(57)【要約】【課題】ころ保持器の摩耗の問題を生じさせず、密封シール部材にころによるスラスト力の影響を与えることを少なくし、密封シール部材の摩耗を減少させて耐久性を向上させること。【解決手段】軸方向の先端側に二列の円筒形状の内周軌道１ａ、１ｂを、後端側に一列の断面円弧形状の内周軌道１ｃを有する外輪１と、先端側に二列の円筒形状及び後端側に一列の断面円弧形状の外周軌道２ａ、２ｂ、２ｃを有し、両端部よりそれぞれ突き出た延長部２１、２２を有する回転軸２と、外輪の二列の円弧形状の内周軌道と回転軸の二列の円弧形状の外周軌道との間に介装された二列のころ群３ａ、３ｂと、外輪の一列の断面円弧形状の内周軌道と回転軸の一列の断面円弧形状の外周軌道との間に介装された一列の玉群４と、外輪の先端部に取り付けられ、外輪と回転軸の端部間を密封する先端側密封シール部材６とを備えて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の先端側に隣り合う二列の円筒形状の内周軌道を、後端側に一列の断面円弧形状の内周軌道を有する外輪と、
前記外輪の三列の内周軌道に対向する二列の円筒形状及び一列の断面円弧形状の外周軌道をそれぞれ先端側並びに後端側に有し、前記外輪の両端部より先端側及び後端側にそれぞれ突き出た延長部を有する回転軸と、
前記外輪の二列の円筒形状の内周軌道と前記回転軸の二列の円筒形状の外周軌道との間にそれぞれ介装された二列のころ群と、
前記外輪の一列の断面円弧形状の内周軌道と前記回転軸の一列の断面円弧形状の外周軌道との間に介装された一列の玉群と、
少なくとも前記外輪の先端部に取り付けられ、前記外輪と前記回転軸の端部間を密封する先端側密封シール部材と、
を備えたことを特徴とする水ポンプ用軸受。
【請求項２】
前記外輪の先端側に位置するころ群と前記外輪の後端側に位置するころ群との間に間座を介装したことを特徴とする請求項１記載の水ポンプ用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のエンジン冷却水を循環させるための例えば水ポンプ用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水ポンプ用軸受は、内方に複列の内周軌道を有する外輪と、外輪の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た複列の転動体群と、前記転動体群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装置とからなる構造である。
そして、外輪と回転軸との間に、複列の転動体群を介装させ、先端側にころ群を、後端側に玉群を配列している形式をころ＆玉形式という。ころ群はころ保持器により、玉群は玉保持器により保持されている。
また、外輪の両端部には、外輪と回転軸の間を密封するために、先端側密封装置と後端側密封装置が取り付けられている。
【０００３】
そして、外輪の両端開口から突出した回転軸の両端部のうち、ころ群を設置した先端側から突出した端部には、駆動ベルトを巻き掛けるためのプーリーが、玉群を設置した後端側から突出した端部には冷却水の流れを惹起させるためのインペラがそれぞれ固定される。
この状態で駆動ベルトによりプーリーを回転させれば、回転軸が回転し、その回転軸の回転に伴いインペラーがエンジンのウオータジャケット内で回転して、冷却水を循環させる。
【０００４】
上記の従来のころ＆玉形式の水ポンプ用軸受では、通常回転中、ころ保持器はころ群を保持した状態で軸方向に移動することがあるので、この移動を防止するために、一方向には外輪にころを係止する段部を設けて止めているが、もう一方向は先端側密封装置によってころ保持器を止めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、もう１つの従来の水ポンプ用軸受では、ころ保持器の軸方向の先端側への移動は、先端側密封装置に当接させて防止し、ころ保持器の軸方向の後端側への移動は玉群に当接させて防止するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２４２７５０号公報（第２頁、図９）
