JP2004270775A - 転がり軸受の密封装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外輪2と、内輪4との間に配置したシール部材7の内周部に形成されるリップ部は、内輪外周面との間にラビリンス8を形成する副リップ部7sと、柔軟なくびれ部7dと、該くびれ部7dを介して外側に全体がリング状の主リップ部7mとで形成する。内輪4の外周面の端部に形成されるシール溝4aは、シール7の主リップ部7mが嵌まるように形成し、該シール溝4aの内側内壁面4cには、前記主リップ部7mの前記副リップ7sに対向している面7hの一部を面接触で当接させる。主リップ部7mのこの面7hの軸線方向となす角度αは、シール溝の内側内壁面4cの軸線方向となす角度βよりも小さくする。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり軸受の密封装置、特に、自動車等の内燃機関から動力を取り出すオルタネータや冷却水用ポンプ等の補機に使用される内輪回転用の転がり軸受の密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車等では、オルタネータや冷却水用ポンプ等の補機類の動力は、エンジンの駆動軸から取り出す。このような補機類は内輪回転用の転がり軸受が使用されるが、軸受内部に水分や塵埃等が侵入しないようシールなどで密封される。通常、エンジン補機類の軸受用の密封シールは、高速回転のため軽接触シールが用いられるが耐水性が問題となる。そこでこのような軸受では、特に密封性能が強化されるようなシール構造が種々工夫されて用いられる。
【0003】
例えば、図5(A)、(B)に示すように、軸受外輪20の内径面20aと軸受内輪21の外周面21aとの間にシール部材27,27を配置し、該シール部材27の外径部を外輪端部に設けた溝20bに嵌合固定し、内径部に形成したリップ部22を内輪外周面に接触させた構成のシール構造において、前記内輪外径面の転動体23の軌道面21cの端側にはランド25を形成すると共に、そのランド25の外側にシール溝24を形成し、該シール溝24の内側内壁面24aの軸線に対する角度θが鋭角となるテーパを付与して前記シール部材27の内径部に形成したリップ部22を軸方向のしめしろをもって前記内壁24aに接触させた構成のシール構造が提案されている。前記シール部材27は、外周側に凹入部26が形成され、その内側面側にはコの字状の凹所28が形成され、これら凹入部26と凹所28との間にはくびれ部29が形成されている。この場合、リップ部22が摩耗するとくびれ部29を支点として、シール部材27が移動してラビリンス隙間30が一層小さくなる密封構造となっている。(特許文献1)。
【0004】
また、図6に示すように、転がり軸受の内輪32肩部に周段部34を設け、外輪31に固着したシール環体37の内周部から前記周段部34の側面に沿って径方向に延びる内周シールリップ部の一部を前記周段部34の側面に接触させた転がり軸受の密封装置が提案されている。この場合、前記シール環体37の内周シールリップ33を、前記周段部34の側面34a方向に延びる複数の内側リップ部33a、33bと、この各内側リップ部の基部から前記周段部34の側面34aとは反対方向に延びる複数の外側リップ部33c、33dとから形成すると共に、前記シール環体37の内周部37bと内側リップ部33a間及び各内側リップ部33a、33b部の各連結部38、39を軸方向斜め外方に延びるように形成し、かつ、前記各内側リップのうち先端内側リップ33aのみが常時前記終段部34の側面34aに接触すると共に、他の内側リップ33bは先端内側リップ33aの所定量の摩耗後に初めて前記終段部34の側面34aに接触する構成としてある。更に、前記シール環体37の外部から水分等が入らないよう回転軸41にはスリンガー40が配置されている(特許文献2)。
【0005】
【特許文献1】
実開平03−121225
【特許文献2】
特開10−26143
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
密封性能を良くした転がり軸受のシール装置は、上記するように,内輪肩部外周面の外側にシールのリップ部を配置するためのシール溝や周段部(溝部)が形成され、これらの溝の側壁との間に接触部及びリップ部と内輪外周面端部や側面との間にラビリンス部が形成される。しかし、従来のシールは、リップ部の摩耗に従って該リップ部が移動しても密封性は保持されるが、内輪シール溝への水分の侵入防止は十分ではない場合があるため、シールの外側近傍に水切り用のスリンガーが設けられることが多い。しかし、スペースの削減や組込み作業や部品点数を低減するためには可能な限りスリンガー等は廃止することが望ましい。また、高速化、高温化対策を考慮するとなるべくリップ部とシール溝周辺とは軽接触させることが望ましい。
