JP2005291305A

JP2005291305A - 密封ころがり軸受及び密封シール

Info

Publication number: JP2005291305A
Application number: JP2004105217A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 明高橋
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】
密封シールのシールリップが泥水や砂などの異物をかみ込んで磨耗したり、長期の使用や高温に晒されて変形を起こしリップ圧力が低下しても、高密封性を維持する密封シールを備えた密封ころがり軸受及び密封シールを提供する。
【解決する手段】
密封シールが、相手部材に対するリップ圧力を増強するために、アキシャルリップとラジアルリップの少なくとも一つのリップの背面を押圧する補強リップを備えたことを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。また、前記密封シールによって課題の解決を図る。
【選択図】図１

Description

本願発明は、密封ころがり軸受、特に、密封耐久性を向上した自動車車輪用に好適な密封ころがり軸受に関する。

車輪用密封ころがり軸受の密封シールは、金属製の芯金にゴム材を焼付け、該ゴム材にアキシャルリップと１つないし２つのラジアルリップとを設け、これらのシールリップに対向させて金属製のスリンガを相手部材として設け、前記芯金を外輪内周面の、そして、前記スリンガを内輪外周面の所定位置に夫々嵌合し、これらのシールリップをスリンガに摺接させて、密封シール装置を構成しているものが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３-２９４０４８号公報

しかしながら、芯金に設けられたアキシャルリップ及びラジアルリップなどのシールリップにはゴム材料を使用しており、前記両リップが金属製のスリンガと摺接して、密封シール装置を形成しているので、泥水や砂などの異物がリップ面に噛みこむことにより、シールリップやスリンガの摺接部が磨耗したりする。また、長期の使用や高温に晒されることによる変形をおこしたりすることもあって、シールリップのスリンガなど相手部材へのリップ圧力が低下してくる。これらが、密封シール装置の密封耐久性に影響を及ぼす要因となって、密封耐久性の劣化につながってくる。

本願発明はこのような点に鑑みなされたもので、摺接面への異物が噛込んだり、長期間の使用や高温に晒されて変形しても、密封耐久性の高い密封シールを備えた密封ころがり軸受を提供することを目的とし、また、密封耐久性の高い密封シールを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本願発明の密封ころがり軸受によって、すなわち、
外輪と、
内輪と、
前記外輪と前記内輪間に介装される転動体と
前記外輪と前記内輪との間に形成される軸受空間を密封するための密封シールと、
からなる密封ころがり軸受において、
前記密封シールは、外輪または内輪の一方に固定され、シールリップを一体に有する弾性シール部材と、
外輪または内輪の他方に設けられ前記シールリップと当接する相手部材と、
前記シールリップの背面を押圧して相手部材に対するリップ圧力を増強する補強リップと、
を備えたことを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。

また、本願発明の密封ころがり軸受によって、すなわち、
前記シールリップは、軸方向外方に向かって延在するアキシャルリップであり、前記弾性シール部材は前記アキシャルリップの背面を押圧する補強リップを備えたことを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。

また、本願発明の密封ころがり軸受によって、すなわち、
前記シールリップは、半径方向他方に向かって延在するラジアルリップであり、前記弾性シール部材は前記ラジアルシールの背面を押圧する補強リップを備えたことを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。。

また、本願発明の密封ころがり軸受によって、すなわち、
相手部材がスリンガまたはハブであることを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。

さらに、また、本願発明の密封シールによって、すなわち、
弾性シール部材と、前記弾性シール部材のシールリップと当接する相手部材と、前記シールリップの背面を押圧して前記相手部材に対するリップ圧力を増強する補強リップとを備え、外輪と内輪との軸受空間を密封することを特徴とする密封シールによって課題の解決を図る。

本願発明によれば、密封耐久性の高い、密封ころがり軸受けが得られる。また、密封耐久性の高い密封シールが得られる。

以下、本願発明の実施形態に関わる密封ころがり軸受及び密封シールを図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
図１、図２によって本願発明の実施形態１の密封ころがり軸受を説明する。

