(57)【要約】【課題】小型且つ安価な構造で、従動プーリ４に掛け渡した無端ベルト２５とラジアル玉軸受５ａとの耐久性を確保し、更に構成部材の異常摩耗や異音の発生を防止する。【解決手段】内輪７ａの外周面に設けた内輪軌道６ａと外輪９ａの内周面に設けた外輪軌道８ａとの幅方向中央位置βを、上記ラジアル玉軸受５ａの軸方向中央位置に対して軸方向にずらせる。上記従動プーリ４の内周面と支持筒部３の外周面との間に上記ラジアル玉軸受５ａを、この従動プーリ４の外周面で上記無端ベルト２５と接触する部分の幅方向中央位置α側に上記内輪、外輪両軌道６ａ、８ａを片寄らせた状態で組み込む。【選択図】　　図１
2004092749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の支持部分と、この固定の支持部分に支持された転がり軸受と、この転がり軸受により回転自在に支持された、無端ベルトを掛け渡す為のプーリとを備え、この転がり軸受は、外周面に深溝型の内輪軌道を１個のみ有する内輪と、内周面に深溝型の外輪軌道を１個のみ有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉とを備えた単列深溝型のラジアル玉軸受であるプーリ用回転支持装置に於いて、上記内輪軌道及び外輪軌道の幅方向中央位置が、上記ラジアル玉軸受の軸方向中央位置に対して軸方向にずれており、上記支持部分とプーリとの間にこのラジアル玉軸受を、このプーリの外周面で上記無端ベルトと接触する部分の幅方向中央位置側に上記内輪軌道及び外輪軌道を片寄らせた状態で組み込んでいる事を特徴とするプーリ用回転支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るプーリ用回転支持装置は、例えば、自動車用空気調和装置用のコンプレッサを構成するハウジング等の固定の部分に、このコンプレッサを回転駆動する為の従動プーリを回転自在に支持する為に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に組み込んで冷媒を圧縮するコンプレッサは、走行用エンジンにより回転駆動する。この為、このコンプレッサの回転軸の端部に設けた従動プーリと、上記走行用エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリとの間に無端ベルトを掛け渡し、この無端ベルトの循環に基づいて、上記回転軸を回転駆動する様にしている。
【０００３】
図４は、コンプレッサの回転軸１の回転駆動部分の構造を示している。この回転軸１は、図示しない転がり軸受により、ケーシング２内に回転自在に支持している。このケーシング２の端部外面に設けた支持筒部３の周囲に従動プーリ４を、単列深溝型のラジアル玉軸受５により、回転自在に支持している。このラジアル玉軸受５は、図５に詳示する様に、外周面の軸方向中央位置に深溝型の内輪軌道６を有する内輪７と、内周面の軸方向中央位置に深溝型の外輪軌道８を有する外輪９と、これら内輪軌道６と外輪軌道８との間に転動自在に設けた複数個の玉１０とを備える。これら各玉１０は、上記内輪７の外周面と外輪９の内周面との間に設けた保持器１１により、転動自在に保持している。又、この外輪９の両端部内周面に１対のシールリング１２、１２の外周縁部を係止すると共に、これら各シールリング１２、１２の先端縁を、上記内輪７の両端部外周面に全周に亙り摺接させている。この構成により、上記各玉１０を設置した空間２６の軸方向両端部を密封している。
【０００４】
又、上記従動プーリ４は、断面コ字形で全体を円環状に構成しており、前記ケーシング２の端面に固定したソレノイド１３を、上記従動プーリ４の内部空間に配置している。一方、前記回転軸１の端部で上記ケーシング２から突出した部分には取付ブラケット１４を固定しており、この取付ブラケット１４の周囲に磁性材製の環状板１５を、板ばね１６を介して支持している。この環状板１５は、上記ソレノイド１３への非通電時には、上記板ばね１６の弾力により、図４に示す様に上記従動プーリ４から離隔しているが、上記ソレノイド１３への通電時にはこの従動プーリ４に向け吸着されて、この従動プーリ４から上記回転軸１への回転力の伝達を自在とする。即ち、上記ソレノイド１３と上記環状板１５と上記板ばね１６とにより、上記従動プーリ４と上記回転軸１とを係脱する為の電磁クラッチ１７を構成している。
【０００５】
