(57)【要約】【課題】オルタネータのベアリングやワンウエイクラッチを水から保護するシール性を、コストを抑制しつつ的確に向上させる。【解決手段】プーリ４とハウジング１との間には環状隙間１５が空いている。プーリ４は回転軸７に固定された中間筒６にワンウエイクラッチ５を介して取り付けられており、ワンウエイクラッチ５は内端抜け止め材８で内向き移動不能に保持されている。ベアリング１０はシール材を備えていない一般品であり、アウターレース１２の端面が、軸方向に脹れた環状空間１６に向けて露出している。中間筒６に、内壁２０と外壁２１とを有する断面凹形のシールリング１９を嵌着している。ベアリング１０及びワンウエイクラッチ５に水が侵入することを、シールリング１９で的確に阻止できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアリングを介して回転軸がハウジングに回転自在に保持されており、前記回転軸は前記ハウジングの外側に突出しており、前記回転軸の突出部に、プーリ又はその他の動力伝達輪体が直接に又は中間筒を介して取り付けられており、前記動力伝達輪体と前記ハウジングとの間には環状隙間が空いている一方、前記ベアリングの一端面が前記動力伝達輪体の側に向けて露出している構成であって、
前記回転軸又は中間筒のうち前記ベアリングと動力伝達輪体との間の部位に、前記ベアリングの側に位置した内壁と前記動力伝達輪体の側に位置した外壁とを有して前記環状隙間の外側に向けて開口した断面略凹形のシールリングを装着している、
内燃機関における回転軸付き装置。
【請求項２】
前記シールリングは、前記環状隙間の側に位置した壁が他方の壁より高さが高くなっている一方、前記動力伝達輪体には前記シールリングの外壁が入り込む凹所を形成して、前記ハウジングには前記シールリングの内壁が入り込む凹所を形成しており、前記内壁と外壁とは、前記環状隙間に連続して軸方向に脹れた環状空間の端部に位置している、
請求項１に記載した内燃機関における回転軸付き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関において、例えばオルタネータのように回転軸を備えた装置に関するものである。ここに云う「回転軸を備えた装置」には、補機類のようにベルト等で駆動される装置はもとより、内燃機関の本体部も含まれる。従って、回転軸にはクランク軸やカム軸なども含まれる。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関のオルタネータは、鉄心や巻き線からなるロータが設けられた回転軸を備えており、回転軸に設けたプーリに補機駆動ベルトが巻き掛けられている。回転軸はベアリングを介してハウジングで回転自在に支持されているが、オルタネータには雨水や洗浄水が掛かることがあるため、水がベアリングに触れないようにシール手段を講じる必要がある。
【０００３】
この点について特許文献１では、ハウジングの軸受け部を外向きに突出した状態に形成する一方、プーリは軸受け部に向けて凹んだ状態に形成して、いわばプーリで軸受け部を囲うことで水が軸受け部に入ることを抑制すると共に、ボールベアリングのインナーレースとアウターレースとの端部間にドーナツ板のシール材を配置する構成が開示されている。シール材の外周部は、ベアリングのアウターレースに設けた内向き環状溝に嵌合して固定されており、内周部は、インナーレースに設けた外向き環状溝に摺動自在に嵌まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−３２２１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のものは、プーリをカバー替わりにして軸受け部への水の侵入を抑制することはできても、水の侵入を完全に阻止することはできない。そして、プーリとハウジングとの間の空間は袋小路になっているため、水がいったん侵入すると排出は非常に困難で、部材の腐食の原因になる。
【０００６】
また、特許文献１では、ベアリングのアウターレースとインナーレースとの間の空間に水が入り込むことを防止するためシール材を設けているが、これは特別の構造のシールドベアリングであるためコストが嵩むのみならず、プーリとハウジングとの間に入り込んだ水がベアリングのインナーレースの個所に流れる構造になっていると共に、シール材とインナーレースとの間に隙間が存在するため、シール材とインナーレースとの間の水封性能が悪化すると、例えば始動に伴う遠心力で水がアウターレースとインナーレースとの間に入り込むといったことが懸念される。
【０００７】
