JP2008101689A - プーリ支持軸受および電磁クラッチのプーリ支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道面の剥離の恐れを低減したプーリ支持軸受を提供する。
【解決手段】プーリ支持軸受１１は、内径寸法ｄ_１が、ｄ_１≧３０ｍｍの内輪１２と、外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ_２≦０．３９の外輪１３と、内輪軌道面１２ａおよび外輪軌道面１３ａの間に配置される複数の玉１４と、内輪１２および外輪１３の間に配置されて、軸受内部空間を密封する密封シール１６とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受である。ここで、密封シール１６が内輪１２または外輪１３と摺擦するシール摺擦面１２ｃには、熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工が施されている。また、軸受内部空間には、グリース組成物１７が封入されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、プーリ支持軸受、特に、電磁クラッチのプーリを支持する軸受に関するものである。

自動車用空気調和装置等に組み込んで冷媒を圧縮する従来のコンプレッサは、例えば、特開平１１−２８０６４４号（特許文献１）に記載されている。また、同公報に記載されているコンプレッサは、エンジンの駆動力によって回転軸を回転させるので、エンジンとコンプレッサとの機械的な連結を制御する装置として電磁クラッチが採用されることが多い。

電磁クラッチは、転がり軸受によって回転自在に支持され、無端ベルトによってエンジンと接続されているプーリと、プーリの一方側端面と所定の隙間を設けて配置され、コンプレッサの回転軸に固定される磁性環状板と、プーリを挟んで磁性環状板と対向する位置に固定されるソレノイドとを有する。また、プーリを回転自在に支持する転がり軸受としては、深溝玉軸受、３点接触玉軸受、および４点接触玉軸受等が使用されることが多い。

上記構成の電磁クラッチは、ソレノイドの非通電時にはプーリと磁性環状板とが離れた状態となってプーリの回転を回転軸に伝達しない。一方、ソレノイドの通電時にはソレノイドの吸着力によって磁性環状板がプーリに当接してプーリの回転を回転軸に伝達する。
特開平１１−２８０６４４号公報

上記構成の電磁クラッチにおいて、プーリを支持する転がり軸受には、無端ベルトの張力に起因するラジアル荷重やプーリの軸方向中央部を通る仮想線と転がり軸受の軸方向中央部を通る仮想線との距離（以下「オフセット」という）に起因するモーメント荷重が負荷される。特に、近年のコンプレッサの軽量化、コンパクト化や高速化に伴い、電磁クラッチの高速化が進んでいることから、転がり軸受に負荷される荷重も大きくなっている。

ここで、単列の深溝玉軸受はモーメント荷重に対する剛性が低い。また、３点接触玉軸受や４点接触玉軸受は、単列の深溝玉軸受よりもモーメント荷重に対する剛性が高いとはいえ、必ずしも十分とは言えない場合がある。この結果、運転時に振動並びに騒音を発生し易くなる他、耐久性確保が難しくなる。また、単列の４点接触玉軸受においては、オフセットが大きくなると接触角の変化およびボールのすべり率が大きくなり、グリース寿命が著しく低下する。そうすると、潤滑不良を引き起こし、軌道面の剥離が発生する恐れがある。

一方、上記した転がり軸受に備えられる内輪や外輪は、その製造工程において、熱処理が施される。ここで、内輪や外輪が密封部材と摺擦する摺擦面については、熱処理前の旋削加工のままとされているため、熱処理時に発生するスケールによって表面粗さが粗くなっている。そうすると、接触する密封部材が早期に摩耗して、密封性能が低下し、軸受内部に水分等が侵入してしまう。そうすると、潤滑不良を引き起こし、これも軌道面の剥離に繋がる恐れがある。

さらに、上記した転がり軸受を高温下において、高速回転等使用条件が過酷な状況で使用すると、転がり軸受の軌道面に白色組織変化を伴った特異的な剥離が早期に生じ、問題となる。このような特異的な剥離として、水素を要因とする水素脆性による剥離と考えられる。このような剥離に対しても、対策を講じる必要がある。

