JPH07293571A - 軸受の密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸受内部の圧力上昇を効果的に防止できるよう
にしながらも、空気抜き溝から外部へのグリース漏れお
よび外部からの異物の侵入を長期にわたり効果的に防止
できるようにすること。 【構成】径方向内向きにほぼ垂直に延ばされかつ内輪２
１の外周面に設けられる周溝２８内に臨まされる外側シ
ールリップ１２を備える軸受の密封装置１０において、
外側シールリップ１２の内周部に軸方向に沿う空気抜き
用の溝１７が設けられているとともに、この外側シール
リップ１２が軸受２０の中心側へ傾くように周溝２８の
テーパ状内壁面３０に対して圧接させられて、空気抜き
用の溝１７の底面が軸線に対して傾斜して当該溝１７が
軸受２０の内外を常時連通する通気口となるようにして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受の密封装置に係
り、特に内輪の外周面に周方向に連続して設けられる周
溝の内部に臨まされるシールリップの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来例１の軸受の密封装置の上
半分の縦断面図であり、図中、５０は密封装置、６１は
内輪、６２は外輪、６３はボールである。

【０００３】密封装置５０は、外輪６２の内周肩部６４
に係止されて内輪６１側へ延ばされるシール本体部５１
と、このシール本体部５１の内周に設けられて内輪６１
の外周面との間で密封部を形成する２つのシールリップ
５２、５３とを備えている。シール本体部５１は鋼板な
どの環状芯金５４にゴムなどの弾性体５５を被着したも
のからなり、シールリップ５２、５３は前述の弾性体５
５と一体に形成されるものである。前記２つのシールリ
ップ５２、５３は、シール本体部５１の内周に内径側へ
二股に延びるように設けられており、内輪６１の外周面
に周方向に連続して設けられる周溝６５の内部に臨まさ
れている。この周溝６５の一方の内壁面６６は、ほぼ垂
直に立ち上がっているが、他方の内壁面６７は、溝幅を
径方向外向きに広げるようにテーパ状に立ち上がってい
る。

【０００４】そして、外側のシールリップ５２は、径方
向内向きにほぼ垂直に延ばされて内輪６１の周溝６５の
テーパ状の内壁面６７に対して軽く接触させられてお
り、内側のシールリップ５３は、径方向内向きに斜めに
延ばされて内輪６１の周溝６５の垂直な内壁面６６に対
して非接触に近接させられている。

【０００５】このような密封装置５０では、外側のシー
ルリップ５２を周溝６５の内壁面６７に接触させてい
て、軸受内外をほぼ遮断しているため、温度上昇などに
伴い軸受内圧が上昇したときに、外側のシールリップ５
２が浮き上がったり、甚だしい場合には密封装置５０そ
のものが外れたりすることになる。

【０００６】そこで、本願出願人は、図９に示すよう
に、密封装置５０の外側のシールリップ５２の内周の厚
肉部５６の円周数箇所に空気抜き溝５７を設けて、この
空気抜き溝５７により軸受内外を常時連通させるように
したものを考えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
密封装置５０では、空気抜き溝５７が径方向に沿ってい
るために、回転動作中の遠心力により周溝６５内に存在
するグリースが空気抜き溝５７から漏れやすいことが指
摘される。特に、密封装置５０の使用対象を内輪６１を
固定として外輪６２を回転とするタイミングベルト用ア
イドラー軸受とした場合において、密封装置５０を回転
側の外輪６２に装着するとき、前記不具合が顕著に発生
する。

【０００８】したがって、本発明は、軸受内部の圧力上
昇を効果的に防止できるようにしながらも、空気抜き溝
から外部へのグリース漏れおよび外部からの異物の侵入
を長期にわたり効果的に防止できるようにすることを課
題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸受の一方の
軌道輪の軌道側周面の肩部に係止されて軸受の他方の軌
道輪側へ延ばされるシール本体部と、このシール本体部
の先端から径方向にほぼ垂直に延ばされかつ他方の軌道
輪の軌道側周面に周方向に連続して設けられる周溝の内
部に臨まされるシールリップとを備える密封装置におい
て、次のように構成する。

【００１０】本発明では、前記シールリップの内周部に
軸方向に沿う空気抜き用の溝が設けられており、前記シ
ールリップが軸受中心側へ傾くように前記周溝の内壁面
に対して圧接させられるもので、その状態において前記
空気抜き用の溝の底面が軸線に対して傾斜して当該溝が
軸受内外を常時連通する通気口となる。

