JP2007332979A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪回転時での、シールリップのシール溝の側壁に対する押し付け力を遠心力の影響を受けずに安定させ、シールリップの摺接部のスティックスリップ現象の発生を抑えた転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪１と外輪２の両軌道５、６間に転動体３が介在し、内輪１の軌道５の側方に形成されるシール溝７に対向する外輪２の内周面に、弾性体１１を芯金１０で補強したシール部材４が装着される。このシール部材４の内周面の支持部１２の先端部にシールリップ１３が設けられ、このシールリップ１３の軸方向の重心Ｇが、シール部材４の芯金１０の内端部の軸方向の中心線上に配置される。これにより、外輪回転時にシールリップ１３の軸方向の振れを抑えることができ、シールリップ１３の、シール溝７の軌道側溝壁１４に対する押し付け力が安定し、シールリップ１３の摺接部のスティックスリップ現象の発生を抑える。
【選択図】図２

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転がり軸受に関するものである。

一般に、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。

この密封型転がり軸受は、内輪および外輪の両軌道の間に複数の転動体を介在させ、内輪の軌道の両側方に周方向のシール溝が形成されるとともに、この各シール溝に対向する外輪の内周面に係止溝が形成される。この係止溝に弾性体を芯金で補強した環状のシール部材が装着され、このシール部材の内周部に設けられたシールリップを内輪のシール溝の側壁に摺接させたものである。このシールリップの摺接により、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入を防止している（特許文献１ 図１ 参照）。
特開２０００−３５６２２４号公報

上記転がり軸受では、外輪の回転時に、内輪のシール溝の側壁に対して摺接するシールリップの摺接部にスティックスリップ現象が起こることがあり、このスティックスリップ現象が起こるとシールリップが自励振動し、いわゆる鳴き音といわれる異音が発生するおそれがあった。

このスティックスリップ現象の発生を防止するために、上記の転がり軸受は、そのシールリップの摺接部に円周溝を形成し、この円周溝の内部にグリースを充填させるようにしたのである。これにより、外輪回転時のシールリップの摺接部の潤滑性を維持し、スティックスリップ現象による鳴き音を防止している。

しかし、上記のシールリップの摺接部は、その円周溝により２分割されているので、分割された摺接部のそれぞれがシール溝の側壁に接触し、その接触面積が増大する。摺接部の接触面積が増大すれば、スティックスリップ現象の発生する可能性が大きくなり、グリースの潤滑による鳴き音を防止する効果が十分に得られないという問題があった。また、シールリップの摺接部に円周溝が形成されているため、シールリップの摺接部の構造が複雑になるという問題もあった。

これらの問題を解決するために、従来から、図４に示す形状のシールリップを設けたシール部材を装着した転がり軸受が使用されている。この転がり軸受は、図４に示すように、内輪４０および外輪４１の両軌道４２、４３の間に複数の転動体４４を介在させ、内輪４０の軌道の両側方にシール溝４５が形成されるとともに、このシール溝４５に対向する外輪４１の内周面に係止溝４６形成され、この係止溝４６に弾性体５１を芯金５２で補強した環状のシール部材５０が装着されたものである。

このシール部材５０は、内周部にシールリップ５４が設けられ、このシールリップ５４と、芯金５２との間には肉厚が薄い支持部５３が形成されている。このシールリップ５４は、前記支持部５３の内面に沿って径方向内向きに延びる断面角形の主リップ５５と、内輪４０のシール溝４５の外側に設けられた肩部４７の上方に延びてラビリンスシールを形成するラビリンスリップ５６とを有する。

上記主リップ５５は、上記支持部５３の内面に沿って延びる断面角形に形成され、その先端の角部分が上記シール溝４５の側壁に対する摺接部となっている。このため、前記主リップ５５の摺接部は、シール溝４５の側壁に対する接触面積が小さくなり、また、その構造が単純なものであるので、スティックスリップ現象が起きるのを抑えて、鳴き音の発生を防止することができる。

