JP2015194174A - プーリユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受内部に高圧洗浄水等の水が浸入するのを防止することができるようにした耐水性に優れたプーリユニットを提供することである。
【解決手段】プーリ10のボス部13内に軸受20を組み込み、その軸受20の軸受空間24の両端開口のそれぞれをシール部材30によりシールする。そのシール部材30を内輪22の外径面端部に圧入される円筒部32の内側端部に外向きフランジ33が設けられた断面L形のスリンガ31と、外輪21の内径面における両端部に外周部が支持され、芯金38によって補強された弾性シール部材37とで形成し、上記スリンガ31の外向きフランジ33に外側方に向くテーパ筒部34を設け、弾性シール部材37の外側面に斜め外方に向けてアキシャルリップ39を設け、そのアキシャルリップ39の先端部をテーパ筒部34の内面に弾性接触させて軸受20内部への高圧洗浄水の浸入防止を図る。
【選択図】図2

Description

この発明は、ベルト伝動装置のベルトの移動を案内する自動車エンジン用のプーリユニットに関する。
オルタネータやコンプレッサ等の自動車補機を駆動するベルト伝動装置においては、アイドラプーリによってベルトの移動を案内し、あるいは、油圧式オートテンショナによりテンションプーリをベルトに押し付けてベルトの張力変動を吸収するようにしている。
上記のようなアイドラプーリやテンションプーリは、一般的に、ボス部の内径側に組み込まれてユニット化された転がり軸受により回転自在に支持される。転がり軸受を有するプーリユニットのベルト伝動装置への組み込み状態において、転がり軸受が外部に露出していると、飛来してくる泥水等の異物が軸受内部に入り込み易く、その異物の侵入により転がり軸受を早期に損傷させることになる。
そのため、上記プーリユニットにおいては、転がり軸受として、シール付き転がり軸受が一般的に採用される。しかし、軸受シールは、一般に、その内周部に設けられたリップを内輪外径面に弾性接触させる接触形であって、その締め代により外部からの水の浸入を防止する構成であり、上記締め代を大きくすると回転トルクが増加するため、締め代を大きくすることができず、水の浸入を完全に防止することはできない。
ここで、特許文献1に記載されたプーリ用軸受装置のように、プーリ本体を回転自在に支持する軸受の両側にスリンガを設けることにより、耐水性の向上を図ることができるが、上記スリンガの外周部が軸受の外輪と接触していると、プーリ本体と共に回転する外輪の回転抵抗となるため、スリンガの外周部は外輪の側面に対して間隔を設けて非接触とする必要がある。
このため、エンジンルームが高圧洗浄水によって洗浄される際、高圧洗浄水がスリンガと外輪の対向面間に形成された隙間からそのスリンガと軸受シールの対向部間に浸入する可能性がある。このとき、内輪にリップを接触させる接触形軸受シールでは、上記のように、リップの締め代が小さいため、軸受内部への水の浸入を完全に防止することはできない。
そこで、特許文献2に記載されているように、内輪にスリンガを圧入し、外輪に外周部が支持された摺動シール部の上記スリンガと対向するアキシャル基面に副シールリップを設け、その副シールリップの先端部をスリンガに弾性接触させることにより、摺動シール部の損傷防止と、高圧洗浄水の浸入防止に大きな効果を挙げることができる。
特開2005−337383号公報 特開2009−216138号公報
ところで、上記特許文献2に記載されたスリンガ付きの軸受用密封装置においては、副シールリップのみでは耐水性が充分ではないため、摺動シール部の内周縁部に主シールリップを設け、その主シールリップを内輪の端部に形成された段差部のアキシャル方向端部に弾性接触させて上記副シールリップとで2重のシール構造として耐水性の向上を図るようにしている。このとき、内輪には段差部を形成する必要があり、しかも、その段差部の主シールリップが弾性接触するアキシャル方向端面を高精度に加工する必要が生じ、内輪の加工に手間がかかるという不都合がある。
