部２−３との中央部分同志が、連結部２−２で連結された形状とされており、例えば高炭素クロム軸受鋼より硬度小で冷間鍛造加工が容易な鉄材で一体に作られている。この例の場合、本体小径部２−１の中央孔が、すなわちベアリング圧入孔である。
プーリー外径面２−３Ａは、本体大径部２−３の外周の面であり、外周壁２−３Ｂは本体大径部２−３の両側の縁に設けられた壁である。ベルトはプーリー外径面２−３Ａに掛けられるが、外周壁２−３Ｂは、そのベルトがプーリーの側方へ離脱しないようにするためのものである。

ストッパ部２−１Ａは、本体小径部２−１の一方の端部において更に小径とされた部分である。これは、製造時に他方の端部側から圧入されて来るベアリング８の外輪体３が抜け出さないようにするためのものである。
かしめ部２−１Ｂは、本体小径部２−１にベアリング８を圧入した後、強固に固定するため、本体小径部２−１の圧入の入口側の縁を加締た部分である。

このように本体小径部２−１の両端にストッパ部２−１Ａ，かしめ部２−１Ｂを存在せしめる関係上、外輪体３の軸方向長さは、それらの部分の長さだけ本体小径部２−１の軸方向長さより短くされる。内輪体５は外輪体３に対向配設されるから、内輪体５の軸方向の長さは外輪体３のそれと同じにされている。
内輪体５の軸孔６には、アイドラプーリー１を支持する軸（図示せず）が挿入固着される。内輪体５の外周面に施された転動体溝５Ａと、外輪体３の内周面に施された転動体溝３Ａとの間には、ボール転動体４が介在せしめられている。これにより、プーリー本体２は内輪体５の周囲に滑らかに回転することが出来る。

図５は、従来のプーリー（アイドラプーリー）組立前の分解状態図である。符号は図４のものに対応し、７はベアリング圧入孔である。
プーリー本体２は、例えば硬度小で冷間鍛造加工容易な鉄材を、冷間鍛造加工あるいはプレス加工等することにより、前記したような形状に作られる。
一方、ベアリング８を構成する外輪体３，ボール転動体４，内輪体５は、例えば硬度大の高炭素クロム軸受鋼を用いて作られる。外輪体３の転動体溝３Ａや内輪体５の転動体溝５Ａも、外輪体３や内輪体５を作るときに研磨仕上される。

このアイドラプーリーの組立作業は、次の通りである。
（１）まず、外輪体３，ボール転動体４，内輪体５、保持器１０を組み立てて、ベアリング８を完成する。
（２）次に、組立完成されたベアリング８を、ベアリング圧入孔７に、矢印９の如く嵌合圧入する。
圧入して行くとやがて図４（１）のストッパ部２−１Ａに当接するから、そこで圧入を停止し、本体小径部２−１の入口側の端部を加締て（かしめ部２−１Ｂ）、外輪体３をプーリー本体２に固定する。

図４，５では、プーリー外径面２−３Ａとして平坦な面のものを示したが、ベルトの片面にＶ字型の凸条が施されているいわゆるＶリブドベルトに対応させるため、プーリー外径面２−３ＡをＶ溝を施した面としたものもある（Ｖリブドベルトと雖も、他方の面は平坦面とされているから、その平坦面に接触するような位置に配置されるアイドラプーリーには、プーリー外径面２−３Ａが平坦なものが用いられる。）。

なお、外輪体３から外方の部分を硬度大の材料、例えば高炭素クロム軸受鋼で一体に構成（つまり外輪体３とプーリー本体２を高炭素クロム軸受鋼で一体に構成）することも考えられるが、材料自体が高価であること、硬度大の材料は冷間鍛造がしにくく、プーリー本体の複雑な形状をコスト安く加工することが出来ないこと等の理由により、前記の如く硬度小で冷間鍛造加工容易な鉄材のプーリー本体２に、硬度大の材料で出来たベアリング８を嵌合圧入することが行われている。
特開２００５−１７２０４３号公報

前記したような、中央部にベアリング構造を有するプーリーには、次のような問題点があった。
（１）プーリー本体２は冷間鍛造加工あるいはプレス加工等により作られるが、これらの加工では、その精度上、プーリー本体２の内径の中心と外径の中心とのずれ（偏心）を、或る程度以上に小さくすることが出来ない（約０．３ｍｍ程度偏心してしまうことはしばしばである。）。
そのため、プーリー本体２にベアリング８を圧入した状態でのプーリー本体２の外径とベアリング８の外輪体３の内径との偏心も、少なくともその程度以上になってしまう。

