(57)【要約】【課題】外輪や内輪の変形が抑制されて、軸受の組み込み性が良好となり、かつ、外部雰囲気が大気環境から真空環境に変動しても密封性が保持される密封軸受を提供する。【解決手段】内輪１２及び外輪１３と、内輪１２と外輪１３との間に複数配置される転動体１４と、複数の転動体１４を周方向に沿って保持する保持器１５と、内輪１２と外輪１３との間の開口部に配置されるシール体１６とを備えた密封軸受であって、シール体１６は、繊維製の環状体であり、内輪１２及び外輪１３のうち、一方の軌道輪の軌道面を有する側の面の縁に環状の段部２１が形成され、この段部２１にシール体１６が組み入れられ、一方の軌道輪の端面に環状の押さえ部材２２が配されることにより、シール体１６の一端が一方の軌道輪の段部２１と押さえ部材２２により固定され、内輪１２及び外輪１３のうち、他方の軌道輪の軌道面を有する側の面に、シール体１６の他端が摺動自在に接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、前記内輪の径方向外側に配置される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に複数配置される転動体と、前記複数の転動体を周方向に沿って保持する保持器と、前記内輪と前記外輪との間の開口部に配置され、軸受内空間を密封するシール体とを備えた密封軸受であって、
前記シール体は、繊維製の環状体であり、
前記内輪及び前記外輪のうち、一方の軌道輪の軌道面を有する側の面の縁に環状の段部が形成され、この段部に前記シール体が組み入れられ、
前記一方の軌道輪の端面に環状の押さえ部材が配されることにより、前記シール体の一端が前記一方の軌道輪の段部と前記押さえ部材により固定され、
前記内輪及び前記外輪のうち、他方の軌道輪の軌道面を有する側の面に、前記シール体の他端が摺動自在に接触することを特徴とする密封軸受。
【請求項２】
前記シール体の前記転動体側の面に第１補強部材が配され、前記他方の軌道輪の軌道面を有する側の面と前記第１補強部材との間に隙間を形成する請求項１に記載の密封軸受。
【請求項３】
前記シール体の前記転動体側の反対側の面に第２補強部材が配され、前記他方の軌道輪の軌道面を有する側の面と前記第２補強部材との間に隙間を形成する請求項２に記載の密封軸受。
【請求項４】
宇宙空間で使用される請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、泥や砂など異物混入の恐れのある環境で使用される接触型シールを備えた密封軸受、特に、外部雰囲気が大気環境から真空環境に変動しても使用可能な密封軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
内輪と外輪の間の軸受内空間をシールするシール体を備えた密封軸受としては、特許文献１に示す密封軸受が知られている。この密封軸受１ａは、図２に示すように、内輪２及び外輪３に形成したシール溝２ａ、３ａに、両外周縁６ｂが環状のゴムからなり、外周面が所定のメッシュを有するフィルタ６ｃから形成された円筒状のシール体６ａを配した軸受である。この密封軸受１ａは、シール体６ａの外周面は所定のメッシュを有するフィルタ６ｃから構成されている。
【０００３】
ところで、シール体６ａの外周縁６ｂは、ゴム製であるので、ゴムの弾性によって内輪と外輪の間の相対変位に対して追随性を有するが、ゴムは低温や高温で分子構造の変化による硬化や脆化、劣化が生じる。このため、外部雰囲気が大気環境から真空環境への変動等、気圧、温度等に大きな変動が生じた場合、シール体６ａの劣化が生じ、密封性を保てなくなるおそれが生じる。
【０００４】
これに対し、シール体として、金属等の塑性変形可能な材料を用い、繊維を挟み込んだシールド板を用いることが考えられる。このシールド板は、塑性変形させてシール溝に固定して使用される。
【０００５】
しかし、このシールド板をシール溝に固定するとき、シールド板を塑性変形させるため、シール溝を押し広げようとする力がかかる場合がある。この場合、外輪や内輪が弾性変形し、結果的に軸受の組み込み性が悪化することとなる。
【０００６】
