JP2004515730A - 転がり軸受けに用いられるシール装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、転がり軸受け（３）に用いられるシール装置（１０ａ）に関する。二段式に形成されたシール装置（１０ａ）は、両支承レース（２，４）の間に配置されたシール部材（１１）を備えている。このシール部材（１１）には軸方向でシールディスク（１２）が前置されている。軸方向でシール部材（１１）とシールディスク（１２）とによって仕切られたシールギャップ（２０）内には、部分的にシール手段が挿入されている。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、転がり軸受け、特に溝玉軸受けに用いられるシール装置であって、内側の支承レースと外側の支承レースとの間に使用されるシール部材が設けられており、該シール部材が、第１の支承レースに固定されていて、シールリップを介して第２の支承レースに支持されている形式のものに関する。転がり軸受けは、それぞれ転動体に対して軸方向で間隔を置いて配置された２つのシール部材を備えている。
【０００２】
発明の背景
冒頭で述べた形式のシール装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３３７７７号明細書に基づき公知である。歯付きベルト駆動装置に使用されるテンションローラを支承するために設けられた転がり軸受けは、転動体の両側に配置されたシール部材を有している。それぞれ外側の支承レースに固定されたシール部材は、両支承レースによって半径方向で仕切られた環状ギャップを閉鎖していて、合致してシールリップで内側の支承レースの周壁面に支持されている。テンションローラの、たとえば飛沫水防護された組付けのためには、公知先行技術に基づくシール装置で十分である。これによって、転がり軸受け内への不純物の不利な流入もしくは転がり軸受けからの潤滑媒体流出が阻止される。
【０００３】
オフロード運転に使用される車両のためには、水通過もしくは内燃機関のために設けられた組込みルーム内への塊状の汚物流入に相俟って、公知のシール装置は不適切である。公知のシール装置の有効性を改善するための手段として、テンションローラハブに固定するカバーが公知である。このカバーは転がり軸受け全体を端面側でカバーしている。一般的にスナップ結合されるカバーは、極端な使用事例に対して、同じく有効な保護を提供していない。なぜならば、スナップ結合部を介して湿分が、カバーによって仕切られた中間室内に流入することがあり、次いで、シールリップを介して転がり軸受け内に流入することがあるからである。さらに、付加的な端面側のカバーは転がり軸受けの一方の側にしか使用することができない。
【０００４】
発明の要約
本発明によって、極端な使用条件にも耐えられる改善された転がり軸受けシール装置を実現するという課題が解決される。
【０００５】
前述した構造のシール装置では、本発明によれば、シール部材に軸方向で別個の構成部材が前置されている。この構成部材は相対回動不能に第２の支承レースに結合されている。本発明による二段式のシール装置はシール特質を決定的に改善していて、保守可能な支承を保証している。二段式のシール装置を形成するためには、シール部材に軸方向で別の構成部材が前置されている。この構成部材と共にシール部材は、半径方向に方向付けられたシールギャップを形成している。このシール装置は、本発明によれば、転動体の両側に設けられている。シール装置の有効性を改善するように、少なくとも部分的にシールギャップ内にシール手段が挿入されている。この場合、このシール手段は、閉じられた円をシールギャップの内部に形成していて、さらなるシールを改善している。
【０００６】
択一的に本発明は、軸方向で前置された別の構成部材が外周面にシールリップを備えていることを含んでいる。このシールリップは外側の支承レースに端面側で接触している。各シール装置のシール部材のシールリップとシールディスクのシールリップとは、互いに異なる支承レースに支持されている。これによって、二段式のシール装置の有効性が付加的に改善される。
【０００７】
シール手段を収容するために設けられた本発明による円環状のシールギャップは、半径方向外側に向けられて開放している。これとは異なり、転がり軸受け内に直接挿入されたシール部材はシールリップを介して内側の支承レースに支持されている。したがって、第２のシール装置を形成するシール手段は、シール部材の、引きずるように内側の支承レースに接触するシールリップに対する有効なプレシールを形成している。本発明によるシール装置は、転がり軸受け内へのあらゆる種類の不純物および液体の流入を阻止している。したがって、このシール装置は、オフロード車両または軍事車両もしくは別の極端な使用条件に対して出される固有のスペックを満たしている。このシール装置は、車両ひいては内燃機関の構成部材が短時間水に浸かり、ひいては完全に水中にある場合の保守能に関する要求も同じく保証している。有利には、本発明による手段は、既存の構成スペースの内部に実現可能である。これによって、従来の一連の転がり軸受けの使用が可能となる。さらに、本発明による二段式のシール装置への組付け部材の適合が不要となる。また、二段式のシール装置の組付けが、より高い多額の費用なしに実現可能となる。
