(57)【要約】【課題】  本発明は、外輪の外径寸法、幅寸法、軸の外径寸法などの境界諸元を変えることなく耐久性（寿命）を向上した水ポンプ軸受を提供することを課題としている。【解決手段】  ローラを収容・保持するローラ保持器と、  側輪部と該側輪部から軸方向に延在する柱部とにより形成されるボールポケット部にボールを収容・保持する冠型式のボール保持器と、を備える水ポンプ軸受であって、  前記ボール保持器は前記側輪部が軸方向にローラ保持器に対向して前記ボールポケット部に前記ボールを収容・保持するように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１Ａ
2006336738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記ローラをローラポケット部に収容・保持するローラ保持器と、
側輪部と該側輪部から軸方向に延在する柱部とにより形成されるボールポケット部に前記ボールを収容・保持する冠型式のボール保持器と、
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であって、
前記ボール保持器は前記側輪部が軸方向にローラ保持器に対向して前記ボールポケット部に前記ボールを収容・保持するようにしたことを特徴とする水ポンプ軸受。
【請求項２】
前記ボール保持器の前記側輪部と前記ローラ保持器とが摺動可能に軸方向に対向したことを特徴とする請求項１に記載の水ポンプ軸受。
【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水ポンプに使用される水ポンプ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水ポンプ軸受は、内周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。そして、転動体はボールを使用している場合が多い。
【０００３】
水ポンプ軸受に作用する荷重（水ポンプを駆動するベルトの張力により発生する）は、水ポンプ軸受の回転軸の先端側延長部に径方向から作用するが、結果的に、梃子の原理により先端側の転動体列に作用する荷重が増加することになる。
【０００４】
そのため、後端側の転動体列よりも先端側の転動体列の荷重が高いので、先端側の転動体列の耐久性（寿命）を向上させる必要がある。
【０００５】
水ポンプ軸受の耐久性（寿命）を向上させるためには、先端側転動体列の負荷容量を大きくする手段と、先端側転動体列に作用する荷重を出来るだけ減少させる手段とが考えられる。
【０００６】
具体的には、前者の場合先端側の転動体にローラを使用して先端側の転動体列の負荷容量を大きくし、後端側の転動体にはボールをそのまま使用する構成にして、全体として転動体列の耐久性（寿命）を向上する手段があり、また、後者の場合、複列の転動体列間の距離（ピッチと呼ぶ）を大きくすることによって、梃子の原理により先端側の転動体列の荷重を減少させて、耐久性（寿命）を向上させる手段がある。
先端側の転動体列にローラを使用し、後端側の転動体列にボールを使用した水ポンプ軸受Ｗｐｚは図３に示すように、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。この形式は従来よりローラ＆ボール形式と呼ばれている。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
この水ポンプ軸受Ｗｐｚは、回転中、ローラ保持器４１ｚがローラ３１ｚを保持した状態で先端側（図３、左側）若しくは後端側（図３、右側）に移動をしてしまうので、この移動を所定の範囲に抑えるために、先端側へ移動した場合には、ローラ保持器４１ｚの先端側端部４１１ｚと先端側密封シール５１ｚの背面５１１ｚとで当接させ、また、後端側へ移動した場合には、ローラ保持器４１ｚの後端側端部４１２ｚをボール３２ｚに当接させるようにした構造にしてローラ保持器４１ｚの軸方向の移動を所定の範囲に制限している。
【００１０】
この場合、ボール列においては、冠型式のボール保持器４２ｚの側輪部４２１ｚが、ボール列と後端側密封シール５２ｚとの間に位置する関係になっている。
【００１１】
水ポンプ軸受は、水ポンプ及びエンジンルーム内に取付けられている装置類との関係で、次の境界諸元、すなわち、外輪１ｚの外径寸法Ｄ、幅寸法Ｌ、回転軸先端側外径寸法ｄは固定されているという制限がある。
