JP2017096451A - 磁性流体シール付き軸受 - Google Patents
磁性流体シール付き軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017096451A JP2017096451A JP2015231002A JP2015231002A JP2017096451A JP 2017096451 A JP2017096451 A JP 2017096451A JP 2015231002 A JP2015231002 A JP 2015231002A JP 2015231002 A JP2015231002 A JP 2015231002A JP 2017096451 A JP2017096451 A JP 2017096451A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- magnetic
- inner ring
- outer ring
- electrode plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
- F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
- F16C33/7803—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings
- F16C33/7806—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings for spherical roller bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
- F16C33/762—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid
- F16C33/763—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid retained in the sealing gap
- F16C33/765—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid retained in the sealing gap by a magnetic field
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
- F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
- F16C33/784—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
- F16C33/7843—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc
- F16C33/7846—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc with a gap between the annular disc and the inner race
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
- F16J15/43—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
Abstract
【課題】隙間部分で安定したシール性能が得られる磁性流体シール付き軸受を提供する。
【解決手段】磁性流体シール付き軸受1は、磁性材で形成された内輪3及び外輪5と、内輪と外輪の間に介装された複数の転動体7と、内輪の外周面との間に隙間が生じるように外輪の内周面に対して装着され、磁性材で形成されたリング状の極板30と、リング状の極板の軸方向内側面に取着され、軸方向に磁極が向くように着磁されて外輪側と内輪側にそれぞれ磁気回路を形成するリング状の磁石20と、内輪側の磁気回路に保持され、隙間をシールする内輪側磁性流体25と、内輪側で生じる磁気回路の磁界強度を、外輪側で生じる磁気回路の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段50と、を有する。
【選択図】 図2
【解決手段】磁性流体シール付き軸受1は、磁性材で形成された内輪3及び外輪5と、内輪と外輪の間に介装された複数の転動体7と、内輪の外周面との間に隙間が生じるように外輪の内周面に対して装着され、磁性材で形成されたリング状の極板30と、リング状の極板の軸方向内側面に取着され、軸方向に磁極が向くように着磁されて外輪側と内輪側にそれぞれ磁気回路を形成するリング状の磁石20と、内輪側の磁気回路に保持され、隙間をシールする内輪側磁性流体25と、内輪側で生じる磁気回路の磁界強度を、外輪側で生じる磁気回路の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段50と、を有する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、各種の動力伝達機構に配設され、回転軸を回転自在に支持すると共に、内部に埃や水分などの異物が侵入しないようにする磁性流体シール付き軸受に関する。
一般的に、各種の駆動力伝達機構に設置される回転軸は、軸受を介して回転自在に支持されている。この場合、軸受は、内輪と外輪との間に周方向に沿って複数の転動体(転がり部材)を収容した、いわゆるボールベアリング(玉軸受)を用いることが多く、このようなタイプの軸受を用いることで、回転軸の回転性能の向上を図っている。
このような軸受は、様々な駆動装置における駆動力伝達機構の回転軸の支持手段として用いられるが、駆動装置によっては、軸受部分を通過して、内部に埃、水分等の異物の侵入を防止したいことがある。また、軸受そのものに異物が侵入すると、回転性能が劣化したり、異音が生じる等の問題が生じる。そこで、例えば、特許文献1には、磁性流体によるシール機能を備えた磁性流体シール付き軸受が開示されている。
