(57)【要約】【課題】  内輪３及び外輪２の開口部と、シール部材１０との接触面に形成された吸着防止用の空気流入隙間としての凹部１８やスリット４０からのグリースの漏洩と外部からの異物の侵入を防止する。【解決手段】  内輪３及び外輪２の開口部と、シール部材１０との接触面に形成された吸着防止用の空気流入隙間としての凹部１８やスリット４０に、繊維の植毛部１９を設け、この植毛部１９によって空気の流通を確保しつつ、グリースの漏洩と外部からの異物の侵入を防止するようにした。【選択図】図２
2018128025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内径面両端部に一対のシール嵌合溝を設け、この一対のシール嵌合溝にシール部材の外径部を嵌合し、そのシール部材の内周部に、内輪の外径面両端部に形成されたシール溝の内側面に弾性接触させる内向きリップを設け、シール部材と、内輪及び外輪の開口部との接触部分に空気流入隙間を設け、軸受内部が負圧になった際に、空気流入隙間から軸受内部に空気を流入させることにより、軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材が内輪及び外輪の開口部に吸着するのを防止する密封型転がり軸受において、前記空気流入隙間を形成するシール部材と内輪及び外輪の開口部との接触部分の表面に、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を設けたことを特徴とする密封型転がり軸受。
【請求項２】
前記空気流入隙間が、内向きリップのシール溝の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に設けた凹部からなり、この凹部の内面に前記柔軟性構造体を設けた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】
前記空気流入隙間が、外輪の内径面両端部に設けた一対のシール嵌合溝に嵌合するシール部材の外径部に設けたスリットからなり、このスリットの内面に前記柔軟性構造体を設けた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４】
前記柔軟性構造体は、前記シール部材と内輪及び外輪の開口部との接触部分の表面に合成樹脂繊維の繊維材が植設された植毛部であり、前記植毛部が静電植毛により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の密封型転がり軸受。
【請求項５】
前記植毛部の繊維材の植毛方向が、回転する内輪または外輪の回転方向に対して直交することを特徴とする請求項４に記載の密封型転がり軸受。
【請求項６】
前記植毛部の繊維材の植毛方向が、回転する内輪または外輪の回転方向に対して繊維の先端側が後方に傾斜することを特徴とする請求項４に記載の密封型転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車の補機など耐水性、耐グリース漏れ性が要求される密封型転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密封型転がり軸受は、軸受内部に封入したグリース等の潤滑剤の漏れ防止や外部からの異物侵入を防止するために、内輪と外輪の開口部がシール部材で密封されている。
【０００３】
ところが、軸受温度が上昇し内圧が増加し、その後冷却によって内圧が低下すると、その内圧の低下によりシール部材が内側に変形し、シール部材の吸着が発生する。吸着が発生すると、シール部材が回転部に張り付いた状態になるため、トルクが増大してしまうほか、シール部材の摩耗が発生するといった問題が生じる。
【０００４】
従来、シール部材と、内輪及び外輪の開口部との吸着を防止するために、シール部材と、内輪及び外輪の開口部との接触部分に空気流入隙間を設け、軸受内部が負圧になった際に、空気流入隙間から軸受内部に空気を流入させることにより、軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材が内輪及び外輪の開口部に吸着するのを防止するようにした密封型転がり軸受が、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献１の密封型転がり軸受２１は、図１０〜図１２に示すように、外輪２２の内径面両端部に一対のシール嵌合溝２８を設け、この一対のシール嵌合溝２８にシール部材３０の外径部を嵌合し、そのシール部材３０の内周部に形成された内向きリップ３２の先端部を内輪２３の外径面両端部に形成されたシール溝２９の内側面に弾性接触させて、軸受空間を密閉する密封型である。
【０００６】
この特許文献１の密封型転がり軸受２１には、前記内向きリップ３２の前記シール溝２９の内側面２９ａと弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に、前記シール溝２９の内側面との間で微小な空隙を形成する空気流入隙間として凹部３８を設け、軸受内部が負圧になった際に、空気流入隙間の凹部３８から軸受内部に空気を流入させることにより、軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材３０が内輪２３及び外輪２２の開口部に吸着するのを防止している。
