JP2016017611A

JP2016017611A - ころ軸受

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Publication number: JP2016017611A
Application number: JP2014142275A
Authority: JP
Inventors: 卓実原田; Takusane Harada
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP6435672B2

Abstract

【課題】シール部材の摩耗を低減しながら大型化を抑制することが可能なころ軸受を提供する。【解決手段】ころ軸受１は、第１の外側軌道面１１ａ及び第２の外側軌道面１１ｂを内周に有する外輪１１と、外輪１１の第１の外側軌道面１１ａを転動する円柱状の複数のころ１２と、複数のころ１２を転動可能に保持する保持器１３と、複数のころ１２及び保持器１３を収容する収容空間１０ａを封止するための第１のシール部材１４と、保持器１３と第１のシール部材１４との間に配置された環状部材としてのワッシャ１５とを有し、保持器１３が第１のシール部材１４側に移動したとき、ワッシャ１５の摺接面１５ａが保持器３と接触し、当接面１５ｂが第１のシール部材１４の芯金１４０と接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、軌道面を転動する複数のころ及び保持器を収容する収容空間を封止するためのシール部材を備えたころ軸受に関する。

従来、複数のころ及び保持器が収容される空間を封止するシール部材を備えたころ軸受がある。特許文献１には、ころ軸受と玉軸受とを備え、自動車の内燃機関における冷却水用のポンプに使用される水ポンプ用軸受が記載されている。この水ポンプ用軸受では、ころ軸受における円柱状の複数の転動体（ころ）と玉軸受における複数の球状の転動体（玉）とが複列の転動体列を構成している。

また、特許文献１に記載の水ポンプ用軸受は、外側軌道面を内周面に有する外輪と、内側軌道面を外周面に有する内輪（シャフト）と、外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複列の転動体（ころ及び玉）を転動可能に保持するころ保持器及び玉保持器と、一対のシール部材とを有している。一対のシール部材は、外輪の軸方向両端部と内輪との間に配置され、外側軌道面と内側軌道面との間の空間を封止している。

ころ保持器は、外輪の内周面に向かって突出する凸部を有している。外輪は、ころ保持器の凸部を係止することで、ころ保持器のシール部材側への移動を規制する移動規制部を有している。この構成によれば、転動体としてのころが軸受内空間で傾斜した状態（スキュー状態）で転動することにより、ころ保持器がシール部材側への押圧力を受けても、移動規制部によってころ保持器の移動が規制されるので、ころ保持器とシール部材との干渉を回避することができる。これにより、ころ保持器との干渉によるシール部材の摩耗を低減し、耐久性の低下を抑制することが可能となる。

特開２０１３−１６０１６６号公報

しかし、特許文献１の記載の水ポンプ用軸受によると、ころ保持器を長手方向（軸方向）に延長して移動規制部を設けた構造であるため、ころ保持器が軸方向に大型化し、水ポンプ用軸受の小型化の制約となる虞がある。

したがって、本発明の目的は、シール部材の摩耗を低減しながら、大型化を抑制することが可能なころ軸受を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、軌道面を内周に有する外輪と、前記軌道面を転動する複数のころと、前記複数のころを転動可能に保持する保持器と、前記複数のころ及び前記保持器を収容する収容空間を封止するためのシール部材とを備えたころ軸受であって、前記シール部材は、芯金と、前記芯金に接合された弾性体と、前記シール部材の前記芯金と前記保持器との間に配置された環状部材とを有し、前記保持器が前記シール部材側に移動したとき、前記環状部材は、その一方の軸方向端面が前記保持器に接触し、他方の軸方向端面が前記芯金に接触する、ころ軸受を提供する。

本発明に係るころ軸受によれば、シール部材の摩耗を低減しながら、大型化を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るころ軸受、及びころ軸受を備えた水ポンプの全体を示す断面図である。図１のＡ部を拡大して示す部分拡大図である。ワッシャ及び保持器の外観を示す斜視図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態に係るころ軸受、及び当該ころ軸受が適用された水ポンプ用軸受について、図１〜図３を参照して説明する。

（水ポンプ用軸受の全体構成）
図１は、本実施の形態に係るころ軸受１が適用された水ポンプ用軸受１０、及び水ポンプ用軸受１０を備えた水ポンプ１００の全体構成を示す断面図である。図２は水ポンプ用軸受１０の要部を示す図１のＡ部拡大図である。図３は、ころ軸受１の保持器１３及びワッシャ１５の外観を示す部分斜視図である。

