(57)【要約】  【課題】  プーリ付き転がり軸受のトルクの増大を防止しつつ、転がり軸受の内部への泥水等の浸入を防止することを課題とする。  【解決手段】  外輪３の内周面の両端部に装着されるシール部材７の軸方向の外側に位置し、内輪４の外周面の両端部に装着されるスリンガ８と、前記内輪４の外周面に摺接するシールリップ１３と、前記シール部材７と対面する前記スリンガ８の側面に摺接するアキシアルリップとを設けたプーリ付き転がり軸受において、前記アキシアルリップが、軸方向外側に向かって拡径する第１アキシアルリップ１６ａと、軸方向外側に向かって縮径する第２アキシアルリップ１６ｂとからなり、前記第１、第２アキシアルリップ１６ａ、１６ｂは、前記外輪３の回転が停止している状態で前記スリンガ８に接触し、前記外輪３の高速回転状態で、前記第１アキシアルリップ１６ａが遠心力により径方向外側に変形して前記スリンガ８と非接触になるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面を有し、外周面にプーリを装着した外輪と、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配置される複数の転動体と、
前記外輪の内周面の両端部に装着されるシール部材と、
前記シール部材の軸方向の外側に位置し、前記内輪の外周面の両端部に装着されるスリンガと、を備え、
前記シール部材に、前記内輪の外周面に摺接するシールリップと、前記シール部材と対面する前記スリンガの側面に摺接するアキシアルリップとを設けたプーリ付き転がり軸受において、
前記アキシアルリップが、軸方向外側に向かって拡径する第１アキシアルリップと、軸方向外側に向かって縮径する第２アキシアルリップとからなり、
前記第１アキシアルリップと第２アキシアルリップは、前記外輪の回転が停止している状態で前記スリンガに接触し、前記外輪の高速回転状態で、前記第１アキシアルリップが遠心力により径方向外側に変形して前記スリンガと非接触になることを特徴とするプーリ付き転がり軸受。
【請求項２】
前記スリンガは、前記第２アキシアルリップとの接触位置よりも径方向外側部分が軸方向外側に広がるように傾斜し、この傾斜部分に前記第１アキシアルリップが前記外輪の回転が停止している状態で接触することを特徴とする請求項１記載のプーリ付き転がり軸受。
【請求項３】
前記第１アキシアルリップの厚みが、前記第２アキシアルリップの厚みの０．２〜１倍である請求項１又は２記載のプーリ付き転がり軸受。
【請求項４】
前記第１アキシアルリップと前記シール部材との角度θが、１０°〜８０°の範囲に規定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のプーリ付き転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プーリを回転自在に支持する転がり軸受の内部に、水、泥、塵埃などの異物の浸入を防止することができるプーリ付き転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
プーリ付き転がり軸受は、例えば、アイドラプーリやテンションプーリといった自動車用のエンジン周辺補機の駆動に使用されており、外部に露出する組付けであるため、プーリを回転自在に支持する転がり軸受の内部に、水、泥、塵埃などの異物の浸入を防止するために、円環状のシールで外輪と内輪の間を覆う密封装置を備えている。
【０００３】
この種のプーリ付き転がり軸受では、内輪と外輪が相対回転するため、シールを外輪と内輪に完全に固定することはできない。
【０００４】
このため、シールの外周を外輪に固定し、シールの内周にシールリップを設け、このシールリップを内輪に摺接させることにより、内輪と外輪の相対的な回転を許容している。
【０００５】
そして、アイドラ用のプーリ付き転がり軸受など高速回転で使用されるものは、シールの摺動部の発熱を防止するために、シールリップはしめしろの少ない軽接触タイプにする必要がある。また、高速回転する外輪に固定されたシールも高速回転するため、シールリップが回転の遠心力により変形して、シールリップのしめしろが更に小さくなり、密封性が低下する。
