JP2019219011A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころ軸受の保持器とシール部材とを一体に固定するに際し、部品点数をできる限り少なくして容易に製造できるようにし、且つ、その耐久性を高める。
【解決手段】外輪１及び内輪２と、外輪１と内輪２との間の環状空間に配置された円すいころ３と、円すいころ３を保持するポケット４ｃを有するテーパ状の保持器４と、環状空間の軸方向端部を閉じるシール部材２０，３０とを備え、シール部材２０，３０は、保持器４の軸方向端部に嵌合又はインサート成型により一体に固定されている、または、シール部材２０，３０と保持器４とは一体に成型されている円すいころ軸受とした。シール部材２０，３０は、外輪１と内輪２に対してそれぞれ摺接する。
【選択図】図１

Description

この発明は、オイルシールを備えた円すいころ軸受に関するものである。

自動車等の輸送機器や、その他各種の産業機械等の軸受部において、円すいころ軸受が用いられる場合がある。円すいころ軸受は、円すい面状の軌道面を有する内輪と外輪の間に円すいころを配置し、その円すいころを、内輪と外輪との間の環状空間に配置した円すい筒状の保持器によって、周方向に沿って保持した形態となっている。

また、円すいころは、通常、内輪の軌道面の大径側において外径側へ突出するように設けられた大鍔部と、内輪の軌道面の小径側において外径側へ突出するように設けられた小鍔部との間に配置され、その軸方向への移動が規制されている。この大鍔部と小鍔部により、軸受の組み立て時や組み込み時等に、円すいころが保持器から分離しにくいようにしている。

ただし、一部の円すいころ軸受では、内輪の加工を容易にし、あるいは、コストダウンを図るために、内輪の小鍔部を省略したものもある。

一般に円すいころ軸受では、内輪と外輪との間の環状の軸受空間の軸方向端部に、その軸受空間と外部とを隔てるオイルシールが用いられる場合が多い。このオイルシールとして、例えば、接触型オイルシールでは、内輪の外径面又は外輪の内径面にシール部材を圧入し、そのシール部材が、対側の軌道輪に摺接することでオイルやグリース等の潤滑材の漏れや流入を防止している。

ところで、円すいころ軸受において、オイルシールを構成するシール部材を軸受空間の軸方向端部に取り付けると、保持器とシール部材との干渉を避ける必要がある。このため、軸受の組幅（軸受の軸方向寸法）が大きくなり、軸受が大型化する傾向がある。しかし、各種の機器類における軸受の組み込みスペースは限られている場合が多く、軸受はできる限りコンパクトであることが望ましい。

なお、特許文献１〜３では、保持器とシール部材とを一体に固定した各種形式の軸受が開示されている。保持器とシール部材とを一体に固定すれば、軸受の軸方向寸法の大型化を抑制できる。

特開２０１５−０２１５８２号公報（第１０頁第５図参照） 実開平０３−１２７８２２号公報（第１３頁第１図、第２図参照） 独国特許公開ＤＥ１０ ２０１２ ２０７ ７４５ Ａ１公報

上記特許文献１では、円すいころ軸受において、保持器の軸方向端部に、内輪の外径面及び外輪の内径面に接するリップを設けている。上記特許文献２では、円すいころ軸受において、保持器の軸方向端部に環状のシール部材（フィルタシール）を配置し、そのシール部材をシール押え板で保持器に固定している。シール押え板と保持器とは超音波融着される。さらに、上記特許文献３では、自動調心ころ軸受において、保持器の軸方向端部に環状のシール部材を配置し、そのシール部材をピンで保持器に固定している。

上記特許文献１では、保持器の端部にリップを接着固定しているので、その接着強度が問題となる。接着強度が不足していると、部材の経年とともにリップの脱落につながる場合があるので、保持器の端部とリップとの接着面を広く確保する必要がある。しかし、保持器の端部における接着面の増大は、保持器の肉厚増大、ひいては保持器の大型化に繋がるので好ましくない。

