JP2009068581A - 軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受内外の圧力差によるシール部での吸着現象を防止できると共にグリースの漏洩や異物の浸入も防止できる軸受を提供すること。
【解決手段】軸受内部を軸受外部からシールするシール部５を備えた転がり軸受において、シール部５に軸受内部から軸受外部に至る穴５ｅを形成すると共に、穴５ｅの内部に穴５ｅを閉塞するように通気性フィルム６を設置した。通気性フィルム６は、クレイズを有する高分子樹脂フィルムであり、軸受内部と軸受外部との間で固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えた軸受に関する。

軸受には、大きく分けて、転動体の転がり摩擦を利用した転がり軸受と、軸受と軸との間の滑り摩擦を利用した滑り軸受がある。

転がり軸受では、軸受内部がグリースにより潤滑されるタイプが多く使用されている。軸受内部から外部へのグリースの漏洩及び軸受外部から内部への異物の侵入を防ぐために、このタイプの転がり軸受では軸受内部を軸受外部からシールしている。

このシールの形式には、非接触型と接触型とがあり、よりシール性が求められる場合には接触型が用いられる。この接触型のシールは、環状のシール部の外周縁を外輪に固着し、内周縁のシールリップと呼ばれる部分を内輪に接触するように設置するものである。

しかし、接触型シールが使用された転がり軸受では、高温時に軸受内部の空気が高圧になると空気が軸受外部に抜けやすい一方、低温時に軸受内部の空気が低圧になっても軸受外部から空気が軸受内部に流入しにくい。そのため、何ら対策を講じなければ、高温から低温への温度変化が生じた場合、軸受内部が外部に対して負圧になりシールリップが内輪に吸着するいわゆる吸着現象が発生する可能性がある。吸着現象が生じると軸受のトルクが大きくなったり、シールリップが摺動する面の発熱が大きくなり軸受温度上昇に繋がるという問題がある。

特許文献１においては、シールリップ先端に１個ないし複数個の突起を設けることにより、突起周辺で軸受内部と外部が連通して空気が流通し、吸着現象を防止している。特許文献２及び３においては、シール部の外周面および軸受内部側の面に空気孔を設けることにより、軸受内部と外部が連通して空気が流通し、吸着現象を防止している。
特開２０００−２５７６４０号公報 特開２０００−０６５０７４号公報 特開２００２−３６４６５５号公報

しかし、特許文献１の１個ないし複数個の突起を設けた構造では、突起周辺を通じてグリースの漏洩や異物の浸入が生じる。また、軸受が使用されるにしたがって突起が摩耗し、吸着現象が防止できなくなる。特許文献２及び３における、シール部の外周面および軸受内部側の面に空気孔を設けた構造でも、この空気孔を通じて、グリースの漏洩や異物の浸入が生じる。また、特許文献２ではシール部の外周面又は軸受内部側の面のいずれか一方の面に空気孔を設けた構造も開示されているが、この場合は吸着現象が防止できなくなる。このような問題は、転がり軸受だけでなく、軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えた軸受に共通のものである。

本発明は、上記事情に鑑み、吸着現象を防止できると共にグリースの漏洩や異物の浸入も防止できる軸受を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えた軸受において、軸受内部と軸受外部との間で固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容する通気性フィルムを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、軸受内部の空気圧が軸受外部より低圧になった場合、前記通気性フィルムを通して空気が軸受内部に流入し、軸受内部と軸受外部との間の空気圧差が解消され、吸着現象が防止される。また前記通気性フィルムにより、グリースの漏洩及び異物の侵入が防止される。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記軸受が、外輪、内輪及び前記外輪と内輪との間に介在する転動体を有する転がり軸受であることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、転がり軸受について請求項１と同様の作用及び効果が得られる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記シール部に軸受内部側から軸受外部側に至る穴を形成すると共に、当該穴の内部に当該穴を閉塞するように前記通気性フィルムを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明によれば、シール部を利用して通気性フィルムによる通気構造が得られる。また、穴の内部に通気性フィルムを設けているため、軸受内部のグリースの流動に曝されることや軸受外部の異物等に衝突されることが少なく、通気性フィルムの寿命が延びる。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記外輪又は内輪に軸受内部側から軸受外部側に至る穴を形成すると共に、当該穴の内部に当該穴を閉塞するように前記通気性フィルムを設けたことを特徴とする。

請求項４の発明によれば、穴が外輪又は内輪にあるため、穴の変形はほとんど起こらないため、通気性フィルムの寿命が延びる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記軸受の転動体が転動する軌道が前記外輪及び内輪のそれぞれにおいて二列であり、前記外輪又は内輪に形成された穴が前記軌道の間に位置することを特徴とする。

