JP4770566B2 - 回転体支持構造及びアイドラプーリ支持構造並びに回転体支持ユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用エンジンの補機類を駆動するためのベルト駆動システム等に適用される各種プーリ等の回転体の支持構造に係る。また、この各種プーリのうちのアイドラプーリの支持構造や、更には、この回転体を支持するための支持ユニットにも係る。特に、本発明は、上記回転体を支持している部分の曲げ剛性を向上するための対策に関する。

一般に、自動車用エンジンには、オルタネータ、ウォータポンプ、エアコンディショナといった種々の補機が備えられている。これら補機は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられたクランクシャフトプーリと各補機に取り付けられた補機プーリとに亘って伝動ベルトが掛け渡されて成るベルト駆動システムによりエンジン出力が伝達されて駆動するようになっている。また、この種のベルト駆動システムには、伝動ベルトの張力を安定的に維持するためのオートテンショナや、伝動ベルトを各補機プーリに向けて案内するためのアイドラプーリが備えられている（例えば下記の特許文献１を参照）。

また、この種のベルト駆動システムに採用されるプーリ及び伝動ベルトとしては各種のものがあるが、伝動ベルトがプーリから滑落してしまうことを防止すべく、ＶプーリとＶリブドベルトとが組み合わされたものが一般的である。

図１０は、この種のベルト駆動システムにおけるアイドラプーリａの一般的な支持構造を示す断面図である。この図に示すように、アイドラプーリａはベアリング部ａ１を備えており、このベアリング部ａ１を介してチェーンカバー等の支持体ｂに回転自在に支持されている。

詳しくは、上記支持体ｂには略円筒形状のプーリ取り付けボスｃが設けられており、このプーリ取り付けボスｃの中心部に形成された取付孔ｃ１の内面にはその全体に亘って雌ネジｃ２が形成されている。そして、アイドラプーリａのベアリング部ａ１の端面をプーリ取り付けボスｃの先端面に当接させた状態で、このベアリング部ａ１のインナレースａ２の中心孔ａ３からプーリ取り付けボスｃの取付孔ｃ１に亘ってボルトｄを挿通する。このボルトｄには、軸部のうちプーリ取り付けボスｃの取付孔ｃ１に挿入される部分の全体に亘って雄ネジｄ１が形成されており、この雄ネジｄ１が上記プーリ取り付けボスｃの雌ネジｃ２にねじ込まれる。これにより、ベアリング部ａ１がプーリ取り付けボスｃの先端面とボルトｄの頭部ｄ２との間で挟持されて、アイドラプーリａがベアリング部ａ１を介してプーリ取り付けボスｃに支持されている。尚、図中のｅはアイドラプーリａに巻き掛けられた伝動ベルトとしてのＶリブドベルトである。

また、下記の特許文献２にはオートテンショナに備えられるアイドラプーリの支持構造が開示されている。具体的には、オートテンショナのアーム部に形成されたプーリ取り付けボスの外周面に段部を形成しておき、この段部にアイドラプーリのベアリング部端面を当接させた状態で、プーリ取り付けボスの取付孔にボルトを挿通し、ボス部の段部とボルトの頭部との間でベアリング部を挟持することでアイドラプーリをアーム部に回転自在に支持した構成が開示されている。

尚、上記ベルト駆動システムに備えられている各補機プーリの支持構造も上述したアイドラプーリの支持構造と略同様であって、補機の駆動軸の先端面とボルトの頭部との間で補機プーリが挟持された構成となっている。
特開２００３−３８５８号公報 特開平３−１６３２４５号公報

ところで、このようなアイドラプーリａ等の回転体にあっては、伝動ベルトｅに所定の張力が付与されているために、その張力がアイドラプーリａの回転軸心に対して略直交する方向の力、つまり、回転軸に対する曲げモーメントとして作用することになる（図１０における矢印Ａ参照）。特に、エンジンの負荷変動時や、回転数変動時には一時的または局部的にベルト張力が高くなる状況となり、それに伴って上記曲げモーメントも大きくなる。この曲げモーメントによってアイドラプーリａの軸心（特に上記プーリ取り付けボスｃ）に曲がりが生じると、アイドラプーリａの外周面と伝動ベルトｅの表面との間の接触力が伝動ベルトｅの幅方向で不均一になり、その結果、アイドラプーリａに対して伝動ベルトｅが偏向（伝動ベルトｅの走行位置がベルト幅方向に移動）することになる。これにより、伝動ベルトｅと各プーリとの間での摺動摩擦（例えばＶリブドベルトで成る伝動ベルトｅのリブの片側の側面がＶプーリで成る補機プーリのＶ溝に接触した片面接触状態となってこの接触面間で滑りが生じる所謂スティックスリップ）に伴う異音（所謂ベルトの鳴き）が発生したり、それに伴って伝動ベルトｅの寿命が短くなってしまう可能性がある。

このため、アイドラプーリａの支持構造としては上記曲げモーメントによる曲がりが生じないような高い剛性が必要になる。この曲げ剛性を高く得るための手段として、アイドラプーリａを支持している上記プーリ取り付けボスｃの外径寸法を大きく設計し、アイドラプーリａに大きな曲げモーメントが作用した場合であっても、その曲げ荷重をプーリ取り付けボスｃによって十分に受け止めることを可能にする構成が挙げられる。

しかしながら、この構成ではプーリ取り付けボスｃの外径寸法を大きくしたことに伴い、プーリ支持構造部分の重量の増大及び製造コストの高騰を招いてしまうことになる。

このような課題は、アイドラプーリａの支持構造に限らず、ベルト駆動システムを構成している各補機プーリの支持構造においても同様に生じている。また、自動車用エンジンの補機を駆動するためのベルト駆動システムに限らず、その他の用途に適用されるベルト駆動システムにおいても同様の課題が生じている。