ところで、図４に示す従来の転がり軸受は、そのシールリップ５４の主リップ５５が、上記支持部５３の内面に沿って径方向内向きに延び、ラビリンスリップ５６が上記内輪４０の肩部４７上方に延びたものである。このようにシールリップ５４が形成されると、上記シール部材５０の芯金５２の内周部の軸方向の厚みの中心線と、前記シールリップ５４の重心との位置がずれる（例えば、軸受外側に距離ａずれる）場合があった。

この場合、外輪回転時に、シールリップ５４に作用する遠心力の向きと、シール部材５０の芯金５２の内端部の軸方向の厚みの中心線とがずれるため、シールリップ５４が軸受外向きに振れる。シールリップ５４が振れることによって、主リップ５５のシール溝４５の側壁に対する押し付け力が変化し、この押し付け力が安定しないので、スティックスリップ現象の生じやすい状態となるという問題があった。

また、シール部材の支持部５３は、その軸方向の厚みの位置が芯金５２の内端部の軸方向の厚みの範囲から軸受内側に外れている。このため、外輪４１回転時に、シールリップ５４に作用する遠心力により、支持部５３の外側部分がたわみ、シールリップ５４が軸受外向きに振れて、上述の場合と同様に、主リップ５５のシール溝４５の側壁に対する押し付け力が安定しないという問題もあった。

そこで、外輪回転時での、シールリップのシール溝の側壁に対する押し付け力を、遠心力の影響を受けずに安定させた転がり軸受を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、シールリップの重心が、シール部材の芯金内端部の軸方向の中心線上に配置されるようにしたのである。

このようにすれば、外輪回転時に、上記シールリップに作用する遠心力の向きは、上記シール部材の芯金内端部の軸方向の中心線の外向きと一致するので、シールリップの軸受の軸方向内向きまたは外向きの振れを抑えることができる。シールリップの振れが抑えられれば、シールリップのシール溝の側壁に対する押し付け力が安定し、シールリップの摺接部のスティックスリップ現象の発生を抑えることができる。

この発明は、以上のように、外輪回転時に、シール部材のシールリップの、シール溝の側壁に対する押し付け力が安定し、シールリップの摺接部のスティックスリップ現象の発生を抑えて、鳴き音の発生を抑制できる。

この発明の実施形態は、内輪と、外輪と、転動体と、シール部材とを備え、前記内輪および外輪の両軌道間に前記転動体が介在され、前記内輪の軌道の側方にシール溝が形成され、前記シール溝に対向する前記外輪の内周面に、弾性体を芯金で補強した前記シール部材が装着され、このシール部材の内周部に前記シール溝の軌道側溝壁に接触するシールリップが設けられた転がり軸受において、前記シール部材を径方向の断面形状で見た場合に、前記シールリップの重心が、前記シール部材の芯金内周部の軸方向の厚みの中心線上に配置された構成を採用することができる。

この構成において、上記シール部材の芯金と、上記シールリップとの間に肉厚が薄い支持部が形成され、前記シール部材の芯金の軸方向の厚みの範囲内に、前記シール部材の支持部の軸方向の厚みが含まれるように配置された構成を採用することができる。

このようにすれば、この支持部の軸方向の中央部分でシールリップに作用する遠心力を受けるので、従来のシール部材のように、外輪回転時に、シールリップに作用する遠心力により、支持部の外側部分が撓んでシールリップが軸受外側に振れるのを防止することができる。

上記転動体としては、ボール、円筒ころ、円すいころ、針状ころ等を用いることができる。また、シール部材の材質には、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、耐エステルアクリルゴム等が用いられる。

一実施例を図１から図３に示し、この実施例の転がり軸受は、図１に示すように、外周面に軌道５を有する内輪１と、内周面に軌道６を有する外輪２と、内外輪１、２の両軌道５、６の間に介在された複数の転動体３と、内輪１および外輪２の軸方向両端面に装着され、内外輪１、２の間を封止する環状のシール部材４とから構成される。

