JP6092208B2 - 特にシェル形針状ころ軸受け用のラジアルころ軸受け装置 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴を備えたラジアルころ軸受け装置に関する。このラジアルころ軸受け装置は、特に好ましくは、シールされたシェル形針状ころ軸受け（Nadelhuelse）を用いて形成された支承個所において実現可能である。

発明の背景
転がり軸受け技術において、シェル形針状ころ軸受けとは、半径方向の極めて小さな構成高さ（断面高さ）を有し、かつ高い半径方向の耐荷重性能を有する特にスペース節約的でかつ組立てに好適な支承部を可能にするような構造形式の針状ころ軸受けであることが一般に知られている。シェル形針状ころ軸受けは、ほとんど全ての工業分野において使用されていて、主としてハウジング孔内に挿入可能な肉薄の外輪と、この外輪の両軸方向側に設けられた、半径方向内側に向けられた２つの鍔部と、これらの鍔部によって外輪内に保持された針状ころクラウンとから成っている。針状ころクラウンは、１つの針状ころ保持器（ケージ）と、この針状ころ保持器内に周方向で均一な相互間隔を置いて案内された多数の軸受け針状ころとにより形成される。軸受け針状ころは、外輪の、転動路として形成された内周面と、同じく転動路として形成された、支承したいシャフトの外周面、またはシャフトが転動路としては形成可能でない場合には別個に設けられた内輪の外周面とに沿って転動する。さらに、シールされたシェル形針状ころ軸受け構造においては、シェル形針状ころ軸受けの内部に軸方向で針状ころ保持器の側面に並んで、少なくとも２つのシール部材が配置されている。これらのシール部材は、種々様々な多数の構成が知られており、シェル形針状ころ軸受けを、外部からの汚染および潤滑剤の損失に対して保護する。

そこで、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３５１１７号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０５３７１６号明細書に基づき、針状ころ保持器に並んで両側に配置された、プロファイル横断面で見てＣ字形の２つのリップシール部材によってシェル形針状ころ軸受けをシールすることが知られている。このＣ字形のリップシール部材の一方のプロファイル脚部は、外輪の内周面の、各鍔部と針状ころ保持器との間に配置された部分に接触しており、それぞれ外輪の鍔部に向けられた他方のプロファイル脚部は、支承したいシャフトの外周面に摺動式もしくはスリップ式に載着している。

さらに、ドイツ連邦共和国実用新案第１８８８００２号明細書に基づき、シェル形針状ころ軸受けのためのシール部材として、横断面で見て横置きのＺ字形プロファイルを有する２つのゴムシール部材を使用することが知られている。このＺ字形プロファイルを有するゴムシール部材の半径方向の第１のプロファイル脚部の自由端部は、それぞれ外輪の内周面と鍔部との間の角度範囲をシールしており、他方の端部は、支承したいシャフトの外周面にスリップ式に載着している。このシール部材の、第１のプロファイル脚部に続いたプロファイルウェブは、斜め上方に向かってシェル形針状ころ軸受けの内部に突入して、それぞれ針状ころ保持器の下方にまで延びている。プロファイルウェブに続いた半径方向の第２のプロファイル脚部の自由端部は、やはり、支承したいシャフトの外周面にスリップ式に載着している。

さらに、ドイツ連邦共和国実用新案第６９０８９３１号明細書およびドイツ連邦共和国実用新案第７０３５９２６号明細書に基づき、シェル形針状ころ軸受けの半径方向の鍔部の端面にシール部材を配置することも知られている。ドイツ連邦共和国実用新案第６９０８９３１号明細書に記載の構成では、このシール部材が、加硫固着されたゴムシールリングとして形成されており、このゴムシールリングは、鍔部の端面に接触したショルダ部と、シェル形針状ころ軸受け内に突入したカラー部とを有しており、このカラー部には、支承したいシャフトの外周面に沿ってスリップ式に載着したシールリップが一体成形されている。それに対して、ドイツ連邦共和国実用新案第７０３５９２６号明細書に記載の構成では、シール部材が、別個のゴムリップシール部材により形成される。このゴムリップシール部材の上面は、鍔部端面にシール部材を差し被せるための、全周にわたって延びる環状溝を有し、ゴムリップシール部材の下面は、１つまたは複数のシールリップを有しており、このシールリップは支承したいシャフトの外周面にスリップ式に載着している。

さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２２１２３４号明細書に基づき、シェル形針状ころ軸受けをシールするために、横断面で見て横置きのＵ字形プロファイルを有する２つのシールリングを外輪に挿入することが知られている。この場合、これらのシールリングのＵ字体の上側の軸方向のプロファイル脚部と半径方向のプロファイルウェブとは、それぞれ外輪の内周面と、鍔部の内周面とに接触する。前記シールリングの、プロファイルウェブに続いた第２のプロファイル脚部は、シェル形針状ころ軸受け内に突入したシールリップアームとして形成されている。このシールリップアームの端部には、Ｖ字形プロファイル状のシールリップが一体成形されている。このシールリップ内には、支承したいシャフトに対してシールリップを緊定するばね弾性的なリングまたは引張ばねが挿入される。

さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１５７５６９７号明細書に基づき、シェル形針状ころ軸受けを、外輪の鍔部の外周面に配置されたシール部材によってシールすることが知られている。このためには、鍔部が、それぞれ軸方向内側に向けられたクランク状の屈曲部を有しており、この屈曲部は、加硫固着された環状のシールリングを備えている。このシールリングは、真っ直ぐまたはアングル状の種々のプロファイル横断面を有していて、支承したいシャフトとスリップ式に密に接触している１つまたは複数のシールリップを備えて形成されている。アングル状のプロファイル横断面を用いた構成では、シールリングが、さらに鍔部の端面に沿ってシェル形針状ころ軸受けの内部にまで延びていて、一方または他方のプロファイル脚部の端部に、個々のシールリップを有している。

しかし、前で説明した全ての解決手段には共通して次のような不都合がある。すなわち、使用されるシール部材は、内燃機関における排ガス再循環のための制御装置のスロットルバルブシャフトの旋回支承のためのスロットルバルブ軸受けとして形成されたシェル形針状ころ軸受けにおいて使用され得るようにするためには十分なシール作用を有していない。このことは、このようなスロットルバルブ軸受けが、排ガス再循環用の制御装置において、いわゆるブローバイガスの量が増大するにつれて、相応して高められた排ガス凝縮物量にさらされていることに根拠付けられている。このような排ガス凝縮物は、スロットルバルブシャフトのためのハウジング孔を介してスロットルバルブ軸受けへ侵入する。このような排ガス凝縮物は、油性−水性ないし水性−酸性の組成物を有しているので、一般に焼入れされた転がり軸受け鋼から成るシェル形針状ころ軸受けは、まずは外側の腐食の増幅された攻撃を受け、この腐食は、公知のシール部材を用いたシェル形針状ころ軸受けの多重シールの場合でも、シェル形針状ころ軸受けの内部にまで進行する。この場合、凝縮物はまずシェル形針状ころ軸受けの鍔部の外周面において錆層を形成する。この錆層は、腐食がさらに進行するにつれて、鍔部の端面を介してシール部材の錆クリープによってシェル形針状ころ軸受けの内部にまで拡がるので、スロットルバルブ軸受けの損傷および故障が生じ、ひいてはスロットルバルブの機能故障が生じる。

発明の課題
それゆえに、公知先行技術の解決手段の前記不都合を認識した上で、本発明の根底を成す課題は、使用されたシール部材が、外側の腐食に対して、シェル形針状ころ軸受けが、内燃機関における排ガス再循環のための制御装置のスロットルバルブシャフトを旋回支承するためのスロットルバルブ軸受けとしても適していると云えるようなシール作用を有する、特にシェル形針状ころ軸受けのためのラジアルころ軸受け装置を提供することである。

発明の説明
上記課題は、本発明によれば、請求項1の上位概念部に記載のラジアルころ軸受け装置において、前記シール部材のうちの少なくとも一方のシール部材が、相並んで配置された少なくとも２つの部分リングから成る、エラストマ製のマルチリップシール部材（多重リップシール部材）として形成されており、該マルチリップシール部材が、前記外輪の内周面のうちの、前記外輪の対応する鍔部と、隣接した前記針状ころ保持器の側面との間に配置された部分と、さらに前記鍔部の内周面と端面と外周面とにわたって延びていることにより解決される。

