KR20150081276A

KR20150081276A - 밀봉형 구름 베어링

Info

Publication number: KR20150081276A
Application number: KR1020157011248A
Authority: KR
Inventors: 야스나리 도무라
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-07-13
Also published as: EP2905489B1; US9599162B2; EP2905489A1; EP2905489A4; JP2014074465A; US20150300411A1; CN104718389A; CN104718389B; JP6050080B2; KR102125108B1; WO2014054616A1

Abstract

본 발명은 흙탕물에 견디는 성질이 우수한 베어링 폭이 작은 밀봉형 구름 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다. 외륜(1)의 단부 내경면에 시일 부재(11)의 외주부에 마련된 원통부(11a)를 압입하고, 내륜(3)의 단부 외경면에 슬링거(21)의 내주에 마련된 원통부(22)를 압입한다. 시일 부재(11)의 내주부에 제1 레이디얼 립(18)과 제2 레이디얼 립(19)을 마련하고, 그 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)을 슬링거(21)의 원통부(22)의 외주에 형성된 시일 슬라이딩면(24)에 탄성 접촉시켜 베어링 공간(8) 내에 흙탕물 등의 이물의 침입을 방지한다. 또한, 슬링거(21)에 마련된 원환부(23)의 외주부에 축 방향 외측으로 향하는 비스듬히 외측을 향한 외향 절곡부(23c)를 마련하고, 그 외향 절곡부(23c)의 외주단을 시일 부재(11)의 원통부(11a)의 외측단보다 내측에 위치시켜, 그 원통부(11a)의 내주면 사이에 미소 간극(g)을 형성하고, 그 미소 간극(g)의 라비린스 효과에 의해 시일 부재(11)와 슬링거(21) 사이에 이물이 침입하는 것을 방지한다.

Description

밀봉형 구름 베어링{SEALED ROLLER BEARING}

본 발명은, 외륜과 내륜 사이에 형성된 베어링 공간의 양단 개구를 밀봉 장치에 의해 폐색하여 이물(異物)의 침입을 방지하는 밀봉형 구름 베어링에 관한 것이다.

자동차의 추진축이나 구동축 등에 연결되는 등속 조인트에 회전 토크를 입력하는 중간축의 서포트 베어링은, 차량의 바닥 밑 부위에 조립되어 자갈이나 흙탕물이 비산되는 가혹한 사용 환경 하에 있기 때문에, 외장 시일의 부착에 의해 이물의 침입을 방지하는 대책을 얻을 수 있게 되었다.

그러나, 최근에는, 경량화에 의한 연비 절약과 저비용화 등의 요구에 따라 외장 시일이 폐지되고, 내장 시일에 의해 흙탕물 등의 이물의 침입 방지 대책을 얻을 수 있게 되었다. 이 경우, 하기 특허문헌 1 혹은 하기 특허문헌 2에 기재된 구름 베어링과 같이, 축 방향으로 병렬되는 2개의 접촉 시일의 각각에 의해 베어링 공간을 밀봉하거나 혹은 하기 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 밀봉 부재에 마련된 레이디얼 립 및 축 방향 립을 슬링거의 원통부 및 원환부에서 슬라이딩시키도록 한 밀봉 장치에 의해 베어링 공간을 밀봉하여, 이물의 침입 방지로 하는 것이 행해지고 있다.

특허문헌 1 : 일본 실용신안 공개 평성 제2-93571호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2011-117608호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2006-161860호 공보

그런데, 특허문헌 1 및 2에 기재된 바와 같이, 2개의 접촉 시일에 의해 베어링 공간을 밀봉하는 밀봉형 구름 베어링에 있어서는, 베어링 폭이 크고, 게다가 베어링의 한 쪽에서 2장, 합계 4장의 접촉 시일을 압입에 의해 삽입할 필요가 있기 때문에, 부착에 상당히 시간이 걸리고, 소형, 경량화 및 조립의 용이화를 도모하는 데 있어서 개선해야 할 점이 남겨져 있다.

한편, 특허문헌 3에 기재된 밀봉 장치를 채용하는 밀봉형 구름 베어링에 있어서는, 베어링 그 자체에 설정된 축 방향 유극과 부착시의 미스얼라인먼트에 의해 축 방향 립의 체결 여유분을 확보할 수 없어, 양호한 시일성을 얻을 수 없다.

