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JPH0972403A - プーリ及びプーリ用玉軸受 - Google Patents

プーリ及びプーリ用玉軸受

Info

Publication number
JPH0972403A
JPH0972403A JP7229377A JP22937795A JPH0972403A JP H0972403 A JPH0972403 A JP H0972403A JP 7229377 A JP7229377 A JP 7229377A JP 22937795 A JP22937795 A JP 22937795A JP H0972403 A JPH0972403 A JP H0972403A
Authority
JP
Japan
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pulley
ball bearing
grease
base oil
urea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7229377A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Muranaka
章宏 村中
Katsuo Fukuwaka
勝夫 福若
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP7229377A priority Critical patent/JPH0972403A/ja
Priority to CA002184791A priority patent/CA2184791A1/en
Priority to US08/707,402 priority patent/US5728020A/en
Publication of JPH0972403A publication Critical patent/JPH0972403A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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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】 プーリ本体（１）に嵌合する玉軸受
（２）を、運転時のラジアル隙間を５〜３０μｍ程度に
設定し、且つ、玉軸受（２）に封入するグリースを、 基油をα−オレフィンオリゴマーとエステルとの混合
物とし、増稠剤をウレア系脂環族化合物とウレア系脂
肪族化合物との混合物とし、混和稠度を概ね２４０と
し、基油粘度を４０℃で４０〜４３ｃＳｔとしたもの
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、プーリ及びプーリ
用玉軸受に関し、特に自動車のエンジンのタイミングベ
ルト、及び補機駆動用ベルトと接触するプーリ及びこれ
に用いられるプーリ用玉軸受に関するものである。
【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。プーリとしては、ベルトが接触するプーリ周
面を玉軸受外輪の外径に直接設けたもの（いわゆる笠型
外輪）もあるが、プーリ周面を有するプーリ本体と玉軸
受とを嵌合一体化した構成のものが多く使用されてい
る。
【０００３】この種のプーリでは、プーリ本体がベルト
から回転駆動力を受けて回転すると、これに嵌合された
玉軸受の外輪がプーリ本体と一体となって回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な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。
【０００５】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。
【０００６】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情である。
【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】一般に寒冷時には、グリ
ースの基油粘度上昇による軌道面の油膜むら・不均一化
が生じやすい。油膜むら、不均一化があると、転動体と
軌道面との間の摩擦係数が微小な周期的変化を起こし、
これにより転動体に自励振動が生じる。
【０００９】本出願人は、冷時異音再現試験において、
いくつかの発生メカニズムを確認した。
【００１０】 冷時異音発生時のプーリ（外輪）は、
軸方向に高周波で振動している。また、この高周波成分
は、冷時異音（笛吹き音）の音響周波数と一致する。
【００１１】 冷時異音が発生しない時は、この高周
波成分は認められない。
【００１２】 冷時異音発生時の高周波成分は、プー
リ端面180゜測定位置２ヵ所で同位相である。
【００１３】これらの検証から、冷時異音の発生メカニ
ズムは、未だ完全には解明されていないものの、転動体
の自励振動が大きな発生要因になっていると考えられ
る。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、転動体の自励振動を効果的に抑制し得る構成
を提供するものである。