図１は本実施形態の密封ころがり軸受のＸ-Ｘ中心線より上側半分を示している断面図である。図２は図１の破線部Ａの拡大図である。

図１において、密封ころがり軸受Ｈｕは複列の内周軌道１ａ_１、１ａ_２を有する外輪１と、内周軌道１ａ_１、１ａ_２に対向する外周軌道２ａ_１、２ｂ_１をそれぞれ有する一対の内輪要素２ａ,２ｂと、密封ころがり軸受Ｈｕの両端部で外輪１と内輪要素２ａ，２ｂとの間の空間を密封する密封シール４ａ,４ｂと外輪１、内輪要素２ａ，２ｂ間に介装されている２列のボール３ａ,３ｂと、２列のボール３ａ,３ｂを保持する保持器８ａ,８ｂとから構成されている。

外輪１は両端部内周に前記内周軌道１ａ_１、１ａ_２にそれぞれ連なる円筒面１ｃ,１ｃを備えている。内輪要素２ａ,２ｂは、外周軌道２ａ_１、２ｂ_１に連設されている小径の終端部２ｃ_１,２ｃ_２で互いに突き当てられて、全体として一対の内輪要素２ａ,２ｂからなる複列の内輪２を形成している。

保持器８ａ,８ｂはそれぞれ冠型保持器といわれるタイプで樹脂製で図１中、ころがり軸受の中央部からボール３ａ,３ｂを抱くように組み込まれ、ボール３ａ,３ｂを保持している。

密封シール４ａ,４ｂを図２と併せて説明する。

密封シール４ａ,４ｂは同一構造（軸受に組みつけた状態では左右対称になっている。）なので、右側の４ｂについてのみ、図２を参照しながら説明する。

密封シール４ｂは芯金４１と該芯金４１に接着されているゴムなど弾性シール部材４５と、該弾性シール部材４５と当接して相手部材となるスリンガ６０とによって構成されている。

密封シール４ｂの芯金４１は円筒面４２と該円筒面４２に直角に半径方向内方に折り曲げられたつば部４３を一体に有し、前記つば部４３の内側面４４に、前記弾性シール部材４５が被覆され、該弾性シール部材４５から複数のシールリップ４１０が突出している。

複数のシールリップ４１０には、前記つば部４３の内側面４４の弾性シール部材４５を上部域４６と下部域４７とに区分けするように、弾性シール部材４５の略中央部から軸方向外方（図面右方）に延在している腕部４８１が設けられ、該腕部４８１の先端に設けられていて相手部材であるスリンガ(後述する)と摺接するアキシャルリップ４８と、前記腕部４８１の下部域４７に連なって形成されている下側腕部４９１と該下側腕部４９１に連なって設けられ、半径方向内方（図２下方）に延在して相手部材であるスリンガ(後述する)と摺接する第１ラジアルリップ５０と、該第１ラジアルリップに隣接して軸受の内部側（図２左方）に形成されている第２ラジアルリップ５１とからなっている。

芯金４１はその円筒面４２の外周が外輪１の端部内周の円筒面１ｃに嵌合固定されている。嵌合はつば部４３の外側面４３１をボール８ｂ（図２左方）に向けて取付けられている。

さらに、弾性シール部材４５の上域部４６には前記弾性シール部材４５とは別体の補強部材７０が取付けられている。該別体の補強部材７０は半径方向略中央部から軸方向外方に補強リップ７１が延在し、補強リップ７１の先端部７２が前記腕部４８１の先端にあるアキシャルリップ４８の背面を押圧してアキシャルリップ４８を後述するスリンガ内側面６３へ押し付けるリップ圧力を増強している。

