JPH0988967A

JPH0988967A - プーリ及びプーリ用玉軸受

Info

Publication number: JPH0988967A
Application number: JP7253083A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Toyoda; 司豊田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】プーリにおける冷時異音の抑制【解決手段】保持器２ｄは合成樹脂を射出成形するこ
とによって形成されたいわゆるスナップオン形式のもの
で、円周等配位置に複数のポケット３を備え、ポケット
３の軸方向一方側が環状基部４、軸方向他方側が開口部
５になっている。柱部７の外径側部分から舌片８が外径
側傾斜方向に連続して延び、舌片８の先端部外径に案内
部９が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプーリに関し、特に
自動車のエンジンのタイミングベルト、及び補機駆動用
ベルトに係止されるプーリに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プーリは、自動車のエンジンのタイミン
グベルトや補機駆動用ベルト等において、ベルトの巻掛
け角を増大させ、ベルトに適当な張力を与えるために配
置される。プーリとしては、ベルトが接触するプーリ周
面を玉軸受の外輪の外径に直接設けたもの（笠型外輪）
もあるが、図４に示すように、プーリ周面１１ｃを有す
るプーリ本体１１と玉軸受１２とを嵌合一体化した構成
のものが多く使用されている。

【０００３】プーリ本体１１は鋼板プレス製で、ベルト
を掛けるための外径円筒部１１ａ、玉軸受１２の外輪１
２ａを嵌合する内径円筒部１１ｂを有する。プーリ周面
１１ｃは、外径円筒部１１ａの外径に設けられる。玉軸
受１２は、プーリ本体１１の内径円筒部１１ｂに嵌合さ
れた外輪１２ａ、固定軸（図示省略）に嵌合される内輪
１２ｂ、内・外輪１２ｂ、１２ａの軌道面間に組込まれ
た複数のボール１２ｃ、ボール１２ｃを保持する保持器
１２ｄ、グリースを密封する一対のシール１２ｅを有す
る。

【０００４】この種のプーリでは、プーリ本体１１がベ
ルトから回転駆動力を受けて回転すると、これに嵌合さ
れた玉軸受１２の外輪１２ａがプーリ本体１１と一体と
なって回転する。

【０００５】上記のようなプーリにおいて、玉軸受１２
の保持器１２ｄはいわゆるスナップオン形式のもので、
周縁が凹球面をなすポケットでボール１２ｃを保持して
いる。このポケットの径は、通常、ボール１２ｃの直径
Ｄに０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のポケットすきまを付
加して設定され、収容保持されたボール１２ｃが自由に
転動できるようになっている。軸受回転時、保持器１２
ｄはボール１２ｃに接触案内され、ボール１２ｃの公転
に伴って回転する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なプーリを寒冷時に運転すると、プーリ仕様や運転条件
によっては特異音（笛吹き音）が発生する場合がある。
この寒冷時の特異音、いわゆる冷時異音は市場において
必ずしも１００％発生するわけではなく、気温等に左右
され、国内ではごく限られた地域（北海道など）でのみ
発生する。また、自動車のエンジンの始動からごく短時
間（長いものでも１分間程度）に発生し、その後は皆無
である。冷時異音はこのような複雑な性質を有し、再現
するのが困難であったため、その発生原因については未
だ明確には解明されていない。しかも、自動車に使用さ
れるプーリは高温・高速で運転されるものであり、その
耐久性も重要な特性の一つであるから、耐久性低下につ
ながるような対策手段は採れない。このような理由か
ら、現在、プーリの冷時異音対策としてこれといって決
め手となる有効な手段が提供されていないのが実状であ
る。

【０００７】従来より、冷時異音対策として、低温特性
に優れたグリース（寒冷時においても、ボールと内・外
輪の軌道面との接触部に油膜がむらなく形成されるも
の）を使用することが検討されている。この対策手段
は、寒冷時におけるグリースの潤滑性能を高めることに
よって、冷時異音の発生を抑制しようとするものであ
り、かなりの効果が期待できる。しかし、グリースの粘
度が低くなるため、高温時の潤滑性能に懸念があり、耐
久性低下につながる可能性がある。