본 발명의 과제는, 흙탕물에 견디는 성질이 우수한 베어링 폭이 작은 밀봉형 구름 베어링을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 외륜과 내륜을 전동체(轉動體)를 통해 상대적으로 회전 가능하게 하고, 그 외륜과 내륜 사이에 형성된 베어링 공간의 양단 개구부를 밀봉 장치에 의해 밀봉한 밀봉형 구름 베어링에 있어서, 상기 밀봉 장치가, 상기 외륜의 단부 내경면에 부착되는 시일 부재와, 상기 내륜의 단부 외경면에 부착되는 슬링거를 가지며, 상기 시일 부재가, 상기 외륜의 단부 내경면에 압입되는 원통부의 내측단에 내향의 원환부를 마련하고, 그 원환부의 내주부에 축 방향 외측을 향하는 제1 레이디얼 립과 제2 레이디얼 립의 2개의 레이디얼 립만을 축 방향으로 간격을 두고 마련한 구성으로 되고, 상기 슬링거가, 내륜의 단부 외경면에 압입되는 원통부의 외측 단부에 직경 방향 외측을 향하는 원환부를 마련한 구성으로 되고, 상기 슬링거의 원통부 외주에 형성된 원통형의 시일 슬라이딩면에 상기 제1 레이디얼 립 및 제2 레이디얼 립을 탄성 접촉시킨 구성을 채용한 것이다.

상기한 바와 같이, 시일 부재에 마련된 제1 레이디얼 립 및 제2 레이디얼 립의 각각을 슬링거의 원통부 외주에 형성된 원통형의 시일 슬라이딩면에 탄성 접촉시킴으로써, 2겹의 시일로 할 수 있기 때문에, 흙탕물 등의 이물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있고, 2개의 시일 부재를 축 방향으로 병렬하여 베어링 공간을 밀봉하는 경우에 비하여, 베어링 폭의 소형화를 도모할 수 있다.

여기서, 등속 조인트에 토크 입력하는 중간축의 지지용 서포트 베어링에는, 보통 최대로 0.3 ㎜ 미만의 축 방향 유극이 설정되어 있다. 그래서, 제1 레이디얼 립과 제2 레이디얼 립 중, 외측의 레이디얼 립의 선단과 슬링거의 원환부의 내측면 사이에 0.3 ㎜∼0.5 ㎜의 축 방향 틈새를 형성해 둠으로써, 시일 부재와 슬링거가 서포트 베어링에 설정되는 축 방향 유극분만큼 상대적으로 이동했다고 해도, 외측의 레이디얼 립의 선단이 슬링거의 원환부의 내측면에 접촉하는 일은 없어, 레이디얼 립의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 슬링거에 있어서의 원환부에 내향 절곡부와, 그 내향 절곡부의 외주에 시일 부재의 원환부와 거의 평행하게, 그 원환부와의 사이에서 라비린스 간극을 형성하는 원판부를 마련하면, 슬링거와 시일 부재와의 대향부 사이에 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 만일, 이물이 침입했다고 해도, 슬링거의 회전에 의한 원심력에 의해 침입 이물을 직경 방향 외측을 향해 내보낼 수 있기 때문에, 시일 슬라이딩면에 이물이 부착, 퇴적하여 시일성을 저해하는 것을 방지할 수 있다.

상기 슬링거에 있어서의 원판부의 외주부를 축 방향 외측을 향해 구부려 시일 부재의 원통부 내주면과의 사이에 미소 간극을 형성하는 외향 절곡부를 마련하면, 그 외향 절곡부의 회전에 의해, 비산되어 오는 이물을 튕겨낼 수 있고, 또한 미소 간극에 의한 라비린스 효과에 의해 밀봉 장치의 공간부로의 이물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있다.

여기서, 외향 절곡부를 비스듬히 외측을 향해 경사시키면, 밀봉 장치의 공간부 내에 침입한 이물이 슬링거의 회전에 의한 원심력에 의해 직경 방향 외측으로 내보내질 때, 그 이물을 상기 경사형의 외향 절곡부에 의해 외부로 유도할 수 있어, 이물의 배출성을 높일 수 있다.