【0007】
この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、リップ部とシール溝内壁との間の摺動抵抗が大きくならず、スリンガーを廃止してもスリンガー装着時に劣らない防水性能を有し、作業性が良く且つコストを低減することのできる転がり軸受の密封装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明は、上記する課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、外輪の内周面と、内輪の外周面との間にシール部材を配置し、該シール部材の外周部を前記外輪内周面の端部に設けた溝に嵌合固定すると共に、内周部に形成したリップ部を内輪外周面に形成したシール溝に接触させてなる転がり軸受の密封装置において、
前記密封シールの内周部に形成される環状リップ部は、剛性を有し内輪外周面との間にラビリンスを形成する副リップ部と、柔軟なくびれ部と、該くびれ部を介して前記シール溝に収容される主リップ部とで形成され、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、内輪の外周面の端部から内輪内方へ向けて、且つ前記主リップ部が嵌まるように形成され、且つ該シール溝の内側内壁には、前記主リップ部の前記副リップ側に対向している面の一部が面接触で当接させてあることを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、前記密封シールの内周部に形成される主リップ部は、前記副リップ部と対向している面の軸線方向となす角度αが、内輪に形成されるシール溝の内側内壁の軸線方向となす角度βよりも小さく且つこれらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるように形成してあることを特徴とするものである。
【0010】
また、請求項3に記載の発明は、前記主リップ部の外周面に、軸方向の断面が複数の凹凸部となるように形成され、これら複数の凹凸部を形成した主リップ部の外周面とシール溝の外側内壁部との間にラビリンスが形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
更に、請求項4に記載の発明は、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、その内部の底部にグリース溜めが形成されていることを特徴とするものである。
【0012】
更にまた、請求項5に記載の発明は、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝の上端部から内輪の外壁にかけて面取りが施されていることを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の密封装置を設けた転がり軸受1の軸方向の一部断面図である。この転がり軸受1は、外輪2と、内輪4と、これら外輪2と内輪4との間に環状空間6に配置される転動体(玉)3と、これらの転動体3を周方向一定間隔に保持する保持器5と、前記外輪2の内周面に設けた溝部2a,2aと、前記内輪4の外周面4bの端部に設けたシール溝4a,4aとの間に配置されるシール7,7と、で構成される。前記シール7は、芯金7aにゴム製の弾性部材7bを一体成形したものであり、外周部7Oを外輪2に設けた溝部2aに嵌合固定し、内周部7Iには副リップ部7sと、主リップ部7mとが形成される。
【0014】
図2は、前記転がり軸受1のシール7を内輪4に嵌め入れる前の構成を示す軸方向の一部断面図であり、図3は、シール7を内輪4のシール溝4aに嵌め入れた状態の一部断面図であって図1のP部拡大図である。前記副リップ部7sは、内部に芯金7aの一部を内包し剛性を有する副リップとして形成してある。前記副リップ部7sと主リップ部7mとの間の内側には大きくえぐられた凹部9が形成されると共に、これら副リップ部7sと主リップ部7mとの間の外側にも断面コの字状の凹部10が周方向に形成されている。従って、前記主リップ部7mは、該副リップ部7sの外側の斜め下方向に、比較的柔軟な剛性を有するくびれ部7dを介して、設けられる。このように、前記シール7は、その内周部7Iが、剛性のある副リップ部7sと、柔軟なくびれ部7dと、リング状の一塊の主リップ部7mと、で形成されている。更に、前記主リップ部7mの外周面7eには、軸方向の断面が階段状の凹凸部7fとなるように形成されているが、この凹凸部7fは、必ずしも設ける必要はなく、また、図示のような階段状ではなくても良い。
