JP2015113885A - 転がり軸受用の密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材が圧入される軌道輪における、外側軌道輪の外周面又は内側軌道輪の内周面の真円度の大きな悪化を防止できる転がり軸受用の密封装置を提供する。【解決手段】外側軌道輪３の内周面３ａ又は内側軌道輪２の外周面２ａに形成されている環状のシール溝３ａ２，２ａ２に取り付けられる転がり軸受用の密封装置６であって、外側軌道輪３又は内側軌道輪２が熱処理されることで全体形状が略楕円形となったシール溝３ａ２に圧入して取り付けられる金属製の環状部材１１を有し、この環状部材１１は、その全体形状が楕円形とされ、楕円形である環状部材１１の長径が、シール溝３ａ２の最小径よりも大とされている。【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受用の密封装置に関する。

転がり軸受の一種である深溝玉軸受は、トランスミッションやオルタネータ等の自動車部品や産業機械等に用いられる。このような軸受としては、同心状に配置される内側軌道輪及び外側軌道輪の軸方向各端部間に、軸受内部を密封する一対のシール部材を介装して、軸受内部のグリース等の潤滑剤の外部への漏洩と、外部から軸受内部への泥水等の異物の進入とを防止したものがある（例えば、特許文献１参照）。
このものでは、シール部材の外周縁の全体形状が真円とされて、シール部材の外周部が外側軌道輪の内周面のシール溝に圧入される。

特開２００２−１８８６５１号公報

上記軸受の外側軌道輪は、その製造過程で、熱処理されるため、その形状が略楕円形に歪むことがある。外側軌道輪は、軸受ハウジングの内周面に対する嵌め合い精度を高くする必要があるため、外周面は研磨され、その外径は所定寸法とされて、その真円度は良好なものとされる。これに対して、外側軌道輪の内周面のシール溝における寸法許容誤差は比較的大きいので、シール溝を研磨する必要はなく、その全体形状が略楕円形のままとされる。
ところで、自動車では、各ユニットの小型化、軽量化に伴い、外側軌道輪が薄肉とされた軸受が使用されることがある。このように、外側軌道輪が薄肉で、その剛性が低い場合には、特に、外側軌道輪における、上記のような略楕円形のシール溝に、従来のように、外周縁の全体形状が真円のシール部材を圧入した際には、下記のように、外側軌道輪の外周面が径方向に変形して、研磨した外周面の真円度が大きく悪化する問題があった。

図３は、従来の外側軌道輪のシール溝へのシール部材の圧入状況を説明するための説明図である。この説明図では、分かり易くするために、変形を誇張して描いている。
図３の（ａ）は、外側軌道輪２１の正面図であり、外側軌道輪２１の外周面２１ｂは熱処理後に研磨されて、その全体形状が真円とされているが、内周面のシール溝２１ａは熱処理後に研磨されず、その全体形状が略楕円形とされている。

図３の（ｂ）はシール部材２２の平面図で、シール部材２２の外周縁２２ａの全体形状は、真円とされ、その直径Ｒ７の寸法は、シール溝２１ａの底面での最小径Ｒ５の寸法と最大径Ｒ６の寸法との間の値とされている。図３の（ｃ）は、外側軌道輪２１のシール溝２１ａにシール部材２２を圧入する際の、シール溝２１ａとシール部材２２の相対的な関係を示す説明図である。図３の（ｄ）は、外側軌道輪２１のシール溝２１ａにシール部材２２を圧入した状態を示している。
図３の（ｃ）（ｄ）で示すように、略楕円形のシール溝２１ａに、上記のような外周縁２２ａの全体形状が真円のシール部材２２を圧入すると、外側軌道輪２１が径方向に変形して、そのシール溝２１ａの全体形状が真円に近づく代わりに、外側軌道輪２１の外周面２１ｂの全体形状が略楕円形に変形して（図３の（ｄ）では、縦長の略楕円形に変形している）、その真円度が大きく悪化する。このような外側軌道輪２１を使用した転がり軸受は、その寸法精度が低くなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外側軌道輪の外周面又は内側軌道輪の内周面の真円度の大きな悪化を防止できる転がり軸受用の密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、外側軌道輪の内周面又は内側軌道輪の外周面に形成されている環状のシール溝に取り付けられる転がり軸受用の密封装置であって、前記外側軌道輪又は前記内側軌道輪が熱処理されることで全体形状が略楕円形となった前記シール溝に圧入して取り付けられる金属製の環状部材を有し、この環状部材は、その全体形状が楕円形とされ、楕円形である前記環状部材の長径が、前記シール溝の最小径よりも大とされたことを特徴としている。

