JP2005299712A

JP2005299712A - 転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置

Info

Publication number: JP2005299712A
Application number: JP2004112661A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwata; 孝岩田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】高速で使用しても十分なシール性を有し、しかも、放熱効果が高く、したがって、ゴムシールの劣化を防止するとともに、焼付き寿命が長い転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受40は、内輪41と外輪42との端部間に配された遮蔽板50を有している。遮蔽板50は、孔あき円板部51と、円板部51の外周縁部に設けられて外輪42に少なくとも一部が直接接触させられている折り曲げ縁部52とからなる。遮蔽板50の円板部52の内周縁部に、円板部52の軸方向外側の面の少なくとも一部を露出させるようにして、内輪41に摺接するリップ部53が設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置に関し、例えば、カーエアコンのコンプレッサ用プーリやアイドラプーリに使用されるのに好適な転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置に関する。

従来、カーエアコンのコンプレッサ用プーリに使用される転がり軸受として、内輪、外輪、両輪の中央部間に配された玉、および両輪の端部間に配されたシール部材を有する４点接触玉軸受が知られている（特許文献１）。このシール部材は、ゴムシールおよび芯金からなるものとされている。

また、特許文献２には、シール部材として金属製遮蔽板を使用し、ゴムシールを省略した転がり軸受が示されている。
特開２００２−１３０２９０号公報特開平９−２１００７１号公報

特許文献１の転がり軸受では、カーエアコンのコンプレッサ用プーリに使用されると、コンプレッサ本体からの熱が軸受に伝わることから、転がり軸受内部の温度が高くなりやすくなっており、特に、４点接触玉軸受を用いた場合には、軌道輪と玉との接触部でのすべりが大きいため、これが発熱源となる。さらに、プーリを樹脂製とした場合には、伝熱性のよい金属製プーリに比べて、軸受内部の熱が逃げにくくなる。したがって、樹脂製プーリを使用するコンプレッサに４点玉軸受を使用する場合には、転がり軸受内部の温度が高くなることにより、転がり軸受のゴムシールが劣化しやすいという問題や、転がり軸受のグリスの潤滑不良などに伴って焼付きの寿命が短くなるという問題が起こり得る。

上記問題を解消するには、特許文献２に示されているようなシール部材が金属製遮蔽板とされた転がり軸受とすればよいが、この遮蔽板によるシールは、非接触シールであり、高速使用には適さないという問題があった。

この発明の目的は、高速で使用しても十分なシール性を有し、しかも、放熱効果が高く、したがって、ゴムシールの劣化を防止するとともに、焼付き寿命が長い転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置を提供することにある。

この発明による転がり軸受は、内輪、外輪、両輪の中央部間に配された転動体、および両輪の端部間に配されていずれか一方に固定されている金属製遮蔽板を有している転がり軸受において、遮蔽板は、孔あき円板部と、円板部の内外いずれか一方の周縁部に設けられて内輪または外輪に少なくとも一部が直接接触させられている折り曲げ縁部とからなり、遮蔽板の円板部の他方の周縁部に、円板部の軸方向外側の面の少なくとも一部を露出させるようにして、内輪または外輪に摺接するリップ部が設けられていることを特徴とするものである。

この発明による転がり軸受は、樹脂製プーリと組み合わされて使用されることが好ましい。この場合に、プーリは、例えば、小径部および大径部を有し、その大径部の外径に円周方向の複数のＶ溝が形成されているものとされる。そして、転がり軸受は、その外輪がプーリの小径部内径に固定される。外輪とプーリとを固定するには、プーリに外輪を圧入するようにしてもよく、また、プーリを外輪にインジェクション成形するようにしてもよい。前者の場合には、プーリの小径部に、外輪圧入時の位置決め用内向きフランジ部が設けられることが好ましく、後者の場合には、プーリの小径部に、外輪外径が軸方向移動不可能に嵌め入れられる環状の凹所が形成されていることが好ましい。

