(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された単列の玉と、前記外輪の内周面の軸方向の一端側に固定されたシール部材と、前記外輪の内周面の軸方向の他端側に固定されたシールド板と、を備えるクリーナ用単列玉軸受であって、
前記シール部材が、円環形状の芯金と、前記芯金を被覆する円環形状の弾性部と、を備え、
前記シール部材の前記芯金の内径φＤｃ及び前記弾性部の内径φＤｒが、１．０≦φＤｃ／φＤｒ≦１．１を満たし、
前記シール部材の前記芯金の内径φＤｃ及び前記内輪の外径φＤＢが、φＤｃ／φＤＢ＜１．０を満たし、
前記シール部材が、前記内輪の外周面に形成されたシール溝とは非接触状態で前記外輪に固定されていることを特徴とするクリーナ用単列玉軸受。
【請求項２】
前記弾性部が、前記シール溝の内部に位置するシールリップと、前記シール溝の外部で軸方向に沿って軸受内方へ突出する内側リップとを有することを特徴とする請求項１に記載のクリーナ用単列玉軸受。
【請求項３】
前記弾性部が、前記シール溝の内部に配置された、軸受内方の内側リップと軸受外方の外側リップとを有し、前記内側リップと前記外側リップとが軸受回転軸に向かって並列して延びていることを特徴とする請求項１に記載のクリーナ用単列玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーナ用単列玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機（以下、クリーナとも呼ぶ）のモータにおいては、近年、省エネルギー性が強く要求されており、吸込性能を向上させて消費電力を減少させるため種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
特許文献１には、クリーナのモータに使用される軸受に、外輪と内輪の上下を覆う２つのシール板を設けることにより、軸受の内部を通過する空気を遮断して吸込性能を向上することが記載されている。この２つのシール板の一方は内輪と接触させる接触式のシール板、他方は非接触式のシール板とされている。【０００４】
また、特許文献２では、軸受の軸方向両端側の内輪と外輪との軌道輪間に密封板を介在させることにより、クリーナの効率を向上することが記載されている。この密封板は、軌道輪に接触する方向が、軸受の両端側で同じ方向とされている。これら特許文献１、２では、シール板や密封板により軸受の機械的摩擦損失を小さくすることで、クリーナの吸込効率が向上し、これにより消費電流を減少できるとしている。【０００５】
このように、従来、クリーナのモータには、シール板や密封板を備えたシール付き玉軸受が利用されている。従来のシール付き玉軸受の構成（従来例１〜４）について、図１４〜図１７を参照してさらに説明する。 
【０００６】
図１４に示す従来例１のシール付き玉軸受１００は、軸方向の一端側において外輪１２０に固定されたシールド板１４０を備え、軸方向の他端側において外輪１２０に固定されたシール部材１５０を備える。シール部材１５０は、芯金１５１と、芯金１５１を覆う弾性部材１５３と、を有し、弾性部材１５３によりシールリップ１５６が形成されている。このシールリップ１５６は、内輪１３０のシール溝１３６内において、主に軸受外方に摺接することで、軸受内の空気の流れを遮断し、密封性を確保している。しかし、シールリップ１５６が内輪１３０に接触することで、シールリップ１５６とシール溝１３６間に摩擦力が発生し、軸受の回転トルクを上昇させる要因となっている。
【０００７】
図１５に示す従来例２のシール付き玉軸受１００Ａは、軸方向の片側において外輪１２０に固定されたシール部材１５０Ａを備える。シール部材１５０Ａは、芯金１５１Ａと、シールリップ１５６Ａを形成する弾性部材１５３Ａとを有している。このシールリップ１５６Ａは、内輪１３０のシール溝１３６内において、主に軸受内方に摺接することで、軸受内の空気の流れを遮断し、密封性を確保している。 
【０００８】
