JP2008175256A - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク上昇を防止しながら、十分な耐水性能を確保し、焼き付きや剥離等の不具合が抑えられ、円滑な回転が可能な密封型転がり軸受を提供する。
【解決手段】両側部に設けられたシール部材３１，３２によって転動体が配置される内部空間２５が密封された密封型転がり軸受１４であって、一方のシール部材３１は、そのシールリップ３７がシール溝３６の内側壁面３５ａに接触され、他方のシール部材３２は、そのシールリップ３８がシール溝３６の外側壁面３５ｂに接触されている。シール溝３６の内側壁面３５ａにシールリップ３７が接触するシール部材３１が被水側Ａ１に配置され、シール溝３６の外側壁面３５ｂにシールリップ３８が接触するシール部材３２が反被水側Ａ２に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、密封型転がり軸受に関し、特に、アイドラプーリ、コンプレッサプーリ等の自動車のエンジン補機等に用いられる密封型転がり軸受に関する。

一般に、一対の接触ゴムシールを有する外輪回転式の密封型転がり軸受では、図９に示すように、外輪１と内輪２との両側部に設けたシール部材３のシールリップ４が、内輪２に形成したシール溝５の内側壁面５ａと接触し、転動体６が配置された内部空間７を密封している。このように、シール部材３のシールリップ４を内輪２のシール溝５の内側に接触させる構造の場合、使用条件により発熱した軸受が常温に戻る際に、軸受内部の圧力が変化する。このため、シールリップ４が内輪２のシール溝５に吸着し、トルク上昇等の不具合が生じる。

上記解決手段としては、シールリップの先端に空気穴を設けることにより、軸受の内部と外部との圧力変化を解消し、シールリップのシール溝への吸着によるトルク上昇を回避する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−１９４２３号公報

しかしながら、シールリップの先端に空気穴を設ける場合、軸受周辺部に水が存在する環境下では、その空気穴を通って軸受内部に水が侵入して潤滑性能が低下し、焼き付きや剥離等の不具合が早期に発生する懸念がある。

一方、シールリップに空気穴を形成する以外にシールリップの吸着を回避する手段としては、図１０に示すように、シールリップ４をシール溝５の外側壁面５ｂに接触させることが考えられる。しかしながら、この手段では、軸受周辺部に水が存在する環境下において、水圧によりシールリップ４が外側壁面５ｂから離れ、水の侵入防止効果が低下し、十分な耐水性能が望めない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、トルク上昇を防止しながら、十分な耐水性能を確保し、焼き付きや剥離等の不具合が抑えられ、円滑な回転が可能な密封型転がり軸受を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 一対の軌道輪と、該一対の軌道輪の両軌道面間に配置される複数の転動体と、前記一方の軌道輪に取り付けられ、該複数の転動体が配置される内部空間を密封する一対のシール部材と、を備える密封型転がり軸受であって、
前記他方の軌道輪には、その軸方向両側に一対のシール溝が形成されており、
前記一方のシール部材は、前記一方のシール溝の内側壁面と接触し、前記他方のシール部材は、前記他方のシール溝の外側壁面と接触することを特徴とする密封型転がり軸受。
（２） 前記一方のシール部材が被水側、前記他方のシール部材が反被水側となるように配置されることを特徴とする（１）に記載の密封型転がり軸受。

本発明の密封型転がり軸受によれば、一方のシール部材を一方のシール溝の内側壁面に接触させ、他方のシール部材を他方のシール溝の外側壁面に接触させたので、高圧の内部空間から空気を放出する際には、内側壁面に接触させた一方のシール部材が内側壁面から離間し、低圧の内部空間に空気を流入させる際には、外側壁面に接触させた他方のシール部材が外側壁面から離間する。これにより、内部空間の内圧と外気圧との差圧によりシール部材が内側壁面あるいは外側壁面へ吸着してトルクが上昇する不具合を抑制することができる。また、空気穴を有しないことから、軸受周辺部に水分が存在する環境下においても、十分な耐水性能を確保することができ、焼き付きや剥離等の不具合が抑えられ、円滑な回転が可能なものとなる。

