JPWO2003069175A1 - エンジン補機プーリ用軸受 - Google Patents

Abstract

本発明の軸受は、内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上である。また、軸受は外輪の外径が直径６５ｍｍ以下、玉径を４ｍｍ以下、軸受幅寸法を内径寸法の４５％以下のものを用い、玉のピッチ円直径を軸受断面中央より外径側に寄せ、又はＥＰ鋼を使用し、又は外輪転動溝外側をテーパ面とし、又はアンギュラー配置した外輪転動溝の内側を外輪転動溝外側より軸受中心軸線方向に位置させ、又は保持器背面外側角取り等を断面幅の１／２より大きくし、又は内輪シール溝に嵌入して複数のリップを有するシールを備える。

Description

＜技術分野＞
本発明は、自動車のエアコン用コンプレッサ等のエンジン補機をエンジンにより無端ベルトで駆動するに際し、補機に設けたプーリを支持するための軸受に関し、特に軸受固定部材等の熱膨張で生じる軸受すきまの変化による悪影響を防止することができるようにしたエンジン補機プーリ用軸受に関する。
＜背景技術＞
自動車にはエンジンで駆動する種々の補機が存在するが、その一つとしてエアコンのコンプレッサがあり、その回転軸の端部に設けた従動プーリとエンジンの駆動プーリ間に無端ベルトを掛けることによりコンプレッサを作動している。このようなコンプレッサの例を図４に示している。
図６に示す車両用エアコンのコンプレッサ５１においては、ケーシング５２に複数形成したシリンダ５３内にピストン５４を往復動自在に配置し、ピストン基部に設けた互いに対向する半月状のシュー５５、５５間に斜板５６を摺動自在に挟み、斜板５６を回転させることによりピストン５４を往復動させている。このようにケーシング５２に形成したシリンダ５３内でピストン５４を円滑に摺動させるため、また重量軽減のため、ケーシングは例えば高シリコン材含有アルミニウム合金等のアルミニウム合金が用いられることが多い。
斜板５６に固定したアーム５７の端部に設けているピン５８は、回転軸６０と一体的に回転する回転駆動部材６１に設けた長孔６２に嵌合し、また、球状表面を有するスリーブ６３を回転軸６０に嵌合し、スリーブ６３をスプリング５９により軸線方向に付勢すると共に、このスリーブ６３外周で斜板５６を回転可能に支持している。
なお、このコンプレッサ５１のように、吸入室６４の圧力に応じて伸縮し弁の開閉を行う感圧部材４９を設け、コンプレッサの吸入圧力によりピストン５４の背面に対するバランス圧力を調整し、斜板５６の傾斜角をその圧力に対応して変化させ、ピストン５４のストロークを調整することにより吸入圧を一定に保つ可変容量ポンプとしているものもある。
図６に示すコンプレッサ５１においては電磁クラッチ６５を備えており、回転軸６０の端部に設けた取付ブラケット６６に板ばね６７を固定し、この板ばね６７の外周先端に磁性材料からなる環状板６８を固定している。図示実施例においては、コンプレッサ５１の端部ケーシング７０から突出した支持軸部７１の外周に、軸受７２を介して断面コ字型の従動プーリ７３を支持している。
この断面コ字型の空間には端部ケーシング７０側に固定したソレノイド７４を配置しており、このソレノイド７４に対して従動プーリ７３の環状壁部７５を挟んだ対向位置に、前記磁性材料からなる環状板６８を配置している。また、前記軸受７２は車両コンプレッサプーリ用軸受として、通常、外径の直径が６５ｍｍ以下の大きさのものが用いられ、更に、内部にグリースを封入するシール付軸受が用いられている。
上記のようにケーシング５２はアルミニウム合金が使用されるが、前記端部ケーシング７０も同様に重量軽減のためアルミニウム合金が使用され、したがって軸受７２の内輪６９が嵌合される支持軸部７１はアルミニウム合金製となっている。
図６に示す電磁クラッチ６５において、前記環状板６８はソレノイド７４が通電していないときには図示のように従動プーリ７３の環状壁７５から離れており、従動プーリ７３が無端ベルトにより回転させられても環状板７５は回転することがなく、したがってコンプレッサ５１は作動しない。それに対して、ソレノイド７４が通電されると、その磁力により磁性材からなる環状板７５が吸引され、従動プーリ７３の環状壁７５に押しつけられる。それにより電磁クラッチ６５が結合状態となり、従動プーリ７３が回転すると環状板６８も一体的に回転し、板ばね６７、取付ブラケット６６、回転軸６０を介して前記のように斜板５６を回転させ、ピストン５４を往復動することによりコンプレッサ５１を作動する。
