JP2006038114A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温高速条件下でも、従来以上に焼付き寿命が延長された転がり軸受を得る。
【解決手段】 金属製で環状をなし、中央部が軸受外側方向に屈曲した芯金１４を中心として、その外周側に弾性材からなる基部１５と、その内周側に同様の弾性材からなるシール部１６を設ける。シール１３の基部１５は外輪１１の内周面に設けた環状溝１７内にその弾性により嵌合し、シール部１６は内輪１２の外周面に設けた環状溝１８に一部が嵌合し、複数のリップ端と内輪１２の外周面との弾性的な接触によりシールを行う。図示の例では基部１５とシール部１６を分離して配置しており、芯金１４の外側面２０と内側面２３の一部は軸受１０の外側に解放し露出した状態として、放熱性を良くしている。その露出部には適宜形状の凹凸を付けてもよく、芯金１４の内側面２３に基部１５とシール部１６とを連結する連結部を設けて一体化しても良い。
【選択図】図１

Description

本発明はグリースを封入した密封転がり軸受に関し、特に、オルタネータ、カーエアコン、テンショナ等エンジンに駆動させるベルトと接触するプーリに組み込まれる軸受、電動ファンモータ、ウォーターポンプ等の自動車電装部品、エンジン補機等の高温・高速回転で使用される密封転がり触受に関する。

近年、省エネルギーおよび環境問題の観点から、車両の低燃費化や高効率化が目指されている。そのため、自動車は小型計量化を目的としたＦＦ車が普及し、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、前記に挙げたような、軽がり軸受が使用される電装部品・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、前記各部品に対し一層の高性能、高出力化も求められている。

しかし、小型化により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。更に、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。

これに伴い、前記各部品に使用される転がり触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。

ここで、エンジン補機等には、一般にグリースを封入した密封転がり紬受が使用される。この紬受には、外輪の両端部内周面に、それぞれ円輪状のシールの外周縁を係止し、両シールによってグリースを封じ込めるとともに、外部からの塵芥の進入や、軸受内部で発生したダストやグリースが外部に漏洩するのを防止している。

なお、芯金をゴムで被覆した密封シールにおいて、種々の改良を加えたものとして本件出願人による特許文献１が存在する。この文献には軸受外側において芯金の一部が露出しているシールが示されているが、これは芯金にスリンガーの役目を持たせるためのものであり、軸受内側においてその芯金は露出しておらず、軸受内部からの熱の移動を阻害する構造としている。したがってこの文献に示している技術は本発明の課題と異なったものであって、異なった構成のシールを備えた転がり軸受が記載されている。
特開２０００−２２５４号公報

軽量化、サイズダウン、コストダウン等の要求に対して、複列軸受から単列軸受への置き換えが進んでいる。しかし、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、軸受の傾きが大きくなってしまうという問題があるために、単列化するには４点あるいは３点接触軸受を使用する必要がある。しかし、４点、あるいは３点接触軸受では通常の単一溝Ｒ軸受に比べて、転動体と軌道輪との間の接他面ですべりが発生し易いために、発熱は必然的に大きくなり、軸受温度が上昇するために、焼付き寿命の低下を招く。

また、同様の要求に対して、鉄製のプーリを樹脂製のプーリで置き換えることも効果的である。しかし、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り放熱されることになるが、上記樹脂製プーリでは、熱伝導性の悪い樹脂が断熱材の役目を果たし、従来の鉄製プーリを使用した場合に比べて、軸受温度の上昇が著しく、シールやグリースが早期に劣化して潤滑不良を起こし、軸受が焼付くおそれがある。

上記のように、エンジン補機類に使用される転がり軸受の高温・高速回転耐久性能に関する要望は高まる一方であり、それに伴い転がり軸受の焼付き寿命の更なる改善が特に要求されている。特に、４点あるいは３点接触軸受を使用することにより軸受の転動体と軌道輪との間の接触面ですべりが発生し、軸安内部での発熱が大きくなり、高温化する。さらに、プーリが樹脂化されると、軸受温度がより高温になり、ますます高温化が助長される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より高温高速条件下においても、従来以上に焼付き寿命が延長された転がり軸受を提供することにある。