そこで、この発明の目的は、軌道面の剥離の恐れを低減したプーリ支持軸受を提供することである。

また、この発明の他の目的は、長寿命を実現した電磁クラッチのプーリ支持構造を提供することである。

この発明に係るプーリ支持軸受は、プーリの内径面に嵌合して、プーリを回転自在に支持する。また、プーリ支持軸受は、熱処理が施され、外径面に複列の内輪軌道面を有し、内径寸法ｄ_１が、ｄ_１≧３０ｍｍの内輪と、熱処理が施され、内径面の内輪軌道面に対面する位置に複列の外輪軌道面を有し、外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ_２≦０．３９の外輪と、内輪軌道面および外輪軌道面の間に配置される複数の玉と、内輪および外輪の間に配置されて、軸受内部空間を密封する密封部材とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受である。ここで、密封部材が内輪または外輪と摺擦する摺擦面には、熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工が施されている。また、軸受内部空間には、グリース組成物が封入されており、グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物である。添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選択された少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、アルミニウム系添加剤の配合比率は、ベースグリース１００重量部に対して０．０５〜１００重量部である。

上記構成とすることにより、接触角の変化および玉のすべり率を小さくしてグリース寿命の低下を防止することができる。また、密封性能を向上させることもできる。従って、潤滑不良を抑制して、軌道面の剥離を低減することができる。また、水素脆性による剥離も低減することができる。

好ましくは、摺擦面の表面粗さＲｍａｘは、２．０μｍ以下である。摺擦面の表面粗さをこの範囲にすると、密封部材の摩耗を低減することができる。なお、表面粗さＲｍａｘとは、基準長毎最大高さの最大値である（ＩＳＯ４２８７：１９９７）。

この発明に係る電磁クラッチのプーリ支持構造は、プーリと、プーリの軸方向一方側に配置されて、回転軸に固定連結される磁性環状板と、プーリの他方側の磁性環状板に対面する位置に固定されるソレノイドと、プーリを回転自在に支持するプーリ支持軸受とを備える。プーリ支持軸受は、熱処理が施され、外径面に複列の内輪軌道面を有し、内径寸法ｄ_１が、ｄ_１≧３０ｍｍの内輪と、熱処理が施され、内径面の内輪軌道面に対面する位置に複列の外輪軌道面を有し、外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ_２≦０．３９の外輪と、内輪軌道面および外輪軌道面の間に配置される複数の玉と、内輪および外輪の間に配置されて、軸受内部空間を密封する密封部材とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受である。ここで、密封部材が内輪または外輪と摺擦する摺擦面には、熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工が施されている。また、軸受内部空間には、グリース組成物が封入されており、グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物である。添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選択された少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、アルミニウム系添加剤の配合比率は、ベースグリース１００重量部に対して０．０５〜１００重量部である。

上記構成のプーリ支持軸受を採用することにより、軌道面の剥離を低減することができるため、長寿命を実現した電磁クラッチを得ることができる。

好ましくは、プーリの軸方向中央部を通る仮想線と、プーリ支持軸受の軸方向中央部を通る仮想線との距離δは、δ≦４ｍｍを満たす。オフセットをこの範囲内に設定することにより、プーリ支持軸受を長寿命化することができる。

この発明によれば、接触角の変化および玉のすべり率を小さくしてグリース寿命の低下を防止することができる。また、密封性能を向上させることもできる。従って、潤滑不良を抑制して、軌道面の剥離を低減することができる。また、水素脆性による剥離も低減することができる。

また、このようなプーリ支持軸受を備える電磁クラッチのプーリ支持構造は、軌道面の剥離を低減することができるため、長寿命を実現することができる。

図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るプーリ支持軸受を説明する。なお、図１はプーリ支持軸受１１を示す図、図２はプーリ支持軸受１１を採用したコンプレッサ２１を示す図、図３および図４は電磁クラッチ３２の部分拡大図である。なお、図２〜図４中のプーリ支持軸受１１は、簡略化して示している。

