JP2004183686A - 転がり軸受及びシール装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】しめしろが多少変動したとしても、回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保する。
【解決手段】内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面８に内輪軌道面８ａを有する内輪３と、外輪軌道面と内輪軌道面８ａとの間に配設した複数個の玉とから転がり軸受を構成する。外輪に嵌着され、かつ、内輪３に形成されたシール接触溝５の接触面５ａにリップ部１３が接触するように構成された接触シール６を設ける。接触面５ａに対してリップ部１３を傾斜させて接触させることにより、接触部分におけるしめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係を、ソフトスプリングとする。
【選択図】 図２
【解決手段】内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面８に内輪軌道面８ａを有する内輪３と、外輪軌道面と内輪軌道面８ａとの間に配設した複数個の玉とから転がり軸受を構成する。外輪に嵌着され、かつ、内輪３に形成されたシール接触溝５の接触面５ａにリップ部１３が接触するように構成された接触シール６を設ける。接触面５ａに対してリップ部１３を傾斜させて接触させることにより、接触部分におけるしめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係を、ソフトスプリングとする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関し、さらに詳しくは、外輪または内輪の一方に嵌着され、かつ、他方に接触するように構成された密封型の接触シールを備えた転がり軸受に関する。また、密封型の接触シールを備えたシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受は、異物が内部に侵入すると損傷が起こりやすくなり、使用寿命が低下してしまう。そのため、粉塵等の異物が存在する環境下では、密封型の接触シールを備えた転がり軸受が好適に用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような密封型の転がり軸受の一例を図１４に示す。
【０００３】
図１４に示すように、従来の密封型の転がり軸受１００は、外輪１０１の内周面１０２の両端部に、シール固定溝１０３が形成されており、このシール固定溝１０３に接触シール１１０が嵌着されている。また、内輪１０５の外周面１０６の両端部に、シール接触溝１０７が形成されており、図１５に示すように、接触シール１１０のリップ部１１１がシール接触溝１０７を形成する接触面１０７ａに垂直に接触している。転がり軸受１００の運転時には、接触シール１１０のリップ部１１１がシール接触溝１０７の接触面１０７ａと摺接する。
このように、転がり軸受１００は、接触シール１１０によって内部の空間を密封して、外部からの異物の侵入を防いでいる。
なお、この従来の転がり軸受１００は、接触面１０７ａは軸線１１２との角度θが鈍角になるように形成されているが、この角度θを鋭角や直角になるように形成することもできる。
【０００４】
ここで、上記密封型の転がり軸受１００にあっては、内部空間を密封するために、図１６に示すように、しめしろＬを与えて接触部分に緊迫力を生じさせ、接触シール１１０のリップ部１１１を所定の緊迫力でシール接触溝１０７の接触面１０７ａに接触して摺接させている。なお、破線部分１１１ａは、しめしろを与えていない状態のリップ部１１１の形状を示す。
【０００５】
上記構造の転がり軸受１００の場合、図１７に示すように、緊迫力は、しめしろの変化量に比例している。すなわち、接触シール１１０のリップ部１１１の接触面１０７ａへの接触部分のばねは、線形ばねの特性を持っている。
このような特性を持ったリップ部１１１の接触面１０７ａへの接触部分では、密封性を考慮すると、しめしろを大きくする方が良いが、しめしろを大きくし過ぎると、摩擦力が増加して回転抵抗が大きくなってしまう。
このため、このしめしろは、密封性や回転トルクなどを考慮して適切な値に設定されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２９１４８号公報（第３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の転がり軸受１００は、製造上の公差などにより、しめしろが設定値に対して多少のずれが生じる。
そして、このようにしめしろのずれが生じると、この変化量に伴って接触部分における緊迫力が大きく変化し、回転トルクまたは密封性能が設定値と大幅に異なってしまい、回転エネルギーのロス、接触シール１１０の摩耗量の増大あるいは防塵効果の劣化などの不具合を生じるおそれがある。
また、転がり軸受１００の取り付け時の傾きや転がり軸受１００への接触シール１１０の取り付け時の傾きによっても、接触部分の一部におけるしめしろが設定値に対してずれてしまい、接触部分の一部における緊迫力が大きく変化し、回転トルクまたは密封性能が設定値と大幅に異なってしまい、やはり、回転エネルギーのロス、接触シール１１０の摩耗量の増大あるいは防塵効果の劣化などの不具合を生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、しめしろが多少変動したとしても、回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することが可能な転がり軸受及びシール装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る転がり軸受は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に配設された複数個の転動体と、外輪または内輪の一方に嵌着され、かつ、他方に形成されたシール接触溝に接触するように構成された接触シールとを備えた転がり軸受において、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成の転がり軸受によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールとシール接触溝との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００１１】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールは、シール接触溝の接触面に対して、接触面と接触する方向が傾斜していることが望ましい。