JP2005133849A - 軸受装置組立体及び水ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】嵌合面積（油膜形成面積）を確保したまま凹溝本数を多くすることにより、かじり防止を図りつつ回転部材取付用シートの軸体からの抜け防止効果を高めることである。
【解決手段】防錆油が表面に残存する軸体２を転がり軸受１によって回転可能に支持し、該軸体の一方の軸方向端部２ｂに、プーリシート５を圧入により嵌合してなる軸受装置組立体において、前記軸体の端部外周面とプーリシート５の内周面の少なくとも一方に、軸方向に延在する有端の凹溝１１が周方向及び軸方向に複数本設けられ、該軸方向に複数本設けられる夫々の凹溝は、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する千鳥状に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば内燃機関の冷却水循環ポンプなどに使用する水ポンプ装置などに組み込まれる軸受装置組立体に関し、転がり軸受によって回転可能に支持された軸体の一方の軸方向端部に回転部材を取り付け、軸の外周面や回転部材若しくは回転部材取付用シートの嵌合面に防錆油などの油が残存した状態で圧入して両者を嵌合させる嵌合構造に関する。

例えば、内燃機関の冷却水循環ポンプなどに使用する水ポンプ装置として、図１に示すものが知られている。この水ポンプ装置は、軸受装置１で回転可能に支持された軸体２の一端部２ａにインペラ３が取り付けられ、他端部２ｂに回転部材であるプーリ４が取り付けられている。
軸体２の他端部２ｂにプーリ（回転部材）４を固定するに当たっては、軸体２の外周面にプーリシート（回転部材取付用シート）５を圧入により嵌合し、プーリ４の中心嵌合穴を軸体２の先端外周にインロー式に嵌合させつつ、プーリシート５に対してボルトなどで固定している。

軸体２の端部２ｂ外周面にプーリシート５の内周面５ａを圧入により嵌合させる場合、両者間に負すきまのしめしろを持つ嵌合、すなわち「しまりばめ」状態にて軸方向及び周方向に動かないように固定しているのが一般である。
しかし、乾燥状態で圧入すると、嵌合面（圧入面）に「かじり」が生じる虞があり、プーリシートの振れ精度が悪くなる。
そこで、このような問題を解決するために一般には、軸体の外周面に塗布された防錆油などの油を利用し、かじりを生じさせず円滑な圧入を行う技術が採用されている。
しかし、圧入面に防錆油が残り油膜を形成すると、軸体とプーリシートとの嵌合力が弱められてしまうため、プーリシート（実際にはプーリシートに固定されているプーリ）５が軸体２から抜けるという深刻な問題が発生している。

そこで、従来からこのような種々の問題を総合的に解決するため、次のような対策が採られている。すなわち、軸体の外周面に塗布する防錆油は利用するが、プーリシートを圧入して嵌合する軸体の端部外周面（嵌合面）に、一本乃至複数本の凹溝を設け、その凹溝に防錆油を貯め込むとともに、プーリシートの圧入面が弾性変形をして軸体の凹溝に食い込むことにより嵌合力を高めた手法が取られている。
例えば、周方向に連続する一乃至複数本の凹溝や、軸方向に延在する有端の凹溝が周方向に間隔をあけて複数本並設する先行技術（例えば、特許文献１参照）や、軸心に対して傾斜状に延在する複数本の凹溝が設けられている先行技術（例えば特許文献２参照）などが知られている。
実開昭６３−１１５９２６号公報 実公平０７−００８９１４号公報

