JP2016191411A - 転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】シール部材の内側への入り込みを抑制して転がり軸受内部への汚染物浸入を効果的に防止するとともに回転トルクの上昇を抑える。
【解決手段】内輪１０と外輪２０との間の軌道空間２９に複数のころ３０が組み込まれ、軌道空間２９の軸方向両端の開口２９１がシール部材６０で密封され、シール部材６０の軸方向外側に金属シールド部材７０が配設された構成を有する。シール部材６０の外周縁部６１を金属シールド部材７０と外輪２０とに挟むことで外輪２０に固定する。シール部材６０を外周縁部６１から内周縁部６２にかけて内側に向けて凸に湾曲した立体形状とし、かつ、内周縁部６２をカラー４０のテーパ面４１１に対し外側から弾性的に面接触させることで、シール部材６０の内側への入り込みを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ころ等の転動体を介して内側部材と外側部材とが相対回転可能な転がり軸受に関する。
内輪と外輪との間の軌道空間に複数のボールやころからなる転動体を収容し、転動体の転がり動作で内輪と外輪とが相対回転する転がり軸受が、各種機器や機械製品に使用されている。この種の転がり軸受においては、内部に埃等の汚染物が混入すると性能や動作寿命に影響が生じる。このため、内輪と外輪両端間の開口を塞ぐ密封手段を設けている。例えば特許文献１には、外輪に固定した環状のシールド部材に、内周縁部が内輪に接触する環状のシール部材を固定した密封手段が開示されている。このシール部材は、転がり軸受内部に充填されるグリス等の潤滑剤を内部に保持する機能も有している。
特表２００４−５０８５１１公報
上記特許文献１に記載の内輪に接触する環状のシール部材は、平面状であり、内周縁部の先端が内輪に接触している。このため、その内周縁部が内側に入り込んでしまう場合がある。内周縁部が内側に入り込むと、密封性が低減して汚染物が内部に浸入しやすくなる。また、回転トルクが上昇して円滑な回転に影響を及ぼす問題もある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、シール部材の内側への入り込みを抑制し、これにより内部への汚染物浸入を効果的に防止することができるとともに回転トルクの上昇を抑えることができるシール部材を備えた転がり軸受を提供することにある。
本発明の転がり軸受は、内側レース面を有する内側部材と、前記内側レース面との間に環状の軌道空間を形成する外側レース面を有する外側部材と、前記軌道空間内に配置された複数の転動体と、前記軌道空間の軸方向両端の開口を塞ぐ柔軟性を有する環状のシール部材と、前記シール部材の軸方向外側に配設された環状の金属シールド部材と、を備え、前記シール部材は、外周縁部と、前記内側部材の外面に接触する内周縁部とを有し、自然状態において前記外周縁部と前記内周縁部との間で軸方向内側から見て凸になるように立体的に形成されているとともに、取り付けた状態においては前記内周縁部が前記内側部材の外面に対し弾性的に面接触し、前記金属シールド部材は前記外周縁部を前記外側部材との間に挟んだ状態で前記外側部材に固定され、前記内側部材の外面に対し非接触状態で前記シール部材の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする。
本発明のシール部材は、自然状態において外周縁部と内周縁部との間で軸方向内側から見て凸になっており、取り付けた状態においては内周縁部が内側部材の外面に対し弾性的に面接触している。この場合、前記シール部材は、前記外周縁部と前記内周縁部との間で軸方向内側から見て凸になるように湾曲していてもよい。これによりシール部材は転がり軸受の内側に入り込むといった挙動が起こりにくく、かつ、内側部材と常に安定して接触する。このため、転がり軸受内部への汚染物の侵入が効果的に防がれる。また、シール部材が転がり軸受の内側に入り込むことによって生じる回転トルクの上昇が抑えられる。
本発明では、前記シール部材が自然状態において前記外周縁部と前記内周縁部との間で軸方向内側から見て凸になるように立体的に形成されている。このようにすると、シール部材の内周縁部を内側部材の外面に隙間無く密着させることができ、汚染物の浸入防止効果を高めることができる。これに対し、シール部材を立体的ではなく平面的に形成して、外周縁部を外側部材に固定し、かつ、内周縁部を内側部材の外面に対し外側から弾性的に面接触させると、シール部材は立体的に変形するが、その際に内周縁部にしわや弛みが生じやすい。このため密封性が低くなり、汚染物の浸入防止効果が損なわれてしまうおそれがある。しかし、シール部材を単体で立体的に形成すればこのような問題は起こらない。なお、本発明は前記内側レース面が球面であり、前記転動体が前記球面と線接触する接触面を有するころである、自己調心可能な形態を含む。この場合でもシール部材が立体的に形成されているので、内側レース面が球面であっても内周縁部は隙間無く面接触するのが可能である。