【０００６】
そのため、外輪と内輪の間をシールで覆うだけでは、外部からの水や塵に対する密封性が十分とはいえず、水や塵がシールリップと内輪の間から軸受内部に侵入するのを抑制することが困難なことから、シールの外側にスリンガと呼ばれる遮蔽板を配設して、シールリップに直接水や塵がかからないようにすると共に、シールとスリンガの間に入った水や塵を軸受の回転時の遠心力により、外部に飛ばすようにしている。
【０００７】
また、防水性を高めるために、シールリップと内輪とのしめしろを大きくすると、トルクが大きくなるので、高速回転性能に支障がでる。
【０００８】
さらに、回転による遠心力によりシールリップが外径側に撓んで変形すると、シールリップと内輪との接触状態が変化し、防水性が低下するという問題がある。
【０００９】
従来、このような問題を解決するために、図７に示すように、スリンガ１０５の内周側の軸に平行な部位１０５ａに摺接するシールリップ１１１を有するシール本体１１０のスリンガ１０５側の側面に、軸方向外方に向かって拡径する円環形状のアキシアルリップ１１２を形成し、このアキシアルリップ１１２をスリンガ１０５の軸に垂直な部位１０５ｂに摺接させて、水や塵等の異物がシールリップ１１１の周囲に達する径路を塞いで、軸受の防水性、防塵性を高め、軸受の密封性能を向上させる方法が提案されている（特許文献１）。
【００１０】
ところが、外輪が回転するプーリ付き転がり軸受では、外輪に固定されたシールは外輪と共に回転するため、回転による遠心力を受ける。そして、特許文献１に記載されたような、アキシアルリップ１１２が軸受外方に向けて外径側に拡径する構成では、軸受の高速回転時には、遠心力がアキシアルリップ１１２を外径側に引っ張るように働いて、アキシアルリップ１１２とスリンガ１０５の垂直な部位１０５ｂの間に隙間が生じることがあるため、水や塵等の異物がこの隙間から軸受の内部に侵入することが考えられる。
【００１１】
このような高速回転時におけるアキシアルリップ１１２とスリンガ１０５の垂直な部位１０５ｂの間に隙間が生じることによる密封性能の低下を防止する転がり軸受用密封装置が特許文献２に開示されている。
【００１２】
この特許文献２に開示された転がり軸受用密封装置は、図８に示すように、転がり軸受のシール１２０の側面１２１に、スリンガ１３０に向かってアキシアルリップ１２２を形成している。そして、アキシアルリップ１２２の先端に、軸受の外方に向かって拡径し、軸受の回転停止状態でスリンガ１３０に接触状態とされる円錐形状の第１摺接部１２３と、軸受外方に向かって縮径し、軸受の回転停止状態でスリンガ１３０に非接触とされる逆円錐形状の第２摺接部１２４とを形成しており、アキシアルリップ１２２の第２摺接部１２４が、軸受の高速回転状態では遠心力作用によりスリンガ１３０の凸状部１３１と接触状態となる構成にしている。なお、図８において、符号１４０は、転がり軸受の外輪、符号１５０は、転がり軸受の内輪を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−１１７３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記特許文献２に開示された転がり軸受用密封装置は、高速回転時に第１摺接部１２３に作用する遠心力によってシール性が低下して泥水が浸入しても、スリンガ１３０と第２摺接部１２４によってそれ以上内部への泥水の浸入を防止することができる。
【００１５】
しかしながら、この特許文献２に開示された転がり軸受用密封装置においては、軸受の運転が停止すると第２摺接部１２４はスリンガと非接触となるため、高速回転時に第１摺接部１２３、第２摺接部１２４、スリンガ１３０で囲まれた空間に浸入した泥水が軸受内部に浸入し、錆、焼き付き等の軸受不具合の原因になる。
【００１６】
