【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン補機に使用されるテンショナプーリ、アイドラプーリやエンジンに駆動させるベルトと接触するカーエアコン用プーリ等の内、樹脂製のプーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンの各種動力装置の回転個所、例えば、オルタネータ、カーエアコンコンプレッサ用プーリ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動車電装部品やエンジン補機には、転がり軸受が使用されている。
【０００３】
近年、省エネルギー及び環境問題の観点から、車両の低燃費化や高効率化が目標とされているため、自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車が普及してきている。さらには、室内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、上記転がり軸受が使用される電装部品・エンジン補機の小型化がより一層進められている。加えて、上述した各部品に対して一層の高性能、高出力化も求められている。
【０００４】
しかし、小型化による出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコンコンプレッサ用プーリでは、高速化することで出力の低下分を補っており、それに伴ってアイドラプーリも同様に高速化が要求される。さらに、静粛化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、前記各部品に使用される軸受にも高温に耐えることが要求される。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きている。
【０００５】
一般に、転がり軸受は、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保持器により複数個の玉を転動自在に保持した構成である。この転がり軸受に使用されている保持器は、玉径より大きい直径を有する球面のポケットを複数個有している。
【０００６】
オルタネータやカーエアコンコンプレッサ用プーリ等に使用される転がり軸受に組み込まれる保持器としては、金属製保持器やプラスチック保持器が考えられるが、自動車エンジンの電装・補機用軸受、例えば、電磁クラッチや中間プーリ等に用いられものは高速で使用されるため、軽量であることやグリースの焼き付き性を考えて、金属保持器よりもプラスチック保持器が多用されている。
【０００７】
このプラスチック保持器の素材としては、ポリアミド樹脂が主に用いられ、その中でも特にポリアミド６６（ナイロン６６）が高い耐熱性と機械的特性を持っていることから、多くの用途に使用されている。
【０００８】
また一方では、小型軽量化、コストダウン等の目的のため、電装部品・エンジン補機用プーリにおいて、鉄製プーリから樹脂製のプーリに置き換えられる場合がある。
【０００９】
さらに、これらの電装部品・エンジン補機に組み込まれる転がり軸受には、小型軽量化、コストダウンの要求から従来使用されている複列軸受から幅狭化の流れを受けて、単列軸受が使用されてきている。
【００１０】
しかしながら、従来の上記転がり軸受が樹脂製プーリに組み込まれる場合、樹脂製プーリは鉄製プーリに比較して熱伝導性に劣るので、軸受温度が高温になり易いという問題点があった。従来の鉄製プーリであれば、回転により軸受部材が高温になったとしても、この熱が外輪から熱伝導性の良い鉄製プーリを通じてプーリの外周側に伝わって放熱されるが、樹脂製プーリでは、放熱性が低いため、熱伝導性のシールやグリースが早期に劣化して潤滑不良を起こし、軸受が焼き付く恐れがある。
【００１１】
また、従来の複列軸受を単列軸受に置き換えるだけでは、剛性が低下して軸受の傾きが大きくなってしまうという問題点がある。このため、単列化するためには４点あるいは３点接触の転がり軸受を使用する必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、４点あるいは３点接触軸受では通常の単一の直径を有する円弧形状溝の転がり軸受に比べて、転動体と軌道輪との間の接触面で滑りが発生し易いため、必然的に発熱が大きくなって、軸受温度が上昇して高温化し、焼き付き寿命が低下するという問題点があった。
【００１３】
一方、電装部品やエンジン補機に使用される転がり軸受の高温・高速回転の耐久性能に関する要望は高まる一方であり、それに伴って転がり軸受の焼き付き寿命のさらなる改善が特に要求されている。
【００１４】
本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、樹脂製プーリに組み込んで、高温度、高荷重の環境条件下で使用した場合でも、軸受の焼き付き寿命を延長することができる、簡単な構成の４点あるいは３点接触の転がり軸受を提供することを課題としている。
【００１５】
【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、内輪軌道を外周面に有する内輪と、外輪軌道を内周面に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ポケットのそれぞれに玉を転動自在に保持したプラスチック製の保持器が配置されており、樹脂製プーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受において、前記ポケットのそれぞれには、当該ポケットを画成する内面の一部で、ポケット開口に向かう部分に、前記玉の転動中心軸をその中心軸とするアキシアル円筒面を設けたことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２の発明では、請求項１の転がり軸受において、保持器は、爪先端面を先端に向かって閉じる方向に、球面あるいは円錘面とし、且つ、ポケット底面を凸形状、あるいは平坦形状としたことを特徴とする。
【００１７】
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ア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の内、走行部分に付着した潤滑剤の多くは、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潤滑剤の多くは、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。
【００１８】
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潤滑剤が存在することなく、ポケット内に適度の量の潤滑剤が取り込まれる。この作用は、本転がり玉軸受を、高温度、高荷重、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って、本来、軸受温度が上昇し易い４点あるいは３点接触の転がり軸受を放熱性の低い樹脂製プーリの軸受として組み込んだ場合でも、潤滑性能の良さで軸受温度の上昇を抑えることができるため、潤滑剤が早期に劣化して潤滑不良を起こしたり、軸受が焼き付くのを極力防止することができ、潤滑剤の使用寿命、ひいては転がり軸受の焼き付き寿命の延長に寄与するものとなる。
【００１９】
また、請求項２のように構成すると、請求項１の発明の効果に加えて、保持器の動き量は球面あるいは円錘面を有する爪先端部と、凸形状あるいは平坦形状を有するポケット底面により抑制される。保持器の動き量を抑制することで、転動体と保持器の衝突による異常音や異常発熱を抑えることができ、焼き付き寿命延長効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態の４点接触の転がり軸受を示す斜視図、図２は図１の４点接触の転がり軸受を示す軸方向の断面図、図３は図１の冠型保持器を示す斜視図、図４は図３の保持器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図である。