【００１２】
従って、上記制限の中で、耐久性（寿命）を向上させるために、水ポンプ軸受の内部諸元を決める必要がある。このような制限の中で、負荷容量の増加に効果が大きいローラ３１ｚの直径寸法を大きくすることは、逆に外輪の厚さを減少させることになり、外輪の剛性、強度を低下させる虞がある。
【００１３】
また、複列の転動体列間の距離（ピッチ）を大きくする手段に関しては、図３に示すように、ローラ列中心とボール列中心間の距離Ｌ１ｚ、後端側密封シール５２ｚからボール列中心までの距離Ｌ２ｚの関係から上記制限の中で決定される必要があり、前記Ｌ２ｚが重要な寸法になっているが、後端側密封シール５２ｚとボール列の間には、ボール保持器の側輪部４２１ｚが存在するので前記Ｌ２ｚを小さく出来ない。
【００１４】
回転軸２ｚの先端側に作用する荷重Ｆ０の位置からローラ列中心までの距離Ｌ０もローラ列の位置を決めると、おのずから決まり、固定された諸元になる。
【００１５】
この構造では、後端側密封シール５２ｚの背面５２１ｚからボール列中心までの寸法Ｌ２ｚを、前述のように、ボール保持器４２ｚの側輪部４２１ｚとボール直径の半分とを収容できる寸法にしなければならないが、この結果、ボール列中心とローラ列中心の中心間距離Ｌ１ｚを増加することは出来ない。
【００１６】
回転軸先端に作用する荷重位置とローラ中心までの距離Ｌ０が固定されているので、ボール列とローラ列の中心間距離Ｌ１ｚを大きくすることができないため、結果として、ローラ列へ作用する荷重Ｆ１を減少させることが出来ない。
【００１７】
転動体としてローラ列とボール列を使用した形式の軸受寿命の向上に関する提案はある（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５４７４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１は、潤滑寿命から耐久性を向上させることに関するもので、特に、ローラ列の保持器の構成による潤滑寿命の改善に関するものである。
【００１９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、境界諸元である外輪の外径寸法、幅寸法、軸の外径寸法を変えることなく耐久性（寿命）を向上した水ポンプ軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、
前記ローラをローラポケット部に収容・保持するローラ保持器と、
側輪部と該側輪部から軸方向に延在する柱部とにより形成されるボールポケット部に前記ボールを収容・保持する冠型式のボール保持器と、
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であって、
前記ボール保持器は前記側輪部が軸方向にローラ保持器に対向して前記ボールポケット部に前記ボールを収容・保持するようにしたことを特徴とする水ポンプ軸受を提供する。
【００２１】
また、本発明は、
前記ボール保持器の前記側輪部と前記ローラ保持器とが摺動可能に軸方向に対向したことを特徴とする水ポンプ軸受が望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、境界諸元である外輪の外径寸法、幅寸法、軸の外径寸法を変えることなく耐久性（寿命）を向上した水ポンプ軸受を提供する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
実施形態の説明中、先端側は、図中左方向を指し、後端側は、図中右方向を指すように定義する。
【００２５】
（実施形態１）
図１Ａは本発明の実施形態１の半断面図である。
図１Ｂは部分説明図である。
図１Ｃは部分説明図である。
【００２６】
図１Ａ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１１、１２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１１、１２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。密封シール５１、５２と外輪１と回転軸２で囲まれる空間から転動体及び保持器を除いた部分は残余空間部Ｓであり、残余空間部ＳにはグリースＧが充填されている。
【００２７】
