(57)【要約】【課題】内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備え、グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する転がり軸受において、古いグリースを外部に排出し易くし、かつ低トルク化を図る。【解決手段】内輪１の外周に内輪外径面９から外径が縮径する段差部１０を形成し、シール部材４の内周部を段差部１０に接触する主リップ１５と、主リップ１５よりも内輪軌道７に近い位置で内輪１の外周との間にラビリンスシール１６を形成する副リップ１７とに分岐するように設け、段差部１０に接触する主リップ１５との間に主リップ１５がグリースに押されたときの変形を自由に許す空間が外部に通じるように形成される形状として、ラビリンスシール１６や主リップ１５と副リップ１７及び段差部１０とで形成されたグリース溜まり２７により低トルク化を可能とし、グリース給脂時には主リップ１５が自由に外部側へ逃げるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備え、前記外輪の内周に前記シール部材を保持させ、前記グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する転がり軸受において、前記内輪の外周に内輪外径面から外径が縮径する段差部を形成し、前記シール部材の内周部を、前記段差部に接触する主リップと、この主リップよりも内輪軌道に近い位置で前記内輪の外周との間にラビリンスシールを形成する副リップとに分岐するように設け、前記主リップの内輪軸方向外側には、主リップが移動できる空間を有することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記副リップと前記内輪外径面との間で前記ラビリンスシールを形成した請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記副リップを前記内輪外径面の延長線よりも外径方向に寄った位置に設けた請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記副リップの内周及び前記主リップの内面部を前記段差部の外側縁よりも軸方向内向きに寄った位置に設けた請求項２又は３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記副リップの内周先端部を、前記内輪外径面に対して９０°未満の角度をもった断面テーパ状とした請求項２から４のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記主リップが外部に対して軸方向に露出する請求項１から５のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記外輪の内周にシール溝を形成し、前記シール部材の外周部に、芯金の外面に付着した合成ゴム製の突部を形成し、前記シール溝の外側溝壁と前記突部とを、軸方向に対して前記シール溝の底側から９０°以下の角度をなす壁面で軸方向に引っ掛かり合うように設けた請求項１から６のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項８】
前記外輪の内周のうち前記シール溝よりも軸方向外向きに寄った部分と、前記シール部材の外周部とに圧入嵌合部を設けた請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記シール部材側の圧入嵌合部を、芯金の外面に付着した合成ゴムで形成した請求項８に記載の転がり軸受。
【請求項１０】
前記シール部材を、前記外輪の内径拡大部に対して軸方向内向きに突き当てる前記外周部の内側縁と、前記外周部の外側縁から内径方向に延びる首部と、この首部から軸方向幅を広くした前記内周部とをもった断面形状とし、前記内側縁と前記外側縁間の軸方向幅Ａと、前記首部の軸方向幅ＢをＡ／Ｂ≧５の関係に設けた請求項９に記載の転がり軸受。
【請求項１１】
工作機械のボールねじを支持する請求項１から１０のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備えた転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の転がり軸受として、図４に示すように、外輪４１のシール溝４２にシール部材４３の外周部を保持させ、内輪４４の外周にも周溝４５を形成し、シール部材４３の内輪外径面４６の高さ近辺の位置に分岐部を設け、その分岐部から内径方向に突き出した部分により周溝の外側溝壁に接触する主リップ４７を形成し、前記分岐部から軸方向内向きに突き出した部分により副リップ４８を形成し、その副リップ４８の先端部と内輪４４の内輪外径面４６から外径が縮径する段差部４９との間でラビリンスシール５０を形成したものがある（特許文献１）。
