JP2008121763A

JP2008121763A - アイドラプーリ用軸受

Info

Publication number: JP2008121763A
Application number: JP2006305288A
Authority: JP
Inventors: Satoru Niiyama; 知新山; Yuki Yasutake; 祐樹安武; Tomoharu Ikeda; 智治池田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】高温でのグリース劣化を防止すると共に、低温での潤滑性を確保して低温ノイズの発生を防止することができる、低コストで且つ長寿命なアイドラプーリ用軸受を提供する。
【解決手段】外周面に巻き掛けられたベルトに所望の張力を付与するプーリ部材２に取り付け可能なアイドラプーリ用軸受１０では、冠型保持器１４のポケット部１６は、球面部分１６ａ，１６ｃと円筒面部分１６ｂによって構成される。シール部材１５を構成する弾性材２２は、内輪１２の両端部外周面に形成されたシール溝１２ｂの内側壁面１２ｃに軸方向に締め代を持って摺接する主リップ２３と、主リップ２３より径方向外方に設けられてシール溝１２ｂの内側壁面１２ｃ及び内輪１２の外周面１２ｄにそれぞれ近接させてラビリンスシールを形成する２つの副リップ２４，２５を有する。玉１３が配置される空間内には、４０℃において基油の動粘度が３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが封入される。
【選択図】図２

Description

本発明は、アイドラプーリ用軸受に関し、より詳細には、自動車用エンジンの補機或はカムシャフトを駆動するためのベルト或はタイミングベルト（以下、単に「ベルト」とする。）に、所望の張力を付与するためのアイドラプーリに組み込まれるアイドラプーリ用軸受に関する。

例えば、オルタネータ等の自動車用補機は、エンジンを駆動源とし、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ、自動車用補機の回転軸に固定された従動プーリ、及びアイドラプーリにベルトが巻き掛けられて駆動される。アイドラプーリは、支持軸に転がり軸受を介して支持されており、ベルトに所望の張力を付与しながらベルトと共に回転する。

また、自動車は近年の小型軽量化や居住空間拡大等の要望により、自動車用補機の小型軽量化、高速化がより一層進められており、それに伴ってアイドラプーリも小型化、高速化することになる。更に、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、アイドラプーリも高温で使用される。加えて、これらの部品はエンジンルームの下部に取り付けられていることが多いため、路面からの水、泥水、塵埃、などの異物が周囲に飛散する劣悪な環境で用いられる場合が多い。従って、アイドラプーリ用軸受には、耐環境、耐高温、長寿命、静粛性等の特性が要求される。

このようなアイドラプーリに用いられる従来の転がり軸受としては、フッ素系グリースと、フッ素系グリース以外のグリースとの混合グリースを封入したものが知られており、１８０℃を越える高温での焼付き寿命、低温流動性及び防錆性の改善を図っている（例えば、特許文献１参照。）。

また、自動車用電装品等に使用される従来の転がり軸受としては、外輪と内輪との間にシール板を配置して外部環境からの粉塵や水などの異物侵入防止を図ったものが開示されており、シール溝の内側壁面に締め代を持って当接するシールリップを備え、該シールリップの先端縁部に切り欠きを設けて、空間内部の空気の給排を行なっている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−２３９９９７号公報特開２００１−２８９２５６号公報

ところで、アイドラプーリ用軸受では、長期間の使用によりグリースが熱劣化して硬化すると、低温環境下での潤滑性不足の原因となり、低温ノイズが発生する問題があった。特許文献１に記載の転がり軸受では、１８０℃を越える高温での焼付き寿命、低温流動性を向上するためフッ素系グリースを使用しているが、フッ素系グリースはコストアップの要因となり、また、低温ノイズの低減について軸受全体としての改善が求められる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温でのグリース劣化を防止すると共に、低温での潤滑性を確保して低温ノイズの発生を防止することができる、低コストで且つ長寿命なアイドラプーリ用軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を保持するポケット部を有する冠型保持器と、前記外輪の両端部内周面に取り付けられて、前記転動体が設けられた空間内を密封する一対のシール部材と、を備え、外周面に巻き掛けられるベルトに所望の張力を付与するプーリ部材に取り付け可能なアイドラプーリ用軸受であって、
前記冠型保持器のポケット部は、球面部分と円筒面部分によって構成され、
前記シール部材を構成する弾性材は、前記内輪の両端部外周面に形成されたシール溝の内側壁面に軸方向に締め代を持って摺接する主リップと、該主リップより径方向外方に設けられて前記シール溝の内側壁面及び前記内輪の外周面にそれぞれ近接させてラビリンスシールを形成する２つの副リップを有し、
前記空間内には、４０℃において基油の動粘度が３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが封入されることを特徴とするアイドラプーリ用軸受。

