JP2008121830A - オルタネータ用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースの漏洩を防止すると共に、高温環境でも安定したシール性能を維持することができるオルタネータ用軸受を提供する。
【解決手段】オルタネータ用軸受としての深溝玉軸受２１は、オルタネータの回転軸を支持する軸受であって、回転側軌道輪としての内輪２２と、非回転側軌道輪としての外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置される複数の転動体としての玉２４と、内輪２２および外輪２３の間の隙間を密封する密封部材としての密封シール２６とを備える。密封シール２６は、外輪２３に固定される固定部２６ｃと、内輪２２に当接する接触リップ部としての中間リップ部２６ｅと、中間リップ部２６ｅより軸方向内側で内輪２２と所定の隙間を設けて配置される非接触リップ部としての内側リップ部２６ｄと、内側リップ部に設けられた開口部としての切欠き部２６ｇとを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等のオルタネータのロータ回転軸を支持するオルタネータ用転がり軸受に関するものである。

従来の自動車用オルタネータは、ケーシングと、軸受によってケーシングに回転自在に支持される回転軸と、ケーシングに固定されるステータと、ステータと対面する位置で回転軸に固定されるロータと、回転軸に固定されるプーリとを備える。そして、プーリに掛け渡された無端ベルトによってエンジンの回転が回転軸に伝達される。

また、回転軸を回転自在に支持する軸受が、特開２００３−１３９７６号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されている軸受は、内輪１０２と、外輪１０３と、内輪１０２および外輪１０３の間に配置される複数の転動体１０４と、隣接する転動体１０４の間隔を保持する保持器１０５と、軸受内部を密封する密封シール１０６とを備える転がり軸受１０１である。そして、この転がり軸受１０１の潤滑には、主としてグリースが使用されている。

密封シール１０６は、外輪１０３に固定されると共に、内輪１０２に対面する位置に内側リップ１０６ａ、中間リップ１０６ｂ、および外側リップ１０６ｃが設けられている。なお、内側リップ１０６ａは内輪１０２に接触している。一方、中間リップ１０６ｂおよび外側リップ１０６ｃは内輪１０２に接触せず、ラビリンス効果によって異物の混入を防止する。これにより、内輪１０２と密封シール１０６との接触トルクの増大およびシール性能の低下を防止することができると記載されている。
特開２００３−１３９７６号公報

自動車用オルタネータは、高効率化およびコンパクト化が進むと共に、使用電力の増加に伴い電気負荷が増大する。そして、これらに伴う発熱によって軸受温度がさらに高くなるという課題を抱えている。その結果、オルタネータの回転軸を支持する軸受の使用環境も厳しくなってきている。

ここで、内輪１０２と内側リップ１０６ａとの接触部分へのグリースの供給量が少ないと、摺動によって生じた熱で基油が蒸発してしまう。これは、内側リップ１０６ａの異常摩耗を引き起こし、密封シール１０６のシール性能を劣化させる原因となる。

一方、グリースの供給量が多すぎると、３枚のリップ部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを越えて外部に漏れ出す可能性がある。軸受外部に漏洩したグリースは、プーリと無端ベルトの間に滑りを生じさせたり、電子部品に誤作動を発生させたりするおそれがある。

そこで、この発明の目的は、グリースの漏洩を防止すると共に、高温環境でも安定したシール性能を維持することができるオルタネータ用軸受を提供することである。

この発明に係るオルタネータ用軸受は、オルタネータの回転軸を回転自在に支持する軸受である。具体的には、回転側軌道輪と、非回転側軌道輪と、回転側軌道輪および非回転側軌道輪の間に配置される複数の転動体と、回転側軌道輪および非回転側軌道輪の間の隙間を密封する密封部材とを備える。そして、密封部材は、非回転側軌道輪に固定される固定部と、回転側軌道輪に当接する接触リップ部と、接触リップ部より軸方向内側で回転側軌道輪と所定の隙間を設けて配置される非接触リップ部と、非接触リップ部に設けられて、回転側軌道輪および接触リップ部の当接部分と軸受内部空間とを連通する開口部とを含む。