このように、シール接触溝の接触面に対する接触方向が傾斜していることにより、容易にソフトスプリング効果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鈍角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが増加する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の外方に移動するように構成されていることが望ましい。
また、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鋭角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが増加する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の内方に移動するように構成されていることが望ましい。
これらの構成により、しめしろの大きさが増加しても緊迫力の増加が抑えられる。
【００１３】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鈍角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが減少する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の内方に移動するように構成されていることが望ましい。
また、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鋭角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが減少する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の外方に移動するように構成されていることが望ましい。
これらの構成により、しめしろの大きさが減少しても緊迫力の減少が抑えられる。
【００１４】
また、本発明に係るシール装置は、ハウジングと、ハウジングに対して相対的に回転する回転体と、ハウジングに嵌着され、かつ、回転体に接触するように構成された接触シールとを備えたシール装置において、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴としている。
【００１５】
このような構成のシール装置によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールと回転体との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００１６】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の接触面に対して、接触面と接触する方向が傾斜していることが望ましい。このように、回転体の接触面に対する接触方向が傾斜していることにより、容易にソフトスプリング効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の半径方向のしめしろが増加する際に、回転体との接触点が、接触角度が鈍角である側に移動するように構成されていることが望ましい。これにより、しめしろの大きさが増加しても緊迫力の増加が抑えられる。
【００１８】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の半径方向のしめしろが減少する際に、回転体との接触点が、接触角度が鋭角である側に移動するように構成されていることが望ましい。これにより、しめしろの大きさが減少しても緊迫力の減少が抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転がり軸受及びシール装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、転がり軸受の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受の実施の形態を示す要部断面図である。図２は、図１に示した転がり軸受の一部の拡大断面図である。
なお、本実施形態では、転動体として玉を用いた玉軸受について説明するが、本発明はころ軸受についても適用可能である。また、接触シールは、外輪に嵌着されて内輪に接触している態様であるが、これとは逆に、内輪に嵌着されて外輪に接触する態様としても良い。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の転がり軸受１は、外輪２と内輪３との間に配設された複数個の転動体である玉４と、外輪２に嵌着され、かつ、内輪３に形成されたシール接触溝５に接触するように構成された接触シール６とを備えている。
外輪２の内周面７には、玉４の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する外輪軌道面７ａが形成されている。
また、内輪３の外周面８には、外輪軌道面７ａと同様に、玉４の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する内輪軌道面８ａが形成されている。
【００２１】
外輪軌道面７ａと内輪軌道面８ａとの間に形成された軌道内には、保持器９によって円周方向に所定の間隔で整列して保持された複数個の玉４が転動自在に配設されている。
また、外輪２の内周面７の両端部に設けられたシール固定溝１１には、密封型の接触シール６が固定されている。また、内輪３の外周面８の両端部にはシール接触溝５が設けられており、接触シール６は、シール固定溝１１とシール接触溝５との間を封止するように嵌着されている。なお、本実施形態では接触シール６が２つ設けられているが、どちらか一方のみであっても良い。
