JP4539270B2

JP4539270B2 - 転がり軸受用シール装置および転がり軸受装置

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Publication number: JP4539270B2
Application number: JP2004287083A
Authority: JP
Inventors: 利彦白木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006097851A

Description

本発明は、転がり軸受用シール装置および転がり軸受装置に関し、特に、二輪車やバギー（ＡＴＶ）のトランスミッションやクランクに配置されれば好適な転がり軸受用シール装置および転がり軸受装置に関する。

従来、転がり軸受用シール装置としては、実公平６−１９８５９号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この転がり軸受シール装置は、玉軸受の外輪の内周面と、内輪の外周面との間に配置されている。詳細には、この転がり軸受シール装置の一端は、外輪の内周面の軸方向の端部に形成された環状溝に固定されている。また、この転がり軸受シール装置の他端は、内輪の軌道溝の肩部と外周面の端部とを接続している段部の壁面に対して摺動するようになっている。

この転がり軸受シール装置は、芯金部と、弾性部とを有する。上記弾性部は、上記芯金部の軸方向の内側の端面の中央部以外の部分を、覆うように配置されている。また、上記弾性部は、上記内輪側にブロック状の部分を有しており、このブロック状の部分における軸方向の内側は、軸方向の内側に突出している。この軸方向の内側に突出している部分は、上記段部の壁面に対して摺動するリップ部になっている。

上記リップ部は、上記壁面の径方向の幅よりも大きい径方向の厚みを有している。また、上記リップ部は、軸方向に芯金部の軸方向内方の端面から上記段部の壁面側に向かうにしたがって径方向の厚みが小さくなっている。

上記転がり軸受シール装置では、上記リップ部の径方向の厚さを、上記段部の壁面の径方向の幅より大きい幅に設定することによって、上記リップ部の外部圧力に対する剛性を大きくして、油漏れを確実に防止するようにしている。

しかしながら、上記従来の転がり軸受では、軸受の外部の油圧が高い場合、芯金部が上記段部の方（軸方向）に変形して、上記リップ部の締め代が大きくなって、リップ部が偏摩耗して、油漏れが発生するという問題がある。
実公平６−１９８５９号公報

そこで、本発明の課題は、リップ部が偏摩耗を起こしにくくて、油漏れが起こりにくい転がり軸受用シール装置およびそれを備えた転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受用シール装置は、
一端が、転がり軸受の外輪の内周面に固定されると共に、他端が、上記内輪の外周面に摺動する転がり軸受用シール装置であって、
径方向に延在する芯金部と、
少なくとも上記芯金部の径方向の内側の端部を覆うように、上記芯金部に取り付けられた弾性部と
を備え、
上記芯金部は、
径方向の外側から内側に延在する径方向外側部分と、
上記径方向外側部分の径方向の内側の端部から径方向の内側かつ軸方向の外側に屈曲する屈曲部分と、
上記屈曲部分の上記径方向外側部分側とは反対側の端部から径方向の内側に延在する径方向内側部分と
を有し、
上記弾性部の軸方向の内側の端面において、上記径方向外側部分の径方向の内側の端部に軸方向に重なる部分から上記径方向内側部分の径方向の外側の一部に軸方向に重なる部分まで径方向の内方側に延在する部分は、径方向に延在する同一平面上に位置し、
上記弾性部は、上記同一平面上に位置する部分に軸方向に重なる部分における径方向の内側の端部から径方向の内側かつ軸方向の内側に延在してラジアル方向をシールするメインリップを有し、
上記弾性部の内周面は、上記メインリップの軸方向の外側に位置する環状の窪み部分を有し、
上記弾性部の径方向の端部は、上記窪み部分の軸方向の外側に、上記内輪の上記外周面との間にラビリンスシールを形成する非接触部を有し、
上記転がり軸受の外部に油が存在して、その油の圧力に基づく力が外部から付与される環境下で使用されることを特徴としている。

尚、この明細書で、転がり軸受用シール装置に関して、径方向または軸方向といった場合、この径方向または軸方向は、転がり軸受用シール装置を転がり軸受に配置した場合における、転がり軸受に対して定義される方向をさすものとする。

本発明によれば、上記弾性部のメインリップは、ラジアル方向をシールするようになっているので、軸方向の外側の圧力によって、芯金部が軸方向に変形しても、メインリップと、上記他端との締め代が大きくなることがない。したがって、摩擦力が大きくなることがないので、メインリップ部が偏摩耗を起こしにくくて、油漏れを生じにくくすることができる。