これに対し、特許文献２に記載の密封軸受を用いることが考えられる。この密封軸受１ｂは、図３（ａ）に示すように、外輪３に形成した環状溝３ｂに、繊維から構成される環状のシール体６ｄを挿入した軸受である。そして、この密封軸受１ｂのシール体６ｄの外面に、止め輪７を配し、シール体６ｄを外輪３に固定する。
【０００７】
図３（ｂ）に示すようなＣリング等の止め輪７を、図３（ｃ）に示すように、外部から内輪２と外輪３の間に挿入し、図３（ａ）に示すように、外輪３の環状溝３ｂにはめ込んで使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２５０３５４号公報
【特許文献２】特開２０１７−８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、止め輪７の高さは、図３（ｃ）に示すように、内輪２と外輪３の間の幅より短い長さとなるため、外輪３の環状溝３ｂにはめ込んだとき、内輪２側のシール体６ｄの部分に、止め輪７が配されない部分が生じる。この場合、軸受環境の変動等により、樹脂製のシール体６ｄにアキシャル方向外側への変形等が生じるおそれがあり、その結果、密封性が低下し、異物が軸受内空間に侵入するおそれがある。
【００１０】
また、止め輪７としてＣリングを使用した場合、Ｃリングの周方向１箇所に設けられる開口部でも、軸受環境の変動等により、樹脂製のシール体６ｄにアキシャル方向外側への変形等が生じるおそれがあり、その結果、密封性が低下する可能性がある。
【００１１】
そこで、この発明は、外輪や内輪の変形が抑制されて、軸受の組み込み性が良好となり、かつ、外部雰囲気が大気環境から真空環境に変動しても密封性が保持される密封軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、この発明は、内輪と、前記内輪の径方向外側に配置される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に複数配置される転動体と、前記複数の転動体を周方向に沿って保持する保持器と、前記内輪と前記外輪との間の開口部に配置され、軸受内空間を密封するシール体とを備えた密封軸受であって、前記シール体は、繊維製の環状体であり、前記内輪及び前記外輪のうち、一方の軌道輪の軌道面を有する側の面の縁に環状の段部が形成され、この段部に前記シール体が組み入れられ、前記一方の軌道輪の端面に環状の押さえ部材が配されることにより、前記シール体の一端が前記一方の軌道輪の段部と前記押さえ部材により固定され、前記内輪及び前記外輪のうち、他方の軌道輪の軌道面を有する側の面に、前記シール体の他端が摺動自在に接触することを特徴とすることにより、前記の課題を解決しようとするものである。
【００１３】
また、前記シール体の前記転動体側の面に第１補強部材が配され、前記他方の軌道輪の軌道面を有する側の面と前記第１補強部材との間に隙間を形成してもよい。
さらに、前記シール体の前記転動体側と反対側の面に第２補強部材が配され、前記他方の軌道輪の軌道面を有する側の面と前記第２補強部材との間に隙間を形成してもよい。  
【００１４】
また、本発明の密封軸受は、宇宙空間で使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る密封軸受は、所定の軌道輪の軌道面の縁に段部を有し、かつ、その軌道輪の端面に環状の押さえ部材が配されるので、シール体をその軌道輪の段部にはめ込む際、力が加わって変形が生じるのを防止でき、軸受の組み込み性が良好となる。
また、シール体の転動体側の面や転動体側と反対側の面に補強部材が配される場合は、これらの補強部材により、繊維製のシール体のアキシャル方向外側への変形が抑制され、外部雰囲気が大気環境から真空環境に変動しても密封性を保持することができる。
【００１６】
さらに、前記の第１補強部材や第２補強部材と、シール体が摺動自在に接触する側の軌道輪の軌道面を有する側の面との間に隙間を形成すると、この面と第１補強部材や第２補強部材との接触や摺動が回避され、異音が発生したり、この面を有する軌道輪が傷ついたりして、軸受としての寿命が短くなるのを防止できる。また、外部雰囲気が大気環境から真空環境に変動したときに、シール体の内側と外側とが、繊維製シール体を介して連通している部分が生じ、空気の行き来が可能となり、シール体のアキシャル方向外側への変形をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）この発明にかかる密封軸受の実施形態の例を示す部分縦断面図、（ｂ）（ａ）の部分拡大断面図。
