JP2012247047A

JP2012247047A - 水ポンプ用軸受

Info

Publication number: JP2012247047A
Application number: JP2011121508A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ochi; 慎哉越智
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】ころ保持器の摩耗の問題を生じさせず、密封装置にころによるスラスト力の影響を与えることを少なくし、密封装置の摩耗を減少させて耐久性を向上させた水ポンプ用軸受を提供すること。
【解決手段】少なくとも軸方向の一方側に鍔曲げ部３１ｂが形成され、円筒形状の内周軌道３ａを有する外輪３と、外輪３の内周軌道３ａに対向する円筒形状の外周軌道２ａを一方側に有し、外輪３の両端部より軸方向外方に突き出た延長部を有する回転軸２と、外輪３の円筒形状の内周軌道３ａと回転軸の円筒形状の外周軌道２ａとの間にそれぞれ介装されたころ群４と、外輪３の一方側に取り付けられ、外輪３と回転軸２との環状空間を密封する密封装置６とを備え、ポケットにころ群４が収容されるころ保持器１４が、鍔曲げ部３１ｂとの当接により、軸方向の移動が規制される水ポンプ用軸受であって、密封装置６は、鍔曲げ部３１ｂに圧入される。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば自動車のエンジン冷却水を循環させるための水ポンプ用軸受に関する。

従来、水ポンプ用軸受は、内方に複列の内周軌道を有する外輪と、外輪の内周軌道に対向する複列の外周軌道を回転軸に有し、この回転軸は、外輪の軸方向両端部より外方に突き出た先端側の延長部と後端側の延長部とを有し、外輪の内周軌道と回転軸の外周軌道との間に介装された複列の転動体群と、転動体群を保持する保持器と、軸受内部を密封する密封装置とから構成される。この転動体群は、複列のうち先端側の列にころ群を、後端側の列に玉群を配列している。ころ群はころ保持器により、玉群は玉保持器により保持されている。密封装置は、外輪の両端となる先端側及び後端側に、それぞれ設けられている。

そして、外輪から突き出た回転軸の両端部のうち、ころ群を設置した先端側から突出した端部には、駆動ベルトを巻き掛けるためのベルトプーリーが固定され、玉群を設置した後端側から突出した端部には、冷却水の流れを惹起させるためのインペラが固定されている。この状態でベルトプーリーを回転させれば、回転軸の回転に伴いインペラがエンジンのウオータジャケット内で回転して、冷却水を循環させる。

このように水ポンプはベルト駆動されるため、ベルトの張力により発生する荷重が、水ポンプ軸受の回転軸の先端側延長部に径方向から作用することにより、先端側の転動体列に作用する荷重が、後端側よりも高くなることが知られている。そのため、先端側の転動体にころを使用して先端側の転動体列の負荷容量を大きくし、後端側の転動体には玉をそのまま使用する構成にして、水ポンプ軸受全体の耐久性を向上させている。この水ポンプ用軸受の形式をころ＆玉形式という。

この従来のころ＆玉形式の水ポンプ用軸受では、通常回転中に、ころ保持器がころ群を保持した状態で軸方向に移動することがあるので、この移動を防止するために、一方向には外輪にころを係止する段部を設けている。もう一方向は密封装置によってころ保持器の移動を止めるようにしている（特許文献１参照）。また、もう１つの従来の水ポンプ用軸受では、ころ保持器の軸方向の先端側への移動は、先端側の密封装置に当接させて防止し、ころ保持器の軸方向の後端側への移動は、玉群に当接させて防止するようにしている（特許文献２参照）。このように、従来のころ＆玉形式の水ポンプ用軸受においては、いずれもころ保持器の軸方向の先端側への移動は先端側の密封装置に当接させて防止するようにしている。