【０００８】
別の有利な構成は従属請求項２〜１４の対象である。
【０００９】
本発明は、特に内燃機関の引張り手段駆動装置の構成部材に使用される転がり軸受けのために設けられている。この転がり軸受けの軸方向で二段式のシール装置は、テンションローラ、変向ローラまたはテンション装置の転がり軸受け内への汚物および／または湿分の流入を車両の極端なオフロード使用時でも有効に阻止している。
【００１０】
本発明による二段式のシール装置の有利な構成は、シール部材とは別個のシールディスクを有している。このシールディスクは、シールギャップを維持して軸方向でシール部材に前置されている。この場合、シールディスクは相対回動不能に内側の支承レースに結合されている。このためには、肉薄のシールディスクが使用可能となる。このシールディスクは、従来慣用の構成部材、特に転がり軸受けに組み合わせることができる。これによって、本発明によるシールディスクが、有利には、後装備可能となるかもしくは不利な影響なしに既存の構成ユニットに組合せ可能となる。
【００１１】
本発明の別の有利な構成によれば、転がり軸受けが支持リングの円筒状の区分に配置されている。この支持リングは、半径方向で全周にわたって延びるフランジを端部側に有している。組み付けられた状態では、このフランジは軸方向でシール部材に対して間隔を置いて配置されていて、半径方向で両支承レースの間の環状ギャップを越えるまで延びている。この場合、シール部材と支持リングのフランジとの間の軸方向の間隔は、シール手段を挿入することができるシールギャップを規定している。
【００１２】
さらに、本発明による二段式のシール装置はハウジング突起によって実現可能となる。このハウジング突起には、転がり軸受けの内側レースがセンタリングされていて、半径方向に方向付けられた肩部が続いている。軸方向で転がり軸受けのシール部材に対して間隔を置いて延びる、組付け状態における肩部によって、シール手段を収容するために使用することができるシールギャップが得られる。
【００１３】
本発明によれば、二段式のシール装置は転がり軸受けの両側で同一に形成されていてもよいし、互いに異なって形成されていてもよい。転がり軸受けがテンションアームにまたは内燃機関とは反対の側に別個のシールディスクを備えており、このシールディスクが、軸方向でシール部材に対して間隔を置いて配置されていると特に有利であると分かった。反対側では、シール部材が支持リングのフランジまたはハウジング突起の肩部と共にシールギャップを形成している。また、転がり軸受けに両側でシールディスクを対応配置することも可能である。また、たとえば支持リングがハウジング突起に組み合わされている転がり軸受け装置も同じく考慮される。
【００１４】
別個のシールディスクの有利に構成のためには、このシールディスクを金属材料からディスクボディの形で切削加工とは異なる加工で製作することが提供される。この場合、ディスクボディは中心の固定孔を備えている。この固定孔の直径は支承内側レースの直径に合致している。ディスクボディの別の構成では、このディスクボディが、両支承レースの間に形成された環状ギャップを越えて半径方向に延びている。さらに、シールディスクの有利な構成では、このシールディスクが弾性的なシールリップによって外側で取り囲まれている。組み付けられた状態では、シールリップが外側の支承レースの端面に支持されている。シールリップをディスクボディの外周面に加硫固着することが有利な固定であると分かった。さらに、別の固定、たとえば接着または形状接続的な結合が考慮される。この固定時には、シールリップが、全周にわたって延びる溝によってディスクボディの外側輪郭を取り囲んでいる。
【００１５】
シールギャップを形成するためには、シールディスクのディスクボディが屈曲部を備えている。この場合、転がり軸受けとは反対の側のこの屈曲部は、両支承レースの間に生ぜしめられた環状ギャップの領域に配置されていて、外周面にまで延びている。
【００１６】
全周にわたって延びるグリースカラーが、少なくとも部分的にシールギャップ内に挿入されている特に有利なシール手段であると分かった。この付加的なグリース潤滑手段は永続的な有効なシールを、特に転がり軸受け内への湿分流入に対して成している。この場合、グリース潤滑手段は廉価にかつ容易にシールギャップ内に挿入することができる。
【００１７】
