JP4479375B2 - Rolling bearing and fan coupling device using the same - Google Patents
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Description
この発明は、転がり軸受およびそれを用いたファンカップリング装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing and a fan coupling device using the same.
自動車のエンジンを冷却するファンには、回転軸の駆動トルクを粘性流体の粘性を利用して冷却用ファンに伝えるファンカップリングが設けられており、このファンカップリングを含むファンカップリング装置では、ファンと一体のハウジングに回転軸を支持させる転がり軸受が使用されている。そして、ファンカップリングの内部には粘性流体が貯蔵され、エンジンからの駆動トルクが粘性流体の粘性抵抗を利用してファンに伝達される。ファンカップリングは、雰囲気温度に対して粘性流体によるトルク伝達量が制御され、低温の場合は、ファンを低速で回転させ、高温の場合は高速で回転させる。転がり軸受にはグリースが封入され、転がり軸受の粘性流体側端部および反粘性流体側端部には、シール部材が軸受の中心線に対して対称となるように設けられている(特許文献1)。
上記従来のファンカップリング装置における転がり軸受は、シールリップ部を受けるシール面が例えばテーパ面とされており、ファン回転中は、ファンの推力により外輪が反エンジン側に押し付けられた状態で使用されている。したがって、ファンが回転すると、粘性流体側シール部材のしめ代が小さく(緩く)なり、シール性が低下し、粘性流体が軸受内に浸入しやすくなることが懸念される。逆に、反粘性流体側シール部材のリップしめ代は大きく(きつく)なり、発熱大や異常摩耗を引き起こす懸念がある。 The rolling bearing in the above conventional fan coupling device has a seal surface that receives the seal lip portion, for example, a tapered surface, and is used in a state where the outer ring is pressed against the engine side by the thrust of the fan during fan rotation. ing. Therefore, when the fan rotates, there is a concern that the interference margin of the viscous fluid side seal member becomes small (loose), the sealing performance is lowered, and the viscous fluid easily enters the bearing. On the contrary, the lip claw allowance of the anti-viscous fluid side seal member becomes large (tight), and there is a concern of causing large heat generation and abnormal wear.
この発明の目的は、外輪が軸方向の一方に押し付けられた状態で使用される場合に、左右のシール性のバランスが確保される転がり軸受およびそれを用いたファンカップリング装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rolling bearing and a fan coupling device using the same, in which a balance between the left and right sealing properties is ensured when the outer ring is used while being pressed against one of the axial directions. is there.
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るシール部材を有しているとともに、外輪が軸方向の一方に押し付けられた状態で使用される転がり軸受において、各シール部材は、内輪に接触するシールリップ部を有し、内輪に、このシールリップ部を受けるシール面が形成されており、シール部材のシールリップ部と内輪とのしめ代が軸方向の一方と他方とで異なる値とされ、一方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx1)は、他方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx2)に組込後の軸受アキシアルすきま(AS)を加えた値とされていることを特徴とするものである。 A rolling bearing according to the present invention includes an inner ring, an outer ring, a rolling element disposed between the center portions of both wheels, and a seal member disposed between end portions of both wheels, and the outer ring is disposed in one of the axial directions. In a rolling bearing used in a pressed state , each seal member has a seal lip portion that comes into contact with the inner ring, and a seal surface that receives the seal lip portion is formed on the inner ring. The interference margin between the inner ring and the inner ring has a different value between one and the other in the axial direction, and the axial component (sx1) of the interference of one seal member is the axial component (sx2) of the interference of the other seal member. ) And the bearing axial clearance (AS) after assembly .
この発明による転がり軸受は、外輪が軸方向の一方に押し付けられた状態で使用される装置(例えば、ファン回転中に、外輪が反エンジン側に押し付けられた状態で使用されるファンカップリング装置)で使用されるのに好適である。 The rolling bearing according to the present invention is a device that is used in a state where the outer ring is pressed against one side in the axial direction (for example, a fan coupling device that is used while the outer ring is pressed against the engine side during fan rotation). It is suitable for being used in.
シール面は、テーパ面、R面などとされ、シールリップとシール面とのしめ代は、径方向に対して傾斜する方向を向くもの、すなわち、径方向成分だけでなく軸方向成分も有しているものとされる。 The sealing surface is a tapered surface, R surface, etc., and the interference between the sealing lip and the sealing surface is directed in a direction inclined with respect to the radial direction, that is, has not only a radial component but also an axial component. It is supposed to be.
しめ代を左右で変更するには、シールリップ部を受ける内輪のシール面の径を違えてもよく、シール部材の内径を違えてもよい。 In order to change the interference margin on the left and right, the diameter of the seal surface of the inner ring that receives the seal lip portion may be changed, or the inner diameter of the seal member may be changed.