こうして得られた転がり軸受およびプーリからなる樹脂プーリ装置は、アイドラプーリやコンプレッサプーリとして使用される。この際、アイドラプーリでは、例えば、内輪に段状やテーパ状の取付孔が形成され、コンプレッサプーリでは、内輪は円筒状とされて、コンプレッサの駆動軸を回転自在に支持するハウジングの円筒部に固定される。

上記の転がり軸受において、折り曲げ縁部の一部に、内輪または外輪との間の密封性を高めるシール用弾性体が接着されていることが好ましい。

金属遮蔽板を内輪または外輪に圧入するだけでは、油分を完全にシールできない場合があり得るが、遮蔽板と内輪または外輪との間にシール用弾性体を介在させることにより、シール性が確保される。弾性体としては、ゴムが適しているが、合成樹脂としてもよい。また、シール用弾性体は、リップ部とは別の部品として異なる特性を有するようにしてもよく、リップ部と同じ材料で一体に形成されるようにしてもよい。

転がり軸受は、外輪に、遮蔽板の外周縁部に設けられた折り曲げ縁部が嵌め入れられる断面略円弧状の環状溝が形成されており、遮蔽板の折り曲げ縁部は、円板部の外周縁部に連なる傾斜部、傾斜部に連なる直線部、および直線部に連なる曲線部を有し、曲線部が外輪の環状溝の断面略円弧状の底面に直接接触させられるとともに、直線部が環状溝の側面にシール用弾性体を介して接触させられていることがある。このような転がり軸受は、外輪回転として使用するのに適している。

転がり軸受としては、種々のタイプが可能であり、このうち、４点接触玉軸受は、軌道輪と玉との接触部におけるすべりが相対的に大きく、その発熱が相対的に大きいという点で、上記構成を採用するのに好適である。４点接触玉軸受は、玉が内輪軌道面に２点で接触するとともに、外輪軌道面にも２点で接触するようになされており、これにより、がたが防止されるので、複列の玉軸受に代えて使用することができる。そして、置き換えた場合の発熱の増加が放熱効果の向上によって抑制されることから、熱を受けやすい箇所にも容易に適用することができる。

また、この転がり軸受の用途としては、種々の用途が可能であるが、例えば、コンプレッサのように発熱源となりかつ樹脂製プーリが使用されている装置の近傍において使用するようにすると、熱がこもりやすいという樹脂製プーリの欠点を補えるという点で、より好適である。

また、上記転がり軸受において、遮蔽板がアルミニウム、銅などの鉄よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることがある。このようにすると、遮蔽板と軌道輪との直接接触による放熱性の向上に加えて、遮蔽板自体の放熱性が向上し、より一層焼付き寿命を長くすることができる。

この発明の転がり軸受によると、遮蔽板に内輪または外輪に摺接するリップ部が設けられているので、高速で使用しても十分なシール性を発揮することができ、外輪または内輪に接触する折り曲げ縁部が遮蔽板に設けられているので、軸受の熱が遮蔽板を介してより多く放熱されることで放熱効果が向上し、温度上昇によるゴムシール（リップ部）の劣化やグリスの潤滑不良が抑えられ、焼付き寿命が長くなる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１から図３までは、この発明の転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第１実施形態を示している。以下の説明において、左右は、図１の左右をいうものとする。

この実施形態のものは、コンプレッサ用として好適な樹脂プーリ装置を示しており、樹脂プーリ装置は、樹脂プーリ本体(46)およびこれに組み込まれた転がり軸受(40)を備えている。

図１に示すように、転がり軸受(40)は、内輪(41)、外輪(42)、両輪(41)(42)の中央部間に配された玉（転動体）(43)、玉(43)を保持する保持器(44)、および両輪(41)(42)の左右端部間に配された左右シール部材(45)(45)を有している。

プーリ(46)は、フェノール樹脂等からなり、互いに同心の小径部(46a)、中間径部(46b)および大径部(46c)を有している。大径部(46c)の外径には、円周方向の複数のＶ溝(46d)が形成されている。小径部(46a)の右端部には、内向きのフランジ部(46e)が設けられており、転がり軸受(40)の外輪(42)は、小径部(46a)内径に左方から圧入されて、内向きフランジ部(46e)により位置決めされている。

