JP2007016822A - 密封玉軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】
回転トルクを小さくする必要のある用途に使用される密封玉軸受で、軸方向に外輪と内輪が偏倚した状態で使用する場合、密封シールとシール溝との摺接シメシロの減少により摺接圧力が小さくなったときにも、回転中に密封シールとシール溝との間で発生する鳴き音を防止できる密封玉軸受を提供する事を課題としている。
【解決手段】
外内輪が軸方向に相対的に偏倚して取付けられたときに、摺接シメシロが減少する密封シール側を示す識別部を密封玉軸受の所定位置に設けると共に、前記摺接シメシロが減少する密封シールに保持器の側輪部を対向させ、前記側輪部の内周面と内輪の外周面との間にグリース誘導路を形成し、内輪の回転によって玉および内輪の外周面近傍のグリースを摺接シメシロが減少したシール部へ供給するようにしたことを特徴とする密封玉軸受により課題の解決を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、密封玉軸受に関する。
従来、軸受内部へ外部からの異物の侵入を防止するためには、玉軸受には内輪若しくは外輪と接触しながら摺接する密封シールが使用されている。特に、回転トルクを小さくする必要がある用途では、軽い摺接圧力で摺接する。
図３（ａ）、（ｂ）において、従来使用されている密封玉軸受を説明する。
図３（ａ）に従来の密封玉軸受Ｈｚの回転中心線Ｘ０−Ｘ０より上半分の断面図を示している。
図３（ａ）に示す断面図は、密封玉軸受Ｈｚの軸方向（幅方向）中心線ＣＬｚに対して対称になっているので片方（図、左側）を主に説明する。
外輪１ｚと内輪２ｚと外内輪の間に介在する玉３ｚと玉３ｚを保持している保持器４ｚと外輪１ｚの内周両端部に固定されている密封シール５ｚ、５ｚと、玉３ｚの近傍に封入されているグリースＧｚより構成されている。
外輪１ｚは内周の中央部に内周軌道１ａｚを有している。
内周両端部には密封シール５ｚ，５ｚを取付ける固定用溝１２ｚ，１２ｚを有している。
内輪２ｚ外周には中央部に内周軌道１ａｚに対向する外周軌道２ａｚを有している。
外周軌道２ａｚに連設して外周軌道２ａｚの軸方向両側に円筒状の外周面２３ｚ，２３ｚが形成されている。
外周面２３ｚ,２３ｚと内輪の両端面２９ｚ、２９ｚとの間には、後述するように密封シールと摺接するシール溝２２ｚ,２２ｚがそれぞれ設けられている。
シール溝２２ｚは、軸方向外側に径方向外方に向かって所定の角度βで傾斜面２５ｚが形成されている。さらに、傾斜面２５ｚの所定位置から軸方向外側に向けて連設されて内輪の端面２９ｚまで円筒部が形成されている。
密封シール５ｚ，５ｚは中心線ＣＬｚに対し左側と右側では取付けの向きが反対であるが構造は同一であるから、左側について説明する。
密封シール５ｚは、略円盤状で補強用の芯金５１ｚと芯金５１ｚを被覆している弾性部材５２ｚからなっている。芯金５１ｚの外周の径方向外側には固定部５２１ｚが形成されており、外輪１ｚの固定用溝１２ｚに弾性的に嵌合固定される。
芯金５１ｚの内周の径方向内側にはシールリップ５２２ｚが形成されている。シールリップ５２２ｚは傾斜面２５ｚに弾性的に当接しており、内輪２ｚの回転に伴って摺接する。シールリップ５２２ｚは傾斜面２５ｚと所定の摺接シメシロを持っている。
保持器４ｚは密封玉軸受Ｈｚの軸方向左方から（図３（ａ）中、左側）組み込まれて玉３ｚを保持する冠型保持器である。保持器４ｚは側輪部４１ｚと、側輪部４１ｚから軸方向に延在している片持ちの柱部４２ｚとからなっている。
柱部４２ｚは円周方向に互いに隣り合う柱部４２ｚによって、玉を保持するポケットＰｚを形成している。
保持器４ｚの内周面４４ｚは円筒状である。
グリースＧは外周軌道１ａｚ、内周軌道２ａｚ、玉３ｚ、およびそれらの近傍に封入若しくは塗布されている。
