(57)【要約】【課題】  外輪７ｃ及びこの外輪７ｃの周囲に設けた合成樹脂製のプーリにモーメント荷重が発生する事を防ぐと共に、これら外輪７ｃとこのプーリとの間で発生するクリープを十分に防止できる構造を実現する。【解決手段】  上記外輪７ｃの外周面に、円周方向に対し傾斜した螺旋状の傾斜凹溝１４ｂと、円周方向に対し平行な平行凹溝１５ａ、１５ａとを形成する。このうちの傾斜凹溝１４ｂの巻数を整数とする。又、この傾斜凹溝１４ｂの両端部と上記各平行凹溝１５ａ、１５ａの中間部とを連続させる。これにより、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、この外輪の外周面に固設した合成樹脂製のプーリとを備え、この外輪の外周面に円周方向に関し傾斜した状態で形成された傾斜凹溝内にこのプーリを構成する合成樹脂の一部を進入させる事でこのプーリと上記外輪との相対回転を阻止したプーリ装置に於いて、上記傾斜凹溝は、螺旋状に形成され、巻数が整数であり、この傾斜凹溝の一部と、上記外輪の外周面の円周方向に対し平行に形成された平行凹溝とが連続している事を特徴とするプーリ装置。
【請求項２】
傾斜凹溝の巻数が３回以上である、請求項１に記載したプーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るプーリ装置は、例えば、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等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等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として使用する。
【背景技術】
【０００２】
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等のプーリ装置として、重量軽減及びコスト低減を図る為に、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６は、例えば特許文献１に記載されて従来から知られた、合成樹脂製のプーリを組み込んだプーリ装置１を示している。このプーリ装置１は、外周面にベルトを掛け渡す為の合成樹脂製のプーリ２と、このプーリ２を支持軸等に回転自在に支持する為の、単列深溝型のラジアル玉軸受である転がり軸受３とから構成される。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（玉）８とを備える。又、上記内輪５の両端部外周面と、上記外輪７の両端部内周面との間に密封板９、９を設け、上記各転動体８を設置した空間に充填したグリースが外部に漏れるのを防止すると共に、外部の塵芥等がこの空間内に入り込む事を防止している。そして、この様に構成される上記転がり軸受３の外輪７の外周面に、上記プーリ２を固設している。
【０００３】
上記プーリ２は、互いに同心に設けられた内径側円筒部１０及び外径側円筒部１１を有する。この内径側円筒部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、この連結部１２の両側面にそれぞれ複数本ずつの補強リブ１３、１３を、それぞれ放射状に設けている。この様なプーリ２は、上記内径側円筒部１０を上記転がり軸受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。即ち、この外輪７の外周寄り部分をその内周側にモールドした状態で、金型内に設けた上記プーリ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する。そして、この熱可塑性樹脂が冷却・固化した後に上記金型を開いて、上記プーリ２を上記転がり軸受３と共に、上記キャビティ内から取り出す。
【０００４】
上述の様に構成されるプーリ装置１は、例えば、自動車の補機等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。即ち、エンジンのシリンダブロック等の固定の部分に固設した支持軸に、上記転がり軸受３を構成する内輪５を外嵌固定する。そして、上記プーリ２の外周面に無端ベルトを掛け渡す。この状態で上記プーリ装置１は、この無端ベルトの走行に伴い上記プーリ２が回転し、この無端ベルトの巻き付け角度を確保したり、或はこの無端ベルトの張力を確保する。