請求項５の発明によれば、二列の軌道の間のスペースを利用して、通気性フィルムによる通気構造が得られる。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの１項の発明において、前記通気性フィルムが、クレイズを有する高分子樹脂フィルムであることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、クレイズを有する高分子樹脂フィルムは、固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容するので、請求項１と同様の作用及び効果が得られる。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記クレイズを、高分子樹脂フィルムの分子配向方向と略平行な縞状に形成したことを特徴とする。

請求項７の発明によれば、クレイズは分子配向方向に生じ易いため、高分子樹脂フィルムに縞状のクレイズを容易に生成することができるので、クレイズを有する高分子樹脂フィルムを容易に入手できる。

請求項８の発明は、請求項６又は７のいずれか１項の発明において、前記クレイズに添加剤層を形成したことを特徴とする。

請求項８の発明によれば、添加剤層の種類に応じて通気性フィルムに種々の機能を発揮させることができる。例えば、添加剤層として安定剤を含有する層を形成して、通気性フィルムの耐久性を向上したり、可塑剤を含有する層を形成して、通気性フィルムの柔軟性を向上することが可能となる。

本発明によれば、吸着現象を防止できると共にグリースの漏洩や異物の浸入も防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照しながら説明する。ただし、特に説明のない限り、軸方向、径方向は、軸受を基準にしたものとする。

図１に本発明に係る第１実施形態の軸受を示す。この軸受は転がり軸受の１種の深溝玉軸受であり、図１（Ａ）に示すように外輪１、内輪２、転動体としての玉３、保持器４及びシール部５を主な構成要素としている。外輪１はその内周面に玉３の軌道面１ａを有し、内輪２はその外周面に玉３の軌道面２ａを有する。軌道面１ａと軌道面２ａとの間に、複数の玉３が保持器４に保持された状態で配置されている。

外輪１の内周面における軸方向の両端に段部１ｂと、この段部１ｂから軸受内部側に連続して取付溝１ｃが形成されている。これら段部１ｂ及び取付溝１ｃと対応するように、内輪２の外周面における軸方向の両端に段部２ｂと、この段部２ｂから軸受内部側に連続してシール溝２ｃが形成されている。

シール部５は、環状の板からなる補強用の芯金５ｂを有し、この芯金５ｂが弾性体部５ａの中に埋め込まれて一体化されている。シール部５は、その外周縁部５ｃにて外輪１の取付溝１ｃに嵌着され、その内周縁部のシールリップ部５ｄにおける軸受内部側にて内輪２のシール溝２ｃに接触する。これにより、シール部５は軸受内部を軸受外部からシールする。軸受内部には潤滑剤、例えばグリースが封入されている。尚、軸受の軸方向両端側にあるシール部５、段部１ｂ、２ｂ、取付溝１ｃ及びシール溝２ｃの構造は、軸受の軸方向中央位置を対称軸とする左右対称の関係である。

シール部５には、径方向で玉３の中心と同位置に、軸受内部側から軸方向に軸受外部側に至る断面円形状の穴５ｅが形成されている。図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、穴５ｅにおける弾性体部５ａと芯金５ｂとの境界の位置に通気性フィルム６が穴５ｅを閉塞するように設置されている。通気性フィルム６の周縁部が弾性体部５ａと芯金５ｂと間で挟持されると共に固着されている。通気性フィルム６の穴５ｅ内に露出している部分は円形状で、穴５ｅの軸に対して垂直である。

通気性フィルム６は、後に詳述するように、固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容する特性をもつ。このため、軸受内部の空気圧が軸受外部より低圧になった場合、通気性フィルム６を通して空気が軸受内部に流入し、軸受内部と軸受外部との間の空気圧差が解消されるため、吸着現象が防止される。また通気性フィルム６により、軸受内部から外部へのグリースの漏洩及び軸受外部から内部への異物の侵入が防止される。

穴５ｅは、本実施形態では、軸受における軸方向両端のシール部５の両方にあるが、一方のシール部５のみにあってもよい。穴５ｅの数は少なくとも２つのシール部５のいずれか一方に１つあればよく、上限は特に限定されない。穴５ｅの数が多いほど通気性が良くなる反面、シール部の強度が弱くなることを考慮して適宜決めればよい。穴５ｅの内径及び位置も限定されず、シール部５の強度と通気性から適宜決めればよい。また、穴５ｅの断面形状は必ずしも円形状でなくともよく、他の形状、例えば矩形状であってもよい。

