(57)【要約】【課題】シェル形ころ軸受において、芯金を有しないシール部材を支障なく使用できるようにする。【解決手段】外輪鍔部２ｃ，２ｄの軸方向内側に設けられる弾性変形可能なシール部材５を備える。シール部材５は、環状の胴体部５１と、この胴体部５１との間に軸方向の一方側に開いた環状の凹溝５４を有するよう胴体部５１に連成された内径部５３とを有する。胴体部５１は、内径部５３のリップ５２を除く部分の肉厚より厚く形成され、その外周面には、外輪２の内周面に圧接するテーパ面５ａが形成され、凹溝５４は、シール部材５全体の軸方向幅の半分以上の凹入深さである。胴体部５１と内径部５３との連成部５５の外周には、外輪２の湾曲個所の内面との干渉を避けるための環状の凹部５ｂが形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル形で円筒部の少なくとも軸方向一端に内径側に延出する鍔部を有する外輪と、この外輪の内径側に配置される複数のころとを備えたシェル形ころ軸受に組み込まれる密封装置であって、
前記鍔部の軸方向内側に設けられる弾性変形可能なシール部材を備え、
前記シール部材は、外径側の環状の胴体部と、この胴体部との間に軸方向の一方側に開いた環状の凹溝を有するよう前記胴体部の内径側に連成されて内周にリップがある内径部とを有し、
前記胴体部は、前記内径部のリップを除く部分の肉厚より厚く形成され、
この胴体部の外周面には、内径部との連成部の側から軸方向他端に向けて、前記外輪の内周面に圧接する外広がりのテーパ面が形成され、
前記凹溝は、シール部材全体の軸方向幅の半分以上の凹入深さに形成され、
前記胴体部と前記内径部との連成部の外周には、前記外輪の円筒部から鍔部への湾曲個所の内面との干渉を避けるための環状の凹部が形成されている、
ことを特徴とするシェル形ころ軸受の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シェル形ころ軸受の密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シェル形針状ころ軸受は、シェル形の外輪と、その内径側に配置される複数の針状ころとを備えるもので、保持器を用いない総ころ形と、保持器付きとの二つのタイプがある。
【０００３】
従来のシェル形針状ころ軸受では、外輪の少なくとも軸方向一端に内径側に延出する鍔部が形成され、この鍔部の軸方向内側にシール部材が設けられている（特許文献１参照）。シール部材には、芯金付きのものが使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８９５５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のシェル形針状ころ軸受に、密封装置として使用されている芯金付きのシール部材は、剛性があり、外輪への結合力が大きいばかりでなく、若干小径に絞っても、その影響が内径側にあるリップにはほとんど表れず、所期通りのシール効果が得られ、支障なく使用できる等の利点がある。
【０００６】
しかし、コスト面や、組み込み等の扱いの容易性等、種々の観点から見直すと、芯金付きのシール部材に替えて、芯金を含まず、弾性材のみからなるシール部材を採用することが考えられいる。
【０００７】
ところが、芯金を有しないシール部材は、芯金付きのシール部材とは構造も性状も異なってくるので、芯金付きのシール部材から芯金を有しないシール部材への置換は容易ではない。
【０００８】
本発明は、シェル形ころ軸受において、芯金を有しないシール部材が支障なく使用できるようにして、芯金付きシール部材を採用した場合の問題を回避することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本件発明者が検討したところ、芯金を有しないシール部材は、芯金付きのものに比べ剛性が小さく、これを小径に絞って外輪の内周に取り付けた場合、その影響が内径側にあるリップにそのまま表れ、内輪部材に対するリップの接触圧が過大となるおそれがあり、また、小径に絞る絞り量が大きいと、シール部材の全体が傾いたり、周方向に沿って波打った形に変形したりするおそれがあることに気付いた。シール部材が傾くと、その内周にあるリップと内輪部材との接触の仕方が変化し、所期通りのシール効果が得られなくなる。また、シール部材が波打ち状に変形すると、外輪内周面との密着度が大幅に減少し、エアリークが発生する。また、外輪内周面との密着度が減少することで、シール部材全体が外輪に対して滑動してしまう。
