JP2004183693A - グリース封入軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースによる潤滑状況を改善して焼き付き寿命を延ばすことにより、軸受性能の向上を図ることのできるグリース封入軸受を提供する。
【解決手段】本発明に係るグリース封入軸受１０は、外径面に内輪軌道１１ａ，１１ｂが形成された内輪１１と、内径面に外輪軌道１２ａ，１２ｂが形成された外輪１２と、内外輪１１，１２に対して相対回転自在に配置された冠形保持器１５と、冠形保持器１５に設けられた複数のポケット１４内にそれぞれ転動自在に保持された玉１３とを有し、玉１３の周囲に封入されたグリースによって潤滑され、内輪軌道１１ａ，１１ｂ及び外輪軌道１２ａ，１２ｂが、軸受１０の軸方向における中心線Ｂに対して、冠形保持器１５のポケット１４の開口側に偏った位置に配置されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリース封入軸受に関し、例えば、エンジン補機に用いられるテンショナプーリ、アイドラプーリ用の軸受や、エンジンの動力で駆動されるベルトによって回転するカーエアコン用プーリ等に組み込まれるグリース封入軸受に関する。適用される軸受形式としては、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、３点接触玉軸受、４点接触玉軸受等の玉軸受全般に係るグリース封入軸受である。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用及びその他エンジン補機において、エンジンの動力で駆動されるベルトによって回転するプーリに組み込まれる軸受には、一般に潤滑剤であるグリースを封入したグリース封入軸受が使用されている。
特に、最近の傾向として、自動車の設計は小型軽量化が進み、さらには、居住空間拡大の要望によりエンジンルーム空間の減少を余儀なくされている。そこで、電装部品やエンジン補機の小型、軽量化がより一層進められている。加えて、前記各部品にも高性能、高出力化がますます求められている。
【０００３】
小型化による出力の低下を補うために、例えば、オルタネータやカーエアコン用の電磁クラッチでは高速運転が行われ、それに伴い、中間プーリも同様に高速化されることとなる。さらに、静粛性向上の要望により、エンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、前記各部品には、高温に耐えうる性能もより必要とされている。また、駆動ベルトの高張力化により、軸受に加わる荷重も大きくなっている。
【０００４】
このような状況に伴い、前記各部品に使用される軸受に封入されるグリースにも、剥離寿命やグリース寿命が長いこと、トルク性能や防錆性能に優れること、軸受音響性能に優れること等が要求されている。
また、前記の電装部品やエンジン補機等は、エンジンルーム内の配置によっては、軸受中心と荷重中心とがずれた、所謂オフセット荷重を受けることがある。これらプーリに組み込まれる軸受には、合成樹脂製の保持器が組み込まれているものがあり、その軸受への組み込み性が良好なことから、軸方向の一方側が開口した冠形保持器が用いられる。
【０００５】
冠形保持器が組み込まれたグリース封入軸受として、図３に示すようなグリース封入軸受５０が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図３に示すように、グリース封入軸受５０は、外径面に内輪軌道５２が形成された内輪５１と、内径面に外輪軌道５４が形成された外輪５３と、これら内輪５１と外輪５３との間に、内外輪５１，５３に対して相対回転自在に配置された冠形保持器６０と、冠形保持器６０に設けられた複数のポケット６１内にそれぞれ転動自在に保持され内輪軌道５２と外輪軌道５４との間に配置された玉５５とを備えている。また、グリース封入軸受５０は、玉５５の周囲にグリースが封入されており、玉５５と内輪軌道５２及び外輪軌道５４との間、また、玉５５と冠形保持器６０との間が潤滑されている。
【０００７】