前記特許文献1に開示された磁性流体シール付き軸受は、リング状(環状)の磁石を取着したリング状の極板を内輪又は外輪に装着(嵌入)し、他方の外輪又は内輪に隙間を形成し、その隙間部分に磁性流体を保持することで内部への異物の侵入を防止している。なお、特許文献1に開示された磁性流体シール付き軸受は、リング状の磁石は軸方向に着磁されており、その開口側にリング状の極板を取着したものであり、このような構成では、内輪側と外輪側のそれぞれに磁気回路が形成されることから、リング状の極板(リング状の磁石)の装着側に生じている微小な隙間(以下、装着側に隙間が生じている場合、微小隙間と称する)にも磁性流体を保持し、外輪側及び内輪側から内部に異物が侵入しないようにしている。
ところで、上記したように、リング状の磁石を軸方向に着磁し、それをリング状の極板に取着した場合、径方向の両側には、同じ磁界強度の磁気回路が形成される(図1(a)の模式図参照)。すなわち、特許文献1に開示されているように、リング状の極板30及びリング状の磁石20の肉厚が均一であれば、内外輪間の径方向の両側(内輪側がY1、外輪側がY2となる)の夫々に形成される磁気回路M1,M2の磁界強度は、内輪及び外輪が存在しない状態で極板30のみを考慮するとおおよそ等しくなる。
しかし、内輪(又は外輪)と極板との間に隙間を形成し、その隙間に磁性流体を保持させることから、隙間側で発生している磁気回路の磁界強度は、装着側(嵌入側)で発生している磁気回路の磁界強度よりも弱くなる。すなわち、図1(a)において、内輪側に隙間を形成していると、その部分は非磁性材が介在した状態になることから透磁率が低下してしまい、極板30の端面30aから磁性材である内輪に向かう磁力(磁界強度)は、極板30の端面30bから磁性材である外輪に向かう磁力(磁界強度)よりも弱くなってしまう。この結果、隙間に保持される磁性流体の保持力が弱く、十分で安定したシール性能が得られない。
なお、隙間部分で十分なシール力を得るためには、発生する磁界強度が大きい磁石を配設する必要があり、磁性流体シール付き軸受を効率的に小型化することができない。
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、隙間部分で安定したシール性能が得られる磁性流体シール付き軸受を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明に係る磁性流体シール付き軸受は、磁性材で形成された内輪及び外輪と、前記内輪と外輪の間に介装された複数の転動体と、前記内輪の外周面との間に隙間が生じるように前記外輪の内周面に対して装着され、磁性材で形成されたリング状の極板と、前記リング状の極板の軸方向内側面に取着され、軸方向に磁極が向くように着磁されて外輪側と内輪側にそれぞれ磁気回路を形成するリング状の磁石と、前記内輪側の磁気回路に保持され、前記隙間をシールする内輪側磁性流体と、前記内輪側で生じる磁気回路の磁界強度を、前記外輪側で生じる磁気回路の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段と、を有することを特徴とする。
上記した構成によれば、軸方向に着磁されたリング状の磁石をリング状の極板に取着することによって、内輪側及び外輪側には、対称となる磁気回路が形成される。この場合、内輪の外周面との間で生じている隙間によって内輪側の磁気回路の磁力は、外輪側の磁気回路の磁力と比較すると弱くなるが、前記磁界強度向上手段によって、内輪側の磁気回路の磁力を外輪側の磁気回路の磁力よりも高めているため、隙間に保持される磁性流体の保持力が向上し、安定したシール特性が得られるようになる。
上記した磁界強度向上手段は、リング状の極板にリング状の磁石を取着した状態で、内輪側で形成される磁気回路の磁力が、外輪側で形成される磁気回路の磁力よりも高くする構成となっていればよい。磁界強度向上手段は、例えば、図1(b)に示すように、リング状の極板30を、外輪側Y2よりも内輪側Y1を厚く(T1>T2)なるように形成することで構成することができ、このような構成により、内輪側の磁気回路M1の磁界強度を外輪側の磁気回路M2の磁界強度よりも高めることが可能となる。すなわち、磁石20によって発生する磁界強度は、極板30の表面積に依存しており、隙間側の表面積を多くすることで、隙間部分での磁界強度を効果的に高め、隙間によって透磁率が低下しても十分な磁力を得ることが可能である。したがって、このような磁界強度向上手段を有するリング状の極板及びリング状の磁石を内外輪間に配設することで、隙間側の磁界強度を従来の構成(図1(a)に示す構成)と比較して効率的に高めることが可能となり、安定したシール特性が得られる。
磁界強度向上手段については、例えば、リング状の極板について、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面を有するように形成したり、前記リング状の極板と外輪の内周面との間に非磁性のスペーサを介在することで構成することが可能である。
また、外輪側の内周面と、リング状の極板及びリング状の磁石との間に、微小隙間が生じる構成では、その部分に磁性流体(外輪側磁性流体)を保持しておくことが好ましく、これにより、内部を確実にシールすることが可能となる。
また、外輪側の内周面と、リング状の極板及びリング状の磁石との間に、微小隙間が生じる構成では、その部分に磁性流体(外輪側磁性流体)を保持しておくことが好ましく、これにより、内部を確実にシールすることが可能となる。
なお、上記した構成のリング状の磁石を取着したリング状の極板は、上記した構成とは逆に、内輪の外周面に対して装着され、外輪側に隙間を形成して外輪側磁性流体を保持して内部をシールするものであっても良い。
本発明によれば、隙間部分で安定したシール性能が得られる磁性流体シール付き軸受が得られる。
以下、図面を参照しながら本発明に係る磁性流体シール付き軸受の実施形態について説明する。
図2及び図3は、本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第1の実施形態を示す図であり、図2は軸方向に沿った断面図、図3は図2の要部の拡大図である。
図2及び図3は、本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第1の実施形態を示す図であり、図2は軸方向に沿った断面図、図3は図2の要部の拡大図である。