また、特に、上記アイドラプーリａの場合には以下の課題もある。アイドラプーリａのようにベアリング部ａ１を介してプーリ取り付けボスｃに支持されるものにあっては、このベアリング部ａ１が上記ベルト張力に対して十分な剛性を有するように副列式の（軸心方向に複数（例えば２個）ボールを備えた）ものが採用されることが多いが、この場合、プーリ支持構造の軸心方向の長さが長くなってしまう。つまり、ベアリング部ａ１の軸心方向の長さが長くなる分だけベルト駆動システムがエンジン本体から離れる方向に張り出した位置に配設されることになってしまって、ベルト駆動システムを設置するために必要となるスペース（縦置きエンジンの場合にはエンジン前側のスペース）を大きく確保しておかねばならなくなる。

また、このベルト駆動システムの設置スペースを縮小化するために、図１１に示すようにベアリング部ａ１のインナレースａ２の中央部を凹陥させ、この凹陥部ａ４内部にプーリ取り付けボスｃの先端部を挿入させ、これによってプーリ支持構造の軸心方向の長さを短くすることが考えられる。

ところが、この場合、上述した如く上記曲げ剛性を高く得るためにプーリ取り付けボスｃの外径寸法が大きく設計されていると、上記凹陥部ａ４の内径寸法も大きくせねばならなくなり、その結果、ベアリング部ａ１の径寸法の大型化、ひいてはアイドラプーリａの外径寸法の大型化に繋がってしまって、このアイドラプーリａの配設スペースを大きく確保しておかねばならいといったレイアウト上の新たな課題を招いてしまうことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト駆動システムを構成するアイドラプーリや各補機プーリ等といった回転体の支持構造に対し、回転体を支持している部分（上記プーリ取り付けボス）の外径寸法の縮小化を可能にしながらもその曲げ剛性を十分に向上できる構成を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、回転体（例えばベルト駆動システム上のアイドラプーリ）を支持する回転体支持部（ボス部）に対して、外力の作用時に応力が集中する位置及びその周辺部に対して予め軸心方向の圧縮力を付与しておくことにより曲げ剛性を高めておき、この応力集中位置に作用する荷重の緩和を図るようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、雌ネジが形成された取付孔を有する回転体支持部の端面に、中心部に締結具挿通孔が形成された回転体のベアリング部を当接させた状態で、このベアリング部の締結具挿通孔から上記回転体支持部の取付孔に亘って締結具を挿通し、この締結具の外周面に形成されている雄ネジを上記雌ネジにねじ込んで締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で上記ベアリング部のインナレースを挟持することにより、上記回転体を回転体支持部に回転自在に支持させる回転体支持構造を前提とする。この回転体支持構造に対し、上記回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置よりも上記取付孔の深さ方向の奥側の領域のみにおいて、上記回転体支持部の取付孔の雌ネジに対して締結具の雄ネジをねじ込んだ構成としている。

この特定事項により、回転体支持部に対して回転体を支持させる際、先ず、回転体のベアリング部を回転体支持部の端面に当接させる。そして、このベアリング部の締結具挿通孔から回転体支持部の取付孔に亘って締結具を挿通し、この締結具の外周面に形成されている雄ネジを上記取付孔の雌ネジにねじ込んで締結具の頭部と回転体支持部の端面との間でベアリング部のインナレースを挟持する。このようにして上記回転体を回転体支持部に支持させた状態において、本解決手段にあっては、上記応力集中位置よりも取付孔の深さ方向の奥側の領域のみにおいて、上記回転体支持部の取付孔の雌ネジと締結具の雄ネジとの間で締結構造が成立している。このため、上記回転体支持部の外周面上における応力集中位置の周辺部には軸心方向の圧縮力が付与された状態となって、この応力集中位置及びその周辺部の曲げ剛性が高く確保されることになり、上記外力が応力集中位置に作用する荷重は緩和される。このため、回転体支持部や締結具を比較的小径に設計可能としながら上記荷重による曲がりを抑制することができる。

この回転体支持構造のより具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で上記ベアリング部のインナレースを挟持した状態では、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、回転体支持部の取付孔に雌ネジが形成されていない構成及び締結具の外周面に雄ネジが形成されていない構成のうち少なくとも何れか一方を適用したものとしている。つまり、この応力集中位置を含みそれよりも取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、回転体支持部の取付孔に雌ネジを形成せず且つ締結具の外周面に雄ネジを形成しない構成や、回転体支持部の取付孔には雌ネジを形成するものの締結具の外周面には雄ネジを形成しない構成や、締結具の外周面には雄ネジを形成するものの回転体支持部の取付孔には雌ネジを形成しない構成などが適用される。

このようにネジの形成領域を適切に設計するといった比較的簡易な設計変更によって回転体支持部における応力集中位置の周辺部に圧縮力を付与することができ、この応力集中位置及びその周辺部の曲げ剛性の向上を図ることができる構成が容易に実現できる。

本発明をベルト駆動システムのアイドラプーリの支持構造に適用する場合の構成としては以下のものが挙げられる。雌ネジが形成された取付孔を有するボス部の端面に、中心部にボルト挿通孔が形成され且つ伝動ベルトが掛けられるアイドラプーリのベアリング部を当接させた状態で、このベアリング部のボルト挿通孔から上記ボス部の取付孔に亘ってボルトを挿通し、このボルトの雄ネジを上記雌ネジにねじ込んでボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持することにより、上記アイドラプーリをボス部に対して回転自在に支持するアイドラプーリ支持構造を前提とする。このアイドラプーリ支持構造に対し、上記アイドラプーリに作用するベルト張力がボス部に対する曲げ荷重として作用する場合に、ボス部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置よりも上記取付孔の深さ方向の奥側の領域のみにおいて、上記ボス部の取付孔の雌ネジに対してボルトの雄ネジをねじ込んだ構成としている。