また、本発明は、前記内側部材または前記外側部材に、潤滑剤を注入するための貫通孔が設けられている形態を含む。この形態によれば、貫通孔からグリス等の潤滑剤を注入して転がり軸受内部に潤滑剤を充満させることができる。転がり軸受内部に潤滑剤が充填すると内圧が生じ、シール部材の内周縁部がその内圧に押されて弾性変形し、面接触部分が内側部材から離れて隙間が生じる。そしてその隙間から潤滑剤による内圧が逃がされるとともに余剰の潤滑剤が漏出する。潤滑剤が漏出することで潤滑剤が完全に充填されたことを把握することができる。また、潤滑剤の充填によりシール部材の内周縁部が変形して潤滑剤が漏出することで、潤滑剤による内圧が逃がされ、その内圧で金属シールド部材が外側部材から外れるという不具合が防止される。
また、本発明は、前記内側部材は、前記内側レース面を有する内輪と、該内輪の中空部に嵌合される円筒部材とを有し、前記シール部材の前記内周縁部は、該内輪もしくは該円筒部材の少なくともいずれか一方に面接触している形態を含む。
本発明によれば、シール部材の内側への入り込みを抑制し、これにより内部への汚染物浸入を効果的に防止することができるとともに回転トルクの上昇を抑えることができる転がり軸受が提供されるといった効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るころ軸受の一部断面側面図である。 同ころ軸受の分解斜視図である。 図１のIII部に当たる部分の図であって、（ａ）シール部材により開口が密封された状態、（ｂ）内圧によってシール部材が外側に変形して開口が開いた状態を示している。 シール部材の断面図である。 ころ軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。
以下、図面を参照して本発明をころ軸受に適用した一実施形態を説明する。
［１］構成
図１は一実施形態に係る自動調心複列型のころ軸受１の一部断面側面図、図２はころ軸受１の分解斜視図である。ころ軸受１は、ステンレス鋼等の金属からなる環状の内輪１０、外輪２０および複数のころ（転動体）３０を備えている。以下の説明で軸方向とは内輪１０および外輪２０の軸方向を言い、周方向は内輪１０および外輪２０の周方向を言う。
内輪１０の外周面は、全体が凸球面状に形成された内側レース面１１として構成されている。図１に示すように、内輪１０の円筒状の中空部１６には、軸方向の両側から左右一対のカラー（円筒部材）４０を嵌合して固定している（図２でカラー４０は不図示）。これらカラー４０の内側端面間には隙間４２が空いている。
カラー４０の外周面における外側の端部には鍔部４１が形成されており、カラー４０は鍔部４１が内輪１０に当接するまで中空部１６に挿入されている。内輪１０は鍔部４１間に収容された状態となっている。図３（ａ）に示すように、鍔部４１の外周面の軸方向内側（図３（ａ）で左側）には、軸方向外側に向かうにしたがって縮径する円錐状のテーパ面４１１が形成されている。本実施形態では、内輪１０とカラー４０とにより本発明の内側部材を構成している。
外輪２０は、本発明の外側部材を構成している。外輪２０の内周面の軸方向中央には内周溝２２が形成されている。そして外輪２０の内周面における内周溝２２の両側に、凸球面状の外側レース面２１が左右対称に形成されている。これら外側レース面２１の曲率は対向する内輪１０の内側レース面１１と等しい。左右の外側レース面２１は、接線方向が内側レース面１１の接線方向と平行になる状態に対向する。左右の外側レース面２１と内輪１０の内側レース面１１との間に、ころ３０が収容される軌道空間２９が形成される。これら軌道空間２９に、複数のころ３０が転動可能に収容されている。
外輪２０の外周面の軸方向中央には外周溝２３が形成されている。外輪２０には、外周溝２３と内周溝２２とを連通する径方向に延びる複数の貫通孔２４が、周方向に等間隔に形成されている。貫通孔２４は、ころ軸受１の内部の軌道空間２９に連通している。
