(57)【要約】【課題】異物侵入を防止する防塵性能および潤滑剤の漏出を防止する密封性能に優れ、長期に渡り良好に動作し得るプラスチックシールを装着した転がり軸受を提供する。【解決手段】軸に外嵌する内輪３と、内輪３と対向する外輪２と、外輪２と内輪３との間に配置される転動体４と、外輪２の軸方向端部に設けられ、内輪３と対向するプラスチック製のシール６と、を有し、シール６は、前記内輪３と対向するリップ部１０を備え、リップ部１０と対向する内輪３の対向面上に周溝１２を設けた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に外嵌する内輪と、前記内輪と対向する外輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体と、前記外輪の軸方向端部に設けられ、前記内輪と対向するプラスチック製のシール部材と、を有する転がり軸受において、前記シール部材は、前記内輪と対向するリップ部を備え、前記リップ部と対向する前記内輪の対向面上に周溝を設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記内輪は、ラビリンスを形成する内輪シール溝を有し、前記内輪シール溝上に前記周溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記内輪は、前記シール部材の前記リップ部と前記軸の径方向と対向する外径面を有し、前記外径面上に前記周溝を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記周溝の深さは、前記内輪と前記シールの前記リップ部との間の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール部材を装着した各種の転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の転がり軸受の一種である玉軸受１０１の断面図である。玉軸受１０１は、外輪１０２、内輪１０３、転動体である複数のボール１０４、保持器１０５およびシール１０６を有する。
【０００３】
内輪１０３は、軸に外嵌しており、外輪１０２と径方向に対向している。複数のボール１０４は、外輪１０２と内輪１０３のそれぞれに周方向に沿って形成された外輪軌道と内輪軌道との間に配置されている。複数のボール１０４は、保持器１０５によって略等間隔で転動自在に保持されている。ボール１０４の転動をスムーズに行うために、外輪１０２及び内輪１０３の外輪軌道および内輪軌道とボール１０４の間には潤滑剤としてのグリースが封入されている。
【０００４】
シール１０６は、外輪１０２から内径側に突出配置された環状部材である。シール１０６は、外輪１０２に設けられた嵌合溝１０７に装着される取付嵌合部１０８と、内輪との間に僅かな隙間を有し、内輪に設けられたシール溝１０９との間でラビリンスを形成するリップ部１１０と、取付嵌合部１０８とリップ部１１０とを連結する連結部１１１とを有する。シール１０６を内輪１０３に取り付けたものもあるが、内輪１０３が回転部材である軸に外嵌している場合には、外輪１０２に取り付けるのが一般的である。取付嵌合部１０８は、弾性変形した状態で外輪１０２の嵌合溝１０７に押し込まれており、緊密な嵌合状態で固定されている。
【０００５】
シール１０６は、内輪１０２と外輪１０３との間のボール１０４を収納する空間の両端開口部を塞いで封止している。シール１０６は、外部からボール収容空間へのごみ、水分、異物等の侵入、およびボール収容空間からグリースの流出を防止している。
【０００６】
シール１０６は、全体を金属で構成したものや、連結部１１１が金属製で、取付嵌合部１０８とリップ部１１０が軟らかいゴムで構成されたものが知られている。また、プラスチックを使用したプラスチックシールも知られており、例えば実公平０７−０３２９８５は、１種類のプラスチックのみから形成したプラスチックシールを開示している。図６は、実公平０７−０３２９８５に開示の転がり軸受を示す図である。ここでは、１１２が、プラスチックシールである。
【０００７】
図５のシール１０６は、非接触型のシール部材であるが、これとは別に、リップ部が内輪に設けられたシール溝面または内輪の外径面と摺接して、内輪１０２と外輪１０３との間のボール１０４を収納する空間の両端開口部を塞いで封止する接触型のシール部材も知られている。
