(57)【要約】【課題】ころが保持器のポケット内でスキューして回転することにより発生する推力によって保持器がシール部材に当接してしまうことを防ぎながら、装置の大型化を抑制することが可能な転がり軸受装置及びポンプ装置を提供する。【解決手段】シャフト１３を支持する転がり軸受装置１２は、シャフト１３を挿通させる筒状の外輪２と、シャフト１３の外周面と外輪２の内周面との間に配置される複数のころ３と、複数のころ３がそれぞれ収容される複数のポケット５０を有する保持器５と、保持器５が配置される外輪２とシャフト１３との間の空間への異物の侵入を抑止する第１のシール部材７と、ころ３がポケット５０内でスキューして回転することにより保持器５に発生する第１のシール部材７側への推力を受け止めて、保持器５の推力が第１のシール部材７に作用することを抑止するカラー９とを備える。【選択図】図１
2020023982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材を支持する転がり軸受装置であって、
前記回転部材を挿通させる筒状の外輪と、
前記回転部材の外周面と前記外輪の内周面との間に配置される複数のころと、
前記複数のころがそれぞれ収容される複数のポケットを有する保持器と、
前記保持器が配置される前記外輪と前記回転部材との間の空間への異物の侵入を抑止するシール部材と、
前記ころが前記ポケット内でスキューして回転することにより前記保持器に発生する前記シール部材側への推力を受け止めて、前記保持器の前記推力が前記シール部材に作用することを抑止する推力受け部材と、
を備えた転がり軸受装置。
【請求項２】
前記推力受け部材は、前記回転部材に外嵌される円筒部と、前記円筒部から前記外輪に向かって突出する壁部とを有し、
前記保持器は、前記推力により前記壁部に当接し、
前記シール部材は、前記円筒部の外周面に摺接するシールリップを有する、
請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記回転部材は、前記複数のころが転動する大径部と、前記大径部よりも外径が小さい小径部とを有し、
前記推力受け部材は、前記円筒部の端面が前記大径部と前記小径部との間の段差面に当接するまで、前記小径部の外周に圧入されている、
請求項２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
一端部に羽根車が取り付けられたシャフトと、
前記シャフトを挿通させる筒状の外輪と、
前記シャフトの外周面と前記外輪の内周面との間に配置される複数のころと、
前記複数のころがそれぞれ収容される複数のポケットを有する保持器と、
前記保持器が配置される前記外輪と前記シャフトとの間の空間への異物の侵入を抑止するシール部材と、
前記ころが前記ポケット内でスキューして回転することにより前記保持器に発生する前記シール部材側への推力を受け止めて、前記保持器の前記推力が前記シール部材に作用することを抑止する推力受け部材と、
を備えたポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置及びポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車においてエンジンの冷却水を循環させるウォーターポンプ装置は、複数のころを備えた転がり軸受装置によってシャフト及び羽根車が回転可能に支持されている。複数のころは、保持器に保持されており、保持器が配置された空間への異物の侵入がシール部材によって抑止されている。このような転がり軸受装置には、複数のころがシャフトに対して傾斜したスキュー状態で回転することによって発生する軸方向の推力により保持器が軸方向に移動し、保持器がシール部材に当接してしまうことを規制する構成を備えたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の転がり軸受装置は、外輪部材の内周面に形成された溝部に樹脂製の保持器の係止部が係合することで、保持器の軸方向移動が規制されている。特許文献２に記載の転がり軸受装置は、保持器に設けられた円筒部の一端に凸部が形成されており、この凸部が外輪に設けられた移動規制部に係止されることで保持器の軸方向移動が規制されている。
【０００４】