まず、図２を参照して、コンプレッサ２１は、ケーシング２２と、回転軸２９と、斜板３０と、ピストン３１と、電磁クラッチ３２とを備える。このコンプレッサ２１は、自動車用空気調和装置の蒸気圧縮式冷凍機等に組み込まれる。

ケーシング２２は、低圧室２６および高圧室２７を有するヘッドケース２３と、ピストン３１が往復運動する複数のシリンダ２８を有するシリンダケース２４と、斜板３０を収容する斜板ケース２５とをボルト（図示省略）によって固定している。

低圧室２６は、ヘッドケース２３に設けられた吸入ポート（図示省略）と、各シリンダ２８に連通する吸入孔２６ａと、吸入孔２６ａから冷媒蒸気の逆流を防止する弁２６ｂとを有する。また、吸入ポートは蒸気圧縮式冷凍機を構成するエバポレータ（図示省略）の出口に連通する。そして、吸入ポートから吸入した冷媒蒸気を吸入孔２６ａを通じてシリンダ２８に供給する。

一方、高圧室２７は、ヘッドケース２３に設けられた吐出ポート（図示省略）と、シリンダ２８に連通する吐出口２７ａと、吐出口２７ａから冷媒蒸気の逆流を防止する弁２７ｂとを有する。また、吐出ポートは蒸気圧縮式冷凍機を構成するコンデンサ（図示省略）の入り口に連通する。そして、ピストン３１によって圧縮されたシリンダ２８内部の冷媒蒸気が吐出口２７ａを通じて高圧室２７に供給される。

回転軸２９は、ケーシング２２および電磁クラッチ３２に連通し、ラジアル針状ころ軸受２９ａおよびスラスト針状ころ軸受２９ｂによって、シリンダケース２４および斜板ケース２５の２箇所で回転自在に支持されている。また、斜板ケース２５の内部で斜板３０を保持している。

斜板３０は、回転軸２９の回転軸線に直交する平面に対して所定角度傾いた状態で回転軸２９に固定連結されている。また、その円周上の複数箇所にはピストン３１がスライディングシュー３０ａによって連結されている。

ピストン３１は、斜板３０に連結されており、回転軸２９の回転に伴って、シリンダ２８の内部を軸線方向（図２中の左右方向）に往復運動する。また、シリンダ２８とピストン３１と囲まれる領域には、冷媒蒸気を圧縮する圧縮室２８ａが形成されている。

電磁クラッチ３２は、プーリ３３と、ソレノイド３４と、磁性環状板３５と、プーリ支持軸受１１とを有する。

プーリ３３は、外径面に無端ベルト３３ａを保持する溝３３ｂと、一方側端面にソレノイド３４を収容する凹部３３ｃとを有し、プーリ支持軸受１１によってケーシング２２に回転自在に支持されている。

ソレノイド３４は、凹部３３ｃの内部に所定の隙間を設けた状態で配置されており、ケーシング２２に固定されている。磁性環状板３５は、磁性材料によって形成された円環形状の部材であって、プーリ３３を挟んでソレノイド３４と対面するように配置されている。また、板ばね３５ａによって回転軸２９に固定されている。この板ばね３５ａは、磁性環状板３５をプーリ３３から遠ざける方向に付勢する。

次に図１を参照して、プーリ支持軸受１１は、外径面に複列の内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、内径面の内輪軌道面１２ａに対面する位置に複列の外輪軌道面１３ａを有する外輪１３と、内輪軌道面１２ａおよび外輪軌道面１３ａの間に配置される複数の玉１４と、隣接する玉１４の間隔を保持する保持器１５と、軸受内部空間（「内輪１２の外径面と外輪１３の内径面との間の空間」を指す）を密封する密封部材としての密封シール１６とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受である。なお、プーリ支持軸受１１の内部には、グリース組成物１７が封入されている。

なお、このプーリ支持軸受１１は、内輪１２の内径寸法ｄ_１がｄ_１≧３０ｍｍ、外輪１３の外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ２≦０．３９の範囲内に設定されている。なお、この実施形態においては、内輪１２と外輪１３との軸方向寸法は同一である。