上記のようなコンプレッサ５１の回転軸６０を回転させる従動プーリ７３を、ケーシングに対して回転自在に支持する軸受７２としては従来より種々のものが用いられているが、特に従動プーリ７３に対してベルトから偏荷重がかかることが多いため、その偏荷重によって軸受の内輪６９の中心軸と外輪７９の中心軸とが不一致になり傾斜することを防止するため、複列アンギュラー軸受が使用されることが多い。
前記のように、自動車コンプレッサプーリ用軸受においては、内輪が嵌合される部分は多くの場合コンプレッサのケーシングから突出した軸状部分であり、図６に示す例においては端部ケーシング７０から突出した支持軸部７１となっている。したがってこの支持軸部７１はケーシング構成部材の一部であるため、多くの場合はアルミニウム合金等の軽合金製である。また、軸受外輪が嵌合される部分は多くの場合従動プーリであり、鉄が使用されている。また、近年はこれを樹脂製とすることもある。
それに対して軸受はコンプレッサを駆動するときに作用する大きな荷重を受け、且つ長期間安定して回転支持しなければならないため、強度の高い軸受鋼を使用し、適宜軌道溝に表面処理を行わなければならない。そのため、この軸受とこの軸受の内輪及び外輪が嵌合する部材とは素材が異ならざるを得なくなる。
特にアルミニウム合金等の軽合金の多くのものは線膨張率が大きいのに対して、軸受鋼の線膨張率は比較的小さいため、近年のエンジンルーム内温度の高温化、軸受回転作動時の高温化に伴って軸受近辺の温度条件も高くなり、軸受の使用温度範囲が広くなっているため、両者の線膨張率の相違が大きな問題となってきている。
即ち、コンプレッサプーリをコンプレッサのケーシングに対し軸受を介して支持させるとき、例えば内輪６９を端部ケーシング７０に突出した支持軸部７１に嵌合するに際して、従来の程度の締め代で嵌合を行ったときには、温度条件が想定している温度より高くなったとき支持軸部７１が内輪６９よりも大きく膨張し、内輪をその内側から押圧する力が極めて大きくなる。そのため内輪が径を増大する方向に変形させられ、組立時に設定していた軸受すきまである初期すきまが次第に減少し、遂には内輪と外輪の間で玉が圧縮されて転動する、いわゆる運転すきまが負になる状態となる。また、その負の値は上記のような温度上昇によって次第に大きくなる。
このように運転すきまが負になると、内輪と外輪の軌道溝、及び玉の表面に長期間の運転に伴って次第に疲労及び温度上昇による損傷が発生し、寿命が短くなり、極めて好ましくない。その対策として、軸と軸受のはめあいのルーズを大きくすると、低温時においては両者の結合力が小さくなっているので、内輪と支持軸部との間で相対的なすべりを生じ、適切な軸受作用を行わなくなると共に騒音を発生する問題がある。
また、上記のような運転すきまが負にならないようにする対策として、予めすきまの減少分を見越して軸受の初期すきまを大きく設定することも考えられる。しかしながら、その際には低温運転時において軸受内に大きなすきまを生じているため、大きな騒音を発生することとなり好ましくない。
一方、軸受の外輪７９については、これが嵌合される従動プーリ７３が外輪の材料より線膨張率が大きい材料で製造されることがあり、近年では樹脂製のプーリが用いられることもある。したがって特に高温運転中に従動プーリの膨張量が大きくなると、最初従動プーリに所定の締め代で組立てられた外輪の締め代分が次第に無くなり、両者間で相対的なすべりを発生することとなる。その対策として従動プーリと軸受の組立時における締め代を従来のものより十分大きくし、高温運転時でも両者の結合力を充分維持できるようにし、両者間ですべりを発生しないようにすることが考えられる。
しかしながらそのように大きな締め代を設定した状態では、外輪に対して外側から大きな力が作用して変形し、所定の初期すきまに設定した軸受では前記外輪の内方への変形によりそのすきまが減少した状態で取り付けられることとなるため、場合によっては初期すきまが負になり、低温時の運転時に支障を来たし好ましくない。また、線膨張率が大きいため極低温で極端な負すきまになり、トルク過大、軸受軌道面の圧痕などの問題が生じる。また、これを防止するために初期すきまを大きくすることは、高温時でのすきまが大きくなり騒音発生となる。上記のことは自動車コンプレッサプーリ用軸受に限らず、他の種々のエンジン補機におけるプーリ軸受についても同様のこと言える。