上記構成のオルタネータ用軸受において、接触リップ部は軸方向の外側に配置されて、軸受内部への異物の混入、および軸受外部へのグリースの漏洩を防止する。非接触リップ部は軸方向の内側に配置されて、回転側軌道輪と接触リップ部との摺動部分にグリースが過剰供給されるのを防止する。そして、非接触リップ部に設けられた開口部の大きさおよび数を調整することにより、摺動部分に適切な量のグリースを供給することができる。これにより、グリースの漏洩を防止することができると共に、高温環境でも安定したシール性能を維持することができるオルタネータ用軸受を得ることができる。

好ましくは、開口部は非接触リップ部の円周方向の複数箇所に設けられている。これにより、円周方向に連続する摺動部分に均等にグリースを供給することができる。

一実施形態として、開口部は切欠きである。また、開口部は周囲を側壁で覆われた貫通孔であってもこの発明の効果を得ることができる。

この発明によれば、軸受内部への異物の混入を防止する接触リップ部と、摺動部分へのグリースの過剰供給を防止する非接触リップ部と、摺動部分へのグリース供給量を調整する開口部とを有する密封部材を採用することにより、高温環境でも安定したシール性能を維持することができるオルタネータ用軸受を得ることができる。

図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係る自動車用オルタネータ１１、および自動車用オルタネータ１１に採用される転がり軸受としての深溝玉軸受２１を説明する。なお、図１は深溝玉軸受２１の断面図、図２は深溝玉軸受２１に採用される密封シール２６を示す図、図３は自動車用オルタネータ１１の断面図である。

まず、図３を参照して、自動車用オルタネータ１１は、主な構成要素として、ケーシング１２と、回転軸１３と、プーリ１４と、ステータ１５と、ロータ１６と、転がり軸受としての深溝玉軸受２１とを備える。

ケーシング１２は、フロントブラケット１２ａと、リアブラケット１２ｂとをボルト結合して構成されている。そして、回転軸１３、ステータ１５、ロータ１６、および深溝玉軸受２１等を収容する。

回転軸１３は、フロント軸受２１ａおよびリア軸受２１ｂによってケーシング１２に回転自在に支持されている。なお、フロント軸受２１ａおよびリア軸受２１ｂには、図１に示すような深溝玉軸受２１が採用される。また、ケーシング１２の外側でプーリ１４に挿通し、ケーシング１２の内側でロータ１６およびスリップリング１７に挿通している。なお、スリップリング１７には、ばね１９によってブラシ１８が圧接されている。

プーリ１４には、無端ベルト（図示省略）が取り付けられて、エンジン（図示省略）の回転に伴って回転軸１３を回転させる。また、この実施形態においては、自動車用オルタネータ１１を冷却するファンとしても機能する。

ステータ１５は、リング形状の部材であってケーシング１２に固定されている。一方、ロータ１６は、回転軸１３に嵌合固定されて回転軸１３と一体回転する。このステータ１５およびロータ１６は互いに対面するように配置されており、両者の間には所定の隙間が設けられている。また、ステータ１５およびロータ１６は、それぞれコイルが巻きつけられている。

上記構成の自動車用オルタネータ１１は、エンジンの回転を電気に変換する。具体的には、エンジンの回転によって回転軸１３とロータ１６とが一体回転する。このとき、ステータ１５とロータ１６との間で電磁誘導の原理により電気が発生する。そして、自動車用オルタネータ１１で発電された電気はバッテリー（図示省略）に充電され、各電装品の動作に用いられる。

次に、図１を参照して、深溝玉軸受２１は、回転側軌道輪としての内輪２２と、非回転側軌道輪としての外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置される転動体としての複数の玉２４と、隣接する玉２４の間隔を保持する保持器２５と、両端部を密封する密封部材としての密封シール２６とを備える。また、玉２４のスムーズな回転を維持するために、軸受内部には潤滑剤としてのグリースが充填されている。

