JP2007501915A - ころがり軸受のシーリング機構 - Google Patents

Abstract

本発明は、ころがり軸受（２）のためのシーリング機構（１）に関するものであり、回転するシーリングディスク（３）を備える。シーリングディスク（３）は、内側ベアリングリング（５）の凹部（１６）にあるシーリングリップ（１４）と係合する。シーリングリップ（１４）には、ビード（２４）も設けられている。シーリングリップ（１４）の配置およびはめた状態により、シーリングリップ（１４）が、凹部（１６）の壁部（１８）に予め押し付けられる。

Description

本発明は、ころがり軸受のシーリング機構に関するものであり、このシーリング機構は、外側ベアリングリング、すなわちハウジングと共に回る弾性シーリングディスクを備えている。シーリングディスクは、少なくとも所定領域に補強部材を有し、外側ベアリングリングの受け部に構造的にロックされた状態で挿入されている。また、シーリングディスクの内側には、柔軟なシーリングリップが形成されており、このシーリングリップは、内側ベアリングリングの凹部と係合している。このため、シーリングリップには、シーリングエッジが設けられている。このシーリングエッジは、はめた状態では、凹部の壁部により軸方向に支持されている。

この種のシーリングの概念は、例えば、独国特許ＤＥ １８ ０１ ８９４ Ｃ３より公知である。独国特許ＤＥ １８ ０１ ８９４ Ｃ３は、いろいろなシーリングリップ機構を有するシーリングディスクを提示している。例示されている全ての実施形態に共通しているのは、シーリングディスクが第１のシーリングリップにより、凹部の内壁に軸方向に支持されているということである。別のシーリングリップは、環状の隙間を保ちつつ、つまり遊びをもって、凹部の軸方向前方に配置された内側ベアリングリングの円筒部分に割り当てられている。このようなシーリング構造では、ころがり軸受が停止しているときに、汚れが、内側ベアリングリングの凹部に、その前方に遊びをもって配置されたシーリングリップを介して侵入することが可能である。ころがり軸受が作動している状態では、汚れが、内側シーリングリップにおけるシーリングエッジの間の密閉領域に積もって、密閉領域を越え、ころがり軸受の内部に入ってしまう恐れがある。公知のシーリング機構のデザインには、回転速度が上がるに従い、擦れている内側シーリングリップが凹部の壁部で軸方向に支持される押圧力が大きくなる、という欠点もある。このことは、都合の悪いことに、シーリングリップとベアリングリングとの間の摩擦を増大させ、ころがり軸受の過熱の増大も伴う。ベアリングの高熱は、潤滑油の損失につながり、このことは、ころがり軸受の寿命に直接影響する。

（発明の開示）
公知の解決法の欠点に鑑みて、本発明は、シーリングリップに速度に依存したプレストレスを加えることができる、ころがり軸受のためのシーリング機構を提供するという課題に基づいたものである。

本発明によるシーリング機構は、２つのシーリングリップを備えている。この機構では、第１の外側のシーリングリップが、凹部の外側を向いた壁部に摩擦で係合して、支持されている。第２のシーリングリップは、突出壁ともいうが、遊びをもって、つまり、シーリングの隙間を維持しながら、凹部の内側壁部に割り当てられている。本発明によるシーリング機構の構造では、さらに、２つのシールをはめた状態において、シーリングディスクの端面と、第１のシーリングリップのシーリングエッジとの間に軸方向のずれが得られている。

前述の問題を解決するために、本発明は、外側シーリングリップが凹部の外壁にこすりつけられ、結局は摩擦係合により支持されるシーリング機構を提供する。本発明によるシーリング機構についてのこの構想により、汚れが凹部に侵入し、その結果、ころがり軸受の内部に侵入することが回避される。さらに、シーリングリップの構造的なデザインにより、外側のシーリングリップを凹部の壁部で、遠心力で制御されるプレストレスを加えた状態で、支持することが可能である。このような動作方式は、ころがり軸受の外側ベアリングリングと共に回転し、シーリングディスクのシーリングエッジと凹部の壁部との間の接触圧力が希望通りに減少するように、回転速度が上がるにつれて変位するシーリングディスクにより達成できる。都合のよいことに、摩擦損失がこれにより減り、ベアリングの不都合な過熱と、それに伴う潤滑油の損失という、ころがり軸受の早期の故障につながり、ころがり軸受の寿命を短くするものが回避される。