また、本発明によれば、上記弾性部の軸方向の外側に非接触部が形成されているので、転がり軸受用シール装置の外部の油圧が高圧である時に、上記非接触部で油圧を緩和することができる。したがって、メインリップに過大な油圧がかかることがなくて、油漏れを確実に防止できる。

また、本発明によれば、上記芯金部が、軸方向の外側に屈曲する部分を有しているので、転がり軸受用シール装置の剛性を高くすることができる。

また、上記実施形態によれば、上記非接触部が、上記芯金部の内輪側の先端部に配置されているので、上記芯金部と上記非接触部との距離を小さくできて、上記非接触部の寸法精度を高くすることができる。

また、一実施形態の転がり軸受用シール装置は、上記メインリップの軸方向の外側の接触角が、上記メインリップの軸方向の内側の接触角よりも大きくなっている。

尚、この明細書では、メインリップの軸方向の外側の接触角を、転がり軸受用シール装置が配置された転がり軸受の軸方向の断面における、上記メインリップの輪郭を表す曲線と軌道輪との軸方向の外側の接触点における、上記曲線の右極限の接線と、上記軌道輪の周面の輪郭を表す直線との成す角（メインリップが存在しない方の角）として定義する。また、メインリップの軸方向の内側の接触角を、転がり軸受用シール装置が配置された転がり軸受の軸方向の断面における、上記メインリップの輪郭を表す曲線と軌道輪との軸方向の内側の接触点における、上記曲線の左極限の接線と、上記軌道輪の周面の輪郭を表す直線との成す角（メインリップが存在しない方の角）として定義する。

上記実施形態によれば、上記メインリップの軸方向の外側の接触角が、上記メインリップの軸方向の内側の接触角よりも大きくなっているので、上記メインリップが、軸方向の外側から油圧を受けた場合、力の分解によって、上記メインリップは軸方向に力を受け易い一方、径方向の外方に力を受けにくい。したがって、高圧下においても、メインリップが径方向の上方に大きく浮き上がることがなくて、メインリップの緊迫力が過度に低下することがなくて、高圧下でも、確実にオイル漏れを防止できる。

また、一実施形態の転がり軸受用シール装置は、上記非接触部の先端には、複数の周方向の溝が形成されている。

上記実施形態によれば、上記非接触部の先端に、複数の周方向の溝を形成しているので、転がり軸受用シール装置と、軌道輪の摺動面との相対回転速度が大きくなった場合、非接触部を、上記摺動面に対して浮上させることができて、転がり軸受用シール装置と、上記摺動面との間の緊迫力が過大になることを防止できる。したがって、高速回転可能な転がり軸受を実現できると共に、メインリップの過度の摩耗を防止できて、転がり軸受用シール装置の寿命を長くすることができる。

また、一実施形態の転がり軸受用シール装置は、上記複数の周方向の溝は、油を軸方向の外側へ移動させるポンプ作用を有するスパイラル溝である。

上記実施形態によれば、油を軸方向の外側へ移動させることができるので、油のシール能力を更に向上させることができる。

また、この発明の転がり軸受装置は、
回転軸と、
上記回転軸を支持すると共に、外輪と、内輪と、転動体と、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の転がり軸受用シール装置とを有する転がり軸受と、
上記転がり軸受の外部に油を供給する油供給装置と
を備え、
上記油供給装置は、上記回転軸の回転速度が高くなるに連れて高圧になる油を、上記転がり軸受用シール装置の軸方向の外側に供給するようになっていることを特徴としている。

本発明によれば、上記発明の転がり軸受用シール装置を有する転がり軸受と、上記回転軸の回転速度が高くなるに連れて高圧になる油を、上記転がり軸受用シール装置の軸方向の外側に供給する油供給装置とを有しているので、油圧が高く上記回転軸の回転速度が大きいときには、非接触部で油圧を緩和することができて、非接触部とメインリップで油漏れを確実に防止できる。また、油圧が高くて上記回転軸の回転速度が大きい場合、非接触部が油圧を緩和するので、油のシールを確実に行うことができる範囲内で、メインリップを径方向の外方に若干浮上させることができる。したがって、油圧が高い場合に、緊迫力を低下させることができるので、高速回転可能な転がり軸受を実現できると共に、メインリップの過度の摩耗を防止できて、転がり軸受用シール装置の寿命を長くすることができる。