本発明による転がり軸受は、前記課題を解決するため、転動体の両側にシールを備えたシール付き転がり軸受であって、前記シールは芯金と弾性部材からなり、前記芯金は、軸受外側の一部及び軸受内側の一部には弾性部材を設けず表面が露出していることを特徴とする。

また、本発明による他の転がり軸受は、前記転がり軸受において、前記軸受外側或いは内側の芯金露出部の少なくとも一方は、円周方向に連続していることを特徴とする。

また、本発明による他の転がり軸受は、前記転がり軸受において、前記シールの弾性部材が一体型であることを特徴とする。

また、本発明による他の転がり軸受は、前記転がり軸受において、前記転動体が、少なくとも内輪或いは外輪の一方と多点で接触していることを特徴とする。

また、本発明による他の転がり軸受は、前記転がり軸受をコンプレッサ或いはオルタネータに用いたことを特徴とする。

本発明は上記のように、シール芯金の一部が軸受外側へ露出しているため、軸受から発生した熱をシール芯金を介して放熱する作用があり、この放熱効果により、軸受の温度上昇が抑えられ、グリースの早期劣化による焼付きをなくすことができる。

また、シール芯金を露出させる事によって、シール芯金を軸受外側に寄せる事ができ、内部の空間が大きくなる。このように内部空間が大きくなると封入できるグリース量も多くなり、焼付き寿命を延長させる事ができる。それにより、転がり軸受をより高温高速条件下においても、従来以上に焼付き寿命を延長させることができる。

また、前記軸受外側或いは内側の芯金露出部の少なくとも一方が、円周方向に連続している転がり軸受においては、芯金露出部面積が増大するため、より放熱性を向上させることができる。また、円周方向に均一に放熱され、局所的な高温部等が生じることもない。

また、前記シールの弾性部材が一体型である転がり軸受においては、シールの弾性部材を分割することがないので、製造、組み立て性が良くなる。更に、前記転がり軸受が樹脂製プーリに組み込まれるものにおいては、放熱性の悪い樹脂製プーリに転がり軸受を組み込んでも、従来のもののような軸受の温度上昇を抑えることができ、効果的な転がり軸受として用いることができる。

本発明は転がり軸受をより高温高速条件下においても、従来以上に焼付き寿命を延長させることを、転動体の両側にシールを備えたシール付き転がり軸受であって、前記シールは芯金と弾性部材からなり、前記芯金は、軸受外側の一部及び軸受内側の一部には弾性部材を設けず表面が露出させることにより実現した。

本発明の実施例を図１に沿って説明する。図１（ａ）に示す軸受１０の例においては、外輪１１と内輪１２間に図示されていない玉、或いはころ等の転動体が、単列或いは複列に配置され、外輪１１と内輪１２が相対的に回転できるようになっており、その転動体を挟んで軸方向両側にシール１３が設けられている。なお、図１（ｂ）には本発明を明確にするため従来例を示している。

図１（ａ）に示す本発明によるシール１３は軸受の両端に配置される上記のようなシールのうち片側のシールを示しており、金属製で環状をなし、中央部が軸受外側方向に屈曲した芯金１４を中心として、その外周側に弾性材からなる基部１５と、その内周側に同様の弾性材からなるシール部１６を設けている。

シール１３の基部１５は外輪１１の内周面に設けた環状溝１７内にその弾性により嵌合し、シール部１６は内輪１２の外周面に設けた環状溝１８に一部が嵌合し、複数のリップ端と内輪１２の外周面との弾性的な接触及び近接によりシールを行っている。