この特定事項によっても上述した解決手段の場合と同様の作用によって、上記ボス部の外周面上における応力集中位置の周辺部に軸心方向の圧縮力を付与させることができ、この応力集中位置及びその周辺部の曲げ剛性を高く確保することができる。このため、本解決手段のようなベルト駆動システムの場合には、アイドラプーリの外周面と伝動ベルトの表面との間の接触力が伝動ベルトの幅方向で不均一になってしまうことを回避でき、その結果、アイドラプーリに対して伝動ベルトが偏向（伝動ベルトの走行位置がベルト幅方向に移動）することが防止できる。これにより、伝動ベルトとベルト駆動システムの各プーリとの間での摺動摩擦に伴う異音（所謂ベルトの鳴き）が発生したり、それに伴って伝動ベルトの寿命が短くなってしまうといったことが回避できる。

このアイドラプーリ支持構造のより具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、ボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持した状態では、アイドラプーリに作用するベルト張力がボス部に対する曲げ荷重として作用する場合に、ボス部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、ボス部の取付孔に雌ネジが形成されていない構成及びボルトの外周面に雄ネジが形成されていない構成のうち少なくとも何れか一方を適用したものとしている。つまり、この応力集中位置を含みそれよりも取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、ボス部の取付孔に雌ネジを形成せず且つボルトの外周面に雄ネジを形成しない構成や、ボス部の取付孔には雌ネジを形成するもののボルトの外周面には雄ネジを形成しない構成や、ボルトの外周面には雄ネジを形成するもののボス部の取付孔には雌ネジを形成しない構成などが適用される。本解決手段によっても、ネジの形成領域を適切に設計するといった比較的簡易な設計変更によってボス部の外周面上における応力集中位置の周辺部に圧縮力を付与することができ、この応力集中位置及びその周辺部の曲げ剛性の向上を図ることができる。

また、アイドラプーリの具体的な形状及びそれに伴うボス部の端面との当接状態の構成として具体的には以下のものが挙げられる。先ず、アイドラプーリのベアリング部に軸方向に凹陥する凹陥部を形成する一方、ボス部の先端部分の外径寸法をこの凹陥部の内径寸法よりも小さく設定する。これにより、上記凹陥部の底面をボス部の端面に当接させた状態で、アイドラプーリのベアリング部のボルト挿通孔からボス部の取付孔に亘ってボルトを挿通して、ボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持した構成としている。

この特定事項によれば、アイドラプーリのベアリング部に形成された凹陥部の底面をボス部の端面を当接させた状態でアイドラプーリのベアリング部のインナレースとボス部とが一体的に締結されることになる。つまり、上記凹陥部にボス部の先端部分が入り込んだ状態となるため、このアイドラプーリ支持構造部分の軸心方向の長さを短くすることでき、このアイドラプーリ支持構造をコンパクトなスペースで実現できる。そして、上述した如く、ボス部の外周面上における応力集中位置及びその周辺部の曲げ剛性が高く得られる構成となっているため、ボス部の外径を小さく設定することが可能になり、その結果、凹陥部の内径寸法も小さく設計できるため、アイドラプーリの外径寸法の大型化を招くことなしに曲げ剛性の高いアイドラプーリ支持構造を得ることができる。

また、上述した回転体支持構造において回転体のベアリング部のインナレースを挟持することにより、この回転体を支持する回転体支持部及び締結具より成る回転体支持ユニットも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、上記締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で回転体のベアリング部のインナレースを挟持した状態では、上記回転体支持部は、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては取付孔に雌ネジが形成されていない構成とされたものである。

また、この回転体支持ユニットとして、上記締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で回転体のベアリング部のインナレースを挟持した状態では、上記締結具は、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては外周面に雄ネジが形成されていない構成とされたものも挙げられる。

本発明では、回転体（アイドラプーリ）を支持する回転体支持部（ボス部）に対して、外力の作用時に応力が集中する位置に対して予め軸心方向の圧縮力を付与しておくことにより、この応力集中位置及びその周辺における曲げ剛性を高く得るようにしている。このため、支持構造の小径化を図りながらも回転体の軸心に曲がりが生じることを抑制できる。特に、ベルト駆動システムのアイドラプーリの支持構造に適用した場合には、アイドラプーリの外周面と伝動ベルトの表面との間の接触力が伝動ベルトの幅方向で不均一になってしまうことを回避でき、その結果、アイドラプーリに対する伝動ベルトの偏向が防止できる。これにより、伝動ベルトとベルト駆動システムの各プーリとの間での摺動摩擦に伴う異音が発生したり、それに伴って伝動ベルトの寿命が短くなってしまうといったことが回避できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用エンジンの補機類を駆動するためのベルト駆動システムにおける一つのアイドラプーリの支持構造に本発明を適用した場合について説明する。この支持構造の各実施形態について説明する前に、ベルト駆動システムの構成について説明する。

−ベルト駆動システムの説明−
図１は、本実施形態に係る自動車用エンジンの補機類を駆動させるためのベルト駆動システム１の概略構成を示す図である。この図１に示すように、このベルト駆動システム１は、エンジン本体の前面側（縦置き型エンジンにおける前面側）に取り付けられたチェーンカバー２の前側に配設されており、本実施形態において特徴とする支持構造によって支持されるアイドラプーリ（回転体）６１は、このチェーンカバー２に支持されている。

