(57)【要約】【課題】転動体６、６を設置した空間１６内への水や塵芥等の侵入を抑えて、転がり軸受１ａの耐久寿命の低下を防ぐ。【解決手段】シールリップ１１の端縁部１２とシール溝１３、１３との摺接部及びこの摺接部の内側部分である側壁面１５に、全周に亙ってグリース１７を塗布する。このグリース１７の塗布量は、上記空間１６内に封入するグリースの量に対して０．２〜１重量％とする。上記摺接部から水や塵芥等の異物が侵入しようとしても、上記側壁面１５に塗布したグリース１７がそれ以上の侵入を防止する。この為、この空間１６内に封入したグリース中に水や塵芥等が混入する事を防止して、上記転がり軸受１ａの耐久寿命の低下を防ぐ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、上記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、外周縁部を上記外輪の端部内周面に形成した係止溝に全周に亙って係止すると共に、内周縁部を上記内輪の端部外周面に形成したシール溝に全周に亙って摺接させた密封板とを備え、上記転動体を設置した空間内にグリースを封入した転がり軸受に於いて、上記グリースの封入量に対して０．２〜１重量％のグリースを、上記シール溝の一部で上記密封板の内周縁部とこのシール溝との摺接部若しくはこの摺接部よりも内側の部分に塗布した事を特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る転がり軸受は、例えばオルタネータや空調装置のコンプレッサ、電磁クラッチ等の自動車用補機、或は水ポンプ等の各種機械装置の回転支持部に組み込む転がり軸受の改良に関し、この転がり軸受の転動体を設置する空間内への水や塵芥等の異物の侵入防止を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種機械装置の回転支持部には、例えば特許文献１に記載されている様に、図８に示す様な転がり軸受１が使用されている。この転がり軸受１は、外周面に内輪軌道２を有する内輪３と、内周面に外輪軌道４を有し、上記内輪３と同心に配置された外輪５と、上記内輪軌道２と外輪軌道４との間に転動自在に設けられた複数の転動体６とを備える。この複数の転動体６は、図示しない保持器により転動自在に保持されている。又、上記外輪５の両端部内周面にそれぞれ全周に亙って形成した係止溝７には、それぞれ密封板８の外周縁部を係止している。
【０００３】
これら各密封板８は、それぞれ鋼板等の金属板を円輪状に形成して成る芯金９で、ゴムの如きエラストマー等の弾性材１０を補強する事により、全体を円輪状に形成して成る。上記弾性材１０の外周縁部は、上記芯金９の外周縁よりも少しだけ直径方向（図８の上下方向）外方に突出しており、この突出した部分を上記係止溝７に係止している。一方、上記弾性材１０の内周縁部は、上記芯金９の内周縁よりも直径方向内方に十分に突出して、シールリップ１１を構成している。そして、このシールリップ１１の端縁部１２を、上記内輪３の両端部外周面に形成したシール溝１３を構成する１対の側壁面１４、１５のうち軸方向（図８の左右方向）内側の側壁面１５に摺接させている。尚、図示の例では、上記シールリップ１１の端縁部１２を、内側の側壁面１５に摺接させた所謂内当たりの構造を示したが、後述する本発明の実施の形態の第２例を示す図３、４の様に、外側の側壁面１４に上記シールリップ１１の端縁部１２を摺接させる、所謂外当たりの構造もある。
【０００４】
上述の様に構成される転がり軸受１は、上記各転動体６の転動に基づき、上記内輪３を外嵌固定した部材と上記外輪５を内嵌固定した部材との相対回転を許容する。又、上記外輪５の両端部内周面にそれぞれの外周縁を係止した１対の密封板８は、上記転動体６を設置した空間１６に充填したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に浮遊する塵芥や水等の異物が上記転動体６を設置した空間１６に侵入する事を防止する。
【０００５】
ところで、近年、自動車の小型軽量化を目的としたＦＦ車の普及や居住空間の拡大の要請により、エンジンルーム内の空間が減少している。この為、このエンジンルーム内に設置されるオルタネータ等の各種機械装置の小型軽量化が、より一層進められている。一方、これら各種機械装置の高性能、高出力化の要求も高くなっており、例えばオルタネータ等の自動車用補機では、高速回転させる事により、小型化による出力低下を補っている。又、自動車の静粛性向上の要求によりエンジンルームを密閉化する事が進められている。この密閉化に伴いエンジンルーム内が高温となる為、上記各種機械装置は高温環境下で使用される。