この発明の課題は、軸受内部に高圧洗浄水等の水が浸入するのを防止することができるようにした耐水性に優れたプーリユニットを提供することである。
上記の課題を解決するため、この発明においては、ベルト案内輪の内側にボス部が設けられたプーリと、前記ボス部の内側に組み込まれた外輪回転用の軸受とを有し、前記軸受の外輪と内輪間に形成された軸受空間の両端開口のそれぞれをシール部材によりシールしたプーリユニットにおいて、前記シール部材が、前記内輪の外径面端部に圧入される円筒部の外側端部に外向きフランジが設けられた断面L形のスリンガと、前記外輪の内径面における両端部に外周部が支持され、芯金によって補強された弾性シール部材とからなり、前記スリンガの外向きフランジに外側方に向くテーパ筒部を設け、前記弾性シール部材には、外側面から斜め外方に向けて延びて先端部が前記テーパ筒部の内面に弾性接触するアキシャルリップを設けた構成を採用したのである。
上記のように、外輪の内径面によって外周部が支持される弾性シール部材にアキシャルリップを設け、そのアキシャルリップの先端部を内輪の外径面端部に圧入したスリンガの外向きフランジの内面に弾性接触させることにより、上記スリンガによって弾性シール部材を保護することができ、飛来してくる異物の衝突によって弾性シール部材が損傷するのを防止することができる。
また、アキシャルリップの先端部をスリンガの外向きフランジに設けられたテーパ筒部の内面に弾性接触させることにより、エンジンルーム内を洗浄する高圧洗浄水がスリンガの外向きフランジの外周部と外輪の側面間に形成された隙間から吹き込んで上記アキシャルリップに衝突すると、アキシャルリップの先端部はテーパ筒部の内面により強く接触することになり、アキシャルリップとテーパ筒部の接触部間から内側に高圧洗浄水が浸入するのを防止することができる。
この発明に係るプーリユニットにおいて、弾性シール部材の内周部に外側方に向く傾斜状のラジアルリップを設け、そのラジアルリップの先端部をスリンガにおける円筒部の外径面に弾性接触させるようにすると、上記アキシャルリップとラジアルリップの双方においてシール性を保持することができるため、軸受内部に対する水の浸入を確実に防止することができ、耐水性に優れたプーリユニットを得ることができる。
ここで、内輪にラジアルリップを接触させてシール性を確保する場合、内輪のリップ接触面を高精度に加工する必要があるが、ラジアルリップをスリンガの円筒部に弾性接触させてスリンガとの対向部間をシールすることにより、内輪を高精度に加工する必要がなくなり、内輪の加工の容易化を図ることができる。
弾性シール部材は、アキシャルリップがスリンガの内面に対して弾性接触する状態で回転するため、柔軟性および耐摩耗性に優れたゴムで形成するのが好ましい。そのようなゴムとして、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムを挙げることができる。これらのゴムは、加硫接着によって芯金に一体化するのが好ましい。
この発明に係るプーリユニットにおいて、プーリを軸受の外輪外径面上において成形された樹脂成形品とすることにより、プーリの成形と同時に軸受を一体化することができるため、プーリユニットの組立て作業を不要とし、取扱いの容易なプーリユニットを得ることができる。
この場合、外輪の外径面にローレット加工を施し、あるいは、外輪外径面に周溝や凹部を設けて軸受と樹脂の成形品からなるプーリの結合力を高めるのが好ましい。
また、軸受の外側に、その軸受の側面およびボス部の端部外周を覆う一対のダストカバーを設けると、そのダストカバーで弾性シール部材を保護することができるため、弾性シール部材が飛来してくる異物との接触により損傷するのを防止することができると共に、高圧洗浄水の浸入をより効果的に防止することができる。
