JP6050080B2 - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、外輪と内輪間に形成された軸受空間の両端開口を密封装置により閉塞して異物の侵入を防止する密封型転がり軸受に関する。

自動車のプロペラシャフトやドライブシャフト等に連結される等速ジョイントに回転トルクを入力する中間軸のサポート軸受は、車両の床下部位に組付けられて小石や泥水が飛散する過酷な使用環境下にあるため、外装シールの組付けによって異物の侵入を防止する対策がとられていた。

しかし、昨今では、軽量化による省燃費と低コスト化等の要求によって外装シールが廃止され、内装シールによって泥水等の異物の侵入防止対策が採られるようになってきている。この場合、特許文献１あるいは特許文献２に記載された転がり軸受のように、軸方向に並列される２つの接触シールのそれぞれで軸受空間を密封し、あるいは、特許文献３に記載されているように、密封部材に設けられたラジアルリップおよびアキシャルリップをスリンガの円筒部および円環部に摺接させるようにした密封装置により軸受空間を密封して、異物の侵入防止とすることが行われている。

実開平２−９３５７１号公報 特開２０１１−１１７６０８号公報 特開２００６−１６１８６０号公報

ところで、特許文献１および２に記載されたように、２つの接触シールによって軸受空間を密封する密封型転がり軸受においては、軸受幅が大きく、しかも、軸受の片側で２枚、合計４枚の接触シールを圧入により組込む必要があるため、組付けに非常に手間がかかり、小型、軽量化および組立ての容易化を図る上において改善すべき点が残されている。

一方、特許文献３に記載された密封装置を採用する密封型転がり軸受においては、軸受そのものに設けられたアキシャルガタと、組付け時のミスアライメントによって、アキシャルリップの締め代を確保することができず、良好なシール性を得ることができない。

この発明の課題は、耐泥水性に優れた軸受幅の小さな密封型転がり軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪と内輪とを転動体を介して相対的に回転自在とし、その外輪と内輪との間に形成された軸受空間の両端開口部を密封装置により密封した密封型転がり軸受において、前記密封装置が、前記外輪の端部内径面に取付けられるシール部材と、前記内輪の端部外径面に取付けられるスリンガとを有し、前記シール部材が、前記外輪の端部内径面に圧入される円筒部のインナ側端に内向きの円環部を設け、その円環部の内周部に軸方向外方に向く第１ラジアルリップと第２ラジアルリップの二つのラジアルリップのみを軸方向に間隔をおいて設けた構成とされ、前記スリンガが、内輪の端部外径面に圧入される円筒部のアウタ側端部に径方向外方に向く円環部を設けた構成とされ、前記スリンガの円筒部外周に形成された円筒状のシール摺接面に前記第１ラジアルリップおよび第２ラジアルリップを弾性接触させた構成を採用したのである。

上記のように、シール部材に設けられた第１ラジアルリップおよび第２ラジアルリップのそれぞれをスリンガの円筒部外周に形成された円筒状のシール摺接面に弾性接触させることにより、２重のシールとすることができるため、泥水等の異物の侵入を効果的に防止することができると共に、２つのシール部材を軸方向に並列して軸受空間を密封する場合に比較して、軸受幅の小型化を図ることができる。

ここで、等速ジョイントにトルク入力する中間軸の支持用サポート軸受には、普通、最大で０．３ｍｍ未満のアキシャルガタが設けられている。そこで、第１ラジアルリップと第２ラジアルリップのうち、アウタ側のラジアルリップの先端とスリンガの円環部の内側面間に０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの軸方向すきまを形成しておくことにより、シール部材とスリンガがサポート軸受に設けられるアキシャルガタ分だけ相対的に移動したとしても、アウタ側のラジアルリップの先端がスリンガの円環部の内側面に当接することはなく、ラジアルリップの損傷を防止することができる。

また、スリンガにおける円環部に内向き折曲げ部と、その内向き折曲げ部の外周にシール部材の円環部にほぼ平行して、その円環部との間でラビリンス隙間を形成する円板部を設けると、スリンガとシール部材との対向部間に異物が侵入するのを防止することができる。仮に、異物が侵入したとしても、スリンガの回転による遠心力によって侵入異物を径方向外方に向けて送り出すことができるため、シール摺接面に異物が付着、堆積してシール性を阻害するのを防止することができる。

