(57)【要約】【課題】  厳しい条件下で使用する場合でも、外部からの異物の侵入防止を図ると共に、内部からの潤滑剤の漏出を防止し、更に、軸受寿命の向上を図る。【解決手段】  密封性シール２ａの内周縁部に設けた内側シールリップ１３ａの先端縁を、内輪６の端部外周面に形成したシール溝１５を構成する１対の側壁面１６ａ、１６ｂのうちの内側の側壁面１６ａに、全周に亙り摺接させる。上記先端縁とこの内側の側壁面１６ａとの摺接部の、上記内輪６の径方向に関する幅をＷとし、この側壁面のうちのこの先端縁が摺接する部分に生じた凝着物のこの径方向に関する長さの最大値をＤとした場合に、Ｄ／Ｗ＜１を満たす様に、各部の寸法を規制する。【選択図】  図１
2005226686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各転動体を設置した内部空間の端部開口を塞ぐ為、その径方向一端部を上記外輪の軸方向端部外周面とこの内輪の軸方向端部内周面とのうちの一方の周面に固定すると共に、その径方向他端部をこの外輪の軸方向端部外周面と上記内輪の軸方向端部内周面とのうちの他方の周面に設けられた側壁面に摺接させた密封性シールとを備えた密封装置付転がり軸受に於いて、
この密封性シールの径方向他端部と上記側壁面との摺接部の、この側壁面を有する部材の径方向に関する幅をＷとし、この側壁面のうちのこの径方向他端部が摺接する部分に生じた凝着物の、この径方向に関する長さの最大値をＤとした場合に、Ｄ／Ｗ＜１を満たす事を特徴とする密封装置付転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車用の空気調和装置を構成するコンプレッサ、自動車用の発電機であるオルタネータ等の、自動車用補機等、各種機械装置の回転支持部に組み込んで使用する、密封装置付転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機に組み込んで冷媒を圧縮するコンプレッサや、自動車用の発電機であるオルタネータ等の自動車用補機は、自動車用のエンジンのクランクシャフトにより駆動すべく、これら自動車用補機とクランクシャフトとにそれぞれ設けた１対のプーリ同士の間に無端ベルトを掛け渡している。又、この自動車用補機に設けたプーリを、固定の部分に対し回転自在に支持する為に転がり軸受を使用している。この様な自動車用補機は、運転時に、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる場合がある。特に、近年は、小型・軽量化、コスト低減等を図る事の影響として、自動車用補機にプーリを支持する為に組み込む転がり軸受が外気に曝された状態で使用される場合が増大している。この為、この転がり軸受に雨水、泥水等の異物が直接降りかかる事が多くなり、この転がり軸受の内部にこの異物が侵入する事により、軸受寿命が低下すると言った問題が生じる可能性がある。この様な問題は、自動車用補機以外でも、屋外で使用される場合がある回転機械装置で、同様に生じる場合がある。
【０００３】
この様な厳しい条件で使用される転がり軸受で発生する問題を解決する為に、従来からこの転がり軸受の両端部に、所謂接触型の密封性シールを組み込んで、密封装置付転がり軸受とする事も行なわれている。この密封性シールは、この転がり軸受の外部からの雨水、泥水等の異物の侵入、又はこの転がり軸受の内部に封入したグリース、潤滑油等の潤滑剤の外部への漏出を防止したり、或はこれら両者を防止する役目を果たす。
【０００４】
図５〜６は、自動車用空気調和装置を構成するコンプレッサの回転支持部に組み込んで、プーリを固定の部分に対し回転自在に支持する為の、密封装置付転がり軸受の従来構造の１例を示している。この密封装置付転がり軸受は、複列玉軸受１の両端部に１対の密封性シール２、２を組み込んでいる。この複列玉軸受１は、内周面に複列の外輪軌道３、３を形成した外輪４と、外周面に複列の内輪軌道５、５を形成した内輪６と、これら各外輪軌道３、３と各内輪軌道５、５との間に複数個ずつ転動自在に設けた、それぞれが転動体である玉７、７とを備える。
【０００５】
