JP2011117548A

JP2011117548A - シールリング付転がり軸受及び電動モータ及び自動車用スロットル装置

Info

Publication number: JP2011117548A
Application number: JP2009276268A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Maki; 俊宏牧; Shuichi Yano; 修一矢野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】起動トルク並びに動トルクの上昇を抑えつつ、必要とするシール性の向上を図る事により、電動モータの耐久性及び信頼性の向上、自動車用スロットル装置の性能向上を図れる構造を実現する。
【解決手段】第一、第二のシールリング３６、３７として非対称構造のものを使用する。このうちの第一のシールリング３６の内周縁部に傾斜した状態で設けられた第一のシールリップ４３の先端縁を、内輪２４ａの一端部外周面に形成した凸曲面３８に摺接させる。又、第二のシールリング３７の内周縁部に設けられた第二のシールリップ４４の内周縁部に、軸方向他端側に突出する状態で形成された突条部４８を、前記内輪２４ａの他端部外周面に形成した凹溝４９の軸方向他端側の内側面５１に全周に亙って摺接させる。不要な方向のシール性能の確保を図らない代わりに、トルク上昇を抑えつつ、必要な方向のシール性能を確保する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータの回転支持部や自動車用スロットル装置の揺動支持部に組み込むシールリング付転がり軸受の改良に関する。具体的には、起動トルク並びに動トルクの上昇を抑えつつシール性の向上を図る事により、電動モータの耐久性及び信頼性の向上、自動車用スロットル装置の性能向上を図るものである。

自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）やトラクションコントロール装置（ＴＣＳ）、更には電子制御式スタビリティコントロール装置（ＥＳＣ）が広く使用されている。これらＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＣの作動時には、ドラムブレーキ用のホイールシリンダ、或は、ディスクブレーキ用のシリンダボデーのシリンダ（以下、両方を合わせて「ブレーキ用シリンダ」とする）内に導入する油圧を、ブレーキペダルの踏み込み量とは別個に制御する。ＡＢＳの作動時には、ブレーキ用シリンダから余剰のブレーキオイルを排出して、このブレーキオイルをリザーバタンクに溜める。そして、このリザーバタンク内のブレーキオイルを、送油ポンプによりマスタシリンダに戻す。又、ＴＣＳやＥＳＣの作動時には、ブレーキペダルが踏み込まれていない場合にも、前記ブレーキシリンダ内に油圧を導入する。この際に使用する加圧されたブレーキオイルは、加圧ポンプから吐出されて貯油タンクに溜められているものを使用する。

それぞれが上述の様な形態で使用される、前記送油ポンプや加圧ポンプとして一般的には、安価にしかも小型に構成できるプランジャポンプを使用し、このプランジャポンプのプランジャを、電動モータにより、偏心カムを介して往復移動させる様にしている。図１２は、この様なプランジャポンプの駆動装置の１例を示している。プランジャポンプ１は、図示しない吸入ポート及び吐出ポートを備えたシリンダ筒２内にプランジャ３を、往復移動可能に嵌装している。そして、このプランジャ３の往復移動に伴って、前記吸入ポートから吸入したブレーキオイルを、加圧してから、前記吐出ポートから送り出す。この為に、前記プランジャ３には、前記シリンダ筒２内に設けた圧縮コイルばねにより、このシリンダ筒２からの突出量を増大させる方向の弾力を付与している。

この様なプランジャポンプ１に隣接する状態で、電動モータ４を、この電動モータ４の出力軸５の中心軸と前記プランジャ３の中心軸とが直交する状態で配置している。この電動モータ４は、周知のブラシ付電動モータと同様に、ハウジング６と、前記出力軸５と、奥端側転がり軸受７と、先端側転がり軸受８と、ロータ９と、ステータ１０と、整流子１１と、ブラシ１２、１２とを備える。特に、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＣ等に組み込まれる、前記プランジャポンプ１を駆動する為の前記電動モータ４を構成するハウジング６は、先端部（図１２の上端部）に設けた軸取り出し孔１３部分を除いて密封されている。この理由は、エンジンルーム内の様に、細かい水滴や塵芥等の異物が浮遊する空間に設置する必要上、前記ハウジング６内に、これらの異物が侵入し難くする為である。

前記出力軸５は、先端部を、前記軸取り出し孔１３を通じて前記ハウジング６外に突出させており、軸方向に離隔した２箇所位置をこのハウジング６に対して、前記両転がり軸受７、８により、回転自在に支持している。即ち、前記出力軸５の基端部を前記ハウジング６の奥端部に、前記奥端側転がり軸受７により、回転自在に支持している。又、前記出力軸５の中間部先端寄り部分を前記軸取り出し孔１３の内側に、前記先端側転がり軸受８により、回転自在に支持している。又、前記出力軸５の中間部で前記ハウジング６内に位置する部分に、前記ロータ９を固定し、このハウジング６の内面でこのロータ９の外周面に対向する部分に、前記ステータ１０を固定している。又、前記出力軸５の中間部先端寄り部分で、前記ロータ９と前記先端側転がり軸受８との間に、前記整流子１１を固定し、前記ハウジング６の内側でこの整流子１１の外周面に対向する部分に前記各ブラシ１２、１２を配置して、これら各ブラシ１２、１２の先端面を、前記整流子１１の外周面に摺接させている。更に、前記出力軸５の先端部で前記ハウジング６外に突出した部分に偏心カム１４を固定し、この偏心カム１４の外周面に、前記プランジャ３の基端面（図１２の左端面）を突き当てている。

上述の様な、プランジャポンプ１と電動モータ４との組み合わせによる送油装置の運転時、この電動モータ４の出力軸５と共に回転する前記偏心カム１４の外周面の偏心運動に伴って、前記プランジャポンプ１を構成するプランジャ３が、軸方向に往復移動する。そして、この往復移動に基づき、前記吸入ポートから前記シリンダ筒２内にブレーキオイルを吸収し、更にこのブレーキオイルを加圧してから、前記吐出ポートより送り出す。

