JP2023045640A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受外部の潤滑油を利用して軸受内部空間の潤滑を行う場合に、装置の大型化、複雑化を抑制する。
【解決手段】内輪１及び外輪２と、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間６に配置される転動体４とを備え、軸受外部の潤滑材が軸受の軸方向一方の端部から前記軸受内部空間６に供給される転がり軸受において、軸受の軸方向他方の端部に軸受内部空間６と軸受外部との間を区切るシール部材１０を備え、シール部材１０は、内輪１の外径部又は外輪２の内径部に設けられた周方向溝２０の軸方向他方側の側壁２１にしゅう接するリップ部１１を備えている転がり軸受とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、シール部材を備えた転がり軸受に関する。

例えば、自動車、各種建設用機械等の車両に搭載されたトランスミッション内にはギアの摩耗粉等の異物が混在する。このため、転がり軸受にはシール部材が備えられ、このシール部材により、軸受外部から軸受内部空間への異物侵入を防ぐことが行われている。また、シール部材は、軸受内部から軸受外への潤滑材の漏れを防止する目的においても使用されている。

シール部材として、ゴム状材料等の可撓性を有する素材で形成されたシールリップを有しているものが一般的である。シールリップに対向する軌道輪、スリンガ等の軸受部品には、そのシールリップを滑り接触させるシールしゅう動面が形成されている。なお、シール部材の素材としてゴムを用いる場合は、そのゴムを金属製の芯金に加硫接着したものが使用される場合が多い（例えば、特許文献１～４参照）。

実公平６－１９８５９号公報 特開２００３－１６６５４８号公報 特開２００６－２８３７８２号公報 特開２０１５－２００３９３号公報

転がり軸受は、内輪及び外輪と、その内輪と外輪との間に配置された転動体、及びその転動体を軸受の周方向に沿って保持する保持器等で構成されている。内輪と外輪との間の軸受内部空間は、潤滑材によって潤滑されている。潤滑材は、軸受内部空間内に封入される場合もあるし、軸受外部の潤滑油を利用して軸受内部空間の潤滑を行う場合もある。

軸受外部の潤滑油を利用して軸受内部空間の潤滑を行う場合、軸受内部空間に導入された潤滑油を軸受外部に漏らさないようにしたい場合がある。ここで、軸受外部の潤滑材が比較的高圧で供給されている場合、通常のシール部材ではその圧力に耐えられないことがある。このため、例えば、図４に示すように、軸受外部（軸受３１の外部）の空間３３に別途の耐圧シール３４を設ける手法がある。

しかし、軸受外部に耐圧シールを設けることは、装置のサイズアップと、装置の複雑化につながるので好ましくない。また、別の手法として、軸受に対して潤滑油が供給される側（図４中の右側）に、軸受外部からの圧力に耐え得る耐圧シール（例えば、特許文献１～４参照）を装着する手法も考えられる。しかし、この場合、軸受内部空間には別の手段で潤滑を行うことが求められ、これは装置の複雑化につながるので好ましくない。

そこで、この発明の課題は、軸受外部の潤滑油を利用して軸受内部空間の潤滑を行う場合に、装置の大型化、複雑化を抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、内輪及び外輪と、前記内輪及び前記外輪の間の軸受内部空間に配置される転動体とを備え、軸受外部の潤滑材が軸受の軸方向一方の端部から前記軸受内部空間に供給される転がり軸受において、軸受の軸方向他方の端部に前記軸受内部空間と軸受外部との間を区切るシール部材を備え、前記シール部材は、前記内輪の外径部又は前記外輪の内径部に設けられた周方向溝の軸方向他方側の側壁にしゅう接するリップ部を備えている転がり軸受を採用した。

ここで、前記側壁は、前記周方向溝の底に向かうにつれて軸受の軸方向一方へ傾斜している構成を採用することができる。

また、前記側壁の傾斜方向と軸受の軸方向との成す鋭角は８０°以上であることが望ましい。

これらの各態様において、前記リップ部は、前記側壁に向く側の反対側の面に、前記周方向溝の底から遠ざかるにつれて軸受の軸方向一方へ傾斜する面取り部を備え、前記面取り部の前記底から遠い側の端部である基端は、前記側壁の頂部よりも前記転動体の中心を通る前記軸方向に平行な線に近い側に設定されている構成を採用することができる。

また、これらの各態様において、前記シール部材は、金属製の芯材を可撓性のある素材で覆った本体部と、前記本体部よりも軸受の軸方向一方の側へオフセットした位置で軸受の半径方向へ伸びる先端部とを備え、前記リップ部は、前記先端部から軸受の軸方向他方の側へ向かって突出している構成を採用することができる。