또한, 외향 절곡부의 외주단을 시일 부재에 있어서의 원통부의 외측단보다 축 방향 내측에 위치시킴으로써, 원통부의 외측단의 외주 상부로부터 적하하는 흙탕물 등의 이물이 밀봉 장치 내에 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

여기서, 슬링거는, 부식에 의한 내구성 저하를 억제하기 위해서, 스테인리스 강판 또는 용융 아연 도금 강판으로 형성하는 것이 좋다. 또한, 제1 레이디얼 립 및 제2 레이디얼 립은, 내마모성이 우수한 합성 고무로 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 합성 고무로서, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 불소 고무 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이, 시일 부재에 마련된 제1 레이디얼 립 및 제2 레이디얼 립의 각각을 슬링거의 원통부 외주에 형성된 원통형의 시일 슬라이딩면에 탄성 접촉시켜 2겹의 시일로 함으로써, 흙탕물 등의 이물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있고, 베어링 폭의 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밀봉형 구름 베어링의 실시형태를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 밀봉 장치를 확대하여 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구름 베어링은, 외륜(1)의 내경면에 볼홈(2)을 형성하고, 그 외륜(1)의 내측에 삽입된 내륜(3)의 외경면에 볼홈(4)을 형성하여, 그 외륜(1)의 볼홈(2)과 내륜(3)의 볼홈(4) 사이에 전동체로서의 볼(5)을 삽입하고, 그 볼(5)을 리테이너(6)로 유지하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 외륜(1)의 볼홈(2) 및 내륜(3)의 볼홈(4)의 곡률 반경은 볼(5)의 반경보다 커지고, 볼(5)과 볼홈(2, 4) 사이에 축 방향 틈새(7)가 형성되어, 그 축 방향 틈새(7)가 헐거워진다. δ는 유극의 크기를 나타내고, 그 유극의 범위 내에서 외륜(1)과 내륜(3)이 축 방향으로 상대적으로 이동 가능해지고, 그 이동량은 중간축을 지지하는 서포트 베어링에 있어서는, 일반적으로, 0.3 ㎜ 미만으로 되어 있다.

외륜(1)과 내륜(3) 사이에 형성된 베어링 공간(8)의 양단부 내에는 밀봉 장치(10)가 삽입되어 있다. 밀봉 장치(10)는, 베어링 공간(8)의 양단 개구를 밀폐하여, 베어링 공간(8) 내에 봉입된 그리스 등의 윤활제의 외부로의 누설과, 외부로부터 흙탕물 등의 이물이 베어링 공간(8) 내로 침입하는 것을 방지하는 것으로서, 시일 부재(11)와 슬링거(21)로 이루어져 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 시일 부재(11)는, 코어(12)와, 그 코어(12)에 고착된 시일 본체(15)로 이루어진다. 코어(12)는, 외륜(1)의 단부 내경면에 압입되는 원통부(13)의 내측단에 내향 원환부(14)를 마련한 금속판의 프레스 성형품으로 이루어지고, 상기 원환부(14)에는 직경 방향 폭의 중앙부에 축 방향 외측을 향한 절곡에 의해 내향으로 경사지는 경사부(14a)가 마련되고, 그 경사부(14a)의 내주부에 직경 방향 내측으로 향하는 원판부(14b)가 마련되어 있다.

시일 본체(15)는, 코어(12)의 원통부(13)의 내주면 및 단부면을 피복하는 원통부(16)와, 코어(12)의 원환부(14)의 외측면을 피복하는 원환부(17)를 가지며, 상기 원환부(17)의 내주부에는, 축 방향 외측으로 향하는 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)의 2개의 레이디얼 립만이 축 방향으로 간격을 두고 마련된 합성 고무의 성형품으로 이루어져 있다.

합성 고무로서는, 내마모성 및 내열성이 우수한 고무가 채용되고 있다. 그러한 고무로서, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 불소 고무를 들 수 있다.

여기서, 코어(12)의 원통부(13) 및 시일 본체(15)의 원통부(16)는 시일 부재(11)의 원통부(11a)를 형성하고, 또한 코어(12)의 원환부(14) 및 시일 본체(15)의 원환부(17)는 시일 부재(11)의 원환부(11b)를 형성한다.

슬링거(21)는, 내륜(3)의 단부 외경면에 압입되는 원통부(22)의 외측단에 외향 원환부(23)를 마련한 금속판의 프레스 성형품으로 이루어지고, 상기 원통부(22)의 외주는 시일 슬라이딩면(24)으로 되고, 그 시일 슬라이딩면(24)에 시일 부재(11)에 마련된 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)이 탄성 접촉하고 있다.

