JP2008175301A - シール装置付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置に遠心力が働いたとしても、軸受のシール性能を確保することができるシール装置付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】シール装置付き転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に介設される複数の転動体１３と、外輪１１の軸方向端部に取り付けられ、芯金１５ａ及び芯金１５ａに被覆される弾性材１５ｂを有するシール装置１５と、を備え、シール装置１５は、弾性材１５ｂの内周部に、径方向内側に延びる中間リップ１６ｂと、中間リップ１６ｂより軸方向外側に位置する外側リップ１６ｃと、が設けられ、外側リップ１６ｃの軸方向外側を向く部位に、相手部材１Ａとの間で接触又は非接触のシール部を形成する補助リップ１６ｅが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受内部にダストや水等が浸入することを防止し、且つ軸受内部に封入されたグリースの漏洩を防止するシール装置付き転がり軸受に関する。

例えば、自動車のエンジンルーム内には、オルタネータ、エアコン用のコンプレッサ等の補機類や、その補機類を駆動するためのプーリが設置されている。そして、これらの補機類やプーリは、エンジン周りに設置されており、水、泥砂、泥水等の異物と直接的或いは間接的に接する条件下で使用される。

また、これらの補機類やプーリには数多くの転がり軸受が組み込まれており、この軸受内部に異物が浸入した場合、軸受内部の潤滑状態が低下し、短時間で軸受に不具合が生じる可能性がある。また、この軸受内部に封入されたグリースが外部に漏洩した場合は、軸受周りの装置や部品類に付着し、その機能を低下させてしまう可能性がある。例えば、ベルトプーリに漏洩したグリースが付着すると、ベルトスリップによる磨耗や過熱が発生する可能性があり、電磁クラッチに付着すると、クラッチのスリップ等が発生する可能性がある。

そこで、従来においては、このような環境で使用される転がり軸受には、シールリップを撓み易い形状にすることにより内輪との摩擦力を小さくした軽接触型のリップを有するシール装置を外輪の軸方向両端部にそれぞれ取り付け、軸受内部に異物が浸入することを防止すると共に、軸受内部に封入されたグリースが外部に漏洩することを防止するシール装置付き転がり軸受等が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、その他のシール装置付き転がり軸受として、図８〜１０に示すようなシール装置付き転がり軸受３０，４０，５０が提案されている。このシール装置付き転がり軸受３０，４０，５０は、内周面に外輪軌道面１ａを有する外輪１と、外周面に内輪軌道面２ａを有する内輪２と、外輪軌道面１ａと内輪軌道面２ａとの間に転動自在に介設される複数の転動体３と、転動体３を円周方向に等間隔に保持する保持器４と、外輪１の軸方向両端部に取り付けられ、芯金５ａと弾性材５ｂとを有するシール装置５と、を備える。

図８に示すシール装置付き転がり軸受３０のシール装置５は、径方向内側に延びる首部３１を有し、首部３１の先端部から軸方向内側に延びる中間リップ３２と、この中間リップ３２から分岐し、軸方向外側に延びる外側リップ３３とを備え、中間リップ３２が内輪２の外周面に形成される内輪シール溝２ｂに接触すると共に、外側リップ３３が内輪２との間にラビリンス隙間３５を形成する。また、図９に示すシール装置付き転がり軸受４０のシール装置５は、上記した中間リップ３２及び外側リップ３３に加え、軸方向内側に延び、グリースの漏洩を防止する内側リップ３４を備える。さらに、図１０に示すシール装置付き転がり軸受５０のシール装置５は、上記したシール装置付き転がり軸受３０と同様に、中間リップ３２及び外側リップ３３を備えており、外側リップ３３も内輪２の外周面に接触している。

そして、シール装置付き転がり軸受３０，４０のように、外側リップ３３と内輪２との間にラビリンス隙間３５を形成する形式のシール装置５の場合は、中間リップ３２に摩耗や接触圧の減退が生じると、そのラビリンス隙間３５が小さくなり、外側リップ３３のシール性能が向上する構成となっている。また、シール装置付き転がり軸受５０のように、外側リップ３３が内輪２の外周面に接触する形式のシール装置５の場合は、中間リップ３２に摩耗や接触圧の減退が生じると、中間リップ３２の動きに連動して外側リップ３３が移動して、外側リップ３３の接触圧が増大する構成となっている。

