JPWO2013002284A1 - プーリ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プーリ２ｂと外輪７ｆとの間でクリープが発生することを確実に防止できる構造を実現する。【解決手段】外輪７ｆのローレット目１９ａの各凹部１７ａの両側の内側面２３の交差角度θを、４５度≰θ≰１２０度として、凹部を台形状に形成する。また、凹部１７ａの径方向深さｈと、凸部１８ａの先端面２２の外接円の直径Ｄとが、０．００４Ｄ≰ｈ≰０．０１５Ｄの関係を満たし、かつ、凹部１７ａの底面２１の周方向長さＬを、０．０１Ｄ≰Ｌ≰０．０３Ｄの範囲に規制する。【選択図】図４

Description

本発明は、無端ベルトにより、自動車用のエアコンディショナに使用するコンプレッサなどの補機を駆動する機構や、タイミングベルトにより、クランクシャフトの端部に固定したクランクプーリとカムシャフトの端部に固定したカムプーリとの間で回転力を伝達する機構などのベルト伝動機構に組み込んで使用される、ガイドプーリやテンションプーリなどのプーリ装置に関する。
ベルト伝動機構に組み込まれて使用されるガイドプーリやテンションプーリなどのプーリ装置として、重量軽減およびコスト低減を図るために、軸受鋼などの金属材料からなる転がり軸受の外輪に、合成樹脂製のプーリを固設したプーリ装置が従来から使用されている。図９は、特開平１０−１２２３３９号公報に開示された合成樹脂製のプーリを組み込んだプーリ装置の構造を示している。プーリ装置１は、外周面にベルトを掛け渡すための合成樹脂製のプーリ２と、このプーリ２を支持軸などに回転自在に支持するための、単列深溝型のラジアル玉軸受である転がり軸受３とにより構成される。このうちの転がり軸受３は、外周面に単列の内輪軌道４を有する内輪５と、内周面に単列の外輪軌道６を有する外輪７と、これら内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体８とを備える。また、内輪５の両端部外周面と、外輪７の両端部内周面との間に密封板９を設け、転動体８を設置した内部空間に充填したグリースが外部に漏れることを防止するとともに、外部の塵芥などが内部空間内に入り込むことを防止している。このように構成される転がり軸受３の外輪７の外周面に、プーリ２を固設している。
プーリ２は、互いに同心に設けられた内径側円筒部１０および外径側円筒部１１を有する。内径側円筒部１０の中間部外周面と外径側円筒部１１の中間部内周面とは、円輪状の連結部１２により連結しており、連結部１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３を、それぞれ放射状に設けている。このようなプーリ２を、内径側円筒部１０を転がり軸受３を構成する外輪７の周囲に、射出成形により固設している。すなわち、プーリ装置１は、外輪７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けたプーリ２の外形に対応した内形を有するキャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を注入し、この熱可塑性樹脂が冷却および固化した後に、金型を開いて、プーリ２を転がり軸受３とともに、キャビティ内から取り出すことにより得られる。
このように構成されるプーリ装置１は、自動車の補機などを駆動するベルト伝動機構に組み込まれる、ガイドプーリやテンションプーリとして使用される。すなわち、エンジンのシリンダブロックなどの固定の部分に固設した支持軸に、転がり軸受３を構成する内輪５を外嵌固定する。そして、プーリ２の外周面に、無端ベルトが掛け渡される。この無端ベルトの走行に伴い、プーリ２が回転することにより、無端ベルトの巻き付け角度や張力が確保される。
外輪７の外周面に合成樹脂製のプーリ２が固設されたプーリ装置１の場合、外輪７が軸受鋼などの金属材料製であるため、外輪７とプーリ２との線膨張係数が異なる。したがって、使用時の温度上昇により、外輪７とプーリ２との密着性が低下し、外輪７とプーリ２との間で相対的な滑り（クリープ）が発生する場合がある。このようなクリープを防止するための技術が、特開昭６１−３８２１８号公報、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報、特開平１１−１４８５５０号公報に開示されている。このうちの特開昭６１−３８２１８号公報に開示されたプーリ装置では、図１０に示すように、外輪７ａの外周面にナール（セレーション）１４を全周にわたって形成して、外輪７ａに合成樹脂製のプーリを外嵌した状態で、ナール１４をプーリの内周面に食い込ませることにより、クリープの発生を防止している。
また、実開昭５０−２００４３号公報に開示されたプーリ装置では、図１１に示すように、外輪７ｂ（７ｃ）の外周面に、円周方向に関して軸方向の幅が異なる凹溝１５ａ（１５ｂ）を形成するとともに、外輪７ｂ（７ｃ）の外周面に合成樹脂製のプーリを射出成形により固設している。この射出成形時に、凹溝１５ａ（１５ｂ）内に溶融した熱可塑性樹脂が充填される。凹溝１５ａ（１５ｂ）は軸方向の幅が円周方向に関して異なるため、凹溝１５ａ（１５ｂ）の内側面と凹溝１５ａ（１５ｂ）内で固化した合成樹脂との噛み合いにより、外輪７ｂ（７ｃ）とプーリとの間におけるクリープの発生が防止される。
また、実開昭５０−２３５４０号公報に開示されたプーリ装置では、図１２に示すように、外輪７ｄの外周面に、互いに平行とならないように、軸方向に対し傾斜させた１対の凹溝１５ｃを全周にわたって形成するとともに、外輪７ｄの外周面に合成樹脂製のプーリを射出成形により固設している。１対の凹溝１５ｃが軸方向に傾斜しているため、外輪７ｄとプーリとの間におけるクリープの発生が防止される。この構造では、１対の凹溝１５ｃの傾斜方向を互いに反対とすることにより、プーリの回転に伴い発生するアキシアル荷重を互いに打ち消し合わせて、プーリ装置に捩れを生じさせるモーメント荷重が外輪７ｄに発生しないようにしている。
特開昭６１−３８２１８号公報、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造では、プーリと外輪７ａ〜７ｄとの間でクリープが発生することを防止できるが、未だ解決すべき問題がそれぞれある。すなわち、特開昭６１−３８２１８号公報に開示された構造の場合、外輪７ａの外周面の全体にわたってナール１４を形成しているため、ナール１４を形成した後、外輪７ａに熱処理を施す際に、残留ひずみによって外輪７ａが変形する場合がある。また、外輪７ａの内周面に外輪軌道６を形成する際に、外輪７ａの外周面を精度よく支持することが難しい。このため、外輪軌道６の加工性および加工精度が低下する場合がある。
