JP4654726B2

JP4654726B2 - 密封装置付き転がり軸受

Info

Publication number: JP4654726B2
Application number: JP2005088775A
Authority: JP
Inventors: 洋平柏倉
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP2006266451A

Description

本発明は、例えば、歯車変速機等に組み込まれる転がり軸受に関し、特に防塵性および低トルク特性が要求される転がり軸受に関する。

歯車変速機には、複数本の回転軸や多くの歯車が組み込まれており、これらの回転軸や歯車は玉軸受や円筒ころ軸受等の転がり軸受によりハウジングや支持軸に対し回転自在に支持されている。

ところで、一般的に、歯車変速機に使用される転がり軸受には軸受空間を密封しない開放型が使用されるが、このような変速機の内部には、運転時に歯車のかみ合い部分で発生する摩耗粉等の異物が多く存在しているため、このような異物が転がり軸受内に浸入すると、この異物により転がり軸受の転がり接触面に圧痕が形成され、この圧痕によりこの転がり接触面が疲労、剥離（フレーキング）して破損する可能性がある。

そこで、従来においては、このような破損を防止するために、外輪の両端部内周面に接触型の密封板を装着した密封板付転がり軸受（例えば、特許文献１参照）や、転がり軸受の密封性をより向上させるため、外輪の両端部内周部に接触型のシールリングを装着すると共に、密封装置の軸方向の外側に該密封装置を覆う円環状のスリンガを所定のすき間を存して対向配置したシールリング付転がり軸受が提案されている（例えば特許文献２参照）。

この特許文献２のシールリング付転がり軸受１００は、図６に示すように、外輪１０２の外輪軌道面１０７と内輪１０３の内輪軌道面１０８との間に転動体としての複数の玉１０４が保持器１０５を介して周方向に転動可能に配設されており、外輪１０２の軸方向の両端部内周部にはそれぞれ接触型のシールリング１０６，１０６が装着されている。シールリング１０６，１０６は、円環板状の芯金１１２とエラストマー等の弾性材１１３とを一体に成形することによって全体が円環板状に形成され、弾性材１１３の外周縁部を外輪１０２の軸方向の両端部内周面に形成される嵌合溝１０９に嵌合させることで固定されている。

また、シールリング１０６，１０６の軸方向の外側には、該シールリング１０６，１０６を覆うスリンガ１１５，１１５が配置されている。このスリンガ１１５は、内輪１０３の外周端部に嵌合される円筒部１１７と、円筒部１１７の軸方向外側の端部から径方向外方に延びる円輪部１１６とを備える。この円輪部１１６は、シールリング１０６の軸方向の外側に所定のすき間を存して対向配置され、その外周縁部を外輪１０２の端部内周面に近接させている。これにより、円輪部１１６の外周縁部と外輪１０２の端部内周面との間に環状のラビリンス隙間１１９が形成される。また、円筒部１１７の外周面にはシールリング１１６の弾性材１１３の内周部に設けられるシールリップ１１１が接触する。

このように構成されたシールリング付転がり軸受１００においては、スリンガ１１５の円輪部１１６によって、歯車で巻き上げられて転がり軸受１００に降りかかる金属粉等の異物が、シールリング１０６のシールリップ１１１とスリンガ１１５の円筒部１１７との摺接部に直接かかることを防止でき、さらに、軸受使用時には、内輪１０３と共にスリンガ１１５が回転するので、スリンガ１１５に付着した異物が遠心力により振り飛ばされて、スリンガ１１５とシールリング１０６との間に異物が入り込むのを防止できる。この結果、シールリング１０６のシールリップ１１１とスリンガ１１５の円筒部１１７との摺接部に浸入する異物の量を抑制するので、軸受空間内への異物の浸入を長時間に亘って有効に防止できる。

特開２００２−３２７７６１号公報特開２０００−１８２６０号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２においては、軸受内部の密封性を高めるために接触型の密封板又はシールリングを使用しているため、シールリップと内輪（円筒部）の外周面との接触による摩擦が軸受トルクを増大させ、結果として、歯車変速機のエネルギー効率が低下するという問題がある。

