JP2005273787A - 転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱効果が高く、したがって、樹脂製プーリとともに使用されても、ゴムシールの劣化を防止するとともに、焼付き寿命が長い転がり軸受を提供する。
【解決手段】 転がり軸受40は、内輪41と外輪42との端部間に配されたシール部材45を有している。シール部材45は、ゴムシール49および芯金50からなる。芯金50に、外輪42に接触する折り曲げ縁部53が設けられている。ゴムシール49の一部56が取り除かれ、芯金50の少なくとも一部が露出されている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置に関し、例えば、カーエアコンのコンプレッサ用プーリやアイドラプーリに使用されるのに好適な転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置に関する。

従来、カーエアコンのコンプレッサ用プーリに使用される転がり軸受として、内輪、外輪、両輪の中央部間に配された玉、および両輪の端部間に配されたシール部材を有する４点接触玉軸受が知られている（特許文献１）。
特開２００２−１３０２９０号公報

カーエアコンのコンプレッサ用プーリに使用される転がり軸受では、コンプレッサ本体からの熱が軸受に伝わることから、転がり軸受内部の温度が高くなりやすくなっている。また、４点接触玉軸受を用いた場合には、軌道輪と玉との接触部でのすべりが大きいため、これが発熱源となる。さらに、プーリを樹脂製とした場合には、伝熱性のよい金属製プーリに比べて、軸受内部の熱が逃げにくくなる。したがって、樹脂製プーリを使用するコンプレッサに４点玉軸受を使用する場合には、転がり軸受内部の温度が高くなることにより、転がり軸受のゴムシールが劣化しやすいという問題や、転がり軸受のグリスの潤滑不良などに伴って焼付きの寿命が短くなるという問題が起こり得る。

この発明の目的は、放熱効果が高く、したがって、ゴムシールの劣化を防止するとともに、焼付き寿命が長い転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置を提供することにある。

この発明による転がり軸受は、内輪、外輪、両輪の中央部間に配された転動体、および両輪の端部間に配されたシール部材を有する転がり軸受において、シール部材は、ゴムシールおよび芯金からなり、芯金に、外輪または内輪に接触する折り曲げ縁部が設けられていることを特徴とするものである。

芯金の折り曲げ縁部と外輪または内輪との接触は、直接接触であることが好ましいが、芯金の折り曲げ縁部と外輪または内輪との間での熱の移動が容易に可能な程度に、ゴムシールの薄肉部が両者間に介在されてもよい。また、シール部材を内輪または外輪に圧入固定するに際しては、芯金の折り曲げ縁部の少なくとも一部が内輪または外輪に直接接触するようにしてもよく、芯金の折り曲げ縁部に接着されたゴムシール部分が内輪または外輪に圧入されるようにしてもよい。

芯金は、例えば、円板部、円板部の外周縁部に連なる短円筒部、および短円筒部の端部に径方向外方にのびるように設けられた折り曲げ縁部からなるものとされる。この場合の折り曲げ縁部の形状は、円板状とされたり、円板部に等間隔で切り欠きが設けられた歯車状とされる。芯金の短円筒部は必要なものではなく、芯金は、円板部および折り曲げ縁部からなるものとされ、この折り曲げ縁部の形状が断面円弧状などの種々の形状とされてもよい。

ゴムシールおよび芯金からなるシール部材では、通常、芯金は、円板部および円板部の外周縁部に連なる短円筒部からなるものとされ、芯金は、直接外輪または内輪に接触することはなく、短円筒部に接着されたゴムシール部分を介して、外輪または内輪に支持される。このため、外輪または内輪からの放熱がゴムシールによって抑えられていた。これに対し、外輪または内輪に接触する折り曲げ縁部が芯金に設けられることにより、軸受の熱が芯金を介してより多く放熱される。

シール部材は、通常、両輪の端部間に１つずつ配されるが、そのうち、少なくとも一方（熱がこもりやすい側）のシール部材のゴムシールの外側面（軸方向外側の面）に凹凸が設けられていることが好ましい。シール部材は、例えば、外周縁部が外輪の内径に形成された環状溝に嵌められるとともに、内周縁部が内輪の外径に摺接し、これにより、そのシール性が確保される。

ゴムシールの凹凸形状は、特に限定されないが、例えば、ゴムシールは、内周側環状部、外周側環状部および両環状部同士を連結する連結部からなり、連結部は、両環状部同士と同じ厚みの厚肉部とこれより薄い薄肉部とが繰り返されて形成されたものとされる。