さらに、軸受の内輪内径面に、フランジを一端部に有する筒状のプーリ軸を圧入して軸受とプーリ軸とを一体化すると、プーリ軸内に挿入するボルトをプーリ取付け対象にねじ込むことによってプーリユニットの組み付けとすることができるため、組み付けの容易なプーリユニットを得ることができる。
この発明においては、上記のように、外輪の内径面によって外周部が支持された弾性シール部材の外側面にアキシャルリップを設け、そのアキシャルリップの先端部を内輪の外径面端部に圧入したスリンガの外向きフランジの内面に弾性接触させたことにより、弾性シール部材をスリンガによって保護することができ、飛来してくる異物の衝突によって弾性シール部材が損傷するのを防止することができる。
また、アキシャルリップの先端部をスリンガの外向きフランジに設けられたテーパ筒部の内面に弾性接触させたことにより、エンジンルーム内を洗浄する高圧洗浄水がスリンガの外向きフランジの外周部と外輪の側面間に形成された隙間から吹き込んで上記アキシャルリップに衝突すると、アキシャルリップの先端部はテーパ筒部の内面により強く接触することになり、アキシャルリップとテーパ筒部の接触部間から内側に高圧洗浄水が浸入するのを防止することができ、耐水性に優れたプーリユニットを得ることができる。
この発明に係るプーリユニットの実施の形態を示す縦断面図 図1のシール部材の取り付け部を拡大して示す断面図 シール部材の他の例を示す断面図 (a)乃至(c)はプーリと軸受の結合力を高める手段の各例を示断面図 この発明に係るプーリユニットの他の実施の形態を示す縦断面図
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、プーリユニットは、プーリ10と、そのプーリ10を回転自在に支持する軸受20と、その軸受20を支持するプーリ軸50を有している。
プーリ10は、外径部にベルト案内輪11を有し、そのベルト案内輪11の内径面に環状フランジ12が形成され、その環状フランジ12の内径部にボス部13が設けられた樹脂の成形品からなり、上記ボス部13の一方の端部には内向きフランジ14が設けられている。
ベルト案内輪11として、ここでは、外径面が円筒面15からなる平ベルト案内用のものを示したが、外径面に複数のV溝が形成されたVベルト案内用のものであってもよい。
軸受20は、外輪21、内輪22、その両輪21、22間に組み込まれた複列の転動体としてのボール23を有する玉軸受からなり、各列のボール23の外側にシール部材30が組み込まれ、そのシール部材30によって外輪21と内輪22の対向面間に形成された軸受空間24の両端開口がシールされている。
なお、玉軸受として複列玉軸受の場合を示したが、支障のない範囲で、単列の玉軸受や、単列の玉軸受を複数個、例えば、2列で使用する形態としてもよい。
図2に示すように、シール部材30は、内輪22の外径面端部に装着されたスリンガ31と、そのスリンガ31の外側に設けられた弾性シール部材37とからなる。
スリンガ31は、円筒部32の一方の端部に外向きフランジ33を設けた鋼板のプレス成形品からなり、上記円筒部32が内輪22の外径面端部に圧入する取り付けとされている。このとき、円筒部32は、外向きフランジ33を後側として内輪22の端部に圧入される。
外向きフランジ33の外周部には外側方に向けてテーパ筒部34と、そのテーパ筒部34の大径端から外径側に向けて大径円板部35と、その大径円板部35の大径端から内方に向けて外筒部36が設けられ、上記外筒部36が外輪21の側面と微小な間隔をおいて対向配置されている。
弾性シール部材37は、環状をなし、芯金38によって補強されている。弾性シール部材37の外周部には芯金38の外周に形成された円筒部38aを覆うようにして嵌合部37aが設けられ、その嵌合部37aが外輪21の内径面端部に形成されたシール取付溝25に圧入されて外周部が外輪21で支持されている。
また、弾性シール部材37の内周部には内向き傾斜部37bが設けられている。弾性シール部材37の外側面には、斜め外側方に向く傾斜状のアキシャルリップ39が設けられ、そのアキシャルリップ39の先端部がスリンガ31におけるテーパ筒部34の内面に弾性接触して、弾性シール部材37と外向きフランジ33の対向部間をシールしている。