図１６に示す従来例３のシール付き玉軸受１００Ｂは、軸方向の一端側において外輪１２０に固定されたシールド板１４０を備え、軸方向の他端側において外輪１２０に固定されたシール部材１５０Ｂを備える。従来例３のシール部材１５０Ｂは、芯金１５１Ｂと、シールリップ１５６Ｂを形成する弾性部材１５３Ｂとを有する。しかし、従来例１、２とは異なり、シールリップ１５６Ｂが内輪１３０に接触しない非接触式のシール部材となっている。
【０００９】
図１７に示す従来例４のシール付き玉軸受１００Ｃは、軸方向の片側において外輪１２０に固定されたシール部材１５０Ｃを備えている。シール部材１５０Ｃは、芯金１５１Ｃと、シールリップ１５６Ｃを形成する弾性部材１５３Ｃとを有し、シールリップ１５６Ｃが内輪１３０に接触しない非接触式のシール部材となっている。また、このシール部材１５０Ｃのシールリップ１５６Ｃは、内輪１３０のシール溝１３６内に非接触状態で配置されているので、ラビリンス構造により密封性を向上することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特許第３５３８００６号公報
【特許文献２】日本国特開２００７−４６７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来例１、２で示したシール部材は、内輪と接触しているため密封性を確保することが可能である。しかし、シールリップが内輪のシール溝と接触することで、シール溝とシールリップとの間に摩擦抵抗が発生し、軸受の回転トルクを上昇させる機械的損失が生じてしまう。これにより、クリーナの吸込み効率が低下して、消費電力が増加してしまうおそれがある。【００１２】
一方、従来例３で示した非接触式のシール部材では、機械的損失を低減させることが可能である。しかし、軸受内部を通過する空気圧によってシールリップが変形するため、軸受の密封性が安定せず、クリーナの吸込み効率のバラツキが大きくなるおそれがある。また、従来例４で示した非接触式のシール部材では、軸受内部を通過する空気圧を受けることで変形したシールリップが、シール溝に接触することにより摩擦抵抗が発生し、軸受の機械的損失が生じてクリーナの吸込み効率の低下を招くおそれがある。【００１３】
また、シール付き玉軸受には、軸受が受ける空気圧の圧力負荷方向に応じて、シールリップと内輪との接触圧が最適となるシール部材を取り付けるタイプもある。その場合、シールリップと内輪との接触方向が異なる２種類のシール部材からいずれかを選択し、この選択したシール部材を軸受に取り付けることになる。したがって、シール部材を選択的に軸受に取り付ける工程が必要となるばかりか、複数種のシール部材を予め用意しなければならず、軸受の製造工程が煩雑になる。【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受の密封性の確保と、シール部材と内輪との間における機械的損失の低減とを両立することが可能なクリーナ用単列玉軸受を提供することを第１の目的とし、更に軸受の製造工程を煩雑にすることがないクリーナ用単列玉軸受を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、下記の構成からなる。
（１）  内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された単列の玉と、前記外輪の内周面の軸方向の一端側に固定されたシール部材と、前記外輪の内周面の軸方向の他端側に固定されたシールド板と、を備えるクリーナ用単列玉軸受であって、
前記シール部材が、円環形状の芯金と、前記芯金を被覆する円環形状の弾性部と、を備え、
前記シール部材の前記芯金の内径φＤｃ及び前記弾性部の内径φＤｒが、１．０≦φＤｃ／φＤｒ≦１．１を満たし、
前記シール部材の前記芯金の内径φＤｃ及び前記内輪の外径φＤＢが、φＤｃ／φＤＢ＜１．０を満たし、
前記シール部材が、前記内輪の外周面に形成されたシール溝とは非接触状態で前記外輪に固定されていることを特徴とするクリーナ用単列玉軸受。
（２）  前記弾性部が、前記シール溝の内部に位置するシールリップと、前記シール溝の外部で軸方向に沿って軸受内方へ突出する内側リップとを有することを特徴とする（１）に記載のクリーナ用単列玉軸受。
