JP2006194275A - 密封シール付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 高気密性を確保しつつ、高速回転させることができる密封シール付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】 外輪３の軸方向両端部に、内輪４に向かって延びるシール部材２が取り付けられる密封シール付き転がり軸受１であって、シール部材２は、内輪４の外周面に対して径方向に締め代Ｓを有する接触型シールで、内輪４とシール先端部１２の接触点をシール芯金高さＸの範囲内に形成すると共に、シール先端部１２の角度を６０〜１５０°に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高気密性が要求される高速回転用の密封シール付き転がり軸受に関する。

従来、転がり軸受において、内輪及び外輪に形成された軌道輪と、玉やころ等の転動体との間の潤滑性を長期にわたって維持するために、グリースや潤滑油等の潤滑剤を軌道面に付与している。このような転がり軸受の一種に、潤滑剤が漏れることを防止すると共に、軌道面にゴミや埃等が付着することを防止するシール部材を備えたシール付き転がり軸受がある。

このシール付き転がり軸受に組み付けるシール部材として、従来では、非接触型の金属シールド板や、シールリップを撓み易い形状にすることにより内輪との摩擦力を小さくした軽接触型ゴムシール（例えば、特許文献１参照）等が使用されている。
特開２０００−１１０８４２号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、これら従来のシール部材を、高気密性が要求される高速回転用のシール付き転がり軸受に使用した場合、非接触型の金属シールド板では、気密性を確保できず、また、軽接触型ゴムシールでは、ある程度の低圧力に対しては気密性を確保できるが、高圧になるに従いシールリップの撓みが大きくなり、内輪シール溝とシールリップの間の摩擦力が増大して、このままの状態で高速回転させると、内輪シール溝と接触するシールリップに著しい磨耗が生じて、気密性が低下する可能性がある。

本発明はこのような問題を改善するためになされたものであり、その目的は、高気密性を確保しつつ、高速回転させることができる密封シール付き転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、前記外輪と前記内輪の両軌道面間に転動自在に介挿される複数の転動体と、前記外輪の軸方向両端部に取り付けられ、前記内輪に向かって延びるシール部材と、を備える密封シール付き転がり軸受であって、
前記シール部材は、前記内輪の外周面に対して径方向に締め代を有する接触型シールで、前記内輪とシール先端部の接触点をシール芯金高さの範囲内に形成すると共に、前記シール先端部の角度を６０〜１５０°に形成することを特徴とする密封シール付き転がり軸受。

本発明の密封シール付き転がり軸受によれば、内輪の外周面に対して径方向に締め代を有するシール部材に、内輪とシール先端部の接触点をシール芯金高さの範囲内に形成すると共に、シール先端部の角度を６０〜１５０°に形成するので、転がり軸受を高速回転させたとしても、高気密性を確保できる。

以下、本発明の密封シール付き転がり軸受の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である密封シール付き転がり軸受を説明するための断面図、図２は図１に示す密封シール付き転がり軸受の要部拡大図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である密封シール付き転がり軸受１は、内周面に軌道面３ａを有する外輪３と、外周面に軌道面４ａを有する内輪４と、外輪３と内輪４の両軌道面３ａ，４ａ間に転動自在に介挿される複数の玉（転動体）５と、転動体５を円周方向に等間隔に保持する打ち抜き保持器６と、外輪３の軸方向両端部に取り付けられるシール部材２と、から構成される。なお、図中２０は、回転軸である。

外輪３には、内周面側の軸方向両端部にシール部材２を取り付けるための凹溝７が円周方向に沿って形成される。

シール部材２は、図２に示すように、一枚の環状の金属を所要の形状に加工してなるシール芯金８に、ゴム製のシール９を被覆したもので、径方向内端部には、内輪４の外周面に当接するシールリップ１０が形成され、径方向外端部には、外輪３の凹溝７に嵌入させる嵌入部１１が形成される。従って、外輪３の凹溝７に嵌入部１１を嵌入させることによりシール部材２は転がり軸受１に取り付けられ、内輪４の外周面に締め代Ｓを持って当接する。

シール芯金８は、径方向内端部を軸方向内側に略「く」字状に屈曲させて芯金先端部８ａを形成し、また、径方向外端部をクランク状に形成する。

シール芯金８の材質としては、スチール、アルミ等の各種金属が使用され、用途に応じて適宜選択される。また、シール９の材質としては、ＮＢＲ（合成ゴム）等の樹脂が使用されるが、特に限定するものではなく、用途に応じてフッソゴム等も適宜選択される。

シールリップ１０は、シール芯金８の内側面８ｂと連続し、芯金先端部８ａを覆うように形成される傾斜面１０ａ及び傾斜面１０ｂと、シール９の外側面９ａから軸方向内側に向くように形成される傾斜面１０ｃとを有し、この傾斜面１０ｂと傾斜面１０ｃとでシール先端部１２を形成する。

シール先端部１２は、傾斜面１０ｂと傾斜面１０ｃの頂点で、内輪４と接触するシール先端接触点（接触点）１３を有し、このシール先端接触点１３をシール芯金高さＸの範囲内に形成し、また、シール先端接触点１３を中心点に、傾斜面１０ｂと傾斜面１０ｃとを、シール先端角度θ＝６０〜１５０°となるように形成する。
ここで、このシール芯金高さＸとは、シール芯金８の外側面から芯金先端部８ａまでの軸方向の幅のことである。

