JP2016114226A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】シール性に優れた軸受ユニットを提供する。【解決手段】軸と、ハウジングと、を備える軸受ユニットにおいて、ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、軸受は、内輪と、外輪と、複数の転動体と、外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材と、を有し、円筒部の軸方向他端側において、軸受の近傍にシールユニットが配置されており、シールユニットは、ハウジング内径と嵌合する第１のＬ字芯金と、軸の外径と嵌合する第２のＬ字芯金と、第１のＬ字芯金に覆う弾性部材とを備え、弾性部材には、軸方向と径方向で第２のＬ字芯金と摺接する２つ以上のシールリップが形成されることを特徴とする軸受ユニット。【選択図】図１

Description

本発明は軸受ユニットに関する。

農業用途では、主に畑作において、耕作時および種子の条撒き時にディスクタイプの作
業機が使用される。耕作用ディスクを備える作業機は、トラクター等の牽引車に引きずら
れるため、それに伴って耕作用ディスクが回転する。その際、耕作用ディスクは、畝立て
、畦の形成、種子や肥料を撒いた後に再び土を被せる、といった作業をすることが出来る
。ここで、耕作用ディスクの回転を支持するために、通常１枚のディスクには、軸受とハ
ウジングの組み合わせ、又はユニット化した、玉軸受や円すいころ軸受などの転がり軸受
が使用されている。

また、ディスクタイプの耕作機械は、効率よく作業を行うために、一台に付き並列に数
個〜数十個のディスクが使用されているため、軸受も数個〜数十個使用されている。また
、農業用途では基本的に屋外（圃場）の使用であり、耕作用途であるため、水、泥、砂な
どに晒される過酷な使用環境となっている。

先行技術の例として、特許文献１のハブベアリングアッセンブリでは、軸受とフランジ
部を有するハウジングとが互いに嵌め合い、フランジ部とディスクがリベットで連結され
ている。また、ハブシャフトは先端の外周面に雄ねじ部を有し、スリーブは内周面に雌ね
じ部を有しており、これらハブシャフト及びスリーブは螺合固定される。スリーブの外周
面は、軸受の内輪の内周面と接触している。

また、農業用途で使用されるシールの例として、特許文献２に記載の軸受シールが挙げ
られる。当該軸受シールは、弾性部材に設けられた環状の突起によって外輪に取り付け可
能であり、軸受の外輪の内周面に形成された周溝にスナップ動作で取り付け可能である。

カナダ国２５６１０８３号公報 特表２００２−５０４６５３号公報

しかし、特許文献１のハブベアリングアッセンブリは、構成が複雑であるため、作業機
等に対する脱着に時間が掛かると共に、製造コストが高まってしまうという問題があった
。

また、特許文献１のハブベアリングアッセンブリは、軸受内部へのシール対策が不十分
であり、内部へ泥、砂等が侵入した際に、上述の雄ねじ部及び雌ねじ部で固着し、軸受お
よびディスクの交換が出来なくなる可能性が懸念される。

また、特許文献２のシールでは、シール自体の保護について考慮されておらず、泥や砂
による損傷を受けた場合にシール性が低下し、十分な防塵効果を発揮できない虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、構造が比較的簡易であり、脱着が容易
であり、シール性に優れた軸受ユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）軸方向に延びる軸と、軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、を備える軸受ユニットにおいて、
ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
軸受は、軸に外嵌する内輪と、ハウジングの円筒部に内嵌する外輪と、内輪の軌道面及び外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材と、を有し、
円筒部の軸方向他端側において、軸受の近傍にシールユニットが配置されており、シールユニットは、ハウジング内径と嵌合する第１のＬ字芯金と、軸の外径と嵌合する第２のＬ字芯金と、第１のＬ字芯金に覆う弾性部材とを備え、弾性部材には、軸方向と径方向で第２のＬ字芯金と摺接する２つ以上のシールリップが形成されることを特徴とする軸受ユニット。
（２）上述のシールユニットの第１のＬ字芯金は、ハウジングの前記円筒部に形成される止め輪溝に内嵌される止め輪により、その軸方向移動が規制されることを特徴とする（１）の軸受ユニット。

本発明の軸受ユニットによれば、支持アーム等に対して脱着が容易で、構造が簡易であるとともに、軸受の内外輪を塞ぐ一対のシール部材で軸受を密封するとともに、軸受の軸方向近傍に、シールユニットをハウジングと軸の間に配設し、２重密封構造となっているので、泥や砂などの異物や水などが軸受内部へ侵入することを確実に防止することができる。