外輪１は、内周面１５に形成されている内周軌道１ａ（図中、左側）は円筒面であり、内周軌道１ａ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１ｂ（図中、右側）は円弧凹面の中空の円筒体である。両端部１１、１２の内周に、後述する密封シールを固定するシール溝１３、１４を有している。
【００２８】
また、内周面１５は内周軌道１ａから後端側に所定寸法離隔した位置から、内周軌道１ａよりも所定寸法だけ大きい直径を有する円筒面１５１となっていて、円筒面１５１は内周軌道１ｂに連結している。（図１Ｂ参照）
【００２９】
回転軸２は、外輪１の円筒面の内周軌道１ａに対向する外周軌道２ａを先端側の円筒部２３に有し、円筒部２３の軸方向後端側の所定位置に、外輪１の内周軌道１ｂに対向して円弧凹面の外周軌道２ｂ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は円筒部２３より小径になっている。
【００３０】
転動体３１，３２は、先端側に複数のローラ３１を配置したローラ列を形成しており、後端側に複数のボール３２を配置したボール列を形成している。
【００３１】
保持器４１，４２は、先端側は、ローラを保持するローラ保持器４１である。後端側は、ボール３２を保持するボール保持器４２となっている。
【００３２】
ローラ保持器４１は、略円筒形であり、両端部に先端側の側輪４１４と後端側の側輪４１５があり、両側輪のそれぞれの端面に平面４１１、４１２が形成されている。両側輪間にはローラ３１を収容するローラポケット４１３を円周方向に所定数有している。
【００３３】
ボール保持器４２は、樹脂成型された冠型保持器と称呼されている形式である。冠型保持器と称呼されているボール保持器４２は側輪部４２１と側輪部４２１から軸方向後端側に延在している柱部４２３によってボールポケット４２５が円周方向に所定数形成されボールを収容している。柱部４２３の先端にはつめ部４２４が形成されていて、ボール３２がポケット４２５に装着されるとき弾性的に装着されるように、また、ポケット４２５にボール３２が収容された後、ボール保持器４２がボール３２からはずれないように弾性的にボール３２を所定の隙間をもって抱いている。
【００３４】
密封シール５１,５２は先端側には外輪１の先端側シール溝１２に固定される先端側密封シール５１となっており、後端側には外輪１の後端側シール溝１３に固定される後端側密封シール５２となっている。
【００３５】
水ポンプ軸受として組立てられるとき、ボール３２が外周軌道１ｂと内周軌道２ｂ間に組み込まれ、ボール保持器４２は先端側より挿入されて、ボールポケット４２５に先に組み込まれているボール３２を収容・保持する。続いて、ローラ保持器がローラポケット４１３にローラ３１を収容・保持した状態で先端側より組み込まれ、グリースＧを封入後に両端部の密封シール５１,５２が取付けられる。以上で、水ポンプ軸受としての組み立ては完了であるが、この状態で、ボール保持器４２の側輪部４２１の背面部４２２とローラ保持器４１の後端部４１２とは対向して、回転時、摺動可能になっている。
【００３６】
水ポンプ軸受が使用中に、ローラ３１に軸方向の分力（スキューと呼んでいる）が発生してローラ保持器４１がローラ３１を保持した状態で、軸方向に移動したとき、先端側ではローラ保持器４１の平面４１１と密封シール５１の背面５１１が接触してその力を受けて移動を制限する。後端側では、ローラ保持器４１の平面４１２とボール保持器４２の側輪部４２１の背面４２２とが接触する。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。
【００３７】
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と当接して軸方向の移動を制限するが、一方、後端側密封シールは、先端側のように、保持器の移動を制限するような機能は持たない。
【００３８】
本実施形態の構成によると、ボール保持器４２の背面４２２がローラ側になっているので、ボール列中心と後端側密封シールとの距離を小さくできる。
【００３９】
なお、合成樹脂製冠型式の保持器に変えて鋼板製でプレス加工された冠型式の保持器でもよい。すなわち、側輪部４２１に相当する部位があればよい。
【００４０】
水ポンプ軸受は、水ポンプ及びエンジンルーム内に取付けられている装置類との関係で、次の境界諸元、すなわち、外輪１の外径寸法Ｄ、幅寸法Ｌ、回転軸２の先端側外径寸法ｄは固定された諸元であるので、この制限の中で、水ポンプ軸受の内部諸元を決める必要がある。
