JP2008002487A - シール付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】２重シールを用いても、シール溝の形状が複雑にならず加工コストを抑えることができ、かつ、摩擦によるトルクが増えないようにできるシール付き軸受を提供する。
【解決手段】このシール付き軸受１０は、外輪１１と内輪１３との間で少なくとも片側に複数の接触シールを有し、複数の接触シールの内の少なくとも１つは軸タイプ接触シール１８である。
【選択図】図１

Description

本発明は、外輪と内輪との間で少なくとも片側に複数の接触シールを有する軸受に関する。

従来からシール性を向上させるために種々のシール構造を有する転がり軸受が公知である。図７に一般的な従来のシール付き軸受の構造を示す。図７の転がり軸受１は、外輪２と転動体３と内輪４とを有し、外輪２と内輪４との間で外輪２の端部内周面の溝２ａ内に接触シール５が嵌入されるとともに内輪４の内周面のシール溝４ａに接触するように構成された接触形シール構造を有している。

図７の接触シール５は、芯金６を剛性のある金属材料で形成し、外輪２、内輪４に密着させ良好な密封性を維持するため周縁部７をゴム材で形成している。接触シール５の周縁部７は、内輪４側に、１つの接触部７ａと、２つの非接触部７ｂ、７ｃと、を有し、接触部７ａが内輪４のシール溝４ａでシールと内輪との隙間をなくすように接触し、転がり軸受１の内部に封入されたグリース等の潤滑剤の外部への漏出及び軸受内部への異物侵入の防止している。また、溝４ａの近傍において内側の非接触部７ｃで潤滑剤の漏れを抑制し、外側の非接触部７ｂで異物の浸入を抑制している。

また、軸受の外側と内側にシールを有する技術として、下記特許文献１のように、非接触型のシールを２枚用いて密封性の向上を図ったものがある。
特開平１１−５１０６９号公報

図７に示されるような接触シール付き軸受の構造において一般的に密封性を向上させるために接触量を多くとる方法がある。しかしながら、シールの接触量を多くして密封性を高める方法では、次のような問題がある。
(1)一般的な接触シールよりも接触部の磨耗が激しく、密封性の低下が早期に起こる。
(2)接触量が増えると、摩擦によるトルクが増えてしまい、最近の省エネ傾向から外れるという懸念がある。
(3)シール溝の研削が構造上難しく、接触量を最小限に設定することが難しい。

以上のことから、密封性の安定した向上を図るには１つのシールでは困難である。そこで、複数のシールを用いる方法があり、上記の特許技術文献１のような外側と内側にシール（以下、「２重シール」という。）を有する軸受がその１例である。その構造は、非接触２重シールとすることでトルクを低く抑え、密封性を向上させているが、非接触シール構造ではやはり異物が混入するおそれがあることは明らかである。

そこで、従来の接触シールを２枚用いて構成した場合の転がり軸受を図８に示す。図７の接触シール５と同様の構成のシール８，９を片側に２枚用いることにより、接触量を多くすることなく密封性を向上させることができる。

しかし、個々のシール８，９の接触量は同じなので密封性の低下が早期に起こることはないものの、接触数が２箇所に増えるため、摩擦によるトルクが２倍になってしまう。また、シール溝が増えるので溝形状が複雑になってしまう。

以上のように、２重シールを用いた場合、次のような問題点がある。
(4)シール溝の溝形状が複雑になり、加工が難しくコストアップにつながってしまう。
(5)接触数が２箇所になり、摩擦によるトルクが２倍になってしまう。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、２重シールを用いても、シール溝の形状が複雑にならず加工コストを抑えることができ、かつ、摩擦によるトルクが増えないようにできるシール付き軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるシール付き軸受は、外輪と内輪との間で少なくとも片側に複数の接触シールを有する軸受であって、前記複数の接触シールの内の少なくとも１つは軸タイプ接触シールであることを特徴とする。

このシール付き軸受によれば、少なくとも片側に複数の接触シールを用いることで高密封性を得ることができるとともに、複数の接触シールの内の少なくとも１つを軸タイプ接触シールとすることで、シール溝が基本的に不要となって溝形状が複雑にならずに加工コストを抑えることができかつ軸タイプ接触シールが接触したときの摩擦によるトルクがさほど増えない。

上記シール付き軸受において前記軸タイプ接触シールは軸受のアキシアル方向に略平行である前記外輪または前記内輪の面に接触する接触部を有することが好ましい。

また、前記接触部が接触する前記外輪または前記内輪の面は平坦な面であることが好ましく、溝状の面でなくともよい。このため、研削等の加工が容易となり、加工コストを抑えることができる。