（３）  前記弾性部が、前記シール溝の内部に配置された、軸受内方の内側リップと軸受外方の外側リップとを有し、前記内側リップと前記外側リップとが軸受回転軸に向かって並列して延びていることを特徴とする（１）に記載のクリーナ用単列玉軸受。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軸受の密封性の確保と、シール部材と内輪との間における機械的損失の低減とを両立できる。また、軸受の製造工程を煩雑にすることがない構成にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図２】芯金内径とシールリップ内径との比と漏れ圧力との関係を示すグラフである。
【図３】第２実施形態に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の変形例に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図６】シールリップの一部拡大断面図である。
【図７Ａ】予圧付与前の状態の図５の要部拡大断面図である。
【図７Ｂ】予圧付与後の状態の図５の要部拡大断面図である。
【図７Ｃ】予圧付与後で空気圧を負荷した状態の図５の要部拡大断面図である。
【図８】第４実施形態に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図９】第５実施形態に係るシール付き玉軸受を示す断面図である。
【図１０】図９の要部拡大図である。
【図１１】シールリップの一部拡大断面図である。
【図１２Ａ】図１０に示すシール付き玉軸受に予圧と空気圧を負荷した場合のシール部材の状態を示す要部拡大断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すシール付き玉軸受のシール部材を反対側の軸受端部に設け、予圧と空気圧を負荷した場合のシール部材の状態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】他のシール溝形状を示す図９の要部拡大図である。
【図１４】従来例１のシール付き玉軸受の断面図である。
【図１５】従来例２のシール付き玉軸受の断面図である。
【図１６】従来例３のシール付き玉軸受の断面図である。
【図１７】従来例４のシール付き玉軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のシール付き玉軸受について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態に係るシール付き玉軸受１０の断面図を示す。
本実施形態のシール付き玉軸受１０は、内周面に外輪軌道面２２を有する外輪２０と、内輪外周面３１に内輪軌道面３２を有する内輪３０と、外輪軌道面２２と内輪軌道面３２との間で転動自在に周方向に複数設けられた玉１５と、外輪２０と内輪３０との間を塞ぐように軸方向一端側に配置されたシールド板４０と、軸方向の他端側に同様に配置されたシール部材５０と、を備える。
【００１９】
シールド板４０は、例えば、金属薄板を円環状に形成したものであり、その外周部４２は、外輪２０の内周面の軸方向一端側に設けられた溝２４に圧入されて、溝２４に固定されている。シールド板４０の内周部４４は、軸方向に沿って軸受内方へ折り曲げられ、内輪３０の外周面における軸方向の一端部に設けられた溝３４とラビリンスすきまを有する程度に近接して配置されている。
【００２０】
シール部材５０は、金属薄板を円環状に形成した芯金５１と、芯金５１を被覆する合成樹脂等の弾性材料で形成した弾性部５３と、を有する。シール部材５０（弾性部５３）の外周部５２は、外輪２０の内周面の軸方向他端側に設けられた溝２６に圧入・固定されている。シール部材５０（弾性部５３）の内周側縁部となるシールリップ５６は、内輪３０の外周面における軸方向の他端側に設けられたシール溝３６の中に配置されている。このように、シール部材５０は、シールリップ５６が内輪３０（シール溝３６）に接触しない非接触式のシール部材となっている。
