JP2007051760A - Sealed rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁クラッチ、プーリ等の各種機械装置の回転軸支持部に組み込まれる密封型転がり軸受に関するものである。 The present invention relates to a sealed type rolling bearing incorporated in a rotating shaft support portion of various mechanical devices such as an electromagnetic clutch and a pulley.
従来から、各種機械装置の回転軸支持部には、軸受内部のグリースが外部に漏れるのを防止するとともに、外部からの異物の進侵入を防止するために密封型転がり軸受が採用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, sealed rolling bearings have been employed in rotating shaft support portions of various mechanical devices in order to prevent grease inside the bearing from leaking to the outside and to prevent foreign substances from entering and entering from the outside.
この密封型転がり軸受は、図3に示すように、内輪30と、外輪31と、この内輪30と外輪31との間に転走自在に設けられたボール32と、前記内輪30および外輪31の軸方向両端面に嵌められる環状のシール部材33とから構成される。
As shown in FIG. 3, this sealed type rolling bearing includes an
上記内輪30の外径面に上記ボール32が転走する内輪軌道34が設けられ、上記外輪31の内径面に前記内輪軌道34に対向した外輪軌道35が設けられている。この内輪軌道34の両側方に周方向のシール溝36、36が形成され、この各シール溝36に対向した外輪31の内径面にシール部材係止溝37、37が形成されている。このシール部材係止溝37に上記シール部材33の外周部が係止されている。
An
上記シール部材33は、弾性材を芯金で補強したものであり、その内周部にシールリップ38が設けられ、このシールリップ38の端縁部39をシール溝36の側壁面40に当接させている。
The
上記のように構成される密封型転がり軸受において、軸受内部のグリースが外部に漏出することを防止するとともに、外部からの異物の進侵入を防止するために、シール部材33の構造を工夫してシール性の向上を図ることが行われている(特許文献1)。
この密封型転がり軸受に組み込まれるシール部材33は、その内周部に設けたシールリップ38の端縁部39と、上記シール溝36の側壁面40および底面41とのなす角度を規定している。
The
具体的には、図4に示すように、シールリップ38の端縁部39を構成する上記シール溝36の側壁面40に対向する傾斜壁面42と、この傾斜壁面42よりも直径方向内向側に位置し前記シール溝36の底面41に対向する内周面43とのうち、傾斜壁面42と上記シール溝36の側壁面40とのなす角度αを10度〜45度に、かつ内周面43とシール溝36の底面41とのなす角度βを0度〜30度に規定することでシール性の向上を図っている。
Specifically, as shown in FIG. 4, an
上記の密封型転がり軸受では、シールリップ38の内周面43とシール溝36の底面41とのなす角度βを0度〜30度に規定しているが、シール性(特に異物の侵入の防止)は、シールリップ38の端縁部39と、シール溝36の側壁面40との接触状態が重要となるため、この接触状態が上記の角度βの規定を満たしていても、必ずしも期待するシール性が得られない場合があった。
また、上記シール溝36の底面41が、シール溝が加工された際に平面に限られず、曲面に加工される場合もある。シール溝36の底面41が曲面に加工されると、シールリップ38の内周面43とシール溝36の底面41とのなす角度βを規定することが難しくなるという問題があった。
In the above-mentioned sealed type rolling bearing, the angle β formed by the inner
Further, the
さらに、密封型転がり軸受を採用する電磁クラッチは、150℃前後の高温で使用され、その密封型転がり軸受やその構成部材であるシール部材にも耐熱性が求められる。しかし、前記密封型転がり軸受のシール部材には、通常、ニトリルゴムが用いられ、その耐熱温度が120℃前後であるため、耐熱性に問題があった。 Furthermore, an electromagnetic clutch that employs a sealed rolling bearing is used at a high temperature of around 150 ° C., and heat resistance is also required for the sealed rolling bearing and a sealing member that is a constituent member thereof. However, nitrile rubber is usually used for the sealing member of the sealed rolling bearing, and its heat resistance temperature is around 120 ° C., so there is a problem in heat resistance.
また、前記電磁クラッチは、自動車のエンジンルーム内に配置され、様々な油、薬品に接する機会が多いため、その密封型転がり軸受やその構成部材であるシール部材に優れた耐薬品性が求められる。 Further, the electromagnetic clutch is disposed in the engine room of an automobile and has many opportunities to come into contact with various oils and chemicals. Therefore, excellent chemical resistance is required for the sealed rolling bearing and the sealing member which is a constituent member thereof. .
そこで、この発明は、シールリップとシール溝との接触状態を容易に規定し、シール性を向上させること、および耐熱性、耐薬品性に優れたシール部材を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to easily define the contact state between the seal lip and the seal groove, to improve the sealability, and to provide a seal member excellent in heat resistance and chemical resistance.