さらに、全周にわたって延びるグリースカラーに対する択一的な構成として、本発明は、たとえばフェルトリングを含んでいる。このフェルトリングは、たとえば軸方向で直接シール部材に固定されていて、シールディスク、支持リングのフランジまたはハウジング突起の肩部に引きずるように密に接触している。さらに、本発明は、シールギャップ内に挿入することができる別の適切なシール手段を含んでいる。
【００１８】
さらに、転がり軸受けシール装置の本発明による二段式の構成では、シール部材が、外側の支承レースの端面に対して軸方向で加工成形された環状溝内に位置固定されて保持されている。この場合、シール部材は内側の支承レースにまで延びていて、この構成部材にシールリップを介して支持されている。シール部材の補強体は内側の支承レースの周壁面の近くにまで案内されている。
【００１９】
本発明によれば、シール部材の構成は、このシール部材のシールリップが、内側の支承レースの端面に対して軸方向で配置された周方向溝内に係合していることを提案している。この場合、シールリップは引きずるように周方向溝の壁に支持されている。転がり軸受け内室の自動的な圧力補償を獲得するためには、本発明の別の構成によれば、シール部材のシールリップが、それぞれ所属の周方向溝の右側の壁に接触しているかまたは左側の壁に接触していることが提案されている。この配置形式によって、両方向での圧力補償が可能となる。すなわち、転がり軸受け内室に生ぜしめられる過圧時に第１のシールリップが短時間壁から離れ、真空時にもしくは外側の雰囲気と転動体の内室との間の差圧時に第２のシールリップが離れる。
【００２０】
圧力補償として、本発明は、シール部材の少なくとも１つのシールリップが空気抜き溝を備えていることも同じく含んでいる。この空気抜き溝によって、両方向に作用する圧力補償が可能となる。
【００２１】
実施例の詳細な説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
図１には、引張り手段駆動装置に用いられる転がり支承されたテンションローラ１が断面図で示してある。プラスチックから製作されたテンションローラ１は、溝軸受けとして形成された転がり軸受け３の外側の支承レース２を形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に取り囲んでいる。転がり軸受け３は内側の支承レース４を介してハウジング６の円筒状の取付け部５にセンタリングされている。ねじ７によって、転がり軸受け３は摩擦接続的にハウジング６に結合されている。
【００２３】
転がり軸受け３をシールするためには、それぞれ転動体８の両側に二段式のシール装置１０ａが設けられている。このシール装置１０ａによって、両支承レース２，４の間に形成された環状ギャップ９が両側でシールされる。二段式のシール装置１０ａはシール部材１１を有している。このシール部材１１には、別個のシールディスク１２が軸方向で前置されている。このためには、シール部材１１が環状溝１３を介して外側の支承レース２に位置固定されている。シールリップ１４を介してシール部材１１は内側の支承レース４に支持されている。この場合、シールリップ１４は引きずるように周方向溝１６の壁１５に接触している。シールディスク１２は、有利には切削加工とは異なる加工で金属材料から製作されたディスクボディ２２を有している。中心の固定孔１７を介して、シールディスク１２がねじ７の首部１８にセンタリングされている。半径方向でシールディスク１２は外側の支承レース２の内側輪郭を越えるまで延びている。両支承レース２，４の間に形成された環状ギャップ９の領域には、シールディスク１２が屈曲部１９を備えている。この屈曲部１９は転動体８とは反対の側に方向付けられている。屈曲部１９は、半径方向の全長にわたって同じ間隔の円環状のシールギャップ２０を形成している。このシールギャップ２０内にはシール手段として、全周にわたって延びるグリースカラー２１、つまり、カラー状のグリースシール部材が挿入されている。シールギャップ２０をシールするためには、本発明が、グリースカラー２１に対して択一的にまたは付加的に、シールディスク１２と外側の支承レース２との間に設けられたシールリップを含んでいる。このためには、シールディスク１２のディスクボディ２２の外周面に、全周にわたって延びるシールリップ２３が設けられている。このシールリップ２３は外側の支承レース２の端面２４に支持されている。テンションローラ１は、有利にはプラスチックから製作されたカバー２８を中心に備えている。このカバー２８は転がり軸受け３全体をねじ７も含めて軸方向でカバーしていて、軸方向に方向付けられた保持エレメント２９によってテンションローラ１のハブ３０にスナップ結合している。
【００２４】
図２および図３には、図１に示した転がり支承されたテンションローラ１が示してある。この場合、転がり軸受け３の、それぞれ二段式に形成されたシール装置が種々異なって形成されている。図１に合致する構成部材には同じ符号が付してあるので、この構成部材に関しては図１の説明に記載してある。