したがって、本発明は軸受内輪の線膨張率と、この内輪を嵌合する部材との線膨張率が大きく異なっても、高温時に取り付け部材側の膨張による内輪の拡開変形によって生じる運転すきまの過剰減少を防止し、またその対策として軸受の初期すきまを大きくしたときにおける低温時での騒音の発生を防止することができるようにし、また軸受外輪の線膨張率と、この外輪を嵌合する部材との線膨張率が大きく異なっても、高温時に取り付け部材側の膨張による内径増大によって、軸受の締め代が減少することによる外輪と取り付け部材との間ですべりを発生させることをなくし、またその締め代の減少対策として予め締め代を大きくしたときの外輪の縮径変形、及び極低温下での収縮によって生じる初期すきまの過剰減少を防止することができるエンジン補機プーリ用軸受を提供することを第１の課題とする。更に、上記課題を解決するための手段を採用することにより生じる問題点が存在するときにはこれを解消し、より完全なエンジン補機プーリ用軸受を提供することを第２の課題としている。
＜発明の開示＞
本発明は、上記第１の課題を解決するため、外周面に外輪軌道溝を有する内輪及び内周面に外輪軌道溝を有する外輪から構成される一対の軌道輪と、前記内輪軌道溝と前記外輪軌道溝との間に配置された玉とを備え、前記一対の軌道輪のうち少なくとも一方は、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、前記部材に固定される前記軌道輪の底厚は、前記玉の直径の５０％以上であるエンジン補機プーリ用軸受としたものである。
更に、上記第２の課題を解決するため、外径が直径６５ｍｍ以下で複列の外輪軌道溝を内周面に有する外輪と、複列の内輪軌道溝を外周面に有する内輪と、前記内輪と外輪の各複列の内輪軌道溝及び外輪軌道溝間に配置される直径が４ｍｍ以下の玉と、前記各列の玉を保持する保持器と、軸受内部を密封するシールとを備え、軸受幅寸法を内径寸法の４５％以下とし、前記内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上とし、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、玉のピッチ円直径を軸受断面中央より外径側に寄せ、または前記軸受材は鋼中酸素量が６ｐｐｍ以下のＥＰ鋼であり、または前記外輪軌道溝の軸受幅方向外側をテーパ面とし、またはアンギュラー配置した前記外輪軌道溝の軸受幅方向内側を前記外輪軌道溝の軸受幅方向外側より軸受中心軸線側内方に位置させ、または前記保持器の背面外側の角取り或いは面取りを前記保持器の断面幅の２分の１より大きくし、または前記内輪に設けられた内輪シール溝に嵌入して複数のリップを有するシールを備える少なくともいずれか一つの手段を採用したエンジン補機プーリ用軸受としたものである。
＜発明を実施するための最良の形態＞
本発明の実施の形態を図面、及び実験結果に基づいて説明する。自動車の補機としてのエアコン用コンプレッサは種々のものが存在するが、例えば前記図６に示されるようなコンプレッサ５１が用いられ、回転軸６０を駆動する従動プーリ７３は軸受７２によって、端部ケーシング７０から突出した支持軸部７１に支持されている。この従動プーリ７３及びこれを支持する軸受部分を中心に拡大して示したものが図２である。
この図２においては図６に示す従来の軸受７２に代えて、後述するように内輪及び外輪が厚く形成された本発明による軸受を複列軸受に適用して用いた例を示している。したがって図２に示される部材の多くは図６に示すものと同一部材であり、各部材及び電磁クラッチ作用等は先の図６の説明において述べたので、図２には図６に示す部材の番号を付し、その説明は省略する。なお、図２に示される軸受１は図１（ａ）に拡大図で示しており、その説明は後述する。
本発明者等は、例えば図２に示されるような自動車コンプレッサプーリ用軸受における前記のような課題を解決するため、考え得る種々の対策と、その対策を適用した軸受における各種実験を積み重ねた。その結果、例えば図１（ａ）に示すような周知の構成の複列軸受１、即ち、外周面に２列の内輪軌道２、２を形成した内輪３と、内周面に２列の外輪軌道４、４を形成した外輪５との間における各軌道溝に玉６、７を備え、各列の玉６、７を各々保持器８、９で等間隔に保持し、シール１０、１１によって内部にグリースを保持するように構成した複列玉軸受１においては、内輪３の内輪軌道面２、２の底部と内輪３の内周面の距離である内輪の底厚Ｔｉを厚くすることが軸受の剛性を高める点から最も効果的であるという結論に至った。この実験においては、上記従来の軸受の問題点は全て軸受から発生する音、即ち騒音の発生量によってその状態を検出することができることから、種々の軸受について起動時の低温状態から高温運転状態までの間に発生する騒音の発生量を検出することにより評価を行った。