上述の様な、コンプレッサ用の従動プーリ４の回転支持装置の場合、限られた空間内に設置する必要上、構成各部材の配置が制限される。この為、図４に示す様に、この従動プーリ４の外周面で無端ベルト２５と接触する部分の幅方向中央位置αが、ラジアル玉軸受５を構成する内輪軌道６及び外輪軌道８の幅方向中央位置βに対して、上記従動プーリ４の軸方向にずれる（オフセットする）可能性がある。この様に両幅方向中央位置α、β同士がずれた場合、これら両幅方向中央位置α、β同士の間の長さ（オフセット量）δに比例するモーメント荷重が、上記無端ベルト２５から従動プーリ４を介して、上記ラジアル玉軸受５に加わる。この為、このラジアル玉軸受５を構成する外輪９の中心軸が内輪７の中心軸に対し傾斜して、上記従動プーリ４の回転中心が傾斜し易くなる。この様に従動プーリ４の回転中心が傾斜した場合には、この従動プーリ４の外周面に掛け渡した無端ベルト２５が偏摩耗して、この無端ベルト２５の耐久性が低下する。
【０００６】
又、上記従動プーリ４が傾斜した場合には、上記環状板１５とこの従動プーリ４との間の隙間に関する寸法を所望値に規制できなくなる。この従動プーリ４の回転支持部は、限られた空間内に設置しなければならない場合が多く、又、前記ソレノイド１３の磁力も限られる為、上記隙間に関する寸法を大きく設定する事は難しい。この為、上記内輪７の中心軸が上記外輪９の中心軸に対し僅かに傾斜した場合でも、上記環状板１５と従動プーリ４とが擦れ合う可能性がある。この様にこれら各部材１５、４同士が擦れ合った場合には、これら各部材１５、４の異常摩耗や異音発生の原因となる為、好ましくない。
【０００７】
この様な不都合を解消する為の方法として、次の▲１▼、▲２▼の構成を採用する事が、従来から考えられている。
▲１▼　特許文献１に記載されている様に、一般的な（３点或は４点接触型でない通常の）単列深溝型のラジアル玉軸受を構成する内輪の外周面に設けた内輪軌道と、外輪の内周面に設けた外輪軌道との、中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の曲率半径を小さくして、各曲率半径を、上記内輪軌道と外輪軌道との間に設ける各玉の直径の１／２に近付ける。
▲２▼　図６に示す様に、外周面に１対の内輪軌道１８、１８を有する内輪１９と、内周面に１対の外輪軌道２０、２０を有する外輪２１と、これら各内輪軌道１８、１８と各外輪軌道２０、２０との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けた玉１０、１０とから成る複列ラジアル玉軸受２２により、支持筒部３に対し従動プーリ４を回転自在に支持する。
【０００８】
［特許文献１］
特開２０００−２４０６６３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の▲１▼、▲２▼の構成を採用した場合には、無端ベルト２５から従動プーリ４を介してラジアル玉軸受又は複列ラジアル玉軸受２２に、モーメント荷重が加わった場合でも、内、外両輪１８、２０の中心軸同士が不一致になる事を抑える事ができる。従って、上記従動プーリ４の回転中心が傾斜する事を防止して、上記無端ベルト２５の偏摩耗を防止できると共に、構成各部材の異常摩耗や異音の発生を防止できる。但し、これら▲１▼、▲２▼の構成を採用した場合には、それぞれ次に述べる様な不都合がある。先ず、▲１▼の構成の場合には、各玉の転動面と、内輪軌道及び外輪軌道との当接部での接触楕円が大きくなる。この為、上記モーメント荷重により、内輪の中心軸が外輪の中心軸に対し僅かに傾斜した場合でも、上記転動面と内輪、外輪各軌道との接触部が、当該軌道の幅方向端縁に達し易くなる。この様に接触部が当該軌道の幅方向端縁に達した場合には、当該軌道の肩部に玉が乗り上げた如き状態となり、この接触部が欠楕円状となる。この為、当該接触部での接触圧が著しく上昇して、ラジアル玉軸受の転がり疲れ寿命が短くなる。
【００１０】
又、▲２▼の構成の場合には、複列ラジアル玉軸受２２を使用する事に伴って、軸方向寸法が嵩む事が避けられない。従動プーリ４の回転支持部は、限られた空間内に設置しなければならない場合が多く、軸方向寸法が嵩む事は好ましくない。しかも、軸方向寸法が嵩む事に伴い、構成各部品のコストが嵩んでしまう。
【００１１】
