(57)【要約】【課題】シール性に優れるとともに、取り付け誤差などによってもトルクの増加やシール性の低下が抑制される密封型転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、複数の転動体と、軌道輪の一方に固定され、他方の軌道輪に設けられた略Ｕ字状のシール溝２ｂに接触して軸受空間を密封するシール部材８とを備え、シール部材８は、二股状に分岐した、シール溝２ｂの軸方向内側面に摺接するメインリップ１１と、メインリップ１１よりも軸方向外側に配置され、軸方向と平行な外側端面２ｄに摺接するダストリップ１２とを有するとともに、メインリップ１１およびダストリップ１２が接続された基部１０ａを有しており、所定の締め代が加わった状態において、メインリップ１１およびダストリップ１２の各腰部１１ａ、１２ａにかかる応力またはひずみよりも、基部１０ａにかかる応力またはひずみの方が小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間を転動する複数の転動体と、前記軌道輪の一方に固定され、他方の軌道輪に設けられた略Ｕ字状のシール溝に接触して軸受空間を密封するシール部材とを備えた密封型転がり軸受であって、
前記シール部材は、反固定側に、二股状に分岐した、前記シール溝の軸方向内側面に摺接するメインリップと、該メインリップよりも軸方向外側に配置され、軸方向と平行な外側端面にラジアル方向に摺接するダストリップとを有するとともに、前記メインリップおよび前記ダストリップが接続された基部を有しており、
所定の締め代が加わった状態において、前記メインリップおよび前記ダストリップの各腰部にかかる応力またはひずみよりも、前記基部にかかる応力またはひずみの方が小さいことを特徴とする密封型転がり軸受。
【請求項２】
前記基部の厚さが、前記メインリップの腰部の厚さおよび前記ダストリップの腰部の厚さのうち大きい方の厚さの２倍以上であることを特徴とする請求項１記載の密封型転がり軸受。
【請求項３】
前記ダストリップの腰部の厚さが、前記メインリップの腰部の厚さの１倍以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の密封型転がり軸受。
【請求項４】
前記シール溝の軸方向内側面が、軸方向に対して径方向外側に向けて６０度以上９０度未満傾斜した傾斜面であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の密封型転がり軸受。
【請求項５】
前記メインリップおよび前記ダストリップの境界部となる分岐位置は、前記密封型転がり軸受の径方向において、前記ダストリップが摺接する前記外側端面よりも、前記シール溝の反対側の縁に形成された軸方向と平行な内側端面寄りに位置することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の密封型転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリースの漏洩および外部からのダスト、水などの異物の侵入を防止するシール部材を備えた密封型転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機械、装置の回転支持部に用いられる転がり軸受は、該軸受の両側面にシール部材を配置し、内部にグリースなどの潤滑剤を封入して、外部からの異物の侵入を防止するとともに、内部からのグリースの漏洩を防止するようにした密封型転がり軸受が広く用いられている。
【０００３】
従来、密封型転がり軸受に用いられるシール部材として、グリースの漏洩防止を主目的とするメインリップと異物の侵入防止を主目的とするダストリップの２枚のリップが形成されたシール部材が知られている(例えば特許文献１)。メインリップとダストリップのそれぞれを軌道輪の端面に接触させることで密封性を図っている。
【０００４】
