JP2009216140A - Sealing device for bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は軸受用密封装置に関する。 The present invention relates to a bearing sealing device.
自動車は小型軽量化や、さらには居住空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、電装部品・エンジン補機の小型軽量化がより一層進められており、カーエアコン用電磁クラッチやコンプレッサー、アイドラプーリも例外ではない。しかし、小型化により出力の低下は避けられず、電磁クラッチでは高速化することにより出力の低下分を補っているので、それに伴ってアイドラプーリも高速化することになる。さらに、静粛性向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、これらの部品は高温に耐えることも必要となっている。加えて、これらの部品はエンジンルームの下部に取り付けられていることが多いため、走行中、雨水や泥水などがかかりやすく、これらの部品用の転がり軸受には高い密封性が要求される。 Due to demands for smaller and lighter automobiles and further expansion of living space, the engine room space has been inevitably reduced, and electrical components and engine accessories have been further reduced in size and weight. Electromagnetic clutches and compressors for car air conditioners The idler pulley is no exception. However, a reduction in output is unavoidable due to downsizing, and an electromagnetic clutch compensates for the reduction in output by increasing the speed, and accordingly, the idler pulley is also increased in speed. Furthermore, since the engine room is being sealed due to a demand for improvement in quietness, and the high temperature in the engine room is promoted, these parts are also required to withstand high temperatures. In addition, since these parts are often attached to the lower part of the engine room, they are likely to be exposed to rain water, muddy water, etc. during traveling, and high sealing performance is required for the rolling bearings for these parts.
アイドラプーリ用の転がり軸受は内輪が非回転側となり、プーリが固定される外輪が回転側となる形で使用される。このような転がり軸受の密封装置は、そのラジアル方向外周縁部が外輪のアキシャル方向端部内周側に相対回転不能に嵌合するとともに、ラジアル方向内周縁側に形成されたゴム製の主シールリップが、内輪のアキシャル方向端部外周側に摺接する摺動シール部を有する。特許文献1では、このような摺動シール部のアキシャル方向外側に、非回転となる内輪に嵌合する内輪側スリンガ(ダストカバー)を対向配置し、軸受内部へのホコリ等の侵入抑制を図っている。 Roller bearings for idler pulleys are used in such a manner that the inner ring is on the non-rotating side and the outer ring on which the pulley is fixed is on the rotating side. Such a rolling bearing sealing device includes a rubber main seal lip formed on the radially inner peripheral edge of the outer peripheral edge of the outer ring so as to be relatively non-rotatably fitted to the inner peripheral side of the axial end of the outer ring. However, it has a sliding seal part which slidably contacts the outer peripheral side of the axial end of the inner ring. In Patent Document 1, an inner ring side slinger (dust cover) fitted to a non-rotating inner ring is arranged oppositely on the outer side in the axial direction of such a sliding seal portion to suppress intrusion of dust or the like into the bearing. ing.
近年、自動車の使用条件はさらに厳しくなる傾向にあり、跳ね上げた泥水や洗車水等が強い圧力で噴射された場合など被水量のさらなる増加が想定されるケースや、RV車などで見られる冠水状態あるいは水没状態での使用を考慮し、軸受密封装置にはさらに高い防水性が求められるようになってきている。特許文献2では、摺動シール部のアキシャル方向外面に、内輪側スリンガに向けて突出し該スリンガの内面に摺接する副シールリップ(アキシャルリップ)を形成し、さらなる密封性の向上を図っている。 In recent years, the conditions of use of automobiles have become more severe, and there are cases in which further increase in the amount of water is expected, such as when splashed muddy water or car wash water is jetted at a strong pressure, and flooding seen in RV cars, etc. Considering use in a submerged state or a submerged state, the bearing sealing device is required to have higher waterproofness. In Patent Document 2, a secondary seal lip (axial lip) that protrudes toward the inner ring-side slinger and contacts the inner surface of the slinger is formed on the outer surface in the axial direction of the sliding seal portion to further improve the sealing performance.
しかし、上記特許文献2の構成では、副シールリップは先端面が平坦に形成され、ラジアル方向外向きに傾斜した形で、該先端面で内輪側スリンガに摺接している。このような構造では、外輪回転に伴う遠心力により副シールリップが弾性変形してアキシャル方向の締め代が適度に減少していれば問題はないが、回転速度が低下して該締め代が大きくなると、リップ部の摩耗が進行して摺接面積が拡大し、軸受トルクが増大しやすくなるばかりでなく、スティックスリップによる異音が発生しやすくなる。特に、回転摩擦等により軸受が昇温し、その後冷却されたような場合、軸受内部が負圧化し、その吸引力で副シールリップの締め代がさらに大きくなることがあり、スティックスリップが一層発生しやすくなる。 However, in the configuration of Patent Document 2, the sub-seal lip has a flat front end surface and is inclined in the radial direction outward, and is in sliding contact with the inner ring side slinger at the front end surface. In such a structure, there is no problem if the secondary seal lip is elastically deformed by the centrifugal force accompanying the rotation of the outer ring and the axial interference is reduced appropriately, but the rotational speed is reduced and the interference is increased. As a result, the wear of the lip portion progresses to increase the sliding contact area and the bearing torque is likely to increase, and abnormal noise due to stick-slip is likely to occur. In particular, when the bearing temperature rises due to rotational friction, etc., and then cooled, the inside of the bearing may become negative pressure, and the suction force may further increase the tightening margin of the secondary seal lip, further causing stick slip. It becomes easy to do.