芯金は、円板部、円板部の外周縁部に連なる短円筒部、および短円筒部の端部に径方向外方にのびるように設けられた複数個の折り曲げ縁部からなり、ゴムシールは、芯金の短円筒部の外周部に接着されて外輪に設けられた環状溝に圧入される嵌合部と、芯金の円板部の内周縁部に接着されて内輪に摺接される摺接部とを有し、芯金の隣り合う折り曲げ縁部間の隙間を埋めて芯金との接着性を向上させる充填部が嵌合部に一体に設けられていることがある。芯金の折り曲げ縁部と外輪または内輪とを直接接触させた場合には、ゴムシールと芯金との接着性が若干低下するが、複数個の折り曲げ縁部すなわち各折り曲げ縁部間に間隙があるようにするとともに、この間隙にゴムシールの一部を充填部として収めることにより、この接着性の低下が防止される。

この発明による転がり軸受は、樹脂製プーリと組み合わされて使用されることが好ましい。この場合に、プーリは、例えば、小径部および大径部を有し、その大径部の外径に円周方向の複数のＶ溝が形成されているものとされる。そして、転がり軸受は、その外輪がプーリの小径部内径に固定される。外輪とプーリとを固定するには、プーリに外輪を圧入するようにしてもよく、また、プーリを外輪にインジェクション成形するようにしてもよい。前者の場合には、プーリの小径部に、外輪圧入時の位置決め用内向きフランジ部が設けられることが好ましく、後者の場合には、プーリの小径部に、外輪外径が軸方向移動不可能に嵌め入れられる環状の凹所が形成されていることが好ましい。

こうして得られた転がり軸受およびプーリからなる樹脂プーリ装置は、アイドラプーリやコンプレッサプーリとして使用される。この際、アイドラプーリでは、例えば、内輪に段状やテーパ状の取付孔が形成され、コンプレッサプーリでは、内輪は円筒状とされて、コンプレッサの駆動軸を回転自在に支持するハウジングの円筒部に固定される。

上記の転がり軸受において、芯金の外側面の少なくとも一部が露出されていることが好ましい。このようにするには、ゴムシールは、内周側環状部、外周側環状部および両環状部同士を連結する複数の連結部からなり、連結部同士の間のゴム部分が取り除かれたものとすればよい。

このようにすると、芯金部分が放熱に寄与するので、放熱効果がさらに向上し、焼付き寿命をより長くすることができる。

転がり軸受としては、種々のタイプが可能であり、このうち、４点接触玉軸受は、軌道輪と玉との接触部におけるすべりが相対的に大きく、その発熱が相対的に大きいという点で、上記構成を採用するのに好適である。４点接触玉軸受は、玉が内輪軌道面に２点で接触するとともに、外輪軌道面にも２点で接触するようになされており、これにより、がたが防止されるので、複列の玉軸受に代えて使用することができる。そして、置き換えた場合の発熱の増加が放熱効果の向上によって抑制されることから、熱を受けやすい箇所にも容易に適用することができる。

また、この転がり軸受の用途としては、種々の用途が可能であるが、例えば、コンプレッサのように発熱源となりかつ樹脂製プーリが使用されている装置の近傍において使用するようにすると、熱がこもりやすいという樹脂製プーリの欠点を補えるという点で、好適である。

また、上記転がり軸受において、シール部材の芯金がアルミニウム、銅などの鉄よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることがある。このようにすると、シール部材の放熱性の向上に加えて、芯金自体の放熱性が向上し、より一層焼付き寿命を長くすることができる。

この発明の転がり軸受によると、外輪または内輪に接触する折り曲げ縁部が芯金に設けられているので、軸受の熱が芯金を介してより多く放熱されることで放熱効果が向上し、温度上昇によるゴムシールの劣化やグリスの潤滑不良が抑えられ、焼付き寿命が長くなる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１および図２は、この発明の転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第１実施形態を示している。以下の説明において、左右は、図１の左右をいうものとする。

この実施形態のものは、コンプレッサ用として好適な樹脂プーリ装置を示しており、樹脂プーリ装置は、樹脂プーリ本体(46)およびこれに組み込まれた転がり軸受(40)を備えている。

図１に示すように、転がり軸受(40)は、内輪(41)、外輪(42)、両輪(41)(42)の中央部間に配された玉（転動体）(43)、玉(43)を保持する保持器(44)、および両輪(41)(42)の左右端部間に配された左右シール部材(45)(45)を有している。