【００２２】
接触シール６は、芯金部６ａが弾性体のゴムシール部６ｂで被覆されており、外輪２及び内輪３と同様に円環状に連続した形状に構成されている。なお、接触シール６は、芯金部６ａを設けずに全体を弾性体のみの態様とすることも可能である。接触シール６は、外径側に固定部１２が設けられており、内径側にリップ部１３が設けられている。固定部１２は、シール固定溝１１に固定され、リップ部１３は、シール接触溝５を形成する接触面５ａに接触して、運転時に摺動する。これにより、軸受外部からの異物の侵入や、軸受内部からのグリースやオイルの漏れを防いでいる。
【００２３】
図２に示すように、接触シール６のリップ部１３は、断面鋭角に折り返されており、シール接触溝５の接触面５ａは、軸線１４に対する角度θが鈍角になるように形成されており、リップ部１３と同一傾斜方向に多少傾斜されている。そして、接触シール６のリップ部１３は、その先端部がシール接触溝５の接触面５ａに対して傾斜した状態で接触している。つまり、接触面５ａに対するリップ部１３の傾斜角度αが９０°よりも大きくされている。なお、芯金部６ａやゴムシール部６ｂは、図２に示したように軸線１４に対して垂直方向である必要はない。そして、図２に示したように、接触面５ａに対して傾斜した状態に接触シール６のリップ部１３を接触させることにより、接触シール６と内輪３とが軸線１４方向へ相対的に変位して軸線１４方向のしめしろの大きさが増減すると、リップ部１３が半径方向へ変位する。つまり、接触面５ａに対する接触シール６のしめしろが軸線１４方向に増加すると、リップ部１３と接触面５ａとの接触点１３ａが軸受の半径方向の外方（図中上方）に移動する。もしくは、接触面５ａに対する接触シール６のしめしろが軸線１４方向に減少すると、リップ部１３と接触面５ａとの接触点１３ａが軸受の半径方向の内方（図中下方）に移動する。
【００２４】
したがって、接触シール６の接触面５ａへの接触部分における緊迫力は、図３に示すように、しめしろの変化量に対してその変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。ここで、ソフトスプリングとは、荷重−撓み曲線（緊迫力−しめしろ曲線）の傾斜が、撓み（しめしろ）の増加とともに次第に減少するばね特性を指す。すなわち、しめしろが例えば軸線方向に増加した場合に、線形ばねである場合の緊迫力の増加量ａに対して増加量ｂが少なくなる。これにより、例えば、接触シール６と内輪３との軸線１４方向の相対位置にずれが生じ、このずれによりしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、ずれによりしめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。
【００２５】
このように、上記実施形態の転がり軸受１によれば、接触シール６における、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シール６と内輪３との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００２６】
なお、接触シール６におけるしめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係をソフトスプリングとするには、接触面５ａに対して接触シール６のリップ部１３を傾斜させて接触すれば良く、その構造は上記の例に限定されない。
【００２７】
図４に示すものは、接触シール６のリップ部１３を、断面鈍角となるように屈曲させ、接触面５ａは、軸線１４に対する角度θが鋭角になるように形成されており、リップ部１３と同一傾斜方向に多少傾斜させたものである。この場合も、接触面５ａに対して接触シール６のリップ部１３が傾斜して接触しているので、しめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。
【００２８】
図５及び図６に示すものは、それぞれ接触シール６のリップ部１３の根元近傍を屈曲させたものである。図５の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鈍角になるように形成されている。図６の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鋭角になるように形成されている。このように、リップ部１３の根元近傍を屈曲させることにより、接触面５ａに対してリップ部１３を無理なく傾斜させた状態に接触させることができる。
【００２９】
また、図７及び図８に示すものは、それぞれ接触シール６のリップ部１３を軸受外部へ向かって突出させ、外側の接触面５ａにリップ部１３を接触させてシールするタイプのシール構造を有するものである。図７の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鈍角になるように形成されている。図８の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鋭角になるように形成されている。この場合も、接触面５ａに対してリップ部１３を傾斜させて接触させることにより、接触部分におけるしめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとすることができる。
【００３０】
なお、リップ部１３の根元部分の剛性を低くしてソフトスプリングの効果をさらに高めるために、図９に示すように、リップ部１３の根元近傍に、周方向へわたって溝部２１を形成したり、図１０に示すように、周方向へわたってくびれ部２２を形成しても良い。
また、図１１に示すものは、接触シール６のリップ部１３の根元付近にて、通常と同様の厚さの厚肉部２３ａと厚さの薄い薄肉部２３ｂとを周方向に沿って交互に形成したもので、このような構造としても、ソフトスプリングの効果をさらに高めることができる。
【００３１】
上記の実施形態では、転がり軸受の実施形態を説明したが、本発明はハウジング内に回転軸を有する装置におけるシール装置にも適用される。
図１２に示すシール装置は、回転体である回転軸を有する装置におけるものであり、回転軸３１はハウジング３２内に挿通されている。
