JP2003262227A - エンジン補機用軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グリースの潤滑寿命、及び軸受寿命を延長す
ることができる、エンジン補機用軸受を提供すること。 【解決手段】 内輪軌道１を外周面に少なくとも一つ有
する内輪２と、外輪軌道３を内周面に少なくとも一つ有
する外輪４との間に、全体が円環状に形成され、円周方
向複数個所に設けた各ポケット８に、内外輪軌道３,４
と接触する玉５を転動自在に保持したプラスチック製の
保持器６を配置したエンジン補機用軸受であって、ポケ
ット８のそれぞれに、当該ポケット８を形成する内面の
一部で、ポケット８開口部に向かう部分に、玉５の転動
中心軸αをその中心軸とするアキシャル円筒面１８を形
成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用その他の
エンジン一般において、エンジンに駆動されるベルトを
支張するプーリ本体を、その外輪に外嵌して使用するも
ので、外輪又は内輪回転で、ベルト中心（荷重中心）と
軸受軸方向中心がオフセット荷重下で使用されるエンジ
ン補機用軸受に関し、特に、単列３点もしくは４点接触
玉軸受、または複列アンギュラ玉軸受等に使用されるに
好適な保持器を改良したエンジン補機用軸受、またはベ
ルト中心と軸受中心を一致させて使用するエンジン補機
用軸受に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、自動車用エンジンに使用される
タイミングベルトや補機駆動ベルトのアイドラーやテン
ショナー、さらにはこのベルトにより駆動されるプーリ
軸受（エアーコンプレッサ等）には、それを支持する軸
受、即ちエンジン補機用の軸受として、単列の転がり玉
軸受（単列深溝玉軸受）が多く用いられている。 【０００３】転がり玉軸受は、外周面に内輪軌道を有す
る内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪とが互いに同
心に配置され、この内輪軌道と外輪軌道との間に、複数
個の玉を転動自在に保持した保持器を配した構成であ
る。 【０００４】この転がり玉軸受の内、エンジン補機用の
軸受、例えば電磁クラッチや中間プーリ等に用いられる
ものには、グリースの焼き付き性を考えてプラスチック
製の保持器が使用されている。図１１に示すように、一
般に、転がり玉軸受に使用されているプラスチック製の
保持器６は、玉径より大きい直径を有する球面１７から
成るポケット８を、円環状に形成された主部７の円周方
向複数個所に有する構成である。 【０００５】これらエンジン補機用軸受には、耐久性向
上や耐焼付性向上が必要とされると同時に、ベルト寄り
を防ぐためのモーメント剛性が高いことや、高モーメン
ト荷重に対する玉乗り上げに強いことが要求される。特
に、モーメント剛性が高いことが必要とされる部位に
は、標準の上記転がり玉軸受を用いても、必要とされる
性能を満足することができない。このため、高モーメン
ト剛性が必要な軸受として、複列アンギュラ玉軸受を用
いたり、あるいは単列の３点又は４点接触の玉軸受を用
いる、等の対策が取られてきた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記エンジン補機用軸受、特に、エアーコンプレッサに
に使用される軸受においては、エアーコンプレッサのさ
らなる高速化、高容量化が指向され、しかも軸方向に小
さく小型化するということが進められているため、高熱
の発生によってグリースが焼き付いて寿命が低下した
り、高モーメント荷重によって玉乗り上げが促進される
といった不具合が生じ易くなっている。 【０００７】このことは、図１２に示すように、従来の
保持器６の、球面１７から成るポケット８においては、
玉５とポケット８の隙間が非常に小さいため、グリース
１０（斜線部）がポケット８の側端縁８ａで掻き取られ
てポケット８内部に入り難いことが構造上の主な原因と
考えられる。 【０００８】また、３点接触又は４点接触玉軸受におい
ては、複列アンギュラ玉軸受よりも、運転中のラジアル
有効隙間が軸受の発熱に敏感に影響を及ぼし、その結
果、グリース潤滑寿命の低下、延いては軸受の耐久性の
