(57)【要約】  第１の端部と、第２の端部と、大きな長手方向中央開口とを有する環状のフィラメントが巻かれたベアリングを含むシールアセンブリであって、前記第１および第２の端部は、前記ベアリングの内部壁面に形成された座ぐりを有し、前記座ぐりは軸方向内面および半径方向外面によって画定され、前記座ぐりの各々の中に配置されたシールが、前記座ぐりの前記軸方向内面または前記半径方向外面の少なくとも一方と接触し、前記シールは、本体部分および半径方向内向きに延びるシーリングリップを備える。
2007519875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部と、第２の端部と、大きな長手方向中央開口とを備える環状ベアリングを具備してなるシールアセンブリであって、前記第１の端部は前記ベアリングの壁面に形成された座ぐりを備え、前記座ぐりは軸方向内面および半径方向外面を有し、
前記座ぐり内にシールが配置され、このシールは前記座ぐりの前記軸方向内面または前記半径方向外面の少なくとも一方と接触する、シールアセンブリ。
【請求項２】
前記ベアリングはフィラメントが巻かれたベアリングである、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項３】
前記ベアリングの前記第２の端部には座ぐりが形成され、前記座ぐりは第２のシールをさらに備える、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項４】
前記ベアリングは一部品構造で形成されている、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項５】
前記ベアリングは二部品構造で形成されている、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項６】
前記二部品構造は、所定の内径の外側シリンダと、前記外側シリンダの内径に等しいかまたはそれよりも小さい所定の外径の内側シリンダとを備える、請求項５に記載のシールアセンブリ。
【請求項７】
前記外側シリンダは鋼鉄を含む、請求項６に記載のシールアセンブリ。
【請求項８】
直径の小さな方の前記シリンダはベアリング材料を含む、請求項６に記載のシールアセンブリ。
【請求項９】
前記シールは、本体部分と、シーリングリップを形成する半径方向内向きに延びる部分とを備える、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１０】
前記軸方向内向きに延びる部分は、前記本体部分に対して可撓性を有する、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１１】
前記シールは、前記本体部分と前記軸方向内向きに延びる部分との間に位置する間隙をさらに備える、請求項１０に記載のシールアセンブリ。
【請求項１２】
前記シールは、前記シールの本体部分内に形成された剛体挿入物をさらに備える、請求項１０に記載のシールアセンブリ。
【請求項１３】
前記剛体挿入物は、Ｌ字型の横断面を有する環状の挿入物を含み、前記挿入物の一方の脚部は前記シールの軸方向面に沿って軸方向に延び、前記挿入物の他方の脚部は前記シールの本体部分内に延びている、請求項１２に記載のシールアセンブリ。
【請求項１４】
前記ベアリングは、フィラメントが巻かれたガラス裏地の高強度ＰＴＦＥ繊維を含む、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１５】
前記シールは熱可塑性ポリウレタンを含む、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１６】
前記シールは接着剤で前記座ぐり内に貼られている、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１７】
第１の端部と、第２の端部と、大きな長手方向中央開口とを有するフィラメントが巻かれたベアリングを備える環状ベアリングを具備してなるシールアセンブリであって、前記第１および第２の端部は、前記ベアリングの内部壁面に形成された座ぐりを備え、前記座ぐりは軸方向内面および半径方向外面によって画定され、
