JP6602583B2 - プーリ付き軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車エンジンにおけるプーリ付き軸受に関する。

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し、ベルト張力を一定に保つようにしている。

上記のようなアイドラプーリやテンションプーリは、外部に露出する組み付けであるため、そのプーリを回転自在に支持する軸受には、シールによって軸受内部への異物の侵入を防止するシール付き軸受が一般的に使用される。

しかし、シール付き軸受に組み込まれたシールのみで泥水などの異物の軸受内への侵入を防止する場合、異物との接触によってシールが損傷し易く、耐久性に問題があるため、シール付き軸受の両側にダストカバーを設けてシールの損傷を防止し、軸受のシール性の向上を図ることが行われている（特許文献１、２参照）。

特開２００９−２１６１３８号公報 特開２００９−１７４６８３号公報

ところで、特許文献１および２に記載されたプーリ付き軸受においては、シール付き軸受とダストカバーとの対向部間に形成された間隙が小さく、また、特許文献２に記載されたプーリ付き軸受においては、プーリの側面に環状の突条を設け、その突条によってシール付き軸受とダストカバーとの対向部間に形成された間隙を覆うようにしているため、上記間隙からダストカバー内に水滴が浸入することは少ないが、万一浸入すると、スムーズに排出することができない。

すなわち、シール付き軸受とダストカバーとの対向部間に形成された間隙内に水滴が浸入した場合、その水滴はシール付き軸受の側面とダストカバーの内側面の両方に付着する。このとき、ダストカバーは軸受の内輪に支持されて回転することがなく、そのダストカバー側の水滴の付着力が抵抗となって遠心力の影響を受けることが少なくなり、水滴を良好に排出することができない。

近年では、従来では考慮されていなかった悪路走行等の条件が増え、ダストカバーでの対策だけでは、軸受内部に異物の侵入が認められており、その結果としてプーリ付き軸受の耐水要求が高まってきている。

この発明の課題は、ダストカバー内に浸入した水滴を円滑に排出することができるようにしたプーリ付き軸受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、シール付き転がり軸受と、その転がり軸受が組み込まれたボス部を内周部に有するプーリと、前記転がり軸受の両側に設けられたダストカバーとを有してなり、前記ダストカバーによって前記転がり軸受の側面を覆うようにしたプーリ付き軸受において、前記ダストカバーの前記転がり軸受と対向する内側面に撥水加工を施した構成を採用したのである。

上記のように、ダストカバーの内側面に撥水加工を施すことにより、ダストカバーと転がり軸受の対向部間に万一水滴が浸入した場合、その水滴の付着力は転がり軸受側で大きく、ダストカバー側で小さいものとなり、転がり軸受の回転により、その転がり軸受と共に水滴が回転する。このため、水滴は負荷される遠心力により径方向外方に向けて移動して外部にスムーズに排出されることになる。

この発明に係るプーリ付き軸受において、ダストカバーの外周部に形成された外環部と転がり軸受の外輪側面との対向部間に形成される間隙の軸方向の間隙量が大きくなり過ぎると、異物が侵入し易くなるため、上記間隙量は１．５ｍｍ以下とするのがよい。

また、ダストカバーの撥水加工面に水滴が付着した際の水滴の濡れ角度が必要以上に小さい場合は、水滴が外方に拡がりをもって拡張濡れ状態となり、ダストカバーに対する水滴の付着力が大きくなって遠心力の影響を受けることが少なくなるため、上記濡れ角度は９０°以上とすることが好ましい。

ここで、濡れ角度とは、ダストカバーに水滴が付着し、ダストカバーの表面が水滴および気体と接触しているとき、この３層が接触する境界線において水滴面がダストカバーの表面と成す角度（接触角）をいう。

この発明に係るプーリ付き軸受において、ダストカバーの撥水加工面と対向する軸受プーリ面にダストカバーの濡れ角度を超えない範囲で撥水加工を施すのがよい。このように、軸受プーリ面にも撥水加工を施すことによって、ダストカバーと転がり軸受の対向部間に浸入する水滴をより円滑に排出することができる。