【０００５】
上述の様に、外輪７の外周面に合成樹脂製のプーリ２を固設するプーリ装置１の場合、この外輪７が軸受鋼等の金属材料製である為、この外輪７と上記プーリ２との線膨張係数が異なる。従って、使用時の温度上昇により、これら外輪７とプーリ２との密着性が低下し、これら外輪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。この様なクリープを防止する為の技術として、例えば特許文献２〜３等に記載されている様に、外輪の外周面に凹溝を形成する構造が従来から知られている。
【０００６】
図７は、このうちの特許文献２に記載されている、クリープを防止する為の従来構造の第１例を示している。この構造では、外輪７ａの外周面に、円周方向に対し傾斜した傾斜凹溝１４を螺旋状に形成すると共に、円周方向に対し平行な平行凹溝１５を形成している。そして、上記外輪７ａの周囲に配置したプーリ２ａを構成する合成樹脂の一部を上記傾斜凹溝１４及び平行凹溝１５内に進入・固化させる事で、このプーリ２ａの内周面に突条１６、１６ａを形成し、この突条１６、１６ａと上記傾斜凹溝１４及び平行凹溝１５とを係合させている。このうちの傾斜凹溝１４は、円周方向に対し傾斜している為、この傾斜凹溝１４の側面と上記突条１６との噛み合いにより、上記外輪７ａとプーリ２ａとの間でクリープが発生する事を防止できる。
【０００７】
又、図８は、特許文献３に記載されている、クリープを防止する為の従来構造の第２例を示している。この構造では、外輪７ｂの外周面に無端の傾斜凹溝１４ａを、円周方向に対し傾斜した状態で形成している。この構造の場合も、射出成形時にプーリの内周面に形成される突条と上記傾斜凹溝１４ａとを係合させる。この傾斜凹溝１４ａは、円周方向に対し傾斜すると共に、深さ及び幅が円周方向に漸次変化している。この為、この傾斜凹溝１４ａの側面及び底面と、上記プーリの内周面に形成された突条の側面及び先端面との噛み合いにより、上記外輪７ｂとプーリとの間でクリープが発生する事を防止できる。
【０００８】
上述の図７、８に示した構造では、傾斜凹溝１４、１４ａと突条との係合によりクリープを防止する為、プーリ２ａが外輪７ａ、７ｂに対し回転する傾向になると、上記傾斜凹溝１４、１４ａの内側面と突条の側面との押し付け合いに基づいて、上記外輪７ａ、７ｂに軸方向の分力が作用する。そして、この分力に基づいて、この外輪７ａ、７ｂにモーメント荷重が作用する場合がある。即ち、図７に示した構造の場合、この外輪７ａの円周方向に関して、上記傾斜凹溝１４の始点と終点とを完全に一致させない限り、この傾斜凹溝１４のうちで上記外輪７ａの軸方向に関して重畳した部分の数が、円周方向に関して互いに異なってしまう。上記傾斜凹溝１４の単位長さ当り、軸方向に作用する力の大きさはそれぞれ同じであると考えられる為、軸方向に重畳した数により、上記外輪７ａの軸方向に作用する分力が異なる。従って、上記傾斜凹溝１４の始点と終点とが円周方向に関して完全に一致しない限り、上記外輪７ａに対し軸方向に作用する分力が、円周方向に関して互いに異なり、この分力の差に応じたモーメント荷重が作用する。
【０００９】
前記特許文献２に記載された構造では、外輪７ａの外周面に、傾斜凹溝１４に加え、この外輪７ａの円周方向に対し平行な平行凹溝１５を形成して、この外輪７ａに加わる軸方向の力を支承している。但し、モーメント荷重を発生する事自体を防止しない限り、上記平行凹溝１５の内側面と合成樹脂製のプーリ２ａの内周面に形成された突条１６、１６ａの側面との当接部に繰り返し押し付け力が加わる。この結果、長期間に亙る使用に伴って、上記プーリ２ａの内周面に形成された突条１６、１６ａと、上記外輪７ａの外周面に形成された傾斜凹溝１４及び平行凹溝１５との係合部に隙間が生じ、この外輪７ａに対して上記プーリ２ａががたつく可能性がある。一方、前記特許文献３に記載された構造では、無端状の傾斜凹溝１４ａとプーリの内周面に形成された突条との係合に基づいて外輪７ｂに加わるモーメント荷重を支承する為の平行凹溝を形成していない為、上述した様な問題はより顕著になる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１２２３３９号公報