このベルト駆動システム１は、エンジンに備えられた複数の補機を駆動するためのシステムとして構成されており、エンジン全体の小型化及び軽量化を図るべくサーペンタインベルトドライブシステムとして構成されている。

また、このベルト駆動システム１は、クランクシャフトの一端に回転一体に取り付けられたクランクシャフトプーリ３を備えていると共に、このクランクシャフトプーリ３から駆動力を受けるオルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３を備えており、これら各プーリ３，４１〜４３に亘って１本のＶリブドベルト（伝動ベルト）５が掛け渡された構成となっている。即ち、エンジン（駆動源）の駆動に伴うクランクシャフトの回転駆動力が、クランクシャフトプーリ３からＶリブドベルト５を介して、オルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３にそれぞれ伝達されて各補機を駆動する構成となっている。

また、上記Ｖリブドベルト５におけるエアコンプーリ４３とクランクシャフトプーリ３との間のスパン、ウォータポンププーリ４２とエアコンプーリ４３との間のスパンにはそれぞれアイドラプーリ６１，６２が配設されていると共に、クランクシャフトプーリ３とオルタネータプーリ４１との間のスパンにはオートテンショナ用アイドラプーリ６３が配設されている。このオートテンショナ用アイドラプーリ６３は、Ｖリブドベルト５に張力を付与するためのオートテンショナを構成するものである。これにより、このベルト駆動システム１の駆動時にはＶリブドベルト５に所定の張力が付与され、Ｖリブドベルト５及び各補機の高寿命化が図られると共に、Ｖリブドベルト５の交換時にはその張力が開放可能とされて保守性が高められている。

そして、本実施形態では、クランクシャフトプーリ３が図１に矢印Ｂで示すようにエンジンの駆動に伴って図中の時計回り方向に回転する。つまり、クランクシャフトプーリ３の回転に伴ってＶリブドベルト５が図中の矢印Ｃで示す方向に走行しながら、オルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３に駆動力をそれぞれ伝達するようになっている。

上記クランクシャフトプーリ３及び各補機プーリとしてのオルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３は、Ｖプーリにより構成されている。これらプーリ３，４１，４２，４３は例えば鋳鉄製である。図２は、クランクシャフトプーリ３の外周囲部分を回転軸心に沿う方向で切断した断面図である。この図２に示すようにクランクシャフトプーリ３の外周面には、断面が凹凸状を成すように複数のＶ型溝部３１，３１，…及びＶ型山部３２，３２，…が回転軸心に沿う方向に交互に形成されている。本実施形態のものではＶ型溝部３１が６箇所にＶ型山部３２が５箇所にそれぞれ形成されている。

また、オルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３も、上記クランクシャフトプーリ３と同様に、その外周面に複数のＶ型溝部及びＶ型山部が回転軸心に沿う方向に交互に形成されている。更に、各アイドラプーリ６１，６２，６３のうちウォータポンププーリ４２とエアコンプーリ４３との間のスパンに配設されているアイドラプーリ６２の外周面にも同様のＶ型溝部及びＶ型山部が形成されている。

図３はＶリブドベルト５を切断した斜視図である。この図３に示すように、Ｖリブドベルト５は、帯状を成しており、クランクシャフトプーリ３、オルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３に接触する内側面には、ベルト長手方向に延びる断面略台形状のリブ５１，５１，…及びＶ型溝５２，５２，…がベルト幅方向に交互に形成されている。本実施形態のものではリブ５１が６箇所にＶ型溝５２が５箇所にそれぞれ形成されている。

そして、各リブ５１が各プーリ３，４１〜４３のＶ型溝部３１に、各Ｖ型溝５２が各プーリ３，４１〜４３のＶ型山部３２にそれぞれ嵌合するように、Ｖリブドベルト５はプーリ３，４１〜４３に掛け渡されて、クランクシャフトの回転駆動力が、クランクシャフトプーリ３から各補機プーリ４１〜４３に伝達されるようになっている。

また、Ｖリブドベルト５において各アイドラプーリ６１，６３に接触する背面５５は平坦面で形成されている。これらアイドラプーリ６１，６３においてＶリブドベルト５の背面５５が接触する外周面は、このＶリブドベルト５の背面５５の略全面が均一に接触するように平坦面（円弧面）で形成されている。

尚、上記Ｖリブドベルト５の構成は特に限定されるものではなく、自動車用エンジンに一般的に用いられるものが使用されている。その構成の一例としては、図３にも示すように、ゴム層５３の内部に心線５４，５４，…を埋設した構成となっている。また、必要に応じて、ゴム層５３の上面（背面５５）にはカバー帆布が積層され、また、ゴム層５３の内部には短繊維が埋設される。

−アイドラプーリの支持構造−
次に、本発明の特徴であるアイドラプーリ６１の支持構造について複数の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係るアイドラプーリ６１の支持構造を示す断面図（図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図）である。この図に示すように、アイドラプーリ６１はベアリング部６４を備えており、このベアリング部６４を介してチェーンカバー２に回転自在に支持されている。