【０００６】
上記各種機械装置に組み込む転がり軸受は、上述の様に高速運転されたり高温環境下で使用されると言った、厳しい条件下で使用される為、長期に亙って優れた耐久性を確保する為の考慮が必要である。一方、この様な厳しい条件下で使用される転がり軸受は、転動体を設置した空間内に水や塵芥等が侵入する場合がある。例えば、エンジンの外部に設置されるオルタネータ等の自動車用補機に組み込まれる転がり軸受は、路面より跳ね上げられる水や雨水が、上記空間内に侵入する場合がある。又、水ポンプに組み込む転がり軸受に関しては、エンジン冷却用の循環水が、上記空間内に侵入する場合がある。この様に、転がり軸受の転動体を設置した空間内に水が侵入した場合、次述する様に、この転がり軸受の耐久性が著しく低下する。
【０００７】
先ず、転がり軸受の耐久寿命は、潤滑油中に水分が混入すると著しく低下する事が知られている。例えば、非特許文献１には、潤滑油（＃１８０タービン油）中に６重量％の水が混入すると、混入していない場合に比べて転がり軸受の耐久寿命が、数分の１から２０分の１に低下する事が記載されている。又、非特許文献２には、潤滑油中に１００重量ｐｐｍ  の水が混入すると、転がり軸受の耐久寿命が３２〜４８％低下する事が記載されている。この様に、転がり軸受の耐久寿命は、潤滑油中に僅かな水が混入するだけで著しく低下する。
【０００８】
従って、転がり軸受の耐久寿命を確保する為には、潤滑油中に水が混入しない様にする必要がある。特に、転動体を設置した空間内にグリースを封入して潤滑を行なう転がり軸受の場合、この空間内に水が侵入してグリース中に水が混入する事により、転がり軸受の耐久寿命が著しく低下する。この為、上記空間内への水の侵入防止を確実に図る必要がある。この水の侵入防止を図る為、前述の図８に示した様に、従来から、転がり軸受に組み込む密封板として、シールリップの端縁部をシール溝に接触させる接触型のものを使用している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１４０９０７
【非特許文献１】
古村恭三郎、城田伸一、平川清著，「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」，ＮＳＫ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ，１９７７年，Ｎｏ．６３６，ｐ１−１０
【非特許文献２】
Ｐ．Ｓｃｈａｔｚｂｅｒｇ、Ｉ．Ｍ．Ｆｅｌｓｅｎ著，「Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  ｏｘｙｇｅｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｒｏｌｌｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ」，ｗｅａｒ，１９６８年，第１２版，ｐ３３１−３４２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、転動体を設置した空間内への水の侵入防止を図る為に接触型の密封板を使用しても、この空間内への水の侵入を完全に防止する事は難しい。即ち、密封板のシールリップの端縁部を内輪の端部外周面に形成したシール溝に摺接させた状態でも、転がり軸受の運転時にこの摺接部分から上記空間内に水が侵入してしまう。この摺接部分から侵入する水の量は僅かであるが、この僅かな水の侵入により、前述した様に転がり軸受の耐久寿命が著しく低下したり、この転がり軸受内で錆が発生する場合がある。又、同様に、塵芥が上記空間内に侵入する事も完全に防ぐ事は難しい。塵芥がこの空間内に侵入した場合、転動体の転動面と軌道面との間にこの塵芥が入り込む事により、これら転動面及び軌道面に傷が生じて、転がり軸受の耐久寿命低下の原因となる。
本発明の転がり軸受は、この様な事情に鑑みて、転がり軸受の転動体を設置した空間内への水や塵芥等の侵入を極力抑えるべく発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の転がり軸受は、前述した従来の転がり軸受と同様に、内輪と、外輪と、複数の転動体と密封板とを備える。
このうちの内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記転動体は、上記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記密封板は、外周縁部を上記外輪の端部内周面に形成した係止溝に全周に亙って係止すると共に、内周縁部を上記内輪の端部外周面に形成したシール溝に全周に亙って摺接させている。