【００２１】
本構成のシール部材５０は、シール溝３６とは非接触状態で外輪２０に固定され、軸受回転時においてもシール溝３６との非接触状態が維持される。つまり、シール部材５０は、シール溝３６と常時非接触状態で外輪２０に固定されている。これにより、シールリップ５６と内輪３０との間で接触抵抗が発生せず、軸受回転時の機械的損失を低減できる。
【００２２】
ここで、シール部材５０の芯金５１の内径寸法（芯金５１の内周側縁部５４の内径寸法）φＤｃと、シール部材５０のシールリップ５６の内径寸法φＤｒとの関係は、１．０≦φＤｃ／φＤｒ≦１．１を満たす。
【００２３】
図２は、軸受に負荷された圧力（空気圧）が１０ｋＰａである場合の、シール部材５０の芯金５１の内径寸法φＤｃとシール部材５０のシールリップ５６の内径寸法φＤｒとの比（φＤｃ／φＤｒ）と、漏れ圧力との関係を示すグラフである。φＤｃ／φＤｒの比が１．０未満となると、シール内径より芯金内径が大きくなって芯金が露出してしまう。すると、内周側にシールリップを設けることができなくなる。また、φＤｃ／φＤｒの比が１．１を超えると、シールリップ５６の剛性が低下し、軸受が空気圧を受けた際にシールリップ５６が変形してしまう。その場合、空気の漏れ量が増加することになる。
【００２４】
このように、シール部材５０の芯金５１の内径寸法φＤｃとシール部材５０のシールリップ５６の内径寸法φＤｒとの比が、１．０以上１．１以下を満たしているとき、シールリップ５６の剛性が増し、これにより空気の漏れ量を低減でき、軸受の密封性を確保できる。上記事項が図２からわかる。
【００２５】
また、シール部材５０の芯金５１の内径寸法φＤｃと、内輪３０の内輪外周面３１の外径寸法φＤＢとの関係は、φＤｃ／φＤＢ＜１．０を満たす。芯金内径と内輪外径の比（φＤｃ／φＤＢ）を１．０未満とすると、シール部材５０の反対側から軸受内部を通過する空気の流れを、剛性の高い芯金５１で受けることになる。そのため、シールリップ５６の変形を防止できる。
【００２６】
したがって、本構成によれば、シールリップ５６とシール溝３６との接触が防止できるので、軸受回転時における機械的損失を低減できる。また、シールリップ５６の変形を防止することにより、シールリップ５６とシール溝３６との間のすきまを適正な寸法に維持でき、軸受の密封性を安定させることが可能となる。また、軸受内部に封入されているグリース等の潤滑剤の外部への漏出も防止できる。
【００２７】
このように、本実施形態のシール付き玉軸受１０によれば、軸受の密封性の確保と、シール部材のシールリップと内輪との間における機械的損失の低減と、を両立することが可能である。これにより、シール付き玉軸受１０をクリーナに適用した場合に、クリーナの吸込み仕事率のバラツキを防止して、省エネルギー性を確保できる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るシール付き玉軸受１０Ａについて、図３を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
本実施形態において、シール部材５０Ａは、シール溝３６内に位置している内周側縁部のシールリップ５６Ａに加え、軸方向に沿って軸受内方へ突出する内側リップ５７を有している。このシール部材５０Ａは、第１実施形態と同様に非接触式のシール部材であり、シールリップ５６Ａと内輪３０との間で接触抵抗が発生しないため、機械的損失を低減できる。このような形状のシール部材５０Ａによっても、シールリップ５６Ａの剛性を向上でき、軸受の密封性を確保できる。
【００３０】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の変形例に係るシール付き玉軸受１０Ａ１について、図４を用いて説明する。第２実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
