JP2017082948A - 複列六点接触玉軸受およびプーリ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用エンジンに付随する電磁クラッチに代表されるラジアル荷重、アキシアル荷重およびモーメント荷重が発生する使用環境下においても潤滑寿命（グリース寿命）の低下を抑制する複列六点接触玉軸受およびそれを用いたプーリ構造を提供する。【解決手段】一方の列は玉１ａが溝１ｂと四点接触している構造であり、他方の列は玉１ａが溝１ｂと二点接触している構造の複列六点接触玉軸受１において、二点接触側の玉１ａと溝１ｂとの接触角α１を１０°以上４５°以下の範囲として、四点接触側の玉１ａと溝１ｂとの接触角α２、α３をそれぞれ０°以上５０°以下の範囲とする複列六点接触玉軸受１とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、主に自動車の電磁クラッチに内蔵されている玉軸受およびそれを用いたプーリ構造に関する。

自動車用エンジンに付随する電磁クラッチを構成している各種プーリ用の軸受には、プーリの周囲に取り付けられたベルトが回転することにより発生するラジアル荷重およびモーメント荷重、コンプレッサの回転軸が回転することで発生するアキシアル荷重の異なる方向に発生する３種類の荷重に耐えうるだけの性能が従来から要求されてきた。

中でも、ラジアル荷重とモーメント荷重については、その負荷の度合いによって軸受の寿命を大きく左右する一因にもなっている。高負荷のラジアル荷重とモーメント荷重に耐えうる電磁クラッチ用の玉軸受としては、例えば特許文献１および２に開示されている単列構造の玉軸受や特許文献３に開示されている複列構造の玉軸受がある。また、複列構造の玉軸受の中でも多点接触構造の軸受としては、例えば特許文献４および５に開示されている。

特開平１１−３３６７９５号公報 特開２０００−１２０６６８号公報 特開２００６−３４９０７３号公報 特開平５−１１８３２７号公報 実開平５−１４６３７号公報

しかし、特許文献１および２に開示された単列の軸受では負荷荷重が増大すると、その定格荷重も増大するので軸受自体の大きさも大きくする必要がある。また、複数の単列軸受を組み合わせて使用することもできるが、その場合幅方向の設置場所を確保したり、組付け時の維持管理が煩雑になるという問題があった。

また、特許文献３ないし５に開示された複列の玉軸受では２点接触側の列の接触角が０°の場合、軸受にモーメント荷重が負荷されると玉（ボール）と軌道面との接触面圧が増大して発熱量が増加する結果、潤滑寿命（グリース寿命）が大幅に低下するという問題があった。同時に、４点接触側の列をより高負荷側に配置した場合にも同様の問題があった。

そこで、本発明においては例えば自動車用エンジンに付随する電磁クラッチに代表されるラジアル荷重、アキシアル荷重およびモーメント荷重が発生する使用環境下においても潤滑寿命の低下を抑制する複列六点接触玉軸受およびそれを用いたプーリ構造を提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明においては一方の列は玉が溝と四点接触している構造であり、他方の列は玉が溝と二点接触している構造である複列六点接触玉軸受であって、二点接触側の玉と溝との接触角を１０°以上４５°以下の範囲として、四点接触側の玉と溝との接触角を０°以上５０°以下の範囲とする複列六点接触玉軸受とした。

請求項２に係る発明においては、前述した複列六点接触玉軸受を利用して、回転軸および一端に凸部を備えるコンプレッサと、コンプレッサの凸部にはめ込まれたプーリと、プーリの内側に配置された複列六点接触玉軸受と、コンプレッサの回転軸の先端にはめ込まれたハブと、プーリの外周側に巻きつけられているベルトと、から構成するプーリ構造とした。また、請求項３に係る発明においては、複列六点接触玉軸受の幅方向中心がベルトの幅方向中心よりもコンプレッサ側になるように複列六点接触玉軸受が配置されており、かつ二点接触側の列が複列六点接触玉軸受の幅方向中心を基準としてベルトの幅方向中心側になるように配置するプーリ構造とした。

以上述べたように、本発明においては、一方の列を玉が溝と四点接触している構造とし、他方の列を玉が溝と二点接触している構造とする複列六点接触玉軸受であって、二点接触側の玉と溝との接触角を１０°以上４５°以下の範囲として、四点接触側の玉と溝との接触角を０°以上５０°以下の範囲とすることによって、ラジアル荷重、アキシアル荷重およびモーメント荷重が発生する使用環境下においても潤滑寿命（グリース寿命）の低下を抑制することができた。

本発明の実施形態に係るプーリ構造１０全体の模式断面図である。 図１に示すプーリ構造１０における複列六点接触玉軸受１周辺の構造を示す模式断面図である。

本発明の実施の形態の一例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係るプーリ構造１０全体の模式断面図、図２は図１に示すプーリ構造１０における複列六点接触玉軸受１周辺の構造を示す模式断面図である。本発明に係るプーリ構造１０は、図１に示すように回転軸２ａおよび一端に凸部２ｂを備えるコンプレッサ２と、コンプレッサ２の凸部２ｂにはめ込まれたプーリ３と、プーリ３の内側に配置された複列六点接触玉軸受１と、コンプレッサ２の回転軸２ａの先端にはめ込まれたハブ４と、プーリ３の外周側に巻きつけられているベルト５とから構成されている。