穴５ｅにおいて通気性フィルム６を設置する箇所は特に限定されず、通気性フィルム６は穴５ｅの任意の位置に設置することができる。また、穴５ｅの軸受内部側又は軸受外部側の開口部を覆うように設置してもよい。ただし、軸受外部側は異物等との衝突により、軸受内部側はグリースの流動に曝されることにより通気性フィルム６が劣化する可能性がある。従って穴５ｅの軸方向中間位置が好ましい。また、上記のように、弾性体部５ａと芯金５ｂとの境界に設置する場合、弾性体部５ａと芯金５ｂとを固着する工程において通気性フィルム６を配置するだけでよく、別途、通気性フィルム６を設置するための工程を追加する必要がない。

図２に本発明に係る第２実施形態の軸受を示す。この軸受は転がり軸受の１種の複列アンギュラ玉軸受である。図１に示した深溝玉軸受と同様の構成要素には同じ符号を付し説明する。この複列アンギュラ玉軸受は、図２（Ａ）に示すように外輪１、内輪２、転動体としての玉３、保持器４及びシール部５を主な構成要素としている。外輪１はその内周面に玉３の軌道面１ａを２つ有し、内輪２はその外周面に玉３の軌道面２ａを２つ有する。軌道面１ａと軌道面２ａとの間に、複数の玉３が保持器４に保持された状態で配置されている。軌道面１ａと軌道面２ａに対する玉３の接触角は３０°である。シール部５、段部１ｂ、２ｂ、取付溝１ｃ及びシール溝２ｃの構造は、図１に示した深溝玉軸受と同様なので説明を省略する。ただし、シール部５に穴５ｅは形成されていない。

この第２実施形態では、外輪１の外周面における軸方向で中央の位置に、軸受内部側から径方向に軸受外部側に至る断面円形状の穴１ｄが形成されている。図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、この穴１ｄの軸方向中央の位置に樹脂や金属等で形成された円筒状の枠７と共に円形状の通気性フィルム６が穴１ｄを閉塞するように設置されている。通気性フィルム６の周縁部は枠７に固着され、枠７は穴１ｄの内周面に固着されている。通気性フィルム６の穴１ｄに露出している部分は円形状であり、穴１ｄの軸に対して垂直である。

通気性フィルム６は、後に詳述するように、固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容する特性をもつため、第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。

穴１ｄの数は少なくとも１つあればよく、その上限は特に限定されず、数が多いほど通気性が良くなる反面、外輪１の強度が弱くなることを考慮して適宜決めればよい。穴１ｄの内径及び位置も限定されず、外輪１の強度と通気性から適宜決めればよい。また、穴１ｄの断面形状は必ずしも円形状でなくともよく、他の形状、例えば矩形状であってもよい。

穴１ｄにおいて通気性フィルム６を設置する箇所は特に限定されず、通気性フィルム６は穴１ｄの任意の位置に設置することができる。また、穴５ｅの軸受内部側又は軸受外部側の開口部を覆うように設置してもよい。ただし、軸受外部側は異物等の衝突により、軸受内部側はグリースの流動に曝されることにより通気性フィルム６が劣化する可能性がある。従って、穴１ｄの軸方向中間位置が好ましい。また、上記のように複列アンギュラ玉軸受の外輪１の外周面における軸方向で中央の位置に設置する場合には、軌道面１ａの強度に与える影響が少ない。

以下、上述の通気性フィルム６について、図３及び図４に基づき詳述する。通気性フィルム６は、クレイズを有する高分子樹脂フィルム８であり、固体及び液体の通過は阻止するが、空気の通過は許容する特性を持つ。

ここで言うクレイズとは、高分子樹脂フィルム８の表面に現れる表面クレイズとその内部に発生する内部クレイズの両方を含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。クレイズは分子束（フィブリル）とミクロボイドから構成されており、全体としてスポンジの構造に似たものとなっている。このクレイズを構成するミクロボイドは、通常の状態では空気も通過しにくい微細な連通孔であるが、加圧されると拡張して通気性をもつ。

通気性フィルム６は、高分子樹脂フィルム８にその分子配向方向と略平行に縞状のクレイズを生成したものである。高分子樹脂フィルム８の素材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等を採用することができる。

この通気性フィルム６の製造方法としては、図３に示すように、高分子樹脂フィルム８をその分子配向方向と略平行に折り曲げて局部的な折曲げ線８ａを形成する。そして、折り曲げた高分子樹脂フィルム８の上下面を、一対の押え部材９、９にて押え、各押え部材９、９を折曲げ線８ａに対し直交方向において互いに反対方向に移動させて高分子樹脂フィルム８を引っ張る。これにより、高分子樹脂フィルム８にその分子配向方向と略平行に縞状のクレイズが生成される。