上記特許文献２では、保持器の軸方向端部に配置したシール部材を、保持器とは別部材からなるシール押え板で保持器に挟んで融着固定しているので、部品点数が多くなるという問題がある。また、融着固定は、精度が要求される細かい作業であるので、その製造に手間を要するという問題もある。

上記特許文献３の技術では、保持器の軸方向端部に配置したシール部材をピンで固定しているので、同じく部品点数が多くなるという問題がある。また、想定を超えるような過酷な条件下での使用が継続すると、部材の経年劣化とともにピンの脱落につながる恐れもある。

そこで、この発明の課題は、円すいころ軸受において、保持器とシール部材とを一体に固定するに際し、部品点数をできる限り少なくして容易に製造できるようにし、且つ、その耐久性を高めることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、外輪及び内輪と、前記外輪と前記内輪との間の環状空間に配置された円すいころと、前記円すいころを保持するポケットを有するテーパ状の保持器と、前記環状空間の軸方向端部を閉じるシール部材とを備え、前記シール部材は、前記保持器の軸方向端部に嵌合又はインサート成型により一体に固定されている、または、前記シール部材と前記保持器とは一体に成型されている円すいころ軸受を採用した。

前記シール部材は、前記外輪と前記内輪に対してそれぞれ摺接する構成を採用することができる。

また、前記シール部材は前記環状空間の軸方向両端部にそれぞれ備えられ、前記シール部材は前記保持器の大径側端部と小径側端部にそれぞれ固定されている構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記内輪は前記円すいころの大径側端面に対向する大鍔部を備え、前記円すいころの大径側に配置される前記シール部材は前記大鍔部の外面に摺接する構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記シール部材と前記保持器とは、一体の状態で前記環状空間へ組付け可能である構成を採用することができる。

この発明は、円すいころ軸受において、内外輪間の環状空間の軸方向端部を閉じるシール部材を、保持器の軸方向端部に嵌合又はインサート成型により一体に固定、または、シール部材と保持器とを一体に成型したので、シール部材と保持器との干渉を回避する必要がなくなり、円すいころ軸受の軸方向への組幅を小さくすることができる。このため、部品点数を少なくできるので、軸受の製造が容易になるとともに軸受の耐久性を高めることができる。

また、シール部材と保持器とを一体に固定又は一体に成型することで、軸受の回転時に、互いに相対回転するシール部材と軌道輪との間の相対速度が低下することとなる。このため、従来の接触型オイルシールとは異なり、シール部材が、外輪と内輪に対してそれぞれ摺接する構成を採用しやすくなる。軸受の回転時に、シール部材が、外輪及び内輪の両方に摺接することとなれば、発生する摩擦熱が内輪側と外輪側に分散されるので、構成部品の加熱や摩耗を抑制できる。

この発明の一実施形態を示す断面図 図１の要部拡大図

この発明の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。この実施形態の円すいころ軸受１０は、外輪１及び内輪２と、その外輪１と内輪２との間の環状空間を軸受空間としてその軸受空間内に配置された複数の円すいころ３と、それらの円すいころ３を保持するポケット４ｃを有する保持器４と、環状空間の軸方向端部を閉じるシール部材２０，３０とを備えたものである。

外輪１と内輪２は、それぞれ円すい面からなる軌道面１ａ，２ａを、互いに対向する位置に備えている。円すいころ３は、円すい台状の側面形状からなる転動面３ａと、その円すい台の中心線方向に沿って両端に位置する端面３ｂ，３ｃとを備える。以下、円すいころ３の大径側の端面を大径側端面３ｂ、小径側の端面を小径側端面３ｃと称する。円すいころ３は、転動面３ａが両方の軌道面１ａ，２ａに接する状態で、その軌道面１ａ，２ａ間に配列されている。また、円すいころ３は、環状空間の周方向に沿って等間隔に配置されている。

