(57)【要約】【課題】放熱性が良く、堅牢かつ軽量で、リサイクルが可能であり、かつ、風切音が発生しにくいプーリを提供すること。【解決手段】プーリ２を、軽金属製のボス部２１とリム部２２と複数のスポーク部２３とから構成する。上記スポーク部２３の側面２５を、軸方向に平行になるように形成する。全ての前面２７が同一の回転面上に位置するように、前面２７を形成し、かつ、全ての後面２８が同一の回転面上に位置するように、後面２８を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属製の環状のボス部と、
上記ボス部と同心円状に配した軽金属製の環状のリム部と、
上記ボス部から上記リム部に向かって放射状に延びると共に、上記ボス部とリム部を連結し、かつ、側面が軸と平行な面からなる板状の複数のスポーク部と
を備えることを特徴とするプーリ。
【請求項２】
請求項１に記載のプーリにおいて、上記複数のスポーク部の前面は軸を中心とする同一の回転面上に位置し、かつ、上記スポーク部の後面は軸を中心とする同一の回転面上に位置していることを特徴とするプーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プーリに関し、例えば、自動車のエンジンのタイミングベルトのテンショナーやアイドラー等に使用されれば好適なプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車のエンジンのタイミングベルトのテンショナーやアイドラー等に用いるプーリ装置には、その重量の軽減や、コストの低減や、軽量化のために、軸受の金属製の外輪の外周面に、樹脂製のプーリを一体成形したものがある（特許公報：特開２００１−２００９１７号公報参照）。
【０００３】
ここで、上記樹脂製のプーリは放熱性が悪いため、上記軸受で発生する熱や、上記樹脂製プーリとベルトとの間に発生する摩擦熱が十分に放熱されずに樹脂製プーリ内に蓄積され、上記軸受の温度が上昇し易いという問題がある。そして、この軸受の温度の上昇に起因して軸受内のグリースが劣化し易くなって、軸受の寿命が短くなるという問題がある。また、上記樹脂製プーリはリサイクル性が劣るため、資源の有効利用という観点や、環境の保全という観点から、樹脂製プーリの使用が好ましくないという問題がある。
【０００４】
また、上記蓄熱の問題を解決すべく、上記樹脂製プーリから外部に放出させる熱量を増やすために、上記樹脂製プーリにフィンを取り付けると、プーリ装置の運転時に、上記樹脂製プーリが周方向に回転する際、上記フィン付近から風切り音が発生するという問題がある。また、上記樹脂製プーリの強度を増すために、そのウエブ部に補強リブを設けると、上記フィンを取り付けた場合と同様に、上記リブ付近から風切り音が発生するという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２００９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、放熱性が良く、堅牢かつ軽量で、リサイクルが可能であり、かつ、風切音が発生しにくいプーリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、この発明のプーリは、
軽金属製の環状のボス部と、
上記ボス部と同心円状に配した軽金属製の環状のリム部と、
上記ボス部から上記リム部に向かって放射状に延びると共に、上記ボス部とリム部を連結し、かつ、側面が軸と平行な面からなる板状の複数のスポーク部と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明者は、上記板状のスポーク部の側面が、軸方向に平行な面である場合、プーリの運転時に風切り音等の異音が発生しないことを確認した。また、板状のプーリの側面が軸方向に対して傾斜している場合、プーリの回転にともなって、送風音、風切り音が出易くなることを確認した。
【０００８】
本発明によれば、上記板状のスポーク部の側面が、軸方向に平行な面であるので、風切り音がでない。これは、上記板状のスポーク部の側面が、軸方向に平行な面であるから、プーリが回転してもポンプ作用がなくて、空気を抱いた状態で回転しているためだと推察される。
【０００９】