次に、図２、図３および図４を参照して、上記構成のコンプレッサ２１の動作を説明する。まず、無端ベルト３３ａはエンジン（図示省略）によって回転駆動される駆動プーリ（図示省略）に掛け渡されている。そのため、プーリ３３は、エンジンの回転に伴って回転する。

図３を参照して、ソレノイド３４の非通電時には、プーリ３３と磁性環状板３５との間には隙間が形成されている。その結果、プーリ３３の回転は回転軸２９に伝達されない。一方、図４を参照して、ソレノイド３４の通電時には、ソレノイド３４の吸着力によって磁性環状板３５が板ばね３５ａに逆らってプーリ３３に当接する。その結果、プーリ３３の回転が磁性環状板３５を介して回転軸２９に伝達される。なお、図３および図４の斜線部分は回転部分を指す。

回転軸２９が回転すると、斜板３０に取り付けられたピストン３１がシリンダ２８の内部を往復運動する。ピストン３１が圧縮室２８ａの容積を大きくする方向（図２中の左方向）に移動すると、弁２６ｂが開放されて冷媒蒸気が低圧室２６から吸入孔２６ａを通って圧縮室２８ａに移動する。このとき、弁２７ｂは閉鎖されて高圧室２７内の冷媒蒸気が圧縮室２８ａに逆流するのを防止している。

次に、ピストン３１が圧縮室２８ａの容積を小さくする方向（図２中の右方向）に移動すると、ピストン３１が圧縮室２８ａ内の冷媒蒸気を圧縮すると共に、弁２７ｂが開放されて圧縮された冷媒蒸気が吐出口２７ａを通って高圧室２７に移動する。このとき、弁２６ｂは閉鎖されて圧縮室２８ａ内の冷媒蒸気が低圧室２６に逆流するのを防止している。

上記構成とすることにより、エンジンの駆動力を利用して冷媒蒸気を圧縮することが可能となる。ここで、電磁クラッチ３２は、無端ベルト３３ａとプーリ３３との間での滑りを防止して確実に動力伝達を行うために、無端ベルト３３ａの張力を大きくしている。そのため、プーリ３３を支持するプーリ支持軸受１１には、無端ベルト３３ａの張力に起因するラジアル荷重やオフセットに起因するモーメント荷重が負荷される。そこで、プーリ支持軸受１１を図１に示すような寸法関係の複列のアンギュラ玉軸受とすることによって、プーリ３３から負荷される荷重を適切に支持することができる。

ここで、回転軸２９の回転数はプーリ３３の外径寸法に依存するので、コンプレッサ２１に必要な回転数を確保する観点からプーリ３３の外径寸法を自由に設定することはできない。また、プーリ３３の内径寸法はプーリ３３の強度等を考慮して決定されるので、外径寸法が決まれば自ずと内径寸法も決まる。

その結果、プーリ支持軸受１１は、設計時においてケーシング２２に嵌合する内輪１２の内径寸法より、プーリ３３に嵌め込まれる外輪１３の外径寸法の制約が大きい。そこで、制約の大きい外輪１３の外径寸法ｄ_２と軸方向寸法ｌとの関係を最適化することにより、軸受機能を最大限に発揮させることができる。

次に、プーリ支持軸受１１に備えられる密封シール１６について説明する。密封シール１６は、芯金１６ａと弾性部材１６ｂとを含む。密封シール１６は、外輪１３の内周面に設けられた係止溝１３ｂに固定されている。密封シール１６の内周側先端部には、軸受内部側に突出したシールリップ１６ｃが設けられている。シールリップ１６ｃは、内輪１２の外周面に設けられたシール溝１２ｂの内側壁に設けられたシール摺擦面１２ｃと接触している。

シール摺擦面１２ｃが設けられた内輪１２は、図５に示す製造工程で製造されている。内輪１２の素材は、鍛造と旋削で成形された後、焼入れ等の熱処理が施され、この後、シール摺擦面１２ｃに熱処理時に発生する熱処理スケールを除去するスケール除去加工が施されている。この後の工程は、図６に示す従来の軌道輪の製造工程と同じであり、順に幅研削、軌道面研削、内径研削、軌道面超仕上げを施されて完成品とされる。

