JP2005180575A - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】
グリース漏れおよび異物の侵入を効果的に防止した密封型転がり軸受を提供する。
【解決手段】
シール部材８の内周縁部が主リップ９と副リップ１０からなる二股状に分岐して形成され、内輪３の端部外周面に形成されたシール溝１１に主リップ９を摺接させた密封型転がり軸受において、シール溝１１が、垂直面に対して所定の傾斜角δを有する側壁面１２と、水平面に対して０〜３０度の傾斜角θを有する小径面１３の断面略Ｌ型に形成され、シール部材８の主リップ９が側壁面１２に対向する傾斜側面９ａと、これよりも径方向内方に位置し、小径面１３に対向して自由状態で円筒形の内周面９ｂと、これら傾斜側面９ａと内周面９ｂを繋ぐ断面略三角形をなす尖塔状の凸部９ｃとからなり、この凸部９ｃを側壁面１２に摺接させると共に、副リップ１０をシール溝１１の小径面１３に所定の径方向すきまを介して対峙させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や一般モータ等の分野で使用される密封型転がり軸受、特に、水や泥水等の異物が多量に存在する環境下で使用される密封型転がり軸受に関するものである。

カーエアコン用電磁クラッチ部の軸受、あるいは車両の補機ベルトやタイミングベルト用プーリの軸受等、一般的に外輪回転をする転がり軸受においては、雨水やダスト等が軸受内部に侵入しないように強固な密封性を有する密封型転がり軸受が使用されている。一方、この種の転がり軸受において、回転トルクの増大は軸受の温度上昇や燃費に影響を及ぼすため、軸受の低トルク化が図られている。この軸受のトルクの中でもシールの摺動抵抗が支配的であるため、強固な密封性を維持しつつ、摺動抵抗を抑制した構造の密封型転がり軸受が種々提案されている。

このような密封型転がり軸受の代表的な一例を図４および図５に示す。この軸受はタイミングベルト用プーリを回転自在に支承する密封型転がり軸受５０であって深溝玉軸受からなる。この密封型転がり軸受５０は、内周に外側転走面５１ａが形成された外輪５１と、外周に内側転走面５２ａが形成された内輪５２と、両転走面５１ａ、５２ａ間に保持器５３によって転動自在に収容されたボール５４と、内外輪５２、５１間に形成される環状空間に装着された一対の密封板５５、５５とからなる。

密封板５５は、図５に示すように、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成された円板状の芯金５６と、この芯金５６に一体に加硫接着されたシール部材５７とからなる。シール部材５７は、先端が二股状に分岐して形成された主リップ５７ａと副リップ５７ｂとを有している。そして、密封板５５は、シール部材５７を介して外輪５１の端部内周に嵌着され、このシール部材５７を、内輪５２の端部外周に形成された断面略Ｕ字形をなすシール溝５８に直接摺接させている。具体的には、主リップ５７ａは、シール溝５８の傾斜した摺動面５９に摺接すると共に、副リップ５７ｂは、小径部（シール溝の畝部）６０に僅かな径方向すきまを介して対峙している。この副リップ５７ｂの基部はくびれて形成されているため腰が弱く、主リップ５７ａの摩耗に伴って図中左側に追従して小径部６０との径方向すきまを減少させる。したがって、主リップ５７ａの摩耗量が少ない状態では軸受の回転トルクを抑制すると共に、主リップ５７ａの摩耗に応じて、小径部６０との径方向すきまがさらに減少するか、あるいは小径部６０に接触して密封性を確保することができる。

ところが、この密封型転がり軸受５０では、ボール５４の転動によりこれに付着したグリースが保持器５３の内径側で掻き落とされ、その一部がシール溝５８側に押し出される。そして、押し出されたグリースによって主リップ５７ａが摺動面５９から離れる方向に弾性変形して、主リップ５７ａと摺動面５９との間に微小なすきまが生じる。また、グリースの攪拌抵抗等に伴う温度上昇によって軸受内部圧力が上昇することによって主リップ５７ａの弾性変形がさらに大きくなってグリース漏れを誘発することになる。

