JP2006112457A

JP2006112457A - 水ポンプ軸受

Info

Publication number: JP2006112457A
Application number: JP2004297832A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Ichikawa; 智也市川; Satoru Niiyama; 知新山; Shinichiro Asae; 真一郎淺枝
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】
コストアップにならない簡単な構造で、潤滑寿命の長い水ポンプ軸受を提供する。
【解決手段】
ローラ列とボール列とからなる水ポンプ軸受において、
回転軸の外周面若しくは外輪の内周面のいずれか一方に環状段部を設け、前記ローラを保持している前記ローラ保持器の軸方向の動きを前記先端側密封シールと前記環状段部との間で所定値に制限して前記ローラと前記ボールとの間に軸方向空間を形成すると共に、前記軸方向空間をグリース封入空間としたことを特徴とする水ポンプ軸受によって課題の解決を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のエンジン冷却水を循環させるための水ポンプ軸受に関する。

まず、ここでは、水ポンプ軸受に関する説明をする上で、先端側は、駆動プーリの取付け固定側を指し、後端側をインペラ固定側を指すものと定義しておく。

従来、水ポンプ軸受は、内方に複列の内周軌道を有する外輪と、外輪の前記内周軌道に対向する複列の外周軌道を有し、前記外輪の両端部より軸方向外方に突き出た先端側延長部と後端側延長部とを有する回転軸と、外輪の内周軌道と回転軸の外周軌道との間に介装される複列の転動体と、前記転動体を保持する保持器と、外輪と回転軸との空間を密封する密封シールとからなる構造である。

実際に、車両のエンジンに取付けられる場合には、外輪をハウジング(図示略)に固定し、回転軸の先端側延長部にプーリシート(図示略)を圧入し、さらに、そのプーリシートに駆動用プーリを固定して、水ポンプ軸受を回転する。また、回転軸の先端側延長部に直接駆動プーリを圧入固定する場合もある。

回転軸の後端側延長部には、インペラ(図示略)と該インペラと外輪の間にはメカニカルシール(図示略)が組みつけられる。

水ポンプ軸受の回転軸先端側の転動体列に作用する荷重が大きい場合に、負荷容量を大きくして高耐久型にする必要があり、転動体として、回転軸先端側の列に、ローラを使用する。

図３に示す従来の水ポンプ軸受Ｗｐｚは、外輪１ｚと回転軸２ｚとの間に、複列の転動体を介装させ、先端側にローラ３１ｚを、後端側にボール３２ｚを配列している形式を示している。この形式はローラ＆ボール形式と呼ばれている。

ローラ３１ｚはローラ保持器４１ｚにより、ボール３２ｚはボール保持器４２ｚにより保持されている。

外輪１ｚの両端部には、外輪１ｚと回転軸２ｚの間を密封するために、先端側密封シール５１ｚと後端側密封シール５２ｚが設けられている。

水ポンプ軸受の寿命は、軸受材料の疲労寿命よりも潤滑寿命で決まる場合が多くあり、そのため、漏れの生じない範囲でできるだけ多くのグリースを充填させることが必要になってきている。

ローラ＆ボール形式の軸受では、通常、回転中、ローラ保持器はローラを保持した状態で軸方向に移動をしてしまうので、この移動を防止するために、図３に示すように、ボール列とローラ保持器４１ｚの間に、フローティング式の間座５ｚを挿入している。そうすると、ボール３２ｚと間座５ｚと先端側密封シール５１ｚの背面部５１１ｚとでローラ保持器４１ｚの軸方向の動きを規制できる構造になる。しかし、間座５ｚがあるために、ローラ３１ｚとボール３２ｚを潤滑するグリースＧｚをローラ３１ｚの周囲およびボール３２ｚの周囲に加えて、補助的に充填する空間Ｓｚが狭くなってしまい、十分なグリースＧｚの充填ができないので、潤滑寿命を長くすることができない虞がある。ローラ＆ボール形式の潤滑を改善する構造に関して提案がある(特開２００１-１３２７５９号公報参照)。
特開２００１-１３２７５９号公報