回転軸３１の周囲には、ホルダ３３に収容された接触シール３４が設けられ、ケース３５を嵌め込むことによりハウジング３２に固定されている。
接触シール３４は、内周部分にリップ部３６を有しており、このリップ部３６は、回転軸３１の外周面からなる接触面３１ａに接触して、運転時に摺動する。これにより、装置のハウジング３１外部からの異物の侵入や、ハウジング３１内部からのグリースやオイルの漏れを防いでいる。
【００３２】
図１３に示すように、接触シール３４のリップ部３６は、その先端部が回転軸３１の外周面である接触面３１ａに対して傾斜した状態で接触している。
そして、このように、接触面３１ａに対して傾斜した状態で接触シール３４のリップ部３６を接触させることにより、接触シール３４と回転軸３１との軸線がずれてしめしろの大きさが増減すると、リップ部３６が回転軸３１の軸線方向へ変位する。つまり、接触面３１ａに対する接触シール３４のしめしろが回転体３１の半径方向（図中上下方向）に増加すると、リップ部３６と接触面３１ａとの接触点３６ａが、接触角度が鈍角である角度θ側（図中右側）に移動する。一方、接触面３１ａに対する接触シール３４のしめしろが回転体３１の半径方向に減少すると、リップ部３６と接触面３１ａとの接触点３６ａが、接触角度が鋭角である角度β側（図中左側）に移動する。
【００３３】
したがって、接触シール３４の接触面３１ａへの接触部分では、しめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。
【００３４】
これにより、例えば、接触シール３４と回転軸３１との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれにより半径方向にしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、また、半径方向にしめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。
【００３５】
このように上記シール装置によれば、接触シール３４における、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シール３４と回転軸３１との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受及びシール装置によれば、下記の効果を得ることができる。
本発明に係る転がり軸受によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールとシール接触溝との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００３７】
また、本発明に係るシール装置によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールと回転体との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す転がり軸受の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図３】接触シールのしめしろの変化量に対する緊迫力の変化量を示すグラフ図である。
【図４】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図５】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図６】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図７】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図８】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図９】接触シールの変形例を示す接触シールの拡大断面図である。
【図１０】接触シールの変形例を示す接触シールの拡大断面図である。
【図１１】接触シールの変形例を示す接触シールの一部の概略平面図である。
【図１２】本発明に係るシール装置の一実施形態を示す断面図である。
【図１３】図１２に示すシール装置の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図１４】従来の転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す転がり軸受の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図１６】接触シールによるシール部分におけるしめしろを説明する拡大断面図である。
【図１７】図１４に示す接触シールのしめしろの変化量に対する緊迫力の変化量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 転がり軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉（転動体）
５ シール接触溝
５ａ 接触面
６ 接触シール
７ 内周面
７ａ 外輪軌道面
８ 外周面
８ａ 内輪軌道面
１４ 軸線
３１ 回転軸（回転体）
３１ａ 接触面
３２ ハウジング
３４ 接触シール
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関し、さらに詳しくは、外輪または内輪の一方に嵌着され、かつ、他方に接触するように構成された密封型の接触シールを備えた転がり軸受に関する。また、密封型の接触シールを備えたシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受は、異物が内部に侵入すると損傷が起こりやすくなり、使用寿命が低下してしまう。そのため、粉塵等の異物が存在する環境下では、密封型の接触シールを備えた転がり軸受が好適に用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような密封型の転がり軸受の一例を図１４に示す。
【０００３】