保持器４は、円すいころ３を周方向に沿って保持するポケット４ｃを、円すいころ３の数と同数備えている。保持器４は円すい筒状を成し、すなわち、小径側から大径側へ向かって徐々に径が拡がるテーパ状の部分を備える部材で構成されている。ポケット４ｃは、そのテーパ状の部分に内外を貫通する孔として形成されている。

保持器４は樹脂で形成され、仕様によっては補強材として炭素繊維が充填される場合もある。また、保持器４の素材として金属が用いられる場合もある。

内輪２は、図２に示すように、円すいころ３の大径側端面３ｂに対向する大鍔部２ｅを備える。また、内輪２は、円すいころ３の小径側端面３ｃに対向する小鍔部２ｆを備える。この実施形態では、大鍔部２ｅの外面は円筒面であり、小鍔部２ｆの外面は円すい面となっている。また、軌道面２ａと大鍔部２ｅの端面との間のコーナ部、軌道面２ａと小鍔部２ｆの端面との間のコーナ部には、それぞれ凹状のぬすみ部が設けられている。さらに、大鍔部２ｅの外面と端面との稜線部、小鍔部２ｆの外面と端面との稜線部には、それぞれアール部又は面取り部が設けられている。

外輪１と内輪２との間の環状空間を閉じるように、その環状空間の軸方向両端部にそれぞれシール部材２０，３０を備える。この実施形態では、各シール部材２０，３０は、保持器４の大径側端部４ａと小径側端部４ｂにそれぞれ固定されて、それらが一体に軸周り回転するようになっている。

大径側のシール部材２０においては、保持器４の大径側端部４ａは、シール部材２０の本体部２１から軸方向内側に向かって突出する外径側保持部２３と内径側保持部２４との間に挟まれて固定されている。

これらの、本体部２１、外径側保持部２３、内径側保持部２４は、すでに成型された保持器４を型枠内に配置した後、未硬化の素材を流し込んでそれを硬化させることにより一度に成型され、保持器４と一体化される。なお、この実施形態のシール部材２０は樹脂製であるので、本体部２１の内部には、補強用の金属製の芯材２２が埋め込まれている。芯材２２は必要に応じて省略することもできる。

小径側のシール部材３０も同様に、保持器４の小径側端部４ｂは、シール部材３０の本体部３１から軸方向内側に向かって突出する外径側保持部３３と内径側保持部３４との間に挟まれて固定されている。その製造の方法や部材の構成については、大径側のシール部材２０と同様である。

この実施形態では、保持器４の大径側端部４ａは、テーパ状の部分の先端が内径側へ向かってやや屈曲した断面形状となっている。この屈曲部が、シール部材２０の外径側保持部２３と内径側保持部２４に挟まれて固定されている。また、保持器４の小径側端部４ｂは、テーパ状の部分の先端が内径側へ向かって大きく屈曲して断面Ｌ字状の形態となっている。この屈曲部が、シール部材３０の外径側保持部３３と内径側保持部３４に挟まれて固定されている。

他の実施形態として、各シール部材２０，３０は、保持器４の端部に嵌合により固定されている態様を採用することもできる。例えば、シール部材２０，３０の内面に凹部を設け、その凹部に保持器４の端部を嵌合する構造、あるいは、保持器４の端部に凹部を設け、その凹部にシール部材２０，３０の内面に設けた凸部を嵌合する構造等が挙げられる。また、例えば、各シール部材２０，３０と保持器４とを、同時に一体に成型した態様を採用することもできる。この場合、型枠内に未硬化の素材を流し込んでそれを硬化させることにより、各シール部材２０，３０と保持器４とが同時に一体の部材として成型される手法が挙げられる。

シール部材２０，３０の素材としては、上記のような樹脂の他にも、例えば、ゴム等を採用することができる。

この実施形態では、軸受の環状空間の軸方向両端にそれぞれシール部材２０，３０を備えたが、軸受の仕様や用途によっては、環状空間の軸方向一方の端部にのみ、シール部材２０，３０を備えた態様を採用することもできる。例えば、大径側のシール部材２０のみを備えた態様、小径側のシール部材３０のみを備えた態様が挙げられる。

