JP5202128B2 - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、内輪と外輪の間の軸受空間を接触シールで密封した密封型転がり軸受に関する。

この種の密封型転がり軸受の従来例では、軸受空間に充填されたグリースの漏れ防止対策として、外輪に取付けられた接触シールの先端のシールリップの形状や接触角度について工夫したものや（例えば特許文献１，２）、軸受空間の両側に内外２枚の接触シールを並べたもの（例えば特許文献３）が採用されている。
特開２００５−１８０５７５号公報 特開２００６−２２６３４８号公報 特開２００６−２５０２４０号公報

接触シールを用いた密封型転がり軸受でのグリース漏れは、接触シールのシールリップが摺接する内輪のシール溝にグリースが存在する状態で、軸受温度の上昇に伴い生じる接触シールの呼吸現象によって起こると推定される。そのため、接触シールだけでグリース漏れを防止するには限界がある。

この発明の目的は、グリース漏れの防止効果に優れると共に、低トルク化および高耐ダスト性を併せ持つ密封型転がり軸受を提供することである。

この発明の密封型転がり軸受の基礎となる構成を説明すると、内外輪間に介在する複数のボールを保持器により保持し、前記外輪に取付けられこの軸受空間を密封するシールを有する密封型転がり軸受において、前記ボールの直径であるボール径をＤａとして、前記内輪の外径面と前記保持器の内径面との間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上とする。
密封型転がり軸受におけるグリース漏れは、内輪のシール溝にグリースが付着することを条件として起き、グリースは以下の順序で内輪のシール溝に付着する。先ず、ボールに付着したグリースが、回転により保持器の内径側で掻き取られて保持器に付着し堆積する。この堆積したグリースの一部が、今度は内輪の肩部に付着する。次には、内輪の肩部に付着したグリースと、保持器の内径側に付着したグリースとがいつしか押し合うようになり、内輪のシール溝にまでグリースが入り込むことになる。
この密封型転がり軸受では、上記したように、内輪の外径面と保持器の内径面との間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上と大きくしたので、保持器の内径側に堆積したグリースの逃げ場を設けたことになる。このため、内輪のシール溝にグリースが入り込むのを防ぐことができ、これによりグリース漏れを防止できる。その結果、接触シールの設計を、外部からの異物や泥水の進入防止に特化できて、低グリース漏れ性、低トルク、高耐ダスト性を併せ持つ密封型転がり軸受とすることができる。

この構成において、前記径方向隙間を０．３６Ｄａ以下とするのが望ましい。
保持器の強度、内外輪の肩部径、保持器の移動量などを考慮した場合、前記径方向隙間は０．３６Ｄａ以下とするのが望ましい。
すなわち、保持器強度のために帯幅（保持器の半径方向の幅）は０．２６Ｄａ以上必要、内外輪肩径（軌道面溝底と肩部との半径の差）は０．１８Ｄａ以上必要、保持器移動量はＭＡＸ０．１７Ｄａ。よって、移動量最大時のすきまは０．３６Ｄａとなる。

この発明の密封型転がり軸受は、内外輪間に介在する複数のボールを保持器により保持し、前記外輪に取付けられこの軸受空間を密封するシールを有し、グリース潤滑とされ、前記シールは、環状の芯金とこの芯金に一体に固着されるゴム状部材とで構成され、前記外輪の内周面に形成されたシール取付溝に外周部が嵌合状態に固定され、前記内輪は前記シールの内周部に対応する位置に円周溝からなるシール溝が形成され、前記シールの内周側端に形成されたシールリップが前記内輪のシール溝の内面に摺接し、電装補機に用いられる密封型転がり軸受において、
前記保持器は、前記複数のボールをそれぞれ保持するポケットを円周方向の複数箇所に有し、この保持器の前記ポケットのある円周方向部分の内周面が外径側に凹む凹み部とされ、前記ボールの直径であるボール径をＤａとして、前記内輪の外径面と前記保持器の前記凹み部の底面と間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上で０．３６Ｄａ以下として前記内輪の前記シール溝にグリースが入り込むことを防ぐことを特徴とする。
この構成の場合も、内輪の外径面と保持器凹み部の底面との間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上と大きくすることで、保持器の内径側に堆積したグリースの逃げ場を設けたことになり、内輪のシール溝にグリースが入り込むのを防ぐことができ、これによりグリース漏れを防止できる。

この構成の場合も、前述のように、内輪外径面と保持器凹み部の底面との間の径方向隙間を０．３６Ｄａ以下とする。
保持器の強度、内外輪の肩部径、保持器の移動量などを考慮した場合、前記径方向隙間は０．３６Ｄａ以下とするのが望ましい。

