JP2007107560A - 密封ころがり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】低トルク化と、密封性の維持を同時に実現した密封ころがり軸受を提供することを目的としている。
【解決手段】密封ころがり軸受において、密封シールのシールリップと摺動する外周シール溝の摺動部の直径を、内輪の外周軌道の直径寸法よりも小とすることにより、また、さらに、外輪の外径寸法をＤ、内輪の内径寸法をｄ、ボールのピッチ円直径をＰＣＤとして、前記寸法の関係を｛（Ｄ＋ｄ）／２｝＞ＰＣＤとすることにより、また、さらに、シールリップの先端部と摺動部との少なくとも一方に低摩擦材料をコーティングすることにより課題の解決を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封ころがり軸受に関する。

従来、密封ころがり軸受は、例えば、図５（回転中心線Ｘ−Ｘの上側半断面図）に示す密封ころがり軸受Ｈｚのように、外輪１ｚ、内輪２ｚ、外輪１ｚの内周軌道１１ｚと内輪２ｚの外周軌道２１ｚとの間に配置されているボール３ｚ、ボール３ｚを保持する保持器４ｚ、および軸受内に潤滑剤Ｇを保持し、かつ外部から水などの異物の浸入を防止する密封シール５ｚから構成されている。

一般的に、密封シール５ｚは、外輪１ｚの内周シール溝１５ｚに固定部５１ｚが取付けられ、内輪２ｚの外周シール溝２５ｚと密封シール５ｚのシールリップ５２ｚとが摺動状態を保ちながら、外部からの水などの侵入を防止し、また、内部に充填されたグリースＧなど潤滑剤の漏洩を防止している。

自動車のエンジンルーム内に設置されている自動車用補機（コンプレッサ、オルタネータ、など）はエンジンの回転がベルトによって伝動され、ベルト伝動部に使用されるアイドラプーリ、テンションプーリなどに密封ころがり軸受が使用されている。

近年、省エネルギー化の流れを受けて、ころがり軸受の低トルク化の要求が増加している。一般的には、対策として、グリースＧの粘度を低粘度にすることにより攪拌抵抗を少なくして低トルク化を図ったり、また、シールリップ５２ｚと外周シール溝２５ｚの摺動面２５１ｚとの間の緊迫力を低下させることによってシールリップ５２ｚの摺動抵抗を減少して低トルク化を図ったりしている。

しかし、前者においては、ころがり軸受が高温環境下で使用される場合、グリースの油膜強度の保持が困難になり、早期に潤滑不良や焼き付などを起こす虞がある。また、後者の場合、シールリップの緊迫力を低下させることにより、密封性が維持できずグリース漏れや異物の侵入などの虞がある。低トルク化に関する次の提案がある（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−９０７３６号公報

しかしながら、特許文献１は、外輪を厚肉にして、ボールのピッチ円直径を内径側にずらせ、外輪軌道、内輪軌道の曲率半径をボールの直径との関係で大きくし、低トルク化をなすものであり、シールは密封シールではないから、グリース漏れや異物浸入に関し、密封性は考慮されていない。（上記の説明には、特許文献１に使用されている表現を用いている）。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低トルク化と、密封性の維持を同時に実現した密封ころがり軸受を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
前記密封シールのシールリップと摺動する前記外周シール溝の摺動部の直径寸法を、前記内輪の前記外周軌道の直径寸法よりも小としたことを特徴とする密封ころがり軸受を提供する。

また、本発明は、
さらに、前記外輪の外径寸法をＤ、内輪の内径寸法をｄ、ボールのピッチ円直径をＰＣＤとして、前記寸法の関係を｛（Ｄ＋ｄ）／２｝＞ＰＣＤとしたことを特徴とする密封ころがり軸受が望ましい。

また、本発明は、
さらに、前記シールリップと前記摺動部との少なくとも一方に低摩擦材料をコーティングしたことを特徴とする密封ころがり軸受が望ましい。

本発明によれば、低トルク化と、密封性の維持を同時に実現した密封ころがり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つつ説明する。

（実施形態１）
図１、図２を参照して本発明の実施形態１を説明する。
図１は回転中心線Ｘ-Ｘより上の半断面図である。
図２は、図１の左側半分を示す要部拡大図である。

本実施形態の密封ころがり軸受Ｈは、外輪１と、内輪２と、外内輪の間に介装されているボール３と、ボール３を保持する保持器４と、外内輪とで形成される軸受空間を密封する密封シール５と、軸受内部に充填されたグリースＧとから構成されている。