図１（ａ）に示す例においては、このように基部１５とシール部１６を分離して配置しており、特に芯金１４において軸受の外側に面している外側面２０の一部は軸受１０の外側に解放した状態としており、放熱性を良くしている。この点で図１（ｂ）に示す従来例においては、芯金１４の外側面２０の全面に同じ弾性材からなる被覆部２１を備えており、この被覆部２１が断熱作用を有するため放熱しにくい構造となっている。

また、図１（ｂ）に示すように従来のシール１３においては、その中間部分の厚さは被覆部２１の厚さａと芯金１４の厚さｂとの合計であるシール１３の厚さｃであった。そのため、シール１３の最も外側の面と軸受１０の端面２２との許容最小限の距離がｄである時、従来はシール１３の厚さｃが大きいため、シール１３の内側の面であり芯金１４において軸受の内側に面している内側面２３と、軸受１０の端面との距離はｅと大きくならざるを得ず、したがって軸受１０の軸方向両側に設けられる両シール１３の間の距離ｆは小さくなり、そのため両シール１３間に封入されるグリース等の潤滑剤の量はその分少なくならざるを得なかった。

それに対して図１（ａ）に示す本発明の例においては、シール１３の厚さｃは芯金１４の厚さｂのみとなるので、芯金１４の外側面２０を前記従来例と同様に、軸受１０の端面２２から許容限界のｂの位置となるように、軸受の外側に折り曲げることにより、軸受１０の両端に配置される両シール１３の軸線方向内側面の間の距離ｆを大きくすることができ、その分だけ両シール間に封入するグリース等の潤滑剤を多くすることができ、長超寿命の軸受とすることができる。

上記のようにシール１３は芯金１４の軸受外側の一部及び軸受内側の一部に弾性材が設けられておらず金属表面が露出することとなるので、軸受から発生した熱をシールの芯金を介して効率よく放熱することができ、この放熱効果により軸受の温度上昇が抑えられ、グリースの早期劣化による焼き付きを無くすることができる。また、シール芯金を露出させることによって、シール芯金を軸受外側に寄せることができ、内部の空間が大きくなり、封入できるグリース量が多くなるため、焼き付き寿命を延長することができる。

前記実施例においては、シール１３の芯金１４において、軸受外側の一部及び軸受内側の一部を露出させる際に、従来用いられていた芯金１４をそのまま用いた例を示したが、それ以外に例えば図２（ａ）に示すように、芯金１４の外側面２０に断面略半円状の突起２５を、環状に複数列設け、或いは同図（ｂ）に示すように断面略半円状の凹部２６を環状に複数列設けても良い。

このように、芯金１４の外側面２０に突起、或いは凹部を設けることにより、軸受の外側に面している芯金１４の外側面２０の表面積が増大し、放熱性が良くなるため、軸受内部で発生した熱を効率よく軸受の外に放出することができ、軸受の寿命を長く維持することができる。

前記実施例においては、芯金１４の外側面２０に突起或いは凹部を設けるに際して、断面が略半円状の突起、或いは凹部を環状に複数列設けた例を示したが、その断面形状は更に種々の形状に設定することができ、例えば図３に示すように断面矩形に形成しても良い。即ち、図３（ａ）に示すように断面矩形の突起２７、或いは同図（ｂ）に示すように断面矩形の凹部２８を複数列設けることによって表面積を増大させても良い。

そのほか、芯金１４の外側面２０に突起或いは凹部を設けるに際して、例えば図４に示すように断面三角形状となる鋸歯状凹凸２９を形成してもよく、その際は同図（ａ）に示すように比較的凹凸の小さな鋸歯状凹凸に、或いは同図（ｂ）に示すように比較的凹凸の大きな鋸歯状凹凸にする等、任意の大きさで任意の形状の断面鋸歯状の凹凸を形成することができる。なお、断面三角形状の突起或いは凹部を設けるに際しては、前記図２及び図３に示した突起或いは凹部の代わりに三角形状の突起或いは凹部を形成しても良い。

