JP4066136B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、特に内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入する為のプラスチックシール部材を改良した転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示したように単列深溝玉軸受（以下、玉軸受という）１は、内輪５と外輪６との間に転動体として複数の玉７が保持器８により周方向に沿って等間隔に保持されている。また、玉軸受１の軸線方向両側端には、内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入すると共に、水や粉塵等の浸入を防止するシール板３が取り付けられている。また、外輪６内周面の軸線方向両端部近傍には、シール板３の外周部３ａを嵌合保持する為のシール嵌合溝１１が設けられている。
【０００３】
シール嵌合溝１１は、底面１１ａと、該底面１１ａの軸受内方側の端縁から半径方向内方に延出した内側面１１ｂと、該内側面１１ｂに対向するように底面１１ａの軸受外方側の端縁から延出した外側面１１ｃとを備えている。この外側面１１ｃは、溝幅が底面１１ａに向かって徐々に狭まるように所定の角度で傾斜した傾斜面になっている。
【０００４】
シール板３は、実開平４−８７０２２号公報に開示された構造のもので、外輪６のシール嵌合溝１１に嵌合保持される外周部３ａと、内輪５外周面の軸線方向両端部近傍に近接又は接触する内周部３ｂと、内外輪間の軸受内空間９を覆う中間部３ｃとを、プラスチックによって一体成形したプラスチックシール部材である。
前記プラスチックの種類としては、強度や耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック単体、若しくはガラス繊維や炭素繊維などの短繊維を配合して強化した複合材が用いられる。
【０００５】
図６に示したように、シール板３の外周部３ａには、シール嵌合溝１１の内側面１１ｂに密着することによって外輪６の内周端縁を封止する封止用環状突部１３と、シール嵌合溝１１の外側面１１ｃに弾性変形した状態で当接することで封止用環状突部１３を内側面１１ｂに押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片１５とを備えた取付け嵌合部が形成されている。
【０００６】
シール板３は、外周部３ａを半径方向内方に弾性変形させながらシール嵌合溝１１に嵌合させられ、該外周部３ａの半径方向の弾性変形がシール嵌合溝１１内で解除された時に、弾性突片１５の先端が弾性変形した状態でシール嵌合溝１１の外側面１１ｃに当接する。これにより、封止用環状突部１３が弾性突片１５の弾性反発力によりシール嵌合溝１１の内側面１１ｂを押圧して、外輪６に嵌合保持される。
なお、シール板３の弾性突片１５は、先端が弾性変形し易いように、裾部から先端に向かって徐々に肉厚が薄くなり、先端が鋭角に尖った断面三角形状に形成された環状突起列である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のシール板３の場合は、ゴム材料に比べて剛性が大きい（硬い）プラスチック材料で形成されているため、ゴム材料のシール板と比較して相手材の面粗さに馴染み難い。したがって、シール板３の封止用環状突部１３の面及びシール嵌合溝１１の内側面１１ｂの面粗さが悪いと、封止用環状突部１３のシール嵌合溝１１の内側面１１ｂに対する密着度が低下して隙間が発生して、シール性能が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、弾性突片１５の先端の肉厚が比較的薄肉に形成され、且つ尖っているので、シール嵌合溝１１に嵌合させられた弾性突片１５の弾性反発力が小さく、封止用環状突部１３を内側面１１ｂに押し付ける十分な押圧力を確保することができない。
十分な押圧力が確保できないと、シール嵌合溝１１の加工精度が良くなかったり、又はシール板３自体に成形歪みが生じている場合、内側面１１ｂに対する封止用環状突部１３の密着度が低下して隙間が発生して、本来のシール性能が得られなくなるという問題があった。
【０００９】
また、シール嵌合溝１１内に嵌合する弾性突片１５の先端は、常に弾性変形した状態でシール嵌合溝１１の外側面１１ｃに接触しており、先端が尖った形態で薄肉の場合は、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱が先端部に及ぼす負担が大きく、弾性突片１５の先端がクリープ変形を起こし易いという問題があった。
【００１０】
また、プラスチックは金属より線膨張係数が大きいため、シール板３は温度が上がると拡径方向に膨張するので、弾性突片１５は常温状態より弾性変形量（締付け力）が大きくなり、一層クリープ変形を起こし易くなる。
雰囲気温度８０℃以上では殆どの場合、シール板３は短時間でクリープ変形を起こし、常温に戻ったときには、弾性突片１５の先端がクリ−プ変形によってカールして、外側面１１ｃに対する当接力が小さくなる。そして、シール板３の外周部３ａには軸線方向へのガタ付きが発生し、外輪６とシール板３との間で滑りが発生するようになるので、シール板３はシール性能が低下すると共に外輪６から抜け落ちる可能性がある。
したがって、弾性突片１５の反発力を大きくする為、該弾性突片１５自体の長さを長くすると、弾性変形量が大きくなり過ぎて、クリ一プ変形が顕著に発生してしまうという問題があった。
【００１１】
また、弾性突片１５自体の長さが長いと、シール板３はシール嵌合溝１１内に完全に入り難くなり、完全に入らないとシール板３自体が外方又は内方に大きく湾曲する。そして、シール板３が外方に湾曲した時は、その一部分が軸受の側面から外方へ突出し、シール板３が内方に湾曲した時は、内輪５との接触力が大きくなりトルクの増大又は保持器８や玉７との接触を招くという問題があった。
【００１２】