【０００３】
転がり軸受の高速回転時においては、軸受内圧が上昇するため、シール性が不十分であると空気とともにグリースが外部に吐き出される傾向が強まる。特許文献１の転がり軸受は、軸受の内部圧力が主リップ４７よりもグリース漏れ流（図中に矢線で概念的に示す）の上流側でラビリンスシール５０により緩和されるので、その分、主リップ４７の締め代を相対的に小さく設定しても良好なシール性が得られるとともに低トルク化が可能である。また、主リップ４７と副リップ４８及び周溝４５の内面とで容積の比較的大きいグリース溜まりが形成されるため、そのグリース溜まりがグリースを漏出させる圧力を緩和させる作用を行う。このため、特許文献１の転がり軸受は、より一層の低トルク化が可能である。また、特許文献１の転がり軸受は、ラビリンスシール５０が内輪外径面４６の外側縁よりも内径方向に寄った位置で開放するため、内輪外径面４６に沿って流れるグリースがラビリンスシール５０に入り難く、グリース漏れの防止性に優れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７０３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような転がり軸受を、グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する方式にすると、古いグリースが排出され難い、という特有の問題が生じる。すなわち、グリース給脂は、シール部材を装着した状態で新しいグリースを外部からグリース封入空間内に送り、これにより、古いグリースをシール部材と内輪の間から押し出すことで行われる。特許文献１のような転がり軸受は、ラビリンスシールに古いグリースが入り難い。さらに、周溝の外側溝壁に主リップが接触するため、主リップが古いグリースに押されても主リップと外側溝壁との間に容易に漏れ隙間が生じ難い。また、グリース溜りを大きくするほど、古いグリースが外部に排出され難くなる。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備え、グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する転がり軸受において、古いグリースを外部に排出し易くし、かつ低トルク化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明は、内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備え、前記外輪の内周に前記シール部材を保持させ、前記グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する転がり軸受において、内輪の外周に内輪外径面から外径が縮径する段差部を形成し、前記シール部材の内周部を、前記段差部に接触する主リップと、この主リップよりも内輪軌道に近い位置で前記内輪の外周との間にラビリンスシールを形成する副リップとに分岐するように設け、前記主リップの内輪軸方向外側には、主リップが移動できる空間を有する構成を採用した。
【０００８】
この発明の構成によれば、軸受運転中の内部圧力が主リップよりもグリース漏れ流の上流側でラビリンスシールにより緩和されるので、主リップの締め代を相対的に小さく設定しても良好なシール性が得られるとともに低トルク化が可能である。また、主リップと副リップ及び段差部とでグリース溜まりが形成されるため、そのグリース溜まりがグリースを漏出させる圧力を緩和させる作用を行う。このことからも低トルク化が可能である。グリース給脂の最初、主リップが段差部に接触する状態を考えると、主リップの内輪軸方向外側には、主リップが移動できる空間がある。したがって、給脂が進んでも、グリースに押された主リップと内輪との間にグリース漏れ隙間が容易に形成されるので、古いグリースが外部に排出され易い。
【０００９】
この発明に係る転がり軸受は、例えば、工作機械のボールねじを支持する用途に使用することができる。
【００１０】
なお、この発明は、軸受の形式を特に問わず、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、ころ軸受、スラスト軸受、複列軸受等に適用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、この発明は、内輪と外輪の間にグリース封入空間を形成するシール部材を備え、前記外輪の内周に前記シール部材の外周部を保持させ、前記グリース封入空間に外部よりグリースを給脂する転がり軸受において、前記内輪の外周に内輪外径面から縮径する段差部を形成し、前記シール部材の内周部を、前記段差部に接触する主リップと、この主リップよりも内輪軌道に近い位置で前記内輪の外周との間にラビリンスシールを形成する副リップとに分岐するように設け、前記主リップの内輪軸方向外側には、主リップが移動できる空間を有する構成の採用により、主リップと段差部の間にグリース漏れ隙間が容易に形成されるので、古いグリースが外部に排出され易く、しかも、ラビリンスシールによる内部圧力の緩和及び主リップと副リップと段差部とで形成されたグリース溜りにより低トルク化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る転がり軸受の実施形態をアキシアル平面（軸受中心軸を含む）の切断面で示した断面図