そこで、この発明は、プーリ付き転がり軸受のトルクの増大を防止しつつ、転がり軸受の内部への泥水等の浸入を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の課題を解決するために、この発明は、内周面に外輪軌道面を有し、外周面にプーリを装着した外輪と、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配置される複数の転動体と、前記外輪の内周面の両端部に装着されるシール部材と、前記シール部材の軸方向の外側に位置し、前記内輪の外周面の両端部に装着されるスリンガとを備え、前記シール部材に、前記内輪の外周面に摺接するシールリップと、前記シール部材と対面する前記スリンガの側面に摺接するアキシアルリップとを設けたプーリ付き転がり軸受において、前記アキシアルリップが、軸方向外側に向かって拡径する第１アキシアルリップと、軸方向外側に向かって縮径する第２アキシャルリップとからなり、前記第１アキシアルリップと第２アキシアルリップは、前記外輪の回転が停止している状態で前記スリンガに接触し、前記外輪の高速回転状態で、前記第１アキシアルリップが遠心力により径方向外側に変形して前記スリンガと非接触になることを特徴とする。
【００１８】
前記スリンガは、前記第２アキシアルリップとの接触位置よりも径方向外側部分が軸方向外側に広がるように傾斜し、この傾斜部分に前記第１アキシアルリップが前記外輪の回転が停止している状態で接触する構成にすることができる。
【００１９】
前記第１アキシアルリップの厚みは、前記第２アキシアルリップの厚みの０．２〜１倍にすることで、第１アキシアルリップが遠心力により径方向外側に変形し易くなる。
【００２０】
また、前記第１アキシアルリップと前記シール部材との角度θは、１０°〜８０°の範囲に規定することが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、この発明によれば、第１アキシアルリップと第２アキシアルリップが外輪の回転が停止している状態でスリンガに接触しているので、シール部材とスリンガの間に水や塵などが入り難い。そして、第1アキシアルリップは、高速運転時に、遠心力により径方向外側に変形し、スリンガと非接触になるが、第１アキシアルリップとスリンガの間から泥水が浸入しても第２アキシアルリップとスリンガの接触によりそれ以上内部への泥水浸入が防止される。さらに、シール部材が高速回転しているため、シール部材に付着した泥水は遠心力により径方向外側へ飛ばされて軸受外部へ排出される。この際に、第２アキシアルリップが遠心力により変形して、スリンガへの押し付け力が増加しても、第1アキシアルリップがスリンガと非接触となるため、トルク増加は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係るプーリ付き転がり軸受の縦断面図である。
【図２】外輪の回転が停止している状態の図１の転がり軸受部分を示す拡大縦断面図である。
【図３】外輪が高速回転している状態の図１の転がり軸受部分を示す拡大縦断面図である。
【図４】図１のシール部材とスリンガを示す拡大縦断面図である。
【図５】第１アキシアルリップのシール部材に対する角度が小さい場合を示す参考図である。
【図６】第１アキシアルリップのシール部材に対する角度が大きい場合を示す参考図である。
【図７】従来例の部分拡大図である。
【図８】他の従来例の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に示すように、プーリ付き転がり軸受は、転がり軸受１と、その転がり軸受１によって回転自在に支持されたプーリ２とを有する。
【００２５】
転がり軸受１は、図１〜図３に示すように、内周面に外輪軌道面３ａを有し、外周面にプーリ２が装着される外輪３と、外周面に内輪軌道面４ａを有する内輪４と、前記外輪軌道面３ａと前記内輪軌道面４ａとの間に転動自在に配置される複数の転動体５と、この複数の転動体５を所定の間隔で保持する保持器６とからなる。図１〜図３に示す実施形態は、転動体５としてボールを使用した深溝玉軸受であるが、転動体５として円筒ころを使用した円筒ころ軸受であってもよい。なお、以下の説明では、転がり軸受１において、転がり軸受１の中心軸に沿った方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿った方向を「周方向」と呼ぶ。