また、前記シール板３を射出成形する際には、前記弾性突片１５が比較的薄肉に形成され、且つ先端が尖っているので、先端部への溶融樹脂の回りが悪く、均一に樹脂が充填できにくいので生産性の向上が難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解消することにあり、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができると共にプラスチックシール部材のクリープ変形が発生し難く、長期にわたりシール性能を維持でき、生産性の向上を図ることができる転がり軸受を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内外輪間を封止する環状のプラスチックシール部材を備え、該プラスチックシール部材の外周部に形成した取付け嵌合部が外輪内周面の軸線方向両端部近傍に形成したシール嵌合溝に嵌合される転がり軸受であって、前記シール嵌合溝が、底面と、前記底面から軸受内方側に延出した内側面と、前記底面から軸受外方側に延出した外側面とを有し、前記内側面及び前記外側面は、前記シール嵌合溝の溝幅が前記底面に向かって徐々に狭まるように傾斜しており、前記取付け嵌合部が、前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着することによって前記外輪の内周端縁を封止する封止用環状突部と、前記シール嵌合溝の前記外側面に弾性変形した状態で当接することによって前記封止用環状突部を前記内側面に押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片とを備えており、前記弾性突片は、基部から前記シール嵌合溝の前記外側面に当接する先端部に向かって徐々に肉厚が漸減すると共に、該先端部に平坦又は曲面形状の当接面を備え、該当接面の幅寸法ｔ 1 が、前記弾性突片の基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ 1 ＜（ｔ／７）の範囲内に設定され、且つ、前記シール部材の最外径である前記弾性突片の外周面の外径ｄ 1 が、前記シール嵌合溝の前記外側面端縁の最小径ｄ、及び前記シール嵌合溝の前記底面の内径ｄ 2 に対して、ｄ＜ｄ 1 ＜ｄ 2 の範囲内に設定され、前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着する前記封止用環状突部の面粗さが中心線平均粗さで０．４μｍ以下、最大高さで１．６μｍ以下であり、前記シール嵌合溝の前記内側面の面粗さが中心線平均粗さで１．６μｍ以下、最大高さで６．３μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受によって達成することができる。
【００１５】
上記構成の転がり軸受によれば、ゴム材料に比べて高剛性なプラスチック材をシール部材に用いても、外輪のシール嵌合溝の内側面に面接触状態で密着する封止用環状突部の面粗さを中心線平均粗さで０．４μｍ以下、最大高さで１．６μｍ以下とし、前記シール嵌合溝の内側面の面粗さを中心線平均粗さで１．６μｍ以下、最大高さで６．３μｍ以下とした。したがって、封止用環状突部のシール嵌合溝の内側面に対する面接触状態での密着度を高めることができる。
【００１６】
また、外輪のシール嵌合溝の外側面に弾性変形状態で当接する弾性突片の先端部は、先端が尖った従来のプラスチックシール部材の弾性突片の先端部と比較すると、平坦又は曲面形状の当接面を備えているので、肉厚を厚くすることができ、高い剛性を確保することができる。
なお、前記当接面の幅寸法ｔ1 は、弾性突片の基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ1＜（ｔ／７）の範囲内に設定されており、且つ、シール部材の最外径である弾性突片の外周面の外径ｄ1 が、シール嵌合溝の外側面端縁の最小径ｄ、及びシール嵌合溝の底面の内径ｄ2に対して、ｄ＜ｄ1 ＜ｄ2 の範囲内に設定されている。
また、前記プラスチックシール部材が、ガラス繊維入りポリアミドからなることが好ましい。
したがって、弾性突片の先端部の弾性変形量が僅かでも、発生する弾性反発力は強く、例えシール嵌合溝の加工精度が良くなかったり又はプラスチックシール部材自体に成形歪みが生じていても、封止用環状突部を全周に渡ってシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができる。
【００１７】
また、所定の当接面幅を備えて肉厚が厚い弾性突片の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でプラスチックシール部材の封止用環状突部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によるクリ−プ変形の発生を防止することができる。
更に、プラスチックシール部材は、弾性突片の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが容易になり、生産性の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、弾性突片の先端部を平坦にした場合は、弾性突片の先端部における当接面の外周側角部に滑らかな曲面形状又は面取りを施すことで、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝内に嵌合する際、弾性突片の先端部挿入をスムーズに行うことができ、取付け嵌合部を確実にシール嵌合溝内に嵌合することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の転がり軸受の一実施形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１におけるプラスチックシール部材の要部拡大図、図３は本発明の転がり軸受の他の実施形態を示すプラスチックシール部材の要部縦断面図、図４は本発明の転がり軸受のさらに他の実施形態に係るプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【００２０】
図１に示したように、本実施形態の転がり軸受としての単列深溝玉軸受（以下、玉軸受という）２１は、内輪２５と外輪２６との間に転動体として複数の玉２７が保持器２８により周方向に沿って等間隔に保持されている。
また、玉軸受２１の軸線方向両側端には、内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入すると共に、水や粉塵等の浸入を防止するプラスチックシール部材であるシール板２３が取り付けられている。
【００２１】
外輪２６内周面の軸線方向両端部近傍には、シール板２３の外周部２３ａに形成した取付け嵌合部を嵌合保持する為のシール嵌合溝３１が設けられている。このシール嵌合溝３１は、底面３１ａと、該底面３１ａの軸受内方側の端縁から半径方向内方に延出した内側面３１ｂと、該内側面３１ｂに対向するように底面３１ａの軸受外方側の端縁から延出した外側面３１ｃとを備えている。この外側面３１ｃは、溝幅が底面３１ａに向かって徐々に狭まるように所定の角度で傾斜した傾斜面になっている。