一方、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面に円筒面が残っているため、外輪軌道の加工性および加工精度が低下することはない。しかし、近年の自動車の高性能化に伴い、プーリに掛け渡すベルトの張力やプーリの回転速度が増大し、プーリと外輪との間でクリープを発生させようとする力が増大する傾向にある。クリープを発生させようとする力が大きい場合、実開昭５０−２００４３号公報に開示された構造では、凹溝１５ａ（１５ｂ）の軸方向の幅寸法の差を大きく、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造では、凹溝１５ｃの傾斜角度を大きく、それぞれ形成する必要がある。このように、凹溝１５ａ〜１５ｃの幅寸法の差もしくは傾斜角度を大きくする場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面での加工領域が広がることになる。
また、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面に残っている円筒面の幅方向に関する形状が、円周方向にわたって変化する。このため、凹溝１５ａ〜１５ｃを形成した後、外輪７ｂ〜７ｄに熱処理を施す際に、残留ひずみによって外輪７ｂ〜７ｄが変形する可能性がある。
図１３および図１４は、特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造を示している。この構造では、転がり軸受３ａを構成する外輪７ｅの外周面の軸方向の一部に係止溝１６を設け、この係止溝１６の底面に、ローレット加工による凹部１７と凸部１８とを全周にわたって交互に配置することにより構成される、平目のローレット目１９を設けている。そして、外輪７ｅの係止溝１６の底面に形成した凹部１７に、プーリ２ａを構成する合成樹脂の一部を進入させて、プーリ２ａの内周面に、それぞれが軸方向に長い突条２０を形成している。これらの突条２０と外輪７ｅのローレット目１９との係合により、プーリ２ａと外輪７ｅとの間でクリープが発生することを防止している。
特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｅの外周面に残っている円筒面の幅方向に関する形状が、円周方向にわたって同じになるため、外輪７ｅの外周面にローレット目１９を形成した後、外輪７ｅに熱処理を施しても、外輪７ｅが残留ひずみによって変形することは防止される。しかしながら、この構造では、ローレット目１９の凹部１７および凸部１８の数、形状および寸法は特に規制されていない。このため、凹部１７の底面の周方向長さが短すぎたり、凹部１７の径方向深さが深すぎたりすると、プーリ２ａを構成する合成樹脂の一部が、凹部１７内全体に行きわたらず、プーリ２ａの内周面と外輪７ｅの外周面との間に隙間（ボイド）が生じる可能性がある。特に、凹部１７の周方向長さが短く（実質的に０）、突条２０の断面形状が三角形である場合には、プーリ２ａの内周面と外輪７ｅの外周面との間に隙間を生じ易い。この結果、プーリ２ａと外輪７ｅとがガタついたり、プーリ２ａと外輪７ｅとの結合強度を十分に確保できなくなったりする可能性がある。
特開平１０−１２２３３９号公報 特開昭６１−３８２１８号公報 実開昭５０−２００４３号公報 実開昭５０−２３５４０号公報 特開平１１−１４８５５０号公報
本発明は、上述のような事情に鑑みて、合成樹脂製のプーリと金属材料製の外輪との間でクリープが発生することを確実に防止できる、プーリ装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様のプーリ装置は、プーリと転がり軸受とを備える。このうちの転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを有する。また、前記プーリは、ベルトが掛け渡される外周面と、前記外輪の外周面に外嵌される内周面を有する。なお、本発明は、前記内輪軌道および外輪軌道がそれぞれ単列深溝型であり、前記転動体が玉である、プーリ装置に好適に適用される。
特に、本発明の第１の態様のプーリ装置では、前記外輪の外周面の軸方向の一部に、この外輪の幅の１／２０〜１／２の範囲の幅を有する係止溝が少なくとも１つ設けられており、この係止溝の底面に、ローレット加工による、幅方向に伸長する凹部と凸部とが全周にわたって交互に配置されるローレット目が形成されている。そして、これらの凹部および凸部の数、形状および寸法が、次の（１）〜（３）のすべての条件を満たすように規制
している。
（１）これらの凹部のうち、底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面同士の交差角度θを、４５度〜１２０度の範囲として、その形状を台形状とする。
（２）前記凸部の先端面の外接円の直径Ｄと、前記凹部の底面の周方向長さＬとが、０．０１Ｄ≦Ｌ≦０．０３Ｄの関係を満たす。
（３）前記直径Ｄと、前記凹部の径方向深さをｈとが、０．００４Ｄ≦ｈ≦０．０１５Ｄの関係を満たす。
そして、前記プーリの内周面の軸方向の一部に、幅方向に伸長し、前記凹部と係合する複数の台形状の突条を全周にわたって形成して、これらの突条を前記凹部と係合させることにより、前記プーリが前記転がり軸受の外周面に保持される。
好ましくは、前記プーリが前記外輪の外周面に対して射出成形により固設され、この射出成形時に、このプーリを構成する溶融樹脂が、前記係止溝に充填固化されることにより、前記突条が形成されることにより、これらの突条が前記凹部に係合する構造とする。
前記ローレット目の凹部と凸部とを、軸方向に対し傾斜した状態で設けることが好ましい。
本発明の第２の態様のプーリ装置も、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを有する転がり軸受と、ベルトが掛け渡される外周面と、前記外輪の外周面に外嵌される内周面を有するプーリと、を備える。
そして、前記外輪の外周面の軸方向の一部に、この外輪の幅の１／２０〜１／２の範囲の幅を有する係止溝を少なくとも１つ設けて、この係止溝の底面に、ローレット加工による、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長する凹部と凸部とが全周にわたって交互に配置されるローレット目を形成し、これらの凹部のそれぞれが、底面とこの底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面とを備え、かつ、台形状となるように構成する。さらに、前記プーリの内周面の軸方向の一部に、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長し、前記凹部と係合する複数の台形状の突条を全周にわたって形成する。
この態様でも、前記プーリを前記外輪の外周面に対して射出成形により固設させ、この射出成形時に、このプーリを構成する溶融樹脂を、前記係止溝に充填固化させることにより、前記突条を形成することが好ましい。
前記係止溝を、前記外輪の外周面の軸方向の２箇所位置に形成して、これらの係止溝の底面に形成されたローレット目の凹部と凸部とを、軸方向に対し互いに反対方向に同じ角度だけ傾斜した状態で設けることが好ましい。
なお、第１の態様の構成に、第２の態様の構成を適用することは可能である。また、第２の態様の構成に、第１の態様における凹部および凸部の数、形状および寸法に関する条件を適用することも可能である。