特開２０００−１１０８４２号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、上記従来のシール装置付き転がり軸受では、外輪の内周面に形成される外輪シール溝にシール装置が取り付けられるため、外輪回転の場合、シール装置に働く遠心力によりシール装置の内周部に設けられる各リップが内輪から離れる方向の力を受ける。これにより、中間リップと内輪との接触圧が低下もしくは消失し、軸受のシール性能の低下やグリースの漏洩が発生する可能性があった。また、外側リップと内輪の外周面との間にラビリンス隙間を形成するシール装置の場合は、遠心力の影響により中間リップに連動して外側リップが内輪から離れる方向に移動するため、ラビリンス隙間が広くなり、軸受のシール性能が低下する可能性があった。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、シール装置に遠心力が働いたとしても、軸受のシール性能を確保することができるシール装置付き転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に介設される複数の転動体と、外輪の軸方向端部に取り付けられ、芯金及び芯金に被覆される弾性材を有するシール装置と、を備えるシール装置付き転がり軸受であって、シール装置は、弾性材の内周部に、径方向内側に延びる中間リップと、中間リップより軸方向外側に位置する外側リップと、が設けられ、外側リップの軸方向外側を向く部位に、相手部材との間で接触又は非接触のシール部を形成する補助リップが設けられることを特徴とするシール装置付き転がり軸受。
（２） シール装置は、弾性材の内周部の中間リップより軸方向内側位置に内側リップが設けられ、芯金の内周縁部が、内側リップの内周部と同等位置又は内周部より径方向内側位置に配置されると共に、中間リップと外側リップとの間に、断面視において直線状の平坦部が設けられることを特徴とする（１）に記載のシール装置付き転がり軸受。
（３） 補助リップは、中間リップと略同径位置に配置されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のシール装置付き転がり軸受。

本発明のシール装置付き転がり軸受によれば、シール装置は、弾性材の内周部に、径方向内側に延びる中間リップと、中間リップより軸方向外側に位置する外側リップと、が設けられ、外側リップの軸方向外側を向く部位に、相手部材との間で接触又は非接触のシール部を形成する補助リップが設けられるため、軸受外部と中間リップとの間を、補助リップ及び外側リップの二重のシール構造でシールすることができる。これにより、軸受を外輪回転させて、シール装置に遠心力が働いたとしても、軸受のシール性能を確保することができる。

また、本発明のシール装置付き転がり軸受によれば、シール装置は、弾性材の内周部の中間リップより軸方向内側位置に内側リップが設けられ、芯金の内周縁部が、内側リップの内周部と同等位置又は内周部より径方向内側位置に配置されると共に、中間リップと外側リップとの間に、断面視において直線状の平坦部が設けられるため、軸受を外輪回転させて、シール装置に遠心力が働いたとしても、シール装置への遠心力の影響を最小限に抑制することができるので、軸受のシール性能を十分に確保することができる。

以下、本発明に係るシール装置付き転がり軸受の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図５を参照して、本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第１実施形態を説明するための要部断面図、図２は相手部材の装着時の図１の部分拡大図、図３は第１実施形態の第１変形例を説明するための要部拡大断面図、図４は第１実施形態の第２変形例を説明するための要部断面図、図５は相手部材の装着時の図４の部分拡大図である。

本実施形態のシール装置付き転がり軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に介設される複数の転動体１３と、転動体１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、外輪１１の軸方向端部に取り付けられ、芯金１５ａ及び弾性材１５ｂを有するシール装置１５と、を備え、外輪１１が回転する外輪回転の軸受である。

シール装置１５は、一枚の円環板状体を所要の形状に加工してなる芯金１５ａに、ゴムやエラストマー等の弾性材１５ｂを被覆して成形され、全体が円環板状に形成される。また、シール装置１５は、その外周縁部を外輪１１の内周面の軸方向両端部に形成される外輪シール溝１１ｂに嵌合することによって、外輪１１の内周面の軸方向端部に支持固定される。

シール装置１５の弾性材１５ｂの内周縁部には、軸方向内側に延び、内輪１２の外周面と非接触の内側リップ１６ａと、径方向内側に延びる首部１７の先端部に形成され、内輪１２の外周面の軸方向両端部に形成される内輪シール溝１２ｂの軸方向内側面に接触する中間リップ１６ｂと、中間リップ１６ｂより軸方向外側に位置し、径方向内側に延びて、内輪１２の外周面との間でラビリンス隙間６を形成する外側リップ１６ｃと、外側リップ１６ｃの軸方向外側を向く部位に、相手部材１Ａ（図２参照）との間で接触又は非接触のシール部（本実施形態では接触シール部）を形成する補助リップ１６ｅと、が形成される。また、相手部材１Ａとしては、例えば、転がり軸受の脱落を防止するために回転軸等に装着される止め輪や、転がり軸受を軸方向に位置決めするために回転軸等に設けられる段部やフランジ等を例示することができる。なお、図１中のＬは、首部１７の径方向の長さ、Ａは、外側リップ１６ｃの径方向の長さ、Ｔは、首部１７の板厚を示す。