図７は、スケール除去加工として、ショットブラスト加工を行ったときのシール摺擦面の表面粗さを示す。なお、図８は、従来のように、熱処理後のスケール除去加工を行わなかったときのシール摺擦面の表面粗さを示す。これらのグラフを比較すると、従来のシール摺擦面の表面粗さＲｍａｘが、２．６μｍであるのに対し、ショットブラスト加工を行ったシール摺擦面の表面粗さＲｍａｘは、０．７９μｍと非常に滑らかになっている。

図９は、スケール除去加工としてバレル研摩加工を行ったときのシール摺擦面の表面粗さを示す。バレル研摩加工を行ったもののシール摺擦面の表面粗さＲｍａｘは、１．３０μｍであり、ショットブラスト加工を行ったものと同様に、２．０μｍ以下の滑らかさになっている。

図１０は、スケール除去加工として焼入れ後切削加工を行ったときのシール摺擦面の表面粗さを示す。切削加工を行ったもののシール摺擦面の表面粗さＲｍａｘは１．０３μｍであり、ショットブラスト加工を行ったものおよびバレル研摩加工を行ったものと同様に、２．０μｍ以下の滑らかさになっている。

このように、内輪または外輪のシール摺擦面に、熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工を施したので、シール摺擦面の表面粗さを十分に滑らかにして、密封性能の低下を防止することができる。

次に、プーリ支持軸受１１の内部に封入されているグリース組成物１７について説明する。グリース組成物１７は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物である。添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選択された少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有する。

アルミニウム化合物としては、炭酸アルミニウム、硫化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびその水和物、硫酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、臭化アルミニウム、よう化アルミニウム、酸化アルミニウムおよびその水和物、水酸化アルミニウム、セレン化アルミニウム、テルル化アルミニウム、りん酸アルミニウム、りん化アルミニウム、アルミン酸リチウム、アルミン酸マグネシウム、セレン酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ジルコン酸アルミニウム等の無機アルミニウム、安息香酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム等の有機アルミニウムが挙げられる。これらアルミニウム系添加剤は、１種類または２種類を混合して、グリースに添加してもよい。特に好ましいのは、耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果の高いアルミニウム粉末である。

アルミニウム系添加剤の配合割合は、ベースグリース１００重量部に対して、０．０５〜１０重量部である。すなわち、アルミニウム系添加剤がアルミニウム粉末のみである場合、ベースグリース１００重量部に対してアルミニウム粉末を０．０５〜１０重量部、アルミニウム系添加剤がアルミニウム化合物のみである場合、ベースグリース１００重量部に対してアルミニウム化合物を０．０５〜１０重量部、アルミニウム系添加剤がアルミニウム粉末とアルミニウム化合物とである場合、ベースグリース１００重量部に対して、アルミニウム粉末とアルミニウム化合物とを合わせて０．０５〜１０重量部配合する。

アルミニウム系添加剤の配合割合がこの配合範囲未満であると、水素脆性による軌道面での剥離を効果的に防止できない。また、上記範囲を超えても、剥離防止効果がそれ以上に向上しない。

ここで、基油としては、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高精製度鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ポリーαーオレフィン油、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等が挙げられる。これらの中で、耐熱性と潤滑性に優れたアルキルジフェニルエーテル油、または、ポリーαーオレフィン油を用いることが好ましい。

また、増ちょう剤としては、ベントン、シリカゲル、フッ素化合物、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。

ウレア系化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残すことは好ましくないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは、略当量となるように配合することが好ましい。

ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンとの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデジルアミン、アテアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア系化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。

基油にウレア系化合物等の増ちょう剤を配合して、上記アルミニウム系添加剤等を配合するためのベースグリースが得られる。ウレア系化合物を増ちょう剤とするベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。

