JP2008232283A - 転がり軸受の密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】しめしろが大きく設定された弾性シール部材を外輪に取り付けても、外輪の外径面の真円度に悪影響を及ぼすことがなく、しかも弾性シール体の外輪への取り付け安定性も良好に確保することが可能な転がり軸受の密封装置を提供する。
【解決手段】外輪１０と内輪２０との間に潤滑剤を封止するための弾性シール部材４０を備え、弾性シール部材４０におけるゴム４２の外径端部４２ｄが外輪１０の内周部に形成されたシール溝１１に組み込まれ、ゴム４２の内径端部が内輪２０の外周部２１と摺接して密封性を維持する転がり軸受の密封装置において、ゴム４２の外径端部４２ｄとシール溝１１の底壁１１ｃとの間には、その底壁１１ｃから離間した位置にて、シール溝１１の内側側壁１１ａと外側側壁１１ｂとに係合するリング部材５１が設けられ、ゴム４２の外径端部４２ｄが、リング部材５１と接触するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受の密封装置に関し、特に内輪の内径が大きく、外輪が薄肉に形成された深溝式の玉軸受に好適な転がり軸受の密封装置に関する。

この種の転がり軸受の密封装置として、例えば、下記特許文献１に記載されているように、外輪と内輪との間に潤滑剤を封止するための弾性シール部材を備え、弾性シール部材の外径端部が外輪の内周部に形成されたシール溝に組み込まれ、弾性シール部材の内径端部と内輪の外周部との間に密封部が形成されたものが知られている。
実開平６−８４０２２号公報

ところで、転がり軸受の外輪は、その外周面および内周面が旋削加工された後で熱処理されるのが一般的である。この場合、外輪の外周面および軌道面は所定の精度が要求されているため、熱処理後に研磨加工されるが、外輪のシール溝は外周面ほどの精度を要求されていないため、通常は熱処理後未加工の状態で使用される。このため、内輪の内径が大きく、外輪が薄肉に形成された深溝式の玉軸受においては、熱処理時の歪等により外輪のシール溝の真円度が悪化しており、弾性シール部材を固く嵌め込むことで部分的にしめしろが過大になり、シール溝の底部が変形し易い。したがって、弾性シール部材の組み込み前は、外輪の外周面の真円度がたとえ良好であったとしても、弾性シール部材の組み込み後は、シール溝底部の変形の影響で外輪の外周面の真円度が悪化して、ハウジング等への組み付け性が困難となったり、クリープの原因を招来する等の問題が発生することが多い。特に、弾性シール部材と内輪接触部とのつれ回りによるシール溝からの弾性シール部材の脱落を防止するために、弾性シール部材のしめしろを大きく設定した場合には、弾性シール部材の外輪に対する径方向外方への押圧力が極めて強くなるため、その問題の発生が顕著となる。

この問題に対処するために、上記特許文献１に記載された転がり軸受の密封装置の構成を採用することが考えられる。この特許文献１に記載された転がり軸受の密封装置では、図４に示すように、弾性シール部材１２０の外径端に弾性突出部１２１が形成され、弾性シール部材１２０が弾性突出部１２１を介して外輪１００のシール溝１０１に組み込まれるように構成されている。そして、弾性シール部材１２０が外輪１００と内輪１１０との間に組み付けられた状態では、弾性シール部材１２０の弾性突出部１２１がシール溝１０１の外側側壁１０１ａと弾性的に接触し、弾性突出部１２１の弾性的な反発力に応じて、弾性シール部材１２０の環状底部１２２がシール溝１０１の内側側壁１０１ｂに弾性的に押し付けられるようになっている。なお、弾性シール部材１２０の内径端部と内輪１１０の外周部との間には、密封部としてのラビリンスＬが形成されている。この特許文献１に記載された転がり軸受の密封装置では、弾性シール部材１２０の外径端部がシール溝１０１の底壁１０１ｃと接触しないように構成されている。これにより、弾性シール部材１２０のしめしろを大きく設定しても、弾性シール部材１２０から外輪１００に付与される径方向外方への押圧力が低減するようになって、しめしろが大きく設定された弾性シール部材１２０を外輪１００に取り付けても、外輪の外径面の真円度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

しかしながら、上記特許文献１に記載された転がり軸受の密封装置のように、弾性シール部材１２０の外径端部がシール溝１０１の底壁１０１ｃと接触しない構成とした場合には、弾性シール部材１２０がシール溝１０１の外側側壁１０１ａと内側側壁１０１ｂとで保持されるようになる。このため、外輪１００による径方向内方への拘束力が弱くなることに起因して、弾性シール部材１２０がシール溝１０１から外れたり、軸受の軸線回りに回転し易くなって、弾性シール部材１２０の外輪１００への取り付けが不安定になるおそれがある。

