JP2011236983A - 両シール付き玉軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベルト案内輪の樹脂成形後における冷却によって軸受空間内の圧力が低下するのを抑制し、ゴムシールの内向きリップがシール溝の内側面に吸着されるのを防止することができるようにした両シール付き玉軸受を提供することである。
【解決手段】内向きリップ１２のシール溝９の内側面９ａと弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に、シール溝９の内側面９ａとの間で微小な空隙を形成する凹部１８を設け、ベルト案内輪の樹脂成形時の温度上昇によって軸受空間内の圧力が上昇した際に、その圧力を凹部１８から外部に漏洩させ、樹脂成形後の冷却によっても軸受空間内の圧力を一定に保持して、ゴムシール１０の内向きリップ１２が内輪３のシール溝９の内側面９ａに吸着されるのを防止する。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車エンジンのカム軸駆動用のタイミングベルトや補機駆動用ベルトを案内する樹脂プーリ等のトルク伝達部品が外輪上において樹脂成形される両シール付き玉軸受に関する。
カム軸駆動用のタイミングベルトの案内に使用されるプーリとして、特許文献１に記載されているように、その重量軽減およびコストの低減を図るため、玉軸受の外輪外径面上に合成樹脂からなるベルト案内輪を射出成形等により成形した樹脂プーリが知られている。
上記のような樹脂プーリは、エンジン周りにおいて、外部に露出する組付けであるため、飛散する泥水の軸受内部への浸入を防止し、かつ、潤滑用グリースの外部への漏洩を防止することができるようにした両シール付き玉軸受が使用される。
特開２００８−１５１２５８号公報
ところで、従来から知られている両シール付き玉軸受においては、外輪の内径面両端部に形成されたシール嵌合溝にゴムシールの外径部を嵌合し、そのゴムシールの内周部に形成された内向きリップの先端部を内輪の外径面両端部に形成されたシール溝の内側面に弾性接触させて、軸受空間を完全に密閉する完全密封型であるため、外輪上にベルト案内輪を樹脂成形した時、軸受空間内が温度上昇して内圧が高くなり、樹脂成形後の冷却によって内圧が低下することになる。その内圧の低下によってゴムシールが内方に弾性変形し、内向きリップがシール溝の内側面に吸着されて強く弾性接触することになり、トルク損失が多くなる可能性がある。
また、内向きリップの接触圧が高くなるため、接触部が摩耗し易く、耐久性にも問題が生じる。
この発明の課題は、ベルト案内輪等のトルク伝達部品の樹脂成形後の冷却によって軸受空間内の圧力が低下するのを抑制し、ゴムシールの内向きリップがシール溝の内側面に吸着されるのを防止することができるようにしたシール性に優れた両シール付き玉軸受を提供することである。
上記の課題を解決するために、この発明においては、外径面上にトルク伝達部品が樹脂成形される外輪の内径面両端部に一対のシール嵌合溝を設け、外輪の内側に設けられた内輪の外径面両端部に一対のシール溝を形成し、前記一対のシール嵌合溝のそれぞれに外周部が嵌合されたゴムシールの内周部に内向きリップを設け、その内向きリップの先端部を前記シール溝の内側面に弾性接触させて、軸受空間を密封した両シール付き玉軸受において、前記内向きリップの前記シール溝の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に、前記シール溝の内側面との間で微小な空隙を形成する凹部を設けた構成を採用したのである。
上記のように、内向きリップの内輪シール溝の内側面と弾性接触する接触面に凹部を形成したことにより、その凹部の形成位置で軸受空間と外部を連通する空隙を確保することができるため、外輪の外径面上にトルク伝達部品を成形して、軸受空間内が温度上昇し、圧力が上昇すると、その圧力は空隙から外部に逃げることになる。
このため、軸受空間内の圧力上昇がなく、一定の圧力に保持されることになり、樹脂成形後の冷却によっても軸受空間内の圧力は一定に保持されることになる。その結果、ゴムシールの内向きリップが内輪のシール溝の内側面に吸着されるようなことがなく、軸受回転時のトルク損失が増大するのを防止することができる。
ここで、内向きリップに形成する凹部の形状は任意であり、円弧状の溝からなるものであってもよく、あるいは、矩形の溝からなるものであってもよい。その凹部の深さが深くなると、軸受内部にダストや水等の異物が侵入し易くなり、また、軸受潤滑用のグリースが漏洩する可能性があり、また、必要以上に低くなると、軸受空間と外部の圧力均衡用の通気路として機能を発揮させることができなくなるため、上記凹部の深さｈは、ｈ＝０．０１〜０．０８ｍｍとしておくのが好ましい。