本発明はこのような問題を改善するためになされたものであり、その目的は、軸受内部の密封性を維持しつつ、シールトルクを排除することにより、軸受トルクの増大を回避できる密封装置付き転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する、固定輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有するとともに前記外周面の軸方向両端部に周溝が形成される、回転輪である内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられる複数の転動体と、円環板状の芯金及び前記芯金に被覆される弾性材を有して円環板状に形成され、前記外輪の軸方向両端部に取り付けられるシール部材と、を備えて、歯車変速機に使用される密封装置付き転がり軸受であって、前記シール部材の前記弾性材の内周縁部には、前記内輪の前記外周面に向かって延び且つ前記周溝に非接触の状態で挿入されるシールリップが設けられるとともに、前記シール部材の軸方向の外側に前記シール部材を覆う円環板状のスリンガが所定の間隙を存して対向配置されて、前記スリンガと前記周溝と前記シール部材と、の間にラビリンスシールが形成され、且つ前記スリンガは前記内輪に取り付けられて前記内輪と一体的に回転するとともに、前記スリンガの外周縁部は前記外輪の前記内周面に近接しており、前記外周縁部の軸方向の対向面に、前記シール部材に摺接し、前記内輪が高速に回転する際に所定の遠心力により径方向外方に開いて前記シール部材との摺接を解除する弾性リップが少なくとも一つ設けられることを特徴とする密封装置付き転がり軸受。

本発明の密封装置付き転がり軸受によれば、シール部材を非接触型としているので、軸受トルクの増大を回避できる。さらに、シール部材の軸方向の外側にシール部材を覆うスリンガを所定の間隙を存して対向配置し、且つスリンガを内輪に設けるので、シール部材とスリンガと内輪との間にラビリンスシールを形成して、軸受内部の密封性を良好に維持できると共に、防塵性を向上できる。

また、本発明の密封装置付き転がり軸受によれば、スリンガの軸方向の対向面に、シール部材に摺接し、所定の遠心力により径方向外方に開いてシール部材との摺接を解除する弾性リップを少なくとも一つ設けるので、転がり軸受が停止及び低速回転する場合、弾性リップがシール部材に摺接するため、外部の塵や摩耗粉等が軸受内部に浸入することを防止でき、軸受寿命を向上できる。また、転がり軸受が高速回転する場合、所定の遠心力により弾性リップが径方向外方に開いてシール部材との摺接を解除するため、弾性リップとシール部材との摩擦による軸受トルクの増大を回避できる。

さらに、本発明の密封装置付き転がり軸受によれば、スリンガは内輪と一体的に回転するので、シール部材とスリンガとの間に異物が浸入しようとしても、スリンガ自体の遠心力により異物が軸受外部に飛ばされるため、外部の塵や摩耗粉等が軸受内部に浸入することを防止できる。

以下、本発明に係る密封装置付き転がり軸受の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第１実施形態を説明するための拡大断面図、図２は弾性リップの動作を説明するための要部拡大断面図、図３は本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第２実施形態を説明するための拡大断面図、図４は本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第３実施形態を説明するための拡大断面図、図５は本発明に係る密封装置付き転がり軸受の変形例を説明するための拡大断面図である。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態である密封装置付き転がり軸受１０について説明する。

本発明の第１実施形態である密封装置付き転がり軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有し、固定輪である外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有し、回転輪である内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に設けられる複数の玉（転動体）１３と、玉１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、外輪１１の軸方向両端部に取り付けられる一対のシール部材１５，１５と、から構成される。

シール部材１５は、一枚の円環板状体を所要の形状に加工してなる芯金１５ａに、ゴムやエラストマー等の弾性材１５ｂを被覆して成形され、全体が円環板状に形成されている。このシール部材１５は、弾性材１５ｂの外周縁部を、外輪１１の内周面の軸方向両端部に形成される係止溝１１ｂに嵌合することによって、外輪１１の内周面両端部に支持固定される。一方、弾性材１５ｂの内周縁部には、内輪１２の外周面に向かって延びるシールリップ１５ｃが形成され、このシールリップ１５ｃは、内輪１２の外周面の軸方向両端部に形成される周溝１２ｂに非接触で挿入される。