【００２６】
前記外輪３と内輪４の対向部間に形成された軸受開口の両端開口は、外輪３の内周面の両端部に装着されるシール部材７と、前記シール部材７の軸方向の外側に位置し、前記内輪４の外周面の両端部に装着されるスリンガ８とによって密封されている。
【００２７】
シール部材７は、図２〜図４に示すように、金属製の芯金９の軸受外側をゴム製の被覆部１０で覆った円環状の部材であって、シール部材７の外周縁部にはシール部材７を外輪３に取付けるための固定部１１が形成されている。そして、固定部１１が外輪３の内径面に設けられたシール溝１２に装着されて、シール部材７が外輪３の内径面に固定されている。
【００２８】
前記シール部材７の内周縁部の軸受内側にはシールリップ１３が形成されており、シールリップ１３が内輪４の外径面の端部に形成されたシール溝１４の内側壁１４ａに弾性接触している。シール部材７が外輪３と共に高速回転すると、シールリップ１３はシール溝１４の内側壁１４ａに摺接しながら高速回転する。そのため、シールリップ１３は内側壁１４ａに対して軽接触とされている。
【００２９】
前記内輪４の外径面の端部に形成されたシール溝１４の外側には、円筒形のランド部１５が形成され、このランド部１５にスリンガ８が装着されている。
【００３０】
このスリンガ８は円環状の金属板である。スリンガ８には、その内周側に内周の端を転がり軸受１の内側向きに円筒状に曲げた円筒部８ａが形成されている。円筒部８ａが内輪４の外径側のランド部１５に圧入されることで、スリンガ８が内輪４に固定されている。
【００３１】
前記スリンガ８の円筒部８ａの外側端は、外径側に折り曲げられ、シール部材７の側面と軸方向に対面するフランジ８ｂになっている。フランジ８ｂは、円筒部８ａの外側端から径方向外側から保持器６の内径面よりやや径方向外側まで垂直に延びる垂直部８ｃと、当該垂直部８ｃの外側端から軸方向外側かつ径方向外側に向けて傾斜して延びる傾斜部８ｄとを含む。
【００３２】
前記シール部材７の芯金９を覆う被覆部１０は、前記スリンガ８のフランジ８ｂと対面する部分が平坦面に形成され、この平坦面の径方向のほぼ中央部分に、軸方向外側に向かって拡径する第１アキシアルリップ１６ａと、この第１アキシアルリップ１６ａの内径側に、軸方向外側に向かって縮径する第２アキシアルリップ１６ｂとが形成されている。第１アキシアルリップ１６ａは、被覆部１０の軸方向外側端面のうちボールＰＣＤよりもやや内径側から軸方向外側かつ径方向外側に傾斜して延びている。軸受非回転時に、第１アキシアルリップ１６ａは傾斜部８ｄに接触している。第２アキシアルリップ１６ｂは、被覆部１０の軸方向外側端面のうち垂直部８ｃと傾斜部８ｄとの境界部分と軸方向に対向する部分から軸方向外側かつ径方向内側に傾斜して延びている。軸受非回転時に、第２アキシアルリップ１６ｂは垂直部８ｃに接触している。
【００３３】
前記第１アキシアルリップ１６ａと第２アキシアルリップ１６ｂは、前記外輪３の回転が停止している状態で前記スリンガ８のフランジ８ｂの傾斜部８ｄに接触し、前記外輪３の高速回転状態で、前記第１アキシアルリップ１６ａが遠心力により径方向外側に変形して前記スリンガ８のフランジ８ｂと非接触になるように形成されている。そして、前記第１アキシアルリップ１６ａは、外輪３の高速回転状態で、遠心力により径方向外側に変形して前記スリンガ８のフランジ８ｂと非接触になる。
【００３４】
前記スリンガ８のフランジ８ｂは、その内径側が転がり軸受１の軸心に対して垂直な垂直面に形成され、この垂直面に第２アキシアルリップ１６ｂが接触し、第２アキシアルリップ１６ｂが接触する垂直面の径方向外側部分が軸方向外側に広がる傾斜面に形成され、この傾斜面に第１アキシアルリップ１６ａの外径端が接触するようになっている。
【００３５】