このように、シール部材２０，３０を保持器４の軸方向端部に一体に固定又は一体の部材として成型したので、シール部材２０，３０と保持器４との干渉を回避する必要がなくなり、円すいころ軸受１０の軸方向への組幅を小さくすることができる。また、ピン等の別部品を用いることなく両者を一体に固定するので、部品点数を少なくできる。これにより、軸受の製造の容易化、軸受の耐久性の向上を図っている。

また、これらのシール部材２０，３０は、外輪１と内輪２に対してそれぞれ摺接する。具体的には、各シール部材２０，３０の外径側端部は外輪１の内径面へ摺接し、内径側端部は、内輪２の外径面へ摺接する。すなわち、各シール部材２０，３０と外輪１、及び、各シール部材２０，３０と内輪２とはそれぞれ固定しておらず、互いに接触しながら相対回転できる状態である。各シール部材２０，３０が外輪１及び内輪２に接触しているので、環状空間の内部と外部との間における、オイル等の潤滑材の流入、流出を防止できる。

また、このように、シール部材２０，３０と保持器４とを一体に固定又は一体に成型することで、軸受の回転時に互いに相対回転するシール部材２０，３０と外輪１との間の相対速度、シール部材２０，３０と内輪２との間の相対速度を、それぞれ小さくできる。これは、外輪１と内輪２との相対回転速度よりも、外輪１と保持器４あるいは内輪２と保持器４との相対回転速度の方が小さいからである。このため、軸受の回転時に、シール部材２０，３０が外輪１と内輪２の両方に摺接していても、発生する摩擦熱が外輪１側と内輪２側に分散されるので、構成部品の加熱や摩耗を抑制できる。

さらに、この実施形態では、大径側のシール部材２０は、内輪２の大鍔部２ｅの外面に摺接している。内輪２が、その大径側端部に大鍔部２ｅを備える場合、この大鍔部２ｅの外面が内輪２の各部のうち最も径の大きい部分となる。このように、大径側のシール部材２０が、最も径の大きい大鍔部２ｅの外面に摺接することで、互いの接触長さを周方向へ長く確保でき、その結果、互いの接触面積を広く確保できる。このため、前述の摩擦熱の分散にさらに寄与し得る。

図中の符号１ｃは、大径側のシール部材２０の外径側端部が摺接する外輪１の内径面（大径側外側シール対向面１ｃ）である。符号２ｃは、大径側のシール部材２０の内径側端部が摺接する内輪２の外径面（大径側内側シール対向面２ｃ）である。この実施形態では、大径側外側シール対向面１ｃと大径側内側シール対向面２ｃが、ともに円筒面で構成されている。

また、この実施形態では、小径側のシール部材３０は、内輪２の小鍔部２ｆよりも軸方向外側において、内輪２の外径面に摺接している。

図中の符号１ｄは、小径側のシール部材３０の外径側端部が摺接する外輪１の内径面（小径側外側シール対向面１ｄ）である。符号２ｄは、小径側のシール部材３０の内径側端部が摺接する内輪２の外径面（小径側内側シール対向面２ｄ）である。

これらのシール部材２０，３０を軸受に組付けする際には、保持器４とシール部材２０，３０とが一体の状態で、それらの一体の部材を、円すいころ３とともに、外輪１と内輪２との間の環状空間内へ組付ける。このとき、まず、内輪２の外周に、シール部材２０，３０と一体の保持器４を配置し、保持器４のポケット４ｃには円すいころ３を収容しておく。その後、外輪１を保持器４の小径側から大径側へ向かって圧入するとよい。このような組付けとすることにより、シール部材２０，３０を外輪１と内輪２の間の狭い領域に圧入する煩雑な作業が不要となる。

