(57)【要約】【課題】転動体及び保持部材の軸方向の移動を抑制することを可能とし、以って耐久性の低下を抑制することができる水ポンプ用軸受を提供する。【解決手段】水ポンプ用軸受１は、内周面に外側軌道面３ａを有する外輪３と、外周面に内側軌道面２ａを有し、外輪３に対して一方向に回転するシャフト２と、外側軌道面３ａと内側軌道面２ａとの間に配置された複数のころ４と、複数のころ４を転動可能に保持する円筒状のころ保持器６と、ころ保持器の軸方向端面に対向し、外輪３とシャフト２との間に封入された潤滑剤Ｌを封止するシール部材８Ａとを備え、ころ保持器６は、その外周面６１ａ及び内周面６１ｂのうち少なくとも何れかの周面に軸方向に対して傾斜した複数の溝６１１，６１２が形成され、外輪３又はシャフト２との相対回転によって溝６１１，６１２に存在する潤滑剤Ｌからシール部材８Ａに対して離間する方向の反力を受ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外側軌道面を有する外方部材と、
外周面に内側軌道面を有し、前記外方部材に対して一方向に回転する内方部材と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数のころと、
前記複数のころを転動可能に保持する円筒状の保持部材と、
前記保持部材の軸方向端面に対向し、前記外方部材と前記内方部材との間に封入された潤滑剤を封止するシール部材とを備え、
前記保持部材は、その外周面及び内周面のうち少なくとも何れかの周面に軸方向に対して傾斜した複数の溝が形成され、前記外方部材又は前記内方部材との相対回転によって前記溝に存在する前記潤滑剤から前記シール部材に対して離間する方向の反力を受ける、
水ポンプ用軸受。
【請求項２】
前記保持部材は、前記シール部材側に位置する第１の円環部と、前記シール部材と反対側に位置する第２の円環部と、前記第１の円環部と前記第２の円環部とを接続する複数の柱部とを備え、前記複数の柱部間はそれぞれ前記ころを転動可能に保持する保持部を構成し、前記複数の溝は、前記第２の円環部の前記周面に形成された、
請求項１に記載の水ポンプ用軸受。
【請求項３】
前記複数の溝は、前記保持部材の軸方向に対する傾斜角が３０°〜８５°である、
請求項１又は２に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、水ポンプ用軸受に関し、特に自動車の内燃機関における冷却水用のポンプに使用される水ポンプ用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内燃機関における冷却水用のポンプに使用される水ポンプ用軸受として、複列の転動体列を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の水ポンプ用軸受は、インペラとベルトプーリとの間に介在してポンプハウジングの軸受組付用筒内に組み付けられる水ポンプ用軸受であって、外側軌道面を内周面に有する外輪と、内側軌道面を外周面に有する内輪（シャフト）と、外側軌道面と内側軌道面との間に配置された円筒状の複数のころと、複数のころを転動可能に保持する保持部材と、複数のころ及び保持部材を収容する収容空間を封止するシール部材とを有して構成されている。
【０００４】