この従来の玉軸受Ｈｚは内周軌道１ａｚと玉３ｚおよび外周軌道２ａｚと玉３ｚとの間に、それぞれ、半径方向すき間としてＣ１ｚ,Ｃ２ｚが設けられている。すなわち、Ｃ１ｚ+Ｃ２ｚの半径方向すき間が存在する。
外輪１ｚと内輪２ｚはこのすき間Ｃ１ｚ＋Ｃ２ｚによって軸方向に互いに離隔するように相対移動する。これを偏倚と呼ぶ。
図３（ａ）に示す密封玉軸受Ｈｚの中心線ＣＬｚは、外輪１ｚと内輪２ｚが軸方向に相対移動する前の状態を表しているが、実際には、外輪１ｚおよび内輪２ｚにはそれぞれ中心線ＣＬ１ｚ、ＣＬ２ｚがある。
外輪１ｚの中心線ＣＬ１ｚと内輪２ｚの中心線ＣＬ２ｚとが軸方向に偏倚して、左側の密封シール５ｚのシールリップ５２２ｚと内輪２ｚの傾斜面２５ｚとの摺接シメシロが、少なくなった状態で内輪２ｚが回転する場合について、図３（ｂ）を用いて説明する。
密封玉軸受Ｈｚの外輪１ｚがハウジングＴｚに組み込まれ、内輪が回転軸（図示、略）に嵌合され、矢印Ｕｚに示す予圧を内輪２ｚにかけて使用する場合に、半径方向すき間Ｃ１ｚ＋Ｃ２ｚがあることにより、外輪１ｚと内輪２ｚとの中心線ＣＬ１ｚとＣＬ２ｚが、軸方向に偏倚して離隔し、接触角γの方向に内周軌道１ａｚと玉３ｚと外周軌道２ａｚが接触し、接触角γの方向に予圧Ｆが発生する。
外輪１ｚと内輪２ｚの偏倚によって、図３（ｂ）左側の密封シールと内輪傾斜面２５ｚとの摺接シメシロが減少し（図３（ｂ）の破線Ａｚ）、図３（ｂ）右側の密封シールと内輪傾斜面２５ｚとの摺接シメシロが増加する（図３（ｂ）の破線Ｂｚ）。
摺接シメシロが減少すると、摺接圧力が減少し、摺接圧力が減少した状態で内輪を回転させると、回転に伴い外周軌道２ａｚやその近傍、および、保持器４ｚや玉３ｚに付着しているグリースＧｚに遠心力が作用して、外輪内周面の方向に向かって移動してしまい、シール部の潤滑剤が不足して、音が発生することがある。この問題に対して、一つの提案がある。（例えば、特許文献１を参照）
特開２００４−１２４９５４号公報
特許文献１は、内輪軌道溝からシール溝にかけてグリースを塗布したり、内輪外周に潤滑剤橋渡し部が形成されたり、保持器の玉挿入部に橋渡し部が形成されていたりしている。
しかしながら、いずれの場合も、内輪が回転をすると、グリースはその場所に存在し続けることは困難で、遠心力によって、外輪内周面のほうへ移動してしまう。そうなると、シール溝と密封シールとのシール部へ供給することは難しくなる。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、回転トルクを小さくする必要のある用途に使用される密封玉軸受で、軸方向に外輪と内輪が偏倚した状態で使用する場合、密封シールとシール溝との摺接シメシロの減少により摺接圧力が小さくなったときにも、回転中に密封シールとシール溝との間で発生する鳴き音を防止できる密封玉軸受を提供することを課題としている。
上記の目的を達成するため、本発明は、
内周面に内周軌道を有する外輪と、
外周面に前記内周軌道に対向する外周軌道を有する内輪と、
前記外内輪間に介在し、前記外内輪の相対回転を可能にする玉と、
側輪部と該側輪部から軸方向に延在して前記玉を収容保持する所定数のポケットを形成する柱部とを有する保持器と、
前記外輪の内周両端部に固定され、内輪の外周両端部に形成されたシール溝と摺接シメシロを有するシール部を形成して、外内輪間を密封する密封シールと、
を備えた密封玉軸受において、
外内輪が軸方向に相対的に偏倚して取付けられたときに、前記摺接シメシロが減少する密封シール側を示す識別部を密封玉軸受の所定位置に設けると共に、前記摺接シメシロが減少する密封シールに保持器の側輪部を対向させ、前記側輪部の内周面と内輪の外周面との間にグリース誘導路を形成し、内輪の回転によって玉および内輪の外周面近傍のグリースを摺接シメシロが減少した前記シール部へ供給するようにしたことを特徴とする密封玉軸受を提供する。