本発明のアイドラプーリ用軸受によれば、転動体が設けられた空間内に４０℃において基油の動粘度が３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが封入され、流動性が良く、且つ熱劣化の少ないグリースが使用される。また、冠型保持器のポケット部が球面部分と円筒面部分によって構成されるので、ポケット部にグリース溜りを形成して転動体の潤滑性を向上させることができる。さらに、シール部材を構成する弾性材は、内輪の両端部外周面に形成されたシール溝の内側壁面に軸方向に締め代を持って摺接する主リップと、主リップより径方向外方に設けられてシール溝の内側壁面及び内輪の外周面にそれぞれ近接させてラビリンスシールを形成する２つの副リップを有するので、長期に亘ってグリースの密封性を確保することができる。これにより、本発明のアイドラプーリ用軸受は、高温でのグリース劣化を防止すると共に、低温での潤滑性を確保して低温ノイズの発生を防止することができる、低コストで且つ長寿命なものとなる。

以下、本発明の一実施形態に係るアイドラプーリ用軸受を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のアイドラプーリ用軸受が組み込まれたアイドラプーリの要部縦断面図である。アイドラプーリ１は、図示しない支持軸に外嵌される玉軸受１０と、玉軸受１０に射出成形により固設された合成樹脂製のプーリ部材２とを備える。プーリ部材２には、外周面にベルト溝３が形成され、図示しないベルトが巻き掛けられており、アイドラプーリ１は、自動車の補機等を駆動するベルトに所望の張力を付与している。

図２に示すように、玉軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａ間に転動自在に配置される転動体である複数の玉１３と、を備えており、プーリ部材２は、玉軸受１０を介して支持軸に回転可能に支持される。

また、玉軸受１０は、各玉１３を回転自在に保持するポケット部１６を有する冠型保持器１４と、外輪１１の両端部内周面に形成された係止溝１１ｂに取り付けられ、玉１３が設けられた環状空間Ｓ内を密封する一対のシール部材１５と、をさらに備える。なお、符号１１ｃは、プーリ部材２と外輪１１との滑りを防止するための偏心溝である。

冠型保持器１４は、樹脂製で、図３に示すように、軸方向一端側に設けられる円環部１７と、円環部１７から円周方向に所定の間隔を持って軸方向に延びる複数の柱部１８と、を有し、各柱部１８の先端部には一対の爪部１９が形成されている。ポケット部１６は、隣接する柱部１８間に設けられ、円環部１７の軸方向内側面から各柱部１８の対向面に向けて形成される球面部分１６ａと、各柱部１８の対向面に形成される一対の円筒部分１６ｂと、各爪部１９の対向面に形成される一対の球面部分１６ｃと、で構成される。

各球面部分１６ａ、１６ｃは、それぞれ曲率中心をポケット中心Ｏから離れた位置とし、曲率半径を玉１３の半径より大きくした球面によって形成されており、これにより、球面部分１６ａと円筒部分１６ｂとの境界部分、及び球面部分１６ｃと円筒部分１６ｂとの境界部分にグリース溜りＣが構成される。なお、ポケット部１６は、球面部分と円筒部分との境界部分にグリース溜りが形成されるものであればよく、円環部１７の軸方向側面を円筒部分とし、各柱部１８の対向面を球面部分としてもよい。また、図３（ｂ）中、符号２０は、各柱部１８の径方向中間部分に形成され、円環部１７の軸方向一端側に開口する肉抜き部である。

シール部材１５は、図２に示すように、鋼板等の金属板からなる円環状の芯金２１と、ゴム等の弾性材料からなり芯金２１に固着される弾性材２２と、を有する。弾性材２２は、芯金２１の外周縁よりも径方向外方に僅かに突出して形成された外周縁部２２ａを有しており、この外周縁部２２ａを係止溝１１ｂに係止することでシール部材１５を外輪１１に固定する。

弾性材２２は、芯金２１の内周縁よりも径方向内方に突出し、図４に示すように、この突出した部分の先端縁は、内輪１２の両端部外周面に形成したシール溝１２ｂの内側壁面１２ｃに軸方向に締め代をもって摺接する主リップ２３を構成する。また、主リップ２３より径方向外方部分には、シール溝１２ｂの内周壁面１２ｃ及び内輪１２の外周面１２ｄにそれぞれ近接させてラビリンスシールを構成する２つの副リップ２４，２５が軸方向内方に突出して設けられる。