実施形態に係る軸受ユニットの断面図である。 軸受の断面図である。 グリースを封入した軸受ユニットの要部断面図である。

図１に示すように、本実施形態の軸受ユニット１は、軸方向に延びる軸１０と、軸１０の径方向外側に、軸受２０を介して配置されたハウジング３０と、を備える。

ハウジング３０は、軸方向に延びて、その軸方向一端部（図１中、左側端部）が軸１０よりも軸方向一端側に位置する円筒部３１と、円筒部３１の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる円盤状の底部３３と、円筒部３１の軸方向他端部（図１中、右側端部）から径方向外側に向かって延び、農業用途（例えば種蒔き用途）で使用される耕作用ディスク３を取り付け可能なフランジ部３５と、を有する。ハウジング３０は、鉄系やアルミ系等の材料からなり、使用条件によって適宜変更可能である。

フランジ部３５は、軸方向他端部にディスク取付溝３５ａが凹設されると共に、軸方向に貫通する複数のボルト孔３５ｂが設けられている。これにより、フランジ部３５に対して耕作用ディスク３を着脱する際に、ディスク取付溝３５ａがガイドの役割を果たし、着脱作業を容易にできる。また、ディスク取付溝３５ａの外径をＤｈとし、耕作用ディスク３の内径をｄｈとしたとき、Ｄｈ＜ｄｈとすれば、着脱時に耕作用ディスク３とハウジング３０が干渉することが抑制され、容易に作業を行うことができる。ディスク取付溝３５ａに取り付けられた円環状の耕作用ディスク３は、複数のボルト孔３５ｂに螺合されたボルト３６によって、フランジ部３５に締結固定されている。ボルト孔３５ｂの個数は、ボルト３６の締付けトルクを大きく設定して耕作用ディスク３がフランジ部３５から脱落するのを防止するため、二個以上とすることが好ましく、四個以上とすることがより好ましい。

軸受２０の柱部１３の外径は、内輪２１の内径と略等しく設定されており、柱部１３に内輪２１が外嵌可能とされている。なお、柱部１３と内輪２１との嵌め合いは、すきま嵌めとすることが好ましい。また、柱部１３の軸方向他端部の外周面には、軸方向幅Ｍに亘って雄ねじ部１３ａ（締結部）が形成されており、支持アーム５（支持部材）の雌ねじ部５ａに螺合固定されている。なお、柱部１３と支持アーム５との締結は、雄ねじ部１３ａ及び雌ねじ部５ａによるものに限られず、任意の方法を採用してよい。

支持アーム５は、径方向に延びるアーム部５ｂと、アーム部５ｂの先端から軸方向一端
側に突出する突起部５ｃと、を有する。そして、突起部５ｃの中心に、軸１０の柱部１３
が螺合可能であるように、雌ねじ部５ａを有する凹部が形成される。

図２に示すように、軸受２０は、シール付きの複列タイプの玉軸受である。より具体的に、軸受２０は、軸１０の柱部１３に外嵌する内輪２１と、ハウジング３０の円筒部３１に内嵌する外輪２３と、内輪２１の二列の軌道面２１ａ及び外輪２３の二列の軌道面２３ａの間に配置された複数の玉２５と、外輪２３の内周面の軸方向両端部に設けられたシール溝２３ｂに嵌合固定された一対のシール部材２７と、二列の玉２５をそれぞれ転動自在に保持する一対の保持器２９と、を有する。

シール部材２７は、金属製の芯金２７ａが、ゴム材等からなる弾性材２７ｂによって被覆されて構成されている。弾性材２７ｂは、外輪２３のシール溝２３ｂに嵌合されて固定されると共に、径方向内側に延びて内輪２１の外周面に摺接して、軸受２０のシール性を確保する。なお、軸受２０の使用条件によって、弾性材２７ｂの材料として、アクリル系や、ニトリル系、フッ素計の各種ゴム材が適宜採用される。

軸受２０の内部、すなわち内輪２１と外輪２３と一対のシール部材２７との間の空間には、潤滑剤としてグリースが封入されている。軸受２０の潤滑効果を高めるため、軸受２０の内部のグリース封入体積Ｖ（封入量）は、軸受２０の内部の静空間体積をＷとしてとき、Ｖ≧０．２０Ｗとすることが好ましい。

なお、軸受２０は、シール付きの転がり軸受ならば、特に種類は限定されず、例えば、単列のシール付き玉軸受でもよく、単列のシール付き玉軸受を二個組み合わせてなるものでもよい。また、軸受２０は、アンギュラタイプの複列又は単列の玉軸受又は円錐ころ軸受でもよく、当該玉軸受又は円錐ころ軸受を二個組み合わせてなるものでもよい。

図３は、密封装置であるシールユニット４の取り付け回りの拡大図である。シールユニットは、軸受２０の内外輪に当接しながら配置されている。シールユニットは二つのＬ字芯金を有する。この二つの芯金は、ハウジング３０の内径と嵌め合う第１の芯金４１と、軸１０の外径と嵌め合う第２の芯金４２であり、互いに対向するように配置されている。第１のＬ字芯金４１は、ハウジング３０の円筒部３１に形成される止め輪溝３１ａに内嵌される止め輪６により、その軸方向移動が規制されている。また、軸１０の外径と嵌め合っている第２のＬ字芯金４２は、軸受２０と支持アーム部５ｂの間に挟み込まれ、軸方向に固定されている。