これに対して、従動プーリ４の内周面と支持筒部３の外周面との間に、軸方向の全長を小さくした単列深溝型のラジアル玉軸受を組み込んで、このラジアル玉軸受の軸方向中心と、上記従動プーリ４の外周面で無端ベルト２５と接触する部分の幅方向中央位置αとの、この従動プーリ４の軸方向に関する距離を小さくする事も考えられる。この様な構成を採用した場合には、上記ラジアル玉軸受に加わるモーメント荷重を小さくでき、無端ベルト２５の偏摩耗を防止できると共に、構成各部材の異常摩耗や異音の発生を防止できる。但し、この様な構成を採用した場合には、上記従動プーリ４に対する外輪の嵌合長さと、支持筒部３に対する内輪の嵌合長さとが、それぞれ小さくなる為、これら外輪及び内輪がクリープし易くなる。又、ラジアル玉軸受の周囲の部品の構造を大きく変更する必要があるだけでなく、上記内輪及び外輪を構成する、内輪軌道及び外輪軌道を形成する以前の状態の円筒状の素材の、従来品との共用化を図る事が難しくなる。
本発明のプーリ用回転支持装置は、この様な事情に鑑みて、上述した従来構造で生じる不都合を何れも解消すべく発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプーリ用回転支持装置は、前述の図４〜５に示した従来構造と同様に、固定の支持部分と、この固定の支持部分に支持された転がり軸受と、この転がり軸受により回転自在に支持された、無端ベルトを掛け渡す為のプーリとを備える。又、上記転がり軸受は、外周面に深溝型の内輪軌道を１個のみ有する内輪と、内周面に深溝型の外輪軌道を１個のみ有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉とを備えた、単列深溝型のラジアル玉軸受である。尚、本明細書では、深溝型の語に、３点接触型、４点接触型のラジアル玉軸受及びこのラジアル玉軸受を構成する為の形状を有する軌道を含む。
【００１３】
特に、本発明のプーリ用回転支持装置に於いては、上記内輪軌道及び外輪軌道の幅方向中央位置が、上記ラジアル玉軸受の軸方向中央位置に対して軸方向にずれている。そして、上記支持部分とプーリとの間にこのラジアル玉軸受を、このプーリの外周面で上記無端ベルトと接触する部分の幅方向中央位置側に上記内輪軌道及び外輪軌道を片寄らせた状態で組み込んでいる。
【００１４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のプーリ用回転支持装置によれば、ラジアル玉軸受の全長を小さくする事なく、プーリの外周面で無端ベルトと接触する部分の幅方向中央位置と、内輪軌道及び外輪軌道の幅方向中央位置とを近付ける事ができる。この為、プーリの回転軸の傾斜を抑える事ができ、上記無端ベルトの耐久性を確保できると共に、構成部材の異常摩耗や異音の発生を防止できる。更に、このラジアル玉軸受の周囲に存在する部品の構造を大きく変更する必要がなくなり、しかも、内輪及び外輪を構成する、内輪軌道及び外輪軌道を形成する以前の状態の円筒状の素材の、従来品との共用化を図れる為、コストを低減できる。又、上記ラジアル玉軸受でのクリープの発生を防止できる。しかも、このラジアル玉軸受を単列型としている為、小型且つ安価な構造を得られる。又、上記内輪軌道及び外輪軌道の中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の曲率半径を小さくする必要がなくなる為、これら内輪軌道及び外輪軌道と各玉の転動面との接触部に形成される接触楕円を小さくでき、軸受寿命の向上を図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、ケーシング２の支持筒部３等の固定の支持部分に対し従動プーリ４を回転支持する為のラジアル玉軸受５ａで、内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａを形成する位置を工夫した点にある。その他の構造及び作用は、前述の図４〜５に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
上記ラジアル玉軸受５ａは、互いに同心に配置された内輪７ａ及び外輪９ａと、複数個の玉１０とを備える。このうちの内輪７ａの外周面には断面が単一曲率の円弧形である、一般的な単列深溝型の内輪軌道６ａを、外輪９ａの内周面にはやはり断面が単一曲率を有する円弧形である、一般的な単列深溝型の外輪軌道８ａを、それぞれ形成している。又、上記各玉１０は、これら内輪、外輪両軌道６ａ、８ａの間に転動自在に設けている。
【００１７】