また、本出願人は、シール部材の芯金と保持器との間に環状部材を配置し、シール部材や保持器の摩耗を抑制するころ軸受を提案している（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２２０７２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６０１６６号公報
【特許文献３】特開２０１６−１７６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の転がり軸受装置は、その組み立て時において、保持器を弾性的に大きく縮径変形させて保持器の係止部を外輪の溝部に嵌合させなければならず、保持器の素材として硬質な材料を用いた場合には組み立てが困難となり、軟質な材料を用いた場合には保持器の摩耗が発生しやすくなる。特許文献２に記載の転がり軸受装置は、保持器において複数のころを収容するポケットの軸方向一側に円筒部を延在して設けるため、保持器の軸方向長さが増大して装置の大型化を招来してしまう。また、特許文献３のころ軸受では、複数のころがスキュー状態で回転することによる軸方向の推力の大きさによっては、シール部材が環状部材を介して保持器から軸方向に押し付けられ、シール部材及び保持器と環状部材との接触部において摩耗が発生してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ころが保持器のポケット内でスキューして回転することにより発生する推力によって保持器がシール部材に当接してしまうことを防ぎながら、装置の大型化を抑制することが可能な転がり軸受装置及びポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、回転部材を支持する転がり軸受装置であって、前記回転部材を挿通させる筒状の外輪と、前記回転部材の外周面と前記外輪の内周面との間に配置される複数のころと、前記複数のころがそれぞれ収容される複数のポケットを有する保持器と、前記保持器が配置される前記外輪と前記回転部材との間の空間への異物の侵入を抑止するシール部材と、前記ころが前記ポケット内でスキューして回転することにより前記保持器に発生する前記シール部材側への推力を受け止めて、前記保持器の前記推力が前記シール部材に作用することを抑止する推力受け部材と、を備えた転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、一端部に羽根車が取り付けられたシャフトと、前記シャフトを挿通させる筒状の外輪と、前記シャフトの外周面と前記外輪の内周面との間に配置される複数のころと、前記複数のころがそれぞれ収容される複数のポケットを有する保持器と、前記保持器が配置される前記外輪と前記シャフトとの間の空間への異物の侵入を抑止するシール部材と、前記ころが前記ポケット内でスキューして回転することにより前記保持器に発生する前記シール部材側への推力を受け止めて、前記保持器の前記推力が前記シール部材に作用することを抑止する推力受け部材と、を備えたポンプ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る転がり軸受装置及びポンプ装置によれば、ころが保持器のポケット内でスキューして回転することにより発生する推力によって保持器がシール部材に当接してしまうことを防ぎながら、装置の大型化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る転がり軸受装置及びポンプ装置を示す断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す拡大図である。
【図３】ころ保持器の一部を示す斜視図である。
【図４】カラー（推力受け部材）を示す斜視図である。
【図５】ポケット内でころがスキューした状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る転がり軸受装置及びポンプ装置を示す断面図である。図２は、図１の一部を拡大して示す拡大図である。
【００１４】