また、シール部材１５の軸方向外側には、シール部材１５を覆うように円環板状のスリンガ１６が配置される。このスリンガ１６は、ステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板からなり、内輪１２の軸方向両端面にそれぞれ取り付けられ、内輪１２と一体的に回転する。また、スリンガ１６は、その外周縁部を外輪１１の内周面に近接させると共に、側面をシール部材１５に所定の間隙を存して対向配置させている。これにより、このスリンガ１６と、内輪１２の周溝１２ｂと、シール部材１５と、の間にラビリンスシール１７を形成する。

そして、スリンガ１６の軸方向の対向面には、シール部材１５の軸方向外側面に向かって延びる弾性リップ１８が全周に亘って設けられている。この弾性リップ１８は、ゴムやエラストマー等の弾性を有する素材からなるもので、シール部材１５の軸方向外側面に摺接するように配置される。また、弾性リップ１８は、内輪が高速回転する際に、所定の遠心力により弾性リップ１８が径方向外方に開いてシール部材１５との摺接を解除するように構成されている（図２参照）。

従って、本実施形態の密封装置付き転がり軸受１０によれば、シール部材１５を非接触型としているので、接触型のシール部材を使用する場合と比較して、軸受トルクの増大を回避できる。さらに、シール部材１５の軸方向の外側にシール部材１５を覆うスリンガ１６を所定の間隙を存して対向配置するので、シール部材１５とスリンガ１６と内輪１２との間にラビリンスシール１７を形成して、軸受内部の密封性を良好に維持できると共に、防塵性を向上できる。

また、密封装置付き転がり軸受１０によれば、スリンガ１６の軸方向の対向面に、シール部材１５の軸方向外側面に摺接し、所定の遠心力により径方向外方に開いてシール部材１５との摺接を解除する弾性リップ１８を設けるので、転がり軸受が停止及び低速回転する場合、弾性リップ１８がシール部材１５に摺接するため、外部の塵や摩耗粉等が軸受内部に浸入することを防止でき、軸受寿命を向上できる。また、転がり軸受が高速回転する場合、所定の遠心力により弾性リップ１８が径方向外方に開いてシール部材１５との摺接を解除するため、弾性リップ１８とシール部材１５との摩擦による軸受トルクの増大を回避できる。

さらに、密封装置付き転がり軸受１０によれば、スリンガ１６は内輪２２と一体的に回転するので、シール部材１５とスリンガ１６との間に異物が浸入しようとしても、スリンガ１６自体の遠心力により異物が軸受外部に飛ばされるため、外部の塵や摩耗粉等が軸受内部に浸入することを防止できる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態である密封装置付き転がり軸受２０について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

本発明の第２実施形態である密封装置付き転がり軸受２０は、図３に示すように、シール部材１５とスリンガ１６とのそれぞれの対向面に少なくとも一つの突起２１を周方向に亘って設けている（図ではシール部材１５及びスリンガ１６にそれぞれ４つの突起２１を径方向に交互に設けている。）。なお、突起２１は、シール部材１５及びスリンガ１６の両方に設ける方が好ましいが、どちらか一方に設けてもよい。

従って、本実施形態の密封装置付き転がり軸受２０によれば、シール部材１５とスリンガ１６と内輪１２との間に形成されるラビリンスシール１７の構造を複雑にすることができるので、特に、高速回転時において、弾性リップ１８が開いているときの軸受内部の密封性を更に向上できる。
その他の構成及び作用効果は上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態である密封装置付き転がり軸受３０について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

本発明の第３実施形態である密封装置付き転がり軸受３０は、図４に示すように、上記第１実施形態の内輪１２の代わりに、内輪１２よりも軸方向の幅が狭い内輪３２を使用するもので、スリンガ１６の軸方向の外側面と外輪１１の軸方向の外側面とを略面一になるように構成している。