又、１対の保持器８、８によりこれら各玉７、７を転動自在に保持すると共に、上記１対の密封性シール２、２により、上記外輪４の内周面と上記内輪６の外周面との間で上記各玉７、７を設置した内部空間９の両端開口を塞いでいる。これら各密封性シール２、２は、図６に詳示する様に、鋼板等の金属板を円輪状に形成して成る芯金１０で、ゴムの如きエラストマー等の弾性材１１を補強する事により、全体を円輪状に形成している。この弾性材１１の外周縁部は、上記芯金１０の外周縁よりも少しだけ径方向外方に突出させており、この突出させた部分を、上記外輪４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１２、１２に内嵌固定している。一方、上記弾性材１１の内周縁部は、上記芯金１０の内周縁よりも径方向内方に十分に突出させて、この突出させた部分の先端部に、内側、外側、２本のシールリップ１３、１４を形成している。そして、上記内輪６の両端部外周面にそれぞれ全周に亙ってシール溝１５、１５を形成すると共に、これら各シール溝１５、１５を構成する１対の側壁面１６ａ、１６ｂのうち、軸方向内側（軸方向に関して「内側」とは各玉７、７を設置した内部空間９側を言い、図６の右側。以下同じ。）の側壁面１６ａに、上記内側シールリップ１３の先端縁を全周に亙って摺接させている。又、上記内輪６の両端部外周面で上記各シール溝１５、１５よりも軸方向外側（軸方向に関して「外側」とは外部空間側を言い、図６の左側。以下同じ。）に外れた部分の外周面に、上記外側シールリップ１４の先端部を、微小隙間を介して対向させている。この様な密封装置付転がり軸受は、図示しないコンプレッサを構成する固定の部分に上記内輪６を外嵌固定すると共に、やはり図示しないプーリに上記外輪４を内嵌固定した状態で使用する。尚、図示は省略するが、外側シールリップ１４の先端部を、内輪６の両端部外周面で各シール溝１５、１５よりも軸方向外側に外れた部分の外周面に、全周に亙って摺接させる場合もある。即ち、密封性シールの先端縁を、離隔した２個所位置で、内輪の端部外周面に全周に亙って摺接させる場合もある。
【０００６】
上述の様に構成する密封装置付転がり軸受によれば、一般的な使用状態で、上記各玉７、７を設置した内部空間９内に封入したグリースが外部に漏出する事を或る程度防止できると共に、外部に存在する雨水、泥、塵等の各種異物が上記内部空間９内に侵入する事を或る程度防止できる。
【０００７】
上記外輪４の両端部に形成した係止溝１２、１２や、上記内輪６の両端部に形成したシール溝１５、１５は、一般的には、旋削加工のみを施す事により造っている。又、この旋削加工は、一般的に、上記外輪４及び内輪６の熱処理工程以前に行なう。これら外輪４及び内輪６の熱処理工程後の加工工程で、上記係止溝１２、１２及びシール溝１５、１５を追加工する事は少ない。そして、熱処理工程時に発生した、溶着物、スラッジ等の凝着物が、上記係止溝１２、１２やシール溝１５、１５に付着し除去されないままの状態となっている。この為、熱処理工程後の工程で、複列玉軸受１に密封性シール２、２を装着した場合に、これら各密封性シール２、２の外周縁部と係止溝１２、１２の内面との間や、これら各密封性シール２、２の先端縁とシール溝１５、１５の内側の側壁面１６ａとの間に、上記凝着物により隙間が生じる可能性がある。即ち、この凝着物が上記密封性シール２、２の外周縁部や先端縁を押し上げて、この外周縁部と係止溝１２、１２の内面との間や、この先端縁と内側の側壁面１６ａとの間に隙間を形成する可能性がある。特に、密封性シール２、２の先端縁とこの内側の側壁面１６ａとの摺接部の面積は小さい為、上記隙間が生じ易い。そして、この隙間が生じた場合には、密封装置付転がり軸受の回転時のみならず静止時に於いても、外部から雨水、泥水等の異物が内部空間９内に侵入したり、内部に封入するグリース、潤滑油等の潤滑剤が外部へ漏出する可能性がある。特に、上述の様なコンプレッサ用等の、自動車用補機に組み込んでプーリを固定の部分に対し回転自在に支持する為に使用する転がり軸受の場合には、前述した様に自動車用補機が、運転時に、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる状態で使用される場合が多い事から、各玉７、７を設置した内部空間９内に異物が侵入する可能性が高い。
【０００８】
又、密封装置付転がり軸受の回転時には、上記シール溝１５の内側の側壁面１６ａに生じた凝着物により、内側シールリップ１３の先端縁が早期に摩耗して、軸受寿命が急激に低下する可能性もある。尚、上記凝着物としては、主に、旋削工程で発生した旋削屑（金属片）が上記係止溝１５やシール溝１２に付着したままの状態で熱処理を施す事により発生する溶着物や、熱処理工程前に洗浄液として使用した油分が、上記係止溝１５やシール溝１２に付着したままの状態で熱処理を施す事により発生するスラッジ等がある。
【０００９】
