JP5189453B2 - Rolling bearing with pulley and resin pulley - Google Patents
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Description
この発明は、自動車エンジンのカム駆動用のタイミングベルト等を案内するプーリ及び転がり軸受の外輪の外径部に、樹脂プーリ部材を樹脂の射出成形により一体成形した樹脂プーリ付き転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing with a resin pulley in which a resin pulley member is integrally formed by injection molding of resin on an outer diameter portion of an outer ring of a pulley and a rolling bearing that guides a timing belt for driving a cam of an automobile engine.
プーリは、自動車エンジンのカム駆動用のタイミングベルトや、オルタネータ等の補機を駆動する補機ベルト等を案内するために使用される。このプーリは、図3に示すように転がり軸受1の外輪2に固着された内径円筒部3と、ベルト案内面4を有する外径円筒部5と、内外円筒部3、5間に形成された円板部6と、この円板部6に放射状に形成された複数のリブ7とを有している。このリブ7で円板部6を補強して、外径円筒部5に前記ベルトによる負荷が加わった際の強度を確保している。
The pulley is used to guide a timing belt for driving a cam of an automobile engine, an auxiliary belt for driving an auxiliary machine such as an alternator, and the like. This pulley is formed between an inner diameter
このプーリは一般的に樹脂からなり、その成形は、例えば図4に示すような、プーリの各部を一体に成形するためのキャビティ8を形成した金型9を用いて行われる。この金型9には、溶融した樹脂をそのキャビティに注入するためのゲート孔10が複数形成され、このゲート孔10を通して樹脂が注入される。この注入された樹脂はキャビティ8内で冷却されるとともに体積収縮する。この体積収縮率は、樹脂の温度低下幅が高いほど大きい。
This pulley is generally made of a resin, and the molding is performed using a
すなわち、キャビティ8内において、樹脂が高温のまま到達した箇所では、その高温状態から室温まで冷却されるため、体積収縮率が大きいのに対して、樹脂が低温まで冷却されてから到達した箇所では、その低温状態から室温まで冷却されるため、体積収縮率が小さい。
That is, in the
このようにキャビティ8内で体積収縮率にばらつきが生じると、図5に示すように、外径円筒部5の真円度が低下して(同図中の符号5aを参照)、プーリの回転の円滑性が損なわれる。そこで、特許文献1及び2に示すように、キャビティ8内に溶融した樹脂を注入するゲート孔10の位置を工夫して、体積収縮率のばらつきを低減しようとする発明が開示されている。
この特許文献1に示す方法は、隣り合うリブ7、7の周方向対称位置(中間位置)にゲート孔10を形成し、各ゲート孔10から均等に溶融した樹脂を注入するものである。このゲート孔10は全てのリブ7間に形成されており、各ゲート孔10から流入した樹脂が、外径円筒部5、内径円筒部3、及び、隣り合うリブ7、7の全ての方向に均一に行きわたる。このため、この外径円筒部5における真円度が向上する。
In the method shown in
また、特許文献2に示す方法は、回転軸を中心とする一つの円の円周上に等間隔に7以上のゲート孔10を設けて、このゲート孔10から上記と同様に樹脂を注入するものである。このゲート孔数は奇数とするのが好ましく、このようにすることによってウェルド部(収縮が小さい)とフロー部(収縮が大きい)が前記回転軸に対して対称に位置することとなって、その真円度が一層向上する。
In the method shown in
前記特許文献1又は2の構成は、ゲート孔10が所定間隔で設けられているため、各ゲート孔10と外径円筒部5との距離に対応して、この外径円筒部5に周期的な(ゲート孔10同士の間隔に対応した)外径の変動が生じやすい。この外径の変動はわずかなので、プーリの回転自体に影響を及ぼすほどのものではない。
In the configuration of
しかしながら、この外径のわずかな変動は、プーリの回転の際において周期的な音響を発する原因となることがある。 However, this slight variation in the outer diameter may cause periodic sound when the pulley rotates.
すなわち、外径円筒部5が真円の場合は、一定速度で回転するプーリは、その形状や材質等によって決まる一定の周波数の音響を発する。これに対し、この真円がわずかにずれた場合には、そのずれ(外径の変動)に対応して、わずかにずれた複数の周波数の音響を同時に発する。このずれが周期的だと、これらの複数の音響が干渉して、前記ずれと同じ周波数の新たな音響(唸り)が生じる。この唸りは、特に周波数が数Hzの低周波のときに、音量の周期的な変化として人の耳によって知覚される。このため、この音量変化が非常に耳障りとなって、静粛性の点で問題となることが多い。
That is, when the outer diameter
この唸りは、外径の周期的なわずかな変動によって引き起こされるため、前記外径円筒部の真円度を完全なものとすることによって抑制し得る。しかしながら、そのためには真円度の精度を大幅に高める必要があり、製造コストの面で大きな問題となる。 Since this sag is caused by a slight periodic fluctuation of the outer diameter, it can be suppressed by perfecting the roundness of the outer diameter cylindrical portion. However, in order to do so, it is necessary to greatly improve the accuracy of roundness, which is a serious problem in terms of manufacturing cost.