水ポンプ用軸受１０は、ころ軸受１及び玉軸受２を有し、ころ軸受１と玉軸受２とが軸方向に並列して配置されている。ころ軸受１は、第１の外側軌道面１１ａ及び第２の外側軌道面１１ｂを内周に有する外輪１１と、外輪１１の第１の外側軌道面１１ａを転動する円柱状の複数のころ１２と、複数のころ１２を転動可能に保持する保持器１３と、複数のころ１２及び保持器１３を収容する収容空間１０ａを封止するための第１シール部材１４と、保持器１３とシール部材１４との間に配置された環状部材としてのワッシャ１５とを備えている。

玉軸受２は、外輪１１をころ軸受１と共有している。すなわち、玉軸受２は、外輪１１と、外輪１１の第２の外側軌道面１１ｂを転動する複数の玉２１と、複数の玉２１を転動可能に保持する保持器２２と、複数の玉２１及び保持器２２を収容する収容空間１０ｂを封止するための第２シール部材２３とを備えている。

水ポンプ１００は、水ポンプ用軸受１０のころ軸受１及び玉軸受２によって外輪１１と同軸上で相対回転可能に配置されたシャフト３と、シャフト３と一体に回転するインペラ４と、エンジンの補機ベルト（図示せず）が掛け回されるベルトプーリ５０と、ベルトプーリ５０にボルト５１によって固定されると共にシャフト３に接合された弾性体からなるプーリシート５２と、インペラ４の軸部４１を挿通させる挿通孔６ａが形成されたポンプハウジング６と、ポンプハウジング６の挿通孔６ａに嵌着され、インペラ４の軸部４１の外周面と摺動するシール部材７とを有している。

シャフト３は、複数のころ１２を転動させる第１の内側軌道面３ａ、及び複数の玉２１を転動させる第２の内側軌道面３ｂを外周面に有している。インペラ４は、シャフト３に連結された軸部４１と、軸部４１を中心として放射状に設けられた羽根部４２とを有し、羽根部４２の回転によってエンジンの冷却水を循環させる。

ポンプハウジング６は、シャフト３の回転軸に沿って延びる円筒状の軸受組付用筒６１を有し、この軸受組付用筒６１の内部に外輪１１が圧入嵌合されている。外輪１１の両端部には、第１のシール部材１４及び第２シール部材２３を固定するためのシール嵌合溝１１ｃ，１１ｄが形成されている。シール嵌合溝１１ｃ，１１ｄは、外輪１１の内周面において、全周に亘って環状に形成されている。

第１のシール部材１４は、金属からなる芯金１４０と、芯金１４０に接合されたゴム等の弾性体からなるシール部１４１とを有している。また、第１のシール部材１４は、芯金１４０の外周部が外輪１１のシール嵌合溝１１ｃに嵌合されることにより、外輪１１に固定されている。芯金１４０は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成されている。

シール部１４１は、芯金１４０に加硫接着によって接合された基部片１４１ａ、及びシャフト３の外周面に摺接する第１及び第２のシールリップ１４１ｂ，１４１ｃからなる。第１及び第２のシールリップ１４１ｂ，１４１ｃは、基部片１４１ａと一体で、基部片１４１ａの内径側の端部から二股に分かれて形成されている。

第２のシール部材２３は、第１のシール部材１４と同様に構成されている。すなわち、第２のシール部材２３は、金属からなる芯金２３０と、芯金２３０に接合されたゴム等の弾性体からなるシール部２３１とを有し、芯金２３０の外周部が外輪１１のシール嵌合溝１１ｄに嵌合されている。シール部２３１は、芯金２３０に加硫接着によって接合された基部片２３１ａ、及びシャフト３の外周面に摺接する第１及び第２のシールリップ２３１ｂ，２３１ｃからなる。

複数のころ１２及び保持器１３を収容する収容空間１０ａと、複数の玉２１及び保持器２２を収容する収容空間１０ｂとは、互いに連通している。つまり、外輪１１とシャフト３との間における収容空間１０ａ，１０ｂが、第１のシール部材１４及び第２のシール部材２３によって外部から密閉されている。

玉２１は、外輪１１及びシャフト３の周方向に沿って複数個が等間隔に配置され、かつ保持器２２によって転動自在に保持されている。玉２１を転動させる外輪１１の第２の外側軌道面１１ｂは、回転軸線Ｏを含む平面で外輪１１を切断した断面において、外方に窪んだ円弧状である。また、シャフト３の第２の内側軌道面３ｂは、回転軸線Ｏを含む平面でシャフト３を切断した断面において、外方に窪んだ円弧状である。

