(57)【要約】【課題】シール部材のリップ部とシール溝内壁との間の摺動抵抗が大きくならず、スリンガーを廃止してもスリンガー装着時に劣らない防水性能を有し、作業性が良く、コストを低減した転がり軸受の密封装を提供する。【解決手段】外輪２と、内輪４との間に配置したシール部材７の内周部に形成されるリップ部は、内輪外周面との間にラビリンス８を形成する副リップ部７ｓと、柔軟なくびれ部７ｄと、該くびれ部７ｄを介して外側に全体がリング状の主リップ部７ｍとで形成する。内輪４の外周面の端部に形成されるシール溝４ａは、シール７の主リップ部７ｍが嵌まるように形成し、該シール溝４ａの内側内壁面４ｃには、前記主リップ部７ｍの前記副リップ７ｓに対向している面７ｈの一部を面接触で当接させる。主リップ部７ｍのこの面７ｈの軸線方向となす角度αは、シール溝の内側内壁面４ｃの軸線方向となす角度βよりも小さくする。【選択図】              図３
2004270775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内周面と、内輪の外周面との間にシール部材を配置し、該シール部材の外周部を前記外輪内周面の端部に設けた溝に嵌合固定すると共に、内周部に形成したリップ部を内輪外周面に形成したシール溝に接触させてなる転がり軸受の密封装置において、
前記密封シールの内周部に形成される環状リップ部は、剛性を有し内輪外周面との間にラビリンスを形成する副リップ部と、柔軟なくびれ部と、該くびれ部を介して前記シール溝に収容される主リップ部とで形成され、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、内輪の外周面の端部から内輪内方へ向けて、且つ前記主リップ部が嵌まるように形成され、且つ該シール溝の内側内壁には、前記主リップ部の前記副リップ側に対向している面の一部が面接触で当接させてあることを特徴とする転がり軸受の密封装置。
【請求項２】
前記密封シールの内周部に形成される主リップ部は、前記副リップ部と対向している面の軸線方向となす角度αが、内輪に形成されるシール溝の内側内壁の軸線方向となす角度βよりも小さく且つこれらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるように形成してあることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の密封装置。
【請求項３】
前記主リップ部の外周面には、軸方向の断面が複数の凹凸部となるように形成され、これら複数の凹凸部を形成した主リップ部の外周面とシール溝の外側内壁部との間にラビリンスが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受の密封装置。
【請求項４】
前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、その内部の底部にグリース溜めが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の転がり軸受の密封装置。
【請求項５】
前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝の上端部から内輪の外壁にかけて面取りが施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の転がり軸受の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり軸受の密封装置、特に、自動車等の内燃機関から動力を取り出すオルタネータや冷却水用ポンプ等の補機に使用される内輪回転用の転がり軸受の密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等では、オルタネータや冷却水用ポンプ等の補機類の動力は、エンジンの駆動軸から取り出す。このような補機類は内輪回転用の転がり軸受が使用されるが、軸受内部に水分や塵埃等が侵入しないようシールなどで密封される。通常、エンジン補機類の軸受用の密封シールは、高速回転のため軽接触シールが用いられるが耐水性が問題となる。そこでこのような軸受では、特に密封性能が強化されるようなシール構造が種々工夫されて用いられる。
【０００３】