本発明の課題は、アキシャル方向の副シールリップを有した軸受用密封装置において、該副シールリップのアキシャル方向締め代が増大した場合もスティックスリップを生じにくくすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it difficult for stick-slip to occur in a bearing sealing device having an auxiliary seal lip in the axial direction even when the axial seal margin of the auxiliary seal lip increases.
本発明は、外輪回転で使用されるラジアル軸受に使用される軸受用密封装置であって、上記の課題を解決するために、
内外輪間に形成される転動体配置空間の環状の開口をアキシャル方向に遮る形で配置され、ラジアル方向内周縁部が内輪のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合する内輪側スリンガと、
内輪側スリンガに対しアキシャル方向内側にアキシャルシール隙間を形成する形で対向配置され、ラジアル方向外周縁部が外輪のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合するとともに、ラジアル方向内周縁側に内輪のアキシャル方向端部外側に摺接する弾性高分子材料からなる主シールリップが形成され、また、内輪側スリンガとの対向面をアキシャル基面として、該アキシャル基面からアキシャル方向に延出する副シールリップが形成された摺動シール部とを備え、
副シールリップのラジアル方向内周面には、ラジアル方向途中位置に環状の分岐シールリップが内輪側スリンガの内面に向けて突出形成されるとともに、外輪が非回転の状態にて内輪側スリンガの内面に該分岐シールリップの先端が摺接する一方、副シールリップの該分岐シールリップよりもラジアル方向先端側に位置するリップ先端部のラジアル方向内周面が、リップ先端に向かうほど内輪側スリンガの内面との間隔を縮小させる形態とされてなることを特徴とする。
The present invention is a bearing sealing device used for a radial bearing used in outer ring rotation, in order to solve the above problems,
An inner ring-side slinger that is arranged in such a manner as to block the annular opening of the rolling element arrangement space formed between the inner and outer rings in the axial direction, and the radially inner peripheral edge fits in the axial direction end of the inner ring in a relatively non-rotatable manner;
The inner ring side slinger is placed facing the inner ring in the axial direction to form an axial seal gap. The outer peripheral edge of the radial direction is fitted to the axial end of the outer ring in a relatively non-rotatable manner, and the inner ring is positioned on the inner peripheral side of the radial direction. A main seal lip made of an elastic polymer material that is in sliding contact with the outer end of the axial direction is formed, and a sub-seal extending in the axial direction from the axial base surface with the surface facing the inner ring side slinger as an axial base surface A sliding seal part formed with a lip;
On the radially inner circumferential surface of the secondary seal lip, an annular branch seal lip is formed projecting toward the inner surface of the inner ring side slinger at an intermediate position in the radial direction, and the inner surface of the inner ring side slinger with the outer ring not rotated. The tip end of the branch seal lip is in sliding contact with the inner peripheral surface of the inner ring side slinger as the radial inner circumferential surface of the lip tip portion located closer to the tip end in the radial direction than the branch seal lip of the sub seal lip is closer to the tip of the lip. It is characterized in that the interval is reduced.
上記本発明の構成によると、摺動シール部のアキシャル基面からラジアル方向外向きに斜めに立ち上がる副シールリップが形成され、さらに、その副シールリップのラジアル方向内周面には環状の分岐シールリップが内輪側スリンガの内面に向けて突出形成され、外輪が非回転の状態にて内輪側スリンガの内面に該分岐シールリップの先端が摺接するようにした。これにより、分岐シールリップの先端にて線状の摺接面が形成され、かつ、副シールリップのリップ先端部のラジアル方向内周面は、分岐シールリップをスペーサとする形で、少なくとも該分岐シールリップとの隣接側に隙間が形成され非接触領域が生ずるので、副シールリップのアキシャル方向締め代が増大した場合も摺接面積が過大となりにくく、スティックスリップの発生を効果的に抑制できる。 According to the above configuration of the present invention, the sub seal lip rising obliquely outward in the radial direction from the axial base surface of the sliding seal portion is formed, and the annular branch seal is formed on the radial inner peripheral surface of the sub seal lip. A lip is formed so as to project toward the inner surface of the inner ring side slinger, and the tip of the branch seal lip is in sliding contact with the inner surface of the inner ring side slinger when the outer ring is not rotated. As a result, a linear sliding contact surface is formed at the tip of the branch seal lip, and the radial inner peripheral surface of the lip tip of the sub seal lip is at least the branch with the branch seal lip as a spacer. Since a gap is formed on the side adjacent to the seal lip and a non-contact region is generated, the sliding contact area is unlikely to be excessive even when the axial direction tightening margin of the sub seal lip is increased, and the occurrence of stick slip can be effectively suppressed.
副シールリップのリップ先端部については、外輪非回転の状態にて、該リップ先端部のラジアル方向内周面先端縁と内輪側スリンガの内面との間にラビリンスシールをなす隙間が形成された構成とすることができる。このようにすると、副シールリップのリップ先端部が常時内輪側スリンガと非接触となり、アキシャル方向締め代が増大した場合に、摺接領域が分岐シールリップの先端にのみ形成されるので、スティックスリップがより発生しにくくなる。 A configuration in which a gap forming a labyrinth seal is formed between the edge of the inner peripheral surface of the inner ring side slinger and the inner edge of the inner ring side slinger with respect to the lip tip of the secondary seal lip in a state where the outer ring is not rotated. It can be. In this case, when the lip tip of the secondary seal lip is not always in contact with the inner ring side slinger and the axial tightening margin increases, the sliding contact region is formed only at the tip of the branch seal lip. Is less likely to occur.