【0015】
前記シール7の副リップ部7sは、主リップ部7mに対向している面7cと、内輪4の外周面4bとの間に形成されるわずかな隙間は、比較的長いラビリンス8を構成している。また、主リップ部7mは、前記副リップ部7sと対向している面7hの軸線方向となす角度αが、内輪4に形成されるシール溝4aの内側内壁4cの軸線方向となす角度βよりも小さくなるように形成される。尚、これらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるようにしてある。前記くびれ部7dは、比較的柔軟な剛性を有しているため内輪4に取り付けるとき、簡単に主リップ部7mをシール溝4aに嵌め入れることが出来、且つ主リップ部7mの面7hはシール溝4aの内側内壁面4cに軽い面接触で密封させることができる。この主リップ部7mの外周面に形成した階段状の凹凸部7fは、該主リップ部7mをシール溝4aに嵌め入れたとき、外側面7eと外側内壁面4dとの間にわずかな隙間が形成され、ラビリンス11を形成する。このラビリンス11は、主リップ部7mの外周面の凹凸部7fが複雑であるため防水上極めて有効となる。
【0016】
次に、前記内輪4の外周面4bの端部に形成されるシール溝4aは、内輪4の外周面4bの端部から内輪内方(回転軸方向)へ向けて形成される。また、該シール溝4aは、前記シール7の内周部7Iに形成される主リップ部7mが嵌まるように形成される。更に、該シール溝4aの内側内壁面4cには、上記したように、前記主リップ部7mの前記副リップ7sに対向している面7hの一部が面接触するように当接させてある。
【0017】
前記シール溝4aの上端部から内輪4の外壁4eにかけては面取り4fが施してある。この面取り4fによりシール7を組み込むとき、スムーズな組込み作業を実現することができる。また、該シール溝4aの外側内壁面4dは、外方へ行くに従って内輪4の回転中心より径が大きくなるので、外側内壁面4dの上部側へ行くほど遠心力は大きくなる。従って、該シール溝4aに浸入してきた水分は、外側内壁面4dに沿って外側へ排出されることになる。即ち、該シール溝4aと内輪の外壁4eとの間の略三角状の肉厚部4jは、スリンガーとして機能する。
【0018】
次に、前記内輪4の外周面4bの端部に形成れれるシール溝4aは、その内部の底部4iに所定量のグリースGを塗布(充填)した「グリース溜め」となるように形成してある。従って、浸入してきた水分は、主リップ部7mと内側内壁面4cとの接触や底部4iのグリースGにより浸入が阻止される。また、シール溝4aの底部4iのグリースGは、主リップ部7mとシール溝4aの内側内壁面4cとの接触時の潤滑剤となるので主リップの摩耗防止の役割をすることになる。更にまた、軸受内部のグリースが前記ラビリンス8を介して滲み出てきても、主リップ部7mとシール溝4aの内側内壁面4cとの間の接触面で溜まり、潤滑剤となってこれら主リップ部7mとシール溝4aの内側内壁面4cとの接触による該主リップ部7mの摩耗を防止する。
【0019】
図4は、前記シール7の主リップ部7mが、シール溝4aの内側内壁面4cとの接触により、摩耗した状態を示す図である。
シール7は、その主リップ部7mをシール溝4aに嵌め入れるとき、前記くびれ部7dは、比較的柔軟が剛性を有しているため簡単に主リップ部7mをシール溝4aに嵌め入れることが出来る。そして、主リップ部7mは、前記副リップ部7sと対向している面7hの軸線方向となす角度αが、内輪4に形成される溝4aの内側内壁面4cの軸線方向となす角度βよりも小さくなるように形成されているので、くびれ部7dには、常に主リップ部7mの面7hをシール溝4aの内側内壁面4cに押し付けるようなモーメントが作用している。従って、主リップ部7mの面7hが摩耗しても、常に接触状態が保たれる。そして、この図4に示すように、主リップ部7mの面7hが摩耗するまで接触状態が保たれる。また、主リップ部7mの凹凸部7fのある面7eと、シール溝4aの外側内壁面4dとの間のラビリンス11も維持される。
【0020】
【発明の効果】
