JP6050012B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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Description
この種の装置では、転がり軸受が、動力伝達機構を潤滑するオイルと共通のオイルで潤滑される構造となっているものがある。
一方、シール性確保のために締代を増大すると、軸受のトルク増大を招くことになる。さらには、軸受サイズ(特に弾性シール部材が装着される内外輪間の径方向寸法)が異なる軸受に適用する場合、弾性シール部材を別に用意する必要があり、製造コストの面で不利である。
この構成によれば、軌道輪に固定されるシールリングは、リップ部を構成する円環部材に比べて相対的に硬い素材であるので、外力に対する変形に強く、すなわち、外力に対して変形しにくい。このため、フィルタは、その変形しにくい素材であるシールリングの本体にしっかりと固定され、また、柔らかくて相対的に損傷しやすいリップ部を構成する円環部材のみを、そのシールリングの本体に対して交換可能とすることができる。したがって、結果的にシールリングを用いたシール部材及び軸受を長寿命化することができる。
さらに、別体で造られたシールリングと円環部材とを、接着や回り止め機構により周方向への回り止めを施すことで、そのシールリングと円環部材間の相対滑りによる摩耗によって、シール性が低下することを防止することもできる。
また、このシールリングの素材としては、例えば、ガラス繊維強化樹脂を採用することができる。ガラス繊維強化樹脂は、エラストマー単体に比べて剛性が高く、外力に対して変形しにくい素材である。このため、このような素材を採用すれば、シール性の確保に有効である。
そこで、寿命試験を行うことにより、軸受の軌道面や転動面に生じた圧痕の大きさと、その圧痕に伴う軸受の寿命の低下率を調べ、ある大きさ以下の圧痕は、寿命に影響を与えないことを確認した。また、実験により、メッシュサイズと、そのメッシュを通過した異物によって形成される圧痕の大きさの関係を確認した。
なお、フィルタサイズを0.7mm以下とすることにより、生じ得る圧痕は1.3mm以下となる。圧痕が1.3mm以下であれば、転がり軸受の寿命の低下をある程度のレベル(圧痕の無いものに対して寿命比0.6)に抑えることが可能である。なお、目詰まり防止のため、メッシュサイズは0.3mm以上とすることが望ましい。
例えば、リップ部が外側軌道輪に微小間隙をおいて対向している場合、その微小間隔を通じたオイルの流通は許容される。シールリングの先端がラビリンスシール部を構成する場合等である。しかし、その間隙は微小であるから、転がり軸受側への有害な異物の侵入は阻止されている。また、シールリングの熱膨張によって、その微小間隙が狭くなったり、あるいは閉じたりすることは差し支えない。
また、例えば、リップ部が外側軌道輪に当接している場合、そのリップ部は、シールリングよりも柔らかい素材であるから、シールリングが熱膨張しても、その素材の弾性によって、リップ部の当接は維持される。
その構成は、前記係止部は、前記壁部の内径側端部に設けられた突出部を備え、前記凹部は、前記内側軌道輪に形成された周方向のシール溝であり、その突出部が前記シール溝に入り込むことにより、前記シールリングは前記内側軌道輪に対して熱膨張時に径方向へ移動可能に係止されている構成である。
この構成によれば、シールリングの係止部は、軸方向に沿って二つの突出部を備えるので、その軸方向位置の異なる二つの突出部によって、シールリングをより確実に内側軌道輪に係止できる。
この構成によれば、シールリングを軸受空間の開口に押し込んで固定する際に、より奥側に位置する内側突出部を弾性変形又は加熱変形させ、容易にシール溝に嵌め込みできる。また、手前側に位置する外側突出部のシール溝に対する入り込み深さは深いので、大きな外径方向への熱膨張に対しても、シールリングと内側軌道輪との係止を維持できる。
また、前記内側突出部と前記外側突出部とを周方向に沿って交互配置とすることもできる。内側突出部と外側突出部とが周方向に交互配置であれば、シールリングを軸受空間の開口に押し込んで固定する際に、内側突出部が外側突出部の死角に入りにくい。このため、奥側の内側突出部がシール溝に嵌まっていることを目視で確認しやすい。