遠心力で調整される、希望通りのプレストレスがシーリングリップに確実に加わる本発明による動作方式は、シーリングディスクの端面と第１のシーリングリップのシーリングエッジとの間を軸方向にずらすことにより達成されている。本発明によれば、シーリングディスクにより規定される放射方向支持ラインが得られ、第１のシールに関して、重心が支持ラインから軸方向にずれるように、シーリング機構のシーリングリップがはめた状態に配置される。重心に作用する遠心力により、時計方向に作用する力の成分が生じる。この動作方式は、シーリングリップのシーリングエッジと凹部の壁部との間の接触圧力を、速度の増大と共に希望通りに減少させるのに役立つ。支持手段として、第２のシーリングリップが、シーリングディスクの補強部材から延び、凹部の内側壁部に対して斜めに傾いている。この構想は、シーリングディスクが回転している動作状態において、第２シーリングリップの内側壁部に衝突する潤滑油を、さらにころがり軸受の回転している外側のリングへ連続的に移動させるのに役立つ。

シーリングリップを適切に配置し、適切な寸法にすることにより、接触圧力がない、または非常に小さいころがり軸受の速度範囲を経験的に定めることができる。例えば、１００００回転／分を越える速度レベルの場合、シーリングリップが事実上非接触で凹部の壁部に割り当てられ、この結果、不都合なころがり軸受の過熱がシールから発生しないように、シーリングリップを設計することができる。

本発明を都合よく改良したものが、従属請求項１から１４の対象である。

本発明を都合よく改良したものでは、内側ベアリングリングの肩部直径を第２シーリングリップの内径に合わせている。突出壁と呼んでいる第２シーリングリップの内径は、内側ベアリングリングの肩部直径よりも小さいことが都合よい。このような構造原理により、回転体と、ころがり軸受の内側リングとの間のころがり接触部から軸方向に排出された潤滑油は、外側の輪郭、すなわち内側リングの肩部から第２シーリングリップの内側側面まで直接導かれる。これにより、内側リングから外側リングへ潤滑油が希望通りに循環する。外側リングから、回転体が再び潤滑油を取得し、ころがり軸受内で潤滑油が希望通りに最適に循環する。

第２のシーリングリップは、ころがり軸受が最大速度で回転しても、凹部の内側壁部と、第２シーリングリップの自由端との間で０より大きな軸方向距離「ａ」が得られるように設計されている。これにより、第２シーリングリップと内側ベアリングリングの間におけるシーリングリップの接触という不都合が回避される。

遠心力で制御する、シーリングリップのプレストレスを支援するために、シーリングディスクに一体化されている補強部材は、内側ベアリングリングの方を向いている端部に傾斜部分、つまり脚部を有し、この脚部は、凹部の方向に斜めに傾いている。共通のシーリングリップ基部から延びていて、隣接するシーリングリップは、シーリングディスクにより規定されている支持ラインに対する軸方向のずれに貢献している。この構想により、遠心力が生じた場合に、第１のシーリングリップが内側ベアリングリングの壁部に支えられる支持力が、速度の増大に伴って減少するという効果が強まる。

さらに、本発明では、シーリング機構をはめた状態において、第１の、外側のシーリングリップのシーリングエッジが、シーリングディスクの端面に対して軸方向内側にずれている。このデザインにより、一方で、凹部の外側壁部でシーリングリップを軸方向に支持することが可能になっている。他方、このずれは、シーリングリップを凹部の壁部に押し付けるプレストレスを、希望通り、速度に依存して減少させることに貢献している。

本発明によるシーリング機構は、はめた状態において、２つのシーリングリップの間に、定めた軸方向のずれを与える。このずれの大きさは、遠心力によってシーリングリップの相互の変位が変わる一方で、同時にシーリングリップに不都合な影響がないように定められている。シーリングリップの異なる変位は、例えば、互いに異なる、シーリングリップの壁厚によって実現できる。

外側シーリングリップの重量を増大させるために、外側シーリングリップの外側、第２シーリングリップに面している側面にビードが設けられている。シーリング機構をはめた状態では、外側シーリングリップを支持する力が速度の増大に従って減るという、遠心力によってもたらされる効果を、このビードが補助する。