また、通気性フィルム６の別の製造方法を、図４に示す。この製造方法は、緊張状態に保持した高分子樹脂フィルム８の一面に、押圧体１０（ブレード）の鋭角の角部１０ａを高分子樹脂フィルム８の分子配向方向と略平行に押し付けて局部的な折曲げ線８ａを形成する。そして、高分子樹脂フィルム８に押圧体１０の角部１０ａを押し付けたまま、高分子樹脂フィルム８を折曲げ線８ａに対して直交方向に引っ張る。これにより、高分子樹脂フィルム８に分子配向方向と略平行に縞状のクレイズが生成される。

なお、クレイズを形成するときの高分子樹脂フィルム８の温度、緊張度、あるいは折曲げ角度等を変えることにより、クレイズ相互間の間隔、クレイズの幅、連通するクレイズの割合を変更することができ、簡単に通気性を調整することが可能である。

また、クレイズに添加剤層を形成してもよい。例えば、添加剤層として安定剤を含有する層を形成して通気性フィルムの耐久性を向上したり、可塑剤を含有する層を形成して、通気性フィルムの柔軟性を向上することが可能となる。添加剤層の種類は、ここで挙げたものに限らず、使用目的に応じて種々のものを適用することができる。

上記実施形態では、通気性フィルム６を設置する穴をシール部５又は外輪１に形成したが、必ずしもシール部５又は外輪１に形成する必要は無く、例えば内輪２に形成しても良く、外輪１とシール部５の間に形成してもよい。すなわち、軸受の機能・強度に悪影響を与えなければ任意の位置に形成することができる。

また、上記実施形態では、本発明を深溝玉軸受及び複列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、他の転がり軸受、例えば円筒ころ軸受や円錐ころ軸受にも適用できる。更には、転がり軸受以外の軸受、例えば滑り軸受等の他の軸受にも、軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えているものであれば適用可能である（ただし、装着された軸の外周面と軸受内面とが摺動するタイプの軸受、例えば滑り軸受の場合は、軸受内部を、滑り軸受に装着された軸の外周面とシール部と滑り軸受内面とで囲まれた部分とする）。すなわち、軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えている軸受であれば全てに適用可能である。

本発明の実施形態に係る深溝玉軸受であり、（Ａ）は部分縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ’矢視図である。 本発明の実施形態に係る複列アンギュラ玉軸受であり、（Ａ）は部分縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＢ’矢視図である。 本発明に実施形態に係る通気性フィルムの製造方法の一実施形態を示す正面図である。 本発明に実施形態に係る通気性フィルムの製造方法の他の実施形態を示す拡大正面図である。

符号の説明

１ 外輪
１ａ 外輪における転動体の軌道面
１ｄ 外輪における通気性フィルム設置用の穴
２ 内輪
２ａ 内輪における転動体の軌道面
３ 転動体（玉）
５ シール部
５ｅ シール部における通気性フィルム設置用の穴
６ 通気性フィルム

Claims (8)

1. 軸受内部を軸受外部からシールするシール部を備えた軸受において、
   軸受内部と軸受外部との間で固体及び液体の通過は阻止するが空気の通過を許容する通気性フィルムを備えたことを特徴とする軸受。
2. 請求項１に記載の軸受において、前記軸受が、外輪、内輪及び前記外輪と内輪との間に介在する転動体を有する転がり軸受であることを特徴とする軸受。
3. 請求項２に記載の軸受において、前記シール部に軸受内部側から軸受外部側に至る穴を形成すると共に、当該穴の内部に当該穴を閉塞するように前記通気性フィルムを設けたことを特徴とする軸受。
4. 請求項２に記載の軸受において、前記外輪又は内輪に軸受内部側から軸受外部側に至る穴を形成すると共に、当該穴の内部に当該穴を閉塞するように前記通気性フィルムを設けたことを特徴とする軸受。
5. 請求項４に記載の軸受において、前記軸受の転動体が転動する軌道が前記外輪及び内輪のそれぞれにおいて二列であり、前記外輪又は内輪に形成された穴が前記軌道の間に位置することを特徴とする軸受。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受において、前記通気性フィルムが、クレイズを有する高分子樹脂フィルムであることを特徴とする軸受。
7. 請求項６に記載の軸受において、前記クレイズを、高分子樹脂フィルムの分子配向方向と略平行な縞状に形成したことを特徴とする軸受。
8. 請求項６又は７のいずれか１項に記載の軸受において、前記クレイズに添加剤層を形成したことを特徴とする軸受。

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