保持部材は、外輪の内周面に向かって突出する凸部を有し、外輪は、保持部材の凸部を係止して保持器のシール部材側への移動を規制する移動規制部を有する。この構成によれば、転動体が軸受内空間で傾斜した状態（スキュー状態）で転動することにより、保持部材が転動体からシール機構への押圧力を受けても、移動規制部によって保持部材の移動が規制されるので、保持部材とシール部材との干渉を回避することができる。これにより、保持部材との干渉によるシール部材の摩耗や変形を低減し、耐久性の低下を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６０１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の記載の水ポンプ用軸受によると、保持部材を長手方向（軸方向）に延長して移動規制部を設けた構造であるため、保持部材が長手方向に大型化し、水ポンプ用軸受の軸方向の小型化の制約となるおそれがある。また、保持部材が移動規制部によってベルトプーリ側への移動が規制されている状態では、移動規制部と外輪の凸部とが摺動するので、回転抵抗が増大する要因ともなり得る。特許文献１の記載の水ポンプ用軸受は、これらの点において、なお改善の余地があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、大型化や回転抵抗の増大を抑制しながら、複数のころを保持する保持部材の軸方向の移動を抑制し、以って耐久性の低下を抑制することが可能な水ポンプ用軸受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、上記目的を達成するために、内周面に外側軌道面を有する外方部材と、外周面に内側軌道面を有し、前記外方部材に対して一方向に回転する内方部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数のころと、前記複数のころを転動可能に保持する円筒状の保持部材と、前記保持部材の軸方向端面に対向し、前記外方部材と前記内方部材との間に封入された潤滑剤を封止するシール部材とを備え、前記保持部材は、その外周面及び内周面のうち少なくとも何れかの周面に軸方向に対して傾斜した複数の溝が形成され、前記外方部材又は前記内方部材との相対回転によって前記溝に存在する前記潤滑剤から前記シール部材に対して離間する方向の反力を受ける、水ポンプ用軸受を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、大型化や回転抵抗の増大を抑制しながら、複数のころを保持する保持部材の軸方向の移動を抑制し、以って耐久性の低下を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る水ポンプ用軸受が適用された水ポンプの要部を示す要部断面図。
【図２】本実施の形態に係るころ保持器の部分を示す斜視図。
【図３】（ａ）は、ころ保持器の正面図、（ｂ）はころ保持器の縦断面図。
【図４】溝の作用を説明するための図であり、（ａ）は図１のＡ―Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は外輪に対する第２の円環部の外周面の相対的移動を示す図、（ｄ）はシャフトに対する第２の円環部の内周面の相対的移動を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る水ポンプ用軸受が適用された水ポンプの要部を示す断面図である。
【００１２】
（水ポンプの全体構成）
この水ポンプ１０は、シャフト２を回転可能に支持した水ポンプ用軸受１を保持するポンプハウジング１１と、ポンプハウジング１１から露出したシャフト２の一方の端部に弾性体からなるプーリシート１２によって取り付けられたベルトプーリ１３と、シャフト２のポンプハウジング１１から露出する他方の端部に取り付けられたインペラ１４と、水ポンプ用軸受１のインぺラ１４側をシールする環状のシール部材１５とを備える。
【００１３】
インペラ１４は、軸状の基部１４０と、基部１４０を中心として放射状に設けられた羽根部１４１とを有する。ポンプハウジング１１は、水ポンプ用軸受１の後述する外輪３が圧入により組み込まれた軸受組付用筒部１１０と、シール部材１５が組み込まれるシール部材組付用筒部１１１とを有している。ポンプハウジング１１において、軸受組付用筒部１１０はベルトプーリ１３側に、シール部材組付用筒部１１１はインペラ１４側に、それぞれ配置されている。