本発明によるシーリング機構におけるデザインの別の特徴は、凹部の壁部を異なる高さにすることを考えている。好ましい構想では、内側ベアリングリングの肩部の高さで決まる、凹部の内側壁部の高さを、第２のシーリングリップの内径、および、内側シーリングリングの、凹部と内側ベアリングリングの端面の間にある部分の内径の両方より高くなるようにデザインすることが考えられている。このような構造により、シーリングアセンブリ、特に内側シーリングリップを、簡単かつ壊すことなく、はめることが可能になる。これは、シーリング機構をころがり軸受に軸方向に入れるときに、内側シーリングリップが内側ベアリングリングと接触しないからである。凹部の壁部間における高さの差は、柔軟な外側シーリングリップも、例えば道具を使って、壊すことなく凹部に挿入できるように選ばれる。

外側シーリングリップの有益な他の改良は、シーリングエッジのデザインに関するものである。圧力が過大となる状態を避けるために、または、ころがり軸受の内部空間と外界の間の圧力差を均一化するために、シーリングエッジの領域に排気溝が設けられている。シーリングエッジの領域において放射方向に、または傾斜させてシーリングリップに入れた排気溝を必要な大きさにすることにより、一方で、ころがり軸受の内部空間への液体または汚れの侵入という不都合を防ぎ、同時に、潤滑油がころがり軸受から流出することを防ぐ。必要に応じて、本発明は、周縁に分散させて配置した、ことによるとより小さい複数の排気溝の配列を有することもある。

本発明によるシーリング機構は、例えば、ベルト装置、チェーン装置、または同様の装置のテンションローラーまたは偏向ローラーに設けられたころがり軸受に使用することができる。部品を最適化するために、本発明によるシーリング機構を、テンションローラーまたは偏向ローラーの回転ディスクに、直接割り当てることが適当である。この目的のために、シーリングディスクは、ベルトなどに支持されている回転ディスクに、一体に回転するように連結され、同時に、ころがり軸受の外側回転ベアリングリングとして機能する。

本発明は、合わせピンまたは支持体が同時に内側ベアリングリングとして機能するテンションローラーまたは偏向ローラーにおけるころがり軸受に転用することもできる。はめた状態では一体に回転する合わせピンまたは支持体には、このために、本発明によるシーリング機構のシーリングリップを入れるための凹部が設けられている。

補強部材を用いて、シーリング機構の強度、すなわち剛性を適切なものにしている。補強部材は、大部分がディスク状になっており、ころがり軸受の内側ベアリングリングおよび外側ベアリングリングの間の環状の間隔の大部分にわたって広がっている。本発明によれば、補強部材は、少なくとも外側が、シーリング機構のシーリング材によって包まれており、外側に、直角のフランジを、外側ベアリングリングに設けられた固定部の領域に形成している。シーリングリップの方を向いている内周面では、補強部材に、凹部の方向へ斜めに向けられた脚部が設けられており、この脚部は、全ての面がシーリング材で包まれており、シーリングリップ基部が直接隣接している。

本発明は、図面に基づいて表されている。

唯一の図面において、ころがり軸受２のための、本発明によるシーリング機構１の構造が、はめてある状態で示されている。シーリング機構１は、シーリングディスク３を備えている。シーリングディスク３は、その外周面において、弾性的に、外周ベアリングリング５の環状溝４の中に、構造的にロックされて位置を固定されている。シーリングディスク３は、ベアリングリング５と共に回るものであり、ころがり軸受２の環状取付空間６を密閉している。この空間６には、回転体８が入っており、回転体８は、回転体ケージ７内に保たれており、外側ベアリングリング５の軌道および内側ベアリングリング９の軌道によって案内されている。シーリングディスク３は、弾性のあるシーリング材から作られており、これを補強するために、シーリングディスク３に補強部材１０が設けられている。補強部材１０は、ディスク状に成形されている。外側ベアリングリング５の側では、補強部材１０に、直角になっていて、角が丸めてあるフランジ部が形成されている。内側ベアリングリング９の側では、補強部材１０に内側に傾いた脚部１２が付け加えられている。

フランジ部１１および脚部１２は、同じように、シーリングディスク３のシーリング材で全体を包まれている。足部１２の自由端には、シーリング材から形成されたシーリングリップ基部（Ｄｉｃｈｔｌｉｐｐｅｎｆｕｓｓ）１３が隣接している。シーリング唇状基部１３は、２つのシーリングリップ（Ｄｉｃｈｔｌｉｐｐｅｎ）１４，１５の基礎となっている。２つのシーリングリップ１４，１５は、内側ベアリングリング９に作られた凹部１６に割り当てられている（ｚｕｇｅｏｒｄｎｅｔ）。シーリングリップ１４は、シーリングエッジ１７により、事実上、放射方向に位置が合わせてある、凹部１６の外側壁部１８で支持されている。他方のシーリングリップ１５は、補強部材１０の脚部１２の延長部として、凹部１６の内側壁部１９の方に向けて位置が合わせてある。はめた状態では、シーリングリップ１５の自由端が、内側壁部１９から距離「ａ」のところまでくる。