特開平９−２４２７５０号公報特開２００６−３３６７３８号公報

しかしながら、近年、水ポンプ用軸受は、エンジンの高出力化及び負荷能力の増大に伴いベルトプーリー側荷重が大きくなってきており、先端側に位置するころ軸受において、モーメント荷重を受けやすくなっている。そのため、ころのスキューが大きくなり、それに伴いころ保持器にスラスト力が働き、ころ保持器が先端側の密封装置の芯金を押して摺動することにより、芯金ところ保持器が摩耗し、密封装置の密封状態が低下する場合があった。本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、先端側の密封装置にころによるスラスト力の影響を与えることを少なくし、先端側の密封装置の摩耗を減少させて耐久性を向上させた水ポンプ用軸受を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、少なくとも軸方向の一方側に鍔曲げ部が形成され、円筒形状の内周軌道を有する外輪と、前記外輪の内周軌道に対向する円筒形状の外周軌道を一方側に有し、前記外輪の両端部より軸方向外方に突き出た延長部を有する回転軸と、前記外輪の円筒形状の内周軌道と前記回転軸の円筒形状の外周軌道との間にそれぞれ介装されたころ群と、前記外輪の一方側に取り付けられ、前記外輪と前記回転軸との環状空間を密封する密封装置とを備え、ポケットに前記ころ群が収容されるころ保持器が、前記鍔曲げ部との当接により、軸方向の移動が規制される水ポンプ用軸受であって、前記密封装置は、前記鍔曲げ部に圧入されることを特徴とする。

本請求項の水ポンプ用軸受は、外輪の先端側となる、軸方向の一方側に、外輪の内周面に形成された内周軌道と回転軸の外周面に形成された外周軌道との間にころ群が介装されてころ軸受部が構成されている。このころ軸受部にモーメント荷重が作用する場合、ころ群はスキューを起こし、それに伴いころに発生するスラスト力により、ころ保持器が軸方向外方へ移動する。本発明では、外輪の鍔曲げ部がころ保持器に当接することにより、ころ保持器の軸方向移動を規制するので、ころ保持器と密封装置とが当接することはなく、摩耗により密封装置が破損することを防ぐことができる。

本発明によれば、ころ保持器の摩耗の問題を生じさせず、密封装置にころによるスラスト力の影響を与えることを少なくし、密封装置の摩耗を減少させて耐久性を向上させた水ポンプ用軸受を提供することができる。

本発明の実施形態の水ポンプ用軸受の全体を説明するために示す断面図。本発明の実施形態の水ポンプ用軸受の要部を説明するために示す断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の水ポンプ用軸受の全体を示す断面図であり、図２は本発明の水ポンプ用軸受の要部を示す断面図である。

図１に示すように、水ポンプ用軸受１は、軸受１の内輪であるとともに回転部材であるシャフト２と、このシャフト２の外周に配置された外輪３と、この外輪３とシャフト２との間に介在する複列の転動体４，５とから構成される軸受と、この軸受内部を密封する一対の密封装置６，７とから構成されている。水ポンプ用軸受１は、ポンプハウジング８の軸受組付用筒９内に圧入によって組み付けられている。

シャフト２は、図１に示すように、複列の転動体４，５をそれぞれ転動させる外周軌道２ａ，２ｂを外周面に有し、ポンプハウジング８の軸受組付用筒９内に中心軸線Ｏの回りに回転可能に配置されている。そして、シャフト２は、一方の外周軌道２ａが転動体４を、また他方の外周軌道２ｂが転動体５を、それぞれ転動させる部位として機能するように構成されている。シャフト２の先端側（図１の左側）端部には、プーリシート１０を介してプーリ１１が、またその後端側（図１の右側）端部には、水ポンプ用のインペラ１２が、それぞれ取り付けられている。

プーリ１１は、エンジン側に駆動力伝達ベルト（図示せず）を介して連結されている。インペラ１２は、基部１２ａ及び羽根部１２ｂを有し、ポンプハウジング８内に回転可能に支持されている。これにより、プーリ１１がエンジン側からの駆動トルクを受けると、シャフト２及びインペラ１２が中心軸線Ｏの回りに回転駆動され、インペラ１２によってエンジンの冷却水が循環される。