そこで、この発明は、プーリ回転時に発生する唸りを簡便かつ安価に抑制することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to easily and inexpensively suppress the twist generated when the pulley rotates.
上記の課題を解決するため、この発明は、複数の周波数の音響が干渉しにくくすることによって、唸りの発生を抑制するようにした。 In order to solve the above-described problems, the present invention suppresses the occurrence of distorting by making it difficult for sound of multiple frequencies to interfere.
この複数の音響の干渉は、外径が周期性をもって変動している時に発生しやすい。これは、この周期性によって、複数の音響の位相が重なり合いやすいことに起因する。そこで、この周期性を意図的にずらす(回転非対称とする)ことによって、両音響の干渉の結果として生じる唸りを解消し得る。 The plurality of acoustic interferences are likely to occur when the outer diameter varies with periodicity. This is due to the fact that multiple acoustic phases tend to overlap due to this periodicity. Therefore, by intentionally shifting the periodicity (rotationally asymmetric), it is possible to eliminate the distortion that occurs as a result of interference between the two sounds.
ちなみに、このように外径の周期性をずらした場合でも、真円度は基本的に変わらない。この真円度は、外径円筒部の最大径と最小径の差によって定義され(特許文献2の段落0008を参照)、周期性をずらしてもこの最大・最小径は基本的に変わらないからである。このため、周期性をずらすことに起因して、プーリの回転円滑性が損なわれることはない。 By the way, even when the periodicity of the outer diameter is shifted in this way, the roundness basically does not change. This roundness is defined by the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the outer diameter cylindrical portion (see paragraph 0008 of Patent Document 2), and even if the periodicity is shifted, the maximum and minimum diameters are basically unchanged. It is. For this reason, the rotational smoothness of the pulley is not impaired due to the shifting of the periodicity.
この発明の構成としては、転がり軸受の外輪に固着された内径円筒部と、ベルト案内面を有する外径円筒部と、内外円筒部間に形成された円板部と、この円板部に放射状に形成した複数のリブとを有するプーリにおいて、前記外径円筒部の外径が、回転軸に対して回転非対称となるようにした。 The configuration of the present invention includes an inner diameter cylindrical portion fixed to the outer ring of the rolling bearing, an outer diameter cylindrical portion having a belt guide surface, a disk portion formed between the inner and outer cylinder portions, and a radial shape on the disk portion. In the pulley having a plurality of ribs formed on the outer periphery, the outer diameter of the outer diameter cylindrical portion is rotationally asymmetric with respect to the rotation axis.
この回転非対称とは、プーリの外径円筒部の外径が6回回転軸(60度回転対称)、4回回転軸(90度回転対称)、3回回転軸(120度回転対称)等の特定の回転軸を持たないことをいう。このように回転非対称とすることによって、このプーリから発せられる複数の音響が互いに干渉しにくくなって、唸りの発生が抑制される。 This rotational asymmetry means that the outer diameter of the outer diameter cylindrical portion of the pulley is a 6-fold rotational axis (60-degree rotational symmetry), a 4-fold rotational axis (90-degree rotational symmetry), a 3-fold rotational axis (120-degree rotational symmetry), etc. It means having no specific rotation axis. Thus, by making it rotationally asymmetric, the plurality of sounds emitted from this pulley are less likely to interfere with each other, and the occurrence of sag is suppressed.
前記構成のように外径円筒部の外径を回転非対称とする手段は適宜選択し得るが、その一つとして、前記プーリの成形が、溶融した素材の金型への注入・固化によってなされるものであって、その注入が、前記回転軸に対して回転非対称に前記金型に設けられたゲート孔を通してなされる構成とすることができる。 The means for making the outer diameter of the outer diameter cylindrical portion as rotationally asymmetric as in the above configuration can be selected as appropriate, but as one of them, the pulley is formed by pouring and solidifying molten material into a mold. The injection may be performed through a gate hole provided in the mold so as to be rotationally asymmetric with respect to the rotation axis.