他方、外輪が非回転の状態にて、副シールリップのリップ先端部のラジアル方向内周面先端縁が、当該ラジアル方向内周面と分岐シールリップのラジアル方向外周面とが形成する環状の溝を隔てて、分岐シールリップとともに内輪側スリンガの内面に摺接する構成とすることもできる。この構成では、摺接領域が副シールリップのリップ先端部にも形成されるので、シール性の向上を図ることができ、かつ、副シールリップのリップ先端部と分岐シールリップとの間に環状の溝が非接触領域を形成するので、アキシャル方向締め代が増大した場合も摺動面積が過度に大きくならず、スティックスリップが発生しにくくなる。 On the other hand, when the outer ring is non-rotating, the radial inner peripheral surface tip edge of the lip tip of the sub seal lip is formed by the radial inner peripheral surface and the radial outer peripheral surface of the branch seal lip. It can also be set as the structure which slidably contacts the inner surface of the inner ring side slinger together with the branch seal lip. In this configuration, the sliding contact region is also formed at the lip tip of the secondary seal lip, so that the sealing performance can be improved and an annular shape is provided between the lip tip of the secondary seal lip and the branch seal lip. Since the groove forms a non-contact region, even when the axial tightening margin increases, the sliding area does not become excessively large and stick-slip hardly occurs.
リップ先端部を、上記のごとく内輪側スリンガのアキシャル方向内面に摺接させる構成とした場合、副シールリップが外輪の回転に伴う遠心力を受けてアキシャル基面側に倒れる形で弾性変形すれば、リップ先端部に対するアキシャル方向締め代が、遠心力が小さくなるほど縮小することとなる。すなわち、副シールリップのリップ先端部の摺動抵抗が軸受回転速度に応じて自己調整され、高速回転時の低回転トルク化を図ることができる。 If the tip of the lip is configured to be in sliding contact with the inner surface of the inner ring side slinger as described above, the secondary seal lip can be elastically deformed in such a manner that it receives the centrifugal force accompanying the rotation of the outer ring and falls to the axial base surface side. The axial tightening allowance with respect to the lip tip is reduced as the centrifugal force decreases. That is, the sliding resistance of the lip tip portion of the sub seal lip is self-adjusted according to the bearing rotational speed, and a low rotational torque during high-speed rotation can be achieved.
次に、転動体配置空間が負圧となった場合は、副シールリップがラジアル方向内向きに弾性変形することとなる。この場合、上記の構成では分岐シールリップの締め代は増大するが、副シールリップのリップ先端部は、該分岐シールリップの存在により次のような特有の動作を行なう。すなわち、副シールリップは前述の負圧発生に伴い、遠心力による変形方向とは逆向きに弾性変形する。このとき、分岐シールリップを支点としてリップ先端部が内輪側スリンガの内面に対し、揺動形態で負圧に応じて接近・離間する。具体的には、作用する負圧が大きいほど、リップ先端部が内輪側スリンガの内面から離間する向きに揺動することとなる。これにより、負圧作用時における副シールリップのリップ先端部のアキシャル方向締め代が上記揺動により縮小され、スティックスリップが発生しにくくなる。 Next, when the rolling element arrangement space becomes negative pressure, the sub seal lip is elastically deformed inward in the radial direction. In this case, although the fastening margin of the branch seal lip is increased in the above configuration, the lip tip of the sub seal lip performs the following specific operation due to the presence of the branch seal lip. That is, the sub-seal lip is elastically deformed in the direction opposite to the deformation direction due to the centrifugal force with the generation of the negative pressure. At this time, with the branch seal lip as a fulcrum, the tip of the lip approaches and separates from the inner surface of the inner ring side slinger in a swinging manner according to the negative pressure. Specifically, the larger the negative pressure that acts, the more the lip tip swings away from the inner surface of the inner ring side slinger. As a result, the axial tightening margin of the lip tip of the sub seal lip during the negative pressure action is reduced by the swinging, and stick slip is less likely to occur.
次に、副シールリップはリップ先端部に摺接エッジが形成され、内輪側スリンガを省略した仮想的な非変形状態において、摺接エッジが内輪側スリンガの内面位置よりもアキシャル方向において一定距離外側に位置するようになっており、内輪側スリンガの内面に対しリップ先端部が、摺接エッジを当接開始側とする形でラジアル方向内周面に円環帯状の摺接面を形成しつつ弾性屈曲変形する形で当接し、リップ先端部が内輪側スリンガとの間に形成する円環帯状の摺接面のラジアル方向幅を、遠心力が大きくなるほど摺接エッジに向けて縮小させるように構成することができる。 Next, the secondary seal lip has a sliding contact edge formed at the tip of the lip, and in a virtually undeformed state in which the inner ring side slinger is omitted, the sliding contact edge is a certain distance outside in the axial direction from the inner surface position of the inner ring side slinger. The tip of the lip with respect to the inner surface of the inner ring side slinger forms an annular belt-like slidable contact surface on the radially inner circumferential surface with the slidable contact edge as the contact start side. The radial width of the ring-shaped slidable contact surface formed between the lip tip and the inner ring-side slinger is reduced toward the slidable contact edge as the centrifugal force increases. Can be configured.