外輪５３の軸方向両端部の内径面には、円環形状をなす一対のシール部材５６，５６の外径縁が係止されており、両シール部材５６，５６によって、軸受空間内に封入されたグリースが外部に漏洩したり、あるいは、外部に浮遊する塵芥が軸受空間内に入り込んだりしないようにしている。
【０００８】
図４に示すように、グリース封入軸受５０に用いられる冠形保持器６０は、円環形状の主部６２と、この主部６２の軸方向（図中上下方向）片面に等間隔に設けられた複数のポケット６１とを有する。各ポケット６１は、互いに間隔をあけて配置された一対の弾性片６３，６３と、主部６２の片面において弾性片６３，６３の間隙部分に設けた凹面部６４とからなっている。このように、冠形保持器６０は、通常の保持器と同様に内径側と外径側とに開口しているのみならず、軸方向の一方側にも開口している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２４８６５３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軸受空間内に封入されたグリースの一部は、軸受の回転とともに遠心力により軸受内部に飛ばされる。飛ばされたグリースは、図３に示すように、内輪５１の外径部に付着したグリースｇ１，ｇ２、外輪５３の内径部に付着したグリースｇ３，ｇ４、保持器６０の内径部に付着したグリースｇ５，ｇ６、保持器６０の外径部に付着したグリースｇ７，ｇ８、保持器６０の背面部に付着したグリースｇ９、保持器６０の背面側に配置されたシール部材５６における内側面部（芯金部分）に付着したグリースｇ１０、保持器６０のポケット開口側に配置されたシール部材５６における内側面部に付着したグリースｇ１１である。これらの飛ばされたグリースｇ１〜ｇ１１は、その飛ばされた位置では玉５５の潤滑に寄与しない。
【００１１】
そして、これら飛ばされて付着したグリースｇ１〜ｇ１１のうち、例えば保持器６０の内径部に付着したグリースｇ５と、内輪５１のうち軸受の軸方向における中心線ａに対して保持器６０の背面部側に付着したグリースｇ１は、ある程度堆積すると、保持器６０と内輪５１との相対回転により、相互に接触して、内輪軌道５２やポケット６１内へと流れ込んでいく。このように、保持器６０の内外径部及び背面部に付着したグリースｇ５〜ｇ９、軸受の軸方向における中心線ａに対して保持器６０の背面部側に配置された内輪５１及び外輪５３に付着したグリースｇ１，ｇ３は、それぞれ近接した位置のグリースと相互に接触して、各軌道５２，５４やポケット６１内へと流れ込んでいく。各軌道５２，５４やポケット６１内へ流れ込んだグリースは、再び玉５５の潤滑に寄与することになる。
【００１２】
しかし、中心線ａに対してポケット６１の開口側（図中右側）に飛ばされたグリースｇ２，ｇ４，ｇ６，ｇ８，ｇ１１は、他のグリースとの接触による力を受けることが少ないため、初期の運転時に飛ばされて付着した後に、初期の状態のまま移動することがほとんどない。その結果、ポケット６１内の玉５５と各軌道輪５２，５４や、玉５５とポケット６１との間で潤滑に寄与するグリースの量は減少してしまう。そして、上述したような軸受の運転環境により、高荷重、高温、オフセット量の増大などが原因となって、軸受が焼き付いてしまうことがある。
【００１３】
潤滑性能を高めるため、グリースの量を多くして封入することも考えられる。ところが、グリースの量を多くすると、グリースの攪拌抵抗等に基づく軸受の動トルクが増大し、この軸受を組み込んだ各種機器の消費電力が嵩むだけでなく、動トルクの変動も著しくなり、各種機器の性能維持が難しくなってしまう。また、グリース漏れ等の問題が発生することもあり得る。そのため、グリースの封入量を多くすることは好ましくない。
【００１４】
本発明は、グリースによる潤滑状況を改善して焼き付き寿命を延ばすことにより、軸受性能の向上を図ることのできるグリース封入軸受を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るグリース封入軸受は、外径面に内輪軌道が形成された内輪と、内径面に外輪軌道が形成された外輪と、内輪と外輪との間に内輪及び外輪に対して相対回転自在に配置された冠形保持器と、冠形保持器に設けられた複数のポケット内にそれぞれ転動自在に保持され内輪軌道と外輪軌道との間に配置された玉とを備え、玉の周囲に封入されたグリースによって潤滑されるグリース封入軸受であって、内輪軌道及び外輪軌道が、軸受の軸方向における中心に対して、冠形保持器のポケット開口側に偏った位置に配置されていることを特徴としている。