ころ３０は、長手方向が凹状外形に形成された鼓状の外周面３１を有している。外周面３１の曲率は、上記各レース面１１、２１に等しいか僅かに小さい。これにより、外周面３１は上記各レース面１１、２１と軸方向に線接触するので、ころ軸受１は自己調心が可能となっている。複数のころ３０は、図２に示すようにリテーナ５０に保持されて軌道空間２９に配列される。リテーナ５０は、環状のフレーム５１から複数のガイド５２が櫛歯状に両側に延びた構成を有している。ころ３０は、周方向に隣接するガイド５２間に配設される。複数のころ３０は、リテーナ５０ごと軌道空間２９に組み込まれる。ころ３０は軌道空間２９に収容された状態で軸方向に対し傾斜し、外周面３１が内輪１０の内側レース面１１と外輪２０の外側レース面２１に接触する。
図３（ａ）に示すように、上記軌道空間２９の軸方向両端には環状の開口２９１が形成されている。これら開口２９１は、カラー４０の鍔部４１と外輪２０の端面２５間に形成されている。開口２９１は環状のシール部材６０によって塞がれている。また、シール部材６０の軸方向外側には、環状の金属シールド部材７０が配設されている。
金属シールド部材７０は剛性を有する金属からなるものであって、全体が軸方向一方側に突出する円錐状に形成されている。図３（ａ）に示すように、外輪２０の端面２５の内周側には凹所２５１が同心状に形成されるとともに凹所２５１の外周部に段差部２５２が形成されている。金属シールド部材７０は、突出側を軸方向外側に向け、外周縁部７１を段差部２５２にかしめたり圧入したりすることで外輪２０に固定される。金属シールド部材７０は開口を全て塞いではおらず、カラー（内側部材）４０の外周面に対し非接触状態でシール部材６０の一部を覆っているので、内周縁部７２とカラー４０の鍔部４１との間に環状の隙間が空いている。
シール部材６０は柔軟性を有する樹脂からなるものであって、図４に示すように、幅方向中央から外周縁部６１側が平坦に形成され、内周縁部６２側はしだいに湾曲しながら軸方向一方側に突出している。シール部材６０は、図４に示すように、取り付け前の初期状態（すなわち、力が加えられていない自然状態）において立体的になるように形成されている。なお、図２でシール部材６０は不図示である。
シール部材６０は、外周縁部６１が、外輪２０の段差部２５２に固定される金属シールド部材７０の外周縁部７１と外輪２０の凹所２５１に挟まれることにより、外輪２０に固定される。この固定状態で、シール部材６０は、外周縁部６１から内周縁部６２との間で内側すなわち軌道空間２９側に向けて凸に湾曲している。そして内周縁部６２がカラー４０の鍔部４１のテーパ面４１１に対し外側から弾性的に面接触している。内周縁部６２が弾性変形によってテーパ面４１１に押しつけられて面接触するので、密封性がより高められている。なお、シール部材６０は取り付け後の固定状態を考慮して予め立体的に形成されている。このため、シール部材６０は取り付け後の状態で内周縁部６２にしわがよったりすることがない。
以上が本実施形態のころ軸受１の構成である。ころ軸受１においては、外輪２０の貫通孔２４から、グリスガン等の注入手段によってグリス等の潤滑剤が軌道空間２９に注入される。
ころ軸受１は、カラー４０の内部が軸孔４３として構成される。軸孔４３には、例えば回転または振動するシャフト（不図示）が挿入され、カラー４０に固定される。一方、外輪２０は例えばハウジング等に固定される。軸孔４３に挿入されるシャフトの動きはカラー４０を介して内輪１０に伝わり、シャフトが回転すると内輪１０がともに回転し、これに追従してころ３０が転動することでシャフトが円滑に回転する。また、組み立て誤差や振動等に起因してころ軸受１に対しシャフトの軸心ずれが生じた場合には、その動きに追従して内輪１０の内側レース面１１がころ３０の外周面３１に摺動し、調心がなされる。この調心作用によって例えばシャフトの撓みが許容される。
［２］シール部材の作用効果
上記シール部材６０は、外周縁部６１から内周縁部６２にかけて内側に向けて凸に湾曲しており、内周縁部６２がカラー４０の鍔部４１のテーパ面４１１に対し外側から弾性的に面接触している。これによりシール部材６０はころ軸受１の内側に入り込むといった挙動が起こりにくく、かつ、テーパ面４１１と常に安定して接触する。このため、シール部材６０によってころ軸受内部への汚染物の侵入が効果的に防がれる。また、シール部材６０がころ軸受１の内側に入り込むことによって生じる回転トルクの上昇が抑えられる。シール部材６０は、外周縁部６１が金属シールド部材７０と外輪２０に挟まれ、かつ、内周縁部６２がカラー４０に面接触し得る長さを有している。このためシール部材６０は撓みやすく、カラー４０に面接触することが確保される。
