(57)【要約】【課題】外輪の側部に弾性リップを有するシールが取り付けられている転がり軸受において、シールの取り付け精度を高める。【解決手段】転がり軸受７は、内輪１０、外輪２０、複数の玉３０、保持器３５、及び、外輪２０の側部２３に取り付けられている環状のシール４０を備えている。シール４０は、外輪２０の側面内周側に形成されている環状の溝２４に固定されている芯金４１と、この芯金４１に固定され内輪１０の側部外周面に全周にわたって接触している弾性リップ４２とを有している。芯金４１の外周端と溝２４の底面との間には全周にわたって隙間が形成されている。芯金４１の側面が溝２４の側面に接触した状態となって、この芯金４１は外輪２０に溶接によって固定されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、前記複数の転動体を保持する保持器、及び、前記外輪の側部に取り付けられている環状のシールを備え、
前記シールは、前記外輪の側面内周側に形成されている環状の溝に固定されている芯金と、当該芯金に固定され前記内輪の側部外周面に全周にわたって接触している弾性リップと、を有し、
前記芯金の外周端と当該外周端に対向する前記溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されており、
前記芯金の側面が前記溝の側面に接触した状態となって、当該芯金は前記外輪に溶接によって固定されている、転がり軸受。
【請求項２】
前記内輪の側部には環状の凹部が形成されており、前記弾性リップが接触している前記側部外周面は、前記凹部の底面により構成されている、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、前記複数の転動体を保持する保持器、及び、前記外輪の側部に取り付けられている環状のシールを備え、
前記シールは、前記外輪の側面内周側に形成されている環状の溝に固定されている芯金と、当該芯金に固定され前記内輪の側部外周面に全周にわたって接触している弾性リップと、を有し、
前記芯金の外周端と当該外周端に対向する前記溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されている転がり軸受の製造方法であって、
前記内輪、前記外輪、前記転動体、及び、前記保持器を組み立て軸受本体とする組み立て工程と、
前記軸受本体の前記外輪に前記シールを取り付けるシール取り付け工程と、を含み、
前記シール取り付け工程では、前記弾性リップを前記側部外周面に外嵌させるようにして前記シールを前記内輪に取り付けてから、前記芯金を前記外輪に溶接する、転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、様々な技術分野で広く用いられている。一般的な転がり軸受は、内輪、外輪、複数の転動体、及び、複数の転動体を保持する保持器を備えている。更に、転動体が存在している軸受内部に水や異物等が侵入するのを防ぐために、環状のシールを備えた転がり軸受がある（例えば、特許文献１参照）。シールは、固定輪となる外輪の側部に取り付けられている。特許文献１に記載のシールは、内輪の側部外周面との間に微小隙間を形成し、異物の侵入を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５１３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に示すシール以外に、芯金と弾性リップとを有するシールも用いられている。芯金が外輪の側部に取り付けられており、弾性リップが内輪の側部外周面に接触することで、軸受外部から異物が軸受内部に侵入するのを防ぐことができ、また、軸受内部の潤滑剤が軸受外部に流出するのを防止することができる。
【０００５】
弾性リップが内輪の側部外周面に接触すると、弾性リップの先端が潰れるように弾性変形する。この潰れ代（締め代）が全周にわたって均等であり所望の値であればよいが、シールの取り付け精度が低く、シールが内輪及び外輪に対して芯ずれして固定されていると、弾性リップの潰れ代が周方向に不均一となる。潰れ代が小さくなる部分では密封性能が低くなり、また、この部分と１８０度離れた反対側の部分では潰れ代が大きくなる。潰れ代が大きい部分では内輪との摩擦による発熱が高くなり、弾性リップの寿命を短くしたり、温度によって潤滑剤を劣化させたりする。つまり、シールの取り付け精度は、密封性能に影響を与える他に、軸受寿命にも影響を与える。
【０００６】