しかし、軸体の嵌合面に凹溝を設けることによりプーリシートとの嵌合力は高くなり、軸体からプーリシートが抜ける問題は減少したものの、未だ解決はされていない。
すなわち、凹溝を多数本設ければ、油膜の除去が図れるが、油膜を完全に除去したのでは「かじり」が発生し易くなる一方、油膜を残そうとすると、隣接する凹溝間に平滑面を残さなければならないが、平滑面を設けようとすると凹溝の本数を減らさなければならないという解決課題が残っていた。このような解決課題は、上述した先行技術では、その構造上解決し得ないものである。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、嵌合面積（油膜形成面積）を確保したまま凹溝本数を多くすることにより、かじり防止を図りつつ、回転部材若しくは回転部材取付用シートの軸体からの抜け防止効果を高めることである。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明がなした技術的手段は次の通りである。
油が表面に残存する軸体を転がり軸受によって回転可能に支持し、該軸体の一方の軸方向端部に、回転部材又は回転部材取付用シートを圧入により嵌合してなる軸受装置組立体において、前記軸体の端部外周面と、回転部材又は回転部材取付用シートの内周面の少なくとも一方に、軸方向に延在する有端の凹溝が周方向及び軸方向に複数本設けられ、該軸方向に複数本設けられる夫々の凹溝は、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する千鳥状に配置されていることを特徴とする軸受装置組立体としたことである。

前記凹溝は、例えば次の構成がその一例として挙げられる。
（１）周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する軸方向の複数本の凹溝同士の端部を、周方向同一線上に並んで配置した。
（２）周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する凹溝同士の端部を、軸方向に離間して配置した。
（３）周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する夫々の凹溝は、夫々の凹溝の一部を、周方向に非接触状に隣接して配置した。

前記回転部材取付用シートは、例えば回転部材としてのプーリを取り付けるプーリシートがその代表例として挙げられる。

また、前記各構成は、軸体の一端に取り付けたインペラと、該軸体の他端に嵌合したプーリシートを介して取り付けたプーリと、軸体を回転自在に支持する軸受装置を備えた水ポンプ装置における、軸体とプーリシートとの嵌合構造に採用される。

本発明によれば、従来とは異なり凹溝を千鳥状に設けるものとしたため、防錆油を塗布した軸体外周面に、回転部材若しくは回転部材取付用シートの内周面を圧入により嵌合した際に、凹溝の無い部材の圧入面が、圧入時のしめしろによる膨出により凹溝内に食い込む箇所が多く取れつつも、円滑な圧入を行うために必要な油膜形成面である凹溝間の平滑面を広く採ることもできる。
また、製造工程においても２回に分けて凹溝の加工を行えば面圧を高くすることが可能になり溝の深さを深くすることが出来る。

本発明によれば、嵌合面積（油膜形成面積）を確保したまま、圧入面を食い込ませる凹溝本数を多くすることが可能となり、かじり防止を図りつつ、回転部材若しくは回転部材取付用シートの軸体からの抜け防止効果を高めることができる。これにより、昨今市場問題となっているプーリ抜け、若しくはプーリシート抜けに関する問題の改善が実現できる。また、負すきま状態での圧入方法もいままでと変わらず採用できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の一実施例にすぎずなんらこれに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
本発明は、負すきま状態で回転する軸体と、回転部材若しくは回転部材取付用シートを圧入させて結合する用途において、制限を受けることなく適用が可能である。

図１及び図２に本発明の実施例１を示す。
本実施例では、本発明の適用例として、従来説明でも引用した図１に挙げる水ポンプ装置を一例として挙げて説明する。なお、本実施例では、図示する水ポンプに適用した実施の一例を示すが、他の構成からなる水ポンプ装置であってもよく、またその他の種々な機器や装置に本発明が適用可能であることは勿論である。

水ポンプ装置は、軸受装置１で回転可能に支持された軸体２の一端部２ａにインペラ３が取り付けられ、他端部２ｂに回転部材であるプーリ（回転部材）４が取り付けられている。
軸体２の他端部２ｂにプーリ４を固定するに当たっては、軸体２の外周面にプーリシート（回転部材取付用シート）５を圧入により嵌合し、プーリ４の中心嵌合穴を軸体２の先端外周にインロー式に嵌合させつつ、プーリシート５に対してボルトなどで固定している。

本実施例は、このような装置における軸体２と回転部材取付用シート（プーリシート）５の嵌合構造に特徴的な構成を有しており、以下その特徴的構成部分についての説明に留め、その他の構成部分についての詳細は省略する。