本発明のプーリ装置の場合には、外輪の外周面に形成されたローレット目の凹部および凸部の数、形状および寸法を適正に規制することで、合成樹脂製のプーリと金属材料製の外輪との間でクリープが発生することを確実に防止できる。
また、本発明の好ましい態様においては、前記プーリの回転に伴って、このプーリの内周面に形成した突条の周方向側面と前記ローレット目の内側面との当接部に加わる力を小さく抑えることができる。
図１は、本発明の実施の形態の第１例のプーリ装置から転がり軸受を取り出して示す斜視図である。 図２は、図１の転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図３は、図２の部分拡大ａ−ａ断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の第１例のプーリ装置を、外輪の外径側にプーリを固設した状態で示す、図３と同様の図である。 図５は、本発明の実施の形態の第２例を示す、プーリ装置の部分切断斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態の第２例のプーリ装置を構成する転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図７は、本発明の実施の形態の第３例を示す、プーリ装置の部分切断斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態の第３例のプーリ装置を構成する転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図９は、従来のプーリ装置の１例を示す部分切断斜視図である。 図１０は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第１例を示す、転がり軸受の半部断面図（Ａ）と、一部が省略された転がり軸受の概略側面図（Ｂ）である。 図１１は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第２例（Ａ）および第３例（Ｂ）を示す、転がり軸受を径方向外方から見た正面図である。 図１２は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第４例を示す、転がり軸受を径方向外方から見た正面図である。 図１３は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第５例を示す、要部断面図である。 図１４は、図１３のｂ−ｂ断面図である。
［実施の形態の第１例］
図１〜図３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。なお、本例の特徴は、プーリと外輪との間でクリープが発生することを確実に防止するプーリ装置を実現するため、このプーリ装置の外輪７ｆの外周面の一部に設けたローレット目１９ａの凹部１７ａおよび凸部１８ａの形状および寸法を工夫した点にある。その他の部分の構造および作用は、従来のプーリ装置と同様であるから、同等部分に関する図示および説明は省略または簡略化して、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
本例のプーリ装置の転がり軸受３ｂを構成する外輪７ｆは、外径が３５ｍｍ〜６０ｍｍで、幅寸法が８ｍｍ〜２０ｍｍであり、外周面の軸方向の一部に係止溝１６ａが設けられている。この係止溝１６ａの底面に、ローレット加工による凹部１７ａと凸部１８ａとを、全周にわたって交互に配置して構成される、ローレット目１９ａが形成されている。凹部１７ａに、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を充填および固化させることで、プーリ２ｂの内周面の軸方向の一部に、それぞれが軸方向に長い突条２０ａが形成されている。突条２０ａと外輪７ｆのローレット目１９ａとの係合により、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間のクリープの発生を防止している。なお、ローレット目１９ａの幅Ｗ１９は、外輪７ｆの幅をＷ７とした場合、０．０５Ｗ７≦Ｗ１９≦０．５Ｗ７の関係となるように規制される。Ｗ１９＜０．０５Ｗ７である場合、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性があり、好ましくない。一方、Ｗ１９＞０．５Ｗ７とした場合、ローレット加工によりローレット目１９ａを形成することが困難となる。
凹部１７ａの数は、合計で５０個〜１５０個としている。凹部１７ａの数、すなわち、突条２０ａの数が５０個未満の場合、突条２０ａの数が十分ではなくなり、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性がある。これに対して、凹部１７ａの数が１５０個を超えると、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡らず、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。また、突条２０ａの周方向長さが小さくなり、突条２０ａの強度が低くなるため、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなったり、プーリの耐久性を確保できなくなったりする可能性がある。
また、凹部１７ａを構成する内面のうち、凸部１８ａの先端面２２と連続する、周方向に関して互いに対向する内側面（段差面）２３を設けており、隣り合う内側面２３同士の交差角度θを、４５度〜１２０度の範囲に規制している。この交差角度θが４５度未満の場合には、凹部１７ａに、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡らず、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。一方、交差角度θが１２０度を超えた場合、凹部１７ａの数を十分に確保することが難しくなるだけでなく、内側面２３と突条２０ａとの当接面の圧力角が小さくなる。このため、外輪７ｆの外周面に対してプーリ２ｂの内周面が滑りやすくなり、クリープ防止効果を十分に得ることができない。
また、凹部１７ａの径方向深さｈと、凸部１８ａの先端面２２の外接円の直径（凸部１８ａの山径）Ｄとは、０．００４Ｄ≦ｈ≦０．０１５Ｄの関係を満たすようにする。ｈ＞０．０１５Ｄの場合、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡りにくくなり、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。一方、ｈ＜０．００４Ｄとした場合、凹部１７ａと突条２０ａとの結合強度を十分に確保できず、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性がある。