又、エンジンのシリンダ内への空気の送り込み量を調節する為の自動車用スロットル装置のうちで、電子制御式スロットル装置は、従来から図１３に示す様に構成している。このスロットル装置は、スロットルボディ１５と、１対の保持孔部１６、１６と、スロットルバルブ１７と、スロットル軸１８と、１対の軸受１９、１９とを備える。このうちのスロットルボディ１５は、エンジンに送り込む空気を流通させる為のもので、円筒状である。又、前記両保持孔部１６、１６は、前記スロットルボディ１５の途中で径方向反対側２箇所位置に、それぞれがこのスロットルボディ１５の内外両周面同士を連通させる状態で設けられたもので、互いに同心である。又、前記スロットルバルブ１７は、前記スロットルボディ１５の内部で前記両保持孔部１６、１６同士の間部分に配置されたもので、円板状である。又、前記スロットル軸１８は、前記スロットルバルブ１７の中央部に径方向に固定されたもので、両端部をこのスロットルバルブ１７の外周縁から突出させている。又、前記両軸受１９、１９は、前記スロットル軸１８の両端部外周面と前記両保持孔部１９、１９の内周面との間に設けられたもので、このスロットル軸１８を固定した前記スロットルバルブ１７を前記スロットルボディ１５内に、軽い力での揺動変位を可能に支持している。

更に、前記スロットル軸１８を、捩り方向に回転駆動可能としている。この為に、このスロットル軸１８の基端部（図１３の左端部）で前記スロットルボディ１５外に突出した部分と、スロットルモータ２０の出力軸との間に、減速機２１を設けている。図示の例では、この減速機２１として歯車式の減速機を使用し、前記スロットルモータ２０の出力軸の先端部に減速小歯車を、前記スロットル軸１８の基端部に減速大歯車を、それぞれ固定し、これら両歯車を互いに噛合させている。エンジンの出力を調節する際には、前記スロットルモータ２０を所定方向に所定量回転させ、前記減速機２１及び前記スロットル軸１８を介して前記スロットルバルブ１７を、所定方向に所定角度揺動変位させて、前記スロットルボディ１５の開口面積を調節する。

前述の図１２に示す様な電動モータ４を構成する先端側転がり軸受８として、或は、上述の図１３に示す様なスロットル装置を構成する軸受１９、１９として、従来から、図１４に示す様な玉軸受２２を使用する事が行われている。この玉軸受２２は、単列深溝型であって、外輪２３と、内輪２４と、それぞれが特許請求の範囲に記載した転動体である複数個の玉２５と、保持器２６と、シールリング２７と、シールドリング２８とを備える。このうちの外輪２３は、内周面の軸方向中間部に、深溝型の外輪軌道２９を有する。又、前記内輪２４は、外周面の軸方向中間部に、深溝型の内輪軌道３０を有する。又、前記各玉２５は、前記保持器２６により保持された状態で、前記外輪軌道２９と前記内輪軌道３０との間に転動自在に設けられている。前記外輪２３の内周面の軸方向両端部に、それぞれ係止溝３１ａ、３１ｂを全周に亙って形成しており、これら両係止溝３１ａ、３１ｂに、それぞれ前記シールリング２７、前記シールドリング２８の外周縁部を係止している。このうちのシールリング２７は接触式のもので、内周縁部に設けたシールリップ３２の先端縁を、前記内輪２４の軸方向端部外周面に形成した段部の側面に、全周に亙って摺接させている。これに対して、前記シールドリング２８は非接触式のもので、内周縁を前記内輪２４の端部外周面に、全周に亙り近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを設けている。尚、この様な接触式のシールリングと非接触式のシールドリングとを組み合わせた玉軸受は、例えば、特許文献１、２等に記載されている。

上述の様な、シールリング２７とシールドリング２８とを備えた玉軸受２２を、例えば前述の図１２に示した電動モータ４の先端側転がり軸受８として使用する場合、前記シールリング２７を外部空間側（図１２の上側）に配置し、前記シールドリング２８を前記ハウジング６の内部空間側（図１２の下側）に配置する。そして、前記シールリング２７により、このハウジング６外に存在する異物がこのハウジング６内に入り込む事を防止する。又、前記シールドリング２８により、前記玉軸受２２内のグリースが前記ハウジング６内に流失する事を防止すると共に、前記整流子１１の外周面と前記各ブラシ１２、１２の先端面との擦れ合いに伴ってこのハウジング６内で発生するブラシ粉が、前記玉軸受２２内に入り込む事を防止する。

ところが、上述の様な玉軸受２２を、前記電動モータ４の先端側転がり軸受８として使用すると、シール性能の不足に伴って、次の様な問題が発生する可能性がある。即ち、前述の図１２に示す様なプランジャポンプ１の駆動装置をＡＢＳに使用する場合には、このプランジャポンプ１が駆動される頻度は少ない。従って、このプランジャポンプ１の運転に伴って前記シリンダ筒２の開口部に設けたシール材の内周縁と前記プランジャ３の外周面との擦れ合い部から、このシリンダ筒２外に漏出するブレーキオイルの量は、極く僅少に止まる。従って、前記プランジャポンプ１と前記電動モータ４とを、図１２に示す様に、この電動モータ４の出力軸５を鉛直方向に配置し、前記プランジャポンプ１をこの電動モータの上方に配置する構造を採用した場合でも、前記ブレーキオイルが、前記玉軸受２２に組み込んだ前記シールリング２７（図１４）の上面に流下する事はないし、仮に流下した場合でもその量は限られる為、このブレーキオイルが前記電動モータ４のハウジング６内にまで入り込む事はない。

これに対して、ＴＣＳの場合には、前記プランジャポンプ１が運転される頻度がＡＢＳよりも高く、ＥＳＣの場合には更に頻度が高くなる。この為、前記擦れ合い部から漏出するブレーキオイルの量が無視できない程になり、前記プランジャポンプ１と前記電動モータ４とを図１２に示す様に配置した場合に、前記シールリング２７の上面に流下したブレーキオイルが、前記電動モータ４のハウジング６内にまで入り込む可能性を生じる。このブレーキオイルは絶縁剤である為、このブレーキオイルが前記整流子１１の外周面と前記各ブラシ１２、１２の先端面との擦れ合い部分に入り込み、この部分に油膜を形成すると、これら各ブラシ１２、１２から前記整流子１１への通電が不良になり、前記電動モータ４が所定の性能を発揮できなくなる。具体的には、所望の駆動トルクや回転速度を得られなくなり、著しい場合には前記出力軸５を全く回転させられなくなる可能性がある。