【特許文献２】実開昭５８−３５０１３号公報
【特許文献３】特開２００３−６５４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、外輪及びプーリにモーメント荷重が発生する事を防止すると共に、これら外輪とプーリとの間で発生するクリープを十分に防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のプーリ装置は、前述した各従来構造と同様に、内輪と、外輪と、複数個の転動体と、合成樹脂製のプーリとを備える。
このうちの内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、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ている。
更に、上記プーリは、上記外輪の外周面に固設している。
そして、この外輪の外周面に円周方向に関し傾斜した状態で形成された傾斜凹溝内に上記プーリを構成する合成樹脂の一部を進入させる事で、このプーリと上記外輪との相対回転を阻止している。
特に、本発明のプーリ装置に於いては、上記傾斜凹溝は、螺旋状に形成され、巻数が整数であり、この傾斜凹溝の一部と、上記外輪の外周面の円周方向に対し平行に形成された平行凹溝とが連続している。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成される本発明のプーリ装置の場合、外輪及びプーリにモーメント荷重が発生する事を防止すると共に、これら外輪とプーリとの間で発生するクリープを十分に防止できる。
即ち、上記外輪の外周面に螺旋状の傾斜凹溝を形成している為、全周に亙ってクリープ防止機能を発揮できる。この結果、クリープの発生を十分に防止できる。又、この傾斜凹溝の巻数（外輪外周面の周回数）が整数である為、この傾斜凹溝のうちで軸方向に関して重畳する溝の数が、全周に亙って同じとなる。従って、この傾斜凹溝とプーリの内周面に形成された突条との係合に基づいて軸方向に加わる分力の大きさが、全周に亙って同じとなる。この為、外輪とプーリとが相対回転する傾向になっても、これら外輪及びプーリにモーメント荷重が加わる事はない。
【００１４】
又、本発明の場合、上記外輪の外周面に平行凹溝を形成している為、例えば上記傾斜凹溝と各突条との係合部の摩擦係数の相違等により、仮にモーメント荷重や軸方向荷重を相殺し切れない場合でも、これら各荷重を効果的に支承して、外輪とプーリとの結合部の強度並びに剛性をより高くできる。又、上記平行凹溝により、このプーリに対するこの外輪の軸方向の位置決め精度が向上する。更に、本発明の場合、上記傾斜凹溝の一部と上記平行凹溝とを連続させている為、これら各凹溝を形成する際に、途中で工具の位置を設定し直す事なく、１回の工程で加工を行なえる。この為、加工コストを低く抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施する為に好ましくは、傾斜凹溝の巻数を３回以上とする。
この様に構成すれば、傾斜凹溝とプーリの内周面に形成される突条との係合部分が増加して、クリープ防止機能をより向上させる事ができる。
【実施例】
【００１６】
図１〜２は、本発明の実施例を示している。本実施例に組み込む外輪７ｃは、その外周面に、傾斜凹溝１４ｂと平行凹溝１５ａ、１５ａとを形成している。このうちの傾斜凹溝１４ｂは、螺旋状に形成されており、巻数（傾斜凹溝１４ｂが外輪７ｃの外周面を周回する回数）を、整数である３回としている。この為、この外輪７ｃの外周面の円周方向に関して、上記傾斜凹溝１４ｂの始点Ｐ1 と終点Ｐ2 とは、互いに同じ位置に存在する。又、本実施例の場合、上記外輪７ｃの外周面の軸方向両端寄りに、円周方向に対し平行な、上記両平行凹溝１５ａ、１５ａを形成している。そして、これら両平行凹溝１５ａ、１５ａの中間部に、上記傾斜凹溝１４ｂの両端部を、それぞれ連続させている。従って、これら各平行凹溝１５ａ、１５ａは、上記外輪７ｃの軸方向に関して、上記始点Ｐ1 と終点Ｐ2 とに整合する位置に形成されている。