前記各実施例においては、芯金１４の外側面２０に突起或いは凹部を設けるに際して、各突起或いは凹部を環状に形成した例を示したが、そのほか例えば前記芯金１４において外側に露出している外側面のみを示している図５（ａ）のように、外側面２０に対して断面半球状の突起３０を分散して形成しても良い。なお、このような突起３０は同様の凹部とすることもできる。

そのほか、例えば図５（ｂ）に示すように、芯金１４において外側に露出している外側面２０に対して放射状の凹部或いは突部３１を形成しても良い。その際には凹部及び突部の断面形状、及び各ピッチ等は任意に設定することができる。

前記の各実施例においては、芯金１４に対して基部１５とシール部１６とを各々分離した状態で固定し、それにより芯金露出部が円周方向に連続するように形成した例を示したが、例えば図６に示すように、芯金１４の内側面２３に対して、薄い適宜形状のシール連結部３２を設けることにより、前記シール厚さをあまり厚くすることなく基部１５とシール部１６とを備えた弾性部材を連結して一体化するように構成しても良い。

このようなシール連結部によって一体化するには種々の手段を採用することができ、例えば図６（ａ）に示すように直線状のシール連結部３２としても良い。このような直線状のシール連結部１６を用いる際には、各シール連結部３２間に略矩形の芯金内側露出部３３が連続的に形成されることとなる。

このようなシール接続部を設けることにより、シール１３の製造に際して芯金１４に弾性材からなるこれらの部材を接着或いは焼き付け等によって固定する際、一体化しているので取り扱い性が良くなり、製造の容易なシールとすることができる。

前記のような薄いシール連結部３２は、基部１５とシール部１６が分離しない程度に設定すればよいので、そのほか例えば図６（ｃ）に示すように、各連結部３２間に円形或いは楕円形の芯金内側露出部３３が形成されるようにしてもよい。更に同図（ｄ）に示すように編み目形状のシール連結部３２を形成する等、更に種々の態様でシール連結部を形成しても良い。なお、このようなシール連結部は必要に応じて芯金外側面に対して設けるように構成することもできる。

上記のように、本発明は従来のコンプレッサ或いはオルタネータ等の電装部品やエンジン補磯用軸受として好適に使用することができるものであるが、より使用条件の厳しい３点あるいは４点接触軸受や樹脂プーリに組み込まれる軸受においても、また、適用す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、円すいころ軸受、円筒ころ軸受等、密封された転がり触受全般に利用することができ、特に樹脂製プーリに適用する軸受にも好適に使用され、したがって本発明は広範囲の転がり軸受として用いることができる。

（ａ）は本発明の実施例１を示し、（ｂ）は従来例を示す断面図である。 本発明の実施例２を示す断面図である。 本発明の実施例３を示す断面図である。 本発明の実施例４を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施例５を示し、（ｂ）は実施例６を示す側面図である。 （ａ）は本発明の実施例７の第１の態様を示し、（ｂ）におけるＡ−Ａ側の側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部分の断面図である。（ｃ）は本発明の実施例７の第２の態様の側面図であり、（ｄ）は同第３の態様の側面図である。

符号の説明

１０ 軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ シール
１４ 芯金
１５ 基部
１６ シール部
１７ 環状溝
１８ 環状溝
２０ 外側面
２１ 被覆部
２２ 端面
２３ 内側面

Claims (6)

1. 転動体の両側にシールを備えたシール付き転がり軸受であって、
   前記シールは芯金と弾性部材からなり、
   前記芯金は、軸受外側の一部及び軸受内側の一部には弾性部材を設けず表面が露出していることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記軸受外側或いは内側の芯金露出部の少なくとも一方は、円周方向に連続していることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記シールの弾性部材は一体型であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の転がり軸受。
4. 前記転動体が、少なくとも内輪或いは外輪の一方と多点で接触していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の転がり軸受。
5. 前記転がり軸受は樹脂製プーリに組み込まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の転がり軸受装置。
6. 前記転がり軸受をコンプレッサ或いはオルタネータに用いたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の転がり軸受。
   

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