【００２２】
また、内輪２５外周面の軸線方向両端部には、シール板２３の内周部２３ｂと摺接するシール摺接面３２が形成されている。また、内側面３１ｂには、溝幅が底面３１ａに向かって徐々に狭まるように傾斜する傾斜面になっている。
更に、シール摺接面３２は、内輪外周面側に向かって、徐々に外側に傾斜する傾斜面になっている。
【００２３】
シール板２３は、外輪２６のシール嵌合溝３１に嵌合保持される外周部２３ａと、内輪２５のシール摺接面３２に摺接するリップ部である内周部２３ｂと、内外輪間の軸受内空間２９を覆う中間部２３ｃとを、プラスチックによって一体成形したプラスチックシール部材である。
そして、図１及び図２に示すように、シール板２３の外周部２３ａには、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに密着することによって外輪２６の内周端縁を封止する封止用環状突部３３と、シール嵌合溝３１の外側面３１ｃに弾性変形した状態で当接することで封止用環状突部３３を内側面３１ｂに押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片３５とを備えた取付け嵌合部が形成されている。
【００２４】
本実施形態の玉軸受２１においては、外輪２６のシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに面接触状態で密着するシール板２３の封止用環状突部３３の表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒa）で０．４μｍ以下、最大高さ（Ｒz）で１．６μｍ以下になるように形成されている。
また、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂの表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒa）で１．６μｍ以下、最大高さ（Ｒz）で６．３μｍ以下になるように形成されている。
これにより、ゴム材料と比べて高剛性なプラスチック材料をシール板２３に用いても、シール板２３の封止用環状突部３３とシール嵌合溝３１の内側面３１ｂとを全周にわたって面接触状態で良好に密着させることができる。したがって、封入したグリース（分離した基油も含む）等の潤滑剤の漏れ及び外部からの水や粉塵等の浸入を防止でき、高性能のシール性能を得ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の弾性突片３５においては、図２に示すように、封止用環状突部３３と同様に、シール板２３の外周部２３ａの全周に渡って連続した環状に形成されている。
更に、弾性突片３５は、外側面３１ｃに当接した際に先端が弾性変形し易いように、屈曲部となる基部から先端部に向かって徐々に肉厚が漸次減少すると共に、該先端部に平坦な当接面３５ａを備えた環状突起列である。
【００２６】
ここで、先端部の当接面幅寸法ｔ1 は、基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ1 ＜（ｔ／７）の範囲内に設定されている。
また、シール板２３の最大径である弾性突片３５の外周面の外径ｄ1 は、シール嵌合溝３１の外側面３１ｃの端縁の最小径ｄよりも大きく、且つ、底面３１ａの内径ｄ2 よりも小さく設定されている（図１参照）。
【００２７】
即ち、本実施形態の玉軸受２１のシール板２３は、外輪２６のシール嵌合溝３１の外側面３１ｃに弾性変形状態で当接する弾性突片３５の先端部は、従来のシール板の弾性突片先端と比較すると、平坦な当接面３５ａを備えているので肉厚が厚く、高い剛性を確保することができる。
したがって、弾性突片３５の先端部の弾性変形量が僅かでも、その弾性変形によって発生する弾性反発力は強く、シール嵌合溝３１の加工精度が良くなかったり又はシール板２３自体に成形歪みが生じていても、封止用環状突部３３を全周に渡ってシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに良好に密着させることができ、安定したシール性能を得ることができる。
【００２８】
また、所定の当接面幅ｔ1 を備えた厚肉の弾性突片３５の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でシール板２３の封止用環状突部３３をシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によってクリ−プ変形を生じるようなことはない。したがって、弾性突片３５の先端部のクリ一プ変形に起因するシール性能の低下を抑制することができる。
【００２９】
更に、シール板２３は、従来のシール板と比較して、弾性突片３５の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが良好になり、均一に樹脂を充填することができる。したがって、シール板２３は、射出成形時の樹脂回りの改善によって、加工性が極めて良くなり、不良品の発生も殆どなくなるので、生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の転がり軸受の別の実施形態を図１、図３及び図４に基づいて詳細に説明する。
図１及び図３に示すように、別の実施形態のシール板４３は、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに当接する弾性突片３５の当接面３５ａの外周側角部３５ｂに、半径Ｒの滑らかな曲面形状が形成されている。
また、図１及び図４に示すように、さらに別の実施形態のシール板５３は、弾性突片３５の当接面３５ａ全面が半径Ｒの曲面状に形成されている。
なお、弾性突片３５の先端面３５ａの外周側角部３５ｂに、滑らかな曲面形状ではなく、面取りを施すような構成にしても良い。また、いずれの実施形態も、それ以外の構成は上記実施形態に示したシール板２３と共通である。
【００３１】
即ち、図３及び図４のシール板４３、５３によれば、シール嵌合溝３１における外側面３１ｃの端縁の最小径ｄが極端に小さい場合や該端縁の表面粗さが粗い場合でも、シール板４３の取付け嵌合部をシール嵌合溝３１内に嵌合する際の弾性突片３５の先端部の挿入がスムーズに行うことができ、取付け嵌合部を確実にシール嵌合溝３１内に嵌合できる。
【００３２】