この発明においては、上記のように、転がり軸受の側面を覆うダストカバーの内側面に撥水加工を施したことにより、転がり軸受とダストカバーの対向部間に浸入した水滴は転がり軸受の回転による遠心力の影響を受け易くなるため、水滴を円滑に排出することができる。

この発明に係るプーリ付き軸受の縦断面図 図１のインサイド側ダストカバーと転がり軸受の一部分を拡大して示す断面図 図１のアウトサイド側ダストカバーとプーリのボス部の一部分を拡大して示す断面図 ダストカバーに付着した水滴の濡れ角度を示す図 従来のプーリ付き軸受に対する水滴の付着状態を示す断面図

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、プーリ付き軸受は、転がり軸受１０と、その転がり軸受１０によって回転自在に支持されたプーリ３０と、上記転がり軸受１０の両側に設けられた一対のダストカバー４０、４１とを有している。

転がり軸受１０は、外輪１１の内径面に形成された軌道溝１２と、内輪１３の外径面に形成された軌道溝１４間に複数のボール１５を組込み、そのボール１５を保持器１６で保持し、上記外輪１１と内輪１３の対向部間に形成された軸受空間の両端開口を一対のシール１７で密閉したシール付きの玉軸受からなる。

ここで、シール１７は、図３に示すように、外輪１１の内径面端部に形成されたシール取付溝１８で外周部が支持され、内周部には、図２に示すように、内向きリップ１９ａと外向きリップ１９ｂが形成され、上記内向きリップ１９ａが内輪１３の外径面の端部に形成されたシール溝２０の内側壁２０ａに弾性接触し、一方、外向きリップ１９ｂがシール溝２０の外側に形成された円筒形のランド部２１に弾性接触して、内輪１３との間を密閉している。

なお、シール付き転がり軸受１０は、玉軸受に限定されない。例えば、円筒ころ軸受であってもよい。

また、図２では、内向きリップ１９ａおよび外向きリップ１９ｂのそれぞれを対応する面に対して弾性接触させるようにしたが、内向きリップ１９ａおよび外向きリップ１９ｂのいずれか一方のみを対応する面に対して弾性接触させるようにしてもよい。

図１に示すように、シール付き転がり軸受１０の内輪１３は、その内側に挿入されたボルト２２をプーリ軸２３の軸端面に形成されたねじ孔２４にねじ込むことによって非回転の支持とされる。

ここで、ボルト２２は、ねじ軸２２ａの端部に大径軸部２２ｂが設けられ、その大径軸部２２ｂの端部にフランジ２２ｃと、そのフランジ２２ｃの端面に頭部２２ｄが設けられた構成とされており、上記大径軸部２２ｂが転がり軸受１０の内輪１３に嵌合され、プーリ軸２３のねじ孔２４にねじ軸２２ａをねじ込んで締め付けることによって、内輪１３がフランジ２２ｃとプーリ軸２３の軸端面で両側から挟持されて固定とされる。

プーリ３０は、外周部にベルト案内輪３１を有し、そのベルト案内輪３１の内径面に環状フランジ３２が形成され、その環状フランジ３２の内径部にボス部３３が設けられている。また、ボス部３３の一方の端部には内向きフランジ３４が設けられ、そのフランジ３４の外側面はテーパ面３５とされている。

なお、プーリ３０として、ここでは、金属の成形品としているが、金属の旋削加工品であってもよく、あるいは、樹脂の成形品であってもよい。

また、ベルト案内輪３１として、ここでは、外径面が円筒面３１ａ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。

プーリ３０は、ボス部３３の内側に転がり軸受１０の外輪１１が圧入されて回転自在に支持され、その外輪１１のインサイド側の側面に対する内向きフランジ３４の当接によってプーリ３０と転がり軸受１０の相対的な軸方向の位置決めとされている。その位置決め状態においてボス部３３の外側面は外輪１１のアウトサイド側の側面と同一面を形成している。

転がり軸受１０の両側に設けられた一対のダストカバー４０、４１のうち、ボルト２２の頭部２２ｄ側に設けられたアウトサイド側の一方のダストカバー４０は、内環部４２と、その内環部４２の外周に連設された傾斜部４３と、その傾斜部４３の外周に連設された外環部４４とを有してなる環状板からなり、上記外環部４４の外径はプーリ３０のボス部３３の外径と同径とされている。