【０００８】そこで、本発明は、プーリとしての機能を
確保しつつ、耐久性、コスト面をも考慮に入れ、冷時異
音の発生を効果的に抑制又は防止し得る手段を提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願人は、冷時異音再
現試験において、以下に示す幾つかの現象を確認してい
る。（１）冷時異音発生時のプーリ（外輪）は軸方向に高周
波で振動している。また、この高周波成分は冷時異音の
音響周波数と一致する。（２）冷時異音が発生していない時は、この高周波成分
は認められない。（３）冷時異音発生時の高周波成分は、プーリ端面１８
０度側定位置２箇所で同位相である。

【００１０】冷時異音発生のメカニズムは未だ完全には
解明されていないものの、上記の検証から、冷時異音の
発生源は軸受であり、それもボールの自励振動が大きな
要因になっていると考えられる。すなわち、寒冷時には
グリースの基油粘度上昇・稠度低下による軌道面の油膜
むら・不均一化が生じやすく、そのためにボールと軌道
面との間の摩擦係数が微小な周期的変化を起こし、これ
によりボールに自励振動が生じる。そして、このような
ボールの自励振動が外輪に伝わり、異音を発生すると思
われる。また、ボールの自励振動が外輪を介してプーリ
本体に伝わり、プーリ本体の固有振動と共振して増幅さ
れ、共鳴音となって拡大する場合もある。

【００１１】本発明は、上記のような推論に基づき、冷
時異音対策として、ボールの自励振動を効果的に抑制す
るため、合成樹脂製保持器に、外輪又は内輪に案内され
る案内部を設けた構成を提供する。

【００１２】例えば、外輪に案内される案内部を設けた
構成では、外輪が回転すると、保持器の案内部と外輪と
の接触、両者の間に介在する油膜の粘性などの影響で、
保持器が外輪の回転に引きずられて連れ回り回転し、ボ
ールに適度の接触力をもって接触する。この時の、保持
器の接触力によって、保持器に収容されたボールがポケ
ットの周縁から公転方向の力を受け、その公転方向以外
への挙動、特に軸方向の挙動が規制される。これによ
り、ボールの自励振動が抑制され、冷時異音が抑制され
る。

【００１３】例えば、内輪に案内される案内部を設けた
構成では、外輪が回転すると、保持器の案内部と内輪と
の接触、両者の間に介在する油膜の粘性などの影響で、
保持器が内輪の停止に引きずられて連れ止まり回転し、
ボールに適度の接触力をもって接触する。この時の、保
持器の接触力（ブレーキ力）によって、保持器に収容さ
れたボールがポケットの周縁から反公転方向の力を受
け、その公転方向以外への挙動、特に軸方向の挙動が規
制される。

【００１４】保持器のボールに対する接触力、すなわ
ち、保持器がボールに及ぼす公転方向または反公転方向
の力は、ボールの自由な挙動を抑制し、もって自励振動
を効果的に抑制し得る程度の大きさであれば良く、この
力があまり大きすぎると、軸受機能に好ましくない影響
を与える場合がある。このような場合には、保持器の案
内部を円周方向に部分的なものとし、連れ回り又は連れ
止まりによる回転力を調整することにより、ボールに対
して適当な接触力を与えることことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に示すプーリは、自動車の補
機駆動ベルトに使用されるアイドラプーリで、鋼板プレ
ス製のプーリ本体１と、プーリ本体１の内径に嵌合され
た単列の玉軸受２とで構成される。プーリ本体１は、円
筒部１ａ、円筒部１ａの一端から外径側に延びたフラン
ジ部１ｂ、フランジ部１ｂから軸方向に延びた外径円筒
部１ｃ、円筒部１ａの他端から内径側に延びた鍔部１ｄ
からなる環体である。円筒部１ａの内径には、玉軸受２
の外輪２ａが嵌合され、外径円筒部１ｃの外径には図示
されていないベルトが接触するプーリ周面１ｅが設けら
れている。このプーリ周面１ｅに図示されていないベル
トが接触することにより、アイドラとしての役割を果た
す。

【００１６】図２に拡大して示すように、玉軸受２は、
プーリ本体１の円筒部１ａの内径に嵌合される外輪２
ａ、図示されていない固定軸に嵌合される内輪２ｂ、内
・外輪２ｂ、２ａの軌道面間に組込まれた複数のボール
２ｃ、ボール２ｃを円周等間隔に保持する保持器２ｄ、
およびグリースを保持する一対のシール２ｅ（図示省
略）で構成される。