【００２２】
図１において、本発明の第１実施形態の４点接触の転がり軸受は、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。このポケット８のそれぞれに玉５が一個ずつ転動自在に保持されている。
【００２３】
図２に示すように、内輪軌道１と外輪軌道３の、軸受軸線を含んで軸方向に切断した断面形状は、内外輪２，４の各軌道１，３共に、各玉５の直径Ｒの１／２よりも大きな曲率半径Ｒｏ，Ｒｉを有し、互いに中心が異なる一対の円弧３ａ，３ｂ、及び円弧１ａ，１ｂ同士を各軌道１，３面の中央Ｃで交差させた、いわゆるゴシックアーチ形状とされている。したがって、内輪軌道１はその断面形状が円弧１ａと円弧１ｂの各軌道から成り、外輪軌道３はその断面形状が円弧３ａと円弧３ｂの各軌道から成っている。
【００２４】
内外輪２，４の各軌道１，３はこのような構成であるため、各軌道１，３と各玉５の転動面とは、それぞれ最大で２点ずつ、各玉５毎に最大で４点ずつで転がり接触することになる。内輪２と外輪４の軸方向の両端周縁には、グリース等の潤滑剤を軸受内に封止するためのシール部材１０が設けられている。
【００２５】
本第１実施形態では、内輪軌道１および外輪軌道３は双方とも断面ゴシックアーチ形状とされているが，内輪軌道１および外輪軌道３のいずれか一方を断面単一円弧形状にすれば各玉５との３点転がり接触が得られる．
保持器６は、この実施形態では、図３に示すように、冠型保持器と呼ばれるものを用いており、これはプラスチック製で、円環状に形成された主部７の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉５を転動自在に保持するポケット８が設けられている。
【００２６】
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に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の片側面と隣り合う一対の弾性片１２の片側面との間に設けられた球面状の凹面部１３と、軸受軸方向と平行に延びる一対のアキシアル円筒面１８とから画成されている。即ち、これらアキシアル円筒面１８は、ポケット８のそれぞれに、これを画成する内面の一部としてポケット開口部に向かう部分に設けられており、ポケット８に保持された玉５の転動中心軸αを中心軸としている。したがって、転がり玉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アル円筒面１８はこの転動中心軸αを中心軸とした仮想の円筒形の面上に位置する構成である。
【００２７】
さらに、アキシアル円筒面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１３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アル円筒面１８から外れることがないように、一対のアキシアル円筒面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。
【００２８】
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。
【００２９】
内輪２と外輪４との相対回転時に、玉５は上記転動中心軸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（図中、略斜線部５ａで示す）。
【００３０】
このため、アキシアル円筒面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アル円筒面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１８ａ（図４参照）と転動面との距離についても同様である。これにより、玉５の転動面に付着した潤滑剤の内、前記走行部分５ａに付着した潤滑剤の多くの部分は、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との間に過剰の潤滑剤が存在することを防止できる。
【００３１】
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アル円筒面１８との距離Ｌは、前記走行部分５ａから離れるにしたがって大きくなるので、玉５の転動面の内、前記走行部分５ａから離れた部分に付着した潤滑剤の多くは、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、アキシアル円筒面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潤滑剤は、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る。
【００３２】
このような構成と作用を有する転がり軸受を、実際に本発明者が実施した例について説明する。上記構成の転がり軸受と、従来の球状凹面部のみで形成されたポケットを有する保持器の転がり軸受とを、軸受温度が１５０℃、回転速度１００００（ｒ／ｍｉｎ）の条件下で、５００時間連続で回転使用した後、２つの転がり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。
【００３３】
従来の転がり軸受のポケット内面ではグリースの付着が少なく、玉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、本実施形態の転がり軸受のポケット８内面には、グリースの付着量が比較的多く、玉を手で回した感じも滑らかで良好であった。
【００３４】
図６は本発明の保持器と従来保持器の耐久性を比較した評価結果を示すグラフである。
【００３５】
上記構成の４点接触の転がり軸受と、従来の保持器を組み込んだ４点接触軸受とを、軸受温度１６０℃、外輪回転速度１００００（ｒ／ｍｉｎ）、ラジアル荷重２０００Ｎの条件で耐久試験を行った。図６から明らかなように、従来の保持器を組み込んだ４点接触軸受（２つの試験例）の耐久時間と比較して、本発明の保持器を組み込んだ４点接触軸受（４つの試験例）の各々の耐久時間の方が何れも長く、より長寿命であることが分かった。
【００３６】
以上の実施結果から、本実施形態の転がり軸受を上記のような過酷な環境条件の下で使用しても、ポケット８内面に潤滑剤が必要量だけ取り込まれるので、潤滑剤の焼き付き量を抑えることができる。このため、従来の軸受のように取り込まれる潤滑剤量が少ないために、高温でそれらが早く焼き付くという不具合を避けることができる。
【００３７】
したがって、本来、４点あるいは３点接触の転がり軸受は、玉５と内外軌道輪２，４との間の接触面での滑りが原因で発熱が大きくなり軸受温度が上昇し易いが、この４点あるは３点接触の転がり軸受を放熱性の低い樹脂製プーリの軸受として用いた場合でも、潤滑性能の良さで軸受温度の上昇を抑えることができるため、シールやグリースが早期に劣化して潤滑不良を起こしたり、軸受が焼き付くのを極力防止することができ、潤滑剤の使用寿命、ひいては転がり軸受の焼き付き寿命を延長することができる。
【００３８】
図７は本発明の第２実施形態の冠型保持器１０６の部分を示す斜視図であり、図８は当該部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。第２実施形態において、保持器のみが第１実施形態のものと異なり、内輪および外輪ついての構成は第１実施形態のものと同じであるため，本第２実施形態において、内輪および外輪ついての図示および説明を省略し保持器のみについて、図７および図８を参照して説明する。