【図２】図１のシール部材の外周部付近及び主リップ付近の拡大図
【図３】この発明に係る転がり軸受を用いて工作機械のボールねじを支持する一例を示した要部断面図
【図４】従来例をアキシアル平面（軸受中心軸を含む）の切断面で示した断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１、図２に示すように、実施形態に係る転がり軸受は、内輪１と外輪２の間にグリース封入空間３を形成するシール部材４と、グリース封入空間３に外部よりグリースを給脂するための給脂路５とを備える。
【００１４】
転動体６として玉が採用されている。転動体６と内外輪の軌道７、８との接触角は９０°になっている。
【００１５】
内輪１の外周に内輪外径面９から外径が縮径する段差部１０が形成されている。内輪外径面９は、内輪軌道７と段差部１０との間にある内輪１の外周部分である。
【００１６】
外輪２の内周にシール部材４が保持させられている。外輪２の内周にシール溝１１が形成されている。シール部材４は、外輪２の内径拡大部１２に対して軸方向内向きに突き当てる外周部の内側縁１３ａと、外周部の外側縁１３ｂから内径方向に延びる首部１４と、この首部１４から軸方向幅を広くした内周部とをもった断面形状とされている。ここで、「軸方向」とは、軸受中心軸に沿った方向をいう。「軸方向内向き」とは、軸受外部から内部へ軸方向に接近する方向をいう。「内径方向」とは、アキシアル平面の切断面において軸受中心軸に直交する直線を考えたとき、外部から軸受中心軸に接近する方向をいう。
【００１７】
シール部材４の内周部は、内輪１の段差部１０に接触する主リップ１５と、この主リップ１５よりも内輪軌道７に近い位置で内輪１の外周との間にラビリンスシール１６を形成する副リップ１７とに分岐するように設けられている。
【００１８】
主リップ１５は、分岐部から内径方向に突き出ている。主リップ１５の内径方向及び軸方向内向きの端となる端部１８は、内輪１の段差部１０と接触シールを形成する。主リップ１５の他の部分は、段差部１０から離れている。
【００１９】
副リップ１７は、分岐部から軸方向内向きに突き出ている。副リップ１７は、内輪外径面９の延長線Ｌよりも外径方向に寄った位置に設けられている。ここで、「外径方向」とは、アキシアル平面の切断面において軸受中心軸に直交する直線を考えたとき、軸受中心軸から外部へ遠ざかる方向をいう。
【００２０】
上述のように副リップ１７を設けると、結果的に、副リップ１７は、内輪外径面９の外側縁１９よりも外径方向に寄った位置でラビリンスシール１６を形成する。内輪外径面９の外側縁１９よりも外径方向に寄った位置でラビリンスシール１６を形成するだけならば、分岐部を外側縁１９よりも内径方向に寄った位置に設け、副リップ１７を軸方向内向きに向かって外径方向に傾くように設けてもよい。
【００２１】
副リップ１７の内周及び主リップ１５の内面部は、段差部１０の外側縁２０よりも軸方向内向きに寄った位置に設けられている。
【００２２】
副リップ１７の内周先端部２１は、内輪外径面９に対して９０°未満の角度αをもった断面テーパ状とされている。
【００２３】
給脂路５は外輪１の内周のうち外輪軌道８と内径拡大部１２との間に開放するように設けられている。給脂路は、グリース封入空間３を形成した状態で外部から給脂可能に設ければよい。
【００２４】
内輪１は、段差部１０に接触する主リップ１５との間に、主リップ１５がグリースに押されたときの変形を自由に許す空間が外部に通じる形状とされている。
【００２５】
特に、内輪１及びシール部材４は、図１から明らかなように、主リップ１５が外部に対して軸方向に露出するように設けられている。
【００２６】
シール部材４の外周部に、芯金２２の外面に付着した合成ゴム製の突部２３が形成されている。図２に示すように、シール溝１１の外側溝壁２４と突部２３とは、軸方向に対してシール溝１１の底側から９０°以下の角度β１、β２をなす壁面で軸方向に引っ掛かり合うように設けられている。芯金２２として、薄板鋼板のプレス加工品が利用されている。合成ゴムとして、従来周知の適宜の配合のものが利用されている。
【００２７】
外輪２の内周のうちシール溝１１よりも軸方向外向きに寄った部分と、シール部材４の外周部とに、圧入嵌合部２５、２６が設けられている。ここで、「軸方向外向き」とは、軸受内部から外部へ軸方向に遠ざかる方向をいう。