【００１４】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。
【００１５】このように、冷時異音対策としてのグリー
スには、低温時における油膜の安定性と、高温時におけ
る耐久性という相反する２つの特性を満足する必要があ
り、その選定は容易ではない。
【００１６】以上の点に鑑み、本出願人は、冷時異音抑
制に有効なグリースの性状を特定すべく、同条件の下、
グリースの銘柄を異ならせて冷時異音再現試験を行い、
それぞれについて異音発生率を求めることとした。実験
用の軸受としてはＪＩＳ−６２０３の深溝玉軸受（保持
器は鋼製である）を使用し、グリースとしては、図２に
示すように性状の異なる５種類のものを準備した。
【００１７】実験結果を図４乃至図６に示し（データの
評価方法は図６を参照）、さらにこれをまとめたものを
図３に示す。図４乃至図６の各データにおいて、左側は
軸受の運転隙間（定常運転状態での軸受ラジアル隙間）
を小さく設定した場合（隙間０を狙った場合）のデータ
であり、右側は運転隙間を大きく設定した場合（隙間２
０μｍを狙った場合）のデータである。
【００１８】以上の実験結果から、以下の点が明らかと
なる。
【００１９】 ５種類のグリースの中では、グリース
Ｂ、Ｃ、Ｄが笛吹き音の発生防止に有効である。
【００２０】 軸受の運転隙間は、０よりも２０μｍ
の方が異音発生を抑制する上で有利である。
【００２１】先ず、について検証する。上記の通り、
Ｂ、Ｃ、Ｄの３種類のグリースが冷時異音対策として有
効であるが、この３種類のグリースについて耐久性試験
を別途行なったところ、グリースＣ、Ｄについては十分
な耐久性を有するが、グリースＢについては著しく耐久
性が劣ることが判明した。従って、グリースＣ、Ｄは、
低温条件下における油膜安定性、及び、高温時における
耐久性に優れた特性を有し、プーリ用軸受のグリースと
して好適である。
【００２２】この２種類のグリースの組成は、図２から
も明らかな通り、何れも基油をＰＡＯ（α−オレフィン
オリゴマー）とエステルの混合物とすると共に、増稠剤
をウレア系脂環族と同じくウレア系脂肪族の混合物とす
るものであり、しかも混和稠度及び基油粘度も２４０前
後及び４０ｃＳｔ前後で概ね一致している。従って、以
上の性状のグリースが冷時異音対策として有効であると
考えられる。
【００２３】次に、について検証する。一般的な玉軸
受では、理論的には軸受の定常運転状態でのラジアル隙
間（運転隙間）が、僅かに負であるときに軸受寿命が最
大となる。しかし、何らかの使用条件の変動によって負
の隙間量が大きくなると、著しい寿命低下と発熱を招く
ため、通常は、隙間０を狙いつつも安全値をとって０よ
りも僅かに大きくなるよう運転隙間を設定する。これに
対し、表記の通り、冷時異音は、運転隙間０を狙った場
合よりも、２０μｍ程度の大きめの運転隙間を狙った場
合の方がより確実に阻止できることが明らかである。こ
れは、運転隙間が大きくなるほと、負荷域のボールに集
中的に荷重が負荷され、その結果、ボールの面圧が増大
して軸受の軸方向の剛性が高くなり、プーリの軸方向微
小振動が抑制され、且つ、固有振動数が増大することで
笛吹き音共振域を外れるためと推測される。運転隙間が
０又は負の場合は、個々のボール面圧が減少すること
で、軸受剛性が低下し、プーリの軸方向微小振動が生じ
易くなり、且つ、固有振動数が笛吹き音共振域に存在す
るため、笛吹き音が発生し易くなると考えられる。
【００２４】但し、運転隙間を過度に大きくすると、振
動、騒音が生じやすく、軸受寿命も低下するので、無制
限に大きくすることは好ましくない。従って、運転隙間
の最適範囲としては、５〜３０μｍ程度が望ましいと考
えられる。
【００２５】以上の検証に基づき、本発明にかかるプー
リは、自動車のエンジンによって駆動されるベルトと接
触するプーリ周面を有するプーリ本体に玉軸受を組込ん
だプーリにおいて、玉軸受の運転時のラジアル隙間が５
〜３０μｍ程度に設定され、且つ、玉軸受に封入される
グリースが、基油をα−オレフィンオリゴマーとエステ
ルとの混合物とし、増稠剤をウレア系脂環族化合物とウ
レア系脂肪族化合物との混合物とし、混和稠度を概ね２
４０とし、基油粘度を４０℃で４０〜４３ｃＳｔとした
ものである。ここで、「ラジアル隙間」とは、軸受をプ
ーリに取り付ける前の状態で、内輪又は外輪の何れかを
固定して、固定されていない軌道輪をラジアル方向に移
動させた時の軌道輪の移動量をいう。
【００２６】上記プーリにおいて、玉軸受の保持器を樹
脂製とすれば、さらに良好な冷時異音抑止効果を得るこ
とができる。また、プーリ本体と外輪とを一体成形して
もよい。
【００２７】また、本発明にかかるプーリ用玉軸受は、
自動車のエンジンによって駆動されるベルトと接触する
プーリ周面を有するプーリ本体に組込まれる玉軸受であ
って、運転時のラジアル隙間が５〜３０μｍ程度に設定
され、且つ、内部に封入されるグリースが、基油をα−
オレフィンオリゴマーとエステルとの混合物とし、増稠
剤をウレア系脂環族化合物とウレア系脂肪族化合物との
混合物とし、混和稠度を概ね２４０とし、基油粘度を４
０℃で４０〜４３ｃＳｔとしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるプーリ及び
プーリ用玉軸受の構成を図１に基づいて説明する。