この発明において、前記保持器は金属製であっても良いし、樹脂製であっても良い。金属製，樹脂製のいずれの場合も、前記径方向隙間を０．０９Ｄａ以上、あるいは０．０９Ｄａ以上でかつ０．３６Ｄａ以下としたことによる上記各効果が、効果的に得られる。

この発明の密封型転がり軸受は、電装補機用軸受に適用する。電装補機用軸受は、グリース漏れの防止や、低トルク化，高耐ダスト性が強く要求される。そのため、この発明における前記内輪外径と保持器内径面や保持器凹み部底面との間の径方向隙間を上記範囲としたことによる上記各効果が、より効果的に発揮される。

この発明の密封型転がり軸受は、内外輪間に介在する複数のボールを保持器により保持し、前記外輪に取付けられこの軸受空間を密封するシールを有し、グリース潤滑とされ、前記シールは、環状の芯金とこの芯金に一体に固着されるゴム状部材とで構成され、前記外輪の内周面に形成されたシール取付溝に外周部が嵌合状態に固定され、前記内輪は前記シールの内周部に対応する位置に円周溝からなるシール溝が形成され、前記シールの内周側端に形成されたシールリップが前記内輪のシール溝の内面に摺接し、電装補機に用いられる密封型転がり軸受において 前記保持器は、前記複数のボールをそれぞれ保持するポケットを円周方向の複数箇所に有し、この保持器の前記ポケットのある円周方向部分の内周面が外径側に凹む凹み部とされ、前記ボールの直径であるボール径をＤａとして、前記内輪の外径面と前記保持器の前記凹み部の底面と間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上で０．３６Ｄａ以下として前記内輪の前記シール溝にグリースが入り込むことを防ぐため、グリース漏れの防止効果に優れると共に、低トルク化および高耐ダスト性を併せ持つ軸受となる。

この発明に関係する提案例を図１ないし図６と共に説明する。この提案例にかかる密封型転がり軸受は、例えば、アイドラプーリや、オルタネータ等の電装補機に用いられる。この密封型転がり軸受１は深溝玉軸受であり、内輪２と外輪３の軌道面２ａ，３ａの間に複数のボール４を介在させ、これらボール４を保持する保持器５を設け、内外輪２，３間に形成される環状空間の両端をそれぞれ接触シール６で密封したものである。軌道面２ａ，３ａは、断面形状が円弧状の軌道溝として形成されている。接触シール６は、環状の芯金７とこの芯金７に一体に固着されるゴム状部材８とで構成され、外輪３の内周面に形成されたシール取付溝９に外周部が嵌合状態に固定される。内輪２は各接触シール６の内周部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝１０が形成され、接触シール６の内周側端に形成されたシールリップ６ａが内輪２のシール溝１０に摺接する。

保持器５は、図２に斜視図で示すように、前記各ボール４を保持するポケット１１を円周方向の複数箇所に有し、各ポケット１１の内面を凹球面状としたリング状の鉄製保持器である。この保持器５は、図３に斜視図で示す環状体の保持器半体１２の２個を軸方向に対面して重ね合わせ、図４のようにリベット孔１８に挿通したリベット１９で互いに接合して一体に構成される。これら保持器半体１２は、内面がポケット１１の半分を形成する部分的な球殻状の形状の球殻状板部１２ａを複数有し、隣合うポケット１１間の部分となる平板部１２ｂと球殻状板部１２ａとが円周方向に交互に並んだものとされる。前記球殻状板部１２ａは、球殻の一部となる部分であり、換言すれば、内外両面が球面状となったカウンタシンク形状の膨らみ部分である。保持器５の軸方向の投影形状は、図５に平面図で示すように、半径方向幅が全周にわたって一定のリング状である。すなわち、ポケット１１のある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｐと、ポケット１１間の円周方向部分（保持器半体１２の平板部１２ｂに相当する部分）の内径の保持器中心からの半径Ｒｉは等しくされている（Ｒｐ＝Ｒｉ）。

この密封型転がり軸受１において、ボール４の直径であるボール径をＤａとしたとき、図６に示すように、内輪２の外径面と保持器５の内径面との間の径方向隙間δは、０．０９Ｄａ以上とされている。また、その径方向隙間δとして許される最大値は、保持器５の強度、内外輪２，３の肩部径、保持器５の移動量などを考慮して、０．３６Ｄａとされている。すなわち、この密封型転がり軸受１における前記径方向隙間δは、０．０９Ｄａから０．３６Ｄａの範囲内の値（０．０９Ｄａ≦δ≦０．３６Ｄａ）に設定されている。なお、上記径方向隙間δを定める内輪２の外径面は、詳しくは、保持器５のボール４よりも軸方向の外側に位置する部分と同じ軸方向位置となる内輪２の外径面部分であり、軌道溝２ａの肩部２ｂの外径面に相当する部分である。