【図２】従来の密封軸受の例を示す部分縦断面図。
【図３】（ａ）従来の密封軸受の他の例を示す部分縦断面図、（ｂ）（ａ）で使用される止め輪の例を示す正面図、（ｃ）止め輪をはめこむ途中の状態を示す部分縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
この発明にかかる密封軸受１１は、図１に示すように、内輪１２と、その内輪１２の径方向外側に配置される外輪１３と、内輪１２と外輪１３との間に複数配置される転動体１４と、複数の転動体１４を周方向に沿って保持する保持器１５と、内輪１２と外輪１３との間の開口部に配置され、軸受内空間を密封するシール体１６とを備えた軸受である。
【００１９】
なお、図１においては、外輪１３側でシール体１６を固定するが、内輪１２側でシール体１６を固定してもよい。本明細書においては、外輪１３側でシール体１６を固定する場合を説明する。なお、内輪１２側でシール体１６を固定する場合は、シール体１６の固定、摺動、機作について、本願明細書の内輪１２と外輪１３とを入れ替えて解釈する。
【００２０】
内輪１２の外周面及び外輪１３の内周面にそれぞれ軌道面が形成されている。内輪１２の軌道面及び外輪１３の軌道面は、それぞれ径方向の断面形状が円弧状である溝で構成されている。
【００２１】
これらの軌道面間に形成された環状空間内に、周方向に沿って間隔をおいて転動体１４が配される。この転動体１４は円弧状の軌道面間に収容される。この実施形態の密封軸受は玉軸受であり、転動体１４は球状を成すものであるが、玉軸受以外の軸受においても、この発明を適用できる。例えば、密封軸受として、円筒状の転動体１４を用いたころ軸受、あるいは、円錐状の転動体１４を用いた円錐ころ軸受であってもよい。この場合、軌道面の形状もその転動体１４の種別に対応した形態となる。
【００２２】
また、保持器１５は、内輪１２と外輪１３との間に配され、軸方向両側に位置する円環状部と、その円環状部間を結ぶように周方向に沿って所定の間隔をおいて複数配置される柱部とを有している。その隣り合う柱部の間が転動体１４を収容するためのポケットである。すなわち、保持器１５は、環状体の周壁に複数のポケット穴が等間隔に設けられ、各ポケット穴に転動体１４が配される。
【００２３】
内輪１２及び外輪１３は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ等）等の金属から形成される。
【００２４】
また、転動体１４を構成する材料としては、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ等）等の金属やセラミックス材料等をあげることができる。
【００２５】
保持器１５を構成する材料としては、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス合金、インコネル等の金属、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂等があげられる。また、これらに、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等の摺動樹脂を組み合わせて使用してもよい。
【００２６】
内輪１２及び外輪１３のうち少なくとも一方の軌道輪、すなわち、図１における外輪１３の軌道面を有する側の面１３ａの縁に、全周に亘って連続する環状の段部２１が形成される。そして、この軌道輪（外輪１３）の軸方向端面に環状の押さえ部材２２が配される。この押さえ部材２２を前記軌道輪（外輪１３）の軸方向端面に取り付けることにより、段部側面２１ａ、段部底面２１ｂ、及び押さえ部材側面２２ａから固定用溝２３が形成される。
この押さえ部材２２は、図示しないが、その外方から別部材で押しつけられたり、ネジ等で固定したりすることにより、押さえ部材２２は外輪１３に固定される。
【００２７】
