JPH11101330A - プーリ - Google Patents

プーリ

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JPH11101330A
JPH11101330A JP9266408A JP26640897A JPH11101330A JP H11101330 A JPH11101330 A JP H11101330A JP 9266408 A JP9266408 A JP 9266408A JP 26640897 A JP26640897 A JP 26640897A JP H11101330 A JPH11101330 A JP H11101330A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、または防止し得る手段を提供する。 【解決手段】 ベルトが接触するプーリ周面1eを有する
プーリ本体１の内径部に嵌合された玉軸受２の保持器
を、ポケットを不等ピッチで配置した不等配保持器とす
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、主として自動車エ
ンジンのタイミングベルト、補機駆動用ベルト等に係止
されるプーリに関する。
【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。図６はタイミングベルトの構成例であり、ク
ランクシャフトに固定した原動プーリ（Ａ）、カムシャ
フトに固定した従動プーリ（Ｂ、Ｂ）、固定軸に回転可
能に取り付けたテンショナプーリ（Ｃ）およびアイドラ
プーリ（Ｄ）に無端状のベルト（Ｅ）を張設して構成さ
れる。これらのプーリのうち、固定軸に取り付けたプー
リ（Ｃ）（Ｄ）には、通常、内径部に軸受を有する軸受
付きプーリが使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な軸受付き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（北海道等）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）に発生し、その後は皆無
である。さらに玉軸受として単列の深溝玉軸受を使用す
る場合に多く発生し、複列アンギュラ玉軸受を使用する
場合は発生率が低くなる。
【０００４】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。
【０００５】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。
【０００６】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、転動体と内・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。
【０００７】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、または防止し得る手段を提供
しようとするものである。
【０００８】
【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（軸受外輪）は軸方向に
振動している。また、この周波数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、この周波数成分
は認められない。 （３）冷時異音発生時の周波数成分は、プーリ端面１８
０°測定位置２箇所で同位相である。
【０００９】これらの確認された現象から発明者が解析
を行ったところ、冷時異音の発生源は軸受であり、それ
もボールのジャイロモーメントに起因する軸受の自励振
動が大きな要因になっていることが判明した。この振動
はグリースの減衰が小さい時に顕著である。
【００１０】本発明は、上記のような推論に基づき、冷
時異音対策として軸受の自励振動を効果的に抑制すべ
く、ベルトが接触するプーリ周面を有するプーリ本体
と、プーリ本体に嵌合された玉軸受とを有するものにお
いて、玉軸受の保持器を、ボールを収容するためのポケ
ットを円周方向に不等ピッチで配置した不等配保持器と
したものである。
【００１１】冷時異音再現試験より、冷時異音の周波数
は、ボールの通過周波数…ボールが内輪の任意の点を通
過する単位時間の数…の整数倍であることが確認されて
いるが、これは、チャネリングにより、グリースの減衰
係数が低下するためと考えられる。これに対し、上述の
ように保持器を不等配保持器とすれば、ボールが転送面
上のグリースに乗り上げながら転がるため、グリースに
よる減衰作用を十分に確保することができ、従って、異
音の発生を防止することが可能となる。
【００１２】図７および図８は、本発明の効果を実証す
べく行なった比較試験の結果を示す図である。この比較
試験は、玉軸受を組み込んだプーリをベルトに押付け、
徐々に回転数を上げた時の軸受の軸方向振動の周波数を
測定したもので、図７は等配保持器の結果を、図８は不
等配保持器の結果をそれぞれ示す。両図から明らかなよ
うに、不等配保持器では軸受の軸方向振動が極めて弱
く、従って、冷時異音発生条件下でも冷時異音の発生を
防止できると考えられる。
【００１３】不等配保持器としては、隣接するポケット
間の円周角を２種類の角度に設定し、一方の円周角ａ
と、他方の円周角ｂとを、それぞれ以下の関係式を満た
すように決定するのが良い。
【００１４】ｂ／ａ＝（ｎ＋２）／（ｎ＋１） 但
し、ｎ＝１、２…６の整数とする。
【００１５】ボールの通過周波数に対する異常振動の周
波数は、経験的に最大６倍程度であることが明らかにな
っている。従って、冷時異音を確実に防止するために
は、上式においてｎ＝６として円周角ａ、ｂを決定する
のが良い。
【００１６】以上の保持器においては、ポケットの周縁
を凹球面状とし、ポケットの軸方向一方側を環状基部、
軸方向他方側を開口部とした樹脂製の冠型保持器を用い
るのが望ましい
【００１７】
【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）の外径には図示しないベル
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、プーリはアイドラとしての役割を果たす。
【００１８】図２に示すように、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