こうした問題を解消したものとして、図６に示した密封型転がり軸受が知られている。この密封型転がり軸受の密封板６１は、円板状の芯金６２と、この芯金６２に一体に加硫接着されたシール部材６３とからなる。シール部材６３は、先端が二股状に分岐して形成されたシールリップ６４とダストリップ６５を有し、シールリップ６４を、内輪５２のシール溝５８の傾斜した摺動面５９に摺接させている。シールリップ６４は、摺動面５９に対向する傾斜側面６６と、この傾斜側面６６よりも径方向内方に位置してシール溝５８の底面６７に対向する内周面６８と、これら傾斜側面６６と内周面６８とを連続させる曲面部６９とを備えている。このうちの曲面部６９を摺動面５９に摺接させると共に、この曲面部６９が摺動面５９に当接した状態で、摺動面５９と傾斜側面６６とのなす角度を１０〜４５度に規制し、密封性悪化に結び付くシールリップ６４の弾性変形を抑えグリース漏れを防止している。また、シール溝５８の底面６７と内周面６８とのなす角度を０〜３０度に規制し、シール溝５８内に外部から異物が溜まるのを防止している。
特開２００１−１４０９０７号公報

然しながら、この従来の密封板６１において、摺動面５９と傾斜側面６６とのなす角度を規制してシールリップ６４の弾性変形を抑えることができるものの、依然内輪５２のシール溝５８とシールリップ６４、ダストリップ６５との間の環状空間に異物が溜まり易く、ここに溜まった異物が外部に排出され難く軸受内部に侵入する恐れがあった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、グリース漏れおよび異物の侵入を効果的に防止した密封型転がり軸受を提供することを目的とする。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に回転自在に収容された転動体と、前記外輪の両端部に装着されて前記内外輪間に形成された環状空間を密封し、芯金で補強された弾性部材からなるシール部材を有する密封板とを備え、前記シール部材の内周縁部が主リップと副リップからなる二股状に分岐して形成され、前記内輪の端部外周面に形成されたシール溝に前記主リップを摺接させた密封型転がり軸受において、前記シール溝が、垂直面に対して所定の傾斜角を有する側壁面と、この側壁面の底部から軸方向に延びる小径面とからなる断面略Ｌ型に形成され、前記主リップが前記側壁面に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面から離れる方向に傾斜した傾斜側面と、この傾斜側面よりも径方向内方に位置し、前記シール溝の小径面に対向して自由状態で円筒形の内周面と、これら傾斜側面と内周面を繋ぐ凸部とからなり、この凸部を前記側壁面に摺接させると共に、前記副リップを前記シール溝の小径面に所定の径方向すきまを介して対峙させた。

このように、シール溝が、垂直面に対して所定の傾斜角を有する側壁面と、この側壁面の底部から軸方向に延びる小径面とからなる断面略Ｌ型に形成され、主リップが側壁面に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面から離れる方向に傾斜した傾斜側面と、この傾斜側面よりも径方向内方に位置し、シール溝の小径面に対向して自由状態で円筒形の内周面と、これら傾斜側面と内周面を繋ぐ凸部とからなり、この凸部を側壁面に摺接させると共に、副リップを前記シール溝の小径面に所定の径方向すきまを介して対峙させたので、シール溝加工時の切削粉がこのシール溝内に滞留することなく容易に排出でき、切削工具または研削砥石の折損を防止することができると共に、グリース漏れおよび外部からの異物の侵入を効果的に防止した密封型転がり軸受を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記側壁面が垂直面に対して０〜３０度傾斜して形成されているので、主リップが弾性変形した状態で、この側壁面と主リップの傾斜側面とのなす角度を所望の角度に設定することが容易となり、軸受内部からグリースが掻き出されても、楔作用で主リップが弾性変形するのを抑制することができる。これにより、主リップの凸部と側壁面との間に微小すきまが発生するのを抑制してグリース漏れを防止することができると共に、外部からの異物の侵入するのを防止することができ密封性を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明は、前記小径面が水平面に対して０〜３０度傾斜して形成されているので、異物がシール溝内に侵入したとしてもその排出性が良く、密封性を一層向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記副リップが前記主リップより小径に形成されているので、シール溝の小径面との所定のラビリンスすきまを確保できると共に、外部から異物が侵入し直接主リップに衝突するのを防止して主リップの耐久性を向上させる。

また、請求項５に記載の発明は、前記シール部材の凸部が断面略三角形をなす尖塔状に形成されているので、シール溝の側壁面に線接触で摺接することになり、外輪回転によって主リップ９に遠心力が生じても適度な弾性を保ちながら接触し続け、良好な密封性を発揮することができる。

また、請求項６に記載の発明は、前記側壁面の表面粗さを、最大高さＲｙ、または、Ｒｍａｘで２．０μｍ以下とすると共に、前記側壁面に対して直角方向の振れを３０μｍ以下に規制したので、リップ摺動面の絶対的な凹凸を小さく抑えることができると共に、主リップのシメシロを増大させることなくシメシロの変化を抑制することができ、摺動面に対する主リップの追従性を安定させることができる。したがって、シール部材の密封性能が一層向上する。

