JP2008223884A - 転がり軸受及び軸受用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封装置による緊迫力に起因する内輪または外輪の変形を防止可能でかつ密封装置の嵌合溝からの脱落を防止可能な転がり軸受及び軸受用密封装置を提供する。
【解決手段】この転がり軸受２０は、内輪と、外輪１２と、内輪と外輪との間で転動自在に周方向に配設された複数の転動体と、内輪と外輪のいずれか一方の軸方向端部に設けられた嵌合溝１５に嵌合固定された密封装置２１と、を備え、密封装置２１は、円環状の芯金２２と、芯金に固着された弾性シール材２３と、を有し、芯金がその外周縁部を軸方向内側に折り曲げた円筒部２２ｂを有する転がり軸受であって、芯金は円筒部を更に外側に折り返した折り返し部２２ｃを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種一般産業用機械の回転支持部に用いて好適な転がり軸受及び軸受用密封装置に関する。

従来の密封装置付きアンギュラ玉軸受の一例を図６に示す（下記特許文献１参照）。図６のアンギュラ玉軸受は、軌道面１１ａを有する内輪１１と、軌道面１２ａを有する外輪１２と、軌道面１１ａと軌道面１２ａとの間に転動体として周方向に配置された複数の玉１３と、複数の玉１３を転動自在に保持する保持器１４と、軸受内部をシールするための密封装置１７，１７’と、を備える。各玉１３は、内輪１１の軌道面１１ａ及び外輪１２の軌道面１２ａと径方向に対して接触角を有している。外輪１２の軸方向両端部の内周面には密封装置１７、１７’を嵌合し固定するための嵌合溝１５，１６がそれぞれ形成されている。

密封装置１７と１７’は基本的構造が略同一であるので、密封装置１７について説明する。密封装置１７は、円環状の芯金１８と、芯金１８に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材１９と、を備える。弾性シール材１９は、密封装置１７の外周縁部に外輪１２の嵌合溝１５に嵌め込まれて嵌合される嵌合部１９ａを有し、内周縁部が内輪１１の外径面に対して非接触になっている。また、円環状の芯金１８は、その外周縁部を軸方向内側（玉１３側）に折り曲げた円筒部１８ａを有する。

特許文献１に開示された転がり軸受は、芯金の円筒部に軸方向の切欠きを形成した密封装置を有し、前記軸方向の切欠きを円周方向に配列している。また、下記特許文献２には、弾性シール材の肉厚を厚くして緊迫力による外輪の変形を防止するようにした密封装置が開示されている。
特開２００６−７７９８１号公報（図１０） 特開平０７−２７９９７８号公報

図６のような密封装置付きアンギュラ玉軸受等では、リング状の外輪１２の肉厚が薄く剛性が低いため、密封装置１７を外輪１２の嵌合溝１５に挿入し嵌め込む際に、図６の斜め方向ａへの挿入力の径方向ｂの成分によって外輪１２を変形させてしまうおそれがあり、変形すると、外輪１２の外径面の真円度が低下し、外輪１２の外径面が楕円状になったり、膨らんでしまう、という問題が発生する。一方で、密封装置１７が嵌合溝１５から脱落しないように軸方向ｃへの適度な緊迫力が必要である。

また、特許文献１の芯金形状が複雑であり、軸方向の切欠きも形成のため切削加工が必要である。特許文献２の密封装置は、経年劣化や熱劣化等により嵌合状態が不安定になり、嵌合溝から脱落するおそれがある。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、密封装置による緊迫力に起因する内輪または外輪の変形を防止可能でかつ密封装置の嵌合溝からの脱落を防止可能な転がり軸受及び軸受用密封装置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、本発明による第１の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で転動自在に周方向に配設された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪のいずれか一方の軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置と、を備え、前記密封装置は、円環状の芯金と、前記芯金に固着された弾性シール材と、を有し、前記芯金がその外周縁部を軸方向内側に折り曲げた円筒部を有する転がり軸受であって、前記芯金は前記円筒部を更に外側に折り返した折り返し部を有することを特徴とする。