本願発明は、このような現状に鑑み成されたものであり、内燃機関における回転軸付き装置において、回転軸の軸受け部周辺の防水シール性を、コストを抑制した状態で向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の装置は、ベアリングを介して回転軸がハウジングに回転自在に保持されており、前記回転軸は前記ハウジングの外側に突出しており、前記回転軸の突出部に、プーリ又はその他の動力伝達輪体が直接に又は中間筒を介して取り付けられており、前記動力伝達輪体と前記ハウジングとの間には環状隙間が空いている一方、前記ベアリングの一端面が前記動力伝達輪体の側に向けて露出している、という基本構成になっている。
【０００９】
そして、請求項１の発明では、上記の基本構成において、前記回転軸又は中間筒のうち前記ベアリングと動力伝達輪体との間の部位に、前記ベアリングの側に位置した内壁と前記動力伝達輪体の側に位置した外壁とを有して前記環状隙間の外側に向けて開口した断面略凹形のシールリングを装着している。
【００１０】
本願発明は請求項２の発明も含んでおり、この発明は、請求項１において、前記シールリングは、前記環状隙間の側に位置した壁が他方の壁より高さが高くなっている一方、前記動力伝達輪体には前記シールリングの外壁が入り込む凹所を形成して、前記ハウジングには前記シールリングの内壁が入り込む凹所を形成しており、前記内壁と外壁とは、前記環状隙間に連続して軸方向に脹れた環状空間の端部に位置している。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明において、動力伝達輪体とハウジングとの間の環状隙間に水が侵入すると、水はシールリングで受けられる。そして、シールリングはベアリングを保護する内壁と動力伝達輪体を保護する外壁とを備えているため、環状隙間に水が侵入しても、ベアリングが水で濡れたり、動力伝達輪体の内周部が水で濡れたりすることはない。従って、ベアリング等の部材の腐食・錆を防止できる。
【００１２】
そして、シールリングは回転軸と一緒に回転しているため、環状隙間に侵入した水がシールリングに触れても、重力によって環状隙間から下方に流下させたり、遠心力によって環状隙間の外側に弾き飛ばしたりすることができる。また、運転停止状態で水が環状隙間から侵入してシールリングの外周に水滴が付着したり、結露等のために運転停止状態でシールリングの外周に水滴が付着したりすることが有り得るが、この水滴は、装置の始動と共に環状隙間の外側に吹き飛ばされるため、水がベアリング等に触れることとはない。
【００１３】
このように、本願発明によると、動力伝達輪体とハウジングとの間の環状隙間に水が侵入しても、水をシールリングでガードして環状隙間の外に排出できるため、シールリングを設けた簡単な構成によって高い防水シール性を確保できる。従って、ベアリングの腐食や動力伝達輪体の内周部の腐食などを防止できる。また、ベアリングはシール手段を備えていないものを使用できるため、それだけコストアップを抑制することができる。
【００１４】
請求項２の構成を採用すると、環状隙間に進入した水はシールリングの内部に入るようにガイドされるため、水がベアリング等に触れることをより的確に防止して、シール性をより一層向上させることができる。また、侵入した水が遠心力で排出される場合、水は高い壁にガイドされて排出される傾向を呈するため、水がベアリング等に触れることをより的確に阻止できる利点もある。
【００１５】
更に、ベアリングのアウターレースをハウジングに内側から嵌め込んで、ハウジングにアウターレースの端面が当たる内向き環状突起を設けると、ベアリングを正確に位置決めできると共にアウターレースの端面も保護できて好適であるが、この場合、請求項２を採用してシールリングの内壁は低くすると、ハウジングにおける内向き環状突起の内径をできるだけ小さくすることができ、その結果、アウターレースの位置決めと端面の保護とをしっかりと行うことができる。
【００１６】
また、動力伝達輪体がワンウエイクラッチを備えている場合、ワンウエイクラッチにも水が侵入しないように保護する必要があるが、ワンウエイクラッチがある程度の厚さ（半径方向の厚さ）を持っている場合、請求項２を採用して外壁の高さを高くすると、シールリングの外壁でワンウエイクラッチを的確に保護することができる。この点も請求項２の利点の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態を適用したオルタネータの外観図（平面図）である。
【図２】（Ａ）は要部の断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
(1).主たる実施形態
次に、本願発明をオルタネータに具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜３に示す主たる実施形態を説明する。図１に示すように、オルタネータは互いに嵌合して中空体を構成する複数のハウジング１，２を備えており、両ハウジング１，２には、シリンダブロック等の機関本体に取り付けるためのフランジ３を設けている。
【００１９】