内輪１２のシール溝１２ｂの深さ、即ち、シール溝１２ｂの底部から内輪１２の外周面１２ｄまでの高さＨは、玉径の２０％以上に設定されている。主リップ２３は、この高さＨを有する内側壁面１２ｃと締め代を持って摺接しており、締め代が外輪回転数の上昇と共に増加することから、実使用回転領域で有効な締め代となるように形成されている。

これにより、一対のシール部材１５は、玉１３が配置される環状空間Ｓを密封し、環状空間Ｓに封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部からの塵埃等の浸入を防止している。

また、主リップ２３の先端縁部には、締め代が大きくなると内側壁面１２ｃに当接し、且つ、締め代が小さくなると内側壁面１２ｃに当接しない位置に、切り欠き２３ａが形成されており、環状空間Ｓの空気を給排自在とし、該環状空間Ｓの圧力変動を防止する。

この玉軸受１３に使用されるグリースとしては、熱安定性、低温流動性に優れた、基油の動粘度が４０℃において３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが選択されている。これにより、高温での熱劣化が防止され、且つ低温での潤滑性が確保される。

合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼンなどのアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレートなどのジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、更にはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、更にはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油等が挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、上述した動粘度に調整される。また、基油は、合成油系潤滑油を部分的に含んだものであってもよい。

ウレア系グリースの増ちょう剤としては、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または混合物として用いることができる。

このように構成された玉軸受１０では、環状空間Ｓ内に、基油の動粘度が４０℃において３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが封入されるので、長期の高温使用においても熱劣化の少ないものとなる。また、上記ウレア−合成油系グリースが低温流動性に優れると共に、保持器１４のポケット部１６が球面部分１６ａ，１６ｃと円筒部分１６ｂによってグリース溜りＣを有するので、低温環境下における転動体周りの潤滑性が向上され、低温ノイズの発生を抑制することができる。

更に、一対のシール部材１５は、内輪１２のシール溝１２ｂの内側壁面１２ｃに締め代をもって摺接する主リップ２３と、シール溝１２ｂの内周壁面１２ｃ及び内輪１２の外周面１２ｄにそれぞれ近接させてラビリンスシールを構成する２つの副リップ２４，２５を有する３重の高密封シールとしたので、グリースが環状空間Ｓ内に確実に保持されて上記効果を継続的に得ることができる。特に、本実施形態では、内輪１２のシール溝１２ｂの深さが玉径の２０％以上に設定されているので、シール部材１５の密封性をより向上することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態では、本発明のアイドラプーリ用軸受である玉軸受１０は、樹脂製のプーリ部材に取り付けられているが、鉄製のプーリ部材に圧入固定されるものであってもよい。例えば、図５の変形例に示すように、プレス成形されたプーリ部材２ａに取り付けられてもよく、図６の他の変形例に示すように、削り加工によって幅広に形成されたプーリ部材２ｂに一対の玉軸受１０が取り付けられてもよい。但し、これら鉄製のプーリ部材２ａ，２ｂに玉軸受１０が取り付けられる場合には、図２に示した外輪１１の偏心溝１１ｃは不要である。

以下、本発明の効果を確認するため、耐久試験、グリース漏れ試験、水浸入試験、低温ノイズ試験について、本発明の玉軸受と従来構造の玉軸受とで比較試験を行った。

（耐久試験）
本試験は、図２に示す単列深溝玉軸受(呼び番号６２０３、外径４０ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１２ｍｍ)を使用し、本発明のウレア−合成油系グリースを用いた実施例１と、現行グリースを用いた比較例１とで行なわれた。その他の試験条件は、以下のものとした。
・回転数：１２０００ｒｐｍ×２０ｈ
０ｒｐｍ×４ｈ
・ラジアル荷重：１９１１Ｎ
・温度：１３５℃

図７に示す試験結果から、本発明のウレア−合成油系グリースを使用することで、略１．５〜２倍軸受寿命が延びていることが分かる。

（グリース漏れ試験）
本試験では、いずれも呼び番号６２０３の単列深溝玉軸受を使用し、図４に示すシール部材１５を設けたものを実施例２とし、図８に示す二つのシールリップ２６，２７を持ったシール部材１５´を有するものを比較例２とした。その他の試験条件は、以下のものとする。
・回転数：０⇔１４０００ｒｐｍ
・ラジアル荷重：１４７０Ｎ
・温度：１２０℃
・試験時間：２０時間

