(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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回転軸と、大径軸部に外挿された外輪と、大径軸部と外輪との間に配置された転動体とを備え、小径軸部端部に水ポンプのインペラが取り付けられる転がり軸受ユニットにおいて、
前記大径軸部と前記小径軸部とは別体で形成され、小径軸部が中空状とされるとともに、同小径軸部の端部に大径の嵌入部が設けられ、小径軸部の嵌入部に大径軸部の端部が嵌め入れられて固定されており、
前記小径軸部の端部には、該端部が拡径してなる外向きつば部が一体に形成され、少なくともこのつば部に摺接するリップを有するシール部材が外輪に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】
前記シール部材は、少なくとも前記つば部の軸方向内側に摺接するリップを有することを特徴とする請求項１の転がり軸受ユニット。
【請求項３】
請求項１および２のいずれかの転がり軸受ユニットと、前記回転軸の小径軸部側端部に設けられたインペラとを備えている水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり軸受ユニットおよび水ポンプに関する。
【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（外端部）にプーリが、小径軸部側端部（内端部）にインペラがそれぞれ取り付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来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った。
【０００４】
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、大径軸部および小径軸部を一体物としていることにより、転がり疲れ性能が不要な小径軸部についても大径軸部と同一の軸受鋼材となり、小径軸部の錆を防止する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。
【０００５】
大径軸部および小径軸部からなる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が、この中空一体物の回転軸を使用するものでも、回転軸全体が軸受鋼で生産されることによる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いない（特開２０００−６５０７０参照）。
【０００６】
また、水ポンプにも使用できる転がり軸受ユニットには、軸受部分の回転性能を健全に保つためのシール装置が必要となる。
しかし、従来から行われてきたように圧入によって回転軸に固定する金属製のスリンガと外輪に設けた溝に固定したゴム製シール部材からなるシール装置を転がり軸受ユニットに付加する構成では、スリンガに相当する部品点数が減らせないだけでなく、スリンガを圧入する行程での圧入寸法と圧入荷重の監視など、転がり軸受ユニットを生産するために管理する項目が減らせず、生産性の向上が妨げられてきたという問題もあった。
【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転がり軸受ユニットおよび水ポンプを提供することにある。
【０００８】
またこの発明の他の目的は、転がり軸受ユニットの軸受部分にシール装置を付加する際の部品点数を削減し生産管理項目の削減をも実施しながら、高い水準の耐泥水性を得るなどのために大径軸部の外周面に摺接する従来からのリップに加えて、つば部と摺接するリップを有するよう新たに設計したシール部材であっても容易に装着することができる転がり軸受ユニットおよび水ポンプを提供することにある。
【０００９】
【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、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回転軸と、大径軸部に外挿された外輪と、大径軸部と外輪との間に配置された転動体とを備え、小径軸部端部に水ポンプのインペラが取り付けられる転がり軸受ユニットにおいて、前記大径軸部と前記小径軸部とは別体で形成され、小径軸部が中空状とされるとともに、同小径軸部の端部に大径の嵌入部が設けられ、小径軸部の嵌入部に大径軸部の端部が嵌め入れられて固定されており、前記小径軸部の端部には、該端部が拡径してなる外向きつば部が一体に形成され、少なくともこのつば部に摺接するリップを有するシール部材が外輪に固定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の転がり軸受ユニットによると、中空とした小径軸部に大径軸部を嵌め入れることにより回転軸を製作することができ、切削加工によって中実一体物の回転軸を製作したり、塑性加工によって中空一体物の回転軸を製作するのに比べて、容易にかつ低コストでの製作が可能となる。  また、回転軸の長さは、圧入代（結合幅）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、小径軸部は、軸受寿命に影響しないので、転がり特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の回転軸に比べて、低コストで長寿命の軸受ユニットを得ることができる。
【００１１】
また、小径軸部をＳＵＳ材のような防錆性の高い材料にしたり、小径軸部にのみメッキなどの表面処理を施すことが容易にでき、小径軸部の錆による寿命の低下を防止することができ、さらにまた、小径軸部が中空状であることにより、軽量化および冷却効率の向上が可能となる。
【００１２】
本発明の転がり軸受ユニットにおいて、小径軸部の端部には、該端部が拡径してなる外向きつば部が一体に形成され、少なくともこのつば部に摺接するリップを有するシール部材が外輪に固定される。シール部材は、たとえば、外輪の内周のシール溝などを利用して、外輪に固定される。
【００１３】