本発明の転がり軸受用シール装置によれば、弾性部のメインリップは、ラジアル方向をシールするようになっているので、軸方向の外側の圧力によって、芯金部が軸方向に変形しても、メインリップと、軌道輪との締め代が大きくなることがない。したがって、リップ部の偏摩耗が起こりにくくて、油漏れが生じにくい。

また、本発明によれば、上記弾性部の軸方向の外側に非接触部が形成されているので、転がり軸受用シール装置の外部の油圧が高圧である時に、非接触部で油圧を緩和することができて、過大な油圧がメインリップに作用することを防止できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態の転がり軸受用シール装置を備えた玉軸受の断面図である。

この玉軸受は、例えば、二輪車のトランスミッションやクランク等、外部の油圧が高くなると共に、設置される回転軸が高速回転するような環境で使用されることが意図されている。尚、図１にａで示す方向は、油圧の方向を示している。

この玉軸受は、外輪１と、内輪２と、玉３と、この発明の一実施形態の転がり軸受用シール装置５とを備えている。

上記内輪２は、図示しない回転軸上に配置されている。また、上記玉３は、外輪１の軌道溝と内輪２の軌道溝との間に、保持器６によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記転がり軸受用シール装置５は、外輪１と内輪２との間に配置されている。詳細には、上記転がり軸受用シール装置５は、その一端が、外輪１の環状溝に嵌入固定されている一方、その他端は、内輪２の外周面上を摺動するようになっている。上記転がり軸受用シール装置５は、芯金部７と、弾性部８とを有している。

上記芯金部７は、図１に示すように、径方向に延在している。また、上記芯金部７は、内輪２側に、軸方向の外側に屈曲する屈曲部１０を有している。また、上記芯金部７の内輪２側の端部は、径方向に延びている。

上記弾性部８は、嵌入部１１と、摺動部１２と、被覆部１３とからなる。上記嵌入部１１は、芯金部７の外輪１側の端部をブロック状に取り囲んでおり、外輪１の環状溝に嵌入固着されている。また、上記摺動部１２は、芯金部７の内輪２側の端部をブロック状に取り囲んでいる。上記摺動部１２は、芯金部７に固着されている。また、上記被覆部１３は、嵌入部１１と、摺動部１２とを接続していると共に、芯金部７の軸方向の内側の端面を被覆している。なお、被覆部１３は、芯金部７の軸方向の外側の端面を被覆する場合もある。

図２は、上記転がり軸受用シール装置５の摺動部１２付近の拡大図である。

図２に示すように、上記摺動部１２は、軸方向の内側にラジアル方向をシールするメインリップ１６を有すると共に、軸方向の外側に非接触部１７を有している。上記メインリップ１６は、内輪２の外周面に摺接するようになっており、転がり軸受用シール装置５の密封機構の主要部をなしている。

一方、上記非接触部１７は、芯金部７の内輪２側の先端部に配置されている。上記非接触部１７は、内輪の外周面の方に突出している。上記非接触部１７と、内輪２の外周面との間には、ラビリンスシールが形成されている。上記非接触部１７は、主に、玉軸受の外部の油圧が高い場合に、その高い油圧を緩和する役割を担っている。また、上記非接触部１７の先端には、複数の略周方向の溝１８が形成されている。

図３は、上記複数の略周方向の溝１８を詳細に示す図である。また、図４は、玉軸受の軸方向の断面図の部分拡大図であり、メインリップ１６の内輪２の外周面に対する接触角を示す図である。尚、図３において、矢印ｂは、図示しない内輪の回転方向を示している。