外輪(42)の左端部の内径および右端部の内径には、それぞれ環状溝(47)(47)が形成されている。環状溝(47)は、断面円弧状とされ、その軸方向外側の周壁は、シール部材(45)の圧入を容易にするために軸方向内側の周壁よりも低く（内径が大きく）なされている。この環状溝(47)(47)に対向する内輪(41)の外径にも、それぞれ断面略円弧状の環状溝(48)(48)が形成されている。

左右シール部材(45)(45)は、金属製の遮蔽板(50)およびゴムシール(49)からなる同一形状とされ、対称状に配置されている。

遮蔽板(50)は、孔あき円板部(51)およびその外周縁部に設けられた折り曲げ縁部(52)からなる。

図３に示すように、折り曲げ縁部(52)は、孔あき円板部(51)の外周縁部に連なって軸方向内方および径方向外方にのびる傾斜部(52a)と、傾斜部(52a)に連なって径方向外方にのびる断面略直線状の直線部(52b)と、直線部(52b)に連なって軸方向外方にのびる断面略円弧状の曲線部(52c)とを有している。

折り曲げ縁部(52)の曲線部(52c)は、外輪(42)の環状溝(47)の断面略円弧状形状に対応する形状とされており、同溝(47)の底面に直接接触するように、同溝(47)に締まりばめにより嵌め入れられている。

遮蔽板(50)の孔あき円板部(51)の内周縁部には、円板部(51)の軸方向外側の面のほとんどを露出させた状態で、内輪(41)の環状溝(48)に摺接するリップ部(53)が設けられている。リップ部(53)は、環状溝(48)の内側面に摺接する主接触リップ(53a)、環状溝(48)の外側の周壁の外径に摺接する副接触リップ(53b)、環状溝(48)の内側の周壁の外径に対向する非接触リップ(53c)などを有している。

折り曲げ縁部(52)の直線部(52b)の軸方向内側の面には、外輪(42)の環状溝(47)の内側面に当接して、外輪(42)との間の密封性を高めるシール用弾性体(54)が接着されている。この実施形態では、リップ部(53)とシール用弾性体(54)とは、孔あき円板部(51)の軸方向内側の面に接着された薄肉の連結部(55)を介して連結されており、リップ部(53)、シール用弾性体(54)および連結部(55)からなるゴムシール(49)として、これらが同じ材料で一体に形成されている。

この実施形態の樹脂プーリ装置によると、樹脂製プーリ(46)の熱伝導性が悪いために、転がり軸受(40)に熱がこもりやすくなっているが、遮蔽板(50)の折り曲げ縁部(52)が外輪(42)に直接接触させられているとともに、遮蔽板(50)の外側面が露出していることにより、放熱効果が向上し、樹脂製プーリ(46)のデメリットが解消されている。また、遮蔽板(50)と内輪(41)との密封性がリップ部(53)によって高められているとともに、遮蔽板(50)と外輪(42)との間の密封性がシール用弾性体(54)で高められているので、高速回転させられた場合でもそのシール性が十分維持される。したがって、この樹脂プーリ装置はコンプレッサでの使用に適したものとなっている。

樹脂製プーリは、コンプレッサ以外の箇所においても使用されるものであり、図４および図５には、この発明の転がり軸受の第２実施形態として、アイドラプーリ用として好適な樹脂プーリ装置を示す。

同図において、樹脂プーリ装置は、樹脂プーリ本体(66)およびこれに組み込まれた転がり軸受(60)を備えている。

図４および図５に示すように、転がり軸受(60)は、内輪(61)、外輪(62)、両輪(61)(62)の中央部間に配された玉（転動体）(63)、玉(63)を保持する保持器(64)、および両輪(61)(62)の左右端部間に配された左右シール部材(45)(45)を有しており、その外輪(62)外径に樹脂製プーリ(66)が固定されている。左右シール部材(45)(45)は、第１実施形態と同じ構成であり、その詳細説明は省略する。

