JP6772544B2

JP6772544B2 - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP6772544B2
Application number: JP2016100227A
Authority: JP
Inventors: 山口　晋弘; 晋弘山口
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: JP2017207142A

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

例えば車両のエンジンには、クランクシャフトの回転動力をオルタネータやウォーターポンプ等の複数の補機に伝達するための補機駆動ベルトがかけられている。補機駆動ベルトは比較的長いので、アイドラプーリによってテンションが調整されている。アイドラプーリは、転がり軸受装置で回転可能に支持されるのが一般的である。この種の転がり軸受装置においては、車両の走行時に飛散する雨水や泥水等の異物が当該軸受内へ浸入することを防止する構造が求められる。そこで、転がり軸受装置には、内輪と外輪との間をこれらの両端部から塞ぐ密封装置が組み込まれている（例えば特許文献１）。

密封装置の一例を図１３に示す。転がり軸受装置３００は、密封装置２００を有する。この密封装置２００は、スリンガ２１０と、スリンガ２１０に対して軸方向の内方側に配置されたシール部材２２０と、を有する。スリンガ２１０は、内輪２９０の小径部２９０ｂに嵌めこまれたスリンガ環状部２１２と、スリンガ環状部２１２から径方向外方に張り出したスリンガフランジ部２１４と、を有する。シール部材２２０は、外輪２８０に嵌めこまれた芯金２３０と、芯金２３０と一体に設けられたゴム製のシール体２４０と、を有する。シール体２４０は、スリンガフランジ部２１４に摺動接触するスリンガ摺動リップ２４０ａと、内輪２９０の大径部２９０ａと小径部２９０ｂとの段差面２９０ｃに摺動接触する軌道輪摺動リップ２４０ｂと、を有する。スリンガ摺動リップ２４０ａと、軌道輪摺動リップ２４０ｂと、内輪２９０の段差面２９０ｃ及び小径部２９０ｂと、スリンガ２１０と、で囲まれた空間は、密封空間２５０となっている。なお、転がり軸受装置３００は、玉３０２（転動体）と保持器２４２とを有する。

特開２０１５−１７８８８１号公報

図１３に示す密封装置２００では、密封空間２５０と、転がり軸受装置３００の外部空間Ｇと、の間に気圧差が生じて、つぎに説明するように摺動抵抗が増大する虞がある。例えば、車両の運転中には、転がり軸受装置３００の温度が上昇するため、密封空間２５０の温度も上昇し、密封空間２５０は高圧となる。この後、車両の運転を停止すると、高温化していた密封空間２５０の温度が下がり、密封空間２５０の気圧が下がる。この結果、密封空間２５０と、転がり軸受装置３００の外部空間Ｇと、の間に気圧差（密封空間２５０が低圧となる）が生じ、スリンガ摺動リップ２４０ａが外気によってスリンガフランジ部２１４に押付けられる。そして、スリンガ摺動リップ２４０ａがスリンガフランジ部２１４に張り付いた状態となる（図１３の仮想線参照）。この状態においては、スリンガ摺動リップ２４０ａのスリンガフランジ部２１４に対する接触圧力が過度に大きいため、車両の運転を再開したときに、スリンガ摺動リップ２４０ａの摺動抵抗が増大する虞がある。

本発明の課題は、転がり軸受装置の密封装置において、摺動抵抗を低減することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の転がり軸受装置は、つぎの手段をとる。

本発明の第１の発明は、内輪と、内輪との間に環状空間を有して配置された外輪と、軸方向における内輪と外輪との端部において環状空間を塞ぐ密封装置と、を有する転がり軸受装置であって、密封装置は、スリンガと、スリンガに対して軸方向における当該転がり軸受装置の内方側に配置されたシール部材と、を有する。スリンガは、内輪または外輪のうちの一方である一方輪に嵌め込まれたスリンガ環状部と、スリンガ環状部から径方向へ張り出したスリンガフランジ部と、を有する。シール部材は、内輪または外輪のうちの他方である他方輪に取付けられ、かつ、スリンガフランジ部に接触したスリンガ摺動リップと、前記一方輪においてスリンガフランジ部よりも軸方向の内方側に位置する部位に接触した軌道輪摺動リップと、を有する。スリンガ摺動リップと軌道輪摺動リップとスリンガとにより、密封空間が形成されている。前記一方輪とスリンガ環状部との互いの嵌め合いの面における少なくとも一方には、密封空間と当該転がり軸受装置の外部空間とを連通する連通溝が形成されている。