図１は軸方向の中心に対し、左右対称であるから、左側部分に関して以下に説明を加える。

本実施形態を構成する個々の構成部品に関して説明する。

外輪１は内周軌道１１と両端部に、後述する密封シール５を取付ける内周シール溝１５、１５を有している。

内周シール溝１５は外輪１の内周面１２の軸方向外方に向いた所定位置から径方向外方に向って中心線Ｘ−Ｘに略直角な平面１５１と、平面１５１の径方向所定位置から軸方向外方に向かう第１円筒部１５２と、第１円筒部１５２から軸方向外方および径方向内方に向いた傾斜面１５３と、傾斜面１５３に続いて傾斜面１５３の所定位置から軸方向外方に向かう第２円筒部１５４と、によって形成されている。

内輪２は、外輪１の複列の内周軌道１１に対向する外周軌道２１を有し、両端には、外周シール溝２５、２５を有している。

外周シール溝２５は内輪２の外周面２２の軸方向外方の所定位置から径方向内方に向かう第１傾斜面２５１と、第１傾斜面２５１の径方向内方の所定位置から軸方向外方に向かう第１円筒面２５２と、第１円筒面２５２から軸方向外方および径方向外方に向いた第２傾斜面２５３と、第２傾斜面２５３に続いて所定位置から軸方向外方に向かう第２円筒面２５４と、によって形成されている。第１傾斜面２５１は中心線Ｘ-Ｘに対して、略直角に近い傾斜面として形成されている。

次に、外輪と内輪との径方向に関連する寸法について説明する。

外輪１の外径面１３の外径寸法Ｄから内周軌道１１の内径寸法ｄｅを差し引いた外輪溝底肉厚１Ｔと、内輪２の外周軌道２１の外径寸法ｄｉから内輪２の内径面２３の内径寸法ｄを差し引いた内輪溝底肉厚２Ｔとは１Ｔ＞２Ｔの関係に設定してある。

この設定により、外輪の外径寸法Ｄと、内輪の内径寸法ｄと、ボールの中心点Ｏを通るピッチ円直径をＰＣＤとすると、それらの関係は｛（Ｄ＋ｄ）／２｝＞ＰＣＤとなる。この場合の（Ｄ＋ｄ）／２は軸受断面中心の直径寸法である。この関係をとることによって、外周軌道２１の直径寸法ｄｉ、内周軌道１１の直径寸法ｄｅがそれぞれ小さくなるので、ころがり摩擦などにより発生する回転中心線Ｘ―Ｘに対するトルクが、｛（Ｄ＋ｄ）／２｝＝ＰＣＤの関係にある従来のころがり軸受に比べ低減する。

密封シール５は、芯金５３と、芯金５３の周囲に加硫工程によって焼き付けられているゴムなどの弾性体５４からなり、弾性体５４の外周側に固定部５１を有し、内周側は、シールリップ５２を有している。

芯金５３は円筒部５３１と、円筒部５３１の所定位置から径方向内方に直角に折り曲げられたフランジ部５３２とからなり、密封シール５がころがり軸受に取付けられたときに外面となる側（反ボール側）に弾性体５４は主に焼き付けられている。そして、芯金５３の円筒部５３１の径方向外方に固定部５１が形成されている。フランジ部５３２の径方向内方にはシールリップ５２が形成されている。

ボール３は保持器４によって保持され外輪１と内輪２との間に、介装されている。

グリースＧは軸受内部に所定量封入されている。

次に、個々の構成部品をころがり軸受に組んだ状態について説明する。

密封シール５の固定部５１は外輪１の内周シール溝１５に固定される。

シールリップ５２は第１傾斜面２５１の所定位置をすべり接触をしながら環状に摺動するが、その位置を摺動部Ｐとし、その直径寸法をｄｐとして、外周軌道２１の外径寸法ｄｉとの関係をｄｐ＜ｄｉとなるように設定してある。

すなわち、摺動部Ｐは外周軌道２１よりも径方向内方に存在する。

第１傾斜面２５１の摺動部Ｐが上記のように、内輪２の外周軌道２１の外径寸法ｄｉよりも小さく設定されているので、回転中心線Ｘ-Ｘに対するシールリップ５２と第１傾斜面２５１とによる摺動抵抗モーメントを小さくできる。その結果、トルクが低減するのでシールリップ５２と第１傾斜面２５１との間における緊迫力を低下させなくともよいから密封性能が維持できる。