本実施形態に係る磁性流体シール付き軸受(以下、軸受とも称する)1は、円筒状の内輪3と、これを囲繞する円筒状の外輪5と、前記内輪3と外輪5との間に介装される複数の転動体(転がり部材)7とを備えている。前記転動体7は、周方向に延出するリテーナ(保持器)8に保持されており、内輪3と外輪5を相対的に回転可能としている。
前記内輪3、外輪5及び転動体7は、磁性を有する材料、例えばクロム系ステンレス(SUS440C)によって形成されており、前記リテーナ8は、耐食性、耐熱性に優れた材料、例えばステンレス材(SUS304)によって形成されている。なお、転動体7については、必ずしも磁性体である必要はない。また、本実施形態の内輪3及び外輪5は、軸方向(軸受の軸芯方向)Xにおける長さが同一(略同一であっても良い)となるように構成されているが、外輪5を内輪3よりも軸方向に長く形成しても良いし、内輪3を外輪5よりも軸方向に長く形成しても良い。
前記内輪3と外輪5の開口側には、以下に詳述する磁気シール機構(磁性流体シール)10が設置されている。なお、本実施形態では、前記内輪3と外輪5の両側の開口に、同じ構成の磁気シール機構10が配設されているため、以下の説明では、図1の右上の部分(主要部)を参照して説明する。
磁気シール機構10は、リング状に構成された磁石(以下、磁石とも称する)20と、この磁石20を軸方向内側面に取着するリング状の極板(以下、極板とも称する)30と、前記磁石20によって形成される磁気回路に保持される磁性流体(本実施形態では、内輪側磁性流体25)と、を有しており、これらの部材により、前記転動体7内に、埃、水分等が侵入しないようにシールする機能を有している。
前記磁石20としては、磁束密度が高く、磁力が強い永久磁石、例えば、焼結製法によって作成されるネオジム磁石を用いることができ、予め軸方向(軸受の軸芯方向)Xに磁極(S極、N極)が向くように着磁されている。また、磁石20の軸方向外側面には、前記極板30が接するように配設される。極板30は、前記磁石20と略同一のリング状の外観形状となっており、磁性を有する材料、例えばクロム系ステンレス(SUS440C)によって形成されている。したがって、内輪側及び外輪側には、図1に示したように、それぞれ磁気回路M1,M2が形成される。
前記磁気回路によって保持される磁性流体は、例えばFe3O4のような磁性微粒子を、界面活性剤によりベースオイルに分散させて構成されたものであり、粘性があって磁石を近づけると反応する特性を備えている。すなわち、後述する隙間G部分に、そのような磁性流体を保持することによって隙間をシールし、内部に埃、水分等の異物が侵入することを防止する機能を備えている。
本実施形態の外輪5には、転動体側の内周面5aに段差5bが形成されており、この段差5bにより、外輪5は、開口側が薄肉領域5A、転動体側が厚肉領域5Bとなって、軸方向の外側の内外輪間隔が内側よりも大きく形成されている。この段差5bは、開口側から挿入(嵌入)して所定位置に装着される磁石20(極板30が取着された磁石20;磁石とユニット化された極板)を当て付けて位置決め固定する機能を備えている。このため段差5bは、軸方向に対して垂直な面とすることが好ましい。なお、段差5bは、本実施形態のように、垂直な面に限定されるものではなく、磁石20を安定して保持できるのであれば、階段状に形成されていたり、傾斜状(斜面)に形成されていても良い。
前記極板30は、内輪3の外周面3aとの間に隙間Gが生じるように磁石20に対して取着されている。この場合、極板30は、磁石20の内輪側縁面20aよりも径方向内側に突出する大きさに形成されており、前記磁石20は、極板30に取着された状態で、内輪3の外周面3aとの間で上記した隙間Gと略同程度の隙間(図に示す構成では、隙間Gよりも僅かに大きい隙間)が生じるように形成されている。前記磁性流体(内輪側磁性流体25)は、スポイト等の注入器具によって隙間Gに充填すると、磁気回路の磁力によって保持される。前記磁石20と極板30については、磁気吸着によって固定しても良いし、磁気吸着に加え接着剤を介在して固定しても良い。
前記内輪3の外周面には、極板30の内輪側縁面30aと対向する部分に、外周面と直交する方向に段差3bを形成しておくことが好ましい。このような段差3bを形成しておくことで、内輪側磁性流体25が径方向に拡がるように保持された状態となり、シール性をより高めることが可能となる。また、前記極板30については、内輪3及び外輪5の露出端面位置Pから軸方向に突出しないように固定することが好ましい。極板30を軸方向に突出させない(好ましくは、露出端面位置Pから窪んだ位置に配設する)ことで、磁性流体25に他物が接触する可能性が減り、磁性流体の散逸を防止することが可能となる。
前記磁気シール機構10は、内輪側で生じる磁気回路M1の磁界強度を、外輪側で生じる磁気回路M2の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段50が設けられている。
磁界強度向上手段50は、内外輪間の径方向の両側において極板30を通じて内輪側及び外輪側の夫々に流れる磁束量を、相対的に内輪側を多くさせるものであれば良く、このような磁界強度向上手段50を設けることで、磁石20が取着された極板30を所定の位置に設置した際、隙間側の磁力が、磁界強度向上手段50を設けない構成と比較して強くなり、安定して内輪側磁性流体25を保持することが可能となる。
磁界強度向上手段50は、内外輪間の径方向の両側において極板30を通じて内輪側及び外輪側の夫々に流れる磁束量を、相対的に内輪側を多くさせるものであれば良く、このような磁界強度向上手段50を設けることで、磁石20が取着された極板30を所定の位置に設置した際、隙間側の磁力が、磁界強度向上手段50を設けない構成と比較して強くなり、安定して内輪側磁性流体25を保持することが可能となる。
本実施形態では、極板30に磁界強度向上手段50を設けており、極板30の内輪側を肉厚にし、外輪側を薄肉にすることで構成されている。すなわち、磁束量は表面積に依存することから、内輪の外周面に対向する極板30の肉厚を、外輪の内周面に対する肉厚よりも厚くすることで磁束量が多くなり、結果として内輪側で形成される磁気回路の磁界強度を強くすることが可能となる。