この転がり軸受によれば、芯金の円筒部に折り返し部を設けることで、芯金の円筒部と折り返し部から構成される嵌合部に弾性を発現させることができ、芯金の嵌合部において半径方向の剛性を抑制でき、芯金が外輪または内輪に与える半径方向への緊迫力を抑制できるので、外輪または内輪の変形を防止できる。更に、外輪または内輪の変形を防止できることから、弾性シール材の肉厚を厚くする必要がなくなり、弾性シール材の弾性による復元力に加えて芯金の嵌合部の弾性による力と芯金の剛性による力も活用でき、軸方向への緊迫力を維持できるので、内輪または外輪の嵌合溝に密封装置を確実に嵌合させることができ、嵌合溝から密封装置が脱落することを防止できる。

上記転がり軸受において前記芯金は前記折り返し部により前記円筒部の断面が略Ｕ字形状に形成されることで、嵌合部に弾性を効果的に発現させることができる。

本発明による第２の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で転動自在に周方向に配設された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのいずれかの軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置と、を備え、前記密封装置は、円環状の芯金と、前記芯金に固着された弾性シール材と、を有し、前記芯金が、主面部と、前記主面部の外周縁部を軸方向内側に折り曲げた円筒部と、を有する転がり軸受であって、前記芯金の円筒部の板厚が前記主面部の板厚よりも薄いことを特徴とする。

この転がり軸受によれば、芯金の円筒部を薄く構成することで、芯金の円筒部から構成される嵌合部において、半径方向の剛性を抑制でき、芯金が外輪または内輪に与える半径方向への緊迫力を抑制できるので、外輪または内輪の変形を防止できる。更に、外輪または内輪の変形を防止できることから、弾性シール材の肉厚を厚くする必要がなくなり、弾性シール材の弾性による復元力と芯金の剛性による力とでバランスよく緊迫力が発生し、軸方向への緊迫力を維持できるので、密封装置を外輪または内輪の嵌合溝に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、嵌合溝から密封装置が脱落することを防止できる。

上記転がり軸受において前記芯金は前記円筒部を更に外側に折り返した折り返し部を有するようにしてもよく、外輪または内輪の変形防止及び密封装置の脱落防止の効果を更に効果的に得ることができる。

なお、上述と同様に、前記芯金は、前記折り返し部により前記円筒部の断面が略Ｕ字形状に形成されることで、嵌合部に弾性を効果的に発現させることができる。

また、上記各転がり軸受において前記芯金の円筒部に軸方向のスリットを前記円筒部の円周方向に複数形成し、前記スリットの数が、Ｚ、Ｚ±１以外の数であることが好ましい（ただし、Ｚ：前記転動体の数）。これにより、外輪または内輪の変形防止及び密封装置の脱落防止の効果を更に効果的に得ることができるとともに、スリットの数をＺ、Ｚ±１以外の数とすることで、軸受使用中における振動や音の同期による増幅を低減できる。

本発明による軸受用密封装置は、上述の各転がり軸受に用いられることを特徴とする。この軸受用密封装置によれば、転がり軸受に適用されたとき、外輪または内輪の変形を防止できるとともに外輪または内輪の嵌合溝から脱落することを防止できる。

本発明の転がり軸受及び軸受用密封装置によれば、密封装置による緊迫力に起因する内輪または外輪の変形を防止できるとともに、密封装置の嵌合溝からの脱落を防止できる。

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の実施の形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。図２は図１のアンギュラ玉軸受の要部を示す要部断面図である。

第１の実施の形態のアンギュラ玉軸受２０を示す図１では図６のアンギュラ玉軸受と同じ構成部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１，図２に示すように、密封装置２１がアンギュラ玉軸受２０の外輪１２の嵌合溝１５に嵌合し固定されている。同様に、密封装置２５が外輪１２の嵌合溝１６に嵌合し固定されている。密封装置２１と２５は基本的構造が略同一であるので、密封装置２１について以下、説明する。