【００１６】
上記構成のグリース封入軸受によれば、内輪の内輪軌道の両側に形成される一対の肩部及び外輪の外輪軌道の両側に形成される一対の肩部のうち、冠形保持器のポケット開口側に配置される各肩部の長さが、ポケット開口側とは反対の背面側の各肩部の長さよりも短くなる。その結果、玉や内外輪及び冠形保持器の回転により、冠形保持器のポケット開口側に位置した各肩部に囲まれる軸受空間内に封入されたグリースが相互に接触し合い、各軌道及び冠形保持器のポケット内に流れ込む。したがって、グリース全体が潤滑に寄与することになり、焼き付きを効果的に防止することができ、軸受性能の向上を図ることができる。
【００１７】
また、上記目的を達成するための本発明に係るグリース封入軸受は、外径面に内輪軌道が形成された内輪と、内径面に外輪軌道が形成された外輪と、内輪と外輪との間に内輪及び外輪に対して相対回転自在に配置された冠形保持器と、冠形保持器に設けられた複数のポケット内にそれぞれ転動自在に保持され内輪軌道と外輪軌道との間に配置された玉とを備え、玉の周囲に封入されたグリースによって潤滑されるグリース封入軸受であって、軸受の軸方向における中心に対して、冠形保持器のポケット開口側の軸受空間が、ポケット開口側とは反対の背面側の軸受空間よりも小さい容積であることを特徴としている。
なお、ここでいう軸受空間の容積とは、外輪と内輪との間の容積を指し、保持器によって埋められて実際は空間となっていない容積も、軸受空間の容積としてみなすこととする。
【００１８】
上記構成のグリース封入軸受によれば、ポケット開口側の軸受空間に飛ばされたグリースが互いに近接した位置となるため、玉や内外輪及び冠形保持器の回転により、冠形保持器のポケット開口側に位置した各肩部に囲まれる軸受空間内に封入されたグリースが相互に接触し合い、各軌道及び冠形保持器のポケット内に流れ込む。したがって、グリース全体が潤滑に寄与することになり、焼き付きを効果的に防止することができ、軸受性能の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記のグリース封入軸受において、冠形保持器のポケット開口側が、軸受の軸方向における中心に対して、ラジアル荷重を負荷する側に配置されていることが望ましい。
このような構成のグリース封入軸受によれば、オフセットされたラジアル荷重を負荷する場合に、軸受の軸方向における中心に対してポケット開口側に偏って配置された玉が、ラジアル荷重を効果的に受けることができるため、軸受のモーメント荷重が減少して、焼き付き寿命を延ばすことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るグリース封入軸受の一実施形態を示す要部断面図である。図２は、図１に示したグリース封入軸受をカーエアコンコンプレッサ用電磁クラッチのプーリに用いた場合の要部断面図である。
【００２１】
図１に示すグリース封入軸受１０は、４点接触玉軸受であって、内輪１１と、外輪１２と、内輪１１及び外輪１２間に複数配置された玉１３と、複数の玉１３を円周方向の等間隔に保持するポケット１４を有する冠型保持器（以下、保持器と称す）１５と、玉１３の転動軸方向の両側に設けられた一対のシール部材１６，１６とを備えている。
【００２２】
内輪１１の外径面には、玉１３との第１接触点を提供する第１溝１１ａと、玉１３との第２接触点を提供する第２溝１１ｂとが設けられ、それらによって内輪軌道が形成されている。外輪１２の内径面にも、玉１３との第３接触点を提供する第３溝１２ａと、玉１３との第４接触点を提供する第４溝１２ｂとが設けられ、それらによって外輪軌道が形成されている。また、内輪軌道及び外輪軌道は、ゴシックアーチ形状をなしている。
【００２３】