詳しくは、上記チェーンカバー２には略円錐台形状のプーリ取り付けボス（回転体支持部）２１が設けられており、このプーリ取り付けボス２１の中心部に形成された取付孔２２の内面の所定領域には雌ネジ２３が形成されている。そして、アイドラプーリ６１のベアリング部６４の端面をプーリ取り付けボス２１の先端面に当接させた状態で、このベアリング部６４のインナレース６４ａのボルト挿通孔（締結具挿通孔）６４ｂからプーリ取り付けボス２１の取付孔２２に亘ってボルト（締結具）７を挿通することにより、ベアリング部６４がプーリ取り付けボス２１の先端面とボルト７の頭部７１との間で挟持されて、アイドラプーリ６１がベアリング部６４を介してプーリ取り付けボス２１に支持された構成となっている。このような支持構造であるため、上記プーリ取り付けボス２１とボルト７とにより本発明でいう回転体支持ユニットが構成されていることになる。尚、上記ベアリング部６４のインナレース６４ａの中心部分は、軸方向に凹陥する凹陥部６４ｃが形成されており、この凹陥部６４ｃの内径寸法は上記プーリ取り付けボス２１の先端部分の外径寸法よりも大径に形成されている。これにより、アイドラプーリ６１の支持状態では、この凹陥部６４ｃにプーリ取り付けボス２１の先端部分が入り込んだ状態で、このプーリ取り付けボス２１の先端面に凹陥部６４ｃの底面が当接した状態となっている。

本実施形態の特徴の一つは、上記プーリ取り付けボス２１の取付孔２２の内面における雌ネジ２３が形成されている領域にある。図４に示すように、プーリ取り付けボス２１の中心部に形成された取付孔２２には、内周面に雌ネジ２３が形成された雌ネジ形成領域Ｄと、内周面に雌ネジが形成されず且つこの雌ネジ形成領域Ｄの内径寸法よりも大径に形成されたカウンタボア領域Ｅとを備えている。また、上記雌ネジ形成領域Ｄは取付孔２２の深さ方向（軸心方向）の奥側に、カウンタボア領域Ｅは取付孔２２の深さ方向（軸心方向）の手前側（取付孔２２の開口側）にそれぞれ形成されている。

そして、この雌ネジ形成領域Ｄとカウンタボア領域Ｅとの境界点は、アイドラプーリ６１に作用するＶリブドベルト５の張力（実際には、アイドラプーリ６１の軸心に直交する方向でのベルト張力の分力）Ａがプーリ取り付けボス２１に対する曲げ荷重として作用する場合のこの曲げ荷重のプーリ取り付けボス２１外周面上における応力集中位置Ｆよりも取付孔２２の深さ方向の奥側の位置に設定されている。言い換えると、カウンタボア領域Ｅの長さ寸法（取付孔２２の深さ方向の長さ寸法）は、上記ボルト７の外径寸法よりも十分に長い距離としながらも、取付孔２２の雌ネジ２３とボルト７の雄ネジ７２との噛み合い長さが十分なボルト締結力が得られるように確保し、且つ上記雌ネジ形成領域Ｄとカウンタボア領域Ｅとの境界点が上記応力集中位置Ｆよりも取付孔２２の深さ方向の奥側に位置されるような長さに設定されている。

ここで、上記プーリ取り付けボス２１の外周面上における応力集中位置Ｆについて説明する。プーリ取り付けボス２１の外周面の形状としては、チェーンカバー２からエンジン前方側に張り出し且つエンジン前方側に向かい水平方向に対して比較的大きな傾斜角度を存して傾斜するテーパ部２４と、このテーパ部２４に連続して更にエンジン前方側に向かって略水平方向に延びる水平部２５とを備えている。アイドラプーリ６１に作用するＶリブドベルト５の張力Ａがプーリ取り付けボス２１に対する曲げ荷重として作用した場合、その応力は、このテーパ部２４と水平部２５との境界部分Ｆに集中することになる。

そして、上述した如く、雌ネジ形成領域Ｄとカウンタボア領域Ｅとの境界点が、この応力集中位置Ｆよりも取付孔２２の深さ方向の奥側の位置に設定されている。つまり、この取付孔２２の内周面のうち雌ネジ２３が形成されている領域は、上記応力集中位置Ｆよりも取付孔２２の深さ方向の奥側の位置であって、この応力集中位置Ｆを含む取付孔２２の開口側は雌ネジが形成されていないカウンタボアとして構成されている。

次に、アイドラプーリ６１をプーリ取り付けボス２１に取り付けるためのボルト７について説明する。図４に示すように、このボルト７は、プーリ取り付けボス２１の先端面との間でアイドラプーリ６１を挟持した状態において上記プーリ取り付けボス２１の雌ネジ２３の大部分と噛み合う（ねじ込みにより噛み合う）雄ネジ７２が形成されている。この雄ネジ７２の形成領域としては、ボルト７の軸部７３の全体に亘って形成されていてもよいが、上記カウンタボア領域Ｅやベアリング部６４のボルト挿通孔６４ｂには雌ネジが形成されていないため、これらに対向する位置に雄ネジ７２を形成しておく必要はない。従って、本実施形態のものでは、プーリ取り付けボス２１の雌ネジ２３に略対応する部分のみに雄ネジ７２が形成されている。

以上の如く構成されたプーリ取り付けボス２１及びボルト７を使用したアイドラプーリ６１の取り付け作業について説明する。先ず、アイドラプーリ６１のインナレース６４ａの中心部分に形成されている凹陥部６４ｃの底面をプーリ取り付けボス２１の先端面に当接させる。つまり、インナレース６４ａの凹陥部６４ｃの内部にプーリ取り付けボス２１の先端部分が入り込んだ状態で、これら両者を当接させる。そして、このインナレース６４ａのボルト挿通孔６４ｂからプーリ取り付けボス２１の取付孔２２に亘ってボルト７の軸部７３を挿通し、このボルト７の雄ネジ７２をプーリ取り付けボス２１の取付孔２２に形成されている雌ネジ２３にねじ込む。これにより、ベアリング部６４のインナレース６４ａがプーリ取り付けボス２１の先端面とボルト７の頭部７１との間で挟持されて、アイドラプーリ６１がベアリング部６４を介してプーリ取り付けボス２１に支持されることになる。