本変形例においては、シール部材５０Ａ１のシールリップ５６Ａ１が、シール溝３６内において二つに分岐している。すなわち、シールリップ５６Ａ１は、軸方向に沿った軸受内方で軸受回転軸に向かって延びる内側リップ５６ａ１と、内側リップ５６ａ１より軸受外方で、内側リップ５６ａ１と並列に軸受回転軸に向かって延びる外側リップ５６ａ２とを有する。このシール部材５０Ａ１は、第１実施形態と同様に非接触式のシール部材であり、シールリップ５６Ａ１と内輪３０との間で接触抵抗が発生しないため、機械的損失を低減できる。
【００３２】
また、シール部材５０Ａ１が、例えば軸受内方から空気圧を受けた場合、外側リップ５６ａ２は、空気圧の影響を受けて変形する。しかし、内側リップ５６ａ１は、受ける空気圧が低くなるので変形せず、耐圧性能を維持できる。このような形状のシール部材５０Ａ１によっても、シールリップ５６Ａ１（内側リップ５６ａ１及び外側リップ５６ａ２）の剛性を向上でき、軸受の密封性を確保できる。
【００３３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るシール付き玉軸受１０Ｂについて、図５、図６、図７Ａ〜７Ｃを用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
図５に示す本実施形態のシール付き玉軸受１０Ｂにおいては、軸受のモータ組込み時の接触圧を考慮して、シールリップ５６Ｂのシール溝３６に対する接触圧が決められている。また、本構成のシール部材５０Ｂは、ノミナル状態において、シールリップ５６Ｂが内輪３０の外周面に形成されたシール溝３６内に位置しており、シールリップ５６Ｂがシール溝３６と接触可能に外輪２０に固定されている。
【００３５】
図６にシールリップ５６Ｂの一部拡大断面図を示す。シールリップ５６Ｂの内周側縁部５６ａの内側リップ５６ａ１は、軸受の軸方向断面において半径Ｒ１の円弧形断面を有して形成されている。
【００３６】
図７Ａは、図５に示すシール付き玉軸受１０Ｂにおける予圧付与前のシール部材５０Ａ１の状態を示す要部拡大断面図、図７Ｂは、同シール付き玉軸受１０Ｂにおける予圧付与後のシール部材５０Ａ１の状態を示す要部拡大断面図、図７Ｃは、同シール付き玉軸受１０Ｂの予圧付与後で空気圧を負荷した状態を示す要部拡大断面図である。
【００３７】
図７Ａに示すように、軸受への予圧付与前では、シールリップ５６Ｂとシール溝３６とが軸方向及び径方向に離間している。シールリップ５６Ｂとシール溝３６の軸受内方の内側壁部３８との間の距離Δｄは、シール付き玉軸受１０Ｂのアキシアル内部すきま（ノミナル値）の半分の寸法とされている。
【００３８】
上記構成によれば、図７Ｂに示すように、軸受に図中Ｆ１方向の予圧が付与されると、内輪３０が軸受外方にずれてシールリップ５６Ｂとシール溝３６とが接触して距離Δｄが０となる。この状態で、図７Ｃに示すように、空気圧が図中Ｆ２方向に負荷されると、シールリップ５６Ｂが軸受外方に撓み、シールリップ５６Ｂとシール溝３６とが、低い接触圧力で接触する軽接触状態になる。つまり、シールリップ５６Ｂとシール溝３６との接触圧力が軽減され、軸受回転時の摩擦抵抗が軽減される。
【００３９】
よって、本実施形態のシール部材５０Ｂは、シールリップ５６Ｂがシール溝３６の内側壁部３８と軽接触状態となる接触式のシール部材になる。その結果、軸受の密封性を確保できる。しかも、シール付き玉軸受１０Ｂをモータに組込んだ予圧負荷状態で、シールリップ５６Ｂとシール溝３６との接触圧を非常に小さい値に維持でき、軸受回転時の機械的損失を抑制できる。
【００４０】
また、シール溝３６に接触するシールリップ５６Ｂの内周側縁部が円弧形断面を有するため、軽接触状態であってもシールリップ５６Ｂとシール溝３６とが全周にわたって確実に接触し、安定した密封性が得られる。
【００４１】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るシール付き玉軸受１０Ｃについて、図８を用いて説明する。第３実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の場合も同様に、軸受への予圧付与前では、シールリップ５６Ｃとシール溝３６とが軸方向及び径方向に離間している。シールリップ５６Ｃとシール溝３６の軸受内方の外側壁部３９との間の距離は、シール付き玉軸受１０Ｃのアキシアル内部すきま（ノミナル値）の半分の寸法とされている。
