(57)【要約】【課題】シェル形外輪２の内部に複数のころ３が組み込まれているとともに、ころ３の少なくとも軸方向一端側にシール５が組み込まれているシェル形ころ軸受１において、軸受性能の長期安定化を図る。【解決手段】シェル形外輪２は、円筒部２ａの軸方向一端に径方向内向きに屈曲される鍔部２ｂを設けている。シール５は芯金無しにしてゴムや樹脂などの弾性材のみで形成するとともに、その断面形状を径方向寸法よりもその軸方向寸法を大きくした横長形状とする。シール５をシェル形外輪２の内部に対して傾くことなく適正な姿勢で組み込めるようにするとともに、シェル形ころ軸受１の内径に軸体６を挿通するときにシール５のリップ５ｂがめくれないようにする。【選択図】  図２
2004293617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル形外輪の内部に複数のころが組み込まれているとともに、前記ころの少なくとも軸方向一側にシールが組み込まれているシェル形ころ軸受であって、
前記シェル形外輪は、前記ころの外径軌道となる円筒部を有するとともに、この円筒部の軸方向一端側に径方向内向きに延びる鍔部が設けられており、
前記シールは、芯金無しの弾性材のみからなるとともに、その断面形状が径方向寸法よりも軸方向寸法を大きくした横長形状とされており、かつ、径方向中間に軸方向一端から軸方向中間まで凹む環状の凹部を設けることによって、外径側に前記シェル形外輪の円筒部内周に圧入嵌合される環状の胴体部が、また、内径側に前記ころの内径軌道となる軸体に対して接触されるリップがそれぞれ設けられており、
前記リップは、その付け根側から先端側へ向けて径方向斜め内向きに傾斜されており、このリップの内周面と先端面とがＶ字形となるようにそれぞれテーパ状とされているとともに、当該内周面と先端面とが交差する領域の最小径部が軸方向に沿って所定の緩やかな曲率を有する形状に形成されている、ことを特徴とするシェル形ころ軸受。
【請求項２】
前記シェル形外輪の鍔部は、前記円筒部の軸方向一端側を薄肉としておいて径方向内向きに屈曲されることによって形成されるとともに、前記シェル形外輪の内部に複数のころおよびシールを組み込んだ後で屈曲されるものであり、
前記シールの胴体部の外径において前記反リップ側の領域に、径方向外向きに膨出する膨出部が設けられることによって、前記シェル形外輪の円筒部に対する前記胴体部の嵌合しめしろが負に設定されている、請求項１のシェル形ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シェル形ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シェル形ころ軸受は、シェル形の外輪と、その内部に組み込まれる複数のころとを備えている。なお、ころを保持器で保持させるタイプと、保持器を用いないタイプとがある。また、シェル形外輪の少なくとも軸方向一端に、シールを組み込むこともある。一般に、シェル形外輪は、その円筒部の軸方向一端に径方向内向きに屈曲される鍔部を設けて、ころやシールの抜け出しを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ちなみに、シェル形外輪は、その円筒部の軸方向一端を円筒形に延ばしたままにしておき、このシェル形外輪の内部にころおよびシールを組み込んでから、前記円筒部の軸方向一端の円筒形部分を径方向内向きに屈曲（加締め）して鍔部とするようにしている。
【０００４】
また、シールは、軸方向寸法よりも径方向寸法が大きな縦長形状の芯金の一側に対して、ゴムなどの弾性材からなる二つのリップを加硫接着した構成である。このシールの断面形状は、軸方向寸法よりも径方向寸法が大きな縦長形状になっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９９１４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、シェル形外輪にシールを嵌合しても芯金の存在によってシールが傾くことはない。しかしながら、シールの芯金を無くした場合、シール自体の剛性が弱くなることから、外輪に対するシール外径側の嵌合圧は直ちにシール内径側すなわちリップに影響を及ぼし、シールの軸に対する接触圧や接触状態が変化する。