前記座ぐりの各々の中にシールが配置され、このシールは前記座ぐりの前記軸方向内面または前記半径方向外面の少なくとも一方と接触し、前記シールは、本体部分および半径方向内向きに延びるシーリングリップを備える、シールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアリングおよびシールに関する。より詳しくは、本発明は、付随する一体シールを有するベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染物がベアリングの内部に侵入して、座面または軸を損傷する可能性のある動作環境において使用される場合、ベアリングはシールと共に用いられることが多い。農業および建設環境では、塵や埃に満ちた領域内で機器を動作させる場合が多い。構造部材、水圧シリンダおよびリンク装置では、ベアリングを回転ピンの一部として用いている。汚染物がベアリングに侵入すると、その汚染物が摺動面を磨滅させ、ベアリングの初期故障に至る可能性がある。
【０００３】
この問題の従来の解決法では、グリースを差したシールを用いることにより汚染物のベアリングへの侵入を防止していた。この解決法には、グリースに埃を引き寄せて留まらせる傾向があり、シールに対して絶えず再グリース差しの必要があるという問題がある。多くの場合、オペレータが日常的にシールに再グリース差しを行うことが要求される。シールに再グリース差しを行わないと、汚染物がベアリングに侵入し、ベアリングライニングを早期に摩耗させる可能性がある。
【０００４】
ベアリングの内部を封止する別の方法として、従来のベアリング設計と共にゴムまたはほかの可撓シールを用いてベアリングの内部を保護する封止機能を提供しようという方法がある。しかし、この設計にはいくつかの欠点がある。第一に、ベアリングおよびシールに対して軸が移動することによって、ベアリングとシールが分離する場合および／または共働しない場合がある。これによってシールの効果が大きく低下し、汚染物がベアリングに及んでしまう。さらに、別個のシールを用いたベアリングの組み立てを、ベアリングの設置中に行うと、複雑化し且つ時間のかかるものとなる。これにより機器の停止期間が延びると共に、不適切な設置の機会が多くなる。
【０００５】
従って、ベアリング構造に固着され且つ組み込まれた一体シールを有するベアリングを提供することが望ましい。さらに、グリースの使用を必要としないベアリングとシールの組み合わせを提供することが有利である。また、一ユニットとして顧客に配布することができ且つ設置することができる単一ユニットのような一体シール（または複数のシール）付きベアリングを提供することが望ましい。
【０００６】
本発明は、これらの認識されていた要求に向けられているものである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の第１の態様において、第１の端部と、第２の端部と、大きな長手方向中央開口とを備える環状ベアリングを具備してなるシールアセンブリが提供され、前記第１の端部は前記ベアリングの壁面に形成された座ぐりを備え、前記座ぐりは軸方向内面および半径方向外面を有し、前記座ぐり内にシールが配置され、このシールは前記座ぐりの軸方向内面または半径方向外面の少なくとも一方と接触する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態において、前記ベアリングは一部品構造で形成され、フィラメントが巻かれたベアリングであり、このベアリングの第２の端部にはさらなる座ぐりが形成され、前記さらなる座ぐり内に第２のシールをさらに備える。
【０００９】
本発明のほかの実施形態において、前記ベアリングは二部品構造で形成される。前記二部品構造は、所定の内径の外側シリンダと、前記外側シリンダの内径に等しいかまたはそれよりも小さい所定の外径の内側シリンダとを備える。本発明の好ましい実施形態において、前記外側シリンダは鋼鉄を含み、直径の小さな方のシリンダはベアリング材料を含む。
【００１０】
本発明のさらなる態様において、前記シールは、本体部分と、シーリングリップを形成する半径方向内向きに延びる部分とを備え、前記軸方向内向きに延びる部分は前記本体部分に対して可撓性を有する。この可撓性を高めるために、前記シールは、前記本体部分と前記軸方向内向きに延びる部分との間に位置する間隙をさらに備える。本発明の好ましい実施形態において、前記シールは、このシールの本体部分内に形成された剛体挿入物をさらに備える。前記剛体挿入物は、Ｌ字型の横断面を有する環状の挿入物を含み、前記挿入物の一方の脚部は前記シールの軸方向面に沿って軸方向に延び、前記挿入物の他方の脚部は前記シールの本体部分内に延びている。
【００１１】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、前記ベアリングは、フィラメントが巻かれたガラス裏地の高強度ＰＴＦＥ繊維を含み、前記シールは熱可塑性ポリウレタンを含み、前記シールは接着剤で前記座ぐり内に貼られている。