このように、内輪底厚を変化させることにより騒音の発生はどのように変化するかを検討し、その騒音の発生の傾向は内輪底厚の値を軸受の何を基準にすると、各種軸受に対して共通して適用できる汎用指標となるかについて検討を行った。その検討の結果、この軸受で用いている玉の直径を基準にすると同様の軸受にもその値が適用できることがわかった。この結論に基づいて、種々の軸受に対して玉径比の値に統一して騒音発生の状態を明らかにする実験を行い、その結果を総合的にまとめて示したものが図３のグラフである。
図３に示すグラフにおいて、縦軸の発生騒音は例えば軸受の玉の大きさ、軸受内外径寸法、軸受支持部材の材質等によってその絶対値は異なるが、内輪の底厚を玉径比で表したときには全て図示のグラフのような傾向がみられる。このグラフに示されるように、軸受内輪底厚は玉径比で少なくとも５０％以上になると騒音の発生が少なく、軸受内部で前記のような種々の問題が発生していないことがわかる。
また、図２及び図１（ａ）に示すような複列玉軸受以外に、例えば図１（ｂ）に示すような軌道面１２を有する内輪１３と、軌道面１４を有する外輪１５と、両軌道面間に配置した玉１６と、玉を等間隔に保持する保持器１７と、この軸受内部を密封するシール１８、１８とからなる周知の単列玉軸受１９についても同様の実験を行った結果、前記複列玉軸受と同様の傾向が存在することがわかった。その実験結果を騒音の大、中、小の点でまとめたものを下記の表１に示している。

更に、上記のような内輪の他、同様の条件で外輪についても実験を行った結果、複列軸受、単列軸受共に同様の傾向が存在することがわかった。このことから、単列軸受、複列軸受、それらの内輪、外輪について共通に、底厚を玉径比で５０％以上、即ち使用している玉の半径以上の厚さに設定すると騒音の発生が少なく、軸受の内部すきま、内外輪と支持部材との関係等が適切に保たれることがわかった。なお、本発明が対象としているエンジン補機プーリ用軸受においては、軸受外径が６５ｍｍ以下のものが使用されることが多いが、このように軸受外径が６５ｍｍ以下の小型の軸受で上記のように内輪、外輪の底厚の厚い軸受は知られていない。
図１に示す実施例においては、軸受の内輪及び外輪共にその底厚を玉径比で５０％以上にした例を示しているが、本発明は少なくともその片方（はめあい部材の線膨張率が軸受部材より大きい側）、即ち内輪のみ上記の条件を満たし、或いは外輪のみが上記の条件を満たす場合でも、従来の軸受より適切な軸受とすることができる。また、本発明は前記図２に示すような電磁クラッチ付のコンプレッサプーリ用軸受に限らず、クラッチを備えないものにおいても同様に適用することができ、更にコンプレッサプーリ用軸受に限らず、エンジンで駆動される補機プーリ用軸受において広く適用可能である。また、軸受が固定される部材の材質がアルミニウム合金、その他の軽合金、更には樹脂においても同様に適用することができる。また、複列軸受において、図１（ａ）に示すようなアンギュラー軸受以外の一般の複列軸受、或いはその他の種々の複列軸受にも同様に適用することができる。
上記のようにして、本発明の前記第１の課題を解決することができるものであるが、更に、このような軸受は別の面から見ると、玉径を軸受の径方向断面の５０％以下に設定することを意味し、玉径が小さなものを選択する分だけ軸受の軸線方向の長さ、即ち軸受の幅を小さくする自由度が大きくなるとともに、内外輪を厚くできることから変形量が小さく、従来のものより軸受すきまを小さくでき、常温時の軸受の傾きを従来のものより小さくすることができるという効果もある。
前記のような軸受により上記のような従来の問題点は解決でき、更に種々の効果を奏するものであるが、このような軸受を実際に自動車のエンジン補機プーリ用軸受に用いる際には、近年の環境問題に対応するため自動車用部品はより小型軽量のものが求められており、例えばカーエアコンのコンプレッサについてもその軸線方向長さをより小さくしてコンパクトなものとすることが求められている。
そのためここで用いる軸受は、外径寸法が直径６５ｍｍ以下のものが用いられることが多く、また軸受幅寸法が内径寸法の４５％以下と幅の狭いものを用いることが好ましく、しかも玉径寸法は４ｍｍ以下の玉を用いることにより全体としてよりコンパクトな軸受とすることができる。