この構成では、軌道輪が熱処理されて、略楕円形に変形した後に、その外周面又は内周面が研磨等の２次加工されるため、軌道輪には、径方向寸法の大きい厚肉部と、径方向寸法の小さい薄い薄肉部が生じる。
上記構成によれば、下記の（Ａ）または（Ｂ）の効果を奏することができる。
（Ａ）すなわち、シール部材の環状部材における長径の部分を、軌道輪のシール溝の最小径の部分に対応させた状態で、シール部材をシール溝に圧入すると、この圧入によって軌道輪に発生する応力は、剛性が高い厚肉部では高くなり、剛性が低い薄肉部では低くなる。
このため、上記圧入時に、軌道輪は、全体としては、従来のように、大きく変形せず、その内外周面の内の、シール溝が形成されていない周面の真円度の大きな悪化を防止できる。なお、上記圧入時に、シール部材から直接圧力を受ける、シール溝の全体形状は真円に近づくように、ある程度、変形する。

（Ｂ）また、シール部材の環状部材における長径の部分を、軌道輪のシール溝の最大径の部分に対応させた状態で、シール部材をシール溝に圧入する場合には、圧入時に、シール部材の楕円形の周縁及び略楕円形のシール溝の両者の輪郭を対応させることが可能となる。これにより、軌道輪に発生する応力を、周方向に関して略均一とすることが可能となると共に、比較的低くすることが可能となる。
それ故、上記圧入時に、軌道輪における、剛性が低い薄肉部は、ある程度、変形するが、他の部分では、殆ど変形しないようにすることが可能となる。これにより、圧入時に、軌道輪の内外周面の内の、シール溝が形成されていない周面の真円度の大きな悪化を防止することが可能となる。

なお、前記環状部材の長径の部分を、前記シール溝の最小径の部分に対応させた状態で、前記シール溝に圧入されることもある。
この構成によれば、上記（Ａ）の効果を奏することができる。

本発明の転がり軸受用の密封装置によれば、外側軌道輪の外周面又は内側軌道輪の内周面の真円度の大きな悪化を防止できる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受用の密封装置を示す断面図である。 図１の外側軌道輪のシール溝へのシール部材の圧入状況を説明するための説明図である。 従来の外側軌道輪のシール溝へのシール部材の圧入状況を説明するための説明図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受用の密封装置を示す断面図である。
図１に示すように、転がり軸受１としては、密封型深溝玉軸受が使用されている。転がり軸受１は、内側軌道輪２、外側軌道輪３、転動体とされる複数の玉４、これらの玉４を保持する保持器５、及び一対のシール部材（密封装置）６を備えている。

内側軌道輪２及び外側軌道輪３は、共に、軸受鋼や浸炭鋼などの軸受用鋼を用いて環状に形成された部材である。内側軌道輪２の外周面２ａの軸方向中央部には、内側軌道面２ａ１が周方向に沿って形成されている。内側軌道輪２の外周面２ａの軸方向両端部（外径肩部、外周肩部）には、径方向内側に凹設された一対の環状シール溝２ａ２が周方向に沿って形成されている。外側軌道輪３は、内側軌道輪２と同心であって、その内周面３ａの軸方向中央部に、外側軌道面３ａ１が内側軌道面２ａ１に対向した状態で周方向に沿って形成されている。外側軌道輪３の内周面３ａの軸方向両端部（内径肩部、内周肩部）には、径方向外側に凹設された一対の環状シール溝３ａ２が周方向に沿って形成されている。なお、軸受１の小型化、軽量化のために、外側軌道輪３の肉厚は薄くされている。

複数の玉４は、内側軌道輪２と外側軌道輪３との間に配置されている。これらの玉４は、それぞれ、内側軌道面２ａ１及び外側軌道面３ａ１上を転動可能であり、これによって、内側軌道輪２及び外側軌道輪３が相対回転自在とされている。
保持器５は、内外側軌道輪２，３間で玉４を保持しており、玉４を保持するためのポケット５ａが周方向等間隔に配設されている。