【００１２】
本発明の第２の態様において、第１の端部と、第２の端部と、大きな長手方向中央開口とを有するフィラメントが巻かれたベアリングを備える環状ベアリングを具備してなるシールアセンブリが提供され、前記第１および第２の端部は、前記ベアリングの内部壁面に形成された座ぐりを備え、前記座ぐりは軸方向内面および半径方向外面によって画定され、前記座ぐりの各々の中にシールが配置され、このシールは前記座ぐりの前記軸方向内面または前記半径方向外面の少なくとも一方と接触し、前記シールは、本体部分および半径方向内向きに延びるシーリングリップを備える。
【００１３】
本発明のシールアセンブリの一利点は、１つのユニットとしてエンドユーザに配布することができるユニット化されたベアリングおよびシールとしていることにより、エンドユーザによるベアリング／シールの組み合わせの組み立ての必要性をなくしていることである。これによって、シールの適切な位置合わせが確実に行われ、ベアリング一体シールの最終用途装置への設置時間が短縮される。
【００１４】
本発明の一体シール付きベアリングの各特徴は、本発明の実施形態の１つ以上において単独でまたは組み合わせて達成されてもよい。当業者には理解されるように、以下に説明される様々な特徴および利点により明らかとなるような多数の応用例において、本発明は幅広い有用性を有している。
【００１５】
以上、本発明のより重要な特徴についてやや大まかに要点を述べたが、それにより、以下の詳細な説明がより良く理解され、且つ当該技術に対する本貢献がより良く理解されることであろう。当然、以下に説明される本発明のさらなる特徴があり、それらは付随する請求の範囲の主題を形成する。この点に関して、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する前に、本発明は、その応用において、以下の説明に記載されているまたは図面に示されている細部および構成、並びに構成要素の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明はほかの実施形態も可能であり、様々な方法での実施、実行が可能である。
【００１６】
また、ここでの表現法および専門用語は説明を目的としたものであり、いかなる観点においても限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。当業者は、この開示の基礎となる概念について理解し、それをこの開発のいくつかの目的を実行するほかの構造、方法およびシステムを設計する基礎として容易に利用できることが理解されるであろう。重要なことは、請求の範囲が本発明の趣旨および範囲から逸脱しない範囲で、このような同等の構成を含むものと見なすことである。
【００１７】
より明らかとなる本発明の上記特徴、利点および目的その他が得られ且つ詳しく理解されるように、上に簡単に要約した本発明について、付随する図面に示されたその実施形態を参照しながらより詳細に説明するが、これらの図面は明細書の一部を形成するものであり、いくつかの図に渡り同様の参照文字で同様の部分を示している。しかし、本発明はさらなる同等効果のある実施形態をも認める場合があるため、付随する図面は本発明の好ましい実施形態およびほかの実施形態を示しているに過ぎず、従ってその範囲を限定するものと考えられるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照すると、本発明の実施形態において、第１の端部２２と、第２の端部２４と、大きな中央開口とを有する環状ベアリング２０を具備してなるシールアセンブリ１０が設けられている。端部２２、２４は、ベアリングの壁面に形成された座ぐり３０を備えている。座ぐり３０は、軸方向内面３２および半径方向外面３４を有している。座ぐり３０内にシール４０が配置されており、このシール４０は、座ぐりの前記軸方向内面３２または前記半径方向外面３４の少なくとも一方（または両方）と接触する。
【００１９】
本発明で用いられるベアリング２０は、軸を受ける中央孔を有する円筒形であることが好ましい。ベアリングの内壁２６は、軸と周囲のハウジングとの間の低摩擦接触面を促進する滑らかな材料で構成されている。本発明で使用されるベアリングは、当該技術で知られているどのような適切なベアリング材料で構成されてもよい。使用される実際のベアリング材料は、一般的にその最終用途の環境条件によって決定される。
【００２０】