例えば、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、軸受外輪２０の内径面２０ａと軸受内輪２１の外周面２１ａとの間にシール部材２７，２７を配置し、該シール部材２７の外径部を外輪端部に設けた溝２０ｂに嵌合固定し、内径部に形成したリップ部２２を内輪外周面に接触させた構成のシール構造において、前記内輪外径面の転動体２３の軌道面２１ｃの端側にはランド２５を形成すると共に、そのランド２５の外側にシール溝２４を形成し、該シール溝２４の内側内壁面２４ａの軸線に対する角度θが鋭角となるテーパを付与して前記シール部材２７の内径部に形成したリップ部２２を軸方向のしめしろをもって前記内壁２４ａに接触させた構成のシール構造が提案されている。前記シール部材２７は、外周側に凹入部２６が形成され、その内側面側にはコの字状の凹所２８が形成され、これら凹入部２６と凹所２８との間にはくびれ部２９が形成されている。この場合、リップ部２２が摩耗するとくびれ部２９を支点として、シール部材２７が移動してラビリンス隙間３０が一層小さくなる密封構造となっている。（特許文献１）。
【０００４】
また、図６に示すように、転がり軸受の内輪３２肩部に周段部３４を設け、外輪３１に固着したシール環体３７の内周部から前記周段部３４の側面に沿って径方向に延びる内周シールリップ部の一部を前記周段部３４の側面に接触させた転がり軸受の密封装置が提案されている。この場合、前記シール環体３７の内周シールリップ３３を、前記周段部３４の側面３４ａ方向に延びる複数の内側リップ部３３ａ、３３ｂと、この各内側リップ部の基部から前記周段部３４の側面３４ａとは反対方向に延びる複数の外側リップ部３３ｃ、３３ｄとから形成すると共に、前記シール環体３７の内周部３７ｂと内側リップ部３３ａ間及び各内側リップ部３３ａ、３３ｂ部の各連結部３８、３９を軸方向斜め外方に延びるように形成し、かつ、前記各内側リップのうち先端内側リップ３３ａのみが常時前記終段部３４の側面３４ａに接触すると共に、他の内側リップ３３ｂは先端内側リップ３３ａの所定量の摩耗後に初めて前記終段部３４の側面３４ａに接触する構成としてある。更に、前記シール環体３７の外部から水分等が入らないよう回転軸４１にはスリンガー４０が配置されている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平０３−１２１２２５
【特許文献２】
特開１０−２６１４３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
密封性能を良くした転がり軸受のシール装置は、上記するように，内輪肩部外周面の外側にシールのリップ部を配置するためのシール溝や周段部（溝部）が形成され、これらの溝の側壁との間に接触部及びリップ部と内輪外周面端部や側面との間にラビリンス部が形成される。しかし、従来のシールは、リップ部の摩耗に従って該リップ部が移動しても密封性は保持されるが、内輪シール溝への水分の侵入防止は十分ではない場合があるため、シールの外側近傍に水切り用のスリンガーが設けられることが多い。しかし、スペースの削減や組込み作業や部品点数を低減するためには可能な限りスリンガー等は廃止することが望ましい。また、高速化、高温化対策を考慮するとなるべくリップ部とシール溝周辺とは軽接触させることが望ましい。
【０００７】
この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、リップ部とシール溝内壁との間の摺動抵抗が大きくならず、スリンガーを廃止してもスリンガー装着時に劣らない防水性能を有し、作業性が良く且つコストを低減することのできる転がり軸受の密封装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明は、上記する課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外輪の内周面と、内輪の外周面との間にシール部材を配置し、該シール部材の外周部を前記外輪内周面の端部に設けた溝に嵌合固定すると共に、内周部に形成したリップ部を内輪外周面に形成したシール溝に接触させてなる転がり軸受の密封装置において、
前記密封シールの内周部に形成される環状リップ部は、剛性を有し内輪外周面との間にラビリンスを形成する副リップ部と、柔軟なくびれ部と、該くびれ部を介して前記シール溝に収容される主リップ部とで形成され、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、内輪の外周面の端部から内輪内方へ向けて、且つ前記主リップ部が嵌まるように形成され、且つ該シール溝の内側内壁には、前記主リップ部の前記副リップ側に対向している面の一部が面接触で当接させてあることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記密封シールの内周部に形成される主リップ部は、前記副リップ部と対向している面の軸線方向となす角度αが、内輪に形成されるシール溝の内側内壁の軸線方向となす角度