【００１４】
（水ポンプ用軸受の全体構成）
水ポンプ用軸受１は、内方部材としての軸状のシャフト２と、シャフト２の外周に配置された外方部材としての円筒状の外輪３と、シャフト２と外輪３との間に介在する円筒状の複数のころ４及び球状の複数の玉５と、複数のころ４を転動可能に保持する保持部材としてのころ保持器６と、複数の玉５を転動可能に保持する玉保持器７と、ころ保持器６及び玉保持器７の両側でシャフト２と外輪３との間の収容空間１１２をシールする第１及び第２のシール部材８Ａ，８Ｂとを備える複列軸受である。収容空間１１２には、複数のころ４、複数の玉５、ころ保持器６、及び玉保持器７が収容され、収容空間１１２にはグリース等の潤滑剤Ｌが封入されている。
【００１５】
水ポンプ用軸受１は、外輪３がポンプハウジング１１の軸受組付用筒部１１０内に圧入によって取り付けられることにより、ベルトプーリ１３とインペラ１４との間に介在して配置されている。シャフト２は、ベルトプーリ１３からの回転力をプーリシート１２を介して受け、外輪３に対して一方向に回転する。
【００１６】
（シャフト２の構成）
シャフト２は、複数のころ４を転動させる第１の内側軌道面２ａ、及び複数の玉５を転動させる第２の内側軌道面２ｂを外周面に有し、ポンプハウジング１１の軸受組付用筒部１１０内に回転軸線Ｏの回りに回転可能に配置されている。なお、シャフト２は、本実施の形態では、ベルトプーリ１３側から見て時計回り方向（回転方向Ｒ）に回転するものとする。
【００１７】
（外輪３の構成）
外輪３は、複数のころ４を転動させる第１の外側軌道面３ａ、及び複数の玉５を転動させる第２の外側軌道面３ｂを内周面に有し、シャフト２の外側でポンプハウジング１１の軸受組付用筒部１１０内に圧入されている。外輪３の軸方向両端部のうち、ベルトプーリ１３側の端部には、第１のシール部材８Ａを嵌め合い固定するシール嵌合溝３ｃが形成され、インペラ１４側の端部には、第２のシール部材８Ｂを嵌め合い固定するシール嵌合溝３ｄが形成されている。外輪３の第１の外側軌道面３ａと第２の外側軌道面３ｂとの間には、ころ４が第２の外側軌道面３ｂ側に移動しないように規制する規制部としての環状の凸部３ｅが内向きに突出して形成されている。
【００１８】
凸部３ｅの内周面３ｆの表面粗さ及び凸部３ｅに対向するシャフト２の外周面２ｃの表面粗さは、ころ保持器６が潤滑剤Ｌから後述する所定の反力を受けるようにするために、例えば算術平均粗さＲａで１０μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。このような表面粗さは、例えば切削加工によって得ることができる。
【００１９】
（ころ４及び玉５の構成）
ころ４は、円柱状のころであり、シャフト２及び外輪３の周方向に沿って複数個が配置され、ころ列４０を構成している。複数のころ４は、シャフト２の第１の内側軌道面２ａと外輪３の第１の外側軌道面３ａとの間に等間隔に配置されている。第１の内側軌道面２ａ及び第１の外側軌道面３ａは、回転軸線Ｏと平行な円筒状に形成され、ころ列４０を介して回転軸線Ｏの径方向に対向している。
【００２０】
玉５は、シャフト２及び外輪３の周方向に沿って複数個が配置され、玉列５０を構成している。複数の玉５は、シャフト２の第２の内側軌道面２ｂと外輪３の第２の外側軌道面３ｂとの間に等間隔に配置されている。第２の内側軌道面２ｂは、回転軸線Ｏを含む平面でシャフト２を切断した断面において、内方に向かって窪んだ円弧状を有する。第２の外側軌道面３ｂは、回転軸線Ｏを含む平面で外輪３を切断した断面において、外方に向かって窪んだ円弧状を有する。
【００２１】
ころ列４０と玉列５０とは、回転軸線Ｏに沿って並列し、ころ列４０がベルトプーリ１３側に、玉列５０がインペラ１４側に、それぞれ配置されている。
【００２２】