ポンプハウジング８は、インペラ１２を内部に収容する収容空間８ａ、及びこの収容空間８ａに連通する貫通孔８ｂを有し、水ポンプ用軸受１の後端側に配置され、その内部がハウジング用シール部材１３によって密封されている。

軸受組付用筒９は、ポンプハウジング８における貫通孔８ｂの外側開口周縁に一体に設けられ、全体が外部に開口して収容空間８ａに連通する円筒部材によって形成されている。また、軸受組付用筒９は、筒厚がポンプ駆動源側（図１の左側）の開口端部から水ポンプ用軸受１の圧入方向（矢印ａ方向）に沿って漸次大きくなる寸法に設定されている。

外輪３は、図１に示すように、複列の転動体４，５をそれぞれ転動させる内周軌道３ａ，３ｂを内周面に有し、シャフト２の外周囲に配置され、かつポンプハウジング８の軸受組付用筒９内に圧入されて固定されている。また、外輪３は、軸受組付用筒９の内周面に圧入され、全体が中心軸線Ｏに沿って両方向に開口する円筒部材によって形成されている。そして、外輪３は、一方の内周軌道３ａが転動体４を、また他方の内周軌道３ｂが転動体５をそれぞれ転動させるように構成されている。外輪３は、ＳＣＭ４１５もしくはＳＰＢ２Ｓ等の低炭素鋼からなり、全体に浸炭熱処理され、プレス成形されている。

外輪３の鍔部３１は、鍔端部３１ａが軸受内部側に向くように、径方向内方に折り曲げられ、鍔曲げ部３１ｂが形成されている。鍔曲げ部３１ｂの内周はシャフト２を挿通させるシャフト挿通孔３１ｃとなっている。

この外輪３のシャフト挿通孔３１ｃの内径は、ころ保持器１４のポンプ駆動源側の端部１４ａの中心軸線Ｏに対する外径よりも小さく形成され、ころ保持器１４が軸方向に移動した場合には、ころ保持器１４の軸方向端面が外輪３の鍔端部３１ａに当接するように構成されている。

先端側の転動体４は、図１に示すように、円筒状の転動面を有するころからなり、水ポンプ用軸受１の先端側である軸受組付用筒９のポンプ駆動源側に配置され、ころ保持器１４によって保持されている。

後端側の転動体５は、図１に示すように、鋼球からなり、水ポンプ用軸受１の後端側である軸受組付用筒９のポンプ側（ポンプ駆動源側とは反対側）に配置され、玉保持器１５によって保持されている。

密封装置６，７は、転動体４，５を介して互いに対向し、シャフト２と外輪３との環状空間に配置されている。密封装置６，７は、略同一の構成であるため、ポンプ駆動源側の密封装置６のみについて説明し、ポンプ側の密封装置７については説明は省略する。

密封装置６は、図２に示すように、芯金部材６０と、弾性部材６１とを有しており、芯金部材６０と弾性部材６１とは互いに固定されて、シール部材６２を構成している。

芯金部材６０は、環状に形成され、断面Ｌ字形状を有している。芯金部材６０は、円筒状の固定部６０ａと、固定部６０ａにつながり、固定部６０ａに対し径方向に延在する径方向延在部６０ｂとからなる。芯金部材６０は、冷延鋼板やステンレス等からなる。

弾性部材６１は、環状に形成され、芯金部材６１を覆うように固着されている。弾性部材６１は、ゴム材からなり、例えばニトリルゴム等を用いることができる。

シール部材６２は、芯金部材６０と弾性部材６１とが一体となって構成されている。シール部材６２は、径方向に延在するシールリップ６１ａ，６１ｂを有する。

シールリップ６１ａ，６１ｂは、基部６１ｃから延在して一体に設けられ、内周側の先端部がシャフト２の外周面に接触し、外輪３とシャフト２との間の環状空間を外部からシールするように形成されている。シールリップ６１ａは基部６１ｃよりもポンプ駆動源側に、シールリップ６１ｂは基部６１ｃよりもポンプ側に、それぞれ配置されている。そして、シールリップ６１ａ，６１ｂは、シャフト２の回転時にシャフト２の外周面に摺接するように構成されている。