具体的に、本実施形態では、極板30に、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面30bを形成しており、外輪側の薄肉厚化された縁部30cを磁石20の外輪側縁面20bと一致させている。このような構成によれば、磁石20による磁束が内輪側に偏重し、隙間部分の磁力を低下させることなく、安定して内輪側磁性流体25を保持することが可能となる。また、極板30の外輪側の縁部30cを磁石20の外輪側縁面20bと一致させたことで両者の位置決めが容易に行えるようになる。
上記した構成では、内輪側の隙間Gに内輪側磁性流体25を保持する構成としたが、前記磁石20の寸法公差によって、外輪5の内周面5aと磁石20との間に微小な隙間が生じている可能性もあるため、そのような微小隙間に外輪側磁性流体(図示せず)を充填することでシール性をより向上することが可能となる。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態では、前記実施形態と同様な構成については同一の参照符号を付し、詳細な説明については省略する。
図4は、本発明の第2の実施形態を示す要部拡大図である。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、極板30に、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面30bを形成するとともに、その中間部分でテーパ面を終端させて、極板30を断面略台形状に形成している。このため、極板30の外輪側の薄肉厚化された縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間には空隙が形成され、この部分が非磁性のスペーサとしての機能を果たすこととなる。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、極板30に、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面30bを形成するとともに、その中間部分でテーパ面を終端させて、極板30を断面略台形状に形成している。このため、極板30の外輪側の薄肉厚化された縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間には空隙が形成され、この部分が非磁性のスペーサとしての機能を果たすこととなる。
このような構成によれば、第1の実施形態の構成よりも内輪側に形成される磁気回路の磁力を更に高めることが可能となり、より安定して内輪側磁性流体25を隙間G内に保持することが可能となる。
図5は、本発明の第3の実施形態を示す要部拡大図である。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、極板30を均一の肉厚とし、その外輪側に配設される樹脂等の非磁性材料で形成されたリング状のスペーサ51を有している。このような非磁性のスペーサ51を、極板30の外輪側の縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間に介在することで、上記した実施形態と同様、内輪側に形成される磁気回路の磁力を高めることが可能となり、安定して内輪側磁性流体25を隙間G内に保持することが可能となる。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、極板30を均一の肉厚とし、その外輪側に配設される樹脂等の非磁性材料で形成されたリング状のスペーサ51を有している。このような非磁性のスペーサ51を、極板30の外輪側の縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間に介在することで、上記した実施形態と同様、内輪側に形成される磁気回路の磁力を高めることが可能となり、安定して内輪側磁性流体25を隙間G内に保持することが可能となる。
また、前記スペーサ51を樹脂材で形成することにより、極板30及び磁石20と一体化してユニット化することが容易となり、内外輪の間の組み付け及び位置決めが容易に行えるようになる。なお、スペーサ51については、非磁性材料であれば良く、非磁性の金属や単なる空気層であっても良い。また、スペーサ51は、その径方向長さが隙間Gの長さよりも長いことが好ましく、これにより、より効果的に内輪側の磁界強度を向上して磁性流体を安定して保持することが可能となる。
更に、本実施形態では、外輪5の内周面5aと磁石20との間の微小隙間にも外輪側磁性流体25aを充填しており、これにより内部のシール性をより高めることが可能となる。このような外輪側磁性流体25aは、内輪側磁性流体を充填する際に、そのまま外輪側に充填することで配設することが可能である。
図6は、本発明の第4の実施形態を示す要部拡大図である。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、第3実施形態と同様、極板と外輪との間に介在される樹脂製のスペーサ53を備えている。このスペーサ53の内輪側には、リング状の凹所53aが形成されており、この部分にリング状の極板30が取着されている。すなわち、樹脂製のスペーサ53は、内外輪間の開口部分に表面が露出した状態となっており、リング状の極板30を表面に露出させることなく、軸方向内側に保持している。
本実施形態の磁界強度向上手段50は、第3実施形態と同様、極板と外輪との間に介在される樹脂製のスペーサ53を備えている。このスペーサ53の内輪側には、リング状の凹所53aが形成されており、この部分にリング状の極板30が取着されている。すなわち、樹脂製のスペーサ53は、内外輪間の開口部分に表面が露出した状態となっており、リング状の極板30を表面に露出させることなく、軸方向内側に保持している。
このような構成によれば、スペーサ53と共に極板30及び磁石20を精度良くユニット化することができ、組み付けを容易に行うことが可能となる。また、このような構成では、開口部分は、樹脂製のスペーサ53の表面が露出した状態になることから、極板の表面を保護することができ、更には、色彩等を付すことにより外観の向上も図れる。