ベースグリース１００重量部中に占める増ちょう剤の配合割合は、１〜４０重量部、好ましくは、３〜２５重量部配合される。増ちょう剤の含有量が１重量部未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、４０重量部を超えると得られたベースグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られ難くなる。

また、アルミニウム系添加剤とともに、必要に応じて公知のグリース用添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、金属スルホネート、多価アルコールエステルなどの防錆剤、有機モリブデンなどの摩擦低減剤、エステル、アルコールなどの油性剤、りん系化合物などの摩耗防止剤等が上げられる。これらを単独または２種類以上組合わせて添加できる。

以上より、上記した構成のプーリ支持軸受、すなわち、プーリ支持軸受の構成部材が上記した寸法関係を有し、シール摺擦面にスケール除去加工を施し、内部に封入されるグリース組成物が、上記構成となっているプーリ支持軸受は、接触角の変化および玉のすべり率を小さくしてグリース寿命の低下を防止することができる。また、密封性能を向上させることもできる。従って、潤滑不良を抑制して、軌道面の剥離を低減することができる。また、水素脆性による剥離も低減することができる
また、上記構成のプーリ支持軸受を採用することにより、軌道面の剥離を低減することができるため、長寿命を実現した電磁クラッチを得ることができる。

次に、グリース寿命を測定する試験を行った。図１１〜図１３を参照して、試験方法および試験結果を説明する。なお、図１１および図１２は試験装置４１を示す図、図１３は試験結果を示すグラフである。

まず、試験装置４１は、駆動プーリ４２と、無端ベルト４３によって駆動プーリ４２と連結された従動プーリ４４と、駆動プーリ４２を回転駆動するモータ４５とを備える。また、従動プーリ４４を支持する軸受として、図１に示すようなプーリ支持軸受１１としての複列アンギュラ玉軸受（以下「本発明品」という）と、比較例としての４点接触単列玉軸受（以下「従来品」という）を使用して試験を行った。

試験条件としては、従動プーリ４４の回転速度を７０００ｒｐｍ、無端ベルト４３の張力等によって軸受に負荷されるラジアル荷重を１４７０Ｎ、オフセット量δを０．５ｍｍ、４ｍｍとする。また、試験時における雰囲気および軸受の温度をヒータにより管理している。

図１３を参照して、従動プーリ４４を支持する軸受として本発明品を採用した場合、オフセット量δを４ｍｍとしても５００時間以上の軸受寿命を得られることが確認された。一方従来品を使用した場合、オフセット量δが０．５ｍｍであれば３５０〜５２０時間程度の軸受寿命を得ることができるが、オフセット量δを４ｍｍとすると試験開始直後に保持器が破損した。これにより、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るプーリ支持軸受１１は、プーリに組み込んだ際のオフセット量δがδ≦４ｍｍであれば、長期間にわたって使用可能であることが確認された。

また、上記した内輪を用いた密封型転がり軸受を、それぞれ水と泥の異物が飛散する環境下で回転試験機に取り付け、軸受空間への異物の侵入量を調査する異物侵入試験を行った。軸受の回転速度は２０００ｒｐｍ、試験時間は３時間とし、異物の侵入量は、試験前後の軸受の質量増加量Ｗを測定することにより求めた。
この異物侵入試験の結果、従来のものは、質量増加量Ｗが０．４６ｇであったのに対し、スケール除去加工を行ったものは、質量増加量Ｗが０．０２ｇであった。従って、スケール除去加工を行ったものは異物の侵入がほとんどなく、優れたシール性能を確保できることが確認された。

次に、上記したグリース組成物の実施例を示す。表１に示した基油の半量に、４，４−ジフェニルメタンジイソシアナート（日本ポリウレタン工業社製商品名のミリオネートＭＴ、以下、ＭＤＩと記す）を表１に示す割合で溶解し、残りの半量の基油にＭＤＩの２倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は表１のとおりである。

ＭＤＩを溶解した溶液を攪拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、１００〜１２０℃で３０分間攪拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させた。