本発明の第２の発明は、第１発明に記載された転がり軸受装置であって、連通溝にはオリフィスが形成されている。

第１発明においては、連通溝を通じて密封空間と外部空間とが通気されて、密封空間と外部空間との気圧差が解消されるか、または、小さくなる。したがって、例えば車両の運転（転がり軸受装置の回転）を停止した際に、密封空間の気圧が外気よりも下がってスリンガ摺動リップがスリンガフランジ部に張り付いた状態となることが防止ないし抑制される。そのため、車両の運転（転がり軸受装置の回転）を再開したときのスリンガ摺動リップの摺動抵抗が低減される。

第２発明においては、連通溝にオリフィスが設けられていることから、連通溝を通じた密封空間と外部空間と通気が促進される。したがって、密封空間と外部空間との気圧差の解消が促進される。また、オリフィスにより、水等が密封空間に浸入することが抑制される。

転がり軸受装置を使用したアイドラプーリの断面図である。図１のII領域の拡大図である。内輪及びスリンガを図１の矢印III方向から視た平面図である。内輪の端部の斜視図である。連通溝を図３の矢印V方向から視た平面図である。連通溝の変更例を表した図５に対応する平面図である。連通溝の変更例を表した図５に対応する平面図である。連通溝の変更例を表した図５に対応する平面図である。連通溝の変更例を表した図５に対応する平面図である。連通溝をスリンガに形成した場合の例を表した図２に対応する断面図である。連通溝をスリンガに形成した場合の例を表した図３に対応する平面図である。連通溝をスリンガに形成した場合の例を表したスリンガの一部の斜視図である。従来の密封装置を有する転がり軸受装置を表した断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図１に示す自動車用のアイドラプーリ１は、転がり軸受装置１０によって回転可能に支持されている。転がり軸受装置１０は、内輪２０（一方輪）と、内輪２０と同軸で配置された外輪３０（他方輪）と、内輪２０と外輪３０との間に配置された複数の玉４０（転動体）と、軸方向における内輪２０と外輪３０との両端部に配置された２つの密封装置６０Ａ，６０Ｂと、を有する。本明細書において、軸方向、径方向、周方向は、それぞれ、転がり軸受装置１０（内輪２０、外輪３０、スリンガ７０、芯金１００）の軸方向、径方向、周方向を指す。軸方向の内方、外方は、それぞれ、軸方向における転がり軸受装置１０の内方、外方を指す。

内輪２０（図１参照）は固定輪である。内輪２０の内周面は、静止部材である支持軸（図示省略）に嵌め込まれている。内輪２０は、内輪主軸部２２と、内輪主軸部２２の両端部に設けられかつ内輪主軸部２２よりも外周面の径が小さい内輪小径部２４と、を有する。内輪主軸部２２の外周面には、複列の内輪軌道溝２２ａが形成されている。

外輪３０（図１参照）は回転輪である。外輪３０の外周面は、回転部材であるアイドラプーリ１に嵌め込まれている。外輪３０は、外輪主軸部３２と、外輪主軸部３２の両端部に設けられかつ外輪主軸部３２よりも内周面の径が大きい外輪大径部３４と、を有する。外輪主軸部３２の内周面は、内輪主軸部２２の外周面と対向している。外輪主軸部３２の内周面と、内輪主軸部２２の外周面と、の間には環状空間５０が形成されている。外輪主軸部３２の内周面には、複列の外輪軌道溝３２ａが形成されている。両外輪大径部３４は、両内輪小径部２４とそれぞれ対向している。

各玉４０は、図１に示すように、複列で配置され、内輪軌道溝２２ａと外輪軌道溝３２ａとで転動可能に支持されている。各玉４０は、保持器４２によって周方向に等間隔に保持されている。

両密封装置６０Ａ，６０Ｂは、図１に示すように、軸方向における内輪２０及び外輪３０の端部において、環状空間５０を塞いでいる。両密封装置６０Ａ，６０Ｂの構成は軸方向に対称である。以下では、一方の密封装置６０Ａについて説明し、他方の密封装置６０Ｂについては重複した説明を省略する。

密封装置６０Ａは、図２に示すように、スリンガ７０と、シール部材８０と、を有する。スリンガ７０は、筒状のスリンガ環状部７２と、スリンガ環状部７２の基端部（スリンガ環状部における軸方向の外方側の端部）から径方向外方へ張り出した円環状のスリンガフランジ部７４と、を有する。スリンガ環状部７２の内周面７２Ｔ（嵌め合い面）は、内輪小径部２４の外周面２４Ｔ（嵌め合い面）に嵌め込まれている。スリンガ環状部７２の先端部７２ａ（スリンガ環状部７２における軸方向の内方側の端部）は、内輪段差面２６と対向している。内輪段差面２６は、内輪主軸部２２の外周面と内輪小径部２４の外周面２４Ｔとの間の段差面である。スリンガ環状部７２の先端部７２ａは、内輪段差面２６との間に間隔Ｋを有する。この間隔Ｋに対応して、内輪小径部２４は、内輪段差面２６とスリンガ環状部７２の先端部７２ａとの間に、当該内輪小径部２４が露出した小径露出部２４ａを有する。