シールリップ５２近傍の外周シール溝２５の空間は外部から異物が浸入した場合若しくは内部からグリースなど潤滑剤が漏れた場合、それらの溜まり場として必要な空間である。

以上説明したように、本発明により、シールリップ５２と摺動する内輪２の第１傾斜面２５１の摺動部直径寸法ｄｐを外周軌道２１の直径寸法ｄｉよりも小さくしたことにより低トルク化が実現できるし、併せて、緊迫力を低下させなくても良いので、シールリップ５２による密封性能が維持できる。

さらに、ボール３のピッチ円直径ＰＣＤを軸受断面中心の直径寸法（Ｄ＋ｄ）／２よりも小さくすることによる低トルク化と組み合わせた相乗効果により、さらなるトルクの低減が可能となる。

次に実施形態１の変形例を図３および図４を参照しながら説明する。

本変形例は、図３ならびに図３のＡ部拡大図である図４において説明するように、実施形態１で説明しているシールリップ５２と第１傾斜面２５１の摺動部Ｐ（図１、図２を参照）とにおいて、シールリップ５２の先端部および第１傾斜面２５１の摺動部Ｐに低摩擦材料をコーティングし、シールリップ５２の低摩擦先端部５２１と摺動部Ｐの低摩擦部２５６とを、それぞれ設けたものである。

低摩擦材料としては、フッ素系樹脂が好適であり、適切なコーティング方法を採用することによって、低摩擦先端部５２１および低摩擦部２５６を設けることができる。

本変形例によると、シールリップ５２と摺動部Ｐの低摩擦化によって、シールリップ磨耗の低減による磨耗粉の発生軽減、密封性能を維持しながら更なる低トルク化、シールからの摺動音発生の防止などの効果を奏することが出来る。

本変形例では、シールリップ５２の先端部および第１傾斜面２５１の摺動部Ｐの両方にコーティングしてあるが、いずれか一方にコーティングしても実施できる。

なお、実施形態１、および変形例は、単列のころがり軸受に関して説明しているが、本発明は、複列のころがり軸受にも適用するものである。

また、本発明は、実施形態１および変形例において説明した内容に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲で実施するものである。

実施形態１を示す半断面図である。 図１の左側半分を示す要部拡大図である。 実施形態１の変形例を示す半断面図である。 図３の要部（Ａ部）を示す拡大図である。 従来技術を示す半断面図である。

符号の説明

Ｈ：密封ころがり軸受
１：外輪
１１：内周軌道
１２：外輪内周面
１３：外輪外径面
１５：内周シール溝
１５１：平面
１５２：第１円筒部
１５３：傾斜面
１５４：第２円筒部
２：内輪
２１：外周軌道
２２：内輪外周面
２３：内輪内径面
２５：外周シール溝
２５１：第１傾斜面
２５２：第１円筒面
２５３：第２傾斜面
２５４：第２円筒面
２５６：低摩擦部
３：ボール
４：保持器
５：密封シール
５１：固定部
５２：シールリップ
５２１：低摩擦先端部
５３：芯金
５３１：円筒部
５３２：フランジ部
ｐ：シールリップ摺動部
Ｄ：外輪外径寸法
ｄ：内輪内径寸法
ＰＣＤ：ボールピッチ直径寸法
ｄｅ：内周軌道直径寸法
ｄｉ：外周軌道直径寸法
１Ｔ：外輪溝底肉厚
２Ｔ：内輪溝底肉厚
ｄｐ：シールリップ摺動部直径寸法

Claims (3)

1. 内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
   前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
   前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
   前記密封シールのシールリップと摺動する前記外周シール溝の摺動部の直径寸法を、前記内輪の前記外周軌道の直径寸法よりも小としたことを特徴とする密封ころがり軸受。
2. さらに、前記外輪の外径寸法をＤ、内輪の内径寸法をｄ、ボールのピッチ円直径をＰＣＤとして、前記寸法の関係を｛（Ｄ＋ｄ）／２｝＞ＰＣＤとしたことを特徴とする請求項１に記載の密封ころがり軸受。
3. さらに、前記シールリップと前記摺動部との少なくとも一方に低摩擦材料をコーティングしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密封ころがり軸受。

Images