一方、弾性シール部材37の傾斜部37bの内周には一対のラジアルリップ40a、40bが設けられている。一対のラジアルリップ40a、40bのそれぞれは、外側方に向けて内向き傾斜し、その先端部がスリンガ31における円筒部32の外径面に弾性接触して、円筒部32と傾斜部37b間をシールしている。
弾性シール部材37は外輪21と一体に回転する。その回転時、アキシャルリップ39およびラジアルリップ40a、40bの先端部は外向きフランジ33の内側面および円筒部32の外径面を摺動し、その摺動面の面粗さが粗いと、早期に接触摩耗する可能性がある。
そのような不都合の発生を防止するため、スリンガ31における円筒部32の外径面および外向きフランジ33の軸受空間24と対向する内側面の面粗さは他の残りの面粗さより細かくされて平滑面とされている。
また、アキシャルリップ39およびラジアルリップ40a、40bのそれぞれは、スリンガ31の外向きフランジ33の内側面および円筒部32の外径面に弾性接触して対向部間をシールするため、柔軟性および耐摩耗性に優れたゴムで形成するのが好ましい。そのようなゴムとして、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムを挙げることができる。
図1に示すように、軸受20はプーリ10におけるボス部13の内径面に圧入され、そのボス部13の一端部に設けられた上述の内向きフランジ14によって軸方向に位置決めされる。
プーリ軸50は、筒状をなし、その一方の端部にはフランジ51が設けられている。プーリ軸50は軸受20における内輪22の内径面に圧入されて軸受20と一体化され、その内側に挿通されてエンジンブロック等のプーリ取付け対象Aにねじ込まれるボルト52の締め付けにより固定される。
図1および図2に示すように、外輪21の内径面によって外周部が支持される弾性シール部材37にアキシャルリップ39および一対のラジアルリップ40a、40bを設け、そのリップ39、40a、40bのそれぞれを内輪22の外径面端部に圧入されたスリンガ31の外向きフランジ33および円筒部32の外径面に弾性接触させることにより、弾性シール部材37はスリンガ31によって保護される。
このため、飛来してくる異物が弾性シール部材37に直接に衝突するということはなく、異物の衝突によって弾性シール部材37が損傷することはない。
また、アキシャルリップ39の先端部をスリンガ31の外向きフランジ33に設けられたテーパ筒部34の内面に弾性接触させることにより、エンジンルーム内を洗浄する高圧洗浄水がスリンガ31の外向きフランジ33に設けられた外筒部36と外輪21の側面間に形成された隙間gから吹き込んで上記アキシャルリップ39に衝突すると、アキシャルリップ39の先端部はテーパ筒部34の内面により強く接触することになり、アキシャルリップ39とテーパ筒部34の接触部間から内側に高圧洗浄水が浸入するのを防止することができる。
仮に、アキシャルリップ39の先端部とテーパ筒部34の接触面間から水が浸入したとしても、その内径側では、一対のラジアルリップ40a、40bのそれぞれがスリンガ31における円筒部32の外径面に弾性接触しているため、これらのラジアルリップ40a、40bによって軸受20内に水が浸入するのが防止される。このため、軸受20内部に水等の異物が浸入するということはなく、軸受20の損傷防止に効果を挙げることができる。
ここで、内輪22にリップを接触させてシール性を確保する場合、内輪22のリップ接触面を高精度に加工する必要があるが、リップ39、40a、40bのそれぞれはスリンガ31に弾性接触してスリンガ31との対向部間をシールするため、内輪22にシール性を保持するための精度の高い加工を施す必要がなく、内輪22の加工の容易化を図ることができる。