【００３９】
図７に示す保持器１０６は、プラスチック製の冠型保持器であり、円環状に形成された主部１０７の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉１０５を転動自在に保持するポケット１０８が設けられている。
【００４０】
各ポケット１０８は軸受軸方向に開口しており、図７にも示すように、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部１０７の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向先端に延びる一対の弾性爪片１１２の片側面と隣り合う一対の弾性爪片１１２の片側面との間に設けられたポケット底面となる平坦底面１１３と、平坦底面１１３から軸受軸方向と平行に延びる一対のアキシアル円筒面１１８と、一対のアキシアル円筒面１１８から弾性爪片１１２先端にかつポケットを閉じる方向に延びる球面部１１９とから画成されている。一対のアキシアル円筒面１１８の径は玉１０５の直径よりわずかに大きく、また球面部１１９の径はアキシアル円筒面１１８の径よりも大きくされている。
【００４１】
ポケット１０８内に組み込まれた玉１０５は、図８に示す如く、弾性爪片１１２の内側の球面部１１９および平坦な底面１１３とに接触保持されている。本実施形態において、軸受が回転するとき、玉１０５は弾性爪片１１２の内側の球面部および平坦な底面により、保持されかつ案内され、そして同時に動き量も抑制される。玉表面の周速の大きな円筒面１１８ではグリースの掻き取りが抑制されグリースは十分に保持される。これらの作用により、保持器と玉との衝突による保持器音や異常発熱は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００４２】
図９は本発明の第３実施形態の冠型保持器２０６の部分を示す斜視図であり、図１０は当該部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。第３実施形態において、保持器２０６のみが第１実施形態のものと異なり、内輪および外輪ついての構成は第１実施形態のものと同じであるため，本第３実施形態においても、内輪および外輪ついての図示および説明を省略し保持器２０６のみについて、図９および図１０を参照して説明する。
【００４３】
図９に示す保持器２０６は、プラスチック製の冠型保持器であり、円環状に形成された主部２０７の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉２０５（図９では省略）を転動自在に保持するポケット２０８が設けられている。
【００４４】
各ポケット２０８は軸受軸方向に開口しており、図９にも示すように、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部２０７の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向先端に延びる一対の弾性爪片２１２の片側面と隣り合う一対の弾性爪片２１２の片側面との間に設けられたポケット底面となる平坦な底面２１３ａと、平坦な底面２１３ａに続く球面部２１３ｂを介して軸受軸方向と平行に延びるアキシアル円筒面２１８と、アキシアル円筒面２１８から弾性爪片２１２先端にかつポケットを閉じる方向に延びる球面部２１９とから画成されている。一対のアキシアル円筒面２１８の径は玉２０５の直径よりわずかに大きく、また球面部２１３ｂおよび２１９の径はアキシアル円筒面１１８の径よりも大きくされている。
【００４５】
ポケット２０８内に組み込まれた玉２０５は、図１０に示す如く、弾性爪片２１２の内側の球面部２１９および平坦な底面２１３ａとに接触保持されている。本実施形態において、軸受が回転するとき、玉２０５は弾性片２１２の内側の球面部２１９および平坦な底面２１３ａにより、保持されかつ案内され、そして同時に動き量も抑制される。玉表面の周速が大きな円筒面２１８ではグリースの掻き取りが抑制されグリースは十分に保持され、これらの作用により、保持器と玉との衝突による保持器音や異常発熱は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００４６】
さらに本実施の形態においては、平坦な底部２１３ａとアキシアル円筒面２１８との間に球面部２１３ｂを形成したことにより、保持器２０６の剛性が強化されると共に、アキシアルドロー方式による保持器製造の際に爪部２１２の開きや折れが防止されるという効果がある。これらの作用により、保持器音は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００４７】
図１１は本発明の第４実施形態の概略的部分断面図である。この第４実施形態は第２実施形態の保持器を変形したものであり、保持器ポケットの底面３１３が中心部で凸球面形状底部３１３ａを形成して、玉と接触している。内輪、外輪および保持器の底面以外の構造は第２実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
本第４実施形態の場合、第２実施形態のもつ効果に加えて、凸球面形状面部３１３ａの存在により、保持器と玉との間に潤滑剤保持用の空間がより大きくとれるという効果がある。
【００４９】
図１２は本発明の第５実施形態の概略的部分断面図である。この第５実施形態は第３実施形態の保持器を変形したものであり、第３実施形態における保持器ポケットの底面中心部の平坦な底面に代えて凸球面形状底部４１３ａを形成してい、玉と接触している。内輪、外輪および保持器の底面以外の構造は第２実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。
本第５実施形態の場合、第３実施形態のもつ効果に加えて、凸球面形状底面部３１３ａの存在により、保持器と玉との間に潤滑剤保持用の空間がより大きくとれるという効果がある。
【００５０】
上記第４実施形態および第５実施形態において、保持器ポケット底面の中心部を凸球面形状にしたが、円筒面、多角形面等、その他の凸形状面とすることもできる。
【００５１】
図１２は、本発明の上記実施形態のいずれかによる３点もしくは４点接触転がり軸受を斜板式可変容量型コンプレッサのプーリ用回転支持装置に適用した例を示す断面図である。
【００５２】
同図において、ケーシング２０の端部に形成した支持筒部２５の周囲に、転がり軸受２１を介して回転自在に支持した樹脂製の従動プーリ２３と回転軸２４とを、トルクチューブとして機能する緩衝材２２を介して回転力伝達自在に結合している。この緩衝材２２の作用により、従動プーリ２３の反回転方向に過大なトルクが加わらない限りプーリ２３の回転力が回転軸２４に伝達される。この構成のため、本適用例では電磁クラッチは設けられていない。
【００５３】
このような構造において、転がり軸受２１として、本発明の保持器を有する４点接触あるいは３点接触の転がり軸受を採用すれば、上述したような作用・効果を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ポケット内面と玉の間に適度の量の潤滑剤が取り込まれて、潤滑剤の焼き付き量を抑えることができるため、潤滑剤の使用寿命、及び軸受の焼き付き寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の４点接触の転がり軸受を示す斜視図である。
【図２】図１の４点接触の転がり軸受を示す軸方向の断面図である。
【図３】図１の冠型保持器を示す斜視図である。
【図４】図３の保持器を示す部分拡大斜視図である。