本発明の課題は、しめしろが大きく設定された弾性シール部材を外輪に取り付けても、外輪の外径面の真円度に悪影響を及ぼすことがなく、しかも弾性シール部材の外輪への取り付け安定性も良好に確保することが可能な転がり軸受の密封装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明は、外輪と内輪との間に潤滑剤を封止するための弾性シール部材を備え、前記弾性シール部材の外径端部が前記外輪の内周部に形成されたシール溝に組み込まれ、前記弾性シール部材の内径端部が前記内輪の外周部と摺接または隙間を保って密封性を維持する転がり軸受の密封装置において、前記弾性シール体の外径端部と前記シール溝の底壁との間には、前記シール溝の底壁から離間した位置にて、前記シール溝の内側側壁と外側側壁とに係合するリング部材が設けられ、前記弾性シール体の外径端部が、前記リング部材と接触するように構成されていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受の密封装置においては、弾性シール部材の外径端部が、シール溝の底壁から離間した位置にてシール溝の内側側壁および外側側壁に係合するリング部材と接触する。このため、弾性シール部材の押圧力は、リング部材を経てシール溝の内側側壁と外側側壁とには伝達されるが、リング部材がシール溝の底壁から離間しているため、シール溝の底壁には伝達されなくなる。したがって、外輪には弾性シール部材による径方向外方への押圧力がほとんど作用しなくなる。これにより、しめしろが大きく設定された弾性シール部材を外輪に取り付けた場合であっても、外輪の外径面の真円度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。また、弾性シール部材は、押圧力とほぼ同じ大きさの力でリング部材により径方向内方に向けて強く拘束される。これにより、リング部材が回り止めとして機能するようになって、外輪への取り付けを安定化させることができる。

また、本発明の実施に際して、前記弾性シール部材は、前記シール溝の内側側壁と外側側壁とに接触するように構成されていることも可能である。これによれば、弾性シール部材が、リング部材に加えて、シール溝の内側側壁と外側側壁とで保持されるので、外輪への取り付けをより一層安定化させることができる。

また、本発明の実施に際して、前記シール溝の内側側壁および外側側壁のうちの少なくともいずれか一方の側壁は、前記外輪の径方向内方に向かうに従って前記シール溝の溝幅を広くする傾斜面に形成されていることも可能である。これによれば、傾斜面を利用した簡易な構成により、リング部材をシール溝の内側側壁と外側側壁とで強固に保持することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による転がり軸受の密封装置の一実施形態の要部を示す側面断面図である。この転がり軸受の密封装置においては、外輪１０と内輪２０との間に、転動体３１が保持器３２により円周方向に等間隔に保持されていて、弾性シール部材４０が外輪１０と内輪２０との間に充填された図示を省略するグリース（潤滑剤）を封止している。

外輪１０の内周部には、断面略Ｕ字状のシール溝１１が形成されている。シール溝１１は、内側側壁１１ａ、外側側壁１１ｂおよび底壁１１ｃで構成されている。内側側壁１１ａは、軸受の軸線に直交する垂直面に形成されていて、外輪１０の内側肩部１２の側壁としても機能している。

外側側壁１１ｂは、外輪１０の径方向内方に向かうに従ってシール溝１１の溝幅を広くする傾斜面に形成されていて、外輪１０の外側肩部１３の側壁としても機能している。なお、外側肩部１３の内径は、内側肩部１２の内径に比して大きな長さに設定されている。底壁１１ｃは、軸受の軸線と平行に延びるように内側側壁１１ａと外側側壁１１ｂ間に配置されている。

弾性シール部材４０は、芯金４１とゴム４２とが円環状に一体成形されたものである。芯金４１は、弾性シール部材４０の剛性を確保するためのバックアップ材として機能する。ゴム４２の内径端部には、径方向内方および軸方向内方へ向けて折曲して延設されたリップ４２ａが形成されている。リップ４２ａは、内輪２０の外周部２１と摺接して密封性を維持する。

ところで、この実施形態では、外輪１０のシール溝１１に円環状のリング部材５１が組み込まれている。リング部材５１は、ゴム４２よりも硬い、例えば鉄、硬質樹脂で形成されている。リング部材５１の軸方向内側端部には、内側側壁１１ａと面接触可能な係合面５１ａが形成され、軸方向外側端部には、外側側壁１１ｂと面接触可能な係合面５１ｂが形成されている。係合面５１ｂは傾斜面とされている。

これにより、リング部材５１は、シール溝１１の底壁１１ｃから所定距離だけ離間した係合位置にて、係合面５１ａ，５１ｂを介して内側側壁１１ａ、外側側壁１１ｂとそれぞれ係合する。ゴム４２の外径は、リング部材５１の内径に比して所定長さだけ長くなるように十分なしめしろが設定されており、弾性シール部材４０が外輪１０のシール溝１１に組み込まれた状態では、ゴム４２の外径端部４２ｄがリング部材５１との接触により弾性圧縮されるようになっている。

上記のように構成した本実施形態においては、弾性シール部材４０のゴム４２の押圧力が、リング部材５１を経てシール溝１１の内側側壁１１ａと外側側壁と１１ｂとには伝達されるが、シール溝１１の底壁１１ｃには伝達されなくなる。したがって、外輪１０にはゴム４２による径方向外方への押圧力がほとんど作用しなくなる。これにより、しめしろが大きく設定された弾性シール部材４０を外輪１０に取り付けても、外輪１０の外径面の真円度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。また、弾性シール部材４０は、ゴム４２の押圧力とほぼ同じ大きさの力でリング部材５１により径方向内方に向けて強く拘束される。その結果、リング部材５１が回り止めとして機能するようになって、外輪１０への取り付けを安定化させることができる。

