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JPH11270566A - 自動車プーリ用軸受 - Google Patents

自動車プーリ用軸受

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Publication number
JPH11270566A
JPH11270566A JP10070482A JP7048298A JPH11270566A JP H11270566 A JPH11270566 A JP H11270566A JP 10070482 A JP10070482 A JP 10070482A JP 7048298 A JP7048298 A JP 7048298A JP H11270566 A JPH11270566 A JP H11270566A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing
pulley
grease
outer ring
oil
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.)
Pending
Application number
JP10070482A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Nozaki
誠一 野崎
Takahiro Koremoto
隆浩 是本
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 JP10070482A priority Critical patent/JPH11270566A/ja
Priority to US09/264,870 priority patent/US6196720B1/en
Priority to CA002266204A priority patent/CA2266204A1/en
Publication of JPH11270566A publication Critical patent/JPH11270566A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軌道面やボール表面の脆性剥離、および冷時
異音の発生を確実に防止する。 【解決手段】 ＰＡＯ油とエステル油を５０：５０から
９０：１０の重量比で配合し、粘度を４０℃で７０mm2
／Ｓ以下とした基油に、増稠剤として脂環族ジウレア化
合物を５〜２５重量％配合し、さらにＺn ＤＴＣの添加
剤を添加してなるグリースを軸受２に封入する。この軸
受２を、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1eを有するプーリ本体１の内径部に
嵌合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】自動車のエンジンのタイミン
グベルト、補機駆動用ベルト等と接触するプーリに用い
られる軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プーリは、自動車のエンジンに駆動され
る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して一体化したものが多く使用さ
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、
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
が、種々の実験結果から主として転動体の自励振動によ
るものと推測されている。すなわち、寒冷時には、グリ
ースの基油粘度上昇によって軌道面の油膜むら・不均一
化が生じやすくなるが、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、これによって転動体に自励振動を生じる。この
自励振動によってプーリ系が共振し、外輪が軸方向に振
動（並進運動）して冷時異音の発生に至ると考えられて
いる。
【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。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。
【０００７】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
る耐久性とが必要とされるが、これら相反する２つの特
性を同時に満足させるのは難しい。
【０００８】一方、冷時異音対策として有効なグリース
であっても、その組成によっては、軌道面や転動体表面
で脆性剥離を生じる可能性がある。この脆性剥離は、金
属疲労により生じる通常の軌道面ないし転動体表層の剥
離とは異なり、相当内部の深い部分から突然に生じる特
異な破壊現象で、高速化による振動によって転送面に鏡
面摩耗を生じ、それによる新生面の形成が触媒作用とな
ってグリースを分解させ、その際に発生した水素が鋼中
に侵入して母材を脆化させる現象であると考えらてい
る。したがって、グリースの選定に際しては、冷時異音
のみならず、脆性剥離の面からもその組成を検討する必
要がある。
【０００９】そこで、本発明は、脆性剥離および冷時異
音の発生を確実に防止することができる自動車プーリ用
軸受の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明にかかる自動車プーリ用軸受は、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
するプーリ本体の内径部に嵌合される軸受であって、Ｐ
ＡＯ油とエステル油を５０：５０から９０：１０の重量
比で配合し、粘度を７０mm2 ／Ｓ（４０℃）以下とした
基油に、増稠剤として脂環族ジウレア化合物を５〜２５
重量％配合し、さらにＺn ＤＴＣの添加剤を添加してな
るグリース組成物を封入したものである。「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）である。
また、「Ｚn ＤＴＣ」は、ジンクジチオカーバメートで
あって、以下の構造式である。
【００１１】
【数１】
【００１２】上記グリース組成物であれば、高温下にお
いて優れた長寿命性と潤滑性とを有し、しかも良好な低
温特性を有していて低温下でも粘度が極端に高くなるこ
ともない。それゆえ、低温下でも均一で強固な油膜を形
成することができ、冷時異音の発生を抑制することが可
能となる。なお、増稠剤の配合割合を上記範囲に制限し
たのは、５重量％未満の少量では粘性の乏しい液状とな
って軸受に密封することが困難になり、２５重量％を越
える多量では、稠度が著しく低下して軸受封入用グリー
スとしての実用性が低くなるからである。また、添加剤
として添加したＺn ＤＴＣは、脆性剥離の抑制に高い効
果を発揮し、軸受の耐久性を著しく向上させる。
【００１３】上記軸受として、軸に固定される内輪、プ
ーリ本体の内径部に嵌合される外輪、および内・外輪間