シール部材６０は、図４に示したように予め立体的に形成されている。このため、シール部材６０の内周縁部６２をカラー４０のテーパ面４１１に隙間無く密着させることができる。その結果、汚染物の浸入防止効果を高めることができる。例えば、シール部材６０が立体的ではなく平面的に形成したものであると、外周縁部６１を外輪２０に固定し、かつ、内周縁部６２をテーパ面４１１に面接触させると、シール部材６０は立体的に変形するが、その際に内周縁部６２にしわや弛みが生じやすい。このため密封性が低くなり、汚染物の浸入防止効果が損なわれてしまう問題が生じる。特に、外周縁部６１が金属シールド部材７０と外輪２０に挟まれ、かつ、内周縁部６２がカラー４０に面接触し得る長さを有する場合、撓みやすくなっており、これはしわや弛みが生じやすいことを助長させる。しかし、本実施形態のようにシール部材６０を立体的に形成すれば、上記問題は起こらない。
ころ軸受１においては、貫通孔２４から軌道空間２９に注入される潤滑剤によってころ３０と各レース面１１、２１との摺動が潤滑される。潤滑剤は、貫通孔２４から軌道空間２９に注入してころ軸受内部に充満させることができる。ここで、ころ軸受内部に潤滑剤が充填すると内圧が生じる。すると、図３（ｂ）に示すようにシール部材６０の内周縁部６２がその内圧に押されて弾性変形し、面接触部分がテーパ面４１１から離れて隙間が生じる。そしてその隙間から潤滑剤による内圧が逃がされるとともに余剰の潤滑剤が漏出する。このようにシール部材３０が弾性変形して潤滑剤が漏出することで、ころ軸受内部に潤滑剤が完全に充填されたことを把握することができる。
また、このように潤滑剤がころ軸受内部に充填するにあたり、シール部材６０の内周縁部６２が弾性変形して潤滑剤が漏出して内圧が逃がされることにより、内圧で金属シールド部材７０が外輪２０から外れるという不具合が防止される。
［３］他の実施形態
上記実施形態は本発明を限定するものではない。例えば上記実施形態では、本発明の内側部材は内輪１０とカラー４０とによって構成されているが、内側部材は、図５に示すように内輪１０のみで構成されていてもよい。この場合、内輪１０の表面（外面）にシール部材６０の内周縁部６２が外側から弾性的に面接触している。また、上記実施形態のシール部材６０は内側に凸に湾曲する形状であるが、湾曲の代わりに、例えば内側に凸に屈曲する形状のものであってもよい。また、本発明はころ軸受に限定されず、玉軸受やニードルベアリング等の各種転がり軸受に適用可能である。
１…ころ軸受
１０…内輪（内側部材）
１１…内側レース面
１６…内輪の中空部
２０…外輪（外側部材）
２１…外側レース面
２４…貫通孔
２９…軌道空間
３０…ころ（転動体）
３１…ころの外周面（接触面）
４０…カラー（内側部材、円筒部材）
４１１…テーパ面（内側部材の外面）
６０…シール部材
６１…シール部材の外周縁部
６２…シール部材の内周縁部
７０…金属シールド部材

Claims (5)

  1. 内側レース面を有する内側部材と、
    前記内側レース面との間に環状の軌道空間を形成する外側レース面を有する外側部材と、
    前記軌道空間内に配置された複数の転動体と、
    前記軌道空間の軸方向両端の開口を塞ぐ柔軟性を有する環状のシール部材と、
    前記シール部材の軸方向外側に配設された環状の金属シールド部材と、を備え、
    前記シール部材は、外周縁部と、前記内側部材の外面に接触する内周縁部とを有し、自然状態において前記外周縁部と前記内周縁部との間で軸方向内側から見て凸になるように立体的に形成されているとともに、取り付けた状態においては前記内周縁部が前記内側部材の外面に対し弾性的に面接触し、
    前記金属シールド部材は前記外周縁部を前記外側部材との間に挟んだ状態で前記外側部材に固定され、前記内側部材の外面に対し非接触状態で前記シール部材の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする転がり軸受。
  2. 前記シール部材は、前記外周縁部と前記内周縁部との間で湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
  3. 前記内側レース面が球面であり、前記転動体が前記球面と線接触する接触面を有するころであることを特徴とする自己調心可能な請求項１または２に記載の転がり軸受。
  4. 前記内側部材または前記外側部材に、潤滑剤を注入するための貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
  5. 前記内側部材は、前記内側レース面を有する内輪と、該内輪の中空部に嵌合される円筒部材とを有し、前記シール部材の前記内周縁部は、該内輪もしくは該円筒部材の少なくともいずれか一方に面接触していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
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