また、この実施形態では、弾性シール部材４０のゴム４２がリング部材５１により弾性圧縮されるのに伴って、ゴム４２の外径端部４２ｄがシール溝１１の外側側壁１１ｂに押し付けられ、ゴム４２の環状底部４２ｃがシール溝１１の内側側壁１１ａに押し付けられるようになっている。これにより、弾性シール部材４０が、リング部材５１に加えて、シール溝１１の内側側壁１１ａと外側側壁１１ｂとで保持されるので、外輪１０への取り付けをより一層安定化させることができる。

上記実施形態では、シール溝１１の外側側壁１１ｂを、外輪１０の径方向内方に向かうに従ってシール溝１１の溝幅を広くする傾斜面に形成した。これにより、傾斜面を利用した簡易な構成により、リング部材５１をシール溝１１の内側側壁１１ａと外側側壁１１ｂとで強固に保持することができた。しかし、この態様に代えて、例えば図２に示すように、シール溝１１の内側側壁１１ａを外輪１０Ａの径方向内方に向かうに従ってシール溝１１の溝幅を広くする傾斜面に形成してもよい。この場合、リング部材５１の係合面５１ａは、内側側壁１１ａと面接触可能な傾斜面に形成されている。

また、例えば図３に示すように、シール溝１１の内側側壁１１ａを外輪１０Ｂの径方向内方に向かうに従ってシール溝１１の溝幅を広くする傾斜面に形成するとともに、シール溝１１の外側側壁１１ｂを軸受の軸線に直交する垂直面に形成してもよい。この場合、リング部材５１の係合面５１ａは、内側側壁１１ａと面接触可能な傾斜面に形成され、係合面５１ｂは外側側壁１１ｂと面接触可能な垂直面に形成されている。なお、図２および図３において、その他の構成は上記実施形態と同じであるので、上記実施形態と同じ機能を果たす部材には同一の符号を付して、説明は省略する。これらの第１および第２変形実施形態によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態等では、弾性シール部材４０が、リング部材５１、シール溝１１の内側側壁１１ａおよび外側側壁１１ｂの三点で保持されるので、外輪１０への取り付けをより一層安定化させることができた。ただし、弾性シール部材４０のしめしろをより大きく設定することで、弾性シール部材４０がリング部材５１との一点で保持される構成として実施することも可能である。また、弾性シール部材４０がリング部材５１とシール溝１１の内側側壁１１ａとの二点、あるいはリング部材５１とシール溝１１の外側側壁１１ｂとの二点で保持される構成として実施することも可能である。

また、上記実施形態等では、ゴム４２の内径端部と内輪２０の外周部２１との摺接により密封性が維持される接触形の転がり軸受に本発明を適用したが、これに限らず、ゴムの内径端部と内輪の外周部との隙間（ラビリンス）が保たれて密封性が維持される非接触形の転がり軸受に本発明を適用してもよい。

本発明による転がり軸受の密封装置の一実施形態の要部を示す側面断面図。 本発明による転がり軸受の密封装置の第１変形実施形態の要部を示す側面断面図。 本発明による転がり軸受の密封装置の第２変形実施形態の要部を示す側面断面図。 従来技術における軸受の密封装置の要部を示す側面断面図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ 外輪
１１ シール溝
１１ａ 内側側壁
１１ｂ 外側側壁
１１ｃ 底壁
２０ 内輪
２１ 外周部
２２ シール溝
３１ 転動体
３２ 保持器
４０ 弾性シール部材
４１ 芯金
４２ ゴム
４２ａ リップ
４２ｃ 環状底部
４２ｄ 外径端部
５１ リング部材
５１ａ 係合面
５１ｂ 係合面

Claims (3)

1. 外輪と内輪との間に潤滑剤を封止するための弾性シール部材を備え、前記弾性シール部材の外径端部が前記外輪の内周部に形成されたシール溝に組み込まれ、前記弾性シール部材の内径端部が前記内輪の外周部と摺接または隙間を保って密封性を維持する転がり軸受の密封装置において、
   前記弾性シール部材の外径端部と前記シール溝の底壁との間には、その底壁から離間した位置にて、前記シール溝の内側側壁と外側側壁とに係合するリング部材が設けられ、前記弾性シール部材の外径端部が、前記リング部材と接触するように構成されていることを特徴とする転がり軸受の密封装置。
2. 前記弾性シール部材は、前記シール溝の内側側壁と外側側壁とに接触するように構成されている請求項１に記載の転がり軸受の密封装置。
3. 前記シール溝の内側側壁および外側側壁のうちの少なくともいずれか一方の側壁は、前記外輪の径方向内方に向かうに従って前記シール溝の溝幅を広くする傾斜面に形成されている請求項１または２に記載の転がり軸受の密封装置。

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