に介在させた複数のボールを有し、ボールと内輪または
外輪のうちの少なくとも外輪とを２点で接触させること
によって接触角を付与したもの（玉軸受）を使用すれ
ば、ボールの挙動、特に軸方向の挙動が外輪によって抑
制される。したがって、ボールの自励振動が効果的に抑
制され、冷時異音の発生をより確実に抑制することが可
能となる。ここで、「接触角」とは、転動体に負荷され
る荷重の方向と軸受の中心軸に垂直な平面とがなす角を
いう。接触角を大きくとればとるほど、ボールの自励振
動抑制効果が大きくなるので、冷時異音を生じにくくす
る点では有利であるが、過度に大きくすると軸受寿命の
低下等の弊害を招くおそれがあるので、接触角はこれら
を考慮して適切な範囲に設定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる自動車プー
リ用軸受の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明す
る。
【００１５】図１（ａ）に自動車の補機駆動ベルトに使
用されるアイドラプーリの一例を示す。このプーリは、
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。
【００１６】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2
c、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。
【００１７】上記玉軸受２の内部には、冷時異音対策お
よび脆性剥離対策として有効なグリースが封入される。
このグリースは、ＰＡＯ油とエステル油を５０：５０か
ら９０：１０の重量比で配合して粘度を４０℃で７０mm
2 ／Ｓ以下とした基油に、増稠剤として脂環族ジウレア
化合物を５〜２５重量％配合し、さらにＺn ＤＴＣの添
加剤を添加したグリース組成物を主成分とする。その
他、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性剤
なとを添加してもよい。
【００１８】図２は、冷時異音対策として接触角αを付
与した玉軸受である。この軸受は、外輪2aの軌道面3aを
いわゆるゴシックアーチ形状として曲率中心を２つ設け
たもので、ボール2cと外輪2aとを軌道面3aの最深部を間
に挟んで２点で接触させている（この時、内輪2bとボー
ル2cは１点で接触していると考えられるので、以下の説
明では図２の軸受を３点接触タイプと称する）。軌道面
3aの形状は、ゴシックアーチに限らず、その接触部にお
ける曲率がボール2cの曲率よりも大きい形状、例えば楕
円、放物線、双曲線等の各種形状とすることができる。
なお、玉軸受２は、少なくとも外輪2aとボール2cとが２
点接触していれば足り、外輪2aだけでなく、内輪2bもボ
ール2cに２点接触させた４点接触タイプの軸受を使用し
ても構わない。
【００１９】上記玉軸受の定常運転状態でのラジアル隙
間（運転隙間）は、５〜３０μｍとするのが望ましい。
一般的な玉軸受では、理論的には軸受の運転隙間が僅か
に負であるときに軸受寿命が最大となるが、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、冷時異音は、運転隙間０
を狙うより、これより大きい運転隙間（例えば２０μｍ
程度）を狙った場合の方がより確実に阻止できることが
実験により明らかになっている。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異音共振域を外れる
ためと推測される。ただし、運転隙間が大きすぎると、
振動、騒音が生じやすく、軸受寿命が低下するので、上
記範囲内に設定するのがよい。
【００２０】図３に、本発明の効果を確認すべく行った
評価試験の結果を示す。この試験は、３種類のグリース
（Ａ、Ｂ、Ｃ）について、冷時異音再現試験および脆性
剥離耐久試験を行い、それぞれ異音発生率および耐久時
間を計測してその結果をまとめたものである。
【００２１】冷時異音再現試験の試験条件は以下の通り
である。
【００２２】回転数 ２７００ｒ／ｍｉｎ 荷重 １３ｋｇｆ 雰囲気温度 −２０℃〜 運転時間 ３０秒程度 一方、脆性剥離耐久試験の試験条件は以下の通りであ
る。
【００２３】 回転数 ０−８７００ｒ／ｍｉｎサイクリック 荷重 ２２０ｋｇｆ 雰囲気温度 室温 運転時間 ３００ｈ 図３において、グリースＡおよびＢは冷時異音対策とし
て既に提供されているグリースを示し、グリースＣは本
発明品を示す。なお、両試験とも接触角αを付与しない
軸受（深溝タイプ）、および接触角αを付与した軸受
（３点接触タイプ）のそれぞれについて行った。
【００２４】図３より、何れのグリースでも一定の冷時
異音抑制効果が認めらることが理解できる。一方、脆性
剥離に対する耐久性の面では、グリースＣは目標時間
（３００ｈ）の経過後も母材中の白層や黒層の発生が軽
微であり、十分な耐久性を有することが判明したのに対
し、グリースＡやＢでは目標時間を経過すると、白層や
黒層の発生が顕著であり、実用には耐えないことが判明
した。したがって、グリースＣは、グリースＡ、Ｂに比
べて脆性剥離対策としてより有効であることが理解でき
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる自
動車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、また、
脆性剥離の発生も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】ａ図は本発明にかかる軸受を組み込んだプーリ
の断面図、ｂ図は当該軸受の拡大断面図である。
【図２】本発明にかかる軸受の他の実施形態を示す断面
図である。
【図３】評価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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ１０Ｎ 40:02

Claims (2)

    【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の内径部
    に嵌合される軸受であって、ＰＡＯ油とエステル油を５
    ０：５０から９０：１０の重量比で配合し、粘度を７０
    mm2 ／Ｓ（４０℃）以下とした基油に、増稠剤として脂
    環族ジウレア化合物を５〜２５重量％配合し、さらにＺ
    n ＤＴＣの添加剤を添加してなるグリース組成物を封入
    した自動車のプーリ用軸受。
  2. 【請求項２】 軸に固定される内輪、プーリ本体の内径
    部に嵌合される外輪、および内・外輪間に介在させた複
    数のボールを有し、ボールと内輪または外輪のうちの少
    なくとも外輪とを２点で接触させることによって接触角
    を付与した請求項１記載の自動車プーリ用軸受。
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