JP6490348B2 - プーリユニット - Google Patents

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、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と、前記テーパ筒部の大径端から外径側に向けて延びる大径円板部と、この大径円板部の大径端から内方に向けて延びる外筒部とを設け、
   前記弾性シール部材には、外側面から斜め外方に延びて外輪の内径面よりも径方向外側で先端部が前記テーパ筒部の内面に弾性接触し、基端部から先端部に近いほど厚さが徐々に減少するアキシャルリップを設け、
   前記外筒部と対向する前記外輪の側面との間の隙間は、前記アキシャルリップと径方向に対向している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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