（２）冷間鍛造加工あるいはプレス加工等の精度はあまり良くないので、ベアリング８を圧入する際の圧入代にバラツキが出て来て、次のような不具合を生じてしまう。
圧入代が大となった場合（内径がやや小で圧入しにくい場合）、強い力で圧入することになるから、プーリー本体２やベアリング８に歪みを生じ易い。歪みが生ずると、ベアリング８の外輪体３と内輪体５との間の隙間がどの部分も適正というわけには行かなくなり、結局、ベアリングの寿命が短くなってしまう。
圧入代が小となった場合（内径がやや大で圧入が容易な場合）、ベアリング８の外輪体３がプーリー本体２内で空回りする事態も発生し、その空回りの摩擦熱で破損事故を招来してしまう。

（３）プーリー本体２の内径，外径間に約０．３ｍｍ程度の偏心があった場合、回転が低速である用途に用いられるものであれば、それほど問題にはならないものの、回転が高速になる用途に用いられると、異常振動を起こすと共に大きな振動音を発生し、短期間のうちに破損に至ってしまう。
本考案は、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、本考案では、中央部にベアリング構造を有するプーリーにおいて、冷間鍛造加工容易な鉄材で作られ、中央にベアリング圧入孔を有するプーリー本体と、内周面の周方向に転動体溝が粗加工され外周面の軸方向にセレーションキーが施された後熱処理され、前記ベアリング圧入孔への圧入後、内径と前記プーリー本体の外径とが偏心しないよう前記転動体溝を含む内周面が研磨仕上されて成るベアリングの外輪体と、外周面の周方向に転動体溝が施されたベアリングの内輪体と、前記外輪体と内輪体との間に介在させられるボール転動体および保持器とを具えることとした。

本考案のプーリーによれば、次のような効果を奏する。
（１）ベアリング８の外輪体３は、その外周面の軸方向にセレーションキーを施して熱処理した後、プーリー本体２のベアリング圧入孔７（本体小径部２−１）に圧入するようにしたので、圧入代が小の場合でも、熱処理により硬化されたセレーションキーがベアリング圧入孔７の内周面に食い込み、外輪体３が周方向に空回りすることがなくなる。
（２）外輪体３をプーリー本体２に圧入した後、プーリー外径を基準として外輪体３内面（転動体溝３Ａを含む）を偏心が極めて小となるよう研磨仕上するようにしたので、プーリー本体２の外径と外輪体３の内径との偏心を、従来の数十分の１程度（例、偏心量＝０．０１ｍｍ）にすることが可能となった。
（３）偏心が小となるよう作られているので、高速回転の用途に使用したとしても、異常振動を起こすこともなく、早期に破損することもなくなった。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここでも、中央部にベアリング構造を有するプーリーとして、アイドラプーリーを例にとって説明する。
本考案のプーリー（アイドラプーリー）の断面図，斜視図の概要は、図４と同様である。概要は同じであるが、細部の２，３の点で異なっている。
図１は、本考案のプーリー（アイドラプーリー）組立前の分解状態図である。符号は図５のものに対応し、３Ｂはセレーションキーである。図５の従来例と対応する部分は、従来のものと同様であるので、それらについての説明は省略する。

構造上、図５の従来例と相違する第１の点は、ベアリング８の外輪体３の外周面の軸方向にセレーションキー３Ｂを設け、外輪体３を熱処理するという点である。第２の相違点は、外輪体３を熱処理しても、プーリー組立前においては、その内周面（転動体溝３Ａを含む）はまだ研磨仕上を施さない状態にしておくという点である。
以下、本考案のプーリーの組立作業を、図によって説明する。

（１）まず、内周面の周方向に転動体溝３Ａが粗加工され、外周面の軸方向にセレーションキー３Ｂが施された外輪体３を、熱処理した上でプーリー本体２のベアリング圧入孔７（本体小径部２−１の中央孔）に、矢印９の如く嵌合圧入する。
圧入して行くとやがてストッパ部２−１Ａに当接するから、そこで圧入を停止し、ベアリング圧入孔７の入口側の端部を加締て（かしめ部２−１Ｂ）、外輪体３をプーリー本体２に固定する。
図２は、そのように外輪体３をプーリー本体２に圧入した状態を示す図である。