プーリ(46)は、フェノール樹脂等からなり、互いに同心の小径部(46a)、中間径部(46b)および大径部(46c)を有している。大径部(46c)の外径に、円周方向の複数のＶ溝(46d)が形成されている。小径部(46a)の右端部には、内向きのフランジ部(46e)が設けられており、転がり軸受(40)の外輪(42)は、小径部(46a)内径に左方から圧入されて、内向きフランジ部(46e)により位置決めされている。

外輪(42)の左端部の内径および右端部の内径には、それぞれ環状溝(47)(47)が形成されている。また、この環状溝(47)(47)に対向する内輪(41)の外径にも、それぞれ環状溝(48)(48)が形成されている。

左右シール部材(45)(45)は、リング状のゴムシール(49)と、ゴムシール(49)に軸方向内方から当てられてこれを補強するリング状の鉄板製芯金(50)とからなる同一形状とされ、対称状に配置されている。各シール部材(45)(45)は、その外周縁部が外輪(42)の環状溝(47)(47)に嵌合され、その内周縁部が内輪(41)の環状溝(48)(48)に摺接している。

図２および図３に示すように、芯金(50)は、円板部(51)、円板部(51)の外周縁部に連なって軸方向内方にのびる短円筒部(52)、および短円筒部(52)の軸方向内側端部から径方向外方にのびるように設けられた複数個の折り曲げ縁部(53)からなる。折り曲げ縁部(53)は、外輪(42)の環状溝(47)(47)の周壁に直接接触させられている。

ゴムシール(49)は、芯金(50)の短円筒部(52)の外周部に接着されて外輪(42)に設けられた環状溝(47)に圧入される嵌合部(54)と、芯金(50)の円板部(51)の内周縁部に接着されて内輪(41)の環状溝(48)に摺接される摺接部(55)と、嵌合部(54)と摺接部(55)とを連結し芯金(50)の円板部(51)に接着されている円板部(56)とを有し、嵌合部(54)には、芯金(50)の隣り合う折り曲げ縁部(53)間の隙間を埋めて芯金(50)との接着性を向上させる充填部(57)が一体に設けられている。また、円板部(56)には、周方向に所定間隔をおいて切欠き部(56a)が設けられており、これにより、芯金(50)の外側面（左のシール部材(45)の芯金(50)の左側面および右のシール部材(45)の芯金(50)の右側面）の一部が露出するようになされている。

この実施形態の樹脂プーリ装置によると、樹脂製プーリ(46)の熱伝導性が悪いために、転がり軸受(40)に熱がこもりやすくなっているが、芯金(50)の折り曲げ縁部(53)が外輪(42)に直接接触させられているとともに、芯金(50)の外側面の一部が露出していることにより、放熱効果が向上し、樹脂製プーリ(46)のデメリットが解消されている。したがって、この樹脂プーリ装置はコンプレッサに容易に適用することができる。

樹脂製プーリは、コンプレッサ以外の箇所においても使用されるものであり、図４および図５には、この発明の転がり軸受の第２実施形態として、アイドラプーリ用として好適な樹脂プーリ装置を示す。

同図において、樹脂プーリ装置は、樹脂プーリ本体(66)およびこれに組み込まれた転がり軸受(60)を備えている。

図４に示すように、転がり軸受(60)は、内輪(61)、外輪(62)、両輪(61)(62)の中央部間に配された玉（転動体）(63)、玉(63)を保持する保持器(64)、および両輪(61)(62)の左右端部間に配された左右シール部材(65)(65)を有しており、その外輪(62)外径に樹脂製プーリ(66)が固定されている。

プーリ(66)は、フェノール樹脂等からなり、互いに同心の小径部(66a)および大径部(66b)を有している。この実施形態では、プーリ(66)に外輪(62)を圧入するのではなく、プーリ(66)は、外輪(62)の外径にインジェクション成形することにより、外輪(62)に一体形成されている。プーリ(66)の大径部(66b)の外径には、円周方向の複数のＶ溝(66c)が形成されており、プーリ(66)の小径部(66a)の内径には、外輪(62)外径が軸方向移動不可能に嵌め入れられる環状の凹所(66d)が形成されている。