上記の課題を解決するために、この発明は、シール部材を、そのシールリップの端縁部の傾斜壁面とシール溝の側壁面との接触角度αを13度〜44度に、かつシールリップの端縁部の内周面とシール溝の側壁面との接触角度βを91度〜100度に規定した構成としたのである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a sealing member having a contact angle α between the inclined wall surface of the edge of the seal lip and the side wall surface of the seal groove of 13 to 44 degrees and the seal lip. The contact angle β between the inner peripheral surface of the end edge and the side wall surface of the seal groove is defined as 91 degrees to 100 degrees.
このようにすると、上記シール溝の底面の形状によらず、シール部材のシールリップの端縁部の傾斜壁面とシール溝の側壁面との接触状態を容易に規定することができる。また、この接触状態の規定を満たしたシール部材のシールリップにより、シール性を向上させることができる。 In this way, the contact state between the inclined wall surface of the end edge of the seal lip of the seal member and the side wall surface of the seal groove can be easily defined regardless of the shape of the bottom surface of the seal groove. Further, the sealing performance can be improved by the sealing lip of the sealing member that satisfies the regulation of the contact state.
具体的には、内輪の外径面にシール溝を形成し、前記シール溝に対向した外輪内径面に弾性材を芯金で補強したシール部材の外周縁部を固定し、このシール部材の内周部にシールリップを設け、このシールリップを前記シール溝の側壁面に当接させた密封型転がり軸受において、前記シールリップは、前記シール溝の側壁面に対向する傾斜壁面と、この傾斜壁面よりも直径方向内側に位置し前記シール溝の底面に対向する内周面と、前記傾斜壁面と内周面とを連続させる湾曲部とを備え、この湾曲部を前記シール溝の側壁面に当接させた状態で、前記シール溝の側壁面と前記傾斜壁面とのなす接触角度αを13度〜44度とし、かつ前記シール溝の側壁面と前記内周面とのなす接触角度βを91度〜100度とした構成を採用したのである。 Specifically, a seal groove is formed on the outer diameter surface of the inner ring, and an outer peripheral edge portion of a seal member reinforced with an elastic material is fixed to the inner diameter surface of the outer ring facing the seal groove. In a sealed rolling bearing in which a seal lip is provided on a peripheral portion, and the seal lip is in contact with a side wall surface of the seal groove, the seal lip includes an inclined wall surface facing the side wall surface of the seal groove, and the inclined wall surface An inner peripheral surface located on the inner side in the diametrical direction and opposed to the bottom surface of the seal groove, and a curved portion that continues the inclined wall surface and the inner peripheral surface, and this curved portion is contacted with the side wall surface of the seal groove. The contact angle α between the side wall surface of the seal groove and the inclined wall surface is set to 13 ° to 44 °, and the contact angle β between the side wall surface of the seal groove and the inner peripheral surface is 91. A configuration with a degree of 100 degrees was adopted.
上記の構成において、上記シール溝の側壁面とシールリップの傾斜壁面とのなす接触角度αを13度〜44度に規定したのは、この接触角度αが13度未満の場合、各部品の加工公差により、シールリップの傾斜壁面全体がシール溝の側壁面に接触するとともに、シール溝側にグリースが押し出される場合に生じるくさび作用により微小隙間が発生し、シール性に悪影響を及ぼすからである。また、接触角度αが44度を越えた場合、シールリップの端縁部が鋭利となり、この端縁部の剛性が低下する恐れがあるからである。 In the above configuration, the contact angle α between the side wall surface of the seal groove and the inclined wall surface of the seal lip is defined as 13 ° to 44 ° when the contact angle α is less than 13 °. This is because, due to the tolerance, the entire inclined wall surface of the seal lip comes into contact with the side wall surface of the seal groove, and a minute gap is generated due to a wedge action that occurs when grease is pushed out to the seal groove side, which adversely affects the sealing performance. Further, when the contact angle α exceeds 44 degrees, the end edge of the seal lip becomes sharp, and the rigidity of the end edge may be lowered.