このようにすると、小径軸の表面に付着した水分やじん埃が、回転するつば部の遠心力で振り切られ、水分やじん埃が軸受に侵入し難くなる振り切り効果が得られると同時に、前記外輪に固定されたシール部材とつば部の周面が摺接するシール面を構成することができる。
【００１４】
さらに、小径軸部と一体としたつば部によりスリンガに相当する部材が形成されることにより、軸受のラジアル方向に加えアキシアル方向にも新たなシール面を配置した軸受シール装置が構成され、耐泥水性が要求された場合などの厳しい環境のもとであっても効果を発揮するシール装置が構成できることになる。  これにより、従来ゴムシールとスリンガによって構成していた軸受シール装置に比べ、部品点数を削減し生産上の管理項目の削減もまた可能になる。
【００１５】
このつば部は、前記の回転軸の径方向に延びた円板状に形成してもよく、軸方向内向き、もしくは、軸方向外向きに円板の縁部を折り曲げるか、湾曲させるか、またはカールさせることによって、つば部自体が無用な変形を起こさないよう補強し、もしくは、振り切り効果を高めた形状としてもよい。
【００１６】
なお、このつば部は、前記外輪端面とのあいだにわずかな隙間を開けて対向させることで、軸受部へのじん埃や水分の侵入がしにくく、潤滑油が漏れにくい構成としている。
【００１７】
好ましくは、シール部材は、このつば部および大径軸部の外周面に摺接するリップを有する。
【００１８】
また、この発明による水ポンプは、前記いずれかの軸受ユニットと、前記回転軸の小径軸部側端部に設けられたインペラとを備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このようにすると、水ポンプの軽量化および冷却効率の向上が図れ、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を提供することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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、大径軸部(11)および小径軸部(12)からなり大径軸部(11)が内輪とされる回転軸(10)と、回転軸(10)の大径軸部(11)に外挿されてハウジング(2)に固定された外輪(13)と、回転軸(10)の大径軸部(11)と外輪(13)との間に配置された転動体(14)とを有する転がり軸受ユニット(5)が使用されている。そして、回転軸(10)の大径軸部側端部(外端部)にプーリ(3)が取り付けられ、回転軸(10)の小径軸部側端部(内端部)にインペラ(4)が取り付けられている。また、回転軸(10)の小径軸部(12)とハウジング(2)との間には、メカニカルシール(6)が設けられている。
【００２２】
好ましくは、シール部材は、このつば部および大径軸部の外周面に摺接するリップを有する。より好ましくは、シール部材は、少なくとも前記つば部の軸方向内側に摺接するリップを有する。
【００２３】
大径軸部(11)は、例えば、切削や鍛造によって形成することができ、小径軸部(12)は、プレス成形により形成することができる。
【００２４】
小径軸部(12)は、必要に応じて、ステンレス鋼などの耐食材料で形成したり、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る。
【００２５】
回転軸(10)の大径軸部(11)と小径軸部(12)とは、小径軸部(12)の嵌入部(12a)に大径軸部(11)端部が圧入されて固定されている。両者を固定するには、このほか、ゴムなどの弾性体を介して小径軸部(12)の嵌入部(12a)に大径軸部(11)端部を強制的に嵌め入れてもよく、接着や溶接などによってもよい。
【００２６】
図３は、図1のポンプに使われる軸受ユニットの第２の実施形態を示している。第２の実施形態の軸受ユニットは、次に説明する小径軸部（12）側のシール装置を除いて、第１の実施形態のものと同じであり、図３において、図２のものと同じ部分は同一の符号を付している。
【００２７】
図４は、第2の実施形態における小径軸部（12）側のシール装置（16）の部分を拡大している。図４において、小径軸部（12）の嵌入部（12a）の端部に外向きつば部（12b）が形成され、外輪（13）の端部内周に形成されたシール溝（13a）に、つば部（12b）に摺接するアキシアルリップ（17a）および大径軸部（11）の外周面に摺接するラジアルリップ（17b）（17c）を有するゴム製シール部材（17）が固定されており、これらによって小径軸部（12）側のシール装置（16）が構成されている。
この例では、つば部（12b）の外周縁部が軸方向内側に屈曲させられているが、軸方向外側に屈曲させられていてもよく、また、カールされていてもよい。また、この屈曲した縁部の周面にゴム製シール部材（17）のリップが摺接させられてもよい。
【００２８】
シール部材(17)は、カーボン製あるいはフェルト製であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】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す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明による転がり軸受ユニットの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図３は、この発明による転がり軸受ユニットの第２実施形態を示す一部切り欠き縦断面図である。
【図４】図４は、回転軸に設けられる密封装置の構成の１例を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
(1)     水ポンプ
(4)     インペラ
(5)     軸受ユニット
(10)    回転軸
(11)    大径軸部
(12)    小径軸部
(12a)   嵌入部
(12b)   つば部
(13)    外輪
(14)    転動体
(15)    軸受シール装置
(15a)   シール部材
【図１】
0003959607.tif 000002
【図２】
0003959607.tif 000003
【図３】
0003959607.tif 000004
【図４】
0003959607.tif 000005