(57)【特許請求の範囲】
【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り、ボールと軌道面との間に介在させたグリースの減衰作用で軸受外輪の軸方向振動を抑制したことを特徴とするプーリ。
【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。
【請求項３】
ｎ＝６とした請求項２記載のプーリ。
【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。
【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１８０°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、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、ボールと軌道面との間に介在させたグリースの減衰作用で軸受外輪の軸方向振動を抑制したものである。
【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（2b）、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】
0003733217.tif 000002
【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対してチャ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
【図１】
0003733217.tif 000003
【図２】
0003733217.tif 000004
【図３】
0003733217.tif 000005
【図４】
0003733217.tif 000006
【図５】
0003733217.tif 000007
【図６】
0003733217.tif 000008
【図７】
0003733217.tif 000009
【図８】
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