また、上記シール溝の側壁面と上記シールリップの内周面とのなす接触角度βを91度〜100度に規定したのは、この接触角度βが90度以下の場合、シール溝の側壁面とシールリップの内周面とのなす接触角度βが鋭角となり、これらの2平面間に侵入した異物が排出されないだけでなく、この異物により微小隙間が発生し、シール性に悪影響を及ぼすからである。また、接触角度βが100度を越えると、上記の接触角度αの場合と同様に、シールリップの端縁部が鋭利となり、この端縁部の剛性が低下する恐れがあるからである。 The contact angle β between the side wall surface of the seal groove and the inner peripheral surface of the seal lip is defined as 91 ° to 100 ° when the contact angle β is 90 ° or less. The contact angle β between the lip and the inner peripheral surface of the seal lip becomes an acute angle, and not only foreign matter that enters between these two planes is not discharged, but also this foreign matter creates a minute gap, which adversely affects the sealing performance. is there. Also, if the contact angle β exceeds 100 degrees, the end edge of the seal lip becomes sharp as in the case of the contact angle α described above, and the rigidity of the end edge may be lowered.
この発明は、以上のように構成したので、シール部材のシールリップの端縁部の傾斜壁面とシール溝の側壁面との接触状態を容易に規定することができ、シール性を向上させることができる。 Since the present invention is configured as described above, the contact state between the inclined wall surface of the edge of the seal lip of the seal member and the side wall surface of the seal groove can be easily defined, and the sealing performance can be improved. it can.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施形態の密封型転がり軸受を図1および図2に示す。この実施形態の密封型転がり軸受は、図1に示すように、内輪1と、外輪2と、この内輪1と外輪2との間に転走自在に設けられたボール3と、前記内輪1および外輪2の軸方向両端面に嵌められる環状のシール部材4とから構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A sealed rolling bearing according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the sealed type rolling bearing of this embodiment includes an
上記内輪1の外径面に上記ボール3が転走する内輪軌道5が設けられ、上記外輪2の内径面に前記内輪軌道5に対向した外輪軌道6が設けられている。この内輪軌道5の両側方に周方向のシール溝7、7が形成され、この各シール溝7に対向した外輪2の内径面にシール部材係止溝8、8が形成されている。このシール部材係止溝8に上記シール部材4の外周縁部9が係止されている。
An
上記シール部材4は、芯金10により合成ゴム等からなる弾性体11を補強したものである。その弾性体11の部分にくびれ部12が形成され、このくびれ部12において弾性体11の肉厚が小さくなっている。このくびれ部12から径方向内向きに延び出したシールリップ13が形成される。
The sealing
上記弾性体11に用いられる合成ゴム等として、水素添加ニトリルゴム、または耐エステルアクリルゴムを採用することができる。水素添加ニトリルゴムは、シール部材として一般的に用いられるニトリルゴムと比較して耐熱性に優れ、耐薬品性にも問題がないため、安定した性状を維持し、かつ、より高温での使用ができる。また、耐エステルアクリルゴムは、水素添加ニトリルゴムと同様にニトリルゴムと比較して耐熱性に優れ、アクリルゴムのエステル油やエアコンのコンプレッサーオイル等の薬品に対する耐薬品性を向上させたものであるため、安定した性状を維持し、かつ、より高温での使用ができる。
As the synthetic rubber or the like used for the
上記シールリップ13は、図2に示すように、上記シール溝7を構成する一対の側壁面14、15のうち、軸方向内側の側壁面14に向かって延びる端縁部16と、軸方向外向きに突出した突出部17とからなるものである。
As shown in FIG. 2, the
上記端縁部16は、上記シール溝7の側壁面14に対向し、径方向外側に向かうにしたがってこの側壁面14から離れる方向に傾斜する傾斜壁面18と、この傾斜壁面18よりも直径方向内側に位置し、シール溝7の底面19に対向する自由状態では円筒形の内周面20と、前記傾斜壁面18と内周面20とを連続させる湾曲部21とを備えるものである。
The
このように構成されるシール部材4の外周縁部9が、外輪2のシール部材係止溝8に係止されると、シールリップ13が軸方向外向きに弾性変形して、上記湾曲部21がシール溝7の側壁面14に接触した状態となる。
When the outer peripheral edge portion 9 of the
この状態において、上記側壁面14と上記傾斜壁面18とのなす接触角度αが13度〜44度に規定される。この接触角度αが13度未満の場合、各部品の加工公差により、シールリップ13の傾斜壁面18全体がシール溝7の側壁面14に接触するとともに、シール溝7側にグリースが押し出される場合に生じるくさび作用により微小隙間が発生し、シール性に悪影響を及ぼす。また、接触角度αが44度を越えた場合、シールリップ13の端縁部16が鋭利となり、この端縁部16の剛性が低下する恐れがある。
In this state, a contact angle α between the side wall surface 14 and the
また、上記側壁面14と上記内周面20とのなす接触角度βが91度〜100度に規定される。この接触角度βが90度以下の場合、シール溝7の側壁面14とシールリップ13の内周面20とのなす接触角度が鋭角となり、これらの2平面間に侵入した異物が排出されないだけでなく、この異物により微小隙間が発生し、シール性に悪影響を及ぼす。また、接触角度βが100度を越えると、上記の接触角度αの場合と同様に、シールリップ13の端縁部16が鋭利となり、この端縁部16の剛性が低下する恐れがある。
Further, a contact angle β between the side wall surface 14 and the inner
この発明の効果を確認するために、本発明者が行った試験について説明する。この試験は、シールリップ接触状態とシール性との関係を明確にするため、シールリップ接触状態と耐泥水性を検証したものであり、下記の運転条件にて運転し、試験後の泥水侵浸入状態を確認した。 In order to confirm the effect of the present invention, a test conducted by the present inventor will be described. In order to clarify the relationship between the seal lip contact state and the sealing performance, this test verified the seal lip contact state and muddy water resistance, and operated under the following operating conditions. Checked the condition.