また、前記軸タイプ接触シールは前記接触部が前記外輪または前記内輪の面に対し軸受のラジアル方向に接触するように取り付けられることで、軸タイプ接触シールの接触量が安定し、密封性が安定し、かつ、外輪または内輪の面と接触したときの摩擦によるトルクが増えない。

また、前記軸タイプ接触シールは前記接触部の反対側端部で前記内輪または前記外輪の内周面に嵌め込まれて取り付けられることが好ましい。

本発明のシール付き軸受によれば、少なくとも片側に複数の接触シールを配置した場合でも、シール溝の形状が複雑にならず加工コストを抑えることができ、かつ、摩擦によるトルクが増えない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

〈第１の実施の形態〉

図１は第１の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。図１に示すように、シール付き転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ｃを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１３ａを有する内輪１３と、外輪１１と内輪１３との間に転動自在に配置された転動体である複数の玉１２と、複数の玉１２を保持する保持器１４と、を備える。

図１のシール付き転がり軸受１０は、２重シール構造となっており、その片側の端部の外側にラビリンス構造の接触シール１５が配置され、その内側に軸タイプ接触シール１８が配置されている。

接触シール１５は、形状維持のため剛性のある鉄鋼等の金属材料からなる芯金１６と、芯金１６の周囲にゴム材等から形成された周辺部１７と、から構成される。周辺部１７は、外輪１１の端部の内周面に形成された嵌合溝１１ａに嵌合する嵌合部１７ａと、内輪１３の端部の内周面２１に形成されたシール溝２１ａの斜面２１ｃに接触するリップ接触部１７ｂと、シール溝２１ａの近傍に非接触に位置しラビリンス構造を構成するようにリップ接触部１７ｂを挟んで設けられた非接触部１７ｃ、１７ｄと、を有する。シール溝２１ａの斜面２１ｃは軸受の軸方向（アキシヤル方向）ａに対し垂直に近い角度になっているので、リップ接触部１７ｂは斜面２１ｃに軸方向ａとほぼ平行に接触する。

軸タイプ接触シール１８は、形状維持のため剛性のある鉄鋼等の金属材料からなる芯金１９と、芯金１９の周囲にゴム材等から形成された周辺部２０と、から構成される。周辺部２０は、外輪１１の内周面で嵌合溝１１ａの内側に形成された嵌合溝１１ｂに嵌合する嵌合部２０ｂと、内輪１３の内周面２１のシール溝２１ａの内側に形成された円筒面２１ｂに対し略垂直に接触する接触部２０ａと、を有する。

内輪１３の内周面２１の円筒面２１ｂは軸方向ａと略平行に形成されているので、軸タイプ接触シール１８の接触部２０ａは円筒面２１ｂに対し半径方向（ラジアル方向）ｒに接触する。

シール付き転がり軸受１０のシールの組み立てを説明する。まず、転がり軸受１０の内部にグリース等の潤滑剤を充填され、その端部から軸タイプ接触シール１８を挿入し、ゴム材からなる嵌合部２０ｂを嵌合溝１１ｂに嵌め込むことで、軸タイプ接触シール１８を転がり軸受１０に取り付ける。このとき、ゴム材からなる接触部２０ａは、図１の破線の部分が弾性変形し、内輪１３の内周面２１において円筒面２１ｂに対し半径方向ｒに接触する。

次に、接触シール１５を挿入し、嵌合部１７ａを嵌合溝１１ａに嵌め込むことで、接触シール１５を転がり軸受１０に取り付ける。このとき、ゴム材からなるリップ接触部１７ｂが弾性変形し、内輪１３のシール溝２１ａの斜面２１ｃに対しほぼ軸方向ａに接触するとともに、シール溝２１ａの近傍で非接触部１７ｃ、１７ｄが内輪１３の内周面２１との間で隙間を形成してラビリンス構造を構成する。また、転がり軸受１０の他端部においても上述と同様の構成であり、軸タイプ接触シール１８、接触シール１５を順に取り付ける。

図１のシール付き転がり軸受１０によれば、片側に２枚の接触シール１８，１５を用いることで高密封性が得られ、かつ、少なくとも片方を軸タイプ接触シール１８にすることによって、軸タイプ接触シール１８の接触部２０ａが内輪１３の内周面２１の円筒面２１ｂに対し半径方向ｒに接触し、シール溝が基本的に不要となるため、製作性を向上させコストアップを抑えることができる。