【００４３】
この状態で軸受に予圧が付与されると、内輪３０が軸受外方（図中Ｆ１方向）にずれて、外側壁部３９とシールリップ５６Ｃとの接触圧が低くなる。さらに、空気圧が軸受外方から内方（図中Ｆ２方向）に負荷されると、シールリップ５６ＣがＦ２方向に撓み、シールリップ５６Ｃとシール溝３６の外側壁部３９とが、より低い接触圧力で接触する軽接触状態となる。
【００４４】
本実施形態のシール付き玉軸受１０Ｃによれば、シールリップ５６Ｃとシール溝３６との接触圧が、予圧と空気圧の負荷との相乗効果によって軽減されるため、軸受回転時の機械的損失をより一層抑制できる。
【００４５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係るシール付き玉軸受１０Ｄについて、図９を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態のシール付き玉軸受１０Ｄは、第1実施形態と同様に、外輪２０と、内輪３０と、玉１５と、シールド板４０と、シール部材５０Ｄと、を備える。
【００４７】
シール部材５０Ｄは、金属薄板を円環形状に形成した芯金５１と、芯金５１を被覆する合成樹脂等の弾性材料で形成した円環形状の弾性部５３と、を有する。
【００４８】
シールリップ５６Ｄは、ノミナル状態において、内輪３０の外周面に形成されたシール溝３６内に位置している。また、シールリップ５６Ｄは、ノミナル状態においては、シールリップ５６Ｄが内輪３０（シール溝３６）に接触しないが、予圧付与後の軸受未回転状態及び空気圧を受けた際の軸受回転状態の両方において、弾性変形によってシール溝３６と接触可能に外輪２０に固定されている。
【００４９】
ここで、シール部材５０Ｄの芯金５１の内径寸法（芯金５１の内周側縁部５４の内径寸法）φＤｃと、シール部材５０Ｄのシールリップ５６Ｄの内径寸法φＤｒとの関係は、１．０≦φＤｃ／φＤｒ≦１．１を満たす。
【００５０】
シール部材５０Ｄの芯金５１の内径寸法φＤｃとシール部材５０Ｄのシールリップ５６Ｄの内径寸法φＤｒとの比が１．０以上１．１以下を満たしているとき、前述したように、シールリップ５６Ｄの剛性が増し、これにより空気の漏れ量を低減でき、軸受の密封性を確保できる。
【００５１】
また、シール部材５０Ｄの芯金５１の内径寸法φＤｃと、内輪３０の内輪外周面３１の外径寸法φＤＢとの関係は、φＤｃ／φＤＢ＜１．０を満たす。芯金内径と内輪外径の比（φＤｃ／φＤＢ）を１．０未満とすると、前述したように、シール部材５０Ｄの反対側から軸受内部を通過する空気の流れを、剛性の高い芯金５１で受けるため、シールリップ５６Ｄの変形を抑制できる。また、φＤｃ／φＤＢの比が１．０以上であると、シール部材５０Ｄが受ける空気圧によってシールリップ５６Ｄが変形しやすくなり、空気の漏れ量が増大する。
【００５２】
本実施形態のシール部材５０Ｄにおいても、軸受のモータ組込み時の接触圧を考慮して、シールリップ５６Ｄのシール溝３６に対する接触圧が決められている。
【００５３】
図１０に図９の要部拡大図を示す。シール部材５０Ｄのシールリップ５６Ｄは、内輪３０の内輪外周面３１に形成されたシール溝３６内に配置され、シール溝３６とは軸方向及び径方向に離間している。
【００５４】
図１１にシールリップ５６Ｄの一部拡大断面図を示す。シールリップ５６Ｄは、内周側縁部５６ａの軸受内方（軸受幅の中心に向かう方向）の端部である内側リップ５６ａ１、軸受外方（軸方向に沿って軸受外側に向かう方向）の端部である外側リップ５６ａ２を有する。内側リップ５６ａ１、外側リップ５６ａ２は、少なくともいずれかが、軸受の軸方向断面において円弧形断面を有して形成されている。図示例では、内側リップ５６ａ１を半径Ｒ１の円弧形断面とし、外側リップ５６ａ２を半径Ｒ２の円弧形断面として示している。
【００５５】
ここで、図１０に示すように、シールリップ５６Ｄの内側リップ５６ａ１と、シール溝３６の軸受内方の内側壁部３８との間の軸方向距離をΔｄinとする。また、シールリップ５６Ｄの外側リップ５６ａ２と、シール溝３６の軸受外方の外側壁部３９との間の軸方向距離をΔｄoutとする。