シーリングリップ１４，１５との関連における内側ベアリングリング９の構造上の他の特徴は、直径の比率と、軸方向の距離に関連している。内側ベアリングリング９の肩部直径「Ｄ_１」は、突出壁（Ｄｉｃｈｔｕｎｇｓｓｐｏｒｎ）として形成した内側シーリングリップ１５の内径「Ｄ_２」を寸法上越えている。このような構造上のデザインにより、回転体８と内側ベアリングリング９との間の回転接触により排出された潤滑油は、確実に、ベアリングリング９からシーリングリップ１５の内側側面２０まで、軸方向へ流れる。潤滑油は、回転体８まで戻る前に、回転しているシーリングディスク３およびこれと連結しているシーリングリップ１５から、遠心力により、外側ベアリングリング５の内側側面まで運ばれる。

壁部１８，１９は、凹部１６の軸方向の範囲を定めており、異なる高さを有している。内側の壁部１９の大きさが肩部直径「Ｄ_１」を決めており、この直径は、径方向段部２１の直径を超えている。径方向段部２１は、内側ベアリングリング９の凹部１６と、端面２２との間に得られている。はめた状態では、シーリングエッジ１７は、軸方向にずれており、このずれは、寸法「ｂ」で特徴付けられる。このずれは、シーリングディスク３の端面２３と、シーリングエッジ１７が外側壁部１８と接触する面との間に得られている。シーリングリップ１４，１５は、互いから広がるように配置されていて、距離「ｃ」を形成している。この距離「ｃ」は、一方で、妨げられることなく、かつ、壊すことなく、シーリングディスク３をはめられることが保証されるように、他方で、シーリングリップ１４，１５が、はめてある状態で、互いを邪魔しないように選ばれている。シーリングリップ１４は、外側に、つまり、シーリングエッジ１７と反対側の面にビード（Ｗｕｌｓｔ）２４を有する。このビード２４により、シーリングリップ１４の質量を外側領域において故意に増やすことができる。ビード２４により、シーリングリップ１４の質量が外側の領域で増大する。これにより、重心２５が、シーリングディスク３が形成する放射方向支持ラインに対して軸方向にずれる。ころがり軸受の速度が速くなると、つまり、シーリングディスク３およびこれに付随するシーリングリップ１４，１５と連結している外側ベアリングリング５を回転させると、重心２５に作用する遠心力により、矢印で示す方向、すなわち、時計方向に作用する力の成分が生じる。この結果、シーリングリップ１４には、速度に依存し、遠心力により制御されるプレストレス（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）かかる。このプレストレスにより、シーリングエッジ１７の領域におけるシーリングリップ１４を支える力が、速度の増加に同期して小さくなる。シーリングリップ１４は、シーリングエッジ１７の領域に、排気溝２６をさらに有している。この排気溝２６により、取付空間６と、ころがり軸受２がおかれている環境の外界との間で、圧力が、確実かつ効果的に均衡する。

本発明によるシーリング機構が、はめられた状態で示されている。

符号の説明

１ シーリング機構
２ ころがり軸受
３ シーリングディスク
４ 環状溝
５ ベアリングリング（外側）
６ 取付空間
７ ころがり軸受ケージ
８ 回転体
９ ベアリングリング（内側）
１０ 補強部材
１１ フランジ
１２ 脚部
１３ シーリングリップ基部
１４ シーリングリップ
１５ シーリングリップ
１６ 凹部
１７ シーリングエッジ
１８ 壁部
１９ 壁部
２０ 内側側面
２１ 部分
２２ 端面
２３ 端面
２４ ビード
２５ 重心
２６ 排気溝
ａ 距離（シーリングリップ１５および壁部１９の間）
ｂ 軸方向のずれ（シーリングディスク３の端面２３と、シーリングエッジ１７の間）
ｃ 距離（シーリングリップ１４，１５の間）
Ｄ_１ 肩部直径（内側ベアリングリング９）
Ｄ_２ 内径（シーリングリップ１５）
Ｄ_３ 部分２１の直径（凹部１６と、ベアリングリング９の端面２２との間）

Claims (14)

