JP2010203492A

JP2010203492A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2010203492A
Application number: JP2009047742A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Kamimura; 篤司上村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】シール構造を改良することなく、浸入した水を蒸気化して排除し、シール部に対する被水量を低減させるようにした転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】内周面２に外輪軌道３を有する外輪４と、外周面５に内輪軌道６を有する内輪７と、外輪軌道３及び内輪軌道６間に転動自在に配置される複数の転動体８と、該複数の転動体８を収容する環状空間Ｓ内を密封する密封装置１０と、を備え、密封装置１０は外輪４の内周面２に固定され、内輪７に弾性摺接するリップ２４を有するシール部２１が設けられ、該シール部２１よりも内輪の軸方向Ｚ外側位置の内輪７の外周面５にはスリンガ２５が固定され、該スリンガ２５とシール部２１との間の隙間を通ってリップ２４側に浸入する水を蒸気化するように、通電することによって発熱する発熱体３２を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の車両に使用する転がり軸受装置に関する。

自動車用エンジンの補機やカムシャフトを駆動するためのベルトに、所望の張力を付与するためのアイドラ軸受には、内輪と外輪との間に転動体を有する転がり軸受装置が使用されている（特許文献１参照）。

このアイドラ軸受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く、しかも自動車の使用条件が過酷となってきている現状においては、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条件での走行が増えてきている。例えば、川、海の浅瀬を走行する場合、冠水状態となって、転がり軸受装置に対する被水量が増えることとなる。

特開２００８−１２１７６４号公報

このようなアイドラ軸受に用いられる転がり軸受装置は、その防水性を維持することが必要になるも、この防水性を上げるため、例えば、オイルシールのように緊迫力を強くすると、摺動トルクが大きくなり、高速回転性能に支障をきたすこととなる。さらに、シールリップの形状によっては、回転による遠心力でシールリップが変形し、接触状態が変化して防水性が低下するおそれを有している。

本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり、シール構造を改良することなく、浸入した水を蒸気化して排除し、シール部に対する被水量を低減させるようにした転がり軸受装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の転がり軸受装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道及び前記内輪軌道間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を収容する環状空間内を密封する密封装置と、を備え、前記密封装置は前記外輪の内周面に固定され、前記内輪に弾性摺接するリップを有するシール部が設けられ、該シール部よりも前記内輪の軸方向外側位置の当該内輪の外周面にはスリンガが固定され、該スリンガと前記シール部との間に形成される隙間を通って前記リップ側に浸入する水を蒸気化するように、通電することによって発熱する発熱体を備えたことを特徴とする。

上記構成とすることにより、スリンガとシール部との間の隙間に水が浸入した際に、発熱体を通電によって発熱させると、発熱体は水を蒸気にするのに必要となる温度まで上昇し、浸入した水が発熱体からの熱に接触すると、蒸気化されてリップに達する前に、水蒸気として排除され、これによってリップに対する被水負荷が低減されるため、シール機能は維持されることとなる転がり軸受装置を提供できる。

上記課題を解決するために、前記発熱体は、前記リップ側に浸入する水の浸入経路中に位置させ、前記シール部とは非接触状態で前記内輪側に固定されたことを特徴とすることにより、浸入経路はスリンガの内側であるため、発熱体をスリンガによって保護することができるとともに、シール部は発熱体と接触しないため、熱による影響を小さくできる。また、前記スリンガが通電することによって発熱する前記発熱体を兼ねることを特徴とすることにより、スリンガ全体が発熱体であるため、水との接触面積も増加し、蒸気化の効率も向上できる。また、前記シール部側へ伝わる前記発熱体からの熱を遮断する断熱体を備えさせることを特徴とすることにより、ゴム状弾性部材で形成されるシール部の熱による影響を回避できることとなる。

本発明の転がり軸受装置を使用したアイドラプーリを示す部分断面図。図１の部分拡大断面図。転がり軸受装置の他の例を示す部分拡大断面図。転がり軸受装置の他の例を示す部分拡大断面図。転がり軸受装置の他の例を示す部分拡大断面図。転がり軸受装置の他の例を示す部分拡大断面図。転がり軸受装置の他の例を示す部分拡大断面図。

以下、本発明の実施の形態につき図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受装置を使用したアイドラプーリの部分断面図である。図１における転がり軸受装置１は自動車のアイドラプーリ用に使用した例である。