一方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx1)は、他方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx2)に組込後の軸受アキシアルすきま(AS)を加えた値(すなわち、sx1=sx2+AS)とされていることが好ましい。このようにすると、軸方向の一方に押し付ける力を受けて、外輪が内輪に対して軸受アキシアルすきま(AS)の1/2移動した際、この移動後の各シール部材のしめ代をそれぞれsx1’およびsx2’とすると、sx1’=sx1−AS/2,sx2’=sx2+AS/2となる。したがって、|sx1’−sx2’|=|sx1−sx2−AS|=0となり、ファン回転時における左右のしめ代がバランスのよいものとなる。 The axial component (sx1) of the interference margin of one seal member is a value obtained by adding the axial clearance (AS) after assembly to the axial component (sx2) of the interference margin of the other seal member (ie, sx1 = sx2 + AS). In this way, when the outer ring moves by half of the bearing axial clearance (AS) with respect to the inner ring due to the pressing force on one side in the axial direction, the interference of each sealing member after the movement is sx1 ′. And sx2 ′, sx1 ′ = sx1−AS / 2 and sx2 ′ = sx2 + AS / 2. Therefore, | sx1'-sx2 '| = | sx1-sx2-AS | = 0, and the right and left interference margins during fan rotation are well balanced.
この発明の転がり軸受によると、各シール部材は、内輪に接触するシールリップ部を有し、内輪に、このシールリップ部を受けるシール面が形成されており、一方のシール部材のしめ代と他方のシール部材のしめ代とが異なる値とされているので、軸方向の一方から他方に向かう力が外輪に作用する場合に、しめ代の緩い方を一方側に、しめ代のきつい方を他方側に配置することで、シール部材のシール性のバランスが確保される。 According to the rolling bearing of the present invention, each seal member has a seal lip portion that comes into contact with the inner ring, and the inner ring is formed with a seal surface that receives the seal lip portion. Since the seal member has a different tightening allowance, when a force from one side to the other in the axial direction is applied to the outer ring, the loose end of the tightening allowance is on the one side and the tight end of the tightening allowance is on the other side. By arranging on the side, the balance of the sealing performance of the sealing member is ensured.
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2は、この発明の転がり軸受およびそれを用いたファンカップリング装置の1実施形態を示している。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。なお、図の右がエンジン側、左が反エンジン側となっている。 1 and 2 show an embodiment of a rolling bearing and a fan coupling device using the same according to the present invention. In the following description, the left and right refer to the left and right in the figure. In the figure, the right side is the engine side and the left side is the anti-engine side.
ファンカップリング装置(1)は、図2に示すように、回転軸(2)の駆動トルクを粘性流体の粘性を利用して冷却用ファン(5)に伝えるファンカップリング(3)と、ファン(5)と一体のハウジング(4)に回転軸(2)を支持させる転がり軸受(6)とを備えている。 As shown in FIG. 2, the fan coupling device (1) includes a fan coupling (3) for transmitting the driving torque of the rotating shaft (2) to the cooling fan (5) using the viscosity of the viscous fluid, A rolling bearing (6) for supporting the rotating shaft (2) in a housing (4) integrated with (5) is provided.
転がり軸受(6)は、内輪(11)、外輪(12)、両輪(11)(12)の中央部間に配された玉(転動体)(13)、および両輪(11)(12)の左右端部間に配された左右シール部材(14)(15)を有している。 The rolling bearing (6) consists of an inner ring (11), an outer ring (12), a ball (rolling element) (13) disposed between the central portions of both wheels (11) and (12), and both wheels (11) and (12). Left and right seal members (14) and (15) are disposed between the left and right end portions.
左右シール部材(14)(15)は、芯金および弾性シールからなり、弾性シールには、内輪(11)に接触するシールリップ部(16)(17)が設けられている。 The left and right sealing members (14) and (15) are made of a core metal and an elastic seal, and the elastic seal is provided with seal lip portions (16) and (17) that contact the inner ring (11).
図1に拡大して示すように、内輪(11)の左右端部には、左右シール部材(14)(15)のシールリップ部(16)(17)を受けるシール面(11a)(11b)が形成されている。なお、図1において、左右シール部材(14)(15)については、転がり軸受(6)に装着される前の形状を示している。左右のシール面(11a)(11b)は、軸方向外側に行くに連れて径が小さくなるテーパ面とされ、その軸方向の長さおよびテーパ角度については左右で等しくされ、その径(例えば、端面における径)については、左のシール面(11a)の径が右のシール面(11b)の径よりも大きくされている。 As shown in FIG. 1 in an enlarged manner, the left and right end portions of the inner ring (11) are sealed surfaces (11a) and (11b) that receive the seal lip portions (16) and (17) of the left and right seal members (14) and (15). Is formed. In FIG. 1, the left and right sealing members (14) and (15) are shown in the shape before being mounted on the rolling bearing (6). The left and right sealing surfaces (11a) and (11b) are tapered surfaces whose diameters decrease toward the outside in the axial direction, and the axial length and taper angle thereof are equal on the left and right, and the diameter (for example, Regarding the diameter at the end face, the diameter of the left sealing surface (11a) is larger than the diameter of the right sealing surface (11b).