本発明に係る密封型転がり軸受は、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に回転自在に収容された転動体と、前記外輪の両端部に装着されて前記内外輪間に形成された環状空間を密封し、芯金で補強された弾性部材からなるシール部材を有する密封板とを備え、前記シール部材の内周縁部が主リップと副リップからなる二股状に分岐して形成され、前記内輪の端部外周面に形成されたシール溝に前記主リップを摺接させた密封型転がり軸受において、前記シール溝が、垂直面に対して所定の傾斜角を有する側壁面と、この側壁面の底部から軸方向に延びる小径面とからなる断面略Ｌ型に形成され、前記主リップが前記側壁面に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面から離れる方向に傾斜した傾斜側面と、この傾斜側面よりも径方向内方に位置し、前記シール溝の小径面に対向して自由状態で円筒形の内周面と、これら傾斜側面と内周面を繋ぐ凸部とからなり、この凸部を前記側壁面に摺接させると共に、前記副リップを前記シール溝の小径面に所定の径方向すきまを介して対峙させたので、シール溝加工時の切削粉がこのシール溝内に滞留することなく容易に排出でき、切削工具または研削砥石の折損を防止することができると共に、グリース漏れおよび外部からの異物の侵入を効果的に防止した密封型転がり軸受を提供することができる。

内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に回転自在に収容された転動体と、前記外輪の両端部に装着されて前記内外輪間に形成された環状空間を密封し、芯金で補強された弾性部材からなるシール部材を有する密封板とを備え、前記シール部材の内周縁部が主リップと副リップからなる二股状に分岐して形成され、前記内輪の端部外周面に形成されたシール溝に前記主リップを摺接させた密封型転がり軸受において、前記シール溝が、垂直面に対して所定の傾斜角を有する側壁面と、この側壁面の底部から軸方向に延び、水平面に対して０〜３０度傾斜して形成された小径面とからなる断面略Ｌ型に形成され、前記主リップが前記側壁面に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面から離れる方向に傾斜した傾斜側面と、この傾斜側面よりも径方向内方に位置し、前記シール溝の小径面に対向して自由状態で円筒形の内周面と、これら傾斜側面と内周面を繋ぐ断面略三角形をなす尖塔状の凸部とからなり、この凸部を前記側壁面に摺接させると共に、前記副リップを前記シール溝の小径面に所定の径方向すきまを介して対峙させた。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る密封型転がり軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大図である。この密封型転がり軸受１は、タイミングベルト用プーリを回転自在に支承する軸受であって深溝玉軸受からなる。そして、内周に外側転走面２ａが形成された外輪２と、外周に内側転走面３ａが形成された内輪３と、両転走面２ａ、３ａ間に保持器４によって転動自在に収容されたボール５と、内外輪３、２間に形成される環状空間に装着された一対の密封板６、６とからなる。

密封板６は、図２に拡大して示すように、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成された円板状の芯金７と、この芯金７に一体に加硫接着されたシール部材８とからなる。シール部材８はゴム等の弾性部材からなり、内周縁部が二股状に分岐して形成された主リップ９と副リップ（ダストリップ）１０とを有している。そして、密封板６はシール部材８を介して外輪２の端部内周に嵌着され、このシール部材８を、内輪３の端部外周に形成された断面略Ｌ型のシール溝１１に摺接させている。具体的には、主リップ９はシール溝１１を構成する側壁面１２に摺接すると共に、副リップ１０は、側壁面１２の底部から軸方向に延びる小径面１３に所定の径方向すきまを介して対峙している。

主リップ９は、側壁面１２に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面１２から離れる方向に傾斜した傾斜側面９ａと、この傾斜側面９ａよりも径方向内方に位置し、シール溝１１の小径面１３に対向して自由状態で円筒形をなす内周面９ｂと、これら傾斜側面９ａと内周面９ｂとを繋ぐ凸部９ｃとからなる。この凸部９ｃは断面略三角形をなす尖塔状に形成されている。そして、主リップ９が内輪３の軸方向外方に弾性変形した状態で、この凸部９ｃがシール溝１１の側壁面１２に摺接している。このように、凸部９ｃが断面略三角形をなす尖塔状に形成されているので、シール溝１１の側壁面１２に線接触で摺接することになり、外輪回転によって主リップ９に遠心力が生じても適度な弾性を保ちながら接触し続け、良好な密封性を発揮することができる。