【図５】保持器のポケットと玉の位置関係を示す図である。
【図６】本発明の保持器と従来保持器の耐久性を比較した評価結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態において保持器の部分を示す斜視図である。
【図８】図６に示す保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態において保持器の部分を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態における保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態における保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【図１３】本発明の実施形態による転がり軸受をプーリ用回転支持装置に適用した例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪軌道
４ 外輪
５、１０５，２０５ 玉
６、１０６、２０６， 保持器
８、１０８，２０８， ポケット
１３、１１３，２１３ｂ、１９、２１９ 球状凹面部
１８、１１８，２１８ アキシアル円筒面
１１３、２１３ａ 平坦底面
３１３ａ，４１３ａ 凸球面形状底部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-point or three-point contact rolling bearing incorporated in a resin pulley, such as a tensioner pulley, an idler pulley, or a pulley for a car air conditioner that comes into contact with a belt driven by an engine. Things.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, rolling bearings have been used for rotating parts of various power units of an automobile engine, for example, automotive electrical components such as an alternator, a pulley for a car air-conditioner compressor, an intermediate pulley, an electric fan motor, a water pump, and an engine auxiliary machine. ing.
[0003]
In recent years, from the viewpoints of energy saving and environmental problems, the goal is to reduce the fuel consumption and increase the efficiency of vehicles, and FF vehicles for the purpose of reducing the size and weight of automobiles have become widespread. Furthermore, the demand for expansion of the indoor space has necessitated a reduction in the engine room space, and the miniaturization of electrical components and engine accessories using the above-mentioned rolling bearings has been further promoted. In addition, higher performance and higher output are required for the above-described components.
[0004]
However, reduction in output due to miniaturization is inevitable.For example, in the case of alternators and pulleys for car air conditioner compressors, the increase in output is compensated for by the increase in speed. You. In addition, the demand for quietness increases the sealing of the engine room and promotes a high temperature in the engine room. Therefore, bearings used for each of the above components are required to withstand high temperatures. In addition, due to an increase in the tension of the drive belt, the load applied to the bearing is also increasing.
[0005]
Generally, in a rolling bearing, an inner ring having an inner raceway on an outer peripheral surface and an outer race having an outer raceway on an inner peripheral surface are arranged concentrically with each other, and a plurality of balls are held by a retainer between the inner raceway and the outer raceway. Is held so as to be able to roll freely. The cage used in this rolling bearing has a plurality of spherical pockets having a diameter larger than the ball diameter.
[0006]
Metal cages and plastic cages can be considered as cages incorporated in rolling bearings used in alternators and pulleys for car air-conditioner compressors, but bearings for electrical components and auxiliary equipment of automobile engines, such as electromagnetic clutches Since a material used for an intermediate pulley or the like is used at a high speed, a plastic retainer is more frequently used than a metal retainer in consideration of lightness and seizure of grease.