また、前記特許文献１に示す転がり軸受の場合、シールを取り付けるために、外輪の側部内周側に溝が形成されており、この溝にシールはプレスによって嵌め入れられている。この構成を、芯金と弾性リップとを有するシールに適用した場合、シールの製作寸法精度、溝の加工精度、及び、これらの取り付け精度を高くしなければ、弾性リップの潰れ代が全周にわたって均等にならず、生産管理が難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、外輪の側部に弾性リップを有するシールが取り付けられている転がり軸受において、シールの取り付け精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の転がり軸受は、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、前記複数の転動体を保持する保持器、及び、前記外輪の側部に取り付けられている環状のシールを備え、前記シールは、前記外輪の側面内周側に形成されている環状の溝に固定されている芯金と、当該芯金に固定され前記内輪の側部外周面に全周にわたって接触している弾性リップと、を有し、前記芯金の外周端と当該外周端に対向する前記溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されており、前記芯金の側面が前記溝の側面に接触した状態となって、当該芯金は前記外輪に溶接によって固定されている。
【０００９】
この転がり軸受によれば、その製造の際に、弾性リップを内輪の側部外周面に外嵌させるようにしてシールを内輪に取り付けると、自然と調心され、内輪、外輪、環状のシールが同心状となる。しかも、芯金の外周端と溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されるので、前記調心が阻害されない。そして、前記のとおり同心状となった状態で、芯金を外輪に溶接することで、シールの取り付け精度が高い転がり軸受となり、弾性リップの締め代を全周にわたって均等にすることができる。
【００１０】
なお、前記特許文献１の場合、シールの固定を確実とするためには、外輪に形成するシール取り付け用の溝を、軸方向にある程度広くするのが好ましいが、軸方向寸法を小さくしてスリム化を図る転がり軸受の場合では、溝のスペースが制限され、確実にシールを外輪に固定することが難しくなる。しかし、本発明の転がり軸受によれば、溶接によってシールを外輪に固定するので、軸方向に広い溝は不要であり、スリム化させる転がり軸受に好適である。
【００１１】
また、前記芯金の前記外周端から所定寸法について径方向内側に寄った部分において、前記外輪との溶接による溶け込み部が全周にわたって形成されているのが好ましい。芯金の外周端から所定寸法について径方向内側に寄った部分を、芯金に沿って全周レーザ溶接することで、この転がり軸受を得ることができる。
【００１２】
前記のように、スリム化を図る転がり軸受の場合は特に、シールを軸方向について保持器に接近させるのが好ましい。そこで、前記内輪の側部には環状の凹部が形成されており、前記弾性リップが接触している前記側部外周面を、前記凹部の底面により構成することができる。この構成によれば、弾性リップを内輪側に接近させることができ、シールの一部（弾性リップ）と保持器とが干渉するのを防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明は、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、前記複数の転動体を保持する保持器、及び、前記外輪の側部に取り付けられている環状のシールを備え、前記シールは、前記外輪の側面内周側に形成されている環状の溝に固定されている芯金と、当該芯金に固定され前記内輪の側部外周面に全周にわたって接触している弾性リップと、を有し、前記芯金の外周端と当該外周端に対向する前記溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されている転がり軸受の製造方法であって、前記内輪、前記外輪、前記転動体、及び、前記保持器を組み立て軸受本体とする組み立て工程と、前記軸受本体の前記外輪に前記シールを取り付けるシール取り付け工程と、を含み、前記シール取り付け工程では、前記弾性リップを前記側部外周面に外嵌させるようにして前記シールを前記内輪に取り付けてから、前記芯金を前記外輪に溶接する。
【００１４】
この製造方法によれば、軸受中心軸を基準としてシールが自然と調心され、内輪、外輪、環状のシールが同心状となる。しかも、芯金の外周端と溝の底面との間には全周にわたって隙間が形成されているので、前記調心が阻害されない。そして、前記のとおり同心状となった状態で、芯金を外輪に溶接することで、シールの取り付け精度が高い転がり軸受となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外輪の側部に弾性リップを有するシールが取り付けられている転がり軸受において、シールの取り付け精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】シール及びその周囲を示す断面図である。