上述した各実施形態における軸受1の磁気シール機構10は、いずれも隙間Gを内輪側に形成し、その部分に内輪側磁性流体を保持するようにしたが、いずれの実施形態においても、隙間Gは外輪側に形成しても良い。
図7は、本発明の第5の実施形態を示す要部拡大図である。
この実施形態では、第1の実施形態と同様な構成で、極板30の外輪側縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間に磁性流体(外輪側磁性流体)26を保持している。前記極板30は、第1の実施形態とは逆に、外輪側から内輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面30bを有しており、内輪側の薄肉厚化された縁部30a´を磁石20の内輪側縁面20aと一致させている。このような構成では、磁石20による磁束が外輪側に偏重し、隙間部分の磁力を低下させることなく、安定して外輪側磁性流体26を保持することが可能となる。また、極板30の内輪側の縁部30a´を磁石20の内輪側縁面20aと一致させたことで両者の位置決めが容易に行えるようになる。
この実施形態では、第1の実施形態と同様な構成で、極板30の外輪側縁部30c´と外輪5の内周面5aとの間に磁性流体(外輪側磁性流体)26を保持している。前記極板30は、第1の実施形態とは逆に、外輪側から内輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面30bを有しており、内輪側の薄肉厚化された縁部30a´を磁石20の内輪側縁面20aと一致させている。このような構成では、磁石20による磁束が外輪側に偏重し、隙間部分の磁力を低下させることなく、安定して外輪側磁性流体26を保持することが可能となる。また、極板30の内輪側の縁部30a´を磁石20の内輪側縁面20aと一致させたことで両者の位置決めが容易に行えるようになる。
また、外輪側に隙間を形成して、上記した第2実施形態から第4実施形態と同様な磁気シール機構とする場合、内輪側に生じる微小隙間に、内輪側磁性流体を保持するように構成しても良い。
図8は、従来の構成による磁気回路と、本発明の構成による磁気回路とを対比した磁界強度部分布を示す図である。
対比する軸受は、いずれも内外輪の大きさ、磁気シール機構における磁石の大きさ、極板の基本的な厚さ、隙間Gの大きさを同一条件としており、図1(a)に示したように、極板を通常タイプの形状としたもの、図5に示したように、極板の外輪側に非磁性のスペーサ(空気層)を配設したもの、図3に示したように、極板にテーパ面を形成したものである。このような3つのタイプの軸受について、一般的に流布している磁場解析ソフトを使用してパソコンソフト上で磁界強度分布をシミュレーションしたのが図8である。
対比する軸受は、いずれも内外輪の大きさ、磁気シール機構における磁石の大きさ、極板の基本的な厚さ、隙間Gの大きさを同一条件としており、図1(a)に示したように、極板を通常タイプの形状としたもの、図5に示したように、極板の外輪側に非磁性のスペーサ(空気層)を配設したもの、図3に示したように、極板にテーパ面を形成したものである。このような3つのタイプの軸受について、一般的に流布している磁場解析ソフトを使用してパソコンソフト上で磁界強度分布をシミュレーションしたのが図8である。
この磁界強度分布に見られるように、図1(a)に示す通常タイプの磁気シール機構では、上述した「発明が解決しようとする課題」の欄で指摘したように、隙間側で生じる磁界の強度が弱くなっており、したがって、磁性流体は保持するものの、その保持力は弱いものとなる。これに対し、極板の外輪側に非磁性のスペーサを介在させたもの、及び、極板を外輪側に向けて次第に薄肉厚化したものは、隙間側で生じる磁界の強度が強く、磁性流体の保持も安定する。
なお、非磁性のスペーサを極板と外輪の内周面との間に介在するタイプでは、スペーサの径方向の長さを隙間の長さよりも若干広くしてシミュレーションしたが、スペーサの径方向の長さを更に広げることで、隙間側の磁界強度をより強くすることが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることはなく、適宜変形することが可能である。
上述した磁界強度向上手段については、図1(a)に示したように、リング状の磁石にリング状の極板を配設した通常の配置構成では、これを内外輪間に組み込んだ際、隙間側の磁界強度が低下することに着目したものであり、これを、例えば図1(b)に示すように、隙間側で生じる磁気回路の磁界強度を向上するように構成したものであれば、極板の形状、配置態様以外にも適宜変形することが可能である。例えば、磁石を隙間側に偏倚して配設しても良いし、極板については、隙間側の透磁率及び飽和磁束密度が高くなるような材料で構成したものであっても良い。
また、上記した実施形態における磁気シール機構では、磁石20は、外輪側に形成された段差5b、或いは、内輪側に形成された段差3bに当て付けて位置決め固定したが、段差を形成することなく磁石20を嵌入(圧入)して固定する構成であっても良いし、磁石を取着した極板を段差等に当て付けて位置決め固定する構成であっても良い。この場合、極板に、別途、段差に当て付くような凹凸等を形成しておいても良い。
また、上記した各実施形態では、内輪3及び外輪5の表面に、電解クロム酸処理を施しておくことが好ましい。このように電解クロム酸処理を施しておくことで、錆や腐食によって表面に亀裂や裂けが生じることが防止でき、埃や異物が内部に侵入して行くことを確実に防止することが可能となる。
さらに、上記した実施形態の構成において、開口側に極板30が露出する場合、その軸方向外側の表面に、軸方向外方からリング状のシールド(密閉カバー)を圧入固定しておいても良い。このようなシールドは、耐食性、耐熱性に優れた材料、例えばステンレス材(SUS304)や樹脂等によって形成することが可能であり、このようなシールドを配設することで、異物の侵入をより効果的に防止できると共に、砂鉄のような磁性物(異物)が磁石20に付着することを効果的に防止することができる。
1 磁性流体シール付き軸受
3 内輪
5 外輪
7 転動体
10 磁気シール機構
20 リング状の磁石
25 内輪側磁性流体
26 外輪側磁性流体
30 リング状の極板
50 磁界強度向上手段
G 隙間
3 内輪
5 外輪
7 転動体