【００４１】
ローラ列中心とボール列中心間の距離Ｌ１、後端側密封シール５２からボール列中心までの距離Ｌ２は上記制限の中で決定される。回転軸の先端側に作用する荷重Ｆ０の位置とローラ列中心間の距離Ｌ０もローラ列の位置が決まれば、おのずから決まり固定された諸元になる。
【００４２】
上記のようにローラ保持器４１の端面４１２とボール保持器４２の側輪部４２１の背面４２２とを対向させ摺動可能な構造にすることによって、後端側密封シール５２とボール列中心間の距離Ｌ２を小さくすることができる。その結果、ボール列中心とローラ列中心と中心間距離Ｌ１を大きくすることができる。
【００４３】
回転軸２の先端側にかかる荷重の位置とローラ列中心との距離Ｌ０は一定であるから、ローラ列に作用する荷重Ｆ１は、次の式で表される。
Ｆ１＝Ｆ０（（Ｌ０／Ｌ１）＋１）
この式から理解できるように、Ｌ０は一定であるから、ボール列中心とローラ列中心間の距離Ｌ１を大きくすることによって、ローラ列に作用する荷重Ｆ１を減少することができる。
【００４４】
本実施形態においては、ローラ保持器４１の後端側端面４１２とボール保持器４２の側輪部４２１の背面４２２とを対向させて摺動可能とさせたので、後端側密封シール５２とボール列中心間の距離Ｌ２を小さくでき、その結果、ボール列中心とローラ列中心との距離Ｌ１を大きくすることが可能となったので、水ポンプ軸受Ｗｐの境界諸元を変更することなく現状の制限内で、ローラ列の耐久性（寿命）を向上する水ポンプ軸受が得られる。
【００４５】
また、後端側密封シール５２とボール列との間にボール保持器４２の側輪部４２１が存在しないので、攪拌によるグリース漏れが制限できる。更にまた、ボール中心とローラ中心間の距離Ｌ１を増加できるので、この空間部に封入できるグリース量が増え、グリース寿命も向上する。
【００４６】
ローラの直径を大きくして負荷容量を増やすことを必要とせずに、ローラ列に作用する荷重を減少することによって、耐久性（寿命）を向上することが出来るし、さらに、グリース寿命も向上するので、水ポンプ軸受全体として、耐久性の更なる向上が出来る。
【００４７】
次に、図２を参照しながら、実施形態１の変形例を、図１Ａ、Ｂと相違する箇所について、図１Ａ、Ｂ、Ｃにおいてすでに使用されている符号、説明など重複しているところは省略して説明する。
【００４８】
ローラ側保持器４１は略円筒形であり、後端側の側輪部４１２はボール保持器４２と対向関係にあるが、摺動する関係にはない。ローラ保持器４１の軸方向後端側への移動は外輪１の内周に止め輪７を固定し、該止め輪７により制限している。
【００４９】
本変形例では、ローラ保持器４１とボール保持器４２間の空間が大きくなるので、グリースＧの封入量を増やすことができ、グリース寿命の更なる向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】本発明の実施形態１の半断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの要部拡大図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの要部説明図を示す。
【図２】実施形態１の変形例を示す半断面図である。
【図３】従来技術の半断面図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
Ｗｐ：水ポンプ軸受
１:外輪
１ａ：円筒状内周軌道
１ｂ：円弧凹面内周軌道
１１、１２：両端部
１３、１４：密封シール溝
１５:内周面
２：回転軸
２ａ：円筒状外周軌道
２ｂ：円弧凹面外周軌道
２１:先端側延長部
２２：後端側延長部
３１：ローラ
３２：ボール
４１：ローラ保持器
４１１:先端側端部
４１２：後端側短部
４１３：ローラポケット
４２：ボール保持器
４２１：側輪部
４２２：背面
４２３：柱部
４２４：爪部
４２５：ポケット
５１：先端側密封シール
５１１：背面
５２：後端側密封シール
７：止め輪
【図１Ａ】
2006336738.tif 000003
【図１Ｂ】
2006336738.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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