内輪軌道１１ａ，１１ｂの軸方向両側における外周面には、第１，第２肩部１１ｃ，１１ｄを有し、外輪軌道１２ａ，１２ｂの軸方向両側における内周面には、第３，第４肩部１２ｃ，１２ｄを有する。そして、保持器１５のポケット１４の開口側に配置される第２，第４肩部１１ｄ，１２ｄの軸方向の長さが、ポケット１４の開口側と反対の背面側に位置する第１，第３肩部１１ｃ，１２ｃの軸方向の長さよりも短く設定されている。それにより、内輪軌道１１ａ，１１ｂ及び外輪軌道１２ａ，１２ｂの溝中心Ａは、内輪１１の内径面１１ｅ及び外輪１２の外径面１２ｅの軸方向中心に相当する軸受１０の軸方向における中心線Ｂに対し、ポケット１４の開口側に所望の距離δだけ偏った位置に配置されている。
【００２４】
保持器１５は、図４に示した保持器６０と同様の形状をなしている。円環形状をなす保持器本体部１７上に、複数のポケット１４が円周方向に等間隔で形成されている。また、ポケット１４は、各一対の弾性片及び凹面部（図４参照）により形成されている。この保持器６０は、内輪１１及び外輪１２の間に配置された玉１３に対して、第１，第３肩部１１ｃ，１２ｃの側から組み付けられている。したがって、軸受１０の軸方向における中心線Ｂに対し、第２，第４肩部１１ｄ，１２ｄの側にポケット開口側が配置されている。
【００２５】
また、保持器１５は、グリース封入軸受１０が、軸受の軸方向の中心線Ｂに対して軸方向に偏ったラジアル荷重Ｆがかかる場合、ポケット１４の開口部が、ラジアル荷重の加わる位置に向いて配置されている。
これにより、中心線Ｂに対してポケット１４開口側に偏って配置された玉１３が、ラジアル荷重Ｆの作用線上に位置することになり、ラジアル荷重Ｆを効果的に受けることができる。したがって、軸受１０のモーメント荷重が減少して、焼き付き寿命を延ばすことができる。
【００２６】
シール部材１６は、芯材である心金１６ａが弾性体のゴム１６ｂで覆われて成形されている。シール部材１６は、内外輪１１，１２の間に玉１３を配置した後に、外輪１２に取り付けられたものであり、運転時に先端部が内輪１１に摺接する接触タイプである。また、内周縁を内輪１１に対してわずかに離して配置することにより、非接触タイプのラビリンスシールとする場合もある。
【００２７】
また、一対のシール部材１６，１６によって囲まれた軸受空間内の玉１３の周囲に、潤滑剤であるグリースが封入されている。シール部材１６，１６により囲まれることによって玉１３の軸方向両側に形成された一対の軸受空間は、保持器１５のポケット１４の開口側に配置される第２，第４肩部１１ｄ，１２ｄの軸方向長さが、保持器１５の背面側に配置される第１，第３肩部１１ｃ，１２ｃの軸方向長さよりも短く設定されているため、開口側の軸受空間の容積が、背面側の軸受空間の容積よりも小さくなっている。
【００２８】
このような構造のグリース封入軸受１０は、運転中に、各軸受空間に封入されたグリースは、玉１３の回転とともに、玉１３と各軌道１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとの間や、玉１３とポケット１４との間に入り込む。そして、軸受の運転とともに、一部のグリースが遠心力によって軸受空間内に飛ばされる。その飛ばされたグリースは、内輪１１の外径部に付着したグリースＧ１，Ｇ２、外輪１２の内径部に付着したグリースＧ３，Ｇ４、保持器１５の内径部に付着したグリースＧ５，Ｇ６、保持器１５の外径部に付着したグリースＧ７，Ｇ８、保持器１５の背面部に付着したグリースＧ９、保持器１５の背面側に配置されたシール部材１６における内側面部に付着したグリースＧ１０、保持器１５におけるポケット１４の開口側に配置されたシール部材１６の内側面部に付着したグリースＧ１１である。
【００２９】
そして、保持器１５の内外径部及び背面部に付着したグリースＧ５〜Ｇ９、軸受の軸方向における中心線Ｂに対して保持器１５の背面部側に配置された内輪１１及び外輪１２に付着したグリースＧ１，Ｇ３は、それぞれ近接した位置のグリースと相互に接触して、各軌道１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂやポケット１４内へと流れ込んでいく。
【００３０】
