(57)【要約】【課題】あらさおよびうねりなどの表面凹凸量が改善されたシール溝の摺動面を有し、かつ、軌道とシール溝との良好な同心度および平行度を確保した密封ころがり軸受を提供することを課題としている。【解決手段】密封シール軸受であって、内周シール溝と外周シール溝のうち少なくとも外周シール溝は仕上げ面を有し、密封シールは外輪の内周シール溝に固定され、密封シールの内周面に設けられたシールリップは内輪の外周シール溝と摺動し、外周シール溝のシールリップとの摺動面の表面凹凸量が２μｍ以下であることを特徴とする密封ころがり軸受によって課題の解決を図る。【選択図】図１
2007092793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪の内周軌道と前記内輪の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記外周シール溝は仕上げ面を有し、前記密封シールは外輪の内周シール溝に固定され、前記密封シールの内周面にはシールリップが設けられ、該シールリップは内輪の外周シール溝の前記仕上げ面と摺動し、前記シールリップと摺動する摺動面となる前記仕上げ面の表面凹凸量が２μｍ以下であることを特徴とする密封ころがり軸受。
【請求項２】
内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪の内周軌道と前記内輪の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記内周シール溝は仕上げ面を有し、前記密封シールは内輪の外周シール溝に固定され、前記密封シールの外周面にはシールリップが設けられ、該シールリップは外輪の内周シール溝の前記仕上げ面と摺動し、前記シールリップと摺動する摺動面となる前記仕上げ面の表面凹凸量が２μｍ以下であることを特徴とする密封ころがり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封ころがり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、密封ころがり軸受は、例えば、図７(中心線Ｘ−Ｘの上側半断面図)および図７を詳細に説明している図８(図７のＡｚ部)、図９、図１０に示す複列ころがり軸受Ｈｚのように、外輪１ｚ、内輪２ｚ、外輪１ｚの内周軌道１１ｚと内輪２ｚの外周軌道２１ｚとの間に配置されているボール３ｚを保持する保持器４ｚ、および軸受内に潤滑剤Ｇを保持し、かつ外部から水などの異物の浸入を防止する密封シール５ｚから構成されている。
【０００３】
一般的に、密封シール５ｚは、外輪１ｚの内周シール溝１５ｚに固定され、内輪２ｚの外周シール溝２５ｚと密封シール５ｚのシールリップ５１ｚとが摺動状態を保ちながら、外部からの水などの侵入を防止し、また、内部に充填されたグリースＧなど潤滑剤の漏洩を防止している。
【０００４】
自動車のエンジンルーム内に設置されている自動車用補機(コンプレッサ、オルタネータ、など)はエンジンの回転がベルトによって伝動され、ベルト伝動部に使用されるアイドラプーリ、テンションプーリには密封ころがり軸受が使用されている。
【０００５】
近年、小型化、軽量化とコストダウンの影響により、密封ころがり軸受が外気に晒される状態が多く、使用環境としては益々厳しくなっている。このような場合、密封ころがり軸受に直接水がかかることもあり、密封ころがり軸受には、より厳しい耐浸水性が要求される。
【０００６】
密封ころがり軸受の内部に水、泥水などの異物が浸入した場合、グリースの変質、潤滑性能の低下、軸受の低寿命化などの問題が生じる。
この耐浸水性の改善には、密封シールの改良、内輪と密封シールの摺動状態を改良するなどの方法がある。
【０００７】
しかし、外輪１ｚ、内輪２ｚは、それぞれ内周軌道１１ｚ、外周軌道２１ｚおよび内周シール溝１５ｚ、外周シール溝２５ｚを旋削加工若しくは鍛造加工で成形した後に、熱処理を施すが、熱処理により外輪１ｚおよび内輪２ｚの変形も発生するのが普通である。
【０００８】
そのために、熱処理後に外輪１ｚおよび内輪２ｚはそれぞれ各軌道の研削加工を行うが、それぞれのシール溝１５ｚ、２５ｚは旋削又は鍛造加工のままで研削加工または旋削加工など仕上げ加工を施さないから、外周シール溝２５ｚの摺動面２５１ｚの表面凹凸量は修正されないし、また、各軌道１１ｚ、２１ｚと各シール溝１５ｚ、２５ｚとの同心度や平行度も修正されない。
【０００９】