（第１のシール部材８Ａ及び第２のシール部材８Ｂの構成）
第１及び第２のシール部材８Ａ，８Ｂは、ころ保持器６及び玉保持器７を介して互いに対向するように、シャフト２の外周面と外輪３の内周面との間に配置されている。第１及び第２のシール部材８Ａ，８Ｂは、同様に構成されているので、まず第１のシール部材８Ａについて説明する。
【００２３】
第１のシール部材８Ａは、金属からなる芯金８０と、ゴム等の弾性体からなるシール部８１とを有し、芯金８０の外周部が外輪３のシール嵌合溝３ｃに嵌合されている。シール部８１は、芯金８０に接合された基部片８１ａと、シャフト２の外周面に摺接する第１及び第２のシールリップ８１ｂ，８１ｃとを備える。第１及び第２のシールリップ８１ｂ，８１ｃは、基部片８１ａと一体で、基部片８１ａの内径側の端部から二股に分かれて形成されている。基部片８１ａは、例えば加硫接着により芯金８０に接合されている。第１のシール部材８Ａは、ころ保持器６の軸方向端面６０ａと軸方向に対向している。
【００２４】
第２のシール部材８Ｂも、第１のシール部材８Ａと同様に、芯金８０及びシール部８１を有している。、第２のシール部材８Ｂの芯金８０は、その外周部が外輪３のシール嵌合溝３ｄに嵌合されている。第２のシール部材８Ｂは、玉保持器７と軸方向に対向している。玉保持器７は、玉５を転動可能に保持する複数のポケット７ａを有し、外輪３の内周面とシャフト２の外周面との間に玉５と共に収容されている。
【００２５】
（ころ保持器６の構成）
図２は、ころ保持器６の一部を示す斜視図である。図３（ａ）は、ころ保持器６の側面図、図３（ｂ）はころ保持器６の縦断面図である。
【００２６】
ころ保持器６は、外輪３とシャフト２との間に収容される第１の円環部６０及び第２の円環部６１と、第１の円環部６０と第２の円環部６１とを接続する複数の柱部６２とを備た円筒状である。柱部６２間は、ころ４を転動可能に保持する保持部としてのポケット６２ａを形成している。ころ保持器６は、第１の円環部６０がベルトプーリ１３側に位置し、第２の円環部６１がインペラ１４側に位置するように収容空間１１２に配置されている。第１の円環部６０におけるころ保持器６の軸方向端面６０ａには、第１のシール部材８Ａが対向する。
【００２７】
ころ保持器６は、第２の円環部６１が外輪３の凸部３ｅとシャフト２との間に位置するように配置される。この位置は、第２の円環部６１の外周面６１ａと外輪３との隙間、及び第２の円環部６１の内周面６１ｂとシャフト２との隙間が小さくなる位置である。
【００２８】
ころ保持器６は、例えば繊維強化ポリアミド樹脂等の合成樹脂から形成される。繊維強化ポリアミド樹脂としては、例えば４６ナイロンや６６ナイロン等を挙げることができる。複数のポケット６２ａは、ころ保持器６の円周方向に等間隔をもって配置され、それぞれが平面略矩形状の貫通孔によって形成されている。
【００２９】
ころ保持器６における第２の円環部６１の外周面６１ａには、回転軸線（中心軸線）Ｏに対して回転方向Ｒへ所定の角度θ１傾斜した溝６１１が所定の間隔を有して形成されている。また、第２の円環部６１の内周面６１ｂには、回転軸線（中心軸線）Ｏに対して回転方向Ｒと反対の方向へ所定の角度θ２傾斜した溝６１２が所定の間隔を有して形成されている。所定の角度θ１，θ２は、ころ保持器６の軸方向に対する溝６１１，６１２の傾斜角であり、例えば、３０°〜８５°が好ましく、３５°〜６０°がより好ましい。溝６１１，６１２の深さは、例えば、０．３〜１．５ｍｍが好ましく、０．５〜１．０ｍｍがより好ましい。溝６１１，６１２の溝幅は、例えば、０．５〜４．０ｍｍが好ましく、１．０〜３．０ｍｍがより好ましい。溝６１１，６１２の周方向の間隔は、例えば、０．５〜４．０ｍｍが好ましく、１．０〜３．０ｍｍがより好ましい。
【００３０】
また、ころ保持器６が潤滑剤Ｌから後述する所定の反力を受けられるように、外周面６１ａと外輪３の凸部３ｅとの隙間は、例えば０．２〜１．０ｍｍが好ましく、内周面６１ｂとシャフト２との隙間は、例えば０．２〜１．０ｍｍが好ましい。