次に、図２を参照して、密封シール２６は、内輪２２および外輪２３の軸方向両端部に配置される円環形状の部材であって、ゴム材料で形成されるシール部材２６ａと、金属材料で形成される芯金２６ｂとを含む。シール部材２６ａは、外輪２３に固定される固定部２６ｃと、内輪２３に対面する内側リップ部２６ｄ、中間リップ部２６ｅ、および外側リップ部２６ｆと、開口部としての複数の切欠き部２６ｇとを有する。芯金２６ｂは、剛性の低いシール部材２６ａの形状を保持するためにシール部材２６ａ内に配置されている。

図１を参照して、シール部材２６ａに設けられた３つのリップ部２６ｄ，２６ｅ，２６ｆは、内輪２３の軸方向端部に設けられたシール溝２２ａの壁面と対面している。具体的には、内側リップ部２６ｄは、深溝玉軸受２１の軸方向の最も内側に位置し、シール溝２２ａの上面と所定の隙間を設けて配置される非接触リップ部である。この内側リップ部２６ｄは、主に軸受内部のグリースが内輪２２と中間リップ部２６ｅとの摺動部分に過剰供給されるのを防止する。

中間リップ部２６ｅは、内側リップ部２６ｄより軸方向の外側に位置し、シール溝２２ａの側壁に当接する接触リップ部である。この中間リップ部２６ｅは、内輪２２に当接して、軸受内部への異物の混入および軸受外部へのグリースの漏洩を防止する。なお、図１では、中間リップ部２６ｅの形状を明らかにするために中間リップ部２６ｅの先端が内輪２２の内部に入り込むように描かれているが、実際には、弾性変形して内輪２２の表面に当接する。

外側リップ部２６ｆは、中間リップ部２６ｅのさらに軸方向外側に位置し、シール溝２２ａの上面と所定の隙間を設けて配置される非接触リップ部である。この外側リップ部２６ｆは、主に軸受内部への異物の混入を防止する。

ここで、シール性能の観点からは、各リップ部２６ｄ，２６ｅ，２６ｆは接触リップ部とするのが望ましい。一方、全てのリップ部２６ｄ，２６ｅ，２６ｆを接触リップ部とすると、内輪２２との接触トルクが増大して深溝玉軸受２１のスムーズな回転を阻害する。そこで、内側リップ部２６ｄおよび外側リップ部２６ｆを非接触リップ部とし、接触トルクの増大を防止すると共に、ラビリンス効果によってシール性能を確保する。

さらに、内側リップ部２６ｄは、その円周方向の複数箇所に内輪２２および中間リップ部２６ｅの当接部分と軸受内部空間とを連通する切欠き部２６ｇを有する。これにより、軸受内部に封入されたグリースから染み出した基油がこの切欠き部２６ｇから流出して、内輪２２と中間リップ部２６ｅとの摺動部分に供給される。したがって、この切欠き部２６ｇの大きさや数を調整することにより、摺動部分に適切な量の基油を供給することができる。

上記構成とすることにより、中間リップ部２６ｅ（接触リップ部）に適切な量の基油を供給することができる。これにより、中間リップ部２６ｅの異常摩耗を抑制することができる。また、中間リップ２６ｅの耐久性が向上することで、軸受内部への異物の混入および軸受外部へのグリースの漏洩を長期間にわたって防止することができる。さらに、内側リップ部２６ｄおよび外側リップ部２６ｆを非接触リップ部とすることにより、接触トルクの増大を最小限に抑えることができる。

なお、上記の実施形態において、密封シール２６には３つのリップ部２６ｄ，２６ｅ，２６ｆを設けた例を示したが、外側リップ部２６ｆはこの発明の必須の構成要素ではなく、省略することができる。ただし、シール性能向上の観点からは、外側リップ部２６ｆを設けるのが望ましい。