又、図５〜６に示した従来構造の場合には、密封性シール２、２の内周縁部に設けた内側シールリップ１３の先端縁を、内輪６の端部外周面に形成したシール溝１５の内側の側壁面１６ａに摺接させているが、密封性シール２、２の内周縁部に設けたシールリップの先端縁を、上記シール溝１５の外側の側壁面１６ｂに摺接させる場合もある。この場合も、これら先端縁と外側の側壁面１６ｂとの摺接部に凝着物が存在すると、この摺接部に隙間が生じたり、この先端縁が早期に摩耗して、上述した不都合と同様の不都合が生じる。  又、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−４２１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の密封装置付転がり軸受は、この様な事情に鑑みて、前述した様な雨水、泥水等の異物が直接降りかかる様な厳しい条件下で使用する場合でも、外部からの異物の侵入防止を図ると共に、内部に封入した潤滑剤の漏出防止を図り、更に、密封性シールの径方向端部の摩耗を抑えて、軸受寿命の向上を図るべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の密封装置付転がり軸受は、前述した従来構造の密封装置付転がり軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数の転動体と、密封性シールとを備える。
このうちの外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記複数の転動体は、上記外輪軌道とこの内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記密封性シールは、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間で上記各転動体を設置した内部空間の端部開口を塞ぐ為、その径方向一端部をこの外輪の軸方向端部外周面と上記内輪の軸方向端部内周面とのうちの一方の周面に固定すると共に、その径方向他端部を上記外輪の軸方向端部外周面と上記内輪の軸方向端部内周面とのうちの他方の周面に設けられた側壁面に摺接させている。
【００１３】
特に、本発明の密封装置付転がり軸受に於いては、上記密封性シールの径方向他端部と上記側壁面との摺接部の、この側壁面を有する部材の径方向に関する幅をＷとし、この側壁面のうちのこの径方向他端部が摺接する部分に生じた凝着物の、この径方向に関する長さの最大値をＤとした場合に、Ｄ／Ｗ＜１を満たしている。尚、この凝着物が全く存在しない場合もあるが、この場合にはこの最大値Ｄが０となる。又、上記「側壁面」は、前述したシール溝を構成する側壁面に限定するものではなく、上記他方の周面を有する部材に設けられた、円筒面ではない曲面又は平面であれば良い。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に構成する本発明の密封装置付転がり軸受によれば、内輪及び外輪の熱処理工程時に、他方の周面に設けた側壁面のうちの密封性シールの径方向他端部が摺接すべき部分に凝着物が生じた場合でも、これら側壁面と径方向他端部との摺接部に隙間を生じにくくできる。この為、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる様な厳しい条件下で使用する場合でも、軸受回転時のみならず、静止時に於いても、外部からの雨水、泥水等の異物の侵入防止を図れる。更に、内部に封入したグリース、潤滑油等の潤滑剤の漏出防止も図れる。又、上記凝着物が生じた場合でも上記密封性シールの径方向他端部を摩耗しにくくでき、軸受寿命の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
又、好ましくは、上述の密封装置付転がり軸受を、自動車用補機を構成するプーリを固定の部分に対し回転自在に支持する回転支持部に組み込んだ状態で使用する。
この好ましい構成の場合、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる厳しい条件下で使用する場合が多くなる。この為、密封性シールの径方向他端部と側壁面との摺接部の、この側壁面を有する部材の径方向に関する幅Ｗと、この側壁面に生じた凝着物のこの径方向に関する長さの最大値Ｄとの比Ｄ／Ｗを規制する事により、外部からの異物の侵入防止を図れると言った、本発明により得られる効果が顕著になる。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例を示している。尚、本実施例の特徴は、前述の様な厳しい条件下で使用する場合でも外部からの異物の侵入防止を図ると共に、内部に封入した潤滑剤の漏出防止を図り、更に、軸受寿命の向上を図るべく、密封性シール２ａの先端縁と内輪６の両端部外周面に設けたシール溝１５を構成する内側の側壁面１６ａとの摺接部の所定方向の幅と、この摺接部に生じた凝着物の寸法との関係を規制した点にある。その他の転がり軸受部分及び密封性シール２ａの構造は、前述の図５〜６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。