この発明に係る両シール付き玉軸受において、ゴムシールは、軸受潤滑用のグリースと接触し、また、トルク伝達部品の樹脂成形によって温度上昇するため、耐油性や耐熱性に優れたゴムを形成素材としておくのがよい。そのようなゴムとして、ニトリルゴム、耐熱ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。
また、外輪の外径面上に樹脂成形されるトルク伝達部品は、プーリであってもよく、ローラであってもよい。
この発明においては、上記のように、ゴムシールの内周部に形成された内向きリップの内輪シール溝の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に、上記シール溝の内側面との間で微小な空隙を形成する凹部を設けたことにより、樹脂成形後の冷却によって軸受空間内の圧力が低下するのを抑制することができる。このため、内向きリップがシール溝の内側面に吸着されるのを防止することができ、トルク損失が大きくなるのを防止することができる。
また、凹部は、シール溝の内側面との間で微小な空隙を形成する小さなものであるため、軸受のシール性が損なわれるということはなく、しかも、軸受回転時に、内向きリップの先端部はシール溝の内側面との接触により摩耗して、凹部が消滅し、内向きリップの先端部はシール溝の内側面に全面接触することになるため、時間の経過と共に優れたシール性を確保することができる。
この発明に係る両シール付き玉軸受を採用した樹脂プーリの縦断正面図 図１の両シール付き玉軸受の一部を拡大して示す断面図 図２の内向きリップ部を拡大して示す断面図 （Ｉ）は、図３のIV−IV線に沿った断面図、（II）は、凹部の他の例を示す断面図 内向きリップの凹部が消滅した状態を示す断面図
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る両シール付き玉軸受を採用した樹脂プーリを示す。樹脂プーリは、玉軸受１と、その玉軸受１の外径面上に成形されたトルク伝達部品としてのベルト案内輪２１とからなる。
ベルト案内輪２１は、玉軸受１の両側面の外周部および外径面を包み込むボス部２２と、そのボス部２２の外径面から外方向に延びる円板部２３と、その円板部２３の外周から軸方向に延びるリム部２４とからなり、上記リム部２４の外径面に複列のＶ溝２５が設けられている。
ベルト案内輪２１は、成形金型内に玉軸受１を固定した状態において、その玉軸受１の外周囲に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより成形される。
図２に示すように、玉軸受１は、外輪２と、内輪３と、その外輪２の内径面に形成された軌道溝４と内輪３の外径面に形成された軌道溝５間に組込まれた複数ボール６およびそのボール６を保持する保持器７からなる。
外輪２の内径面には、軸方向の両端部に一対のシール嵌合溝８が形成され、一方、内輪３の外径面には、上記一対のシール嵌合溝８と半径方向で対向する位置にシール溝９が形成されている。
外輪２に形成された一対のシール嵌合溝８のそれぞれには、ゴムシール１０の外径部が嵌合されている。ゴムシール１０は、ニトリルゴム、耐熱ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等の耐油性や耐熱性に優れたゴムを素材としており、芯金１１によって補強されている。
図２および図３に示すように、ゴムシール１０の内周部には、内向きリップ１２および外向きリップ１３が形成され、その外向きリップ１３は、シール溝９の軸方向外方に形成された小径の円筒面１４との間でラビリンス１５を形成している。また、ゴムシール１０の内面の内周部には、環状の突出部１６が形成され、その突出部１６はシール溝９の内側面９ａの外周部に形成された段部９ｂとの間でラビリンス１７が形成している。
図３に示すように、内向きリップ１２の先端部はシール溝９の内側面９ａに弾性接触し、その接触面の周方向の一部に凹部１８が設けられ、その凹部１８は上記内側面９ａとの間で軸受空間と外部を連通する微小な空隙を形成している。
凹部１８として、ここでは、図４（Ｉ）に示すように、円弧状の溝からなるものを示しているが、図４（II）で示すように、矩形の溝からなるものであってもよい。
ここで、凹部１８の深さおよび周方向の幅が必要以上に大きくなると、シール性が損なわれて、ダストや水等の異物が軸受内部に侵入し、あるいは、軸受空間内に入れられた軸受潤滑用のグリースが外部に漏洩することになる。また、必要以上に小さい場合は、軸受空間内と外部の圧力均衡用の通気路としての機能を発揮させることができなくなる。