【０００７】
また、特許文献２の密封型転がり軸受は、図１３〜図１５に示すように、空気流入隙間２８を、外輪２２の内径面両端部に設けた一対のシール嵌合溝２８に嵌合するシール部材３０の外径部に、空気流入隙間としてスリット４０を設け、軸受内部が負圧になった際に、空気流入隙間のスリット４０から軸受内部に空気を流入させることにより、軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材３０が内輪２３及び外輪２２の開口部に吸着するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２３６９８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−４７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記のように、内輪２３及び外輪２２の開口部と、シール部材３０との接触面に、空気流入隙間である凹部３８やスリット４０を設けると、この凹部３８やスリット４０から軸受内部のグリースが漏れたり、外部から異物が侵入するおそれがある。
【００１０】
そこで、この発明は、内輪及び外輪の開口部と、シール部材との接触面に形成された空気流入隙間からのグリースの漏洩と外部からの異物の侵入を防止し、しかも軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材が内輪及び外輪の開口部に吸着するのを防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、この発明は、外輪の内径面両端部に一対のシール嵌合溝を設け、この一対のシール嵌合溝にシール部材の外径部を嵌合し、そのシール部材の内周部に、内輪の外径面両端部に形成されたシール溝の内側面に弾性接触させる内向きリップを設け、シール部材と、内輪及び外輪の開口部との接触部分に空気流入隙間を設け、軸受内部が負圧になった際に、空気流入隙間から軸受内部に空気を流入させることにより、軸受内部の内圧低下を抑えてシール部材が内輪及び外輪の開口部に吸着するのを防止する密封型転がり軸受において、前記空気流入隙間を形成するシール部材と内輪及び外輪の開口部との接触部分の表面に、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を設けたことを特徴とする。
【００１２】
前記空気流入隙間は、内向きリップのシール溝の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に設けた凹部、あるいは、外輪の内径面両端部に設けた一対のシール嵌合溝に嵌合するシール部材の外径部に設けたスリットによって形成することができる。
【００１３】
前記柔軟性構造体は、合成樹脂繊維の植毛部として、植毛部を静電植毛により形成することができる。
【００１４】
前記植毛部の繊維の植毛方向は、回転する内輪または外輪の回転方向に対して直交するように設けてもよいし、回転する内輪または外輪の回転方向に対して繊維の先端側が後方に傾斜するように設けてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明は、シール部材と内輪及び外輪の開口部との接触部分の空気流入隙間に設けた柔軟性構造体により、内部グリースの漏えいや外部からの異物侵入を防ぐなど、シール性を維持しつつ、空気の出入りが自由であるため、軸受温度の変化による内部圧力が変化しても外部に逃がすことが可能となる。
【００１６】
また、柔軟性構造体を構成する植毛部の短繊維が、内向きリップのシール溝の内側面に対して斜めになるように植毛し、その植毛方向を、回転する内輪の回転方向に対して繊維の先端側が後方に傾斜するようにすると、シールトルクの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一形態に係る密封型転がり軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図２】図１の内向きリップ部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った別な形態の断面図である。
【図５】静電植毛方法の概略を説明するための図である。
【図６】（ａ）は静電植毛方法によって形成された植毛部の断面図、（ｂ）は静電吹付け植毛方法によって形成された植毛部の断面図である。
【図７】この発明の他の形態に係る密封型転がり軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図８】図７のシール嵌合部を拡大して示す断面図である。
【図９】図８のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図１０】従来例の密封型転がり軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図１１】図１０の内向きリップ部を拡大して示す断面図である。