図５に詳しく示すように、芯金(70)は、円板部(71)、円板部(71)の外周縁部に連なって軸方向内方にのびる短円筒部(72)、および短円筒部(72)の軸方向内側端部から径方向外方にのびるように設けられた複数個の折り曲げ縁部(73)からなる。折り曲げ縁部(73)は、外輪(62)の環状溝(67)(67)の周壁に直接接触させられている。ゴムシール(69)は、芯金(70)の短円筒部(72)の外周部に接着されて外輪(62)に設けられた環状溝(67)に圧入される嵌合部(74)と、芯金(70)の円板部(71)の内周縁部に接着されて内輪(61)の環状溝(68)に摺接される摺接部(75)と、嵌合部(74)と摺接部(75)とを連結し芯金(70)の円板部(71)に接着されている円板部(76)とを有し、嵌合部(74)には、芯金(70)の隣り合う折り曲げ縁部(73)間の隙間を埋めて芯金(70)との接着性を向上させる充填部(77)が一体に設けられている。また、円板部(76)には、周方向に所定間隔をおいて切欠き部(76a)が設けられており、これにより、芯金(70)の外側面（左のシール部材(65)の芯金(70)の左側面および右のシール部材(65)の芯金(70)の右側面）の一部が露出するようになされている。

この実施形態の樹脂プーリ装置によると、樹脂製プーリ(66)の熱伝導性が悪いために、転がり軸受(60)に熱がこもりやすくなっているが、芯金(70)の折り曲げ縁部(73)が外輪(62)に直接接触させられているとともに、芯金(70)の外側面の一部が露出していることにより、放熱効果が向上し、樹脂製プーリ(46)のデメリットが解消されている。

なお、上記各実施形態において、ゴムシール(49)(69)の円板部(56)(76)に設けられた切り欠き部(56)(76)は、必ずしも完全に除去する必要はなく、薄肉部としてもよい。薄肉部は、ゴムシール(49)(69)の形成段階で切り欠き部(56)(76)に相当する部分を削除しておき、これを芯金(50)(70)に当てて加圧しながら加熱することにより形成することができる。この薄肉部の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以下（より好ましくは０．１ｍｍ以下）、または、円板部(56)(76)の厚肉部の厚みの１／３以下とされる。また、芯金(50)(70)の折り曲げ縁部(53)(73)は、外輪(42)(62)の環状溝(47)(67)の周壁に直接接触させられているが、０．２ｍｍ以下（より好ましくは０．１ｍｍ以下）の薄肉部を介して、外輪(42)(62)に接触するようになされてもよく、要するに、芯金(50)(70)と外輪(42)(62)とが熱的に絶縁されるのではなく、芯金(50)(70)の折り曲げ縁部(53)(73)と外輪(42)(62)との接触は、いずれか一方の熱が他方に伝わることを容易にするような接触であればよい。

さらにまた、芯金(50)(70)は、鉄板に代えて、アルミニウムや銅（いずれも合金を含む）の板製としてもよく、これにより、芯金(50)(70)自体の放熱性が向上し、焼付き寿命がより向上する。

なお、上記実施形態では、樹脂製プーリ(46)(66)を使用している装置における転がり軸受について説明したが、上記の転がり軸受は、汎用的な転がり軸受として使用することももちろん可能である。

この発明による転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 転がり軸受の要部の拡大縦断面図である。 この発明による転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 同横断面図である。

符号の説明

(40)(60) 転がり軸受
(41)(61) 内輪
(42)(62) 外輪
(43)(63) 玉（転動体）
(45)(65) シール部材
(46)(66) 樹脂製プーリ本体
(49)(69) ゴムシール
(50)(70) 芯金

Claims (4)

1. 内輪、外輪、両輪の中央部間に配された転動体、および両輪の端部間に配されたシール部材を有する転がり軸受において、シール部材は、ゴムシールおよび芯金からなり、芯金に、外輪または内輪に接触する折り曲げ縁部が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
2. ゴムシールの外側面に凹凸が設けられている請求項１の転がり軸受。
3. 芯金は、円板部、円板部の外周縁部に連なる短円筒部、および短円筒部の端部に径方向外方にのびるように設けられた複数個の折り曲げ縁部からなり、ゴムシールは、芯金の短円筒部の外周部に接着されて外輪に設けられた環状溝に圧入される嵌合部と、芯金の円板部の内周縁部に接着されて内輪に摺接される摺接部とを有し、芯金の隣り合う折り曲げ縁部間の隙間を埋めて芯金との接着性を向上させる充填部が嵌合部に一体に設けられている請求項１または２の転がり軸受。
4. 外径に複数のＶ溝が形成された樹脂製プーリ本体と、プーリ本体の内径に固定された転がり軸受とを備え、転がり軸受が請求項１から３までのいずれかの転がり軸受とされている樹脂プーリ装置。

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