10 磁気シール機構
20 リング状の磁石
25 内輪側磁性流体
26 外輪側磁性流体
30 リング状の極板
50 磁界強度向上手段
G 隙間
Claims (12)
- 磁性材で形成された内輪及び外輪と、
前記内輪と外輪の間に介装された複数の転動体と、
前記内輪の外周面との間に隙間が生じるように前記外輪の内周面に対して装着され、磁性材で形成されたリング状の極板と、
前記リング状の極板の軸方向内側面に取着され、軸方向に磁極が向くように着磁されて外輪側と内輪側にそれぞれ磁気回路を形成するリング状の磁石と、
前記内輪側の磁気回路に保持され、前記隙間をシールする内輪側磁性流体と、
前記内輪側で生じる磁気回路の磁界強度を、前記外輪側で生じる磁気回路の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段と、
を有することを特徴とする磁性流体シール付き軸受。 - 前記磁界強度向上手段は、内輪側が肉厚で外輪側が薄肉に形成された前記リング状の極板を有することを特徴とする請求項1に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記リング状の極板は、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面を有することを特徴とする請求項2に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記磁界強度向上手段は、前記リング状の極板と外輪の内周面との間に介在される非磁性のスペーサを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記非磁性のスペーサは樹脂材で形成されており、前記内外輪間の開口部分に表面が露出した状態で、前記リング状の極板を保持していることを特徴とする請求項4に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記外輪の内周面と、前記リング状の極板及びリング状の磁石との間に生じる微小隙間に外輪側磁性流体を保持したことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 磁性材で形成された内輪及び外輪と、
前記内輪と外輪の間に介装された複数の転動体と、
前記外輪の内周面との間に隙間が生じるように前記内輪の外周面に対して装着され、磁性材で形成されたリング状の極板と、
前記リング状の極板の軸方向内側面に取着され、軸方向に磁極が向くように着磁されて外輪側と内輪側にそれぞれ磁気回路を形成するリング状の磁石と、
前記外輪側の磁気回路に保持され、前記隙間をシールする外輪側磁性流体と、
前記外輪側で生じる磁気回路の磁界強度を、前記内輪側で生じる磁気回路の磁界強度よりも高くする磁界強度向上手段と、
を有することを特徴とする磁性流体シール付き軸受。 - 前記磁界強度向上手段は、外輪側が肉厚で内輪側が薄肉に形成された前記リング状の極板を有することを特徴とする請求項7に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記リング状の極板は、内輪側から外輪側に向けて次第に薄肉厚化するテーパ面を有することを特徴とする請求項8に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記磁界強度向上手段は、前記リング状の極板と内輪の外周面との間に介在される非磁性のスペーサを有することを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記非磁性のスペーサは樹脂材で形成されており、前記内外輪間の開口部分に表面が露出した状態で、前記リング状の極板を保持していることを特徴とする請求項10に記載の磁性流体シール付き軸受。
- 前記内輪の外周面と、前記リング状の極板及びリング状の磁石との間に生じる微小隙間に内輪側磁性流体を保持したことを特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載の磁性流体シール付き軸受。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015231002A JP2017096451A (ja) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 磁性流体シール付き軸受 |
KR1020187014317A KR102684896B1 (ko) | 2015-11-26 | 2016-11-25 | 자성 유체 시일을 갖는 베어링 |
CN201680067336.7A CN108291581A (zh) | 2015-11-26 | 2016-11-25 | 带有磁性流体密封的轴承 |
PCT/JP2016/085833 WO2017090778A1 (ja) | 2015-11-26 | 2016-11-25 | 磁性流体シール付き軸受 |
EP16868721.8A EP3382224B1 (en) | 2015-11-26 | 2016-11-25 | Ferrofluid seal-equipped bearing |
US15/778,850 US10520034B2 (en) | 2015-11-26 | 2016-11-25 | Magnetic fluid sealed bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015231002A JP2017096451A (ja) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 磁性流体シール付き軸受 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019106919A Division JP6687787B2 (ja) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | 磁性流体シール付き軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017096451A true JP2017096451A (ja) | 2017-06-01 |