本発明によれば、回転トルクを小さくする必要のある用途に使用される密封玉軸受で、軸方向に外輪と内輪が偏倚した状態で使用する場合、密封シールとシール溝との摺接シメシロの減少により摺接圧力が小さくなったときにも、回転中に密封シールとシール溝との間で発生する鳴き音を防止できる密封玉軸受を提供する事が出来る。
以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）によって本発明の実施形態１を説明する。
図１（ａ）は本実施形態に係わる密封玉軸受Ｈの回転中心線Ｘ−Ｘより上半分の断面図である。
図１（ｂ）は図１（ａ）の保持器の内周面（矢印Ｖ１から見た部分））から見た要部である。
図１（ｃ）は内輪の断面図である。
図１（ｄ）は予圧をかけた取付け状態の説明図である。
図１（ａ）、（ｃ）における断面図は、密封玉軸受Ｈの軸方向中心線ＣＬに対して対称になっているので、図中、左側を主に説明する。
密封玉軸受Ｈは、外輪１と内輪２と外内輪の間に介在する玉３と玉３を保持している保持器４と外輪の内周両端部に固定されている密封シール５，５と、玉３の近傍に封入されているグリースＧより構成されている。
外輪１は円筒面である外周面１１と、内周の中央部に内周軌道１ａを有している。内周両端部には密封シール５，５を取付ける固定用溝１２，１２を有している。
内輪２は円筒面である内周面２１と、外周には中央部に内周軌道１ａに対向する外周軌道２ａを有している。外周軌道２ａに連設して外周軌道２ａの軸方向両側に円筒状の外周面２３，２３が形成されている。
円筒状の外周面２３,２３と内輪両端面２９，２９との間の外周両端部には、後述するように密封シールと摺接するシール溝２２,２２がそれぞれ設けられている。
本実施形態の密封玉軸受Ｈの軸方向（幅方向）中心線ＣＬより左側（図中、左半分）では、内輪２は外周面２３に続いて所定の角度αで全円周にわたって面取り部２４が形成され、さらに面取り部２４の軸方向外側に径方向内方に向かったシール溝２２が形成されている。シール溝２２は、さらに、軸方向外側に径方向外方に向かって所定の角度βで傾斜面２５が形成されている。さらに、傾斜面２５の所定位置から軸方向外側に向けて連設されて内輪の端面２９まで円筒部２６が形成されている。
本実施形態の玉軸受Ｈの軸方向（幅方向）の中心線ＣＬより右側（図中、右半分）では、内輪２は左側のような面取り部２４を除いては左側の形状と同一の形状をしている。
密封シール５，５は左側と右側では取付けの向きが反対であるが構造は同一であるから、左側について説明する。
密封シール５は、略円盤状で補強用の芯金５１と芯金５１を被覆している弾性部材５２からなっている。一般的には、弾性部材として、ニトリルゴムが用いられている。芯金５１の外周の径方向外側には固定部５２１が形成されており、外輪１の固定用溝１２に弾性的に嵌合固定される。
芯金５１の内周の径方向内側にはシールリップ５２２が形成されている。シールリップ５２２は主リップ５２３と副リップ５２４から構成されている。主リップ５２３は内輪２のシール溝２２の傾斜面２５に弾性的に当接して摺接シメシロを有するシール部を形成している。シーリリップ５２２と固定部５２１とを繋いでいる連結部５２９が芯金５１の外方を被覆している。被覆は密封シール５を組み込んだときに密封玉軸受Ｈの外側になるように組まれる。
保持器４は玉軸受の軸方向左方から（図１（ａ）では左側）組み込まれて玉３を保持する冠型保持器である。材質は合成樹脂で、成型加工をしたものである。
保持器４は側輪部４１と、側輪部４１から軸方向に延在している片持ちの柱部４２とからなっている。