従来の二点接触タイプのシール部材を図５に示す。図５に示すように、シール部材５２は、芯金５３とゴム成形体などの弾性部材５４とからなる複合体である。シール部材５２の反固定側の端部には、その端部から分岐して軸受内部空間側へ延びるメインリップ５５と、軸受外部空間側へ延びるダストリップ５６との２枚のリップが形成されている。メインリップ５５は、内輪５１の外周面に設けられたシール溝５１ａの軸方向内側面と接触し、ダストリップ５６は、シール溝５１ａの外側縁に設けられた外側端面と接触する。図５において、２枚のシールリップは分岐しているものの、独立性に乏しい構造となっている。そのため、一方のシールリップの締め代（負すきま量）が変化すると、他方のシールリップも連動して動きやすい。その結果、各シールリップの寸法のばらつき、各シールリップが摺動する摺動面の寸法のばらつき、取り付け誤差、運転時の荷重変化によるアキシアル、ラジアル方向の偏心などによる隙間（締め代）の変化の影響をお互いに及ぼし合い、トルクの増加やシール性の低下を招くおそれがある。
【０００５】
このような課題を解決するため、例えば、特許文献２では、内方に向かって延びる内側リップと、半径方向に向かって延びる外側リップとをそれぞれ独立して有するシール部材を備えた密封型転がり軸受が提案されている。該軸受では、シール部材の反固定側と対向する軌道輪のシール溝が、半径方向に垂直状に立ち上がる内周壁と、該内周壁に直行状に交差する外周壁とで断面Ｌ字状に構成されている。この構成では、内側リップをシール溝の内周壁とアキシアル方向で接触させ、外側リップを外周壁とラジアル方向で接触させることで、各リップの動きの独立性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１４６１８９号公報
【特許文献２】特開平９−３２９１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２では、軌道輪のシール溝が、半径方向に垂直状に立ち上がる内周壁と、該内周壁に直行状に交差する外周壁とで断面Ｌ字状に構成されている。しかしながら、シール性向上のためには、シール部材が摺動する軌道輪の摺動面に略Ｕ字状の溝を形成し、その溝の内側面にメインリップを接触させる形式が望ましい。さらに、このような形式の軸受においても、一方のシールリップの締め代（負すきま量）の変化による、他方のシールリップの隙間（締め代）の変化は小さいことが望ましく、その結果、トルクの増加やシール性の低下が抑制されることが求められる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、シール性に優れるとともに、取り付け誤差や運転時の荷重変化などによってもトルクの増加やシール性の低下が抑制される密封型転がり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】
【０００９】
本発明の密封型転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、上記内輪と上記外輪との間を転動する複数の転動体と、上記軌道輪の一方に固定され、他方の軌道輪に設けられた略Ｕ字状のシール溝に接触して軸受空間を密封するシール部材とを備えた密封型転がり軸受であって、上記シール部材は、反固定側に、二股状に分岐した、上記シール溝の軸方向内側面に摺接するメインリップと、該メインリップよりも軸方向外側に配置され、軸方向と平行な外側端面にラジアル方向に摺接するダストリップとを有するとともに、上記メインリップおよび上記ダストリップが接続された基部を有しており、所定の締め代が加わった状態において、上記メインリップおよび上記ダストリップの各腰部にかかる応力またはひずみよりも、上記基部にかかる応力またはひずみの方が小さいことを特徴とする。
【００１０】
上記基部の厚さが、上記メインリップの腰部の厚さおよび上記ダストリップの腰部の厚さのうち大きい方の厚さの２倍以上であることを特徴とする。
【００１１】
上記ダストリップの腰部の厚さが、上記メインリップの腰部の厚さの１倍以上であることを特徴とする。
【００１２】
上記シール溝の軸方向内側面が、軸方向に対して径方向外側に向けて６０度以上９０度未満傾斜した傾斜面であることを特徴とする。
【００１３】