上記構成の作用を説明する。密封型転がり軸受１におけるグリース漏れは、内輪２のシール溝１０にグリースが付着することを条件として起き、グリースは以下の順序で内輪２のシール溝１０に付着する。先ず、ボール４に付着したグリースが、回転により保持器５の内径側で掻き取られて保持器５に付着し堆積する。この堆積したグリースの一部が、今度は内輪２の肩部に付着する。この後、内輪２の肩部に付着したグリースと、保持器５の内径側に付着したグリースとがいつしか押し合うようになり、内輪２のシール溝１０にまでグリースが入り込むことになる。
この密封型転がり軸受１では、上記したように、内輪２の外径面と保持器５の内径面の間の径方向隙間δを０．０９Ｄａ以上と大きくしたので、保持器５の内径側に堆積したグリースの逃げ場を設けたことになる。そのため、内輪２のシール溝１０にグリースが入り込むのを防ぐことができ、これによりグリース漏れを防止できる。その結果、接触シール６の設計を、外部からの異物や泥水の進入防止に特化できて、低グリース漏れ性、低トルク、高耐ダスト性を併せ持つ密封型転がり軸受１とすることができる。
前記径方向隙間δが、０．３６Ｄａ以下であることが望ましいのは、次の理由による。
すなわち、保持器強度のために帯幅（保持器の半径方向の幅Ｂ）は０．２６Ｄａ以上必要、内外輪肩径（軌道面溝底と肩部との半径の差）は０．１８Ｄａ以上必要、保持器移動量はＭＡＸ０．１７Ｄａ。よって、移動量最大時のすきまは０．３６Ｄａとなる。

図９は、前記径方向隙間δを０．０９Ｄａ以上としたこの提案例の密封型転がり軸受１の複数個と、径方向隙間δ以外の構成はこの提案例の場合と同様であるが、径方向隙間δを０．０９Ｄａ未満とした密封型転がり軸受の複数個について、グリース漏れ発生率
について行なった試験結果をプロットして示したものである。この試験結果から、前記径方向隙間δを０．０９Ｄａ以上としたこの提案例の密封型転がり軸受１において、グリース漏れ発生率が著しく低下していることが分かる。

図７および図８は、この発明の実施形態を示す。この実施形態の密封型転がり軸受１では、図７に平面図で示すように、その保持器５において、ポケット１１のある円周方向部分の内周面が、軸方向から見て外径側に凹む多角形状の凹み部１１ａとされている。具体的には、前記内周面は、ポケット１１間の円周方向部分の内周面１１ｂに対し外径側へ傾斜する一対の傾斜面部１１ａａと、両端がこれら一対の傾斜面部１１ａａの外径側端に連なり内径が一定な一定径面部１１ａｂとでなる台形状をしている。これにより、ポケット１１のある円周方向部分（凹み部１１ａ）の内径の保持器中心からの半径Ｒｐは、ポケット１１間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくなっている（Ｒｐ＞Ｒｉ）。

この実施形態の場合、ボール４の直径であるボール径をＤａとしたとき、図８に示すように、内輪２の外径面と保持器５の前記凹み部１１ａの間の径方向隙間δ１は、０．０９Ｄａ以上とされている。また、その径方向隙間δ１として許される最大値は、保持器５の強度、内外輪２，３の肩部径、保持器５の移動量などを考慮して、０．３６Ｄａとされている。すなわち、この密封型転がり軸受１における前記径方向隙間δ１は、０．０９Ｄａから０．３６Ｄａの範囲内の値（０．０９Ｄａ≦δ１≦０．３６Ｄａ）に設定されている。その他の構成は先の提案例の場合と同様であり、ここではそれらの説明を省略する。

この実施形態の場合も、先の提案例の場合と同様のグリース漏れ発生率の試験を行なったところ、同様の結果が得られた。

図１０および図１１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図６の提案例の密封型転がり軸受１において、保持器５を樹脂製としたものである。この保持器５では、その各保持器半体１２の平板部１２ｂに係合爪１３と係合孔１４とを設け、両者１３，１４を互いに嵌合させることにより、２枚の保持器半体１２を結合している。２枚の樹脂製保持器半体１２は接着剤等により接合しても良い。この実施形態でも、ポケット１１のある円周方向部分の内周面は外径側に凹む凹み部１１ａとされており、その凹み部１１ａの内径の保持器中心からの半径Ｒｐは、ポケット１１間の円周方向部分（保持器半体１２の平板部１２ｂに相当）の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくなっている（Ｒｐ＞Ｒｉ）。この実施形態では、前記凹み部１１ａが、軸方向からみて凹曲線となる曲面形状、具体的には円弧状面とされている。