この転がり軸受装置１は軸受鋼材からなる環状の回転輪としての内周面２に複列の外輪軌道３を有する外輪４と、軸受鋼材からなる環状の固定輪としての外周面５に複列の内輪軌道６を有する内輪７と、該内輪７の内輪軌道６と外輪４の外輪軌道３との間に介在される複数配列される転動体８と、この転動体８を転動自在に保持する保持器９と、同心で組み立てられる内輪７、外輪４間の複数の転動体８を収容する環状空間Ｓ内を密封する密封装置１０とを備えている。該密封装置１０は軸方向Ｚの両端側に設けられる。また、内輪７と外輪４との間の軸受内部の環状空間室Ｓ内にはグリースが封入される。

転がり軸受装置１はプーリ本体１１に内嵌される。プーリ本体１１は、鋼板等の金属製からなる板金材によって全体形状が環状に形成される。その外周面にベルト（図示せず）が掛けられる大径円筒部１２と、この大径円筒部１２の軸方向Ｚの一端側から径方向Ｒ内向きに折り曲げられた第１フランジ部１３と、大径円筒部１２と同心となるように当該第１フランジ部１３の内周側から軸方向Ｚの他端側に延びる小径円筒部１４と、この小径円筒部１４の軸方向Ｚの他端側から径方向Ｒ内向きに折り曲げられた第２フランジ部１５とから構成されている。

そして、プーリ本体１１の小径円筒部１４内周に外輪４を嵌装するとともに、第２フランジ部１５の内側面１６に外輪４を当接させて軸方向Ｚへ脱落しないように組み立てる。

また、密封装置１０は、外輪４の内周面２における軸方向Ｚ内側寄りに形成される嵌装凹部１７内に圧入嵌装されて固定され、外輪４と共回りする芯金１８を有している。芯金１８は、内輪７の外周面５における軸方向Ｚ内側寄りに形成される嵌装段部１９における軸方向Ｚ外側に指向するシール摺動面２０に対して弾性摺接されるニトリルゴムなどのゴム状弾性部材が加硫接着されて形成されるシール部２１を有している。

芯金１８は鋼板等の金属製からなる板金材によって全体形状が環状に形成される。外輪４の嵌装凹部１７内周に圧入嵌装される芯金基部２２と、該芯金基部２２から折り曲げられ、内輪７側に伸びる芯金フランジ部２３とが形成されている。この芯金１８に加硫接着されるシール部２１は、芯金１８の全体を覆い、かつシール摺動面２０側に延出されるリップ２４を備えており、該リップ２４をシール摺動面２０に対して所定の緊迫力を付与させた状態で弾性摺接させている。

また、密封装置１０は鋼板等の金属製からなる板金材によって全体形状が環状に形成されるスリンガ２５を有している。このスリンガ２５は外輪４に形成する嵌装段部１９の一部である径方向Ｒ外側に指向する嵌装円周面２６外周に圧入嵌装されて固定させるスリンガ基部２７と、該スリンガ基部２７から径方向Ｒ外側に折り曲げられるスリンガ鍔部２８とが形成されている。そして、スリンガ基部２７を嵌装段部１９の嵌装円周面２６外周に圧入嵌装し、スリンガ２５をシール部２１の軸方向Ｚ外側の内輪７に固定した状態において、スリンガ鍔部２８の径方向Ｒ外側の外周端面２９と、プーリ本体１１の第２フランジ部１５の径方向Ｒ内側の内周端面３０との間に所定の隙間Ｘを具有させるようにして、この両者が協働してラビリンスシール機能を発揮するようにしたラビリンス部３１が形成されている。

また、図２に示すように、密封装置８は発熱体３２を有している。この発熱体３２は図示しない電源を介して通電することによって発熱するものである。発熱体３２としては、金属発熱抵抗体（例えばニッケル合金など、）を線状、帯状、または面状などとなし、これをシリコンゴム、ポリイミド樹脂などで被覆したものや、ペルチェ素子などが挙げられる。また、金属発熱抵抗体をシリコンゴム、ポリイミド樹脂などで被覆したものに代えて、セラミックヒーターを使用することもできる。このセラミックヒーターは、ベースとなるアルミナや窒化珪素のセラミックスに金属発熱抵抗体が内蔵され、同時焼結されることにより一体化されている。

発熱体３２の装着位置は、図２に示すように、スリンガ２５とシール部２１との間の隙間Ｘ１を通ってリップ２４側に、ラビリンス部３１を介して連通する浸入経路Ｗを通って浸入する水に接触するように配置され、本例ではラビリンス部３１の近傍としてのスリンガ２５の径方向Ｒ外側における軸方向Ｚ内側の浸入経路Ｗ中に、シール部２１とは非接触状態で、線（ワイヤー）状の発熱体３２を固定したものである。