更に、コンプレッサプーリ用軸受は耐モーメント性の要求が強く、複列アンギュラ玉軸受、４点接触軸受などが使用される。このように軸受における耐モーメント性を維持しながら、軸線方向の長さ、即ち軸受の幅を小さくするためには、前記のような内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上とすることにより、内外輪の底厚を従来のものと同程度としたときにはその分玉径を小さく設定することができるようになり、上記のように玉径４ｍｍ以下の玉の使用が容易となる。このように玉径を小さくすると、耐モーメント性の要求を考慮しつつもその分だけ幅の狭い軸受に設定することも可能となる。
しかしながら、上記のような外径寸法が直径６５ｍｍ以下で、且つ軸受幅寸法が内径寸法の４５％以下で、しかも玉径寸法が４ｍｍ以下であり、更に内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上とした複列アンギュラ軸受においては、軸受幅寸法を小さくした分、また玉径が小さくなり定格荷重が低下し、はくり寿命が低下する分だけ耐久性に問題を生じる可能性がある。上記のことは自動車コンプレッサプーリ用軸受に限らず、他の種々のエンジン補機におけるプーリ軸受についても同様のこと言える。
したがって前記本発明の第１の課題を解決するプーリ軸受において生じる上記のような問題点を更に解消することが第２の課題となり、これを換言すると、外径寸法が直径６５ｍｍ以下で、且つ軸受幅寸法が内径寸法の４５％以下で、しかも玉径寸法が４ｍｍ以下であり、更に内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上としたエンジン補機プーリ用軸受において、より耐久性の高い軸受とすることが第２の課題となる。以下、上記第２の課題を解決するエンジン補機プーリの実施例を第２実施例として、図４及び図５に基づいて説明する。
図４（ｂ）に一部拡大図を示している図４（ａ）の軸受は、本発明の第２実施例によるエンジン補機プーリ用軸受を、コンプレッサプーリ用軸受２１として適用した実施例を示し、図５はその軸受を適用したコンプレッサプーリ及びその近傍の一部断面図を示している。図５に示すコンプレッサ５１及びその関連部材は、前記図６に示すコンプレッサプーリ５１と比較すると軸受部分以外はほぼ同一構成をなし、その機能等は先に述べたので、図５のコンプレッサ及びその周辺部材において図６に示すものと同一部材には同一番号を付し、その説明は省略する。
本発明の第２実施例による軸受２１は前記のように、また図４に示すように、軸受外輪２３の外径Ｄｏが６５ｍｍ以下と小型の軸受で、その軸受の軸線方向の長さ、即ち軸受の幅Ｗを内輪２２の内径Ｄｉの４５％以下と幅の狭い軸受とし、更に玉径が４ｍｍ以下の小さな玉を用い、且つ、内輪２２の底厚Ｔｉ或いは外輪２３の底厚Ｔｏを玉径Ｄｂに対して５０％以上、即ち１／２以上に設定し、また玉列を複数にすると共にアンギュラー形式とした複列アンギュラー玉軸受を用いている。なお、図４に示す例においては、内輪２２の底厚Ｔｉ及び外輪２３の底厚Ｔｏを共に玉径Ｄｂの１／２より大きく設定した例を示している。
このような軸受においては、前記のように軸受幅寸法を小さくした分、グリース収容空間が減少し、グリース封入量の減少によってグリース寿命が低下し、それによりこの軸受の寿命が低下する可能性がある。また、玉径が小さくなり定格荷重が低下し、はくり寿命が低下することにより耐久性に問題を生じる可能性もある。
上記のグリース封入量の減少に対応するため、図４（ａ）及び（ｂ）の拡大図に示すように、外輪２３の軌道溝２４における軸受幅方向外側で負荷のかからない側、即ちシール２６側にテーパ面２７を形成し、従来のものよりグリース収容空間を大きくすると共に、グリースを玉２８の転動面部分に円滑に供給できるようにする。なお、このテーパ面２７は任意の角度に設定することができ、更に、例えばこのテーパ面２７を凹面形状としてよりグリース収容空間を大きくする等、任意の形状に設定することもできる。このテーパ面２７を形成する手段は、同様に軌道溝３０における軸受幅方向外側で負荷の少ない側、即ちシール３１側にテーパ面３２として適用する。
また、保持器３３の外側面３４における外輪側角部には、図示するような角取りを施した角取面３５を形成することにより、前記外輪２３のテーパ面２７と同様にグリース収容空間を大きくすると共に、グリースを玉２８の転動面部分に円滑に供給できるようにする手段を採用しても良い。この角取面３５の形状も任意に設定することができ、面取りを施してテーパ面を形成しても良い。この角取り或いは面取りを施す手段は、他の玉３６側の保持器３７に対しても同様に適用し、図４（ａ）に示す実施例においては角取面３８として適用している。