以上、詳述したように、この発明の転がり軸受の密封装置によれば、シールのリップ部が、軌道輪に設けた溝と接触する接触形の密封装置でありながら、リップ部とシール溝内壁との間の摺動抵抗が大きくならず寿命も長いものとすることができる。また、従来のような別個に設けるスリンガーを廃止してもスリンガーを装着する場合とは劣らない程度の防水性能を有する密封装置とすることができる。そしてまた、上記したリップ部の構成から、部品点数を減らするこができるので組立ての作業性が良く且つコストも低減することのできる。更に、高速・高温対策を必要とする転がり軸受にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の転がり軸受の密封装置を設けた軸受の軸方向の一部断面図である。
【図2】この発明の転がり軸受の密封装置のシールを内輪に嵌め入れる前の構成を示す軸方向の一部断面図である。
【図3】この発明の転がり軸受の密封装置のシールを内輪に嵌め入れた状態の一部断面図であって図1のP部拡大図である。
【図4】この発明の転がり軸受の密封装置のシールの主リップ部が、シール溝の内側内壁面との接触により、摩耗した状態を示す図である。
【図5】従来の転がり軸受のシール構造を示す図である。
【図6】従来の転がり軸受の密封装置示す軸方向の一部断面図である。
【符号の説明】
1 転がり軸受
2 外輪
2a 外輪内周面の溝
3 転動体(玉)
4 内輪
4a 内輪に形成したシール溝
4b 内輪外周面
4c シール溝の内側内壁面
4d シール溝の外側内壁面
4e 内輪の外壁
4f 面取り
4i シール溝の底部
4j 内輪の肉厚部
5 保持器
7 シール
7O シールの外周部
7I シールの内周部
7c 副リッブ部の主リップ部に対向する面
7d くびれ部
7e 主リッブ部の外周面
7f 凹凸部
7h 主リッブ部の副リップ部に対向する面
7m 主リップ部
7s 副リップ部
8 ラビリンス
9 凹部
10 凹部
11 ラビリンス
Claims (5)
- 外輪の内周面と、内輪の外周面との間にシール部材を配置し、該シール部材の外周部を前記外輪内周面の端部に設けた溝に嵌合固定すると共に、内周部に形成したリップ部を内輪外周面に形成したシール溝に接触させてなる転がり軸受の密封装置において、
前記密封シールの内周部に形成される環状リップ部は、剛性を有し内輪外周面との間にラビリンスを形成する副リップ部と、柔軟なくびれ部と、該くびれ部を介して前記シール溝に収容される主リップ部とで形成され、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、内輪の外周面の端部から内輪内方へ向けて、且つ前記主リップ部が嵌まるように形成され、且つ該シール溝の内側内壁には、前記主リップ部の前記副リップ側に対向している面の一部が面接触で当接させてあることを特徴とする転がり軸受の密封装置。 - 前記密封シールの内周部に形成される主リップ部は、前記副リップ部と対向している面の軸線方向となす角度αが、内輪に形成されるシール溝の内側内壁の軸線方向となす角度βよりも小さく且つこれらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるように形成してあることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受の密封装置。
- 前記主リップ部の外周面には、軸方向の断面が複数の凹凸部となるように形成され、これら複数の凹凸部を形成した主リップ部の外周面とシール溝の外側内壁部との間にラビリンスが形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の転がり軸受の密封装置。
- 前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、その内部の底部にグリース溜めが形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の転がり軸受の密封装置。
- 前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝の上端部から内輪の外壁にかけて面取りが施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の転がり軸受の密封装置。
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2003
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090916 |