(57)【要約】【課題】軽量化および冷却効率の向上が可能であり、しかも、コスト高や加工が困難であるという問題を解消した水ポンプ用転がり軸受ユニットおよびこの軸受ユニットを備えた水ポンプを提供する。【解決手段】内輪を兼ねる回転軸１１のインペラ側端部にメカニカルシール４が設けられている。メカニカルシール４の回転側取付部２１が円筒状に形成されて、回転側取付部２１の一端部が回転軸１１に嵌合固定されている。回転側取付部２１の他端部にインペラ５の軸部５ａが嵌合固定されることにより、インペラ５が回転軸１１に固定されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪を兼ねる回転軸と、回転軸に外挿された外輪と、回転軸と外輪との間に配置された転動体と、回転軸の一端部に設けられたメカニカルシールとを備えている転がり軸受ユニットにおいて、
メカニカルシールの回転側取付部が円筒状に形成されて、回転側取付部の一端部が回転軸に嵌合固定されていることを特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項２】
内輪を兼ねる回転軸と、回転軸に外挿された外輪と、回転軸と外輪との間に配置された転動体と、回転軸の一端部に固定されたインペラと、回転軸のインペラ側端部に設けられたメカニカルシールとを備えている水ポンプにおいて、
メカニカルシールの回転側取付部が円筒状に形成されて、回転側取付部の一端部が回転軸に嵌合固定されており、回転側取付部の他端部にインペラの軸部が嵌合固定されることにより、インペラが回転軸に固定されていることを特徴とする水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水ポンプ用に好適な転がり軸受ユニットおよびこの軸受ユニットを備えた水ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水ポンプにおいては、大径軸部および小径軸部からなり大径軸部が内輪とされる中実一体物の回転軸と、大径軸部に外挿されかつハウジングに固定された外輪と、大径軸部と外輪との間に配置された転動体とを有する転がり軸受ユニットが使用されており、回転軸の大径軸部側端部にプーリが、小径軸部側端部にインペラがそれぞれ取り付けられている。
【０００３】
この転がり軸受ユニットでは、回転軸が中実材で大径軸部および小径軸部の両方を一体で形成するために、軸長さが長いものでは重量が非常に重くなるという問題があり、また、大径軸部および小径軸部の両方を一体で形成するための旋削、研磨等の加工が困難であり、材料歩留まりが悪くコスト高になるという問題もあった。さらにまた、一体物であることにより、転がり疲労性能が不要な小径軸部についても大径軸部と同一の材質となり、小径軸部に発生する錆を防止するための防錆対策を大径軸部にも施すとなると、防錆処理時に軌道溝をマスキングすることが必要になるなど、困難かつ高価なものになるという問題もあった。
【０００４】
そこで、回転軸を中空一体物として、塑性加工により軌道を形成することが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−６５０７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のものによると、重量が重くなるという問題は解消されているものの、コスト高や加工が困難であるという問題は依然として解消されておらず、より一層の改良が課題となっている。
【０００７】
この発明の目的は、軽量化および冷却効率の向上が可能であり、しかも、コスト高や加工が困難であるという問題を解消した水ポンプ用転がり軸受ユニットおよびこの軸受ユニットを備えた水ポンプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による転がり軸受ユニットは、内輪を兼ねる回転軸と、回転軸に外挿された外輪と、回転軸と外輪との間に配置された転動体と、回転軸の一端部に設けられたメカニカルシールとを備えている転がり軸受ユニットにおいて、メカニカルシールの回転側取付部が円筒状に形成されて、回転側取付部の一端部が回転軸に嵌合固定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明による水ポンプは、内輪を兼ねる回転軸と、回転軸に外挿された外輪と、回転軸と外輪との間に配置された転動体と、回転軸の一端部に固定されたインペラと、回転軸のインペラ側端部に設けられたメカニカルシールとを備えている水ポンプにおいて、メカニカルシールの回転側取付部が円筒状に形成されて、回転側取付部の一端部が回転軸に嵌合固定されており、回転側取付部の他端部にインペラの軸部が嵌合固定されることにより、インペラが回転軸に固定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