密封装置２１は、鉄鋼等の板材からなる円環状の芯金２２と、芯金２２に加硫成形等により一体に固着されたゴム等の弾性シール材２３と、を備える。

円環状の芯金２２は、略円形状の主面部２２ａと、主面部２２ａの外周縁部を軸方向内側（玉１３側）に折り曲げた円筒部２２ｂと、を有する。円筒部２２ｂは、更に外側（玉１３と反対側）に折り返した折り返し部２２ｃを有する。

弾性シール材２３は、外輪１２の嵌合溝１５に嵌め込まれて嵌合される嵌合部２３ａを密封装置２１の外周縁部に有し、また、内周縁部２３ｂが内輪１１の外径面１１ｂに対して非接触になっている。

芯金２２の円筒部２２ｂ及び折り返し部２２ｃは、板材を曲げる曲げ加工により形成することができ、図２のように、円筒部２２ｂ及び折り返し部２２ｃの断面が略Ｕ字形状になっている。このように、円筒部２２ｂ及び折り返し部２２ｃは、切削加工ではなく、曲げ加工により形成できるので、密封装置２１の製造コストを抑えることができる。

また、折り返し部２２ｃは、弾性シール材２３の嵌合部２３ａの近傍に位置し、円筒部２２ｂとともに芯金２２の嵌合部２２ｄを構成する。弾性シール材２３の嵌合部２３ａ及び芯金２２の嵌合部２２ｄにより密封装置２１の外周縁部が構成される。

図１，図２のように、密封装置２１，２５は、外輪１２の嵌合溝１５に弾性シール材２３の嵌合部２３ａから挿入されて嵌合しアンギュラ玉軸受２０に固定され、アンギュラ玉軸受２０の内部をシールし、軸受内部の潤滑剤の漏出を防止しかつ軸受外部からの塵埃等の異物混入を防止する。

以上のような図１，図２の密封装置２１，２５を備えるアンギュラ玉軸受２０によれば、外輪１２の嵌合溝１５に密封装置２１がその外周縁部から嵌め込まれるが、その外周縁部を構成する芯金２２の嵌合部２２ｄにおいて円筒部２２ｂと折り返し部２２ｃとが略Ｕ字形状の断面を形成しているので、芯金２２の嵌合部２２ｄに弾性を発現させることができる。これにより、芯金２２の剛性、特に半径方向ｂ（図２）の剛性を抑制することができ、密封装置２１が外輪１２の嵌合溝１５に挿入されたとき、芯金２２が外輪１２に与える半径方向ｂへの緊迫力を抑制できるので、外輪１２の変形を防止することができる。したがって、外輪１２の外径面の真円度を維持でき、外輪１２の外径面が楕円状になったり膨らんでしまうことを防止できる。

また、上述のように外輪１２の変形を防止できることから、弾性シール材２３の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材２３の弾性によるのではなく、弾性シール材２３の弾性による復元力に芯金２２の弾性力と芯金２２の剛性による力とが加わることになるので、軸方向ｃ（図２）への緊迫力を維持でき、密封装置２１を外輪１２の嵌合溝１５に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置２１が外輪１２の嵌合溝１５から脱落することを確実に防止できる。

〈第２の実施の形態〉

図３は第２の実施の形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。図４は図３のアンギュラ玉軸受の要部を示す要部断面図である。

図３，図４の第２の実施の形態のアンギュラ玉軸受３０は、図１，図２のアンギュラ玉軸受２０と基本的構成は同一であり、同じ構成部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図３，図４のように、アンギュラ玉軸受３０における密封装置２１の円環状の芯金２２は、略円形状の主面部２２ａの外周縁部を軸方向内側（玉１３側）に折り曲げた円筒部２４を有し、円筒部２４の板厚が主面部２２ａの板厚よりも薄くなっている。板厚の薄い円筒部２４は、切削加工ではなく、例えば、しごき加工により形成でき、このため、密封装置２１の製造コストを抑えることができる。