上記内輪１の軌道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に向かい合う外輪２の内周面に係止溝８、８が形成される。この係止溝８に上記シール部材４の外周縁部９が圧入固定される。

上記シール溝７は、図３に示すように、内輪１の軌道５側の溝壁１４（以下、軌道側溝壁１４という。）と、底面２１と、シール溝７と内輪１の端部との間に形成される肩部１５側の溝壁２３（以下、肩部側溝壁２３という。）とから形成され、この肩部側溝壁２３が、軸方向外向きに傾斜し前記肩部１５の外周面２４と連続して形成される。

上記シール部材４は、図２に示すように、合成ゴム等からなる弾性体１１を芯金１０により補強したものであり、その内周部の弾性体１１の部分にその肉厚が薄い支持部１２が形成される。この支持部１２の内周側の先端部にはシールリップ１３が設けられ、このシールリップ１３は、上記シール溝７の軌道側溝壁１４に摺接する主リップ１６と、上記肩部１５の上方に突き出すラビリンスリップ１７とからなる。

上記シール部材４の支持部１２は、その軸方向の厚みｂの位置が上記シール部材４の芯金１０の内周部の軸方向の厚みａの範囲内に含まれるように配置されるものである（図３参照）。このように配置すれば、支持部１２の軸方向の中央部分でシールリップ１３に作用する遠心力を受けることができるので、従来のシール部材のように、外輪回転時にシールリップ１３に作用する遠心力により、その支持部の外側部分が撓んでシールリップ１３が軸受外側に振れることを防止できる。

また、上記シールリップ１３は、その軸方向の重心が、上記シール部材４の芯金１０の内端部の軸方向の中心線上に配置させたものである。このようにシールリップ１３を配置すれば、外輪回転時に、シールリップ１３に作用する遠心力の向きは、シール部材４の芯金１０内端部の軸方向の中心線外向きと一致し、遠心力を芯金１０の内周部で受けることができるため、シールリップ１３の振れを抑えることができる。

このシールシップ１３の振れを抑えることで、主リップ１６のシール溝７の軌道側溝壁１４に対する押し付け力が安定し、シールリップ１３の主リップ１６の摺接部のスティックスリップ現象の発生を抑えることができるので、いわゆる鳴き音を防止できる。

上記シール部材１３の主リップ１６は、上記シール溝７の軌道側溝壁１４と向かい合い外向きに拡径する傾斜壁面１９と、この傾斜壁面１９よりも径方向内側に位置し、シール溝７の上記底面２１に対向する内周面２０と、前記傾斜壁面１９と内周面２０とを連続させる先端部２７とから形成される。

また、上記シール部材４の主リップ１６は、その傾斜壁面１９と内周面２０とのなす角度αが４０度から７５度に設定されたものである。このように角度αを規定したのは、この角度αが３０度未満となると、主リップ１６の先端部２７が鋭利となり、この先端部２７の剛性が低下する恐れがあるからである。また、前記角度αが７５度を超えると、主リップ１６の先端部２７のシール溝７の軌道側溝壁１４に対する接触面積が大きくなり、スティックスリップ現象による鳴き音の発生する可能性が大きくなるとともに、主リップ１６の接触圧が低下し、主リップ１６によるシール性が低下するからである。

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に圧入固定されると、前記主リップ１６の支持部１２が軸受外向きに弾性変形して、その復元力により主リップ１６の先端部２７をシール溝７の軌道側溝壁１４に押し付けた状態で摺接する。軸受内部のグリースがシール溝７に漏出することを防止し、さらに、外部からの異物や泥水などの軸受内部への侵入を防止する。

また、上記ラビリンスリップ１７は、上記肩部１５からシール溝７の肩部側溝壁２３に至る範囲に向かい合いラビリンスシール１８が形成される。その内周部には内向きに縮径する傾斜面２２が設けられる。この傾斜面２２は、前記内輪１の肩部１５の外周面２４に対する傾斜角度βが１０度から４０度に設定される。このラビリンスリップ１７の傾斜面２２の傾斜角度βがこのように設定されると、上記ラビリンスリップ１７の傾斜面２２に付着した泥水が、外輪回転時に、シールリップに作用する遠心力によってその傾斜面２２に沿って軸方向外向きに移動し、軸受外側に排出される。