本発明の構成により形成されたラジアルころ軸受け装置の有利な構成および有利な改良形は、従属形式の請求項２〜請求項８に記載されている。

請求項２に記載の本発明の構成により形成されたラジアルころ軸受け装置を実現するためには、まず外輪の、マルチリップシール部材として形成されたシール部材によって取り囲まれた鍔部が、半径方向で短縮されて形成されており、ハウジングに設けられた孔が、この鍔部に対面した側で、シール部材収容のための付加的な段部を持って形成されることが必要である。このことは、たしかにシェル形針状ころ軸受けの外輪も、ハウジング孔も、従来公知の構成に比べて少しだけ変更されなければならないことを意味するが、しかしこの変更は、深絞り加工もしくは穿孔加工またはフライス加工による外輪およびハウジング孔のための従来の製作方法に対して何ら影響を与えないので、このような変更はコスト的には全く問題がない。

本発明の構成により形成されたラジアルころ軸受け装置のシェル形針状ころ軸受けに設けられた、マルチリップシール部材として形成されたシール部材は、請求項３〜請求項６に記載の別の構成では、シール部材が、有利には鍔部側の部分リングと、保持器側の部分リングとから成っており、両部分リングはそれぞれ、一緒になって外輪の鍔部と針状ころ保持器の側面との間の空間をほぼ完全に埋めるベースプロファイル部分を備えて形成されており、保持器側の部分リングのベースプロファイル部分は、シャフトと密に接触している半径方向の第１のシールリップを備えて形成されており、この半径方向の第１のシールリップは、鍔部側の部分リングの下へ延びるように配置されているか、または直接にシャフトに向かって延びるように配置されていることにより特徴付けられている。鍔部側の部分リングのベースプロファイル部分には、外輪の鍔部の端面の下方を通って前記鍔部の正面にまで延びるプロファイル脚部が続いており、このプロファイル脚部は、シャフトと密に接触している半径方向の第２のシールリップを備えている。このプロファイル脚部の端部には、さらに、ハウジングに設けられた前記孔に設けられた前記付加的な段部と密に接触している半径方向の第３のシールリップが配置されている。この第３のシールリップは、ハウジング孔に設けられた前記段部の半径方向の内周面に対して斜めに取り付けられていると有利である。これにより、外部からシールリップに作用する圧力の増大により、自動的にこのシールリップのシール力の増大が生ぜしめられる。３つのシールリップと、同じくシール作用を有するベースボディとを備えた、組み立てられたシール部材のこのような構成は、一般にシェル形針状ころ軸受けにおける外側の腐食を回避するために十分であることが判った。しかし、シール部材を、シャフトまたはハウジング孔内の段部に対するさらに別のシールリップを備えるように形成することも考えられる。

本発明の構成により形成されたラジアルころ軸受け装置のシェル形針状ころ軸受けに設けられた、マルチリップシール部材として形成されたシール部材のさらに別の有利な構成では、請求項７に記載されているように、シール部材の、保持器側の部分リングの鍔部側の側面に、保持器側の部分リングに一体成形された前記半径方向の第１のシールリップの弾性度を高めるために設けられた、全周にわたって延びる環状溝が付加的に配置されている。

したがって、前記構成により、本発明により形成されたラジアルころ軸受け装置は、公知先行技術に基づき公知のラジアルころ軸受け装置に比べて次のような利点を有している。すなわち、使用されたシール部材は、シェル形針状ころ軸受けの鍔部を完全に取り囲み、かつ外輪の鍔部とシェル形針状ころ軸受けの側面との間の空間をほぼ完全に満たすことによって、外側の腐食に対して、前記シェル形針状ころ軸受けが、内燃機関における排ガス再循環のための制御装置に設けられたスロットルバルブシャフトの旋回支承のためのスロットルバルブ軸受けとしても適していると云えるようなシール作用を有している。

以下に、本発明により形成されたラジアルころ軸受け装置の２つの有利な実施形態を図面につき詳しく説明する。

シールされたシェル形針状ころ軸受けの本発明により形成されたラジアルころ軸受け装置の横断面図である。 図１に示した本発明によるラジアルころ軸受け装置のためのシール部材の第１実施形態を示す拡大図である。 図１に示した本発明によるラジアルころ軸受け装置のためのシール部材の第２実施形態を示す拡大図である。

