JP2005299716A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 接触型シールに損傷を与えることなく転がり軸受に極めて容易に装着することができ、且つ優れた密封性能を有する接触型シールおよび転がり軸受を提供する。
【解決手段】 転がり軸受１は、固定輪である外輪５と、回転輪である内輪６と、外輪５と内輪６との間で保持器９により転動自在に保持されて周方向に等間隔に配設された複数の転動体である玉８と、外輪５および内輪６により画成された円環状隙間の開口部を密封する密封装置である接触型シール１０を備えている。接触型シール１０は、外輪５に装着固定される第１周端部と、内輪６に設けられたシール溝７の側壁面７ｂに摺接する第２周端部と、を有しており、第２周端部の最小内径Ｄ１は、シール溝７の肩部７ｃの外径Ｄ２より大きく設定されているが、接触型シール１０の装着完了時には、シール溝７の肩部７ｃの外径Ｄ２より小さくなり、肩部７ｃと軸方向に重畳する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

従来、自動車部品、機械装置、などに用いられる転がり軸受において、軸受外部からの異物（水、埃、など）の侵入を防止し、且つ軸受内部からのグリース、オイル、などの潤滑剤の漏れを防止するために、接触型シールが設けられている。図４に示されるように、従来の転がり軸受１は、ゴムなどの弾性体で形成されたシール材３を芯金２に固着させて構成した接触型シール４を有しており、接触型シール４は、シール材３に設けられたリップ部３ａを転がり軸受１の内輪６側に向け、リップ部３ａと反対側の周端部３ｃを外輪５の内周面に形成された円環状の固定溝５ａに嵌合させ、固定される。リップ部３ａは、内輪６の外周面に形成されたシール溝７の側壁面７ｂに摺接して転がり軸受４を密封する。このような接触型シール４においては、密封性を向上させるために、シール材３の内径部３ｂとシール溝７の周面７ａとの隙間をできるだけ狭く設定してラビリンス効果を持たせると共に、シール溝７の肩部７ｃによりさらにラビリンス長さを稼ぎ、ラビリンス効果を高める工夫がされている。

しかし、従来の接触型シール４は、図４および図５に示されるように、シール材３の内径部３ｂの内径Ｄ１を肩部７ｃの外径Ｄ２より小さく設定する必要があった。このため、接触型シール４を転がり軸受１に装着する際に、内径部３ｂが肩部７ｃに干渉し、リップ部３ａがめくれて良好な装着の障害となり、また、リップ部３ａおよび内径部３ｂに傷や亀裂などの損傷を与える場合があり、接触型シール４の密封性能が低下して軸受の正常な回転が阻害される虞があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、損傷を与えることなく極めて容易に装着することができ、且つ優れた密封性能を有する密封装置を備えた転がり軸受を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受は、下記の（１）および（２）を特徴としている。

（１） 固定輪と、回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転がり軸受であって、
前記固定輪および前記回転輪のうち一方に装着固定される第１周端部と、前記固定輪および前期回転輪のうち他方に形成されたシール溝に摺接する第２周端部と、を有する円環状の密封装置をさらに備え、
前記密封装置の第２周端部が、前記密封装置の装着時には前記シール溝の肩部と干渉しない径とされており、且つ前記密封装置の装着完了時には前記シール溝の肩部と軸方向に重畳する径となること。

（２）上記（１）に記載の転がり軸受であって、
前記密封装置の第２周端部が、前記密封装置の装着完了時に前記シール溝の肩部と軸方向に重畳する径となるように、前記シール溝の側壁面に当接して弾性変形すること。

上記構成の転がり軸受によれば、固定輪および回転輪のうち一方に装着固定される第１周端部と、固定輪および回転輪のうち他方に形成されたシール溝に摺接する第２周端部と、を有する円環状の密封装置を備えており、密封装置の第２周端部は、密封装置の装着時には前記シール溝の肩部と干渉しない径とされているので、密封装置を転がり軸受にスムーズに装着固定することができる。これにより、密封装置に損傷を与えることなく転がり軸受に極めて容易に装着することができる。そして、密封装置の装着完了時には、密封装置の第２周端部がシール溝の肩部と軸方向に重畳する径となるので、密封装置の第２周端部とシール溝の周面および肩部とでラビリンス効果を発揮することができ、密封装置の密封性能を向上させることができる。

また、密封装置の第２周端部を、所定の締め代（押し込み量）をもってシール溝に摺接するように転がり軸受の内部に傾斜させて形成することにより、密封装置の装着時に、密封装置の第２周端部がシール溝の側壁面に当接してシール溝の内部に進入するように弾性変形する。そして、密封装置の第２周端部は、前記密封装置の装着完了時には前記シール溝の肩部と軸方向に重畳する径となり、シール溝の周面および肩部と協働してラビリンス効果を発揮することができる。これにより、密封装置の密封性能を向上させることができる。