(運転条件)
泥水:関東ローム粉JIS8種10wt%
回転速度:2000r/min
試験時間:3時間
(試験体)
材質:合成ゴム(NBR(アクリロニトリル・ブタジエン・ラバー))
(Operating conditions)
Muddy water: Kanto
Rotational speed: 2000r / min
Test time: 3 hours (specimen)
Material: Synthetic rubber (NBR (acrylonitrile butadiene rubber))
比較例および実施例の試験結果を表1に示す。
上述のように、接触角度αが13度〜44度、かつ接触角度βが91度〜93度の実施例では、シール性が良好に確保される。また、上記接触角度βを、特許文献1に記載されている接触角度βに適用してβ´として表すと上記の表1のようになり、0度<β´<30度の条件を満たしているが、シール性に劣る場合がある(比較例2、3)。さらに、比較例4の場合は、特許文献1に記載の接触角度α、βの規定を満たしているものの、シール性に劣るものであった。
As described above, in the embodiment in which the contact angle α is 13 ° to 44 ° and the contact angle β is 91 ° to 93 °, a good sealing property is ensured. Further, when the contact angle β is applied to the contact angle β described in
以上のように、シールリップ13の端縁部16と、シール溝7の側壁面14との接触角度αおよびβを同時に規定することにより、シール性を向上させることができる。
As described above, the sealability can be improved by simultaneously defining the contact angles α and β between the
1 内輪
2 外輪
3 ボール
4 シール部材
5 内輪軌道
6 外輪軌道
7 シール溝
8 シール部材係止溝
9 外周縁部
10 芯金
11 弾性体
12 くびれ部
13 シールリップ
14 側壁面
15 側壁面
16 端縁部
17 突出部
18 傾斜壁面
19 底面
20 内周面
21 湾曲部
30 内輪
31 外輪
32 ボール
33 シール部材
34 内輪軌道
35 外輪軌道
36 シール溝
37 シール部材係止溝
38 シールリップ
39 端縁部
40 側壁面
41 底面
42 傾斜壁面
43 内周面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記シールリップ(13)は、上記シール溝(7)の側壁面(14)に対向する傾斜壁面(18)と、この傾斜壁面(18)よりも直径方向内側に位置し前記シール溝(7)の底面(19)に対向する内周面(20)と、前記傾斜壁面(18)と内周面(20)とを連続させる湾曲部(21)とを備え、この湾曲部(21)を前記シール溝(7)の側壁面(14)に当接させた状態で、前記シール溝(7)の側壁面(14)と前記傾斜壁面(18)とのなす接触角度αを13度〜44度とし、かつ前記シール溝(7)の側壁面(14)と前記内周面(20)とのなす接触角度βを91度〜100度としたことを特徴とする密封型転がり軸受。 A seal groove (7) is formed on the outer diameter surface of the inner ring (1), and the outer peripheral edge (9) of the seal member (4) is fixed to the inner diameter surface of the outer ring (2) facing the seal groove (7). In the sealed rolling bearing in which the seal lip (13) is provided on the inner peripheral portion of the seal member (4), and the seal lip (13) is brought into contact with the side wall surface (14) of the seal groove (7),
The seal lip (13) has an inclined wall surface (18) facing the side wall surface (14) of the seal groove (7), and is located on the inner side in the diameter direction of the inclined wall surface (18). An inner peripheral surface (20) opposed to the bottom surface (19) of the head, and a curved portion (21) that continues the inclined wall surface (18) and the inner peripheral surface (20). The contact angle α formed between the side wall surface (14) of the seal groove (7) and the inclined wall surface (18) in a state of being in contact with the side wall surface (14) of the seal groove (7) is 13 degrees to 44 degrees. And a contact angle β between the side wall surface (14) of the seal groove (7) and the inner peripheral surface (20) is set to 91 degrees to 100 degrees.
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