このポンプ装置１は、冷却水を自動車のエンジンとラジエータとの間で循環させるウォーターポンプ装置であり、軸受組付用筒部１１０を有するポンプハウジング１１と、軸受組付用筒部１１０内に配置された転がり軸受装置１２と、転がり軸受装置１２に支持された回転部材としてのシャフト１３と、シャフト１３の一端部に取り付けられた羽根車１４と、シャフト１３の他端部に取り付けられたプーリシート１５と、プーリシート１５にボルト１６によって固定されたベルトプーリ１７と、冷却水の漏出を防ぐ冷却水用シール部材１８と、シャフト１３に装着されたゴム等の環状の弾性体からなるＯリング１９とを備えている。
【００１５】
ポンプ装置１は、ベルトプーリ１７に掛け回された補機ベルト１０を介して伝達されるエンジンの駆動力を駆動源とし、シャフト１３と共に羽根車１４を回転させることによって冷却水を循環させる。シャフト１３は、転がり軸受装置１２によってポンプハウジング１１に対して回転可能に支持され、回転軸線Ｏ１を中心として回転する。
【００１６】
転がり軸受装置１２は、シャフト１３を挿通させる筒状の外輪２と、シャフト１３の外周面と外輪２の内周面との間に配置された円柱状の複数のころ３及び球状の複数の玉４と、複数のころ３を転動可能に保持するころ保持器５と、複数の玉４を転動可能に保持する玉保持器６と、ころ保持器５及び玉保持器６が配置されたシャフト１３と外輪２との間の空間への異物の侵入を抑止する第１のシール部材７及び第２のシール部材８と、シャフト１３に外嵌された推力受け部材としてのカラー９とを備えている。第１のシール部材７は、軸受組付用筒部１１０の先端部側（プーリシート１５側）からの異物の侵入を抑止し、第２のシール部材８は、軸受組付用筒部１１０の基端部側（羽根車１４側）からの異物の侵入を抑止している。
【００１７】
シャフト１３は、複数のころ３が転動する第１の内側軌道面１３ａ、及び複数の玉４が転動する第２の内側軌道面１３ｂを外周面に有している。また、シャフト１３は、第１の内側軌道面１３ａ及び第２の内側軌道面１３ｂが形成された大径部１３１と、大径部１３１よりも外径が小さい小径部１３２とを一体に有している。大径部１３１は、その全体が軸受組付用筒部１１０内に配置されている。
【００１８】
小径部１３２は、その一部が軸受組付用筒部１１０から羽根車１４とは反対側に突出し、プーリシート１５の中心孔１５０に圧入されている。大径部１３１と小径部１３２との間には、回転軸線Ｏ１に平行な方向に対して垂直な段差面１３ｃが形成されている。また、小径部１３２における大径部１３１側の端部には、Ｏリング１９を装着するための円周溝１３０が形成されている。
【００１９】
外輪２は、複数のころ３を転動させる第１の外側軌道面２ａ、及び複数の玉４を転動させる第２の外側軌道面２ｂを内周面に有し、軸受組付用筒部１１０内に圧入されている。外輪２が軸受組付用筒部１１０内に圧入されることにより、外輪２の内径が小さくなり、第１の外側軌道面２ａとシャフト１３の第１の内側軌道面１３ａとの隙間が、ころ３の直径よりも僅かに小さい負隙間となる。
【００２０】
外輪２の軸方向両端部のうち、ベルトプーリ１７側の端部には、第１シール部材７を嵌め合い固定するシール嵌合溝２ｃが形成され、羽根車１４側の端部には、第２のシール部材８を嵌め合い固定するシール嵌合溝２ｄが形成されている。また、外輪２の第１の外側軌道面２ａと第２の外側軌道面２ｂとの間には、ころ３が第２の外側軌道面２ｂ側に移動しないように規制する環状の凸部２ｅが内径側（シャフト１３側）に突出して形成されている。
【００２１】
複数のころ３は、シャフト１３及び外輪２の周方向に沿って複数個が等間隔に配置され、ころ列３０を構成している。また、複数の玉４は、シャフト１３及び外輪２の周方向に沿って複数個が配置され、玉列４０を構成している。ころ列３０と玉列４０とは、回転軸線Ｏ１に沿って並列し、ころ列３０がプーリシート１５側に、玉列４０が羽根車１４側に、それぞれ配置されている。
【００２２】
第２の内側軌道面１３ｂは、回転軸線Ｏ１を含む平面でシャフト１３を切断した断面において内方に窪んだ円弧状である。第２の外側軌道面２ｂは、回転軸線Ｏ１を含む平面で外輪２を切断した断面において外方に窪んだ円弧状である。シャフト１３の外輪２に対する軸方向移動は、第２の内側軌道面１３ｂと第２の外側軌道面２ｂとの間に複数の玉４が配置されることにより規制されている。
【００２３】
