JP2010121668A - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪と外輪の間の両端部を環状のシールにより塞いだ密封型転がり軸受において、運転時にグリースをスムーズに流動させて、軸受の潤滑性を確保する。
【解決手段】シール１１の芯金１３が、軸方向外向きに凹む円弧状となるように形成され、その軸方向内側の露出面に撥油剤からなる被膜を備えており、芯金１３の外周部の露出面が外輪軌道６の肩部内周面９に連なるように接している。この芯金１３の外周部の露出面によって、軸受の運転時、芯金１３の露出面の外周部に付着していたグリースを滞留させることなく、外輪軌道６の肩部内周面９へ案内して、さらに外輪軌道６に押し付け、流動させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、内輪と外輪の間の両端部を塞ぐ芯金入りのシールを備え、そのシールの外周が外輪の端部に固定された密封型転がり軸受に関するものである。

従来から、各種機械装置の回転軸支持部には転がり軸受が使用され、この転がり軸受の内輪および外輪の軌道と、転動体との摩擦を低減する目的で、内輪と外輪との間の軸受内部にグリースが封入され、外輪に形成されたシール溝に固定されたシールで内輪と外輪との間の両端部を塞いだ密封型転がり軸受が採用されている。

この密封型転がり軸受は、シールのリップが金属板製の芯金にゴム材料を固着することで形成され、そのリップを内輪の外周面に摺接させることで、軸受内部のグリースの漏出を防止するとともに、外部からの泥水や埃などの異物の浸入を防止している。

この密封型転がり軸受は、内輪に嵌合する回転軸が水平となるように運転され、その運転時において、転動体の公転により軸受内部のグリースが外輪の内周面やシールの芯金の軸方向内面に飛ばされて付着する。グリースは、一般に、金属製の外輪の内周面や芯金の内面になじみ易いため、張り付いた状態で保持される。その結果、グリースの流動性が低下し、外輪の軌道と転動体との間に必要なグリースが不足して、転がり軸受の潤滑性が低下するという問題があった。

この潤滑性の低下を解消するために、グリースの流動性の向上を図る目的で軸受空間を囲んで配置される部材のうち、保持器のポケット内面、内輪の軌道面および外輪の軌道面を除く箇所に撥油（撥水）性を有する被膜が形成された密封型転がり軸受が提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−２５４３４２号公報 特開２００７−２５５４９２号公報

これらの特許文献１、２に記載の密封型転がり軸受は、転動体の公転により攪拌され飛ばされたグリースは、シールの芯金の内面や外輪の内周面に付着すると、これらの面に形成された被膜の表面張力によってはじかれるので、その被膜上で張り付いて保持されることなく、移動可能となる。

密封型転がり軸受は回転軸が水平となるように運転されているので、芯金の内面に付着したグリースが自重により、下方に移動する。下方に移動したグリースは、外輪の内周面の下方に集まり、その内周面から軌道へ流動する。

軌道へ流動するグリースは、転動体の公転により再び軸受内部の上方へ供給され、このグリースの動き（流動）により、転動体と外輪の軌道との間にグリースが供給され、潤滑性の低下が防止される。

ところで、特許文献１、２に記載の密封型転がり軸受では、そのシールの芯金は軸受空間を大きく取り、封入可能なグリース量を増やすために、円環状の本体部分と軸方向内向きのフランジ状の外周部とを備えている（特許文献１ 図１、特許文献２ 図１参照）。

しかし、芯金は本体部分に対してフランジ状の外周部が直角に設けられているので、軸受の運転により外輪の内周部の下方に集まるグリースは、芯金の本体部分と外周部との間の隅部分に滞留し易く、その流動性に影響を及ぼす。このため、グリースの外輪の軌道へのスムーズな流動が阻害され、軸受の潤滑性を確保することが難しい。
そこで、この発明の課題は、運転時にグリースをスムーズに流動させて、軸受の潤滑性を確保することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、外輪の両端部に外周を嵌合した芯金入りのシールを備えた密封型転がり軸受において、前記シールの芯金露出面に撥油剤からなる被膜を備え、そのシールの芯金露出面を前記外輪の肩部内周面と連なるように形成し、前記シールの芯金露出面を潤滑剤の案内面とした構成を採用することができる。

この構成によると、運転時の転動体の公転回転により飛ばされ、シールの芯金の軸方向内側の露出面（芯金露出面）に付着した潤滑剤（グリース）は、その芯金露出面に形成された被膜の表面張力によってはじかれ、その被膜上で移動可能となる。そして、グリースの自重により、芯金露出面から案内面に沿って軌道溝の肩部内周面へと移動する。移動したグリースは公転する転動体によって軸受内部の上方へ供給される。この繰り返しにより、外輪の内周部から軌道へのグリース供給が継続的に行われる。したがって、従来の密封型転がり軸受のように、グリースの滞留が発生せず、外輪の軌道へのグリースの移動がスムーズになり、軸受の潤滑性を確保することが可能となる。