図面の詳細な説明
図1には、内燃機関における排ガス再循環のための制御装置のスロットルバルブシャフトを旋回支承するためのスロットルバルブ軸受けとして形成されているシェル形針状ころ軸受け１のための軸受け装置が図示されている。このシェル形針状ころ軸受け１は、主として、ハウジング３に設けられた孔２内に挿入された肉薄の外輪４と、この外輪４の両軸方向側に設けられた、半径方向内側に向けられた２つの鍔部５，６と、針状ころクラウン７とから成っている。針状ころクラウン７は前記鍔部５，６によって外輪4内に保持される。針状ころクラウン７はこの場合、１つの針状ころ保持器（ケージ）８と、この針状ころ保持器８内に周方向で均一な相互間隔を置いて案内された多数の軸受け針状ころ９とにより形成される。これらの軸受け針状ころ９は外輪４の内周面１０と、支承したいシャフト１２の外周面１１とに沿って転動する。さらに、軸方向で針状ころ保持器８の側面１３，１４に並んで、シェル形針状ころ軸受け１を外部からの汚染や潤滑剤の損失に対して保護する２つのシール部材１５，１６が配置されている。両シール部材１５，１６は、図１にはさしあたり概略的にしか図示されていない。

図２および図３には、シェル形針状ころ軸受け１を排ガス凝縮物の流通に対してシールするために、少なくとも、排ガス凝縮物流の流入側に配置されたシール部材１５が、本発明の構成により、エラストマから成る２つの部分リング１７，１８から成るマルチリップシール部材により形成される。このマルチリップシール部材は、外輪４の内周面１０のうちの、外輪４の所属の鍔部５と、隣接した針状ころ保持器８の側面１３との間に配置された部分にわたって延びていると同時に、鍔部５の内周面１９と端面２０と外周面２１とにわたっても延びている。この場合、図２および図３から良く判るように、この目的のために、一方では外輪４の、シール部材１５によって取り囲まれた鍔部５が半径方向で短縮されて形成されており、他方ではハウジング３に設けられた孔２が、この鍔部５に対面した側にシール部材収容のための付加的な段部２２を有している。

さらに、図２および図３から良く判るように、シール部材１５の鍔部側の部分リング１７も、保持器側の部分リング１８も、外輪４の鍔部５と針状ころ保持器８の側面１３との間の空間を一緒になってほぼ満たしているベースプロファイル部分２３，２４を備えて形成されており、保持器側の部分リング１８のベースプロファイル部分２４は、シャフト１２と密に接触している半径方向の第１のシールリップ２５を有している。この第１のシールリップ２５は、鍔部側の部分リング１７の下へ延びるように配置されているか、または直接にシャフト１２に向かって延びるように配置されている。鍔部側の部分リング１７のベースプロファイル部分２３には、外輪４の鍔部５の端面２０の下方を通って鍔部５の正面にまで延びるプロファイル脚部２６が続いており、このプロファイル脚部２６は、シャフト１２に密に接触している半径方向の第２のシールリップ２７を備えている。プロファイル脚部２６の端部には、さらにハウジング３に設けられた孔２の付加的な段部２２と密に接触している半径方向の第３のシールリップ２８が配置されている。この半径方向の第３のシールリップ２８は段部２２の半径方向の周面に対して斜めに向けられている。

さらに、図３から判るように、図３に示した第２実施形態は、図２に示したシール部材１５の第１実施形態に比べて特に以下の点で異なっている。すなわち、図３に示した第２実施形態では、シール部材１５の保持器側の部分リング１８の鍔部側の側面２９に、付加的に、全周にわたって延びる環状溝３０が配置されており、この環状溝３０は、この部分リング１８に一体成形された半径方向の第１のシールリップ２５の弾性度を高めるために設けられている。

１ シェル形針状ころ軸受け
２ 孔
３ ハウジング
４ 外輪
５ 鍔部
６ 鍔部
７ 針状ころクラウン
８ 針状ころ保持器
９ 針状ころ
１０ 外輪の内周面
１１ シャフトの外周面
１２ シャフト
１３ 針状ころ保持器の側面
１４ 針状ころ保持器の側面
１５ シール部材
１６ シール部材
１７ 鍔部側の部分リング
１８ 保持部側の部分リング
１９ 鍔部の内周面
２０ 鍔部の端面
２１ 鍔部の外周面
２２ 段部
２３ ベースプロファイル部分
２４ ベースプロファイル部分
２５ 第１のシールリップ
２６ プロファイル脚部
２７ 第２のシールリップ
２８ 第３のシールリップ
２９ 保持器側の部分リングの側面
３０ 環状溝

Claims (4)

