JP2009191864A

JP2009191864A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2009191864A
Application number: JP2008030478A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 弘典鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】軌道輪に摺接する部位の発熱を抑制しつつ密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能な密封部材を有する転がり軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２、外輪４)間に構成される軸受内部を軸受外部から密封するための密封部材10,12を備えた転がり軸受であって、密封部材(オイルシール)１０は、基端部Ｐ１が一方の軌道輪(外輪４)に固定され、且つ、先端部が他方の軌道輪(内輪２)に向けて延出し、その延出端Ｐ３(リップ部Ｌ１)が所定の緊迫力で他方の軌道輪に押し付けられた状態で位置決めされており、当該密封部材の延出端を他方の軌道輪に押し付ける緊迫力は、０.３〜０.６ｋｇｆに設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高速回転で使用される転がり軸受の密封部材の改良に関する。

従来、例えば電動工具モータ、家電モータ、サーボモータ、汎用モータなどには、高速で回転する各種回転系を支持する転がり軸受が設けられており、当該転がり軸受には、モータ内に封入されているギヤグリースや、当該ギヤグリースに含まれる異物などの浸入を防止するための種々の密封部材が適用されている。密封部材の一例として、特許文献１には、基端部が外輪(一方の軌道輪)に固定され、先端部が内輪(他方の軌道輪)に向けて延出し、その延出端(リップ部)が所定の緊迫力で内輪に押し付けられたオイルシールが開示されている。

ところで、高速回転で使用される転がり軸受では、オイルシールのリップ部と内輪とが高速で摺動するため、リップ部は、常に発熱した状態となる。この場合、リップ部の発熱は、当該リップ部を内輪に押し付ける緊迫力の大きさによっても増加し、その際のリップ部の発熱の増加の程度によっては、当該リップ部が早期に劣化し、これにより、長期に亘って一定の密封性能を維持することが困難になってしまう場合がある。
特開平８−１８４３２３号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軌道輪に摺接する部位の発熱を抑制しつつ密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能な密封部材を有する転がり軸受を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪間に構成される軸受内部を軸受外部から密封するための密封部材を備えた転がり軸受であって、密封部材は、基端部が一方の軌道輪に固定され、且つ、先端部が他方の軌道輪に向けて延出し、その延出端が所定の緊迫力で他方の軌道輪に押し付けられた状態で位置決めされており、当該密封部材の延出端を他方の軌道輪に押し付ける緊迫力は、０.３〜０.６ｋｇｆに設定されている。
この場合、密封部材の基端部は、一方の軌道輪の軸受外部側から軸受内部側に向けて延出した中空円筒状を成しており、当該基端部の軸受外部側には、一方の軌道輪の軸受外部側の端周面よりも軸受外部方向に向けて突出した中空円筒状の突出部が設けられている。また、密封部材の延出端が押し付けられている他方の軌道輪の表面粗さは、０.０５〜０.２μｍＲａに設定されている。更に、一方の軌道輪を外輪として構成し、且つ、他方の軌道輪を外輪の内側に対向配置された内輪として構成した転がり軸受において、外輪の外周には、その一部を周方向に沿って連続して窪ませた環状の凹溝が形成されており、当該凹溝には、環状のシールリングが装着されている。

本発明によれば、軌道輪に摺接する部位の発熱を抑制しつつ密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能な密封部材を有する転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２、外輪４)と、内外輪2,4間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、各転動体６を回転可能に保持する保持器８と、内外輪2,4間に構成される軸受内部を軸受外部から密封するための密封部材10,12とを備えている。なお、転動体６として、図面では玉を例示しているが、ころが適用される場合もある。また、保持器８として、図面では冠形保持器を例示しているが、例えば波形保持器や合せ保持器などが適用される場合もある。

また、本実施の形態の転がり軸受は、その片側が例えばギヤグリースや、当該ギヤグリースに含まれる異物などに直接晒される環境下で使用される場合を想定している。このため、当該片側には、密封部材１０としてオイルシールが配置され、これに対して、転動体６を挟んでオイルシール１０とは反対側には、一般的な密封部材１２が配置されている。ここで、一般的な密封部材１２としては、例えば金属板をプレス加工したシールドや、芯金入りのゴム製のシールなどを適用することができる。図面では一例として、接触タイプのシール１２が適用されており、当該シール１２は、その一端が外輪４に固定され、その他端が内輪２に摺接された状態で位置決めされている。なお、片側及び反対側の双方に同一の密封部材として、オイルシール１０を配置しても良い。