そのような姿勢の変化を防止するために、ゴムなどの弾性材の外径に逃げ部を設けるようにしている。しかしながら、この従来例のシールは、芯金を用いた構成であるために、シールのコスト低下を図るうえで課題になっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シェル形外輪の内部に複数のころが組み込まれているとともに、前記ころの少なくとも軸方向一側にシールが組み込まれているシェル形ころ軸受であって、前記シェル形外輪は、前記ころの外径軌道となる円筒部を有するとともに、この円筒部の軸方向一端側に径方向内向きに延びる鍔部が設けられており、前記シールは、芯金無しの弾性材のみからなるとともに、その断面形状が径方向寸法よりも軸方向寸法を大きくした横長形状とされており、かつ、径方向中間に軸方向一端から軸方向中間まで凹む環状の凹部を設けることによって、外径側に前記シェル形外輪の円筒部内周に圧入嵌合される環状の胴体部が、また、内径側に前記ころの内径軌道となる軸体に対して接触されるリップがそれぞれ設けられており、前記リップは、その付け根側から先端側へ向けて径方向斜め内向きに傾斜されており、このリップの内周面と先端面とがＶ字形となるようにそれぞれテーパ状とされているとともに、当該内周面と先端面とが交差する領域の最小径部が軸方向に沿って所定の緩やかな曲率を有する形状に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
このように、シールを芯金無しにして弾性材のみで形成することによって製造コストを低減できる。しかも、このような芯金無しのシールについて、その全体および胴体部を横長形状にして、シェル形外輪の円筒部に対する胴体部の嵌合長さを可及的に大きくさせるとともに、胴体部とリップとの間に軸方向一端から軸方向中間まで凹んだ凹部を作ることにより、シールをシェル形外輪の円筒部に対して強固に嵌合できて軸方向に位置決めできるようになるとともに、円筒部に対する圧入嵌合により胴体部が圧縮しても、リップに対して当該リップを傾かせるといった悪影響を及ぼしにくくなる。また、リップを径方向斜め内向きにするとともに、その内径面と先端面とをＶ字形とすることにより、シェル形針状ころ軸受に対して軸体を挿入する過程で、軸体の中心がシェル形外輪の中心から偏心していても、軸体の先端がリップの先端面に対して当接して、リップを径方向外向きに持ち上げるようになって、リップが反転せずに済む。さらに加えて、リップの内径部分を丸みを帯びた形状にすることにより、軸体に対してリップが常に適正な状態で接触するようになって、密封性能が安定するようになる。
【０００９】
ところで、上記シェル形外輪の鍔部は、前記円筒部の軸方向一端側を薄肉としておいて径方向内向きに屈曲されることによって形成されるとともに、前記シェル形外輪の内部に複数のころおよびシールを組み込んだ後で屈曲されるものであり、前記シールの胴体部の外径において前記反リップ側の領域に、径方向外向きに膨出する膨出部が設けられることによって、前記シェル形外輪の円筒部に対する前記胴体部の嵌合しめしろが負に設定されているものとすることができる。
【００１０】
この場合、シェル形外輪の内部にころとシールを組み込んだ後で、シェル形外輪の鍔部を屈曲する過程において、鍔部がシールに対して干渉しても、シールが傾くことなく適正な姿勢で組み込まれるようになる。また、径方向外向きに尖った膨出部を胴体部において反リップ側に片寄らせた状態で設けることにより、シェル形外輪の円筒部に対するシールの嵌合しめしろを十分に確保できて強固に位置決めできるようになるとともに、シールの胴体部が圧縮することに伴いリップに対して当該リップを傾かせるといった悪影響を及ぼしにくくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１から図３に本発明の一実施形態を示している。この実施形態ではシェル形ころ軸受のひとつとして、シェル形針状ころ軸受を例に挙げている。
【００１２】
図例のシェル形針状ころ軸受１は、シェル形外輪２の内部に、複数の針状ころ３を保持した保持器４を収納しているとともに、この保持器４の軸方向一側にシール５を組み込んだ構成である。シェル形針状ころ軸受１の内周には、図１において二点鎖線で示すように、針状ころ３の内径軌道となる回転軸６が挿通される。
【００１３】