シール体１６は、繊維製の環状体であり、段部２１に組み入れることができる。段部２１にシール体１６を組み入れた後、押さえ部材２２を取り付けて、固定用溝２３を形成させることにより、シール体１６の一端縁が固定用溝２３により固定される。
【００２８】
そして、シール体１６の他端面は、内輪１２及び外輪１３のうち他方の軌道輪、すなわち、図１においては、内輪１２の軌道面を有する側の面１２ａに、摺動自在に接触する。
【００２９】
この内輪１２の軌道面を有する側の面１２ａの形状は、特に限定されるものではなく、図１に示すように段部２４を有していてもよく、図示しないが、段部を有さなくてもよい。図１に示すように、段部２４を有すると、シール体１６は、その他端面が段部底部２４ｂと摺動自在に接触するだけでなく、シール体１６の転動体側の面の側面の一部が、段部側面２４ａと摺動自在に接触するので、密封性をより高めることができる。
【００３０】
シール体１６を構成する繊維としては、メタ型全芳香族アラミド繊維等をあげることができる。
【００３１】
このシール体１６は、繊維製であるため、通気性は良好だが、得られる密封軸受の使用環境の変動等により、シール体１６にアキシャル方向外側への変形等が生じるおそれがある。この変形を防止するため、シール体１６の転動体側の面に、第１補強部材１６ａを配したり、シール体１６の転動体側の面と反対側の面に第２補強部材１６ｂを配したりしてもよい。この第１補強部材１６ａや第２補強部材１６ｂを配することにより、前記の変形等を抑制することができる。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、固定用溝２３に固定されるシール体１６の一端縁側に配される第１補強部材１６ａや第２補強部材１６ｂの端部は、これらと対向する段部側面２１ａや押さえ部材側面２２ａと接触することが好ましい。このようにすることにより、固定用溝２３から出た部分でシール体１６が屈曲し、シール体１６に変形が生じるのを防止できる。
【００３３】
また、図１（ａ）（ｂ）に示すように、第１補強部材１６ａ及び第２補強部材１６ｂと内輪１２の軌道面を有する側の面１２ａとの間には、隙間が設けられることが好ましい。具体的には、図１（ｂ）に示すように、第１補強部材１６ａと面１２ａとの間に隙間ａ１が設けられ、第２補強部材１６ｂと面１２ａとの間に隙間ａ２が設けられることが好ましい。この隙間ａ１及びａ２を設けることにより、第１補強部材１６ａ及び第２補強部材１６ｂと面１２ａとの接触や摺動が回避され、異音が発生したり、内輪１２が傷ついたりして、軸受としての寿命が短くなるのを防止できる。また、この隙間ａ１及びａ２を設けることにより、軸受内空間と軸受の外部とが、繊維製のシール体１６のみで連結する部分が確保されるので、外部雰囲気が大幅に変動しても、空気の移動経路が確保され、シール体１６のアキシャル方向への変形が生じるのを防止し、密封性を保持することができる。
なお、隙間ａ１及びａ２の長さは、前記した特徴を保持できる範囲の長さがあればよい。
【００３４】
この発明で製造される密封軸受は、外部雰囲気が大幅に変動しても使用が可能となり、宇宙空間で使用することができる。
【００３５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ、１ｂ  密封軸受
２  内輪
３  外輪
２ａ  シール溝
３ａ  シール溝
３ｂ  環状溝
６ａ  シール体
６ｂ  外周縁
６ｃ  フィルタ
６ｄ  シール体
７  止め輪
１１  密封軸受
１２  内輪
１２ａ  内輪の軌道面を有する側の面
１３  外輪
１３ａ  外輪の軌道面を有する側の面
１４  転動体
１５  保持器
１６  シール体
１６ａ  第１補強部材
１６ｂ  第２補強部材
２１  段部
２１ａ  段部側面
２１ｂ  段部底面
２２  押さえ部材
２２ａ  押さえ部材側面
２３  固定用溝
２４  段部
２４ａ  段部側面
２４ｂ  段部底部
ａ１  隙間
ａ２  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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