柱部４２は円周方向に互いに隣り合う柱部４２によって、玉３を収容するポケットＰを形成している。柱部４２の先端には爪部４３が形成されている。ポケットＰは球面形状に成型されている。球面の直径は、玉３の直径よりも所定寸法だけ大きくなっている。爪部４３は、玉３と保持器４とが軸方向に離脱しないように玉３を抱きかかえている。
保持器４の側輪部４１の内周にはテーパ面４４が形成されている。テーパ面４４は、内輪２の外周面に連設されている面取り部２４と対向して、面取り部２４との間に所定のすき間４５を有するグリース誘導路を形成する。
グリースＧは外周軌道１ａ、内周軌道２ａ、玉３、およびそれらの近傍に封入若しくは塗布されている。
本実施形態の密封玉軸受Ｈは、外輪１の内周面と保持器４の外周面との間の径方向すき間δ１および保持器４の内周面と内輪２の外周面との間の径方向すき間δ２をそれぞれ玉３の直径の２０％以下とし、また、保持器４の側輪部４１と密封シール５の芯金５１との間の軸方向すき間δ３を玉３の直径の１５％以下になるように設定している。
本実施形態の密封玉軸受Ｈは、内周軌道１ａと玉３および外周軌道２ａと玉３との間に、それぞれ、半径方向すき間としてＣ１,Ｃ２が設けられている。すなわち、Ｃ１+Ｃ２の半径方向すき間がある。外輪１と内輪２はこのすき間Ｃ１＋Ｃ２によって軸方向に互いに離隔するように相対移動する。これを偏倚と呼ぶ。
図１（ａ）に示す密封玉軸受の中心線ＣＬは、外輪１と内輪２が軸方向に移動する前の状態を表しているが、実際には、外輪１および内輪２にはそれぞれ中心線ＣＬ１、ＣＬ２がある（図１（ｄ）参照）。
外輪１の中心線ＣＬ１と内輪２の中心線ＣＬ２とが軸方向に偏倚して、左側の密封シール５のシールリップ５２２と内輪２の傾斜面２５との摺接シメシロが、少なくなった状態で内輪２が回転する場合について、図１（ｄ）を用いて説明する。
密封玉軸受Ｈの外輪１がハウジングＴに組み込まれ、内輪が回転軸（図示、略）に嵌合され、矢印Ｕ１に示す予圧を内輪２にかけて使用する場合に、半径方向すき間Ｃ１＋Ｃ２があることにより、外輪１と内輪２との中心線ＣＬ１とＣＬ２が、軸方向に偏倚して離隔し、接触角γの方向に内周軌道１ａと玉３と外周軌道２ａが接触し、接触角γの方向に予圧Ｆが発生する。
外輪１と内輪２の偏倚によって、図１（ｄ）左側の密封シールと内輪傾斜面２５との摺接シメシロが減少し（図１（ｄ）の破線Ａ）摺接圧力が小さくなる。一方、図１（ｄ）右側の密封シールと内輪傾斜面２５との摺接シメシロは増加し（図１（ｄ）の破線Ｂ）摺接圧力は大きくなる。
元来、内輪を回転させると、回転に伴い外周軌道２ａやその近傍、および、保持器４や玉３に付着しているグリースＧが遠心力により、外輪内周面の方向に向かって移動しようとするので、摺接シメシロが減少して、摺接圧力が小さくなっているシール部はグリースが少なくなる状態になる。
しかし、本実施形態の密封玉軸受Ｈは、以上説明したような構成になっているので、外周軌道２ａやその近傍、および、保持器４や玉３に付着しているグリースＧに回転に伴う遠心力が作用する場合でも、保持器４の内周に設けられているテーパ面４４によってグリースＧの外方への移動が遮られ、そして、内輪２の面取り部２４と保持器４の側輪部４１のテーパ面４４とで形成されるすき間４５によって形成されるグリース誘導路を、矢印Ｙに示すように摺接シメシロが減少したシールリップ５２２の主リップ５２３の方向へグリースＧが誘導され、誘導されたグリースＧが左側の密封シール５の主リップ５２３と内輪２のシール溝２２の傾斜面２５とのシール部の潤滑に寄与するという効果を奏する。さらに、すき間δ１、すき間δ２、すき間δ３を前述のように設定することにより、グリースＧを主リップ５２３と傾斜面２５とのシール部に積極的に、効率よく供給することが出来、前記の効果を向上させることが出来る。
従って、左側の密封シール５の主リップ５２３とシール溝２２の傾斜面２５との摺接シメシロが減少した場合であっても、良好な潤滑状態を維持でき鳴き音を生じることはない。