図１４に示すように、従来の密封型の転がり軸受１００は、外輪１０１の内周面１０２の両端部に、シール固定溝１０３が形成されており、このシール固定溝１０３に接触シール１１０が嵌着されている。また、内輪１０５の外周面１０６の両端部に、シール接触溝１０７が形成されており、図１５に示すように、接触シール１１０のリップ部１１１がシール接触溝１０７を形成する接触面１０７ａに垂直に接触している。転がり軸受１００の運転時には、接触シール１１０のリップ部１１１がシール接触溝１０７の接触面１０７ａと摺接する。
このように、転がり軸受１００は、接触シール１１０によって内部の空間を密封して、外部からの異物の侵入を防いでいる。
なお、この従来の転がり軸受１００は、接触面１０７ａは軸線１１２との角度θが鈍角になるように形成されているが、この角度θを鋭角や直角になるように形成することもできる。
【０００４】
ここで、上記密封型の転がり軸受１００にあっては、内部空間を密封するために、図１６に示すように、しめしろＬを与えて接触部分に緊迫力を生じさせ、接触シール１１０のリップ部１１１を所定の緊迫力でシール接触溝１０７の接触面１０７ａに接触して摺接させている。なお、破線部分１１１ａは、しめしろを与えていない状態のリップ部１１１の形状を示す。
【０００５】
上記構造の転がり軸受１００の場合、図１７に示すように、緊迫力は、しめしろの変化量に比例している。すなわち、接触シール１１０のリップ部１１１の接触面１０７ａへの接触部分のばねは、線形ばねの特性を持っている。
このような特性を持ったリップ部１１１の接触面１０７ａへの接触部分では、密封性を考慮すると、しめしろを大きくする方が良いが、しめしろを大きくし過ぎると、摩擦力が増加して回転抵抗が大きくなってしまう。
このため、このしめしろは、密封性や回転トルクなどを考慮して適切な値に設定されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２９１４８号公報（第３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の転がり軸受１００は、製造上の公差などにより、しめしろが設定値に対して多少のずれが生じる。
そして、このようにしめしろのずれが生じると、この変化量に伴って接触部分における緊迫力が大きく変化し、回転トルクまたは密封性能が設定値と大幅に異なってしまい、回転エネルギーのロス、接触シール１１０の摩耗量の増大あるいは防塵効果の劣化などの不具合を生じるおそれがある。
また、転がり軸受１００の取り付け時の傾きや転がり軸受１００への接触シール１１０の取り付け時の傾きによっても、接触部分の一部におけるしめしろが設定値に対してずれてしまい、接触部分の一部における緊迫力が大きく変化し、回転トルクまたは密封性能が設定値と大幅に異なってしまい、やはり、回転エネルギーのロス、接触シール１１０の摩耗量の増大あるいは防塵効果の劣化などの不具合を生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、しめしろが多少変動したとしても、回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することが可能な転がり軸受及びシール装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る転がり軸受は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に配設された複数個の転動体と、外輪または内輪の一方に嵌着され、かつ、他方に形成されたシール接触溝に接触するように構成された接触シールとを備えた転がり軸受において、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成の転がり軸受によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールとシール接触溝との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００１１】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールは、シール接触溝の接触面に対して、接触面と接触する方向が傾斜していることが望ましい。このように、シール接触溝の接触面に対する接触方向が傾斜していることにより、容易にソフトスプリング効果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鈍角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが増加する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の外方に移動するように構成されていることが望ましい。
また、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鋭角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが増加する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の内方に移動するように構成されていることが望ましい。
これらの構成により、しめしろの大きさが増加しても緊迫力の増加が抑えられる。
【００１３】
また、本発明に係る転がり軸受において、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鈍角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが減少する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の内方に移動するように構成されていることが望ましい。
また、接触シールと接触するシール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鋭角に形成されている場合には、接触シールは、軸線方向のしめしろが減少する際に接触面との接触点が軸受の半径方向の外方に移動するように構成されていることが望ましい。
これらの構成により、しめしろの大きさが減少しても緊迫力の減少が抑えられる。
【００１４】