プーリ(66)は、フェノール樹脂等からなり、互いに同心の小径部(66a)および大径部(66b)を有している。この実施形態では、プーリ(66)に外輪(62)を圧入するのではなく、プーリ(66)は、外輪(62)の外径にインジェクション成形することにより、外輪(62)に一体形成されている。プーリ(66)の大径部(66b)の外径には、円周方向の複数のＶ溝(66c)が形成されており、プーリ(66)の小径部(66a)の内径には、外輪(62)外径が軸方向移動不可能に嵌め入れられる環状の凹所(66d)が形成されている。

この実施形態の樹脂プーリ装置によると、樹脂製プーリ(66)の熱伝導性が悪いために、転がり軸受(60)に熱がこもりやすくなっているが、遮蔽板(50)の折り曲げ縁部(52)が外輪(62)に直接接触させられているとともに、遮蔽板(50)の外側面が露出していることにより、放熱効果が向上し、樹脂製プーリ(46)のデメリットが解消されている。

なお、上記の実施形態において、リップ部(53)とシール用弾性体(54)とが薄肉の連結部(55)を介して連結されているが、リップ部とシール用弾性体とを別の材料で形成し、連結部を省略するようにしてももちろんよい。

さらにまた、遮蔽板(50)は、鉄板に代えて、アルミニウムや銅（いずれも合金を含む）の板製としてもよく、これにより、遮蔽板(50)自体の放熱性が向上し、焼付き寿命がより向上する。

なお、上記実施形態では、樹脂製プーリ(46)(66)を使用している装置における転がり軸受について説明したが、上記の転がり軸受は、汎用的な転がり軸受として使用することももちろん可能である。

この発明による転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図１のII-II線に沿う断面図である。転がり軸受の要部の拡大縦断面図である。この発明による転がり軸受およびそれを用いた樹脂プーリ装置の第２実施形態を示す縦断面図である。同要部の側面図である。

符号の説明

(40)(60) 転がり軸受
(41)(61) 内輪
(42)(62) 外輪
(43)(63) 玉（転動体）
(45) シール部材
(46)(66) 樹脂製プーリ本体
(47) 環状溝
(49) ゴムシール
(50) 金属製遮蔽板
(51) 孔あき円板部
(52) 折り曲げ縁部
(52a) 傾斜部
(52b) 直線部
(52c) 曲線部
(53) リップ部
(54) シール用弾性体

Claims

内輪、外輪、両輪の中央部間に配された転動体、および両輪の端部間に配されていずれか一方に固定されている金属製遮蔽板を有している転がり軸受において、遮蔽板は、孔あき円板部と、円板部の内外いずれか一方の周縁部に設けられて内輪または外輪に少なくとも一部が直接接触させられている折り曲げ縁部とからなり、遮蔽板の円板部の他方の周縁部に、円板部の軸方向外側の面の少なくとも一部を露出させるようにして、内輪または外輪に摺接するリップ部が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
折り曲げ縁部の一部に、内輪または外輪との間の密封性を高めるシール用弾性体が接着されている請求項１の転がり軸受。
外輪に、遮蔽板の外周縁部に設けられた折り曲げ縁部が嵌め入れられる断面略円弧状の環状溝が形成されており、遮蔽板の折り曲げ縁部は、円板部の外周縁部に連なる傾斜部、傾斜部に連なる直線部、および直線部に連なる曲線部を有し、曲線部が外輪の環状溝の断面略円弧状の底面に直接接触させられるとともに、直線部が環状溝の側面にシール用弾性体を介して接触させられている請求項２の転がり軸受。
外径に複数のＶ溝が形成された樹脂製プーリ本体と、プーリ本体の内径に固定された転がり軸受とを備え、転がり軸受が請求項１から３までのいずれかの転がり軸受とされている樹脂プーリ装置。