上記一方のダストカバー４０は内環部４２がボルト２２のフランジ２２ｃと内輪１３とで両側から挟持されて固定とされている。このとき、ダストカバー４０は、傾斜部４３が外側方に膨出する取り付けとされて、外環部４４とボス部３３の外側面間に間隙４５が設けられている。上記間隙４５の軸方向の間隙量をδ_１とすると、そのδ_１は１．５ｍｍ以下とされている。

ボルト２２のねじ軸部２２ａ側、すなわち、プーリ軸２３の軸端面側に設けられたインサイド側の他方のダストカバー４１は、内環部４６と、その内環部４６の外周に連設された２段の同方向に傾斜する段付き傾斜部４７と、その段付き傾斜部４７の外周に連設された外環部４８とを有してなる環状板からなり、上記外環部４８の外径はプーリ３０のボス部３３の外径と同径とされている。

上記他方のダストカバー４１は、内環部４６が内輪１３とプーリ軸２３の軸端面とで両側から挟持されて固定とされている。このとき、ダストカバー４１は、段付き傾斜部４７が外側方に膨出する取り付けとされて、外環部４８とボス部３３の外側面間に間隙４９が設けられている。上記間隙４９の軸方向の間隙量δ_１は、一方のダストカバー４０の外環部４４とボス部３３の外側面間に形成された間隙４５の軸方向の間隙量δ_１と同じ大きさとされている。

一対のダストカバー４０、４１のそれぞれは、鋼板のプレス成形品からなり、転がり軸受１０の側面と対向する内側面は撥水加工されて、図２および図３に示すように、撥水層５０が設けられている。

撥水加工として、ここでは、ダストカバー４０、４１の表面にプライマを着け、その上にテフロン等の撥水性の高いコーティング材を厚さ２０〜３０μｍ程度に塗布して高温で焼付けるようにしているが、これに限定されるものではない。

ここで、図４は、撥水層５０の表面に水滴Ａが付着した状態を示し、その水滴Ａの濡れ角度αは９０°以上とされている。ここで、濡れ角度とは、撥水層５０に水滴Ａが付着し、撥水層５０の表面が水滴Ａおよび気体と接触しているとき、この３層が接触する境界線において水滴面が撥水層５０の表面と成す接触角をいう。

実施の形態で示すプーリ付き軸受は上記の構造からなり、そのプーリ付き軸受は、自動車補機駆動用ベルトの移動案内用として、あるいは、ベルトの張力調整用として用いられる。

上記のような使用では、外部に露出する取り付けであるため、悪路での走行時、飛散する泥水がプーリ３０内に侵入してくる場合が多い。このとき、プーリ３０を回転自在に支持する転がり軸受１０の両側にはダストカバー４０、４１が設けられているため、そのダストカバー４０、４１によって転がり軸受１０のシール１７に対する泥水等の異物の衝突を避けることができ、シール１７の損傷を防止することができる。

また、ダストカバー４０、４１とプーリ３０におけるボス部３３の対向面間に形成された間隙４５、４９の軸方向の間隙量は１．５ｍｍ以下とされた極めて小さなものであるため、その間隙４５、４９から内部に水滴が浸入することは殆どない。しかし、間隙４５、４９がある以上、水滴の浸入を完全に防止することはできない。

図２は、インサイド側のダストカバー４１と転がり軸受１０のシール１７間に水滴Ａが浸入した状態を示す。また、図３は、アウトサイド側のダストカバー４０とプーリ３０のボス部３３の対向面間に水滴Ａが浸入した状態を示す。

ここで、ダストカバー４０、４１のそれぞれの内側面は撥水加工が施されて撥水層５０が設けられているため、水滴Ａをスムーズに排出することができる。その水滴Ａの排出について以下に説明する。