しかしながら、特許文献１は、複列の転動体の間に、潤滑剤の溜り部を有するフロートリングを配設しているので、効果は期待できるもののフロートリングの分だけコストアップになる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、本発明は、コストアップにならない簡単な構造で、潤滑寿命の長い水ポンプ軸受を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
先端側に円筒形状の内周軌道と後端側に円弧形状の内周軌道とを有する外輪と、
前記外輪の内周軌道に対向する円筒形状および円弧形状の外周軌道をそれぞれ先端側ならびに後端側に有し、前記外輪の両端部より先端側および後端側に、それぞれ突き出た延長部を有する回転軸と、
前記円筒形状の内周軌道と前記円筒形状の外周軌道との間に介装されたローラと、
前記円弧形状の内周軌道と前記円弧形状の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記ローラを保持するローラ保持器と、
前記ボールを保持するボール保持器と、
前記外輪の両端部に設けられ、前記外輪と前記回転軸との間を密封する先端側密封シールおよび後端側密封シールと、
からなる水ポンプ軸受において、
前記回転軸の外周面若しくは外輪の内周面のいずれか一方に環状段部を設け、前記ローラを保持している前記ローラ保持器の軸方向の動きを前記先端側密封シールと前記環状段部との間で所定値に制限して前記ローラと前記ボールとの間に軸方向空間を形成すると共に、前記軸方向空間をグリース封入空間としたことを特徴とする水ポンプ軸受を提供する。

また、
前記環状段部は前記回転軸の外周部に一体に設けられた段部であることが望ましい。

本発明によれば、コストアップにならない簡単な構造で、潤滑寿命の長い水ポンプ軸受を提供する事が出来る。

以下、本発明の水ポンプ軸受に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。

実施形態の説明中、先端側とあるは、図中Ａ方向を指し、後端側とあるは、図中Ｂ方向を指すように定義する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の半断面図である。

同図において、実施形態１の水ポンプ軸受Ｗｐは、内周面に複列の内周軌道１ａ、１ｂを有する外輪１と、外輪１の内周軌道１ａ、１ｂに対向する複列の外周軌道２ａ、２ｂを外周面に有し、外輪１の両端部より先端側および後端側に突き出た延長部２１，２２を有する回転軸２と、外輪１と回転軸２との間に介装されている転動体３１、３２と、転動体３１、３２を保持する保持器４１、４２と、外輪１の両端部において、外輪１と回転軸２との間を密封する密封シール５１，５２とから構成されている。複列の転動体間には空間部Ｓがあり、空間部ＳにはグリースＧが充填されている。

外輪１は、内周面に円筒状内周軌道１ａ(図中、右側)と、円筒状内周軌道１ａとは軸方向に離隔した位置に円弧凹状内周軌道１ｂ(図中、左側)を有する中空の円筒体である。両端部内周に、後述するシールを固定するシール溝１１，１２を有している。

回転軸２は、外輪１の円筒状内周軌道１ａに対向する円筒状外周軌道２ａを先端側に有し、円筒状外周軌道２ａに連設されて、外周軌道２ａよりもやや大径の円筒部２３と、円筒部２３の軸方向後端側の所定位置に、外輪円弧凹状内周軌道１ｂに対向して円弧凹状外周軌道２ｂを形成している。大径の円筒部２３は環状段部２４を形成している。軸方向先端側と後端側には先端側延長部２１と後端側延長部２２とをそれぞれ有している。先端側延長部２１は外周軌道２ａと同一の直径である。後端側延長部２２は大径の円筒部２３と同一の直径である。

転動体は、先端側は複数のローラ３１からなってローラ列を形成しており、後端側は複数のボール３２からなってボール列を形成している。

保持器は、先端側は、ローラ保持器４１である。後端側は、ボール保持器４２である。ローラ保持器４１は、略円筒形であり、両端部は平面４１１，４１２になっている。後述するように、ポケット４１３にローラ３１を収容して、使用状態になったとき、ローラ３１とローラ保持器４１が軸方向に移動したとき、先端側ではローラ保持器の平面４１１と密封シール５１の背面５１１が接触する。後端側では、ローラ保持器４１の平面４１２と回転軸２の大径の円筒部２３からなる環状段部２４が接触する。その結果、ローラ保持器４１の軸方向の移動量が、所定値に抑えられる。