なお、本発明の転がり軸受の外輪のシール嵌合溝や、プラスチックシール部材の封止用環状突部及び弾性突片等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態の玉軸受２１のシール板２３は、リップ部が内輪に摺接する接触形のプラスチックシール部材であるが、リップ部が内輪に接触しない非接触形のプラスチックシール部材を備えた転がり軸受にも応用できる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、単列深溝玉軸受について説明したが、本発明は転がり軸受の内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入する為のプラスチックシール部材を備えた各種の転がり軸受に適用可能である。
更に、シール板のプラスチック材料も上記実施形態に限定されず、他のエンジニアリングプラスチック単体、若しくは該プラスチックにガラス繊維や炭素繊維等の短繊維を配合して強化した複合材にも適用可能である。
【００３４】
【実施例】
上記実施形態で示したシール板２３（実施例１）及びシール板４３（実施例２）の、外輪２６のシール嵌合溝３１に対する取付け嵌合部の挿入性、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに対する封止用環状突部３３の密着性、グリース漏れの有無、射出成形時の成形性について比較評価試験を行った。
【００３５】
比較例としては、図５に示した従来のシール板３（比較例１）と、比較例１に対して封止用環状突部１３の面粗さ及びシール嵌合溝１１の内側面１１ｂの面粗さが共に１／２のシール板３（比較例２）と、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂの面粗さが本発明の範囲外のシール板２３（比較例３）と、比較例３に対して封止用環状突部３３の面粗さが１／２のシール板２３（比較例４）である。
なお、シール板２３，４３，３の材質はＰＡ（ポリアミド６６）及びＰＡ４６にＧＦ（ガラス繊維）を３０重量％配合した複合材の２種類を用いた。どちらの材料でも結果は同じであったため表では一つにまとめた。グリース漏れの有無については、１２０℃の恒温槽内に軸受を放置し、５００時間経過後の外輪部からのグリース（実際に漏れたのは基油）の漏れ量を調べた。
以下、その評価結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１に示したように、本発明の実施形態に係るシール板２３及びシール板４３は、従来の比較例１のシール板３、比較例２のシール板３、及び比較例３，４のシール板２３に比べて何れの特性も良好な結果が得られ、本発明の構成による効顕著な効果が証明された。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転がり軸受によれば、ゴム材料と比べて高剛性なプラスチック材料をシール部材に用いても、シール部材の封止用環状突部とシール嵌合溝の内側面とを全周にわたって面接触状態で良好に密着させることができる。
従って、封入したグリース（分離した基油も含む）等の潤滑剤の漏れ及び外部からの水や粉塵等の浸入を防止でき、高性能のシール性能を得ることができる。
【００３９】
また、外輪のシール嵌合溝の外側面に弾性変形状態で当接する弾性突片の先端部は、先端が尖った従来のプラスチックシール部材の弾性突片の先端部と比較すると、平坦な当接面を備えるので肉厚が厚く、剛性が高い。
従って、前記弾性突片の先端部の弾性変形量が僅かでも、その弾性変形によって発生する弾性反発力は強く、プラスチックシール部材自体に成形歪みが生じたり、シール嵌合溝の加工精度が良くなくても、封止用環状突部を全周に渡ってシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができる。
【００４０】
また、所定の当接面幅を備えて肉厚が厚い弾性突片の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でプラスチックシール部材の封止用環状突部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によるクリ一プ変形が発生し難くなる。
【００４１】
更に、プラスチックシール部材は、従来のプラスチックシール部材と比較して、弾性突片の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが容易になり、溶融樹脂を均一に充填できる。
従って、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができると共にプラスチックシール部材のクリ一プ変形が発生し難く、長期にわたりシール性能を維持でき、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるプラスチックシール部材の要部拡大図である。
【図３】本発明の他の実施形態であるプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態であるプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【図５】従来の転がり軸受の要部縦断面図である。
【図６】図５におけるプラスチックシール部材の要部拡大図である。
【符号の説明】
２１ 単列深溝玉軸受（転がり軸受）
２３ シール板（プラスチックシール部材）
２３ａ 外周部
２３ｂ 内周部
２３ｃ 中間部
２５ 内輪
２６ 外輪
２７ 玉
３１ シール嵌合溝
３１ａ 底面
３１ｂ 内側面
３１ｃ 外側面
３３ 封止用環状突部
３５ 弾性突片
３５ａ 先端面
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、特に内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入する為のプラスチックシール部材を改良した転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示したように単列深溝玉軸受（以下、玉軸受という）１は、内輪５と外輪６との間に転動体として複数の玉７が保持器８により周方向に沿って等間隔に保持されている。また、玉軸受１の軸線方向両側端には、内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入すると共に、水や粉塵等の浸入を防止するシール板３が取り付けられている。また、外輪６内周面の軸線方向両端部近傍には、シール板３の外周部３ａを嵌合保持する為のシール嵌合溝１１が設けられている。
【０００３】