尚、前記プランジャポンプ１と前記電動モータ４との配置を変える（上下方向を逆転したり、前記出力軸５を水平方向に配置する）事で、上述の様な、前記ハウジング６内へのブレーキオイルの侵入防止を図る事はできる。但し、エンジンルーム内の空間は限られており、上述の様な配置を採用できない場合が多い。又、前記出力軸５を水平方向に配置した場合でも、前記プランジャポンプ１を前記偏心カム１４の下方に配置しない限り、このプランジャポンプ１から漏れ出したブレーキオイルが、この偏心カム１４や前記出力軸５を伝って前記先端側転がり軸受８部分にまで達し、この先端側転がり軸受８を通過して、前記電動モータ４のハウジング６内にまで入り込む可能性は残る。要するに、前記プランジャポンプ１の設置位置（前記プランジャ３を出入りさせる、前記シリンダ筒２の開口部位置）が前記先端側転がり軸受８よりも上方である限り、前記ブレーキオイルが前記電動モータ４の前記ハウジング６内にまで入り込む可能性は残る。

又、前記プランジャポンプ１を駆動する為の電動モータとして、ブラシレスモータを使用すれば、上述の様な原因での回転不良を防止できるが、ブラシレスモータはブラシ式モータに比べて高価である。更に、ブラシレスモータにしても、本来は異物であるブレーキオイルがハウジング内に入り込む事は、好ましくない。一方、図１２に示した先端側転がり軸受８は、前記ハウジング６の内部から外部に何らかの物質が漏れ出す事を阻止する機能は、あまり高い必要はない（グリース保持機能さえあれば良い）。これらの事を考慮すれば、前記先端側転がり軸受８には、前記ハウジング６の外側から内側に向かう物質の流れを堰き止める性能が優れており、且つ、起動トルク及び動トルクが小さい事が望まれる。ハウジング６の内側から外側に向かう物質の流れを堰き止める性能に就いては、あまり要求されない。

又、図１４に示した玉軸受２２を、前記スロットル装置用の軸受１９、１９として使用する場合も、シール性能の不足に伴う問題が発生する。即ち、非接触型のシールドリング２８は、空気等の気体の流通を阻止する機能は殆ど期待できず、前記玉軸受２２中、前記スロットルボディ１５内外の気体の流通防止に寄与する部材は、接触式のシールリング２７のみとなる。この為、前記スロットルボディ１５の内外の圧力差が大きくなると、このスロットルボディ１５内外同士の間で気体が、シールリング２７を構成するシールリップ３２の内周縁と内輪２４の表面との摺接部を通過しつつ流通する可能性がある。この様にして前記スロットルボディ１５の内外同士の間で流通する気体の量は僅かではあるが、このスロットルボディ１５を通じてエンジンのシリンダ室に送り込まれる空気の量、延いては空燃比が、僅かとはいえ、所望値からずれる原因となる。近年に於ける省燃費化の流れの中で、エンジンの空燃比を厳密に規制する傾向が強く、上述の様な、スロットルボディ１５の内外同士の間で気体が流通する事は、流通量が僅かであっても防止する事が求められている。

この為に従来は、図１５の（Ａ）に示す様に、スロットル軸１８を支持する玉軸受２２に隣接する状態で、カラー３３及びシールリング３４を設け、このスロットル軸１８の外周面と保持孔部１６の内周面との間の気密保持を、前記玉軸受２２に組み込んだシールリング２７（図１４参照）と、前記カラー３３の内径側に設けたシールリング３４とにより、二重に図っている。但し、この様な図１５の（Ａ）に示した構造は、前記カラー３３及びシールリング３４を設ける分、コストが嵩むだけでなく、スロットル装置の小型化を妨げる原因となる為、改良が望まれる。即ち、図１５の（Ｂ）に示す様に、前記カラー３３及びシールリング３４を省略し、玉軸受２２のみで、スロットルボディ１５の内外同士の間で気体が流通するのを防止する事ができれば、スロットル装置のコスト低減や小型化を図る面で有利になる。

図１４に示す様な玉軸受２２に比べて優れたシール性を有する構造としては、図１６に示す様な玉軸受２２ａが、一般的に知られている。この周知構造では、それぞれが接触型である同形のシールリング２７ａ、２７ａを、組み付け方向を逆にして（鏡面対称形に配置して）、外輪２３の内周面の軸方向両端部と内輪２４の外周面の軸方向両端部との間に装着している。そして、前記両シールリング２７ａ、２７ａの内径側部分を構成するシールリップ３２ａ、３２aの先端縁を、それぞれ前記内輪２４の軸方向端部外周面に形成した段部の側面に、全周に亙って摺接させている。この様に組み付けられた、前記両シールリング２７ａ、２７ａは、各玉２５を設置した内部空間３５の外に存在する異物がこの内部空間３５内に入り込むのを防止する機能が優れている反面、一度この内部空間３５内に入り込んだ異物が外に漏れ出す事を防止する機能はあまり良好とは言えない。

勿論、上述の様なシールリング２７ａ、２７ａを備えた従来構造の玉軸受２２ａであっても、前記シールリップ３２ａ、３２ａの締め代を大きく（摺接部の面圧を高く）すれば、必要とするシール性能を確保できるが、前記玉軸受２２ａの起動トルク及び動トルクが大きくなるだけでなく、摺接部の摩耗が進行し易くなる。この結果、前記電動モータ４の消費電力が多くなる他、耐久性が損なわれる為、好ましくない。シールリング付転がり軸受の構造としては、図１６に示す様な構造の他にも、例えば特許文献３〜１３に記載されている様な、各種構造のものが知られているが、何れも、各玉を設置した内部空間の外に存在する異物がこの内部空間内に入り込むのを防止する事を主に考えて、１対（特許文献３〜１１）又は２対（特許文献１２、１３）のシールリングを対称に配置している。この様な、１対又は２対のシールリングを対象に配置する従来構造は、前述の図１２に記載した様な、ハウジング６内への異物の侵入方向が限定されている構造に組み込む（先端側転がり軸受８として使用する）場合に、起動トルク及び動トルクの上昇を抑えつつこの異物の侵入防止効果を高める面からは不利である。