[0007]
As a material of the plastic retainer, a polyamide resin is mainly used. Among them, polyamide 66 (nylon 66) is particularly used for many applications because of its high heat resistance and mechanical properties.
[0008]
On the other hand, pulleys made of resin may be replaced with resin pulleys in electrical component parts and engine accessory pulleys for the purpose of reducing size, weight, and cost.
[0009]
In addition, single-row bearings have been used for the rolling bearings incorporated in these electrical components and engine accessories in response to the demand for smaller and lighter weight and cost reductions from the conventional double-row bearings. Have been.
[0010]
However, when the above-mentioned conventional rolling bearing is incorporated into a resin pulley, the resin pulley is inferior in heat conductivity to an iron pulley, so that the bearing temperature tends to be high. In the case of a conventional iron pulley, even if the bearing member becomes hot due to rotation, this heat is transmitted from the outer ring to the outer peripheral side of the pulley through the iron pulley having good thermal conductivity and is radiated. Because of low heat radiation, the heat conductive seal and grease may deteriorate early, causing poor lubrication and burning of the bearing.
[0011]
Further, simply replacing the conventional double-row bearing with a single-row bearing has a problem that the rigidity is reduced and the inclination of the bearing is increased. Therefore, it is necessary to use a four-point or three-point contact rolling bearing in order to form a single row.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a four-point or three-point contact bearing, slippage is more likely to occur on the contact surface between the rolling element and the bearing ring than a conventional rolling bearing having an arc-shaped groove having a single diameter. There has been a problem that heat generation becomes large, the bearing temperature rises to a high temperature, and the seizure life is shortened.
[0013]
On the other hand, there is a growing demand for high-temperature, high-speed rotation durability performance of rolling bearings used for electrical components and engine accessories, and accordingly, further improvement in the seizure life of rolling bearings is particularly demanded.
[0014]
The present invention improves the disadvantages of the conventional example described above, and can be incorporated into a resin pulley to extend the seizure life of a bearing even when used under high-temperature, high-load environmental conditions. It is an object of the present invention to provide a four-point or three-point contact rolling bearing.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, an inner ring having an inner raceway on an outer peripheral surface and an outer race having an outer raceway on an inner peripheral surface are arranged concentrically, and the entirety between the inner raceway and the outer raceway is provided. A plastic retainer, which is formed in an annular shape and holds the ball in a freely rolling manner at each of a plurality of pockets provided in a plurality of positions in the circumferential direction, is arranged. The four-point or three-point contact incorporated in the resin pulley is provided. In each of the above-mentioned rolling bearings, each of the pockets is provided with an axial cylindrical surface whose central axis is the rolling center axis of the ball, at a part of the inner surface defining the pocket and toward a pocket opening. It is characterized by:
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the rolling bearing according to the first aspect, the retainer has a spherical surface or a conical surface in a direction in which the claw tip surface is closed toward the tip, and the pocket bottom surface has a convex shape or a flat shape. It is characterized by having.
[0017]
With the above configuration, the distance between the rolling surface of the ball and the corresponding axial cylindrical surface is determined by the running portion of the ball (the portion where the rolling surface comes into contact with the outer raceway and the inner raceway along with the rolling). And becomes larger as the distance from the running portion increases. The same applies to the distance between the edge on the opening side of the pocket and the rolling surface. For this reason, of the lubricant adhering to the rolling surface of the ball, most of the lubricant adhering to the running portion is scraped off at the opening edge of the pocket, and the lubricant adhering to the portion remote from the running portion is removed. Most are trapped in the pocket without being scraped off at the open edge of the pocket.
[0018]
Therefore, an appropriate amount of lubricant is taken into the pocket without excessive lubricant existing between the ball rolling surface and the outer raceway and inner raceway. This effect is the same even when the present rolling ball bearing is used under environmental conditions of high temperature, high load, or high moment load. A four-point or three-point contact rolling bearing in which the bearing temperature tends to rise originally. Even if this is incorporated as a resin pulley bearing with low heat dissipation, the lubrication performance can suppress the rise in bearing temperature, so the lubricant deteriorates early and causes poor lubrication or the bearing is seized. Can be prevented as much as possible, which contributes to extending the service life of the lubricant and, consequently, the seizure life of the rolling bearing.
[0019]
When configured as in claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, in addition to the effect of the invention of claim 1, the amount of movement of the retainer is achieved by the claw tip having a spherical or conical surface and the pocket bottom having a convex or flat shape. Be suppressed. By suppressing the amount of movement of the retainer, abnormal noise and abnormal heat generation due to the collision between the rolling element and the retainer can be suppressed, and there is an effect of extending the seizure life.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a perspective view showing a four-point contact rolling bearing according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an axial sectional view showing the four-point contact rolling bearing of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the retainer, FIG. 4 is a partially enlarged perspective view showing the retainer of FIG. 3, and FIG. 5 is a view showing a positional relationship between a pocket of the retainer and a ball.
[0022]
In FIG. 1, a four-point contact rolling bearing according to a first embodiment of the present invention has an inner ring 2 having an inner race 1 on an outer peripheral surface and an outer race 4 having an outer race 3 on an inner peripheral surface, which are arranged concentrically with each other. Between the inner raceway 1 and the outer raceway 3, there is provided a retainer 6 having a plurality of pockets 8 formed in an annular shape and having a plurality of pockets 8 in a circumferential direction. One ball 5 is held in each of the pockets 8 so as to freely roll.