シール嵌合溝１１は、底面１１ａと、該底面１１ａの軸受内方側の端縁から半径方向内方に延出した内側面１１ｂと、該内側面１１ｂに対向するように底面１１ａの軸受外方側の端縁から延出した外側面１１ｃとを備えている。この外側面１１ｃは、溝幅が底面１１ａに向かって徐々に狭まるように所定の角度で傾斜した傾斜面になっている。
【０００４】
シール板３は、実開平４−８７０２２号公報に開示された構造のもので、外輪６のシール嵌合溝１１に嵌合保持される外周部３ａと、内輪５外周面の軸線方向両端部近傍に近接又は接触する内周部３ｂと、内外輪間の軸受内空間９を覆う中間部３ｃとを、プラスチックによって一体成形したプラスチックシール部材である。
前記プラスチックの種類としては、強度や耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック単体、若しくはガラス繊維や炭素繊維などの短繊維を配合して強化した複合材が用いられる。
【０００５】
図６に示したように、シール板３の外周部３ａには、シール嵌合溝１１の内側面１１ｂに密着することによって外輪６の内周端縁を封止する封止用環状突部１３と、シール嵌合溝１１の外側面１１ｃに弾性変形した状態で当接することで封止用環状突部１３を内側面１１ｂに押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片１５とを備えた取付け嵌合部が形成されている。
【０００６】
シール板３は、外周部３ａを半径方向内方に弾性変形させながらシール嵌合溝１１に嵌合させられ、該外周部３ａの半径方向の弾性変形がシール嵌合溝１１内で解除された時に、弾性突片１５の先端が弾性変形した状態でシール嵌合溝１１の外側面１１ｃに当接する。これにより、封止用環状突部１３が弾性突片１５の弾性反発力によりシール嵌合溝１１の内側面１１ｂを押圧して、外輪６に嵌合保持される。
なお、シール板３の弾性突片１５は、先端が弾性変形し易いように、裾部から先端に向かって徐々に肉厚が薄くなり、先端が鋭角に尖った断面三角形状に形成された環状突起列である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のシール板３の場合は、ゴム材料に比べて剛性が大きい（硬い）プラスチック材料で形成されているため、ゴム材料のシール板と比較して相手材の面粗さに馴染み難い。したがって、シール板３の封止用環状突部１３の面及びシール嵌合溝１１の内側面１１ｂの面粗さが悪いと、封止用環状突部１３のシール嵌合溝１１の内側面１１ｂに対する密着度が低下して隙間が発生して、シール性能が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、弾性突片１５の先端の肉厚が比較的薄肉に形成され、且つ尖っているので、シール嵌合溝１１に嵌合させられた弾性突片１５の弾性反発力が小さく、封止用環状突部１３を内側面１１ｂに押し付ける十分な押圧力を確保することができない。
十分な押圧力が確保できないと、シール嵌合溝１１の加工精度が良くなかったり、又はシール板３自体に成形歪みが生じている場合、内側面１１ｂに対する封止用環状突部１３の密着度が低下して隙間が発生して、本来のシール性能が得られなくなるという問題があった。
【０００９】
また、シール嵌合溝１１内に嵌合する弾性突片１５の先端は、常に弾性変形した状態でシール嵌合溝１１の外側面１１ｃに接触しており、先端が尖った形態で薄肉の場合は、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱が先端部に及ぼす負担が大きく、弾性突片１５の先端がクリープ変形を起こし易いという問題があった。
【００１０】
また、プラスチックは金属より線膨張係数が大きいため、シール板３は温度が上がると拡径方向に膨張するので、弾性突片１５は常温状態より弾性変形量（締付け力）が大きくなり、一層クリープ変形を起こし易くなる。
雰囲気温度８０℃以上では殆どの場合、シール板３は短時間でクリープ変形を起こし、常温に戻ったときには、弾性突片１５の先端がクリ−プ変形によってカールして、外側面１１ｃに対する当接力が小さくなる。そして、シール板３の外周部３ａには軸線方向へのガタ付きが発生し、外輪６とシール板３との間で滑りが発生するようになるので、シール板３はシール性能が低下すると共に外輪６から抜け落ちる可能性がある。
したがって、弾性突片１５の反発力を大きくする為、該弾性突片１５自体の長さを長くすると、弾性変形量が大きくなり過ぎて、クリ一プ変形が顕著に発生してしまうという問題があった。
【００１１】
また、弾性突片１５自体の長さが長いと、シール板３はシール嵌合溝１１内に完全に入り難くなり、完全に入らないとシール板３自体が外方又は内方に大きく湾曲する。そして、シール板３が外方に湾曲した時は、その一部分が軸受の側面から外方へ突出し、シール板３が内方に湾曲した時は、内輪５との接触力が大きくなりトルクの増大又は保持器８や玉７との接触を招くという問題があった。
【００１２】
また、前記シール板３を射出成形する際には、前記弾性突片１５が比較的薄肉に形成され、且つ先端が尖っているので、先端部への溶融樹脂の回りが悪く、均一に樹脂が充填できにくいので生産性の向上が難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解消することにあり、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができると共にプラスチックシール部材のクリープ変形が発生し難く、長期にわたりシール性能を維持でき、生産性の向上を図ることができる転がり軸受を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内外輪間を封止する環状のプラスチックシール部材を備え、該プラスチックシール部材の外周部に形成した取付け嵌合部が外輪内周面の軸線方向両端部近傍に形成したシール嵌合溝に嵌合される転がり軸受であって、前記シール嵌合溝が、底面と、前記底面から軸受内方側に延出した内側面と、前記底面から軸受外方側に延出した外側面とを有し、前記内側面及び前記外側面は、前記シール嵌合溝の溝幅が前記底面に向かって徐々に狭まるように傾斜しており、前記取付け嵌合部が、前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着することによって前記外輪の内周端縁を封止する封止用環状突部と、前記シール嵌合溝の前記外側面に弾性変形した状態で当接することによって前記封止用環状突部を前記内側面に押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片とを備えており、前記弾性突片は、基部から前記シール嵌合溝の前記外側面に当接する先端部に向かって徐々に肉厚が漸減すると共に、該先端部に平坦又は曲面形状の当接面を備え、該当接面の幅寸法ｔ 1 が、前記弾性突片の基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ 1 ＜（ｔ／７）の範囲内に設定され、且つ、前記シール部材の最外径である前記弾性突片の外周面の外径ｄ 1 が、前記シール嵌合溝の前記外側面端縁の最小径ｄ、及び前記シール嵌合溝の前記底面の内径ｄ 2 に対して、ｄ＜ｄ 1 ＜ｄ 2 の範囲内に設定され、前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着する前記封止用環状突部の面粗さが中心線平均粗さで０．