この様な事は、前述の図１３に示した様な、自動車用スロットル装置の場合にも言える。即ち、自動車用スロットル装置を構成するスロットルボディ１５の内部は、自然給気エンジンの場合には負圧になり、過給機付エンジンの場合には正圧になる。過給機付エンジンでエンジンブレーキ作動時の様に、このエンジンに送り込む空気の量を厳密に規制する必要がない場合等、一時的な場合を除き、前記スロットルボディ１５の内外の圧力の高低関係が逆転する事はない。従って、スロットル軸１８の端部を支承する玉軸受には、一方向のシール性能（圧力が高い側から低い側に向かう空気の流れを堰き止める性能）が、特に要求される。他方向のシール性能に関しては、エンジンが停止している状態で、周囲に浮遊している異物が、当該玉軸受の内部空間に入り込んだり、この内部空間内のグリースが漏れ出さない程度のシール性能があれば良い。

この様なスロットル装置に組み込む玉軸受に関する要求に対し、前述の図１６に示す様な玉軸受２２ａは、必ずしも、前記スロットル装置の性能を確保しつつ、前記要求を満たす事はできない。即ち、前記一方向のシール性能を確保すべく、前記シールリップ３２ａ、３２ａの締め代を大きくすると、起動トルク及び動トルクが大きくなって、前記スロットルバルブ１７の開度を微調節する事が難しくなり、エンジンの性能向上を図る面から不利になる。又、摺接部の摩耗が進行し易くなって、スロットル装置の耐久性確保の面からも不利になる。

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、起動トルク並びに動トルクの上昇を抑えつつ、必要とするシール性の向上を図る事により、電動モータの耐久性及び信頼性の向上、自動車用スロットル装置の性能向上を図れるシールリング付転がり軸受の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のシールリング付転がり軸受及び電動モータ及び自動車用スロットル装置のうち、請求項１に記載したシールリング付転がり軸受の発明は、前述した従来から知られているシールリング付転がり軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の転動体と、１対のシールリングとを備える。
このうちの外輪は、内周面の軸方向中間部に外輪軌道を有する。
又、前記内輪は、外周面の軸方向中間部に内輪軌道を有する。
又、前記各転動体は、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
更に、前記両シールリングは、前記外輪の内周面の軸方向両端部に形成された１対の係止溝にそれぞれの外周縁部を係止すると共に、それぞれの内周縁部に設けたシールリップの先端縁を前記内輪の軸方向端部に、それぞれ全周に亙って摺接させている。

特に、本発明のシールリング付転がり軸受に於いては、前記内輪の軸方向一端部外周面は、この内輪の軸方向一端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状の傾斜面である。
又、前記外輪の軸方向一端部に設けた第一の係止溝にその外周縁を係止された第一のシールリングの内周縁部に設けられて、前記傾斜面にその先端縁を摺接させる第一のシールリップは、この先端縁よりも外径寄り部分に存在する基部の厚さが、この基部よりも内径寄り部分の厚さよりも小さく、且つ、この基部から先端縁に（径方向内側に）向かうに従って軸方向一端側に向かう方向に傾斜している。
又、前記内輪の軸方向他端部外周面に、全周に亙って凹溝が形成されており、前記外輪の軸方向他端部に設けた第二の係止溝にその外周縁を係止された第二のシールリングの内周縁部に設けられた第二のシールリップは、内周縁部に、軸方向他端側に突出する突条部が、全周に亙って形成されている。そして、この突条部の先端縁を、前記凹溝の軸方向他端側の内側面に、全周に亙って摺接させている。

又、請求項２に記載した電動モータの発明は、前述した従来から知られている電動モータと同様に、ハウジングと、出力軸と、奥端側転がり軸受と、先端側転がり軸受と、ロータと、ステータとを備える。
このうちのハウジングは、先端部に設けた軸取り出し孔部分を除いて密封されている。
又、前記出力軸は、先端部をこの軸取り出し孔を通じて、前記ハウジング外に突出させている。
又、前記奥端側転がり軸受は、前記出力軸の基端部を前記ハウジングの奥端部に、回転自在に支持している。
又、前記先端側転がり軸受は、前記出力軸の中間部先端寄り部分を前記軸取り出し孔の内側に、回転自在に支持している。
又、前記ロータは、前記出力軸のうちで前記ハウジング内に位置する部分に固定されている。
更に、前記ステータは、前記ハウジングの内面でこのロータの外周面に対向する部分に固定されている。

特に、本発明の電動モータに於いては、前記先端側転がり軸受が、上述の様な、請求項１に記載したシールリング付転がり軸受である。
そして、このシールリング付転がり軸受を、前記第一のシールリップを前記ハウジングの外側に、第二のシールリップをこのハウジングの内側に、それぞれ対向させた状態で設置している。

又、請求項３に記載した自動車用スロットル装置は、前述した従来から知られている自動車用スロットル装置と同様に、スロットルボディと、１対の保持孔部と、スロットルバルブと、スロットル軸と、１対の軸受とを備える。
このうちのスロットルボディは、エンジンに送り込む空気を流通させる為のもので、円筒状の内周面を有する。
又、前記両保持孔部は、前記スロットルボディの途中で径方向反対側２箇所位置に、このスロットルボディの内外両周面同士を連通させる状態で設けられたもので、互いに同心である。
又、前記スロットルバルブは、前記スロットルボディの内部で、前記両保持孔部同士の間部分に配置されている。
又、前記スロットル軸は、前記スロットルバルブの中央部に径方向に固定されて、両端部をこのスロットルバルブの外周縁から突出させている。
更に、前記両軸受は、前記スロットル軸の両端部外周面と前記両保持孔部の内周面との間に設けられている。