【００２８】
外輪２側の圧入嵌合部２５は、軸受中心軸を中心とする円筒面になっている。軸方向内向きへの圧入嵌合を容易にするため、圧入嵌合部２５は、軸方向外向きに進むに連れて内径が拡大する円錐面にすることもできる。
【００２９】
シール部材４側の圧入嵌合部２６は、図２中に二点鎖線で自然状態を示すように、外輪２側の圧入嵌合部２５に対して締め代δを与えられている。軸方向内向きへの圧入嵌合を容易にするため、圧入嵌合部２６は、軸方向外向きに進むに連れて外径が拡大する円錐面から圧入嵌合部２５に接触するようになっている。
【００３０】
シール部材４側の圧入嵌合部２６は、芯金２２の外面に付着した合成ゴムで形成されている。
【００３１】
シール部材４の外周部の内側縁１３ａと外側縁１３ｂ間の軸方向幅Ａと、首部１４の軸方向幅Ｂは、Ａ／Ｂ≧５の関係に設けられている。
【００３２】
上述のような実施形態に係る転がり軸受においては、軸受運転中の内部圧力が主リップ１５よりもグリース漏れ流Ｖａの上流側でラビリンスシール１６により緩和される。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、主リップ１５の端部１８の締め代を相対的に小さく設定しても良好なシール性が得られるとともに低トルク化が可能である。
【００３３】
また、主リップ１５と副リップ１７及び段差部１０とでグリース溜まり２７が形成される。そのグリース溜まり２７がグリースを漏出させる圧力を緩和させる作用を行う。このことからも、実施形態に係る転がり軸受は、低トルク化が可能である。
【００３４】
給脂路５を利用したグリース給脂を行うと、最初、主リップ１５は、内輪外径面９から外径が縮径する段差部１０に接触している。このとき、主リップ１５は、内輪１と軸方向外向きに対向する部分がなく、全体が外部空間に面している。このように、主リップ１５の内輪軸方向外側には、主リップ１５が移動できる空間を有するため、図４のように外側溝壁に主リップが接触するものと比して、給脂が進んでグリースに押された主リップ１５と内輪１との間にグリース漏れ隙間が容易に形成される。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、古いグリースが外部に排出され易い。
【００３５】
また、副リップ１７と内輪外径面９との間でラビリンスシール１６を形成したため、図４のようにラビリンスシールが内輪外径面よりも内径方向に寄った位置に開放するものと比して、内輪外径面９に沿って流れる古いグリースがラビリンスシール１６に入り易い。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、古いグリースがより外部に排出され易い。
【００３６】
副リップ１７を内輪外径面９の延長線Ｌよりも外径方向に寄った位置に設けたため、内輪外径面９に沿って流れる古いグリースがラビリンスシール１６から直接に主リップ１５に向かい易い。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、副リップ１７の付け根側が内輪外径面９の外側縁１９よりも内径方向に寄った位置にあるものと比して、古いグリースが外部に排出され易い。
【００３７】
副リップ１７の内周及び主リップ１５の内面部を内輪１の段差部１０の外側縁２０よりも軸方向内向きに寄った位置に設けたため、内輪外径面９に沿って流れる古いグリースがラビリンスシール１６に入り易くなり、しかも図４のように外側溝壁に主リップが接触するものと比して、グリース溜り２７の容量が小さくなる。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、特に古いグリースが外部に排出され易い。
【００３８】
副リップ１７の内周先端部２１を内輪外径面９に対して９０°未満の角度αをもった断面テーパ状としたため、内輪外径面９に沿って流れる古いグリースが副リップ１７の外周側に流れ難い。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、副リップの内周先端部の角度αを９０°以上にしたものと比して、古いグリースがより外部に排出され易い。
【００３９】
主リップ１５が外部に対して軸方向に露出するため、主リップ１５の端部１８と段差部１０の間から漏れた古いグリースは、主リップ１５よりも流れＶａの下流域でラビリンスシールやグリース溜りに停滞させられることがない。係るラビリンスシール等を備えたものと比して、内輪外径面９に沿って流れる古いグリースが主リップ１５の端部１８と段差部１０の間に向かう抵抗がない。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、古いグリースがより外部に排出され易い。
【００４０】