【図３】組み立て工程により得られる軸受本体の断面図である。
【図４】シール取り付け工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。この転がり軸受７は、内輪１０、外輪２０、これら内輪１０と外輪２０との間に介在している複数の玉（転動体）３０、環状の保持器３５、及び環状のシール４０を備えている。図１に示す転がり軸受７は深溝玉軸受である。
【００１８】
内輪１０は、図示していない軸に外嵌する筒状の部材であり、外周に玉３０が転動する軌道（軌道溝）１１が形成されている。内輪１０の軸方向両側の側部１７に凹部１２が形成されている。凹部１２は全周にわたって形成されており、環状となっている。図２は、図１に示す軸方向一方側（図１において右側）のシール４０及びその周囲を示す断面図である。凹部１２（図２参照）は、径方向外側に臨む円筒状の第一底面１３と、軸方向外側（図２では右側）に臨む環状の第一側面１４とを有している。第一底面１３は、内輪１０の側部１７における円筒状の外周面を構成している。この第一底面１３の中心軸が転がり軸受７（内輪１０及び外輪２０）の回転中心軸Ｃ（以下、軸受中心軸Ｃという。）と一致するように、第一底面１３は精度良く円筒状に形成されている。
【００１９】
図１において、外輪２０は、図示していないハウジングの内面に嵌め入れられる部材であり、内周に玉３０が転動する軌道（軌道溝）２１が形成されている。外輪２０の軸方向両側の側部２３に、前記凹部１２よりも軸方向寸法の小さい溝２４が形成されている。溝２４は全周にわたって形成されており、環状となっている。溝２４（図２参照）は、径方向内側に臨む短円筒状の第二底面２５と、軸方向外側に臨む環状の第二側面２６とを有している。第二側面２６は、軸受中心軸Ｃに直交する面に沿って精度良く形成されている。
【００２０】
複数の玉３０が内輪１０と外輪２０との間に介在しており、内輪１０と外輪２０とは同心状に配置される。保持器３５は、複数の玉３０を周方向に沿って所定の間隔（等間隔）でかつ各玉３０が転動自在となるようにして保持する。本実施形態では、内輪１０が、軸と共に回転する回転輪であり、外輪２０がハウジングと共に静止状態となる固定輪である。内輪１０、外輪２０、及び玉３０は軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる。保持器３５はステンレス鋼等の金属製（金属プレス製）又は樹脂製である。
【００２１】
内輪１０と外輪２０との間であって玉３０が存在する軸受内部５には、潤滑剤としてグリースが封入されている。シール４０は、軸受外部に存在する水や異物が軸受内部５へ侵入するのを防ぐと共に、軸受内部５のグリースが軸受外部へ流出するのを防ぐ。
【００２２】
シール４０は、転がり軸受７の軸方向両側に設けられている。軸方向一方側のシール４０と軸方向他方側のシール４０とは、取り付け向きが反対となっているが同じ構成である。シール４０は、環状の芯金４１と、この芯金４１に固定されている環状の弾性リップ４２とを有している。芯金４１は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）からなり、弾性リップ４２はゴム製である。弾性リップ４２は芯金４１の内周側端部に加硫接着されている。芯金４１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等、他の鋼材であってもよい。
【００２３】
芯金４１は、金属製の平板部材をプレスにより成型して得たものであり、厚さが薄い。例えば、芯金４１の厚さｔ（図２参照）を、例えば０．２ミリメートル以上であり０．５ミリメートル以下とすることができ、薄肉の環状部材である。この芯金４１が外輪２０の側部２３に溶接によって取り付けられている。内輪１０及び外輪２０と、シール４０の芯金４１とは共に金属製であるが、異種材からなる。
【００２４】
弾性リップ４２の内周側端部が内輪１０の側部１７の外周面、つまり、前記凹部１２の第一底面１３（図２参照）に接触しており、弾性リップ４２は弾性変形している。内輪１０が回転することで、第一底面１３と弾性リップ４２とは滑り接触する。
【００２５】
図２において、外輪２０が有する溝２４の第二側面２６に芯金４１の外周部の側面４３を接触させた状態として、溝２４内において芯金４１は溶接によって固定されている。溝２４の第二底面２５の径（内径）は芯金４１の径（外径）よりも大きく設定されており、芯金４１の外周端４４と、溝２４の第二底面２５とは径方向に対向している。そして、これら外周端４４と第二底面２５との間には、全周にわたって隙間ｆが形成されている。