図５は、撥水加工が施されていないダストカバー４０とプーリ３０のボス部３３の対向部間に水滴Ａが浸入した状態を示す。図５に示すように、ダストカバー４０の内側面に撥水加工が施されていないと、水滴Ａはダストカバー４０の内側面とボス部３３の側面のそれぞれに付着する。ダストカバー４０およびプーリ３０のそれぞれが金属で形成されて表面粗さが同じである場合、ダストカバー４０の内側面に対する水滴Ａの付着力とボス部３３の側面に対する水滴Ａの付着力は略同等とされる。

ここで、プーリ３０は、その外周のベルト案内輪３１で案内されるベルトの移動によって回転するが、ダストカバー４０は図１に示すように、転がり軸受１０の内輪１３とボルト２２のフランジ２２ｃで両側から挟持されて固定されているため、ダストカバー４０に対する水滴Ａの付着力が抵抗となって、水滴Ａは遠心力の影響を受けることが少なく、水滴Ａを良好に排出することができない。

しかし、実施の形態においては、ダストカバー４０の内側面には撥水層５０を設けているため、水滴Ａはダストカバー４０側で表面に丸みを帯び、ボス部３３側で表面に拡がりを持つ拡張濡れ状態となって、水滴Ａの付着力がボス部３３側で大きく、ダストカバー４０側で小さいものとなる。

このため、プーリ３０が回転することにより、そのプーリ３０のボス部３３と共に水滴Ａが回転する。このため、水滴Ａは負荷される遠心力により、図３の矢印で示すように、径方向外方に向けて移動して外部にスムーズに排出されることになる。

一方、図２に示すように、インサイド側のダストカバー４１と転がり軸受１０のシール１７間に水滴Ａが浸入した場合、シール１７はゴム製であり、ダストカバー４１は内側面に撥水層５０が設けられているため、水滴Ａはダストカバー４１側で表面に丸みを帯び、ボス部３３側で表面に拡がりを持つ拡張濡れ状態となって、水滴Ａの付着力はシール１７側で大きく、ダストカバー４１側で小さいものとなる。

このため、プーリ３０が回転することにより、転がり軸受１０の外輪１１と共にシール１７が回転し、そのシール１７と共に水滴Ａが回転する。このため、水滴Ａは負荷される遠心力により、図２の矢印で示すように、径方向外方に向けて移動して外部にスムーズに排出されることになる。

図４に示すように、撥水層５０の表面に水滴Ａが付着した状態での水滴Ａの濡れ角度αを９０°以上とすることにより、浸入した水滴Ａをより効果的に排出することができる。

なお、ダストカバー４０、４１の撥水加工面と対向する軸受プーリ面（外輪１１、シール１７、シール溝２０を含む）にダストカバー４０，４１の濡れ角度を超えない範囲で撥水加工を施すようにしてもよい。軸受プーリ面にも撥水加工を施すことによって浸入した水滴Ａをより効果的に排出することができる。

１０ 転がり軸受
３０ プーリ
３３ ボス部
４０ ダストカバー
４１ ダストカバー
４４ 外環部
４８ 外環部
５０ 撥水層

Claims (4)

1. シール付き転がり軸受と、その転がり軸受が組み込まれたボス部を内周部に有するプーリと、前記転がり軸受の両側に設けられたダストカバーとを有してなり、前記ダストカバーによって前記転がり軸受の側面を覆うようにしたプーリ付き軸受において、
   前記ダストカバーの前記転がり軸受と対向する内側面に撥水加工を施し、前記ダストカバーの撥水加工面と、当該撥水加工面と対向する軸受プーリ面との両方に水滴が付着した際の当該水滴の付着力に、軸受プーリ面側の付着力よりも当該撥水加工面側の付着力が小となる差を設けたことを特徴とするプーリ付き軸受。
2. 前記ダストカバーの外周部に形成された外環部と前記転がり軸受の外輪側面との対向部間に形成される間隙の軸方向の間隙量を１．５ｍｍ以下とした請求項１に記載のプーリ付き軸受。
3. 前記ダストカバーの撥水加工面に水滴が付着した際の水滴の濡れ角度を９０°以上とした請求項１又は２に記載のプーリ付き軸受。
4. 前記ダストカバーの撥水加工面と対向する軸受プーリ面にダストカバーの濡れ角度を超えない範囲で撥水加工を施した請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプーリ付き軸受。

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