そして、上記転動体を設置した空間内にグリースを封入している。
特に、本発明の転がり軸受に於いては、上記グリースの封入量に対して０．２〜１重量％のグリースを、上記シール溝の一部で上記密封板の内周縁部とこのシール溝との摺接部若しくはこの摺接部よりも内側の部分に、少なくとも使用状態で、全周に亙って塗布する。
尚、上記シール溝に塗布するグリースの量を、上記空間内に封入するグリースの量に対して、好ましくは０．５〜１重量％、更に好ましくは０．８〜１重量％とする。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受の場合には、内輪の端部外周面に形成されたシール溝の一部で密封板の内周縁部とこのシール溝との摺接部若しくはこの摺接部よりも内側の部分に、少なくとも使用状態で、全周に亙ってグリースを塗布している為、転動体を設置した空間内への水や塵芥等の侵入を十分に抑える事ができる。即ち、上記摺接部から水や塵芥等が侵入若しくは侵入しようとしても、この摺接部若しくは摺接部よりも内側の部分に塗布されたグリースが、それ以上水や塵芥等が侵入する事を防ぐ。この為、上記空間内に封入したグリースに水や塵芥等が混入する事を抑えて、転がり軸受の耐久寿命の低下を防止できる。
【００１３】
尚、このグリースの塗布量が上記空間内に封入するグリースの量に対して０．２重量％以下の場合、使用状態で、上記シール溝に全周に亙って十分にグリースを塗布する事ができず、水や塵芥等の侵入の防止を十分に図る事ができない。これに対して、上記グリースの塗布量が上記空間内へのグリースの封入量に対して１重量％以上の場合、上記グリースが上記シール溝よりも外側にはみ出てしまい、転がり軸受の外観を損ねる。又、はみ出たグリースが転がり軸受の運転時に飛び散って、周囲を汚してしまう場合がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、転がり軸受１ａの転動体６、６を設置した空間１６内への水や塵芥等の侵入を抑えるべく、シール溝１３、１３にグリースを塗布する点にある。その他の構成及び作用は、前述の図８に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
本例の場合、上記転がり軸受１ａを構成する密封板８、８は、前述した図８の転がり軸受１と同様に、所謂内当たりの構造としている。即ち、上記密封板８、８の内周縁部を構成するシールリップ１１の端縁部１２を、上記シール溝１３、１３を構成する軸方向内側の側壁面１５に摺接させている。特に、本例の場合には、この内側の側壁面１５に、全周に亙ってグリース１７を塗布している。即ち、上記端縁部１２とシール溝１３、１３との摺接部、及び、この摺接部の内側部分に対応する上記側壁面１５に上記グリース１７を、全周に亙って塗布している。
【００１６】
上述の様に構成する本例の転がり軸受１ａの場合には、上記側壁面１５に全周に亙ってグリース１７を塗布している為、転動体６、６を設置した空間１６内への水や塵芥等の異物の侵入を十分に抑える事ができる。即ち、上記端縁部１２と側壁面１５との摺接部から水が侵入しようとしても、上記側壁面１５に塗布されたグリース１７により、それ以上水や塵芥等が侵入する事を防ぐ。更に説明すれば、上記摺接部がグリース１７により隙間なく塞がれている為、この隙間を水や塵芥等の異物が通過しにくい。又、仮に上記隙間に異物が入り込んでもこの異物は上記グリース１７に補捉されて、この隙間を通過する事はない。この為、上記空間１６内に封入したグリースに水や塵芥等が混入する事を抑えて、転がり軸受１ａの耐久寿命の低下を防ぐ。
【００１７】
尚、実際にグリース１７を上記シール溝１３、１３に塗布する場合、先ず、上記密封板８、８を上記転がり軸受１ａに組み込む前に、上記側壁面１５の円周方向複数個所にこのグリース１７を塗布する。そして、上記密封板８、８の外周縁部を係止溝７、７に係止して、上記シールリップ１１の端縁部１２を上記側壁面１５に摺接させる。この状態で、内輪３を外輪５に対して相対回転させれば、上記グリース１７が上記端縁部１２により延ばされて、この側壁面１５の全周に亙って均等に塗布される。勿論、上記側壁面１５の円周方向複数個所に塗布したグリース１７を、密封板８、８を組み込む前に、へら等により延ばしても良い。尚、図示の例は、グリース１７を側壁面１５の円周方向複数個所に塗布しただけで、この側壁面１５の全周に亙って延ばす前の状態を示している。
【００１８】