この発明は、軸受外部の潤滑油を利用して軸受内部空間の潤滑を行う場合に、装置の大型化、複雑化を抑制することができる。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図 図１の要部拡大図 他の実施形態の要部拡大図 従来例の断面図

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、一実施形態の転がり軸受３０を示している、転がり軸受３０は、内輪１及び外輪２と、内輪１及び外輪２の間に形成される環状の軸受内部空間６に配置される転動体４とを備えている。転動体４は、環状の保持器３によって周方向に沿って所定の間隔に保持されている。

内輪１及び外輪２は、それぞれ転動体４に対応する軌道面１ｂ，２ｂを有している。内輪１は、図示しない回転軸に取り付けられ、回転軸と一体に回転する。回転軸は、例えば、車両のトランスミッションやディファレンシャルの回転部として設けられる。外輪２は、ハウジング、ギア等、回転軸からの荷重を負荷させる部材に取り付けられる。実施形態は、転動体４として玉を採用した玉軸受を示しており、特に、円弧状の軌道面１ｂ，２ｂを備えた深溝玉軸受を例にこの発明を説明している。

なお、以下では、転がり軸受３０の軸受中心軸を単に「軸心」と称し、その軸心に沿った方向を単に「軸方向」と称し、軸方向に直交する方向を単に「径方向」と称する。また、軸心回りの円周方向を「周方向」と称する。図１において、軸受中心軸は左右方向に相当する。また、以下、転がり軸受３０を単に軸受３０と称する。

軸受３０は、軸受外部の潤滑材（以下、実施形態では潤滑油と称する）が、軸受３０の軸方向一方の端部（図１に示す右側）から、内輪１及び外輪２の間の軸受内部空間６に供給されるようになっている。ここで、軸受外部の潤滑油の供給源とは、内部に潤滑油が流通しているトランスミッションやディファレンシャル等の要潤滑装置３５である。要潤滑装置３５と軸受内部空間６とは油路３２で通じている。潤滑油は、要潤滑装置３５内に存在するギア等の他の潤滑部分にも共通に用いられる。また、潤滑油は、オイルポンプで循環されており、その循環経路に設けられたオイルフィルタによって濾過されている。

また、軸受３０の軸方向他方の端部（図１に示す左側）に、軸受内部空間６と軸受外部との間を区切るシール部材１０を備えている。複数の転動体４は、軸受内部空間６内で内輪１及び外輪２間に介在しながら公転し、また、適宜自転する。軸受内部空間６は、軸受外部から供給される潤滑油によって潤滑される。なお、初期潤滑材として軸受内部空間６に適量の潤滑油やグリースが封入されていてもよい。シール部材１０は、軸受内部空間６内の潤滑油が、図１で左側に示す軸方向他方側の端部から軸受外部へ漏れ出ることを阻止するためのものである。

軸方向他方の端部において、外輪２の内径部２ａに、周方向に沿って全周に亘る係合溝７が設けられている。また、同じく、軸方向他方の端部において、内輪１の外径部１ａに、周方向に沿って全周に亘る周方向溝２０が設けられている。

シール部材１０は、外輪２の係合溝７に嵌合される係合部１３を外周縁に沿って全周に備えている。また、シール部材１０は、係合部１３から内輪１側へ向かって内径方向へ伸びる本体部１４を備えている。係合部１３を係合溝７に圧入することにより、シール部材１０は外輪２に固定されている。以下、シール部材１０の係合部１３側を基端側、その逆側を先端側と称する。

シール部材１０は、本体部１４よりも軸方向一方の側（図１で示す右側）へオフセットした位置で、内径側へ伸びる先端部１６を備えている。先端部１６の基端と本体部１４の先端とは、軸方向に対して傾斜する接続部１５で接続されている。なお、実施形態では、先端部１６は径方向に平行、すなわち、軸心に直交する方向へ伸びているが、先端部１６が径方向に対して傾斜していてもよい。先端部１６の先端に、舌片状に突き出たリップ部１１が設けられている。リップ部１１は、先端部１６から軸方向他方の側（図１で示す左側）へ向かって突出している。

この実施形態では、係合部１３は、本体部１４よりも軸方向一方の側（図１で示す右側）へオフセットした位置で、係合溝７に向かって径方向へ突出している。係合部１３、本体部１４及び接続部１５は、金属製の芯材１０ａを可撓性のある素材１０ｂで覆った形態となっている。可撓性のある素材１０ｂとしてゴムが用いられるが、これを軟質の樹脂としてもよい。なお、リップ部１１も、同じ素材からなる可撓性のある素材１０ｂで構成されている。