슬링거(21)를 형성하는 금속판으로서, 여기서는, 스테인리스 강판을 채용하고 있지만 내부식성이 우수한 금속이면 되고, 예컨대 용융 아연 도금 강판을 이용하도록 하여도 좋다.

슬링거(21)의 원환부(23)에 있어서의 내측면과 시일 부재(11)에 형성된 제2 레이디얼 립(19)의 선단부 사이에는 축 방향 틈새(25)가 형성되고, 그 축 방향 틈새(25)의 크기(l)는, 외륜(1)과 내륜(3)이 축 방향으로 상대적으로 이동 가능한 최대의 이동량보다 크게 되어, 시일 부재(11)와 슬링거(21)가 축 방향으로 상대 이동하여도, 제2 레이디얼 립(19)의 선단부가 슬링거(21)의 원환부(23)의 내측면에 접촉하는 일이 없도록 되어 있다.

여기서, 축 방향 틈새(25)가 커지면 베어링 폭도 커지기 때문에, 실시형태에서는, 0.3 ㎜∼0.5 ㎜의 범위로 하고 있다.

슬링거(21)의 원환부(23)에는, 상기 코어(12)의 원환부(14)의 내주부와 대향하는 부분에 축 방향 내측을 향한 절곡에 의해 내향으로 경사지는 내향 절곡부(23a)가 마련되고, 그 내향 절곡부(23a)의 외주부에 시일 부재(11)의 원환부(11b)와 거의 평행하게, 그 원환부(11b)와의 사이에서 라비린스 간극(26)을 형성하는 원판부(23b)가 마련되어 있다.

또한, 원판부(23b)의 외주부에는, 축 방향 외측을 향한 절곡에 의해 비스듬히 외측을 향하는 경사형의 외향 절곡부(23c)가 마련되고, 그 외향 절곡부(23c)의 외주면에 있어서의 외측 에지(e)는 시일 부재(11)에 있어서의 원통부(11a)의 외측단보다 축 방향 내측에 배치되어 있다. 또한, 외향 절곡부(23c)의 외주면은, 상기 원통부(11a)의 내주면과의 사이에 미소 간극(g)을 형성하고 있다.

실시형태에서 나타내는 구름 베어링은 상기한 구조로 이루어지고, 그 구름 베어링의 베어링 공간에 삽입된 밀봉 장치(10)에 있어서는, 전술한 바와 같이, 외륜(1)의 단부 내경면에 시일 부재(11)의 원통부(11a)를 압입하고, 내륜(3)의 단부 외경면에 슬링거(21)의 원통부(22)를 압입하고, 시일 부재(11)의 내주부에 마련된 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)의 각각을 슬링거(21)의 원통부(22) 외주에 형성된 원통형의 시일 슬라이딩면(24)에 탄성 접촉시켜 2겹의 시일로 하고 있기 때문에, 흙탕물 등의 이물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있고, 종래와 같이, 2개의 시일 부재를 축 방향으로 병렬하여 베어링 공간(8)을 밀봉하는 경우에 비하여, 베어링 폭을 작게 할 수 있다.

또한, 슬링거(21)에 있어서의 원환부(23)에 내향 절곡부(23a)와, 그 내향 절곡부(23a)의 외주에 시일 부재(11)의 원환부(11b)와 거의 평행하게, 그 원환부(11b)와의 사이에서 라비린스 간극(26)을 형성하는 원판부(23b)를 마련하고, 또한, 원판부(23b)의 외주부를 축 방향 외측을 향해 구부려 시일 부재(11)의 원통부(11a) 내주면과의 사이에 미소 간극(g)을 형성하는 외향 절곡부(23c)를 마련함으로써, 내륜 회전의 사양에 있어서, 슬링거(21)는 내륜(3)과 일체로 회전하고, 그 슬링거(21)에 마련된 외향 절곡부(23c)의 회전에 의해 비산되어 오는 흙탕물 등의 이물을 튕겨낼 수 있고, 또한 미소 간극(g)에 있어서의 라비린스 효과에 의해 밀봉 장치(10)에 있어서의 공간부로의 이물의 침입을 효과적으로 방지할 수 있다.