【００３１】
（溝６１１，６１２の作用）
図４は、溝６１１，６１２の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は図１のＡ―Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は外輪３に対する第２の円環部６１の外周面６１ａの相対的移動を示す図、（ｄ）はシャフト２に対する第２の円環部６１の内周面６１ｂの相対的移動を示す図である。なお、潤滑剤Ｌは複数の溝６１１，６１２のそれぞれに収容されるが、図４（ｃ），（ｄ）では、説明の明確化のため、それぞれ一つの溝６１１，６１２に収容された潤滑剤Ｌを模式的に示している。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、シャフト２が時計回りに回転すると、ころ４は、自転するとともに、シャフト２と同方向（時計回り）に公転する。ころ保持器６は、図４（ａ）に示すように、ころ４の公転に伴って同じく時計回りに回転する。
【００３３】
ころ保持器６の回転速度は、シャフト２の回転速度よりも遅くなるので、第２の円環部６１は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、外輪３に対してシャフト２よりも遅い速度で相対的に時計回りに回転することになる。
【００３４】
第２の円環部６１が外輪３に対して相対的に時計回りに回転すると、図４（ｃ）に示すように、溝６１１に存在する潤滑剤Ｌには、外輪３の凸部３ｅの内周面３ｆとの間の摩擦力が作用し、潤滑剤Ｌは溝６１１の内面から溝６１１に沿う力Ｆ１を受け、第１のシール部材８Ａ側に押される。このとき、溝６１１の数をｎ１とすると、ころ保持器６は、第１のシール部材８Ａの方向Ｅと反対の方向（第１のシール部材８Ａから離間する方向）の反力Ｆｒ１（＝Ｆ１ｃｏｓθ１）×ｎ１を受ける。
【００３５】
また、ころ保持器６の回転速度は、シャフト２の回転速度よりも遅くなるので、第２の円環部６１は、シャフト２に対しては、図４（ｂ），（ｄ）に示すように、相対的に反時計回りに回転することになる。
【００３６】
第２の円環部６１がシャフト２に対して相対的に反時計回りに回転すると、図４（ｄ）に示すように、溝６１２に存在する潤滑剤Ｌには、外輪３の凸部３ｅに対応するシャフト２の外周面２ｃとの間の摩擦力が作用し、潤滑剤Ｌは溝６１２の内面から溝６１２に沿う力Ｆ２を受け、第１のシール部材８Ａ側に押される。このとき、溝６１２の数をｎ２とすると、ころ保持器６は、第１のシール部材８Ａの方向Ｅと反対の方向の反力Ｆｒ２（＝Ｆ２ｃｏｓθ２）×ｎ２を受ける。
【００３７】
したがって、ころ保持器６は、第２の円環部６１の外周面６１ａ及び内周面６１ｂの溝６１１，６１２に存在する潤滑剤Ｌから第１のシール部材８Ａ側と反対側に向かう反力Ｆｒ（＝Ｆｒ１＋Ｆｒ２）を受ける。このため、ころ４のスキュー等によってころ４及びころ保持器６が第１のシール部材８Ａの方向Ｅに移動する力を受けても、これらの反力によってその移動が抑制され、ころ保持器６が第１のシール部材８Ａに押し付けられて第１のシール部材８Ａが摩耗あるいは変形することを回避することが可能になる。
【００３８】
なお、溝６１１，６１２から第１のシール部材８Ａの方向Ｅに押し出された潤滑剤Ｌは、ころ４の周囲を循環して凸部３ｅと第２の円環部６１の外周面６１ａとの間、あるいは第２の円環部６１の内周面６１ｂとシャフト２との間を通って玉５の側に還流する。
【００３９】
（水ポンプ１０の動作）
水ポンプの通常の動作は、従来と同様にして行われる。すなわち、車両のエンジンの駆動力が補機ベルトを介してベルトプーリ１３に伝達され、シャフト２が外輪３に対して回転駆動される。これにより、シャフト２の一端部に取り付けられたインペラ１４がシャフト２と共に回転し、インペラ１４の羽根部１４１がエンジンの冷却水を循環させる。