Family
ID=58763545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015231002A Pending JP2017096451A (ja) | 2015-11-26 | 2015-11-26 | 磁性流体シール付き軸受 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10520034B2 (ja) |
EP (1) | EP3382224B1 (ja) |
JP (1) | JP2017096451A (ja) |
KR (1) | KR102684896B1 (ja) |
CN (1) | CN108291581A (ja) |
WO (1) | WO2017090778A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11795998B2 (en) * | 2020-06-09 | 2023-10-24 | Milo Hughes | System and method for race geometry and pressure seal for use in space suits |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5935773U (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-06 | 東北金属工業株式会社 | 密封装置 |
JPS63163029A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-06 | Koyo Seiko Co Ltd | 密封装置 |
JPS63246577A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-13 | Nippon Seiko Kk | 密封装置 |
JPS63177325U (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-17 | ||
JPH02286967A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Nippon Seiko Kk | 磁性流体シール装置 |
JP2015010674A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
JP2015010673A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1048217A1 (ru) * | 1982-06-15 | 1983-10-15 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Полюс" При Ивановском Ордена "Знак Почета" Энергетическом Институте Им.В.И.Ленина | Магнитожидкостное уплотнение |
JPS5935773A (ja) * | 1982-08-21 | 1984-02-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | 材料実験用連続型加熱炉 |
US4830384A (en) * | 1987-06-29 | 1989-05-16 | Ferrofluidics Corporation | Compact long-life magnetic fluid seal |
US5161902A (en) * | 1988-09-29 | 1992-11-10 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Magnetic sealing device for use between first and second magnetic members which rotate relative to each other |
DE8904503U1 (de) * | 1989-04-11 | 1989-05-18 | FAG Kugelfischer Georg Schäfer KGaA, 8720 Schweinfurt | In einem Wälzlager eingebaute Magnetflüssigkeitsdichtung |
US5051853A (en) * | 1989-04-26 | 1991-09-24 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Magnetic disc device |
US5267737A (en) * | 1992-01-16 | 1993-12-07 | International Business Machines, Corp. | Magnetic fluid seal containment shield |
US6029978A (en) * | 1996-09-17 | 2000-02-29 | Seagate Technology, Inc. | Grounding and conductivity improvement for ferrofluid seals |
WO2012086320A1 (ja) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | イーグル工業株式会社 | 磁性流体を利用したシール装置 |
JP5797600B2 (ja) * | 2012-04-26 | 2015-10-21 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
JP6574118B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2019-09-11 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
-
2015