【００１０】
本発明は、前記の検討結果を考慮してなされたもので、シェル形で円筒部の少なくとも軸方向一端に内径側に延出する鍔部を有する外輪と、この外輪の内径側に配置される複数のころとを備えたシェル形ころ軸受に組み込まれる密封装置として、次のような密封装置を構成している。
【００１１】
すなわち、本発明のシェル形ころ軸受の密封装置は、前記鍔部の軸方向内側に設けられる弾性変形可能なシール部材を備え、前記シール部材は、外径側の環状の胴体部と、この胴体部との間に軸方向の一方側に開いた環状の凹溝を有するよう前記胴体部の内径側に連成されて内周にリップがある内径部とを有し、前記胴体部は、前記内径部のリップを除く部分の肉厚より厚く形成され、この胴体部の外周面には、内径部との連成部の側から軸方向他端に向けて、前記外輪の内周面に圧接する外広がりのテーパ面が形成され、前記凹溝は、シール部材全体の軸方向幅の半分以上の凹入深さに形成され、前記胴体部と前記内径部との連成部の外周には、前記外輪の円筒部から鍔部への湾曲個所の内面との干渉を避けるための環状の凹部が形成されている構成となっている。
【００１２】
上記構成によれば、シール部材は弾性変形が可能であるから、組み込み等の扱いが容易にできるほか、これが外輪の内径側に取り付けられて鍔部が後曲げ加工された後であっても、シール部材の取り外し取り換えをすることができる。このため、シール部材が摩耗したり破損した場合、シェル形ころ軸受の全体を取り換えなくても、シール部材のみの取り換えで、迅速に対処することができる。
【００１３】
また、シール部材において、胴体部は、その肉厚が内径部より厚くて剛性が高く、かつ、胴体部と内径部との間の凹溝は深く凹入しているから、胴体部が外輪に圧入される際にも内径部への影響が少ない。そのため、シール部材を小径に絞って外輪の内周に取り付けた場合でも、胴体部は円環形状を保ち、リップが波打つ形に変形するような影響を与えることなく、全周にわたって外輪内周面に圧接する。内径部も軸への挿入時に変形しやすく、リップの損傷も防ぐことができる。胴体部は、その外周面に形成されたテーパ面で外輪内周面に圧接しており、圧接幅が軸方向に広くとれる。
【００１４】
このように、胴体部は、不測に変形することなく、軸方向に広い範囲で外輪内周面に圧接するから、外輪への密着度が高く、外輪内周面との間に隙間ができず、エアリークを生じない。また、外輪内周面との間に滑りが生じて、シール部材が回転方向に滑動することもない。
【００１５】
しかも、胴体部と内径部との連成部は、径方向に厚みがあって、他の部分より変形しにくく、この部分が、外輪の円筒部から鍔部への湾曲個所の内面と干渉すると、シール部材の全体が傾くおそれがあるが、本発明では、前記連成部の外周に凹部があるので、外輪の湾曲個所の内面との干渉が避けられ、シール部材が傾くことが防止される。また、シール部材は、外輪の湾曲個所の内面と干渉することがないので、これを鍔部の内面に密着した形で設けることができ、このようにシール部材を鍔部内面に密着させることにより、それより軸方向内方では、ころや保持器の占有幅を充分に広くとることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明すると、図１ないし図３は、本発明の一実施形態に示すもので、図１は、一実施形態に係る密封装置を備えたシェル形針状ころ軸受の軸方向に沿った半断面図で、シール部材が内向きに組み込まれた場合を示している。図２は、図１の密封装置を構成するシール部材の軸方向に沿った断面図、図３は、図１と同一の密封装置を備えたシェル形針状ころ軸受の軸方向に沿った半断面図で、シール部材が外向きに組み込まれた場合を示している。
【００１７】
図１において、符号１はシェル形針状ころ軸受の全体を示し、ここでは、保持器付きで、両端開放型のシェル形針状ころ軸受を例示している。符号２はシェル形の外輪、３は針状ころ、４は保持器、５は、密封装置を構成するシール部材である。
【００１８】
外輪２は、一枚の金属板（薄鋼板）から曲げ加工を含む加工工程により製作されるもので、内周に軌道面２ａを有する円筒部２ｂと、この円筒部２ｂの軸方向両端にそれぞれ内径側に向けて延出形成された鍔部２ｃ，２ｄとを有する。両鍔部２ｃ，２ｄのうち、軸方向一端（図において、左端）のものが先曲げの鍔部２ｃであり、円筒部２ｂの軸方向他端にあるのが後曲げの鍔部２ｄである。針状ころ３は、保持器４の各ポケット内に保持された状態で、多数のものが外輪２の内径側に配置されている。
【００１９】