軸受装置１は、本実施例では、軸体２の大径部の表面に形成した軌道溝２ｃと、ハウジング６の円筒状内周面に圧入した外輪７の軌道溝７ａとの間に転動体８を組み込んでなる。なお、符号９は密封板を示す。
さらに、軸体２のインペラ固定側外周には、ハウジング６の円筒状内周面との間にメカニカルシール１０を備え、インペラ３が収納されるポンプ室の冷却水が軸受側に流れ込まないようにしている。

軸体２は、例えば軸受用鋼で構成され、そのプーリシート固定側の端部（前記他端部）２ｂの外周面に凹溝１１が形成されている。また、図示省略するがこの軸体２の外周面には、任意の防錆油を塗布する。

プーリシート５は、少なくとも内周面５ａが前記軸体２の外周面に嵌合可能な円環状で、外周面に立ち上げたフランジ５ｂにプーリ４が取り付けられている。そして、例えば、図１に示すように、プーリシート５の中心嵌合穴の穴内径Ｄ１は、軸体２の外径Ｄ２よりも小径に形成され、嵌合面の適宜なしめしろが設定される。また、プーリシート５は、前記軸体２を構成する材料よりも軟質な材料（機械構造用鋼など）で構成されている。

凹溝１１は、両端を有する軸方向に延在した断面視略Ｖ字状・Ｕ字状の凹溝で、周方向及び軸方向に複数本設けられている。すなわち、本実施例では、図２に示すように、周方向に凹溝１１を複数本並設してなる凹溝群Ａ，Ｂが、周方向に２箇所設けられている。なお、３箇所・４箇所と変更することも実施の形態に応じて変更可能である。
これら凹溝１１は、周方向に所望間隔をあけて並設する凹溝１１同士が平行で、かつ軸方向に複数本設けられる夫々の凹溝１１は、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する千鳥状に配置されている。
本実施例１では、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する凹溝１１，１１同士の端部１１ａ，１１ａを、軸方向に離間して配置した実施の一形態を示す。
軸方向離間の程度は限定されないが、離しすぎることにより油膜面が過剰形成されないように調整する。

また、各凹溝１１は本実施例によると全て同一形状としているが、凹溝長さ・深さ・形状など異なるものを配置することも可能で本発明の範囲内である。
本実施例では、一本ずつ交互に配置した千鳥状とするが、二本ずつ、あるいは凹溝群Ａの周方向に隣り合う二本の凹溝１１，１１間に、凹溝群Ｂの複数本の凹溝１１…（二本・三本など）が位置するように配置することも可能である。
本実施例では、嵌合したプーリシート５の軸方向略中間位置に対応する軸体２の外周領域に凹溝１１が形成されているが、限定されず、端部付近の領域であってもよい。
また、図示は省略するが、前述の嵌合のしめしろに対応してプーリシート５の内周の一部が弾性変形により凹溝１１内に膨出して食い込んでいる。

本実施例によれば、軸体２の外周面に防錆油を塗布し、この軸体２の他端部２ｂにプーリシート５を圧入する。この圧入作動により、防錆油の一部がかきとられるが、各周方向に隣り合う各凹溝間に存する平滑面と、軸方向非同一線上に延在する各凹溝間に存する平滑面に流動して油膜面が形成される。従って、プーリシートの圧入嵌合完了時に油膜が遮断されることなく円滑に行い得るため圧入時のかじり防止が図れる。また、上述した通り凹溝１１が千鳥状に配置されているため、互い違いに位置する凹溝１１内に、プーリシート５の内周面の一部が弾性変形されつつ膨出して食い込まされるため周方向及び軸方向の抵抗が大きく嵌合力も強い。

図３に本発明の実施例２を示す。
本実施例では、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する軸方向の複数本の凹溝１１の端部１１ａ同士を、周方向同一線上に並んで配置した。
すなわち、軸方向に延在する凹溝群Ａの凹溝１１の端部１１ａと、凹溝群Ｂの凹溝１１の端部１１ａとが、周方向同一線上に並んでいる。
なお、その他の構成及び作用効果は前記実施例１と同様であるためその説明は省略する。