【００１７】図３に示すように、保持器２ｄは、例えば
合成樹脂を射出成形することによって形成されたいわゆ
るスナップオン形式のもので、円周等配位置に複数のポ
ケット３を備え、ポケット３の軸方向一方側が環状基部
４、軸方向他方側が開口部５になっている。ポケット３
の周縁は凹球面で描かれ、また、ポケット３の径はこの
種の保持器における一般的な値、すなわち、ボール２ｃ
の直径Ｄに０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のポケットすき
まを付加して設定されている。ただし、これに限定され
るものではなく、ポケット３の径は使用条件等に応じて
最適設定すれば良い。

【００１８】ポケット３間は柱部７で仕切られ、柱部７
の先端から円弧状に延びた一対の爪６によって開口部５
が構成されている。開口部５はボール２ｃの直径よりも
小さく設定され、また、爪６は弾性変形可能なように薄
く形成されている。組込みに際しては、内・外輪２ｂ、
２ａの軌道面間に組み入れられたボール２ｃに一対の爪
６の先端を押し当て、開口部５をボール２ｃによって弾
性的に押し広げながらポケット３にボール２ｃを収容す
る。ボール２ｃを収容した後は、弾性復元した一対の爪
６によって、保持器２ｄの脱落が防止される。

【００１９】保持器２ｄの柱部７の外径側部分から舌片
８が外径側傾斜方向に連続して延び、舌片８の先端部外
径に案内部９が設けられている。案内部９は、例えば、
軸方向にはストレート、円周方向には外輪２ａの内径面
（案内面）２ａ１の円周方向曲率に対応した曲率を有す
る面である。このような円周方向に部分的な案内部９の
面積および個数は、上述したように、ボール２ｃに対し
て、その自励振動を効果的に抑制し得る程度の接触力を
及ぼすことができる、という観点から設定される。この
実施例では、各柱部７ごとに、それぞれ、舌片８および
案内部９が設けられている。尚、柱部７には、舌片８の
半径方向への弾性変形能を高めるため、凹状のぬすみ部
７ａが設けられている。

【００２０】保持器２ｄは、図２に示す態様で玉軸受２
に組み込まれる。組み込み時において、保持器２ｄの案
内部９は外輪２ａの内径面２ａ１と弾性的に接触する
か、あるいは、両者の間に僅かな案内すきまが形成され
る。外輪２ａが回転すると、保持器２ｄの案内部９と外
輪２ａの内径面２ａ１との接触、両者の間に介在する油
膜の粘性などの影響で、保持器２ｄが外輪２ａの回転に
引きずられて連れ回り回転し、ポケット３の周縁がボー
ル２ｃに適度の接触力をもって接触する。この時の、保
持器２ｄの接触力によって、ボール２ｃが保持器２ｄか
ら公転方向の力を受け、その公転方向以外への挙動、特
に軸方向の挙動が規制される。これにより、ボール２ｃ
の自励振動が抑制され、冷時異音が抑制される。

【００２１】上記のような保持器２ｄを形成する合成樹
脂としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタ
ール（ＰＯＭ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド
イミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、熱可塑性ポリイ
ミド等の熱可塑性樹脂の他、フェノール樹脂、全芳香族
ポリイミド（ＰＩ）等の熱硬化性樹脂等を用いることが
できる。ただ、耐久性確保の観点から機械的特性、摩
耗特性、熱的特性に優れていること、製作コスト低減
の観点から安価でかつ易成形性に優れた材料であること
が望ましいことを考慮すると、これら合成樹脂の中で
も、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂（ＰＥＥＫ）が好ましいと考えられ、その中で
も、ポリアミド樹脂（ＰＡ）が特に好ましいと考えられ
る。ポリアミドとしては、例えばポリアミド６、ポリア
ミド６−６、ポリアミド４−６、ポリアミド６−１０、
ポリアミド６−１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２
等を用いることができる。