また、シャフト6の外側には、固定の車軸を形成するスピンドル7が配置されている。このスピンドル7の外側には、その転がり軸受10を介してホイール9が配置されている。ホイール9の回転は、リム8を介して駆動輪3に伝達される。
この実施形態では、転がり軸受10は軸方向に並列して2つ設けられているので、オイルの流通路は、動力伝達機構Tに近い側の転がり軸受10の動力伝達機構T側の開口、すなわち、外側軌道輪11と内側軌道輪12との間に形成された軸受空間の動力伝達機構T側の開口である。図1及び図2は、この動力伝達機構Tに近い側の転がり軸受10の要部を示し、いずれも、図中右側がその動力伝達機構T側の開口である。
なお、必要であれば、動力伝達機構Tから遠い側の転がり軸受10においても、その動力伝達機構Tの反対側の開口に、同様なシール部材Sを取付けてもよい。
フィルタ23は、通油孔22の長さ方向(シールリング20の厚さ方向)のほぼ中央部に位置する。そのフィルタ23の周縁部が、通油孔22の周囲においてシールリング20の樹脂に埋め込まれて固定されている。
また、これらのフィルタ23やシールリング20の素材として、ガラス繊維強化樹脂の他、炭素繊維強化樹脂やポリエチレン繊維強化樹脂又はアラミド繊維強化樹脂等でも適用できる。
このような構成においても、フィルタ23は、シールリング20の熱膨張に追随して同程度膨張するか、あるいは、フィルタ23がシールリング20の膨張量よりも大きく膨張するので、フィルタ23が過度に引張られることがなく、その損傷を防止できる。
また、円環部材40は、径方向へは接着のみならず締代を持った嵌合いとし、回転方向の滑りをより確実に防止できる構造とすることが望ましい。ただし、回り止め機構を用いて接着を省略すれば、円環部材の交換が容易である。
また、突出部24が、軸方向に沿って二つの突出部24a,24bで構成されているので、その軸方向位置の異なる二つの突出部24a,24bによって、シールリング20をより確実に内側軌道輪12に係止できるようになっている。
このため、シールリング20を軸受空間の開口に押し込んで固定する際に、奥側の内側突出部24aは、その押し込み時の弾性変形又は加熱変形により、容易に内側シール溝30aに嵌め込みできる。
このため、シールリング20に想定される温度環境下では、常に、外側突出部24bが外側シール溝30bに入り込んだ状態が維持され、内側軌道輪12との間に有害な異物が入り込む隙間を生じさせない。
このように、内側突出部24aと外側突出部24bとが周方向に交互配置であれば、シールリング20を軸受空間の開口に押し込んで固定する際に、内側突出部24aが外側突出部24bの死角に入りにくい。このため、奥側の内側突出部24aが内側シール溝30aに嵌まっていることを目視で確認しやすい。なお、図1及び図2では、図3(b)に示すシールリング20のII−II断面に対応する断面図を記載し、内側突出部24aと外側突出部24bとの位置関係及び突出高さを比較できるようにしている。
ただし、内側突出部24aと外側突出部24bの配置は、この実施形態には限定されず、内側突出部24aと外側突出部24bとを、互いに周方向に重複部分が生じるように配置してもよい。
このように、外側シール溝30bを内側軌道輪12の端面に開口させれば、その嵌め込みは容易である。また、その端面の開口は軸肩Aで塞ぐことができるので、外側シール溝30bからの外側突出部24bの離脱が防止されている。
このため、動力伝達機構Tから排出される異物が、転がり軸受10の内部に侵入することを防止できる。
係止凸部29aは、係止部21を構成する内側突出部24aと外側突出部24bのうち、外側突出部24bの突出方向中ほどに軸方向へ突出して設けられる。また、係止凹部29bは、その係止凸部29aが入り込むことができるように、外側シール溝30bの内面に軸方向へ凹むように設けられる。
なお、この実施形態では、軸受の周方向に対する係止凹部29bの長さは、軸受の半径方向に対する係止凸部29aの長さと同一としているが、その周方向への係止凹部29bの長さを係止凸部29aの長さよりもやや長くすることもできる。これにより、係止凸部29aは、係止凹部29b内を軸受の周方向に沿って移動可能となる。
このため、シールリング20が熱膨張した際、その熱膨張したシールリング20の径方向への所定量以上の移動(特に、冷間状態から外径方向への膨張による移動)を規制しつつ、同時に、シールリング20が内側軌道輪12に対して周方向に回転することを防止することができる。