【００２９】図１（ａ）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
合された単列の深溝玉軸受（２）とで構成される。プー
リ本体（１）は、内径円筒部（1a）、内径円筒部（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）、内径円
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。内径円筒部（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
径にはベルトと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）をベルトに接触させること
により、プーリがアイドラとしての役割を果たす。
【００３０】玉軸受（２）は、図１（ｂ）に示すよう
に、プーリ本体（１）の内径円筒部（1a）の内径に嵌合
された外輪（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（3b）
（3a）間に組み込まれた複数のボール（2c）、ボール
（2c）を円周等間隔に保持する保持器（2d）、グリース
を密封する一対のシール（2e）で構成され、外輪（2a）
及び内輪（2b）はそれぞれ一体に形成されている。保持
器（2d）は、鋼製でもよいが、冷時異音の発生防止によ
り有利な樹脂製とするのが望ましい。
【００３１】玉軸受（２）の内部に封入されるグリース
としては、上述の実験で用いたグリースＣ（日本グリー
ス株式会社製のモータ用グリース：商品名「ＭＰ−
１」）を使用する。このグリースは、基油をＰＡＯとエ
ステルとの混合物とすると共に、増稠剤をウレア系脂環
族化合物とウレア系脂肪族化合物との混合物としたもの
で、混和稠度は２４３、基油粘度は４０℃で４０．６ｃ
Ｓｔである。
【００３２】「ＰＡＯ」は、エチレンのオリゴメリゼー
ションにより生成されたα−オレフィン（α−オレフィ
ンオリゴマー）であり、高温安定性及び低温流動性に優
れた特性を有する。
【００３３】もちろん、上述のグリースの他、実験にお
いてグリースＣに匹敵する異音発生防止効果を発揮した
グリースＤ（日本石油株式会社製造：商品名「Ｕ９１４
Ｋ」）を使用しても構わない。
【００３４】なお、上記グリース以外でも、基油粘度が
４０℃で６０ｃＳｔ以下で、且つ、冷温時に急激な粘度
変化が無いこと、及び、不混和稠度が−２０℃で２００
程度以上であれば、一定の笛吹き音抑止効果が期待でき
ると考えられる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるプ
ーリ及びプーリ用軸受によれば、転動体の自励振動を抑
制して笛吹き音の発生を確実に防止することができる。
しかも使用したグリースは、高温耐久性にも優れた特性
を有するので、低温特性にのみ優れた低温グリースを使
用する従来のプーリのように、高温時の耐久性低下につ
ながる心配がない。さらに、軸受構造を複雑化させるこ
ともなく、量産に適し、コスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるベルト伝動装置で使用されるア
イドラプーリの断面図及び要部拡大図である。
【図２】実験で使用するグリースの性状を表した一覧表
である。
【図３】各グリースの異音発生率を表した一覧表であ
る。
【図４】各グリースごとの冷時異音再現試験の結果を示
す図である。
【図５】各グリースごとの冷時異音再現試験の結果を示
す図である。
【図６】各グリースごとの冷時異音再現試験の結果を示
す図である。
【符号の説明】
１ プーリ本体 1e プーリ周面 ２ 玉軸受 2a 外輪 2b 内輪 2c ボール 2d 保持器 3a 外輪軌道面 3b 内輪軌道面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車のエンジンによって駆動されるベ
    ルトと接触するプーリ周面を有するプーリ本体に玉軸受
    を組込んだプーリにおいて、玉軸受の運転時のラジアル
    隙間が５〜３０μｍ程度に設定され、且つ、玉軸受に封
    入されるグリースが、 基油をα−オレフィンオリゴマーとエステルとの混合物
    とし、 増稠剤をウレア系脂環族化合物とウレア系脂肪族化合物
    との混合物とし、 混和稠度を概ね２４０とし、 基油粘度を４０℃で４０〜４３ｃＳｔとしたものである
    ことを特徴とするプーリ。
  2. 【請求項２】 玉軸受の保持器を樹脂製としたことを特
    徴とする請求項１記載のプーリ。
  3. 【請求項３】 プーリ本体と外輪とを一体成形したこと
    を特徴とする請求項１記載のプーリ。
  4. 【請求項４】 自動車のエンジンによって駆動されるベ
    ルトと接触するプーリ周面を有するプーリ本体に組込ま
    れる玉軸受であって、運転時のラジアル隙間が５〜３０
    μｍ程度に設定され、且つ、内部に封入されるグリース
    が、 基油をα−オレフィンオリゴマーとエステルとの混合物
    とし、 増稠剤をウレア系脂環族化合物とウレア系脂肪族化合物
    との混合物とし、 混和稠度を概ね２４０とし、 基油粘度を４０℃で４０〜４３ｃＳｔとしたものである
    ことを特徴とするプーリ用玉軸受。
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