本発明の最も好ましい実施形態において、ベアリングはフィラメントが巻かれたベアリングを含む。ほかの種類のベアリングと比較してフィラメント巻ベアリングが本発明で使用するのに好ましい理由の１つは、その弾性および自己潤滑性にある。金属のベアリングはすぐに腐食、摩耗し、リンク装置に「端部遊び」を引き起こし、動作中に共振ノイズを発生させる。金属のベアリングは、これらの問題を軽減するためにグリース等の別個の潤滑油を必要とする場合が多い。対照的に、フィラメント巻ベアリングは自己潤滑式であり、ずれによる縁部荷重および荷重下でのピンのたわみに対する許容がより大きい。
【００２１】
フィラメント巻ベアリングを製造する１つの一般的な方法として、フィラメントを選択し、それをマンドレルに十字状の多層構成で巻き付けて多孔性ベアリング構造を形成する方法がある。ベアリングの孔径、間隔および肉厚は巻き付けプロセス中に制御される。フィラメント巻ベアリングで使用される好ましいフィラメントには、ＰＴＦＥ、ポリエステル、ポリアミドまたはガラス繊維が含まれる。次に、ベアリング構造は炉内で拡散接合され、その後マンドレル間で緻密化される。そして、このやや多孔性のベアリングにエポキシ樹脂またはほかの適切な耐かじり化合物を含浸させる。
【００２２】
フィラメント巻ベアリングを製造する別のプロセスとして、連続繊維ストランドを選択し、それを樹脂槽に通し、その後樹脂被膜された繊維ストランドをマンドレルに巻き付けるというものがある。次に、樹脂被膜繊維ストランドは所望の形状および厚さに巻き付けられる。巻き付けられたベアリングはその後硬化され、マンドレルから取り外され、所望の寸法に正確に仕上げられる。
【００２３】
ベアリング材料が選択され、ベアリング２０がシリンダに形成されると、円筒形ベアリングは加工されて、少なくともその一方に端部に座ぐり３０が設けられる。座ぐり３０は、ベアリングの内壁２６の一部を一端部２２、２４の近傍で加工除去することによって形成されることが好ましい。この結果、ベアリングの端部でベアリングの残りの部分よりも薄い肉厚３６を有する内径拡大領域が生じる。本発明の好ましい実施形態においては、座ぐりはベアリングの両端に形成される。
【００２４】
本発明の別の実施形態において、座ぐりは、例えば一方または両方の端部により大きな直径の領域を含む金型によりベアリングを形成して座ぐりを設けることによって、ベアリングの構築中に形成される。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態において、図５に示されているように、外側シリンダ６０にベアリング材料を含む内側シリンダ２０を嵌着することによって座ぐりが二部品構造で形成されている。内側シリンダ２０には、外側シリンダの内径に等しいかまたはそれよりも小さい外径が設けられているため、２つのシリンダの間が密着する。内側シリンダ２０はさらに、外側シリンダ６０よりも長さが短くなる寸法とされているため、外側シリンダ６０内に設置されたときに、内側シリンダの端部２２と外側シリンダの端部６２との間に座ぐり領域３０が形成される。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態において、構成方法に関係なく、座ぐり３０は、回転軸に平行な軸方向外面３４と、回転軸に直角な半径方向に広がる壁面３２とによって画定され、それによりシールエレメント４０を受ける「四角形の」座ぐりを形成している。なお、本発明のほかの実施形態において、座ぐりの幾何学的形状を円形にするかまたは角度の付いたものにすることによってシールアセンブリの特性を高めてもよい。
【００２７】
座ぐり３０にはシール４０が嵌着され、このシール４０は、ベアリング２０と回転軸（図示せず）との間でシールと接触し且つそれを形成するように設計された本体部分４２および半径方向に延びる部分４４を備えている。シール４０はアニュラリングで構成されることが好ましく、このアニュラリングは、軸方向に延びる面４８と半径方向に延びる面４６とを有するほぼ矩形の本体部分４２を備えた横断面を有している。軸方向に延びる面４８は座ぐり３０の軸方向に延びる壁３４と位置合わせされ且つ接触し、半径方向に延びる面４６は座ぐりの半径方向に広がる壁３２と接触する。このようにして、シールが座ぐりに嵌入され、座ぐりの側面および背面と接触することによって所定の位置で固着される。
【００２８】
シール４０の半径方向に延びる部分４４は本体部分４２から半径方向内向きに垂下しており、本体部分に可撓的に係合するシーリングリップを形成する。本発明の好ましい実施形態において、シール４０は、本体部分４２とシーリングリップ４４との間に間隙５８を有する一部品構造で形成され、それによりリップ４４の可撓性を高めている。リップ４４は、軸の半径方向のずれがある時に、本体４２とリップ４４との間に設けられたこの間隙５８内に屈曲して入ることが許容されている。
【００２９】