【００２２】また、内封グリースによる潤滑を補助する
ため、上記ポリアミド樹脂にフッ素系樹脂等を含有させ
ても良い。保持器２ｄとボール２ｃとの接触によって、
良好な潤滑性を有するフッ素系樹脂の転着被膜がボール
２ｃの表面などに形成されるので、ボール２ｃの自励振
動を誘起させる一因となるスティックスリップを防止す
る上で有効である。フッ素系樹脂としては、例えばポリ
テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフル
オロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サプロロプロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、テトラフ
ロオロエチレン−エチレン共重合体樹脂（ＥＴＦＥ）、
ポリクロロトリフロロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポ
リビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）等を用いることが
でき、その中でも、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦ
Ｅが望ましく、これらの中でも摩擦係数が最も低いＰＴ
ＦＥ（動摩擦係数０．１０）が特に望ましい。

【００２３】また、本発明の効果を妨げない範囲で、各
種充填材を配合しても良い。充填材としては、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィス
カ、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカ、
硫酸カルシウムウィスカ等の補強材や、二硫化モリブデ
ン、グラファイト、カーボン、炭酸カルシウム、タル
ク、マイカ、カオリン、酸化鉄、ガラスビーズ、リン酸
化合物などの無機粉末、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエ
ステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレン
サルファイド樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂粉末、シ
リコーンオイル、フッ素オイル、ワックス、ステアリン
酸化合物などの内部滑材など種々の充填材を例示するこ
とができる。

【００２４】上記ポリアミド樹脂の成形方法としては、
射出成形、押出成形、モノマー注型、粉末成形などの種
々の公知の成形方法を採用することができるが、低コス
ト性、作業効率等を考慮して射出成形によるのが望まし
い。また、成形後に、熱処理、調質処理を行なっても良
い。熱処理は成形品の残留応力を緩和し、寸法安定性を
高めると共に、結晶化度を高め、機械特性を高めるため
に行なう。熱処理剤としては、水、流動パラフィン、焼
入れ油等を用いることができる。調質処理は、特に寸法
安定性を高めるため、強制的に短時間で平衡水分量まで
吸水させる処理である。沸騰水か酢酸カリウム水溶液な
どを用いて調質すると良い。

【００２５】尚、この実施例では、保持器２ｄを外輪２
ａで案内する構成にしているが、上述した態様に準じ、
保持器を内輪で案内する構成としても良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以下に示す特有の効果を奏す
る。（１）軸受回転時、保持器のポケットの周縁がボールに
適度の接触力をもって接触し、ボールの公転方向以外へ
の挙動、特に軸方向の挙動を規制するので、ボールの自
励振動が抑制され、これにより冷時異音が効果的に抑制
される。（２）上記のような効果は封入グリースの種類を問わず
得られるので、低温特性に優れたグリースを使用した従
来のプーリのように、高温耐久性の低下につながる心配
がない。（３）簡単な構成で冷時異音の発生を抑制又は防止する
ことができるので、コスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１における玉軸受の拡大断面図である。

【図３】保持器のポケット周辺を示す平面図（図ａ：外
径側から見た図）、図３ａにおけるｂ−ｂ断面図（図
ｂ）、図３ａにおけるｃ−ｃ断面図（図ｃ）である。

【図４】従来のプーリを示す断面図である。

【符号の説明】

１プーリ本体２玉軸受２ｃボール２ｄ保持器３ポケット４環状基部５開口部９案内部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボールを収容保持する複数のポケットが
形成され、ポケットの軸方向一方側が環状基部、軸方向
他方側が開口部になった合成樹脂製の保持器を備え、上記保持器が、外輪又は内輪に案内される案内部を有す
ることを特徴とするプーリ用玉軸受。
【請求項２】上記案内部が円周方向に部分的なもので
あることを特徴とする請求項１のプーリ用玉軸受。
【請求項３】ベルトが接触するプーリ周面を有するプ
ーリ本体と、このプーリ本体に嵌合された請求項１又は
請求項２のプーリ用玉軸受とを備えたことを特徴とする
プーリ。
【請求項４】合成樹脂からなり、ボールを収容保持す
る複数のポケットが形成され、ポケットの軸方向一方側
が環状基部、軸方向他方側が開口部をなし、かつ、外輪
又は内輪に案内される案内部を有することを特徴とする
プーリ用玉軸受の保持器。
【請求項５】上記案内部が円周方向に部分的なもので
あることを特徴とする請求項４のプーリ用玉軸受の保持
器。