また、本発明によれば、プーリが、軽金属材料からなるから、従来の樹脂製のプーリと比較して、プーリの強度を強くできる。また、上記スポーク部が軸方向に平行な面を有する板部材であるので、上記ボス部に対して上記リム部を強固に支えることができて、プーリが軸方向の外力に対して堅牢となる。また、プーリの強度を強くできるから、従来の樹脂製のプーリと比較して、上記プーリの各部の厚みを薄くでき、かつ、リム部と、ボス部と、周方向に隣接する二つのスポーク部との間に軸方向に貫通する空間が形成されているから、プーリを軽量化することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記プーリが軽金属製であると共に、リム部と、ボス部と、周方向に隣接する二つのスポーク部との間に軸方向に貫通する空間が形成されているから、従来の樹脂製のプーリと比較して放熱性を格段に向上させることができる。したがって、例えば、上記プーリを転がり軸受に取り付けた場合、上記転がり軸受で発生した熱や、プーリとベルトとの間に発生する摩擦熱を、外部空間に十分に放熱できる。したがって、上記転がり軸受の温度上昇を抑制できるので、軸受内のグリースの劣化を抑制できて、軸受の寿命を長くすることができる。また、グリースが劣化しにくくなるので、耐熱高性能グリース等の高価な潤滑油の使用を控えることができて、本発明のプーリと転がり軸受とを有するプーリ装置のコストを低減できる。
【００１１】
また、上記プーリは、上記スポーク部の側面が、軸方向に平行な面からなるので、上記プーリを押出し成形で加工できて、安価に大量生産できる。
【００１２】
また、本発明によれば、プーリが、再利用し易い軽金属材料からなるから、資源の無駄遣いを少なくできて、かつ、環境保全に寄与できる。
【００１３】
また、一実施形態のプーリは、上記複数のスポーク部の前面は軸を中心とする同一の回転面上に位置し、かつ、上記複数のスポーク部の後面は軸を中心とする同一の回転面上に位置している。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記複数のスポーク部の前面および後面は、軸を中心とする同一の回転面上に位置しているから、スポーク部で遠心力によって径方向の外方に移動する風の流れを整流することができる。したがって、風切り音の発生を更に低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プーリの放熱性を向上できて、プーリを堅牢かつ軽量化できる。また、プーリから風切音が発生しにくくすることができる。また、プーリをリサイクルし易くできて、環境保全に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1は、この発明の一実施形態のプーリ２を有するプーリ装置１００の正面図である。また、図２は図１のX―X切断面での断面図である。
【００１７】
図２に示すように、このプーリ装置１００は、軸受の一例としての玉軸受１と、この発明の一実施形態の軽金属製のプーリ２と、玉軸受１とプーリ２との間に配置されたジョイント部材３とを備える。
【００１８】
上記玉軸受１は、外輪１１と、内輪１２と、上記外輪１１と上記内輪１２の間に配置された玉１３とを有している。上記外輪１１、内輪１２および玉１３は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）等の鋼材料からなっている。上記玉１３は、外輪１１の軌道溝と内輪１２の軌道溝との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に所定間隔毎に複数配置されている。また、上記外輪１１と内輪１２とで形成する環状空間１４の軸方向両端部は、シール部材１６，１６よって密閉され、その内部にグリースが封入されている。尚、ここで、シール部材１６，１６は、図示のスペースが狭いことから模式的に図示されている。シール部材１６，１６は、内輪１２に対して摺動するようになっている。
【００１９】