また、シール溝の内側壁面に接触する一方のシール部材を被水側に配置し、シール溝の外側壁面に接触する他方のシール部材を反被水側に配置することにより、内部空間から空気を放出する時は、放出先が被水側であっても放出する空気によって内部空間への水の侵入を防止することができ、また、内部空間へ空気を流入させる時は、流入元が反被水側であるので、やはり内部空間への水の侵入を防止することができ、水の侵入により潤滑性能が低下して焼き付きや剥離等が早期に生じるような不具合を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態に係る密封型転がり軸受について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すものは、コンプレッサ等に設けられた電磁クラッチのプーリ部を示すもので、コンプレッサを構成するケーシング１１には、その外側面中央に形成された支持筒部１２の周囲に、密封型転がり軸受１４によって従動プーリ１３が回転自在に支持されている。従動プーリ１３は、円環状に形成されており、ケーシング１１の外側面に固定されたソレノイド１５が、従動プーリ１３の軸方向に形成された溝部１３ａ内に配置されている。

この従動プーリ１３には、例えば、エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリに架け渡された図示しない無端ベルトが掛け渡され、駆動プーリの回転力が無端ベルトを介して伝達される。

一方、支持筒部１２には、回転軸１０が挿通され、この回転軸１０の端部で支持筒部１２から突出した部分には、取付ブラケット１６が固定されている。この取付ブラケット１６には、その周囲に磁性材製の環状板１７が、板ばね１８を介して支持されている。

環状板１７は、ソレノイド１５への非通電時には、板ばね１８の弾力により、従動プーリ１３から離隔している。これに対して、ソレノイド１５への通電時には、環状板１７が従動プーリ１３に向けて吸着され、従動プーリ１３から回転軸１０へ回転力が伝達される。

電磁クラッチは、環状板１７と従動プーリ１３との間に隙間を有するため、水が存在する環境下では、環状板１７と従動プーリ１３との隙間から密封型転がり軸受１４の取付ブラケット１６側に水が入り込むことがある。つまり、上記構造の電磁クラッチでは、周辺に水が存在する環境下にて、密封型転がり軸受１４の軸方向の取付ブラケット１６側が被水側Ａ１となり、ケーシング１１側が反被水側Ａ２となっている。

従動プーリ１３を支持筒部１２に回転可能に支持する密封型転がり軸受１４は、図２に示すように、内輪２０及び外輪２１（一対の軌道輪）と、内輪２０の外周面に形成された内輪軌道面２３と外輪２１の内周面に形成された外輪軌道面２４（両軌道面）間に複列に配置される複数の玉２２（転動体）と、を備えている。

内輪２０は、支持筒部１２に外嵌固定され、また、外輪２１には、外周に従動プーリ１３が外嵌される。また、複列の玉２２は、図示しない保持器にて周方向に略等間隔に転動可能に配置される。さらに、各玉２２が配置される内部空間２５内にはグリース（潤滑剤）が封入され、各転動体２２の転動面と内輪軌道面２３及び外輪軌道面２４との間が潤滑されている。

また、密封型転がり軸受１４は、内部空間２５内にグリースを封入すべく、内部空間２５の軸方向の両端開口部に環状のシール部材３１，３２をそれぞれ有する。図２及び図３に示すように、これら各シール部材３１，３２は、芯金３３と、この芯金３３をインサート成形したゴム等の弾性材３４とで構成され、その外周縁部は外輪２１の軸方向両側部近傍における内周面に形成された係止溝３５に係止され、内周縁部は内輪２０の軸方向両側部近傍における外周面に形成されたシール溝３６内に配置される。

シール溝３６は、軸受内側にて回転軸１０の軸線方向に直交する平面からなる内方壁面３６ａと、内方壁面３６ａから連続する円筒面３６ｂと、円筒面３６ｂから軸受外側に向けて次第に拡径するように傾斜した外方壁面３６ｃとで構成されている。