上記メインリップおよび上記ダストリップの境界部となる分岐位置は、上記密封型転がり軸受の径方向において、上記ダストリップが摺接する上記外側端面よりも、上記シール溝の反対側の縁に形成された軸方向と平行な内側端面寄りに位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の密封型転がり軸受は、略Ｕ字状のシール溝に接触して軸受空間を密封するシール部材を備えているので、断面Ｌ字状のシール溝を密封する構成に比べてシール性に優れる。また、所定の締め代が加わった状態において、メインリップおよびダストリップの各腰部にかかる応力またはひずみよりも、基部にかかる応力またはひずみの方が小さくなるようにシール形状が構成されるので、一方のリップの締め代（負すきま量）が所望量より変化した場合でも、メインリップとダストリップの分岐位置から固定側の両リップ共通の基部よりも、メインリップとダストリップの分岐位置から反固定側（リップ先端側）の各リップの腰部が大きく変形するため、他方のリップの変位すなわち隙間（締め代）の変化を小さく抑えることができる。これにより、取り付け誤差や運転時の荷重変化などによっても、トルク増加やシール性の低下を抑制できる。
【００１５】
基部の厚さが、メインリップの腰部の厚さおよびダストリップの腰部の厚さのうち大きい方の厚さの２倍以上であるので、メインリップおよびダストリップの腰部にかかる応力またはひずみよりも、基部にかかる応力またはひずみの方を確実に小さくでき、上記効果を発揮できる。
【００１６】
例えば、軸受回転時には、シール溝の軸方向内側面に摺接するメインリップの締め代が変化しやすい。これを考慮して、ダストリップの腰部の厚さが、上記メインリップの腰部の厚さの１倍以上の厚さであるので、メインリップの締め代の変化に対するダストリップの隙間変化を一層軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の密封型転がり軸受の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の密封型転がり軸受の要部の拡大図である。
【図３】実施例および比較例のシール部材の応力分布を示す図である。
【図４】締め代変化に対する隙間変化量の関係を示す図である。
【図５】従来の密封型転がり軸受の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の密封型転がり軸受の一例を示す縦断面図である。転がり軸受１は、外周面に内輪軌道面２ａを有する内輪２と内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａとの間に複数個の転動体４が配置されている。この転動体４は、保持器５によって保持される。また、内輪２と外輪３との間に形成される軸受空間の軸方向両端開口部６には、一対の環状のシール部材８が装着されている。シール部材８によって、軸受内に封入されたグリース７の漏洩と、外部から雨水やダストなどが軸受内に侵入するのを防止している。
【００１９】
図１において、シール部材８は、それぞれ、その一端部が外輪３の内周面に設けられた係止溝３ｂに固定され、他端部が内輪２の外周面に設けられたシール溝２ｂに接触している。
【００２０】
図２は図１の要部拡大図であり、シール部材８の反固定側の周縁部を示している。図２に示すように、シール部材８は、芯金９とゴム成形体などの弾性部材１０とからなる複合体である。芯金９がシール全体の骨格をなしており、弾性部材１０は基部を介して芯金９に支持されている。シール部材８の基部１０ａには、二股状に分岐して軸受内部空間側へ延びるメインリップ１１と、軸受外部空間側へ延びるダストリップ１２の２枚のシールリップが形成されている。基部１０ａはメインリップ１１とダストリップ１２が接続される部分であり、芯金９の内周縁寄り部分の薄肉部となっている。
【００２１】
芯金９は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系など）、または、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系など）をプレス加工にて形成されている。弾性部材１０の材質としては、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴムなどが用いられる。これらのゴムは、耐熱性の限界をこえて使用すると、熱劣化し、硬化して弾性が損なわれ、極端な場合はリップにクラックが生じ、シール性能が低下するおそれがある。このため、使用環境（温度）に応じて適宜選択することが好ましい。
【００２２】