特に、本発明の自動車用スロットル装置に於いては、前記両軸受が、前述した様な、請求項１に記載したシールリング付転がり軸受である。
そして、このシールリング付転がり軸受を、前記第一のシールリングを、前記スロットルボディの内部空間と外部空間とのうちで、前記エンジンの運転時（過給気付エンジンのエンジンブレーキ作動時の如く、空気量を厳密に規制する必要がない場合を除く）に圧力が高くなる側に、前記第二のシールリングを同じく圧力が低くなる側に、それぞれ対向させた状態で設置する。
例えば、前記エンジンが自然給気式の場合には、前記第一のシールリングを前記スロットルボディの外側に向け、前記第二のシールリングをこのスロットルボディの内側に向けた状態で設置する。
これに対して、前記エンジンが過給機付の場合には、前記第一のシールリングを前記スロットルボディの内側に向け、前記第二のシールリングをこのスロットルボディの外側に向けた状態で設置する。

前述の様に構成する本発明のシールリング付転がり軸受は、各転動体を挟んで設けた第一、第二のシールリングを非対称構造とする事により、一方向のシール性能を十分に良好にできる。しかも、特に確保する必要のない他方向のシール性能を無駄に高くしない為、必要とする前記一方向のシール性能を十分に確保しても、起動トルク及び動トルクの上昇を抑えられる。
この為、前記本発明のシールリング付転がり軸受を組み込んだ電動モータに関しては、異物侵入による故障を防止し、しかも消費電力を抑え、且つ、耐久性を確保できる。
更に、前記本発明のシールリング付転がり軸受を組み込んだ自動車用スロットル装置に関しては、スロットルボディ内を流通する空気の量、延いては空燃費を所望値通り厳密に規制し、しかも、スロットルバルブの開度を微妙に調節し易くできる。

本発明の実施の形態を示す、シールリング付転がり軸受の部分断面図。図１のイ部拡大図。軸方向の動き量がシールリップの締め代の大きさに与える影響を求める為に利用した、本発明のシールリング（Ａ）及び従来のシールリング（Ｂ）の部分断面図。同じく求めた結果を示す線図。シールリップの締め代の大きさがこのシールリップの反力に与える影響を求めた結果を示す線図。同じく相手面との摺接部の面圧に与える影響を示す線図。シールリングの構造の相違が、空気に関するシール性能に及ぼす影響を求める為に行った実験の実施状況を示す、部分切断略側面図。同じく実験結果を示す棒グラフ。シールリングの構造の相違が、ブレーキオイルに関するシール性能に及ぼす影響を求める為に行った実験の結果を示す棒グラフ。シールリングの構造の相違が、シールリング付転がり軸受の起動トルクに及ぼす影響を求める為に行った実験の実施状況を示す略側面図。同じく実験結果を示すグラフ。本発明の対象となる、プランジャポンプ駆動用の電動モータの略断面図。同じく自動車用スロットル装置の略断面図。従来使用されていた、接触式のシールリング及び非接触式のシールドリングを備えた玉軸受の１例を示す部分断面図。スロットルボディ内外で空気が流通するのを防止する為、カラー及びシールリングを設けた構造（Ａ）と、これらカラー及びシールリングを省略した構造（Ｂ）とを示す、図１３のロ部に相当する部分断面図。両端に接触式のシールリングを設けた従来構造の１例を示す部分断面図。

［実施の形態の第１例］
図１、２は、本発明のシールリング付転がり軸受の実施の形態の１例として、本発明を単列深溝型の玉軸受２２ｂに適用した構造を示している。この玉軸受２２ｂは、外輪２３と、内輪２４aと、それぞれが特許請求の範囲に記載した転動体である複数個の玉２５と、保持器２６と、第一、第二のシールリング３６、３７とを備える。このうちの外輪２３は、内周面の軸方向中間部に、深溝型の外輪軌道２９を有する。又、前記内輪２４ａは、外周面の軸方向中間部に、深溝型の内輪軌道３０を有する。又、前記各玉２５は、前記保持器２６により保持された状態で、前記外輪軌道２９と前記内輪軌道３０との間に転動自在に設けられている。前記外輪２３の内周面の軸方向両端部に、それぞれ係止溝３１ａ、３１ｂを全周に亙って形成しており、これら両係止溝３１ａ、３１ｂに、それぞれ前記第一、第二のシールリング３６、３７の外周縁部を係止している。前記内輪２４ａの軸方向一端部（図１の右端部）外周面は、この内輪２４ａの軸方向一端面（図１の右端面）に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状の傾斜面３８としている。

本例の場合、前記両シールリング３６、３７は何れも接触式であるが、前述の図１６に示した従来構造とは異なり、互いに異なる形状及び構造を有する（非対称構造である）。そして、前記外輪２３の軸方向一端部に設けた第一の係止溝３１ａに、前記第一のシールリング３６の外周縁を係止している。この第一のシールリング３６は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）の如きエラストマー等の弾性材４０を芯金４１により補強して全体を円輪状としたもので、この弾性材４０の径方向両端部分を、この芯金４１の内外両周縁部よりも径方向に突出させている。そして、径方向外方に突出した部分を係止部４２とし、径方向内方に突出した部分を、薄肉の第一のシールリップ４３としている。又、この第一のシールリップ４３は、基端部（前記芯金４１の内周縁よりも少しだけ径方向内側に寄った部分に存在する、シールリップ４３としての径方向外端部）を、中間部乃至先端寄り部分よりも薄肉にしている。更に、前記第一のシールリップ４３は、この様な薄肉の基部から先端縁に（径方向に関して内方に）向かうに従って、軸方向一端側に向かう方向に傾斜している。

上述の様な第一のシールリング３６は、前記係止部４２を前記第一の係止溝３１ａに係止する事により、前記外輪２３の軸方向一端部の内径側に装着する。この状態で前記第一のシールリップ４３の先端縁は、前記内輪２４ａの軸方向一端部外周面に設けた、前記傾斜面３８に、全周に亙って摺接する。前記第一のシールリップ４３は、基端縁を薄肉にしている為、中間部乃至先端部の剛性を十分に確保し、且つ、その先端縁の前記傾斜面３８に対する追従性を優れたものとし、摺接部に、全周に亙って隙間が存在しない状態にできる。尚、図１には、前記第一シールリップ４３及び次述する第二のシールリップ４４を自由状態で描いている。従って、これら両シールリップ４３、４４の先端部は相手面（摺接する面）に、締め代分だけ重なった状態で描かれている。