４μｍ以下、最大高さで１．６μｍ以下であり、前記シール嵌合溝の前記内側面の面粗さが中心線平均粗さで１．６μｍ以下、最大高さで６．３μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受によって達成することができる。
【００１５】
上記構成の転がり軸受によれば、ゴム材料に比べて高剛性なプラスチック材をシール部材に用いても、外輪のシール嵌合溝の内側面に面接触状態で密着する封止用環状突部の面粗さを中心線平均粗さで０．４μｍ以下、最大高さで１．６μｍ以下とし、前記シール嵌合溝の内側面の面粗さを中心線平均粗さで１．６μｍ以下、最大高さで６．３μｍ以下とした。したがって、封止用環状突部のシール嵌合溝の内側面に対する面接触状態での密着度を高めることができる。
【００１６】
また、外輪のシール嵌合溝の外側面に弾性変形状態で当接する弾性突片の先端部は、先端が尖った従来のプラスチックシール部材の弾性突片の先端部と比較すると、平坦又は曲面形状の当接面を備えているので、肉厚を厚くすることができ、高い剛性を確保することができる。
なお、前記当接面の幅寸法ｔ1 は、弾性突片の基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ1＜（ｔ／７）の範囲内に設定されており、且つ、シール部材の最外径である弾性突片の外周面の外径ｄ1 が、シール嵌合溝の外側面端縁の最小径ｄ、及びシール嵌合溝の底面の内径ｄ2に対して、ｄ＜ｄ1 ＜ｄ2 の範囲内に設定されている。
また、前記プラスチックシール部材が、ガラス繊維入りポリアミドからなることが好ましい。
したがって、弾性突片の先端部の弾性変形量が僅かでも、発生する弾性反発力は強く、例えシール嵌合溝の加工精度が良くなかったり又はプラスチックシール部材自体に成形歪みが生じていても、封止用環状突部を全周に渡ってシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができる。
【００１７】
また、所定の当接面幅を備えて肉厚が厚い弾性突片の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でプラスチックシール部材の封止用環状突部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によるクリ−プ変形の発生を防止することができる。
更に、プラスチックシール部材は、弾性突片の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが容易になり、生産性の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、弾性突片の先端部を平坦にした場合は、弾性突片の先端部における当接面の外周側角部に滑らかな曲面形状又は面取りを施すことで、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝内に嵌合する際、弾性突片の先端部挿入をスムーズに行うことができ、取付け嵌合部を確実にシール嵌合溝内に嵌合することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の転がり軸受の一実施形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１におけるプラスチックシール部材の要部拡大図、図３は本発明の転がり軸受の他の実施形態を示すプラスチックシール部材の要部縦断面図、図４は本発明の転がり軸受のさらに他の実施形態に係るプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【００２０】
図１に示したように、本実施形態の転がり軸受としての単列深溝玉軸受（以下、玉軸受という）２１は、内輪２５と外輪２６との間に転動体として複数の玉２７が保持器２８により周方向に沿って等間隔に保持されている。
また、玉軸受２１の軸線方向両側端には、内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入すると共に、水や粉塵等の浸入を防止するプラスチックシール部材であるシール板２３が取り付けられている。
【００２１】
外輪２６内周面の軸線方向両端部近傍には、シール板２３の外周部２３ａに形成した取付け嵌合部を嵌合保持する為のシール嵌合溝３１が設けられている。このシール嵌合溝３１は、底面３１ａと、該底面３１ａの軸受内方側の端縁から半径方向内方に延出した内側面３１ｂと、該内側面３１ｂに対向するように底面３１ａの軸受外方側の端縁から延出した外側面３１ｃとを備えている。この外側面３１ｃは、溝幅が底面３１ａに向かって徐々に狭まるように所定の角度で傾斜した傾斜面になっている。
【００２２】
また、内輪２５外周面の軸線方向両端部には、シール板２３の内周部２３ｂと摺接するシール摺接面３２が形成されている。また、内側面３１ｂには、溝幅が底面３１ａに向かって徐々に狭まるように傾斜する傾斜面になっている。
更に、シール摺接面３２は、内輪外周面側に向かって、徐々に外側に傾斜する傾斜面になっている。
【００２３】
シール板２３は、外輪２６のシール嵌合溝３１に嵌合保持される外周部２３ａと、内輪２５のシール摺接面３２に摺接するリップ部である内周部２３ｂと、内外輪間の軸受内空間２９を覆う中間部２３ｃとを、プラスチックによって一体成形したプラスチックシール部材である。
そして、図１及び図２に示すように、シール板２３の外周部２３ａには、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに密着することによって外輪２６の内周端縁を封止する封止用環状突部３３と、シール嵌合溝３１の外側面３１ｃに弾性変形した状態で当接することで封止用環状突部３３を内側面３１ｂに押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片３５とを備えた取付け嵌合部が形成されている。