この外径円筒部の外周部においては、ゲート孔に近いほど樹脂が高温のまま到達するので、それに対応して収縮度が大きい。このため、このゲート孔が特許文献1等のように周期的に形成されている場合は、そのゲート孔位置の周期性に対応して、その外径に周期性が生じる。それに対して、ゲート孔を回転非対称に設けることで、樹脂が不均一に注入されるため、この外径の回転非対称性が確保される。
In the outer peripheral portion of the outer diameter cylindrical portion, the closer to the gate hole, the higher the temperature of the resin, so that the degree of contraction is correspondingly large. For this reason, when this gate hole is periodically formed as in
上記のようにゲート孔位置を回転非対称とする代わりに、前記プーリの成形が、溶融した素材を金型に注入・固化してなされたものであって、その注入が、前記金型に設けられた孔径の異なる複数のゲート孔を通してなされ、前記リブが周方向に等間隔で形成されている構成とすることもできる。 Instead of making the gate hole position rotationally asymmetric as described above, the pulley is formed by injecting and solidifying a molten material into a mold, and the injection is provided in the mold. The ribs are formed through a plurality of gate holes having different hole diameters, and the ribs are formed at equal intervals in the circumferential direction .
このように孔径を不均一とすることによって、各ゲート孔から注入される樹脂の量を各々変えることができる。そうすれば、上記のようにゲート位置を回転非対称としたのと同様に、樹脂が各ゲート孔から不均一に注入されることとなって、外径円筒部の外径の回転非対称性が確保される。 Thus, by making the hole diameter non-uniform, the amount of resin injected from each gate hole can be changed. Then, as in the case of the rotationally asymmetric gate position as described above, the resin is injected nonuniformly from each gate hole, and the rotationally asymmetry of the outer diameter cylindrical portion is ensured. Is done.
この構成においては、孔径を不均一とするとともに、ゲート孔位置を回転非対称にすることもできる。
このようにすることによって、樹脂の注入がさらに不均一なものとなって、前記外径の回転非対称性の確保が確実になされる。
In this configuration, the hole diameter can be non-uniform and the gate hole position can be rotationally asymmetric.
By doing so, the resin injection becomes more uneven, and the rotational asymmetry of the outer diameter is ensured.
さらに、前記各構成においては、前記リブの太さが、全てのリブで同じでないようにするのが好ましい。 Furthermore, in each said structure, it is preferable that the thickness of the said rib is not the same with all the ribs.
前記金型に注入された樹脂の一部は、前記リブを通ってその金型内の全体に行きわたる。その際、リブの太さが太いほど、そのリブ内を流動する樹脂の流速は遅くなって、その間に樹脂は冷却される。つまり、リブの太さを変えることによって、そのリブの位置に対応する外径円筒部の外径が不均一となって、この外径の回転非対称性が確保される。 A part of the resin injected into the mold passes through the ribs and reaches the entire interior of the mold. At that time, the thicker the rib, the slower the flow rate of the resin flowing in the rib, and the resin is cooled during that time. That is, by changing the thickness of the rib, the outer diameter of the outer diameter cylindrical portion corresponding to the position of the rib becomes non-uniform, and rotational asymmetry of the outer diameter is ensured.
前記各構成に示したプーリは、金型を用いた注入・固化による成形が可能であれば、その素材は適宜選択することができるが、軽量性及び成形容易性の観点等から樹脂とするのが好ましい。 The pulleys shown in each of the above structures can be appropriately selected as long as they can be molded by injection / solidification using a mold, but are made of resin from the viewpoint of light weight and ease of molding. Is preferred.
この樹脂材料の種類も適宜選択し得るが、コスト面からはナイロン系樹脂、強度面からはフェノール系樹脂等が好ましい。このナイロン系樹脂は、フェノール系樹脂等と比較して強度の面で若干劣ることもあるが、内外径円筒部間に補強用のリブを設けることで、この強度を十分補うことができる。 Although the kind of this resin material can also be selected suitably, a nylon-type resin is preferable from a cost side, and a phenol-type resin etc. are preferable from a strength side. This nylon-based resin may be slightly inferior in strength compared with phenol-based resin or the like, but this strength can be sufficiently compensated by providing reinforcing ribs between the inner and outer diameter cylindrical portions.
さらに、転がり軸受の外輪に前記各構成に記載のプーリを樹脂の射出成形により一体成形し、樹脂プーリ付き転がり軸受とすることができる。
この軸受とプーリの一体化は、このプーリを成形する際の金型に軸受の外輪を組み込み得るようにしておき、この金型への樹脂の注入とともにこの外輪が固着されるようにするとよい。このようにすることで、プーリの成形と軸受との一体化を同時に行うことができるので、その作業が非常に簡便である。
Furthermore, the pulley described in each of the above-described structures can be integrally formed on the outer ring of the rolling bearing by resin injection molding to provide a rolling bearing with a resin pulley.
