JP2006077918A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 密封装置が固定される内輪または外輪に密封装置の芯金が与える緊迫力を抑制して内輪または外輪の変形を防止することができると共に、内輪または外輪からの密封装置の脱落を防止することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】 内輪と１、外輪と２、内輪１と外輪２との間で周方向に転動自在に配設された複数の玉３と、外輪２の軸方向端部に設けられた嵌合溝６に嵌合固定された密封装置１５ａと、を備えた転がり軸受１０であって、密封装置１５ａが、円環状の芯金７および該芯金７に固着された弾性シール材８を有し、嵌合溝６に嵌合する芯金７の嵌合部１６に切欠き１７が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内輪と外輪とのいずれかの軸方向端部に密封装置を固定された転がり軸受に関し、特に、高速回転する工作機械又はモータ用高速スピンドル装置の回転支持部に用いられ、グリースにより潤滑される転がり軸受に関する。

近年、グリース潤滑による転がり軸受の回転速度の高速化が進み、工作機械やモータ用高速スピンドル装置の回転支持部に用いられる転がり軸受においてはｄｍＮ（ｄｍ：転動体ピッチ円直径（ｍｍ），Ｎ：回転速度（ｍｉｎ^-1））の値が１００万という条件も珍しくなくなっているが、オイルエアやオイルミスト潤滑と比較すると、高速回転における寿命が問題となっている。

これはグリース寿命が転がり疲れ寿命より短いためであるが、グリース寿命を短くする要因として、高速回転時に転がり軸受の軸受空間に充填したグリースが軸受外部へ飛散することが挙げられる。

グリースの軸受外部への飛散を解決するために外輪の軸方向端部に密封装置を取り付け、グリースの軸受外部への飛散を防止するようにしたアンギュラ玉軸受が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図１３は密封装置を備えたアンギュラ玉軸受の一例を示したものであり、このアンギュラ玉軸受は、内輪１の軌道溝１ａと外輪２の軌道溝２ａとの間に転動体としての複数の玉３が保持器４を介して周方向に転動自在に配設されており、玉３は内輪１の軌道溝１ａ及び外輪２の軌道溝２ａと径方向に対して接触角を有している。

外輪２の軸方向両端部の内周面には、密封装置５ａ，５ｂが嵌合される嵌合溝６がそれぞれ形成されている。なお、密封装置５ａ，５ｂは共に基本的構造が略同一であるので、図の左端側に配置された密封装置５ａについて説明すると、この密封装置５ａは、円環状の芯金７と、該芯金７に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材８とを備えており、外周縁部が外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれて嵌合されると共に、内周縁部が内輪１の外径面に対して非接触とされている。

ところで、密封装置５ａの外周縁部を外輪２の嵌合溝６に嵌め込む際には、弾性シール材８の弾性変形による力と芯金７の剛性による力とが嵌め込み時の圧力（以下、緊迫力という）として嵌合溝６ひいては外輪２に作用するが、この場合、芯金７の剛性が大きいと、前記緊迫力により外輪２を変形させてしまう虞れがあるため、弾性シール材８の肉厚を厚くして前記緊迫力による外輪２の変形を防止するようにした密封装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００３−９７５６５号公報 特開平７−２７９９７８号公報

しかしながら、上記特許文献２においては、弾性シール材８の肉厚を厚くすることにより弾性シール材８の弾性変形量を通常より大きくして密封装置５ａの外周縁部を外輪２の嵌合溝６に嵌め込むようにしているため、前記緊迫力の大部分が弾性シール材８の弾性変形によるものとなっている。従って、弾性シール材８の経年劣化や、熱劣化等により嵌合状態が不安定となり、密封装置５ａが外輪２の嵌合溝６からから不用意に脱落する虞れがある。

本発明は上述した課題を解消するためになされたものであり、その目的は、密封装置が固定される内輪または外輪に密封装置の芯金が与える緊迫力を抑制して内輪または外輪の変形を防止することができると共に、内輪または外輪からの密封装置の脱落を防止することができる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）〜（４）を特徴とする。