ボール列側へローラ保持器４１の軸方向の移動量が所定の範囲に制限されるので、補助用グリースを充填する空間Ｓが充分に確保できる。

ボール保持器４２は、鋼板製プレス加工された冠型保持器または樹脂成型された保持器である。

密封シール５１，５２は外輪の両端部に形成されたシール溝１１，１２にそれぞれ固定されている。先端側密封シール５１の背面５１１はシール溝に固定された状態ではローラ保持器４１の平面４１２と接触して軸方向の移動を制限する。

ローラ列とボール列にはそれぞれグリースが充填されているが、ローラ列およびボール列の空間Ｓ側にも補助用のグリースＧが充填されている。補助用に充填されるグリースＧは、使用中、振動や、温度上昇などによって、グリース中の基油(油分)が、徐々に離油して、ローラ列およびボール列の潤滑に寄与する。その結果、潤滑寿命が長い水ポンプ軸受が得られる。

(実施形態２)
次に、実施形態２を図２を参照しながら説明する。
同図において、外輪１の内周面の所定位置に環状溝１３が形成され、環状溝１３に合成樹脂製のストップリング６が嵌着固定されている。

回転軸２は、無段の円筒状外周面２５をなし、この円筒状外周面２５の一部分がローラ３１に対する外周軌道面２ａとなっている。後端側に円弧凹状外周軌道２ｂが形成されている。
外輪両端部には密封シール５１，５２が固定されている。

ローラ３１をポケット４１３に収容しているローラ保持器４１が軸方向に移動する場合、一方では密封シール５１の背面５１１との間で移動量が制限され、他方ではストップリング１３とローラ保持器４１の平面４１２とが接触して移動量が制限される。本実施形態ではストップリング６が環状段部として作用している。

本実施形態では、外輪内周面にストップリング用の環状溝１３を形成し、回転軸２は、無段の円筒状にしている。回転軸２は外輪１に比べて、曲げ荷重が作用するので、できるだけ溝など応力集中する形状は避けて、環状溝１３のような溝を設ける場合は、本実施例のように、外輪１に設けるのが望ましい。

なお、実施形態１と同一部位、同一符号については既に説明済であるから、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態１を示す半断面図である。本発明の実施形態２を示す半断面図である。従来技術を示す半断面図である。

符号の説明

Ｗｐ：水ポンプ軸受
１:外輪
１ａ：円筒状内周軌道
１ｂ：円弧凹状内周軌道
１１，１２:密封シール溝
２:回転軸
２ａ：円筒状外周軌道
２ｂ：円弧凹状外周軌道
２１，２２:延長部
２３：大径部
２４:環状段部
３１：円筒ころ
３２：ボール
４１：円筒ころ用保持器
４１１，４１２：平面
４２：ボール用保持器
５１:先端側密封シール
５１１:背面部
５２:後端側密封シール
６:ストップリング
Ｇ:グリース
Ｓ：空間

Claims

先端側に円筒形状の内周軌道と後端側に円弧形状の内周軌道とを有する外輪と、
前記外輪の内周軌道に対向する円筒形状および円弧形状の外周軌道をそれぞれ先端側ならびに後端側に有し、前記外輪の両端部より先端側および後端側に、それぞれ突き出た延長部を有する回転軸と、
前記円筒形状の内周軌道と前記円筒形状の外周軌道との間に介装されたローラと、
前記円弧形状の内周軌道と前記円弧形状の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記ローラを保持するローラ保持器と、
前記ボールを保持するボール保持器と、
前記外輪の両端部に設けられ、前記外輪と前記回転軸との間を密封する先端側密封シールおよび後端側密封シールと、
からなる水ポンプ軸受において、
前記回転軸の外周面若しくは外輪の内周面のいずれか一方に環状段部を設け、前記ローラを保持している前記ローラ保持器の軸方向の動きを前記先端側密封シールと前記環状段部との間で所定値に制限して前記ローラと前記ボールとの間に軸方向空間を形成すると共に、前記軸方向空間をグリース封入空間としたことを特徴とする水ポンプ軸受。
前記環状段部は前記回転軸の外周部に一体に設けられた段部であることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプ軸受。