JP6120432B2 - シール付き転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、内輪と、それを囲繞する外輪と、これら内、外輪間に介装される環状配列の多数の転がり部材と、これら転がり部材群の両側を覆うように前記内、外輪間に配設される環状の一対のシール部材とを備えてなり、各シール部材の外周には、前記外輪に固定される取り付けビードを、また各シール部材の内周には、前記内輪の外周面に回転摺動可能に密接するシールリップをそれぞれ形成した、シール付き転がり軸受の改良に関する。

かゝるシール付き転がり軸受は、特許文献１に開示されるように、内圧を異にする二室間の隔壁と、その隔壁を貫通する回転軸との間に介装されもので、回転軸のスムーズな回転を確保しながら上記二室間での圧力の移動を阻止することができる。

特開２００４−２６３７３４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されるシール付き転がり軸受のシール部材においては、内輪の外周面に密接するシールリップが、内輪の半径方向内方に向かって内輪の外側方へ行くように截頭円錐状に形成されているため、そのシールリップが臨む室に大きな負圧が発生すると、その負圧がシールリップの截頭円錐状の外周面に作用して、シールリップを内輪の外周面から浮き上がらせようとし、シールリップの内輪に対するシール圧力を弱めることになり、軸受内部のグリースが漏れ出す虞が生じる。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、シールリップの外側に負圧が作用する場合、その負圧が高くなるほど、シールリップの内輪に対するシール圧力を通常より高めて、軸受内部のグリースの漏出を確実に防ぐことができるようにした、構造簡単な前記シール付き転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内輪と、それを囲繞する外輪と、これら内、外輪間に介装される環状配列の多数の転がり部材と、これら転がり部材群の両側を覆うように前記内、外輪間に配設される環状の一対のシール部材とを備えてなり、各シール部材の外周には、前記外輪に固定される取り付けビードを、また各シール部材の内周には、前記内輪の外周面に回転摺動可能に密接するシールリップをそれぞれ形成した、シール付き転がり軸受において、前記シール部材の内周側にシールリップより厚肉で環状のリップ支持部を形成し、このリップ支持部の内周面に突設されるシールリップは、内輪の外周面に密接する円筒状のシール面と、このシール面の外端から前記リップ支持部に達する外側面と、同シール面の内端から前記リップ支持部に達するまでの少なくとも一部が、半径方向外方へ向かいながら前記外側面側へ寄るように傾斜した内側面とを有し、シールリップとリップ支持部との連結部は、シールリップの半径方向でみて、全体がシールリップのシール面と重なるように形成され、前記シール部材には補強環が埋設され、その補強環の内周端は、シールリップからシール部材の内側方へオフセットし、前記リップ支持部の外側面に、前記シールリップの直上まで食い込む環状の凹部を形成したことを第１の特徴とする。尚、前記転がり部材は、後述する本発明の実施形態中のボール３２に対応する。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記シールリップの根元の軸方向幅を、同シールリップの半径方向高さより大きく設定したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、シール部材の内周側にシールリップより厚肉で環状のリップ支持部を形成し、このリップ支持部の内周面に突設されるシールリップは、内輪の外周面に密接する円筒状のシール面と、このシール面の外端から前記リップ支持部に達する外側面と、同シール面の内端から前記リップ支持部に達するまでの少なくとも一部が、半径方向外方へ向かいながら前記外側面側へ寄るように傾斜して内側面とを有するので、シール部材のシールリップに、シール部材の内外側の圧力差による軸方向荷重が加わっても、そのシールリップは、内輪の外周面に密接する円筒状の広いシール面を有することから、大なる剛性を発揮して軸方向へ傾くことがない。特に、シールリップの外側面に負圧が作用した場合には、その負圧と、シールリップ内側の大気圧との差圧による荷重がシールリップの内側面の前記傾斜部を垂直に押圧するので、その荷重の半径方向分力がシールリップを内輪の外周面へ押圧する。その結果、上記負圧が高くなるほど、シール面の内輪に対するシール圧力を高めることができる。したがって、シールリップは、その外側面に大なる正圧及び負圧を受けても、常に内輪の外周面に対するシール面の適正な密接状態を維持することができ、軸受内部のグリースの流出を確実に防ぐことができ、構造簡単で耐久性の高いシール付き転がり軸受を提供することができ、リップ支持部の外側面に、シールリップの直上まで食い込む環状の凹部を形成したことで、リップ支持部の、シールリップに対する支持剛性を前記凹部の深さによって適度に和らげることができ、それによりシールリップ及び内輪間の摩擦トルクを調節することができ、内輪の許容回転トルクの変化に対応することができる。