本発明によれば、損傷を与えることなく極めて容易に装着することができ、且つ優れた密封性能を有する密封装置を備えた転がり軸受を提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態である転がり軸受において、密封装置が装着される前の状態を示す部分縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｃ）は密封装置が転がり軸受に装着される工程を示し、図１における点線円IIで囲まれた部分の拡大縦断面図、図３は密封装置が装着された転がり軸受の部分縦断面図であるである。尚、以下の説明において、図４および図５で既に説明した従来の転がり軸受１と同一部分については、同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

図１に示されるように、転がり軸受１は、固定輪である外輪５と、回転輪である内輪６と、外輪５と内輪６との間で保持器９により転動自在に保持されて周方向に等間隔に配設された複数の転動体である玉８と、外輪５および内輪６により画成された円環状隙間の開口部を密封する密封装置である接触型シール１０を備えている。

接触型シール１０は、芯金１１と、シール材１２と、から構成されている。芯金１１は、例えば金属材料を円環状に形成した部材であり、その外表面に固着されるシール材１２を補強している。シール材１２は、ゴムなどの弾性体から形成されており、芯金１１に固着された基部１２ａと、基部１２ａから延設され半径方向内方に向かうに従って次第に転がり軸受１の内部（図１において左方向）に向かって傾斜した首部１２ｂと、首部１２ｂの内径側周端部１２ｄから転がり軸受１の内部に向かって突設された主リップ１２ｃと、首部１２ｂの内径側周端部１２ｄから転がり軸受１の外部に向かって突設された副リップ１２ｅと、を有している。

外輪５および内輪６により画成された前記円環状隙間の開口部において、外輪５の内周面には円環状の固定溝５ａが形成されており、固定溝５ａには、接触型シール１０の第１周端部であるシール材１２の基部１２ａの外径側周端部が装着固定される。内輪６の外周面には、シール溝７が設けられており、転がり軸受１の内部側（図１においては左側）にあたるシール溝７の側部には、軸方向に略垂直とされた側壁面７ｂが形成されている。また、転がり軸受１の外部側（図１においては右側）にあたるシール溝７の側部には、側壁面７ｂの最大外径よりも小径とされた肩部７ｃが形成されている。

シール材１２の首部１２ｂは、他の部位と比較して弾性変形し易いように、基部１２ａから半径方向内方に長く延びて形成されており、また、主リップ１２ｃは適度の弾性と高い耐摩耗性を備え、内輪６の外周面に設けられたシール溝７の側壁面７ｂに摺接する。副リップ１２ｅは、シール溝７の肩部７ｃの外周面と略同一の形状に形成されており、肩部７ｃの外周面に対向して配置されて肩部７ｃと協働してラビリンス効果を発揮するようになっている。

接触型シール１０が単体の状態（即ち、転がり軸受１に非装着状態）のとき、シール材１２の第２周端部である内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１は、シール溝７の肩部７ｃの外径Ｄ２より大きく設定されている。即ち、内径側周端部１２ｄと肩部７ｃとの間には、隙間Ｃ１が設けられている。

さらに図２を参照して、接触型シール１０を転がり軸受１に装着する工程を説明する。図２（Ａ）は接触型シール１０の主リップ１２ｃがシール溝７の側壁面７ｂに当接したときの状態を示し、図２（Ｂ）は接触型シール１０が更に転がり軸受１の軸方向内部に押し込まれ、主リップ１２ｃが側壁面７ｂを押圧し、その反力によりシール材１２の首部１２ｂが弾性変形した状態を示し、図２（Ｃ）は接触型シール１０が完全に転がり軸受１に装着された状態を示す。

接触型シール１０の転がり軸受１への装着固定は、転がり軸受１の前記開口部の側方（図１において右側）から接触型シール１０を軸方向に移動させ、第１周端部であるシール材１２の基部１２ａの外径側周端部を弾性変形させながら外輪５の固定溝５ａに係合させて行う。

図２（Ａ）に示されるように、接触型シール１０の軸方向の移動に伴って、シール材１２の主リップ１２ｃは肩部７ｃを通過して側壁面７ｂに当接する。このとき、シール材１２の内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１は肩部７ｃの外径Ｄ２より大径とされているので、内径側周端部１２ｄが肩部７ｃと干渉することがなく、よって、主リップ１２ｃのめくれや、シール材１２（特に、密封性に直接関係する内径側周端部１２ｄ、および内径側周端部１２ｄに設けられた主リップ１２ｃ、副リップ１２ｅ）に傷や亀裂などの損傷を与えることが防止される。

次いで、図２（Ｂ）に示されるように、主リップ１２ｃが側壁面７ｂに当接した後、さらに接触型シール１０が転がり軸受１の内部方向（図３において左方向）に押し込まれると、主リップ１２ｃが側壁面７ｂを押圧し、その反力により、主に首部１２ｂが弾性変形する。即ち、転がり軸受１の内部に向かって傾斜していた首部１２ｂは、芯金１１との接合部１２ｆ近傍（即ち、基部１２ａと首部１２ｂとの断面形状の変化が大きい部分）を支点として転がり軸受１の外部に向かう方向（図中、矢印Ａ方向）に旋回して半径方向に略平行となるように、その傾斜を矯正される。このとき、内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１は次第に小さくなる。