【００１７】
尚、上記傾斜凹溝１４ｂ及び上記各平行凹溝１５ａ、１５ａの母線形状は、それぞれ円弧状とする事が好ましい。これにより、この傾斜凹溝１４ｂとこれら各平行凹溝１５ａ、１５ａとが連続する部分の近傍で、これら各凹溝１４ｂ、１５ａ同士の間に存在する部分が破損しにくくなり、上記外輪７ｃの歩留を向上させる事ができる。又、上記各平行凹溝１５ａ、１５ａの幅寸法は、上記傾斜凹溝１４ｂよりも大きくする事が好ましい。更に、図３に示す様に、上記傾斜凹溝１４ｂの深さをｈ、溝底の直径をａ、上記外輪７ｃの外径をＤ、外輪軌道６の溝底の直径をｂ、各転動体８の直径をｄとした場合に、ｈ／Ｄ≧０．００７２、且つ、（ａ−ｂ）／ｄ≧０．３４３を満たす様に、上記傾斜凹溝１４ｂの深さｈを規制する事が好ましい。
【００１８】
上述の様に、外周面に上記傾斜凹溝１４ｂ及び平行凹溝１５ａ、１５ａを形成した外輪７ｃの周囲には、前述した従来構造の場合と同様に、合成樹脂製のプーリ２ａ（図７参照）を射出成形する。即ち、上記外輪７ｃを、その外周面をキャビティの内周面部分に露出させた状態で、合成樹脂の射出成形用の金型にセットし、このキャビティ内に合成樹脂を送り込む。この結果、このキャビティ内に送り込まれた合成樹脂の一部が上記傾斜凹溝１４ｂ及び平行凹溝１５ａ、１５ａ内に入り込み、これら各凹溝１４ｂ、１５ａ内で冷却されて固化し、突条となる。この様に、外径側に合成樹脂製のプーリ２ａを固着した上記外輪７ｃは、複数の転動体８、８及び内輪５（図７参照）と組み合わせて、プーリ装置とする。
【００１９】
尚、上記プーリ２ａを構成する合成樹脂として、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６１２等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂等が使用可能である。又、この様な合成樹脂に混合する補強繊維として、ガラス繊維やカーボン繊維等を使用する。この補強繊維を混合する割合は、１０〜６０質量％、好ましくは２０〜５０質量％として、この補強繊維を混合した合成樹脂の線膨張係数を５×１０-5以下、曲げ弾性係数を５GPa 以上とする事が好ましい。尚、上記補強繊維を混合する割合を１０質量％未満とした場合、合成樹脂の線膨張係数が大きくなり過ぎると共に剛性が低下する。この結果、クリープが発生し易くなる為、好ましくない。又、上記補強繊維を混合する割合を６０質量％よりも多くした場合、射出成形時の流動性が悪くなってしまい、成形不具合が発生し易くなる為、好ましくない。
【００２０】
上述の様に構成する本実施例の場合、上記外輪７ｃにモーメント荷重が発生する事を防止すると共に、この外輪７ｃと上記プーリ２ａとの間で発生するクリープを十分に防止できる。即ち、上記外輪７ｃの外周面に螺旋状の傾斜凹溝１４ｂを形成している為、全周に亙ってクリープ防止機能を発揮できる。この結果、クリープの発生を十分に防止できる。又、上記傾斜凹溝１４ｂの巻数が整数である為、この傾斜凹溝１４ｂのうちで軸方向に関して重畳する溝の数が、全周に亙って同じとなる。言い換えれば、上記傾斜凹溝１４ｂの巻数が整数でなければ、軸方向に関して重畳する溝の数が全周に亙って同じとならない。例えば、図４〜５に示す様に、傾斜凹溝１４ｃを２．５周（２周半）させた場合、始点Ｐ1 ′と終点Ｐ2 ′とが、外輪７ｃの円周方向に関して半周ずれた位置にそれぞれ存在する事となる。そして、この場合、図４〜５からも明らかな様に、外輪７ｃの外周面に形成される傾斜凹溝１４ｃのうち、軸方向に関して重畳する溝の数がこの外輪７ｃの円周方向に関して異なる。具体的には、軸方向に重畳する溝の数が、図４〜５の上半部では３本、下半部では２本となる。
【００２１】