上記の構成によると、内輪側スリンガに摺接する副シールリップは、リップ先端部に摺接エッジが形成される。この摺接エッジは、内輪側スリンガを省略して仮想的に非変形状態となしたとき、内輪側スリンガの内面位置よりもアキシャル方向において一定距離外側に位置するものとされる。該非変形状態で考えたとき、内輪側スリンガ内面からの摺接エッジのアキシャル方向延出量は、副シールリップのリップ先端部に係るアキシャル方向締め代に相当する。このような締め代が形成されることで、副シールリップのリップ先端部は内輪側スリンガの内面に対し、(先端面ではなく)上記の摺接エッジを当接開始側とする形でラジアル方向内周面に円環帯状の摺接面を形成しつつ弾性屈曲変形する形で当接する。 According to the above configuration, the secondary seal lip that is in sliding contact with the inner ring side slinger has a sliding contact edge at the lip tip. When the inner ring side slinger is omitted and is virtually undeformed, the sliding contact edge is positioned outside by a certain distance in the axial direction from the inner surface position of the inner ring side slinger. When considered in the non-deformed state, the axial extension amount of the sliding contact edge from the inner ring side slinger inner surface corresponds to the axial tightening margin related to the lip tip of the sub seal lip. By forming such an allowance, the lip tip of the secondary seal lip is in the radial direction with the sliding contact edge (not the tip) as the contact start side with respect to the inner surface of the inner ring side slinger. Abutting in an elastic bending deformation while forming an annular belt-like sliding contact surface on the inner peripheral surface.
この状態で、外輪回転に伴う遠心力が作用すると、副シールリップはラジアル方向外向きに、つまり、アキシャル基面側に倒れるように弾性変形し、作用する遠心力が大きくなるほどその倒れ量が増す。前述の非変形状態で考えると、摺接エッジの内輪側スリンガ内面からのアキシャル方向延出量(締め代)は、作用する遠心力が大きくなるほど小さくなる。これに伴い、リップ先端部のラジアル方向内周面は、摺接エッジの当接位置をほぼ一定に維持しつつこれと反対側からラジアル方向にめくれ上り、内輪側スリンガに形成する円環帯状の摺接面は、遠心力が大きくなるほどラジアル方向幅が摺接エッジに向けて縮小することとなる。 In this state, when the centrifugal force accompanying the rotation of the outer ring acts, the secondary seal lip is elastically deformed so as to fall outward in the radial direction, that is, to the axial base surface side, and the amount of the tilt increases as the acting centrifugal force increases. . Considering the above-mentioned non-deformation state, the axial extension amount (tightening margin) from the inner ring side slinger inner surface of the sliding contact edge decreases as the acting centrifugal force increases. Along with this, the radial inner circumferential surface of the lip tip part is turned up in the radial direction from the opposite side while maintaining the contact position of the sliding contact edge substantially constant, and is formed in an annular band shape formed on the inner ring side slinger. As the centrifugal force increases, the sliding width of the sliding contact surface decreases toward the sliding contact edge.
その結果、回転速度に応じた軸受の密閉性及び回転トルクの自己調整機能をより高めることができる。すなわち、副シールリップの摺接面が円環帯状に形成され、軸受の回転速度が増すほど、その遠心力により摺接面の幅が半径方向に縮小するので、摺動摩擦を効果的に軽減でき、高速回転時の軸受トルク増大を防止することができる。また、該形態の副シールリップは、遠心力がある程度大きくなっても、摺接面の幅が縮小するのみで摺接状態を維持でき、副シールリップが内輪側スリンガから浮き上がる不具合を生じにくい。そして、スリンガ内面の法線方向に先端側から面当たりするのではなく、摺接エッジから線当たりする形で弾性屈曲変形しつつ円環帯状の摺接面を形成するので、遠心力により摺接面の幅が多少縮小しても密封性が損なわれにくい。 As a result, the sealability of the bearing and the self-adjusting function of the rotational torque according to the rotational speed can be further enhanced. That is, the sliding contact surface of the secondary seal lip is formed in an annular belt shape, and as the rotational speed of the bearing increases, the width of the sliding contact surface decreases in the radial direction due to the centrifugal force, so sliding friction can be effectively reduced. It is possible to prevent an increase in bearing torque during high-speed rotation. Further, the secondary seal lip of this form can maintain the sliding contact state only by reducing the width of the sliding contact surface even if the centrifugal force is increased to some extent, and the secondary seal lip is less likely to be lifted from the inner ring side slinger. In addition, the ring-shaped sliding contact surface is formed while elastically bending and deforming in such a way that it does not hit the surface in the normal direction of the slinger inner surface from the tip side but hits the line from the sliding contact edge. Even if the width of the surface is somewhat reduced, the sealing performance is not easily lost.
他方、外輪回転速度が低下してアキシャル方向締め代が増大した場合は、副シールリップのリップ先端部が形成する摺接面の幅が増大し、シール性が高められる。また、分岐シールリップが、副シールリップのリップ先端部との間に前述の環状の溝を形成することで、摺接面の幅の増大を制限するリミッタとして機能し、スティックスリップの発生を抑制する。そして、リップ先端部と分岐シールリップとがラジアル方向に一種の二段シールを形成する形となるので、例えば、河川中を水没しながら走行するような場合においても、周囲に充満する水が軸受中に浸透する不具合を極めて効果的に防止できる。 On the other hand, when the outer ring rotational speed is reduced and the axial tightening margin is increased, the width of the slidable contact surface formed by the lip tip of the sub seal lip is increased, and the sealing performance is improved. Also, the branch seal lip forms the aforementioned annular groove between the lip tip of the sub seal lip and functions as a limiter that limits the increase in the width of the sliding contact surface, thereby suppressing the occurrence of stick slip. To do. Since the tip of the lip and the branch seal lip form a kind of two-stage seal in the radial direction, for example, even when running while submerging in a river, the water that fills the surroundings is the bearing. It is possible to prevent the infiltration into the inside very effectively.