また、本発明に係るシール装置は、ハウジングと、ハウジングに対して相対的に回転する回転体と、ハウジングに嵌着され、かつ、回転体に接触するように構成された接触シールとを備えたシール装置において、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴としている。
【００１５】
このような構成のシール装置によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールと回転体との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００１６】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の接触面に対して、接触面と接触する方向が傾斜していることが望ましい。このように、回転体の接触面に対する接触方向が傾斜していることにより、容易にソフトスプリング効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の半径方向のしめしろが増加する際に、回転体との接触点が、接触角度が鈍角である側に移動するように構成されていることが望ましい。これにより、しめしろの大きさが増加しても緊迫力の増加が抑えられる。
【００１８】
また、本発明に係るシール装置において、接触シールは、回転体の半径方向のしめしろが減少する際に、回転体との接触点が、接触角度が鋭角である側に移動するように構成されていることが望ましい。これにより、しめしろの大きさが減少しても緊迫力の減少が抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転がり軸受及びシール装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、転がり軸受の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受の実施の形態を示す要部断面図である。図２は、図１に示した転がり軸受の一部の拡大断面図である。
なお、本実施形態では、転動体として玉を用いた玉軸受について説明するが、本発明はころ軸受についても適用可能である。また、接触シールは、外輪に嵌着されて内輪に接触している態様であるが、これとは逆に、内輪に嵌着されて外輪に接触する態様としても良い。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の転がり軸受１は、外輪２と内輪３との間に配設された複数個の転動体である玉４と、外輪２に嵌着され、かつ、内輪３に形成されたシール接触溝５に接触するように構成された接触シール６とを備えている。
外輪２の内周面７には、玉４の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する外輪軌道面７ａが形成されている。
また、内輪３の外周面８には、外輪軌道面７ａと同様に、玉４の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する内輪軌道面８ａが形成されている。
【００２１】
外輪軌道面７ａと内輪軌道面８ａとの間に形成された軌道内には、保持器９によって円周方向に所定の間隔で整列して保持された複数個の玉４が転動自在に配設されている。
また、外輪２の内周面７の両端部に設けられたシール固定溝１１には、密封型の接触シール６が固定されている。また、内輪３の外周面８の両端部にはシール接触溝５が設けられており、接触シール６は、シール固定溝１１とシール接触溝５との間を封止するように嵌着されている。なお、本実施形態では接触シール６が２つ設けられているが、どちらか一方のみであっても良い。
【００２２】
接触シール６は、芯金部６ａが弾性体のゴムシール部６ｂで被覆されており、外輪２及び内輪３と同様に円環状に連続した形状に構成されている。なお、接触シール６は、芯金部６ａを設けずに全体を弾性体のみの態様とすることも可能である。接触シール６は、外径側に固定部１２が設けられており、内径側にリップ部１３が設けられている。固定部１２は、シール固定溝１１に固定され、リップ部１３は、シール接触溝５を形成する接触面５ａに接触して、運転時に摺動する。これにより、軸受外部からの異物の侵入や、軸受内部からのグリースやオイルの漏れを防いでいる。
【００２３】
図２に示すように、接触シール６のリップ部１３は、断面鋭角に折り返されており、シール接触溝５の接触面５ａは、軸線１４に対する角度θが鈍角になるように形成されており、リップ部１３と同一傾斜方向に多少傾斜されている。そして、接触シール６のリップ部１３は、その先端部がシール接触溝５の接触面５ａに対して傾斜した状態で接触している。つまり、接触面５ａに対するリップ部１３の傾斜角度αが９０°よりも大きくされている。なお、芯金部６ａやゴムシール部６ｂは、図２に示したように軸線１４に対して垂直方向である必要はない。そして、図２に示したように、接触面５ａに対して傾斜した状態に接触シール６のリップ部１３を接触させることにより、接触シール６と内輪３とが軸線１４方向へ相対的に変位して軸線１４方向のしめしろの大きさが増減すると、リップ部１３が半径方向へ変位する。つまり、接触面５ａに対する接触シール６のしめしろが軸線１４方向に増加すると、リップ部１３と接触面５ａとの接触点１３ａが軸受の半径方向の外方（図中上方）に移動する。もしくは、接触面５ａに対する接触シール６のしめしろが軸線１４方向に減少すると、リップ部１３と接触面５ａとの接触点１３ａが軸受の半径方向の内方（図中下方）に移動する。
【００２４】
したがって、接触シール６の接触面５ａへの接触部分における緊迫力は、図３に示すように、しめしろの変化量に対してその変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。ここで、ソフトスプリングとは、荷重−撓み曲線（緊迫力−しめしろ曲線）の傾斜が、撓み（しめしろ）の増加とともに次第に減少するばね特性を指す。すなわち、しめしろが例えば軸線方向に増加した場合に、線形ばねである場合の緊迫力の増加量ａに対して増加量ｂが少なくなる。これにより、例えば、接触シール６と内輪３との軸線１４方向の相対位置にずれが生じ、このずれによりしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、ずれによりしめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。