又、上記グリース１７の塗布量は、上記空間１６内に封入するグリースの量に対して０．２〜１重量％としている。このグリース１７の塗布量が上記空間１６内に封入するグリースの量に対して０．２重量％以下の場合、上記シール溝１３、１３に全周に亙って十分にグリース１７を塗布する事ができず、水や塵芥等の侵入の防止を十分に図る事ができない。これに対して、上記グリース１７の塗布量が上記空間１６内へのグリースの封入量に対して１重量％以上の場合、このグリース１７が上記シール溝１３、１３よりも外側にはみ出てしまい、上記転がり軸受１ａの外観を損ねる。又、はみ出たグリースが転がり軸受１ａの運転時に飛び散って周囲を汚してしまう場合がある。この為、本例では、上記グリース１７の塗布量を上記空間１６内に封入するグリースの量に対して０．２〜１重量％としている。尚、上記空間１６内に封入するグリースの量に対して上記シール溝１３、１３に塗布するグリース１７の量を、好ましくは０．５〜１重量％、更に好ましくは０．８〜１重量％とする事により、水や塵芥等がこの空間１６内に侵入する事をより確実に抑える事ができる。尚、上記空間１６内に封入するグリースの量は、回転抵抗を抑えつつ耐久性を確保する面から、この空間１６の容積との関係で定まる。従って、上記塗布量を封入量との関係で規制する事により、この塗布量の適正値を定められる。
【００１９】
又、上記側壁面１５に塗布するグリース１７は、上記空間１６内に封入するグリースと同一のものを使用している。例えば、この空間１６内に封入するグリースとして弗素系グリースを使用した場合、上記側壁面１５に塗布するグリース１７も弗素系グリースを使用する。尚、このグリース１７は、転がり軸受の潤滑に使用されるグリースであれば種類は問わないが、種類の異なるグリースが混入する事によるグリースの劣化を防ぐ為、本例の様に上記空間１６内に封入するグリースと同一のものを使用する事が好ましい。
【００２０】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の転がり軸受１ｂの場合、上述した第１例と異なり、密封板８ａ、８ａの内周縁部に設けたシールリップ１１ａの端縁部１２ａを、シール溝１３、１３の外側の側壁面１４に接触させた、所謂外当たりの構造としている。この様な本例の場合、グリース１７を、上記端縁部１２ａとシール溝１３、１３との摺接部よりも内側の部分である、これらシール溝１３、１３の内側の側壁面１５に全周に亙って塗布している。尚、このグリース１７は、シール溝１３、１３を構成する底部２５に塗布しても良い。又、上記グリース１７を上記側壁面１５若しくは底部２５に全周に亙って塗布する為には、例えば、これら側壁面１５若しくは底部２５の円周方向複数個所にグリース１７を塗布した後、上記密封板８ａ、８ａを上記転がり軸受１ｂに組み込む前に、上記側壁面１５若しくは底部２５の全周に亙ってグリース１７をへら等により延ばす。図示の例は、グリース１７を上記側壁面１５の円周方向複数個所に塗布しただけで、この側壁面１５の全周に亙って延ばす前の状態を示している。本例の場合、上記端縁部１２ａと外側の側壁面１４との摺接部から侵入した水や塵芥等が、内側の側壁面１５に塗布したグリース１７により（このグリース１７に補捉されて）、それ以上侵入する事を阻止される。又、上記グリース１７の一部は、上記摺接部に入り込んで、この摺接部の隙間をなくし、この面からも、上記水や塵芥等の侵入防止に寄与する。この為、水や塵芥等が空間１６内に封入したグリースに混入する事を抑える事ができる。その他の構成及び作用は上述した第１例と同様である。
【００２１】
【実施例】
本発明の効果を確認する為、本発明者が行なった実験に就いて説明する。この実験では、内径１５ｍｍ、外径３５ｍｍ、幅１１ｍｍで、前述の図１〜２に示した転がり軸受１ａと同様に、密封板８が内当たりの単列深溝型の玉軸受を使用した。そして、内輪３の両端部外周面に設けたシール溝１３、１３に塗布するグリース１７の量を１〜１２ｍｇの間で変化させて、それぞれの塗布量に於ける転がり軸受１ａの耐水性を試験した。この転がり軸受１ａの転動体６、６が存在する空間１６には、次の表１に示す、ウレア系グリースを１．０ｇ封入した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
又、上記シール溝１３、１３に塗布するグリース１７は、上記空間１６内に封入したグリースと同じグリース（ウレア系グリース）を使用した。即ち、この空間１６内に封入するグリース１．０ｇに対して同じグリース１７を１〜１２ｍｇ（０．１〜１．２重量％）、上記シール溝１３、１３の側壁面１５に塗布した。この側壁面１５にグリース１７を塗布する方法は、前述した本発明の実施の形態の第１例の場合と同様である。即ち、図５に示す様に、先ず、側壁面１５の円周方向４個所に、それぞれ均等に上記グリース１７を付着させた。そして、密封板８、８の外周縁部を外輪５の両端部内周面に設けた係止溝７、７に係止して、これら密封板８、８の内周縁部に設けたシールリップ１１の端縁部１２を上記側壁面１５に接触させた状態で、上記グリース１７を塗布した内輪３を上記外輪５に対して相対回転させた。この相対回転に伴い、上記端縁部１２が上記側壁面１５の円周方向４個所に塗布されたグリース１７をこの側壁面１５の全周に亙って延ばして、この側壁面１５全体にグリース１７が均等に塗布された。