さらに、凹部１７ａの底面２１の周方向長さＬと、凸部１８ａの先端面２２の外接円の直径Ｄとは、０．０１Ｄ≦Ｌ≦０．０３Ｄの関係を満たしている。Ｌ＜０．０１Ｄの場合、突条２０ａの強度を十分に確保することが難しく、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるトルクを支承できなくなる可能性がある。一方、Ｌ＞０．０３Ｄとした場合、凹部１７ａの数を十分に確保することが困難となる。
［実施の形態の第２例］
図５および図６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ローレット目１９ｂの凹部１７ｂおよび凸部１８ｂを、転がり軸受３ｃの軸方向に対し傾斜した状態で設けている。このようなローレット目１９ｂは、例えば綾目用転造ローレット駒により係止溝１６ｂの底面にローレット加工を施すことで形成できる。そして、実施の形態の第１例の場合と同様に、凹部１７ｂに、プーリ２ｃを構成する合成樹脂の一部を進入および固化させることで、プーリ２ｃの内周面に軸方向に対し傾斜した突条２０ｂを形成している。突条２０ｂと外輪７ｇのローレット目１９ｂとの係合により、プーリ２ｃと外輪７ｇとの間のクリープの発生を防止している。
本例の場合、凹部１７ｂおよび凸部１８ｂを、転がり軸受３ｃの軸方向に対し傾斜した状態で設けているため、プーリ２ｃの回転に伴い、突条２０ｂの周方向側面からローレット目１９ｂの段差面に加わる力を小さくすることができる。凹部１７ｂおよび凸部１８ｂの形成方向と、転がり軸受３ｂの軸方向との成す角度（ねじれ角）αは、０度＜α≦１０度の範囲、好ましくは０度＜α≦３度の範囲に規制する。ねじれ角αの範囲の下限値は、突条の周方向側面から凹部１７ｂの内側面（段差面）に加わる力を小さく抑える面から定められる。一方、ねじれ角αの範囲の上限値は、突条の周方向側面と凹部１７ｂの内側面（段差面）との係合部に関する接線方向の力が大きくなり過ぎるのを防止する面から定められる。
プーリ２ｃの回転に伴い外輪７ｆに生じるアキシアル荷重は、突条２０ｂの幅方向端面と凹部１７ｂの幅方向内端面との係合により支承される。本例の場合、凹部１７ｂの幅方向内端面を、外輪７ｆの軸方向に対し垂直方向に設けている。ただし、凹部１７ｂを係止溝１６ｂの幅方向に亙って（凹部１７ｂの幅方向両端部を係止溝１６ｂの幅方向両側面に開口する状態で）形成したり、凹部１７ｂおよび凸部１８ｂの形成方向に対し直角方向の面としたりすることもできる。その他の部分の構造および効果は、実施の形態の第１例と同様である。なお、本例でも、第１例における凹部および凸部の数、形状および寸法に関する条件を適用することが好ましいが、必ずしもこれらすべてを適用する必要はない。
［実施の形態の第３例］
図７および図８は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、外輪７ｈの外周面の２箇所位置にローレット目１９ｂ、１９ｃを、外輪７ｈの軸方向中央部に関し対称に設けている。すなわち、外輪７ｈの外周面の軸方向に離隔した２箇所位置に、それぞれ係止溝１６ｂ、１６ｃを形成し、係止溝１６ｂ、１６ｃの底面にローレット目１９ｂ、１９ｃの凹部１７ｂ、１７ｃと凸部１８ｂ、１８ｃを軸方向に関して、互いに逆方向に、同じ角度だけ傾斜した状態で形成している。ただし、凹部１７ｂ、１７ｃと凸部１８ｂ、１８ｃとの周期（ピッチ）については、必ずしも同じとする必要はなく、たとえば一方のローレット目１９ｂの周期に対し、他方のローレット目１９ｃの周期を、半周期ずらすこともできる。
本例の場合、外輪７ｈの外周面の２箇所位置にローレット目１９ｂ、１９ｃを、外輪７ｈの軸方向中央部に関し対称に設けている。このため、プーリ２ｄの回転に伴い外輪７ｈに生じるアキシアル荷重を互いに打ち消し合わせて、相殺することができる。その他の部分の構造および効果は、実施の形態の第２例と同様である。
実施の形態の第１例に係る発明の効果を確認するために行った実験について、以下に説明する。この実験では、外周面の一部に、表１に示した、本発明の技術的範囲に属する１種類（実施例）と、この発明の技術的範囲から外れる１種類（比較例）との合計２種類の、互いに異なる凹部および凸部の数、形状および寸法を有するローレット目を形成した、内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍで、ＪＩＳの呼び番号が６２０３である、単列深溝型玉軸受を用意した。なお、係止溝の幅寸法は何れも２．４ｍｍとし、ローレット目の幅寸法は何れも１．６ｍｍとした。
Figure 2013002284
表１に示した各例の外輪に、合成樹脂を射出し、これらの外輪の外周面にプーリを形成し、プーリ装置とした。プーリを構成する合成樹脂材料として、ナイロン６６を使用し、プーリの外径寸法は７０ｍｍ、幅寸法は２４ｍｍとした。
このようにして得られた、それぞれのプーリ装置を、プーリを回転不能に固定し、外輪に回転方向の力を加えた。この状態で、プーリと外輪との間でクリープが発生（この外輪が、このプーリに対して相対回転）した時のトルクの大きさを３回測定した。
Figure 2013002284
表２は、上記の実験の結果を表している。クリープが発生したときのトルクの大きさの標準偏差は、比較例が１６．３であるのに対し、実施例では８．７とおよそ半分に抑えられている。これは、ローレット目の数、形状および寸法を適切に規制しなかった場合には、ローレット目の凹部の底面と突条の先端面との間に隙間が生じ、プーリと外輪との間の結合強度を十分に確保できなくなる場合があることを示している。また、クリープが発生したときのトルクの大きさの平均値についても、比較例に対し、実施例の場合にはおよそ１０％向上していることが理解される。以上の実験により、本発明によれば、特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造を有するプーリ装置において、プーリと外輪との間で支承できるクリープトルクの大きさを確実に向上させられることを確認できた。
１ プーリ装置
２、２ａ〜２ｄ プーリ
３、３ａ〜３ｃ 転がり軸受
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７、７ａ〜７ｈ 外輪
８ 転動体
９ 密封板
１０ 内径側円筒部
１１ 外径側円筒部
１２ 連結部
１３ 補強リブ
１４ ナール
１５ａ〜１５ｃ 凹溝
１６、１６ａ〜１６ｃ 係止溝
１７、１７ａ〜１７ｃ 凹部
１８、１８ａ〜１８ｃ 凸部
１９、１９ａ〜１９ｃ ローレット目
２０、２０ａ、２０ｂ 突条
２１ 底面
２２ 先端面
２３ 内側面
本発明は、無端ベルトにより、自動車用のエアコンディショナに使用するコンプレッサなどの補機を駆動する機構や、タイミングベルトにより、クランクシャフトの端部に固定したクランクプーリとカムシャフトの端部に固定したカムプーリとの間で回転力を伝達する機構などのベルト伝動機構に組み込んで使用される、ガイドプーリやテンションプーリなどのプーリ装置に関する。