また、芯金２２の円筒部２４は、弾性シール材２３の嵌合部２３ａの近傍に位置し、芯金２２の嵌合部を構成する。弾性シール材２３の嵌合部２３ａ及び芯金２２の嵌合部２４により密封装置２１の外周縁部が構成される。

図３，図４のように、密封装置２１，２５は、外輪１２の嵌合溝１５に弾性シール材２３の嵌合部２３ａから挿入されて嵌合しアンギュラ玉軸受３０に固定され、アンギュラ玉軸受３０の内部をシールし、軸受内部の潤滑剤の漏出を防止しかつ軸受外部からの塵埃等の異物混入を防止する。

以上のような図３，図４の密封装置２１，２５を備えるアンギュラ玉軸受３０によれば、外輪１２の嵌合溝１５に密封装置２１がその外周縁部から嵌め込まれるが、その外周縁部の芯金２２の嵌合部を構成する円筒部２４の板厚が主面部２２ａの板厚よりも薄くなっているので、芯金２２の剛性、特に半径方向ｂ（図４）の剛性を抑制することができる。このため、密封装置２１が外輪１２の嵌合溝１５に挿入されたとき、芯金２２が外輪１２に与える緊迫力を抑制できるので、外輪１２の変形を防止することができる。このように、芯金２２の主面部２２ａの板厚を維持し円筒部２４の板厚だけを薄くすることで、外輪１２の変形を防止でき、より簡単な構成でかつ低コストで外輪１２の外径面の真円度を維持でき、外輪１２の外径面が楕円状になったり膨らんでしまうことを防止できる。

また、上述のように外輪１２の変形を防止できることから、弾性シール材２３の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材２３の弾性によるのではなく、弾性シール材２３の弾性による復元力と芯金２２の剛性による力とでバランスよく緊迫力が発生し、軸方向ｃ（図４）への緊迫力を維持できるので、密封装置２１を外輪１２の嵌合溝１５に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置２１が外輪１２の嵌合溝１５から脱落することを確実に防止できる。

なお、図３，図４において、図１，図２のように芯金２２の円筒部２４を更に外側に折り返した折り返し部を設けてもよく、外輪１２の変形防止及び密封装置２１の脱落防止の効果を更に効果的に得ることができる。

〈第３の実施の形態〉

図５は第３の実施の形態によるアンギュラ玉軸受の密封装置の芯金を図１または図３の矢印Ａ方向からみた平面図（ａ）及び矢印Ｂ方向からみた側面図（ｂ）である。

第３の実施の形態によるアンギュラ玉軸受の密封装置は、図１，図２に示す密封装置２１の芯金２２において円筒部２２ｂと折り返し部２２ｃからなる嵌合部２２ｄに、図５（ａ）、（ｂ）のように、図２の軸方向ｃに延びるスリット２２ｅを円筒部２２ｂの円周方向に略等間隔で複数形成したものである。

また、芯金２２に形成する軸方向のスリット２２ｅの数は、玉１３の数をＺとすると、Ｚ、Ｚ±１以外の数であることが好ましく、例えば、Ｚ＋２，Ｚ−２である。軸方向のスリット２２ｅは、玉１３の数と同一（＝Ｚ）か、または、玉１３の数±１（＝Ｚ±１）であると、軸受使用中に振動や音が同期し、波長が重なることで増幅されてしまうおそれがあるが、スリット２２ｅの数を、Ｚ、Ｚ±１以外の数とすることで、振動や音の同期による増幅を低減でき、振動や音による問題を回避できる。