上記プーリ２は、例えば、アルミニューム、アルミニューム合金、マグネシューム、マグネシューム合金等の軽金属からなっている。これらの材料の熱膨張係数は、外輪１１を構成する鋼材の熱膨張係数よりも大きく、ジョイント部材３を構成する高分子材料の熱膨張係数よりも小さくなっている。このように、この実施形態では、上記プーリ２が、軽金属であるので、従来の樹脂製のプーリと比較して、放熱性を向上させることができる。したがって、樹脂製のプーリと比して、玉軸受１のグリースやプーリ２の外周面に掛け渡されるベルトの温度を低温に保持できて、玉軸受１のグリースやベルトの寿命を長くすることができる。また、グリースが劣化しにくくなるので、耐熱高性能グリース等の高価な潤滑油の使用を控えることができて、プーリ装置１００のコストを抑えることができる。
【００２０】
更には、上記プーリ２が、軽金属製であるので、プーリ２の強度を強くできる。したがって、従来の樹脂製のプーリに比べて、プーリ２の各部の厚みを薄くできて、プーリ２を軽量化することができる。
【００２１】
図１に示すように、上記プーリ２は、環状のボス部２１と、ボス部２１の外周に、ボス部２１の径方向に所定間隔を存し、かつ、ボス部２１と同心円状に配置された環状のリム部２２と、ボス部２１の周方向に所定間隔毎にボス部２１からリム部２２に向かってボス部２１の径方向に放射状に延びる板状の複数のスポーク部２３とからなっている。上記ボス部２１と、リム部２２と、複数のスポーク部２３とは、押出し成形により一体に成形されている。上記ボス部２１の内周および外周、リム部２２の内周および外周が軸に平行な平面であることに加えて、この板状のスポーク部２３の側面がプーリ装置１００の中心軸に平行な平面からなるため、このプーリ２は、押し出し成形で製造することができるのである。
【００２２】
図１に示すように、上記ボス部２１、リム部２２および二つのスポーク部２３,２３に囲まれた空間２４は、軸方向に貫通している。プーリ２に軸方向に貫通する空間２４を形成することにより、プーリ２の軽量化を図ると共に、プーリ２の製造コストを低減している。また、上記リム部２２の外周面２２ａにはベルトが掛け渡される。上記軸方向に貫通する空間２４を形成しているので、プーリ２の材料を軽金属にしたことに起因する放熱性のよさに加え、軸方向に空気を通過させることができて、プーリ２を効率的に冷却できる。このことから、上記プーリ２の温度を低温に保つことができるから、プーリ２に接するベルトを劣化しにくくできて、ベルトの寿命を延命することができる。
【００２３】
図２に示すように、上記ボス部２１の軸方向の幅は、外輪１１の軸方向の幅と略等しくなっている一方、リム部２２の軸方向の幅は、リム部２２の径方向の内方に位置するボス部２１の軸方向の幅よりも広くなっている。また、図１および図２に示すように、各スポーク部２３におけるそのスポーク部２３に隣接するスポーク部２３に面する側面２５は軸方向に平行に形成されている。図２に示すように、上記側面２５の両端縁３０の形状は、プーリ２の中心軸の垂直二等分面に対して左右対称な放物線形状になっており、側面２５は略銀杏の葉の形状をなしている。
【００２４】
一方、上記スポーク部２３の前面２７（スポーク部２３の二つの側面２５を接続している面のうちの一方の面）および後面２８（スポーク部２３の二つの側面２５を接続している面のうちの他方の面）の形状は、リム部２２からボス部２１に繋がる狭い幅の縦長の平面となっている。つまり、上記スポーク部２３は、銀杏の葉の形状の板状部材になっている。また、図２に示すように、複数の上記スポーク部２３の前面２７,２７・・・は、プーリ装置の中心軸を中心とする同一の回転面上に位置し、かつ、スポーク２３の後面２８,２８・・・は、中心軸を中心とする同一の回転面上に位置していて、それぞれ相互に凹凸がなく周方向に並んでいる。上記板状のスポーク部２３は、ボス部２１とリム部２２とを強固に支えると共に軸方向の外力に対して堅牢となっている。
【００２５】
尚、この実施形態では、上記スポーク２３の側面２５の両端縁の形状は、略放物線形状であった。しかしながら、この発明では、スポークの側面の両端縁の形状は、径方向の外方にいくに従って軸方向に末広がりになる楕円の一部からなる曲線形状、径方向の外方にいくに従って軸方向に末広がりになる直線形状、または、径方向の外方にいくに従って軸方向に末広がりになる双曲線形状等であっても良い。また、スポークの側面の両端縁の形状は、プーリ装置の中心軸に垂直な平面に平行な直線形状であっても良い。
【００２６】
