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JP5165462B2 - プーリの固定構造 - Google Patents

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Description

本発明は、プーリ付き玉軸受をブラケットの軸部に固定するプーリの固定構造に関する。
自動車のエンジンのタイミングベルトや補機駆動用のベルトと接触するプーリには、プーリ付き玉軸受の内輪を、エンジンのケーシング等に取り付けられるブラケットの軸部に外嵌し、その奥側端面を軸部の基部の段面に押し当てて固定したものがある。
このようなプーリの固定構造には、軸部に外嵌されたプーリ付き玉軸受の内輪をボルトで締め付けて固定する構造（例えば、特許文献１参照）や、軸部に外嵌されたプーリ付き玉軸受の内輪を加締めによって固定する構造（例えば、特許文献２参照）が採用されている。また、内輪を軸部に圧入して固定する構造も一部で採用されている。
一方、上述した自動車用のプーリは、寒冷時に運転すると、笛吹き音のような特異音が発生することがある。この寒冷時の特異音、いわゆる冷時異音は、気温が氷点下になる北海道等の限られた地域で、自動車のエンジン始動からごく短時間（長いものでも１分間程度）に発生し、その後は全く発生しない。
この冷時異音の発生原因については未だ明確に解明されていないが、種々の実験結果から主として玉軸受のボールの自励振動に起因するものと推測されている。すなわち、寒冷時には、グリースの基油の粘度上昇によって軌道面の油膜むらが生じやすくなり、ボールと軌道面間の摩擦係数がごく短周期で変化して、ボールに自励振動を生じる。このボールの自励振動によって、玉軸受の外輪を含むプーリ系が軸方向に高い周波数で共振し、冷時異音の発生に至ると考えられている。
このような冷時異音対策としては、玉軸受に封入するグリースを、低温状態でも金属面に均一な油膜を形成するものとする手段（例えば、特許文献３参照）、玉軸受のラジアル隙間を大きくして負荷域でのボールの面圧を増大させ、軸方向の軸受剛性を高くする手段（例えば、特許文献４参照）、玉軸受のボールを外輪と２点接触させて、接触角を付与する手段（例えば、特許文献５参照）、プーリに巻き掛けられるベルト中心と玉軸受の軸受中心とをオフセットさせて、内輪と外輪の軌道面間に傾きを生じさせる手段（例えば、特許文献６参照）等が提案され、効果が確認されている。
特開平７−３１７７８３号公報 特開２００７−４０３６８号公報 特開平９−２０８９８２号公報 特開平９−７２４０３号公報 特開平１１−２７０５６６号公報 特開平８−１７８０２４号公報
特許文献１に記載されたように、軸部に外嵌されたプーリ付き玉軸受の内輪をボルトで締め付けて固定するプーリの固定構造は、ボルトや座金を必要とし、ナットも必要とする場合もあるので、部品点数が多くなる問題がある。また、特許文献２に記載されたように、軸部に外嵌された内輪を加締めによって固定するプーリの固定構造は、部品点数は少なくて済むが、加締めによる組み立てに手間がかかり、加締め時に内輪を損傷する恐れもある。
一方、プーリ付き玉軸受の内輪を軸部に圧入して固定するプーリの固定構造は、部品点数が少なく、組み立てに手間もかからないが、圧入時の締め代によって玉軸受のラジアル隙間が減少し、上述した冷時異音が発生する恐れがある。
そこで、本発明の課題は、部品点数が少なく、かつ、組み立てに手間もかからず、冷時異音の発生を防止できるプーリの固定構造を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明は、プーリ付き玉軸受の内輪をブラケットの軸部に外嵌し、この軸部に外嵌した内輪の奥側端面を前記軸部の基部の段面に押し当てて固定するプーリの固定構造において、前記軸部の外径熱膨張量を前記内輪の内径熱膨張量よりも大きくし、前記内輪を軸部に締め代を付与して圧入する構成を採用した。
すなわち、軸部の外径熱膨張量を内輪の内径熱膨張量よりも大きくし、内輪を軸部に締め代を付与して圧入することにより、寒冷時に内輪の締め代が小さくなるようにして、圧入による玉軸受のラジアル隙間の減少を抑制し、部品点数が少なく、かつ、組み立てに手間もかからないようにして、冷時異音の発生を防止できるようにした。
前記軸部の外径熱膨張量を内輪の内径熱膨張量よりも大きくする手段としては、前記軸部を前記内輪よりも線膨張係数の大きい金属材料で形成する手段を採用することができる。