【０００８】
しかし、シールと内輪に設けられたシール溝面または内輪の外径面が摺接する接触型のシール部材を用いた場合、リップ部が内輪のシール溝面または外径面との摺接により摩耗してしまうという問題点がある。さらに、摺接により軸の回転トルクが大きくなるという問題点もある。さらに、接触型のシール部材は、シール音が発生するという問題点もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内輪１０２との間に隙間を持った状態で装着されるシール１０６や１１２では、図５や図６に示されるようなラビリンスを形成しても、外部からの異物の侵入を防止する防塵性能、および潤滑のためのグリースおよびグリースの基油漏出を防止する密封性能が十分ではない。
シールの防塵性能および密封性能が十分ではない場合、外部から軸受のボール収容空間へのごみ、水分、異物等が容易に侵入し、軸受のボール収容空間から潤滑剤が容易に流出するため、軸受の寿命が短くなってしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、このような状況を鑑みて為されたものであり、異物侵入を防止する防塵性能および潤滑剤の漏出を防止する密封性能に優れ、長期に渡り良好に動作し得るプラスチックシールを装着した転がり軸受を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、軸に外嵌する内輪と、前記内輪と対向する外輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体と、前記外輪の軸方向端部に設けられ、前記内輪と対向するプラスチック製のシール部材と、を有し、
前記シール部材は、前記内輪と対向するリップ部を備え、前記リップ部と対向する前記内輪の対向面上に周溝を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の転がり軸受によれば、プラスチック製のシール部材のリップ部と対向する内輪の対向面上には、周溝が形成されている。この周溝は、シール部材のリップ部と内輪の対向面間の幅を一時的に大きくする。従って、周溝は、圧力を一時的に低減し、リップ部とその対向面との間に生じる毛細管現象の抑制に寄与する。これにより、潤滑剤の外部への漏出を抑制することが可能となる。
【００１３】
さらに、周溝は、外部から侵入する異物を周溝内に貯めるため、外部からの異物の侵入を抑制することが可能となる。
【００１４】
本発明によれば、内輪は、ラビリンスを形成する内輪シール溝を有し、内輪シール溝上に周溝を設けてもよい。また、内輪は、シール部材のリップ部と軸の径方向に対向する外径面を有し、前記外径面上に前記周溝を設けてもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、周溝の深さは、内輪とシールのリップ部との間の長さよりも大きいことを特徴とする。周溝の深さを内輪とリップ部間距離よりも大きく設定することにより、より効率的にグリースの漏出および異物の侵入を抑制することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１〜３実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の一種である玉軸受１を示す断面図である。玉軸受１は、外輪２、内輪３、転動体である複数のボール４、保持器５およびシール６を有する。
【００１８】
外輪２は、ハウジング等の静止部材の内径面に固定されている。外輪２は、炭素鋼等の金属材により製造されている。外輪１は、ボール４を周方向に沿ってガイドする外輪軌道２ａを内径面に有する。外輪２の内径面両端部近傍には、内側面７ａ、外側面７ｃおよび内側面７ａおよび外側面７ｃを接続する底面７ｂを有する断面視面略Ｕ字型のシール取付用嵌合溝７が形成されている。
【００１９】
内輪３は、外輪２と同様に、炭素鋼等の金属材により製造されている。内輪３は、回転部材である軸の外径面に外嵌している。内輪３は、外輪２の外輪軌道２ａに対応して、ボール４を周方向に沿ってガイドする内輪軌道３ａを外径面に有する。内輪３は、軸の回転に伴い、軸と一体に回転する。