本発明の第２の特徴によれば、シールリップの根元の軸方向幅を、同シールリップの半径方向高さより大きく設定したことで、シールリップの軸方向への傾き剛性が一層強化され、その傾きを確実に防ぐことができる。

本発明の参考形態に係るシール付き転がり軸受を備えるエンジンの吸気制御装置の断面図。 図１の２部拡大図。 本発明の実施形態を示す、図２との対応図。

本発明の参考形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１において、自動二輪車、自動車等の車両用エンジンの吸気系の一部を構成するスロットルボディ１は、その中心部にエンジンの吸気ポートに連なる吸気道２を有する。その吸気道２を開閉するバタフライ型のスロットル弁３の弁軸３ａがスロットルボディ１の左右両側壁に一対の転がり軸受４、５を介して回転自在に支承される。その際、特に左側の転がり軸受５はシール付き転がり軸受とされ、それについては後に詳述する。

スロットルボディ１の右側壁には、スロットル弁３の右端部及び転がり軸受４を覆うキャップ６が嵌装される。また弁軸３ａの左端部は、スロットルボディ１の左側壁外方に突出しており、その突出端部に、スロットル弁３を開閉駆動するための電動モータ８が減速ギヤ機構９を介して連結される。減速ギヤ機構９は、電動モータ８の出力軸１０に固着される１次駆動ギヤ１１、中間軸１５に回転自在に支承されて１次駆動ギヤ１１と噛合する１次従動ギヤ１２、この１次従動ギヤ１２の一側に一体に形成される２次駆動ギヤ１３、弁軸３ａの左端部に固着されて２次駆動ギヤ１３と噛合するセクタ型の２次従動ギヤ１４とで構成され、電動モータ８の出力軸１０の回転を２段階減速して弁軸３ａに伝達して、スロットル弁３を開閉し得るようになっており、弁軸３ａ、出力軸１０及び中間軸１５は、これらの軸線が前記吸気道２の軸線と直交して互いに平行に並ぶように配置される。

２次従動ギヤ１４には、これをスロットル弁３の閉じ方向に付勢する閉じばね１７が接続される。また弁軸３ａには、デフォルトレバー２０が２次従動ギヤ１４に隣接して回転自在に支承されている。このデフォルトレバー２０には、これをスロットル弁３の開き方向に付勢する、閉じばね１７よりばね力が大なる開きばね２２が接続される。デフォルトレバー２０は、開きばね２２の付勢力によりスロットル弁３の開き方向に回動するとき、２次従動ギヤ１４を介してスロットル弁３を開き方向に駆動することになるが、このときデフォルトレバー２０を受け止めてスロットル弁３のアイドル開度からの開きを所定のデフォルト開度で停止させるデフォルトストッパボルト（図示せず）がスロットルボディ１に取り付けられる。而して、エンジンの運転中、電動モータ８が通電不能になったときは、開きばね２２の付勢力により、スロットル弁３はデフォルト開度に保持される。これにより、整備工場までの車両の微速走行を可能にする吸気量をエンジンに供給することができる。

スロットルボディ１の左側壁には、上記電動モータ８及び減速ギヤ機構９等を収容する制御ケース２４が一体に形成されており、この制御ケース２４の左端面に、その開口部を閉鎖する合成樹脂製のケースカバー２５がボルト２６により接合される。このケースカバー２５には、弁軸３ａの回転角度をスロットル弁３の開度として検出するスロットルセンサ２７が付設される。またケースカバー２５には、制御ケース２４内の結露を防ぐべく、その内部の換気のための通気孔（図示せず）が設けられ、したがって制御ケース２４内は常に大気圧となっている。

さて、図２を参照して、弁軸３ａを支承する、制御ケース２４側のシール付き転がり軸受５について説明する。

シール付き転がり軸受５は、内輪３０と、それを囲繞する外輪３１と、これら内、外輪３０、３１間に介装される環状配列の複数のボール３２、３２…と、これらボール３２、３２…群を保持するリテーナ３３と、ボール３２、３２…群をその両側より覆うように内、外輪３０、３１間に配設される環状の一対のシール部材３４、３４とより構成され、ボール３２、３２…４周りには潤滑用のグリース（図示せず）が塗布される。

一方、スロットルボディ１の、制御ケース２４側の側壁１ａには、弁軸３ａが貫通する軸孔３５と、この軸孔３５に制御ケース２４側を向いた段部３６を介して同軸状に連なる軸受ハウジング３７とが形成されており、上記段部３６には、環状の逃げ凹部３８が設けられる。