【００１１】なお、前述のシールリップの径方向長さＡ
と軸方向厚みＢとの比を、４．５≦Ａ／Ｂ≦７となるよ
うに設定するのが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明では、シールリップの内周部に軸方向に
沿う空気抜き用の溝を設け、このシールリップを周溝の
内壁面に対して圧接させて軸受中心側へ傾かせることに
より、前記空気抜き用の溝の底面が軸線に対して傾斜し
て当該溝が軸受内外を常時連通する通気口となるように
している。これにより、軸受内部で圧力上昇してもその
圧力を効果的に逃がせるようになる。しかも、軸線に対
して傾斜する空気抜き用の溝の底面は、周溝内のグリー
スが外部へ向けて移動したときに、このグリースを軸受
内部側へ戻すように案内する。

【００１３】また、前述のようにシールリップの径方向
長さＡと軸方向厚みＢとの比を特定すれば、シールリッ
プの剛性を適度とし軸受の内・外輪の相対運動に対する
追従性を高めるようにしている。これにより、軸受が振
動や衝撃を受けても軌道輪の周溝内壁面に対するシール
リップの接触状態（シール締め代）があまり変化せずに
安定することになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の詳細を図１ないし図６に示す
実施例に基づいて説明する。図１ないし図５は本発明の
一実施例であり、図１は、密封装置の縦断面図、図２
は、シールリップの空気抜き用の溝を示す正面図、図３
は、密封装置を装着したアイドラー軸受の上半分の縦断
面図、図４は、図３の密封装置の拡大図、図５は、図４
のシールリップの拡大図である。図中、１０は密封装
置、２０はアイドラー軸受である。

【００１５】本発明の密封装置１０の説明に先立ち、そ
れの使用対象となるタイミングベルト用のアイドラー軸
受２０の構成を簡単に説明する。このアイドラー軸受２
０は、ボス形状の内輪２１と、内輪２１の軸方向左端側
の外周に同心状に配置されて図示しないタイミングベル
トが掛合される幅広の外輪２２と、内・外輪２１、２２
の両軌道溝間に転動自在に介装される複数個のボール２
３と、ボール２３を回転自在に保持する冠型の保持器２
４と、内輪２１の軸方向右端側の外周に外嵌装着される
ブラケット２５とを備えている。この軸受２０は、ブラ
ケット２５により所望の固定部（図示しない）に係止さ
れ、内輪２１の端面に設けてある長孔２６を貫通したボ
ルトなどの固定部材（図示しない）により固定部に固定
されるが、長孔２６内での位置を適宜選択することによ
り、軸受２０全体を左右方向に変位させてタイミングベ
ルトに適正な張力を付与するようになっている。

【００１６】密封装置１０は、外輪２２の内周肩部２７
に係止されて内輪１側へ延ばされるシール本体部１１
と、このシール本体部１１の内周に設けられて内輪２１
の外周面との間で密封部を形成する２つのシールリップ
１２、１３とを備えている。

【００１７】シール本体部１１は鋼板などの環状芯金１
４にゴムなどの弾性体１５を被着したものからなり、シ
ールリップ１２、１３は前述の弾性体１５と一体に形成
されるものである。前記２つのシールリップ１２、１３
は、シール本体部１１の内周に内径側へ二股に延びるよ
うに設けられており、内輪２１の外周面に周方向に連続
して設けられる周溝２８の内部に臨まされている。な
お、周溝２８の一方の内壁面２９は、ほぼ垂直に立ち上
がっているが、他方の内壁面３０は、溝幅を径方向外向
きに広げるようにテーパ状に立ち上がっている。

【００１８】また、外側シールリップ１２は、径方向内
向きにほぼ垂直に延ばされて内輪２１の周溝２８のテー
パ状の内壁面３０に対して軸受中心側へ傾くように圧接
させられており、内側シールリップ１３は、径方向内向
きに斜めに延ばされて内輪２１の周溝２８の垂直な内壁
面２９に対して非接触に近接させられている。このう
ち、外側シールリップ１２の内周の厚肉部１６の円周数
箇所には、軸方向に沿う空気抜き用の断面ほぼ半円形の
溝１７が設けられている。この溝１７は、その底面が外
側シールリップ１２が傾くことにより軸線に対して傾斜
するようになっており、結局、使用状態では当該溝１７
が軸受２０内外を常時連通する通気口となる。なお、空
気抜き用の溝１７は、少なくとも一つあればよく、その
数や断面形状については特に限定されない。