シール部材８０は、図２に示すように、円環状の芯金１００と、弾性体であるシール体９０と、を有する。芯金１００は、スリンガフランジ部７４に対して軸方向の内方側に配置されている。芯金１００は、スリンガフランジ部７４と対向するように配置されている。芯金１００は、外輪大径部３４の内周面に嵌め込まれている。芯金１００は、当該芯金１００を覆うシール体９０の本体９０ａとともに環状空間５０を塞いでいる。

シール体９０は、図２に示すように、本体９０ａから突出したスリンガ摺動リップ９０ｂと軌道輪摺動リップ９０ｃとを有する。スリンガ摺動リップ９０ｂは、芯金１００の径方向の中央部から突出している。スリンガ摺動リップ９０ｂの先端部は、スリンガフランジ部７４における軸方向の内面に摺動可能に接触している。軌道輪摺動リップ９０ｃは、芯金１００の径方向の内方端部から突出している。軌道輪摺動リップ９０ｃの先端部は、内輪段差面２６に摺動可能に接触している。

密封装置６０Ａには、図２に示すように、密封空間１１０が形成されている。密封空間１１０は、スリンガ摺動リップ９０ｂと、軌道輪摺動リップ９０ｃと、内輪段差面２６と、小径露出部２４ａと、スリンガ環状部７２と、スリンガフランジ部７４と、で囲まれた領域である。

内輪小径部２４の外周面２４Ｔには、図２に示すように、密封空間１１０と、転がり軸受装置１０の外部空間Ｇと、を連通する連通溝Ｍが設けられている。連通溝Ｍは、内輪小径部２４の先端部（内輪小径部における軸方向の外方側の端部）から基端部（内輪小径部における内輪段差面側の端部）に亘って例えば直線的に連続している（図２，４，５参照）。連通溝Ｍは、周方向の一箇所に設けられている（図３参照）。連通溝Ｍは、断面形状が例えば半円状である。この連通溝Ｍを通じて、密封空間１１０と外部空間Ｇとが通気される。この通気によって、密封空間１１０と外部空間Ｇとの気圧差が解消されるか、または、小さくなる。したがって、例えば車両の運転（転がり軸受装置１０の回転）を停止したときに、密封空間１１０の気圧が外気よりも下がってスリンガ摺動リップ９０ｂがスリンガフランジ７４に張り付いた状態となることが防止ないし抑制される。そのため、車両の運転（転がり軸受装置１０の回転）を再開した際のスリンガ摺動リップ９０ｂの摺動抵抗が低減される。

連通溝Ｍには、図４，５に示すように、オリフィスＦが形成されている。オリフィスＦは、連通溝Ｍにおいて、外部空間Ｇとの連通端部Ｍａの側に形成されている。オリフィスＦは、連通溝Ｍの断面積が連通端部Ｍａの側に向けて徐々に狭められている。オリフィスＦは、密封空間１１０と外部空間Ｇとの通気を促進する。したがって、密封空間１１０と外部空間Ｇとの気圧差の解消が促進される。またオリフィスＦは、水等が密封空間１１０に浸入することを抑制する。

密封空間１１０と外部空間Ｇとを連通させる手段として、内輪やスリンガに例えば貫通孔を設ける場合に比べ、連通溝Ｍは内輪小径部２４の外周面２４Ｔに溝を設けるだけであるため、作製が容易である。

以上は本発明を実施するための形態を図面に関連して説明したが、本発明は他の実施の形態でも実施可能である。連通溝Ｍは、内輪小径部２４の先端部から基端部まで連続している必要はなく、内輪小径部２４の先端部から、少なくとも小径露出部２４ａまで連続していればよい。連通溝Ｍは、例えば途中で湾曲したり屈曲していてもよい。連通溝Ｍは、内輪小径部２４の外周面２４Ｔにおいて、周方向のいずれの箇所に設けてもよい。連通溝Ｍは、周方向に複数箇所設けてもよい。連通溝Ｍの断面形状は、半円状に限定されるものではなく、例えばＵ字状やＶ字状、また、多角形状でもよい。