【００５６】
予圧を付与する前の状態であるノミナル状態において、シール部材５０Ｄを軸受の軸方向両端のどちらかに取り付けることによって、シール部材５０Ｄがシール溝３６と接触する側の軸方向距離Δｄin又はΔｄout、或いは双方の軸方向距離は、シール付き玉軸受１０Ｄのアキシアル内部すきまの半分の長さに設定されている。
【００５７】
例えば、図１２Ａに示すように取り付ける場合、Δｄinは、アキシアル内部すきまの半分の長さに設定される。図１２Ｂに示すように取り付ける場合、Δｄoutはアキシアル内部すきまの半分の長さに設定される。
【００５８】
次に、上記構成のシール付き玉軸受１０Ｄをクリーナ等の軸受装置に組み込んだ状態におけるシール部材５０Ｄの作用を説明する。
【００５９】
図１２Ａは、図１０に示すシール付き玉軸受１０Ｄに予圧と空気圧を負荷した場合のシール部材５０Ｄの状態を示す要部拡大断面図、図１２Ｂは、図１２Ａに示すシール付き玉軸受１０Ｄのシール部材５０Ｄを反対側の軸受端部に設け、予圧と空気圧を負荷した場合のシール部材５０Ｄの状態を示す要部拡大断面図である。
【００６０】
図１２Ａに示すように、軸受の内輪３０に図中Ｆａ方向（図中の軸受左端から軸受外方に向かう方向）へ予圧が負荷されると、内輪３０がＦａ方向に変位する。すると、シール部材５０Ｄは、シール溝３６との非接触状態から、シール部材５０Ｄの内側リップ５６ａ１がシール溝３６の内側壁部３８に低い接触圧力で接触する軽接触状態となる。この軽接触状態において、空気圧が図中Ｆｂ方向に軸受に負荷されると、シール部材５０Ｄは空気圧を受けて接触状態が維持されながら、軸受外方に向けて押圧される。これにより、シール部材５０Ｄはシール溝３６との接触圧力がさらに軽減された状態となる。
【００６１】
つまり、本構成のシール付き玉軸受１０Ｄは、予圧を負荷する前の状態で、図１０に示すシール部材５０Ｄとシール溝３６との間に距離Δｄinのすきまを有している。このため、予圧の負荷によって内輪３０が変位しても、内輪３０の変位量が距離Δｄinに達するまではシール部材５０Ｄに接触しないので、シール部材５０Ｄが撓むことがない。したがって、内輪３０に予圧が負荷されても、その予圧の全てがシール部材５０Ｄの変形に供されることがない。その結果、予圧負荷後のシール部材５０Ｄは、シール溝３６と接触した後、僅かに撓む程度にまで変形が軽減され、シール部材５０Ｄとシール溝３６との接触圧力が低くなる。
【００６２】
そして、軸受に空気圧が負荷されると、シール部材５０Ｄが軸受外方に向けて押圧され、シール部材５０Ｄとシール溝３６との接触圧力が減少する。その結果、シール部材５０Ｄとシール溝３６との摩擦抵抗が相乗的に軽減されて、軸受の動摩擦損失が低減される。
【００６３】
また、図１２Ｂに示すように、シール部材５０Ｄを軸受の反対側の軸受端面に設ける場合でも、上記同様に軸受の動摩擦損失が低減される。即ち、軸受の内輪３０にＦａ方向の予圧が負荷されると、シール部材５０Ｄは、図１０に示す軸方向距離Δｄoutのすきまが存在することにより、接触圧力が軽減された状態で外側リップ５６ａ２がシール溝３６に接触する。この軽接触状態でＦｂ方向に空気圧が負荷されると、シール部材５０Ｄが軸受内方に向けて押圧されるため、シール部材５０Ｄとシール溝３６との接触圧力が相乗的に軽減される。
【００６４】
したがって、本構成のシール付き玉軸受１０Ｄによれば、シール部材５０Ｄが軸受の両端面のうち、いずれの側の軸受端面に取り付けられていても、予圧と空気圧の負荷によってシール部材５０Ｄとシール溝３６との摩擦抵抗が軽減され、軸受の動摩擦損失を低減できる。
【００６５】
また、シール溝３６に接触する内側リップ５６ａ１、外側リップ５６ａ２は、軸方向断面において円弧形断面を有している。このため、シール部材５０Ｄとシール溝３６とは、円弧形状の先端における狭い接触面積で接触するため、摩擦抵抗の更なる低減が実現でき、軸受の動摩擦損失を一層軽減できる。また、上記のような軽接触状態であってもシールリップ５６Ｄとシール溝３６とが全周にわたって確実に接触し、安定した密封性が得られる。その結果、軸受内外の空気の流れを遮断でき、軸受内部に封入されているグリース等の潤滑剤の軸受外部への漏出を確実に防止できる。