一方、前記外輪２３の軸方向他端部（図１の左端部）に設けた第二の係止溝３１ｂに、前記第二のシールリング３７の外周縁を係止している。この第二のシールリング３７は、弾性材４５を芯金４６で補強する事により、全体を円輪状としている。又、この弾性材４５の径方向両端部分を、この芯金４６の内外両周縁部よりも径方向に突出させている。そして、径方向外方に突出した部分を係止部４７とし、径方向内方に突出した部分を、薄肉の第二のシールリップ４４としている。この第二のシールリップ４４は、内周縁部に、軸方向他端側（図１の左側）に突出する突条部４８を、全周に亙って形成している。この様な第二のシールリング３７に合わせて、前記内輪２４ａの軸方向他端部（図１の左端部）外周面に、全周に亙って凹溝４９を形成している。本例の場合にこの凹溝４８は、外径側開口部に向かうに従って幅寸法が大きくなる、断面略台形としている。

上述の様な第二のシールリング３７は、前記係止部４７を前記第二の係止溝３１ｂに係止する事により、前記外輪２３の軸方向他端部の内径側に装着する。この状態で前記第二のシールリップ４４の先端部に設けた前記突条部４８の先端縁は、前記凹溝４９の軸方向他端側の内側面５１に、全周に亙って摺接する。本例の場合、この内側面５１は、外径側開口部に向かう程軸方向他端側に向かう方向に傾斜している。

上述の様に構成する本例の玉軸受２２ｂの構造によれば、前記各玉２５を挟んで設けた第一、第二のシールリング３６、３７を非対称構造とする事により、一方向のシール性能を十分に良好にできる。即ち、前記玉軸受２２ｂのうちで、前記各玉２５を設置した内部空間３５を通じて異物が、図１の右から左に通過しようとした場合、前記第一のシールリップ４３にしても、前記第二のシールリップ４４にしても、前記異物の流れにより、それぞれの先端縁が相手面に押し付けられる傾向になる。即ち、外部空間に存在する異物が前記内部空間３５内に入り込もうとした場合、前記第一のシールリップ４３の先端縁が前記傾斜面３８に押し付けられる傾向になり、これら第一のシールリップ４３の先端縁と傾斜面３８との摺接部を前記異物が通過する事を、効果的に阻止する。又、前記内部空間３５内に入り込んだ異物が、図１で、前記玉軸受２２ｂよりも左側に存在する空間に出ようとした場合、前記第二のシールリップ４４の先端部の突条部４８の先端縁が、前記内側面５１に押し付けられる傾向になり、これら突条部４８の先端縁と内側面５１との摺接部を前記異物が通過する事を、効果的に阻止する。

従って、図１の右から左への異物通過に関する限り、前記両摺接部の面圧を特に高くしなくても、十分にこの異物の通過を抑えられる。しかも、この異物通過を二重構造で阻止する為、実際に前記内部空間３５を通過して、前記玉軸受２２ｂを設置した機械装置の外にある異物が、この機械装置の内部にまで入り込む事は、十分に防止できる。本例の玉軸受２２ｂは、他方向、即ち、この機械装置の内部からこの機械装置外への物質の移動を阻止する機能をあまり必要としない為、前記第一のシールリップ４３と前記傾斜面３８との摺接部、並びに、前記突条部４８の先端縁と前記内側面５１との摺接部の面圧を特に高くする必要はない。この為、前記一方向のシール性能を十分に確保しても、起動トルク及び動トルクの上昇を抑えられる。

特に本例の構造の場合には、前記第一のシールリップ４３と前記傾斜面３８とを同方向に、但し角度を異ならせた状態で傾斜させている。この為、前記外輪２３に対する前記第一のシールリング３６の組み付け位置が、図２の矢印αで示す様に、この外輪２３の軸方向に関して多少ずれても、前記第一のシールリップ４３と前記傾斜面３８との摺接部の締め代δの変化を少なく抑えられる。具体的には、図３の（Ａ）に示す本例の構造の場合、組み付け位置のずれに対する締め代の変化量が、図４の実線ａで示す様になり、この実線ａの傾斜角度が小さい事から明らかな通りその変化量を少なく抑えられる。これに対して、図３の（Ｂ）に示す従来構造の場合、組み付け位置のずれに対する締め代の変化量が、図４の破線ｂで示す様になり、この破線ｂの傾斜角度が大きい事から明らかな通り、その変化量が大きくなる。

組み付け位置のずれに対する締め代の変化量を少なく抑えられる事は、組み付け位置が多少ずれた場合でも、締め代が設計値から大きくずれる事を防止して、前記摺接部のシール性を確保でき、且つ、前記玉軸受２２ｂの起動トルク及び動トルクが過大になるのを防止できる事に繋がる。しかも、本例の構造によれば、締め代の変化が、シールリップの反力（シールリップが相手面を押圧する力）に及ぼす影響を低減でき、更には、締め代が大きくなった場合に、摺接部の面圧が低下する事も防止できる。図５は、前記締め代の大きさが、シールリップの反力に及ぼす影響を示している。実線ａが図３の（Ａ）に示した本例の構造の場合を、破線ｂは図３の（Ｂ）に示した従来構造の場合を、それぞれ示している。この様な図５の記載から、締め代の変化が、シールリップの反力に及ぼす影響を低減でき、反力が変化する範囲を狭くできる事が分かる。更に、図６は、前記締め代の大きさが、摺接部の面圧に及ぼす影響を示している。実線ａが図３の（Ａ）に示した本例の構造の場合を、破線ｂは図３の（Ｂ）に示した従来構造の場合を、それぞれ示している。従来構造の場合、締め代が或る程度以上大きくなると、摺接部の接触面積が増大して、締め代の増大に拘らず面圧が低下する。この様な状態は、摺接部に存在する油膜の剪断抵抗に基づく起動トルク及び動トルクの増大や摩耗促進等、各種不利益の原因となるのに対して、本例の構造の場合には、この様な接触面積の増大に伴う面圧の低下は発生しない。