副シールリップは、ラジアル方向内周面の母線方向にてアキシャル基面からの立ち上がり起点位置から摺接エッジに至る寸法として規定したリップ長Lが、アキシャル基面との交差面のラジアル方向寸法として規定したリップ基端厚さθよりも大きく調整されていることが望ましい。これにより、遠心力が作用したとき、副シールリップのアキシャル基面側への倒れこみ形態の弾性変形をスムーズに進行させることができ、軸受回転速度に応じた密閉性及び回転トルクの自己調整機能をより顕在化させることができる。 The secondary seal lip has a lip length L defined as a dimension from the rising start position from the axial base surface to the slidable contact edge in the generatrix direction of the inner peripheral surface in the radial direction as a radial direction dimension of the crossing surface with the axial base surface. It is desirable that the thickness is adjusted to be larger than the specified lip base end thickness θ. As a result, when centrifugal force is applied, the elastic deformation of the collapsed form of the secondary seal lip toward the axial base surface can proceed smoothly, and the sealing performance and the self-adjusting function of the rotational torque according to the bearing rotational speed Can be made more obvious.
副シールリップの先端面は平坦面とすることができる。これにより、副シールリップは、ラジアル方向内周面と先端面との交差位置に形成される摺接エッジを、適度な剛性を保ちつつ尖鋭化でき、線当たりによるシール性向上効果を高めることができる。 The front end surface of the sub seal lip can be a flat surface. As a result, the secondary seal lip can sharpen the sliding contact edge formed at the intersection of the radially inner circumferential surface and the tip surface while maintaining an appropriate rigidity, and can enhance the effect of improving the sealing performance by line contact. it can.
副シールリップのリップ先端部は、軸受回転軸線を含む断面において鋭角状に先細りとなる形状とすることができる。リップ先端部をこのような先細り形態とすることで、副シールリップの先端のしなりが良好となり、内輪側スリンガとの密着性を高めることができる。 The lip tip of the sub-seal lip can be shaped to taper at an acute angle in the cross section including the bearing rotation axis. By making the tip of the lip taper like this, the tip of the sub-seal lip can bend well and the adhesion to the inner ring side slinger can be improved.
また、副シールリップの全体は、軸受回転軸線を含む断面において、アキシャル基面からの立ち上がり基端側から摺接側先端に向けてリップ厚さを連続的に縮小させるくさび形状とすることができる。これにより、副シールリップの基端部でのリップ厚さを一定以上に確保でき、組み付け時等において副シールリップがラジアル方向に反転してしまう不具合を防止でき、かつ、リップ先端側が先細りとなることによる上記の効果も同時に達成できる。この場合、副シールリップは、全体もしくはリップ先端部を、内輪側スリンガとの当接側であるラジアル方向内周面側に膨出する形で予め湾曲させた形状とすることも可能である。しかし、シール締め代を大きく確保する観点においては、軸受回転軸線を含む断面において、ラジアル方向内周面を示す外形線とアキシャル基面との鋭角側交差角度が、同じく外周面を示す外形線とアキシャル基面との鋭角側交差角度よりも小さくなるように、非変形状態における外形線の形状をいずれも直線状としておくことが望ましい。 Further, the entire sub seal lip can be formed in a wedge shape that continuously reduces the lip thickness from the rising base end side to the sliding contact side tip in the cross section including the bearing rotation axis. . As a result, the lip thickness at the base end of the secondary seal lip can be secured above a certain level, the secondary seal lip can be prevented from reversing in the radial direction during assembly, and the tip of the lip is tapered. The above effects can be achieved at the same time. In this case, the sub-seal lip may have a shape that is curved in advance so that the whole or the lip tip bulges toward the radially inner circumferential surface that is in contact with the inner ring side slinger. However, from the viewpoint of ensuring a large seal tightening margin, in the cross section including the bearing rotation axis, the acute angle crossing angle between the outer peripheral line indicating the radial inner peripheral surface and the axial base surface is the same as the outer line indicating the outer peripheral surface. It is desirable that all of the outlines in the non-deformed state are linear so as to be smaller than the acute angle crossing angle with the axial base surface.