【００１７】
本実施例の場合には、各密封性シール２ａの内周縁部に、内部空間９側と外部空間側とにそれぞれ向いた、内側、外側、２本のシールリップ１３ａ、１４を設けている。そして、このうちの内側シールリップ１３ａの先端縁を、上記内輪６の両端部外周面に形成したシール溝１５を構成する内側の側壁面１６ａに、全周に亙って摺接させている。特に、本実施例の場合には、上記内側シールリップ１３ａの先端縁とこの内側の側壁面１６ａとの摺接部の、上記内輪６の径方向（図１の上下方向）に関する幅をＷと定義すると共に、この内側の側壁面１６ａで上記内側シールリップ１３ａの先端縁が摺接する部分に生じた凝着物の、上記内輪６の径方向に関する長さのうちの最大値をＤと定義する。そして、この様に幅Ｗと最大値Ｄとを定義した場合に、Ｄ／Ｗ＜１を満たす様に各部の寸法を規制している。この様に、上記摺接部の幅Ｗに対する上記凝着物の長さの最大値Ｄの比Ｄ／Ｗを規制する為に、例えば、次の方法を採用する。上記内輪６を製造する際の熱処理工程後に、上記シール溝１５の内側の側壁面１６ａにバレル仕上げ、ホーニング仕上げ、旋削加工、研削加工を施したり、この側壁面１６ａをやすり、サンドペーパー等により磨く。この様な方法を採用する事により、上記凝着物の長さの最大値Ｄを小さくしたり、この凝着物を除去し易くできる。又、上記方法以外に、上記シール溝１５の内側の側壁面１６ａにショットピーニング処理を施したり、水圧洗浄、ブラシ洗浄等を施す事により、上記凝着物の長さの最大値Ｄを小さくしたり、この凝着物を除去しても良い。
【００１８】
上述の様に構成する本実施例の密封装置付転がり軸受によれば、内輪６の熱処理工程時に、この内輪６の外周面に設けたシール溝１５の内側の側壁面１６ａで、密封性シール２ａの内周縁部に設けた内側シールリップ１３ａの先端縁が摺接すべき部分に、溶着物、スラッジ等の凝着物が生じた場合でも、上記内側の側壁面１６ａと上記先端縁との摺接部に隙間を生じにくくできる。即ち、本実施例の密封装置付転がり軸受によれば、上記内側シールリップ１３ａの先端縁で上記内側の側壁面１６ａに摺接する部分の、この側壁面１６ａに沿った方向の幅が、上記凝着物のこの幅方向に関する長さよりも大きくなる。この為、この凝着物が上記内側シールリップ１３ａの先端縁を押し上げた場合でも、この先端縁の内周側と外周側とのうちの少なくとも一方の縁部と上記内側の側壁面１６ａとの間に隙間が形成されにくくなる。この為、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる様な厳しい条件下で使用する場合でも、軸受回転時のみならず、静止時に於いても、外部からの異物の侵入防止を図れる。更に、内部に封入したグリース、潤滑油等の潤滑剤の漏出防止も図れる。又、上記凝着物が生じた場合でも上記内側シールリップ１３ａの先端縁を摩耗しにくくでき、軸受寿命の向上を図れる。
【００１９】
又、本実施例の密封装置付転がり軸受の場合には、自動車用補機である、自動車用空気調和装置用のコンプレッサを構成するプーリを、固定の部分に対し回転自在に支持する回転支持部に組み込んだ状態で使用する。この為、本例の場合には、雨水、泥水等の異物が直接降りかかる厳しい条件下で使用する場合が多くなる。従って、上記内側シールリップ１３ａの先端縁と上記シール溝１５の内側の側壁面１６ａとの摺接部の、上記内輪６の径方向に関する幅Ｗと、この内側の側壁面１６ａに生じた凝着物の、この内輪６の径方向に関する長さの最大値Ｄとの比Ｄ／Ｗを規制する事により、外部からの異物の侵入防止を図れると言った、本発明により得られる効果が顕著になる。
【００２０】