スリンガ６０は円筒面６１と該円筒面６１に直角に外方に折り曲げられたつば部６２を有していて、円筒面６１は内輪要素２ｂの外周面２dに外嵌固定されている。つば部６２の内側面６３にはアキシャルリップ４８が、そして円筒面６１の外周面６４には第１ラジアルリップ５０および第２ラジアルリップ５１とが摺接している。

このように芯金４１に接着されている密封シール部材４５とスリンガ６０は、密封シール部材４５に設けられているにアキシャルリップ４８がスリンガ６０の内側面６３に所定のリップ圧力で当接するように、芯金４１とスリンガ６０は外輪の円筒面１ｃおよび内輪端部外周面２ｄの所定の位置に固定されており、また、第１ラジアルリップ５０と第２ラジアルリップ５１もスリンガ６０の円筒面６１の外周面６４と所定のリップ圧力で当接するようになっている。芯金４１とスリンガ６０を所定の位置に取付けることによって、スリンガ６０とアキシャルリップ４８、第１ラジアルリップ５０、第２ラジアルリップ５１とに補強部材７０の補強リップ７１を加えることにより密封シール４ｂを構成し、高耐久の密封効果を奏することができる。

ここで、アキシャルリップ４８、第１ラジアルリップ５０および第２ラジアルリップ５１を形成している弾性シール部材４５ならびにリップ圧力を増強する補強リップ７１に用いる弾性部材は、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、フッ素ゴムなどから選択し、摺接面から発生するトルクを低減するのに含油性ゴムなどを使用できるし、また、リップ圧力を増強するには、図２に示すように補強リップ７１の断面をＶ形状に折り曲げたり、または補強リップの肉厚を増したりして高反発性を有する形状にして、全体として、摺接トルクを小さく抑えながら、かつ、長期間の使用にも安定した高耐久密封性を得ることができる。

以下に説明する変形例１、２及び実施形態２においても同様に実施するものである。

さらに、図３（ａ）、（ｂ）、において実施形態１の変形例１、２を説明する。

変形例１を示す図３（ａ）において、該変形例１は芯金４１に接着されているゴムなど弾性部材の弾性シール部材４５から軸方向外方（図３（ａ）右方）に向かって延びる腕部４８１の先端に設けられているアキシャルリップ４８と、ラジアル内方向に延びる第１のラジアルリップ５０と第２のラジアルリップ５１とを設けている。アキシャルリップ４８の腕部４８１によって区分されている上部域４６に、弾性シール部材４５とは別体の補強部材７０が取付けられており、該補強部材７０はアキシャルリップ４８の背面から接触押圧してリップ圧力を増強させる補助リップ７１を設け、その先端７２でアキシャルリップ４８をスリンガ６０のつば部６２の内側面６３に対して押圧するが、この構成までは図１、図２に示す実施形態１と同じである。

図３（ａ）は、さらにアキシャルリップ４８の腕部４８１によって区分けされている下部域４７に弾性シール部材４５とは別体の補強部材７５を取付けている。該補強部材７５は半径方向下方に向かう補強リップ７６を有し、第１ラジアルリップ５０を背面から押圧してスリンガ６０の円筒面６１の外周面６４面へのリップ圧力を高めている。

この変形例１によるとアキシャルリップ４８とスリンガ６０とによる密封シール部を水分など異物が通過した場合でも、この第１のラジアルリップ５０とスリンガ６０との密封シール効果によって、阻止することができる。アキシャルリップによる密封シール部と第１ラジアルリップによる密封シール部との二段構えにより、密封シール４ｂとしての密封耐久性は格段に向上する。

変形例２を示す図３（ｂ）において、芯金４１に焼き付けられている弾性シール部材４５の中央部より少し上側（図３（ｂ）上方）に上部域４６と下部域４７とに区分するように腕部７８を設け、該腕部７８は軸方向外方（図３（ｂ）右方）に延びてその先端で補強リップ７９を形成している。