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の軸受用密封装置を適用した軸受の一実施形態を示す断面図である。軸受1は、自動車用のアイドラプーリを回転支持するためのものであり、内輪3が非回転、外輪4が回転となるように使用される複列の深溝玉軸受(ラジアル軸受)として構成されている。転動体をなす玉5,5は、各列にて保持器6,6により周方向配列間隔を規制されつつ、内輪3及び外輪4の間に形成される転動体配置空間15内に配置されている。また、外輪4の外周面にはプーリ20が同心的に嵌着されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a bearing to which a bearing sealing device of the present invention is applied. The bearing 1 is for rotating and supporting an automobile idler pulley, and is configured as a double row deep groove ball bearing (radial bearing) used so that the
軸受1には、転動体配置空間15のアキシャル方向両端にそれぞれ現れる環状の各開口15a,15aに軸受用密封装置7,7が設けられている。いずれの側の軸受用密封装置7,7も全く同一の構成であり、その要部は内輪側スリンガ10と摺動シール部8からなる。
The bearing 1 is provided with bearing sealing
図2は、その一方の軸受用密封装置7の詳細を拡大して示す断面図であり、内輪側スリンガ10は、内外輪3,4間に形成される転動体配置空間15の環状の開口15aをアキシャル方向に遮る形で配置され、ラジアル方向内周縁部が内輪3のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合する。具体的には、内輪側スリンガ10は板厚方向がアキシャル方向と一致するよう内輪3と同心的に配置される環状の本体板10mと、該本体板10mの開口内周縁からアキシャル方向にて内向きに突出する形で一体形成される筒状部10fとを有する。本体板10mの半径方向における途中区間部分は、両端区間部分よりもアキシャル方向内向きに膨出するとともに、内面10aが平坦化された環状の補強膨出部10dとされている。また、内輪3のアキシャル方向端面の外周縁部には、環状の内輪側段差部42が形成されている。内輪側スリンガ10の筒状部10fは該内輪側段差部42の内周面42aに圧入嵌着されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing details of one of the
次に、摺動シール部8は、内輪側スリンガ10に対しアキシャル方向内側にアキシャルシール隙間17を形成する形で対向配置されている。そのラジアル方向外周縁は外輪4のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合するとともに、ラジアル方向内周縁側に内輪3のアキシャル方向端部外側に摺接する弾性高分子材料からなる主シールリップ9が形成されている。また、内輪側スリンガ10との対向面をアキシャル基面8bとして、該アキシャル基面8bからアキシャルシール隙間17を横断しつつラジアル方向外向きに斜めに立ち上がる形で弾性高分子材料からなる副シールリップ94が形成され、該副シールリップ94の先端部が内輪側スリンガ10のアキシャル方向内面10a(前述の補強膨出部10dの内面をなす)に摺接している。
Next, the sliding
摺動シール部8は、具体的には、板厚方向がアキシャル方向と一致するように配置されるシール芯金81と、該シール芯金81のアキシャル方向外側の板面を覆う弾性高分子材料からなるシール本体8Mとを有する。主シールリップ9はシール芯金81のラジアル方向内周縁よりも該ラジアル方向内向きに延出する形でシール本体8Mと一体形成されている。また、副シールリップ94は、シール本体8Mのアキシャル方向外側面をアキシャル基面8bとする形で該シール本体8Mと一体形成されている。
Specifically, the sliding
シール芯金81は、板厚方向がアキシャル方向と一致するように配置される環状の本体板81mと、該本体板81mの外周縁からアキシャル方向にて内向きに突出する形で一体形成される筒状壁部81aと、該筒状壁部81aのアキシャル方向端縁からラジアル方向外向きに延出するフランジ部81bとを有する。シール本体8Mの外周縁部は、該筒状壁部81aとフランジ部81bとをくるむ形で方形状断面を有する環状の嵌合リップ8eを形成している。他方、シール芯金81の内周縁側には、アキシャル方向内向きに斜めに曲げ返す形で補強曲げ返し部81cが形成されており、シール本体8Mは補強曲げ返し部81cをくるみつつ、ラジアル方向内向きに延出して主シールリップ9を形成している。
The
外輪4のアキシャル方向端面の内周縁部は周方向に段付形状に切り欠かれ、環状の外輪側切欠部41が形成されている。嵌合リップ8eは、該外輪側切欠部41の底面41a及び内周面41bにそれぞれ密着する形で圧入嵌着されている。なお、外輪側切欠部41の内周面41bの開放側におけるアキシャル方向端縁部には抜け止めリブ41rが周方向に突出形成され、嵌合リップ8eは、該抜け止めリブ41rを弾性的に乗り越えて外輪側切欠部41内に嵌着される。
The inner peripheral edge portion of the end surface in the axial direction of the outer ring 4 is notched in a stepped shape in the circumferential direction, and an annular outer ring
主シールリップ9は、シール本体8Mからラジアル方向外側に延びる基部91と、基部91からアキシャル方向内側に延びる内側リップ92を有している。内側リップ92は、ラジアル方向内側の基部91から内輪側段差部42の底面42bに向かって延びて当該底面42bに摺接する内側摺接リップ92aと、内側摺接リップ92aのラジアル方向外側の基部91から内輪側段差部42の底面42bに向かって延びる内側補助リップ92bと、内側補助リップ92bのラジアル方向外側の基部91からアキシャル方向内側に延びるアキシャル方向リップ92cとを有している。外側リップ93は、基部91における内側摺接リップ92aのラジアル方向位置とほぼ同位置でアキシャル方向外側に延びる第一外側リップ93aと、基部91における内側補助リップ92bのラジアル方向位置とほぼ同位置でアキシャル方向外側に延びる第二外側リップ93bとを有している。
The