上記軸受ハウジング３７にシール付き転がり軸受５の外輪３１が圧入により装着され、内輪３０は弁軸３ａの外周に圧入により装着される。その際、前記逃げ凹部３８により、内輪３０と側壁１ａとの接触が回避される。

前記環状のシール部材３４はゴム又はエラストマ製であって、板状壁４０と、この板状壁４０の外周部からボール３２、３２…群側に膨出する環状の取り付けビード４１と、板状壁４０の内周部からボール３２、３２…群側に膨出する環状で厚肉のリップ支持部４２と、このリップ支持部４２の内周面に突設されるシールリップ４３とより構成され、リップ支持部４２から取り付けビード４１にかけて鋼板製の補強環４４が埋設される。

前記取り付けビード４１は、外輪３１の内周面に設けられる環状の取り付け溝３９に嵌合して固定される。

また前記シールリップ４３は、一定の締代をもって内輪３０の外周面に密接する円筒状のシール面４３ａと、このシール面４３ａの外端から内輪３０の外周面の母線に直交する方向に起立してリップ支持部４２の内周面に達する外側面４３ｃと、シール面４３ａの内端からから半径方向外方へ向かいながら前記外側面４３ｃ側へ寄るように傾斜してリップ支持部４２の内周面に達する円錐状の内側面４３ｂとを有する不等脚台形断面に形成される。その際、シールリップ４３の根元、即ちリップ支持部４２との連結部の軸方向幅Ｗは、シールリップ４３の半径方向の高さＨより大きく設定される。尚、上記外側面４３ｃが内輪３０の外周面の母線に直交する方向に起立するということは、外側面４３ｃが内輪３０の中心軸線Ｘに直交する方向に起立ということもできる。

このシールリップ４３の外側面４３ｃは、板状壁４０の外側面４０ａと面一となるように、又はその近傍に位置し、内側面４３ｂはリップ支持部４２の軸方向中間部に位置する。したがって、シールリップ４３は、リップ支持部４２の軸方向中央部より内輪３０の外側方へオフセットしており、前記補強環４４の内周端は、このシールリップ４３の弾性を損わないよう、シールリップ４３からシール部材３４の内側方へオフセットしている。

また、シールリップ４３とリップ支持部４２との連結部は、シールリップ４３の半径方向でみて、全体がシールリップ４３のシール面４３ａと重なるように形成されている。

こうして内輪３０及び外輪３１間に配設される左右一対のシール部材３４、３４は、対称的な構造を有しており、シール付き転がり軸受５を軸受ハウジング３７及び弁軸３ａに装着する際、その装着方向を規制せずに済むようになっている。

次に、この参考形態の作用について説明する。

エンジンの運転中、スロットル弁３は、電動モータ８により減速ギヤ機構９を介して駆動され、吸気道２を開閉して、エンジンの吸気量を制御する。その際、スロットル弁３の弁軸３ａは、左右一対の転がり軸受４、５に支承されているので、弁軸３ａの回転、即ちスロットル弁３の開閉動作をスムーズに行うことができる。しかも、特に制御ケース２４側の転がり軸受５は、ボール３２、３２…群の両側を覆う一対のシール部材３４、３４を備えているので、それらシール部材３４、３４によって、吸気道２と制御ケース２４内との間で圧力の移動を阻止すると共に、シール付き転がり軸受５内部のグリースの流出を防ぐことができる。

ところで、エンジンの運転中は、その吸気脈動により、吸気道２内では正圧と負圧とが交互に発生し、その脈動圧力は、軸孔３５及び逃げ凹部３８を経て、シール付き転がり軸受５における吸気道２側のシール部材３４の外側面に作用する。ここで、制御ケース２４内は、常に大気圧となっているので、シール付き転がり軸受５内の吸気道２側のシール部材３４には、上記脈動圧力（正圧及び負圧）と大気圧との差圧に伴なう外向きの軸方向荷重及び内向きの軸方向荷重が交互に加わって、シール部材３４中、最も柔軟なシールリップ４３を軸方向へ傾かせようとするが、そのシールリップ４３は、内輪３０の外周面に密接する円筒状の広いシール面４３ａを有するので、大なる剛性を発揮して、軸方向へ傾くことがない。しかもシールリップ４３において、根元の軸方向幅Ｗを半径方向の高さＨより大きく設定しているので、シールリップ４３の軸方向への傾き剛性（曲げ剛性）が一層強化され、その傾きを確実に防ぐことができる。