特に、本発明の場合には、上記内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａの幅方向中央位置βを、上記内輪７ａ及び外輪９ａの軸方向中央位置に対して、軸方向にずらせている。又、本例の場合には、これら内輪７ａ及び外輪９ａの軸方向長さを互いに同じにしている。そして、上記従動プーリ４の内周面と上記支持筒部３の外周面との間に上記ラジアル玉軸受５ａを、この従動プーリ４の外周面で無端ベルト２５と接触する部分の幅方向中央位置α側に上記内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａを片寄らせた状態で組み込んでいる。
【００１８】
上述の様に構成する本発明のプーリ用回転支持装置によれば、ラジアル玉軸受５ａの全長を小さくする事なく、従動プーリ４の外周面で無端ベルト２５と接触する部分の幅方向中央位置αと、内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａの幅方向中央位置βとを近付ける事ができる。この為、上記従動プーリ４の回転軸の傾斜を抑える事ができ、上記無端ベルト２５の耐久性を確保できると共に、構成部材の異常摩耗や異音の発生を防止できる。更に、上記ラジアル玉軸受５ａの周囲に存在する部品の構造を大きく変更する必要がなくなり、しかも、上記内輪７ａ及び外輪９ａを構成する、内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａを形成する以前の状態の円筒状の素材の、従来品との共用化を図れる為、コストを低減できる。又、上記ラジアル玉軸受５ａでのクリープの発生を防止できる。しかも、このラジアル玉軸受５ａを単列型としている為、小型且つ安価な構造を得られる。又、内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａの中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の曲率半径（溝Ｒ）を小さくする必要がなくなる為、これら内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａと各玉１２の転動面との接触部に形成される接触楕円を小さくできる。この為、前記各玉１０の転動面が、上記内輪軌道６ａ及び外輪軌道８ａの肩部（幅方向端縁）に乗り上げにくくなって、上記転動面にエッジロードに基づく過大面圧が作用しにくくなり、軸受寿命の向上を図れる。
【００１９】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、上述した第１例の場合と異なり、ラジアル玉軸受５ａを３点接触型としている。即ち、本例の場合には、外輪９ｂの内周面に形成した外輪軌道８ｂの断面形状を、各玉１０の直径の１／２よりも大きな曲率半径を有する円弧同士を中間部で交差させた、所謂ゴシックアーチ状としている。これに対して、内輪７ａの外周面に形成した内輪軌道６ａの断面形状は、上記各玉１０の直径の１／２よりも僅かに大きい曲率半径を有する単一の円弧としている。従って、上記外輪軌道８ｂ及びこの内輪軌道６ａと上記各玉１０の転動面とは、上記外輪軌道で２点ずつ、この内輪軌道６ａで１点ずつの、これら各玉１０毎に合計３点ずつで接触する。
【００２０】
この様な３点接触型のプーリ用ラジアル玉軸受を使用する本例の場合も、上述した第１例の場合と同様の作用・効果を得られる。しかも、本例の場合には、上記外輪軌道８ｂ及び内輪軌道６ａとこれら各玉１０の転動面とが、外輪軌道８ｂで２点ずつ、内輪軌道６ａで１点ずつの、これら各玉１０毎に合計３点ずつで接触している。この為、内、外両輪７ａ、９ｂの中心軸同士が傾斜する事を、上述した第１例の場合よりも抑える事ができ、従動プーリ４（図１参照）の外周面に掛け渡した無端ベルト２５（図１参照）の耐久性のより一層の向上を図れる。但し、本例の場合には、上記各玉１０の転動面と外輪軌道８ｂとの接触部が増える為、各玉１０のスピンに基づく滑り運動が大きくなる。この為、本例の場合には、これら各玉１０の転動面と外輪軌道８ｂとの摩耗が大きくなり易くなる。従って、本例の場合に好ましくは、上記各玉１０及び外輪９を構成する鋼材の表面に窒化処理を施して、窒化処理層を設ける。この様に窒化処理層を設けた場合には、これら各玉１０及び外輪９の耐摩耗性を確保できる。
【００２１】
