JP2000018261A - 密封転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで軸受内部に封入したグリース等の
潤滑剤の油分の滲出を抑制することができ、しかも、搬
送時などに擦過してコーティング膜が剥離してしまうよ
うなことがなく十分なシール性能の確保する。 【解決手段】 内周面に外輪軌道２を形成した外輪３
と、外周面に内輪軌道４を形成した内輪５と、外輪軌道
２と内輪軌道４との間に転動自在に設けられた複数の転
勤体（玉）６と、複数の転動体６を円周方向に亙って互
いに間隔をあけた状態で転動自在に保持する保持器７
と、複数の転動体６を設置した部分の端部開口を塞ぐシ
ール８ｂとを備えた密封転がり軸受であって、シール８
ｂを溶融成形可能なフッ素樹脂で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受内部に封入し
た潤滑剤の漏洩や外部からの塵埃の侵入を防ぐシールを
備えた密封転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、小型機械の回転支持部分を構成
する転がり軸受の潤滑は、一般に内部に封入したグリー
ス等の潤滑剤により行っている。従って、小型機械の回
転支持部分を構成する転がり軸受には、上記潤滑剤の漏
洩を防止すると共に、塵埃等が内部に入り込むのを防止
するためのシールを設ける必要がある。

【０００３】シールの材質としては、金属の他、プラス
チック、熱可塑性エラストマー或いは合成ゴム等の弾性
材が挙げられ、それぞれ単独又は適宜組み合わせて用い
られている。中でもプラスチック及び熱可塑性エラスト
マーからなるシールは、合成ゴムの様に使用環境に悪影
響を与える恐れのある多量の添加剤を含んでおらず、低
コストで装着作業も容易な事から、近年、広く使用され
ている。

【０００４】しかしながら、プラスチック又は熱可塑性
エラストマーからなるシールを装着した密封転がり軸受
は、金属製の補強環を合成ゴムで被覆したシールを装着
した密封転がり軸受に比べて、シールの係止部と軸受本
体の被係止部との密着性が劣るために微細な隙間が生
じ、内部に封入したグリース等の潤滑剤の油分が特に軸
受が外輪回転の際に遠心力を受けて外輪側に移動して滲
出するという問題があった。

【０００５】図３にプラスチック製のシールを装着した
密封転がり軸受Ａの一例を示す。転がり軸受本体１は、
内周面中央部に外輪軌道２を形成した外輪３と、外周面
中央部に内輪軌道４を形成した内輪５と、外輪軌道２と
内輪軌道４との間に転動自在に設けられた複数の転勤体
（玉）６と、複数の転動体６を円周方向に亙って互いに
間隔をあけた状態で転動自在に保持する保持器７とを備
える。

【０００６】この様な転がり軸受本体１にプラスチック
製の円環状のシール８ａ，８ａを装着すべく、外輪３の
内周面両端部には断面Ｖ字形の被係止凹溝９ａ，９ａが
円周方向の全周に亙って形成されている。シール８ａ，
８ａの円環状の主板部１０ａの外周縁には、断面がＶ字
形で直径方向に亙り弾性変形自在な係止部１１ａが形成
されている。

【０００７】この様なシール８ａ，８ａを転がり軸受本
体１に装着して密封転がり軸受Ａを構成するには、シー
ル８ａ，８ａの係止部１１ａ，１１ａを転がり軸受本体
１の被係止凹溝９ａ，９ａに押し込む。

【０００８】係止部１１ａ，１１ａを被係止凹溝９ａ，
９ａに押し込んだ後は、係止部１１ａ，１１ａが被係止
凹溝９ａ，９ａの内側で突っ張り、シール８ａ，８ａの
外周縁部が外輪３の内周面端部に支持される。支持され
た状態においては、シール８ａ，８ａの主板部１０ａ，
１０ａの内周縁は内輪５の両端部外周面に近接してお
り、これにより、外輪３の内周面と内輪５の外周面との
間で複数の転動体６を設置した部分の両端開口が塞がれ
る。

【０００９】次に、図４に金属製の補強環を合成ゴムで
被覆したシールを装着した密封転がり軸受Ｂの一例を示
す。なお、転がり軸受本体１（図３参照）自体の構成
は、前述した密封転がり軸受Ａと同様であるため、重複
する説明を省略する。

