(57)【要約】【課題】高価な材料を用いることなく、耐食性を有する軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置（２０）は、フランジ（１１ａ，１１ｂ）を有するシェル形外輪を含むニードル軸受（１０）と、ニードル軸受（１０）の一方側のフランジ（１１ｂ）の側面に一体的に設けられ、ニードル軸受（１０）への異物の侵入を防止するシール部（１５）とを備える。軸受装置（２０）はハウジング（２２）に収容され、シール部材（１５）は、ハウジング（２２）の凹部（２１）および回転軸（２３）に直接接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が固定部材に当接し、内周面が回転軸に当接する軸受部と、
前記軸受部の側面に設けられ、前記軸受部への異物の侵入を防止するシール部材とを備え、
前記シール部材は高分子材料を含み、前記軸受部の側面に一体的に取付けられ、前記シール部材の外径寸法は、前記軸受部の外周寸法より大きく、前記シール部材の内周には回転軸に当接するリップ部が設けられる、軸受装置。
【請求項２】
前記軸受部は、軌道輪と、前記軌道輪上を転動する転動体と、前記転動体を保持する保持器とからなる転がり軸受であって、
前記軌道輪は、前記固定部材に当接して設けられた静止側軌道輪を含む、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記シール部材は前記軸受部の両側端部に設けられる、請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記シール部材は接着固定されている、請求項１〜３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項５】
前記軸受装置は、低炭素鋼、軟鋼、浸炭鋼、軸受鋼の少なくとも１つからなる、請求項１〜４のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項６】
前記軸受装置は、スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ、または、燃料電池用コンプレッサに使用される、請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項７】
前記軸受部はニードル軸受である、請求項１〜６のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項８】
前記軸受部は玉軸受である、請求項１〜６のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項９】
前記回転軸に当接するリップ部材は、軸方向において、少なくとも２か所で軸に接触する、請求項１〜８のいずれかに記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は軸受装置に関し、特に、シール一体型の軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外部からの異物の侵入を防ぐために、シールを一体化した軸受装置が提供されている。図５は、実公昭５３−２３８７４号公報（特許文献１）において開示されたシールを一体化したシェル形針状ころ軸受を示す図である。図５に示すように、軸１０６を支持する軸受１００に対してシール１１０を外付けで使用している。軸受１００は、両端に内向きのフランジ１０２ａ，１０２ｂを有するシェル形の外輪１０２と、針状のころ１０３と、針状のころ１０３を保持する保持器１０４とを含む。シール１１０は、外周部に設けられた芯金１１２と芯金の内側に設けられた環状のゴム部材１１１とを含み、内向きのフランジ１０２ａ，１０２ｂに取り付けられている。シール１１０は、外輪１０２のフランジ面に沿わせて配置し、ハウジング１０５の凹部１０５ａと軸受１００の固定用の取付リング１１３との間に挟み込んで固定している。
【０００３】
軸受１００の外輪１０２とシール１１０の芯金１１２とがハウジング１０５に接触するように設けられている。
【０００４】
上記以外にも、例えば、スロットルバルブやEGRバルブに使用される軸受では、排気に含まれる水分の凝縮や、排気に含まれるNOｘやSOｘが凝縮水に溶け込むことで強酸を形成する結果、腐食が発生することがある。そのため、軸受材料をステンレス鋼に変更して耐腐食性を向上することが求められている。また、燃料電池システムに用いられるエアや水素コンプレッサでは、配管内の急激な圧力変化や温度変化によって、空気もしくは水素中の水分が結露することがあり、同様に耐食性が求められている。
【０００５】