外輪体３の外周面の軸方向にはセレーションキー３Ｂが施され、熱処理により硬化されているので、圧入代が小の場合でも、セレーションキー３Ｂがベアリング圧入孔７の内周面に食い込んでくれる。そのため、外輪体３とプーリー本体２とが強固に一体化される共に、外輪体３がプーリー本体２の中で周方向に空回りすることが確実に防止される。
（２）次に、プーリー本体２の外径の円の中心と圧入した外輪体３の内径の円の中心とのずれ（偏心）が出来るだけ無くなるよう、プーリー本体２の外径を基準としつつ外輪体３の内周面（転動体溝３Ａを含む）を研磨仕上する。

圧入後にこのように仕上加工する理由は、圧入前にプーリー本体２や外輪体３を精度よく仕上加工していても、圧入時に加えられる力により変形を生じる恐れがあるからである。圧入時に変形が生じたとしても、その後に内周面（転動体溝３Ａを含む）を研磨仕上するから、偏心を極めて小とすることが出来る（例えば、０．０１ｍｍ以下）。
偏心が大だと、プーリーが高速回転させられる時、異常振動音を発生したりベアリング部分が破損したりし、結局寿命を短くしてしまうが、偏心が極めて小となるよう仕上加工されるので、そのような心配がない。

（３）最後に、内輪体５とボール転動体４と保持器１０を、公知の方法で外輪体３の内部に組み込む。
なお、図示した例では、内輪体５の外周面に施されている転動体溝５Ａおよびボール転動体４は２列であるが、この列の数は、内輪体５の軸長等を考慮して、必要に応じて決定される。また、プーリー本体２の形状として、本体小径部２−１と本体大径部２−３とをくびれた連結部２−２で連結するという例を示したが、このような形状に限定されるわけではなく、少なくとも中央にベアリング圧入孔７を有するものであればよい。
また、アイドラプーリーを例にとって説明したが、中央部にベアリング構造を有するプーリーであれば、どのようなプーリーに対しても本考案を適用し得ることは言うまでもない。

以上述べたように、本考案では、圧入するベアリング８の外輪体３外周面の軸方向に予めセレーションキー３Ｂを施しておくので、圧入代が小の場合でも外輪体３がプーリー本体２に対し空回りすることが無くなる。
また、外輪体３を圧入した後に、プーリー本体２の外径と外輪体３の内径との偏心が極めて小となるよう外輪体３内周面（転動体溝３Ａを含む）を研磨仕上するので、高速回転させても異常振動を生ずることもなく、早期の破損事故を招くこともなくなる。

本考案のプーリー組立前の分解状態図 外輪体をプーリー本体に圧入した状態を示す図 自動車エンジンにおける補機ドライブ機構を示す図 従来のプーリーを示す図 従来のプーリー組立前の分解状態図

符号の説明

１…アイドラプーリー、２…プーリー本体、２−１…本体小径部、、２−１Ａ…ストッパ部、２−１Ｂ…かしめ部、２−２…連結部、２−３…本体大径部、２−３Ａ…プーリー外径面、２−３Ｂ…外周壁、３…外輪体、３Ａ…転動体溝、３Ｂ…セレーションキー、４…ボール転動体、５…内輪体、５Ａ…転動体溝、６…軸孔、７…ベアリング圧入孔、８…ベアリング、９…矢印、１０…保持器、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 (1)

1. 中央部にベアリング構造を有するプーリーにおいて、
   冷間鍛造加工容易な鉄材で作られ、中央にベアリング圧入孔を有するプーリー本体と、
   内周面の周方向に転動体溝が粗加工され外周面の軸方向にセレーションキーが施された後熱処理され、前記ベアリング圧入孔への圧入後、内径と前記プーリー本体の外径とが偏心しないよう前記転動体溝を含む内周面が研磨仕上されて成るベアリングの外輪体と、
   外周面の周方向に転動体溝が施されたベアリングの内輪体と、
   前記外輪体と内輪体との間に介在させられるボール転動体および保持器と
   を具えたことを特徴とするプーリー。

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