【００２６】
芯金４１は溝２４の第二側面２６に沿って取り付けられる。前記のとおり、第二側面２６は、軸受中心軸Ｃに直交する面に沿って精度良く形成されていることから、芯金４１（シール４０）は、軸受中心軸Ｃに直交する面に沿って精度良く取り付けられる。また、芯金４１（シール４０）は、軸受中心軸Ｃを基準として精度良く内輪１０及び外輪２０と同心状となって取り付けられている。
【００２７】
シール４０（芯金４１）の外周部の一部、つまり、芯金４１の外周端４４から所定寸法について径方向内側に寄った部分（以下、この部分を途中部４５という。）が、外輪２０の側部２３に溶接によって取り付けられており、途中部４５に溶接部５０が形成されている。溶接部５０は、芯金４１の一部と外輪２０の一部とが溶け込んだ溶け込み部であり、溶接中に溶接対象の金属が溶融、凝固した金属の部分である。
【００２８】
溝２４の軸方向寸法ｍは、シール４０の厚さ寸法ｔよりも大きく設定されている。これは芯金４１及び溶接部５０の余盛が外輪２０の側部２３の最も軸方向外側の側面２３ａから軸方向外側にはみ出すのを防ぐためである。
【００２９】
以上より、本実施形態の転がり軸受７（図１参照）が備えているシール４０は芯金４１と弾性リップ４２とを有しており、芯金４１は、外輪２０の側面内周側に形成されている環状の溝２４に固定されており、弾性リップ４２は、内輪１０の側部外周面（第一底面１３）に全周にわたって接触している。前記のとおり（図２参照）、芯金４１の外周端４４と、外輪２０の第二底面２５との間には全周にわたって隙間ｆが形成されている。そして、芯金４１の側面４３が溝２４の第二側面２６に接触した状態となって、芯金４１は外輪２０に溶接によって固定されている。
【００３０】
以上の構成を備えている転がり軸受７の製造方法について説明する。この製造方法には、組み立て工程と、その後に行われるシール取り付け工程とが含まれる。
【００３１】
組み立て工程では、図３に示すように、内輪１０、外輪２０、複数の玉（転動体）３０、及び、保持器３５を組み立てることでこれらを一体化し、軸受本体８とする。シール取り付け工程では、図４に示すように、軸受本体８の外輪２０にシール４０を取り付け、これにより図１に示す転がり軸受７を完成させる。
【００３２】
シール取り付け工程には、準備工程と、その後に行われる溶接工程とが含まれる。準備工程では、図４に示すように、軸受本体８に対してシール４０を軸方向から接近させ、外輪２０の側部２３にシール４０の芯金４１の一部（外周部）を重ねる。この際、シール４０の弾性リップ４２を、内輪１０の側部外周面に外嵌させるようにして、シール４０を内輪１０に取り付ける。本実施形態では、弾性リップ４２を、内輪１０の第一底面１３に外嵌させるようにして、シール４０を内輪１０に取り付ける。この取り付けた状態を図４において二点鎖線で示している。芯金４１の側面４３と、外輪２０の溝２４の第二側面２６とが面で接触した状態となる。
【００３３】
弾性リップ４２は、最も径方向内側に位置するリップ先端４６から玉３０側に向かうにしたがって内径が大きくなっている傾斜面４７を有している。この傾斜面４７が内輪１０（凹部１２）の軸方向外側（図２における右側）の端部に設けられた曲面状の面取部１９に接触することで、シール４０は内輪１０の面取部１９にガイドされ、弾性リップ４２が第一底面１３に外嵌することができる。この取り付け動作により、シール４０は内輪１０と同心状となる。
【００３４】
そして、溶接工程を開始する。つまり、外輪２０の側部２３に重ねた芯金４１を外輪２０にレーザ溶接する。なお、レーザ溶接の種類としては、ファイバーレーザ溶接を使用することができる。軸受中心軸Ｃを鉛直方向として、上方からレーザ照射する。つまり、芯金４１の軸方向外側（図２における右側）から芯金４１に向けてレーザ照射する。溶接工程を具体的に説明すると、内輪１０の側部外周面（第一底面１３）に芯金４１を外嵌させた状態で（図４の二点鎖線で示す状態で）、この芯金４１を外輪２０に溶接する。本実施形態では、レーザ出力を変化させることで、単位面積に入る熱量が小さくなるように溶接仕様を調整する。つまり、レーザ出力をパルス波形とする。芯金４１の前記途中部４５を、芯金４１に沿って全周レーザ溶接することで、この途中部４５において、外輪２０との溶接部５０（図１参照）が全周にわたって形成される。
【００３５】
本実施形態では、軸受本体８の軸方向両側にシール４０が設けられることから、軸方向一方側と他方側とのそれぞれにおいて、軸受本体８を得る組み立て工程の後に、この軸受本体８に対して前記シール取り付け工程を行ってシール４０を外輪２０に取り付ける。
これにより、図１に示す転がり軸受７が完成する。
【００３６】