【００１０】この様な転がり軸受本体１にシール８ｃ，
８ｃを装着すべく、外輪３の内周面両端部には被係止凹
溝９ｃ，９ｃが円周方向の全周に亙って形成されてい
る。また、各シール８ｃ，８ｃは、金属製の補強環１２
を合成ゴム１３で被覆して全体が円環状に作られてい
る。シール８ｃ，８ｃの補強環１２の円環状の主板部１
０ｃの外周縁は直径方向に亙り屈曲されており、該屈曲
部分は合成ゴム１３で覆われて係止部１１ｃが形成され
ている。

【００１１】この様なシール８ｃ，８ｃを転がり軸受本
体１に装着して密封転がり軸受Ｂを構成するには、シー
ル８ｃ，８ｃの係止部１１ｃ，１１ｃを転がり軸受本体
１の被係止凹溝９ｃ，９ｃに押し込む。

【００１２】係止部１１ｃ，１１ｃを被係止凹溝９ｃ，
９ｃに押し込んだ後は、係止部１１ｃ，１１ｃの合成ゴ
ム１３がその弾性により被係止凹溝９ｃ，９ｃの内側で
圧縮されて突っ張り、シール８ｃ，８ｃの外周縁部が外
輪３の内周面端部に支持される。これにより、外輪３の
内周面と内輪５の外周面との間で複数の転動体６を設置
した部分の両端開口が塞がれる。

【００１３】ところで、図４に示す密封転がり軸受Ｂの
シール８ｃ，８ｃの係止部１１ｃ，１１ｃは合成ゴム１
３から成るため、非常に柔軟で、接触する外輪３に設け
た被係止凹溝９ｃ，９ｃとの密着性が良好となる。

【００１４】これに対し、図３に示す密封転がり軸受Ａ
のシール８ａ，８ａの係止部１１ａ，１１ａはプラスチ
ックであるため―般に合成ゴムより剛直であり、接触す
る外輪３に設けた被係止凹溝９ａ，９ａとの密着性が劣
って上述したように係止部１１ａ，１１ａと被係止凹溝
９ａ，９ａとの間から軸受内部に封入したグリース等の
潤滑剤の油分が滲出するという問題が発生する。

【００１５】また、係止部１１ａ，１１ａと被係止凹溝
９ａ，９ａとの密着性を向上させようとしてシール８
ａ，８ａと被係止凹溝９ａ，９ａとの締め代を大きくす
ると、図３に二点鎖線で示す様に、シール８ａ，８ａに
反り変形が生じる場合があり、更には、シール８ａ，８
ａの材質を合成ゴム並みに軟質とした場合には、補強環
を有していないため、要求される寸法精度を維持するの
が困難になる。

【００１６】そこで、プラスチック製のシールを装着し
た密封転がり軸受において、軸受内部に封入したグリー
ス等の潤滑剤の油分が滲出するのを抑制する技術が、例
えば、特開平６−６６３２１号公報及び実開平５−３４
３１９号公報に開示されている。

【００１７】これらの公報に開示された技術は、図５に
示すように、少なくともシール８ｄの外輪３に設けた被
係止凹溝９ｄと接触する部分（係止部１１ｄ）の表面を
撥油性に優れたフッ素樹脂等の低エネルギー表面物質で
コーティング１５し、これにより、シール８ｄの油によ
る濡れを防止して係止部１１ｄと被係止凹溝９ｄの間の
微細な隙間の油を弾き、該油の滲出を抑制するようにし
たものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術においては、低エネルギー表面物質のコーティ
ング工程が加わるため、製造工程が複雑となってシール
ひいては密封転がり軸受の製造コストの高騰を招くばか
りでなく、元来、低エネルギー表面物質は、シールとの
密着力が弱いため、搬送時などに擦過してコーティング
膜が剥離してしまい、十分なシール性能を発揮できない
場合がある。

【００１９】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、低コストで軸受内部に封入したグリ
ース等の潤滑剤の油分の滲出を抑制することができ、し
かも、搬送時などに擦過してコーティング膜が剥離して
しまうようなことがなく十分なシール性能の確保するこ
とができる密封転がり軸受を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る密封転がり軸受は、外周面に内輪軌
道を形成した内輪と、内周面に外輪軌道を形成した外輪
と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設
けられた複数の転動体と、該複数の転動体を設置した部
分の端部開口を塞ぐシールとを備えた密封転がり軸受で
あって、前記シールを溶融成形可能なフッ素樹脂で形成
したことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の
一例である密封転がり軸受を説明するための説明的断面
図、図２は変形例を示す断面図である。なお、この実施
の形態では、転がり軸受本体１自体の構成及びシール８
ｂ，８ｂの形状を従来例で述べた密封転がり軸受Ａ（図
３参照）と同様として重複する説明を省略するが、転が
り軸受本体１自体の構成及びシール８ｂ，８ｂの形状は
これに限定されない。