前記腕部７８の下部域４７に、補強部材７４が取付けられ、該補強部材７４には軸方向外方（図３（ｂ）右方）に伸びる腕部７５と、その先端にアキシャルリップ７７が設けられている。

補強部材７４は弾性シール部材４５とは別体の部材である。補強部材７４のアキシャルリップ７７はスリンガ６０のつば６２の内側面６３に摺接している。補強部材７４を腕部下部域４７に取付けて、補強部材７４のアキシャルリップ７７の背面から腕部７８の先端の補強リップ７９を押当てスリンガ６０のつば６２の内側面６３へのリップ圧力を増強している。

さらに、補強部材７４にはアキシャルリップ７７の腕部７５の下方に第１ラジアルリップ５０の背面から、該第１ラジアルリップ５０を押圧する補強リップ７６が一体に設けられている。

変形例２によると、ひとつの補強部材７４にアキシャルリップ７７と第１ラジアルリップ５０に対する補強リップ７６とを設けてあり、摺接トルクの小さい材料と高反発性の両特性を有する材料を選択することにより密封シールを形成するものである。

なお、第１ラジアルリップ５０及び第２ラジアルリップ５１は、弾性シール部材４５の半径方向下方に一体形成された変形例１と同様に設けてある。

（実施形態２）
図４に本願発明の実施形態２の中心線より上側半分の断面図を示している。
同図において、ハブＵ_１は外端側に車輪（図示略）を取付けるためのフランジＵ_１ｆと、軸方向中央部の外周面Ｕ_１ｍのうちフランジ側外周面には、前記外周面に直接第１の軸受軌道Ｕ_１ａが形成されている。車両中心側の外周面は、フランジ側外周面より段部Ｕ_１ｃを介して、小径外周面Ｕ_１ｎが設けられ、該小径外周面の車両中心側(図１中、右方)終端部は、ボルト・ナットＢ・Ｎにより締結可能になっている。

内輪要素Ｕ_３はハブＵ_１の小径外周部Ｕ_１ｎに外嵌された後、前記段部Ｕ_１ｃとナットＮによって固定されている。内輪要素の外周には第２の軸受軌道Ｕ_１ｂが形成されている。

外輪Ｕ_２はハブ_Ｕ１の第１の軸受軌道Ｕ_１ａ及び第２の軸受軌道Ｕ_１ｂに対応する複列の軸受軌道Ｕ_２ａ,Ｕ_２ｂを有している。外輪Ｕ_２の外周部には車体に取付けるフランジＵ_２ｆが一体に形成されている。

外輪の両側部にはハブＵ_１と外輪Ｕ_２との間を密封する密封シールＵ_４Ａ,Ｕ_４Ｂが取付けられている。

フランジ側の密封シールＵ_４Ａを図４の破線部Ｂを拡大して示している図５によって詳しく説明する。

密封シールＵ_４ａは外輪Ｕ_２の内周に内嵌固定された芯金Ｕ_４１と、該芯金Ｕ_４１に焼き付けされ芯金Ｕ_４１の軸方向外方を覆うゴムなどの弾性部材による被覆層Ｕ_４５とからなる。該被複層Ｕ_４５の半径方向中央部には、軸方向外方（図面左方）に腕部Ｕ_４２が設けられ、該腕部Ｕ４２の先端には第１のアキシャルリップＵ_４７が形成され、さらにその下方には第２のアキシャルリップＵ_４３を一体に備え、さらに、半径方向下方（図面下方）に向けてラジアルリップＵ_４４を一体に有している。

第１のアキシャルリップＵ_４７はフランジＵ_１ｆに摺接している。さらに、第１のアキシャルリップＵ_４７の上部域Ｕ_４６には、被覆層Ｕ_４５とは別部材からなる補強部材Ｕ_７０が取付けられ、該補強部材Ｕ_７０からは軸方向外方（図面、左方）に補強リップＵ_７１が突き出ていて、その先端が前記第１のアキシャルリップＵ_４７を、その背面からフランジＵ_１fへ押圧し、前記フランジＵ_１ｆとの間のリップ圧力を増強している。第２のアキシャルリップＵ_４３は、ハブＵ_１のフランジ部Ｕ_１ｆと円筒部Ｕ_１ｈの境界部にあるアール部Rと摺接する。ラジアルリップＵ_４４はハブの円筒部Ｕ_１ｈに摺接する。