リップ部１１は、内輪１の外径部に設けられた周方向溝２０の軸方向他方側の側壁２１にしゅう接し、いわゆるスラストリップを構成している。ここでいう、スラストリップとは、軸方向に交差する面方向を有するシールしゅう動面、特に、軸方向に対して４５°以上の鋭角の勾配をもったシールしゅう動面と密封作用を奏するシールリップであり、且つ、このシールしゅう動面との間に軸方向の締め代をもったものをいう。周方向溝２０は、図２に示すように、底部２２から軸方向一方の側へ伸びて外径部１ａに至る傾斜面２３と、底部２２の軸方向他方の側にある側壁２１とで構成されている。側壁２１の頂部２４は、内輪１の軸方向他方の端部に設けられた周方向全周に亘る突条９の外面となっている。側壁２１は、シールリップを構成するリップ部１１の先端縁１２に対して、周方向にしゅう動するシールしゅう動面である。リップ部１１及びシールしゅう動面間に設定された締め代により、シールしゅう動面に対して軸方向へ押し付けられたリップ部１１は弾性変形を生じ、シールリップの緊迫力を生む。ここで、シール部材１０の取り付け誤差、製造誤差等は、シールリップの曲がり具合の変化によって吸収される。

シールしゅう動面である側壁２１は、径方向に平行、すなわち、軸方向に対して直交する方向でもよいが、周方向溝２０の底２２に向かうにつれて軸方向一方へ傾斜（転動体４の中心へ向かう方向へ傾斜）していることが望ましい。このため、シールしゅう動面は、周方向全周に連続する環状のフラット面、又は、円すい面となる。実施形態では、側壁２１の傾斜方向と軸受３０の軸方向との成す鋭角を８０°以上（図２中α）としている。シールしゅう動面である側壁２１の傾斜角度を８０°以上に設定することで、シールリップの締め代のバラツキを抑え、安定したシール性を実現することができる。なお、加工性を考慮すると、傾斜角度の最大は１１０°以下が好ましい。

シール部材１０の金属製の芯材１０ａが介在する部位は、シール抜け力向上及び芯材１０ａの剛性アップを目的としてクランク形状としている。すなわち、図１に示すように、本体部１４に対して係合部１３及び接続部１５を軸方向一方の側へ折り曲げさせ、すなわち、本体部１４が、係合部１３及び接続部１５に対して軸方向他方の側へ突出した形状となっている。これにより、リップ部１１のシールしゅう動面（側壁２１）に対する接触圧が高められている。前述のクランク形状の採用により、リップ部１１と本体部１４との間に、軸方向一方の側へ凹む凹部１９が介在していることも、接触圧の確保に寄与している。

また、リップ部１１は、芯材１０ａの先端側の端部に対して、内径方向へ伸びた接続部１５（ゴム部／腰部）から、側壁２１に向かってスラスト接触する締め代が設定されている。このため、リップ部１１は、軸受内部からの潤滑油の圧力に対し、その締め代が増加する方向に内輪１のシールしゅう動面（側壁２１）に接触している。この点も、より確実な潤滑油の漏れ防止に寄与している。このとき、リップ部１１の軸方向一方の側が、傾斜面２３の設定によって比較的広い空間となっているので、潤滑油の圧力がリップ部１１に作用しやすくなっている。

このように、耐圧シールであるシール部材１０を、潤滑油の供給側とは逆側の軸受端部に装着したので、軸受３０の潤滑とサイズダウンを実現し、装置の組み立て性も向上させることができる。また、潤滑油の供給側である高圧側から圧力が加わると、シールリップの締め代が増加するので、耐圧性の向上が期待できる。また、シール部材１０を、外輪２に対して圧入固定するだけで軸受３０と耐圧シールを一体化できるので、コンパクトで且つ簡素な設計が実現でき、また、従来の耐圧シール付き軸受よりも耐圧性に対する信頼性を向上させることができる。

また、リップ部１１は、側壁２１に向く側の反対側の面に、周方向溝２０の底２２から遠ざかるにつれて軸方向一方へ傾斜する面取り部１７を備えている。面取り部１７は、接続部１５側の基端１１ａからリップ部１１の内径側端部に至る傾斜面又はアール面で構成されている。