次に、本実施例の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。この実験は、上述の図１に示した、複列玉軸受１に１対の密封性シール２ａを設けて成る密封装置付転がり軸受と同様の構造を有するものを使用する。そして、本実験の前段階として、内輪６の外周面に設けたシール溝１５の内側の側壁面１６ａで、シールリップ１３ａの先端縁が摺接すべき部分に生じた凝着物の大きさを予め測定し、この内輪６の径方向に関するこの凝着物の長さのうちの最大値Ｄを求めた。又、上記内側の側壁面１６ａと密封性シール２ａの内周縁部に設けた内側シールリップ１３ａの先端縁との摺接部の、上記内輪６の径方向に関する幅Ｗを求めた。そして、上記最大値Ｄと幅Ｗとの比Ｄ／Ｗを１未満（Ｄ／Ｗ＜１）とした密封装置付転がり軸受（本発明品）と、同じく１以上（Ｄ／Ｗ≧１）とした密封装置付転がり軸受（比較例）との２種類で、それぞれ５個ずつ用意した。そして、これら各本発明品と各比較例とで、水没試験評価を行なった。
【００２１】
又、本実験で使用した複列玉軸受１の諸元は、以下の通りである。
内径        −−−  ３５mm
外径        −−−  ５２mm
幅          −−−  ２０mm
各玉の直径  −−−  ５．５５６mm
玉数        −−−  １４個ずつの２列（合計２８個）
尚、図２は、内輪６の内側の側壁面１６ａ（図１参照）に付着した凝着物のうち、溶着物の代表例を、この内輪６の軸方向から写したものを示している。又、図３は、この凝着物のうち、スラッジの代表例を、この内輪６の軸方向から写したものを示している。又、図２、３に、溶着物又はスラッジの代表例の、この内輪６の径方向に関する長さを、Ｄ1 、Ｄ2 として表している。この為、上記側壁面１６ａで内側シールリップ１３ａの先端縁が摺接する部分に、凝着物として、図２、３に示した溶着物及びスラッジのみが存在する場合には、Ｄ1 、Ｄ2 のうちの大きい値が、上記最大値Ｄとなる。
【００２２】
本実験の水没試験は、上述の様な各本発明品と各比較例とを、水深１００mmの水槽中に水没させた状態で、３０００min-1 の回転速度で、２時間回転させ続けた後、この水槽中から取り出して、内部への水の浸入量を測定した。図４は、この様にして行なった実験結果を示している。更に、上記各本発明品での水の浸入量の最大値と、上記各比較例での水の浸入量の最大値とを比較した結果を、次の表１に示している。
【００２３】
【表１】
2005226686.tif 000003
【００２４】
上記図４及びこの表１に示した実験結果から明らかな様に、Ｄ／Ｗを１未満とした、本発明の範囲に属する本発明品の場合には、内部への水の浸入量を十分に少なくできた。これに対して、Ｄ／Ｗを１以上とした、本発明の範囲から外れる比較例の場合には、内部への水の浸入量が多くなった。この様な実験結果から、本発明により良好な効果を得られる事を確認できた。
【００２５】
尚、上述した実施例の場合には、密封性シール２ａの内側シールリップ１３ａの先端縁とシール溝１５の内側の側壁面１６ａとの摺接部の、内輪６の径方向に関する幅Ｗと、この内側の側壁面１６ａに生じた凝着物の、この内輪６の径方向に関する長さの最大値Ｄとの比Ｄ／Ｗを規制する場合に就いて説明した。但し、本発明はこの様な構造に限定するものではなく、例えば、密封性シールの内周縁部に設けたシールリップの先端縁を、シール溝を構成する軸方向外側の側壁面に摺接させる構造にも本発明を適用できる。この場合には、当該摺接部の、内輪の径方向に関する幅Ｗと、この外側の側壁面に生じた凝着物の、この内輪の径方向に関する長さの最大値Ｄとの比Ｄ／Ｗを、Ｄ／Ｗ＜１を満たす様に規制する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例を示す、図６のＡ部拡大断面相当図。
【図２】シール溝の内側の側壁面に付着した溶着物の代表例を写した図。
【図３】同じくスラッジの代表例を写した図。
【図４】実施例の効果を確認する為に行なった実験結果を示すグラフ。
【図５】密封装置付転がり軸受の従来構造の１例を示す部分断面図。
【図６】図５のＢ部拡大断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１    複列玉軸受
２、２ａ  密封性シール
３    外輪軌道
４    外輪
５    内輪軌道
６    内輪
７    玉
８    保持器
９    内部空間
１０    芯金
１１    弾性材
１２    係止溝
１３、１３ａ  内側シールリップ
１４    外側シールリップ
１５    シール溝
１６ａ、１６ｂ  側壁面
【図１】
2005226686.tif 000004
【図２】
2005226686.tif 000005
【図３】
2005226686.tif 000006
【図４】
2005226686.tif 000007
【図５】
2005226686.tif 000008
【図６】
2005226686.tif 000009