前記構成において、前記芯金の外周部の芯金露出面に円曲面を形成した構成とすると、シールの芯金露出面と外輪の軌道の肩部内周面とが円曲面となる案内面を介して滑らかに連なる。このため、案内面に沿ってグリースを転動体と外輪軌道との間に円滑に効率よく供給することができる。
ここで、円曲面は、アキシアル平面での断面形状が円、楕円を構成する曲線の一部分で形成された曲面、あるいは、その曲率が連続または不連続に変化する曲面を意味する。

また、シールの芯金露出面に案内面としての円曲面を容易に形成するために、前記芯金の外周部に軸方向内向きの湾曲部を形成し、その湾曲部の芯金露出面を前記円曲面に形成した構成を採用することができる。

このようにすると、円曲面に形成された湾曲部の芯金露出面が潤滑剤の案内面となるので、自重で下方に移動したグリースを湾曲部の内面に沿って外輪軌道の肩部内周面へと移動させることが可能となる。

芯金露出面に潤滑剤の案内面を形成するために、前記芯金を軸方向外向きに凹んだ円弧状とし、前記芯金露出面を円曲面に形成した構成を採用することができる。

このようにすると、芯金露出面が円曲面となり、芯金露出面が平面である従来の密封型転がり軸受と比べて、芯金露出面の面積を大きくすることができるので、その露出面に付着するより多くのグリースを流動させることができる。

この発明は、以上のように構成したので、軸受内部でのグリースの流動がスムーズに行われ、軸受の潤滑性を確保でき、軸受の長寿命化を図ることができる。

以下、この発明の第１実施形態に係る密封型転がり軸受を図１、図２に基づいて説明する。
この密封型転がり軸受は、図１に示すように、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２の間に介在した転動体としての複数の玉３と、これらの玉３を周方向に間隔をおいて保持する保持器４と、内輪１と外輪２の間の軸方向の両端部を塞ぐ環状のシール１１、１１とを備えたものである。

内輪１の外周面に内輪軌道５が設けられ、外輪２の内周面に内輪軌道５に対向した外輪軌道６が設けられている。外輪２の外輪軌道６の軸方向両側に周方向のシール溝７、７が形成され、この各シール溝７に対向した内輪１の外周面に溝８、８が形成されている。このシール溝７にシール１１の外周部が固定され、このシール１１により、内輪１と外輪２の間の軸受空間を封止している。

シール１１は、金属板製の芯金１３にゴム材料からなる弾性体１２を固着することにより、その内周部にリップ１４が形成され、この芯金１３の軸方向の内面が露出面となっている。弾性体１２に用いられるゴム材料としては、例えば、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、または耐エステルアクリルゴム等を採用することができる。

シール１１のリップ１４は、図２に示すように、二股状に形成されており、一方が内輪１の溝８の内輪軌道５側の溝側面に摺接し、他方が溝８の軸方向外側の肩部内周面に摺接している。このリップ１４によって、軸受空間内に封入されたグリースの漏出を防止するとともに、軸受空間内に泥水や埃等の異物の浸入を阻止している。また、このリップ１４は、軸受の規格、用途に応じて、図３に示すように、内輪１の溝８の溝内面との間でラビリンスシールを形成する構造を採用してもよい。

芯金１３は、図２に示すように、軸方向外向きに凹んだ円弧状に形成されている。これにより、芯金１３の外周部に軸方向内向きの湾曲部１６が形成され、湾曲部１６の内面（露出面）が円曲面の一種であるアキシアル平面での断面形状が軸方向外向きに凹む円弧となる曲面に形成され、外輪２の肩部内周面と連なっている。これにより、湾曲部１６の露出面がグリースの案内面とされる。
ここで、円曲面は、アキシアル平面での断面形状が円、楕円を構成する円弧などの曲線の一部分で形成された曲面、あるいは、その曲率が連続または不連続に変化する曲面を意味する。

また、芯金１３の露出面には撥油性を有する被膜１５を備え、この被膜１５が撥油剤から形成されている。この撥油剤は被膜に形成した場合において、軸受空間内のグリースとの接触角度が芯金１３の素材のグリースとの接触角度よりも大きくなる物質が好ましく、例えば、フッ素系界面活性剤、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系樹脂等のフッ素系処理剤が挙げられる。