また、芯金１５ａは、その内周縁部が内側リップ１６ａの径方向内周部と同等に位置するように形成される。即ち、図１に示すように、芯金１５ａの内周縁部が、内側リップ１６ａの径方向内周部を示すＸ−Ｘ線と面一になるように形成される。なお、芯金１５ａの内周縁部が、内側リップ１６ａの径方向内周部を示すＸ−Ｘ線よりも径方向内側に位置するようにしてもよい。

また、弾性材１５ｂは、中間リップ１６ｂを先端部に形成する首部１７の根部と外側リップ１６ｃの根部との間に、断面視において、回転軸線に沿って平行な直線状の平坦部１８を形成する。なお、この平坦部１８は、本実施形態では回転軸線に沿って平行に形成するが、これに限定されず、直線状の平面であれば斜めに傾斜していてもよい。

さらに、中間リップ１６ｂには、軸方向両側に張り出す突出部１９ａ，１９ｂが形成され、軸方向内側に形成される突出部１９ａが内輪１２の外周面に形成される内輪シール溝１２ｂの軸方向内側面にしめしろαをもって接触する。また、この突出部１９ａ、１９ｂは、バランスの観点から突出量及び重量は均等である方が好ましい。

以上説明したように、本実施形態のシール装置付き転がり軸受１０によれば、シール装置１５は、弾性材１５ｂの内周部に、径方向内側に延びる中間リップ１６ｂと、中間リップ１６ｂより軸方向外側に位置する外側リップ１６ｃと、が設けられ、外側リップ１６ｃの軸方向外側を向く部位に、相手部材１Ａとの間で接触シール部を形成する補助リップ１６ｅが設けられるため、軸受外部と中間リップ１６ｂとの間を、補助リップ１６ｅ及び外側リップ１６ｃの二重のシール構造でシールすることができる。これにより、軸受１０を外輪回転させて、シール装置１５に遠心力が働いたとしても、軸受１０のシール性能を確保することができる。

また、本実施形態のシール装置付き転がり軸受１０によれば、シール装置１５は、弾性材１５ｂの内周部の中間リップ１６ｂより軸方向内側位置に内側リップ１６ａが設けられ、芯金１５ａの内周縁部が、内側リップ１６ａの内周部と同等位置に配置されると共に、中間リップ１６ｂと外側リップ１６ｃとの間に、断面視において直線状の平坦部１８が設けられるため、芯金１５ａの内周縁部から外側リップ１６ｃの径方向内端部までの長さＡを小さくして、外側リップ１６ｃの剛性を高くすることができるので、中間リップ１６ｂと外側リップ１６ｃとの連動した動きを抑制することができる。また、首部１７の板厚Ｔを小さくして、中間リップ１６ｂへの遠心力の影響が外側リップ１６ｃに伝わることを防止できるので、外側リップ１６ｃと内輪１２の外周面との間に形成されるラビリンス隙間６のシール性能を維持することができる。さらに、首部１７の板厚Ｔを小さくして、首部１７に若干の柔軟性を持たせることができるので、例え中間リップ１６ｂが傾いたとしても、中間リップ１６ｂと内輪１２との接触圧を適正に維持できると共に、摩擦抵抗が過度に大きくなることを防止できる。これらにより、軸受１０を外輪回転させて、シール装置１５に遠心力が働いたとしても、シール装置１５への遠心力の影響を最小限に抑制することができるので、軸受１０のシール性能を十分に確保することができる。

さらに、本実施形態のシール装置付き転がり軸受１０によれば、中間リップ１６ｂに軸方向両側に張り出す突出部１９ａ，１９ｂを設けるため、シール装置１５に遠心力が働いたとしても、中間リップ１６ｂの重心がほぼ真中になるので、中間リップ１６ｂが傾くことを防止することができる。これにより、中間リップ１６ｂと内輪１２との接触圧を適正に維持することができる。

なお、本実施形態の第１変形例として、図３に示すように、シール装置１５は、図１及び図２と比較して、補助リップ１６ｅを外側リップ１６ｃの径方向外側寄りに配置してもよい。

また、本実施形態の第２変形例として、図４及び図５に示すように、シール装置１５は、首部１７の根部から軸方向内側に延び、内輪１２の内輪シール溝１２ｂの軸方向内側面に非接触のリップ１６ｄを形成してもよい。この場合、リップ１６ｄと内輪シール溝１２ｂとの間にラビリンス隙間７を形成するので、軸受１０のシール性能を更に向上することができる。