ベルト伝動機構に組み込まれて使用されるガイドプーリやテンションプーリなどのプーリ装置として、重量軽減およびコスト低減を図るために、軸受鋼などの金属材料からなる転がり軸受の外輪に、合成樹脂製のプーリを固設したプーリ装置が従来から使用されている。図９は、特開平１０−１２２３３９号公報に開示された合成樹脂製のプーリを組み込んだプーリ装置の構造を示している。プーリ装置１は、外周面にベルトを掛け渡すための合成樹脂製のプーリ２と、このプーリ２を支持軸などに回転自在に支持するための、単列深溝型のラジアル玉軸受である転がり軸受３とにより構成される。このうちの転がり軸受３は、外周面に単列の内輪軌道４を有する内輪５と、内周面に単列の外輪軌道６を有する外輪７と、これら内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動自在に設けられた複数個の転動体８とを備える。また、内輪５の両端部外周面と、外輪７の両端部内周面との間に密封板９を設け、転動体８を設置した内部空間に充填したグリースが外部に漏れることを防止するとともに、外部の塵芥などが内部空間内に入り込むことを防止している。このように構成される転がり軸受３の外輪７の外周面に、プーリ２を固設している。
プーリ２は、互いに同心に設けられた内径側円筒部１０および外径側円筒部１１を有する。内径側円筒部１０の中間部外周面と外径側円筒部１１の中間部内周面とは、円輪状の連結部１２により連結しており、連結部１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３を、それぞれ放射状に設けている。このようなプーリ２を、内径側円筒部１０を転がり軸受３を構成する外輪７の周囲に、射出成形により固設している。すなわち、プーリ装置１は、外輪７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けたプーリ２の外形に対応した内形を有するキャビティ内に、溶融した熱可塑性樹脂を注入し、この熱可塑性樹脂が冷却および固化した後に、金型を開いて、プーリ２を転がり軸受３とともに、キャビティ内から取り出すことにより得られる。
このように構成されるプーリ装置１は、自動車の補機などを駆動するベルト伝動機構に組み込まれる、ガイドプーリやテンションプーリとして使用される。すなわち、エンジンのシリンダブロックなどの固定の部分に固設した支持軸に、転がり軸受３を構成する内輪５を外嵌固定する。そして、プーリ２の外周面に、無端ベルトが掛け渡される。この無端ベルトの走行に伴い、プーリ２が回転することにより、無端ベルトの巻き付け角度や張力が確保される。
外輪７の外周面に合成樹脂製のプーリ２が固設されたプーリ装置１の場合、外輪７が軸受鋼などの金属材料製であるため、外輪７とプーリ２との線膨張係数が異なる。したがって、使用時の温度上昇により、外輪７とプーリ２との密着性が低下し、外輪７とプーリ２との間で相対的な滑り（クリープ）が発生する場合がある。このようなクリープを防止するための技術が、特開昭６１−３８２１８号公報、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報、特開平１１−１４８５５０号公報に開示されている。このうちの特開昭６１−３８２１８号公報に開示されたプーリ装置では、図１０に示すように、外輪７ａの外周面にナール（セレーション）１４を全周にわたって形成して、外輪７ａに合成樹脂製のプーリを外嵌した状態で、ナール１４をプーリの内周面に食い込ませることにより、クリープの発生を防止している。
また、実開昭５０−２００４３号公報に開示されたプーリ装置では、図１１に示すように、外輪７ｂ（７ｃ）の外周面に、円周方向に関して軸方向の幅が異なる凹溝１５ａ（１５ｂ）を形成するとともに、外輪７ｂ（７ｃ）の外周面に合成樹脂製のプーリを射出成形により固設している。この射出成形時に、凹溝１５ａ（１５ｂ）内に溶融した熱可塑性樹脂が充填される。凹溝１５ａ（１５ｂ）は軸方向の幅が円周方向に関して異なるため、凹溝１５ａ（１５ｂ）の内側面と凹溝１５ａ（１５ｂ）内で固化した合成樹脂との噛み合いにより、外輪７ｂ（７ｃ）とプーリとの間におけるクリープの発生が防止される。
また、実開昭５０−２３５４０号公報に開示されたプーリ装置では、図１２に示すように、外輪７ｄの外周面に、互いに平行とならないように、軸方向に対し傾斜させた１対の凹溝１５ｃを全周にわたって形成するとともに、外輪７ｄの外周面に合成樹脂製のプーリを射出成形により固設している。１対の凹溝１５ｃが軸方向に傾斜しているため、外輪７ｄとプーリとの間におけるクリープの発生が防止される。この構造では、１対の凹溝１５ｃの傾斜方向を互いに反対とすることにより、プーリの回転に伴い発生するアキシアル荷重を互いに打ち消し合わせて、プーリ装置に捩れを生じさせるモーメント荷重が外輪７ｄに発生しないようにしている。
特開昭６１−３８２１８号公報、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造では、プーリと外輪７ａ〜７ｄとの間でクリープが発生することを防止できるが、未だ解決すべき問題がそれぞれある。すなわち、特開昭６１−３８２１８号公報に開示された構造の場合、外輪７ａの外周面の全体にわたってナール１４を形成しているため、ナール１４を形成した後、外輪７ａに熱処理を施す際に、残留ひずみによって外輪７ａが変形する場合がある。また、外輪７ａの内周面に外輪軌道６を形成する際に、外輪７ａの外周面を精度よく支持することが難しい。このため、外輪軌道６の加工性および加工精度が低下する場合がある。
一方、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面に円筒面が残っているため、外輪軌道の加工性および加工精度が低下することはない。しかし、近年の自動車の高性能化に伴い、プーリに掛け渡すベルトの張力やプーリの回転速度が増大し、プーリと外輪との間でクリープを発生させようとする力が増大する傾向にある。クリープを発生させようとする力が大きい場合、実開昭５０−２００４３号公報に開示された構造では、凹溝１５ａ（１５ｂ）の軸方向の幅寸法の差を大きく、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造では、凹溝１５ｃの傾斜角度を大きく、それぞれ形成する必要がある。このように、凹溝１５ａ〜１５ｃの幅寸法の差もしくは傾斜角度を大きくする場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面での加工領域が広がることになる。
また、実開昭５０−２００４３号公報、実開昭５０−２３５４０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｂ〜７ｄの外周面に残っている円筒面の幅方向に関する形状が、円周方向にわたって変化する。このため、凹溝１５ａ〜１５ｃを形成した後、外輪７ｂ〜７ｄに熱処理を施す際に、残留ひずみによって外輪７ｂ〜７ｄが変形する可能性がある。