低下につながるという問題点があった。 【０００９】本発明は、上述した従来例の有する不都合
を改善し、グリースの潤滑寿命、及び軸受寿命を延長す
ることができる、単列３点もしくは４点接触玉軸受、ま
たは複列アンギュラ玉軸受等のエンジン補機用軸受を提
供することを課題としている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明では、断面が略円弧形状の内輪軌道を外周面
に少なくとも一つ有する内輪と、断面が略円弧形状の外
輪軌道を内周面に少なくとも一つ有する外輪とが同心に
配置され、この内輪軌道と外輪軌道の間に、全体が円環
状に形成され、その円周方向複数個所に設けた各ポケッ
トに、前記内外輪軌道と複数個所で接触する玉を転動自
在に保持したプラスチック製の保持器を配置したエンジ
ン補機用軸受において、前記ポケットのそれぞれに、当
該ポケットを形成する内面の一部であってポケット開口
部に向かう部分に、前記玉の転動中心軸をその中心軸と
するアキシャル円筒面を形成したことを特徴としてい
る。 【００１１】以上のように構成されたことで、玉の転動
面と対応するアキシャル円筒面との距離は、玉の走行部
分（転動に伴って転動面が外輪軌道及び内輪軌道と当接
する部分）に対応する部分で小さく、この走行部分から
離れる程大きくなる。ポケットの開口側端縁と転動面と
の距離についても同様である。このため、玉の転動面に
付着した潤滑剤（グリース）の内、走行部分に付着した
グリースの多くは、ポケットの開口側端縁で掻き取ら
れ、走行部分から離れた部分に付着したグリースの多く
は、ポケットの開口側端縁で掻き取られることなくポケ
ット内に取り込まれる。したがって、玉の転動面と外輪
軌道及び内輪軌道との間に過剰のグリースが存在するこ
となく、ポケット内に適度の量のグリースが取り込まれ
る。この作用は、本軸受を、高温度、又は高モーメント
荷重の環境条件下で用いても同様であるため、この条件
下でグリースの焼け付きが抑えられ、グリース寿命の延
長につながる。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すエンジ
ン補機用軸受のうち３点接触玉軸受の斜視図、図２は図
１の内外輪の軌道形状を示す断面図、図３は冠型保持器
を示す斜視図、図４は保持器のポケットを示す部分拡大
斜視図、図５は保持器のポケットと玉の位置関係を示す
説明図、図６は保持器のポケットにおけるグリースの溜
る位置を示す説明図である。 【００１３】本発明のエンジン補機用軸受には、単列深
溝玉軸受、３点接触玉軸受、４点接触玉軸受、複列アン
ギュラ玉軸受、等が含まれる。この内、３点接触玉軸受
の一実施形態を例として説明する。 【００１４】図１において、３点接触玉軸受は、外周面
に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３を有
する外輪４とが互いに同心に配置され、この内輪軌道１
と外輪軌道３との間に、全体が円環状に形成されていて
複数のポケット８を周方向に有する保持器６を配設した
構成である。この各ポケット８に複数個の玉５が一個ず
つ転動自在に保持されている。 【００１５】図２に示すように、内輪軌道１と外輪軌道
３を軸受中心軸を含む面で切断したその断面形状は、玉
５の径よりわずかに大きい径の略円弧形状とされてい
る。内輪軌道１は玉５との中心近傍の１点で、外輪軌道
３は玉５とその中心近傍以外の２点で、合計３点で接触
するように成形されており、玉５の中心と各接触部分の
中心を結ぶ線分は略Ｙの字になるように設定されてい
る。内輪軌道１と外輪軌道３の略円弧形状の円弧長はそ
の円周長の５０.５〜５６％、好ましくは５１〜５４％
に設定され、又、内輪軌道１の略円弧形状の円弧径は、
外輪軌道３の略円弧形状の円弧径より小さいか又は同一
に設定されている。内輪２と外輪４間には、グリース１
０を密封しておくためのリング状のシール部材９が、内
輪軌道１と外輪軌道３を両側から包囲するように配設さ
れている。このシール部材９は図１では省略している。 【００１６】保持器６は、図３に示すように、冠型保持
器と呼ばれるプラスチック製のものであって、円環状に
形成された主部７の円周方向複数個所に、玉５を転動自
在に保持するポケット８が設けられた構成である。この