【００４０】
この場合、ベルトプーリ１３側のころ４がシャフト２側から高荷重を受けて複数のころ４のスキュー等によって複数のころ４がころ保持器６と共にベルトプーリ１３側へ移動しようとしても、ころ保持器６の第２の円環部６１の外周面６１ａ及び内周面６１ｂにそれぞれ形成された溝６１１，６１２に存在する潤滑剤Ｌから受ける反力によって、ころ保持器６の第１のシール部材８Ａの方向Ｅへの移動が抑制される。
【００４１】
（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態に係る水ポンプ用軸受１によれば、第２の円環部６１が外周面６１ａ及び内周面６１ｂの溝６１１，６１２に存在する潤滑剤Ｌから、第１のシール部材８Ａから離間する方向の反力Ｆｒを受けるため、ころ保持器６と第１のシール部材８Ａとの干渉を回避することができ、耐久性の低下を抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明の水ポンプ用軸受を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４３】
上記の実施の形態では、第２の円環部６１の外周面６１ａ及び内周面６１ｂにそれぞれ複数の溝６１１，６１２を形成したが、外周面６１ａ及び内周面６１ｂのうち少なくとも何れかの周面に、軸方向に対して傾斜した複数の溝を形成すれば、本発明の効果を得ることができる。つまり、第２の円環部６１の外周面６１ａに複数の溝６１１が形成されていれば、内周面６１ｂには溝６１２が形成されていなくともよい。また、第２の円環部６１の内周面６１ｂに複数の溝６１２が形成されていれば、外周面６１ａには溝６１１が形成されていなくともよい。ただし、外周面６１ａ及び内周面６１ｂに複数の溝６１１，６１２を形成すれば、ころ保持器６に作用する反力を大きくすることができ、より確実に第１のシール部材８Ａから離間させることができる。
【００４４】
また、上記の実施の形態では、凸部３ｅを外輪３に設けたが、外輪３に凸部３ｅを設けるかわりに、シャフト２に外向きに環状に形成された凸部を設け、この凸部によって複数のころ４の軸方向移動を規制すると共に、この凸部に第２の円環部６１の内周面６１ｂを対向させてもよい。また、上記の実施の形態では、ころ保持器６の材料が合成樹脂である場合について説明したが、ころ保持器６の材料は特に限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１…水ポンプ用軸受、２…シャフト、２ａ…第１の内側軌道面、２ｂ…第２の内側軌道面、２ｃ…外周面、３…外輪、３ａ…第１の外側軌道面、３ｂ…第２の外側軌道面、３ｃ、３ｄ…シール嵌合溝、３ｅ…凸部、３ｆ…内周面、４…ころ、５…玉、６…ころ保持器、７…玉保持器、７ａ…ポケット、８Ａ…第１のシール部材、８Ｂ…第２のシール部材、１０…水ポンプ、１１…ポンプハウジング、１２…プーリシート、１３…ベルトプーリ、１４…インペラ、１５…シール部材、４０…ころ列、５０…玉列、６０…第１の円環部、６０ａ…軸方向端面、６１…第２の円環部、６１ａ…外周面、６１ｂ…内周面、６２…柱部、６２ａ…ポケット、８０…芯金、８１…シール部、８１ａ…基部片、８１ｂ、８１ｃ…シールリップ、１１０…軸受組付用筒部、１１１…シール部材組付用筒部、１１２…収容空間、１４０…基部、１４１…羽根部、６１１、６１２…溝、Ｅ…第１のシール部材の方向、Ｆｒ，Ｆｒ１，Ｆｒ２…反力、Ｌ…潤滑剤、Ｏ…回転軸線、Ｒ…回転方向、θ１，θ２…角度（傾斜角）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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