従って、本実施形態の本発明の密封シール付き転がり軸受１では、内輪４の外周面に対して径方向に締め代Ｓを有するシール部材２で、内輪４とシール先端部１２とが接触するシール先端接触点１３をシール芯金高さＸの範囲内に形成し、また、シール先端部１２を、シール先端角度θ＝６０〜１５０°となるように形成するので、軸受外部からの圧力によるシールリップ１０の撓みが低減される。これにより、シールリップ１０と内輪４との間の接触力及び摩擦力も低減できるので、転がり軸受１を高速回転させたとしても、シールリップ１０の摩耗を生じ難くできると共に、高気密性を確保することができる。

以下に、本発明品と従来品（軽接触型ゴムシール）とを比較するために行った試験の一例を示す。
本試験では、本発明品と従来品のそれぞれに正圧０．３０ＭＰａを印加して、所定時間回転試験をした後に、それぞれの軸受側面の一方に正圧０．０５〜０．３０ＭＰａを印加して、空気漏れの有無を確認する。結果を表１に示す。

（試験条件）
[試験軸受サイズ] 軸受型番 ６０００（外径φ２６ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、幅８ｍｍ）
[回転試験時の印加圧] 正圧０．３０ＭＰａ
[回転試験条件] 内輪回転数１８０００ｒ／ｍｉｎ
回転時間５００時間
雰囲気温度１５０℃
[試験個数] 本発明品：５個、従来品：５個
[回転試験後の空気漏れ判定条件] 瞬間的な空気漏れも不合格（×）とした。

表１から明らかなように、従来品は正圧０．０５ＭＰａまでしか気密性が確保できなかったが、本発明品は、正圧０．３０ＭＰａまで印加しても空気漏れは発生しなかった。

なお、図３及び図４には、本発明品と従来品の無印加時の状態と０．３０ＭＰａ印加時の状態が示されており、図３（ｂ）に示すように、本発明に０．３ＭＰａ印加した場合、シール部材が少し内側に変形するのみで、シールリップと内輪外周面との接触面積はほとんど変化しないことがわかる。一方、図４（ｂ）に示すように、従来品に０．３ＭＰａ印加した場合は、シールリップが大きく内側に撓んで、シールリップと内輪シール溝との接触面積が増大していることがわかる。

次に、空気漏れへのシール先端接触点の影響を確認するために行った試験について説明する。
本試験では、軸受側面の一方に正圧０．３０ＭＰａを印加して、他方の側面からの空気漏れ量（ｍｌ／ｍｉｎ）を測定する。また、軸受は、シール先端接触点の位置を、芯金高さに対して−４０〜１４０までの範囲で変更し、残りの仕様を本発明と同一としたものを使用する。結果を図５のグラフ１に示す。

（試験条件）
[試験軸受サイズ] 軸受型番 ６０００（外径φ２６ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、幅８ｍｍ）
[回転試験時の印加圧] 正圧０．３０ＭＰａ
[空気漏れ判定条件] １ｍｌ／ｍｉｎ以上は不合格とした。

図５から明らかなように、芯金高さに対してシール先端接触点の位置が０〜１００の範囲内、即ち、芯金高さの範囲内にシール先端接触点が形成される場合では、空気漏れは確認されなかった。

次に、空気漏れへのシール先端角度θの影響を確認するために行った試験について説明する。
本試験では、軸受側面の一方に正圧０．３０ＭＰａを印加して、他方の側面からの空気漏れの有無を確認する。また、軸受は、シール先端角度θを４０〜１７０°の範囲で変更し、残りの仕様を本発明と同一としたものを使用する。結果を表２に示す。

（試験条件）
[試験軸受サイズ] 軸受型番 ６０００（外径φ２６ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、幅８ｍｍ）
[回転試験時の印加圧] 正圧０．３０ＭＰａ
[空気漏れ判定条件] 瞬間的な空気漏れも不合格（×）とした。

表２から明らかなように、シール先端角度θが６０〜１５０°の範囲の場合では、空気漏れは全く確認されなかった。

なお、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。
例えば、転動体として、本実施形態では玉を使用したが、その他に円筒ころ、円すいころ、針状ころなどを使用してもよい。
また、保持器として、本実施形態では打ち抜き保持器を使用したが、その他に冠型保持器を使用してもよい。

その他、上記実施の形態において例示した内輪、外輪、軌道面、転動体、保持器、シール部材、シール芯金及びシールリップ等の材質、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。

本発明の一実施形態である密封シール付き転がり軸受を説明するための断面図である。 図１に示す密封シール付き転がり軸受の要部拡大図である。 （ａ）は本発明品の無印加時の状態を示すモデル図である。（ｂ）は本発明品の０．３０ＭＰａ印加時の状態を示すモデル図である。 （ａ）は従来品の無印加時の状態を示すモデル図である。（ｂ）は従来品の０．３０ＭＰａ印加時の状態を示すモデル図である。 本実施例の試験結果を示す図である。

符号の説明

１ 密封シール付き転がり軸受
２ シール部材
３ 外輪
４ 内輪
５ 玉（転動体）
６ 保持器
７ 凹溝
８ シール芯金
９ シール
１０ シールリップ
１１ 嵌入部
１２ シール先端部
１３ シール先端接触点
２０ 回転軸

Claims (1)

1. 内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、前記外輪と前記内輪の両軌道面間に転動自在に介挿される複数の転動体と、前記外輪の軸方向両端部に取り付けられ、前記内輪に向かって延びるシール部材と、を備える密封シール付き転がり軸受であって、
   前記シール部材は、前記内輪の外周面に対して径方向に締め代を有する接触型シールで、前記内輪とシール先端部の接触点をシール芯金高さの範囲内に形成すると共に、前記シール先端部の角度を６０〜１５０°に形成することを特徴とする密封シール付き転がり軸受。

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