図３に示すように、上記複数の略周方向の溝１８は、内輪２が回転したとき、油を軸方向の外側へ移動させるポンプ作用を有するスパイラル溝になっている。

また、図４に示すように、メインリップ１６は、軸方向の外側の接触角αが、軸方向の内側の接触角βよりも大きく設定されている。

上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、弾性部８のメインリップ１６は、ラジアル方向をシールするようになっているので、軸方向の外側の圧力によって、芯金部７が軸方向に変形しても、メインリップ１６と、内輪２との締め代が大きくなることがない。したがって、摩擦力が大きくなることがないので、メインリップ１６が偏摩耗を起こしにくくて、油漏れを生じにくくすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、弾性部８の軸方向の外側に非接触部１７が形成されているので、転がり軸受用シール装置の外部の油圧が高圧である時に、非接触部１７で油圧を緩和することができる。したがって、メインリップ１６に過大な油圧がかかることがなくて、油漏れを確実に防止できる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、芯金部７は、内輪２側に、軸方向の外側に屈曲する屈曲部１０を有しているので、転がり軸受用シール装置の剛性を高くすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、非接触部１７が、芯金部７の内輪２側の先端部に配置されているので、芯金部７と非接触接触部１７との距離を小さくできて、非接触部１７の寸法精度を高くすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、メインリップ１６の軸方向の外側の接触角αが、メインリップ１６の軸方向の内側の接触角βよりも大きくなっているので、メインリップ１６が、軸方向の外側から油圧を受けた場合、力の分解によって、メインリップ１６は軸方向に力を受け易い一方、径方向の外方に力を受けにくくて、径方向の外方に浮き上がりにくい。したがって、高圧下においても、メインリップ１６の緊迫力が過度に低下することがなくて、高圧下でも、確実にオイル漏れを防止できる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、非接触部１７の先端に、複数の略周方向の溝１８を形成しているので、内輪２（回転軸）が高速回転して、転がり軸受用シール装置５と、内輪２の摺動面との相対回転速度が大きくなった場合、非接触部１７を、内輪２の外周面に対して浮上させることができて、転がり軸受用シール装置と、内輪２の外周面との間の緊迫力を抑えることができる。したがって、高速回転可能な転がり軸受を実現できると共に、メインリップ１６の過度の摩耗を防止できて、転がり軸受用シール装置５の寿命を長くすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受用シール装置によれば、複数の略周方向の溝１８は、油を軸方向の外側へ移動させるポンプ作用を有するスパイラル溝であるので、油を軸方向の外側へ移動させることができて、油のシール能力を更に向上させることができる。

尚、上記実施形態では、この発明の転がり軸受用シール装置を、単列の深溝玉軸受に適用したが、この発明の転がり軸受用シール装置を、復列のアンギュラー玉軸受や、ころ軸受等、単列の深溝玉軸受以外の転がり軸受に適用しても良い。

図５は、この発明の転がり軸受装置の一実施形態である二輪車のオイル循環装置を示す図である。

この二輪車のオイル循環装置は、オイルクーラー５１と、カムシャフト５２と、オイルフィルター５３と、メインオイルプレッシャーリリーバルブ５４と、コンロッド５５とを備える。

また、この二輪車のオイル循環装置は、クランクシャフト５６と、オイルプレッシャースイッチ５７と、メインシャフト５８と、クラッチ５９と、回転軸の一例としてのカウンターシャフト６０とを備える。

また、この二輪車のオイル循環装置は、油供給装置の一例としてのオイルポンプ６１と、クーラーオイルプレッシャーリリーバルブ６２と、オイルストレーナー６３とを備える。

この二輪車のオイル循環装置は、シリンダ内の爆発によって発生した動力を、コンロッド５５を通じてクランクシャフト５６に伝達するようになっており、更に、このクランクシャフト５６に伝達された動力を、メインシャフト５８に伝達するようになっている。また、メインシャフト５８に伝達された動力は、ベルトを介してオイルポンプ６１に伝達されると同時に、適宜調整されてカウンターシャフト６０に伝達されるようになっている。

上記カウンターシャフト６０には、この発明の転がり軸受用シール装置を備えた深溝玉軸受６６が配置されている。

エンジンの回転速度が大きくなると、メインシャフト５８の回転速度が大きくなって、カウンターシャフト６０の回転速度が上昇するようになっている。

また、エンジンの回転速度が大きくなると、メインシャフト５８の回転速度が大きくなって、それに対応してオイルポンプ６１の回転速度が高くなり、高圧の油が、オイルフィルター５３を介して、カウンターシャフト６０に配置されている深溝玉軸受６６の右部に到達し、深溝玉軸受６６の右部の油圧が上昇するようになっている。また、油圧は、低温始動時のオイルの粘度が高い時も上昇する。

上記実施形態の二輪車のオイル循環装置（転がり軸受装置）によれば、油圧が高いときには、上記転がり軸受用シール装置の非接触部で油圧を緩和することができて、上記転がり軸受用シール装置のメインリップに過大な油圧がかかることがなくて、油漏れを確実に防止できる。

また、上記実施形態の二輪車のオイル循環装置によれば、油圧が高くカウンターシャフト６０の回転速度が大きいときには、油の圧力によりメインリップが径方向の外方に押されて、緊迫力が低下するので、深溝玉軸受６６の回転速度の上限を、格段に大きくすることができて、深溝玉軸受６６の回転性能を格段に向上させることができる。