そして、左右シール部材(14)(15)については、左右で同一形状したがって内径も同じとされており、これにより、シールリップ部(16)(17)と内輪(11)とのしめ代が左の方がきつい左右で異なる値とされている。 The left and right seal members (14) and (15) have the same shape on the left and right, and therefore the inner diameter is the same, so that the interference between the seal lip portions (16) and (17) and the inner ring (11) is left. The value of is harder and different on the left and right.
具体的には、左方のシール部材(14)のしめ代の軸方向成分(sx1)は、右方のシール部材(15)のしめ代の軸方向成分(sx2)に組込後の軸受アキシアルすきま(AS)を加えた値、すなわち、sx1=sx2+ASとされている。ファン(5)が回転すると、ファン(5)の推力により、転がり軸受(6)の外輪(12)は、反エンジン側(左側)に押し付けられる。この結果、外輪(12)は、内輪(11)に対して両者の基準位置から軸受アキシアルすきま(AS)の1/2移動する(個々の軸受によってバラツキがあるが、平均の軸方向移動量がAS/2)ことになる。したがって、移動後のしめ代をそれぞれsx1’およびsx2’とすると、sx1’=sx1−AS/2,sx2’=sx2+AS/2となる。これにより、ファン回転時には、左右のしめ代の差|sx1’−sx2’|がゼロとなる。 Specifically, the axial component (sx1) of the interference margin of the left seal member (14) is the bearing axial after being incorporated into the axial component (sx2) of the interference margin of the right seal member (15). A value obtained by adding the clearance (AS), that is, sx1 = sx2 + AS. When the fan (5) rotates, the outer ring (12) of the rolling bearing (6) is pressed against the non-engine side (left side) by the thrust of the fan (5). As a result, the outer ring (12) moves 1/2 of the bearing axial clearance (AS) from both reference positions with respect to the inner ring (11) (although there are variations depending on the individual bearings, the average axial movement amount is AS / 2). Accordingly, if the interference after moving is sx1 'and sx2', respectively, sx1 '= sx1-AS / 2, sx2' = sx2 + AS / 2. As a result, during fan rotation, the difference between the left and right interference margins | sx1'-sx2 '|
従来のファンカップリング装置で使用されていた転がり軸受では、しめ代は、ファン非回転時のみを考慮して設計され、この時に左右で等しくなるように決定されていたので、ファン非回転時の左右のしめ代をsx0、移動後の左右のしめ代をそれぞれsx1’’およびsx2’’とすると、ファン回転時では、sx1’’=sx0−AS/2,sx2’’=sx0+AS/2,|sx1’’−sx2’’|=ASとなっている。このため、転がり軸受に負荷が掛かるファン回転状態では、左側(粘性流体側)シール部材のしめ代が小さく(緩く)なり、シール性が低下し、粘性流体が軸受内に浸入しやすくなる可能性が増大し、逆に、右側(反粘性流体側)シール部材のリップしめ代は大きく(きつく)なり、発熱大や異常摩耗を引き起こす可能性が増大することになる。これに対し、この発明の転がり軸受(6)によると、しめ代がファン(5)回転時において適正となるように設計され、ファン(5)回転時における左右のしめ代(sx1’およびsx2’)がバランスのよい(|sx1’−sx2’|=0)ものとされている。 In rolling bearings used in conventional fan coupling devices, the interference is designed considering only when the fan is not rotating, and at this time, it is determined to be equal on the left and right. If the left and right interference margins are sx0 and the left and right interference margins after movement are sx1 ″ and sx2 ″, respectively, sx1 ″ = sx0−AS / 2, sx2 ″ = sx0 + AS / 2, | sx1 ″ −sx2 ″ | = AS. For this reason, in the fan rotation state in which a load is applied to the rolling bearing, the interference of the left side (viscous fluid side) sealing member is small (loosened), the sealing performance is lowered, and the viscous fluid may easily enter the bearing. On the contrary, the lip claw allowance of the right side (anti-viscous fluid side) seal member becomes large (tight), and the possibility of causing large heat generation and abnormal wear increases. On the other hand, according to the rolling bearing (6) of the present invention, the interference allowance is designed to be appropriate when the fan (5) rotates, and the left and right interference allowances (sx1 'and sx2' when the fan (5) rotates. ) Is well balanced (| sx1′−sx2 ′ | = 0).