各ポケット８は、軸受軸方向に開口しており、図４にも
示すように、軸受軸方向の一方の側の周方向に連続する
主部７の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向に延び
る一対の弾性片１２の片側面と隣合う一対の弾性片１２
の片側面との間に設けられた球面状の凹面部１３と、そ
の一端を球状凹面部１３の円周方向両端部から連続する
形で、軸受軸方向に平行に開口部に向かって延在する一
対のアキシャル円筒面１８と、から成っている。 【００１７】これら両アキシャル円筒面１８はポケット
８に保持された玉５の転動中心軸αをその中心軸として
いる。即ち、本軸受を構成する内輪２と外輪４との相対
回転に伴って、ポケット８に保持された玉５は、主部７
の中心軸と平行な転動中心軸αを中心に転動する。各ポ
ケット８に一対ずつ配設したアキシャル円筒面１８はこ
の転動中心軸αを中心軸とした仮想の円筒形の円筒面上
に位置する構成である。 【００１８】さらに、アキシャル円筒面１８の両端部そ
れぞれに連続する部分で、ポケット８の開口部を構成す
る一対の弾性片１２の各内周面は、それぞれが球状凹面
部１３と同心、あるいは転動中心軸α上で球状凹面部１
３の中心点と別の点を中心とする第二の球状凹面部１９
とされている。これら第二の球状凹面部１９は、ポケッ
ト８に保持した玉５の走行部分が一対のアキシャル円筒
面１８から外れることがないように、一対のアキシャル
円筒面１８の長さ及び形状を規制するものである。この
ため、例えば、球状凹面部１３と第二の球状凹面部１９
とを、玉５の転動面の曲率半径よりもはるかに大きな曲
率半径とし、その中心を上記転動中心軸α上に位置させ
ている。 【００１９】上記のように構成された保持器６は、ポケ
ット８の内面と玉５の転動面との間の隙間にグリース１
０等の潤滑剤を、必要量だけ取り込むことができる。そ
の理由について以下に説明する。玉５は、内輪２と外輪
４との相対回転時に上記転動中心軸αを中心に転動す
る。図５に示すように、玉５の走行部分、即ち、玉５の
転動に伴って転動面が外輪軌道３及び内輪軌道１と当接
する、略斜線部５ａで示す部分は、玉５の中心点を通
り、転動中心軸αに対して直交する平面に沿った玉５の
外周面上に存在する。このため、アキシャル円筒面１８
に対応する部分において、ポケット８に保持した玉５の
転動面とこれら各アキシャル円筒面１８との距離Ｌは、
前記走行部分５ａに対応する部分で小さく、この走行部
分５ａから離れる程大きくなる。ポケット８の側端縁１
８ａ（図４参照）と転動面との距離についても同様であ
る。 【００２０】このため、玉５の転動面に付着したグリー
スの内、走行部分５ａに付着したグリースの多くの部分
は、ポケット８の側端縁１８ａで掻き取られる。したが
って、玉５の転動面と外輪軌道３及び内輪軌道１との間
に過剰のグリースが存在することを防止できる。 【００２１】これに対して、ポケット８に保持された玉
５の転動面と各アキシャル円筒面１８との距離Ｌは、走
行部分５ａから離れるにしたがって大きくなるので、図
６に示すように、玉５の転動面の内、走行部分５ａから
離れた部分に付着したグリース１０の多くは、ポケット
８の側端縁１８ａで掻き取られることなく、このポケッ
ト８内、特に、アキシャル円筒面１８両端の球状凹面部
１３や第二の球状凹面部１９との境目部分近傍に取り込
まれる。このようにして、ポケット８内に必要量だけ取
り込まれたグリース１０（斜線部）は、玉５の転動面と
ポケット８の内面との潤滑性を向上させ、且つ保持器音
と呼ばれる振動が発生するのを防止することにも寄与す
る。 【００２２】また、上記の如く、内輪軌道１と外輪軌道
３を軸受中心軸を含む面で切断したその断面形状は、玉
５の径よりわずかに大きい径の略円弧形状とされ、その
円弧長は円周長の５０.５〜５６％（好ましくは５１〜
５４％）、且つ内輪軌道１の略円弧形状の円弧径は、外
輪軌道３の略円弧形状の円弧径より小さいか又は同一に
設定されているため、玉５と内輪軌道１間の隙間がより
小さくなって、ポケット８に対する玉５の転動時の位置
がより安定したものとなり、ポケット８にグリース１０
を適度な量取り込む点で一層効果的である。 【００２３】このような構成と作用を有する３点接触玉
軸受を、雰囲気温度が８０℃以上、軸受温度が１２０℃