【００２５】
このように、上記実施形態の転がり軸受１によれば、接触シール６における、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シール６と内輪３との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００２６】
なお、接触シール６におけるしめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係をソフトスプリングとするには、接触面５ａに対して接触シール６のリップ部１３を傾斜させて接触すれば良く、その構造は上記の例に限定されない。
【００２７】
図４に示すものは、接触シール６のリップ部１３を、断面鈍角となるように屈曲させ、接触面５ａは、軸線１４に対する角度θが鋭角になるように形成されており、リップ部１３と同一傾斜方向に多少傾斜させたものである。この場合も、接触面５ａに対して接触シール６のリップ部１３が傾斜して接触しているので、しめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。
【００２８】
図５及び図６に示すものは、それぞれ接触シール６のリップ部１３の根元近傍を屈曲させたものである。図５の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鈍角になるように形成されている。図６の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鋭角になるように形成されている。このように、リップ部１３の根元近傍を屈曲させることにより、接触面５ａに対してリップ部１３を無理なく傾斜させた状態に接触させることができる。
【００２９】
また、図７及び図８に示すものは、それぞれ接触シール６のリップ部１３を軸受外部へ向かって突出させ、外側の接触面５ａにリップ部１３を接触させてシールするタイプのシール構造を有するものである。図７の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鈍角になるように形成されている。図８の形態では接触面５ａが軸線１４に対して鋭角になるように形成されている。この場合も、接触面５ａに対してリップ部１３を傾斜させて接触させることにより、接触部分におけるしめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとすることができる。
【００３０】
なお、リップ部１３の根元部分の剛性を低くしてソフトスプリングの効果をさらに高めるために、図９に示すように、リップ部１３の根元近傍に、周方向へわたって溝部２１を形成したり、図１０に示すように、周方向へわたってくびれ部２２を形成しても良い。
また、図１１に示すものは、接触シール６のリップ部１３の根元付近にて、通常と同様の厚さの厚肉部２３ａと厚さの薄い薄肉部２３ｂとを周方向に沿って交互に形成したもので、このような構造としても、ソフトスプリングの効果をさらに高めることができる。
【００３１】
上記の実施形態では、転がり軸受の実施形態を説明したが、本発明はハウジング内に回転軸を有する装置におけるシール装置にも適用される。
図１２に示すシール装置は、回転体である回転軸を有する装置におけるものであり、回転軸３１はハウジング３２内に挿通されている。
回転軸３１の周囲には、ホルダ３３に収容された接触シール３４が設けられ、ケース３５を嵌め込むことによりハウジング３２に固定されている。
接触シール３４は、内周部分にリップ部３６を有しており、このリップ部３６は、回転軸３１の外周面からなる接触面３１ａに接触して、運転時に摺動する。これにより、装置のハウジング３１外部からの異物の侵入や、ハウジング３１内部からのグリースやオイルの漏れを防いでいる。
【００３２】
図１３に示すように、接触シール３４のリップ部３６は、その先端部が回転軸３１の外周面である接触面３１ａに対して傾斜した状態で接触している。
そして、このように、接触面３１ａに対して傾斜した状態で接触シール３４のリップ部３６を接触させることにより、接触シール３４と回転軸３１との軸線がずれてしめしろの大きさが増減すると、リップ部３６が回転軸３１の軸線方向へ変位する。つまり、接触面３１ａに対する接触シール３４のしめしろが回転体３１の半径方向（図中上下方向）に増加すると、リップ部３６と接触面３１ａとの接触点３６ａが、接触角度が鈍角である角度θ側（図中右側）に移動する。一方、接触面３１ａに対する接触シール３４のしめしろが回転体３１の半径方向に減少すると、リップ部３６と接触面３１ａとの接触点３６ａが、接触角度が鋭角である角度β側（図中左側）に移動する。
【００３３】
したがって、接触シール３４の接触面３１ａへの接触部分では、しめしろの変化量に対して緊迫力の変化量が抑えられた非線形の関係を有するソフトスプリングとなる。
【００３４】
これにより、例えば、接触シール３４と回転軸３１との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれにより半径方向にしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、また、半径方向にしめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。
【００３５】
このように上記シール装置によれば、接触シール３４における、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シール３４と回転軸３１との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受及びシール装置によれば、下記の効果を得ることができる。
本発明に係る転がり軸受によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールとシール接触溝との軸方向の相対位置にずれが生じてしめしろが増加した場合は、緊迫力の増加が抑えられ、また、しめしろが減少した場合は、緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【００３７】