【００２２】図１を参照して、この密封転がり軸受Ｃ
は、転がり軸受本体１に円環状のシール８ｂ，８ｂを装
着すべく、外輪３の内周面両端部に断面Ｖ字形の被係止
凹溝９ｂ，９ｂが円周方向の全周に亙って形成されてい
る。シール８ｂ，８ｂの円環状の主板部１０ｂの外周縁
には、断面がＶ字形で直径方向に亙り弾性変形自在な係
止部１１ｂが形成されている。ここで、シール８ｂ，８
ｂは、溶融成形可能なフッ素樹脂で形成されている。

【００２３】この様なシール８ｂ，８ｂを転がり軸受本
体１に装着して密封転がり軸受Ｃを構成するには、シー
ル８ｂ，８ｂの係止部１１ｂ，１１ｂを転がり軸受本体
１の被係止凹溝９ｂ，９ｂに押し込む。

【００２４】係止部１１ｂ，１１ｂを被係止凹溝９ｂ，
９ｂに押し込んだ後は、係止部１１ｂ，１１ｂが被係止
凹溝９ｂ，９ｂの内側で突っ張り、シール８ｂ，８ｂの
外周縁部が外輪３の内周面端部に支持される。支持され
た状態においては、シール８ｂ，８ｂの主板部１０ｂ，
１０ｂの内周縁は内輪５の両端部外周面に近接してお
り、これにより、外輪３の内周面と内輪５の外周面との
間で複数の転動体６を設置した部分の両端開口が塞がれ
る。

【００２５】このように、この実施の形態では、シール
８ｂ，８ｂを溶融成形可能なフッ素樹脂で形成している
ため、シール８ｂ，８ｂの油による濡れが防止され、こ
れにより、油を弾いてシール８ｂ，８ｂの係止部１１
ｂ，１１ｂと外輪３の被係止凹溝９ｂ，９ｂとの間の微
細な隙間からの油の滲出を抑制することができる。

【００２６】また、従来のように、シール表面にコーテ
ィングを施す工程が不要になるため、製造工程が簡略化
してシールひいては密封転がり軸受の製造コストの低減
を図ることができ、しかも、搬送時などに擦過してコー
ティング膜が剥離してしまうことがなく、十分なシール
性能を確保することができる。

【００２７】ここで、溶融成形可能なフッ素樹脂は特に
限定されないが、テトラフルオロエチレン・パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、ＰＦＡと略
称）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（以下、ＦＥＰと略称）、ポリクロロトリ
フルオロエチレン（以下、ＰＣＴＦＥと略称）、テトラ
フルオロエチレン・エチレン共重合体（以下、ＥＴＦＥ
と略称）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重
合体（以下、ＥＣＴＦＥと略称）、ポリビニリデンフル
オライド（以下、ＰＶＤＦと略称）等を例示でき、単
独、又は２種類以上を組合せて用いてもよい。中でもＰ
ＦＡ及びＥＴＦＥは、撥油性及び成形加工性が優れてい
るため、好ましい。

【００２８】また、溶融成形可能なフッ素樹脂は樹脂単
独でもよいが、寸法精度及び機械的特性の向上のため
に、繊維状充填材を添加するのが好ましい。繊維状充填
材の種類は特に限定されないが、ガラス繊維、炭素繊
維、金属繊維、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、
液晶ポリエステル繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊
維、ボロン繊維、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウ
ィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィ
スカー、ウォラストナイト、チタン酸カリウムウィスカ
ー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカ
ー、酸化マグネシウムウィスカー、ムライトウィスカ
ー、炭酸カルシウムウィスカー、グラファイトウィスカ
ー、マグネシウムオキシサルフートウィスカー等を例示
できる。

【００２９】繊維の形態としては、アスペクト比が３〜
２００が好適である。なぜなら、アスペクト比が３未満
ではシールの補強効果が十分に発揮されず脆弱なものと
なってしまい、逆に約２００を越えると混合時の均一分
散が極めて困難となる。