また、上述のようにシール溝が基本的に不要となるため、内輪１３の内周面２１において研削が容易にでき、研削により内輪１３の円筒面２１ｂの仕上がり寸法を接触部２０ａの接触量が最適になるように管理することができる。なお、接触量とは、接触シール１８が軸受１０に取り付けられて接触部２０ａが円筒面２１ｂに接触すると、取り付け前には図１の破線の長さ形状を有していた接触部２０ａが弾性変形する変形量と等価である。

また、軸タイプ接触シールには内部すきまの影響を受け難いという利点があるので、その点からも最適な接触量を与えることができる。この点について更に説明する。

一般的に、玉軸受におけるラジアル内部すきま（Δｒ）に対するアキシアル内部すきま（Δａ）は、下記（１）式で表される。なお、ラジアル内部すきま（Δｒ）とは、一方の軌道輪を固定し他方の軌道輪をラジアル方向（半径方向）に動かしたときの最大動き量（がた）であり、アキシアル内部すきま（Δａ）とは、同じくアキシアル方向（軸方向）に動かしたときの最大動き量（がた）である。

Δａ≒２×｛（ｒｅ＋ｒｉ−Ｄｗ）×Δｒ｝^1/2 ・・・（１）
ここで、ｒｅ：外輪溝の半径寸法
ｒｉ：内輪溝の半径寸法
Ｄｗ：玉径

上記式（１）より一般的な玉軸受で、ラジアル内部すきま（Δｒ）とアキシアル内部すきま（Δａ）との関係を計算すると、Δａ／Δｒが約２〜７となり、アキシアル内部すきま（Δａ）がラジアル内部すきま（Δｒ）の約２〜７倍となる。

従って、同一内部すきまにおいて、内輪１３に対し接触部２０ａがラジアル方向ｒに接触する軸タイプ接触シール１８の接触量の方が安定するため、軸タイプ接触シール１８の方の接触量を低く設定できることが容易に理解できる。このため、内輪１３側と接触時の摩擦によるトルクが過剰に大きくなることなく、かつ、安定した密封性が得られる。このように、安定した高密封性を得るには、軸タイプ接触シールを用いることが有効である。

上述のように、シール付き転がり軸受１０は、高密封性の点で、軸受の内部からのグリース漏れや外部からのごみまたはギヤ等に使用される油の侵入が許されない、いわゆる、軸受自体を密封装置として用いるモータなどの一般産業分野に好適なものである。また、固定側に用いられても効果を発揮するが、特にガタの発生しやすい自由側に使われる軸受で、内部からのグリースの漏れや外部からの異物の侵入等が許されない分野で特に効果的である。

また、軸受だけでは密封性が不十分なために軸受に加えてオイルシールなど別の密封装置を用いている個所では、軸受以外の密封装置が不要となるため、コンパクト化や取り付けの簡略化等を実現できる。

〈第２乃至第６の実施の形態〉

図２乃至図６は第２乃至第６の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。

図２の第２の実施の形態によるシール付き転がり軸受３０は、図１の転がり軸受１０とは逆に、軸タイプ接触シール１８を外側に配置し、ラビリンス構造の接触シール１５を内側に配置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。軸タイプ接触シール１８の接触部２０ａは、内輪１３の軸方向ａに略平行な円筒面２１ｂに対し半径方向ｒに接触するようになっている。

図２の第２の実施の形態によるシール付き転がり軸受３０は、図１の転がり軸受１０とは逆に、図１の軸タイプ接触シール１８と同様の構成である軸タイプ接触シール１８’を外側に配置し、図１の接触シール１５と同様の構成であるラビリンス構造の接触シール１５’を内側に配置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。軸タイプ接触シール１８’の接触部２０ａ’は、内輪１３の軸方向ａに略平行な円筒面２１ｂに対し半径方向ｒに接触するようになっている。

図３の第３の実施の形態によるシール付き転がり軸受４０は、片側２枚のシールをともに軸タイプ接触シールとしたものであり、図１と同様の軸タイプ接触シール１８を内側に配置し、図２と同様の軸タイプ接触シール１８’を外側に配置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。内輪１３の内周面２１は軸方向ａに略平行な円筒面に形成されており、両軸タイプ接触シール１８、１８’の接触部２０ａ，２０ａ’は、内輪１３の内周面２１に対し半径方向ｒに接触するようになっている。図２のシール付き転がり軸受３０によれば、２枚のシールをともに軸タイプ接触シールとしたので、内輪１３の内周面２１はシール溝が全く不要であり、その研削加工が一層容易となり、更に、内輪１３側と接触時の摩擦によるトルクが過剰に大きくなることが一層なく、かつ、更に安定した密封性が得られる。