βよりも小さく且つこれらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるように形成してあることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、前記主リップ部の外周面に、軸方向の断面が複数の凹凸部となるように形成され、これら複数の凹凸部を形成した主リップ部の外周面とシール溝の外側内壁部との間にラビリンスが形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、請求項４に記載の発明は、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝は、その内部の底部にグリース溜めが形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
更にまた、請求項５に記載の発明は、前記内輪の外周面の端部に形成されるシール溝の上端部から内輪の外壁にかけて面取りが施されていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の密封装置を設けた転がり軸受１の軸方向の一部断面図である。この転がり軸受１は、外輪２と、内輪４と、これら外輪２と内輪４との間に環状空間６に配置される転動体（玉）３と、これらの転動体３を周方向一定間隔に保持する保持器５と、前記外輪２の内周面に設けた溝部２ａ，２ａと、前記内輪４の外周面４ｂの端部に設けたシール溝４ａ，４ａとの間に配置されるシール７，７と、で構成される。前記シール７は、芯金７ａにゴム製の弾性部材７ｂを一体成形したものであり、外周部７Ｏを外輪２に設けた溝部２ａに嵌合固定し、内周部７Ｉには副リップ部７ｓと、主リップ部７ｍとが形成される。
【００１４】
図２は、前記転がり軸受１のシール７を内輪４に嵌め入れる前の構成を示す軸方向の一部断面図であり、図３は、シール７を内輪４のシール溝４ａに嵌め入れた状態の一部断面図であって図１のＰ部拡大図である。前記副リップ部７ｓは、内部に芯金７ａの一部を内包し剛性を有する副リップとして形成してある。前記副リップ部７ｓと主リップ部７ｍとの間の内側には大きくえぐられた凹部９が形成されると共に、これら副リップ部７ｓと主リップ部７ｍとの間の外側にも断面コの字状の凹部１０が周方向に形成されている。従って、前記主リップ部７ｍは、該副リップ部７ｓの外側の斜め下方向に、比較的柔軟な剛性を有するくびれ部７ｄを介して、設けられる。このように、前記シール７は、その内周部７Ｉが、剛性のある副リップ部７ｓと、柔軟なくびれ部７ｄと、リング状の一塊の主リップ部７ｍと、で形成されている。更に、前記主リップ部７ｍの外周面７ｅには、軸方向の断面が階段状の凹凸部７ｆとなるように形成されているが、この凹凸部７ｆは、必ずしも設ける必要はなく、また、図示のような階段状ではなくても良い。
【００１５】
前記シール７の副リップ部７ｓは、主リップ部７ｍに対向している面７ｃと、内輪４の外周面４ｂとの間に形成されるわずかな隙間は、比較的長いラビリンス８を構成している。また、主リップ部７ｍは、前記副リップ部７ｓと対向している面７ｈの軸線方向となす角度αが、内輪４に形成されるシール溝４ａの内側内壁４ｃの軸線方向となす角度βよりも小さくなるように形成される。尚、これらの角度α及びβは、いずれも鋭角となるようにしてある。前記くびれ部７ｄは、比較的柔軟な剛性を有しているため内輪４に取り付けるとき、簡単に主リップ部７ｍをシール溝４ａに嵌め入れることが出来、且つ主リップ部７ｍの面７ｈはシール溝４ａの内側内壁面４ｃに軽い面接触で密封させることができる。この主リップ部７ｍの外周面に形成した階段状の凹凸部７ｆは、該主リップ部７ｍをシール溝４ａに嵌め入れたとき、外側面７ｅと外側内壁面４ｄとの間にわずかな隙間が形成され、ラビリンス１１を形成する。このラビリンス１１は、主リップ部７ｍの外周面の凹凸部７ｆが複雑であるため防水上極めて有効となる。
【００１６】
次に、前記内輪４の外周面４ｂの端部に形成されるシール溝４ａは、内輪４の外周面４ｂの端部から内輪内方（回転軸方向）へ向けて形成される。また、該シール溝４ａは、前記シール７の内周部７Ｉに形成される主リップ部７ｍが嵌まるように形成される。更に、該シール溝４ａの内側内壁面４ｃには、上記したように、前記主リップ部７ｍの前記副リップ７ｓに対向している面７ｈの一部が面接触するように当接させてある。
【００１７】