【００３０】また、繊維径は特に限定されないが、平均
繊維径が０．２〜３０μｍのものが好ましく、より好ま
しくは０．３〜ｌ５μｍである。なぜなら、平均繊維径
が０．２μｍ未満の小径のものでは、母材と混合した際
に繊維間の凝集が起こり、繊維の分散が不均一になる場
合があり、平均繊維径が３０μｍを越える大径のもので
は、表面の平滑性が阻害される場合があるからである。
平均繊維径が０．３〜１５μｍであれば、このような傾
向が全くなく好ましい結果が得られる。

【００３１】上記した繊維状充填材の全組成物中の配合
割合は特に限定されないが、５〜５０ｗｔ％が好まし
い。なぜなら、繊維状充填材の全組成物中の配合割合が
５ｗｔ％未満ではシールの寸法安定性及び機械的強度の
向上効果がほとんど認められず、一方、５０ｗｔ％を越
えて配合しても更なる機械的強度の向上が期特できない
ばかりでなく、溶融流動性が著しく低下して成形性が悪
くなるからである。

【００３２】また、溶融成形可能なフッ素樹脂と繊維状
充填材との親和性を持たせ、充填材と樹脂の密着性並び
に充填材の分散性の向上のために、シラン系やチタネー
ト系等のカップリング剤や、その他目的に応じた表面処
理剤で処埋することができるが、これらに限定されるも
のではない。

【００３３】尚、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、
各種添加剤を配合してもよい。例えば、固体潤滑剤、無
機粉末、有機粉末、潤滑油、可塑剤、ゴム、樹脂、酸化
防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、
帯電防止剤、離型剤、流動性改良剤、熱伝導性改良剤、
非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料等
を例示することができる。

【００３４】溶融成形可能なフッ素樹脂のシール全重量
に占める割合は特に限定されないが、全重量に対して５
０ｗｔ％以上が好ましい。なぜならぼ、５０ｗｔ％未満
では、十分な撥油性を得られないばかりでなく、機械的
強度にも劣るものとなるためである。

【００３５】これら溶融成形可能なフッ素樹脂と繊維状
充填材などの各種添加材の混合方法は特に限定されな
い。例えば、各々別々に溶融混練することが可能であ
り、また予めこれらの材料をヘンシェルミキサー、タン
ブラ―、リボンミキサー、ボールミル等の混合機で予備
混合した後に溶融混合機へ供給することもできる。溶融
混合機としては単軸又は二軸押出機、混練ロール、加圧
ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダーブラスト
グラフ等の公知の溶融混練装置が使用できる。

【００３６】溶融混練する際の温度は特に限定されない
が、溶融成形可能なフッ素樹脂の溶融が十分進行し、且
つ、分解しない温度の範囲内で適宜選定すればよい。ま
た、シールの製造方法は特に限定されないが、例えば、
射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等の通常の方
法で成形することができる。中でも射出成形法は、生産
性に優れ、安価なシールを提供できるため好ましい。

【００３７】更に、密封転がり軸受Ｃの内輪５、外輪
３、転動体６及び保持器７の材質は特に限定されない
が、例えば、軸受鋼やステンレス鋼に代表される金属材
料や、窒化珪素、サイアロン及びアルミナに代表される
セラミックス材料や、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポ
リアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、
ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネイト樹
脂、ポリアリレート樹脂、変性ポリフェニレンオキサイ
ド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリサルフ
オン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイ
ミド系樹脂等のプラスチック材料を例示することがで
き、それらを単独、又は組合せて使用することができ
る。

【００３８】尚、内輪５、外輪３、転動体６及び保持器
７にステンレス鋼、セラミックス材料或いは耐薬品性に
優れたプラスチックを使用することにより、シールには
耐食性に優れたフッ素樹脂を用いているため、液晶や半
導体製造工程における洗浄ライン等の腐食性を有する
酸、アルカリ洗浄液のかかる用途には、特に好適なもの
となる。

【００３９】また、図２に示すように、少なくとも外輪
３の被係止凹溝９ｂのシール接触部分の表面を撥油剤で
コーティング１５しても良い。なぜなら、シール８ｂ，
８ｂ自身の撥油性とあいまって、より良好にシール８
ｂ，８ｂの係止部１１ｂ，１１ｂと外輪３の被係止凹溝
９ｂ，９ｂとの間の微細な隙間からの油の滲出を抑制す
ることができる。尚、撥油剤の種類は特に限定されない
が、フッ素樹脂を含むコーティング剤や、パーフルオロ
アルキルエチルアクリレート等の含フッ素オリゴマー、
シリコン系コーティング剤を好適に例示することができ
る。

