JP5263869B2 - 軸受シールおよびその軸受シール成形用金型 - Google Patents

軸受シールおよびその軸受シール成形用金型 Download PDF

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Description

この発明は、転がり軸受の軸受空間を密閉する軸受シールと、その軸受シールの成形用金型に関する。
転がり軸受の軸受空間を密閉する軸受シールとして、図４（Ｉ）に示したものが従来から知られている。この軸受シールは、芯金２１と、その芯金２１に固着されたゴムシール３１とからなっている。
芯金２１は、外輪４０の内径面端部に形成されたシール溝４１に圧入嵌合される屈曲部２２と、その屈曲部２２の軸受内部に位置する一端部から内方に向く外側フランジ２３と、その外側フランジ２３の内径端に大径端が連続して、小径端が大径端より軸受外部に位置するテーパ筒部２４と、そのテーパ筒部２４の小径端から内方に向く内側フランジ２５とからなり、上記テーパ筒部２４には折れ曲がり部２４ａが形成され、その折れ曲がり部２４ａより外側の大径テーパ筒部２４ｂの軸心に対するテーパ角度α２は折れ曲がり部２４ａより内側の小径テーパ筒部２４ｃのテーパ角度β２より大きくなっている。
ゴムシール３１は、芯金２１の軸受内部と対向する内表面に加硫されて、屈曲部２２から内側フランジ２５の中途に至る範囲を覆い、上記小径テーパ筒部２４ｃの内表面を覆う部分は厚肉部３２とされ、その厚肉部３２の内径面に、内部リップ３３、中間リップ３４および外部リップ３５の３つのリップが軸方向に間隔をおいて形成されている。
上記の構成からなる軸受シールにおいては、外輪４０の内径面端部に形成されたシール溝４１に屈曲部２２を圧入嵌合する取付け状態において、ゴムシール３１の３つのリップ３３、３４、３５の先端部が軸受外部に向く折れ曲がり状態で内輪４２の円筒状外径面４３に弾性接触する状態となるため、極めて高いグリース密封性、防塵性および防水性を有し、しかも、内側フランジ２５によって粒径の大きい砂塵等の異物が外部リップ３５に衝突するのを防止することができるため、外部リップ３５が損傷することが少なく、耐久性に優れているという特徴を有する。
ところで、上記従来の軸受シールにおいては、内側フランジ２５における内表面の内周部がゴムシール３１で覆われていないで露出しており、また、内部リップ３３、中間リップ３４および外部リップ３５が薄肉厚であって成形後の脱型時に千切れ易いため、図４（II）に示すように、下型Ａ、上型Ｂおよび中子Ｃからなる３分割金型を用いて成形する必要がある。
上記のような３分割金型においては、下型と上型とからなる２分割金型を用いてシールを成形する一般的なシール成形のように、成形された軸受シールを下型Ａに残すことができないため、作業効率が極めて悪く、製造コストが高くつくという問題があった。
この発明の課題は、従来の軸受シールと同等のシール性を有する成形性に優れた軸受シールおよびその軸受シール成形用の金型を提供することである。
上記の課題を解決するために、この発明に係る軸受シールにおいては、外輪の内径面端部に形成されたシール溝に外径部が嵌合される芯金と、その芯金の軸受内部と対向する内表面に加硫接着されたゴムシールとからなり、前記芯金が、前記シール溝に嵌合される屈曲部と、その屈曲部の軸受内部に位置する一端部から内方に向く外側フランジと、その外側フランジの内径端に大径端が連続して、小径端が大径端より軸受外部に位置するテーパ筒部と、そのテーパ筒部の小径端から内方に向く内側フランジとを備え、前記ゴムシールが、芯金の屈曲部から内側フランジの中途に至る範囲を覆い、テーパ筒部の内表面を覆う部分を厚肉部とし、その厚肉部の内径面に内輪の外径面に弾性接触される３つのシールリップを軸方向に間隔をおいて設けた構成とされた軸受シールにおいて、前記厚肉部に形成された３つのリップのうちの最も外側に位置する外部リップの軸方向外方に、前記厚肉部より小径とされて内側フランジの内径面を覆う円筒状の小径厚肉部と、その小径厚肉部の端部に内側フランジの外表面を覆う薄肉厚の外面被覆部を連続して設けた構成を採用したのである。