図３（ａ）に示すように、被水側Ａ１側のシール部材３１の弾性材３４は、その内周縁部に軸受内側へ突出するシールリップ３７を有しており、このシールリップ３７は、シール溝３６の内方壁面３６ａに摺接されている。

一方、図３（ｂ）に示すように、反被水側Ａ２側のシール部材３２の弾性材３４は、その内周縁部に軸受外側へ突出するシールリップ３８を有しており、このシールリップ３８が、シール溝３６の外方壁面３６ｃに摺接されている。

ここで、従動プーリ１３の回転により、転がり軸受１４内が高温となった状態にて、電磁クラッチに水がかかると、転がり軸受１４及びその周辺が急激に冷却される。これにより、軸受１４の周囲に対して高温であった転がり軸受１４の内部空間２５が高圧となる。すると、図４（ａ）に示すように、被水側Ａ１のシール部材３１の弾性材３４が内部空間２５内の圧力によって弾性変形し、内周縁部が軸受外方へ変位し、内方壁面３６ａに摺接していたシール部材３１のシールリップ３７が内方壁面３６ａから離間し、内方壁面３６ａとシールリップ３７との間に隙間が生じる。これにより、高圧の内部空間２５から内方壁面３６ａとシールリップ３７との隙間を介して空気が外部の被水側Ａ１へ放出される。

内部空間２５からの空気の放出によって、内部空間２５の圧力が外気圧まで下がる。これにより、高圧の内部空間２５により反被水側Ａ２のシール部材３２のシールリップ３８がシール溝３６の外方壁面３６ｃに強く摺接することがなく（図４（ｂ）参照）、反被水側Ａ２のシール部材３２によるトルク上昇を回避することができる。

また、内方壁面３６ａとシールリップ３７との間に隙間が形成されるが、内部空間２５の空気が隙間から外部へ放出されるので、被水側Ａ１から隙間を介して内部空間２５内に水や異物が入り込むことはない。

その後、内部空間２５からの空気の放出によって、内部空間２５の圧力が外気圧まで下がると、弾性変形していたシール部材３１が復元することにより、そのシールリップ３７が再びシール溝３６の内方壁面３６ａに摺接し、内部空間２５が密封され、水や異物の侵入が防止される。

一方、高温の内部空間２５が冷え、内部空間２５が外気圧よりも低圧となると、図５（ｂ）に示すように、反被水側Ａ２のシール部材３２が外気圧によって弾性変形し、内周縁部が軸受内方へ変位し、外方壁面３６ｃに摺接していたシール部材３２のシールリップ３８が外方壁面３６ｃから離間し、外方壁面３６ｃとシールリップ３８との間に隙間が生じる。これにより、低圧の内部空間２５へ外方壁面３６ｃとシールリップ３８との隙間を介して反被水側Ａ２から空気が流入する。

内部空間２５への空気の流入によって、内部空間２５の圧力が外気圧まで上がる。これにより、低圧な内部空間２５により被水側Ａ１側のシール部材３１のシールリップ３７がシール溝３６の内方壁面３６ａに強く摺接することがなく（図５（ａ）参照）、被水側Ａ１側のシール部材３１によるトルク上昇が回避される。

また、外方壁面３６ｃとシールリップ３８との間に隙間が形成されるが、流入する空気は外部に連通していない反被水側Ａ２側の空気であるので、水や異物が入り込むことはない。

その後、内部空間２５への空気の流入によって、内部空間２５の圧力が外気圧まで上がると、弾性変形していたシール部材３２が復元することにより、そのシールリップ３８が再びシール溝３６の外方壁面３６ｃに摺接し、内部空間２５が密封され、水や異物の侵入が防止される。