【００２０】
複数のボール４は、外輪２の外輪軌道２ａと内輪３の内輪軌道３ａとの間に配置されている。複数のボール４は、保持器５によって略等間隔で転動自在に保持されている。ボール４の転動を円滑に行うために、外輪２および内輪３の外輪軌道および内輪軌道のそれぞれとボール４の間には潤滑剤としてのグリースが予め封入されている。
【００２１】
グリースは、基油となる潤滑油に増ちょう材を分散させて半固体にした潤滑剤である。基油としては、鉱油、ジエステル系油、ポリオールエステル系油、合成炭化水素油、フェニルエーテル系油、ポリグリコール系油、フッ素系合成油、シリコーンなどを用いることができる。増ちょう材は、基油を抱き込んで保持し、基油を半固体状態にするためのものであり、Ｌｉ石鹸、Ｌｉ復号石鹸、カルシウム石鹸、カルシウム復号石鹸、アルミニウム複合石鹸、そしてジウレアやテトラウレア化合物等を用いることが可能である。また、これらの組み合わせを用途に応じて適時選択し、グリースとして用いることが可能である。
【００２２】
シール６は、プラスチックを素材とする環状部材であり、外輪２から内径側に突出配置されている。シール６は、外輪２に設けられた嵌合溝７に装着される取付嵌合部８と、内輪３と対向するリップ部１０と、取付嵌合部８とリップ部１０とを連結する連結部１１とを有する。
【００２３】
取付嵌合部８は、嵌合溝７の外側面７ａに接する先端８ａと、先端８ａと連続に形成され、嵌合溝７の内側面７ｃに接する内側面接触部８ｂと、軸方向外側に向けて形成され、連結部１１と内側面接触部８ｂを接続する接続部８ｃとから構成される。取付嵌合部８は、上記屈曲状態で弾性変形し外輪２の嵌合溝７に押し込まれており、緊密な嵌合状態で固定されている。これにより、外輪２とシール６間は、がたつきが生じることなく強固に固定され、外輪２とシール６間を密接に封止している。
【００２４】
シール６を構成するプラスチックとしては、エンジニアリングプラスチック単体を用いても良く、またはガラス繊維や炭素繊維などの短繊維を配合して強化した複合材を用いてもよい。シール６は、内輪３に取り付けてもよいが、内輪３が回転部材である軸に外嵌している場合、静止部材である外輪２に取り付けるのが一般的である。
【００２５】
シール６は、内輪２と外輪３との間のボール４を収納する空間の両端開口部を塞いで封止している。シール６は、外部からボール収容空間へのごみ、水分、異物等の侵入、およびボール収容空間からグリースの流出を防止している。
【００２６】
リップ部１０と内輪３との間には、僅かな隙間を持ったラビリンス部９が形成されている。ラビリンス部９において、リップ部１０と対向する内輪３の外径面３ｂ上には、内輪軌道３ａに平行な２本の周溝１２が形成されている。
【００２７】
図２は、ラビリンス部９の詳細を示す図１の拡大断面図である。２本の周溝１２の深さＬは、リップ部１０と内輪３の外径面３ｂとの間のラビリンス幅Ｔよりも大きい。
【００２８】
軸受１内で、ボール４が高速で転動すると、軸受回転に起因する遠心力および内圧により潤滑剤としてのグリースは攪拌され、グリースから基油が一部分離する。そして、一部のグリースまたはグリースの基油はラビリンス部９またはその近傍に跳ね飛ばされる。ラビリンス部９またはその近傍に跳ね飛ばされたグリースは、遠心力、内圧及び毛細管現象により、ラビリンス部９を介して外部に漏出しようとする。一般に、転がり軸受が潤滑剤不足で寿命に至る場合、潤滑剤の漏出が主原因であるが、グリース潤滑の場合、特に、グリース自体ではなくグリースの基油が分離し漏出してしまうことによることが多い。
【００２９】
本実施形態では、周溝１２がラビリンス部９の幅を一時的に広くしている。従って、周溝１２は、内部の圧力を低減し、毛細管現象を抑制するために寄与する。これにより、グリースまたはグリースの基油の漏出が抑制される。また、外部からラビリンス部内に異物が侵入した場合でも、異物はこの周溝１２内に保持されてしまうため、異物の軸受内部への侵入を防止することが可能となる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、プラスチック製のシール６を弾性変形させて、外輪２と緊密に嵌合固定している。従って、外輪２とシール６間においても、長期間に渡りグリースを保持し、さらに異物の軸受内部への侵入を防止することが可能となる。