シール溝２ｂは略Ｕ字形状に形成されており、シール溝２ｂの両側の縁には、内輪２の外周面の一部であり、軸の回転面と平行な端面（内側端面２ｃ、外側端面２ｄ）がそれぞれ形成されている。メインリップ１１は、シール溝２ｂの軸方向内側面に摺接する。ダストリップ１２は、外側端面２ｄとラジアル方向に摺接する。なお、ダストリップ１２は、外部からの異物の侵入を防止ししつつ、接触によるトルクの増加を抑制するため、わずかな隙間（クリアランス）を形成し非接触に設定してもよい。
【００２３】
図２において、メインリップ１１が摺接するシール溝２ｂの軸方向内側面は、軸方向に対して径方向外側に向けて角度θ傾斜した傾斜面である。この場合、角度θは特に限定されないが、４５度以上９０度未満が好ましく、６０度以上９０度未満がより好ましい。なお、シール溝２ｂの軸方向内側面が軸方向に直交した面、つまり直立面（角度θ＝９０度）であってもよい。
【００２４】
本発明の密封型転がり軸受は、シール部材のシール形状に特徴を有しており、所定の締め代が加わった状態において、メインリップ１１の腰部１１ａおよびダストリップ１２の腰部１２ａにかかる応力またはひずみよりも、基部１０ａにかかる応力またはひずみの方が小さくなる形状となっている。言い換えると、所定隙間（締め代）時に、メインリップとダストリップの分岐位置から反固定側（リップ先端側）の各リップの腰部の応力またはひずみの最大値よりも、メインリップとダストリップの分岐位置から固定側の両リップ共通となる基部の応力またはひずみの最大値が小さくなる形状となっている。なお、腰部１１ａはメインリップ１１の付け根周辺の部分をさし、例えば分岐位置Ｐから曲面部を介して厚さがほぼ一定となる部分までを言う。なお、腰部１２ａはダストリップ１２の付け根周辺の部分をさし、例えば分岐位置Ｐから曲面部を介して厚さがほぼ一定となる部分までを言う。
【００２５】
シール形状として、具体的には、分岐位置Ｐから固定側の両リップ共通となる基部１０ａの厚さＷａが、分岐位置Ｐから各先端側のメインリップ１１およびダストリップ１２の腰部１１ａ、１２ａの厚さＷｂ、Ｗｃの大きい方の２倍以上とすることが好ましい。分岐位置Ｐは、メインリップ１１の腰部１１ａとダストリップ１２の腰部１２ａの縁の境界部である。図２では、腰部１２ａの厚さＷｃの方が、腰部１１ａの厚さＷｂよりも大きくなっている。このような関係では、基部１０ａの厚さＷａが腰部１２ａの厚さＷｃの２倍以上である（Ｗａ≧２×Ｗｃ）ことが好ましい。この倍率は２．３倍以上であることがより好ましい。
【００２６】
図２に示すように、弾性部材１０は、反固定側の端部において軸方向内側に向かって窪んだ形状となっており、基部１０ａは薄肉部を形成する。本発明において、基部１０ａの厚さＷａは基部の最も薄くなった箇所の厚さ、つまり最小値をいう。同様に、腰部１１ａの厚さＷｂは腰部の最も薄くなった箇所の厚さ（最小値）をいい、腰部１２ａの厚さＷｃは腰部の最も薄くなった箇所の厚さ（最小値）をいう。
【００２７】
図５に示したように、従来のシール部材５２では、２枚のシールリップの分岐位置Ｐ’から反固定側（リップ先端側）の各リップの腰部の厚さに比して、分岐位置Ｐ’から固定側（外周側）のその互いに共通とする基部の厚さが大きくなっていない。そのため、一方のシールリップの締め代（負すきま量）が変化すると、分岐位置から固定側（外周側）のその互いに共通とする基部のひずみ量も変化し、２枚のリップが連動して動いてしまう。これに対して、本発明は、シール部材が上述した所定構造となっているので、各シールリップの動きの独立性が確保され、一方のシールリップの動きに追従する他方のシールリップの動きの変化量が抑制できる。
【００２８】
このように上記構成とすることで、片方のリップの締め代（負すきま量）が所望量より変化した場合にも、メインリップ１１とダストリップ１２の分岐位置Ｐから固定側の両リップ共通となる基部１０ａよりも、メインリップ１１とダストリップ１２の分岐位置Ｐから反固定側（リップ先端側）の各リップの腰部１１ａ、１２ａの方が大きく変形するため、他方のリップの変位すなわち隙間（締め代）の変化を小さく抑えることができる。その結果、トルク上昇、シール性の低下を抑制することができる。
【００２９】