上記プーリ２は、運転中に風切り音がでないことが確認された。この理由は定かではないが、板状のスポーク部２３の側面２５が、軸方向に平行な面からなるので、プーリが回転してもポンプ作用がなくて、空気を抱いた状態で回転しているためだと考えられる。また、複数の上記スポーク部２３の前面２７,２７・・・が、プーリ装置の中心軸を中心とする同一の回転面上に位置し、かつ、スポーク部２３の後面２８,２８・・・が、中心軸を中心とする同一の回転面上に位置していて、それぞれ相互に凹凸がなく周方向に並んでいるから、スポーク部２３で遠心力によって径方向の外方に移動する風の流れを整流することができるのも一つの理由であると考えられる。逆説的に言えば、板状のプーリの側面が軸方向に対して傾斜していると、プーリの回転にともなって、送風音、風切り音がで易くなるものと考えられる。
【００２７】
尚、上記プーリ３の製造は、軽金属材料を高温の状態で押出し成形する方法で行われる。まず、押出し成形によって、ボス部２１、リム部２２およびスポーク部２３が一体になった図1の正面図を断面形状にしたような棒状体を成形し、これをプーリ３のリム部２２の軸方向の幅に切断し、その後、前面および後面を適切に切削して、ボス部２１、リム部２２およびスポーク部２３を形成し、ボス部２１、リム部２２およびスポーク部２３が一体になったプーリを製造するようになっている。このように、上記プーリ２は、スポーク部２３の側面２５が、軸方向に平行な面からなるから、プーリ２を押出し成形で加工できる。したがって、プーリ２の量産化が可能で、プーリ２の製造コストを低減できる。
【００２８】
上記ジョイント部材３は、環状形状を有している。図２に示すように、上記ジョイント部材３は、外輪１１とボス部２１との間に介在している。上記ジョイント部材３は、外輪１１の外周面１１ａおよびボス部２１の内周面２１ａとの間に設けられている。上記ジョイント部材３の内周面は、外輪１１の外周面１１ａ全面を覆っており、ジョイント部材３の外周面は、ボス部２１の内周面２１ａ全面を受支している。上記ジョイント部材３は、例えば、ゴム、ナイロン等のプラスチック、エラストマ、ガラス繊維等の高分子材料からなっており、ジョイント部材３の材料の熱膨張係数は、外輪１１の材料の熱膨張係数よりも大きく、プーリ２の材料すなわち軽金属の熱膨張係数よりも大きくなっている。
【００２９】
このように、プーリ２と外輪１１との間に、熱膨張係数がプーリ２の熱膨張係数よりも大きいジョイント部材３を介在させているから、プーリ装置の温度が上昇して、プーリ２が玉軸受１に対して離間する方向に熱膨張したとしても、プーリ２よりも熱膨張が大きいジョイント部材３が玉軸受１を圧縮するように膨張して、外輪１１をプーリ２に拘束できる。したがって、外輪１１とボス部２１が互いに外れることがなく、玉軸受１の外輪１１とプーリ２との間でクリープが発生することがない。
【００３０】
上記玉軸受１、プーリ２およびジョイント部材３を、例えば、次に述べる方法で一体成形する。先ず、上記玉軸受１およびプーリ２を同一平面上に並べ、つぎに、高分子材料からなる柔軟なジョイント部材３を圧縮しながら、玉軸受１の外輪１１の外周面１１ａとプーリ２のボス部２１の内周面２１ａの間に押し込んで、ジョイント部材３の軸方向の両端部が、外輪１１およびボス部２１の軸方向の両側面を係止するまで押し込んで、玉軸受１、プーリ２およびジョイント部材３を、一体成形する。ジョイント部材３の材料の柔軟性を利用するこの方法を用いれば、接着剤を使用することなく、接合を確実に行うことができる。尚、ここでは、成形したジョイント部材３を圧縮しながら押し込む方法について説明したが、プーリ２および外輪１１の間に高分子材料を射出成形の方法で充填することによって、玉軸受１、プーリ２およびジョイント部材３の一体化を行っても良いことは、言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態のプーリを有するプーリ装置の正面図である。
【図２】この発明の一実施形態のプーリを有するプーリ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  玉軸受
２  プーリ
３  ジョイント部材
１１  外輪
１２  内輪
２１  ボス部
２２  リム部
２３  スポーク部
２５  側面
２７  前面
２８  後面
１００  プーリ装置
【図１】
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【図２】
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