図１３および図１４は、特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造を示している。この構造では、転がり軸受３ａを構成する外輪７ｅの外周面の軸方向の一部に係止溝１６を設け、この係止溝１６の底面に、ローレット加工による凹部１７と凸部１８とを全周にわたって交互に配置することにより構成される、平目のローレット目１９を設けている。そして、外輪７ｅの係止溝１６の底面に形成した凹部１７に、プーリ２ａを構成する合成樹脂の一部を進入させて、プーリ２ａの内周面に、それぞれが軸方向に長い突条２０を形成している。これらの突条２０と外輪７ｅのローレット目１９との係合により、プーリ２ａと外輪７ｅとの間でクリープが発生することを防止している。
特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造の場合、外輪７ｅの外周面に残っている円筒面の幅方向に関する形状が、円周方向にわたって同じになるため、外輪７ｅの外周面にローレット目１９を形成した後、外輪７ｅに熱処理を施しても、外輪７ｅが残留ひずみによって変形することは防止される。しかしながら、この構造では、ローレット目１９の凹部１７および凸部１８の数、形状および寸法は特に規制されていない。このため、凹部１７の底面の周方向長さが短すぎたり、凹部１７の径方向深さが深すぎたりすると、プーリ２ａを構成する合成樹脂の一部が、凹部１７内全体に行きわたらず、プーリ２ａの内周面と外輪７ｅの外周面との間に隙間（ボイド）が生じる可能性がある。特に、凹部１７の周方向長さが短く（実質的に０）、突条２０の断面形状が三角形である場合には、プーリ２ａの内周面と外輪７ｅの外周面との間に隙間を生じ易い。この結果、プーリ２ａと外輪７ｅとがガタついたり、プーリ２ａと外輪７ｅとの結合強度を十分に確保できなくなったりする可能性がある。
特開平１０−１２２３３９号公報 特開昭６１−３８２１８号公報 実開昭５０−２００４３号公報 実開昭５０−２３５４０号公報 特開平１１−１４８５５０号公報
本発明は、上述のような事情に鑑みて、合成樹脂製のプーリと金属材料製の外輪との間でクリープが発生することを確実に防止できる、プーリ装置を提供することを目的とする。
本発明のプーリ装置は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体である玉とを有する転がり軸受と、ベルトが掛け渡される外周面と、前記外輪の外周面に外嵌される内周面を有するプーリと、を備える。なお、本発明は、前記内輪軌道および外輪軌道がそれぞれ単列深溝型である、プーリ装置に好適に適用される。
特に本発明のプーリ装置は、前記外輪の外周面のうち軸方向に関して前記外輪軌道の溝底部から外れた部分に、この外輪の幅の１／２０〜１／２の範囲の幅を有する係止溝を少なくとも１つ設けて、この係止溝の底面に、ローレット加工による、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長する凹部と凸部とが全周にわたって交互に配置されるローレット目を形成し、これらの凹部のそれぞれが、底面とこの底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面とを備え、かつ、台形状となるように構成する。また、これら各凸部の先端面を、前記係止溝の底面と同一面上に設ける。
さらに、前記プーリの内周面の軸方向の一部に、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長し、前記凹部と係合する複数の台形状の突条を全周にわたって形成する。
好ましくは、前記プーリを前記外輪の外周面に対して射出成形により固設させ、この射出成形時に、このプーリを構成する溶融樹脂を、前記係止溝に充填固化させることにより、前記突条を形成する。
前記係止溝を、前記外輪の外周面の軸方向の２箇所位置に形成して、これらの係止溝の底面に形成されたローレット目の凹部と凸部とを、軸方向に対し互いに反対方向に同じ角度だけ傾斜した状態で設けることが好ましい。
なお、本発明のプーリ装置に関して、凹部および凸部の数、形状および寸法を、次の（１）〜（３）のすべての条件を満たすように規制する事も可能である。
（１）これらの凹部のうち、底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面同士の交差角度θを、４５度〜１２０度の範囲として、その形状を台形状とする。
（２）前記凸部の先端面の外接円の直径Ｄと、前記凹部の底面の周方向長さＬとが、０．０１Ｄ≦Ｌ≦０．０３Ｄの関係を満たす。
（３）前記直径Ｄと、前記凹部の径方向深さをｈとが、０．００４Ｄ≦ｈ≦０．０１５Ｄの関係を満たす。
本発明のプーリ装置の場合には、外輪の外周面に形成されたローレット目の凹部および凸部の数、形状および寸法を適正に規制することで、合成樹脂製のプーリと金属材料製の外輪との間でクリープが発生することを確実に防止できる。
また、前記プーリの回転に伴って、このプーリの内周面に形成した突条の周方向側面と前記ローレット目の内側面との当接部に加わる力を小さく抑えることができる。
図１は、本発明に関する参考例のプーリ装置から転がり軸受を取り出して示す斜視図である。 図２は、図１の転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図３は、図２の部分拡大ａ−ａ断面図である。 図４は、本発明に関する参考例のプーリ装置を、外輪の外径側にプーリを固設した状態で示す、図３と同様の図である。 図５は、本発明の実施の形態の第１例を示す、プーリ装置の部分切断斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態の第１例のプーリ装置を構成する転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図７は、本発明の実施の形態の第２例を示す、プーリ装置の部分切断斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態の第２例のプーリ装置を構成する転がり軸受を径方向から見た正面図である。 図９は、従来のプーリ装置の１例を示す部分切断斜視図である。 図１０は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第１例を示す、転がり軸受の半部断面図（Ａ）と、一部が省略された転がり軸受の概略側面図（Ｂ）である。 図１１は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第２例（Ａ）および第３例（Ｂ）を示す、転がり軸受を径方向外方から見た正面図である。 図１２は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第４例を示す、転がり軸受を径方向外方から見た正面図である。 図１３は、従来のプーリ装置における、クリープを防止するための構造の第５例を示す、要部断面図である。 図１４は、図１３のｂ−ｂ断面図である。
［本発明に関する参考例］