また、本発明に係るシール装置によれば、接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっているので、公差や取り付け時の傾きなどにより、接触シールと回転体との軸線にずれが生じて部分的にしめしろが増減した場合、このずれによりしめしろが増加した部分では緊迫力の増加が抑えられ、しめしろが減少した部分では緊迫力の減少が抑えられる。これにより、しめしろが多少変動したとしても、回転トルクまたは密封性能が設定値と大きく異なることによる回転エネルギーのロスや摩耗量の増大を生じさせることなく良好な密封性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す転がり軸受の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図３】接触シールのしめしろの変化量に対する緊迫力の変化量を示すグラフ図である。
【図４】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図５】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図６】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図７】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図８】接触シールの変形例を示すシール部分の拡大断面図である。
【図９】接触シールの変形例を示す接触シールの拡大断面図である。
【図１０】接触シールの変形例を示す接触シールの拡大断面図である。
【図１１】接触シールの変形例を示す接触シールの一部の概略平面図である。
【図１２】本発明に係るシール装置の一実施形態を示す断面図である。
【図１３】図１２に示すシール装置の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図１４】従来の転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す転がり軸受の接触シールによるシール部分の拡大断面図である。
【図１６】接触シールによるシール部分におけるしめしろを説明する拡大断面図である。
【図１７】図１４に示す接触シールのしめしろの変化量に対する緊迫力の変化量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 転がり軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉（転動体）
５ シール接触溝
５ａ 接触面
６ 接触シール
７ 内周面
７ａ 外輪軌道面
８ 外周面
８ａ 内輪軌道面
１４ 軸線
３１ 回転軸（回転体）
３１ａ 接触面
３２ ハウジング
３４ 接触シール
Claims (7)
- 内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配設された複数個の転動体と、
前記外輪または前記内輪の一方に嵌着され、かつ、他方に形成されたシール接触溝に接触するように構成された接触シールとを備えた転がり軸受において、
前記接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴とする転がり軸受。 - 請求項１に記載の転がり軸受において、前記接触シールは、前記シール接触溝の接触面に対して、前記接触面と接触する方向が傾斜していることを特徴とする転がり軸受。
- 請求項１または２に記載の転がり軸受において、前記接触シールと接触する前記シール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鈍角に形成されており、前記接触シールは、前記軸線方向のしめしろが増加する際に前記接触面との接触点が軸受の半径方向の外方に移動するように構成されていることを特徴とする転がり軸受。
- 請求項１または２に記載の転がり軸受において、前記接触シールと接触する前記シール接触溝の接触面は、軸受の軸線に対して鋭角に形成されており、前記接触シールは、前記軸線方向のしめしろが増加する際に前記接触面との接触点が軸受の半径方向の内方に移動するように構成されていることを特徴とする転がり軸受。
- ハウジングと、ハウジングに対して相対的に回転する回転体と、前記ハウジングに嵌着され、かつ、前記回転体に接触するように構成された接触シールとを備えたシール装置において、
前記接触シールにおける、しめしろの変化量と緊迫力の変化量との関係が、ソフトスプリングとなっていることを特徴とするシール装置。 - 請求項５に記載のシール装置において、前記接触シールは、前記回転体の接触面に対して、前記接触面と接触する方向が傾斜していることを特徴とするシール装置。
- 請求項５または６に記載のシール装置において、前記接触シールは、前記回転体の半径方向のしめしろが増加する際に、前記回転体との接触点が、接触角度が鈍角である側に移動するように構成されていることを特徴とするシール装置。
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Cited By (3)
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| JP2006226348A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Ntn Corp | 密封型転がり軸受 |
| JP2019120354A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | Ntn株式会社 | 転がり軸受およびその設計方法 |
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-
2002
- 2002-11-29 JP JP2002348087A patent/JP2004183686A/ja active Pending
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