【００１９】次に、密封装置１０による動作を説明す
る。回転動作中において、内側シールリップ１３は、周
溝２８の垂直内壁面２９に対して非接触であるたってシ
ール抵抗がないが、この隙間は微小であっていわゆるラ
ビリンス隙間と呼ばれるものであるから、ここからの外
部へのグリース漏れは少なく制限される。また、軸受２
０内の内輪近傍のグリースは、回転遠心力により内側シ
ールリップ１３の内側傾斜面を介して外輪側へ送られる
ことになって、軸受２０内でグリース循環が効率よく行
われ、前記ラビリンス隙間の側へグリースが移動しにく
くなる。

【００２０】一方、外側シールリップ１２は、その先端
部の厚肉部１６が周溝２８のテーパ状内壁面３０に圧接
されているから、グリース漏れおよび外部から塵埃など
の異物侵入を阻止する。そして、外側シールリップ１２
の空気抜き用の溝１７が、軸受２０内外を常時連通する
通気口となるから、軸受２０の高速回転時などに軸受２
０の内部に発生する圧力を減じることができる。

【００２１】しかも、回転中における前記軸受２０内外
を常時連通する通気口となる溝１７からのグリース漏れ
は、微量だけ発生したけれども、図９に示す従来例に比
べてかなり少なくて済んでいる。このことは、密封装置
１０を装着した軸受を回転させながら振動を与えるよう
にしたときの軸受からのグリース漏れを調べる実験によ
り判った。実験に用いた軸受は、呼び番号ＪＩＳ６００
７であり、軸受の保持器を強化ポリアミド樹脂、グリー
スをウレア系グリース、溝１７とテーパ状内壁面３０と
の間のラジアル隙間を７〜１７μｍ、周溝２８へのグリ
ース付着量０．１ｇとしている。実験での回転数は７０
００ｒｐｍ、実験時間を３時間、軸受に対する荷重を９
８０Ｎ（１００ｋｇｆ）としている。結果としてグリー
ス漏れ量は、本実施例構造の場合だと０ｇ、図９に示す
従来例構造の場合だと０．０３ｇであった。したがっ
て、本発明のように、溝１７を軸方向に沿う形状として
外側シールリップ１２を傾けて溝１７を軸線に対して傾
斜させる構造により、漏れようとするグリースを内部へ
戻す作用が発生することによりグリース漏れを低減でき
るようになったと考えられる。また、前述の実験に用い
た軸受を雰囲気温度１５０℃の高温槽に６時間放置した
が、密封装置１０の浮き上がりや外れが認められなかっ
た。したがって、前述の溝１７により軸受内部圧力の低
減作用が発揮されたと言える。