（１） 内輪、外輪、前記内輪と前記外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、前記内輪と前記外輪とのいずれかの軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置、を備えた転がり軸受であって、
前記密封装置が、円環状の芯金および該芯金に固着された弾性シール材を有し、前記嵌合溝に嵌合する前記芯金の嵌合部に切欠きが形成されていること。

（２） 上記（１）に記載の転がり軸受において、
前記転動体が玉であり、該玉が前記内輪の軌道溝及び前記外輪の軌道溝と径方向に対して接触角を有すること。

（３） 上記（１）に記載の転がり軸受において、
前記転動体が円筒ころであること。

（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに記載の転がり軸受において、
工作機械又はモータ用スピンドル装置の回転支持部に用いられること。

本発明によれば、内輪と外輪とのいずれかの軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定される密封装置において、嵌合溝に嵌合する芯金の嵌合部に切欠きを形成しているので、芯金の嵌合部に弾性を発現させることができ、芯金が内輪または外輪に与える緊迫力を抑えて内輪または外輪の変形を防止することができる。
また、外輪の変形を防止できることから、弾性シール材の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材の弾性によるのではなく、弾性シール材の弾性による力に加えて芯金の嵌合部の弾性による力と芯金の剛性による力も活用することができるので、内輪または外輪の嵌合溝に密封装置を確実に嵌合させることができ、嵌合溝からの密封装置が脱落することを防止することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る第１実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図、図２は図１に示される密封装置の要部拡大断面図、図３及び図４は図２に示される密封装置の変形例を示す要部拡大断面図、図５は本発明に係る第２実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図、図６は図５に示される密封装置の要部拡大断面図、図７及び図８は図６に示される密封装置の変形例を示す要部拡大断面図、図９は本発明に係る第３実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図、図１０は図９に示される密封装置の芯金を同図矢印Ａ方向から見た平面図、図１１は図９に示される密封装置の芯金を同図矢印Ｂ方向から見た平面図、図１２は図９に示される密封装置の変形例を示す平面図である。なお、各実施形態共に、転がり軸受として、工作機械の回転支持部に用いられるアンギュラ玉軸受を例に採る。また、既に図１３で説明した従来のアンギュラ玉軸受と重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付してその説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態であるアンギュラ玉軸受１０は、図１に示すように、外輪２の軸方向両端部の内周面に、密封装置１５ａ，１５ｂが嵌合される嵌合溝６がそれぞれ形成されている。なお、密封装置１５ａ，１５ｂは共に基本的構造が略同一であるので、図の左端側に配置された密封装置１５ａについて説明する。

図２に示されるように、密封装置１５ａは、円環状の芯金７と、該芯金７に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材８とを備えている。この密封装置１５ａの芯金７において、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる嵌合部１６は、芯金７の外周縁部を軸方向（アキシャル方向）の内方（玉３側）に折り曲げた円筒部分であり、この嵌合部１６の軸方向内方を向く先端面には、全周にわたって設けられ且つ軸方向に深さを有する円環溝状の切欠き１７ａが形成されている。

芯金７に固着された弾性シール材８は少なくとも芯金７の嵌合部１６を被覆しており、密封装置１５ａは、芯金７の嵌合部１６を弾性シール材８により被覆して構成された密封装置１５ａの外周縁部を外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれて外輪２に固定されている。なお、密封装置１５ａの内周縁部は、内輪１の外周面に非接触とされているが、接触して摺動するものであってもよい。

上述したように、本実施形態においては、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる密封装置１５ａの外周縁部を構成する芯金７の嵌合部１６に、切欠き１７ａを形成しているので、芯金７の嵌合部１６に弾性を発現させて芯金７の剛性を抑制することができ、該芯金７が外輪２に与える緊迫力を抑制することができる。これにより、外輪２の変形を防止することができる。

また、外輪２の変形を防止できることから、弾性シール材８の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材８の弾性によるのではなく、弾性シール材８の弾性による力に芯金７の弾性による力と芯金７の剛性による力も加わることとなるため、密封装置１５ａを外輪２の嵌合溝６に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置１５ａの外輪２の嵌合溝６からの脱落を防止することができる。