以上のように、図１，図２のアンギュラ玉軸受２０に図５（ａ）、（ｂ）の芯金２２を備える密封装置２１が装着されることで、外輪１２の嵌合溝１５に嵌め込まれる密封装置２１の外周縁部を構成する芯金２２の嵌合部２２ｄに軸方向のスリット２２ｅを形成しているので、芯金２２の剛性、特に半径方向ｂ（図２）の剛性を抑制することができ、芯金２２が外輪１２に与える緊迫力を更に抑制することができる。これにより、外輪１２の変形を一層防止することができ、外輪１２の外径面の真円度を維持でき、外輪１２の外径面が楕円状になったり膨らんでしまうことを防止できる。

また、外輪１２の変形を一層防止できることから、弾性シール材２３の肉厚を従来のように厚くする必要がなくなり、緊迫力の大部分を弾性シール材２３の弾性によるのではなく、弾性シール材２３の弾性による復元力と芯金２２の剛性による力でバランスよく緊迫力が発生し、軸方向ｃ（図２）への緊迫力を維持できるため、密封装置２１を外輪１２の嵌合溝１５に安定した状態で確実に嵌合させることができ、これにより、密封装置２１の外輪１２の嵌合溝１５からの脱落を防止できる。

なお、図５（ａ）、（ｂ）の芯金２２の構造は、図３，図４のアンギュラ玉軸受３０の密封装置２１に適用してもよく、上述と同様の作用効果を得ることができる。

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１〜図４は、密封装置を外輪側に固定したが、内輪側に固定する構成であってもよいことは勿論である。

また、図１〜図５では、本発明の構成をアンギュラ玉軸受に適用したが、本発明はこれに限定されず、単列深溝玉軸受や円筒ころ軸受等の他の種類の転がり軸受に適用できることは勿論である。

第１の実施の形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。 図１のアンギュラ玉軸受の要部を示す要部断面図である。 第２の実施の形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。 図３のアンギュラ玉軸受の要部を示す要部断面図である。 第３の実施の形態によるアンギュラ玉軸受の密封装置の芯金を図１または図３の矢印Ａ方向からみた平面図（ａ）及び矢印Ｂ方向からみた側面図（ｂ）である。 従来のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。

符号の説明

１１ 内輪
１１ａ 軌道面
１２ 外輪
１２ａ 軌道面
１３ 玉（転動体）
１５，１６ 嵌合溝
２０，３０ アンギュラ玉軸受
２１，２５ 密封装置
２２ 芯金
２２ａ 主面部
２２ｂ 円筒部
２２ｃ 折り返し部
２２ｄ 嵌合部
２２ｅ スリット
２３ 弾性シール材
２３ａ 嵌合部
２４ 円筒部、嵌合部
ｂ 半径方向
ｃ 軸方向

Claims (6)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で転動自在に周方向に配設された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪のいずれか一方の軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置と、を備え、
   前記密封装置は、円環状の芯金と、前記芯金に固着された弾性シール材と、を有し、前記芯金がその外周縁部を軸方向内側に折り曲げた円筒部を有する転がり軸受であって、
   前記芯金は前記円筒部を更に外側に折り返した折り返し部を有することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記芯金は前記折り返し部により前記円筒部の断面が略Ｕ字形状に形成されている請求項１に記載の転がり軸受。
3. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間で転動自在に周方向に配設された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのいずれかの軸方向端部に設けられた嵌合溝に嵌合固定された密封装置と、を備え、
   前記密封装置は、円環状の芯金と、前記芯金に固着された弾性シール材と、を有し、前記芯金が、主面部と、前記主面部の外周縁部を軸方向内側に折り曲げた円筒部と、を有する転がり軸受であって、
   前記芯金の円筒部の板厚が前記主面部の板厚よりも薄いことを特徴とする転がり軸受。
4. 前記芯金は前記円筒部を更に外側に折り返した折り返し部を有する請求項３に記載の転がり軸受。
5. 前記芯金の円筒部に軸方向のスリットを前記円筒部の円周方向に複数形成し、
   前記スリットの数が、Ｚ、Ｚ±１以外の数である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の転がり軸受。（ただし、Ｚ：前記転動体の数）。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の転がり軸受に用いられることを特徴とする軸受用密封装置。

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