以上、５００kgfmm以上の高モーメント荷重の環境条件
下で使用した場合でも、上述した理由によって、ポケッ
ト８の内面と玉５の転動面との隙間にグリース１０が必
要量だけ取り込まれ、焼け付きが抑えられることが期待
できる。 【００２４】さらに、本実施形態の３点接触玉軸受は、
上記条件下で、ポケット８にグリース１０が適度な量取
り込まれることにより、焼け付きが抑えられると共に、
潤滑性が向上するため、玉５とポケット８の内面との滑
り接触部分に摩擦振動が生じるのを防止でき、保持器音
の発生（音響劣化）を防止することができる。 【００２５】尚、上記実施形態では、玉５の中心と、玉
５と内輪軌道１及び外輪軌道３との各接触部分の中心を
結ぶ線分は略Ｙの字になるタイプの３点接触玉軸受を示
したが、玉５と前記各接触部分の中心を結ぶ線分が略逆
Ｙの字になるタイプの３点接触玉軸受でも同様の効果を
期待できることは言うまでもない。 【００２６】上述した効果に関して、本発明者が実施し
た実験例について説明する。上記３点接触玉軸受と同様
の基本構成（略２点接触）を有し、その保持器のポケッ
トに上記一対のアキシャル円筒面を形成した単列深溝玉
軸受と、従来の球状凹面部のみで形成されたポケットを
持つ保持器を備えた単列深溝玉軸受とを、軸受温度が１
５０℃で５００時間連続で回転使用した後、２つの単列
深溝玉軸受の保持器のポケット内面でのグリース付着状
態を比較してみた。 【００２７】従来の単列深溝玉軸受のポケット内面では
グリースの付着が少なく、軸受を手で回してみると摩擦
感があって滑らかさがなくなっていた。一方、アキシャ
ル円筒面を有する単列深溝玉軸受のポケット内面には、
グリースの付着量が比較的多く、軸受を手で回した感じ
も滑らかで良好であった。 【００２８】以上の実験結果から、アキシャル円筒面を
有する単列深溝玉軸受を上記のような環境条件の下で使
用しても、ポケット内面にグリースが十分に必要量だけ
取り込まれるので、グリースの焼け付き量を抑えること
ができる。したがって、従来のように取り込まれるグリ
ース量が少ないために、高温でそれらが早く焼け付くと
いう不具合を避けることができ、グリースの使用寿命を
延長することができる。 【００２９】この実験結果は、同一の保持器６を備えた
上記実施形態の３点接触玉軸受についても同様であるこ
とが考えられる。さらに、４点接触玉軸受（図７に示
す）、及び複列アンギュラ玉軸受（図９に示す）の保持
器６にアキシャル円筒面を適用しても、同様の効果が得
られることは言うまでもない。以下に、４点接触玉軸受
と複列アンギュラ玉軸受の実施形態、及び実機への適用
例について、図面を参照して簡単に説明する。 【００３０】図７において、４点接触玉軸受２０は、外
周面に内輪軌道２１を有する内輪２２と内周面に外輪軌
道２３を有する外輪２４とが互いに同心に配置され、こ
の内輪軌道２１と外輪軌道２３との間に、全体が円環状
に形成されていて複数のポケットを周方向に有する保持
器６を配設した構成である。この各ポケットを構成する
面の一部はアキシャル円筒面であると共に、ここに複数
個の玉５が一個ずつ転動自在に保持されている。内輪軌
道２１と外輪軌道２３を軸受中心軸を含む面で切断した
その断面形状は、玉５の径よりわずかに大きい径の略円
弧形状とされている。内輪軌道２１及び外輪軌道２３
は、その中心近傍以外の２点で、合計４点で玉５と接触
するように成形されており、玉５の中心と各接触部分の
中心を結ぶ線分は略Ｘ字になるように設定されている。 【００３１】この構成の４点接触玉軸受２０を、自動車
用空気調和装置用のコンプレッサを回転駆動するための
従動プーリの軸受として組み込んだ例を図８に示してい
る。同図において、４点接触玉軸受２０の内輪２２が、
ケーシング２６の端部に設けた支持筒部２７の周囲に外
嵌・固定され、従動プーリ２５の内周面に内嵌・固定さ
れた環状部材２８の内周面に外輪２４が内嵌・固定され
ることにより、４点接触玉軸受２０は従動プーリ２５を
回転自在に支持している。 【００３２】図９において、複列アンギュラ玉軸受３０
は、外周面に２つの内輪軌道３１を有する内輪３２と、
内周面に２つの外輪軌道３３を有する外輪３４とが互い
に同心に配置され、この２つの内輪軌道３１と外輪軌道
３３の各々の間に、全体が円環状に形成されていて複数