上述の様に、軸方向に関して重畳する溝の数が円周方向に関して異なれば、上記傾斜凹溝１４ｃとプーリ２ａの内周面に形成された突条との係合に基づいて軸方向に加わる分力の大きさが、円周方向に関して異なる。図示の例では、上記外輪７ｃの上半部の方が軸方向に重畳する溝の数が多い為、下半部に比べて上半部に加わる分力の方が大きくなる。そして、この分力の差により、上記外輪７ｃ及びプーリ２ａにモーメント荷重が発生する。これに対して、本実施例の様に、上記傾斜凹溝１４ｂの巻数を整数とした場合、この傾斜凹溝１４ｂと上記プーリ２ａの内周面に形成された突条との係合に基づいて軸方向に加わる分力の大きさが、全周に亙って同じとなる為、上記外輪７ｃとプーリ２ａとが相対回転する傾向になっても、これら外輪７ｃ及びプーリ２ａにモーメント荷重が加わる事はない。尚、上記傾斜凹溝１４ｂの巻数は、整数であれば良いが、クリープ防止機能をより向上させる為には、３回以上とする事が好ましい。又、上記傾斜凹溝１４ｂの深さｈを前述の様に規制すれば、クリープ防止機能をより向上させる事ができると共に、上記外輪７ｃの強度を十分に確保できる。
【００２２】
又、本実施例の場合、上記外輪７ｃの外周面に平行凹溝１５ａ、１５ａを形成している為、例えば上記傾斜凹溝１４ｂと各突条との係合部の摩擦係数の相違等により、仮にモーメント荷重や軸方向荷重を相殺し切れない場合でも、これら各荷重を効果的に支承して、上記外輪７ｃとプーリ２ａとの結合部の強度並びに剛性をより高くできる。又、上記平行凹溝１５ａ、１５ａにより、このプーリ２ａに対するこの外輪７ｃの軸方向の位置決め精度が向上する。又、上記平行凹溝１５ａ、１５ａの幅寸法を、上記傾斜凹溝１４ｂの幅寸法よりも大きくすれば、上記結合部の強度並びに剛性を高くする効果が顕著になる。
【００２３】
更に、本実施例の場合、上記傾斜凹溝１４ｂの両端部と上記平行凹溝１５ａ、１５ａとを連続させている為、これら各凹溝１４ｂ、１５ａを形成する際に、途中で工具の位置を設定し直す事なく、１回の工程で加工を行なえる。この為、加工コストを低く抑えられる。即ち、上記外輪７ｃの一端部側に、先ず、円周方向に対し平行な平行凹溝１５ａを形成する。次に、この平行凹溝１５ａの円周方向の一部から分岐する様に、工具の進む方向を円周方向に対し傾斜させる事により上記傾斜凹溝１４ｂの加工を行なう。そして、この傾斜凹溝１４ｂの終点となる端部から、今度は、工具の進む方向を円周方向に対し平行とする事により、上記外輪７ｃの他端部側の平行凹溝１５ａを形成する。この様に、本実施例の場合、上記外輪７ｃの外周面に上記傾斜凹溝１４ｂ及び平行凹溝１５ａ、１５ａの加工を、工具の位置を設定し直す事なく連続して行なえる為、加工コストを低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１を、外輪のみを取り出して示す斜視図。
【図２】図１の外径側から見た図。
【図３】外周面に傾斜凹溝を形成した外輪の一部断面図を、外輪軌道に転動体を設置した状態で示す図。
【図４】好ましくない例を、外輪のみを取り出して示す斜視図。
【図５】図４の外径側から見た図。
【図６】従来構造のプーリ装置の部分切断斜視図。
【図７】クリープを防止する為の従来構造の第１例を示す部分断面図。
【図８】同第２例を示す、外輪を外径側から見た図。
【符号の説明】
【００２５】
１    プーリ装置
２、２ａ  プーリ
３    転がり軸受
４    内輪軌道
５    内輪
６    外輪軌道
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  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、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  傾斜凹溝
１５、１５ａ  平行凹溝
１６、１６ａ  突条
【図１】
2005195116.tif 000003
【図２】
2005195116.tif 000004
【図３】
2005195116.tif 000005
【図４】
2005195116.tif 000006
【図５】
2005195116.tif 000007
【図６】
2005195116.tif 000008
【図７】
2005195116.tif 000009
【図８】
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