図４の第４の実施の形態によるシール付き転がり軸受５０は、外側のラビリンス構造の接触シール１５を図１とは反対に外輪１１側にリップ接触部１７ｂが位置し、内輪１３側に嵌合部１７ａが位置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。

図５の第５の実施の形態によるシール付き転がり軸受６０は、内側の軸タイプ接触シール１８を図１とは反対に外輪１１側に接触部２０ａが位置し、内輪１３側に嵌合部２０ｂが位置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。軸タイプ接触シール１８の接触部２０ａは、外輪１１の内周面に軸方向ａに略平行に形成された円筒面１１ｄに対し半径方向ｒに接触するようになっている。

図６の第６の実施の形態によるシール付き転がり軸受７０は、図１とは反対に、内側の軸タイプ接触シール１８を外輪１１側に接触部２０ａが位置し、内輪１３側に嵌合部２０ｂが位置するとともに、外側のラビリンス構造の接触シール１５を外輪１１側にリップ接触部１７ｂが位置し、内輪１３側に嵌合部１７ａが位置するように構成した以外は、図１と同様に構成されている。軸タイプ接触シール１８の接触部２０ａは、外輪１１の内周面に軸方向ａに略平行に形成された円筒面１１ｄに対し半径方向ｒに接触するようになっている。

以上のように、第１乃至第７の実施の形態によるシール付き転がり軸受１０，３０，４０，５０，６０，７０によれば、片側に接触シール２枚を用いることで高密封性が得られ、かつ、少なくとも片方を軸タイプ接触シールにすることでシール溝が基本的に不要となるため、製作性が向上し、加工のコストアップを抑えることができる。また、シール溝が基本的に不要となるた、研削が容易にでき、研削により軸タイプ接触シールの接触量を最適に管理することができる。更に、軸タイプ接触シールには内部すきまの影響を受け難いので、その点からも最適な接触量を与えることができる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図３の軸タイプ接触シール１８，１８’の向きを接触部２０ａ、２０ａ’が外輪１１側に位置するように構成してもよく、この場合、外輪１１の内周面を軸方向ａに略平行な円筒面に形成し、内輪１３の内周面はシール溝が全く不要となる。

また、図１〜図６では、接触シール１５、１５’をラビリンス構造としたが、本発明はこれに限定されず、ラビリンス構造でなくともよく、また、接触シール１５、１５’のリップ接触部・非接触部・嵌合部・芯金等の各形状は他の形状であってもよいことは勿論である。また、軸タイプ接触シール１８，１８’の接触部・嵌合部・芯金等の各形状は他の形状であってもよい。

第１の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 第２の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 第３の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 第４の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 第５の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 第６の実施の形態によるシール付き転がり軸受を示す要部断面図である。 従来の一般的なシール付き軸受の構造を示す要部断面図である。 従来の２重シール付き軸受の構造を示す要部断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，６０，７０ シール付き転がり軸受
１１ 外輪
１１ａ 嵌合溝
１１ｂ 嵌合溝
１１ｃ 外輪軌道面
１１ｄ 円筒面
１２ 玉、転動体
１３ 内輪
１３ａ 内輪軌道面
１５，１５’ 接触シール
１７ａ 嵌合部
１７ｂ リップ接触部
１８，１８’ 軸タイプ接触シール
２０ａ，２０ａ’ 接触部
２０ｂ 嵌合部
２１ 内周面
２１ａ シール溝
２１ｂ 円筒面
ａ 軸方向、アキシヤル方向
ｒ 半径方向、ラジアル方向

Claims (5)

1. 外輪と内輪との間で少なくとも片側に複数の接触シールを有する軸受であって、
   前記複数の接触シールの内の少なくとも１つは軸タイプ接触シールであることを特徴とするシール付き軸受。
2. 前記軸タイプ接触シールは軸受のアキシアル方向に略平行である前記外輪または前記内輪の面に接触する接触部を有する請求項１に記載のシール付き軸受。
3. 前記接触部が接触する前記外輪または前記内輪の面は平坦な面である請求項２に記載のシール付き軸受。
4. 前記軸タイプ接触シールは前記接触部が前記外輪または前記内輪の面に対し軸受のラジアル方向に接触するように取り付けられる請求項２または３に記載のシール付き軸受。
5. 前記軸タイプ接触シールは前記接触部の反対側端部で前記内輪または前記外輪の内周面に嵌め込まれて取り付けられる請求項２，３または４に記載のシール付き軸受。
   
   

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