上記のように傾斜角度βを規定したのは、この傾斜角度βが１０度未満となると、外輪回転時に、シールリップに作用する遠心力がラビリンスリップ１７に付着した泥水に十分に作用しないため、その泥水が排出されにくくなるからである。また、前記傾斜角度βが４０度を越えると、上記内輪１の肩部１５の外周面２４と、上記ラビリンスリップ１７の傾斜面２２とのすき間が広くなり、ラビリンスシール１８によるシール性が低下するからである。

また、上記主リップ１６の内周面２０と、上記ラビリンスリップ１７の傾斜面２２との間に段差部２５が設けられ、この段差部２５は、上記シール溝７の肩部側溝壁２３に向かって突き出して設けられる。これにより、上記主リップ１６の内周面２０は、段差部２５を経てラビリンスリップの傾斜面２２へと連続して形成されるので、シール溝７に溜まった泥水が、外輪回転時に、シールリップ１３に作用する遠心力でラビリンスリップ１７の傾斜面２２に沿って軸受外部に排出されやすい。

さらに、上記段差部２５が突き出して設けられると、主リップ１６の内周面２０の外周縁部とシール溝７の肩部側溝壁２３との間に狭窄部分が形成される。この狭窄部分によってラビリンスシール１８によるシール性を確保することができる。また、上記シール溝７と内輪１の肩部１５との境界の山部２６と、上記ラビリンスリップ１７の傾斜面２２との間にも狭窄部分が形成されるので、さらに、ラビリンスシール１８によるシール性を確保することができる。

実施形態の転がり軸受を示す断面図 同上のシール部材を示す断面拡大図 同上のシールリップを示す断面拡大図 従来の転がり軸受のシール部材を示す断面拡大図

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 転動体
４ シール部材
５ 内輪軌道
６ 外輪軌道
７ シール溝
８ 係止溝
９ 外周縁部
１０ 芯金
１１ 弾性体
１２ 支持部
１３ シールリップ
１４ 軌道側溝壁
１５ 肩部
１６ 主リップ
１７ ラビリンスリップ
１８ ラビリンスシール
１９ 傾斜壁面
２０ 内周面
２１ 底面
２２ 傾斜面
２３ 肩部側溝壁
２４ 外周面
２５ 段差部
２６ 山部
２７ 先端部
４０ 内輪
４１ 外輪
４２ 軌道
４３ 軌道
４４ 転動体
４５ シール溝
４６ 係止溝
４７ 肩部
５０ シール部材
５１ 弾性体
５２ 芯金
５３ 支持部
５４ シールリップ
５５ 主リップ
５６ ラビリンスリップ

Claims (2)

1. 内輪（１）と、外輪（２）と、転動体（３）と、シール部材（４）とを備え、前記内輪（１）および外輪（２）の両軌道（５）、（６）間に前記転動体（３）が介在され、前記内輪（１）の軌道（５）の側方にシール溝（７）が形成され、前記シール溝（７）に対向する前記外輪（２）の内周面に、弾性体（１１）を芯金（１０）で補強した前記シール部材（４）が装着され、このシール部材（４）の内周部に前記シール溝（７）の軌道側溝壁（１４）に接触するシールリップ（１３）が設けられた転がり軸受において、
   上記シール部材（４）を径方向の断面形状で見た場合に、上記シールリップ（１３）の重心が、前記シール部材（４）の芯金（１０）内周部の軸方向の厚みの中心線上に配置されたことを特徴とする転がり軸受。
2. 上記シール部材（４）の芯金（１０）と、上記シールリップ（１３）との間に肉厚が薄い支持部（１２）が形成され、前記シール部材（４）の芯金（１０）の軸方向の厚みの範囲内に、前記シール部材（４）の支持部（１２）の軸方向の厚みが含まれるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。

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