一方のハウジング１の端面の外側に、請求項に記載した動力伝達輪体の一例として、補機駆動ベルト（図示ぜ）で回転駆動されるプーリ４を配置している。プーリ４の外周には多数のＶ形溝を形成している。オルタネータは、中心軸を略水平にした姿勢で配置されている。
【００２０】
図２に示すように、プーリ４はワンウエイクラッチ５を介して中間筒６に取り付けられており、中間筒６が回転軸７にねじ込みで固定されている。ワンウエイクラッチ５はカム式等の係合体（図示せず）の群を備えており、プーリ４が一方方向に回転するときのみ係合体が中間筒６の外周とプーリ４の内周とに係合することで、プーリ４の一方方向の回転のみを回転軸７に伝えて、他方方向の回転は遮断するようになっている。つまり、逆転防止機構である。なお、中間筒６はワンウエイクラッチ装置の一部と見ることもできるが、本実施形態では、ワンウエイクラッチ５はプーリ４の一部と見なしている。
【００２１】
ワンウエイクラッチ５は、内端抜け止め材８と外端抜け止め材９とにより、軸方向にずれ不能に保持されている。内端抜け止め材８は、例えばスナップリングを使用することができる。中間筒６の外端はプーリ４の外端面４ａの近傍まで延びており、プーリ４の外端にはカバー板１０を固定している。
【００２２】
中間筒６の内端部はプーリ４の内端面４ｂよりも若干の寸法だけ一方のハウジング１の側によっており、中間筒６の内側にベアリング１０を配置し、このベアリング１０で回転軸７が回転自在に保持されている。ベアリング１０は、インナーレース１１とアウターレース１２とボール１３の群とを備えたボールベアリングであり、当然ながら、インナーレース１１は回転軸７に固定されて、アウターレース１２は一方のハウジング１に固定されている。
【００２３】
敢えて述べるまでもない回転軸７は、他方のハウジング２に設けたベアリング（図示せず）によっても回転自在に保持されている。回転軸７には、鉄心や可動巻線等から成るロータ１４が設けており、ハウジング１，２の内周部には固定巻線（図示せず）が配置されている。
【００２４】
プーリ４の内端面４ｂと一方のハウジング１の外端面１ａとの間には、若干の溝幅の環状隙間１５が空いている。この場合、プーリ４の内端面４ｂは内径内側に行くほど外端４ａに近づくように傾斜しており、また、一方のハウジング１の外端面１ａも、プーリ４の内端面４ｂと平行な傾斜面になっている。従って、環状隙間１５も、中間筒６に近づくに従って外側にずれるように傾斜している。
【００２５】
ワンウエイクラッチ５に対する内端抜け止め材８は、プーリ４の内端４ｂよりも外側（外端４ａの側）にずれて配置されており、このため、プーリ４には、ハウジング１と反対側に凹んだ凹所を形成している。このため、プーリ４の内側の環状空間１６は外側に脹れた状態になっていると共に、プーリ４の内周面と内端面４ｂとの境界は面取り状の傾斜面１７になっている。
【００２６】
また、一方のハウジング１には、ベアリング１０におけるアウターレース１２の端面に重なる内向き環状突起（内向きリブ）１８を一体に設けている。従って、ベアリング１０は、一方のハウジング１に対してその内部から押し込むことで嵌着されている。ハウジング１における内向き環状突起１８は、アウターレース１２の一端面の全体は覆っておらず、アウターレース１２の一端面のうち内周側のある程度の範囲はワンウエイクラッチ５に向けて露出している。環状突起１８の内周面と外面との連接部は面取り状の傾斜面１８ａになっているが、丸みを帯びた形態とすることも可能である。
【００２７】
ハウジング１の環状突起１８と中間筒６との間に空間が空いているため、ハウジング１にはワンウエイクラッチ５に向けて開口した凹所を形成した状態になっており、このため、中間筒６の外側の環状空間１６は、ベアリング１０の側に向けても脹れた状態になっている。従って、環状空間１６は、環状隙間１５を基準にすると、環状隙間１５の内周部を境にして軸方向の両方に膨らんでいる。従って、環状隙間１５と環状空間１６とからなる空間は、基部が脹れた断面球根状の形態を成している。
【００２８】
中間筒６のうち環状空間１６に位置した部分はベアリング１０におけるインナーレース１１の外径より僅かに小径の段部６ａになっている。従って、段部６ａ溝状になっている。そして、この段部６ａに、樹脂製又は金属板製のシールリング１９を嵌着している。
【００２９】
シールリング１９の内端部には、ベアリング１０の端面に近接したドーナツ板状の内壁２０が一体に設けられている一方、外端部には、ワンウエイクラッチ５の内端抜け止め材８に近接したドーナツ板状の外壁２１を一体に設けている。従って、シールリング１９は凹形の断面形状になっている。シールリング１９において、内壁２０の外周面は、ベアリング１０におけるアウターレース１２とインナーレース１１との間の隙間２２よりも半径方向外側に位置している。
【００３０】