この面取り部１７に関し、周方向溝２０の底２２から遠い側の端部である基端１１ａにおける軸受３０の軸心からの距離（半径）Ｂは、側壁２１の頂部２４における軸受３０の軸心からの距離（半径）Ａよりも大きく設定されている。すなわち、面取り部１７の基端１１ａは、側壁２１の頂部２４よりも転動体４の中心を通る軸方向に平行な線に近い側に設定されている。このように、リップ部１１の先端縁１２の反対側（反リップ側）の面に、シール溝入口径（頂部２４の外径）よりもその外縁が大きい面取り部１７を設けることで、シール部材１０を軸受３０に挿入する際に、リップ部１１に大きな負荷をかけずに挿入することができる。また、反リップ側に、シール部材１０を組込み易くするための面取り形状を設けることで、軸受内部空間６からの耐圧性を保持しながら、挿入性の良いシール形状を実現できる。なお、シール部材１０の最内径部（リップ部１１の内径側端部）における軸受３０の軸心からの距離（半径）Ｃは、側壁２１の頂部２４における軸受３０の軸心からの距離（半径）Ａよりも小さく設定されていることが前提となる。

図３に他の実施形態を示す。この実施形態は、シール部材１０の固定構造を内外方向に対して逆にしたものであり、その作用効果は共通である。すなわち、軸受３０の構成は、図３に示す軸方向他方の端部において、内輪１の外径部１ａに、周方向に沿って全周に亘る係合溝７が設けられている。また、同じく、軸方向他方の端部において、外輪２の内径部２ａに、周方向に沿って全周に亘る周方向溝２０が設けられている。図３において、面取り部１７に関し、周方向溝２０の底２２から遠い側の端部である基端１１ａにおける軸受３０の軸心からの距離（半径）は、側壁２１の頂部２４における軸受３０の軸心からの距離（半径）よりも小さく設定されている。すなわち、前述の実施形態と同じく、面取り部１７の基端１１ａは、側壁２１の頂部２４よりも転動体４の中心を通る軸方向に平行な線に近い側に設定されている。

シール部材１０は、内輪１の係合溝７に嵌合される係合部１３を内周縁に沿って全周に備えている。また、シール部材１０は、係合部１３から外輪２側へ向かって外径方向へ伸びる本体部１４を備えている。係合部１３を係合溝７に圧入することにより、シール部材１０は内輪１に固定されている。シール部材１０の本体部１４、先端部１６、接続部１５等の構成は、前述の実施形態と同様である。リップ部１１は、外輪２の周方向溝２０の軸方向他方側の側壁２１にしゅう接している。周方向溝２０やその他の構成及びその作用効果は、前述の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

上記の実施形態は、転動体４として玉を採用した玉軸受を示したが、この実施形態には限定されず、転動体４としてころを採用した各種のころ軸受等、各種の転がり軸受において、この発明を適用できる。

１ 内輪
２ 外輪
４ 転動体
６ 軸受内部空間
１０ シール部材
１１ リップ部
１４ 本体部
１６ 先端部
１７ 面取り部
２０ 周方向溝
２１ 側壁
３０ 転がり軸受（軸受）

Claims (5)

1. 内輪（１）及び外輪（２）と、
   前記内輪（１）及び前記外輪（２）の間の軸受内部空間（６）に配置される転動体（４）とを備え、
   軸受外部の潤滑材が軸受の軸方向一方の端部から前記軸受内部空間（６）に供給される転がり軸受において、
   軸受の軸方向他方の端部に前記軸受内部空間（６）と軸受外部との間を区切るシール部材（１０）を備え、
   前記シール部材（１０）は、前記内輪（１）の外径部又は前記外輪（２）の内径部に設けられた周方向溝（２０）の軸方向他方側の側壁（２１）にしゅう接するリップ部（１１）を備えている転がり軸受。
2. 前記側壁（２１）は、前記周方向溝（２０）の底（２２）に向かうにつれて軸受の軸方向一方へ傾斜している請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記側壁（２１）の傾斜方向と軸受の軸方向との成す鋭角は８０°以上である請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記リップ部（１１）は、前記側壁（２１）に向く側の反対側の面に、前記周方向溝（２０）の底（２２）から遠ざかるにつれて軸受の軸方向一方へ傾斜する面取り部（１７）を備え、
   前記面取り部（１７）の前記底（２２）から遠い側の端部である基端（１１ａ）は、前記側壁（２１）の頂部（２４）よりも前記転動体（４）の中心を通る前記軸方向に平行な線に近い側に設定されている請求項１から３のいずれか一つに記載の転がり軸受。
5. 前記シール部材（１０）は、金属製の芯材（１０ａ）を可撓性のある素材（１０ｂ）で覆った本体部（１４）と、前記本体部（１４）よりも軸受の軸方向一方の側へ偏心した位置で軸受の半径方向へ伸びる先端部（１６）とを備え、
   前記リップ部（１１）は、前記先端部（１６）から軸受の軸方向他方の側へ向かって突出している請求項１から４のいずれか一つに記載の転がり軸受。

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