【００４０】

【実施例】本発明の有効性を確認するため、以下の実験
を行った。溶融成形可能なフッ素樹脂として、ＰＦＡ
（旭硝子社製：アフロンＰＦＡ Ｐ−６３Ｐ）、ＦＥＰ
（ダイキン工業社製：ネオフロンＦＥＰ ＮＰ−２
２）、ＰＣＴＦＥ（ダイキン工業社製：ネオフロンＣＴ
ＦＥ Ｍ−３００Ｐ）、ＥＴＦＥ（旭硝子社製：アフロ
ンＣＯＰ Ｃ−８８ＡＸＭ）、ＰＶＤＦ（ダイキン工業
社製：ネオフロンＶＤＦ ＶＰ−８００）を用い、フッ
素樹脂以外のプラスチックとして、ＰＡ６６／ナイロン
６，６樹脂（宇部興産社製：宇部ナイロン ２１２０
Ｕ）、ＰＢＴ／ポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリ
プラスチックス社製：ジュラネックス ２００２）、Ｐ
ＯＭ／ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス社製：
ジュラコン Ｍ９０−４４）を用い、繊維状充填材とし
て、ＧＦ／ガラス繊維（冨士ファイバーガラス社製：FE
SS−015 −0413，繊維径10μｍ，平均繊維長0.5mm ）、
ＣＦ／カーボン繊維（呉羽化学工業社製：クレカチョッ
プＭ−１０２Ｓ，繊維径14.5μｍ，長さ0.2mm ）、ウィ
スカ／チタン酸カリウムウィスカ（大塚化学社製：ティ
スモ Ｄ−１０１，直径0.3 〜0.6 μｍ, 長さ10〜20μ
ｍ）を用いて、実施例１〜８と比較例１〜４のシールを
作成した。なお、各シールの形状・大きさは同じとし、
形状は図１のシール８ｂと同じとした。

【００４１】また、シールの製造には二軸押出機を用
い、繊維状充填材は繊維の折損を防ぐために定量サイド
フィーダーにより添加し、押出して造粒した。得られた
ペレットをインラインスクリュー式射出成形機に供給し
て成形し、所望のシール形状とした。

【００４２】なお、実施例８のシールについては、実施
例５と同一の配合組成とし、更に、図２に示すように、
外輪のシールと接触する部分の表面にＰＴＦＥエナメル
コーティングを施したものを用いた。

【００４３】シール性能の確認については、内径５ｍ
ｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍのミニチュア玉軸受（ＪＩ
Ｓ名番 ６９５）に、低粘度油（エステル系潤滑油 Ｗ
ＩＮＳＯＲ Ｌ−２４５Ｘ：ウィトコ（株）製）を環状
空間１４に封入し、外径が約１１ｍｍ、シ―ル部厚さが
０．３ｍｍのシールを装着した後に、２ｋｇｆのスラス
ト荷重を負荷し、雰囲気温度が約５０°Ｃで外輪側を６
４００ｒｐｍで２４時間回転試験を行った。

【００４４】評価は２４時間回転試験後のシールの係止
部１１ｂと外輪の被係止凹溝９ｂとの間からの潤滑油の
漏洩の有無により行った。各種材料の配合割合（ｗｔ
％）及び潤滑油の漏洩の有無を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１から明らかなように、本発明の実施例
の密封転がり軸受は、いずれも良好なシール性能を得る
ことができることが確認された。

【００４７】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、低コストで軸受内部に封入したグリース等の
潤滑剤の油分の滲出を抑制することができ、しかも、搬
送時などに擦過してコーティング膜が剥離してしまうよ
うなことがなく十分なシール性能の確保することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例である密封転がり軸
受を説明するための説明的断面図である。

【図２】変形例を示す断面図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】従来例を示す断面図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…転がり軸受本体 ２…外輪軌道 ３…外輪 ４…内輪軌道 ５…内輪 ６…転動体（玉） ７…保持器 ８ｂ…シール Ｃ…密封転がり軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 史雄 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J016 AA02 BB17 BB18 CA01 CA03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に内輪軌道を形成した内輪と、内
   周面に外輪軌道を形成した外輪と、前記内輪軌道と前記
   外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体
   と、該複数の転動体を設置した部分の端部開口を塞ぐシ
   ールとを備えた密封転がり軸受であって、前記シールを
   溶融成形可能なフッ素樹脂で形成したことを特徴とする
   密封転がり軸受。