シール部材５は、芯金を有しないタイプで、全体がゴムもしくは合成樹脂等の弾性材のみで構成されていて、弾性変形が可能である。このシール部材５は、本実施形態では２個一対で、互いに同構造で同寸法のものが前記両鍔部２ｃ，２ｄの軸方向内側に互いに内向き（後に説明する凹溝５４が軸方向内方に開いている向き）で装着されている。
【００２０】
シール部材５の細部の構造は図２に拡大して示す通りで、シール部材５は、外径側の環状の胴体部５１と、この胴体部５１の内径側と軸方向一方側（図２で左側）において連成されて内周にリップ５２が形成された内径部５３と、この内径部５３と前記胴体部５１との間に軸方向他方側（図２で右側）に開いた形に形成された環状の凹溝５４とを有する。
【００２１】
シール部材５の胴体部５１は、内径部５３より肉厚に成形されており、詳しくは、胴体部５１の厚みＡ５１は、内径部５３のリップ５２を除く部分の厚みＡ５３より厚くなっている（Ａ５１＞Ａ５３）。
【００２２】
また、胴体部５１の外周面は、この胴体部５１が内径部５３と連続する連成部５５の側から軸方向他端に向けて、漸次大径となるテーパ面５ａとなっていて、このテーパ面５ａの全体が外輪円筒部２ｂの内周面に圧接するようになっている。したがって、胴体部５１の各部分のうち、テーパ面５ａの全体を含む部分が、外輪円筒部２ｂへのしめしろとなっており、このしめしろの厚みＳ５は、前記テーパ面５ａの径の広がり分Ｒ５ａより大きな値に設定されている（Ｓ５＞Ｒ５ａ）。
【００２３】
胴体部５１と内径部５３との連成部５５の外周には、シール部材５の肉厚内に凹入した凹部５ｂが胴体部５１の全周にわたって環状に形成されている。この凹部５ｂは、シール部材５が図１に図示の状態で鍔部２ｃ，２ｄの軸方向内側に取り付けられた場合に、シール部材５の一部が、外輪２の円筒部２ｂから鍔部２ｃ，２ｄへと湾曲する個所の内面と干渉しないようにするためのものである。この凹部５ｂがあることで、シール部材５の一部が外輪２の湾曲個所の内面に当たることがなく、シール部材５の各部分のうち、凹部５ｂに隣り合う部分の表面、すなわち、胴体部５１の外周面と連成部５５の外側面とが、それぞれ外輪円筒部２ｂの内周面と鍔部２ｃ，２ｄの内面とに隙間なく密接するようになっている。
【００２４】
なお、前記凹部５ｂの軸方向幅Ｗ５ｂは、連成部５５の軸方向最小幅（凹溝５４の底に対応する位置での軸方向幅）Ｗ５５と同程度に設定されていればよく、その値は、連成部５５の最小幅Ｗ５５の５０％増しの値と、５０％減の値との間に収まればよい（Ｗ５５×０．５≦Ｗ５ｂ≦Ｗ５５×１．５）。
【００２５】
凹溝５４は、断面でほぼＶ字形に開いた形状で、その深さＤ５４は、シール部材５全体の軸方向幅Ｗ５の２分の１以上の値となっている（Ｄ５４＞Ｗ５／２）。このように、凹溝５４が深く、かつ、この凹溝５４より内径側にある内径部５３の肉厚Ａ５３が胴体部５１の肉厚Ａ５１より薄いことから、内径部５３が胴体部５１より径方向に変形しやすく、シール部材５全体に径方向の圧縮力が作用した場合、胴体部５１はほとんど変形、変位せず、これに対して、内径部５３が凹溝５４を狭くする方向に変形するようになっている。
【００２６】
内径部５３の内周には、シール部材５の内部に挿入される内輪部材Ｓの外周面に接触するリップ５２が形成されているが、そのリップ５２は、軸方向いずれの側に対しても所定の曲率の湾曲形状を有している。これにより、シール部材５が若干傾いた姿勢で外輪２内部に取り付けられることになっても、リップ５２は内輪部材Ｓに同じような接触状態で接触するようになっている。
【００２７】
また、内径部５３の内周で前記リップ５２より先端側には、内径部５３の肉厚内に凹入状に湾曲する湾曲面により案内面５ｃが形成されている。この案内面５ｃは、軸受内部に矢印イの方向に挿入される内輪部材Ｓを、引っ掛かりなく軸受内部に案内するためのものである。内輪部材Ｓの先端がこの案内面５ｃに当たることで、内径部５３の全体が外径側に持ち上げられて、内輪部材Ｓの軸受内部への挿入を許容するようになっている。さらに、内径部５３の基端側の内周にも、膨出状の湾曲面により、挿入される内輪部材Ｓに対する案内面５ｄが形成されている。この案内面５ｄも、内径部５３の先端側の案内面５ｃと同様の作用をする。図示の場合、案内面５ｃ，５ｄは、凹の湾曲面もしくは凸の湾曲面で構成されているが、軸方向内方ほど小径となるテーパ面でもよく、挿入される内輪部材Ｓを引っ掛かりなく軸方向内方に案内しうる形状であればよい。
【００２８】