ころ１２は、外輪１１及びシャフト３の周方向に沿って複数個が等間隔に配置され、かつ保持器１３によって転動自在に保持されている。ころ１２を転動させる第１の外側軌道面１１ａ及び第１の内側軌道面３ａは、シャフト３の回転軸線Ｏと平行な円筒状に形成され、保持器１３及び複数のころ１２を介して回転軸線Ｏの径方向に対向している。複数のころ１２の玉軸受２側への軸方向移動は、外輪１１の内周面から内方に突出して形成された壁部１１１によって規制されている。

図３に示すように、保持器１３は、複数のころ１２をそれぞれ転動可能に保持する複数の保持孔１３ａが等間隔に形成された円筒状の部材であり、例えばガラス繊維を含有するナイロン等の繊維強化樹脂の成形体からなる。

保持器１３は、保持孔１３ａの第１のシール部材１４側に形成された第１円環部１３１と、保持孔１３ａの玉軸受２側に形成された第２円環部１３２と、第１円環部１３１と第２円環部１３２とを連結する複数の柱部１３３とを一体に有している。第１円環部１３１は、その外周端部が柱部１３３よりも径方向外側に突出している。第１円環部１３１の軸方向端面１３１ａは、ワッシャ１５に対向している。

（ワッシャ１５の構成）
ワッシャ１５は、シャフト３を挿通させる挿通孔１５０が中心部に形成された円環板状であり、外輪１１及びシャフト３に対して相対回転可能かつ軸方向移動可能である。ワッシャ１５の外径は第１の外側軌道面１１ａの内径よりも小さく、ワッシャ１５の内径は第１の内側軌道面３ａの外径よりも大きい。また、ワッシャ１５は、図２に示すように、一方の軸方向端面に保持器１３の軸方向端面１３１ａと摺接する摺接面１５ａを有し、他方の軸方向端面に第１のシール部材１４の芯金１４０と当接する当接面１５ｂを有している。つまり、保持器１３が第１のシール部材１４側に移動したとき、ワッシャ１５の摺接面１５ａが保持器１３の軸方向端面１３１ａと接触し、当接面１５ｂが芯金１４０と接触する。

また、ワッシャ１５は、その外周面１５ｃが第１の外側軌道面１１ａの内径と同径に形成された外輪１１の内周面１１ｅとの間に隙間を介して対向し、内周面１５ｄとシャフト３の外周面３ｃとの間にも隙間が形成されている。このワッシャ１５の内周面１５ｄとシャフト３の外周面３ｃとの隙間には、ワッシャ１５が第１のシール部材１４側に移動した場合に、第２のシールリップ１４１ｃの先端が収容される。これにより、ワッシャ１５が保持器１３から受ける押圧力によって第１のシール部材１４の芯金１４０に接触したときでも、シール部１４１にワッシャ１５が接触しないようになっている。

また、ワッシャ１５は、当接面１５ｂが芯金１４０に当接した状態で第１のシール部材１４の芯金１４０と摺動し得るので、芯金１４０の耐摩耗性を考慮してワッシャ１５の材質及び硬さを設定する必要がある。つまり、ワッシャ１５の硬度が過度に高いと、芯金１４０がワッシャ１５との摺動によって摩耗し、その寿命が低下してしまう。一方、ワッシャ１５の硬度が低すぎると、ワッシャ１５の耐摩耗性が低下して異物発生の要因となり好ましくない。そこで、ワッシャ１５は、例えば合金工具鋼からなり、そのビッカーズ硬さが５００〜１０００Ｈｖであることが好ましい。

（水ポンプ１００の動作）
水ポンプ１００は、補機ベルトを介してベルトプーリ５０に伝達されるエンジンの動力によって動作する。すなわち、エンジンの動力が補機ベルトを介してベルトプーリ５０に伝達され、プーリシート５２を介してシャフト３が外輪１１に対して回転駆動される。これにより、シャフト３の一端部に取り付けられたインペラ４がシャフト３と共に回転し、インペラ４の羽根部４２がエンジンの冷却水を循環させる。

シャフト３が回転駆動される際、ころ１２が保持器１３の保持孔１３ａ内で傾き、スキュー状態で転動すると、ころ１２が保持器１３の第１円環部５１に当接し、保持器１３が第１のシール部材１４側に向かって押し付けられる場合がある。

しかし、本実施の形態では、ワッシャ１５が第１のシール部材１４と保持器１３との間に配置され、摺接面１５ａにおいて保持器１３の軸方向端面１３１ａと摺接するので、第１のシール部材１４に対するワッシャ１５の相対回転速度は、第１のシール部材１４と保持器１３との相対回転速度よりも低くなる。これにより、第１のシール部材１４の芯金１４０の摩耗が抑制される。