更に、上記実施例においては、外輪２３のテーパ面２７と保持器３３の角取面３５間で形成される空間、及びテーパ面３２と角取面３８で形成される空間が拡大し、それによって玉の転動面にグリースを供給する空間部分が大きくなり、かつその供給面部分が滑らかになる。そのため、保持器３３とシール２６間、及び保持器３７とシール３１間の空間内のグリースを、円滑に玉の転動面部分に供給することができるようになる。
一方、前記玉径が小さくなり定格荷重が低下し、はくり寿命が低下することによって耐久性に問題を生じる可能性がある対策として、内輪２２及び外輪２３を鋼中酸素量が６ｐｐｍ以下の高清浄度材として知られているＥＰ鋼を用いる。このようなＥＰ鋼を用いることにより、従来の軸受鋼等と比較してはくり寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
また、前記耐久性向上策として、図４（ａ）に示すように外輪２３の底厚Ｔｏを上記のような玉径Ｄｂの５０％以下、即ちＤｂ／２以下の条件を満たしつつ、内輪２２の底厚Ｔｉより薄く形成する。これを内輪側からみると、内輪２２の底厚Ｔｉを外輪２３の底厚Ｔｏより大きく形成することとなる。それにより、この軸受２１の玉２８、３６の中心線で形成されるＰＣＤを、外輪２３の外径Ｄｏと内輪２２の内径Ｄｉの差である軸受厚さＴｂの中心よりも外側にｄ１だけ寄らせる。
その結果、従来における通常のコンプレッサプーリ用軸受のようにＰＣＤと軸受厚さの中心が一致させていたものと比較し、ＰＣＤの直径Ｄｐを大きくすることができ、その分だけ玉２８、３６を多く入れることができるため、各玉に対する荷重負担が減少し、定格荷重を大きくすることができるとともに空間容積も大きくでき、軸受の耐久性を向上させることができる。
更に、前記耐久性向上策として、図４（ｂ）に示すように、外輪２３における玉２８の軌道溝２４において、アンギュラ軸受として軸受幅方向内側に傾斜している軌道溝の荷重がかかる側、即ち軌道溝２４における軸受幅方向内側部分４０を図中下方、即ち軸受の中心軸線に近い内方に延ばし、同様に図４（ａ）に示される玉３６の軌道溝３０における軸受幅方向内側部分も中心軸線に近い内方に延ばし、その結果外輪２３の玉２８と玉３６間の軸受幅方向中間内周面４１を、玉２８及び玉３６の軸受幅方向の両外側内周面４２よりｄ２だけ図中下方、即ち軸受の中心軸線に近い内方に位置させる。それにより、外輪において大きな荷重がかかる軌道面部分を広く形成することができ、軸受の耐久性を向上させることができるとともに、空間容積を大きくして、シールと保持器の間に回ったグリースが内側に戻りやすくする。
また、前記第２実施例による軸受においては内輪２２を厚く設定することができるので、例えばシール２６の先端リップ４３が嵌入して摺接する内輪２２のシール摺接面形成用のシール溝４４、又は、シールが接触せずにすきまをもって、ラビリンスを形成するためのシール溝４４を深く、また大きく形成することができ、それにより例えば図４（ｂ）に示すようにシール２６の先端リップ４３の背面に形成した副リップ４５を、溝４４の外側面方向に設け、或いは別途副リップを設けてこれを接触させ、又は非接触とさせる等、この溝４４を形成する３つの面の任意の面に対して、種々の態様で複数の副リップを設けることができ、よりシール性を向上させることができる。それによって内部のグリースの漏洩を確実の防止し、また外部から水等の侵入を防止することができ、軸受の耐久性を向上することができる。
上記のような耐久性向上のための種々の対策は、各々別個に採用することができるが、これらのうちの任意の対策を適宜組み合わせて採用することができ、当然、全ての対策を採用しても良い。
上記のような軸受において、軸受溝の溝曲率を５１％〜５６％とし、玉の接触角を５°〜３０°に設定し、内外輪及び玉をＳＵＪ２の成形素材に対して通常の熱処理または寸法安定化処理である焼入れ、焼き戻しを行ったものを製作して試験を行った結果、いずれの対策を用いても所望の耐久性を得ることができた。