プーリ３内に配置された複列六点接触玉軸受１は、図２に示すように一方の列が玉１ａと溝１ｂとが四点接触している列であり、他方の列が玉１ａと溝１ｂとが二点接触している列からなる複列の玉軸受である。二点接触側の玉１ａと溝１ｂとの接触角α１は１０°以上４５°以下の範囲であり、四点接触側の玉１ａと溝１ｂとの接触角α２、α３は共に０°以上５０°以下の範囲とする構成である。

また、プーリ３内における複列六点接触玉軸受１の配置に関しては、複列六点接触玉軸受１の幅方向中心Ｃ１がベルト５の幅方向中心Ｃ２よりも図１に示すコンプレッサ２側になるように配置されており、かつ複列六点接触玉軸受１の二点接触側の列（図面上左側の列）が複列六点接触玉軸受１の幅方向中心Ｃ１を基準としてベルト５の幅方向中心Ｃ２側になるように配置される。

プーリ内に配置される複列六点接触玉軸受について、軸受の配置の相違による軸受寿命の比較評価を寿命計算式により行ったので、その結果について説明する。プーリ内における軸受の配置としては、図２に示すように２点接触側の列を図１に示すハブ側に配置した（２点接触側の列を複列六点接触玉軸受１の幅方向中心を基準としてベルトの幅方向中心側に配置した）場合とこのような配置とは逆に２点接触側の列を図１に示すコンプレッサ側に配置した場合とについて比較評価（耐久評価）を寿命計算式により行った。また、寿命計算については日本工業規格ＪＩＳ Ｂ１５１８「転がり軸受−動低格荷重及び定格寿命」の寿命計算式に基づいて算出した。算出した結果、複列六点接触玉軸受における２点接触側の列をハブ側に配置した場合の方が、２点接触側の列をコンプレッサ側に配置した場合に比べて、約１．７倍の寿命結果が得られた。

以上の結果より、プーリ構造において内部に組み込む複列六点接触玉軸受はベルトの幅方向中心に対して、軸受の幅方向中心をオフセットした状態で配置し（図２で示す距離ｗの位置関係となるようオフセットする）、さらに複列六点接触玉軸受における２点接触側の列を複列六点接触玉軸受の幅方向中心を基準としてベルトの幅方向中心側に配置することで、軸受寿命が向上することがわかった。

次に、複列六点接触玉軸受の各列における玉と溝との接触角を変化、特に２点接触側の列の接触角（図２で示すα１）を変化させることによる寿命比較を行ったので、その比較結果について説明する。本比較は、複列六点接触玉軸受に対しては、ベルト側よりプーリ側に対してラジアル荷重およびモーメント荷重の両方の荷重を負荷した状態で行った。なお、４点接触側の列における玉と溝との接触角（図２で示すα２、α３）は、共に２０°で固定するものとする。また、寿命計算については実施例１の場合と同様に日本工業規格ＪＩＳ Ｂ１５１８「転がり軸受−動低格荷重及び定格寿命」の寿命計算式に基づいて算出した。

算出した結果、図２で示す接触角α１が０°における寿命評価結果を１とした場合に、接触角α１が１０°および４５°の場合には約１．１、接触角α１が１５°および３５°の場合には約１．２、接触角α１が２０°、２５°および３０°の場合には、約１．２５まで向上するという結果が得られた。

以上の結果より、複列六点接触玉軸受における２点接触側の列の接触角が１０°〜４５°の場合には、他の角度範囲の場合に比べて軸受寿命が向上することがわかった。

１ 複列六点接触玉軸受
１ａ 玉
１ｂ 溝
１ｃ 内輪
１ｄ 外輪
２ コンプレッサ
２ａ 回転軸
２ｂ 凸部
３ プーリ
４ ハブ
５ ベルト
１０ プーリ構造
α１ ２点接触側の接触角
α２、α３ ４点接触側の接触角
Ｃ１ 複列六点接触玉軸受１の幅方向中心
Ｃ２ ベルト５の幅方向中心
ｗ 複列六点接触玉軸受１の幅方向中心Ｃ１とベルト５の幅方向中心Ｃ２とのオフセット距離

Claims (3)

1. 一方の列は玉が溝と四点接触している構造であり、他方の列は玉が溝と二点接触している構造である複列六点接触玉軸受であって、
   前記二点接触側の前記玉と前記溝との接触角は１０°以上４５°以下の範囲であり、前記四点接触側の前記玉と前記溝との接触角は０°以上５０°以下の範囲であることを特徴とする複列六点接触玉軸受。
2. 回転軸および一端に凸部を備えるコンプレッサと、前記コンプレッサの凸部にはめ込まれたプーリと、前記プーリの内側に配置された前記複列六点接触玉軸受と、前記コンプレッサの回転軸の先端にはめ込まれたハブと、前記プーリの外周側に巻きつけられているベルトと、から構成されていることを特徴とするプーリ構造。
3. 前記複列六点接触玉軸受の幅方向中心が、前記ベルトの幅方向中心よりも前記コンプレッサ側になるように前記複列六点接触玉軸受が配置されており、かつ前記二点接触側の列が前記複列六点接触玉軸受の幅方向中心を基準として前記ベルトの幅方向中心側になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプーリ構造。

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