メカニカルシールは、回転軸に装着された回転側摺動部材およびハウジングに装着された回転側摺動部材からなり、両摺動部材が摺接することによって回転軸とハウジングとの間がシールされている。回転側摺動部材は、円筒状に形成されて回転軸に固定された金属製の回転側取付部と、回転側取付部の一端部に嵌め止められた回転側摺動リングとからなるものとされる。回転側取付部は、プレス鋼板により従来の回転側取付部に比べると厚めに形成されるとともに、その他端部に、回転軸の外径に対応する内径を有する大径部が形成される。そして、この大径部が回転軸端部に圧入（接着、溶接なども可）されることにより、回転側取付部が回転軸に嵌合固定される。
【００１１】
インペラの軸部は、メカニカルシールの回転側取付部の内径に対応する外径を有するように、本体部分に突出状に設けられ、この軸部がメカニカルシールの回転側取付部の反回転軸側の開口部に圧入（接着、溶接なども可）されることにより、インペラがメカニカルシールの回転側取付部を介して回転軸に固定される。
【００１２】
この発明の転がり軸受ユニットおよび水ポンプによると、メカニカルシールの回転側取付部が回転軸の小径軸部を兼ねることになるので、回転軸を中実の段付き状に形成する必要がなく、回転軸を容易にかつ低コストで製作することができる。また、メカニカルシールの回転側取付部を含んだ回転軸の長さは、回転側取付部の嵌合固定時における圧入代（結合代）を調整するだけでよく、一品一様の一体物に比べて精度よくかつ簡単に調整することができる。また、回転軸が中実であることから、中空状のものに比べて軸剛性が確保でき、プーリなどの嵌合しめ代を十分に取ることができるとともに、回転軸の小径軸部相当部分が中空状に形成されることにより、軽量化および冷却効率の向上が可能となる。そして、部品数については、中実一体物または中空一体物の回転軸を有するものと同じであり（回転軸を中実の大径部および中空の小径部で形成ものからは部品数を１種類低減することができ）、上記効果を部品数の増加というデメリットを伴わずに達成することができる。また、メカニカルシールの回転側取付部は、軸受寿命に影響しないので、耐久性を考慮しない安価な材料を使用することができ、安価な材料を使用すれば軸受寿命が短くなる一体物に比べて、低コストで長寿命の軸受ユニットを得ることができる。そして、メカニカルシールの回転側取付部を防錆性の高い材料（例えば、ＳＵＳ材のようなステンレス鋼やその他の耐食材料、りん酸塩被膜やクロム系、ニッケルクロム系被膜などの耐食メッキの表面処理が施されたもの）とすることにより、メカニカルシールの防錆性が向上するのはもちろんのこと、回転軸端部がメカニカルシールの回転側取付部に覆われることによって、回転軸の防錆性を高めることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。
【００１４】
図１は、この発明による転がり軸受ユニットおよび水ポンプの実施形態を示している。同図において、水ポンプ（１）には、内輪を兼ねる回転軸（１１）と、回転軸（１１）に外挿されて筒状のハウジング（２）に固定された外輪（１２）と、回転軸（１１）と外輪（１２）との間に配置された転動体としての玉（１３）と、玉（１３）を保持する保持器（１４）とを有する転がり軸受ユニット（３）が使用されている。
【００１５】
回転軸（１１）の右端部には、メカニカルシール（４）が設けられており、後述するように、このメカニカルシール（４）を介してインペラ（５）が回転軸（１１）に取り付けられている。回転軸（１１）の左端部には、プーリ（図示略）が取り付けられる。
【００１６】