図９に示すように、実施例２のグリース漏れ量は比較例２のものに比べて略１／５に減少しており、本発明に係るシール部材１５のグリース保持性能が優れていることが分かる。

（浸水試験）
本試験では、いずれも内径２０ｍｍの複列軸受を使用し、図４に示すシール部材１５を設けたものを実施例３とし、図８に示すシール部材１５´を有するものを比較例３とした。その他の試験条件は、以下のものとする。
・回転数：２０００ｒｐｍ
・ラジアル荷重：２００Ｎ
・試験時間：１時間
・浸水状態：各玉軸受を軸受中心から１０ｍｍ上まで浸水

図１０に示すように、実施例３の浸水量は２つのシールリップ２６，２７を有する比較例３と比べて略１／１０に減少しており、３重のシールリップ２３，２４，２５を有する本発明のシール部材１５の有効性が確認された。

（低温ノイズ試験）
本試験では、いずれも呼び番号６２０３の単列深溝玉軸受を使用し、図３に示す保持器１４を備えたものを実施例４とし、図１１に示すポケット部１６が球面部分のみからなる保持器１４´を有するものを比較例４とした。その他の試験条件は、以下のものとする。
・回転数：１６００ｒｐｍ
・ラジアル荷重：８８Ｎ
・ベルトの巻き角：１０ｄｅｇ
・温度：−４０℃
・グリース：現行グリース
・グリース量：０．２ｇ
尚、現行グリースはウレア−合成油系グリースであり、４０℃における動粘度が８０ｍｍ^２／ｓｅｃ程度である。

試験は、実施例４及び比較例４に係る玉軸受をそれぞれ５個を使用し、上記条件にて５回の音圧レベルを測定した。比較例４では３個の玉軸受においてフートノイズが発生したが、実施例４ではいずれの玉軸受もフートノイズを発生せず、図１２の試験結果から分かるように、本発明の保持器１４を用いることで低温時の音圧レベルが低減されることが確認された。

本発明のアイドラプーリ用軸受が組み込まれたアイドラプーリの一実施形態の縦断面図である。本発明のアイドラプーリ用軸受の縦断面図である。図２に示すアイドラプーリ用軸受の冠型保持器を示し、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は保持器中心を通る断面図である。図２に示すアイドラプーリ用軸受のシール部材の要部拡大断面図である。アイドラプーリの変形例の要部縦断面図である。アイドラプーリの他の変形例の要部縦断面図である。実施例１と比較例１に係る軸受の耐久試験結果を示すグラフである。グリース漏れ試験及び浸水試験の比較例２，３に使用されるシール部材を示す要部断面図である。実施例２と比較例２に係る軸受のグリース漏れ量を示すグラフである。実施例３と比較例３に係る軸受の浸水量を示すグラフである。低温ノイズ試験の比較例に使用される保持器１４´を示し、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は保持器中心を通る断面図である。実施例４と比較例４に係る軸受の低温環境における音圧レベルを示すグラフである。

符号の説明

１０玉軸受（アイドラプーリ用軸受）
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１２内輪
１２ａ内輪軌道面
１２ｂシール溝
１２ｃ内側壁面
１２ｄ外周面
１３玉（転動体）
１４冠型保持器
１５シール部材
１６ポケット部
１６ａ，１６ｃ球面部分
１６ｂ円筒部分
２２弾性材
２３主リップ
２４，２５副リップ
Ｓ環状空間（空間）

Claims

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を保持するポケット部を有する冠型保持器と、前記外輪の両端部内周面に取り付けられて、前記転動体が設けられた空間内を密封する一対のシール部材と、を備え、外周面に巻き掛けられるベルトに所望の張力を付与するプーリ部材に取り付け可能なアイドラプーリ用軸受であって、
前記冠型保持器のポケット部は、球面部分と円筒面部分によって構成され、
前記シール部材を構成する弾性材は、前記内輪の両端部外周面に形成されたシール溝の内側壁面に軸方向に締め代を持って摺接する主リップと、該主リップより径方向外方に設けられて前記シール溝の内側壁面及び前記内輪の外周面にそれぞれ近接させてラビリンスシールを形成する２つの副リップを有し、
前記空間内には、４０℃において基油の動粘度が３０〜６０ｍｍ^２／ｓｅｃのウレア−合成油系グリースが封入されることを特徴とするアイドラプーリ用軸受。