第１のシール部材７及び第２のシール部材８は、ころ保持器５及び玉保持器６を介して互いに対向するように、シャフト１３と外輪２との間に配置されている。第１のシール部材７は、金属からなる芯金７１と、ゴム等の弾性体からなるシール部７２とを有し、芯金７１の外周部が外輪２のシール嵌合溝２ｃに嵌合されている。シール部７２は、図２に示すように、芯金７１に接合された基部片７２１と、基部片７２１から内径側に突出した２つのシールリップ７２２，７２３とを備える。シールリップ７２２，７２３は、基部片７２１と一体で、基部片７２１の端部から二股に分かれて形成されている。基部片７２１は、例えば加硫接着により芯金７１に接合されている。
【００２４】
第２のシール部材８も、第１のシール部材７と同様に、金属からなる芯金８１及びゴム等の弾性体からなるシール部８２を有している。第２のシール部材８の芯金８１は、その外周部が外輪２のシール嵌合溝２ｄに嵌合されている。第２のシール部材８は、玉保持器６と軸方向に対向している。玉保持器６は、玉４を転動可能に保持する複数のポケット６０を有し、環状に形成されている。
【００２５】
図３は、ころ保持器５の一部を示す斜視図である。ころ保持器５は、例えば繊維強化ポリアミド樹脂等の合成樹脂からなり、全体として略円筒状に形成されている。ころ保持器５は、互いに平行な第１の円環部５１及び第２の円環部５２と、第１の円環部５１と第２の円環部５２とを接続する複数の柱部５３とを一体に有している。複数の柱部５３の間には、複数のころ３がそれぞれ転動可能に収容されるポケット５０が形成されている。第２の円環部５２は、外輪２の凸部２ｅの内側に配置されている。第１の円環部５１は、ポケット５０のカラー９側に配置され、複数の柱部５３及び第２の円環部５２よりも径方向の厚みが厚く、径方向外方に突出している。
【００２６】
図４は、カラー９を示す斜視図である。カラー９は、シャフト１３の小径部１３２に外嵌された円筒部９１と、円筒部９１から外輪２に向かって突出する壁部９２とを一体に有している。カラー９は、例えば冷間圧延鋼板などの金属からなり、プレス成型されている。
【００２７】
また、カラー９は、シャフト１３の小径部１３２に圧入嵌合されており、段差面１３ｃに当接している。詳述すると、カラー９は、軸方向一方側の平面である軸端面９ａが段差面１３ｃに当接するまで小径部１３２の外周に圧入されており、軸端面９ａが段差面１３ｃに当接することによりシャフト１３に対して位置決めされている。軸端面９ａは、回転軸線Ｏ１に平行な方向に対して垂直な平面である。
【００２８】
プーリシート１５は、カラー９の軸端面９ａとは反対側の円筒部９１の先端面９１ａ（図２参照）に当接している。すなわち、プーリシート１５は、カラー９の軸端面９ａに当接するまで、シャフト１３に圧入嵌合されている。これにより、カラー９は、段差面１３ｃとプーリシート１５との間に挟まれている。
【００２９】
シャフト１３の円周溝１３０は、カラー９の円筒部９１の内周面９１ｂにより閉塞され、Ｏリング１９が円周溝１３０内で圧縮されている。Ｏリング１９は、円筒部９１の内周面９１ｂに弾接している。カラー９において、段差面１３ｃに当接する軸端面９ａと円筒部９１の内周面９１ｂとの間には、円筒部９１と壁部９２との曲げよるＲ部９１ｃが形成されている。段差面１３ｃの径方向長さ（大径部１３１と小径部１３２との径差の２分の１の寸法）は、Ｒ部９１ｃの曲率半径よりも長い。段差面１３ｃの径方向長さは、例えば１ｍｍである。
【００３０】
円筒部９１の外周面９１ｄには、第１のシール部材７におけるシール部７２のシールリップ７２２，７２３が弾接している。シャフト１３がカラー９と共に外輪２に対して回転したとき、カラー９の外周側からの水分等の異物の侵入は、シール部７２のシールリップ７２２，７２３と円筒部９１の外周面９１ｄとの摺接により抑止される。
【００３１】
壁部９２は円環板状であり、ころ保持器５と第１のシール部材７との間に配置されている。壁部９２における軸方向一方側の側面９２ａは、カラー９の軸端面９ａの一部であり、ころ保持器５の第１の円環部５１に対向している。壁部９２における軸方向他方側の側面９２ｂは、第１のシール部材７に対向している。壁部９２の外周面９２ｃと外輪２との間には、例えば１ｍｍ以下の僅かな隙間が形成されている。なお、第１のシール部材７におけるシール部７２に、壁部９２の軸方向他方側の側面９２ｂに弾接するシールリップをさらに設けてもよい。
【００３２】