また、上記の実施形態において、切欠き部２６ｇを内側リップ部２６ｄの円周方向の複数箇所に設けた例を示したが、この発明の効果を得るためには、少なくとも１箇所に設ければ足りる。ただし、内輪２２と中間リップ部２６ｅとの摺動部分に均等に基油を供給するためには、複数の切欠き部２６ｇを等間隔で設けるのが望ましい。

また、上記の実施形態において、開口部として切欠き部２６ｇを設けた例を示したが、これに限ることなく、中間リップ部２６ｅおよび内輪２２の当接部分と軸受内部空間とを連通可能なあらゆる構成を採用することができる。例えば、周囲を側壁で覆われた貫通孔等が該当する。

また、上記の実施形態において、深溝玉軸受２１に封入されるグリースとしては、任意の組成の基油および増ちょう剤の組み合わせを採用することができ、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。ただし、自動車用オルタネータ１１は非常に高温となるので、高温特性に優れたグリースであることが望ましい。

また、上記の実施形態において、回転側軌道輪を内輪２２とし、非回転側軌道輪を外輪２３とした例を示したが、この発明は、回転側軌道輪を外輪とし、非回転側軌道輪を内輪とした転がり軸受にも適用することができる。このとき、密封シールは内輪に固定され、リップ部は外輪に対面する位置に配置される。

さらに、上記の実施形態において、回転軸１３を支持する軸受として深溝玉軸受２１を採用した例を示したが、これに限ることなく、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、および針状ころ軸受等、転動体が玉であるかころであるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、オルタネータ用軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るオルタネータ用軸受の断面図である。 図１のオルタネータ用軸受に採用される密封シールの拡大断面図である。 自動車用オルタネータの断面図である。 従来のオルタネータ用軸受の断面図である。

符号の説明

１１ 自動車用オルタネータ、１２ ケーシング、１２ａ フロントブラケット、１２ｂ リアブラケット、１３ 回転軸、１４ プーリ、１５ ステータ、１６ ロータ、１５ａ，１６ａ コイル、１７ スリップリング、１８ ブラシ、１９ ばね、２１ 深溝玉軸受、２１ａ フロント軸受、２１ｂ リア軸受、２２ 内輪、２２ａ シール溝、２３ 外輪、２４ 玉、２５ 保持器、２６ 密封シール、２６ａ シール部材、２６ｂ 芯金、２６ｃ 固定部、２６ｄ 内側リップ部、２６ｅ 中間リップ部、２６ｆ 外側リップ部、１０１ 転がり軸受、１０２ 内輪、１０３ 外輪、１０４ 転動体、１０５ 保持器、１０６ 密封シール、１０６ａ 内側リップ、１０６ｂ 中間リップ、１０６ｃ 外側リップ。

Claims (3)

1. オルタネータの回転軸を回転自在に支持するオルタネータ用軸受であって、
   回転側軌道輪と、
   非回転側軌道輪と、
   前記回転側軌道輪および前記非回転側軌道輪の間に配置される複数の転動体と、
   前記回転側軌道輪および前記非回転側軌道輪の間の隙間を密封する密封部材とを備え、
   前記密封部材は、
   前記非回転側軌道輪に固定される固定部と、
   前記回転側軌道輪に当接する接触リップ部と、
   前記接触リップ部より軸方向内側で前記回転側軌道輪と所定の隙間を設けて配置される非接触リップ部と、
   前記非接触リップ部に設けられて、前記回転側軌道輪および前記接触リップ部の当接部分と軸受内部空間とを連通する開口部とを含む、オルタネータ用軸受。
2. 前記開口部は、前記非接触リップ部の円周方向の複数箇所に設けられている、請求項１に記載のオルタネータ用軸受。
3. 前記開口部は、切欠きである、請求項１または２に記載のオルタネータ用軸受。

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