（2a）、図示されていない固定軸に嵌合される内輪（2
b）、内・外輪（2b）（2a）の軌道面間に組み込まれた
複数のボール（2c）、ボール（2c）を保持する保持器
（2d）、およびグリースを保持する一対のシール（2e）
で構成される。
【００１９】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冠型
と呼ばれるスナップオン形式のもので、円周方向の複数
箇所にボール（2c）を収容する、周縁が凹球面状のポケ
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）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（３）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）によってボール（2c）の脱落が防止される。
【００２０】本発明は、上記保持器（2d）において、通
常は円周方向に等ピッチで設けられるポケット（３）
を、図４に示すように不等ピッチで配置したものである
（不等配保持器）。図面ではポケット間の円周角θ（隣
接するポケットのポケット中心線P1、P2で挟まれた角度
をいう）として４種類を設定した例を図示するが、円周
角θの種類数は、２以上である限り任意である。このよ
うにポケット（３）を不等配とすると、上述したように
ボール（2c）が転送面上のグリースに乗り上げながら転
がるため、グリースの減衰作用によりボール（2c）の異
常振動を防止することができる。
【００２１】図５は円周角θとして２種類の角度（ａ、
ｂ）を設定し、これを交互に配置した実施形態である。
この時の角度（ａ、ｂ）は以下の関係式を満たすように
設定される。
【００２２】ｂ／ａ＝（ｎ＋２）／（ｎ＋１） 但し、ｎは、ボールの通過周波数（上述した）に対する
異常振動の最高周波数の倍率を意味し、１、２、…６の
何れかの整数の中から任意に選択される。例えば、異常
振動の周波数の最大値がボール通過周波数の５倍と実測
された場合には、ｎ＝５を上式に代入することにより、
ａとｂの関係を求めることができる。ｎ＝５とすると、
ｂ／ａ＝１．１７となるので、８個のボール（2c）を有
する軸受では、円周角ａを４１°、円周角ｂを４８°と
すれば、ボール（2c）の異常振動、すなわち冷時異音の
発生を防止することができる。
【００２３】この場合、ａを１から５までの整数として
も以下の表から明らかなようにｂが整数となることはな
い。
【００２４】
【００２５】従って、少なくとも一部のボールの通過周
波数は異常振動の最高周波数の整数倍となることはな
く、ボール（2c）の異常振動を確実に防止することがで
きる。換言すれば、全てのボールが同一の経路を転がる
ことがなくなり、一部のボールが転送面上のグリースに
よってチャンネリングを与えても、他のボールはグリー
ス上を乗り上げて通過し、グリースが大きな減衰力を与
える。
【００２６】ボールの通過周波数に対する異常振動の周
波数は、経験的に最大６倍程度であることが明らかであ
るので、冷時異音を確実に防止するためには、上式にお
いてｎ＝６として円周角ａ、ｂを決定するのが良い。
【００２７】なお、本発明の効果は、遇数個のボールを
有する玉軸受のみならず、アンバランスが問題とならな
い限り奇数個のボールを有する玉軸受でも得ることがで
きる。また、２種類の円周角（ａ、ｂ）を交互に配置す
る必要は必ずしもなく、任意の態様で配置してもよい。
さらには、アイドラプーリ（Ｄ：図６参照）に限らず、
テンショナプーリ（同図Ｃ）にも本発明を適用すること
ができる。
【００２８】ところで、一般に不等配保持器では、ボー
ル（2c）組込み時の作業性が懸念されるが、樹脂製の冠
型保持器では、１０％程度の円周角差は問題とならない
ため、当該作業性が大きく低下することもない。本発明
は、樹脂製の冠型保持器のみならず、例えば波型鉄板保
持器にも適用可能であるが、この場合は、組立時のピッ
チ合わせを考えて、円周角θの種類をできるだけ少なく
するのが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、冷温始動
時、ボールが転送面上のグリースに乗り上げながら転が
り、この時のグリースの減衰作用により軸受の自励振動
が効果的に抑制されるため、冷時異音の発生を抑制また
は防止することができる。この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。また、簡単な構成で冷時異音の発生
を抑制また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】軸受付きプーリの断面図である。
【図２】図１における玉軸受の断面図である。
【図３】樹脂製冠型保持器の部分斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】タイミングベルトの構成例を示す正面図であ
る。
【図７】プーリ回転数と軸受軸方向振動の周波数との関
係を測定した結果を示す図である（等配保持器）。
【図８】プーリ回転数と軸受軸方向振動の周波数との関
係を測定した結果を示す図である（不等配保持器）。
【符号の説明】
１ プーリ本体 1e プーリ周面 ２ 玉軸受 2c ボール 2d 保持器 ３ ポケット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ベルトが接触するプーリ周面を有するプ
    ーリ本体と、プーリ本体に嵌合された玉軸受とを有する
    ものにおいて、玉軸受の保持器が、ボールを収容するた
    めのポケットを円周方向に不等ピッチで配置したもので
    あるプーリ。
  2. 【請求項２】 隣接するポケット間の円周角を２種類の
    角度に設定し、一方の円周角ａと、他方の円周角ｂと
    が、それぞれ以下の関係式を満たすことを特徴とする請
    求項１記載のプーリ； ｂ／ａ＝（ｎ＋２）／（ｎ＋１） 但しｎ＝１、２…６
    の整数とする。
  3. 【請求項３】 ｎ＝６とした請求項２記載のプーリ。
  4. 【請求項４】 保持器が、ポケットの周縁を凹球面状と
    し、ポケットの軸方向一方側を環状基部、軸方向他方側
    を開口部とした樹脂製の冠型である請求項１乃至３何れ
    か記載のプーリ。
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