また、この実施形態の場合も、図７および図８に示す実施形態の場合と同様に、ボール４の径をＤａとしたとき、内輪２の外径面と保持器５の前記凹み部１１ａの間の径方向隙間δ１は、０．０９Ｄａ以上とされている。また、その径方向隙間δ１として許される最大値は、保持器５の強度、内外輪２，３の肩部径、保持器５の移動量などを考慮して、０．３６Ｄａとされている。すなわち、この密封型転がり軸受１における前記径方向隙間δ１も、０．０９Ｄａから０．３６Ｄａの範囲内の値（０．０９Ｄａ≦δ１≦０．３６Ｄａ）に設定されている。その他の構成は図１〜図６の提案例の場合と同様であり、ここではそれらの説明を省略する。

図１２は、この発明の一実施形態にかかる密封型転がり軸受１をアイドラプーリに設けた断面図を示す。このアイドラプーリ２１では、軸２０の外周に同密封型転がり軸受１を嵌合し、この転がり軸受１によりアイドラプーリ２１を回転自在に支持している。このアイドラプーリ用軸受によると、グリース漏れを防止し、軸受の長寿命化等を図ることができる。

図１３は、この発明の一実施形態にかかる密封型転がり軸受１を電装補機であるオルタネータ２２に設けた断面図を示す。このオルタネータ２２では、オルタネータ用軸受として用いられる密封型転がり軸受１に、シャフト２３が挿入され、突き出たシャフト２３の端部にプーリ２４が取付けられている。プーリ２４には，図示しない伝動ベルトが掛けられる係合溝２５が設けられている。このオルタネート用軸受によると、グリース漏れを防止し、軸受の長寿命化等を図ることができる。

この発明に関係する提案例にかかる密封型転がり軸受の断面図である。 同密封型転がり軸受における保持器の斜視図である。 同保持器の構成部材である保持器半体の斜視図である。 同保持器の部分拡大断面図である。 同保持器の正面図である。 同密封型転がり軸受における内輪の外径面と保持器の内径面の間の径方向隙間の説明図である。 この発明の一実施形態にかかる密封型転がり軸受における保持器の正面図である。 同密封型転がり軸受における内輪の外径面と保持器の内径面の間の径方向隙間の説明図である。 前記提案例にかかる密封型転がり軸受のグリース漏れ防止効果の試験結果を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる密封型転がり軸受における保持器の正面図である。 同保持器の要部を示す分解斜視図である。 この発明の一実施形態にかかる密封型転がり軸受をアイドラプーリに設けた断面図である。 この発明の一実施形態にかかる密封型転がり軸受をオルタネータに設けた断面図である。

符号の説明

１…密封型転がり軸受
２…内輪
３…外輪
４…ボール
５…保持器
６…接触シール
１１…ポケット
１１ａ…凹み部
２１…アイドラプーリ
２２…オルタネータ
δ，δ１…径方向隙間

Claims (3)

1. 内外輪間に介在する複数のボールを保持器により保持し、前記外輪に取付けられこの軸受空間を密封するシールを有し、グリース潤滑とされ、前記シールは、環状の芯金とこの芯金に一体に固着されるゴム状部材とで構成され、前記外輪の内周面に形成されたシール取付溝に外周部が嵌合状態に固定され、前記内輪は前記シールの内周部に対応する位置に円周溝からなるシール溝が形成され、前記シールの内周側端に形成されたシールリップが前記内輪のシール溝の内面に摺接し、電装補機に用いられる密封型転がり軸受において、 前記保持器は、前記複数のボールをそれぞれ保持するポケットを円周方向の複数箇所に有し、この保持器の前記ポケットのある円周方向部分の内周面が外径側に凹む凹み部とされ、前記ボールの直径であるボール径をＤａとして、前記内輪の外径面と前記保持器の前記凹み部の底面と間の径方向隙間を０．０９Ｄａ以上で０．３６Ｄａ以下として前記内輪の前記シール溝にグリースが入り込むことを防ぐ密封型転がり軸受。
2. 請求項１において、前記保持器が金属製である密封型転がり軸受。
3. 請求項１において、前記保持器が樹脂製である密封型転がり軸受。

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