また、上記軸受シールを成形する成形用の金型においては、合わせ面に凹部を有し、その凹部の底面に前記小径厚肉部の内径面を成形する下部コアが形成された下型と、その下型に対する合わせ面に、ゴムシールの厚肉部の内径面および各リップを成形する上部コアが形成された開閉可能な上型とからなり、前記凹部の内周に、内側フランジを下向きとして挿入される芯金のテーパ筒部の外周面を密着状態に支持するテーパ状のセット面と、そのセット面の大径端に連続して外側フランジを支持する支持面とを設け、かつ、下型の合わせ面に芯金の屈曲部の他端部が挿入される挿入溝を設け、前記下型にセットされた前記芯金と型締めされた上型の間にシール部材成形用のキャビティを設けた構成を採用したのである。
上記の構成からなる金型を用いて軸受シールを成形するに際しては、下型内に芯金と未加硫ゴム材料をセットし、上型の型締めを行ってゴムシールを成形する。
ここで、芯金のセットに際しては、内側フランジを下にして下型の凹部内に芯金を挿入し、かつ、屈曲部の他端部を挿入溝に挿入して、テーパ筒部の外周面をセット面に密着させると共に、外側フランジを支持面で支持するようにする。
ゴムシールの成形後、上型を型開きすると、３つのリップのそれぞれからゴムシールに引張り力が負荷されることになるが、内側フランジの内径面を覆う小径厚肉部は厚肉であり、その小径厚肉部に連続して設けられた外面被覆部は内側フランジを包み込んでいるため、ゴムシールが芯金から剥離されるようなことはなく、成形品は下型に残されることになる。その成形品は下型に設けられたエジェクタにより上方に突き出して下型から取り出すようにする。
ここで、小径厚肉部の内径面に外部リップの外面に沿う環状溝を設けると、外部リップの径方向長さを他の残りの２つのリップとほぼ同じ長さとして内輪に対する接触圧の均一化を図ることができ、外部リップのみが内輪との接触によって偏摩耗するのを防止することができる。
また、内側フランジの内径と環状溝の内径との半径差を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とし、あるいは、環状溝の内径と小径厚肉部の内径との半径差を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とし、さらに、小径厚肉部の外端面から環状溝に至る部分の軸方向長さをリップの厚みより長くすると、ゴムシールの剛性を高めることができ、上型の離型時に小径厚肉部が下型の環状部に係合して抜止めとなるので、下型に成形品を確実に残すことができる。
上記のように、この発明に係る軸受シールにおいては、前記ゴムシールの外部リップから軸方向外方に延びて内側フランジの内径面を覆う円筒状の小径厚肉部と、内側フランジの外表面を覆う薄肉厚の外面被覆部を連続して設けたことにより、ゴムシールの剛性を高めることができると共に、芯金に対する結合力を高めることができ、下型と上型とからなる２分割金型によって軸受シールの成形を可能とすることができ、コストの低減を図ることができる。
また、軸受に対する軸受シールの組込み状態において、３つのリップの先端部は軸受外部に向く折れ曲がり状態で内輪の円筒状外径面に弾性接触するため、従来の軸受シールと同様に、極めて高いグリース密封性、防塵性および防水性を得ることができ、しかも、内側フランジの内径面を覆う小径厚肉部によって粒径の大きい砂塵等の異物が最も外側に位置するリップに衝突するのを防止することができるため、リップの耐久性の低下を抑制することができる。
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１に示すように、この発明に係る軸受シールＳは、芯金１と、その芯金１に固着されたゴムシール１１とからなっている。
芯金１は薄鋼板のプレス成形品からなる。この芯金１は、図２に示す外輪４０の内径面端部に形成されたシール溝４１に圧入嵌合される屈曲部２と、その屈曲部２の軸受内部に位置する一端部から内方に向く外側フランジ３と、その外側フランジ３の内径端に大径端が連続して、小径端が大径端より軸受外部に位置するテーパ筒部４と、そのテーパ筒部４の小径端から内方に向く内側フランジ５とを有している。
テーパ筒部４は、大径テーパ筒部４ａと、その大径テーパ筒部４ａの小径端に連続する小径テーパ筒部４ｂからなり、上記大径テーパ筒部４ａの軸心に対するテーパ角度α１は小径テーパ筒部４ｂのテーパ角度β１より大きくなっている。