［実施の形態の第２例］
シールリング付転がり軸受を組み込んだ電動モータの実施の形態の１例に就いて、先に説明した図１２の構造を参照しつつ説明する。本例の場合、この図１２に示した電動モータ４中、先端側転がり軸受８を、図１に示した玉軸受２２ｂとする。そして、この第二の玉軸受２２ｂを、図１の右側を上に、同じく左側を下にして、即ち、第一のシールリング３６を上に、第二のシールリング３７を下にして、出力軸５の外周面と軸取り出し孔１３の内周面との間に組み付ける。この為、プランジャポンプ１のシリンダ筒２から漏れ出したブレーキオイルが前記玉軸受２２ｂの上面に付着しても、このブレーキオイルが前記両シールリング３６、３７を通過してハウジング６内に入り込む事を有効に防止できる。この結果、整流子１１の外周面とブラシ１２、１２の先端面との間に絶縁性の油膜が形成される事を防止して、前記電動モータ４が作動不良となる事を防止できる。尚、先の説明からも明らかな通り、前記プランジャポンプ１の設置位置が前記先端側転がり軸受８よりも上方である限り、この先端側転がり軸受８として、前記図１に示した玉軸受２２ｂを使用する事の効果を得られる。

［実施の形態の第３例］
自動車用スロットル装置の実施の形態の１例に就いて、先に説明した図１３及び図１５の（Ｂ）の構造を参照しつつ説明する。本例の場合、このうちの図１３に示した１対の軸受１９、１９を、図１に示した玉軸受２２ｂとする。この玉軸受２２ｂの組み付け方向は、スロットルボディ１５の内外の圧力の高低により規制し、圧力が高い側に第一のシールリング３６を、同じく低い側に第二のシールリング３７を、それぞれ配置する。

具体的には、スロットル装置を組み付けたエンジンが自然給気式の場合には、前記第一のシールリップ３６を前記スロットルボディ１５の外側に向け、前記第二のシールリップ３７をこのスロットルボディ１５の内側に向けた状態で設置する。この場合には、図１５の（Ｂ）に示す様に、保持孔部１６の内周面とスロットル軸１８の端部外周面との間に前記玉軸受２２ｂのみを設けるだけで｛図１５の（Ａ）に示したカラー３３及びシールリング３４を省略しても｝、前記両周面同士の間を通過して、外気が前記スロットルボディ１５内に入り込む事を防止できる。

これに対して、前記エンジンが、ターボチャージャやスーパーチャージャ等の過給機付の場合には、前記第一のシールリップ３６を前記スロットルボディ１５の内側に向け、前記第二のシールリップ３７をこのスロットルボディ１５の外側に向けた状態で設置する。この場合には、図１５の（Ｂ）に示す様に、保持孔部１６の内周面とスロットル軸１８の端部外周面との間に前記玉軸受２２ｂのみを設けるだけで、前記両周面同士の間を通過して、前記スロットルボディ１５内を流れる空気が外部に漏れ出す事を防止できる。

本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。第一の実験では、図１に示した玉軸受２２ｂに組み込んだ｛図３の（Ａ）に示した｝第一のシールリング３６の気密性に就いて測定した。使用した玉軸受２２ｂのサイズは、呼び番号で６８００（内径１０mm、外径１９mm、幅５mm）とした。又、比較品として、図３の（Ｂ）に示したシールリング２７ａを組み込んだ、同サイズの玉軸受を使用した。何れのシールリング３６、２７ａも、軸方向片側にのみ、締め代を同じとして設け、図７に示した様な装置により外側面側（図３の右側）から圧力を加え、漏れが発生した圧力を測定した。試験温度は常温とした。

即ち、気密性を有するホルダ５２内に供試片である玉軸受を、このホルダ５２の断面を塞ぐ状態で保持し、圧力調整弁５３により所定の圧力に調整された空気を、前記ホルダ５２内に、上流側端部から導入した。そして、このホルダ５２の下流側端部から漏れ出た空気の有無を流量計５４により検出し、空気の漏れ出しを検出した状態での、前記圧力調整弁５３の調整圧を、当該供試片に組み込んだシールリングのシール性能とした。供試片は、本発明品に属するもの１０個と、比較品に属するもの８個との、合計１８個用意した。この様にして行った気密性試験の結果を、図８に示す。比較品の気密性能が３５０ＫＰａ前後であったのに対して、本発明品は、何れも、５００ＫＰａ以上の気密性能があった（前記圧力調整弁５３の調整圧が５００ＫＰａに達した時点で実験を打ち切った）。

第二の実験では、前記第一のシールリング３６の油密性に就いて測定した。使用した玉軸受２２ｂのサイズは、呼び番号で６０８（内径８mm、外径２２mm、幅７mm）とした。又、比較品として、前記シールリング２７ａを組み込んだ、同サイズの玉軸受を使用した。何れのシールリング３６、２７ａも、玉軸受の軸方向片側にのみ、同じ締め代で設けた。この状態でこの玉軸受の内輪を回転軸に外嵌固定し、同じく外輪を回転しないホルダに内嵌固定した。そして、シールリング３６、２７ａを設けた玉軸受を、軸方向片側のみ、前記回転軸の中心までブレーキオイル中に浸漬した状態で、この回転軸を３０００min^-1で回転させた。そして、前記玉軸受の軸方向他側で、ブレーキオイル漏れ出しを観察し、漏れ出しが観察されるまでの時間を測定した。試験温度は、開始時に常温とし、運転に伴う自己発熱による温度上昇はそのままとした。供試片は、本発明品に属するものと比較品に属するものとを５個ずつ、合計１０個用意した。この様にして行った油密性試験の結果を、図９に示す。比較品が、何れも１０時間以内にブレーキオイルが漏れ出したのに対して、本発明品は、何れも、４５時間経過した時点で漏れ出しが観測されなかった（４５時間経過した時点で実験を打ち切った）。