こうして、左右のシール部材(14)(15)のシール対象の違い(左では粘性流体の浸入防止、右では異物の侵入防止)と常に作用する軸方向の力を考慮し、左右のしめ代を非対称とすることで、転がり軸受(6)のシール性能が向上させられている。 In this way, considering the difference between the sealing targets of the left and right sealing members (14) and (15) (viscous fluid entry prevention on the left and foreign material entry prevention on the right) and the axial force that always acts, By making it asymmetric, the sealing performance of the rolling bearing (6) is improved.
なお、シール面は、テーパ面に限定されず、R面等の各種形状であってもよい。R面とする場合には、R面の曲率半径および/または曲率中心を左右で違えることによっても、左右のしめ代を調整することができる。 The sealing surface is not limited to a tapered surface, and may be various shapes such as an R surface. In the case of the R plane, the left and right interference margins can be adjusted by changing the curvature radius and / or the center of curvature of the R plane on the right and left sides.
しめ代を左右で変更するには、シールリップ部(16)(17)を受ける内輪(11)のシール面(11a)(11b)の径を違えるのに代えて、内輪(11)のシール面(11a)(11b)の径は、左右で同じとし、シール部材(14)(15)のシールリップ部(16)(17)の内径の方を左右で異なるようにしてもよい。いずれの場合でも、内輪(11)のシール面(11a)(11b)の径またはシールリップ部(16)(17)の内径を違えるとともに、シール面(11a)(11b)のテーパ角度(R面の場合には、曲率半径および/または曲率中心)を左右で異なるようにしてもよい。 To change the interference allowance on the left and right, instead of changing the diameter of the seal surface (11a) (11b) of the inner ring (11) that receives the seal lip (16) (17), the seal surface of the inner ring (11) The diameters of (11a) and (11b) may be the same on the left and right, and the inner diameters of the seal lip portions (16) and (17) of the seal members (14) and (15) may be different on the left and right. In either case, the diameters of the seal surfaces (11a) and (11b) of the inner ring (11) or the inner diameters of the seal lips (16) and (17) are different, and the taper angle (R surface) of the seal surfaces (11a) and (11b) is different. In this case, the radius of curvature and / or the center of curvature may be different on the left and right.
上記転がり軸受(6)は、左右のシール部材(14)(15)のシール対象が異なりかつ内輪(11)と外輪(12)との間に軸方向の力が作用するファンカップリング装置(1)に好適に適用されるが、内輪(11)と外輪(12)との間に軸方向の力が作用する状態で使用されるその他の装置の転がり軸受にも適用可能である。 The rolling bearing (6) is a fan coupling device (1) in which the seals of the left and right seal members (14) and (15) are different and an axial force acts between the inner ring (11) and the outer ring (12). However, it can also be applied to rolling bearings of other devices used in a state where an axial force acts between the inner ring (11) and the outer ring (12).
(1)
(2) 回転軸
(3) ファンカップリング
(4) ハウジング
(5) ファン
(6) 転がり軸受
(11) 内輪
(11a)(11b) テーパ面
(12) 外輪
(13) 玉(転動体)
(14) シール部材(粘性流体側シール部材)
(15) シール部材(反粘性流体側シール部材)
(16) シールリップ部(粘性流体側シールリップ部)
(17) シールリップ部(反粘性流体側シールリップ部)
(1)
(2) Rotating shaft
(3) Fan coupling
(4) Housing
(5) Fan
(6) Rolling bearing
(11) Inner ring
(11a) (11b) Tapered surface
(12) Outer ring
(13) Ball (rolling element)
(14) Seal member (viscous fluid side seal member)
(15) Seal member (Anti-viscous fluid side seal member)
(16) Seal lip (viscous fluid side seal lip)
(17) Seal lip (anti-viscous fluid side seal lip)
Claims (2)
各シール部材は、内輪に接触するシールリップ部を有し、内輪に、このシールリップ部を受けるシール面が形成されており、シール部材のシールリップ部と内輪とのしめ代が軸方向の一方と他方とで異なる値とされ、一方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx1)は、他方のシール部材のしめ代の軸方向成分(sx2)に組込後の軸受アキシアルすきま(AS)を加えた値とされていることを特徴とする転がり軸受。 It has an inner ring, an outer ring, a rolling element disposed between the center portions of both wheels, and a seal member disposed between the end portions of both wheels, and is used in a state where the outer ring is pressed against one of the axial directions. in the rolling bearing that,
Each seal member has a seal lip portion that comes into contact with the inner ring, and a seal surface that receives the seal lip portion is formed on the inner ring, and the interference between the seal lip portion of the seal member and the inner ring is one of the axial directions. and it is different from the value in the other axial component of the tightening margin of one of the sealing member (sx1) the bearing axial clearance after incorporation in the axial component of the interference of the other seal member (sx2) (aS) A rolling bearing characterized by having a value obtained by adding
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