また、本実施の形態では、第１のシール部材１４と保持器１３との間にワッシャ１５が介在することにより、ワッシャ１５との接触による保持器１３の摩耗も抑制される。つまり、ワッシャ１５は外輪１１及びシャフト３に対して相対回転可能であるので、保持器１３とワッシャ１５との相対回転速度は、保持器１３と第１のシール部材１４との相対回転速度よりも低くなる。これにより、保持器１３が第１のシール部材１４の芯金１４０に当接する場合に比較して、保持器１３の摩耗が抑制される。

また、ワッシャ１５が第１のシール部材１４の芯金１４０に接触しても、第１のシール部材１４のシール部１４１はワッシャ１５に接触しないので、芯金１４０よりも摩耗しやすいシール部１４１の摩耗が抑制される。これにより、第１のシール部材１４のシール性が長期間に亘って維持される。すなわち、第１のシール部材１４のシール性能の劣化が抑制され、ころ軸受１の耐久性を向上させることができる。また、ワッシャ１５がシール部１４１に接触しないことにより、シール部１４１の弾性変形が抑制され、第１のシール部材１４のシール性が良好に保たれる。

（実施の形態の効果）
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１のシール部材１４及び保持器１３の摩耗を抑制し、ころ軸受１の耐久性を向上させることができる。また、ワッシャ１５は、外輪１１及びシャフト３に対して相対回転可能かつ軸方向移動可能であるので、その組み付けに際して単に保持器１３と第１のシール部材１４との間に配置すればよく、仮にワッシャ１５を外輪１１に形成した溝等に嵌合して固定する場合に比較して、その組み付けが容易である。またさらに、保持器１３や外輪１１に、保持器１３の軸方向移動を規制するための構成を設ける必要がなく、ころ軸受１ならびに水ポンプ用軸受１０の大型化を抑制することができる。

以上、本発明のころ軸受を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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る。例えば、上記各実施の形態では、ころ軸受を水ポンプ用軸受に適用した場合について説明したが、これに限らず本発明に係るころ軸受は、様々な用途に適用することが可能である。

１…ころ軸受、２…玉軸受、３…シャフト、３ａ…第１の内側軌道面、３ｂ…第２の内側軌道面、３ｃ…外周面、４…インペラ、４１…軸部、４２…羽根部、６…ポンプハウジング、７…シール部材、１０…水ポンプ用軸受、１０ａ，１０ｂ…収容空間、１１…外輪、１１ａ…第１の外側軌道面、１１ｂ…第２の外側軌道面、１１ｃ，１１ｄ…シール嵌合溝、１１ｅ…内周面、１１１…壁部、１２…ころ、１３…保持器、１３１…第１円環部、１３２…第２円環部、１３１ａ…軸方向端面、１３３…柱部、１４…第１のシール部材、１４０…芯金、１４１…シール部、１４１ａ…基部片、１４１ｂ，１４１ｃ…第１及び第２のシールリップ、１５…ワッシャ、１５ａ…摺接面、１５ｂ…当接面、１５ｃ…外周面、１５ｄ…内周面、２１…玉、２２…保持部、２３…第２のシール部材、２３０…芯金、２３１…シール部、２３１ａ…基部片、２３１ｂ，２３１ｃ…第１及び第２のシールリップ、５０…ベルトプーリ、５１…ボルト、５２…プーリシート、６１…軸受組付用筒、１００…水ポンプ、Ｏ…回転軸線

Claims

軌道面を内周に有する外輪と、前記軌道面を転動する複数のころと、前記複数のころを転動可能に保持する保持器と、前記複数のころ及び前記保持器を収容する収容空間を封止するためのシール部材とを備えたころ軸受であって、
前記シール部材は、芯金と、前記芯金に接合された弾性体と、
前記シール部材の前記芯金と前記保持器との間に配置された環状部材とを有し、
前記保持器が前記シール部材側に移動したとき、前記環状部材は、その一方の軸方向端面が前記保持器に接触し、他方の軸方向端面が前記芯金に接触する、
ころ軸受。
前記環状部材は、その外径が前記軌道面の内径よりも小さく、前記外輪に対して相対回転可能かつ軸方向移動可能である、
請求項１に記載のころ軸受。
前記シール部材は、前記芯金の一部が前記弾性体から露出して前記環状部材に対向し、前記環状部材が前記保持器から受ける押圧力によって前記芯金に接触したとき、前記弾性体に前記環状部材が接触しない、
請求項１又は２に記載のころ軸受。