上記第２実施例の軸受においても、前記図５に示すような電磁クラッチ付のコンプレッサプーリ用軸受に限らず、クラッチを備えないものにおいても同様に適用することができ、またエンジンで駆動される種々の補機のプーリ用軸受に対しても同様に適用することができ、更に、軸受が固定される部材の材質がアルミニウム合金の他の軽合金、更には樹脂においても同様に適用することができると共に、コンプレッサプーリ用軸受に限らず、エンジンで駆動されるウォータポンプ、オルタネータ等種々の補機プーリ用軸受として適用することができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００２年０２月１２日出願の日本特許出願（特願２００２−０３３２６９）、２００２年０３月２９日出願の日本特許出願（特願２００２−０９７９６６）、２００２年１２月１０日出願の日本特許出願（特願２００２−３５８７８３）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
＜産業上の利用可能性＞
本発明は軸受内輪を嵌合する部材の線膨張率が軸受内輪の線膨張率よりも極めて大きい場合においても、取り付け部材側の高温時での膨張による内輪の拡開変形をその内輪の剛性向上により防止することができ、内輪の拡開変形によって生じる運転すきまの過剰減少を防止しすることができる。また前記運転すきまの過剰減少の対策として、従来のように軸受の初期すきまを大きくする必要がないので、初期すきまを大きくしたときにおける低温時での騒音の発生を防止することもできる。
また、軸受外輪を嵌合する部材の線膨張率が軸受外輪の線膨張率より極めて大きい場合においても、高温時に取り付け部材側の膨張による内径増大によって軸受の締め代が減少し、外輪と取り付け部材との間ですべりを発生させることを防止するために、締め代を予め大きくする際、嵌合時の外輪の縮径変形及び極低温下での収縮を外輪の剛性向上により防止することができ、初期すきまの減少を防止することができる。
また、上記内輪肉厚の最小限の値、及び外輪肉厚の最小限の値を明らかにすることにより、軸受の設計に際しては上記の課題を解決する最小限の値を考慮して設計することができ、内輪、或いは外輪の肉厚を不必要に厚くする必要が無くなり、軸受の大型化を防ぐことができる。
更に、エンジン補機プーリ用軸受において、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、外径が直径６５ｍｍ以下で複数の軌道溝を有する外輪と、複数の軌道溝を有する内輪と、前記内輪と外輪の各複列の軌道溝間に配置し直径が４ｍｍ以下の玉と、前記各列の玉を保持する保持器と、軸受内部を密封するシールとを備え、軸受幅寸法が内径寸法の４５％以下とし、前記内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上としたので、軸受内輪或いは外輪を嵌合する部材の線膨張率が軸受内輪の線膨張率よりも極めて大きい場合においても、取り付け部材側の高温時での膨張による変形をその内輪の剛性向上により防止することができ、また低温時の過剰なすきまの設定を行う必要が無く、騒音の発生を防止し、耐久性を向上させることができるばかりでなく、軸の傾斜が少なくなり、かつ全体として小型で幅の狭い軸受とすることができる。
このような小型で幅狭の軸受において、玉のピッチ円直径を軸受断面中央より外径側に寄せたものにおいては、寄せた分だけ玉を多く入れることができるため、各玉に対する荷重負担が減少し、定格荷重を大きくすることができ、軸受の耐久性を向上させることができる。また、鋼中酸素量が６ｐｐｍ以下のＥＰ鋼を使用したものにおいては、従来の軸受鋼等と比較してはくり寿命を大幅に延ばすことが可能となる。また、外輪転動溝の軸受幅方向外側をテーパ面としたものにおいては、従来のものよりグリース収容空間を大きくすると共に、グリースを玉の転動面部分に円滑に供給でき、耐久性を向上することができとともに、玉とシール間の空間に回り込んだグリースを玉列の間の空間に円滑に戻すことができる。
また、アンギュラー配置した外輪転動溝の軸受幅方向内側を外輪転動溝の軸受幅方向外側より軸受中心軸線側内方に位置させたものにおいては、外輪において大きな荷重がかかる軌道面部分を広く形成することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。また、保持器背面外側の角取り或いは面取りを保持器断面幅の２分の１より大きくしたものにおいては、グリース収容空間を大きくすると共に、グリースを玉の転動面部分に円滑に供給でき、軸受の耐久性を向上することができる。また、内輪シール溝に嵌入してリップを複数有するシールを備えるものにおいては、内輪を厚く設定できることを利用して内輪シール溝を深く形成することができ、この内輪シール溝に嵌入して摺接、又は非摺接のリップを複数設けることが容易となりシール性を向上させることができる。また、それによって内部のグリースの漏洩を確実の防止し、また外部から水等の侵入を防止することができ、軸受の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例の断面図であり、（ａ）は本発明を複列軸受に適用した図であり、（ｂ）は本発明を単列軸受に適用した図である。