このようなスロットルバルブ等に使用されるシールつきのころ軸受がたとえば、特開２００４−３３２８５６（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公昭５３−２３８７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の、外部からの異物の侵入を防ぐために、シール部材を備えた軸受装置は上記のように構成されていた。
【０００８】
特許文献１のように、外付けのシール１１０を用いると、一定以上のシール幅および取付リング幅が必要で、コンパクト化の阻害要因となる。また、シール１１０は、芯金１１２を有するものであるため、高価になる。さらに、外付けのシール１１０によって部品点数および組立工数が増えるという問題があった。
【０００９】
また、このような構造であると、取付リング１１３や芯金１１２が金属で形成されているため、軸に当接する側のシールができたとしても、ハウジング側においては、取付リング１１３や芯金１１２とハウジング１０５との間に水分等の異物が侵入し、外輪１０２とハウジング１０５との間に錆び等が発生する恐れがあった。
【００１０】
また、特許文献２のように、耐食性が必要な場合には、軸受材料として、ステンレス鋼のような高価な材料を使用する必要があり、コストアップになるという問題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、高価な材料を用いることなく、耐食性を有する軸受装置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】
【００１２】
この発明に係る軸受装置は、外周面が固定部材に当接し、内周面が回転軸に当接する軸受部と、軸受部の側面に設けられ、軸受部への異物の侵入を防止するシール部材とを備える。シール部材は高分子材料を含み、軸受部の側面に一体的に取付けられ、シール部材の外周は、軸受部の外周面より大きく、シール部材の内周には回転軸に当接するリップ部が設けられる。
【００１３】
好ましくは、軸受部は、軌道輪と、軌道輪上を転動する転動体と、転動体を保持する保持器とからなる転がり軸受であって、軌道輪は、固定部材に当接して設けられた静止側軌道輪を含む。
【００１４】
シール部材は軸受部の両側端部に設けてもよい。
【００１５】
シール部材は軸受部に接着固定されてもよい。具体的な接着手段としては、加硫接着で軸受部に固定されてもよいし、レーザ溶着で軸受部に固定されてもよい。あるいは、シール部材および軸受部材の双方との間で接着性を有する第３物質を接着剤として使用することで固定されてもよい。
【００１６】
軸受装置は、スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ、または、燃料電池用コンプレッサに使用されてもよい。
【００１７】
軸受部はニードル軸受であってもよいし、玉軸受であってもよい。
【００１８】
回転軸に当接するリップ部材は、軸方向において、少なくとも２か所で軸に接触するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、軸受部への異物の侵入を防止するシール部材を軸受部の側面に一体的に形成し、高分子材料を含むシール部材が固定部材および軸に直接接触するようにしたため、軸受部への異物の侵入が確実に防止される。
【００２０】
その結果、高価な軸受材料を用いることなく、耐食性を有する軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施の形態に係るシール一体型軸受をニードル軸受に適用した状態を示す図である。
【図２】図１に示したシール一体型のニードル軸受を含む軸受装置をハウジングに組み込んだ状態を示す図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係るシール一体型軸受を玉軸受に適用した状態を示す図である。
【図４】図３に示したシール一体型の玉軸受を含む軸受装置をハウジングに組み込んだ状態を示す図である。
【図５】従来のシール一体型のニードル軸受を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るシール一体型の軸受装置をニードル軸受に適用した場合の軸受装置の断面図である。図１を参照して、シール一体型の軸受装置２０は、ニードル軸受１０と、ニードル軸受１０の一方側側面に設けられたシール部材１５とを含む。ニードル軸受１０は、内向きのフランジ１１ａ，１１ｂを有するシェル形の外輪(静止側軌道輪)１１と、この外輪１１の転走面１１ｃと外輪１１に挿通される図示のない軸の外径面に介在する複数個の針状のころ(転動体)１２と、これら複数のころ１２を保持する保持器１３とを含む。シール部材１５は一方側のフランジ１１ｂの外面に直接貼り付けられて、ニードル軸受１０と一体化されている。シール部材１５は、環状のゴム製シール部材である。ここでは、シール部材１５はフランジ１１ｂを芯金として利用している。
【００２３】