内側リップ92は、使用当初においては内側摺接リップ92aのみが内輪側段差部42の底面42bに摺接し、内側補助リップ92bは内輪側段差部42の底面42bに摺接していない構成となっている。該内側補助リップ92bは、軸受1の供用開始後、内側摺接リップ92aが一定量摩耗することで内輪側段差部42の底面42bと摺接状態になる。また、アキシャル方向リップ92cは、内輪3の外周面3aとの間でラビリンスシールを構成している。なお、各シールリップの摺動潤滑を行なうため、内輪側段差部42の底面42bと内輪側スリンガ10の内面10aとにグリースが付着されている。
At the beginning of use, the
次に、図4に示すように、副シールリップ94のラジアル方向内周面には、ラジアル方向途中位置に環状の分岐シールリップ95が、内輪側スリンガ10の内面に向けて突出形成されている。外輪4が非回転の状態においては、内輪側スリンガ10の内面に該分岐シールリップ95の先端が摺接する一方、副シールリップ94の該分岐シールリップ95よりもラジアル方向先端側に位置するリップ先端部94tのラジアル方向内周面が、リップ先端に向かうほど内輪側スリンガ10の内面との間隔を縮小させる形態となっている。図4において、副シールリップ94のリップ先端部94tは、該リップ先端部94tのラジアル方向内周面先端縁と内輪側スリンガ10の内面との間にラビリンスシールをなす隙間εが形成されている。
Next, as shown in FIG. 4, on the radially inner circumferential surface of the
副シールリップ94のリップ先端部94tは、外輪4が非回転状態にて内輪側スリンガ10とすでに非接触の状態であり、外輪4が回転状態となっても、図4中に破線で示すように、その遠心力で副シールリップ94はアキシャル基面8b側、つまり内輪側スリンガ10から遠ざかる向きに倒れ変形するので、該リップ先端部94tが内輪側スリンガ10と摺動状態になることはない。他方、副シールリップ94のラジアル方向内周面には環状の分岐シールリップ95が内輪側スリンガ10の内面に向けて突出形成され、その分岐シールリップ95の先端は内輪側スリンガ10に対し線状の摺接面を形成する。外輪4の回転速度が低下すると、分岐シールリップ95のアキシャル方向締め代は増大するものの、図4に実線で示すように、副シールリップ94のリップ先端部94tは、内輪側スリンガ10との非接触状態を維持するので、リップ摺接面積が過大となりにくく、スティックスリップの発生が効果的に抑制できる。
The
また、水滴等が分岐シールリップ95を突破して主シールリップ9(図2)側に侵入しても、外輪4が回転状態となることでその遠心力により、アキシャル方向締め代が減少した分岐シールリップ95から非接触のリップ先端部94tを経て、該水滴を速やかに副シールリップ94の外に排出することができる。
Further, even when water droplets or the like break through the
次に、図4は、外輪4が非回転の状態にて、副シールリップ94のリップ先端部94tのラジアル方向内周面先端縁を、当該ラジアル方向内周面と分岐シールリップ95のラジアル方向外周面とが形成する環状の溝99を隔てて、分岐シールリップ95とともに内輪側スリンガ10の内面に摺接する構成とした例である。副シールリップ94は、リップ先端部94tの先端面94cとラジアル方向内周面94aとの交差位置に摺接エッジ94eが形成されている。内輪側スリンガ10を省略した仮想的な非変形状態における副シールリップ94のリップ先端位置を、図5中に一点鎖線にて示す。実際の組み立て状態の軸受では、内輪側スリンガ10により副シールリップ94は、軸受非回転状態では常に弾性変形した状態になっているが、この内輪側スリンガ10を取り外せば、副シールリップ94の非変形状態での形状を確認することができる。
Next, FIG. 4 shows the radial inner peripheral surface tip edge of the lip
摺接エッジ94eは、該非変形状態(かつ、軸受非回転状態)にて、内輪側スリンガ10の内面10a位置よりもアキシャル方向において一定距離外側に位置している。該非変形状態で考えたときの、内輪側スリンガ10内面からの摺接エッジ94eのアキシャル方向延出量は、副シールリップ94のリップ先端部94tの、外輪4の非回転状態(かつ、負圧がゼロの状態)におけるアキシャル方向締め代δを与えるものである。副シールリップ94のリップ先端部94tは、内輪側スリンガ10の内面10aに対し、摺接エッジ94eを当接開始側とする形でラジアル方向内周面94aに円環帯状の摺接面94a’を形成しつつ弾性屈曲変形する形で当接する。他方、リップ先端部94tの先端面94cは内輪側スリンガ10に当接しない。なお、該先端面94cは平坦面とされており、前述の摺接エッジ94eを適度な剛性を保ちつつ尖鋭化して、線当たりによるシール性向上に寄与している。
The sliding
この状態で、外輪4の回転に伴う遠心力が作用すると、図6に示すように、副シールリップ94はラジアル方向外向きに、つまり、アキシャル基面8b(図3)側に倒れるように弾性変形し、作用する遠心力が大きくなるほどその倒れ量が増し、アキシャル方向締め代δはその倒れ量が増すほど小さくなる。すると、リップ先端部94tのラジアル方向内周面94aは、摺接エッジ94eの当接位置をほぼ一定に維持しつつこれと反対側からラジアル方向にめくれ上り、内輪側スリンガ10に形成する円環帯状の摺接面94a’は、遠心力が大きくなるほどラジアル方向幅Wが摺接エッジ94eに向けて縮小する。つまり、外輪4が非回転のときの摺接面94a’のラジアル方向幅をW0とし、同じく外輪4が回転して遠心力が作用したときのラジアル方向幅をW1としたとき、W1<W0となる。これにより、副シールリップ94は、外輪4の回転速度に応じ、軸受の密閉性及び回転トルクを自己調整機能する機能を具現することとなる。すなわち、副シールリップ94の摺接面94a’が円環帯状に形成され、外輪4の回転速度が増すほど、その遠心力により摺接面94a’の幅が半径方向に縮小するので、摺動摩擦を効果的に軽減でき、高速回転時の軸受トルク増大が防止される。
In this state, when the centrifugal force accompanying the rotation of the outer ring 4 acts, as shown in FIG. 6, the
副シールリップ94は、遠心力がある程度大きくなっても、摺接面94a’の幅が縮小するのみで摺接状態を維持でき、副シールリップ94が内輪側スリンガ10から浮き上がる不具合を生じにくい。そして、スリンガ内面の法線方向に先端側から面当たりするのではなく、図5に示すように、先端面94cとラジアル方向内周面94aとの境界にある摺接エッジ94eから線当たりする形で弾性屈曲変形しつつ円環帯状の摺接面94a’を形成するので、遠心力により摺接面94a’の幅が多少縮小しても密封性が損なわれにくい。
Even if the centrifugal force is increased to some extent, the
他方、外輪4の回転速度が下がり、副シールリップ94に作用する遠心力が小さくなると、リップ先端部94tのアキシャル方向締め代が増大し、摺接面94a’の幅が大きくなってシール性が向上する。また、分岐シールリップ95が、副シールリップ94のリップ先端部94tとの間に前述の環状の溝99を形成することで、摺接面の幅の増大を制限するリミッタとして機能し、スティックスリップの発生を抑制する。そして、リップ先端部94tと分岐シールリップ95とは、ラジアル方向に一種の二段シールを形成するので、例えば、河川中を水没しながら走行するような場合においても、周囲に充満する水が軸受中に浸透する不具合を極めて効果的に防止できる。