上記の構成において、シール部材５は弾性変形が可能であるから、組み込み等の扱いが容易にできるほか、これが外輪２内に組み込まれた後であっても、シール部材５の取り外し取り換えをすることができる。なお、図１に示すように、シール部材５が内向きで外輪２の内側に組み込まれている状態では、軸受内部の潤滑剤の外部への流出を確実に防止することができる。
【００２９】
また、シール部材５において、胴体部５１は、その肉厚が内径部５３より厚くて剛性が高く、かつ、胴体部５１と内径部５３との間の凹溝５４は深く凹入しているから、胴体部５１が外輪２に圧入される際にも内径部５３への影響が少ない。この胴体部５１は、その外周面に形成されたテーパ面５ａで外輪２内周面に圧接するようになっており、圧接幅が軸方向に広い。そのため、シール部材５を小径に絞って外輪２の内周に取り付けた場合でも、胴体部５１は円環形状を保ち、リップ５２が波打つ形に変形するような影響を与えることなく、軸方向に広い範囲で外輪２内周面に圧接し、外輪２への密着度が高く、エアリークを生じない。また、外輪２内周面との間に滑りが生じて、シール部材５が回転方向に滑動することもない。
【００３０】
さらに、シール部材５において、胴体部５１と内径部５３との連成部５５は、径方向に厚みがあって、他の部分より変形しにくいが、図１に示すような状態にシール部材５を組み込んでも、連成部５５の外周に凹部５ｂがあるので、連成部５５の外周と外輪２の湾曲個所との干渉が避けられる。そのため、シール部材５が傾くおそれはない。
【００３１】
なお、シール部材５は、図３に示すような状態でシェル形針状ころ軸受に組み込んでもよい。図３に示すシェル形針状ころ軸受１１では、上記した構造のシール部材５が、外輪２の両鍔部２ｃ，２ｄの軸方向内側に互いに外向き、すなわち凹溝５４が軸方向外方に開く向きで組み込まれている。シール部材５の向きが外向きとなっている以外、各部の構成は、図１に図示の構成と変わりはなく、共通する部分には同一の符号を付している。図３に図示のように、シール部材５が外向きとなっていることで、外部からの水や異物の浸入を確実に防止することができる。
【００３２】
このほか、上記実施形態では、本発明の密封装置が設けられる軸受として、両端開放型、すなわち、円筒部２ｂの軸方向両端にそれぞれ内径側に延出する鍔部２ｃ，２ｄを有するシェル形針状ころ軸受１を示したが、本発明の密封装置は、円筒部の軸方向一端にのみ鍔部を有する、一端開密閉型のシェル形ころ軸受に設けてもよい。その場合、密封装置を構成するシール部材５が、外輪鍔部の軸方向内側に外向きもしくは内向きのいずれか任意の向きで取り付けることができることは、言うまでもない。また、本発明の密封装置が設けられる軸受は、保持器を有しない総ころ型のシェル形ころ軸受でもよく、円筒ころのように、針状ころ以外のころを有するシェル形ころ軸受でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、シール部材は弾性変形が可能であるから、組み込み等の扱いが容易にできるほか、外輪の鍔部が後曲げ加工された後であっても、取り外し取り換えをすることができ、シール部材が摩耗したり破損した場合、シェル形ころ軸受の全体を取り換えなくても、シール部材のみの取り換えで、迅速に対処できる。
【００３４】
また、弾性変形可能なシール部材を採用するにも拘わらず、その外径側の胴体部は、円環形状を保ち、しかも軸方向に広い範囲で外輪内周面に圧接するので、外輪への密着度が高く、エアリークや外輪内周面との間に滑りが生じることがない。しかも、シール部材の傾きが防止され、その傾きに伴うシール効果の低下が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る密封装置を備えたシェル形針状ころ軸受の軸方向に沿った半断面図で、シール部材が内向きに組み込まれた場合を示している。
【図２】図１の密封装置を構成するシール部材の軸方向に沿った断面図である。
【図３】図１と同一の密封装置を備えたシェル形針状ころ軸受の軸方向に沿った半断面図で、シール部材が外向きに組み込まれた場合を示している。
【符号の説明】
１    シェル形針状ころ軸受
２    外輪
２ｃ，２ｄ  鍔部
３    針状ころ
５    シール部材
５１  胴体部
５２  リップ
５３  内径部
５４  凹溝
５５  連成部
５ａ  テーパ面
５ｂ  凹部
【図１】
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【図２】
2004293619.tif 000004
【図３】
2004293619.tif 000005