図１においては、一方側のフランジの外面にのみにシール部材を設けた例を示したが、これに限らず、ゴム製のシール部材１５は、外輪１１の両側のフランジ１１ａ，１１ｂの外側面に貼付けてもよい。
【００２４】
このゴム製シール部材１５は、フランジ１１ｂの外側の側面を覆い所定の厚さを有する外面覆い部１５ａと、この外面覆い部１５ａの下部に設けられ、軸方向に突出してフランジ１１ｂの内径面より内径側に延在する環状の二重のシールリップ（リップ部材）１６，１７を有している。ここで、外面覆い部１５ａの外径寸法は、外輪１１の外径寸法より大きい。
【００２５】
シェル形の外輪１１は低炭素鋼、軟鋼、浸炭鋼等の一般的にシェル外輪の製作に使用される金属材を成形加工して得られる。針状のころ１２は前記材料群に加え軸受鋼も使用されうる。上記ゴム製シール部材１５に採用されるゴム材としては、使用環境温度に応じて適宜採択され、例えば１２０℃まではニトリルゴムが、それ以上ではフッ素系ゴム材が望ましく採用される。ゴム製シール部材１５のフランジ１１ｂに対する貼付けは、フランジ１１ｂの表面を酸洗いして脱脂した後、接着剤により接着するか、加硫接着（ゴム製シール部材を成形して加硫する時に、金型に接着剤を入れておき、接着させること）するか、あるいは加熱融着するか、レーザ溶着によってなされる。この加熱融着や加硫接着やレーザ溶着は、焼着とも呼ばれる。
【００２６】
このような方法で軸受部とシール部材とを一体的に構成するため、軸受装置の組立性が向上する。
【００２７】
この後、剃刀のような鋭利なカッターで、シールリップ１６，１７に、その内周縁部から放射状に複数のスリットを切込み形成してもよい。
【００２８】
次に、このシール一体型のニードル軸受を有する軸受装置２０を軸に組み込んだ状態について説明する。図２は、この状態を示す図である。図２を参照して、軸受装置２０は、所定のハウジング（固定部材）２２に収容され、ニードル軸受を構成する複数の針状のころ１２によって外径を保持された軸２３を支持する。ここで、シールリップ１６,１７は軸方向に間隔をあけて軸２３に直接接触する。
【００２９】
なお、特開平１０-４６３１８号公報に記載のように、ころおよび保持器を入れた後、縁曲げ部を縁曲げ加工し、その後、ころおよび保持器を含むシェル形ころ軸受全体を熱処理して製造してもよい。
【００３０】
なお、ここで、外輪１１に対するころ１２の組み込みは、シール部材１５を誤って傷付けることを防止するために、外輪１１の内径側から組み込むことが好ましい。
【００３１】
この軸受装置２０のハウジング２２への取付けは、図２に示すように、ハウジング２２の内径面に設けられた凹部２１に軸受装置２０を圧入し、凹部２１の両側の段部に外輪１１の一方側の側面が当たるように嵌め込み、軸受装置２０が軸方向にずれないように固定する。このように取付けられた軸受装置２０内に軸２３を挿入する。
【００３２】
この構成のシール一体型の軸受装置２０によると、ゴム製シール部材１５がハウジング２２に固定された外輪（静止側軌道輪）１１のフランジ１１ｂに直接に貼付けられているため、従来の別体シールや外輪内径面に嵌合させるシールの場合のような広い幅方向寸法が不要で、コンパクトな軸支持部設計が可能になる。また、ゴム製シール部材１５に芯金が不要で、コストが削減できる。ゴム製シール部材１５のハウジングと当接する外面覆い部１５ａは、その外径寸法が外輪１１の外径寸法より大きいため、軸受部の外径側におけるシール性が確保される。また、シールリップ１６,１７の内径寸法は軸２３の外径寸法より小さくして締め代を持たせたので、軸受材料としてステンレス鋼のような高価な材料を用いることなく、耐腐食性、防塵性、防水性、グリース漏れ防止性が確保できる。
【００３３】
ゴム製シール部材１５は、フランジ１１ｂの外側の側面全体を覆い所定の厚さを有する外面覆い部１５ａを有するため、広い外面覆い部１５ａで固着できて、フランジ１１ｂに対する固着が確実となる。また、シールリップ１６，１７は、軸受設置状態で、先端が外輪１１のフランジ１１ｂよりも軸方向の外側へ突出するため、保持器１３と干渉して保持器１３の回転を妨げることがない。
【００３４】
図に示すように、外輪１１の突き当て部材のハウジング２２との嵌合段差が確保される場合は、端面でシールされ、段差が少ない場合はシール部材の外径面でシールすることができるため、シール側において、ハウジング２２の凹部２１とニードル軸受１０とを確実に外部から遮断する。したがって、従来のような金属を介した異物の軸受部への侵入は生じない。
【００３５】
また、シール部材の外径面がハウジング２２にタイトに接触する場合は、軸受部の外輪のまわり止めとしての機能を有する。
【００３６】
さらに、シール部材１５がオイルシールまたは水シールと兼用となるため、追加部材が不要になる。