第三の実験では、前記第一のシールリング３６の低トルク性に就いて測定した。使用した玉軸受２２ｂのサイズは、呼び番号で６０８（内径８mm、外径２２mm、幅７mm）とした。又、比較品として、前記シールリング２７ａを組み込んだ、同サイズの玉軸受を使用した。何れのシールリング３６、２７ａも、玉軸受の軸方向片側にのみ、同じ締め代で設けた。この状態でこの玉軸受の内輪２４（２４ａ）を、図１０に示す様に固定軸５５に外嵌固定し、外輪２３に巻き掛けた糸５６を、フォースゲージ５７を介して引っ張り、このフォースゲージ５７により、前記外輪２３を回転させ始めるのに要する力（トルク）を測定した。この様にして行った起動トルク試験の結果を、図１１に示す。比較品が、シールリング２７ａの組み付け姿勢の相違等に基づいて起動トルクが大きく変化したのに対して、本発明品は、シールリング３６の組み付け姿勢の変化等が起動トルクに及ぼす影響が小さかった。

本発明のシールリング付転がり軸受は、軸方向に関して一方向に通過しようとする物質に対するシール性能を高くする必要がある代わりに、他方向に関するシール性能をあまり要求しない用途で、しかも外輪と内輪とが相対回転する事に対する抵抗（起動トルク及び動トルク）が低い事を要求する用途であれば、電動モータや自動車用スロットル装置に限らず適用できる。例えば、クリーンルームの壁部を貫通して設けた軸の回転支持部に、第一のシールリングをクリーンルーム内に向けた状態で組み込む事もできる。

１プランジャポンプ
２シリンダ筒
３プランジャ
４電動モータ
５出力軸
６ハウジング
７奥端側転がり軸受
８先端側転がり軸受
９ロータ
１０ステータ
１１整流子
１２ブラシ
１３軸取り出し孔
１４偏心カム
１５スロットルボディ
１６保持孔部
１７スロットルバルブ
１８スロットル軸
１９軸受
２０スロットルモータ
２１減速機
２２、２２ａ、２２ｂ玉軸受
２３外輪
２４、２４ａ内輪
２５玉
２６保持器
２７、２７ａシールリング
２８シールドリング
２９外輪軌道
３０内輪軌道
３１ａ、３１ｂ係止溝
３２、３２ａシールリップ
３３カラー
３４シールリング
３５内部空間
３６第一のシールリング
３７第二のシールリング
３８傾斜面
４０弾性材
４１芯金
４２係止部
４３第一のシールリップ
４４第二のシールリップ
４５弾性材
４６芯金
４７係止部
４８突条部
４９凹溝
５１内側面
５２ホルダ
５３圧力調整弁
５４流量計
５５固定軸
５６糸
５７フォースゲージ

特開平１１−２９９７１０号公報特開２００６−３１６８５８号公報特開平８−１５９１６４号公報特開平８−２７０６６３号公報特開平８−２９６６５８号公報特開２０００−１８２６３号公報特開２０００−３３７３９３号公報特開２００３−１３９１４９号公報特開２００４−３５３５６０号公報特開２００５−１４７３０７号公報特開２００６−２２８６７号公報特開２００６−２５０１９４号公報特開２００９−２０４０５８号公報

Claims

内周面の軸方向中間部に外輪軌道を有する外輪と、外周面の軸方向中間部に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記外輪の内周面の軸方向両端部に形成された１対の係止溝にそれぞれの外周縁部を係止すると共に、それぞれの内周縁部に設けたシールリップの先端縁を前記内輪の軸方向端部に、それぞれ全周に亙って摺接させた１対のシールリングとを備えたシールリング付転がり軸受に於いて、
前記内輪の軸方向一端部外周面は、この内輪の軸方向一端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状の傾斜面であり、前記外輪の軸方向一端部に設けた第一の係止溝にその外周縁を係止された第一のシールリングの内周縁部に設けられて、前記傾斜面にその先端縁を摺接させる第一のシールリップは、この先端縁よりも外径寄り部分に存在する基部の厚さが、この基部よりも内径寄り部分の厚さよりも小さく、且つ、この基部から先端縁に向かうに従って軸方向一端側に向かう方向に傾斜しており、
前記内輪の軸方向他端部外周面に、全周に亙って凹溝が形成されており、前記外輪の軸方向他端部に設けた第二の係止溝にその外周縁を係止された第二のシールリングの内周縁部に設けられた第二のシールリップは、内周縁部に、軸方向他端側に突出する突条部が全周に亙って形成されており、この突条部の先端縁が、前記凹溝の軸方向他端側の内側面に全周に亙って摺接している事を特徴とするシールリング付転がり軸受。
先端部に設けた軸取り出し孔部分を除いて密封されたハウジングと、先端部をこの軸取り出し孔を通じてこのハウジング外に突出させた出力軸と、この出力軸の基端部をこのハウジングの奥端部に回転自在に支持する奥端側転がり軸受と、この出力軸の中間部先端寄り部分を前記軸取り出し孔の内側に回転自在に支持する先端側転がり軸受と、前記出力軸のうちで前記ハウジング内に位置する部分に固定されたロータと、このハウジングの内面でこのロータの外周面に対向する部分に固定されたステータとを備えた電動モータに於いて、前記先端側転がり軸受が請求項１に記載したシールリング付転がり軸受であり、このシールリング付転がり軸受が、第一のシールリップを前記ハウジングの外側に、第二のシールリップをこのハウジングの内側に、それぞれ対向させた状態で設置されている事を特徴とする電動モータ。
エンジンに送り込む空気を流通させる円筒状の内周面を有するスロットルボディと、このスロットルボディの途中で径方向反対側２箇所位置に、このスロットルボディの内外両周面同士を連通させる状態で設けられた、互いに同心の保持孔部と、このスロットルボディの内部でこれら両保持孔部同士の間部分に配置された円板状のスロットルバルブと、このスロットルバルブの中央部に径方向に固定されて、両端部をこのスロットルバルブの外周縁から突出させたスロットル軸と、このスロットル軸の両端部外周面と前記両保持孔部の内周面との間に設けられた１対の軸受とを備えた自動車用スロットル装置に於いて、これら両軸受が請求項１に記載したシールリング付転がり軸受であり、このシールリング付転がり軸受が、第一のシールリップを、前記スロットルボディの内部空間と外部空間とのうちで、前記エンジンの運転時に圧力が高くなる側に、第二のシールリップを、同じく圧力が低くなる側に、それぞれ対向させた状態で設置されている事を特徴とする自動車用スロットル装置。