【００２４】
耐水性の試験は、図６に示す様な試験装置１８に、上記側壁面１５にグリース１７を塗布した転がり軸受１ａを設置して、この転がり軸受１ａの側面にノズル１９により水を噴射して行なった。上記試験装置１８は、回転軸２０とハウジング２１とサポート軸受２２とアキシアルばね２３とから成り、この回転軸２０に上記転がり軸受１ａを構成する内輪３を外嵌し、上記ハウジング２１に外輪５を内嵌した。又、このハウジング２１と上記回転軸２０との間に、深溝型の玉軸受等の、アキシアル荷重とラジアル荷重とを支承自在な上記サポート軸受２２を、軸方向一方（図の右方）への移動を不能に設けた。そして、このサポート軸受２２と上記転がり軸受１ａを構成する外輪５との間に上記アキシアルばね２３を設け、この外輪５にアキシアル荷重を負荷した。尚、上記内輪３を回転軸２０に外嵌した後、この回転軸２０の先端部に設けた図示しない雄ねじ部にナット２４を螺合緊締し、この内輪３が軸方向他方（図の左方）に移動する事を阻止した。
【００２５】
上述の様に構成される試験装置１８により、次の様な実験を行なった。先ず、アキシアルばね２３により外輪５にアキシアル荷重を負荷した状態で、回転軸２０に外嵌した内輪３を回転させた。そして、この状態で転がり軸受１ａの側方で、密封板８の径方向外方に対向する位置に設けたノズル１９により、この密封板８に向けて水を噴射した。試験の各条件は次の通りである。
ノズル１９の水量                ：  ２００ｃｃ／ｍｉｎ
ノズル１９と密封板８との距離    ：  １０ｍｍ
内輪３（回転軸２０）の回転速度  ：  １８００ｍｉｎ−１
雰囲気温度                      ：  室温
アキシアル荷重                  ：  ９８Ｎ
試験時間                        ：  ２時間
試験回数                        ：  各４回
【００２６】
上述の様に行なった実験の結果を図７に示す。尚、水の混入量の測定は、試験後の転がり軸受１ａの重さを測定し、試験前の重さと比べる事により行なった。図７より明らかな様に、側壁面１５に塗布するグリースの量が、空間１６内に封入するグリースの量（１．０ｇ）に対して０．２重量％（２ｍｇ）以上であれば、上記空間１６内に侵入する水の量を抑えられる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受は、以上に述べた通り構成され作用するので、水や塵芥等の異物が、転がり軸受の転動体を設置した空間内に侵入する事を十分に抑える事ができる。この為、転がり軸受を組み込んだ各種機器の信頼性並びに耐久性向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図４】図３のＢ部拡大図。
【図５】シール溝の側壁面の円周方向複数個所にグリースを塗布した状態を内輪のみを取り出して示す、図１のＣ−Ｃ断面図。
【図６】耐水試験の試験装置を示す断面図。
【図７】耐水試験の結果を示す線図。
【図８】従来構造の１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  転がり軸受
２    内輪軌道
３    内輪
４    外輪軌道
５    外輪
６    転動体
７    係止溝
８、８ａ  密封板
９    芯金
１０    弾性材
１１、１１ａ  シールリップ
１２、１２ａ  端縁部
１３    シール溝
１４    側壁面
１５    側壁面
１６    空間
１７    グリース
１８    試験装置
１９    ノズル
２０    回転軸
２１    ハウジング
２２    サポート軸受
２３    アキシアルばね
２４    ナット
２５    底部
【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７】
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【図８】
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