各シール部材６は、軸受１の軸方向各端部に備えられて、内側軌道輪２及び外側軌道輪３間に介装されており、軸受１の内部を軸方向両端部で密封して、軸受１内部のグリース等の潤滑剤の外部への漏洩と、外部から軸受１内部への泥水等の異物の進入とを防止している。シール部材６は、環状とされて、内側軌道輪２及び外側軌道輪３のシール溝２ａ２，３ａ２に装着されるが、外側軌道輪３のシール溝３ａ２には圧入されて（締り嵌めの状態で）、取り付けられている。シール部材６は、芯金（環状部材）１１と、シール体１２とを有する。
芯金１１は、金属製とされ、その断面形状は、図１で示すように、軸受内部に開口する略溝形とされている。

シール体１２は、ゴム等の弾性材料からなり、主に芯金１１の外面側に固定されている。尚、芯金１１の外面側とは、玉４に面する側とは反対側の面を意味している。シール体１２の内周側には、内側軌道輪２のシール溝２ａ２に装着されて、シール溝２ａ２の内面に当接するリップ部１２ａが形成されている。シール体１２の外周側には、外側軌道輪３のシール溝３ａ２に圧入されるシールヘッド１２ｂが形成されている。
ところで、外側軌道輪３は、その製造過程で、熱処理されるため、その形状が略楕円形に歪むことがある。この場合、外側軌道輪３の外周面３ｂには各種部材が外嵌されるため、外周面３ｂは研磨され、その外径は所定寸法とされて、外周面３ｂの真円度は良好なものとされる。しかし、外側軌道輪３のシール溝３ａ２の形状に関する許容誤差は大であるので、シール溝３ａ２は研磨されず、その全体形状が略楕円形のままとされる。

ところが、本実施形態では、軸受１の小型化、軽量化のために、外側軌道輪３の肉厚を薄くしている。このように、外側軌道輪３が薄肉で、その剛性が低い場合には、外側軌道輪３の略楕円形のシール溝３ａ２に、従来のように、外周縁６ａの全体形状が真円のシール部材６を圧入すると、外側軌道輪３が径方向に変形して、その外周面３ｂの真円度が大きく悪化する。
そこで、本実施形態では、上記問題を下記のように解決している。図２の（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の外側軌道輪３のシール溝３ａ２へのシール部材６の圧入状況を説明するための説明図である。説明図では、分かり易くするために、変形を誇張して描いている。

図２の（ａ）は、外側軌道輪３の正面図であり、外側軌道輪３の外周面３ｂは熱処理後に研磨されて、その全体形状が真円とされているが、内周面のシール溝３ａ２は熱処理後に研磨されず、その全体形状が略楕円形とされている。
このため、外側軌道輪３では、周方向に関して、シール溝３ａ２の底面での最小径Ｒ１の部分及びその周辺部で、径方向寸法が大きい厚肉部３ｃとなり、シール溝３ａ２の底面での最大径Ｒ２の部分及びその周辺部で、径方向寸法が小さい薄肉部３ｄとなる。なお、予め、シール溝３ａ２の真円度を測定し、シール溝３ａ２の底面での最小径Ｒ１及び最大径Ｒ２を測定しておく。

図２の（ｂ）はシール部材６の平面図で、芯金１１、すなわち、シール部材６の外周縁６ａの全体形状が、楕円形とされている。外周縁６ａの長径Ｒ３は、シール溝３ａ２の底面での最小径Ｒ１よりも大とされている。外周縁６ａの長径Ｒ３は、シール溝３ａ２の底面での最大径Ｒ２よりも大とされる場合と、最大径Ｒ２と同一とされる場合と、最大径Ｒ２よりも小とされる場合とがある。外周縁６ａの短径Ｒ４は、シール溝３ａ２の最大径Ｒ２よりは小とされるが、最小径Ｒ１よりは大とされる場合と、最小径Ｒ１と同一とされる場合と、最小径Ｒ１よりも小とされる場合とがある。なお、図１に示すように、芯金１１の外周縁１１ａは、その全体形状が楕円形とされて、シール溝３ａ２の内側開口縁部３ａ３よりも径方向外側に位置し、外周縁１１ａの長径は、内側開口縁部３ａ３の最小径よりも大とされている。
図２の（ｃ）は、外側軌道輪３のシール溝３ａ２にシール部材６を圧入する際の、シール溝３ａ２とシール部材６の相対的な関係を示す説明図である。この説明図で示すように、本実施形態では、シール部材６の外周縁６ａの長径Ｒ３の部分を、シール溝３ａ２の底面の最小径Ｒ１の部分に対応させて、シール部材６をシール溝３ａ２に圧入している。図２の（ｄ）は、外側軌道輪３のシール溝３ａ２にシール部材６を圧入した状態を示している。