ゴムシール１１は、芯金１の軸受内部と対向する内表面に加硫されて、芯金１の屈曲部２から内側フランジ５の外表面に至る範囲を覆っている。
ゴムシール１１は、テーパ筒部４の内表面を覆う部分が厚肉部１２とされ、その厚肉部１２の内径面には径方向の段差が形成され、小径テーパ筒部４ｂの大径端部を覆う大径厚肉部１２ａの内径面に、内側リップ１３、中間リップ１４および外側リップ１５の３つのリップが軸方向に間隔をおいて形成されている。
上記厚肉部１２の外側リップ１５から内側フランジ５の内径面に至る小径厚肉部１２ｂの端部には、内側フランジ５の外表面を覆う外面被覆部１６が連設されている。
小径厚肉部１２ｂの内径面には、外側リップ１５の外側面に沿って環状溝１７が形成されている。ここで、内側フランジ５の内径よりも環状溝１７の内径が大きい場合には、成形品を下型からエジェクタによって取り外すことができなくなる。一方、環状溝１７と小径厚肉部１２ｂの間に所定大きさの段差を設けないと成形品を下型に残すことができず、その段差が必要以上に大きくなり過ぎると、成形品を下型からエジェクタによって取り外す際に、小径厚肉部の拡径量が大きくなりすぎて取り出しが困難になり、亀裂などが発生するおそれがある。
そこで、環状溝１７の内径と小径厚肉部１２ｂの内径との半径差ａは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされる。環状溝１７の内径と内側フランジ５の内径との半径差も０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされる。
また、小径厚肉部１２ｂの外端面から環状溝１７に至る軸方向長さＬが３つのリップ１３、１４、１５のそれぞれの厚みより短い場合も、下型に成形品を残すことができなくなるおそれがある。そこで、小径厚肉部１２ｂの外端面から環状溝１７に至る軸方向長さＬは３つのリップ１３、１４、１５のそれぞれの厚みより長くしてある。
上記の構成からなる軸受シールＳにおいては、図２に示すように、外輪４０の内径面端部に形成されたシール溝４１に屈曲部２を圧入嵌合し、ゴムシール１１の３つのリップ１３、１４、１５の先端部それぞれが軸受外部に向く折れ曲がり状態で内輪４２の円筒状外径面４３に弾性接触させて軸受内部を密封する。
軸受シールＳは、上記のように、内側リップ１３、中間リップ１４および外側リップ１５のそれぞれ先端部が内輪４２の円筒状外径面４３に弾性接触する組付けであるため、従来の軸受シールと同等に、極めて高いグリース密封性、防塵性および防水性を得ることができる。
また、内側フランジ５の内径面を覆う小径厚肉部１２ｂによって粒径の大きい砂塵等の異物が外側リップ１５に衝突するのを防止することができ、外側リップ１５が異物の衝突によって損傷するようなことはない。
図３は、上記の構成からなる軸受シールＳの成形用金型を示す。この金型は、
下型５０と、その下型５０の上部に配置された上型５１とからなり、上記上型５１は下型５０に対して開閉自在とされている。
下型５０は、上型５１に対する合わせ面に凹部５２を有し、その凹部５２の底面には軸受シールＳの小径厚肉部１２ｂの内径面を成形する下部コア５３が形成されている。
また、凹部５２の内周には、内側フランジ５を下向きとして挿入される芯金１のテーパ筒部４の外周面を密着状態に支持するテーパ状のセット面５４が形成され、そのセット面５４の大径端に連続して外側フランジ３を支持する支持面５５と、その支持面５５の周囲に芯金１の屈曲部２の外端部が挿入される挿入溝５６とが形成されている。
上型５１の下型５０に対する合わせ面にはゴムシール１１の厚肉部１２の内径面および各リップ１３、１４、１５を成形する上部コア５７が形成されている。この上型５１を型締めすることによって、下型５０と上型５１間にシール部材成形用のキャビティ５８が形成される。
上記の構成からなる金型を用いて軸受シールを成形するに際しては、下型５０内に芯金１と未加硫ゴム材料をセットし、上型５１を型締めしてゴムシール１１を成形する。
ここで、芯金１のセットに際しては、内側フランジ５を下にして下型５０の凹部５２内に芯金１を挿入し、かつ、屈曲部２の外端部を挿入溝５６に挿入して、テーパ筒部４の外周面をセット面５４に密着させると共に、外側フランジ３が支持面５５で支持されるようにする。