【００２５】
図１とは異なり、図２に示した転がり軸受け３は、ハウジング２６に結合された支持リング２５にセンタリングされている。このためには、内側の支承レース４が支持リング２５の円筒状の区分に保持されている。端部側に支持リング２５は、全周にわたって延びる、半径方向に方向付けられたフランジ２７を備えている。このフランジ２７は外側の支承レース２の輪郭にまで延びている。環状ギャップ９の領域には、フランジ２７がシールギャップ２０を形成している。このシールギャップ２０は軸方向でシール部材１１とフランジ２７とによって仕切られている。シールギャップ２０は、グリースカラー２１または別の適切なシール手段、たとえばフェルトリングを収容するために適している。支持リング２５もしくはフランジ２７と、グリースカラー２１と、シール部材１１とは一緒にシール装置１０ｂを形成している。支持リング２５とは反対の側では、転がり軸受け３が、図１に示した二段式のシール装置１０ａによってシールされている。
【００２６】
択一的に形成された別の二段式のシール装置１０ｃが図３に示してある。この場合、シールギャップ２０は、シール部材１１と、半径方向に方向付けられた肩部３１とによって軸方向で仕切られている。この肩部３１は円筒状のハウジング突起３２に続いている。このハウジング突起３２には内側の支承レース４がセンタリングされている。肩部３１とは反対の側に転がり軸受け３はシール装置１０ａを備えている。有利には、シールギャップ２０内に両側で少なくとも部分的にシール手段、たとえばグリースカラー２１または択一的な適切なシール手段が挿入されている。
【００２７】
図４には、シール装置１０ａが拡大して示してある。図４は特にシールギャップ２０の構成を明瞭にしている。シールディスク１２の、切削加工とは異なる加工で金属薄板から成形されたディスクボディ２２は、両支承レース２，４の間の環状ギャップ９の領域に、外側に向けられた屈曲部１９を形成している。軸方向でシール部材１１とシールディスク１２とによって仕切られたシールギャップ２０内には、シール手段としてグリースカラー２１が挿入されている。ディスクボディ２２の外周面はシールリップ２３によって取り囲まれている。このためには、このシールリップ２３が形状接続的にディスクボディ２２に結合されている。このディスクボディ２２はシールリップ２３の溝３３内に係合している。シールリップ２３の形状接続的な結合、つまり、嵌合に基づく係合に対して択一的には、このシールリップ２３が、たとえばディスクボディ２２に加硫固着されてもよいし接着されてもよい。肉薄のディスクボディ２２に基づき、シールディスク１２は既存の構成部材に組合せ可能であるので、本発明による二段式のシール装置は必要な場合に後装備することもできるし、特殊な部材の使用なしに任意に組み付けることもできる。
【００２８】
図５には、転がり軸受け３が個別部材として示してある。この転がり軸受け３の内室と大気との間の圧力補償を獲得するためには、シール部材１１のシールリップ１４ａ，１４ｂがそれぞれ周方向溝１６の左側の壁１５に支持されている。シールリップ１４ａは周方向溝１６内でこの周方向溝１６の、転動体８とは反対の側の壁１５に支持されている。反対側に配置されたシール部材１１のシールリップ１４ｂは、周方向溝１６の転動体側の壁１５に支持されている。このシールリップ配置形式に基づき、差圧とは無関係に常に自動的な圧力補償が得られる。外部に対する転がり軸受け３の内部の過圧時には圧力補償が行われ、シールリップ１４ｂが短時間壁１５から離れる。逆の圧力減少時、つまり、転がり軸受け３の内部の真空時には、シールリップ１４ａが壁１５から離れる。
【００２９】
図５に示したシールリップに対して択一的に本発明は、シールリップ１４ａ，１４ｂが対称的に、すなわち、合致する壁に、たとえば周方向溝１６の、それぞれ外側に向けられた壁に接触しているシール部材１１も同じく含んでいる。この場合、圧力補償は、一方のシールリップに設けられた少なくとも１つの空気抜き溝によって、壁１５に対するシールリップ支持部の領域で行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
両側で合致する二段式のシール装置を備えた転がり支承されたテンションローラの断面図である。
【図２】
互いに異なって形成されたシール装置を備えた転がり支承されたテンションローラを示す図である。
【図３】
異なって形成された２つの二段式のシール装置を備えたテンションローラのための転がり軸受けを示す図である。
【図４】
転がり軸受けシール部材に軸方向で前置されたシールディスクの拡大図である。
【図５】