また、上記実施形態の二輪車のオイル循環装置によれば、油圧が高くカウンターシャフト６０の回転速度が大きいときには、緊迫力が低下するので、メインリップの過度の摩耗を防止できて、深溝玉軸受６６の寿命を長くすることができる。

尚、上記実施形態の二輪車のオイル循環装置では、深溝玉軸受６６を、カウンターシャフト６０上に配置したが、この発明の転がり軸受装置では、この発明の転がり軸受用シール装置を有する転がり軸受を、クランクシャフトや、メインシャフト等、エンジンの回転速度が高くなるに従って、回転速度が高くなると共に、周辺領域の油圧が高くなる回転軸に設置しても良いことは勿論である。

また、上記実施形態の二輪車のオイル循環装置は、この発明の転がり軸受用シール装置を有する深溝玉軸受６６を備えていたが、この発明の転がり軸受装置は、この発明の転がり軸受用シール装置を備えた円錐ころ軸受等、この発明の転がり軸受用シール装置を備えた深溝玉軸受以外の転がり軸受を備えていても良いことは勿論である。

この発明の一実施形態の転がり軸受用シール装置を備えた玉軸受の断面図である。上記転がり軸受用シール装置の摺動部付近の拡大図である。上記転がり軸受用シール装置の非接触部に形成されている複数の略周方向の溝を詳細に示す図である。上記転がり軸受用シール装置のメインリップの内輪の外周面に対する接触角を示す図である。この発明の転がり軸受装置の一実施形態である二輪車のオイル循環装置を示す図である。

１外輪
２内輪
３玉
５転がり軸受用シール装置
７芯金部
８弾性部
１０屈曲部
１６メインリップ
１７非接触部
１８略周方向の溝
６０カウンターシャフト
６１オイルポンプ
６６深溝玉軸受
α メインリップの軸方向の外側の接触角
β メインリップの軸方向の内側の接触角

Claims

一端が、転がり軸受の外輪の内周面に固定されると共に、他端が、上記内輪の外周面に摺動する転がり軸受用シール装置であって、
径方向に延在する芯金部と、
少なくとも上記芯金部の径方向の内側の端部を覆うように、上記芯金部に取り付けられた弾性部と
を備え、
上記芯金部は、
径方向の外側から内側に延在する径方向外側部分と、
上記径方向外側部分の径方向の内側の端部から径方向の内側かつ軸方向の外側に屈曲する屈曲部分と、
上記屈曲部分の上記径方向外側部分側とは反対側の端部から径方向の内側に延在する径方向内側部分と
を有し、
上記弾性部の軸方向の内側の端面において、上記径方向外側部分の径方向の内側の端部に軸方向に重なる部分から上記径方向内側部分の径方向の外側の一部に軸方向に重なる部分まで径方向の内方側に延在する部分は、径方向に延在する同一平面上に位置し、
上記弾性部は、上記同一平面上に位置する部分に軸方向に重なる部分における径方向の内側の端部から径方向の内側かつ軸方向の内側に延在してラジアル方向をシールするメインリップを有し、
上記弾性部の内周面は、上記メインリップの軸方向の外側に位置する環状の窪み部分を有し、
上記弾性部の径方向の端部は、上記窪み部分の軸方向の外側に、上記内輪の上記外周面との間にラビリンスシールを形成する非接触部を有し、
上記転がり軸受の外部に油が存在して、その油の圧力に基づく力が外部から付与される環境下で使用されることを特徴とする転がり軸受用シール装置。
請求項１に記載の転がり軸受用シール装置において、
上記メインリップの軸方向の外側の接触角は、上記メインリップの軸方向の内側の接触角よりも大きいことを特徴とする転がり軸受用シール装置。
請求項１または２に記載の転がり軸受用シール装置において、
上記非接触部の先端には、複数の周方向の溝が形成されていることを特徴とする転がり軸受用シール装置。
請求項３に記載の転がり軸受用シール装置において、
上記複数の周方向の溝は、油を軸方向の外側へ移動させるポンプ作用を有するスパイラル溝であることを特徴とする転がり軸受用シール装置。
回転軸と、
上記回転軸を支持すると共に、外輪と、内輪と、転動体と、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の転がり軸受用シール装置とを有する転がり軸受と、
上記転がり軸受の外部に油を供給する油供給装置と
を備え、
上記油供給装置は、上記回転軸の回転速度が高くなるに連れて高圧になる油を、上記転がり軸受用シール装置の軸方向の外側に供給するようになっていることを特徴とする転がり軸受装置。