オリフィスＦは、連通溝Ｍの幅と深さの両方を小さくすることで形成してもよく、連通溝Ｍの幅と深さのいずれか一方のみを小さくすることで形成してもよい。オリフィスＦは、連通溝Ｍにおいて、外部空間Ｇとの連通端部Ｍａと、密封空間１１０との連通端部Ｍｂとの間のいずれの箇所に形成してもよい。図６においては、オリフィスＦが、密封空間１１０との連通端部Ｍｂの側に形成されている。オリフィスＦ（図６参照）は、連通端部Ｍｂへ向けて、連通溝Ｍの断面積が徐々に狭められている。オリフィスＦは、図７に示すように、両連通端部Ｍａ，Ｍｂの中間域に向けて、連通溝Ｍの断面積が徐々に狭まる形状でもよい。オリフィスＦは、図８に示すように、両連通端部Ｍａ，Ｍｂに亘って連続的に連通溝Ｍの断面積が狭まるように形成してもよい。図８に示すオリフィスＦは、連通端部Ｍｂから連通端部Ｍａに向けて、連通溝Ｍの断面積が徐々に狭められている。オリフィスＦは、図９に示すように、連通溝Ｍの断面積を一定幅で狭めた形状でもよい。オリフィスＦは、両連通端部Ｍａ，Ｍｂの間に複数箇所形成してもよい。

連通溝Ｍを内輪小径部２４の外周面２４Ｔに設ける構成（図２〜５参照）に代えて、連通溝Ｍ１をスリンガ環状部７２の内周面７２Ｔに設けてもよい（図１０〜１２参照）。連通溝Ｍ１は、連通溝Ｍと同様に構成されており、既に説明したオリフィスＦを有する。連通溝Ｍ１は、スリンガ環状部７２の基端部から先端部に亘って連続している。なお、内輪小径部２４の外周面２４Ｔとスリンガ環状部７２の内周面７２Ｔとのそれぞれに連通溝Ｍ，Ｍ１を設けてもよい。

スリンガ７０を外輪３０（一方輪）に嵌め込み、シール部材８０を内輪２０（他方輪）に嵌め込んで密封装置を構成する場合、外輪３０とスリンガ７０との互いの嵌め合いの面におけるいずれか一方または両方に連通溝を設ける構成としてもよい。

転がり軸受装置１０が回転支持する対象物は、アイドラプーリ１に限定されるものではない。転がり軸受装置１０を、例えばホイールハブ用の転がり軸受装置やウォーターポンプ用の転がり軸受装置として適用してもよい。

本発明の転がり軸受装置は、玉を転動体とした玉軸受に限定されるものではなく、例えば円錐ころや円柱ころを転動体としたころ軸受でもよい。

１０転がり軸受装置
２０内輪
３０外輪
５０環状空間
６０Ａ，６０Ｂ密封装置
７０スリンガ
７２スリンガ環状部
７４スリンガフランジ部
８０シール部材
９０ｂスリンガ摺動リップ
９０ｃ軌道輪摺動リップ
１００芯金
１１０密封空間
Ｆオリフィス
Ｇ外部空間
Ｍ，Ｍ１連通溝

Claims

内輪と、
前記内輪との間に環状空間を有して配置された外輪と、
軸方向における前記内輪と前記外輪との端部において前記環状空間を塞ぐ密封装置と、を有する転がり軸受装置であって、
前記内輪は、軸方向における両端部に形成された外周面の径が小さい内輪小径部と、各前記内輪小径部から径方向の外方に延在する内輪段差面と、を有し、
前記密封装置は、スリンガと、前記スリンガに対して軸方向における当該転がり軸受装置の内方側に配置されたシール部材と、を有し、
前記スリンガは、前記内輪小径部に嵌め込まれたスリンガ環状部と、前記スリンガ環状部から径方向へ張り出したスリンガフランジ部と、を有し、
前記シール部材は、前記外輪に取付けられ、かつ、前記スリンガフランジ部に接触したスリンガ摺動リップと、前記内輪において前記スリンガフランジ部よりも軸方向の前記内方側に位置する前記内輪段差面に接触し、かつ、前記スリンガ環状部より径方向の外方に位置した軌道輪摺動リップと、を有し、
前記スリンガ摺動リップと前記軌道輪摺動リップと前記スリンガとにより、密封空間が形成され、
前記内輪小径部と前記スリンガ環状部との互いの嵌め合いの面における少なくとも一方には、前記密封空間と当該転がり軸受装置の外部空間とを連通する連通溝が形成され、
前記スリンガ環状部の前記内輪段差面側の先端部は、前記内輪段差面との間に間隔を有している、
転がり軸受装置。
請求項１に記載された転がり軸受装置であって、
前記連通溝にはオリフィスが形成されている、
転がり軸受装置。