図１〜図４は、本発明に関する参考例を示している。なお、本参考例の特徴は、プーリと外輪との間でクリープが発生することを確実に防止するプーリ装置を実現するため、このプーリ装置の外輪７ｆの外周面の一部に設けたローレット目１９ａの凹部１７ａおよび凸部１８ａの形状および寸法を工夫した点にある。その他の部分の構造および作用は、従来のプーリ装置と同様であるから、同等部分に関する図示および説明は省略または簡略化して、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
本参考例のプーリ装置の転がり軸受３ｂを構成する外輪７ｆは、外径が３５ｍｍ〜６０ｍｍで、幅寸法が８ｍｍ〜２０ｍｍであり、外周面の軸方向の一部に係止溝１６ａが設けられている。この係止溝１６ａの底面に、ローレット加工による凹部１７ａと凸部１８ａとを、全周にわたって交互に配置して構成される、ローレット目１９ａが形成されている。凹部１７ａに、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を充填および固化させることで、プーリ２ｂの内周面の軸方向の一部に、それぞれが軸方向に長い突条２０ａが形成されている。突条２０ａと外輪７ｆのローレット目１９ａとの係合により、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間のクリープの発生を防止している。なお、ローレット目１９ａの幅Ｗ１９は、外輪７ｆの幅をＷ７とした場合、０．０５Ｗ７≦Ｗ１９≦０．５Ｗ７の関係となるように規制される。Ｗ１９＜０．０５Ｗ７である場合、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性があり、好ましくない。一方、Ｗ１９＞０．５Ｗ７とした場合、ローレット加工によりローレット目１９ａを形成することが困難となる。
凹部１７ａの数は、合計で５０個〜１５０個としている。凹部１７ａの数、すなわち、突条２０ａの数が５０個未満の場合、突条２０ａの数が十分ではなくなり、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性がある。これに対して、凹部１７ａの数が１５０個を超えると、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡らず、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。また、突条２０ａの周方向長さが小さくなり、突条２０ａの強度が低くなるため、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなったり、プーリの耐久性を確保できなくなったりする可能性がある。
また、凹部１７ａを構成する内面のうち、凸部１８ａの先端面２２と連続する、周方向に関して互いに対向する内側面（段差面）２３を設けており、隣り合う内側面２３同士の交差角度θを、４５度〜１２０度の範囲に規制している。この交差角度θが４５度未満の場合には、凹部１７ａに、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡らず、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。一方、交差角度θが１２０度を超えた場合、凹部１７ａの数を十分に確保することが難しくなるだけでなく、内側面２３と突条２０ａとの当接面の圧力角が小さくなる。このため、外輪７ｆの外周面に対してプーリ２ｂの内周面が滑りやすくなり、クリープ防止効果を十分に得ることができない。
また、凹部１７ａの径方向深さｈと、凸部１８ａの先端面２２の外接円の直径（凸部１８ａの山径）Ｄとは、０．００４Ｄ≦ｈ≦０．０１５Ｄの関係を満たすようにする。ｈ＞０．０１５Ｄの場合、プーリ２ｂを構成する合成樹脂の一部を進入させようとしても、凹部１７ａ内全体に合成樹脂が行き渡りにくくなり、凹部１７ａの底面２１と、突条２０ａの先端面との間に隙間が生じる可能性がある。一方、ｈ＜０．００４Ｄとした場合、凹部１７ａと突条２０ａとの結合強度を十分に確保できず、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるクリープトルクを支承できなくなる可能性がある。
さらに、凹部１７ａの底面２１の周方向長さＬと、凸部１８ａの先端面２２の外接円の直径Ｄとは、０．０１Ｄ≦Ｌ≦０．０３Ｄの関係を満たしている。Ｌ＜０．０１Ｄの場合、突条２０ａの強度を十分に確保することが難しく、プーリ２ｂと外輪７ｆとの間に加わるトルクを支承できなくなる可能性がある。一方、Ｌ＞０．０３Ｄとした場合、凹部１７ａの数を十分に確保することが困難となる。
［実施の形態の第１例］
図５および図６は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合、ローレット目１９ｂの凹部１７ｂおよび凸部１８ｂを、転がり軸受３ｃの軸方向に対し傾斜した状態で設けている。このようなローレット目１９ｂは、例えば綾目用転造ローレット駒により係止溝１６ｂの底面にローレット加工を施すことで形成できる。そして、参考例の場合と同様に、凹部１７ｂに、プーリ２ｃを構成する合成樹脂の一部を進入および固化させることで、プーリ２ｃの内周面に軸方向に対し傾斜した突条２０ｂを形成している。突条２０ｂと外輪７ｇのローレット目１９ｂとの係合により、プーリ２ｃと外輪７ｇとの間のクリープの発生を防止している。
本例の場合、凹部１７ｂおよび凸部１８ｂを、転がり軸受３ｃの軸方向に対し傾斜した状態で設けているため、プーリ２ｃの回転に伴い、突条２０ｂの周方向側面からローレット目１９ｂの段差面に加わる力を小さくすることができる。凹部１７ｂおよび凸部１８ｂの形成方向と、転がり軸受３ｂの軸方向との成す角度（ねじれ角）αは、０度＜α≦１０度の範囲、好ましくは０度＜α≦３度の範囲に規制する。ねじれ角αの範囲の下限値は、突条の周方向側面から凹部１７ｂの内側面（段差面）に加わる力を小さく抑える面から定められる。一方、ねじれ角αの範囲の上限値は、突条の周方向側面と凹部１７ｂの内側面（段差面）との係合部に関する接線方向の力が大きくなり過ぎるのを防止する面から定められる。
プーリ２ｃの回転に伴い外輪７ｇに生じるアキシアル荷重は、突条２０ｂの幅方向端面と凹部１７ｂの幅方向内端面との係合により支承される。本例の場合、凹部１７ｂの幅方向内端面を、外輪７ｇの軸方向に対し垂直方向に設けている。ただし、凹部１７ｂを係止溝１６ｂの幅方向に亙って（凹部１７ｂの幅方向両端部を係止溝１６ｂの幅方向両側面に開口する状態で）形成したり、凹部１７ｂおよび凸部１８ｂの形成方向に対し直角方向の面としたりすることもできる。その他の部分の構造および効果は、参考例と同様である。なお、本例でも、参考例における凹部および凸部の数、形状および寸法に関する条件を適用することが好ましいが、必ずしもこれらすべてを適用する必要はない。
［実施の形態の第２例］