カラー９は、ころ３がポケット５０内でスキューして回転することによりころ保持器５に発生する第１のシール部材７側への推力を受け止めて、ころ保持器５の推力が第１のシール部材７に作用することを抑止する。次に、図５を参照して、ころ３のスキュー（ころ保持器５に対する傾き）と、ころ保持器５に発生する推力との関係について説明する。
【００３３】
図５は、ころ保持器５を外周側から見て、ポケット５０内でころ３がスキューした状態を示す説明図であり、図面上下方向がころ保持器５の周方向に、図面左右方向がころ保持器５の軸方向に、それぞれ対応する。なお、図５では、説明の明確化のため、ポケット５０内におけるころ３の傾きを誇張して示している。また、図５では、ころ３の自転軸Ｏ２を一点鎖線で示している。
【００３４】
ころ３は、シャフト１３が回転したとき、ころ保持器５のポケット５０内で自転する。ポケット５０は、ころ保持器５の軸方向の長さがころ３の長手方向の長さよりも長く、ころ保持器５の周方向の幅がころ３の直径よりも大きく形成されているので、ころ３がポケット５０内でスキューして回転する場合がある。このようなころ３のスキューを増大させる要因としては、ベルトプーリ１７に掛け回された補機ベルト１０の張力がシャフト１３の軸方向の端部に作用することや、外輪２の第１の外側軌道面２ａとシャフト１３の第１の内側軌道面１３ａとの隙間が負隙間となっていることが挙げられる。
【００３５】
図５では、ポケット５０内でスキューしたころ３の転動（自転）によって、ころ３からころ保持器５に作用する力の方向及び大きさをベクトルＶで示し、ころ保持器５の周方向及び軸方向に平行なベクトルＶの成分をそれぞれベクトルＶ１，Ｖ２で示している。ころ保持器５は、ころ３からベクトルＶ１の力を受けて回転軸線Ｏ１を中心として回転すると共に、ころ３からベクトルＶ２の力を受ける。ベクトルＶ２の力は、第１のシール部材７側への推力となり、仮にカラー９が存在しなければ、ころ保持器５の第１の円環部５１が第１のシール部材７に当接し、第１のシール部材７やころ保持器５が摩耗したり、第１のシール部材７が外輪２のシール嵌合溝２ｃから外れてプーリシート１５側に押し出されてしまうおそれがある。
【００３６】
本実施の形態では、ベクトルＶ２の力によってころ保持器５が軸方向に移動したとき、ころ保持器５の第１の円環部５１がカラー９の壁部９２における軸方向一方側の側面９２ａに当接し、さらなるころ保持器５の第１のシール部材７側への軸方向移動が規制される。これにより、ころ保持器５が第１のシール部材７に接触して摩耗が発生してしまうことや、第１のシール部材７がころ保持器５により強く押圧されて外輪２から外れてしまうことを防ぐことができる。また、ポンプ装置１や転がり軸受装置１２の軸方向長さの増大による大型化も抑制することが可能となる。
【００３７】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００３８】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能であり、例えば、転がり軸受装置１２をポンプ装置１以外の用途に用いることも可能である。また、上記実施の形態では、ころ保持器５が樹脂からなる場合について説明したが、ころ保持器５を金属製としてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…ポンプ装置                          １２…軸受装置
１３…シャフト（回転部材）              １３１…大径部
１３２…小径部                          １３ｃ…段差面
１４…羽根車                            ２…外輪
３…ころ                                ５…ころ保持器（保持器）
５０…ポケット                          ７…第１のシール部材（シール部材）
７２２，７２３…シールリップ            ９…カラー（推力受け部材）
９ａ…軸端面                            ９１…円筒部
９１ｄ…外周面                          ９２…壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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