次に、密封装置６の組付方法について説明する。

外輪３は、図２に示すように、組付け前の状態において、鍔部３１（破線）が軸方向に延在した状態となっている。外輪３の内周軌道３ａ，３ｂは，旋削にて成形し、浸炭熱処理を実施する。次に、鍔部３１は、浸炭熱処理後，高周波焼鈍にて硬さを下げておく。そして、転動体４ところ保持器１４とを内周面に配置した後、ロール曲げ機等により、鍔部３１を径方向内方に折り曲げ、鍔曲げ部３１ｂを形成する。密封装置６は、この鍔曲げ部３１ｂに芯金部材６０の固定部６０ａを圧入することにより行われる。

以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

水ポンプ用軸受１の転動体４がシャフト２側からの高荷重を受けて、ころ保持器１４と共に先端側へ移動しても、ころ保持器１４は、外輪３の鍔端部３１ｃに当接し、軸方向の移動が規制されるので、密封装置６と干渉することなく、外輪３から外れることもない。従って、ころ保持器１４及び転動体４の飛び出し発生を抑制することができる。また、芯金部材６０の固定部６０ａが外輪３の鍔曲げ部３１の内周面に圧入されるため、外輪３の内周面の溝部に密封装置を装着する場合と比べて、芯金部材６０と外輪３との接触面積を大きくすることができるので、外輪３と密封装置６をより強固に固定することができる。

以上、本発明の水ポンプ用軸受を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

上記実施の形態では、軸受組付用筒９のポンプ駆動源側すなわち先端側の転動体４が円筒ころによって形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、先端側の転動体のみならず後端側の転動体を円筒ころによって形成してもよい。すなわち、本発明は、軸受組付用筒の少なくとも一方にころからなる転動体を含む複列の転動体を備えていればよい。また、転動体は複列でなくともよく、複数のころをシャフト２の周方向に沿って配置した一列の転動体としてもよい。

１：水ポンプ用軸受、
２：シャフト、２ａ，２ｂ：外周軌道、
３：外輪、３ａ，３ｂ：内周軌道、
３１：鍔部、３１a：鍔端部、３１ｂ：鍔曲げ部、３１ｃ：シャフト挿通孔、
３２：鍔部、３２a：鍔端部、３２ｂ：鍔曲げ部、３２ｃ：シャフト挿通孔、
４：転動体、
５：転動体、
６：密封装置、
６０：芯金部材、６０ａ：固定部、６０ｂ：径方向延在部、
６１：弾性部材、６１ａ，６１ｂ：シールリップ、６１ｃ：基部、
６２：シール部材、
７：密封装置、
８：ポンプハウジング、８ａ：収容空間、８ｂ：貫通孔、
９：軸受組付用筒、
１０：プーリシート、
１１：プーリ、
１２：インペラ、１２ａ：基部、１２ｂ：羽根部、
１３：ハウジング用シール部材、
１４：ころ保持器、
１５：玉保持器、
Ｏ：中心軸線

Claims

少なくとも軸方向の一方側に鍔曲げ部が形成され、円筒形状の内周軌道を有する外輪と、
前記外輪の内周軌道に対向する円筒形状の外周軌道を一方側に有し、前記外輪の両端部より軸方向外方に突き出た延長部を有する回転軸と、
前記外輪の円筒形状の内周軌道と前記回転軸の円筒形状の外周軌道との間にそれぞれ介装されたころ群と、
前記外輪の一方側に取り付けられ、前記外輪と前記回転軸との環状空間を密封する密封装置と
を備え、
ポケットに前記ころ群が収容されるころ保持器が、前記鍔曲げ部との当接により、軸方向の移動が規制される水ポンプ用軸受であって、
前記密封装置は、前記鍔曲げ部に圧入されることを特徴とする水ポンプ用軸受。