図７および図８は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、外輪７ｈの外周面の２箇所位置にローレット目１９ｂ、１９ｃを、外輪７ｈの軸方向中央部に関し対称に設けている。すなわち、外輪７ｈの外周面の軸方向に離隔した２箇所位置に、それぞれ係止溝１６ｂ、１６ｃを形成し、係止溝１６ｂ、１６ｃの底面にローレット目１９ｂ、１９ｃの凹部１７ｂ、１７ｃと凸部１８ｂ、１８ｃを軸方向に関して、互いに逆方向に、同じ角度だけ傾斜した状態で形成している。ただし、凹部１７ｂ、１７ｃと凸部１８ｂ、１８ｃとの周期（ピッチ）については、必ずしも同じとする必要はなく、たとえば一方のローレット目１９ｂの周期に対し、他方のローレット目１９ｃの周期を、半周期ずらすこともできる。
本例の場合、外輪７ｈの外周面の２箇所位置にローレット目１９ｂ、１９ｃを、外輪７ｈの軸方向中央部に関し対称に設けている。このため、プーリ２ｄの回転に伴い外輪７ｈに生じるアキシアル荷重を互いに打ち消し合わせて、相殺することができる。その他の部分の構造および効果は、実施の形態の第１例と同様である。
参考例に係る発明の効果を確認するために行った実験について、以下に説明する。この実験では、外周面の一部に、表１に示した、本発明の参考例の実施構造に相当する１種類（参考例）と、この発明の技術的範囲から外れる１種類（比較例）との合計２種類の、互いに異なる凹部および凸部の数、形状および寸法を有するローレット目を形成した、内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍで、ＪＩＳの呼び番号が６２０３である、単列深溝型玉軸受を用意した。なお、係止溝の幅寸法は何れも２．４ｍｍとし、ローレット目の幅寸法は何れも１．６ｍｍとした。
Figure 2013002284
表１に示した各例の外輪に、合成樹脂を射出し、これらの外輪の外周面にプーリを形成し、プーリ装置とした。プーリを構成する合成樹脂材料として、ナイロン６６を使用し、プーリの外径寸法は７０ｍｍ、幅寸法は２４ｍｍとした。
このようにして得られた、それぞれのプーリ装置を、プーリを回転不能に固定し、外輪に回転方向の力を加えた。この状態で、プーリと外輪との間でクリープが発生（この外輪が、このプーリに対して相対回転）した時のトルクの大きさを３回測定した。
Figure 2013002284
表２は、上記の実験の結果を表している。クリープが発生したときのトルクの大きさの標準偏差は、比較例が１６．３であるのに対し、参考例では８．７とおよそ半分に抑えられている。これは、ローレット目の数、形状および寸法を適切に規制しなかった場合には、ローレット目の凹部の底面と突条の先端面との間に隙間が生じ、プーリと外輪との間の結合強度を十分に確保できなくなる場合があることを示している。また、クリープが発生したときのトルクの大きさの平均値についても、比較例に対し、参考例の場合にはおよそ１０％向上していることが理解される。以上の実験により、参考例に係る構造によれば、特開平１１−１４８５５０号公報に開示された構造を有するプーリ装置において、プーリと外輪との間で支承できるクリープトルクの大きさを確実に向上させられることを確認できた。
１ プーリ装置
２、２ａ〜２ｄ プーリ
３、３ａ〜３ｃ 転がり軸受
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７、７ａ〜７ｈ 外輪
８ 転動体
９ 密封板
１０ 内径側円筒部
１１ 外径側円筒部
１２ 連結部
１３ 補強リブ
１４ ナール
１５ａ〜１５ｃ 凹溝
１６、１６ａ〜１６ｃ 係止溝
１７、１７ａ〜１７ｃ 凹部
１８、１８ａ〜１８ｃ 凸部
１９、１９ａ〜１９ｃ ローレット目
２０、２０ａ、２０ｂ 突条
２１ 底面
２２ 先端面
２３ 内側面

Claims (6)

  1. 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを有する転がり軸受と、
    ベルトが掛け渡される外周面と、前記外輪の外周面に外嵌される内周面を有するプーリと、
    を備え、
    前記外輪の外周面の軸方向の一部に、この外輪の幅の１／２０〜１／２の範囲の幅を有する係止溝が少なくとも１つ設けられており、
    この係止溝の底面に、ローレット加工による、幅方向に伸長する凹部と凸部とが全周にわたって交互に配置されるローレット目が形成されており、これらの凹部のそれぞれは、底面とこの底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面とを備え、この内側面同士の交差角度θが、４５度〜１２０度の範囲に規制されることにより、凹部が台形状となっており、さらに、前記凸部の先端面の外接円の直径をＤとし、前記凹部の径方向深さをｈとし、これらの凹部の底面の周方向長さをＬとした場合に、０．００４Ｄ≦ｈ≦０．０１５Ｄで、かつ、０．０１Ｄ≦Ｌ≦０．０３Ｄとなる関係を満たし、
    前記プーリの内周面の軸方向の一部に、幅方向に伸長し、前記凹部と係合する複数の台形状の突条が全周にわたって形成されている、
    プーリ装置。
  2. 前記プーリが前記外輪の外周面に対して射出成形により固設されており、この射出成形時に、このプーリを構成する溶融樹脂が、前記係止溝に充填固化されることにより、前記突条が形成されている、請求項１に記載のプーリ装置。
  3. 前記ローレット目の凹部と凸部とが、軸方向に対し傾斜した状態で設けられている、請求項１に記載のプーリ装置。
  4. 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを有する転がり軸受と、
    ベルトが掛け渡される外周面と、前記外輪の外周面に外嵌される内周面を有するプーリと、
    を備え、
    前記外輪の外周面の軸方向の一部に、この外輪の幅の１／２０〜１／２の範囲の幅を有する係止溝が少なくとも１つ設けられており、
    この係止溝の底面に、ローレット加工による、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長する凹部と凸部とが全周にわたって交互に配置されるローレット目が形成されており、これらの凹部のそれぞれは、底面とこの底面の周方向両側で、隣接する凸部の先端面と連続する２つの内側面とを備え、かつ、台形状となっており、
    前記プーリの内周面の軸方向の一部に、軸方向に対し傾斜した状態で幅方向に伸長し、前記凹部と係合する複数の台形状の突条が全周にわたって形成されている、
    プーリ装置。
  5. 前記プーリが前記外輪の外周面に対して射出成形により固設されており、この射出成形時に、このプーリを構成する溶融樹脂が、前記係止溝に充填固化されることにより、前記突条が形成されている、請求項４に記載のプーリ装置。
  6. 前記係止溝が、前記外輪の外周面の軸方向の２箇所位置に形成されており、これらの係止溝の底面に形成されたローレット目の凹部と凸部とが、軸方向に対し互いに反対方向に同じ角度だけ傾斜した状態で設けられている、請求項３または４に記載のプーリ装置。
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