上記スリンガにおける円板部の外周部を軸方向外方に向けて折り曲げてシール部材の円筒部内周面との間に微小間隙を形成する外向き折曲げ部を設けると、その外向き折曲げ部の回転により、飛来してくる異物をはじき飛ばすことができ、また、微小間隙によるラビリンス効果によって密封装置の空間部への異物の侵入を効果的に防止することができる。

ここで、外向き折曲げ部を斜め外方に向けて傾斜させると、密封装置の空間部内に侵入した異物がスリンガの回転による遠心力によって径方向外方に送り出される際、その異物を上記傾斜状の外向き折曲げ部によって外部に誘導することができ、異物の排出性を高めることができる。

また、外向き折曲げ部の外周端をシール部材における円筒部のアウタ側端より軸方向内方に位置させることにより、円筒部のアウタ側端の外周上部から滴下する泥水等の異物が密封装置内に侵入するのを効果的に防止することができる。

ここで、スリンガは、腐食による耐久性の低下を抑制するため、ステンレス鋼板または溶融亜鉛めっき鋼板で形成するのがよい。また、第１ラジアルリップおよび第２ラジアルリップは、耐摩耗性に優れた合成ゴムで形成するのが好ましい。そのような合成ゴムとして、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。

この発明においては、上記のように、シール部材に設けられた第１ラジアルリップおよび第２ラジアルリップのそれぞれをスリンガの円筒部外周に形成された円筒状のシール摺接面に弾性接触させて２重のシールとしたことにより、泥水等の異物の侵入を効果的に防止することができると共に、軸受幅の小型化を図ることができる。

この発明に係る密封型転がり軸受の実施の形態を示す断面図 図１の一部を拡大して示す断面図 図２の密封装置を拡大して示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、転がり軸受は、外輪１の内径面にボール溝２を形成し、その外輪１の内側に組み込まれた内輪３の外径面にボール溝４を設け、その外輪１のボール溝２と内輪３のボール溝４間に転動体としてのボール５を組込み、そのボール５を保持器６で保持している。

図２に示すように、外輪１のボール溝２および内輪３のボール溝４の曲率半径はボール５の半径より大きくなり、ボール５とボール溝２、４間にアキシャル方向すきま７が形成され、そのアキシャル方向すきま７がガタとなる。δはガタの大きさを示し、そのガタの範囲内で外輪１と内輪３が軸方向に相対的に移動可能となり、その移動量は中間軸を支持するサポート軸受においては、一般的に、０．３ｍｍ未満とされている。

外輪１と内輪３との間に形成された軸受空間８の両端部内には密封装置１０が組み込まれている。密封装置１０は、軸受空間８の両端開口を密閉して、軸受空間８内に封入されたグリース等の潤滑剤の外部への漏洩と、外部から泥水等の異物が軸受空間８内に侵入するのを防止するものであり、シール部材１１とスリンガ２１とからなっている。

図３に示すように、シール部材１１は、芯金１２と、その芯金１２に固着されたシール本体１５とからなる。芯金１２は、外輪１の端部内径面に圧入される円筒部１３のインナ側端に内向きの円環部１４を設けた金属板のプレス成形品からなり、上記円環部１４には径方向幅の中央部に軸方向外方に向けての折り曲げによって内向きに傾斜する傾斜部１４ａが設けられ、その傾斜部１４ａの内周部に径方向内方に向く円板部１４ｂが設けられている。

シール本体１５は、芯金１２の円筒部１３の内周面および端面を被覆する円筒部１６と、芯金１２の円環部１４の外側面を被覆する円環部１７を有し、上記円環部１７の内周部には、軸方向外方に向く第１ラジアルリップ１８および第２ラジアルリップ１９の二つのラジアルリップのみが軸方向に間隔をおいて設けられた合成ゴムの成形品からなっている。

合成ゴムとしては、耐摩耗性および耐熱性に優れたゴムが採用されている。そのようなゴムとして、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムを挙げることができる。

ここで、芯金１２の円筒部１３およびシール本体１５の円筒部１６はシール部材１１の円筒部１１ａを形成し、また、芯金１２の円環部１４およびシール本体１５の円環部１７はシール部材１１の円環部１１ｂを形成する。