また特に、シールリップ４３の外側面４３ｃに負圧が作用した場合には、その負圧と、制御ケース２４内の大気圧との差圧による荷重Ｆがシールリップ４３の円錐状の内側面４３ｂを垂直に押圧するので、その荷重Ｆの半径方向分力Ｆ１がシールリップ４３を内輪３０の外周面へ押圧する。その結果、上記負圧が高くなるほど、シール面４３ａの内輪３０に対するシール圧力を高めることができる。尚、上記荷重Ｆの軸方向分力Ｆ２は、シールリップ４３を外側へ傾かせようとする前記外向きの軸方向荷重となる。

このように、シールリップ４３は、吸気道２の脈動圧力を受けても、常に内輪３０の外周面に対するシール面４３ａの適正な密接状態を維持することができ、軸受５内部のグリースの流出を確実に防ぐことができ、構造簡単で耐久性の高いシール付き転がり軸受５を得ることができる。

次に、図３に示す本発明の実施形態について説明する。

この実施形態では、シール部材３４におけるリップ支持部４２の外側面に、前記シールリップ４３の直上まで食い込む環状の凹部４５が形成される。その他の構成は、前記参考形態と同様であり、前記補強環４４の内周端が、このシールリップ４３の弾性を損わないよう、シールリップ４３からシール部材３４の内側方へオフセットしている点も前記参考形態と同様であるので、図３中、前記参考形態と対応する部分には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

この実施形態によれば、リップ支持部４２の、シールリップ４３に対する支持剛性を前記凹部４５の深さによって適度に和らげることができ、それによりシールリップ４３及び内輪３０間の摩擦トルクを調節することができ、スロットルボディ１等の仕様変更時、弁軸３ａの許容回転トルク、即ちそれに圧入結合される内輪３０の許容回転トルクの変化に対応することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、シールリップ４３の外側面４３ｃは、内側面４３ｂと対称的な円錐状に形成することもできる。また本発明のシール付き転がり軸受５は、エンジンの吸気制御装置以外の各種機器において、内圧を異にする二室間の隔壁を貫通する回転軸の支持用に用いることができる。また本発明は、転がり部材をローラとしたローラ軸受に適用することもできる。

５・・・・シール付き転がり軸受
３０・・・内輪
３１・・・外輪
３２・・・転がり部材（ボール）
３４・・・シール部材
４１・・・取り付けビード
４２・・・リップ支持部
４３・・・シールリップ
４３ａ・・シール面
４３ｂ・・内側面
４３ｃ・・外側面
４４・・・補強環
４５・・・凹部

Claims (2)

1. 内輪（３０）と、それを囲繞する外輪（３１）と、これら内、外輪（３０、３１）間に介装される環状配列の多数の転がり部材（３２）と、これら転がり部材（３２）群の両側を覆うように前記内、外輪（３０、３１）間に配設される環状の一対のシール部材（３４）とを備えてなり、各シール部材（３４）の外周には、前記外輪（３１）に固定される取り付けビード（４１）を、また各シール部材（３４）の内周には、前記内輪の外周面に回転摺動可能に密接するシールリップ（４３）をそれぞれ形成した、シール付き転がり軸受において、
   前記シール部材（３４）の内周側にシールリップ（４３）より厚肉で環状のリップ支持部（４２）を形成し、このリップ支持部（４２）の内周面に突設されるシールリップ（４３）は、内輪（３０）の外周面に密接する円筒状のシール面（４３ａ）と、このシール面（４３ａ）の外端から前記リップ支持部（４２）に達する外側面（４３ｃ）と、同シール面（４３ａ）の内端から前記リップ支持部（４２）に達するまでの少なくとも一部が、半径方向外方へ向かいながら前記外側面（４３ｃ）側へ寄るように傾斜した内側面（４３ｂ）とを有し、シールリップ（４３）とリップ支持部（４２）との連結部は、シールリップ（４３）の半径方向でみて、全体がシールリップ（４３）のシール面（４３ａ）と重なるように形成され、
   前記シール部材（３４）には補強環（４４）が埋設され、その補強環（４４）の内周端は、シールリップ（４３）からシール部材（３４）の内側方へオフセットし、
   前記リップ支持部（４２）の外側面に、前記シールリップ（４３）の直上まで食い込む環状の凹部（４５）を形成したことを特徴とする、シール付き転がり軸受。
2. 請求項１記載のシール付き転がり軸受において、
   前記シールリップ（４３）の根元の軸方向幅（Ｗ）を、同シールリップ（４３）の半径方向高さ（Ｈ）より大きく設定したことを特徴とする、シール付き転がり軸受。
   

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