被膜１５の形成は、撥油剤を塗布、噴霧した後に、乾燥することにより行うことができ、必要に応じて撥油剤を溶剤（例えば代替フロンやフッ素系溶剤）に溶解し、その溶液を塗布、噴霧し、乾燥するようにしてもよい。溶剤に溶解した溶液を用いた方が、薄く且つ均一な被膜１５を形成することができる。

さらに、撥油剤がフッ素系樹脂である場合、被膜１５はフッ素系樹脂をスパッタリングすることにより形成することができる。スパッタリングにより形成された被膜１５は、塗布、噴霧により形成した場合と比べて芯金１３に対する密着性が高くなる。

このフッ素系樹脂としては、具体的にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、あるいはＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）等が挙げられる。

以上のように形成されたシール１１は芯金１３の被膜１５が軸方向内向きとなる状態で、弾性体１２部分の外周部が外輪２のシール溝７に圧入により固定される。この固定により、図２に示すように、芯金１３の外周部（湾曲部１６）の内面が外輪２の外輪軌道６の肩部内周面の軸方向端部に段差なく連なる状態で接している。

このシール１１を備えた密封型転がり軸受は、内輪１に嵌合する回転軸が水平となるように内輪回転での運転時、軸受内部において、玉３の公転回転によりグリースＧが飛ばされ、シール１１の芯金１３の露出面に付着する（図２の一点鎖線参照）。

芯金１３の露出面に付着したグリースＧは、芯金１３の露出面の被膜１５の表面張力によってはじかれ、その被膜１５上で移動可能となる。このとき、芯金１３の湾曲部１６の露出面が案内面となり、外輪軌道６の肩部内周面９に連なっている。したがって、グリースが自重により、芯金１３の湾曲部１６の露出面に沿って外輪軌道６の肩部内周面９へと移動する（図２矢印参照）。移動したグリースは公転する玉３によって軸受内部の上方へ供給される。

この繰り返しにより、外輪２の内周部から外輪軌道６へのグリース供給が継続的に行われ、従来の密封型転がり軸受のように、グリースの滞留が発生せず、外輪軌道６へのグリースの移動がスムーズになり、潤滑性を確保することが可能となる。

このシール１１の芯金１３の構造は、グリースＧの流動性、シール１１の強度、及びリップ１４によるシール性に影響を及ぼさない限り、適宜に変更することができる。その一例として、この発明の第２実施形態を図４に示す。なお、以下においては、上記第１実施形態との相違点を中心に述べ、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

図４に示すように、第２実施形態の密封型転がり軸受は、シール１１の芯金１３の外周部に軸方向内向きの湾曲部１６を備えたものであり、その湾曲部１６の露出面が円曲面に形成されている。この湾曲部１６の露出面が外輪軌道６の肩部内周面９の軸方向端部に段差なく連なる状態で接している。

この湾曲部１６の露出面によって、第１実施形態の場合と同様、軸受の運転時、芯金１３の露出面の外周部に付着していたグリースＧを滞留させることなく、外輪軌道６の肩部内周面９へ案内して外輪軌道６へ押し付け、流動させることができる。

第１実施形態に係る密封型転がり軸受を示す縦断面図 同上のシールを示す拡大縦断面図 同上のシールの他のリップ形状を示す拡大縦断面図 第２実施形態に係る密封型転がり軸受のシールを示す拡大縦断面図

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 玉
４ 保持器
５ 内輪軌道
６ 外輪軌道
７ シール溝
８ 溝
９ 肩部内周面
１１ シール
１２ 弾性体
１３ 芯金
１４ リップ
１５ 被膜
１６ 湾曲部
１７ 外周部

Claims (7)

1. 外輪の両端部に外周を嵌合した芯金入りのシールを備えた密封型転がり軸受において、前記シールの芯金露出面に撥油剤からなる被膜を備え、そのシールの芯金露出面を前記外輪の肩部内周面と連なるように形成し、前記シールの芯金露出面を潤滑剤の案内面としたことを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記芯金の外周部の芯金露出面に円曲面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の密封型転がり軸受。
3. 前記芯金の外周部に軸方向内向きの湾曲部を形成し、その湾曲部の芯金露出面を前記円曲面に形成したことを特徴とする請求項２に記載の密封型転がり軸受。
4. 前記芯金を軸方向外向きに凹んだ円弧状とし、前記芯金露出面を円曲面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の密封型転がり軸受。
5. 前記撥油剤がフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の密封型転がり軸受。
6. 前記被膜が溶剤に溶解させた前記撥油剤を前記芯金露出面に塗布または噴霧することで形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の密封型転がり軸受。
7. 前記被膜が前記フッ素系樹脂をスパッタリングすることにより形成されたことを特徴とする請求項５に記載の密封型転がり軸受。

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