オイルシール(密封部材)１０は、基端部Ｐ１が一方の軌道輪(例えば、外輪４)に固定され、且つ、先端部Ｐ２が他方の軌道輪(即ち、内輪２)に向けて延出し、その延出端Ｐ３が所定の緊迫力で内輪２に押し付けられた状態で位置決めされている。この場合、オイルシール１０の基端部Ｐ１は、外輪４の軸受外部側から軸受内部側に向けて延出した中空円筒状を成しており、先端部Ｐ２は、基端部Ｐ１の軸受内部側から連続して折り返された中空円板状を成している。そして、延出端Ｐ３は、中空円板状の先端部Ｐ２の外周に沿って連続した円環状を成している。

このようなオイルシール１０は、基端部Ｐ１から先端部Ｐ２に亘って延出した芯金１０ａに樹脂部材１０ｂを被覆して構成されており、延出端Ｐ３には、樹脂部材で一体成形されたリップ部Ｌ１とダストリップＬ２とが設けられている。リップ部Ｌ１は、軸受外部に向けて延在し、内輪２の外周(外径面)２ｓに摺接した状態で位置決めされており、一方、ダストリップＬ２は、軸受内部に向けて延在し、内輪２の外周(外径面)２ｓに摺接した状態で位置決めされている。

また、リップ部Ｌ１には、その外周に沿って弾性リング１４が掛け渡されており、弾性リング１４の締め付け量に応じて、当該リップ部Ｌ１を内輪２の外周(外径面)２ｓに対して所定の緊迫力で摺接した状態に位置決めすることができる。ここで、緊迫力とは、内輪２の外周(外径面)２ｓに対するリップ部Ｌ１の摺接力(換言すると、弾性リング１４によって内輪２の外周(外径面)２ｓに締め付けられる際のリップ部Ｌ１の締付力)を指す。

本実施の形態では、リップ部Ｌ１を内輪２に押し付ける緊迫力は、０.３〜０.６ｋｇｆに設定されている。また、リップ部Ｌ１が押し付けられている内輪２の外周(外径面)２ｓの表面粗さは、０.０５〜０.２μｍＲａに設定されている。更に、リップ部Ｌ１とダストリップＬ２との間の領域Ｆには、周方向に亘って潤滑剤(図示しない)が塗布されている。この場合、潤滑剤としては、フッ素グリースを適用することが好ましい。

ここで、上述したようなオイルシール１０を適用した転がり軸受について、軸受回転時の外輪４の温度変化の測定試験を行った。この測定試験では、内径が１２ｍｍ、外径が３２ｍｍの軸受を用いた。そして、内輪２の外周(外径面)２ｓに対するリップ部Ｌ１の緊迫力を０.１〜１.２ｋｇｆに変化させると共に、当該リップ部Ｌ１の周速を５〜３０ｍ／ｓに変化させながら、当該オイルシール１０に対して圧力０.０３Ｍｐａのギヤグリース(図示しない)を負荷した際の外輪４の温度変化を測定した。図１(ｂ)には、その測定結果が示されている。また、この測定試験では、規定時間後に、ギヤグリースが軸受内部に浸入したか否かの確認も同時に行った。図１(ｃ)には、その確認結果が示されている。

これによれば、図１(ｂ),(ｃ)の結果から明らかなように、リップ部Ｌ１の緊迫力が高くなり、当該リップ部Ｌ１の周速が増加するに従って、外輪４の温度が上昇する傾向にある。そうなると、リップ部Ｌ１が早期に劣化し、密封性能を一定に維持できなくなり、その結果、ギヤグリースが軸受内部に浸入してしまうことが分かる。また、リップ部Ｌ１の緊迫力が低い場合(例えば、０.１ｋｇｆ)、外輪４の温度は低いが、ギヤグリースが軸受内部に浸入してしまうことが分かる。