1. シェル形針状ころ軸受け（１）用のラジアルころ軸受け装置であって、
   ハウジング（３）に設けられた孔（２）内に挿入可能な肉薄の外輪（４）と、
   該外輪（４）の軸方向側に設けられた、半径方向内側に向けられた２つの鍔部（５，６）と、
   該鍔部（５，６）によって前記外輪（４）内に保持された針状ころクラウン（７）と、を備え、
   該針状ころクラウン（７）は１つの針状ころ保持器（８）と、該針状ころ保持器（８）内に周方向で均一な間隔を置いて案内された多数の軸受け針状ころ（９）と、により形成されており、
   該軸受け針状ころ（９）は前記外輪（４）の内周面（１０）と、支承したいシャフト（１２）の外周面（１１）または別個の内輪の外周面と、に沿って転動するようになっており、
   軸方向で前記針状ころ保持器（８）の側面（１３，１４）に並んで、前記シェル形針状ころ軸受け（１）を外部からの汚染および潤滑剤の損失に対して保護する少なくとも２つのシール部材（１５，１６）が配置されている、ラジアルころ軸受け装置において、
   前記シール部材のうちの少なくとも一方のシール部材（１５；１６）が、相並んで配置された少なくとも２つの部分リング（１７，１８）から成る、エラストマ製のマルチリップシール部材として形成されており、
   該マルチリップシール部材が、前記鍔部（５；６）と、該鍔部（５；６）に軸方向で隣接した前記針状ころ保持器（８）の側面（１３；１４）と、の間に配置された、前記外輪（４）の内周面（１０）の一部分にわたって延びているとともに、さらに前記鍔部（５；６）の内周面（１９）と前記鍔部（５；６）の端面（２０）と前記鍔部（５；６）の外周面（２１）とにわたって延びており、
   前記外輪（４）の、マルチリップシール部材として形成された前記シール部材（１５）によって取り囲まれた前記鍔部（５）が、半径方向で短縮されて形成されており、前記ハウジング（３）に設けられた前記孔（２）が、前記鍔部（５）に対面した側に、シール部材収容のための付加的な段部（２２）を有しており、
   マルチリップシール部材として形成された前記シール部材（１５）は、鍔部側の部分リング（１７）と、保持器側の部分リング（１８）とから成っており、両部分リング（１７，１８）はそれぞれ、一緒になって前記外輪（４）の前記鍔部（５）と前記針状ころ保持器（８）の前記側面（１３）との間の空間をほぼ埋めるベースプロファイル部分（２３，２４）を備えて形成されており、
   前記保持器側の部分リング（１８）の前記ベースプロファイル部分（２４）は、前記シャフト（１２）と密に接触している半径方向の第１のシールリップ（２５）を備えて形成されており、該半径方向の第１のシールリップ（２５）は、前記鍔部側の部分リング（１７）の下へ延びるように配置されているか、または直接に前記シャフト（１２）に向かって延びるように配置されており、
   前記鍔部側の部分リング（１７）の前記ベースプロファイル部分（２３）に、前記外輪（４）の前記鍔部（５）の端面（２０）の下方を通って前記鍔部（５）の正面にまで延びるプロファイル脚部（２６）が続いており、該プロファイル脚部（２６）が、前記シャフト（１２）と密に接触している半径方向の第２のシールリップ（２７）を備えていることを特徴とする、ラジアルころ軸受け装置。
2. 前記鍔部側の部分リング（１７）の前記ベースプロファイル部分（２３）に続いた前記プロファイル脚部（２６）の端部に、ハウジング（３）に設けられた前記孔（２）の前記付加的な段部（２２）と密に接触している半径方向の第３のシールリップ（２８）が配置されている、請求項１記載のラジアルころ軸受け装置。
3. 前記保持器側の部分リング（１８）の鍔部側の側面（２９）に、前記保持器側の部分リング（１８）に一体成形された前記半径方向の第１のシールリップ（２５）の弾性度を高めるための環状に延びる環状溝（３０）が付加的に配置されている、請求項１又は２記載のラジアルころ軸受け装置。
4. 前記シェル形針状ころ軸受け（１）は、内燃機関における排ガス再循環のための制御装置に設けられたスロットルバルブシャフトを旋回支承するためのスロットルバルブ軸受けとして形成されており、該スロットルバルブ軸受けは、排ガス凝縮物の流通に対するシールのために、流入側において、マルチリップシール部材として形成されたシール部材（１５）を備えて形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のラジアルころ軸受け装置。

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