On the other hand, when the rotational speed of the outer ring 4 decreases and the centrifugal force acting on the
次に、転動体配置空間15が負圧となった場合や、締め代設定でδが大きくなる場合は、図5に破線で示すように、副シールリップ94がラジアル方向内向きに(つまり、内輪側スリンガ10に押し付けられる向きに)弾性変形する。この場合、分岐シールリップ95の締め代は増大するが、副シールリップ94のリップ先端部94tは、分岐シールリップ95を支点としてリップ先端部94tが内輪側スリンガ10の内面に対し、作用する負圧が大きいほど、リップ先端部94tが内輪側スリンガ10の内面から離間する向きに揺動する。これにより、負圧作用時における副シールリップ94のリップ先端部94tのアキシャル方向締め代が上記揺動により縮小され、スティックスリップが発生しにくくなる。
Next, when the rolling
1 軸受
3 内輪
4 外輪
7 軸受用密封装置
8 摺動シール部
8b アキシャル基面
9 主シールリップ
94 副シールリップ
94a ラジアル方向内周面
94a’ 摺接面
94e 摺接エッジ
94t リップ先端部
95 分岐シールリップ
10 内輪側スリンガ
15 転動体配置空間
15a 環状の開口
17 アキシャルシール隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記内外輪間に形成される転動体配置空間の環状の開口をアキシャル方向に遮る形で配置され、ラジアル方向内周縁部が前記内輪のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合する内輪側スリンガと、
前記内輪側スリンガに対しアキシャル方向内側にアキシャルシール隙間を形成する形で対向配置され、ラジアル方向外周縁部が前記外輪のアキシャル方向端部に相対回転不能に嵌合するとともに、ラジアル方向内周縁側に前記内輪のアキシャル方向端部外側に摺接する弾性高分子材料からなる主シールリップが形成され、また、前記内輪側スリンガとの対向面をアキシャル基面として、該アキシャル基面からアキシャル方向に延出する副シールリップが形成された摺動シール部とを備え、
前記副シールリップのラジアル方向内周面には、ラジアル方向途中位置に環状の分岐シールリップが前記内輪側スリンガの内面に向けて突出形成されるとともに、前記外輪が非回転の状態にて前記内輪側スリンガの内面に該分岐シールリップの先端が摺接する一方、前記副シールリップの該分岐シールリップよりもラジアル方向先端側に位置するリップ先端部のラジアル方向内周面が、リップ先端に向かうほど前記内輪側スリンガの内面との間隔を縮小させる形態とされてなることを特徴とする軸受用密封装置。 A radial bearing sealing device used in outer ring rotation,
An inner ring side slinger that is arranged in such a manner as to block the annular opening of the rolling element arrangement space formed between the inner and outer rings in the axial direction, and the radial inner peripheral edge is fitted to the axial end of the inner ring in a relatively non-rotatable manner. When,
The inner ring side slinger is opposed to the inner ring in the form of forming an axial seal gap on the inner side in the axial direction. The outer peripheral edge of the radial direction is fitted to the axial end of the outer ring in a relatively non-rotatable manner, and the inner peripheral side of the radial direction. A main seal lip made of an elastic polymer material that is in sliding contact with the outer end of the inner ring in the axial direction is formed, and the surface facing the inner ring side slinger is an axial base surface, and extends in the axial direction from the axial base surface. A sliding seal portion formed with a secondary seal lip to be ejected,
On the radially inner circumferential surface of the sub seal lip, an annular branch seal lip is formed projecting toward the inner surface of the inner ring side slinger at a midway position in the radial direction, and the inner ring is in a non-rotating state. The distal end of the branch seal lip is in sliding contact with the inner surface of the side slinger, while the radially inner peripheral surface of the lip distal end located on the distal end side in the radial direction with respect to the branch seal lip of the sub seal lip is closer to the lip tip. A bearing sealing device characterized by being configured to reduce the distance from the inner surface of the inner ring side slinger.
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CN112610609A (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-06 | 斯凯孚公司 | Sealing device with dynamic action, in particular for rolling bearings |
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