環状空間１６は外側と内側とに脹れているが、シールリング１９の外壁２１は環状空間１６の外向き膨らみ部に配置されて、シールリング１９の内壁２０は環状空間１６の内向き膨らみ部に位置している。従って、環状隙間１５から環状空間１６に侵入した水は、内壁２０と外壁２１とで囲われたシールリング１９の内部に入り込むことになる。
【００３１】
ワンウエイクラッチ５はある程度の厚さがあり、このため、ワンウエイクラッチ５の外径（換言するとプーリ４の内径）は、ハウジング１における環状突起１８の内径より大径になっている。そこで、シールリング１９のうち環状隙間１５に近い側に位置した外壁２１の高さＨ１は、内壁２０の高さＨ２よりも高くなっている。敢えて述べるまでもないが、シールリング１９の外壁２１の外周面はプーリ４の傾斜面１７にできるだけ近付けて、内壁２０の外周面はハウジング１における内向き環状突起１８の内周面にできるだけ近付けるのが好ましい。
【００３２】
以上の構成において、環状隙間１５に水が入り込むことが有り得るが、まず、シールリング１９が環状隙間１５に向けて開口していることにより、水がベアリング１０に向けて侵入したり、ワンウエイクラッチ５に向けて侵入したりすることが防止される。
【００３３】
また、回転軸７が回転している状態では、環状空間１６に侵入した水はシールリング１９に触れると共に放射方向に弾き飛ばされるが、環状隙間１５の傾斜が僅かであることと、環状空間１６の外側に環状隙間１５が連通していることとにより、水はベアリング１０やワンウエイクラッチ５の内端抜け止め材８に触れることなく、排除される。この場合、実施形態のようにプーリ４の内周部とハウジング１の環状突起１８とに傾斜面１７，１８ａを形成すると、弾き飛ばされた水がガイドされて環状隙間１５に速やかに排除されるため、好適である。
【００３４】
また、回転軸７の回転停止中に環状隙間１５に上から水が侵入しても、その水はシールリング１９を伝って下方に流れ落ちて、環状空間１６から環状隙間１５を介して流下する。従って、回転軸７の回転停止中に環状隙間１５に水が進入しても、これがベアリング１０や内端抜け止め材８に向けて伝い流れることはない。
【００３５】
更に、回転停止状態でシールリング１９の外周面に水滴が付着している場合、回転軸７の回転によって水滴は外側に弾き飛ばされるが、仮に水滴がベアリング１０の側に飛んでも、図３に点線の矢印で示すように、水滴は内壁２０に当たって外壁２１の側に跳ね返されるため、水がベアリング１０に入り込むことはない。また、外壁２１は内壁２０よりも高さが高いため、内壁２０から跳ね返って水滴は外壁２１で的確にガードされて、環状隙間１５から外側に排出される。
【００３６】
(2).変形例・その他
図４では変形例を示している。このうち（Ａ）に示す例では、ハウジング１の環状突起１８に、半径内側とワンウエイクラッチ５の側とに開口した段部１８ｂを形成して、シールリング１９における内壁２０の外周部を段部１８ｂに嵌めている。シールリング１９の内端部は内壁２０よりもベアリング１０の側に入り込んでいるが、一点鎖線で示すように、シールリング１９の内端部にも内壁２０を設けて、ベアリング１０を二重にガードしてもよい。
【００３７】
（Ｂ）に示す例では、シールリング１９の外周面に鋸歯状の環状リブ２３を軸方向に多数形成している。この場合、環状リブ２３は、回転軸７の軸心と直交した面に対して傾斜した面２３ａとを有しており、傾斜した面２３ａは外壁２１の側に向いている。従って、シールリング１９の外周面に付着して水滴は傾斜した面２３ａのガイド作用で外壁２１の側に向けて飛ばされる傾向を呈することになり、その結果、水がベアリング１０に侵入することをより確実に防止できる。
【００３８】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、適用対象はオルタネータには限らないのであり、ウォータポンプ等の補機やエアコンのコンプレッサなど、各種の補機・装置類に適用できる。また、いうまでもないが、シールリングは回転軸に直接取り付けることができる。動力伝達輪体としては、ギアやチェーンスプロケットを使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本願発明はオルタネータ等の装置類に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハウジング
４  プーリ
５  ワンウエイクラッチ
６  中間筒
７  回転軸
８  内端抜け止め材
１０  ベアリング
１１  インナーレース
１２  アウターレース
１５  環状隙間
１６  環状空間
１８  環状突起
１９  シールリング
２０  シールリングの内壁
２１  シールリングの外壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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