前記軸部の外径熱膨張量を内輪の内径熱膨張量よりも大きくする手段としては、前記軸部の外径面に前記内輪よりも線膨張係数の大きい金属材料で形成したスリーブを圧入する手段も採用することができる。
前記内輪と軸部の締め代は、−１０℃以下の温度で零になるようにするとよい。冷時異音は気温が氷点下で−１０℃程度以下となる寒冷時に発生することが多いので、このような寒冷時に圧入による玉軸受のラジアル隙間の減少を殆どなくすことができる。
前記軸部に圧入される内輪を抜け止めする手段を設けることにより、寒冷時に内輪の締め代がなくなっても、軸受の抜けを防止することができる。
本発明のプーリの固定構造は、軸部の外径熱膨張量を内輪の内径熱膨張量よりも大きくし、内輪を軸部に締め代を付与して圧入するようにしたので、圧入による玉軸受のラジアル隙間の減少を冷時異音が発生する寒冷時に抑制して、部品点数が少なく、かつ、組み立てに手間もかからないようにして、冷時異音の発生を防止することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態を示す。このプーリの固定構造は、プーリ付き玉軸受１の内輪２が、ブラケット１１の軸部１２に締め代を付与して圧入され、その奥側端面が軸部１２の基部の段面１３に押し当てられて固定され、止め輪１４で抜け止めされている。内輪２はボルト締めで抜け止めしてもよい。
前記玉軸受１は、内輪２と外輪３の間に複数のボール４が保持器５で保持され、グリースＡが封入された軸受内部がシール部材６でシールされており、外輪３に金属製のプーリ７が一体に取り付けられている。内輪２、外輪３およびボール４は、いずれも高炭素クロム鋼ＳＵＪ２（線膨張係数１．１７×１０−５）で形成されており、圧入前の玉軸受１のラジアル隙間は１０μｍに設定されている。
前記ブラケット１１は自動車エンジンのケーシング等に取り付けられ、軸部１２を含めてアルミニウム合金鋳物（線膨張係数２．３５×１０−５）で一体に形成されている。この実施形態では、−１０℃のときに内輪２と軸部１２の締め代が０μｍとなるように、内輪２の圧入時の締め代が設定されている。したがって、玉軸受１は、常温や高温時には圧入前のラジアル隙間である１０μｍよりも小さい値で運転され、低温になるほどラジアル隙間が大きくなって、−１０℃以下の低温時には、圧入前のラジアル隙間である１０μｍで運転される。
図２は、第２の実施形態を示す。このプーリの固定構造は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記ブラケット１１が鋳鉄で形成され、その軸部１２の外径面にオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４（線膨張係数１．７３×１０−５）で形成されたスリーブ１５が圧入され、このスリーブ１５の外径面に、高炭素クロム鋼ＳＵＪ２で形成された玉軸受１の内輪２が締め代を付与して圧入されている点が異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
上述した各実施形態では、プーリ付き軸受のプーリを金属製のものとしたが、プーリは樹脂製のものとすることもでき、その形態も実施形態のものに限定されることはない。
第１の実施形態のプーリの固定構造を示す縦断正面図 第２の実施形態のプーリの固定構造を示す縦断正面図
符号の説明
１ 玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ ボール
５ 保持器
６ シール部材
７ プーリ
１１ ブラケット
１２ 軸部
１３ 段面
１４ 止め輪
１５ スリーブ

Claims (2)

  1. 気温が氷点下になる地域で使用される自動車用プーリに適用され、プーリ付き玉軸受の内輪をブラケットの軸部に外嵌し、この軸部に外嵌した内輪の奥側端面を前記軸部の基部の段面に押し当てて固定するプーリの固定構造において、前記軸部を前記内輪よりも線膨張係数の大きい金属材料で形成するか、あるいは前記軸部の外径面に前記内輪よりも線膨張係数の大きい金属材料で形成したスリーブを圧入することにより、前記軸部の外径熱膨張量を前記内輪の内径熱膨張量よりも大きくし、前記内輪を軸部に締め代を付与して圧入するようにして、前記内輪と軸部の締め代が、−１０℃以下の温度で零になるようにしたことを特徴とするプーリの固定構造。
  2. 前記軸部に圧入される内輪を抜け止めする手段を設けた請求項１に記載のプーリの固定構造。
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