ここで、大径側外側シール対向面１ｃと小径側外側シール対向面１ｄが、それぞれ円筒面であるので、外輪１の圧入作業が容易である。なお、大径側外側シール対向面１ｃと小径側外側シール対向面１ｄは、円筒面以外の態様としてもよい。例えば、大径側外側シール対向面１ｃと小径側外側シール対向面１ｄが、円すいころ３の中心線方向と同方向に傾斜するテーパ面であれば、内輪２の外周に保持器４、円すいころ３及びシール部材２０，３０を配置した後における、保持器４の小径側から大径側への外輪１の圧入を阻害しない。

この組付けた円すいころ軸受１０を各種の機器類に組み付ける際には、外輪１の外径面１ｂにはハウジングが圧入等により固定され、また、内輪２の内径面２ｂには軸が圧入等により固定されることとなる。

上記の実施形態では、各シール部材２０，３０を外輪１と内輪２の両方に接触させたが、各シール部材２０，３０と外輪１との間、あるいは、各シール部材２０，３０と内輪２との間に微小な隙間の屈曲した通路を介在させて、ラビリンスシール構造を形成してもよい。この場合、各シール部材２０，３０と外輪１、各シール部材２０，３０と内輪２とが互いに接触していなくても、ラビリンスシール構造を通じて、環状空間の内部と外部との間におけるオイル等の潤滑材の流入、流出を防止できる。

上記の実施形態では、単列円すいころ軸受においてこの発明を適用したが、それ以外にも、組み合わせ円すいころ軸受や複列円すいころ軸受等、種々の円すいころ軸受１０に対してもこの発明を適用できる。

１ 外輪
１ａ 軌道面
１ｂ 外径面
１ｃ 大径側外側シール対向面
１ｄ 小径側外側シール対向面
２ 内輪
２ａ 軌道面
２ｂ 内径面
２ｃ 大径側内側シール対向面
２ｄ 小径側内側シール対向面
２ｅ 大鍔部
２ｆ 小鍔部
３ 円すいころ
４ 保持器
４ａ 大径側端部
４ｂ 小径側端部
４ｃ ポケット
１０ 円すいころ軸受
２０ 大径側シール部材
２１ 本体部
２２ 芯材
２３ 外径側保持部
２４ 内径側保持部
３０ 小径側シール部材
３１ 本体部
３２ 芯材
３３ 外径側保持部
３４ 内径側保持部

Claims (5)

1. 外輪（１）及び内輪（２）と、
   前記外輪（１）と前記内輪（２）との間の環状空間に配置された円すいころ（３）と、
   前記円すいころ（３）を保持するポケット（４ｃ）を有するテーパ状の保持器（４）と、
   前記環状空間の軸方向端部を閉じるシール部材（２０，３０）と、
   を備え、
   前記シール部材（２０，３０）は、前記保持器（４）の軸方向端部に嵌合又はインサート成型により一体に固定されている、または、前記シール部材（２０，３０）と前記保持器（４）とは一体に成型されている円すいころ軸受。
2. 前記シール部材（２０，３０）は、前記外輪（１）と前記内輪（２）に対してそれぞれ摺接する請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記シール部材（２０，３０）は前記環状空間の軸方向両端部にそれぞれ備えられ、
   前記シール部材（２０，３０）は前記保持器（４）の大径側端部（４ａ）と小径側端部（４ｂ）にそれぞれ固定されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記内輪（２）は前記円すいころ（３）の大径側端面に対向する大鍔部（２ｅ）を備え、
   前記円すいころ（３）の大径側に配置される前記シール部材（２０）は前記大鍔部（２ｅ）の外面に摺接する請求項１から３のいずれか一つに記載の円すいころ軸受。
5. 前記シール部材（２０，３０）と前記保持器（４）とは、一体の状態で前記環状空間へ組付け可能である請求項１から４のいずれか一つに記載の円すいころ軸受。

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