これにアルミニウム系添加剤および酸化防止剤を表１に示す配合割合で加えてさらに１００〜１２０℃で１０分間攪拌した。その後冷却し、三本ロールで均質化し、グリース組成物を得た。

表１において、基油として用いた合成炭化水素油は、４０℃における動粘度３０ｍｍ^２／ｓｅｃの新日鉄化学社製商品名のシンフルード６０１を、アルキルジフェニルエーテル油は４０℃における動粘度９７ｍｍ^２／ｓｅｃの松村石油社製商品名のモレスコハイルーブＬＢ１００を、それぞれ用いた。また、酸化防止剤は、住友化学社製ヒンダードフェノールを用いた。

得られたグリース組成物の急加減速試験を行った。試験方法および試験条件を以下に示す。また、結果を表１に示す。

＜急加減速試験＞
電装補機の一例であるオルタネータを模擬し、回転軸を支持する内輪回転の転がり軸受に上記グリース組成物を封入し、急加減速試験を行った。急加減速試験条件は、回転軸先端に取り付けたプーリに対する負荷荷重を１９６０Ｎ、回転速度は０〜１８０００ｒｐｍで運転条件を設定し、さらに、試験軸受内に０．１Ａの電流が流れる状態で試験を実施した。そして、軸受内に異常剥離が発生し、振動検出器の振動が設定値以上になって発電機が停止する時間（剥離発生寿命時間、ｈ）を計測した。なお、試験は、５００時間で打ち切った。

比較例１〜３
実施例１に準じる方法で、表１に示す配合割合で、増ちょう剤、基油を選択してベースグリースを調整し、さらに添加剤を配合してグリース組成物を得た。得られたグリース組成物を実施例１と同様の試験を行って評価した。結果を表１に示す。

表１に示すように、各実施例では、急加減速試験は全て４００時間以上（剥離発生寿命時間）の優れた結果を示した。これは、アルミニウム系添加剤を所定割合で添加したことにより転走面で生じる白色組織変化を伴った特異的な剥離を効果的に防止できたためであると考えられる。

なお、上記の実施形態におけるプーリ支持軸受１１は、隣接する玉１４の間隔を保持する保持器１５を有する例を示したが、これに限ることなく、保持器１５を省略した総ころ軸受であってもよい。

また、上記の実施形態における電磁クラッチ３２は、エンジンとコンプレッサ２１との機械的な連結を制御するために用いられた例を示したが、これに限ることなく、任意の用途に用いることができる。さらに、上記の実施形態におけるプーリ支持軸受１１は、電磁クラッチ３２のプーリ３３を支持するために用いられた例を示したが、これに限ることなく、無段変速機（ＣＶＴ）等の任意の用途に用いることができる。

なお、上記の実施形態におけるシール摺動面は、内輪側に設けることにしたが、これに限ることなく、外輪側に設けることにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、電磁クラッチ等のプーリを支持する軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るプーリ支持軸受を示す図である。 図１に示すプーリ支持軸受を採用したコンプレッサを示す図である。 図２に示す電磁クラッチの非伝達状態を示す図である。 図２に示す電磁クラッチの伝達状態を示す図である。 図１に示す内輪の製造工程を示す工程図である。 従来の転がり軸受に含まれる内輪の製造工程を示す工程図である。 ショットブラストを行ったシール摺擦面の表面粗さを示すグラフである。 スケールを除去していないシール摺擦面の表面粗さを示すグラフである。 バレル研摩処理を行ったシール摺擦面の表面粗さを示すグラフである。 切削加工を行ったシール摺擦面の表面粗さを示すグラフである。 この発明の効果を確認するための試験装置を示す図である。 図１１に示す試験装置の従動プーリの部分拡大図である。 効果確認試験の結果を示す図である。