なお、切欠きは、図２に示されるものに限定されるものではなく、芯金７の嵌合部１６に弾性を発現せしめるものであればよい。例えば、図３に示されるように、嵌合部１６の外周面において全周にわたって設けられ且つ半径方向に深さを有する少なくとも１本（図３においては軸方向に適宜の間隔をおいた２本）の円環溝状の切欠き１７ｂとしてもよく、また、図４に示すように、嵌合部１６の軸方向内方を向く先端部を凸曲面状として、嵌合部１６の外周面、凸曲面部（先端部）及び内周面において全周にわたって設けられ且つ各面の法線方向に深さを有する複数本の円環溝状の切欠き１７ｃとしてもよい。

（第２実施形態）
次に、図５〜図８を参照して、本発明に係る第２実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明する。

本発明に係る第２実施形態であるアンギュラ玉軸受２０は、図５に示すように、外輪２の軸方向両端部の内周面に、密封装置２５ａ，２５ｂが嵌合される嵌合溝６がそれぞれ形成されている。なお、密封装置２５ａ，２５ｂは共に基本的構造が略同一であるので、図の左端側に配置された密封装置２５ａについて説明する。

図６に示すように、密封装置２５ａは、芯金２７と、該芯金２７に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材２８とを備えている。密封装置２５ａの芯金２７は円環板状とされており、上記第１実施形態のように外周縁部を軸方向内方に折り曲げた円筒部は形成されていない。そして、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる芯金２７の外周縁部（即ち、嵌合部）の外周面には、全周にわたって設けられ且つ半径方向に深さを有する円環溝状の切欠き３７ａが形成されている。

芯金２７に固着された弾性シール材２８は少なくとも芯金２７の外周縁部を被覆しており、密封装置２５ａは、芯金２７の外周縁部を弾性シール材２８により被覆して構成された密封装置２５ａの外周縁部を外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれて外輪２に固定されている。

上述したように、本実施形態においては、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる密封装置２５ａの外周縁部を構成する芯金２７の外周縁部（即ち、嵌合部）に、切欠き３７ａを形成しているので、芯金２７の外周縁部に弾性を発現させて芯金２７の剛性を抑制することができ、該芯金２７が外輪２に与える緊迫力を抑制することができる。これにより、外輪２の変形を防止することができる。

また、外輪２の変形を防止できることから、弾性シール材２８の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材２８の弾性によるのではなく、弾性シール材２８の弾性による力に芯金２７の弾性による力と芯金２７の剛性による力も加わることとなるため、密封装置２５ａを外輪２の嵌合溝６に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置２５ａの外輪２の嵌合溝６からの脱落を防止することができる。

なお、切欠きは、図６に示されるものに限定されるものではなく、芯金２７の外周縁部に弾性を発現せしめるものであればよい。例えば、図７に示されるように、芯金２７の外周縁部の内側面において全周にわたって設けられ且つ軸方向に深さを有する少なくとも１本（図３においては半径方向に適宜の間隔をおいた２本）の円環溝状の切欠き３７ｂとしてもよく、また、図８に示すように、芯金２７の外周縁部の先端部を凸曲面状として、該外周縁部の外側面、凸曲面部（先端部）及び内側面において全周にわたって設けられ且つ各面の法線方向に深さを有する複数本の円環溝状の切欠き３７ｃとしてもよい。

（第３実施形態）
次に、図９〜図１２を参照して、本発明に係る第３実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明する。

本発明に係る第３実施形態であるアンギュラ玉軸受４０は、図９に示すように、外輪２の軸方向両端部の内周面に、密封装置４５ａ，４５ｂが嵌合される嵌合溝６がそれぞれ形成されている。なお、密封装置４５ａ，４５ｂは共に基本的構造が略同一であるので、図の左端側に配置された密封装置４５ａについて説明する。