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照しながら、実施形態１の変形例を説明する。
図２（ａ）は図１（ａ）相当図であり図２（ｂ）は図１（ｂ）相当図である。
本変形例は、保持器４の構成に変更を加えたものであるから、保持器４に関し説明をする。保持器４には、ポケットＰと側輪部４１の内周に形成してあるテーパ面４４とを連絡する通路４７を設けている。この通路４７を設けることによって、ポケットＰの中で玉によって攪拌されているグリースＧは通路４７方向への抵抗が少なくなり、内輪２の面取り部２４とテーパ面４４とのすき間４５によって形成されるグリース誘導路を更に通過しやすくなり、通過したグリースＧが主リップ５２３と傾斜面２５との潤滑に寄与することになる。
なお、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において説明した同一部位、同一符号については説明を省略する。
上記実施形態１および変形例で説明した密封玉軸受Ｈの内部の構成による効果を奏せしむために、摺接シメシロが減少する側を外観上識別できるような、識別部を設けて実施する必要がある。
たとえば、実施形態１および変形例において、密封シールの色彩を変えるとか、外輪および内輪の所定の箇所に電解刻印などによって表示を付すことなど簡便な手段によって実施するものである。
（ａ）は本発明の実施形態１の断面図を示す。（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｖ１から見た保持器の要部の一部を示す。（ｃ）は内輪の断面図を示す。（ｄ）は実施形態１の作用効果の説明図である。 （ａ）は実施形態１の変形例を示す断面図である。（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ｖ２から見た保持器の要部の一部を示す。 （ａ）は従来図の断面図である。（ｂ）は従来品の問題を示す説明図である。
符号の説明
Ｈ：密封玉軸受
１：外輪
１ａ：内周軌道
１１：外輪の外周面
１２：シールの固定用溝
２：内輪
２ａ：外周軌道
２１：内周面
２２：シール溝
２３：内輪の外周面
２４：面取り部
２５：傾斜面
２６：円筒面
２９：内輪端面
３：玉
４：保持器
４１：側輪部
４２：柱部
４３：爪部
４４：テーパ面
Ｐ：ポケット
４５：すき間
５：密封シール
５１：芯金
５２：弾性部
５２１：固定部
５２２：シールリップ部
５２３：主リップ
５２４：副リップ
ＣＬ：玉軸受中心線
ＣＬ１：外輪中心線
ＣＬ２：内輪中心線
Ｃ１＋Ｃ２：半径方向すき間

Claims (1)

  1. 内周面に内周軌道を有する外輪と、
    外周面に前記内周軌道に対向する外周軌道を有する内輪と、
    前記外内輪間に介在し、前記外内輪の相対回転を可能にする玉と、
    側輪部と該側輪部から軸方向に延在して前記玉を収容保持する所定数のポケットを形成する柱部とを有する保持器と、
    前記外輪の内周両端部に固定され、内輪の外周両端部に形成されたシール溝と摺接シメシロを有するシール部を形成して、外内輪間を密封する密封シールと、
    を備えた密封玉軸受において、
    外内輪が軸方向に相対的に偏倚して取付けられたときに、前記摺接シメシロが減少する密封シール側を示す識別部を密封玉軸受の所定位置に設けると共に、前記摺接シメシロが減少する密封シールに保持器の側輪部を対向させ、前記側輪部の内周面と内輪の外周面との間にグリース誘導路を形成し、内輪の回転によって玉および内輪の外周面近傍のグリースを摺接シメシロが減少した前記シール部へ供給するようにしたことを特徴とする密封玉軸受。
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