前記シール溝４ａの上端部から内輪４の外壁４ｅにかけては面取り４ｆが施してある。この面取り４ｆによりシール７を組み込むとき、スムーズな組込み作業を実現することができる。また、該シール溝４ａの外側内壁面４ｄは、外方へ行くに従って内輪４の回転中心より径が大きくなるので、外側内壁面４ｄの上部側へ行くほど遠心力は大きくなる。従って、該シール溝４ａに浸入してきた水分は、外側内壁面４ｄに沿って外側へ排出されることになる。即ち、該シール溝４ａと内輪の外壁４ｅとの間の略三角状の肉厚部４ｊは、スリンガーとして機能する。
【００１８】
次に、前記内輪４の外周面４ｂの端部に形成れれるシール溝４ａは、その内部の底部４ｉに所定量のグリースＧを塗布（充填）した「グリース溜め」となるように形成してある。従って、浸入してきた水分は、主リップ部７ｍと内側内壁面４ｃとの接触や底部４ｉのグリースＧにより浸入が阻止される。また、シール溝４ａの底部４ｉのグリースＧは、主リップ部７ｍとシール溝４ａの内側内壁面４ｃとの接触時の潤滑剤となるので主リップの摩耗防止の役割をすることになる。更にまた、軸受内部のグリースが前記ラビリンス８を介して滲み出てきても、主リップ部７ｍとシール溝４ａの内側内壁面４ｃとの間の接触面で溜まり、潤滑剤となってこれら主リップ部７ｍとシール溝４ａの内側内壁面４ｃとの接触による該主リップ部７ｍの摩耗を防止する。
【００１９】
図４は、前記シール７の主リップ部７ｍが、シール溝４ａの内側内壁面４ｃとの接触により、摩耗した状態を示す図である。
シール７は、その主リップ部７ｍをシール溝４ａに嵌め入れるとき、前記くびれ部７ｄは、比較的柔軟が剛性を有しているため簡単に主リップ部７ｍをシール溝４ａに嵌め入れることが出来る。そして、主リップ部７ｍは、前記副リップ部７ｓと対向している面７ｈの軸線方向となす角度αが、内輪４に形成される溝４ａの内側内壁面４ｃの軸線方向となす角度βよりも小さくなるように形成されているので、くびれ部７ｄには、常に主リップ部７ｍの面７ｈをシール溝４ａの内側内壁面４ｃに押し付けるようなモーメントが作用している。従って、主リップ部７ｍの面７ｈが摩耗しても、常に接触状態が保たれる。そして、この図４に示すように、主リップ部７ｍの面７ｈが摩耗するまで接触状態が保たれる。また、主リップ部７ｍの凹凸部７ｆのある面７ｅと、シール溝４ａの外側内壁面４ｄとの間のラビリンス１１も維持される。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳述したように、この発明の転がり軸受の密封装置によれば、シールのリップ部が、軌道輪に設けた溝と接触する接触形の密封装置でありながら、リップ部とシール溝内壁との間の摺動抵抗が大きくならず寿命も長いものとすることができる。また、従来のような別個に設けるスリンガーを廃止してもスリンガーを装着する場合とは劣らない程度の防水性能を有する密封装置とすることができる。そしてまた、上記したリップ部の構成から、部品点数を減らするこができるので組立ての作業性が良く且つコストも低減することのできる。更に、高速・高温対策を必要とする転がり軸受にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の転がり軸受の密封装置を設けた軸受の軸方向の一部断面図である。
【図２】この発明の転がり軸受の密封装置のシールを内輪に嵌め入れる前の構成を示す軸方向の一部断面図である。
【図３】この発明の転がり軸受の密封装置のシールを内輪に嵌め入れた状態の一部断面図であって図１のＰ部拡大図である。
【図４】この発明の転がり軸受の密封装置のシールの主リップ部が、シール溝の内側内壁面との接触により、摩耗した状態を示す図である。
【図５】従来の転がり軸受のシール構造を示す図である。
【図６】従来の転がり軸受の密封装置示す軸方向の一部断面図である。
【符号の説明】
１    転がり軸受
２    外輪
２ａ  外輪内周面の溝
３    転動体（玉）
４    内輪
４ａ  内輪に形成したシール溝
４ｂ  内輪外周面
４ｃ  シール溝の内側内壁面
４ｄ  シール溝の外側内壁面
４ｅ  内輪の外壁
４ｆ  面取り
４ｉ  シール溝の底部
４ｊ  内輪の肉厚部
５    保持器
７    シール
７Ｏ  シールの外周部
７Ｉ  シールの内周部
７ｃ  副リッブ部の主リップ部に対向する面
７ｄ  くびれ部
７ｅ  主リッブ部の外周面
７ｆ  凹凸部
７ｈ  主リッブ部の副リップ部に対向する面
７ｍ  主リップ部
７ｓ  副リップ部
８    ラビリンス
９    凹部
１０  凹部
１１  ラビリンス
【図１】
2004270775.tif 000003
【図２】
2004270775.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004270775.tif 000006
【図５】
2004270775.tif 000007
【図６】
2004270775.tif 000008