JP6382550B2

JP6382550B2 - プーリユニット

Info

Publication number: JP6382550B2
Application number: JP2014071520A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　一弘; 一弘渡辺; 中尾　吾朗; 吾朗中尾; 井筒　智善; 智善井筒; 毅香田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015194172A

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、弾性シール部材が異物の接触によって損傷するのを防止することができると共に、軸受内輪に精度の高い加工を施すことなく軸受内部への高圧洗浄水の浸入防止を図ることができるようにし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、内周部に内向き傾斜部が設けられ、芯金によって補強された弾性シール部材とを有し、前記弾性シール部材の前記スリンガと対向する面に複数のリップを設け、その複数のリップのそれぞれを前記スリンガに弾性接触させ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複数のリップを設け、そのリップのそれぞれを内輪の外径面端部に圧入したスリンガ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、複数のリップによって高圧洗浄水の軸受内部への浸入を防止することができ、しかも、リップのそれぞれはスリンガに対する接触によって水密性を確保するため、内輪に精度の高い加工を施すことなく高圧洗浄水の浸入防止とすることができる。

ここで、複数のリップは、弾性シール部材の外側面から斜め外方に向けて延びて先端部がスリンガの外向きフランジに弾性接触するアキシャルリップと、傾斜部の内周に形成されて先端部がスリンガの円筒部外径面に弾性接触するラジアルリップの組み合わせからなるものであってもよく、あるいは、一対のアキシャルリップからなるものであってもよい。

上記アキシャルリップに対し、軸受外輪の高速回転時に径方向外方に向けて弾性変形して外向きフランジとの間にラビリンス隙間を形成する弾性変形能を付与しておくことにより、外輪の高速回転時の回転抵抗の低減化を図ることができる。

弾性シール部材は、リップがスリンガと接触回転するため、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、そのダストカバーとスリンガのそれぞれで弾性シール部材を覆うことができるため、弾性シール部材が異物との接触により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。

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に複数のリップを設け、そのリップのそれぞれを内輪の外径面端部に圧入したスリンガに弾性接触させるようにしたので、スリンガによって飛来してくる異物が弾性シール部材に直接衝突するのを避けることができ、弾性シール部材の損傷防止を図ることができる。

また、スリンガに弾性接触させた複数のリップによって高圧洗浄水が内部に浸入するのを防止することができるため、内輪に精度の高い加工を施すことなく高圧洗浄水の浸入防止を図ることができる。

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の内周部には内向き傾斜部３４ｂが設けられている。弾性シール部材３４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３６が設けられ、そのアキシャルリップ３６の先端部がスリンガ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、弾性シール部材３４の傾斜部３４ｂの内周には一対のラジアルリップ３７ａ、３７ｂが設けられている。一対のラジアルリップ３７ａ、３７ｂ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３４ｂ間をシールしている。

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３６およびラジアルリップ３７ａ、３７ｂ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３６およびラジアルリップ３７ａ、３７ｂ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３６および一対のラジアルリップ３７ａ、３７ｂを設け、そのリップ３６、３７ａ、３７ｂ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、高圧洗浄水によってエンジンルームが洗浄される際、複数のリップ３６、３７ａ、３７ｂのそれぞれに高圧洗浄水が直接に吹き付けられるようなことがないため、スリンガ３１に対するリップ３６、３７ａ、３７ｂのそれぞれの弾性接触によって高圧洗浄水が軸受内部に浸入するのを確実に防止することができる。

このとき、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仕上げる必要があるが、リップ３６、３７ａ、３７ｂ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必要とせず、内輪２２の加工の容易化を図ることができる。

ここで、軸受外輪２１の高速回転時、アキシャルリップ３６が径方向外方に向けて弾性変形して外向きフランジ３３との間にラビリンス隙間を形成する弾性変形能をアキシャルリップ３６に付与しておくと、外輪２１の高速回転時の回転抵抗を低減することができる。

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４３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４４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４５を設けている。

図２では、弾性シール部材３４にアキシャルリップ３６と一対のラジアルリップ３７ａ、３７ｂを設けるようにしたが、図３に示すように、一対のアキシャルリップ３６を内外に設け、それぞれのアキシャルリップ３６の先端部をスリンガ３１の外向きフランジ３３に弾性接触させ、弾性シール部材３４における内向き傾斜部３４ｂの内径面を円筒部３２の外径面に対して微小間隙３８をおいて対向させて水の浸入を防止し、かつ、潤滑用グリースの外部漏洩を防止す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４０のフランジ４１と軸受２０の内輪２２とで環状のダストカバー５０ａの内周部を両側から挟持して、そのダストカバー５０ａ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４２に設けられた座４２ａとプーリ軸４０の端部とで環状のダストカバー５０ｂの内周部を両側から挟持して、そのダストカバー５０ｂ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５０ａ、５０ｂのそれぞれは、外周部にテーパ状周壁５１を有し、内周部に上記周壁５１と同方向に膨出する膨出部５２が設けられている。

上記のように、一対のダストカバー５０ａ、５０ｂ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３４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弾性シール部材
３４ｂ傾斜部
３５芯金
３６アキシャルリップ
３７ａラジアルリップ
３７ｂラジアルリップ
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
５０ａダストカバー
５０ｂダストカバー

Claims

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形成されたシール取付溝に圧入されて外周部が支持され、内周部に内向き傾斜部が設けられ、芯金によって補強された弾性シール部材とを有し、前記弾性シール部材の前記スリンガと対向する面に複数のリップを設け、これら複数のリップが、前記弾性シール部材の外側面から斜め外方に向けて延びて先端部が前記スリンガの外向きフランジに弾性接触するアキシャルリップと、前記傾斜部の内周に形成されて先端部が前記スリンガの円筒部の外径面に弾性接触又は微小間隙をおいて対向するラジアルリップとからなり、
前記アキシャルリップが、前記軸受の外輪回転時に径方向外方に向けて弾性変形して前記外向きフランジとの間にラビリンス隙間を形成する弾性変形能を有することを特徴とするプーリユニット。
前記ラジアルリップは、前記スリンガの円筒部の外径面に対して微小間隙をおいて対向している請求項１に記載のプーリユニット。
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または２に記載のプーリユニット。
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。