このようにしてアイドラプーリ６１がプーリ取り付けボス２１に支持された状態にあっては、図５（プーリ取り付けボス２１の先端部分及びその周辺部分を拡大して示す断面図）に矢印で示すように、上記プーリ取り付けボス２１の水平部２５から応力集中位置Ｆに亘る領域更にはテーパ部２４に僅かに入り込む領域（図５に破線のハッチングを付した領域）に軸心方向の圧縮力が付与された状態となる。このため、上記プーリ取り付けボス２１における応力集中位置Ｆ及びその周辺部の曲げ剛性を高く確保することができる。この曲げ剛性を十分に高く得るためには、プーリ取り付けボス２１の応力集中位置Ｆの周辺に付与される軸心方向の圧縮力を十分に高く得ておく必要があるため、上記アイドラプーリ６１の取り付け作業においてボルト７をねじ込む際の締め付けトルクも十分に高く設定しておく必要がある。

以上のように、プーリ取り付けボス２１における応力集中位置Ｆ及びその周辺部の曲げ剛性を高く確保することができるため、Ｖリブドベルト５の張力Ａがプーリ取り付けボス２１に対する曲げ荷重として作用した場合の変形（アイドラプーリ６１の軸心の曲がり）が防止できて、アイドラプーリ６１の外周面とＶリブドベルト５の表面との間の接触力がＶリブドベルト５の幅方向で不均一になってしまうことを回避できる。その結果、アイドラプーリ６１に対してＶリブドベルト５が偏向（Ｖリブドベルト５の走行位置がベルト幅方向に移動）することが防止できる。これにより、ベルト駆動システムを構成する各プーリ３，４１，４２，４３とＶリブドベルト５との間での摺動摩擦に伴う異音（所謂ベルトの鳴き）が発生したり、それに伴ってＶリブドベルト５の寿命が短くなってしまうといったことが回避できる。

また、本実施形態では、インナレース６４ａの凹陥部６４ｃの内部にプーリ取り付けボス２１の先端部分が入り込んだ状態で、アイドラプーリ６１がプーリ取り付けボス２１に支持されているため、ベアリング部６４が副列式のものであっても、アイドラプーリ支持構造部分の軸心方向の長さを十分に短くでき、このアイドラプーリ支持構造をコンパクトなスペースで実現できる。

−実験例−
次に、本発明の効果を確認するために行った実験及びその結果について説明する。本実験は、図６に示す従来のアイドラプーリ支持構造によるものと、図４に示した上記実施形態に係るアイドラプーリ支持構造によるものとを比較する実験であり、各支持構造によって支持されたアイドラプーリ６１，ａを備えたベルト駆動システムを駆動させた場合に、アイドラプーリ６１，ａに掛かる荷重（ベルト張力によって曲げモーメントとして作用する荷重）を増大させていった場合のアイドラプーリ軸心の傾き角度の変化を計測したものである。尚、図６に示す従来のアイドラプーリ支持構造として、図６（ａ）のものは比較的小径のボルト（本実施形態で採用しているボルトと略同径のボルト）を使用した支持構造のものであり、図６（ｂ）のものは比較的大径のボルト（例えば図６（ａ）のものに対して１．３倍程度の外径を有するボルト）を使用した支持構造のものである。また、この図６では図１０で示したものと同一の部材には同一の符号を付している。

これら支持構造による実験結果を図７に示す。この図７では、図６（ａ）に示した支持構造における実験結果を破線で、図６（ｂ）に示した支持構造における実験結果を一点鎖線で、上記実施形態に係る支持構造における実験結果を実線でそれぞれ示している。

この図７から明らかなように、何れの支持構造においても、アイドラプーリに掛かる荷重が大きい程、アイドラプーリ軸心の傾き角度も大きくなっていくが、従来の支持構造において小径のボルトを採用したもの（図６（ａ）のもの）では、アイドラプーリに係る荷重が大きくなっていく際のアイドラプーリ軸心の傾き角度の増加割合が非常に大きくなっている。また、従来の支持構造において大径のボルトを採用したもの（図６（ｂ）のもの）においても、アイドラプーリに係る荷重が大きくなっていく際のアイドラプーリ軸心の傾き角度の増加割合は比較的大きいものである。これに対し、本実施形態に係るアイドラプーリ支持構造によるものでは、従来のものに比べて、アイドラプーリに掛かる荷重が大きくなっていく際のアイドラプーリ軸心の傾き角度の増加割合は非常に小さい。つまり、図６（ｂ）に示すものよりも小径のボルトを採用しながらもアイドラプーリ軸心の傾き角度を小さく抑えることができる。

以上の実験結果により、本発明に係るアイドラプーリ支持構造によれば、支持構造の構成部材の大型化を招くことなしに、アイドラプーリ６１の外周面とＶリブドベルト５の表面との間の接触力がＶリブドベルト５の幅方向で不均一になってしまうことを回避でき、アイドラプーリ６１に対してＶリブドベルト５が偏向することが防止できて、ベルトの鳴きの抑制及びベルト寿命の延長化が図れることが確認されたことになる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、プーリ取り付けボス２１の中心部に形成されている取付孔２２の内面の形状が上述した第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は第１実施形態のものと同様であるので、ここでは取付孔２２の内面の形状について主に説明する。