以上説明したように、本実施形態に係る密封型転がり軸受１４によれば、一方のシール部材３１をシール溝３６の内側壁面３５ａに接触させ、他方のシール部材３２をシール溝３６の外側壁面３５ｂに接触させたので、高圧の内部空間２５から空気を放出する際には、内側壁面３５ａに接触させた一方のシール部材３１が内側壁面３５ａから離間し、低圧の内部空間２５に空気を流入させる際には、外側壁面３５ｂに接触させた他方のシール部材３２が外側壁面３５ｂから離間する。これにより、内部空間２５の内圧と外気圧との差圧によりシール部材３１，３２が内側壁面３５ａあるいは外側壁面３５ｂへ吸着してトルクが上昇するような不具合を抑制することができる。また、密封型転がり軸受１４は、従来の転がり軸受ような空気穴を有しないことから、軸受周辺部に水分が存在する環境下においても、十分な耐水性能を確保することができ、焼き付きや剥離等の不具合が抑えられて円滑な回転が可能なものとなる。

そして、シール溝３６の内側壁面３５ａに接触する一方のシール部材３１を被水側Ａ１に配置し、シール溝３６の外側壁面３５ｂに接触する他方のシール部材３２を反被水側Ａ２に配置することにより、内部空間２５から空気を放出する時は、放出先が被水側Ａ１であっても放出する空気によって内部空間２５への水の侵入を防止することができ、また、内部空間２５へ空気を流入させる時は、流入元が反被水側Ａ２であるので、やはり内部空間２５への水の侵入を防止することができ、水の侵入により潤滑性能が低下して焼き付きや剥離等が早期に生じるような不具合を抑制することができる。
つまり、十分な耐水性能を確保しつつ焼き付きや剥離等の不具合を抑え、円滑な回転を可能とすることができる。

なお、本発明は上記実施形態のものに限定されるものでなく、適宜、変形や改良等が可能である。
例えば、本実施形態では、複列の密封型転がり軸受１４を例にとって説明したが、本発明は、図６に示すように、単列の密封型転がり軸受４１にも適用可能である。また、本実施形態では、転動体を玉とした玉軸受について説明したが、ころ軸受等にも適用可能である。

さらに、複列及び単列の密封型転がり軸受の変形例として、図７及び図８に示すように、反被水側Ａ２のシール部材３２のシールリップ３８が摺接するシール溝３６は、密封性を考慮して回転軸１０に直交する平面からなる外方壁面３６ｃ´としてもよい。

本発明の実施形態に係る密封型転がり軸受が設けられた電磁クラッチのプーリ部の断面図である。 電磁クラッチのプーリ部に設けた密封型転がり軸受の一部の断面図である。 密封型転がり軸受のシール部材を示す一部の断面図である。 密封型転がり軸受のシール部材の動きを説明する一部の断面図である。 密封型転がり軸受のシール部材の動きを説明する一部の断面図である。 単列の密封型転がり軸受を示す一部の断面図である。 複列の密封型転がり軸受の変形例を示す一部の断面図である。 単列の密封型転がり軸受の変形例を示す一部の断面図である。 従来の複列の密封型転がり軸受の一部の断面図である。 従来の他の複列の密封型転がり軸受の一部の断面図である。

符号の説明

１４，４１ 密封型転がり軸受
２２ 転動体
２５ 内部空間
３１，３２ シール部材
３６ シール溝
３６ａ 内側壁面
３６ｃ，３６ｃ´ 外側壁面
Ａ１ 被水側
Ａ２ 反被水側

Claims (2)

1. 一対の軌道輪と、該一対の軌道輪の両軌道面間に配置される複数の転動体と、前記一方の軌道輪に取り付けられ、該複数の転動体が配置される内部空間を密封する一対のシール部材と、を備える密封型転がり軸受であって、
   前記他方の軌道輪には、その軸方向両側に一対のシール溝が形成されており、
   前記一方のシール部材は、前記一方のシール溝の内側壁面と接触し、前記他方のシール部材は、前記他方のシール溝の外側壁面と接触することを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記一方のシール部材が被水側、前記他方のシール部材が反被水側となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の密封型転がり軸受。

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