この設計により、ベアリングおよびシールに対して軸が半径方向にずれている時でも、封止機能が維持される。シールの主な目的は、妨害となる、または内部ベアリング面または軸の磨耗を増大させる虞のある汚染物およびその他の粒子状物質をベアリングの内部から除外することである。
【００３０】
本発明の最も好ましい実施形態において、シールの本体の外径は座ぐりの内径と等しいかまたはそれよりもやや小さいので、シールの外径と座ぐりの内径との間の摩擦接触によってシールは座ぐり内に保持される。
【００３１】
本発明のほかの実施形態において、シールの軸方向外側端部はベアリングの端部と同じ高さであるか、ベアリングの端部からやや突出しているか、または座ぐり内に凹んでいてもよい。
【００３２】
本発明のほかの実施形態において、シールを接着剤でベアリングに貼り付けることにより、さらなる支持を与えている。本発明で使用するのに好ましい接着剤は、３Ｍによって製造されているＳｕｐｅｒ７７（商標）接着剤等の感圧性スプレー接着剤である。しかし、ベアリングおよびシールの構成材料に適合するいかなる接着剤を本発明の実施形態に使用してもよい。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態において、シールを座ぐり内に配置した後で、ベアリングの端部をやや圧縮することによって、ベアリングの端部の、シールを内部で保持している座ぐりの直径を小さくする。このようにすると、ベアリングの端部にひだが付けられて、シールが軸方向に移動して座ぐりから離れることまたは座ぐりから出てしまうことが物理的に抑制される。
【００３４】
本発明の一実施形態において、シールは、エラストマー材料、および好ましくは、使用中に高い耐摩耗性を示すポリウレタン等の硬質プラスチック材料を含む。本発明で使用されるほかの適切な材料としては、ＰＴＦＥ等のフッ素化ポリマ、樹脂、またはほかの滑らかなプラスチック材料が挙げられる。
【００３５】
本発明の別の実施形態において、シール４０には剛体挿入物５０がさらに設けられて、シールの本体部分にさらなる強度および剛性を与えている。本発明の最も好ましい実施形態において、挿入物５０は、ほぼＬ字型の横断面を有する鋼製リングである。「Ｌ」の一方の脚部５２はシール本体の半径方向外側部分に沿って軸方向に延び、「Ｌ」の第２の脚部５４はシールの本体部分内へ半径方向内向きに延びている。挿入物５０の半径方向内向きに延びる脚部５４は、間隙５８の後方における半径方向に延びる部分４４がシール本体４２と接合する領域からシール本体内で後方に位置することが好ましい。
【００３６】
鋼鉄が挿入物として用いるのに好適な剛体材料であるが、ほかの高強度材料も適している。例えば、腐食性の高い環境においては、シールよりも剛性の大きなポリマまたはほかの無反応材料を鋼鉄の代わりに使用してもよい。さらに、剛体挿入物の幾何学的形状は、さらなる半径方向に延びる部分、またはシール本体に所望の程度の剛性を与えるように設計されたほかの部材を含んでもよい。
【００３７】
本発明について特定の実施形態に関連して説明したが、これらの実施形態は当然ながら本発明の原理を例証するものに過ぎない。本発明の装置および方法をほかの方法および実施形態で構成、実施してもよいことは当業者には明らかであろう。従って、ここでの説明は、本発明を限定するものではなく、他の実施形態も本発明の範囲内に含めるものとして読まれなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施形態におけるシールアセンブリの横断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態におけるシールアセンブリで使用されるベアリングの横断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態におけるシールアセンブリのためのシールの横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態における図３のシールの円で囲んだ部分の部分的横断面詳細図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態におけるシールアセンブリの横断面図である。
【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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【国際調査報告】
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