【００２２】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ない。まず、本発明の他の実施例にかかる図６に示すよ
うに、密封装置１０を内輪２１に取り付けて、密封装置
１０のシールリップ１２、１３による密封部を外輪２２
側に形成するようにしてもよい。図６は、図４に対応す
る図であり、図において図４と対応するものに同一符号
を付してある。この場合も、回転遠心力による溝１７の
グリース戻し作用が得られる。また、本発明の密封装置
１０の使用対象とする軸受についても図３に示すアイド
ラー軸受だけに限定されるものでなく、種々なタイプの
軸受が考えられる。さらに、密封装置１０の外側シール
リップ１２は、その径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比
を４．５≦Ａ／Ｂ≦７となるように設定するのが好まし
い。このＡ／Ｂの数値は、小さくなればリップ剛性が増
加し、大きくなればリップ剛性が低下する。この数値
は、後述する実験結果に基づいて特定している。すなわ
ち、実験としては、溝１７が形成されていない外側シー
ルリップ１２を持つ密封装置１０を装着した軸受を回転
させながら振動を与えたときに、軸受からのグリース漏
れを調べるものである。実験に用いた軸受は、呼び番号
ＪＩＳ６００７であり、軸受の保持器を強化ポリアミド
樹脂、動定格荷重〔Ｃ〕を１２５０ｋｇ（ＯＬＤ）、静
定格荷重〔Ｃ０〕を９１５ｋｇ（ＯＬＤ）、グリースを
ウレア系グリースとしている。実験に用いた密封装置１
０では、弾性体１５の素材をフッ素系ゴム、外径寸法Ｄ
をφ６２ｍｍ、外径から外側シールリップ１２の先端ま
での径方向長さＣを７．１ｍｍで一定とし、前述の外側
シールリップ１２の径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比
を種々に設定した複数種類Ｎ１〜Ｎ１１の密封装置１０
を用いている。このうちＮ１〜Ｎ７が４．５≦Ａ／Ｂ≦
７に含まれるものであり、Ｎ８〜Ｎ１１が４．５≦Ａ／
Ｂ≦７に含まれないものである。結果としては、図７に
示すように、Ｎ１〜Ｎ５がグリース漏れ無し、Ｎ６〜Ｎ
１１がグリース漏れ有りとなった。これらの結果から、
外側シールリップ１２の径方向長さＡと軸方向厚みＢと
の比Ａ／Ｂの下限値を４．５、上限値を７にそれぞれ特
定した。但し、４．５≦Ａ／Ｂ≦７に含まれるＮ６とＮ
７でもグリース漏れがあったことからすると、実験に用
いた密封装置１０の例では、外側シールリップ１２の軸
方向厚みＢが０．２ｍｍ未満になるとリップ剛性が低下
し過ぎることになり、また、０．４ｍｍを越えるとリッ
プ剛性が高くなり過ぎることになる。このことから、実
験に用いた密封装置１０の例に限ると、軸方向厚みＢに
ついても０．２〜０．４ｍｍの範囲内に設定するのがよ
り好ましいと言える。したがって、最も好ましくは、図
７において太い実線Ｘの範囲内に特定するように、径方
向長さＡと軸方向厚みＢとの比Ａ／Ｂに加えて軸方向厚
みＢを設定するのがよい。このように外側シールリップ
１２の径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比を考慮しなが
ら溝１７を形成することにより、グリース洩れ防止を図
る上でより効果的な構造とすることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、シールリップを傾かせて当
該シールリップの内周に設けた空気抜き用の溝を軸線に
対して傾斜させていることにより、軸受内部で圧力上昇
してもその圧力を効果的に逃がせるようにしているとと
もに、軸受の一方軌道輪に設けられる周溝内のグリース
が外部へ漏れようとしてもこのグリースを軸受内部側へ
戻すように案内させるようにしているから、軸受内部の
圧力上昇を効果的に防止できるようにしながらも、空気
抜き溝から外部へのグリース漏れおよび外部からの異物
の侵入を長期にわたり効果的に防止できるようになる。

【００２４】また、本発明では、密封装置のシールリッ
プの径方向長さと軸方向厚みとの比を特定することによ
り、シールリップの剛性を適度とし軸受の内・外輪の相
対運動に対する追従性を高めるようにしているから、軸
受が振動や衝撃を受けても軌道輪の周溝内壁面に対する
シールリップの接触状態（シールしめしろ）をほとんど
変化させずに安定化することができて、軸受内部からの
グリース漏れを阻止できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密封装置の一実施例の上半分の縦断面
図。

【図２】同密封装置のシールリップの空気抜き用の溝を
示す正面図。

【図３】同密封装置を装着したアイドラー軸受の上半分
の縦断面図。

【図４】図３の密封装置の拡大図。

【図５】図４のシールリップの拡大図。

【図６】本発明の密封装置の他の実施例にかかり、図４
に対応する縦断面図。

【図７】グリース漏れ実験の結果を示すグラフ。

【図８】従来例１の軸受の密封装置の上半分の縦断面
図。

【図９】従来例２の軸受の密封装置の上半分の縦断面
図。

【符号の説明】

１０ 密封装置 １１ 密封装置のシール本体部 １２ 密封装置の外側シールリップ ２０ アイドラー軸受 ２１ 内輪 ２２ 外輪 ２７ 外輪の内周肩部 ２８ 内輪の周溝 ３０ 周溝のテーパ状内壁面