また、発熱体３２の他の装着位置は、図３に示すように、スリンガ２５とシール部２１との間の隙間Ｘ１を通ってリップ２４側に、ラビリンス部３１を介して浸入する水に接触するように配置され、本例ではシール部２１におけるリップ２４の近傍としてのスリンガ２５の径方向Ｒ内側における軸方向Ｚ内側の浸入経路Ｗ中に、シール部２１とは非接触状態で、帯状の発熱体３２を固定することもできる。

また、発熱体３２の他の装着位置は、図４に示すように、スリンガ２５とシール部２１との間の隙間Ｘ１を通ってリップ２４側に、ラビリンス部３１を介して浸入する水に接触するように配置され、本例ではラビリンスシール部３１とシール部２１におけるリップ２４との間としてのスリンガ２５における軸方向Ｚ内側の浸入経路Ｗ中に、シール部２１とは非接触状態で、面状の発熱体３２を固定することもできる。

また、発熱体３２の他の装着位置は、図５に示すように、金属発熱抵抗体が内蔵されるセラミックヒーターである発熱体３２の形状をスリンガ２５の形状に形成し、該スリンガ２５が発熱体３２を兼ねるようにすることもできる。

また、図６に示すように、発熱体３２の熱がシール部２１側へ伝わらないように遮断する断熱材３３を設けることもできる。この断熱材３３は、予め別体で形成したものをシール部２１に貼設したり、シール部２１の表面にコーティングによる断熱加工を施すこともできる。その断熱材３３としては、少なくとも通電することによって発熱する発熱体３２によって水を蒸発させる温度に耐えられるもので、熱伝導率の小さい材料、比熱の大きい材質、多孔質の材質などが挙げられる。この例によれば、ゴム状弾性部材で形成されるシール部２１の熱による影響を回避できることとなる。

また、スリンガ２５が発熱体３２を兼ねる他の例としては、図７に示すように、スリンガ２５のスリンガ基部２７とスリンガ鍔部２８とを、それぞれ別体で形成し、これらを結合させてスリンガ２５を構成することもできる。この例の場合は、スリンガ鍔部２８が発熱体３２を兼ねており、スリンガ基部２７が断熱材３３を兼ねるようにしている。この例によれば、内輪７に対してスリンガ鍔部２８（発熱体３２）の熱が伝わり難くなるため、熱による影響を回避できることとなる。

このように構成される転がり軸受装置１の作用について説明する。自動車の走行において、転がり軸受装置１が被水する状況になると、ラビリンス部３１から水が浸入することとなる。この水が浸入した際に、発熱体３２を通電によって発熱させると、発熱体３２は水を蒸気にするのに必要となる温度まで上昇する。これによって、浸入経路Ｗに浸入した水は発熱体３２からの熱に接触すると、蒸気化されてシール部２１のリップ２４に達する前に、水蒸気としてラビリンス部３１を介して排除できることとなり、リップ２４に達する水が低減若しくは無くなることによってシール機能は維持される。

また、発熱体３２は、その形態も、線状、帯状、面状、またはスリンガ２５形状となるにしたがって、発熱能力を高くすることができ、水との接触面積なども増加し、蒸気化の効率も向上できる。また、スリンガ２５とシール部２１との間の隙間Ｘ１（浸入経路Ｗ）の径方向Ｒに対するリップ２４までの浸入距離に対する接触距離も、線状、帯状、面状、またはスリンガ２５形状となるにしたがって、延びることとなり、蒸気化の効率も向上させることができる。

また、発熱体３２の種類、装着位置は、これらの複数の構成を組み合わせたり、断熱材３３との組合せ形態も任意に選択することが可能であり、要するに、ラビリンス部３１を介して浸入する水に接触して蒸気化させるようにする発熱体３２を備えるものであれはよい。

１転がり軸受装置
２内周面
３外輪軌道
４外輪
５外周面
６内輪軌道
７内輪
８転動体
１０密封装置
１８芯金
２４リップ
２１シール部
２５スリンガ
３２発熱体
Ｓ環状空間
Ｗ浸入経路

Claims

内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道及び前記内輪軌道間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を収容する環状空間内を密封する密封装置と、を備え、
前記密封装置は前記外輪の内周面に固定され、前記内輪に弾性摺接するリップを有するシール部が設けられ、該シール部よりも前記内輪の軸方向外側位置の当該内輪の外周面にはスリンガが固定され、該スリンガと前記シール部との間に形成される隙間を通って前記リップ側に浸入する水を蒸気化するように、通電することによって発熱する発熱体を備えたことを特徴とする転がり軸受装置。
前記発熱体は、前記リップ側に浸入する水の浸入経路中に位置させ、前記シール部とは非接触状態で前記内輪側に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記スリンガが通電することによって発熱する前記発熱体を兼ねることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
前記シール部側へ伝わる前記発熱体からの熱を遮断する断熱体を備えさせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の転がり軸受装置。