上記圧入により、外側軌道輪３に発生する応力は、剛性が高い厚肉部３ｃでは大きくなり、剛性が低い薄肉部３ｄでは小さくなる。このため、上記圧入時に、外側軌道輪３は、全体としては、従来のように、大きく変形せず、その外周面３ｂの真円度の大きな悪化を防止できる。なお、上記圧入時に、シール部材６から直接圧力を受ける、シール溝３ａ２の全体形状は真円に近づくように、ある程度、変形する。なお、上記圧入時には、シール部材６自体も変形する。

なお、シール部材６の外周縁６ａの長径Ｒ３の部分を、シール溝３ａ２の最大径Ｒ２の部分に対応させて、シール部材６をシール溝３ａ２に圧入することもある。この場合には、圧入時に、シール部材６の楕円形の外周縁６ａ及び略楕円形のシール溝３ａ２の両者の輪郭を対応させることが可能となる。これにより、外側軌道輪３に発生する応力を、周方向に関して略均一とすることが可能となると共に、比較的低くすることが可能となる。
それ故、上記圧入時に、外側軌道輪３の剛性が低い薄肉部３ｄは、ある程度、変形するが、他の部分では、殆ど変形しないようにすることが可能となる。これにより、圧入時に、外側軌道輪３の外周面３ｂの真円度の大きな悪化を防止できる。

上記のように、圧入時に、「シール部材６の外周縁６ａの長径Ｒ３の部分」を、「シール溝３ａ２の最小径Ｒ１の部分に対応させる」場合（以下、「前者」という）と、「シール溝３ａ２の最大径Ｒ２の部分に対応させる」場合（以下、「後者」という）とがある。
後者では、外側軌道輪３に発生する応力は、周方向に関して略均一とすることが可能であるが、「外側軌道輪３の薄肉部３ｄで発生する応力」は、前者よりも高くなることがある。そのため、後者における、外側軌道輪３の薄肉部３ｄの変形量が、前者よりも大となることがある。従って、外側軌道輪３の外周面３ｂの真円度の観点からは、前者の方が好ましい。
なお、上記実施の形態では、シール体１２のシールヘッド１２ｂを、外側軌道輪３のシール溝３ａ２に圧入しているが、シール体６の環状部材である、芯金１１の外周部を、直接、シール溝３ａ２に圧入して、その底面と当接させることもある。この場合には、芯金１１の全体形状が楕円形とされて、その外周縁１１ａの長径が、シール溝３ａ２の底面での最小径Ｒ１よりも大とされる。

なお、上記実施の形態では、シール部材を、芯金と弾性体からなるシール体とにより構成したが、シール部材を、シール溝に圧入するシールド板としてもよい。また、上記実施の形態では、シール部材を外側軌道輪のシール溝に圧入したが、シール部材を内側軌道輪のシール溝に圧入してもよい。さらに、上記実施の形態では、転がり軸受を、転動体として玉を用いた玉軸受としたが、本発明は、転動体として円すいころを用いた円すいころ軸受等のその他の転がり軸受にも適用可能である。

１：転がり軸受、２：内側軌道輪、２ａ２：シール溝、３：外側軌道輪、３ａ２：シール溝、３ｂ：外周面、４：玉（転動体）、６：シール部材（密封装置）、６ａ：外周縁、１１：芯金（環状部材）、Ｒ１：最小径、Ｒ２：最大径、Ｒ３：長径

Claims (2)

1. 外側軌道輪の内周面又は内側軌道輪の外周面に形成されている環状のシール溝に取り付けられる転がり軸受用の密封装置であって、
   前記外側軌道輪又は前記内側軌道輪が熱処理されることで全体形状が略楕円形となった前記シール溝に圧入して取り付けられる金属製の環状部材を有し、
   この環状部材は、その全体形状が楕円形とされ、
   楕円形である前記環状部材の長径が、前記シール溝の最小径よりも大とされたことを特徴とする転がり軸受用の密封装置。
2. 前記環状部材の長径の部分を、前記シール溝の最小径の部分に対応させた状態で、前記シール溝に圧入される請求項１に記載の転がり軸受用の密封装置。
   
   

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