[0023]
As shown in FIG. 2, the cross-sectional shapes of the inner race 1 and the outer race 3 cut in the axial direction, including the bearing axis, have a diameter R of each ball 5 in each of the races 1 and 3 of the inner and outer races 2 and 4. A so-called Gothic arch in which a pair of arcs 3a, 3b having different radii of curvature Ro, Ri larger than 1/2 and having different centers from each other and arcs 1a, 1b intersect each other at the center C of each track 1, 3 surface. It is shaped. Therefore, the inner raceway 1 has a cross-sectional shape of each of the arcs 1a and 1b, and the outer raceway 3 has a cross-sectional shape of each of the arcs 3a and 3b.
[0024]
Since the raceways 1 and 3 of the inner and outer rings 2 and 4 have such a configuration, the raceways 1 and 3 and the rolling surface of each ball 5 each have a maximum of two points, and each ball 5 has a maximum of two points. Rolling contact occurs at every four points. A seal member 10 for sealing a lubricant such as grease in the bearing is provided on both peripheral edges of the inner ring 2 and the outer ring 4 in the axial direction.
[0025]
In the first embodiment, both the inner raceway 1 and the outer raceway 3 have a Gothic arch shape in cross section. However, if one of the inner raceway 1 and the outer raceway 3 has a single circular arc shape in cross section, each ball 5 And a three-point rolling contact is obtained.
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the retainer 6 uses a so-called crown-type retainer, which is made of plastic and is formed in the circumferential direction of the main part 7 formed in an annular shape. At a plurality of locations spaced apart from each other, pockets 8 that hold the balls 5 so as to roll freely are provided.
[0026]
Each pocket 8 is open in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 4, is arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 7 that is continuous in the circumferential direction on one side in the bearing axial direction. And a pair of axial cylindrical surfaces 18 extending in parallel with the bearing axis direction. Is defined from. That is, these axial cylindrical surfaces 18 are provided in each of the pockets 8 as a part of the inner surface defining the pockets toward the pocket opening, and the rolling center axis of the ball 5 held in the pocket 8 is provided. α is the central axis. Therefore, the ball 5 held in the pocket 8 with the relative rotation of the inner ring 2 and the outer ring 4 constituting the rolling ball bearing rolls around the rolling center axis α parallel to the center axis of the main portion 7. . Axial cylindrical surfaces 18 arranged in pairs in each pocket 8 are arranged on an imaginary cylindrical surface centered on the rolling center axis α.
[0027]
Further, at the portions continuous with both ends of the axial cylindrical surface 18, the respective inner peripheral surfaces of the pair of elastic pieces 12 constituting the opening of the pocket 8 are each concentric with the spherical concave surface portion 13, or the center axis of the rolling. A second spherical concave portion 19 having a center at a point different from the central point of the spherical concave portion 13 on α is set. These second spherical concave portions 19 regulate the length and shape of the pair of axial cylindrical surfaces 18 so that the running portion of the ball 5 held in the pocket 8 does not come off from the pair of axial cylindrical surfaces 18. It is. For this reason, for example, the spherical concave portion 13 and the second spherical concave portion 19 have a curvature radius much larger than the radius of curvature of the rolling surface of the ball 5, and the center thereof is located on the rolling center axis α. Let me.
[0028]
The cage 6 configured as described above can take in a necessary amount of lubricant such as grease into a gap between the inner surface of the pocket 8 and the rolling surface of the ball 5. The reason will be described below.
[0029]
When the inner ring 2 and the outer ring 4 rotate relative to each other, the ball 5 rolls around the rolling center axis α. As shown in FIG. 5, the running portion of the ball 5, that is, the portion where the rolling surface contacts the outer raceway 3 and the inner raceway 1 with the rolling of the ball 5 passes through the center point of the ball 5 and rolls. It exists on the outer peripheral surface of the ball 5 along a plane orthogonal to the central axis α (indicated by a substantially hatched portion 5a in the figure).
[0030]
For this reason, in a portion corresponding to the axial cylindrical surface 18, the distance L between the rolling surface of the ball 5 held in the pocket 8 and each of the axial cylindrical surfaces 18 is small at a portion corresponding to the running portion 5a, and The distance increases from the portion 5a. The same applies to the distance between the side edge 18a (see FIG. 4) of the pocket 8 and the rolling surface. As a result, of the lubricant adhered to the rolling surface of the ball 5, most of the lubricant adhered to the running portion 5a is scraped off by the side edge 18a of the pocket 8. Therefore, it is possible to prevent excess lubricant from being present between the rolling surface of the ball 5 and the outer raceway 3 and the inner raceway 1.
[0031]
On the other hand, the distance L between the rolling surface of the ball 5 held in the pocket 8 and each axial cylindrical surface 18 increases as the distance from the running portion 5a increases. Most of the lubricant adhering to the portion distant from the running portion 5a is not scraped off by the side edge 18a of the pocket 8, and the inside of the pocket 8, especially the spherical concave portions 13 at both ends of the axial cylindrical surface 18, It is captured near the boundary between the two spherical concave portions 19. In this way, the lubricant taken into the pocket 8 by a necessary amount improves the lubricity between the rolling surface of the ball 5 and the inner surface of the pocket 8.