ゴムシール１１の成形後、上型５１を型開きすると、３つのリップ１３、１４、１５のそれぞれからゴムシール１１に引張り力が負荷されることになるが、内側フランジ５の内径面を覆う小径厚肉部１２ｂは厚肉であり、その小径厚肉部１２ｂに連続して設けられた外面被覆部１６は内側フランジ５を包み込んでいるため、ゴムシール１１が芯金１から剥離されるようなことはなく、上型５１の離型時に小径厚肉部１２ｂが下型５０の環状部６１に係合して抜止めとなるので、成形品は下型５０に残されることになる。その成形品は、図３に鎖線で示すエジェクタ６０の軸方向の移動により上方に突き出して下型５０から取り出すようにする。
このように、軸受シールＳは下型５０と上型５１からなる２分割金型によって成形することができるため、コストの低減を図ることができる。
この発明に係る軸受シールの実施の形態を示す断面図 図１に示す軸受シールを転がり軸受に組込んだ状態の断面図 軸受シールを成形する金型の断面図 （Ｉ）は、従来の軸受シールを示す断面図、（II）は、その軸受シールの成形用金型を示す断面図
符号の説明
１ 芯金
２ 屈曲部
３ 外側フランジ
４ テーパ筒部
５ 内側フランジ
１１ ゴムシール
１２ 厚肉部
１２ｂ 小径厚肉部
１３ 内側リップ
１４ 中間リップ
１５ 外側リップ
１６ 外面被覆部
１７ 環状溝
４０ 外輪
４１ シール溝

Claims (6)

  1. 外輪の内径面端部に形成されたシール溝に外径部が嵌合される芯金と、その芯金の軸受内部と対向する内表面に加硫接着されたゴムシールとからなり、前記芯金が、前記シール溝に嵌合される屈曲部と、その屈曲部の軸受内部に位置する一端部から内方に向く外側フランジと、その外側フランジの内径端に大径端が連続して、小径端が大径端より軸受外部に位置するテーパ筒部と、そのテーパ筒部の小径端から内方に向く内側フランジとを備え、前記ゴムシールが、芯金の屈曲部から内側フランジの中途に至る範囲を覆い、テーパ筒部の内表面を覆う部分を厚肉部とし、その厚肉部の内径面に内輪の外径面に弾性接触される３つのシールリップを軸方向に間隔をおいて設けた構成とされた軸受シールにおいて、
    前記厚肉部に形成された３つのリップのうちの最も外側に位置する外部リップの軸方向外方に、前記厚肉部より小径とされて内側フランジの内径面を覆う円筒状の小径厚肉部と、その小径厚肉部の端部に内側フランジの外表面を覆う薄肉厚の外面被覆部を連続して設けたことを特徴とする軸受シール。
  2. 前記小径厚肉部の内径面に前記外部リップの外面に沿う環状溝を設けた請求項１に記載の軸受シール。
  3. 前記内側フランジの内径と環状溝の内径との半径差を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下した請求項２に記載の軸受シール。
  4. 前記環状溝の内径と前記小径厚肉部の内径との半径差を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とした請求項２又は３に記載の軸受シール。
  5. 前記小径厚肉部の外端面から環状溝に至る部分の軸方向長さをリップの厚みより長くした請求項２乃至４のいずれかの項に記載の軸受シール。
  6. 請求項１乃至５のいずれかの項に記載の軸受シールの成形用金型において、合わせ面に凹部を有し、その凹部の底面に前記小径厚肉部の内径面を成形する下部コアが形成された下型と、その下型に対する合わせ面に、ゴムシールの厚肉部の内径面および各リップを成形する上部コアが形成された開閉可能な上型とからなり、前記凹部の内周に、内側フランジを下向きとして挿入される芯金のテーパ筒部の外周面を密着状態に支持するテーパ状のセット面と、そのセット面の大径端に連続して外側フランジを支持する支持面とを設け、かつ、下型の合わせ面に芯金の屈曲部の他端部が挿入される挿入溝を設け、前記下型にセットされた前記芯金と型締めされた上型の間にシール部材成形用のキャビティを設けたことを特徴とする軸受シール成形用の金型。
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