【００３１】
ここで、この周溝１２の形状および深さＬは、特に限定されるものではないが、深さはラビリンス幅Ｔ以上であると、より一層圧力の低減に寄与し毛細管現象が抑制されるため好ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、周溝を２本形成したが、これに限定されず、少なくとも一本の周溝を形成すればよい。また、３本以上の複数の周溝を形成しても良い。
【００３３】
（第２実施形態）
以下、図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受のラビリンス部２９の詳細を示すの拡大断面図である。図３においては、内輪３には内輪シール溝を為す段部２３ａが形成されている。そして、内輪３の径方向側面２３ｃとリップ部２０の径方向側面２０ａは、径方向に対向し、かつ内輪３の軸方向側面２３ｄとリップ部２０の軸方向側面２０ｂは、軸方向に対向することにより、ラビリンス部２９が形成されている。そして、内輪３の径方向側面２３ｃおよび軸方向側面２３ｄ上には、それぞれ深さＬ１およびＬ２を有する周溝２２ａおよび２２ｂが形成されている。周溝２２ａおよび２２ｂの作用は、第１実施形態の周溝１２と同様である。深さＬ１およびＬ２は、ラビリンス部の幅Ｔよりも広く形成することが好ましい。
【００３４】
本実施形態では、第１実施形態のラビリンス部９に比べ、ラビリンス部２９の長さを長く構成することができる。したがって、より効果的な異物侵入を防止する防塵性能および潤滑剤の漏出を防止する密封性能を有する軸受を構成することが可能となる。
【００３５】
（第３実施形態）
以下、図４を参照して本発明の第３実施形態を説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る転がり軸受のラビリンス部３９の詳細を示す拡大断面図である。図３においては、内輪３には内輪シール溝を為す段部３３ａが形成されている。そして、内輪３の径方向側面３３ｂとリップ部３０の径方向側面３０ａが径方向に対向し、かつ内輪３の軸方向側面３３ｃとリップ部３０の軸方向側面３０ｂが軸方向に対向することにより、ラビリンス部３９が形成されている。そして、内輪３の径方向側面３３ｂと軸方向側面３３ｃの交線（交差部）に沿って、深さに相当する半径ｋの略円形状を有する周溝３２が形成されている。周溝３２の作用は、第１，２実施形態の周溝１２，２２ａ、２２ｂと同様である。半径ｋは、ラビリンス部の幅Ｔよりも長く形成することが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、径方向側面３３ａと軸方向側面３３ｂの交線に沿って周溝３２を形成している。従って、第１，２実施形態の周溝１２，２２ａ，２２ｂに比べ大きな周溝を形成することが可能となる。よって、第２実施形態同様にラビリンス部の長さを十分に確保しつつ大きな周溝３２を形成することにより、より効果的な異物侵入を防止する防塵性能および潤滑剤の漏出を防止する密封性能を有する軸受を構成することが可能となる。
【００３７】
なお、本発明のシールのリップ形状、内輪の外径形状、およびシール溝の形状は、本実施形態に限られるものではなく、リップと内輪面との間に、シール溝を設けラビリンス部が形成されたものであればよい。
【００３８】
【実施例】
次に、第１実施形態、第３実施形態に係るラビリンス構造を有する転がり軸受を用意し、以下の条件にて耐久試験を行い、発明の効果を確認した。比較のため、従来の転がり軸受も用意し、同様の耐久試験を行い、比較検討を行った。
【００３９】
（実施例１）
図１（２）および３に示した、内輪外径部に周溝を２本設けた軸受（第１実施形態の軸受）。
（実施例２）
図４に示した、内輪の軸方向側面と径方向側面の交差部分に周溝を１本設けた軸受（第３実施形態の軸受）。
（比較例１）
全体が金属製のシール（Ｚ板）を装着した軸受（周溝無し）。
（比較例２）
図５において、連結部が金属製のリングで、取付嵌合部とリップ部を柔らかいゴムからなるシール（Ｖシール）を装着した軸受。
（比較例３）
図６に示した、ラビリンス部を形成する内輪面に周溝がない軸受。（ただし、シール外径部の取付嵌合部および外輪の嵌合溝は、図３の構造のものを用いた。）
【００４０】