- 2015-11-26 JP JP2015231002A patent/JP2017096451A/ja active Pending
-
2016
- 2016-11-25 KR KR1020187014317A patent/KR102684896B1/ko active IP Right Grant
- 2016-11-25 WO PCT/JP2016/085833 patent/WO2017090778A1/ja active Application Filing
- 2016-11-25 EP EP16868721.8A patent/EP3382224B1/en active Active
- 2016-11-25 CN CN201680067336.7A patent/CN108291581A/zh active Pending
- 2016-11-25 US US15/778,850 patent/US10520034B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5935773U (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-06 | 東北金属工業株式会社 | 密封装置 |
JPS63163029A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-06 | Koyo Seiko Co Ltd | 密封装置 |
JPS63246577A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-13 | Nippon Seiko Kk | 密封装置 |
JPS63177325U (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-17 | ||
JPH02286967A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Nippon Seiko Kk | 磁性流体シール装置 |
JP2015010674A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
JP2015010673A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | グローブライド株式会社 | 磁性流体シール付き軸受 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180084807A (ko) | 2018-07-25 |
US10520034B2 (en) | 2019-12-31 |
EP3382224A1 (en) | 2018-10-03 |
KR102684896B1 (ko) | 2024-07-16 |
EP3382224A4 (en) | 2019-03-27 |
US20180355911A1 (en) | 2018-12-13 |
EP3382224B1 (en) | 2020-08-12 |
WO2017090778A1 (ja) | 2017-06-01 |
CN108291581A (zh) | 2018-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3009699B1 (en) | Bearing with magnetic fluid seal | |
JP6574118B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP2011084265A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2010151277A (ja) | 回転速度検出装置付き車輪用軸受装置 | |
JP2013092206A (ja) | シール付車輪支持用軸受ユニット | |
JP6737660B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受ユニット、及び、そのような軸受ユニットを備えた駆動モータ | |
WO2017090778A1 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP2019168112A (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP6231468B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受、及び磁性流体シール付き軸受を配設した魚釣用リール | |
JP2010151279A (ja) | 回転速度検出装置付き車輪用軸受装置 | |
JP6074328B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP2012224265A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP5752486B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP6126641B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP6722095B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JPH1123597A (ja) | 回転速度センサを備えた軸受 | |
JP6074468B2 (ja) | 磁性流体シール付き軸受 | |
JP4290215B2 (ja) | 密封装置 | |
JP2019152276A (ja) | ハブユニット軸受 | |
JP2016183782A (ja) | 磁性流体シール付き軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181011 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181203 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190516 |