만일, 밀봉 장치(10)의 공간부에 이물이 침입했다고 해도, 슬링거(21)의 회전에 의한 원심력에 의해 침입 이물을 직경 방향 외측을 향해 내보낼 수 있고, 외향 절곡부(23c)에 의해 외부로 유도할 수 있기 때문에, 침입 이물을 효과적으로 배출할 수 있다. 그 결과, 슬링거(21)의 원통부(22) 외주에 형성된 시일 슬라이딩면(24)에 이물이 부착, 퇴적하여 시일성이 저해된다고 하는 문제의 발생은 없다.

실시형태에서 나타낸 바와 같이, 슬링거(21)에 형성된 외향 절곡부(23c)의 외주단을 시일 부재(11)에 있어서의 원통부(11a)의 외측단보다 축방향 내측에 위치시킴으로써, 원통부(11a)의 외측단의 외주 상부로부터 흙탕물이 적하하여도, 미소 간극(g) 내로 흘러내리는 일은 없고, 밀봉 장치(10) 내에 흙탕물이 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

1 : 외륜
3 : 내륜
5 : 볼(전동체)
8 : 베어링 공간
10 : 밀봉 장치
11 : 시일 부재
11a : 원통부
11b : 원환부
18 : 제1 레이디얼 립
19 : 제2 레이디얼 립
21 : 슬링거
22 : 원통부
23 : 원환부
23a : 내향 절곡부
23b : 원판부
23c : 외향 절곡부

Claims

외륜(1)과 내륜(3)을 전동체(5)를 통해 상대적으로 회전 가능하게 하고, 그 외륜(1)과 내륜(3) 사이에 형성된 베어링 공간(8)의 양단 개구부를 밀봉 장치(10)에 의해 밀봉한 밀봉형 구름 베어링에 있어서,
상기 밀봉 장치(10)는, 상기 외륜(1)의 단부 내경면에 부착되는 시일 부재(11)와, 상기 내륜(11)의 단부 외경면에 부착되는 슬링거(21)를 가지며,
상기 시일 부재(11)는, 상기 외륜(1)의 단부 내경면에 압입되는 원통부(11a)의 내측단에 내향의 원환부(11b)를 마련하고, 그 원환부(11b)의 내주부에 축 방향 외측을 향하는 제1 레이디얼 립(18)과 제2 레이디얼 립(19)의 2개의 레이디얼 립만을 축 방향으로 간격을 두고 마련한 구성으로 되고,
상기 슬링거(21)는, 내륜(3)의 단부 외경면에 압입되는 원통부(22)의 외측 단부에 직경 방향 외측을 향하는 원환부(23)를 마련한 구성으로 되고,
상기 슬링거(21)의 원통부(22) 외주에 형성된 원통형의 시일 슬라이딩면(24)에 상기 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)을 탄성 접촉시킨 것을 특징으로 하는 밀봉형 구름 베어링.
제1항에 있어서, 상기 제1 레이디얼 립(18)과 상기 제2 레이디얼 립(19) 중, 외측의 레이디얼 립의 선단과 상기 슬링거(21)의 원환부(23)의 내측면 사이에 0.3 ㎜∼0.5 ㎜의 축 방향 틈새(25)를 형성한 것인 밀봉형 구름 베어링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬링거(21)에 있어서의 원환부(23)에 내향 절곡부(23a)와, 그 내향 절곡부(23a)의 외주에 상기 시일 부재(11)의 원환부(11b)와 거의 평행하게, 그 원환부(11b)와의 사이에 라비린스 간극(26)을 형성하는 원판부(23b)를 마련한 것인 밀봉형 구름 베어링.
제3항에 있어서, 상기 슬링거(21)에 있어서의 원판부(23b)의 외주부를 축 방향 외측을 향해 구부려 상기 시일 부재(11)의 원통부(11a) 내주면과의 사이에 미소 간극(g)을 형성하는 외향 절곡부(23c)를 마련한 것인 밀봉형 구름 베어링.
제4항에 있어서, 상기 외향 절곡부(23c)를 비스듬히 외측으로 향한 경사형으로 하고, 또한 그 외주단을 상기 시일 부재(11)에 있어서의 원통부(11a)의 외측단보다 축 방향 내측에 위치시킨 것인 밀봉형 구름 베어링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬링거(21)는 스테인리스 강판 또는 용융 아연 도금 강판으로 이루어진 것인 밀봉형 구름 베어링.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 레이디얼 립(18) 및 제2 레이디얼 립(19)은 니트릴 고무, 아크릴 고무, 불소 고무 중 1종으로 이루어진 것인 밀봉형 구름 베어링.