かくして、密封シールＵ_４Ａとハブのフランジ及び軸の円筒部と摺接させることにより、密封シール装置Ｕ_４０を備えた密封ころがり軸受を構成できる。

図４に示すように、車両中心側には、内輪要素Ｕ_３の端部外周部Ｕ_３ｄと、該外周部に対向する外輪Ｕ_２の端部内周部Ｕ_２ｄとの間に密封シールＵ_４Ｂが取付けられる。該密封シールＵ_４Ｂは本願発明の実施形態１もしくはその変形例１、２などを使用しているので説明を省略する。なお、用途によっては従来品でも良い。

本願発明の実施形態１を示す上半分の断面図を示す。図１の破線部Ａの拡大図を示す。（ａ）は実施形態１の変形例１を示す。（ｂ）は実施形態１の変形例２を示す。本願発明の実施形態２を示す上半分の断面図を示す。図４の破線部Ｂの拡大図を示す。

符号の説明

１:外輪
Ｈｕ:密封ころがり軸受
１ａ_１、１ａ_２:内周軌道
２:内輪
２ａ,２ｂ、Ｕ_３:内輪要素
２ａ_１、２ｂ_１:外周軌道
３ａ,３ｂ:ボール
４ａ、４ｂ,Ｕ_４Ａ、Ｕ_４Ｂ:密封シール
４１,Ｕ_４１:芯金
４５、Ｕ_４５:弾性シール部材
４６、Ｕ_４６:上域部
４７:下域部
４８:アキシャルリップ
Ｕ_４７:第１のアキシャルリップ
Ｕ_４３:第２のアキシャルリップ
４８１、７８:腕部
５０:第１ラジアルリップ
５１:第２ラジアルリップ
Ｕ_４４:ラジアルリップ
６０:スリンガ
７０、７５、Ｕ_７０:補強部材
７１、７６、７９:補強リップ
Ｕ_１:ハブ
Ｕ_１ａ:第１の軸受軌道
Ｕ_１ｂ:第２の軸受軌道
Ｕ_２:外輪
Ｕ_２ａ,Ｕ_２ｂ:複列の軸受軌道

Claims

外輪と、
内輪と、
前記外輪と前記内輪間に介装される転動体と
前記外輪と前記内輪との間に形成される軸受空間を密封するための密封シールと、
からなる密封ころがり軸受において、
前記密封シールは、外輪または内輪の一方に固定され、シールリップを一体に有する弾性シール部材と、
外輪または内輪の他方に設けられ前記シールリップと当接する相手部材と、
前記シールリップの背面を押圧して相手部材に対するリップ圧力を増強する補強リップと、
を備えたことを特徴とする密封ころがり軸受。
前記シールリップは、軸方向外方に向かって延在するアキシャルリップであり、前記弾性シール部材は前記アキシャルリップの背面を押圧する補強リップを備えたことを特徴とする請求項１に記載の密封ころがり軸受。
前記シールリップは、半径方向他方に向かって延在するラジアルリップであり、前記弾性シール部材は前記ラジアルシールの背面を押圧する補強リップを備えたことを特徴とする請求項１に記載の密封ころがり軸受。
相手部材がスリンガまたはハブであることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の密封ころがり軸受。
弾性シール部材と、前記弾性シール部材のシールリップと当接する相手部材と、前記シールリップの背面を押圧して前記相手部材に対するリップ圧力を増強する補強リップとを備え、外輪と内輪との軸受空間を密封することを特徴とする密封シール。