転がり軸受けの半部断面を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１ テンションローラ、 ２ 支承レース、 ３ 転がり軸受け、 ４ 支承レース、 ５ 取付け部、 ６ ハウジング、 ７ ねじ、 ８ 転動体、 ９ 環状ギャップ、 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ シール装置、 １１ シール部材、 １２ シールディスク、 １３ 環状溝、 １４，１４ａ，１４ｂ シールリップ、 １５ 壁、 １６ 周方向溝、 １７ 固定孔、 １８ 首部、 １９ 屈曲部、 ２０ シールギャップ、 ２１ グリースカラー、 ２２ ディスクボディ、 ２３ シールリップ、 ２４ 端面、 ２５ 支持リング、 ２６ ハウジング、 ２７ フランジ、 ２８ カバー、 ２９ 保持エレメント、 ３０ ハブ、 ３１ 肩部、 ３２ ハウジング突起、 ３３ 溝

Claims (14)

1. シール装置であって、当該シール装置が、転がり軸受け（３）の両側で外側の支承レース（２）と内側の支承レース（４）との間の環状ギャップ（９）を軸方向で転動体（８）に対して間隔を置いてシールしており、当該シール装置が、外側の支承レース（２）に位置固定されたシール部材（１１）を有しており、該シール部材（１１）が、少なくとも１つのシールリップ（１４，１４ａ，１４ｂ）で内側の支承レース（４）に支持されている形式のものにおいて、二段式のシール装置（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）を形成するために、シール部材（１１）が、軸方向で前置された構成部材と共に、半径方向に方向付けられた円環状のシールギャップ（２０）を形成しており、該シールギャップ（２０）内に少なくとも部分的にシール手段が挿入されていることを特徴とする、シール装置。
2. 当該シール装置が、有利には、引張り手段駆動装置のベルトプーリまたはテンションローラに使用されている転がり軸受け（３）のために規定されている、請求項１記載のシール装置。
3. 少なくとも１つのシール部材（１１）に別個のシールディスク（１２）が、シールギャップ（２０）を維持して軸方向で前置されており、シールディスク（１２）が、相対回動不能に内側の支承レース（４）に結合されている、請求項１記載のシール装置。
4. 転がり軸受け（３）が、支持リング（２５）に対応配置されており、該支持リング（２５）の端部側のフランジ（２７）が、環状ギャップ（９）を半径方向でカバーしていて、シール部材（１１）と一緒にシールギャップ（２０）を軸方向で仕切っている、請求項１記載のシール装置。
5. 転がり軸受け（３）が、ハウジング突起もしくは突起（３２）にセンタリングされており、該突起（３２）に、軸方向でシール部材（１１）に対して間隔を置いて、半径方向に方向付けられた肩部（３１）が続いている、請求項１記載のシール装置。
6. 金属材料から切削加工とは異なる加工で製作されたシールディスク（１２）が、中心の固定孔（１７）を備えたディスクボディ（２２）を有しており、該ディスクボディ（２２）が、支承レース（２，４）の間に生ぜしめられた環状ギャップ（９）を越えて半径方向に延びている、請求項３記載のシール装置。
7. シールギャップ（２０）をシール部材（１１）とシールディスク（１２）との間に獲得するために、ディスクボディ（２２）が、支承レース（２，４）の間に生ぜしめられた環状ギャップ（９）の領域に屈曲部（１９）を有している、請求項６記載のシール装置。
8. シールディスク（１２）が、弾性的なシールリップ（２３）によって外側で取り囲まれており、該シールリップ（２３）が、組付け位置で外側の支承レース（２）の端面（２４）に支持されている、請求項６記載のシール装置。
9. 円環状に形成されたシールギャップ（２０）内に全周にわたってグリースカラー（２１）が挿入されている、請求項１記載のシール装置。
10. シール手段として、円環状に形成されたシールギャップ（２０）内にフェルトリングが挿入されている、請求項１記載のシール装置。
11. シール部材（１１）が、外側の支承レース（２）の端面（２４）に対して軸方向でずらされて配置された環状溝（１３）内に位置固定されて配置されていて、シールリップ（１４，１４ａ，１４ｂ）を介して内側の支承レース（４）に支持されており、シール部材（１１）の補強体が、内側の支承レース（４）の周壁面の近くにまで延びている、請求項１記載のシール装置。
12. シールリップ（１４，１４ａ，１４ｂ）が、内側の支承レース（４）の端面に対して軸方向でずらされて配置された周方向溝（１６）内に係合していて、該周方向溝（１６）の壁（１５）に引きずるように支持されている、請求項１１記載のシール装置。
13. シール部材（１１）の両シールリップ（１４ａ，１４ｂ）が、所属の周方向溝（１６）の右側の壁（１５）に支持されているかまたは左側の壁（１５）に支持されている、請求項１２記載のシール装置。
14. 少なくとも１つのシールリップ（１４，１４ａ，１４ｂ）が、壁当付け部の領域に、半径方向に方向付けられた空気抜き溝を備えている、請求項１記載のシール装置。