【００２４】
本実施形態の玉軸受２１においては、外輪２６のシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに面接触状態で密着するシール板２３の封止用環状突部３３の表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒa）で０．４μｍ以下、最大高さ（Ｒz）で１．６μｍ以下になるように形成されている。
また、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂの表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒa）で１．６μｍ以下、最大高さ（Ｒz）で６．３μｍ以下になるように形成されている。
これにより、ゴム材料と比べて高剛性なプラスチック材料をシール板２３に用いても、シール板２３の封止用環状突部３３とシール嵌合溝３１の内側面３１ｂとを全周にわたって面接触状態で良好に密着させることができる。したがって、封入したグリース（分離した基油も含む）等の潤滑剤の漏れ及び外部からの水や粉塵等の浸入を防止でき、高性能のシール性能を得ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の弾性突片３５においては、図２に示すように、封止用環状突部３３と同様に、シール板２３の外周部２３ａの全周に渡って連続した環状に形成されている。
更に、弾性突片３５は、外側面３１ｃに当接した際に先端が弾性変形し易いように、屈曲部となる基部から先端部に向かって徐々に肉厚が漸次減少すると共に、該先端部に平坦な当接面３５ａを備えた環状突起列である。
【００２６】
ここで、先端部の当接面幅寸法ｔ1 は、基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ1 ＜（ｔ／７）の範囲内に設定されている。
また、シール板２３の最大径である弾性突片３５の外周面の外径ｄ1 は、シール嵌合溝３１の外側面３１ｃの端縁の最小径ｄよりも大きく、且つ、底面３１ａの内径ｄ2 よりも小さく設定されている（図１参照）。
【００２７】
即ち、本実施形態の玉軸受２１のシール板２３は、外輪２６のシール嵌合溝３１の外側面３１ｃに弾性変形状態で当接する弾性突片３５の先端部は、従来のシール板の弾性突片先端と比較すると、平坦な当接面３５ａを備えているので肉厚が厚く、高い剛性を確保することができる。
したがって、弾性突片３５の先端部の弾性変形量が僅かでも、その弾性変形によって発生する弾性反発力は強く、シール嵌合溝３１の加工精度が良くなかったり又はシール板２３自体に成形歪みが生じていても、封止用環状突部３３を全周に渡ってシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに良好に密着させることができ、安定したシール性能を得ることができる。
【００２８】
また、所定の当接面幅ｔ1 を備えた厚肉の弾性突片３５の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でシール板２３の封止用環状突部３３をシール嵌合溝３１の内側面３１ｂに良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によってクリ−プ変形を生じるようなことはない。したがって、弾性突片３５の先端部のクリ一プ変形に起因するシール性能の低下を抑制することができる。
【００２９】
更に、シール板２３は、従来のシール板と比較して、弾性突片３５の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが良好になり、均一に樹脂を充填することができる。したがって、シール板２３は、射出成形時の樹脂回りの改善によって、加工性が極めて良くなり、不良品の発生も殆どなくなるので、生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の転がり軸受の別の実施形態を図１、図３及び図４に基づいて詳細に説明する。
図１及び図３に示すように、別の実施形態のシール板４３は、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに当接する弾性突片３５の当接面３５ａの外周側角部３５ｂに、半径Ｒの滑らかな曲面形状が形成されている。
また、図１及び図４に示すように、さらに別の実施形態のシール板５３は、弾性突片３５の当接面３５ａ全面が半径Ｒの曲面状に形成されている。
なお、弾性突片３５の先端面３５ａの外周側角部３５ｂに、滑らかな曲面形状ではなく、面取りを施すような構成にしても良い。また、いずれの実施形態も、それ以外の構成は上記実施形態に示したシール板２３と共通である。
【００３１】
即ち、図３及び図４のシール板４３、５３によれば、シール嵌合溝３１における外側面３１ｃの端縁の最小径ｄが極端に小さい場合や該端縁の表面粗さが粗い場合でも、シール板４３の取付け嵌合部をシール嵌合溝３１内に嵌合する際の弾性突片３５の先端部の挿入がスムーズに行うことができ、取付け嵌合部を確実にシール嵌合溝３１内に嵌合できる。
【００３２】
なお、本発明の転がり軸受の外輪のシール嵌合溝や、プラスチックシール部材の封止用環状突部及び弾性突片等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態の玉軸受２１のシール板２３は、リップ部が内輪に摺接する接触形のプラスチックシール部材であるが、リップ部が内輪に接触しない非接触形のプラスチックシール部材を備えた転がり軸受にも応用できる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、単列深溝玉軸受について説明したが、本発明は転がり軸受の内外輪間にグリース等の潤滑剤を封入する為のプラスチックシール部材を備えた各種の転がり軸受に適用可能である。
更に、シール板のプラスチック材料も上記実施形態に限定されず、他のエンジニアリングプラスチック単体、若しくは該プラスチックにガラス繊維や炭素繊維等の短繊維を配合して強化した複合材にも適用可能である。
【００３４】
【実施例】