【００６６】
シール溝３６は、上記構成に限らず他の溝形状にすることもできる。図１３に、シール溝３６の形状を軸受内方の内側壁部３８と軸受外方の外側壁部３９とを等しい傾斜角にした軸受の要部拡大断面図を示す。
【００６７】
即ち、図１３に示す軸受においては、内輪３０の径方向に対する軸受内方の内側壁部３８の傾斜角をφ１、内輪３０の径方向に対する軸受外方の外側壁部３９の傾斜角をφ２とするとき、傾斜角φ１と傾斜角φ２とが等しくなっている。
【００６８】
その場合、シール溝３６のシール部材５０Ｄに対する対称性が向上し、シール部材５０Ｄを軸方向距離ΔｄinとΔｄoutとが等しくなる位置に簡単かつ正確に配置できる。さらに、シール部材５０Ｄを軸受の軸方向両端のいずれに取り付けても、シール溝とシールリップ５６Ｄとの間の軸方向距離が変化しない。そのため、シール部材５０Ｄの互換性を一層向上できる。また、これにより上記した軸受性能がより安定して得られるようになる。
【００６９】
以上説明した各実施形態のシール付き玉軸受１０，１０Ａ，１０Ａ１，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによれば、軸受の密封性の確保と、シール部材のシールリップと内輪との間における機械的損失の低減とを両立できる。また、シール部材の配置位置によらずに、シール部材とシール溝との接触圧を低く抑えることができる。さらに、圧力負荷方向に応じて異なるシール部材を選択的に軸受に付ける必要がなく、軸受の製造工程が簡単化され、低コスト化にも寄与できる。
【００７０】
本シール付き玉軸受を例えばクリーナ等の機器に適用した場合には、軸受の機械的損失が小さいためにモータの効率が向上し、また、軸受内の密封性が高いためにクリーナの吸込み効率が向上する。その結果、クリーナの吸込み仕事率のバラツキが防止され、省エネルギー性も確保できる。
【実施例】
【００８２】
本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。例えば、上記した各実施形態に係るシール付き玉軸受においては、シールド板４０を金属薄板により形成していたが、シールド板４０は、金属製の芯材をゴム、合成樹脂等の弾性材で被覆して、全体が円環状となるように形成してもよい。また、シール部材の弾性部は、ゴム等により形成してもよい。さらに、本発明のシール付き玉軸受は、アンギュラ玉軸受に限定されず、円筒ころ軸受などの他の転がり軸受であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、例えばクリーナのモータで用いられる軸受等に適用可能である。【００８４】
本出願は２０１４年２月１７日出願の日本国特許出願（特願２０１４−２７７４０）、及び２０１４年３月２４日出願の日本国特許出願（特願２０１４−５９９９５）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１０，１０Ａ，１０Ａ１，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  シール付き玉軸受
１５  玉
２０  外輪
２２  外輪軌道面
３０  内輪
３１  内輪外周面
３２  内輪軌道面
３６  シール溝
５０，５０Ａ，５０Ａ１，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ  シール部材
５１    芯金
５６，５６Ａ，５６Ａ１，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ  シールリップ
５６ａ  内周側縁部
５６ａ１  内側リップ
５６ａ２  外側リップ
【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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