JP2015209954A - プーリユニット - Google Patents

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。【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。シール部材を内輪２２の外径面端部に圧入される円筒部３２の外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３５によって補強された弾性シール部材３４とで形成する。弾性シール部材の内周部に薄肉部３６を介して斜め外側方に延びるアキシャルリップ３７の先端の大径端部をスリンガの外向きフランジ３３の内側面に弾性接触させてシール性を確保する。又、アキシャルリップの小径端に延長して斜め内方に向くラジアルリップ３８の先端の小径端部とスリンガの円筒部の対向端部間に微小間隙３９を形成しシール性を確保する。【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設けら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、前記弾性シール部材の前記芯金の内周縁を覆う被覆部位に薄肉部を設け、その薄肉部に斜め外方に向けて延びて先端の大径端部が前記スリンガの外向きフランジの内側面に弾性接触するアキシャルリップと、そのアキシャルリップの小径端に延長して斜め内方に延び、先端の小径端部が前記スリンガにおける円筒部の外径面間に微小間隙を形成するラジア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の芯金の内周縁部を覆う被覆部位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の大径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側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の大径端部をスリンガの外向きフランジの内側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の大径端部は外向きフランジの内側面により強く接触することになり、アキシャルリップと外向きフランジ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。

さらに、アキシャルリップの小径端に延長してラジアルリップを設けることにより、軸受の外輪回転時、アキシャルリップは遠心力により径方向外方に向く引張り力の負荷により起き上がりが生じて外向きフランジに対する弾性力が低下することになるが、そのアキシャルリップの起き上がりによりラジアルリップにも起き上がり生じて円筒部の外径面間に形成される微小間隙を詰めることなるため、耐水性は保たれることになり、軸受回転時においても良好なシール性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微小間隙をおいて対向し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側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、弾性シール部材の芯金の内周縁部を覆う被覆部位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の大径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側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、径方向外方に向けて傾斜するアキシャルリップの先端の大径端部をスリンガの外向きフランジの内側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の大径端部は外向きフランジの内面により強く接触することになるため、アキシャルリップと外向きフランジ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。

さらに、軸受の外輪の回転時、遠心力の負荷によりアキシャルリップに起き上りが生じて外向きフランジに対する弾性力が低下することになるが、そのアキシャルリップの小径端に延長するラジアルリップにも起き上がり生じて円筒部の外径面間に形成される微小間隙を詰めることなるため、耐水性は保たれることになり、軸受回転時においても良好なシール性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 （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 この発明に係るプーリユニットのさらに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４０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の内側に設けられた弾性シール部材３４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。

弾性シール部材３４は、環状をなし、芯金３５によって補強されている。弾性シール部材３４の外周部には芯金３５の外周に形成された円筒部３５ａを覆うようにして嵌合部３４ａが設けられ、その嵌合部３４ａ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３４には、芯金３５の内周端部を覆う被覆部に薄肉部３６と、その薄肉部３６の端部から斜め外方に向けて延びるアキシャルリップ３７と、そのアキシャルリップ３７の小径端に延長して斜め内方に延びるラジアルリップ３８とが設けられており、上記アキシャルリップ３７の先端の大径端部はスリンガ３１の外向きフランジ３３の内側面に弾性接触して弾性シール部材３４と外向きフランジ３３の対向部間をシールしている。

一方、ラジアルリップ３８の先端の小径端部はスリンガ３１における円筒部３２の外径面間に微小間隙３９をおいて対向し、その微小間隙３９の大きさδは１ｍｍ以下とされている。

弾性シール部材３４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３７の先端の大径端部は外向きフランジ３３の内側面を摺動し、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における外向きフランジ３３の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３７は、スリンガ３１の外向きフランジ３３の内側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。なお、軸受２０は、ボス部１３に嵌合し、後述のボルト４２の締め付けによってのみの固定としてもよい。

プーリ軸４０は、筒状をなし、その一方の端部にはフランジ４１が設けられている。プーリ軸４０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４２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３４にアキシャルリップ３７およびラジアルリップ３８を設け、上記アキシャルリップ３７の先端の大径端部を内輪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の内側面に弾性接触させることにより、弾性シール部材３４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３４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３４が損傷することはない。

また、アキシャルリップ３７の先端部をスリンガ３１の外向きフランジ３３の内側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の外径端部と外輪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３７に衝突すると、アキシャルリップ３７の先端部が外向きフランジ３３の内側面により強く接触することになり、アキシャルリップ３７と外向きフランジ３３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。

さらに、アキシャルリップ３７の小径端に延長してラジアルリップ３８を設けることにより、軸受２０における外輪２１が５０００〜１６０００ｍｉｎ^−１程度で回転すると、アキシャルリップ３７は遠心力により径方向外方に向く引張り力の負荷により薄肉部３６を起点に起き上がりが生じて外向きフランジ３３に対する弾性力が低下することになる。しかし、アキシャルリップ３７の起き上がりにより、その小径端に延長して斜め内方に延びるラジアルリップ３８にも起き上がり生じてスリンガ３１の円筒部３２の外径面間に形成される微小間隙３９を詰めることなるため、耐水性は保たれることになり、軸受回転時においても良好なシール性を得ることができる。

ここで、内輪２２にラジアルリップ３８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、ラジアルリップ３８をスリンガ３１の円筒部３２に微小間隙３９をおいて対向して円筒部３２との対向部間をシールすることにより、内輪２２を高精度に加工する必要がなくなり、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３（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４３を設けている。また、図３（ｂ）においては、外輪２１の外径面に周溝４４を設け、さらに、図３（ｃ）においては、外輪２１の外径面に盲孔からなる凹部４５を設けている。

図４および図５は、プーリユニットの他の例を示す。図４に示すプーリユニットにおいては、プーリ１０のボス部１３を軸受２０の外輪としている。また、図５においては、プーリ軸４０を軸受２０の内輪としている。図４および図５に示すいずれのプーリユニットにおいても、部品点数を低減し、コストの低減を図ることができる。

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 弾性シール部材
３５ 芯金
３７ アキシャルリップ
３８ ラジアルリップ
３９ 微小間隙
４０ プーリ軸
４１ フランジ
４２ ボルト
４３ ローレット目
４４ 周溝
４５ 凹部

Claims (6)

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設けら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、前記弾性シール部材の前記芯金の内周縁を覆う被覆部位に薄肉部を設け、その薄肉部に斜め外方に向けて延びて先端の大径端部が前記スリンガの外向きフランジの内側面に弾性接触するアキシャルリップと、そのアキシャルリップの小径端に延長して斜め内方に延び、先端の小径端部が前記スリンガにおける円筒部の外径面間に微小間隙を形成するラジア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が、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムの一種から形成されて加硫接着により前記芯金に固着された請求項１に記載のプーリユニット。
3. 前記プーリが、前記軸受の外輪外径面上において成形された樹脂成形品からなる請求項１又は２に記載のプーリユニット。
4. 前記外輪の外径面にローレット加工を施した請求項３に記載のプーリユニット。
5. 前記外輪の外径面に周溝または凹部を設けた請求項３に記載のプーリユニット。
6. 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５のいずれか１項に記載のプーリユニット。

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