上記実施形態で示したシール板２３（実施例１）及びシール板４３（実施例２）の、外輪２６のシール嵌合溝３１に対する取付け嵌合部の挿入性、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂに対する封止用環状突部３３の密着性、グリース漏れの有無、射出成形時の成形性について比較評価試験を行った。
【００３５】
比較例としては、図５に示した従来のシール板３（比較例１）と、比較例１に対して封止用環状突部１３の面粗さ及びシール嵌合溝１１の内側面１１ｂの面粗さが共に１／２のシール板３（比較例２）と、シール嵌合溝３１の内側面３１ｂの面粗さが本発明の範囲外のシール板２３（比較例３）と、比較例３に対して封止用環状突部３３の面粗さが１／２のシール板２３（比較例４）である。
なお、シール板２３，４３，３の材質はＰＡ（ポリアミド６６）及びＰＡ４６にＧＦ（ガラス繊維）を３０重量％配合した複合材の２種類を用いた。どちらの材料でも結果は同じであったため表では一つにまとめた。グリース漏れの有無については、１２０℃の恒温槽内に軸受を放置し、５００時間経過後の外輪部からのグリース（実際に漏れたのは基油）の漏れ量を調べた。
以下、その評価結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
表１に示したように、本発明の実施形態に係るシール板２３及びシール板４３は、従来の比較例１のシール板３、比較例２のシール板３、及び比較例３，４のシール板２３に比べて何れの特性も良好な結果が得られ、本発明の構成による効顕著な効果が証明された。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転がり軸受によれば、ゴム材料と比べて高剛性なプラスチック材料をシール部材に用いても、シール部材の封止用環状突部とシール嵌合溝の内側面とを全周にわたって面接触状態で良好に密着させることができる。
従って、封入したグリース（分離した基油も含む）等の潤滑剤の漏れ及び外部からの水や粉塵等の浸入を防止でき、高性能のシール性能を得ることができる。
【００３９】
また、外輪のシール嵌合溝の外側面に弾性変形状態で当接する弾性突片の先端部は、先端が尖った従来のプラスチックシール部材の弾性突片の先端部と比較すると、平坦な当接面を備えるので肉厚が厚く、剛性が高い。
従って、前記弾性突片の先端部の弾性変形量が僅かでも、その弾性変形によって発生する弾性反発力は強く、プラスチックシール部材自体に成形歪みが生じたり、シール嵌合溝の加工精度が良くなくても、封止用環状突部を全周に渡ってシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができる。
【００４０】
また、所定の当接面幅を備えて肉厚が厚い弾性突片の先端部は、剛性が高く、少ない弾性変形量でプラスチックシール部材の封止用環状突部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができるので、雰囲気温度や軸受の回転に伴う発熱の影響によるクリ一プ変形が発生し難くなる。
【００４１】
更に、プラスチックシール部材は、従来のプラスチックシール部材と比較して、弾性突片の先端部の肉厚が増大した分、射出成形時の先端部への溶融樹脂の回りが容易になり、溶融樹脂を均一に充填できる。
従って、プラスチックシール部材の取付け嵌合部をシール嵌合溝の内側面に良好に密着させることができると共にプラスチックシール部材のクリ一プ変形が発生し難く、長期にわたりシール性能を維持でき、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるプラスチックシール部材の要部拡大図である。
【図３】本発明の他の実施形態であるプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態であるプラスチックシール部材の要部縦断面図である。
【図５】従来の転がり軸受の要部縦断面図である。
【図６】図５におけるプラスチックシール部材の要部拡大図である。
【符号の説明】
２１ 単列深溝玉軸受（転がり軸受）
２３ シール板（プラスチックシール部材）
２３ａ 外周部
２３ｂ 内周部
２３ｃ 中間部
２５ 内輪
２６ 外輪
２７ 玉
３１ シール嵌合溝
３１ａ 底面
３１ｂ 内側面
３１ｃ 外側面
３３ 封止用環状突部
３５ 弾性突片
３５ａ 先端面
Claims (2)
- 内外輪間を封止する環状のプラスチックシール部材を備え、該プラスチックシール部材の外周部に形成した取付け嵌合部が外輪内周面の軸線方向両端部近傍に形成したシール嵌合溝に嵌合される転がり軸受であって、
前記シール嵌合溝が、底面と、前記底面から軸受内方側に延出した内側面と、前記底面から軸受外方側に延出した外側面とを有し、前記内側面及び前記外側面は、前記シール嵌合溝の溝幅が前記底面に向かって徐々に狭まるように傾斜しており、
前記取付け嵌合部が、前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着することによって前記外輪の内周端縁を封止する封止用環状突部と、前記シール嵌合溝の前記外側面に弾性変形した状態で当接することによって前記封止用環状突部を前記内側面に押圧付勢する弾性反発力を発生する弾性突片とを備えており、
前記弾性突片は、基部から前記シール嵌合溝の前記外側面に当接する先端部に向かって徐々に肉厚が漸減すると共に、該先端部に平坦又は曲面形状の当接面を備え、
該当接面の幅寸法ｔ 1 が、前記弾性突片の基部の肉厚寸法ｔに対して、（ｔ／３０）≦ｔ 1 ＜（ｔ／７）の範囲内に設定され、且つ、
前記シール部材の最外径である前記弾性突片の外周面の外径ｄ 1 が、前記シール嵌合溝の前記外側面端縁の最小径ｄ、及び前記シール嵌合溝の前記底面の内径ｄ 2 に対して、ｄ＜ｄ 1 ＜ｄ 2 の範囲内に設定され、
前記シール嵌合溝の前記内側面に面接触状態で密着する前記封止用環状突部の面粗さが中心線平均粗さで０．４μｍ以下、最大高さで１．６μｍ以下であり、前記シール嵌合溝の前記内側面の面粗さが中心線平均粗さで１．６μｍ以下、最大高さで６．３μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受。 - 前記プラスチックシール部材が、ガラス繊維入りポリアミドからなることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001364545A JP4066136B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
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