図８は、本実施形態に係るアイドラプーリ６１の支持構造を示す断面図であって、上記図４との同一部材については同一の符号を付している。

この図に示すように、本実施形態におけるプーリ取り付けボス２１の中心部に形成された取付孔２２は、内周面に雌ネジ２３が形成された雌ネジ形成領域Ｄと、内周面に雌ネジが形成されていない雌ネジ非形成領域Ｇとを備えている。上述した第１実施形態では、雌ネジが形成されていない領域は雌ネジ形成領域Ｄの内径寸法よりも大径に形成されたカウンタボア領域Ｅであったが、本実施形態における雌ネジ非形成領域Ｇの内径寸法はボルト７の軸部７３の外径寸法に略一致したものとなっている。

このような構成においても雌ネジ非形成領域Ｇにあっては、ボルト７の雄ネジ７２はプーリ取り付けボス２１の取付孔２２の内周面にねじ込まれていない（雄ネジ７２の山部が単に取付孔２２の内周面に接触しているだけである）ので、上記プーリ取り付けボス２１の水平部２５から応力集中位置Ｆに亘る領域、更にはテーパ部２４に僅かに入り込む領域（図５に破線のハッチングを付した領域と同一の領域）に軸心方向の圧縮力が付与された状態となり、プーリ取り付けボス２１における応力集中位置Ｆ及びその周辺部の曲げ剛性を高く確保することができる。その結果、上述した第１実施形態の場合と同様に、アイドラプーリ６１の外周面とＶリブドベルト５の表面との間の接触力がＶリブドベルト５の幅方向で不均一になってしまうことを回避でき、アイドラプーリ６１に対してＶリブドベルト５が偏向することが防止できる。これにより、ベルト駆動システムを構成する各プーリ３，４１，４２，４３とＶリブドベルト５との間での摺動摩擦に伴う異音が発生したり、それに伴ってＶリブドベルト５の寿命が短くなってしまうといったことが回避できる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は、プーリ取り付けボス２１の中心部に形成されている取付孔２２の内面の形状及びボルト７の軸部７３に形成されている雄ネジ７２の形成領域が上述した第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は第１実施形態のものと同様であるので、ここでは第１実施形態との相違点について主に説明する。

図９は、本実施形態に係るアイドラプーリ６１の支持構造を示す断面図であって、上記図４との同一部材については同一の符号を付している。

この図に示すように、本実施形態におけるプーリ取り付けボス２１の中心部に形成された取付孔２２には、その内周面の略全体に亘って雌ネジ２３が形成されている。つまり、本実施形態におけるプーリ取り付けボス２１の取付孔２２は、上述したカウンタボア領域Ｅや雌ネジ非形成領域Ｇを備えておらず、その全体が雌ネジ形成領域として形成されている。

一方、ボルト７では、軸部７３の先端側において雄ネジ７２が形成された雄ネジ形成領域（有効ネジ部としての領域）Ｈと、軸部７３の頭部側において雄ネジが形成されていない雄ネジ非形成領域Ｉとを備えており、この雄ネジ形成領域Ｈと雄ネジ非形成領域Ｉとの境界点は、アイドラプーリ６１に作用するＶリブドベルト５の張力Ａがプーリ取り付けボス２１に対する曲げ荷重として作用する場合のこの曲げ荷重のプーリ取り付けボス２１外周面上における上記応力集中位置Ｆよりも軸部７３の軸方向先端側の位置に設定されている。

このような構成においても雄ネジ非形成領域Ｉにあっては、ボルト７はプーリ取り付けボス２１の取付孔２２の内周面に形成されている雌ネジ２３にはねじ込まれていない（雌ネジ２３の山部が単にボルト７の軸部７３外周面に接触しているだけである）ので、上記プーリ取り付けボス２１の水平部２５から応力集中位置Ｆに亘る領域、更にはテーパ部２４に僅かに入り込む領域（図５に破線のハッチングを付した領域と同一の領域）に軸心方向の圧縮力が付与された状態となり、プーリ取り付けボス２１における応力集中位置Ｆ及びその周辺部の曲げ剛性を高く確保することができる。その結果、上述した第１実施形態や第２実施形態の場合と同様に、アイドラプーリ６１の外周面とＶリブドベルト５の表面との間の接触力がＶリブドベルト５の幅方向で不均一になってしまうことを回避でき、アイドラプーリ６１に対してＶリブドベルト５が偏向することが防止できる。これにより、ベルト駆動システムを構成する各プーリ３，４１，４２，４３とＶリブドベルト５との間での摺動摩擦に伴う異音が発生したり、それに伴ってＶリブドベルト５の寿命が短くなってしまうといったことが回避できる。

−その他の実施形態−
以上説明した各実施形態は自動車用エンジンの補機類を駆動させるためのベルト駆動システム１における一つのアイドラプーリ６１の支持構造として本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、このベルト駆動システムに備えられた複数（本実施形態では２つ）のアイドラプーリ６１，６２の支持構造に適用してもよい。また、オートテンショナ用アイドラプーリ６３の支持構造に適用することも可能である。更には、上記オルタネータプーリ４１、ウォータポンププーリ４２、エアコンプーリ４３等の支持構造に適用することも可能である。

また、自動車用エンジンのベルト駆動システムに限らず、その他のベルト駆動システムにおけるプーリ支持構造としても本発明は適用可能である。

更には、上述した各実施形態におけるベルト駆動システムはＶリブドベルト５を使用したものであったが、本発明はこれに限らず、平ベルトを使用したシステムにも適用可能である。また、ベルトが巻き掛けられるプーリに限らず、チェーンが巻き掛けられるスプロケットの支持構造としても本発明は適用可能である。例えば自動車用エンジンにおけるクランクシャフトの駆動力をカムシャフトに対してチェーン（タイミングチェーン）により動力伝達するためのスプロケット（クランクシャフトスプロケットやカムスプロケット）の支持構造として適用するものである。