For the integration of the bearing and the pulley, it is preferable that the outer ring of the bearing can be incorporated in a mold for molding the pulley, and the outer ring is fixed together with the injection of the resin into the mold. By doing so, the pulley can be molded and the bearing can be integrated at the same time, so the operation is very simple.
また、転がり軸受の外輪に固着された内径円筒部と、ベルト案内面を有する外径円筒部と、内外円筒部間に形成された円板部と、この円板部に放射状に形成した複数のリブとを一体に成形するためのキャビティを有し、このキャビティに溶融した素材を注入・固化してプーリを成形するプーリ成形用金型において、前記外径円筒部の外径が、回転非対称となるように前記キャビティを形成するように、その金型を構成することができる。 Further, an inner diameter cylindrical portion fixed to the outer ring of the rolling bearing, an outer diameter cylindrical portion having a belt guide surface, a disk portion formed between the inner and outer cylinder portions, and a plurality of radial portions formed on the disk portion. In a pulley molding die that has a cavity for integrally forming a rib and molds a pulley by injecting and solidifying a molten material into the cavity, the outer diameter of the outer cylindrical portion is rotationally asymmetric. The mold can be configured so as to form the cavity.
この金型を用いて樹脂成形することによって、外径円筒部の外径が回転非対称のプーリを得ることができるが、このように回転非対称とする意義については上述したので説明は省略する。 By performing resin molding using this mold, a pulley having an outer diameter of the outer diameter cylindrical portion that is rotationally asymmetric can be obtained. However, since the significance of such rotationally asymmetry has been described above, description thereof will be omitted.
前記金型においては、前記キャビティ内に溶融した素材を注入するゲート孔を、成形するプーリの回転軸に対して回転非対称に設けるようにすることができる。 In the mold, the gate hole for injecting the molten material into the cavity can be provided in a rotationally asymmetric manner with respect to the rotating shaft of the pulley to be molded.
このようにゲート孔を回転非対称にする意義は、上述のゲートを回転非対称にするのと同じ意義なのでこの説明についても省略する。 Since the significance of making the gate hole rotationally asymmetric in this way is the same as that of making the gate rotationally asymmetric, the description thereof is also omitted.
上記のようにゲート孔を回転非対称に設ける代わりに、前記キャビティ内に溶融した素材を注入するゲート孔の孔径を、全てのゲート孔において均一でないようにすることもできる。 Instead of providing the gate holes rotationally asymmetric as described above, the hole diameters of the gate holes for injecting the molten material into the cavities can be made not uniform in all the gate holes.
このようにゲート孔の孔径を不均一とすることによって、各ゲート孔から注入される樹脂の量を不均一にすることができるが、その意義についても上述したのでその説明は省略する。 By making the hole diameters of the gate holes non-uniform in this way, the amount of resin injected from each gate hole can be made non-uniform. However, since its significance has also been described above, its description is omitted.
さらに、この金型においては、ゲート孔の孔径を不均一とするとともに、ゲート孔の位置を回転非対称とすることもできる。
このようにすることによって、樹脂の注入をさらに不均一なものとすることができるが、その意義についても上述したので説明は省略する。
Further, in this mold, the hole diameter of the gate hole can be non-uniform and the position of the gate hole can be rotationally asymmetric.
By doing so, the injection of the resin can be made more non-uniform, but the significance thereof has been described above, and the description thereof will be omitted.
さらに、前記各構成においては、前記リブの太さが、全てのリブで同じにならないように前記キャビティが形成するのが好ましい。
このリブの太さを不均一にする意義についても上述したので説明は省略する。
Furthermore, in each said structure, it is preferable that the said cavity is formed so that the thickness of the said rib may not become the same with all the ribs.
Since the significance of making the thickness of the rib non-uniform is also described above, the description thereof is omitted.
この発明によると、プーリの外径円筒部の外径を回転非対称として周期性を失わせることによって、このプーリから発生する複数の音響が干渉するのを防止する。このため、この干渉に起因して唸りが生じるのを防止し、プーリ回転の際の静粛性を確保することができる。 According to the present invention, the outer diameter of the outer diameter cylindrical portion of the pulley is made rotationally asymmetric to lose periodicity, thereby preventing interference of a plurality of sounds generated from the pulley. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of warpage due to this interference, and it is possible to ensure quietness when the pulley rotates.