そのような不都合を解消するため、円弧状の溝からなる凹部１８においては、周方向の中央部での深さｈを０．０１〜０．０８ｍｍ、幅寸法Ｗを０．２〜０．８ｍｍの範囲としている。また、矩形の溝からなる凹部１８の場合も、その深さｈを０．０１〜０．０８ｍｍ、幅寸法Ｗを０．２〜０．８ｍｍの範囲としている。
上記のように、内向きリップ１２のシール溝９の内側面９ａと弾性接触する接触面に凹部１８を形成したことにより、その凹部１８の形成位置で軸受空間と外部を連通する空隙を確保することができる。このため、外輪２の外径面上にベルト案内輪２１を樹脂成形して、軸受空間内が温度上昇し、圧力が上昇しても、その圧力は空隙から外部に逃げることになる。
このため、軸受空間内の圧力上昇がなく、一定の圧力に保持されることになり、樹脂成形後の冷却によっても軸受空間内の圧力は一定に保持されることになる。そのため、ゴムシール１０の内向きリップ１２がシール溝９の内側面９ａに吸着されるようなことがなく、軸受回転時のトルク損失が増大するのを防止することができる。
ここで、凹部１８の深さｈがシール性にどのような影響を与えるのかを知るため、その深さｈを変更して、耐水試験を行なったところ、表１に示す結果を得た。試験条件は、以下の通りである。
試験条件
回転速度；１５００ｒ／ｍｉｎ
ラジアル荷重；２９４Ｎ
注水量；２００ｍｌ／ｍｉｎ
運転時間；５ｍｉｎ
Figure 2011236983
上記の試験結果から明らかなように、凹部１８の深さｈを０．０８ｍｍ以下とすることによって、水の浸入を防止することができることが理解でき、良好なシール性を確保することができる。
また、凹部１８の深さｈを０．０８ｍｍ以下とすることにより、軸受回転時に、内向きリップ１２の先端部はシール溝９の内側面９ａとの接触により摩耗して、図５に示すように、凹部１８が消滅し、内向きリップ１２の先端部はシール溝９の内側面９ａに全面接触することになるため、時間の経過と共に優れたシール性を確保することができる。
実施の形態では、外輪２の外径面上に樹脂成形するトルク伝達部品としてベルト案内輪２１を示したが、トルク伝達部品はベルト案内輪２１に限定されるものではない。例えば、ローラであってもよい。
２ 外輪
３ 内輪
８ シール嵌合溝
９ シール溝
９ａ 内側面
１０ ゴムシール
１２ 内向きリップ
１８ 凹部
２１ ベルト案内輪（トルク伝達部品）

Claims (9)

  1. 外径面上にトルク伝達部品が樹脂成形される外輪の内径面両端部に一対のシール嵌合溝を設け、外輪の内側に設けられた内輪の外径面両端部に一対のシール溝を形成し、前記一対のシール嵌合溝のそれぞれに外周部が嵌合されたゴムシールの内周部に内向きリップを設け、その内向きリップの先端部を前記シール溝の内側面に弾性接触させて、軸受空間を密封した両シール付き玉軸受において、前記内向きリップの前記シール溝の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に、前記シール溝の内側面との間で微小な空隙を形成する凹部を設けたことを特徴とする両シール付き玉軸受。
  2. 前記凹部が、円弧状の溝とされ、その周方向中央位置での溝深さｈが、ｈ＝０．０１〜０．０８ｍｍとされた請求項１に記載の両シール付き玉軸受。
  3. 前記凹部が、矩形の溝とされ、その溝深さｈが、ｈ＝０．０１〜０．０８ｍｍとされた請求項１に記載の両シール付き玉軸受。
  4. 前記ゴムシールが、ニトリルゴムからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
  5. 前記ゴムシールが、耐熱ニトリルゴムからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
  6. 前記ゴムシールが、水素添加ニトリルゴムからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
  7. 前記ゴムシールが、アクリルゴムからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
  8. 前記ゴムシールが、フッ素ゴムからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
  9. 前記トルク伝達部品が、プーリからなる請求項１乃至８のいずれかの項に記載の両シール付き玉軸受。
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