更に、第１のＬ字芯金４１において、第２のＬ字芯金４２と対向する面には、弾性部材４３が覆われている。本実施形態では、弾性部材４３は、軸方向で第２のＬ字芯金と摺接する第１のシールリップ４３ａと、径方向で第２のＬ字芯金と摺接する第２のシールリップ４３ｂと、第３のシールリップ４３ｃと、３つのシールリップから構成される。第１のシールリップ４３ａは、軸方向で第２のＬ字芯金と摺接しており、第２のシールリップ４３ｂと、第３のシールリップ４３ｃとは、径方向で第２のＬ字芯金と摺接している。

更に、シールユニット４内の空間には、図３に示すようにグリースが充填されている。この空間に、グリースを封入すると、仮に異物がシールリップを通過してしまい、シールユニット４内部に侵入した場合においても、封入されたグリースにより、異物を捕捉することができ、軸受のシール部材への侵入を抑制することができる為、シール部材の損傷を低減することができる。また、シールユニット４に封入されたグリースにより、シールユニット４のシールリップ４３ａ，４３ｂ，４３ｃの良好な潤滑状態を維持することができるので、シールリップと第２の芯金４２の間に発生する摩耗が減少し、シールユニット４自体の長寿命化も図れる。なお、シールユニット４内の空間体積をＷ２、グリース封入体積（封入量）をＶ２としたとき、Ｖ２≧０．９０Ｗ２とすることが好ましい。

シールユニット４は、密封性能を確保する為に、ハウジング３０及び軸１０に対して、締り嵌めとなっている。第１のシールリップ４３ａの摺動径をＡ、第２のＬ字芯金４２の外径をＢとしたとき、Ａ＜Ｂとすることが好ましい。これにより、第１のシールリップ４３ａと第２のＬ字芯金４２の端面とが摺接され、シール性をより確保しやすくなる。

また、止め輪６の内径をＣとしたとき、第２のＬ字芯金４２の外径（Ｂ）＜止め輪６の内径（Ｃ）とすることが好ましい。これにより、止め輪６と第２のＬ字芯金４２の干渉を防止することができる。

また、軸受２０のラジアルすきまをＲとしたとき、(Ｃ-Ｂ）＞２Ｒとすることが好ましい。止め輪６と第２のＬ字芯金４２と間にラビリンス構造が形成することができるので、外部からの異物進入を防ぐ効果が一層に高まる。

本実施形態のシールユニット４は、外部からの異物や水が軸受のシール部材へ浸入する可能性を低減することができ、軸受内部への異物進入を抑制することが出来るため、軸受の長寿命化を図ることができる。

なお、本実施形態では、２つのＬ字芯金４１，４２は鉄の材質を採用しているが、使用条件によって、適宜変更してよい。また、弾性部材４は、ゴム製のものを採用している。使用条件によって、例えば、アクリル系、フッ素系、ニトリル系の各種ゴム材を使用することができる。

１ 軸受ユニット
３ 耕作用ディスク
５ 支持アーム（支持部材）
５ａ 雌ねじ部
５ｂ アーム部
５ｃ 突起部
１０ 軸
１１ 頭部
１１ａ 凹部
１３ 柱部
１３ａ 雄ねじ部（締結部）
２０ 軸受
２１ 内輪
２１ａ 軌道面
２１ｂ 軸方向一端側面
２３ 外輪
２３ａ 軌道面
２３ｂ シール溝
２５ 玉（転動体）
２７ シール部材
２７ａ 芯金
２７ｂ 弾性材
２９ 保持器
３０ ハウジング
３１ 円筒部
３１ａ 止め輪溝
３３ 底部
３５ フランジ部
３７ キャップ部材
４ シールユニット
４１ 第１の芯金
４２ 第２の芯金
４３ 弾性部材
４３ａ 第１のシールリップ
４３ｂ 第２のシールリップ
４３ｃ 第３のシールリップ
６ 止め輪

Claims (2)

1. 軸方向に延びる軸と、前記軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、
   を備える軸受ユニットにおいて、
   前記ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、前記円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
   前記軸受は、前記軸に外嵌する内輪と、前記ハウジングの前記円筒部に内嵌する外輪と、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材と、を有し、
   前記円筒部の軸方向他端側において、前記軸受の近傍にシールユニットが配置されており、前記シールユニットは、前記ハウジング内径と嵌合する第１のＬ字芯金と、前記軸の外径と嵌合する第２のＬ字芯金と、第１のＬ字芯金に覆う弾性部材とを備え、前記弾性部材には、軸方向と径方向で前記第２のＬ字芯金と摺接する２つ以上のシールリップが形成されることを特徴とする軸受ユニット。
2. 前記シールユニットの前記第１のＬ字芯金は、前記ハウジングの前記円筒部に形成される止め輪溝に内嵌される止め輪により、その軸方向移動が規制されることを特徴とする請求項１の軸受ユニット。

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