【特許文献２】特開２００６−３３６７３８号公報（第３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のころ＆玉形式の水ポンプ用軸受においては、いずれもころ保持器の軸方向の先端側への移動は先端側密封装置に当接させて防止するようにしている。
ところで、近年、ベルトプーリー側荷重がエンジン性能向上に伴い大きくなっており、先端側に位置するころ軸受において、ベルトレイアウト上、オフセット（回転軸のプーリーが取り付けられている位置からころ中心位置までの距離）が大きくなり、モーメント荷重を受けやすくなっている。
そのため、ころのスキューが大きくなり、それに伴いころ保持器にスラスト力が働き、ころ保持器が先端側密封装置の芯金を押して摺動することにより、芯金ところ保持器が摩耗し、最悪時には摩耗した保持器からころが飛び出してしまう等、軸受の耐久性に影響を与えるという問題があった。
そこで、本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、先端側密封装置にころによるスラスト力の影響を与えることを少なくし、先端側密封装置の摩耗を減少させて耐久性を向上させた水ポンプ用軸受を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水ポンプ用軸受は、軸方向の先端側に隣り合う二列の円筒形状の内周軌道を、後端側に一列の断面円弧形状の内周軌道を有する外輪と、前記外輪の三列の内周軌道に対向する二列の円筒形状及び一列の断面円弧形状の外周軌道をそれぞれ先端側並びに後端側に有し、前記外輪の両端部より先端側及び後端側にそれぞれ突き出た延長部を有する回転軸と、前記外輪の二列の円筒形状の内周軌道と前記回転軸の二列の円筒形状の外周軌道との間にそれぞれ介装された二列のころ群と、前記外輪の一列の断面円弧形状の内周軌道と前記回転軸の一列の断面円弧形状の外周軌道との間に介装された一列の玉群と、少なくとも前記外輪の先端部に取り付けられ、前記外輪と前記回転軸の端部間を密封する先端側密封シール部材とを備えて構成されている。
また、前記外輪の先端側に位置するころ群と前記外輪の後端側に位置するころ群との間に間座を介装している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る水ポンプ用軸受においては、外輪の軸方向の先端側に、外輪の内周面に形成された隣り合う二列の内周軌道と回転軸の外周面に形成された隣り合う二列の外周軌道との間に二列のころ群が介装されてラジアルころ軸受部が構成され、外輪の軸方向の後端側に、外輪の内周面に形成された一列の断面円弧凹面の内周軌道と回転軸の外周面に形成された一列の断面円弧凹面の外周軌道との間に玉群が介装されて玉軸受部が構成され、そのラジアルころ軸受部は二列のころ群が隣り合うように介装されているので、ラジアルころ軸受部にモーメント荷重が作用する場合に、軸方向の先端側に位置するころ群のころよりオフセットが大きい後端側に位置するころ群のころだけが独立してスキューを起こし、そのころのころ長は単列のころ群のころのころ長の約半分であり、それに伴いころに発生するスラスト力も約半分に軽減されため、ころの軸方向の移動も軽減され、これらころが軸方向の先端側に移動して先端側のころの端面を押すことが抑制されるから、先端側のころの端面が密封シール部材に当接することも軽減され、摩耗による密封シール部材の破損のおそれも少なくなるという効果がある。
また、前記外輪の先端側に位置するころ群と前記外輪の後端側に位置するころ群との間に間座を介装しているので、軸方向の後端側のころ群のころがスキューにより傾いて軸方向の先端側に移動し、軸方向の後端側のころ群のころが先端側のころ群のころに当接するときに局所的な当接が防止され、各列のころ群のころの転がりをスムーズにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施の形態１に係る水ポンプ用軸受の縦断面図、図２は同水ポンプ用軸受の複列ころ群のころと従来の水ポンプ用軸受の単列ころ群のころにスキューが発生した場合の状態を示す概略説明図である。