また、軸受回転時には軸受空間に封入されたグリースが激しく攪拌され、そのグリースの流動や荷重変化などによって、メインリップ１１の締め代は、ダストリップ１２の締め代よりも変化しやすい。そこで、図２に示すように、メインリップ１１の締め代の変化がダストリップ１２に及ぼす影響を小さくするため、腰部１２ａの厚さＷｃを、腰部１１ａの厚さＷｂ以上とすることが好ましい。具体的には、腰部１２ａの厚さＷｃを、腰部１１ａの厚さＷｂの１倍以上とすることが好ましく、１．２倍以上とすることがより好ましい。
【００３０】
さらに、メインリップとダストリップの緊迫力の合計値を変えないように、各シールリップの腰部の厚さを設計すれば、メインリップまたはダストリップの締め代（負すきま量）が変化したときの、該リップの緊迫力の変化も小さく抑えることができ、トルク増加を抑制することができる。
【００３１】
また、図１に示すように、分岐位置Ｐは外側端面２ｄよりも径方向外側に位置している。分岐位置Ｐは、軸受径方向において外側端面２ｄよりも内側端面２ｃ寄りに位置することが好ましい。
【００３２】
上述した実施形態では、密封型転がり軸受を深溝玉軸受としたが、本発明に係る密封型転がり軸受は、他の玉軸受やころ軸受等の他の種類の転がり軸受にも採用することができる。
【実施例】
【００３３】
＜応力分布評価＞
実施例において、まず、シール部材の基部厚さ比（（基部の厚さ）／（メインリップの腰部の厚さまたはダストリップの厚さの大きい方の厚さ））と、応力またはひずみとの関係を評価した。弾性部材としてはＮＢＲを使用し、基部厚さ比が異なる試験用シール部材を作製した。基部厚さ比はそれぞれ、実施例１が２であり、実施例２が２．４２であり、比較例１は１．２４である。
【００３４】
シール部材の３Ｄモデルを用いて、深溝玉軸受に締め代０．１１ｍｍで装着した状態で発生する応力を計算した。算出された応力の応力分布を図３に示す。
【００３５】
図３に示すように、基部厚さ比が１．２４の比較例１は、メインリップの腰部およびダストリップの腰部にかかる応力よりも、基部にかかる応力の方が大きくなっている。これに対して、基部厚さ比が２倍以上の実施例１、２は、基部にかかる応力よりも、メインリップの腰部にかかる応力の方が大きくなっている。
【００３６】
＜変化量測定試験＞
この試験では、各基部厚さ比において、メインリップの締め代の変化がダストリップの隙間変化量に及ぼす影響を評価した。上記で得られた試験用シール部材を深溝玉軸受にメインリップの締め代（メインリップの弾性変形量）が０．１１ｍｍとなるように装着した。この状態の締め代を初期値とした。この初期値から＋０．０５ｍｍ、＋０．１ｍｍ、＋０．１５ｍｍ、＋０．２ｍｍと締め代を変化させ、各締め代におけるダストリップと外側端面間の隙間をそれぞれ測定した。締め代の変化前後でのダストリップの隙間の差を、ダストリップ隙間変化量として算出した。メインリップの締め代（負すきま）変化量とダストリップの隙間変化量（変位量）との関係を図４に示す。
【００３７】
図４に示すように、全体的に、メインリップの締め代が増加するほど、ダストリップの隙間が増加する傾向となった。基部厚さ比が大きいほど、ダストリップの隙間変化が抑えられた。この結果より、基部厚さ比が２倍以上の実施例１、２のシール部材は、シール性の低下を好適に抑制できると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の密封型転がり軸受は、シール性に優れるとともに、取り付け誤差や運転時の荷重変化などによってもトルクの増加やシール性の低下が抑制されるので、シール性に優れた密封型転がり軸受として広く使用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１    転がり軸受（密封型転がり軸受）
２    内輪
２ａ  軌道面
２ｂ  シール溝
２ｃ  内側端面
２ｄ  外側端面
３    外輪
３ａ  軌道面
４    転動体
５    保持器
６    開口部
７    グリース
８    シール部材
９    芯金
１０  弾性部材
１０ａ  基部
１１  メインリップ
１１ａ  腰部
１２  ダストリップ
１２ａ  腰部
Ｐ    分岐位置
【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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