さらに、内輪１１におけるポケット１４の開口側に付着したグリースＧ２、外輪１２におけるポケット１４の開口側に付着したグリースＧ４、及びポケット１４の開口側に位置するシール部材１６の内側面部に付着したグリースＧ１１も、互いに接触し合って流動され、各軌道１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂやポケット１４内へと流れ込んでいく。それによって、ポケット１４の開口側に飛ばされたグリースＧ２，Ｇ４，Ｇ１１が、内輪１１や外輪、シール部材１６に付着したままとならずに効率良く移動されて、潤滑に対して有効活用されることになる。その結果、軸受空間内に封入されたグリースが、各部に付着したままとならずに全体的に有効活用されて、焼き付き寿命を延ばすように作用する。
【００３１】
なお、各軌道１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの溝中心Ａが、軸受中心線Ｂに対してポケット１４の開口側に距離δだけオフセットすることにより、保持器１５の背面側の軸受空間の容積が、ポケット１４の開口側の軸受空間の容積よりも大きくなる。これによって保持器１５の背面側の軸受空間に封入されたグリースの流動性が悪くなってしまうことが考えられるが、保持器１５の背面部側における、内輪１１の外径部に付着したグリースＧ１、外輪１２の内径部に付着したグリースＧ３は、保持器１５の内径部に付着したグリースＧ５、保持器１５の外径部に付着したグリースＧ７と接触し合うことによって効率良く流動される。このとき、保持器１５の背面部に付着したグリースＧ９、保持器１５の背面側に配置されたシール部材１６の内側面部に付着したグリースＧ１０は、流動性が多少悪くはなるが、これらの位置に飛ばされるグリースＧ９，Ｇ１０の総量自体が多くなく、ごく少量であることから、全体的な問題にはなりにくい。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、グリース封入軸受として用いた４点接触玉軸受に限らず、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受、３点接触玉軸受を用いた場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
例えば、本発明のグリース封入軸受は、図２に示すカーエアコンコンプレッサ用電磁クラッチ２０のプーリ２１に適用することもできる。この電磁クラッチ２０は、エンジンが発生する回転動力をカーエアコンの冷凍サイクル内のコンプレッサに伝達したり遮断したりするのに用いられる。
電磁クラッチ２０は、コンプレッサハウジング２２の中心から回転自在に突出した駆動軸２３の先端部に回転円盤２４が設けられ、回転円盤２４の外周側には、可撓部材２５を介してアーマチュア２６が取り付けられている。駆動軸２３の周囲を囲むようにして、コンプレッサハウジング２２と一体に円筒軸２７が突出するように設けられ、その外周面に、グリース封入軸受１０の内輪１１が外嵌されている。グリース封入軸受１０の外輪１２には、ロータ２８が外嵌されており、ロータ２８の外周面には、従動プーリ２９が一体的に設けられている。従動プーリ２９の外周面には、無端ベルト３０（想像線にて示す）が掛け回されており、ロータ２８のコンプレッサハウジング２２とは反対側の側面には、アーマチュア２６に接触した際に生ずる摩擦力によって回転力を伝達する摩擦面３１が形成されている。ロータ２８のコンプレッサハウジング２２側の側面には凹部３２が設けられている。凹部３２内には、電磁コイル３３が、ロータ２８に非接触で収容されている。電磁コイル３３は、コンプレッサハウジング２２に固定されている。
【００３４】
グリース封入軸受１０は、軸受中心線Ｂに対してオフセット量Ｌ１だけずれた位置に、無端ベルト３０の幅方向の中心位置Ｃであるラジアル荷重Ｆの中心が位置するように、ロータ２８と円筒軸２７との間に組み付けられており、保持器１５のポケット１４の開口部が、軸受中心線Ｂに対してラジアル荷重Ｆの加わる位置に向いて配置されている。内輪軌道１１ａ，１１ｂ及び外輪軌道１２ａ，１２ｂの溝中心Ａは、軸受中心線Ｂに対し、ポケット１４の開口側に所望の距離δだけ偏った位置に配置されている。
【００３５】