図1では、プーリ10のボス部13内に軸受20を圧入したが、軸受20における外輪21の外径面上にプーリ10を樹脂成形してもよい。このとき、プーリ10と軸受20は一体化されるため、プーリユニットの組立て作業を不要とすることができ、取扱いの容易なプーリユニットを得ることができる。
この場合、軸受20と樹脂の成形品からなるプーリ10の結合力を高めるため、図4(a)においては、外輪21の外径面にローレット加工を施してローレット目53を設けている。また、図4(b)においては、外輪21の外径面に周溝54を設け、さらに、図4(c)においては、外輪21の外径面に盲孔からなる凹部55を設けている。
図2では、弾性シール部材37にアキシャルリップ39と一対のラジアルリップ40a、40bを設けるようにしたが、図3に示すように、上記一対のラジアルリップ40a、40bを省略し、弾性シール部材37における内向き傾斜部37bの内径面を円筒部32の外径面に対して微小なラビリンス隙間41をおいて対向させて水等の異物の侵入防止と潤滑用グリースの外部漏洩の防止を図るようにしてもよい。
図5は、この発明に係るプーリユニットの他の実施の形態を示す。この例においては、プーリ軸50のフランジ51と軸受20の内輪22とで環状のダストカバー60aの内周部を両側から挟持して、そのダストカバー60aで軸受20の一側面およびボス部13の一端部外周を覆うようにしている。また、ボルト52に設けられた座52aとプーリ軸50の端部とで環状のダストカバー60bの内周部を両側から挟持して、そのダストカバー60bで軸受20の一側面およびボス部13の一端部外周を覆うようにしている。
ここで、ダストカバー60a、60bのそれぞれは、外周部にテーパ状周壁61を有し、内周部に上記周壁61と同方向に膨出する膨出部62が設けられている。
上記のように、一対のダストカバー60a、60bで軸受20の両側面およびボス部13の両端部の外周部を覆うことにより、弾性シール部材37が損傷するのをより効果的に防止することができると共に、高圧洗浄水の浸入をより効果的に防止することができる。
10 プーリ
11 ベルト案内輪
13 ボス部
20 軸受
21 外輪
22 内輪
24 軸受空間
30 シール部材
31 スリンガ
32 円筒部
33 外向きフランジ
34 テーパ筒部
37 弾性シール部材
38 芯金
39 アキシャルリップ
40a ラジアルリップ
40b ラジアルリップ
50 プーリ軸
51 フランジ
52 ボルト
53 ローレット目
54 周溝
55 凹部
60a ダストカバー
60b ダストカバー

Claims (4)

  1. ベルト案内輪の内側にボス部が設けられたプーリと、前記ボス部の内側に組み込まれた外輪回転用の軸受とを有し、前記軸受の外輪と内輪間に形成された軸受空間の両端開口のそれぞれをシール部材によりシールしたプーリユニットにおいて、
    前記シール部材が、前記内輪の外径面端部に圧入される円筒部の外側端部に外向きフランジが設けられた断面L形のスリンガと、前記外輪の内径面における両端部に外周部が支持され、芯金によって補強された弾性シール部材とからなり、前記スリンガの外向きフランジに外側方に向くテーパ筒部を設け、前記弾性シール部材には、外側面から斜め外方に向けて延びて先端部が前記テーパ筒部の内面に弾性接触するアキシャルリップを設けたことを特徴とするプーリユニット。
  2. 前記弾性シール部材の内周部に外側方に向く傾斜状のラジアルリップを設け、そのラジアルリップの先端部を前記スリンガにおける円筒部の外径面に弾性接触させた請求項1に記載のプーリユニット。
  3. 前記軸受の外側に、前記軸受の側面および前記ボス部の端部外周を覆う一対のダストカバーを設けた請求項1又は2に記載のプーリユニット。
  4. 前記軸受の内輪内径面に、フランジを一端部に有する筒状のプーリ軸を圧入して軸受とプーリ軸とを一体化した請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプーリユニット。
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