（第２実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図６は本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第２実施形態を説明するための要部断面図、図７は相手部材の装着時の図６の部分拡大図である。

本実施形態のシール装置付き転がり軸受２０では、図６及び図７に示すように、内輪１２の外周面の軸方向両端部に、内輪１２の軸方向端面まで平面状の内輪シール溝２２ｂが形成される。また、補助リップ１６ｅが、中間リップ１６ｂと略同径位置に配置される。また、外側リップ１６ｃが、内輪シール溝２２ｂと接触し、内輪シール溝２２ｂとの間で接触シール部を形成している。

なお、本実施形態では、このシール装置１５を構成する芯金１５ａの内周縁部を、内側リップ１６ａの径方向内周部を示すＸ−Ｘ線（図１参照）よりも径方向外側に位置するように形成しているが、第１実施形態と同様に、芯金１５ａの内周縁部を、内側リップ１６ａの径方向内周部を示すＸ−Ｘ線と面一、或いはＸ−Ｘ線よりも径方向内側に位置するように形成してもよい。また、本実施形態では、弾性材１５ｂの首部１７の根部と外側リップ１６ｃの根部との間をＲ形状としているが、第１実施形態と同様に、首部１７の根部と外側リップ１６ｃの根部との間に、断面視において、回転軸線に沿って平行な直線状の平坦部１８、或いは直線状の傾斜面としてもよい。

以上説明したように、本実施形態のシール装置付き転がり軸受２０によれば、内輪１２の外周面の軸方向両端部に、内輪１２の軸方向端面まで平面状の内輪シール溝２２ｂが形成されるため、シール装置１５の形状を小さくすることができる。これにより、軸受空間容積を大きくすることができるので、初期グリース封入量を多くすることができる。

また、本実施形態のシール装置付き転がり軸受２０によれば、補助リップ１６ｅが、中間リップ１６ｂと略同径位置に配置されるため、補助リップ１６ｅを接触シール式とした場合、中間リップ１６ｂと補助リップ１６ｅとの摺動抵抗を略均等にすることができるので、軸受１０の回転バランスを良好にすることができる。

その他、上記各実施形態において例示した外輪、外輪軌道面、内輪、内輪軌道面、保持器、転動体、シール装置等の材質、形状、寸法、形態、数、配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第１実施形態を説明するための要部断面図である。 相手部材の装着時の図１の部分拡大図である。 第１実施形態の第１変形例を説明するための要部拡大断面図である。 第１実施形態の第２変形例を説明するための要部断面図である。 相手部材の装着時の図４の部分拡大図である。 本発明に係るシール装置付き転がり軸受の第２実施形態を説明するための要部断面図である。 相手部材の装着時の図６の部分拡大図である。 従来のシール装置付き転がり軸受の一例を示す要部断面図である。 従来のシール装置付き転がり軸受の他の一例を示す要部断面図である。 従来のシール装置付き転がり軸受のさらに他の一例を示す要部断面図である。

符号の説明

１０，２０ シール装置付き転がり軸受
１１ 外輪
１１ａ 外輪軌道面
１１ｂ 外輪シール溝
１２ 内輪
１２ａ 内輪軌道面
１２ｂ 内輪シール溝
１３ 転動体
１４ 保持器
１５ シール装置
１５ａ 芯金
１５ｂ 弾性材
１６ａ 内側リップ
１７ 首部
１６ｂ 中間リップ
１６ｃ 外側リップ
１６ｅ 補助リップ
１８ 平坦部
１Ａ 相手部材

Claims (3)

1. 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に介設される複数の転動体と、前記外輪の軸方向端部に取り付けられ、芯金及び前記芯金に被覆される弾性材を有するシール装置と、を備えるシール装置付き転がり軸受であって、
   前記シール装置は、前記弾性材の内周部に、径方向内側に延びる中間リップと、前記中間リップより軸方向外側に位置する外側リップと、が設けられ、
   前記外側リップの軸方向外側を向く部位に、相手部材との間で接触又は非接触のシール部を形成する補助リップが設けられることを特徴とするシール装置付き転がり軸受。
2. 前記シール装置は、前記弾性材の内周部の前記中間リップより軸方向内側位置に内側リップが設けられ、
   前記芯金の内周縁部が、前記内側リップの内周部と同等位置又は前記内周部より径方向内側位置に配置されると共に、前記中間リップと前記外側リップとの間に、断面視において直線状の平坦部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のシール装置付き転がり軸受。
3. 前記補助リップは、前記中間リップと略同径位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシール装置付き転がり軸受。

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