このようなカーエアコンコンプレッサ用電磁クラッチ２０では、電磁コイル３３の非励磁時に、摩擦面３１がアーマチュア２６からエアギャップ（隙間）をもって配置される。そして、電磁コイル３３に電流を流すと磁界が発生し、この磁界によってアーマチュア２６が可撓部材２５の弾性力に抗して電磁コイル３３側に吸引され、摩擦面３１に押圧接触する。これにより、プーリ２１の回転力が、アーマチュア２６、回転円盤２４、駆動軸２３を介してコンプレッサに伝達され、コンプレッサが駆動される。
そして、コンプレッサが駆動中、グリース封入軸受１０は、保持器１５のポケット１４の開口側に配置された軸受空間内に封入されたグリースが相互に接触し合い、ポケット１４の開口側における内輪１１の外径部や外輪１２の内径部に付着したままとならずに効率良く移動される。そして、玉１３と各軌道及び玉１３と保持器１５のポケット１４内をグリース全体が流動して潤滑に寄与することによって、焼き付き寿命が延ばされて軸受性能の向上が図られることにより、コンプレッサ全体の耐久寿命を延長することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のグリース封入軸受によれば、グリースによる潤滑状況を改善して焼き付き寿命を延ばすことにより、軸受性能の向上を図ることのできるグリース封入軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグリース封入軸受の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】図１に示したグリース封入軸受をカーエアコンコンプレッサ用電磁クラッチのプーリに用いた場合の要部断面図である。
【図３】従来のグリース封入軸受を示す要部断面図である。
【図４】グリース封入軸受に用いられる保持器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ グリース封入軸受
１１ 内輪
１１ａ 第１溝（内輪軌道）
１１ｂ 第２溝（内輪軌道）
１２ 外輪
１２ａ 第３溝（外輪軌道）
１２ｂ 第４溝（外輪軌道）
１３ 玉
１４ ポケット
１５ 保持器（冠形保持器）
１６ シール部材
２０ 電磁クラッチ

Claims (3)

1. 外径面に内輪軌道が形成された内輪と、内径面に外輪軌道が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に前記内輪及び前記外輪に対して相対回転自在に配置された冠形保持器と、前記冠形保持器に設けられた複数のポケット内にそれぞれ転動自在に保持され前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に配置された玉とを備え、前記玉の周囲に封入されたグリースによって潤滑されるグリース封入軸受であって、
   前記内輪軌道及び前記外輪軌道が、前記軸受の軸方向における中心に対して、前記冠形保持器のポケット開口側に偏った位置に配置されていることを特徴とするグリース封入軸受。
2. 外径面に内輪軌道が形成された内輪と、内径面に外輪軌道が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に前記内輪及び前記外輪に対して相対回転自在に配置された冠形保持器と、前記冠形保持器に設けられた複数のポケット内にそれぞれ転動自在に保持され前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に配置された玉とを備え、前記玉の周囲に封入されたグリースによって潤滑されるグリース封入軸受であって、
   前記軸受の軸方向における中心に対して、前記冠形保持器のポケット開口側の軸受空間が、前記ポケット開口側とは反対の背面側の軸受空間よりも小さい容積であることを特徴とするグリース封入軸受。
3. 前記冠形保持器のポケット開口側が、前記軸受の軸方向における中心に対して、ラジアル荷重を負荷する側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のグリース封入軸受。

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