シール溝１１の外側溝壁２４とシール部材４の突部２３とを、軸方向に対してシール溝１１の底側から９０°以下の角度β１、β２をなす壁面で軸方向に引っ掛かり合うように設けたため、突部２３が外側溝壁２４に沿って滑り難く、グリース給脂時にシール部材４が外れ難い。
【００４１】
角度β１、β２のそれぞれは、β１≧β２を満たす鋭角にすることが好ましい。釣り針のかえりの如く、確実に引っ掛かり合うためである。
【００４２】
因みに、従来、図４のように外輪の内周にシール溝を形成し、シール部材の外周部に芯金に付着した合成ゴム製の突部を形成し、シール溝に突部を圧入することにより外輪の内周にシール部材を保持させている。シール溝の外側溝壁は、内径方向に向かって軸方向外向きに逃げる曲率をもった断面形状になっている。シール溝に圧入された突部は、この断面円弧状の接触域を外側溝壁により軸方向及び径方向に圧縮された状態になる。係る従来のシール部材取付構造において上述のようにグリース給脂を行うとき、シール部材はグリースの押し出すための圧力を受ける。このとき、合成ゴム製の突部は弾性圧縮力のみでシール溝の外側溝壁に密着しているため、上述の断面形状から突部が外側溝壁に沿ってシール溝外へ滑り出し、シール部材が外れ易い構造といえる。なお、この発明においては、図４のような従来のシール部材の取付構造を採用することも可能である。
【００４３】
外輪２の内周のうちシール溝１１よりも軸方向外向きに寄った部分と、シール部材４の外周部とに圧入嵌合部２５、２６を設けたため、グリース給脂時に圧入嵌合部２５、２６がシール部材４の倒れや軸方向外向きへの移動に対する抵抗になる。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、図４のような従来例と比してシール部材４がより外れ難い。
【００４４】
なお、圧入嵌合部２５、２６によりシール部材４の軸方向外向きの移動を防止し、突部２３を圧入嵌合部２５、２６の抵抗に抗して軸方向外向きの移動を生じてから外側溝壁２４に引っ掛かるように設けるとよい。これは、β１、β２の角度関係から突部２３をシール溝１１内で圧縮させることができず、突部２３と外側溝壁２４を接触状態を維持する寸法精度に形成することが困難なためである。
【００４５】
シール部材４側の圧入嵌合部２６を芯金２２の外面に付着した合成ゴムで形成したため、圧入嵌合が容易であり、圧入嵌合部２５、２６が接触シールを形成する。したがって、実施形態に係る転がり軸受は、単にシール部材４が外れ難いだけでなく、主リップ１５側から古いグリースが確実に排出される。
【００４６】
シール部材４を、外輪２の内径拡大部１２に対して軸方向内向きに突き当てる外周部の内側縁１３ａと、外周部の外側縁１３ｂから内径方向に延びる首部１４と、この首部１４から軸方向幅を広くした内周部とをもった断面形状とし、内側縁１３ａと外側縁１３ｂ間の軸方向幅Ａと、首部１４の軸方向幅ＢをＡ／Ｂ≧５の関係に設けると、上述のように突部２３及び圧入嵌合部２５、２６によって、グリース給脂時におけるシール部材４の外れを確実に防止することができる。すなわち、従来、シール部材は、外輪の内径拡大部に対して軸方向内向きに突き当てる外周部の内側縁と、外周部の外側縁から内径方向に延びる首部と、この首部から軸方向幅を広くした内周部とをもった断面形状にすることが一般的である。係る一般的な断面形状を採用するとき、図４のような従来例は、圧入嵌合部をもたないため、Ａ／Ｂ≦３の関係になっている。この関係を維持して圧入嵌合部２５、２６を設けたものと比して、実施形態に係る転がり軸受は、シール部材４の外れを確実に防止することができる。
【００４７】
実施形態に係る転がり軸受は、図３に例示するように、工作機械のボールねじ３０を支持する軸受３１として使用することができる。図示例は、モータ３２により回転させられるねじ軸３３を静止部材３４に支持し、ナット３５と連結されたワークテーブル３６を送るボールねじ３０を例示している。ナット３５をモータ駆動する場合、実施形態に係る転がり軸受は、ナット３５をワークテーブル３６の連結ハウジングに対して支持するのに使用することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１  内輪
２  外輪
３  グリース封入空間
４  シール部材
５  給脂路
７  内輪軌道
９  内輪外径面
１０  段差部
１１  シール溝
１２  内径拡大部
１３ａ  内側縁
１３ｂ  外側縁
１４  首部
１５  主リップ
１６  ラビリンスシール
１７  副リップ
１９  外側縁
２０  外側縁
２１  内周先端部
２２  芯金
２３  突部
２４  外側溝壁
２５、２６  圧入嵌合部
２７  グリース溜まり
３０  ボールねじ
３１  軸受
３３  ねじ軸
３４  静止部材
３５  ナット
３６  ワークテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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