以上のように説明した本実施形態の製造方法によれば、組み立て工程で、内輪１０、外輪２０、玉３０、及び保持器３５が一体となり、これにより、内輪１０と外輪２０とは軸受中心軸Ｃを基準として同心状になる。
そして、シール取り付け工程において、シール４０の弾性リップ４２を内輪１０の側部外周面（第一底面１３）に外嵌させるようにしてシール４０を内輪１０に取り付けている。第一底面１３は転がり軸受７の軸受中心軸Ｃと同心になるよう精度良く円筒状に形成されている。このため、軸受中心軸Ｃを基準としてシール４０は自然と調心され、内輪１０、外輪２０、環状のシール４０が同心状となる。しかも、芯金４１の外周端４４と溝２４の第二底面２５との間には全周にわたって隙間ｆ（図２参照）が形成されているので、前記調心が阻害されない。つまり、シール４０を軸受本体８に軸方向から接近させ、弾性リップ４２を内輪１０の側部外周面（第一底面１３）に外嵌させる際に、前記隙間ｆの範囲で芯金４１は径方向に自由に移動することができ、軸受中心軸Ｃを中心とする円筒状の第一底面１３によりシール４０は調心される。そして、シール４０が内輪１０及び外輪２０を含む軸受本体８と同心状になった状態で、芯金４１を外輪２０に溶接する。これにより、シール４０の取り付け精度が高い転がり軸受７が製造される。この転がり軸受７では、内輪１０（第一底面１３）における潰れ代（締め代）が全周にわたって均等となり、密封性能を確保することができると共に、弾性リップ４２が内輪１０に片当たりせず、局所的に摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。
【００３７】
また、外輪２０に芯金４１は全周溶接されるので、芯金４１が薄くても部分的な歪みが生じるのを防ぐことができ、精度良く芯金４１を外輪２０に固定することができる。更に、溶接による熱量が小さくなるようにレーザ出力をパルス波形としていることで、芯金４１の歪が防止される。これにより、シール４０の取り付け精度が高い転がり軸受７が得られる。
【００３８】
また、本実施形態の転がり軸受７では、外輪２０に軸方向寸法の小さい溝２４が形成されており、この溝２４において、溶接によりシール４０が外輪２０に固定されている。溝２４の軸方向寸法ｍは、芯金４１の厚さｔと、溶接部５０の芯金４１の表面から突出した余肉の厚さとを合わせた寸法よりも大きければよいだけなので、従来のように（前記特許文献１の構成のように）外輪において軸方向に広い溝は不要であり、転がり軸受７を軸方向についてスリム化することができる。
【００３９】
また、図１において、スリム化を図る転がり軸受７では、シール４０を軸方向について保持器３５にできるだけ接近させるのが好ましい。このため、内輪１０の側部に環状の凹部１２が形成されており、この凹部１２の第一底面１３を、弾性リップ４２が接触する面としている。この構成によれば、弾性リップ４２は、断面形状が玉３０側に膨らんだ形状であるが、弾性リップ４２の膨らんだ突部４８を保持器３５よりも径方向内側に配置することができ、シール４０を保持器３５に軸方向について接近させても、膨らんだ突部４８と保持器３５とが干渉するのを防ぐことができる。
【００４０】
本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。また、その製造方法についても本発明の範囲内において他の形態の方法であってもよい。
例えば、前記実施形態では玉軸受の場合を説明したが、これ以外として、転がり軸受は、転動体がころであるころ軸受であってもよい。
また、前記実施形態では、シール４０が外輪２０の軸方向両側に取り付けられる場合について説明したが、軸方向の一方側にのみであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
７：転がり軸受            ８：軸受本体              １０：内輪
１２：凹部                １３：第一底面            １４：第一側面
１７：側部                １９：面取部              ２０：外輪
２３：側部                ２４：溝                  ２５：第二底面
２６：第二側面            ３０：玉（転動体）        ３５：保持器
４０：シール              ４１：芯金                ４２：弾性リップ
４３：側面                ４４：外周端              ４５：途中部
５０：溶接部              ｆ：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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