密封装置４５ａは、円環状の芯金４７と、該芯金４７に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材４８とを備えている。図１０及び図１１に示すように、この密封装置４５ａの芯金４７において、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる嵌合部５６は、芯金４７の外周縁部を軸方向内方に折り曲げた円筒部分であり、この嵌合部５６には、互いに適宜の間隔をおいて周方向に等間隔に設けられ且つ外周面から内周面まで貫通して該嵌合部５６の軸方向内方を向く先端面から該嵌合部５６の基端部に達する複数の切欠き５７が形成されている。

芯金４７に固着された弾性シール材４８は少なくとも芯金４７の嵌合部５６を被覆しており、密封装置４５ａは、芯金４７の嵌合部５６を弾性シール材４８により被覆して構成された密封装置４５ａの外周縁部を外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれて外輪２に固定されている。

上述したように、本実施形態においては、外輪２の嵌合溝６に嵌め込まれる密封装置４５ａの外周縁部を構成する芯金４７の嵌合部５６に、複数の切欠き５７を形成しているので、芯金４７の嵌合部５６に弾性を発現させて芯金４７の剛性を抑制することができ、該芯金４７が外輪２に与える緊迫力を抑制することができる。これにより、外輪２の変形を防止することができる。

また、外輪２の変形を防止できることから、弾性シール材４８の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材４８の弾性によるのではなく、弾性シール材４８の弾性による力に芯金４７の弾性による力と芯金４７の剛性による力も加わることとなるため、密封装置４５ａを外輪２の嵌合溝６に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置４５ａの外輪２の嵌合溝６からの脱落を防止することができる。

なお、切欠きは、図１０及び図１１に示されるものに限定されるものではなく、図１２に示されるように、切欠き５７を延設し、芯金４７の外側面から内側面まで貫通して嵌合部５６の基端部から芯金４７の半径方向内方に伸びる切欠き５８を形成してもよい。また、図１０〜図１２に示す切欠き５７，５８と図２〜図４に示す切欠き１７ａ，１７ｂ，１７ｃとを組み合わせるようにしてもよい。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜な変形、改良等が可能である。

例えば、上記各実施形態では、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を例示したが、これに替えて、円筒ころ軸受やその他の転がり軸受に装着される密封装置に本発明を適用してもよい。

更に、上記各実施形態では、工作機械の回転支持部に用いられる転がり軸受を例示したが、高速モータ用スピンドル装置やその他の機械、装置等の回転支持部に用いられる転がり軸受に本発明を適用してもよい。

その他、前述した各実施形態において例示した内輪、外輪、転動体、嵌合溝、芯金、弾性シール材、切欠き等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個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。

本発明に係る第１実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図である。 図１に示される密封装置の要部拡大断面図である。 図２に示される密封装置の変形例を示す要部拡大断面図である。 図２に示される密封装置の他の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る第２実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図である。 図５に示される密封装置の要部拡大断面図である。 図６に示される密封装置の変形例を示す要部拡大断面図である。 図６に示される密封装置の他の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る第３実施形態であるアンギュラ玉軸受を説明するための断面図である。 図９に示される密封装置の芯金を同図矢印Ａ方向から見た平面図である。 図９に示される密封装置の芯金を同図矢印Ｂ方向から見た平面図である。 図９に示される密封装置の変形例を示す平面図である。 従来のアンギュラ玉軸受の一例を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１ 内輪
１ａ 内輪軌道溝
２ 外輪
２ａ 外輪軌道溝
３ 玉（転動体）
６ 嵌合溝
７ 芯金
８ 弾性シール材
１０ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
１５ａ 密封装置
１７ａ 切欠き

Claims (4)

1. 内輪、外輪、前記内輪と前記外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、前記内輪と前記外輪とのいずれかの軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置、を備えた転がり軸受であって、
   前記密封装置が、円環状の芯金および該芯金に固着された弾性シール材を有し、前記嵌合溝に嵌合する前記芯金の嵌合部に切欠きが形成されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記転動体が玉であり、該玉が前記内輪の軌道溝及び前記外輪の軌道溝と径方向に対して接触角を有することを特徴とする請求項１に記載した転がり軸受
3. 前記転動体が円筒ころであることを特徴とする請求項１に記載した転がり軸受。
4. 工作機械又はモータ用スピンドル装置の回転支持部に用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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