この実施の形態１の水ポンプ用軸受は、内周面１１に隣り合う二列の内周軌道１ａ、１ｂとこれらの内周軌道１ａ、１ｂから離れた一列の内周軌道１ｃを有する炭素鋼又は軸受用鋼で形成された外輪１と、外輪１の三列の内周軌道１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ対向する三列の外周軌道２ａ、２ｂ、２ｃを外周面１２に有し、外輪１の両端部１４、１５より先端側及び後端側に突き出た延長部２１、２２を有する炭素鋼又は軸受用鋼で形成された回転軸２と、外輪１と回転軸２との間に介装されている転動体である軸受用鋼で形成された二列の円筒形のころ群のころ３ａ、３ｂ及び軸受用鋼で形成された一列の玉群の玉４と、一列の玉群を保持する玉保持器５と、外輪１の両端部１４、１５に取り付けられ、外輪１と回転軸２の両端部間を密封する密封シール部材６、７とから構成されている。
玉保持器５は樹脂成型された冠型保持器と称呼されている形式のものである。
密封シール部材６、７と外輪１と回転軸２で囲まれる空間から二列のころ群のころ３ａ、３ｂ及び玉保持器５を除いた部分は残余空間部であり、残余空間部にはグリース（図示省略）が充填されている。
なお、外輪１の前記二列の内周軌道１ａ、１ｂは離隔して配置されているが、隣接配置されて一体に形成されていてもよい。それに伴い、回転軸２の前記二列の外周軌道２ａ、２ｂも離隔して配置されているが、隣接配置されて一体に形成されてもよい。
【０００９】
外輪１は、内周面１１に形成されている隣り合う二列の内周軌道１ａ、１ｂ（図中、左側）は円筒面であり、内周軌道１ａ、１ｂとは軸方向後端側に離隔した位置に設けられている内周軌道１ｃ（図中、右側）は断面円弧凹面である。
外輪１の内周面と軸方向後端側に位置する内周軌道１ｂとの境にはころ群３ｂを係止する段部１３が形成されている。また、外輪１の両端部１４、１５の内周面に、密封シール部材６、７を固定するシール溝８、９を有している。
【００１０】
回転軸２は、外周面１２の軸方向の先端側に外輪１の円筒面の二列の内周軌道１ａ、１ｂにそれぞれ対向する外周軌道２ａ、２ｂを有し、円筒部２３の軸方向の後端側の所定位置に、外輪１の内周軌道１ｃに対向して断面円弧凹面の外周軌道２ｃを有している。回転軸２の軸方向の先端側と後端側にはそれぞれ延長部１６、１７を有している。
【００１１】
この実施の形態１では、外輪１の内周面１１で軸方向先端側に形成されている二列の内周軌道１ａ、１ｂと回転軸２の外周面で軸方向先端側に形成されている二列の外周軌道２ａ、２ｂとの間に二列の円筒形のころ群のころ３ａ、３ｂがころ保持器を用いることなく隣り合うように介装されている。
また、外輪１の内周面１１で軸方向後端側に形成されている一列の断面円弧凹面の内周軌道１ｃと回転軸２の外周面で軸方向後端側に形成された一列の断面円弧凹面の外周軌道２ｃとの間には玉保持器５の保持された玉群の玉４が介装されている。
なお、前記ころは保持器に保持されていてもよい、また、前記玉は保持器に保持されていなくてもよい。
これらころ群３ａのころのころ長Ｌ２ところ群３ｂのころのころ長Ｌ２とを合わせた寸法は、従来の一列のころ群３のころのころ長Ｌ１よりころ保持器が用いられていないので、その分だけ長く形成されている。
そして、二列の円筒形のころ群３ａところ群３ｂの間と、軸方向先端側に位置するころ群３ａと軸方向先端側に位置する密封シール部材６との間にはそれぞれ、回転軸２に嵌め付けられた間座であるワッシャー１８、１９がそれぞれ介装されている。
【００１２】
外輪１の先端側シール溝８に固定される密封シール部材６は、断面Ｌ字形状の冷間圧延鋼板やステンレス等からなる芯金１６ａと、この芯金１６ａに固着された例えばゴムからなる先端に２つのリップを有する弾性環状部材１６ｂとを有して構成され、弾性環状部材１６ｂの２つのリップは回転軸２の外周面に接触させられている。
外輪１の後端側シール溝９に固定される密封シール部材７は、断面Ｌ字形状の冷間圧延鋼板やステンレス等からなる芯金１７ａと、この芯金１７ａに固着された例えばゴムからなる３つのリップを有する弾性環状部材１７ｂと、回転軸２の軸方向端部の外周面に固定された断面Ｌ字形状の金属製のスリンガ１７ｃとを有して構成され、弾性環状部材１７ｂの２つのリップは回転軸２の外周面に接触させられ、１つのリップはスリンガ１７ｃに接触させられている。
【００１３】