スリンガ２１は、内輪３の端部外径面に圧入される円筒部２２のアウタ側端に外向きの円環部２３を設けた金属板のプレス成形品からなり、上記円筒部２２の外周はシール摺接面２４とされ、そのシール摺接面２４にシール部材１１に設けられた第１ラジアルリップ１８および第２ラジアルリップ１９が弾性接触している。

スリンガ２１を形成する金属板として、ここでは、ステンレス鋼板を採用しているが耐腐食性に優れた金属であればよく、例えば、溶融亜鉛メッキ鋼板を用いるようにしてもよい。

スリンガ２１の円環部２３における内側面とシール部材１１に形成された第２ラジアルリップ１９の先端部間には軸方向すきま２５が形成され、その軸方向すきま２５の大きさｌは、外輪１と内輪３とが軸方向に相対的に移動可能な最大の移動量より大きくされ、シール部材１１とスリンガ２１が軸方向に相対移動しても、第２ラジアルリップ１９の先端部がスリンガ２１の円環部２３の内側面に当接することのないようにされている。

ここで、軸方向すきま２５が大きくなると軸受幅も大きくなるため、実施の形態では、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としている。

スリンガ２１の円環部２３には、前記芯金１２の円環部１４の内周部と対向する部分に軸方向内方に向けての折曲げによって内向きに傾斜する内向き折曲げ部２３ａが設けられ、その内向き折曲げ部２３ａの外周部にシール部材１１の円環部１１ｂにほぼ平行して、その円環部１１ｂとの間でラビリンス隙間２６を形成する円板部２３ｂが設けられている。

また、円板部２３ｂの外周部には、軸方向外方に向けての折曲げによって斜め外方に向く傾斜状の外向き折曲げ部２３ｃが設けられ、その外向き折曲げ部２３ｃの外周面における外側エッジｅはシール部材１１における円筒部１１ａのアウタ側端より軸方向内方に配置されている。また、外向き折曲げ部２３ｃの外周面は、上記円筒部１１ａの内周面との間に微小間隙ｇを形成している。

実施の形態で示す転がり軸受は上記の構造からなり、その転がり軸受の軸受空間に組み込まれた密封装置１０においては、上述のように、外輪１の端部内径面にシール部材１１の円筒部１１ａを圧入し、内輪３の端部外径面にスリンガ２１の円筒部２２を圧入し、シール部材１１の内周部に設けられた第１ラジアルリップ１８および第２ラジアルリップ１９のそれぞれをスリンガ２１の円筒部２２外周に形成された円筒状のシール摺接面２４に弾性接触させて２重のシールとしているため、泥水等の異物の侵入を効果的に防止することができると共に、従来のように、２つのシール部材を軸方向に並列して軸受空間８を密封する場合に比較して、軸受幅を小さくすることができる。

また、スリンガ２１における円環部２３に内向き折曲げ部２３ａと、その内向き折曲げ部２３ａの外周にシール部材１１の円環部１１ｂにほぼ平行して、その円環部１１ｂとの間でラビリンス隙間２６を形成する円板部２３ｂを設け、さらに、円板部２３ｂの外周部を軸方向外方に向けて折り曲げてシール部材１１の円筒部１１ａ内周面との間に微小間隙ｇを形成する外向き折曲げ部２３ｃを設けることにより、内輪回転の仕様において、スリンガ２１は内輪３と一体に回転し、そのスリンガ２１に設けられた外向き折曲げ部２３ｃの回転により飛来してくる泥水等の異物をはじき飛ばすことができ、また、微小間隙ｇにおけるラビリンス効果によって密封装置１０における空間部への異物の侵入を効果的に防止することができる。

仮に、密封装置１０の空間部に異物が侵入したとしても、スリンガ２１の回転による遠心力によって侵入異物を径方向外方に向けて送り出すことができると共に、外向き折曲げ部２３ｃにより外部に誘導することができるため、侵入異物を効果的に排出することができる。その結果、スリンガ２１の円筒部２２外周に形成されたシール摺接面２４に異物が付着、堆積してシール性が阻害するという不都合の発生はない。