以上、本実施の形態によれば、内輪２に対するリップ部Ｌ１の緊迫力を０.３〜０.６ｋｇｆに設定することにより、リップ部Ｌ１の周速が低速域から高速域(３０ｍ／ｓ)になっても、当該リップ部Ｌ１の発熱を抑制しつつ、軸受内部に対する密封性能を一定に維持することができる。これにより、リップ部Ｌ１の劣化が確実に防止され、その結果、長期使用によってもギヤグリースが軸受内部に浸入することは無い。

また、このような効果は、リップ部Ｌ１が押し付けられている内輪２の外周(外径面)２ｓの表面粗さを０.０５〜０.２μｍＲａに設定することで、更に有効となる。また、リップ部Ｌ１とダストリップＬ２との間の領域Ｆに潤滑剤を塗布することで、リップ部Ｌ１と内輪２の外周(外径面)２ｓとの潤滑性能を一定に維持することが可能となり、その結果、当該リップ部Ｌ１の発熱を効率良く抑制することができる。

なお、上述した実施の形態において、オイルシール１０の基端部Ｐ１の軸受外部側に、外輪４の軸受外部側の端周面４ｍよりも軸受外部方向に向けて突出した中空円筒状の突出部１６を設けても良いし、当該突出部１６を設けること無く、基端部Ｐ１の軸受外部側を外輪４の端周面４ｍよりも軸受内部側に位置付ける(へこませる)ようにしても良い。

また、上述した実施の形態において、外輪４の外周４ｓに、その一部を周方向に沿って連続して窪ませた環状の凹溝４ｇを形成し、当該凹溝４ｇに環状のシールリング(Ｏリング)１８を装着しても良い。これにより、当該転がり軸受を例えばモータ内に組み込む際に、外輪４をモータのハウジング(図示しない)に嵌合させた状態において、外輪４とハウジングとの間にシールリング１８が圧接し相互に密着することで、この部分の密封性能を更に向上させることができる。なお、図面では２本の凹溝４ｇにそれぞれシールリング１８を装着する場合を例示したが、これに限定されることは無く、軸受の使用目的や使用環境に応じて、凹溝４ｇの本数を３本以上とし、そこにシールリング１８を装着したり、或いは、１本のみとすることができる。

また、上述した実施の形態において、オイルシール１０の樹脂部材１０ｂの材質について特に言及しなかったが、当該樹脂部材１０ｂとして、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、四フッ化エチレンなどを適用することができる。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、リップ部の緊迫力と周速とに基づく外輪温度の測定結果を示す図、(ｃ)は、リップ部の緊迫力と周速とに基づく軸受内部へのギヤグリースの浸入の有無の確認結果を示す図。

符号の説明

２内輪
４外輪
10,12 密封部材
Ｌ１リップ部
Ｐ１密封部材(オイルシール)の基端部
Ｐ２密封部材(オイルシール)の先端部
Ｐ３密封部材(オイルシール)の延出端

Claims

相対回転可能に対向配置された軌道輪間に構成される軸受内部を軸受外部から密封するための密封部材を備えた転がり軸受であって、
密封部材は、基端部が一方の軌道輪に固定され、且つ、先端部が他方の軌道輪に向けて延出し、その延出端が所定の緊迫力で他方の軌道輪に押し付けられた状態で位置決めされており、
当該密封部材の延出端を他方の軌道輪に押し付ける緊迫力は、０.３〜０.６ｋｇｆに設定されていることを特徴とする転がり軸受。
密封部材の基端部は、一方の軌道輪の軸受外部側から軸受内部側に向けて延出した中空円筒状を成しており、
当該基端部の軸受外部側には、一方の軌道輪の軸受外部側の端周面よりも軸受外部方向に向けて突出した中空円筒状の突出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
密封部材の延出端が押し付けられている他方の軌道輪の表面粗さは、０.０５〜０.２μｍＲａに設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
一方の軌道輪を外輪として構成し、且つ、他方の軌道輪を外輪の内側に対向配置された内輪として構成した転がり軸受において、
外輪の外周には、その一部を周方向に沿って連続して窪ませた環状の凹溝が形成されており、当該凹溝には、環状のシールリングが装着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。