前記第１アキシアルリップ１６ａとシール部材７の被覆部１０の平坦面との角度θは、１０°〜８０°、好ましくは、４０°〜６０°に規定している。４０°よりも小さい角度であると、図５に示すように、前記第１アキシアルリップ１６ａと前記スリンガ８のフランジ８ｂの傾斜面との接触部分がフランジ８ｂの傾斜面の外径側になり、スリンガ８と外輪３とが干渉するおそれが生じる。また、６０°よりも大きい角度にすると、図６に示すように、前記第１アキシアルリップ１６ａと前記スリンガ８のフランジ８ｂの傾斜面との接触部分がフランジ８ｂの傾斜面の内径側になり、前記スリンガ８のフランジ８ｂが軸方向外側に広がるように形成せざるを得なくなり、軸方向寸法が大型化する。
【００３６】
以上のように、第１アキシアルリップ１６ａは、スリンガ８のフランジ８ｂのうち径方向外方に傾斜する傾斜面に接触しており、高速回転時に、第１アキシアルリップ１６ａが突っかからずスムーズにフランジ８ｂに対して非接触になるようにしている。即ち、高速運転時、第１アキシアルリップ１６ａは遠心力により径方向外側に変形し、スリンガ８のフランジ８ｂと非接触になる。そして、第２アキシアルリップ１６ｂは遠心力によって、径方向外側に変形しても、スリンガ８のフランジ８ｂと非接触になることはない。そのため、第１アキシアルリップ１６ａとスリンガ８のフランジ８ｂの間から泥水が浸入しても第２アキシアルリップ１６ｂとスリンガ８のフランジ８ｂの接触により、それ以上内部への泥水浸入が防止される。さらに、シール部材７が高速回転しているため、シール部材７に付着した泥水は遠心力により径方向外側へ飛ばされて軸受外部へ排出される。この際に、第２アキシアルリップ１６ｂが遠心力により変形して、スリンガ８のフランジ８ｂへの押し付け力が増加しても、第１アキシアルリップ１６ａがスリンガ８のフランジ８ｂと非接触となるため、トルク増加は抑制される。
【００３７】
高速回転時に、第１アキシアルリップ１６ａは遠心力により径方向外側に変形し易くするために、第１アキシアルリップ１６ａの厚みは、第２アキシアルリップ１６ｂの厚みよりも薄く、第２アキシアルリップ１６ｂの厚みの０．２〜１倍に形成することが望ましい。
【００３８】
前記転がり軸受１の内輪４は、その内側に挿入されたボルト１９をプーリ軸１７の軸端面に形成されたねじ孔１８にねじ込むことによって非回転の支持とされる。
【００３９】
ここで、図１に示すように、ボルト１９は、ねじ軸１９ａの端部に大径軸部１９ｂが設けられ、その大径軸部１９ｂの端部にフランジ１９ｃと、そのフランジ１９ｃの端面に頭部１９ｄが設けられた構成とされており、上記大径軸部１９ｂが転がり軸受１の内輪４に嵌合され、プーリ軸１７のねじ孔１８にねじ軸１９ａをねじ込んで締め付けることによって、内輪４がフランジ１９ｃとプーリ軸１７の軸端面で両側から挟持して固定される。
【００４０】
プーリ２は、外周部にベルト案内輪２２を有し、そのベルト案内輪２２の内径面に環状フランジ２３が形成され、その環状フランジ２３の内径部にボス部２４が設けられている。また、ボス部２４の一方の端部には内向きフランジ２５が設けられ、その内向きフランジ２５の外側面はテーパ面２６とされている。
【００４１】
なお、プーリ２は、樹脂製で、外輪３の外径面に一体にモールド成型されており、外輪３とプーリ２との相対回転を防止するために、外輪３の外径面にローレット加工を施している。また、プーリ２は、金属の成形品、あるいは金属の旋削加工品であってもよい。
【００４２】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００４３】
１        ：転がり軸受
２        ：プーリ
３        ：外輪
３ａ      ：外輪軌道面
４        ：内輪
４ａ      ：内輪軌道面
５        ：転動体
６        ：保持器
７        ：シール部材
８        ：スリンガ
１３      ：シールリップ
１６ａ    ：第１アキシアルリップ
１６ｂ    ：第２アキシアルリップ
１７      ：プーリ軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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