そして、図２（Ｃ）に示されるように、接触型シール１０の装着完了時には、内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１は肩部７ｃの外径Ｄ２よりも小さく若しくは等しくなり、内径側周端部１２ｄは、シール溝７内部に進入して肩部７ｃと軸方向に重畳（オーバーラップ）する。

図３に示すように、接触型シール１０の装着完了後は、主リップ１２ｃと側壁面７ｂが密着して転がり軸受１を密封すると共に、内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１が肩部７ｃの外径Ｄ２よりも小径となることにより、内径側周端部１２ｄとシール溝７の周面７ａとの隙間Ｃ２および副リップ部１２ｅと肩部７ｃとの隙間Ｃ３が、ラビリンス効果を有効に発揮する程度に小さくなっている。

上述した転がり軸受１によれば、円環状の芯金１１によりシール材１２を補強してなる接触型シール１０を備え、非装着時におけるシール材１２の内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１がシール溝７の肩部７ｃの外径Ｄ２より大きく設定されているので、接触型シール１０の転がり軸受１への装着作業時に、内径側周端部１２ｄと肩部７ａとが干渉することなく、接触型シール１０を転がり軸受１にスムーズに装着固定することができる。そして、主リップ１２ｃのめくれや、シール材１２（特に、密封性に直接関係する主リップ１２ｃ、副リップ１２ｅ、内径側周端部１２ｄ）に傷や亀裂などの損傷を与えることを防止することができる。さらに、装着完了時におけるシール材１２の内径側周端部１２ｄの最小内径Ｄ１がシール溝７の肩部７ｃの外径Ｄ２より小さくなり、内径側周端部１２ｄとシール溝７の周面７ａとの隙間Ｃ２および副リップ部１２ｅと肩部７ｃとの隙間Ｃ３が、ラビリンス効果を有効に発揮する程度に小さくなるので、接触型シール１０による密封性能を向上させることができる。これにより、接触型シール１０に損傷を与えることなく転がり軸受１に極めて容易に装着することができ、且つ優れた密封性能を有する接触型シール１０を備えた転がり軸受１を提供することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、前述した実施形態では、接触型シールは外輪に固定され、主リップが内輪のシール溝に摺接するようにしたが、本発明はこれに限定されず、接触型シールを内輪に固定して主リップが外輪に形成されたシール溝と摺接する配置としてもよい。この場合、シール材の首部は芯金に固着された基部から半径方向外方に向かって延設される。そして、接触型シールのシール材の外径側周端部（即ち、第２周端部）の最大外径が、転がり軸受への非装着時には外輪の内周面に形成されたシール溝の肩部の内径よりも小さく設定され、装着完了時には前記肩部の内径より大きくなって外輪との隙間を小さくする。また、前述した実施形態では、外輪を固定輪とし且つ内輪を回転輪として説明したが、外輪を回転輪とし且つ内輪を固定輪としてもよい。

また、前述した実施形態では、主にシール材の首部が弾性変形することによって、シール材の内径側周端部の最小内径を小さくするようにしたが、第２周端部とシール溝の周面との隙間を小さくする方向に作用するものであれば、弾性変形する箇所を首部に限定する必要はなく、例えば、首部と主リップとの連結部分で旋回させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態である接触型シールを備える転がり軸受において、密封装置が装着される前の状態を示す部分縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は密封装置が転がり軸受に装着される工程を示し、図１における点線円IIで囲まれた部分の拡大縦断面図である。 密封装置が装着された転がり軸受の部分縦断面図である。 接触型シールを備える従来の転がり軸受において、接触型シールが装着される前の状態を示す部分縦断面図である。 図４に示す従来の転がり軸受において、接触型シールが装着された状態を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
５ 外輪（固定輪）
６ 内輪（回転輪）
７ シール溝
７ａ 周面
７ｂ 側壁面
７ｃ 肩部
８ 玉（転動体）
１０ 接触型シール（密封装置）
１１ 芯金
１２ シール材
１２ａ 基部
１２ｂ 首部
１２ｃ 主リップ
１２ｄ 内径部
Ｄ１ 内径部の最小内径
Ｄ２ 肩部外径

Claims (2)

1. 固定輪と、回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転がり軸受であって、
   前記固定輪および前記回転輪のうち一方に装着固定される第１周端部と、前記固定輪および前期回転輪のうち他方に形成されたシール溝に摺接する第２周端部と、を有する円環状の密封装置をさらに備え、
   前記密封装置の第２周端部が、前記密封装置の装着時には前記シール溝の肩部と干渉しない径とされており、且つ前記密封装置の装着完了時には前記シール溝の肩部と軸方向に重畳する径となることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記密封装置の第２周端部が、前記密封装置の装着完了時に前記シール溝の肩部と軸方向に重畳する径となるように、前記シール溝の側壁面に当接して弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。

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