[0032]
An example in which the present inventor has actually implemented a rolling bearing having such a configuration and operation will be described. The rolling bearing having the above configuration and the conventional rolling bearing of a cage having a pocket formed only of a spherical concave portion are continuously used for 500 hours at a bearing temperature of 150 ° C. and a rotation speed of 10,000 (r / min). After rotating and using, the grease adhesion state on the inner surface of the pocket of the cage of the two rolling bearings was compared.
[0033]
Grease adhered little on the inner surface of the pocket of the conventional rolling bearing, and when the ball was turned by hand, there was a sense of friction and the smoothness was lost. On the other hand, the amount of grease adhering to the inner surface of the pocket 8 of the rolling bearing of the present embodiment was relatively large, and the feeling of turning the ball by hand was smooth and good.
[0034]
FIG. 6 is a graph showing evaluation results comparing the durability of the cage of the present invention and the conventional cage.
[0035]
A durability test was performed on the four-point contact rolling bearing having the above configuration and a four-point contact bearing incorporating a conventional cage under the conditions of a bearing temperature of 160 ° C., an outer ring rotation speed of 10,000 (r / min), and a radial load of 2,000 N. Was. As is clear from FIG. 6, the four-point contact bearing incorporating the cage of the present invention (four test examples) is compared with the endurance time of the four-point contact bearing incorporating the conventional cage (two test examples). ), Each of the endurance times was longer, indicating a longer life.
[0036]
From the above results, even when the rolling bearing of the present embodiment is used under the severe environmental conditions as described above, the required amount of the lubricant is taken into the inner surface of the pocket 8, so that the seizure amount of the lubricant is suppressed. be able to. For this reason, since the amount of lubricant taken in as in a conventional bearing is small, it is possible to avoid a problem that they are seized at high temperatures quickly.
[0037]
Therefore, a rolling bearing having four-point or three-point contact naturally generates a large amount of heat due to slippage on the contact surfaces between the balls 5 and the inner and outer races 2 and 4, and the bearing temperature tends to rise. Even when a point or three point contact rolling bearing is used as a resin pulley bearing with low heat dissipation, the lubrication performance can suppress the rise in bearing temperature, so the seals and grease deteriorate early. It is possible to prevent poor lubrication and seizure of the bearing as much as possible, and it is possible to extend the service life of the lubricant and, consequently, the seizure life of the rolling bearing.
[0038]
FIG. 7 is a perspective view showing a portion of a crown-shaped retainer 106 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic partial sectional view showing a relationship between a cross section of the portion and a ball. In the second embodiment, only the retainer is different from that of the first embodiment, and the configuration of the inner ring and the outer ring is the same as that of the first embodiment. Illustration and description will be omitted, and only the retainer will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
[0039]
The retainer 106 shown in FIG. 7 is a plastic crown-type retainer, and the ball 105 is rollably held at a plurality of positions spaced at equal intervals in the circumferential direction of a main portion 107 formed in an annular shape. Pocket 108 is provided.
[0040]
Each pocket 108 is open in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 7, the pockets 108 are arranged on one side in the bearing axial direction at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 107 continuous in the circumferential direction. A flat bottom surface 113 serving as a pocket bottom surface provided between one side surface of a pair of elastic claw members 112 extending to the front end and one side surface of a pair of adjacent elastic claw members 112, and from the flat bottom surface 113 in parallel to the bearing axial direction. It is defined by a pair of axial cylindrical surfaces 118 extending, and a spherical portion 119 extending from the pair of axial cylindrical surfaces 118 to the tip of the elastic claw 112 and in the direction to close the pocket. The diameter of the pair of axial cylindrical surfaces 118 is slightly larger than the diameter of the ball 105, and the diameter of the spherical portion 119 is larger than the diameter of the axial cylindrical surface 118.
[0041]
The ball 105 incorporated in the pocket 108 is held in contact with the spherical portion 119 and the flat bottom surface 113 inside the elastic claw 112 as shown in FIG. In this embodiment, when the bearing rotates, the ball 105 is held and guided by the spherical portion and the flat bottom surface inside the elastic claw 112, and at the same time, the amount of movement is suppressed. Grease scraping is suppressed on the cylindrical surface 118 of the ball surface having a large peripheral speed, and the grease is sufficiently held. By these actions, cage noise and abnormal heat generation due to collision between the cage and the ball are suppressed, and a bearing with a long life can be obtained.
[0042]
FIG. 9 is a perspective view showing a portion of a crown type retainer 206 according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic partial sectional view showing a relationship between a cross section of the portion and a ball. In the third embodiment, only the retainer 206 is different from that of the first embodiment, and the configuration of the inner ring and the outer ring is the same as that of the first embodiment. The illustration and description of the structure will be omitted, and only the retainer 206 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
[0043]
A retainer 206 shown in FIG. 9 is a crown-shaped retainer made of plastic, and balls 205 (omitted in FIG. 9) at a plurality of positions spaced at equal intervals in a circumferential direction of a main portion 207 formed in an annular shape. Is provided with a pocket 208 for rotatably holding.