符号の説明

１１ プーリ支持軸受、１２ 内輪、１２ａ 内輪軌道面、１２ｂ シール溝、１２ｃ シール摺擦面、１３ 外輪、１３ａ 外輪軌道面、１３ｂ 係止溝、１４ 玉、１５ 保持器、１６ 密封シール、１６ａ 芯金、１６ｂ 弾性部材、１６ｃ シールリップ、１７ グリース組成物、２１ コンプレッサ、２２ ケーシング、２３ ヘッドケース、２４ シリンダケース、２５ 斜板ケース、２６ 低圧室、２６ａ 吸入孔、２６ｂ，２７ｂ 弁、２７ 高圧室、２７ａ 吐出口、２８ シリンダ、２８ａ 圧縮室、２９ 回転軸、２９ａ ラジアル針状ころ軸受、２９ｂ スラスト針状ころ軸受、３０ 斜板、３０ａ スライディングシュー、３１ ピストン、３２ 電磁クラッチ、３３ プーリ、３３ａ，４３ 無端ベルト、３３ｂ 溝、３３ｃ 凹部、３４ ソレノイド、３５ 磁性環状板、３５ａ 板ばね、４１ 試験装置、４２ 駆動プーリ、４４ 従動プーリ、４５ モータ。

Claims (4)

1. プーリの内径面に嵌合して、プーリを回転自在に支持するプーリ支持軸受であって、
   前記プーリ支持軸受は、
   熱処理が施され、外径面に複列の内輪軌道面を有し、内径寸法ｄ_１が、ｄ_１≧３０ｍｍの内輪と、
   熱処理が施され、内径面の前記内輪軌道面に対面する位置に複列の外輪軌道面を有し、外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ_２≦０．３９の外輪と、
   前記内輪軌道面および前記外輪軌道面の間に配置される複数の玉と、
   前記内輪および前記外輪の間に配置されて、軸受内部空間を密封する密封部材とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受であり、
   前記密封部材が前記内輪または前記外輪と摺擦する摺擦面には、前記熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工が施されており、
   前記軸受内部空間には、グリース組成物が封入されており、
   前記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物であって、
   前記添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選択された少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、
   前記アルミニウム系添加剤の配合比率は、ベースグリース１００重量部に対して０．０５〜１００重量部である、プーリ支持軸受。
2. 前記摺擦面の表面粗さＲｍａｘは、２．０μｍ以下である、請求項１に記載のプーリ支持軸受。
3. プーリと、
   前記プーリの軸方向一方側に配置されて、回転軸に固定連結される磁性環状板と、
   前記プーリの他方側の前記磁性環状板に対面する位置に固定されるソレノイドと、
   前記プーリを回転自在に支持するプーリ支持軸受とを備え、
   前記プーリ支持軸受は、
   熱処理が施され、外径面に複列の内輪軌道面を有し、内径寸法ｄ_１が、ｄ_１≧３０ｍｍの内輪と、
   熱処理が施され、内径面の前記内輪軌道面に対面する位置に複列の外輪軌道面を有し、外径寸法ｄ_２が４５ｍｍ≦ｄ_２≦６５ｍｍ、軸方向寸法ｌがｌ＜１８ｍｍ、０．１９≦ｌ/ｄ_２≦０．３９の外輪と、
   前記内輪軌道面および前記外輪軌道面の間に配置される複数の玉と、
   前記内輪および前記外輪の間に配置されて、軸受内部空間を密封する密封部材とを備える密封型複列アンギュラ玉軸受であり、
   前記密封部材が前記内輪または前記外輪と摺擦する摺擦面には、前記熱処理時に発生するスケールを除去するスケール除去加工が施されており、
   前記軸受内部空間には、グリース組成物が封入されており、
   前記グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物であって、
   前記添加剤は、アルミニウム粉末およびアルミニウム化合物から選択された少なくとも一つのアルミニウム系添加剤を含有し、
   前記アルミニウム系添加剤の配合比率は、ベースグリース１００重量部に対して０．０５〜１００重量部である、電磁クラッチのプーリ支持構造。
4. 前記プーリの軸方向中央部を通る仮想線と、前記プーリ支持軸受の軸方向中央部を通る仮想線との距離δは、
   δ≦４ｍｍを満たす、請求項３に記載の電磁クラッチのプーリ支持構造。

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