従って、本実施形態の密封装置付き転がり軸受３０によれば、スリンガ１６を転がり軸受から軸方向に突出させないので、転がり軸受を薄型化することができる。これにより、軸受周辺の構造を大幅に変更する必要がなく、内輪及び外輪の幅方向の形状を変更するだけでよいので、大幅なコストダウンを図ることができる。

また、密封装置付き転がり軸受３０によれば、スリンガ１６の軸方向の外側面と外輪１１の軸方向の外側面とが略面一になるので、シール部材１５とスリンガ１６と内輪１２との間に形成されるラビリンスシール１７の構造を、スリンガ１６の外周縁部と外輪１１の内周面との間において複雑にすることができるので、ラビリンス効果を向上でき、軸受内部の密封性を更に向上できる。
その他の構成及び作用効果は上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、スリンガ１６を内輪１２に取り付けた場合を例示したが、これに限定されず、スリンガ１６を外輪１１或いは外輪１１及び内輪１２の両方に取り付けてもよい。
また、スリンガ１６は、図５に示すように、内輪１２の外周面の軸方向両端部に形成される加締め溝１２ｃに加締められることにより、内輪１２に取り付けられてもよい。なお、外輪１１にもスリンガ１６を取り付ける場合は、外輪１１の内周面の軸方向両端部に加締め溝を形成する。
また、スリンガ１６は、回転軸に嵌合されることにより、内輪１２に取り付けられてもよい。
また、シール部材１５は非接触型のものであれば、その材質は特に限定されず、例えば、ゴム製、金属製、プラスチック製等を使用してもよい。
さらに、上記各実施形態では、スリンガ１６の材質にステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板を使用したが、これに限定されず、その他の金属、プラスチック等を使用することができる。

その他、上記各実施形態において例示した外輪、外輪軌道面、内輪、内輪軌道面、保持器、転動体、シール部材、スリンガ、弾性リップ等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第１実施形態を説明するための拡大断面図である。弾性リップの動作を説明するための要部拡大断面図である。本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第２実施形態を説明するための拡大断面図である。本発明に係る密封装置付き転がり軸受の第３実施形態を説明するための拡大断面図である。本発明に係る密封装置付き転がり軸受の変形例を説明するための拡大断面図である。従来の密封装置付き転がり軸受の一例を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０密封装置付き転がり軸受
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１１ｂ係止溝
１２，３２内輪
１２ａ内輪軌道面
１２ｂ周溝
１３玉（転動体）
１４保持器
１５シール部材
１５ａ芯金
１５ｂ弾性材
１５ｃシールリップ
１６スリンガ
１７ラビリンスシール
１８弾性リップ
２１突起

Claims

内周面に外輪軌道面を有する、固定輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有するとともに前記外周面の軸方向両端部に周溝が形成される、回転輪である内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられる複数の転動体と、円環板状の芯金及び前記芯金に被覆される弾性材を有して円環板状に形成され、前記外輪の軸方向両端部に取り付けられるシール部材と、を備えて、歯車変速機に使用される密封装置付き転がり軸受であって、
前記シール部材の前記弾性材の内周縁部には、前記内輪の前記外周面に向かって延び且つ前記周溝に非接触の状態で挿入されるシールリップが設けられるとともに、
前記シール部材の軸方向の外側に前記シール部材を覆う円環板状のスリンガが所定の間隙を存して対向配置されて、前記スリンガと前記周溝と前記シール部材と、の間にラビリンスシールが形成され、且つ
前記スリンガは前記内輪に取り付けられて前記内輪と一体的に回転するとともに、前記スリンガの外周縁部は前記外輪の前記内周面に近接しており、
前記外周縁部の軸方向の対向面に、前記シール部材に摺接し、前記内輪が高速に回転する際に所定の遠心力により径方向外方に開いて前記シール部材との摺接を解除する弾性リップが少なくとも一つ設けられることを特徴とする密封装置付き転がり軸受。