【図１２】図１１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１３】他の従来例の密封型転がり軸受の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図１４】図１３のシール嵌合部を拡大して示す断面図である。
【図１５】図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、密封型転がり軸受１は、外輪２と、内輪３と、その外輪２の内径面に形成された軌道溝４と内輪３の外径面に形成された軌道溝５間に組込まれた複数ボール６およびそのボール６を保持する保持器７からなる。
【００２０】
外輪２の内径面には、軸方向の両端部に一対のシール嵌合溝８が形成され、一方、内輪３の外径面には、上記一対のシール嵌合溝８と半径方向で対向する位置にシール溝９が形成されている。
【００２１】
外輪２に形成された一対のシール嵌合溝８のそれぞれには、ゴム製のシール部材１０の外径部が嵌合されている。シール部材１０は、ニトリルゴム、耐熱ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等の耐油性や耐熱性に優れたゴムを素材としており、芯金１１によって補強されている。
【００２２】
図２に示すように、シール部材１０の内周部には、内向きリップ１２および外向きリップ１３が形成され、その外向きリップ１３は、シール溝９の軸方向外方に形成された小径の円筒面１４との間でラビリンス１５を形成している。また、シール部材１０の内面の内周部には、環状の突出部１６が形成され、その突出部１６はシール溝９の内側面９ａの外周部に形成された段部９ｂとの間でラビリンス１７を形成している。
【００２３】
図３に示すように、内向きリップ１２の先端部はシール溝９の内側面９ａに弾性接触し、その接触面の周方向の一部に凹部１８が設けられ、その凹部１８は上記内側面９ａとの間で軸受空間と外部を連通する微小な空気流入隙間を形成している。
【００２４】
凹部１８として、ここでは、図３に示すように、矩形の円弧状の溝からなるものを示しているが、円弧状の溝でもよい。
【００２５】
ここで、凹部１８の深さおよび周方向の幅が必要以上に大きくなると、シール性が損なわれて、ダストや水等の異物が軸受内部に侵入し、あるいは、軸受空間内に入れられた軸受潤滑用のグリースが外部に漏洩することになる。また、必要以上に小さい場合は、軸受空間内と外部の圧力均衡用の通気路としての機能を発揮させることができなくなる。
【００２６】
そのような不都合を解消するため、凹部１８においては、その深さを０．０１〜０．０８ｍｍ、幅寸法Ｗを０．２〜０．８ｍｍの範囲としている。
【００２７】
凹部１８の内面には、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体が設けられている。本実施形態では、柔軟性構造体は、多数の繊維（短繊維）が凹部１８の表面に植毛された植毛部１９によって構成されており、植毛部１９の先端がシール溝９の内側面９ａに接触している。
【００２８】
上記のように、内向きリップ１２のシール溝９の内側面９ａと弾性接触する接触面に凹部１８を形成したことにより、その凹部１８の形成位置で軸受空間と外部を連通する空隙を確保することができる。このため、軸受空間内が温度上昇し、圧力が上昇しても、その圧力は空隙から外部に逃げることになる。
【００２９】
このため、軸受空間内の圧力上昇がなく、一定の圧力に保持されることになり、軸受空間内の圧力は一定に保持されることになる。そのため、シール部材１０の内向きリップ１２がシール溝９の内側面９ａに吸着されるようなことがなく、軸受回転時のトルクが増大するのを防止することができる。
【００３０】
さらに、凹部１８の内面には、繊維が植毛された植毛部１９を設けており、植毛部１９により、内部グリースの漏えいや外部からの異物侵入は防ぐなど、シール性は維持しつつ、植毛部１９は空気の出入りが自由であるため、軸受温度の変化による内部圧力が変化しても外部に逃がすことが可能となる。
【００３１】
植毛部１９は、短繊維を植毛して形成される。植毛方法としては、静電吹付け植毛や静電植毛を採用できる。
【００３２】
柔軟性構造体を構成する繊維材の植毛方法としては、静電植毛方法や静電吹付け植毛方法を採用できる。これらの方法は、曲面部においても、多量の繊維を短時間で密に、各面に垂直に植毛でき、図３では、内向きリップ１２のシール溝９の内側面９ａに対して垂直に植毛している。
【００３３】
図４は、植毛部１９の短繊維が、内向きリップ１２のシール溝９の内側面９ａに対して斜めになるように植毛している。その植毛方向は、回転する内輪３の回転方向に対して繊維の先端側が後方に傾斜するようにして、シールトルクを低減している。
【００３４】