【００３７】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明に係るシール一体型の軸受装置を玉軸受に適用した場合の軸受装置の断面図である。図３を参照して、シール一体型の軸受装置３０は、一般的な軸受鋼や浸炭鋼、低炭素鋼からなる玉軸受４０と、玉軸受４０の一方側の側面に設けられたシール部材５０とを含む。玉軸受４０は、外輪４１と、内輪４２と、外輪４１および内輪４２の間に保持器４４によって、所定の間隔で保持された複数の鋼球４３とを含む。
【００３８】
シール部材５０は玉軸受４０の外輪４１および内輪４２の一方側の側面に直接貼り付けられて、玉軸受４０と一体化されている。シール部材５０は、外輪４１の内径側に取り付けられた逆Ｌ字状の芯金５１を有し、芯金５１の上部、側面、および、下方向において、軸受側に傾斜して延在する部分の外側に設けられた環状のゴム製シール部材である。
【００３９】
図３においては、一方側の内外輪４１，４２の外面にのみ設けた例を示したが、これに限らず、ゴム状のシール部材５０は、内外輪４１，４２の両側の外面のいずれかに貼付けてもよい。
【００４０】
このゴム製シール部材５０も、先の実施の形態と同様に、外輪４１の外側の側面を覆い所定の厚さを有する外輪覆い部５０ａと、この外輪覆い部５０ａの下部に設けられ、芯金５１に沿って内輪４２に延在する内輪覆い部５０ｂと、内輪覆い部５０ｂの下部に軸方向に突出して内輪４２の内径面より内径側に延在し、軸方向の２か所で図示の無い軸に摺接するシールリップ５５，５６とを有する。ここで、外輪覆い部５０ａの外径寸法は、外輪４１の外径寸法より大きい。
【００４１】
次に、図３で説明したシール一体型の玉軸受４０を有する軸受装置３０を軸に組み込んだ状態について説明する。図４は、この状態を示す図である。図４を参照して、軸受装置３０は、所定のハウジング（固定部材）２２に収容され、内輪４２によって外径を保持された軸２３を支持する。ここでも、先の実施の形態で述べた軸受装置２０と同様の効果を有するため、ここでは、その説明を省略する。
【００４２】
このシール一体型の軸受装置は、このようにシールによる幅方向寸法の広がりが小さく、軸受設置部のコンパクト化が図れ、またコストが低減でき、かつ一般的なころ形状の軸受に適用でき、シール性も優れるため、腐食が発生するような環境や、二輪車等のサスペンション支持部のように塵埃や水等が接触し易い環境下での使用に好適である。
【００４３】
したがって、この実施の形態に係るシール一体型の軸受装置は、耐食性を考慮した特殊な金属を使用せず、一般的な軸受鋼などからなる金属からなるため、コストが低くかつ腐食にも強いため、スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ、または、燃料電池用コンプレッサ等に使用されうる。
【００４４】
なお、この場合、軸受装置の少なくとも異物の侵入側にシール部材を設ける。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、軸受部として、転がり軸受を用いた場合について説明したが、これに限らず、すべり軸受に用いてもよい。すべり軸受においては、軸受部の外周面がハウジングに当接する。内周面には摺動面が設けられ、この摺動面を介して内周面が回転軸に当接する。シール部材の外周が、軸受部の外周面より大きく、内周には回転軸に当接するリップ部材が設けられるという点は、先の実施の形態と同じである。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、シール部材がゴムである場合について説明したが、これに限らず、弾性を有する樹脂等の他の高分子材料で形成されてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態においては、軸受装置がニードル軸受の場合にはシール部材に芯金を設けず、玉軸受の場合は芯金を設ける場合について説明したが、これに限らず、いずれの場合においても、芯金（ニードル軸受の場合のガータスプリングを含む）を設けてもよいし、設けなくてもよい。
【００４８】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明に係るシール一体型の軸受装置は、耐食性を考慮した高価な材料を用いることなく、耐食性を要する環境下で使用できるため、安価な耐食性を有する軸受装置として有利に利用される。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ニードル軸受、１１  外輪、１１ａ，１１ｂ  フランジ、１２  針状のころ、１３  保持器、１５，５０  シール部材、１６，１７  シールリップ、２０，３０  軸受装置、４０  玉軸受、４１  外輪、４２  内輪、４３  鋼球、４４  保持器、５１  芯金。
【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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