この発明に係るプーリ付き軸受を図1及び2に示す。このプーリ付き軸受は、転がり軸受1と、この転がり軸受1の外輪2に固着された内径円筒部3と、ベルト案内面4を有する外径円筒部5と、内外円筒部3、5間に形成された円板部6と、この円板部6に放射状に形成した複数のリブ7とで構成されている。
A pulley-equipped bearing according to the present invention is shown in FIGS. The bearing with pulley is formed between a rolling
このプーリ付き軸受は、図4に示すように、プーリの形状に合わせて形成したキャビティ8を有するプーリ形成用金型9を用いて製造される。この金型9は、プーリの内径円筒部3となる位置に合わせてゲート孔10が6つ形成されていて、このゲート孔10から溶融した樹脂をキャビティ8内に注入するようになっている。このゲート孔10はプーリの回転軸周りに回転非対称に形成されていて、かつ、各ゲート孔10の孔径はそれぞれ異なっている。
As shown in FIG. 4, this pulley-equipped bearing is manufactured using a
このゲート孔10を回転非対称に形成するとともに孔径をゲート孔10ごとに変えることによって、各ゲート孔10から供給された樹脂がキャビティ8内の外径円筒部5に相当する位置に到達するタイミングが不均一となる。この結果、この外径円筒部5における樹脂の収縮度が不均一となって、その外径を回転非対称とすることができる。
By forming the
また、リブ7の太さは全てにおいて均等ではなく、一部の太さ(図1の7aを参照)が他の太さ(同図の7bを参照)と比較して太めに形成してある。ゲート孔10から注入された樹脂の一部はこのリブ7を通って外径円筒部5に供給されるが、このようにリブ7の太さを不均等にすることにより、外径円筒部5への供給速度が通過するリブ7の太さによって変わる。これによって、上記と同様に外径円筒部5の外径の回転非対称性を得ることができる。
Further, the thickness of the
この金型9で成形したプーリの内径円筒部3の側面には、図1に示したように、ゲート孔10から注入した樹脂の注入痕(以下、単に「ゲート11」という。)が残存している。このゲート11は、ゲート孔10の位置に対応して、プーリの回転軸周りに回転非対称となっているとともに、それぞれ異なる直径を有している。このゲート11は、プーリの機能上特に必要性はないので、研磨等によって除去してもよいし、残したまま使用に供してもよい。
As shown in FIG. 1, resin injection traces (hereinafter simply referred to as “
図1及び2に示した構成では、外径円筒部5の外径の回転非対称性を得るために、(1)ゲート孔10の位置を回転非対称にする、(2)ゲート孔10の孔径をゲート孔10ごとに変える、(3)リブ7の太さを不均等にする、の3つの手段を採用したが、この3つの中から少なくとも一つを選択するようにしてもよい。それぞれ単独にその効果を発揮し得るからである。
1 and 2, in order to obtain the rotational asymmetry of the outer diameter of the outer
あるいは、前記各手段によって回転非対称性を得る代わりに、外径円筒部5に研磨等の機械加工を施して、この回転非対称性を得るようにすることもできる。
Alternatively, instead of obtaining rotational asymmetry by each of the above means, the outer diameter
また、本構成ではプーリを転がり軸受の外輪2と一体に成形したものを示したが、例えば、このプーリの内径円筒部3に回転軸を直接嵌め込むようにしてもよい。この場合でも、このプーリの回転時の唸りを抑制する効果を発揮し得るからである。
In this configuration, the pulley is formed integrally with the
1 転がり軸受
2 外輪
3 内径円筒部
4 ベルト案内面
5 外径円筒部
6 円板部
7 リブ
8 キャビティ
9 プーリ成形用金型
10 ゲート孔
11 ゲート
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記外径円筒部(5)の外径が、回転軸に対して回転非対称となっており、前記プーリの成形が、溶融した素材を金型(9)に注入・固化してなされたものであって、その注入が、前記金型(9)に設けられた孔径の異なる複数のゲート孔(10)を通してなされており、前記リブ(7)が周方向に等間隔で形成されていることを特徴とするプーリ。 Formed between an inner diameter cylindrical portion (3) fixed to an outer ring (2) of a rolling bearing (1), an outer diameter cylindrical portion (5) having a belt guide surface (4), and inner and outer cylindrical portions (3, 5). In the pulley having the disc part (6) and a plurality of ribs (7) formed radially on the disc part (6),
The outer diameter of the outer diameter cylindrical portion (5) is rotationally asymmetric with respect to the rotation axis, and the pulley is molded by injecting and solidifying the molten material into the mold (9). The injection is performed through a plurality of gate holes (10) having different hole diameters provided in the mold (9), and the ribs (7) are formed at equal intervals in the circumferential direction. Features pulley.
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