[0044]
Each pocket 208 is open in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 9, the pockets 208 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 207 continuous in the circumferential direction on one side in the bearing axial direction. A flat bottom surface 213a serving as a pocket bottom surface provided between one side surface of a pair of elastic claw members 212 extending to the tip and one side surface of a pair of adjacent elastic claw members 212, and a spherical portion 213b following the flat bottom surface 213a. And an axial cylindrical surface 218 extending in parallel with the bearing axial direction, and a spherical portion 219 extending from the axial cylindrical surface 218 to the tip of the elastic claw 212 and in the direction to close the pocket. The diameter of the pair of axial cylindrical surfaces 218 is slightly larger than the diameter of the ball 205, and the diameters of the spherical portions 213b and 219 are larger than the diameter of the axial cylindrical surface 118.
[0045]
As shown in FIG. 10, the ball 205 incorporated in the pocket 208 is held in contact with the spherical portion 219 and the flat bottom surface 213a inside the elastic claw 212. In this embodiment, when the bearing rotates, the ball 205 is held and guided by the spherical portion 219 and the flat bottom surface 213a inside the elastic piece 212, and at the same time, the amount of movement is suppressed. On the cylindrical surface 218 where the peripheral speed of the ball surface is large, the scraping of grease is suppressed and the grease is sufficiently held. By these actions, the cage sound and abnormal heat generation due to the collision between the cage and the ball are suppressed, and the length is increased. A long life bearing can be obtained.
[0046]
Further, in the present embodiment, the rigidity of the cage 206 is enhanced by forming the spherical portion 213b between the flat bottom portion 213a and the axial cylindrical surface 218, and at the time of manufacturing the cage by the axial draw method. This has the effect of preventing the claw 212 from being opened or broken. By these actions, the cage noise is suppressed, and a long-life bearing can be obtained.
[0047]
FIG. 11 is a schematic partial sectional view of the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is a modification of the retainer of the second embodiment. The bottom surface 313 of the retainer pocket forms a convex spherical bottom 313a at the center and is in contact with the ball. The structure other than the inner ring, the outer ring, and the bottom surface of the retainer is the same as that of the second embodiment, and thus the description is omitted.
[0048]
In the case of the fourth embodiment, in addition to the effect of the second embodiment, the presence of the convex spherical surface portion 313a has an effect that a larger space for holding the lubricant can be provided between the cage and the ball. .
[0049]
FIG. 12 is a schematic partial sectional view of a fifth embodiment of the present invention. This fifth embodiment is a modification of the cage of the third embodiment, and has a convex spherical bottom 413a instead of the flat bottom surface at the center of the bottom of the cage pocket in the third embodiment. Is in contact with The structure other than the inner ring, the outer ring, and the bottom surface of the retainer is the same as that of the second embodiment, and thus the description is omitted.
In the case of the fifth embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, the presence of the convex spherical bottom surface portion 313a has an effect that a space for holding the lubricant can be larger between the cage and the ball. is there.
[0050]
In the fourth and fifth embodiments, the central portion of the bottom surface of the retainer pocket has a convex spherical shape, but may have another convex shape such as a cylindrical surface or a polygonal surface.
[0051]
FIG. 12 is a sectional view showing an example in which the three-point or four-point contact rolling bearing according to any of the above embodiments of the present invention is applied to a rotation supporting device for a pulley of a swash plate type variable displacement compressor.
[0052]
In the figure, a resin driven pulley 23 and a rotary shaft 24 rotatably supported via a rolling bearing 21 around a support cylindrical portion 25 formed at an end of a casing 20 are provided with a buffer functioning as a torque tube. It is connected via a member 22 so as to be able to transmit rotational force. By the action of the cushioning material 22, the rotational force of the pulley 23 is transmitted to the rotating shaft 24 unless an excessive torque is applied in the counter-rotating direction of the driven pulley 23. Due to this configuration, no electromagnetic clutch is provided in this application example.
[0053]
In such a structure, if the four-point contact or three-point contact rolling bearing having the cage of the present invention is adopted as the rolling bearing 21, the above-described operation and effect can be obtained.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an appropriate amount of lubricant is taken in between the inner surface of the pocket and the ball, and the seizure amount of the lubricant can be suppressed. Can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a four-point contact rolling bearing according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an axial sectional view showing the four-point contact rolling bearing of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing the crown type cage of FIG. 1;
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view showing the retainer of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a pocket of a retainer and a ball.
FIG. 6 is a graph showing evaluation results comparing the durability of the cage of the present invention and the conventional cage.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a part of a retainer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of the retainer portion shown in FIG. 6 and a ball.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a part of a retainer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of the retainer portion shown in FIG. 9 and balls.
FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of a retainer portion and a ball in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of a retainer portion and balls in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example in which the rolling bearing according to the embodiment of the present invention is applied to a pulley rotation support device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner ring track 2 Inner ring 3 Outer ring track 4 Outer ring 5, 105, 205 Ball 6, 106, 206, Cage 8, 108, 208, Pocket 13, 113, 213b, 19, 219 Spherical concave portion 18, 118, 218 Axial cylinder Surface 113, 213a Flat bottom surface 313a, 413a Convex spherical bottom