図４に本発明の実施例３を示す。
本実施例では、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する夫々の凹溝１１は、夫々の凹溝１１の一部を、周方向に非接触状に隣接して配置した。
すなわち、凹溝群Ａの隣り合う凹溝１１，１１間に凹溝群Ｂの凹溝１１の一部（端部１１ａ）が、非接触状に入り込んでいる。このように一方の凹溝群Ａの隣り合う凹溝１１，１１間に、他方の凹溝群Ｂの凹溝１１の一部が入り込む領域は、特に限定されない。
なお、その他の構成及び作用効果は前記実施例１と同様であるためその説明は省略する。

なお、上述した各実施例では、軸体２の外周に凹溝１１を設けた実施の一例を示すが、プーリシート５の内周に凹溝１１を設ける形態を採用することも可能で、軸体２外周とプーリシート５内周の少なくともいずれか一方に凹溝が設けられていれば本発明の範囲内である。

図５に本発明の実施例４を示す。
本実施例では、プーリシートを介さずに直接軸体２の外周に、回転部材としてのプーリ４の内周４ａを圧入により嵌合する実施の一例を示す。
本実施例では、図３に示した実施例２の凹溝１１の配置構成を採用した。なお、実施例１や実施例３の凹溝１１の配置構成を採用することも勿論可能で本発明の範囲内で設計変更可能である。また、その他の構成及び作用効果は前記各実施例にて説明した実施例構成と同様であるためその説明は省略する。
なお、プーリ４は、前記軸体２を構成する材料よりも軟質な材料（機械構造用鋼など）で構成されている。
本実施例によれば、軸体２の外周面に防錆油を塗布し、この軸体２の他端部２ｂにプーリ４を圧入する。この圧入作動により、防錆油の一部がかきとられるが、各周方向に隣り合う各凹溝間に存する平滑面と、軸方向非同一線上に延在する各凹溝間に存する平滑面に流動して油膜面が形成される。従って、プーリ４の圧入嵌合完了時に油膜が遮断されることなく円滑に行い得るため圧入時のかじり防止が図れる。また、上述した通り凹溝１１が千鳥状に配置されているため、互い違いに位置する凹溝１１内に、プーリ４の内周面の一部が弾性変形されつつ膨出して食い込まされるため周方向及び軸方向の抵抗が大きく嵌合力も強い。

本発明が適用される水ポンプ装置の一例を示す概略断面図。 本発明の実施例１を示す概略断面図。 本発明の実施例２を示す概略断面図。 本発明の実施例３を示す概略断面図。 本発明の実施例４を示す概略断面図。

符号の説明

１：軸受装置
２：軸体
３：インペラ
４：回転部材（プーリ）
５：回転部材取付用シート（プーリシート）
１１：凹溝

Claims (6)

1. 油が表面に残存する軸体を転がり軸受によって回転可能に支持し、該軸体の一方の軸方向端部に、回転部材又は回転部材取付用シートを圧入により嵌合してなる軸受装置組立体において、
   前記軸体の端部外周面と、回転部材又は回転部材取付用シートの内周面の少なくとも一方に、軸方向に延在する有端の凹溝が周方向及び軸方向に複数本設けられ、
   該軸方向に複数本設けられる夫々の凹溝は、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する千鳥状に配置されていることを特徴とする軸受装置組立体。
2. 周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する軸方向の複数本の凹溝同士の端部が、周方向同一線上に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置組立体。
3. 周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する凹溝同士の端部が、軸方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置組立体。
4. 周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する夫々の凹溝は、夫々の凹溝の一部が、周方向に非接触状に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置組立体。
5. 回転部材取付用シートが、プーリを取り付けるプーリシートであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の軸受装置組立体。
6. 軸体の一端に取り付けたインペラと、該軸体の他端に嵌合したプーリシートを介して取り付けたプーリと、軸体を回転自在に支持する軸受装置を備えた水ポンプ装置において、
   前記軸体の端部外周面とプーリシートの内周面の少なくとも一方に、軸方向に延在する有端の凹溝が周方向及び軸方向に複数本設けられ、
   該軸方向に複数本設けられる夫々の凹溝は、周方向に位置をずらして軸方向非同一線上に延在する千鳥状に配置されていることを特徴とする水ポンプ装置。
   

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