外輪２は、一枚の金属板をプレス成形することにより有底円筒形に製作されるものであり、針状ころ３の外径軌道となる円筒部２ａを有し、この円筒部２ａの軸方向一端側には径方向内向きに屈曲される鍔部２ｂが設けられている。この鍔部２ｂは、針状ころ３およびシール５の抜け出しを防止する抜け止めとなる。
【００１４】
針状ころ３は、保持器４の円周数ヶ所に設けられたポケット４ａに対して径方向内外に抜け止めされた状態で回転自在に収納されている。
【００１５】
シール５は、その径方向途中に軸方向一端から軸方向中間まで凹んだ環状の凹部５ｃが設けられることによって、外径側にシェル形外輪２の円筒部２ａの軸方向一端側に嵌合される環状の胴体部５ａが、また、内径側に回転軸６に対して接触されるリップ５ｂがそれぞれ設けられている。
【００１６】
次に、上記シェル形針状ころ軸受１の製造手順を簡単に説明する。まず、シェル形外輪２は、例えばＪＩＳ規格ＳＰＢ２Ｓ等の低炭素鋼をベースとし、有底円筒形にプレス成形する。このとき、シェル形外輪２の開口側は、図１中に二点鎖線で示すように、内径を大きくして薄肉に形成している。この薄肉部分に符号２ｄを付している。
【００１７】
この状態のシェル形外輪２の全体に浸炭焼入れを行うが、上記薄肉部分２ｄを屈曲して鍔部２ｂを形成するときの作業を容易にするために、薄肉部分２ｄに対して焼鈍等の軟化処理を施すようにしている。上記浸炭焼入れは、一般的に周知であるから、その説明は省略する。
【００１８】
そして、上記シェル形外輪２の内部に対して、保持器４で保持した複数のころ３およびシール５を組み込む。このとき、シェル形外輪２の円筒部２ａにおける薄肉部分２ｄの内周面に対してシール５の胴体部５ａが圧入嵌合される。
【００１９】
この後、シェル形外輪２の薄肉部分２ｄを径方向内向きに加締めて屈曲することにより、鍔部２ｂを確保する。
【００２０】
ここで、この実施形態では、図２に示すように、上記シール５を芯金無しにしてゴムや樹脂などの弾性材のみで形成するとともに、その断面形状を径方向寸法よりもその軸方向寸法を大きくした横長形状としたうえで、以下のような特徴を持たせているので、詳細に説明する。
【００２１】
まず、シール５の断面形状であるが、径方向寸法を例えば「１」としたときの軸方向寸法Ｌは、１．１≦Ｌ≦２．０の関係を満足するように設定される。
【００２２】
また、胴体部５ａの外径においてリップ５ｂの付け根寄りの領域には、径方向外向きに尖った状態で膨出する膨出部５ｄが設けられていてもよい。この場合、膨出部５ｄにより、シェル形外輪２の円筒部２ａに対するシール５の胴体部５ａの嵌合しめしろを負に設定している。この膨出部５ｄにおいて頂点Ｃよりリップ５ｂ側のテーパ面５ｄ１は緩やかで長く、また、反リップ５ｂ側のテーパ面５ｄ２は急で短く設定されている。しかも、膨出部５ｄの頂点Ｃの外径寸法をシェル形外輪２の円筒部２ａにおける薄肉部分２ｄの内径寸法よりも大きく設定して、胴体部５ａにおいて平坦な外径面５ｅの外径寸法を円筒部２ａにおける薄肉部分２ｄの内径寸法とほぼ同じに設定している。これは、シール５を組み込みやすくしたうえで、鍔部２ｂを屈曲するときに必要以上に圧縮変形されにくくするためである。
【００２３】
さらに、リップ５ｂは、その付け根側から先端側へ向けて径方向斜め内向きに傾斜されており、このリップ５ｂの内周面５ｆと先端面５ｇとがＶ字形となるようにそれぞれテーパ状とされているとともに、当該内周面５ｆと先端面５ｇとが交差する領域の最小径部５ｈが軸方向に沿って所定の緩やかな曲率を有する形状、好ましくは楕円形状、対数曲線等とされている。この楕円や対数曲線の具体形状は、実験で適宜に定めることができる。なお、リップ５ｂの内周面５ｆは緩やか角度に、また、先端面５ｇは例えば４５度と比較的急峻な角度に設定されている。
【００２４】
このようにシール５の構成を工夫したことにより、次のような効果が得られる。
【００２５】
まず、シール５を芯金無しにして弾性材のみで形成しているから、芯金を用いる従来例に比べて製造コストを低減できる。しかも、このような芯金無しのシール５について、その全体および胴体部５ａを横長形状にして、シェル形外輪２の円筒部２ａに対する胴体部５ａの嵌合長さを可及的に大きくさせるとともに、胴体部５ａとリップ５ｂとの間に軸方向一端から軸方向中間まで凹んだ凹部５ｃを作っているので、シール５をシェル形外輪２の円筒部２ａに対して強固に嵌合できて軸方向に位置決めできるようになるとともに、円筒部２ａに対する圧入嵌合により胴体部５ａが圧縮しても、リップ５ｂに対して当該リップ５ｂを傾かせるといった悪影響を及ぼしにくくなる。これにより、シール５が傾くことなく適正な姿勢で組み込むことができる。