この実施の形態１の水ポンプ用軸受では、プーリーを設置する軸方向の先端側に二列のころ群のころ３ａ、３ｂを設けてラジアルころ軸受部を構成するのは、駆動ベルトからプーリーを介して回転軸２に加わる大きなラジアル荷重に対して充分な負荷容量を確保するためであり、インペラーを設置する軸方向の後端側に玉群の玉４を設けて深溝型の玉軸受部を構成するのは、回転軸２がスラスト方向に変位するのを防止するためである。
従って、後端側の密封シール部材５２は、先端側の密封シール部材５１のように、玉保持器５の移動を制限するような機能をもたない。
このように軸方向の先端側に位置するラジアルころ軸受部において、ベルトレイアウト上、オフセットが大きくなる場合には、モーメント荷重を受けやすくなっているため、ころ群のころ３ａ、３ｂはスキューが大きくなり易くなる。
【００１４】
この場合、単列のころ群のころ３であれば、図２の（ａ）に示すようにスキューして傾き、それに伴いころにスラスト力が働き、ころ群のころ３が軸方向に移動するが、この実施の形態１のように二列のころ群のころ３ａ、３ｂの場合には、図２の（ｂ）に示すように軸方向の先端側に位置するころ３ａよりオフセットが大きい後端側に位置するころ３ｂだけが独立してスキューを起こし、そのころ３ｂのころ長は単列のころ群のころ３のころ長の約半分であり、それに伴いころに発生するスラスト力も約半分に軽減されるので、ころ３ｂの軸方向の移動も軽減され、ころ３ｂが軸方向の先端側に移動して先端側のころ３ａを押し、ころ３ａの端面が密封シール部材６の弾性環状部材１６ｂに当接することも軽減され、摩耗による密封シール部材６の破損のおそれも少なくなる。
なお、これらころ３ａ、３ｂが軸方向の後端側に移動したときは、後端側のころ３ｂの端部が外輪１の内周面に形成された段部１３に係止されて移動が制限される。
【００１５】
また、二列の円筒形のころ群のころ３ａところ３ｂの間に、間座であるワッシャー１９が介装されているので、後端側のころ群のころ３ｂがスキューにより傾いて軸方向の先端側に移動し、後端側のころ群のころ３ｂが先端側のころ群３ａのころに当接するときに局所的な当接が防止され、各列のころ群のころ３ａ、３ｂの転がりをスムーズにする。
また、軸方向の先端側に位置するころ３ａと軸方向の先端側に位置する密封シール部材６との間には間座であるワッシャー１８が介装されているので、先端側のころ群のころ３ａの一部が局所的にスキューにより傾いて軸方向の先端側に移動し、先端側のころ３ａの端面が密封シール部材６の弾性環状部材１６ｂに当接するのを抑制できる。
なお、ワッシャー１８，１９はどちらか一方でも一定の効果があるが、ワッシャー１９の方が効果が大きい。ワッシャー１８，１９の両方を設けるとより効果的である。
さらに、この実施の形態１では、ころ３ａのころ長Ｌ２ところ３ｂのころ長Ｌ２とを合わせた寸法は、ころ保持器が用いられていないので、従来の１つのころ群のころ３のころ長Ｌ１よりころ保持器が用いられていない分だけ長く形成されている。 従って、単列のころ群のころ３に比べて二列のころ群のころ３ａ、３ｂの場合の方が負荷容量がアップしている。
このように、軸方向の先端側の密封シール部材６破損のおそれが少なくなり、負荷容量がアップするため、水ポンプ用軸受としての性能が向上したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水ポンプ用軸受の縦断面図。
【図２】同水ポンプ用軸受の複列ころ群のころと従来の水ポンプ用軸受の単列ころ群のころにスキューが発生した場合の状態を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００１７】
１  外輪、１ａ、１ｂ、１ｃ  内周軌道、２  回転軸、２ａ、２ｂ、２ｃ  外周軌道、３ａ、３ｂ  ころ、４  玉、５  玉保持器、６、７  密封シール部材、８、９  シール溝、１１  内周面、１２  外周面、１３  段部、１４、１５  外輪の両端部、１６ａ  芯金、１６ｂ  弾性環状部材、１７ａ  芯金、１７ｂ  弾性環状部材、１７ｃ  スリンガ、１８、１９ワッシャー（間座）、２１  ２２  回転軸の延長部。
【図１】
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【図２】
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