また、凸部９ｃが側壁面１２に摺接した状態では、側壁面１２と傾斜側面９ａとのなす角度が３０〜４０度の範囲になるように設定されている。このように、主リップ９が弾性変形した状態で、この側壁面１２と主リップ９の傾斜側面９ａとのなす角度を３０〜４０度の範囲に設定されているので、ボール５を保持した保持器４からグリースが掻き出されても、楔作用で主リップ９が弾性変形するのを抑制することができ、凸部９ｃと側壁面１２との間に微小すきまが生じ難い。なお、本実施形態では、シール溝１１の側壁面１２が垂直面に対して０〜３０度の傾斜角δをもって形成されている。これにより、側壁面１２と主リップ９の傾斜側面９ａとのなす角度を所望の角度に設定することが容易となる。

なお、側壁面１２と主リップ９の傾斜側面９ａとのなす角度が３０度未満になると、シール溝１１にグリースが押し出された場合、発生する楔作用によって反って凸部９ｃと側壁面１２との間に微小すきまが生じ易くなる。逆にこの角度が４０度を超えると、シール部材８の端縁部で傾斜側面９ａが形成された部位の剛性が低下して凸部９ｃと側壁面１２との間に微小すきまが生じ易くなる。

また、主リップ９が弾性変形した状態で、小径面１３と内周面９ｂとのなす角度が１０〜２０度の範囲になるように設定されている。これにより、外部から侵入した異物がこの内周面９ｂに接触して主リップ９を側壁面１２から離反させる方向に押圧することがなく、常時安定して主リップ９の凸部９ｃを側壁面１２に所定の弾性力にて摺接させることができる。

副リップ１０は、前記主リップ９から環状の凹所１４を介して側壁面１２に対向配置され、その内周面１０ａはシール溝１１の小径面１３に対向して自由状態で円筒形をなしている。この内周面１０ａは、主リップ９の内周面９ｂより僅かにｔだけ小径に形成され、小径面１３とでラビリンスシールを構成している。これにより、シール溝１１内に異物が侵入するのを抑制すると共に、主リップ９の挙動の影響を受けず、安定して所定のラビリンスすきまを維持することができる。

ここで、小径面１３は水平面に対して０〜３０度の傾斜角θをもって形成されている。これにより、異物がシール溝１１内に侵入したとしてもその排出性が良く、密封性を一層向上させることができる。また、副リップ１０の内周面１０ａと主リップ９の内周面９ｂとの段差ｔを小さくする方が離型の面で製造上有利となる。なお、この段差ｔを小さくした場合、小径面１３の傾斜角θを３０度を超えて大きくすると、今度は小径面１３と副リップ１０とのラビリンスすきまが大きくなってしまい、異物が直接主リップ９に衝突することになって好ましくない。

ここで、シール溝１１のうち少なくとも主リップ９と摺接する側壁面１２の表面粗さを、最大高さＲｙ、または、Ｒｍａｘで２．０μｍ以下、好ましくは、１．２μｍ以下とすると共に、側壁面１２に対して直角方向の振れを３０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下に規制している。なお、このような表面粗さおよび振れが得られない場合は、熱処理後にショットピーニングあるいはラップ加工等の表面加工を施しても良い。

これにより、側壁面１２の絶対的な凹凸をある程度小さく抑えることができると共に、主リップ９のシメシロを増大させることなくシメシロの変化を抑制することができる。したがって、側壁面１２に対する主リップ９の追従性を安定させることができ密封性能が向上すると共に、軸受トルクを低減させることができる。

図３は、本発明に係る密封型転がり軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。この密封型転がり軸受１５は、カーエアコン用電磁クラッチ部の軸受であって複列アンギュラ玉軸受からなる。なお、前述した第１の実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この密封型転がり軸受１５は、内周に複列の外側転走面１６ａ、１６ａが形成された外輪１６と、外周に複列の外側転走面１６ａ、１６ａに対向する複列の内側転走面１７ａ、１７ａが形成された内輪１７と、両転走面１６ａ、１７ａ間に保持器１８によって転動自在に収容されたボール５と、内外輪１６、１７間に形成される環状空間に装着された一対の密封板６、６とからなる。

ここで、シール溝１１を構成する側壁面１２は垂直面に対して０〜３０度の傾斜角をもって形成され、小径面１３は水平面に対して０〜３０度の傾斜角をもって形成されている。電磁クラッチ用軸受にあっては、軸受の高負荷容量が求められる一方で、小スペース化を図るために薄肉の複列アンギュラ玉軸受が使用されることが多い。特に内輪１７においては、前記シール溝１１の小径面１３が水平面に対して３０度を超えて設定された場合、内径側の面取り寸法のバラツキ等から内輪１７の幅面のフラット部を確保することが難しくなる。