のポケットを周方向に有する保持器６を配設した構成で
ある。この各ポケットを構成する面の一部はアキシャル
円筒面であると共に、ここに複数個の玉５が一個ずつ転
動自在に保持されている。内輪軌道３１と外輪軌道３３
を軸受中心軸を含む面で切断したその断面形状は、玉５
の径よりわずかに大きい径の略円弧形状とされている。
各内輪軌道３１とこれに対向する外輪軌道３３は、その
中心からややずれた位置の２点で玉５と接触するように
各々成形されており、玉５の中心と各接触部分の中心を
結ぶ線分は複列で略ハの字になるように設定されてい
る。 【００３３】この構成の複列アンギュラ玉軸受３０を、
自動車用空気調和装置に具備されて冷媒を圧縮するため
のコンプレッサの回転支持部に組み込んだ例を図１０に
示している。同図において、従動プーリ３５は、その断
面がコの字形状で全体が円環状に形成されており、その
内部空間に、ケーシング３６の端面に固定したソレノイ
ド３７を内蔵している。複列アンギュラ玉軸受３０は、
その内輪３２がケーシング３６の端部に設けた支持筒部
３８の周囲に外嵌・固定され、その外輪３４が従動プー
リ３５の内周面に内嵌・固定されることにより、従動プ
ーリ３５を回転自在に支持している。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保持器のポケットのそれぞれに、当該ポケットを形成す
る内面の一部であってポケット開口部に向かう部分に、
玉の転動中心軸を中心軸とするアキシャル円筒面を形成
したので、ポケット内面と玉の間に適度の量のグリース
が取り込まれて、グリースが有効に玉や内外輪軌道に行
きわたると共に、グリースの焼け付き量を抑えることが
できるため、グリースの使用寿命を延長することがで
き、延いては、軸受寿命を延長することができる。 【００３５】また、ポケットにグリースが適度な量取り
込まれることにより潤滑性が向上し、玉とポケットの内
面との摩擦振動が抑制されるため、この摩擦振動による
保持器音の発生（音響劣化）を防止することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン補機用軸受
（３点接触玉軸受）の斜視図。 【図２】３点接触玉軸受の内外輪の軌道形状を示す断面
図。 【図３】冠型保持器を示す斜視図。 【図４】保持器のポケットを示す部分拡大斜視図。 【図５】保持器のポケットと玉の位置関係を示す説明
図。 【図６】保持器のポケットにおいてグリースの溜る位置
を示す説明図。 【図７】４点接触玉軸受の一実施形態を示す部分断面
図。 【図８】４点接触玉軸受をコンプレッサ用の従動プーリ
に組み込んだ実施例を示す部分断面図。 【図９】複列アンギュラ玉軸受を示す部分断面図。 【図１０】複列アンギュラ玉軸受をコンプレッサの回転
支持部に組み込んだ実施例を示す部分断面図。 【図１１】従来の保持器のポケットを示す部分斜視図。 【図１２】従来の保持器のポケットにおけるグリースの
状態を示す説明図。 【符号の説明】 １ 内輪軌道 ２ 内輪 ３ 外輪軌道 ４ 外輪 ５ 玉 ６ 保持器 ７ 主部 ８ ポケット １０ グリース １３ 球状凹面部 １８ アキシャル円筒面 １９ 第ニの球状凹面部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J101 AA04 AA32 AA42 AA43 AA52 AA54 AA62 BA25 CA14 EA31 FA32 GA21

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 断面が略円弧形状の内輪軌道を外周面に
   少なくとも一つ有する内輪と、断面が略円弧形状の外輪
   軌道を内周面に少なくとも一つ有する外輪とが同心に配
   置され、これら内輪軌道と外輪軌道の間に、全体が円環
   状に形成され、その円周方向複数個所に設けた各ポケッ
   トに、前記内外輪軌道と接触する玉を転動自在に保持し
   たプラスチック製の保持器を配置したエンジン補機用軸
   受において、 前記ポケットのそれぞれに、当該ポケットを形成する内
   面の一部であってポケット開口部に向かう部分に、前記
   玉の転動中心軸をその中心軸とするアキシャル円筒面を
   形成したことを特徴とするエンジン補機用軸受。