又、好ましくは、上記各玉１０を、窒化珪素、炭化珪素等から成るセラミック製とする。この様な構成を採用した場合も、耐摩耗性を確保できる。しかも、セラミックの線膨張係数は、金属の場合に対し小さい為、上記各玉１０の温度が上昇した場合でも、ラジアル玉軸受５ａの内部隙間が減少する事を抑える事ができる。この為、この内部隙間の減少によりラジアル玉軸受５ａの温度が上昇する事を抑える事ができ、このラジアル玉軸受５ａの焼き付き寿命の向上を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述した第１例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００２２】
尚、上述した各例では、各玉１０の転動面と内輪、外輪両軌道６ａ、８ａとが各玉１０毎に合計２点ずつで接触するラジアル玉軸受５ａと、各玉１０の転動面と内輪、外輪両軌道６ａ、８ｂとが各玉１０毎に合計３点ずつで接触する３点接触型のラジアル玉軸受５ａとに関する実施の形態に就いて説明した。但し、本発明は、各玉１０の転動面が内輪軌道と外輪軌道とにそれぞれ２点ずつ、これら各玉１０毎に合計４点ずつで接触する４点接触型のラジアル玉軸受を使用する場合でも、同様に構成して同様の効果を得られる。又、各玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道とが、内輪軌道で２点ずつ、外輪軌道で１点ずつの、これら各玉毎に合計３点ずつで接触する３点接触型のラジアル玉軸受を使用する構造で、本発明を実施する事もできる。
【００２３】
又、以上の説明は、プーリと回転軸とを係脱する為の電磁クラッチを設けたプーリ用回転支持装置に本発明を適用した場合に就いて示したが、本発明は、プーリから回転軸に回転力の伝達を自在とした構造であれば、電磁クラッチを設けない、単なるプーリ用回転支持装置で実施する事もできる。例えば特開平１１−２１０６１９号公報、或は実開昭６４−２７４８２号公報に記載された様な、斜板式可変容量型コンプレッサの場合には、斜板の傾斜角度を極く小さく（更には傾斜角度をゼロに）する事により、コンプレッサの回転軸の回転トルクを極く小さくできる。
【００２４】
この様な構造の場合には、図７に示す様に、ケーシング２の端部に形成した支持筒部３の周囲に転がり軸受２３を介して回転自在に支持した従動プーリ４ａと回転軸１とを、トルクヒューズとして機能する緩衝材２４を介して、過大なトルクが加わらない限り回転力の伝達自在に結合し、電磁クラッチを設けない場合もある。この様な構造で、例えば、上記転がり軸受２３として、前述の図１〜３で示したラジアル玉軸受５ａと同じ構造を有するものを組み込めば、本発明の作用・効果を得られる。尚、上記緩衝材２４を省略する代わりに、回転軸１の端部に固定した円環状部材の側面と、従動プーリ４ａの端面との間に、過大なトルクが加わらない限り、これら両部材４ａ同士の回転力の伝達を自在とするトルクリミッタ機構を設ける場合もある。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のプーリ用回転支持装置は、以上に述べた通り構成し作用するので、小型且つ安価な構造で、プーリに掛け渡した無端ベルトとラジアル玉軸受との耐久性を確保できると共に、構成部材の異常摩耗や異音の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。
【図２】ラジアル玉軸受のみを取り出して示す半部拡大断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図４】従来構造の第１例を示す部分断面図。
【図５】図４からラジアル玉軸受のみを取り出して示す半部断面図。
【図６】従来構造の第２例を示す部分断面図。
【図７】本発明の対象となる構造の別例を示す断面図。
【符号の説明】
１　　回転軸
２　　ケーシング
３　　支持筒部
４、４ａ　従動プーリ
５、５ａ　ラジアル玉軸受
６、６ａ　内輪軌道
７、７ａ　内輪
８、８ａ、８ｂ　外輪軌道
９、９ａ、９ｂ　外輪
１０　　玉
１１　　保持器
１２　　シールリング
１３　　ソレノイド
１４　　取付ブラケット
１５　　環状板
１６　　板ばね
１７　　電磁クラッチ
１８　　内輪軌道
１９　　内輪
２０　　外輪軌道
２１　　外輪
２２　　複列ラジアル玉軸受
２３　　転がり軸受
２４　　緩衝材
２５　　無端ベルト
２６　　空間
【図１】
2004092749.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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