1. ころがり軸受（２）のためのシーリング機構であって、外側ベアリングリング（５）またはハウジングとともに回り、補強部材（１０）を有し、受け部または環状溝（４）に構造的にロックして位置的に固定される弾性シーリングディスク（３）を備え、前記シーリングディスク（３）が、内側ベアリングリング（９）の凹部（１６）にある柔軟なシールと係合し、シーリングエッジ（１７）によって壁部（１８）に支持され、第１のシーリングリップ（１４）が前記凹部（１６）の外側壁部（１８）に軸方向に支持されており、第２のシーリングリップ（１５）が、遊びをもって、凹部（１６）の内側壁部（９）に割り当てられており、前記第１のシーリングリップ（１４）の質量が形成する重心が、前記シーリング機構（１）をはめた状態において、前記シーリングディスク（３）で規定される支持ラインに対しずれていて、前記重心（２５）に作用する遠心力により時計方向に作用する力の成分が生じる、ことを特徴とするシーリング機構。
2. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記内側ベアリングリング（９）の肩部直径（Ｄ_１）が前記内側シーリングリップ（１５）の内径（Ｄ_２）より大きい、シーリング機構。
3. 請求項２に記載のシーリング機構であって、前記凹部（１６）の前記内側壁部（１９）と前記第２のシーリングリップ（１５）の自由端との間の距離（ａ）が、前記ころがり軸受（２）が最大速度で回転していても、確実に距離（ａ）＞０となるようにデザインされている、シーリング機構。
4. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記第１および第２のシーリングリップ（１４，１５）が、前記シーリングディスク（１３）の共通シーリングリップ基部（１３）から延びるように作られている、シーリング機構。
5. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記２つのシーリングリップ（１４，１５）をはめた状態において、前記シーリングディスク（３）の端面（２３）と前記第１のシーリングリップ（１４）の前記シーリングエッジ（１７）との間に軸方向のずれがある、シーリング機構。
6. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記第２のシーリングリップ（１５）が前記内側壁部（１９）に対して斜めに傾斜していて、突出壁としてデザインされており、前記第１のシーリングリップ（１４）に対して軸方向に距離（ｃ）だけずれるように配置されている、シーリング機構。
7. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記第１のシーリングリップ（１４）が、前記第２のシーリングリップ（１５）の方を向いている側面の外側にビード（２４）を有する、シーリング機構。
8. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記内側ベアリングリング（９）の前記凹部（１６）が高さの異なる壁部を有し、前記ベアリングリング（９）の肩部直径（Ｄ_１）で規定される前記内側壁部（１９）の高さが、前記凹部（１６）と前記端面（２２）の間の領域における前記ベアリングリング（９）の直径（Ｄ_３）のサイズより大きく、かつ、前記第２のシーリングリップ（１５）の内径（Ｄ_２）よりも大きい、シーリング機構。
9. 請求項１に記載のシーリング機構であって、前記第１のシーリングリップ（１４）には、前記シーリングエッジ（１７）の領域において、少なくとも１つの排気溝（２６）が設けられている、シーリング機構。
10. 請求項９に記載のシーリング機構であって、前記排気溝（２６）が放射方向に、または傾斜して延びるように作られている、シーリング機構。
11. 請求項１に記載のシーリング機構であって、ベルト装置、チェーン装置、または同様な装置のベルト等に予め張力をかける引っ張りシステムのテンションローラーまたは偏向ローラーに使用されるころがり軸受（２）のためのシーリング機構。
12. 請求項１１に記載のシーリング機構であって、前記テンションローラーまたは偏向ローラーの構造が回転ディスクを備えており、前記回転ディスクは、前記ころがり軸受を取り囲んでおり、同時に、外周ベアリングリングとして機能する、シーリング機構。
13. 請求項１１に記載のシーリング機構であって、前記テンションローラーまたは偏向ローラーが、一体に回転する、ころがり軸受用合わせピンまたは支持体を有し、前記合わせピンまたは支持体は、同時に、一体に回転する内側ベアリングリングの機能を有する、シーリング機構。
14. 請求項１に記載のシーリング機構であって、シーリングディスク（３）の、ディスク状に形成された補強部材（１０）が、少なくとも一方の側を、前記シーリング機構（１）の弾性シーリング材で包まれており、かつ、前記補強部材（１０）の外側には、角度を付けたフランジ（１１）が形成されており、内側には、前記凹部（１６）の方向へ斜めに傾斜した脚部（１２）が形成されている、シーリング機構。

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