評価は、内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍの玉軸受（ＪＩＳ名番６２０３）に１ｇのグリースを封入して行った。評価は具体的に以下のように行った。
【００４１】
＜潤滑剤（グリース及び基油）の漏出評価＞
雰囲気温度１００Ｃ、回転数１００００ｒｐｍで、１０００時間の回転試験を行い、グリースおよび基油の減少量を測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
＜防塵性の評価＞
試験雰囲気中に、ＪＩＳ　Ｚ８９０１試験用粉体１の８種（関東ローム）を一定量（２ｇ）充満させて、回転数１８００ｒｐｍで５時間回転試験を行った後、内部に入った前記粉体量を調べた。結果を表１に示す。なお、表１において、○は、軸受内部に全く粉体が入っていない状態を、△は、一部粉体が軸受内部に入っている状態を、そして×は、多量の粉体が軸受内部に入っている状態を示す。
【００４３】
【表１】
2004019722.tif 000003
【００４４】
以上の結果から、本発明の転がり軸受は、潤滑剤の漏出比が５％以下であるのに対し、従来の転がり軸受では、１０％以上の潤滑剤が外部に漏出してしまったことが分かる。
さらに、本発明の転がり軸受は、回転試験後、軸受内部にて全く粉体が確認されていないのに対し、従来の転がり軸受では、軸受内部に粉体が流入してしまったことがわかる。本発明の転がり軸受では、ラビリンス部の周溝までは粉体が流入していたが、周溝によりそれ以上内部への流入が防止されている。
【００４５】
比較例１と比較例２，３を比較すると、複雑な構造を有するラビリンスを設けることにより、グリースの漏出量が減少していることがわかる。しかし、比較例３の場合には、防塵性が比較例２と比べて劣るものであり、単にラビリンスを設ければシールとしての密封性能が向上するというものではないことが分かる。さらに、実施例１，２と比較例２を比較すると、周溝を設けることにより、漏出量が半分以下に減少し、かつ防塵性においても多大な向上が見られている。
これにより、本発明の転がり軸受は、軸受内部の潤滑材の漏出に対する密封性能および軸受外部からの異物侵入を十分に防ぐに足る防塵性能を有していることが確認された。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、異物侵入を防止する防塵性能および潤滑剤の漏出を防止する密封性能に優れ、長期に渡り密封性能を良好に維持し得るプラスチックシールを装着した転がり軸受を提供することができる。これにより、長期に渡るグリースの劣化を抑制することが可能となり、安定して軸受を長期間使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の一種である玉軸受を示す断面図
【図２】ラビリンス部の詳細を示す図１の拡大断面図
【図３】本発明の第２実施形態に係る転がり軸受のラビリンス部の詳細を示すの拡大断面図
【図４】本発明の第３実施形態に係る転がり軸受のラビリンス部の詳細を示すの拡大断面図
【図５】従来の転がり軸受の一種である玉軸受の断面図である。
【図６】従来の転がり軸受を示す図である。
【符号の説明】
１　転がり軸受
２　外輪
３　内輪
４　ボール
５　保持器
６　シール
９，２９，３９　ラビリンス部
１０，２０，３０　リップ部
１２，２２ａ，２２ｂ，３２　周溝
【図１】
2004019722.tif 000004
【図２】
2004019722.tif 000005
【図３】
2004019722.tif 000006
【図４】
2004019722.tif 000007
【図５】
2004019722.tif 000008
【図６】
2004019722.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月1日(2002.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004019722.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004019722.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004019722.tif 000012