実施の形態で示すように、スリンガ２１に形成された外向き折曲げ部２３ｃの外周端をシール部材１１における円筒部１１ａのアウタ側端より軸方向内方に位置させることにより、円筒部１１ａのアウタ側端の外周上部から泥水が滴下しても、微小間隙ｇ内に流れ落ちるというようなことはなく、密封装置１０内に泥水が侵入するのを確実に防止することができる。

１ 外輪
３ 内輪
５ ボール（転動体）
８ 軸受空間
１０ 密封装置
１１ シール部材
１１ａ 円筒部
１１ｂ 円環部
１８ 第１ラジアルリップ
１９ 第２ラジアルリップ
２１ スリンガ
２２ 円筒部
２３ 円環部
２３ａ 内向き折曲げ部
２３ｂ 円板部
２３ｃ 外向き折曲げ部

Claims (6)

1. 外輪（１）と内輪（３）とを転動体（５）を介して相対的に回転自在とし、その外輪（１）と内輪（３）との間に形成された軸受空間（８）の両端開口部を密封装置（１０）により密封した密封型転がり軸受において、
   前記密封装置（１０）が、前記外輪（１）の端部内径面に取付けられるシール部材（１１）と、前記内輪（３）の端部外径面に取付けられる金属製のスリンガ（２１）とを有し、
   前記シール部材（１１）は、芯金（１２）と、その芯金（１２）に固着されたシール本体（１５）とからなり、
   前記芯金（１２）は、前記外輪（１）の端部内径面に圧入される円筒部（１３）と、その円筒部（１３）のインナ側端に設けられた径方向内向きの円環部（１４）とからなり、その円環部（１４）は、軸方向外方に向けての折り曲げによって傾斜する傾斜部（１４ａ）と、その傾斜部（１４ａ）の内周部に設けられた径方向内方に向く円板部（１４ｂ）とを有する構成とされ
   前記シール本体（１５）は、前記芯金（１２）の円環部（１４）の外側面を被覆する円環部（１７）の内周部に軸方向外方に向く第１ラジアルリップ（１８）と第２ラジアルリップ（１９）の二つのラジアルリップのみを軸方向に間隔をおいて設けた構成とされ、
   前記スリンガ（２１）は、前記内輪（３）の端部外径面に圧入される円筒部（２２）と、その円筒部（２２）のアウタ側端部に設けられた径方向外向きの円環部（２３）とからなり、その円環部（２３）は、軸方向内方に向けての折曲げによって傾斜する内向き折曲げ部（２３ａ）と、その内向き折曲げ部（２３ａ）の外周部に前記芯金（１２）の円板部（１４ｂ）にほぼ平行して設けられた円板部（２３ｂ）とを有する構成とされ、
   前記スリンガ（２１）の円筒部（２２）外周に形成された円筒状のシール摺接面（２４）に前記第１ラジアルリップ（１８）および第２ラジアルリップ（１９）を弾性接触させるとともに、前記芯金（１２）の円板部（１４ｂ）と、前記スリンガ（２１）の円板部（２３ｂ）との間にラビリンス隙間（２６）を形成したことを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記第１ラジアルリップ（１８）と前記第２ラジアルリップ（１９）のうち、アウタ側のラジアルリップの先端と前記スリンガ（２１）の円環部（２３）の内側面間に０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの軸方向すきま（２５）を形成した請求項１に記載の密封型転がり軸受。
3. 前記スリンガ（２１）における円板部（２３ｂ）の外周部を軸方向外方に向けて折り曲げて前記シール部材（１１）の前記外輪（１）の端部内径面に圧入される円筒部（１１ａ）内周面との間に微小間隙（ｇ）を形成する外向き折曲げ部（２３ｃ）を設けた請求項２に記載の密封型転がり軸受。
4. 前記外向き折曲げ部（２３ｃ）を斜め外方に向く傾斜状とし、かつ、その外周端を前記シール部材（１１）における円筒部（１１ａ）のアウタ側端より軸方向内方に位置させた請求項３に記載の密封型転がり軸受。
5. 前記スリンガ（２１）が、ステンレス鋼板または溶融亜鉛めっき鋼板からなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密封型転がり軸受。
6. 前記第１ラジアルリップ（１８）および第２ラジアルリップ（１９）が、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムの一種からなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の密封型転がり軸受。

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