図２は、本発明を複列軸受に適用し、電磁クラッチ付自動車コンプレッサのプーリ用軸受として用いた例を示す断面図である。
図３は、本発明の実験結果を示すグラフである。
図４は、本発明の第２実施例の断面図であり、（ａ）は一部拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の更に一部を拡大して示した断面図である。
図５は、本発明の第２実施例による軸受を、電磁クラッチ付自動車コンプレッサのプーリ用軸受として用いた例を示す断面図である。
図６は、従来の自動車コンプレッサの全体構成を示す断面図である。
なお、図中の符号、１は複列軸受、２は内輪軌道、３は内輪、４は外輪軌道、５は外輪、６，７は玉、８，９は保持器、１０，１１はシール、１２は軌道面、１３は内輪、１４は軌道面、１５は外輪、１６は玉、１７は保持器、１８はシールである。

Claims (9)

1. 外周面に外輪軌道溝を有する内輪及び内周面に外輪軌道溝を有する外輪から構成される一対の軌道輪と、
   前記内輪軌道溝と前記外輪軌道溝との間に配置された玉と、を備え、
   前記一対の軌道輪のうち少なくとも一方は、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、
   前記部材に固定される前記軌道輪の底厚は、前記玉の直径の５０％以上であるエンジン補機プーリ用軸受。
2. 外径が直径６５ｍｍ以下で複列の外輪軌道溝を内周面に有する外輪と、
   複列の内輪軌道溝を外周面に有する内輪と、
   前記内輪と外輪の各複列の内輪軌道溝及び外輪軌道溝間に配置される直径が４ｍｍ以下の玉と、
   前記各列の玉を保持する保持器と、
   軸受内部を密封するシールと、を備え、
   軸受幅寸法を内径寸法の４５％以下とし、前記内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚を前記玉の直径の５０％以上とし、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、
   玉のピッチ円直径を軸受断面中央より外径側に寄せ、または前記軸受材は鋼中酸素量が６ｐｐｍ以下のＥＰ鋼であり、または前記外輪軌道溝の軸受幅方向外側をテーパ面とし、またはアンギュラー配置した前記外輪軌道溝の軸受幅方向内側を前記外輪軌道溝の軸受幅方向外側より軸受中心軸線側内方に位置させ、または前記保持器の背面外側の角取り或いは面取りを前記保持器の断面幅の２分の１より大きくし、または前記内輪に設けられた内輪シール溝に嵌入して複数のリップを有するシールを備える少なくともいずれか一つの手段を採用したエンジン補機プーリ用軸受。
3. 外径が直径６５ｍｍ以下で複列の外輪軌道溝を内周面に有する外輪と、
   複列の内輪軌道溝を外周面に有する内輪と、
   前記内輪の前記複列の内輪軌道溝及び前記外輪の前記複列の外輪軌道溝間にそれぞれ配置され、直径が４ｍｍ以下の複数の玉と、
   前記複数の玉を保持する保持器と、
   軸受内部を密封するシールと、を備え、
   少なくとも前記内輪及び前記外輪の一方は、軸受材より線膨張率が大きな部材に固定され、
   軸受幅寸法が内径寸法の４５％以下であり、前記内輪及び外輪の少なくとも一方の底厚が前記玉の直径の５０％以上であるエンジン補機プーリ用軸受。
4. 前記玉のピッチ円直径が軸受断面中央より外径側に寄せられている請求項３記載のエンジン補機プーリ用軸受。
5. 前記軸受材は、鋼中酸素量が６ｐｐｍ以下のＥＰ鋼である請求項３記載のエンジン補記プーリ用軸受。
6. 前記外輪軌道溝の軸受幅方向外側がテーパ面である請求項３記載のエンジン補記プーリ用軸受。
7. アンギュラー配置された前記外輪軌道溝の軸受幅方向内側が、前記外輪転動溝の軸受幅方向外側より軸受中心軸線側内方に位置している請求項３記載のエンジン補記プーリ用軸受。
8. 前記保持器の背面外側の角取りまたは面取りが保持器断面幅の２分の１より大きい請求項３記載のエンジン補記プーリ用軸受。
9. 前記シールは、前記内輪に形成された内輪シール溝に嵌入される複数のリップを有する請求項３記載のエンジン補記プーリ用軸受。

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