【００２６】
なお、径方向外向きに尖った膨出部５ｄを胴体部５ａにおいて反リップ５ｂ側に片寄らせた状態で設けていることも、上述したようにシェル形外輪２の円筒部２ａに対するシール５の位置決めを強固にするとともにリップ５ｂを傾きにくくするうえで有利になっている。
【００２７】
また、シェル形外輪２の内部に針状ころ３とシール５を組み込んだ後で、シェル形外輪２の鍔部２ｂを屈曲する過程において、鍔部２ｂがシール５の胴体部５ａの端面に対して干渉しても、シール５が傾くことなく適正な姿勢で組み込まれるようになるとともに、回転軸６に対するリップ５ｂの接触状態を適正にできるようになる。
【００２８】
さらに、リップ５ｂを径方向斜め内向きにするとともに、その内径面５ｆと先端面５ｇとをＶ字形としているから、シェル形針状ころ軸受１に対して回転軸６を挿入する過程で、図３に示すように、回転軸６の中心Ｐがシェル形外輪２の中心Ｏから偏心していても、回転軸６の先端がリップ５ｂの先端面５ｇに対して当接して、リップ５ｂを径方向外向きに持ち上げるようになって、リップ５ｂが反転せずに済む。これにより、リップ５ｂが傾いても回転軸６に対する接触状態を一定とすることができて、密封性能の安定化に貢献できる。さらに加えて、リップの内径部分を丸みを帯びた形状にすることにより、軸体に対してリップが常に適正な状態で接触するようになって、密封性能が安定するようになる。
【００２９】
以上のことから、本発明のシェル形針状ころ軸受１は、シール５により外部の異物侵入を確実に防止できるとともに内部の潤滑剤を漏洩させにくくできるので、軸受性能を長期にわたって安定的に発揮できるなど、長寿命化を達成できるようになる。
【００３０】
以下、本発明の変形例や応用例を説明する。
【００３１】
上記実施形態において、シェル形外輪２を底付きとしているが、図４に示すように、底無しタイプであってもよい。この場合、シェル形外輪２は、円筒部２ａの軸方向両側に鍔部２ｂ，２ｂを設けており、このシェル形外輪２の軸方向両端にシール５，５を組み込んでいる。図４に示すシール５，５は、リップ５ｂ，５ｂを外側に向ける状態で組み込まれているが、リップ５ｂ，５ｂを内側に向ける状態で組み込むようにしてもよい。この場合、軸受外部が負圧になる用途において使用されても、軸受内部のグリースが漏洩することがなくなる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、芯金を無くしてコスト低減を図ったシールをシェル形外輪の内部に対して傾くことなく適正な姿勢で組み込むことができるようになるとともに、シェル形ころ軸受の内径に軸体を挿通するときにシールのリップがめくれて反転することを防止できる。そのため、シールによりシェル形ころ軸受の密封性能を向上することができるので、シェル形ころ軸受の軸受性能を長期にわたって安定的に発揮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の断面図
【図２】図１のシール単体を示す上半分の拡大図
【図３】図１のシェル形針状ころ軸受に対して回転軸を組み込むときの様子を示す図
【図４】本発明の他の実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の断面図
【符号の説明】
１    シェル形針状ころ軸受        ２    外輪
２ａ  外輪の円筒部                ２ｂ  外輪の鍔部
３    針状ころ                    ４    保持器
５    シール                      ５ａ  シールの胴体部
５ｂ  シールのリップ              ５ｃ  シールの凹部
５ｄ  シールの膨出部              ５ｆ  リップの内周面
５ｇ  リップの先端面              ５ｈ  リップの最小径部
６    回転軸
【図１】
2004293617.tif 000003
【図２】
2004293617.tif 000004
【図３】
2004293617.tif 000005
【図４】
2004293617.tif 000006