静電植毛を行うには、図５に示すように、まず、植毛対象物９７の表面に接着剤９８を塗布し、付着させたい短繊維９５を電極板９６上に置く。そして、植毛対象物９７と電極板９６に印加すると、高電圧により上下間に電界が発生し、短繊維９５に分極が起こる。その結果、短繊維９５のマイナス電荷が植毛対象物９７に引きつけられ、短繊維９５が植毛対象物９７上の接着剤９８に付着する。その後、乾燥工程や仕上げ工程などを経て、短繊維９５が植毛対象物９７の表面に固定され、繊維植毛部（柔軟性構造体）が形成される。なお、静電植毛方法において、短繊維を植毛対象物へ飛翔させる方向はいずれの方向であってもよい。例えば、アップ式（短繊維を下方から上方へ飛翔させる方式）、ダウン式（短繊維を上方から下方へ飛翔させる方式）、サイド式（短繊維を横方向に飛翔させる方式）、アップダウン式（アップ式とダウン式とを組み合せて同時に行う方式）などがあるが、いずれの方式を採用してもよい。
【００３５】
図６において、（ａ）に示すのは、静電植毛方法によって形成された繊維植毛部の断面図であり、（ｂ）に示すのは、静電吹付け植毛方法によって形成された繊維植毛部の断面図である。静電吹付け植毛方法は、（吹付けしない）静電植毛方法とほぼ同じ原理であるが、植毛対象物９７の表面に対して短繊維９５が垂直に植毛される静電植毛方法｛図６（ａ）｝とは異なり、静電的な吸引力にて短繊維９５が植毛対象物９７の表面接着剤層に突き刺さってから、エアの作用により植毛対象物９７の表面に対して傾き、一定の角度で固定される特徴がある｛図６（ｂ）｝。このため、静電吹付け植毛方法によれば、静電植毛方法と比べて少ない短繊維量で（低密度で）広い面積を覆うことができ、特に量産の場合に、短繊維量の削減と時間短縮によるコスト低減が期待できる。
【００３６】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００３７】
短繊維の形状としては、植毛部の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０〜３０％が好ましい。短繊維の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状ではストレート形状と比較してグリースをより強く保持することができる。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３８】
接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、柔軟性構造体を繊維材で構成した場合、つまり、多数の短繊維が植設された植毛部１９について説明したが、柔軟性構造体を軟質発泡材または軟質樹脂材で構成してもよい。軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。
【００４０】
図７〜図９は、この発明の第２の実施形態を示している。
【００４１】
この第２の実施形態は、シール部材１０の吸着を防止する空気流入隙間の位置が、図１〜図３に示す第１の実施形態と次のように相違する。空気流入隙間の位置以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態における空気流入隙間は、図７〜図９に示すように、外輪の内径面両端部に設けた一対のシール嵌合溝に嵌合するシール部材の外径部に設けたスリット２０によって構成している。
【００４３】
そして、スリット２０の内面に植毛部１９を設けている。
【００４４】
上記のように、第１の実施形態では、空気流入隙間を、内向きリップ１２のシール溝９の内側面と弾性接触する接触面の周方向の少なくとも一部に設けた凹部１８によって形成し、第２の実施形態では、外輪２の内径面両端部に設けた一対のシール嵌合溝８に嵌合するシール部材１０の外径部に設けたスリット２０によって構成しているが、空気流入隙間は凹部１８とスリット２０の両方にあってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１    ：密封型転がり軸受
２    ：外輪
３    ：内輪
４、５    ：軌道溝
６    ：ボール
７    ：保持器
８    ：シール嵌合溝
９    ：シール溝
９ａ    ：内側面
１０    ：シール部材
１１    ：芯金
１２    ：内向きリップ
１３    ：外向きリップ
１４    ：円筒面
１５、１７    ：ラビリンス
１６    ：突出部
１８    ：凹部
１９    ：植毛部
２０    ：スリット
【図１】
2018128025.tif 000003
【図２】
2018128025.tif 000004
【図３】
2018128025.tif 000005
【図４】
2018128025.tif 000006
【図５】
2018128025.tif 000007
【図６】
2018128025.tif 000008
【図７】
2018128025.tif 000009
【図８】
2018128025.tif 000010
【図９】
2018128025.tif 000011
【図１０】
2018128025.tif 000012
【図１１】
2018128025.tif 000013
【図１２】
2018128025.tif 000014
【図１３】
2018128025.tif 000015
【図１４】
2018128025.tif 000016
【図１５】
2018128025.tif 000017