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【手続補正書】

【提出日】平成６年９月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ない。まず、本発明の他の実施例にかかる図６に示すよ
うに、密封装置１０を内輪２１に取り付けて、密封装置
１０のシールリップ１２、１３による密封部を外輪２２
側に形成するようにしてもよい。図６は、図４に対応す
る図であり、図において図４と対応するものに同一符号
を付してある。この場合も、回転遠心力による溝１７の
グリース戻し作用が得られる。また、本発明の密封装置
１０の使用対象とする軸受についても図３に示すアイド
ラー軸受だけに限定されるものでなく、種々なタイプの
軸受が考えられる。さらに、密封装置１０の外側シール
リップ１２は、その径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比
を４．５≦Ａ／Ｂ≦７となるように設定するのが好まし
い。このＡ／Ｂの数値は、小さくなればリップ剛性が増
加し、大きくなればリップ剛性が低下する。この数値
は、後述する実験結果に基づいて特定している。すなわ
ち、実験としては、溝１７が形成されていない外側シー
ルリップ１２を持つ密封装置１０を装着した軸受を回転
させながら振動を与えたときに、軸受からのグリース漏
れを調べるものである。実験に用いた軸受は、呼び番号
ＪＩＳ６００７であり、軸受の保持器を強化ポリアミド
樹脂、動定格荷重〔Ｃ〕を１２５０ｋｇ（旧ＪＩＳ）、
静定格荷重〔Ｃ０〕を９１５ｋｇ（旧ＪＩＳ）、グリー
スをウレア系グリースとしている。実験に用いた密封装
置１０では、弾性体１５の素材をフッ素系ゴム、外径寸
法Ｄをφ６２ｍｍ、外径から外側シールリップ１２の先
端までの径方向長さＣを７．１ｍｍで一定とし、前述の
外側シールリップ１２の径方向長さＡと軸方向厚みＢと
の比を種々に設定した複数種類Ｎ１〜Ｎ１１の密封装置
１０を用いている。このうちＮ１〜Ｎ７が４．５≦Ａ／
Ｂ≦７に含まれるものであり、Ｎ８〜Ｎ１１が４．５≦
Ａ／Ｂ≦７に含まれないものである。結果としては、図
７に示すように、Ｎ１〜Ｎ５がグリース漏れ無し、Ｎ６
〜Ｎ１１がグリース漏れ有りとなった。これらの結果か
ら、外側シールリップ１２の径方向長さＡと軸方向厚み
Ｂとの比Ａ／Ｂの下限値を４．５、上限値を７にそれぞ
れ特定した。但し、４．５≦Ａ／Ｂ≦７に含まれるＮ６
とＮ７でもグリース漏れがあったことからすると、実験
に用いた密封装置１０の例では、外側シールリップ１２
の軸方向厚みＢが０．２ｍｍ未満になるとリップ剛性が
低下し過ぎることになり、また、０．４ｍｍを越えると
リップ剛性が高くなり過ぎることになる。このことか
ら、実験に用いた密封装置１０の例に限ると、軸方向厚
みＢについても０．２〜０．４ｍｍの範囲内に設定する
のがより好ましいと言える。したがって、最も好ましく
は、図７において太い実線Ｘの範囲内に特定するよう
に、径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比Ａ／Ｂに加えて
軸方向厚みＢを設定するのがよい。このように外側シー
ルリップ１２の径方向長さＡと軸方向厚みＢとの比を考
慮しながら溝１７を形成することにより、グリース洩れ
防止を図る上でより効果的な構造とすることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受の一方の軌道輪の軌道側周面の肩部
   に係止されて軸受の他方の軌道輪側へ延ばされるシール
   本体部と、このシール本体部の先端から径方向にほぼ垂
   直に延ばされかつ他方の軌道輪の軌道側周面に周方向に
   連続して設けられる周溝の内部に臨まされるシールリッ
   プとを備える密封装置であって、 前記シールリップの内周部に軸方向に沿う空気抜き用の
   溝が設けられており、 前記シールリップが軸受中心側へ傾くように前記周溝の
   内壁面に対して圧接させられるもので、その状態におい
   て前記空気抜き用の溝の底面が軸線に対して傾斜して当
   該溝が軸受内外を常時連通する通気口となる、ことを特
   徴とする軸受の密封装置。
2. 【請求項２】 前記シールリップの径方向長さＡと軸方
   向厚みＢとの比が、４．５≦Ａ／Ｂ≦７となるように設
   定されている、ことを特徴とする請求項１の軸受の密封
   装置。