回転軸（１１）は、例えば、ＪＩＳ  ＳＵＪ−２材やＳＵＳ４４０Ｃ材などの転がり特性に優れた鋼材でなると共に、所定の剛性を得るために中実状とされており、その外周には、軸方向に離隔した２つの軌道溝（１１ａ）が形成されている。回転軸（１１）の軌道溝（１１ａ）に対応するように、外輪（１２）の内周にも２つの軌道溝（１２ａ）が形成されている。外輪（１２）の両端部と回転軸（１１）との間には、ゴム製のシール材（１５）が介在されている。回転軸（１１）は、例えば、切削や鍛造によって形成することができる。
【００１７】
メカニカルシール（４）は、回転軸（１１）に装着された回転側摺動部材（１６）およびハウジング（２）に装着された回転側摺動部材（１７）からなる。回転側摺動部材（１６）は、円筒状に形成されて回転軸（１１）に固定された金属製の回転側取付部（２１）と、取付部（２１）の右端部に固定された回転側摺動リング（２２）とからなる。また、固定側摺動部材（１７）は、円筒状に形成されてケーシング（２）に固定された固定側取付部（２３）と、固定側取付部（２３）に装着されたゴム等のパッキン（２４）と、パッキン（２４）の右側に配置されてこれに軸方向に移動可能に支持された固定側摺動リング（２５）と、固定側摺動リング（２５）を軸方向外向きに付勢するコイルばね（２６）とからなる。そして、コイルばね（２６）で付勢された固定側摺動リング（２５）が回転側摺動リング（２２）と摺接することにより、ハウジング（２）と回転軸（１１）との間がシールされている。
【００１８】
メカニカルシール（４）の回転側取付部（２１）は、プレス鋼板により形成されたもので、本体部分の内径が回転軸（１１）の外径よりも若干小さく形成され、その左端側に、回転軸（１１）の外径に対応する内径を有する圧入用大径部（２１ａ）が形成されている。この大径部（２１ａ）は、本体部分との境界となる段差部が回転軸（１１）の右端面に当接するように回転軸（１１）に圧入されている。回転側取付部（２１）の右端側には、軸方向内方に折り返された折り返し部を有するフランジ部（２１ｂ）が設けられており、回転側取付部（２１）の本体部分の右端部、フランジ部（２１ｂ）および折り返し部によって、回転側摺動リング（２２）が回転側取付部（２１）に対して移動不可能に保持されている。
【００１９】
メカニカルシール（４）の固定側取付部（２３）は、プレス鋼板により形成されたもので、内周壁、外周壁および左側壁からなる形状とされ、その内周壁と回転側取付部（２１）の外周との間に若干の間隙が存在するように、その外周壁がハウジング（２）の内周に圧入されている。
【００２０】
回転側摺動リング（２２）は、アルミナ材や炭化珪素等の耐摩耗性の高いセラミックによって形成されており、固定側摺動リング（２５）は、カーボン等の摩耗材によって形成されている。
【００２１】
インペラ（５）は、金属製または合成樹脂製であり、その軸部（５ａ）は、メカニカルシール（４）の回転側取付部（２１）の内径に対応する外径を有しかつ左端部が閉鎖された円筒状となるように、本体部分に左方突出状に形成されている。そして、この軸部（５ａ）がメカニカルシール（４）の回転側取付部（２１）の反回転軸側の開口部に圧入されることにより、インペラ（５）がメカニカルシール（４）の回転側取付部（２１）を介して回転軸（１１）に固定されている。
【００２２】
なお、上記実施形態においては、メカニカルシール（４）の回転側取付部（２１）と回転軸（１１）およびインペラ（５）の軸部（５ａ）との固定は、圧入によって行われているが、これらを固定するには、このほか、ゴムなどの弾性体を介して両者を強制的に嵌め合わせてもよく、接着や溶接などによってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による転がり軸受ユニットおよび水ポンプの実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
（１）      水ポンプ
（２）      ハウジング
（３）      転がり軸受ユニット
（４）      メカニカルシール
（５）      インペラ
（５ａ）    軸部
（１１）    回転軸
（１２）    外輪
（１３）    玉（転動体）
（２１）    回転側取付部
【図１】
2004218704.tif 000003