ここで、メッシュサイズとは、図9(a)(b)に寸法w3に示すように、網目構造のメッシュの目開き(オープニング)のことを言う。
そこで、寿命試験を行うことにより、軸受の軌道面や転動面に生じた圧痕の大きさと、その圧痕に伴う軸受の寿命の低下率を調べ、ある大きさ以下の圧痕は、寿命に影響を与えないことを確認した。また、実験により、メッシュサイズと、そのメッシュを通過した異物によって形成される圧痕の大きさの関係を確認した。
2 シャーシ
3 駆動輪(タイヤ)
4 走行装置
5 駆動源(走行モータ)
6 シャフト
7 スピンドル
8 リム
9 ホイール
10 転がり軸受
11 外輪(外側軌道輪)
11a 軌道面
12 内輪(内側軌道輪)
12a 軌道面
12b 大つば
12c 小つば
13 円すいころ(転動体)
14 保持器
20 シールリング
21 係止部
22 通油孔
23 フィルタ
24 突出部
24a 内側突出部
24b 外側突出部
25 壁部
27 リップ取付部
27a 内側端面
27b 外周面
27c 段部
28 寸法調整部材
29 係止手段
29a 係止凸部
29b 係止凹部
30 シール溝
30a 内側シール溝
30b 外側シール溝
31 シールリング嵌合部
32 内側軌道輪嵌合部
40 円環部材
41 リップ部
41a 外側端面
41b 内周面
41c 段部
41d 当接部
50 遊星歯車機構
Claims (4)
- 外側軌道輪(11)と内側軌道輪(12)との間に転動体(13)を組み込み、前記外側軌道輪(11)と前記内側軌道輪(12)との間に形成された軸受空間の少なくとも一端の開口をシールリング(20)で覆い、そのシールリング(20)に形成された通油孔(22)を覆うフィルタ(23)により潤滑オイルに含まれる異物を捕捉するようになっており、前記シールリング(20)は前記外側軌道輪(11)又は前記内側軌道輪(12)の一方に係止され、前記シールリング(20)にはそのシールリング(20)よりも柔らかい素材からなる円環部材(40)が固定されて、その円環部材(40)により、前記外側軌道輪(11)又は前記内側軌道輪(12)の他方に隙間をもって対向又は当接するリップ部(41)が構成され、
前記フィルタ(23)の素材は、前記シールリング(20)の線膨張係数以上の線膨張係数を有する素材であり、前記フィルタ(23)が前記シールリング(20)の膨張量よりも大きく熱膨張し、
前記シールリング(20)は、少なくとも前記内側軌道輪(12)に係止される係止部(21)と、その係止部(21)から外径側に向かって立ち上がる壁部(25)とを備え、前記シールリング(20)は、その内径側に設けた係止部(21)が、前記内側軌道輪(12)に設けた凹部に入り込むことによって、その熱膨張の際に、前記内側軌道輪(12)に対して径方向へ移動可能となるように係止され、前記係止部(21)は、前記壁部(25)の内径側端部に設けられた突出部(24)を備え、前記凹部は、前記内側軌道輪(12)に形成された周方向のシール溝(30)であり、その突出部(24)が前記シール溝(30)に入り込み、
前記突出部(24)は、前記転動体(13)に近い側の内側突出部(24a)と遠い側の外側突出部(24b)とを備え、前記シール溝(30)は、前記内側突出部(24a)が入り込む内側シール溝(30a)と、前記外側突出部(24b)が入り込み前記内側シール溝(30a)よりも深い外側シール溝(30b)とを備え、
前記内側突出部(24a)が前記内側シール溝(30a)に入り込む深さは、前記外側突出部(24b)が前記外側シール溝(30b)に入り込む深さよりも浅く設定されていることを特徴とする転がり軸受。 - 前記シールリング(20)は樹脂又は金属製であり、前記円環部材(40)はゴム製であることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受。
- 前記フィルタ(23)は、樹脂又は金属からなる網目状部材であることを特徴とする請求項1又は2に記載の転がり軸受。
- 前記フィルタ(23)と前記シールリング(20)とはインサート成型により一体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の転がり軸受。
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