本実施形態においても、シール溝１１の側壁面１２が０〜３０度傾斜させて形成され、主リップ９が弾性変形した状態で、この側壁面１２と主リップ９の傾斜側面９ａとのなす角度を３０〜４０度の範囲に設定されているので、ボール５を保持した保持器１８からグリースが掻き出されても、楔作用で主リップ９が弾性変形するのを抑制することができ、グリース漏れを防止することができると共に、外部からの異物の侵入するのを防止することができ密封性を向上させることができる。さらに、シール溝１１の小径面１３が０〜３０度の範囲に設定されているので、異物がシール溝１１内に侵入したとしてもその排出性が良く、密封性を一層向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る密封型転がり軸受は軸受形式等に限定されず、水や泥水等の異物が多量に存在する環境下で使用される密封型転がり軸受に適用できる。

本発明に係る密封型転がり軸受の第１の実施形態を示す縦断面図である。 同上、インボード側の密封板を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る密封型転がり軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の密封型転がり軸受を示す縦断面図である。 同上、要部拡大断面図である。 他の従来の密封型転がり軸受を示す縦断面図である。

符号の説明

１、１５・・・・・・密封型転がり軸受
２、１６・・・・・・外輪
２ａ、１６ａ・・・・外側転走面
３、１７・・・・・・内輪
３ａ、１７ａ・・・・内側転走面
４、１８・・・・・・保持器
５・・・・・・・・・ボール
６・・・・・・・・・密封板
７・・・・・・・・・芯金
８・・・・・・・・・シール部材
９・・・・・・・・・主リップ
９ａ・・・・・・・・傾斜側面
９ｂ、１０ａ・・・・内周面
９ｃ・・・・・・・・凸部
１０・・・・・・・・副リップ
１１・・・・・・・・シール溝
１２・・・・・・・・側壁面
１３・・・・・・・・小径面
１４・・・・・・・・環状凹所
５０・・・・・・・・密封型転がり軸受
５１・・・・・・・・外輪
５１ａ・・・・・・・外側転走面
５２・・・・・・・・内輪
５２ａ・・・・・・・内側転走面
５３・・・・・・・・保持器
５４・・・・・・・・ボール
５５、６１・・・・・密封板
５６、６２・・・・・芯金
５７、６３・・・・・シール部材
５７ａ・・・・・・・主リップ
５７ｂ・・・・・・・副リップ
５８・・・・・・・・シール溝
５９・・・・・・・・摺動面
６０・・・・・・・・小径部
６４・・・・・・・・シールリップ
６５・・・・・・・・ダストリップ
６６・・・・・・・・傾斜側面
６７・・・・・・・・底面
６８・・・・・・・・内周面
６９・・・・・・・・曲面部

Claims (6)

1. 内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に回転自在に収容された転動体と、前記外輪の両端部に装着されて前記内外輪間に形成された環状空間を密封し、芯金で補強された弾性部材からなるシール部材を有する密封板とを備え、前記シール部材の内周縁部が主リップと副リップからなる二股状に分岐して形成され、前記内輪の端部外周面に形成されたシール溝に前記主リップを摺接させた密封型転がり軸受において、
   前記シール溝が、垂直面に対して所定の傾斜角を有する側壁面と、この側壁面の底部から軸方向に延びる小径面とからなる断面略Ｌ型に形成され、前記主リップが前記側壁面に対向して径方向外方に向かうほどこの側壁面から離れる方向に傾斜した傾斜側面と、この傾斜側面よりも径方向内方に位置し、前記シール溝の小径面に対向して自由状態で円筒形の内周面と、これら傾斜側面と内周面を繋ぐ凸部とからなり、この凸部を前記側壁面に摺接させると共に、前記副リップを前記シール溝の小径面に所定の径方向すきまを介して対峙させたことを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記側壁面が垂直面に対して０〜３０度傾斜して形成されている請求項１に記載の密封型転がり軸受。
3. 前記小径面が水平面に対して０〜３０度傾斜して形成されている請求項１または２に記載の密封型転がり軸受。
4. 前記副リップが前記主リップより小径に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の密封型転がり軸受。
5. 前記シール部材の凸部が断面略三角形をなす尖塔状に形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の密封型転がり軸受。
6. 前記側壁面の表面粗さを、最大高さＲｙ、または、Ｒｍａｘで２．０μｍ以下とすると共に、前記側壁面に対して直角方向の振れを３０μｍ以下に規制した請求項１乃至５いずれかに記載の密封型転がり軸受。

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