実施形態に係るベルト駆動システムの概略構成を示す図である。 クランクシャフトプーリの外周囲部分を回転軸心に沿う方向で切断した断面図である。 Ｖリブドベルトを切断した斜視図である。 第１実施形態に係るアイドラプーリの支持構造を示すものであって、図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 プーリ取り付けボスの先端部分及びその周辺部分を拡大して示す断面図である。 実験例で使用する従来のアイドラプーリ支持構造を示す断面図であって、図６（ａ）は比較的小径のボルトを採用したアイドラプーリ支持構造を示し、図６（ｂ）は比較的大径のボルトを採用したアイドラプーリ支持構造を示す図である。 実験例において、アイドラプーリに掛かる荷重を増大させていった場合のアイドラプーリ軸心の傾き角度の変化を計測した実験結果を示す図である。 第２実施形態に係るアイドラプーリの支持構造を示す断面図である。 第３実施形態に係るアイドラプーリの支持構造を示す断面図である。 従来例におけるアイドラプーリの支持構造の一例を示す断面図である。 従来例におけるアイドラプーリの支持構造の他の一例を示す断面図である。

符号の説明

２１ プーリ取り付けボス（回転体支持部、ボス部）
２２ 取付孔
２３ 雌ネジ
５ Ｖリブドベルト（伝動ベルト）
６１ アイドラプーリ（回転体）
６４ ベアリング部
６４ｂ ボルト挿通孔（締結具挿通孔）
７ ボルト（締結具）
７１ 頭部
７２ 雄ネジ
Ａ 外力
Ｄ 雌ネジ形成領域
Ｅ カウンタボア領域
Ｆ 応力集中位置

Claims (7)

1. 雌ネジが形成された取付孔を有する回転体支持部の端面に、中心部に締結具挿通孔が形成された回転体のベアリング部を当接させた状態で、このベアリング部の締結具挿通孔から上記回転体支持部の取付孔に亘って締結具を挿通し、この締結具の外周面に形成されている雄ネジを上記雌ネジにねじ込んで締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で上記ベアリング部のインナレースを挟持することにより、上記回転体を回転体支持部に回転自在に支持させる回転体支持構造において、
   上記回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置よりも上記取付孔の深さ方向の奥側の領域のみにおいて、上記回転体支持部の取付孔の雌ネジに対して締結具の雄ネジがねじ込まれていることを特徴とする回転体支持構造。
2. 上記請求項１記載の回転体支持構造において、
   締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で上記ベアリング部のインナレースを挟持した状態では、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、回転体支持部の取付孔に雌ネジが形成されていない構成及び締結具の外周面に雄ネジが形成されていない構成のうち少なくとも何れか一方が適用されていることを特徴とする回転体支持構造。
3. 雌ネジが形成された取付孔を有するボス部の端面に、中心部にボルト挿通孔が形成され且つ伝動ベルトが掛けられるアイドラプーリのベアリング部を当接させた状態で、このベアリング部のボルト挿通孔から上記ボス部の取付孔に亘ってボルトを挿通し、このボルトの雄ネジを上記雌ネジにねじ込んでボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持することにより、上記アイドラプーリをボス部に対して回転自在に支持するアイドラプーリ支持構造において、
   上記アイドラプーリに作用するベルト張力がボス部に対する曲げ荷重として作用する場合に、ボス部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置よりも上記取付孔の深さ方向の奥側の領域のみにおいて、上記ボス部の取付孔の雌ネジに対してボルトの雄ネジがねじ込まれていることを特徴とするアイドラプーリ支持構造。
4. 上記請求項３記載のアイドラプーリ支持構造において、
   ボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持した状態では、アイドラプーリに作用するベルト張力がボス部に対する曲げ荷重として作用する場合に、ボス部の外周面上における上記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては、ボス部の取付孔に雌ネジが形成されていない構成及びボルトの外周面に雄ネジが形成されていない構成のうち少なくとも何れか一方が適用されていることを特徴とするアイドラプーリ支持構造。
5. 上記請求項３または４記載のアイドラプーリ支持構造において、
   アイドラプーリのベアリング部には軸方向に凹陥する凹陥部が形成されている一方、ボス部の先端部分の外径寸法は上記凹陥部の内径寸法よりも小さく設定されていて、この凹陥部の底面をボス部の端面に当接させた状態で、アイドラプーリのベアリング部のボルト挿通孔からボス部の取付孔に亘ってボルトを挿通して、ボルトの頭部とボス部の端面との間でアイドラプーリのベアリング部のインナレースを挟持した構成とされていることを特徴とするアイドラプーリ支持構造。
6. 上記請求項１または２記載の回転体支持構造において回転体のベアリング部のインナレースを挟持することにより、この回転体を支持する回転体支持部及び締結具より成る回転体支持ユニットであって、
   上記締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で回転体のベアリング部のインナレースを挟持した状態では、上記回転体支持部は、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における前記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては取付孔に雌ネジが形成されていないことを特徴とする回転体支持ユニット。
7. 上記請求項１または２記載の回転体支持構造において回転体のベアリング部のインナレースを挟持することにより、この回転体を支持する回転体支持部及び締結具より成る回転体支持ユニットであって、
   上記締結具の頭部と回転体支持部の端面との間で回転体のベアリング部のインナレースを挟持した状態では、上記締結具は、回転体に作用する外力が回転体支持部に対する曲げ荷重として作用する場合に、回転体支持部の外周面上における前記曲げ荷重の応力集中位置及びその位置よりも上記取付孔の深さ方向の開口側の領域にあっては外周面に雄ネジが形成されていないことを特徴とする回転体支持ユニット。

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