外輪１ｚの内周シール溝１５ｚおよび内輪２ｚの外周シール溝２５ｚの拡大図を図９、図１０に示しているがシールリップ５１ｚとの摺動面２５１ｚは熱処理後に加工していないので、表面凹凸量は熱処理による変形などにより大きい数値の状態が改善されていない。
【００１０】
従って、取付けられた密封シール５ｚのシールリップ５１ｚと外周シール溝２５ｚの摺動面２５１ｚとの摺動状態が良好になっていない場合があり、厳しい耐浸水性の要求に対しては、対応できない虞がある。
【００１１】
この摺動状態の改善に関しての提案がある(例えば、特許文献１を参照)。
【特許文献１】特開平６-２４６５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１では、軌道の熱処理による変形を修正するために、熱処理後に軌道とシール溝を切削加工し、その後に、軌道を研削するという加工工程をとっている。
【００１３】
しかしながら、密封性の向上には、軌道とシール溝との同心度が良好である必要性は勿論であるが、さらに、シール溝のあらさやうねりなどの表面凹凸量を小さくして、シールリップと摺動面との摺動状態を改善させる必要がある。
【００１４】
特許文献１では、同心度についての改良であって、シール溝のあらさやうねりなどの表面凹凸量の改良に関しては言及されていない。
【００１５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、本発明は、あらさおよびうねりなどの表面凹凸量が改善されたシール溝の摺動面を有し、あわせて、軌道とシール溝との良好な同心度および平行度を確保した密封ころがり軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明は、
内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪の内周軌道と前記内輪の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記外周シール溝は仕上げ面を有し、前記密封シールは外輪の内周シール溝に固定され、前記密封シールの内周面にはシールリップが設けられ、該シールリップは内輪の外周シール溝の前記仕上げ面と摺動し、前記シールリップと摺動する摺動面となる前記仕上げ面の表面凹凸量が２μｍ以下であることを特徴とする密封ころがり軸受を提供する。
【００１７】
また、本発明は、
内周軌道と両端部に内周シール溝とを有する外輪と、
前記内周軌道に対向する外周軌道と両端部に前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪の内周軌道と前記内輪の外周軌道との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる密封ころがり軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記内周シール溝は仕上げ面を有し、前記密封シールは内輪の外周シール溝に固定され、前記密封シールの外周面にはシールリップが設けられ、該シールリップは外輪の内周シール溝の前記仕上げ面と摺動し、前記シールリップと摺動する摺動面となる前記仕上げ面の表面凹凸量が２μｍ以下であることを特徴とする密封ころがり軸受を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、あらさおよびうねりなどの表面凹凸量が改善されたシール溝の摺動面を有し、かつ、軌道とシール溝との良好な同心度および平行度を確保した密封ころがり軸受を提供する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１、図２、図３、図４を参照して本発明の実施形態１を説明する。
【００２１】
図１は本実施形態の密封ころがり軸受の中心線Ｘ−Ｘの上半分断面図である。
本実施形態の密封ころがり軸受Ｈ１は外輪１、内輪２、ボール３、ボールを保持する保持器４、および軸受内に潤滑剤Ｇを保持し、かつ外部から水などの異物の浸入を防止する密封シール５から構成されている。
【００２２】
以下に、個々の構成部品について説明するが、本実施形態は軸方向中心線ＣＬに対し対象であるから、図１のＡ部拡大図である図２、図３、図４を参照しながら、図中、左側について主に説明をする。
【００２３】
外輪１は、複列の内周軌道１１、１１を有し両端部には内周シール溝１５、１５を有している。
【００２４】
内周シール溝１５は外輪１の内周面１２の軸方向外方に向いた所定位置から径方向外方に向って中心線Ｘ−Ｘに略直角な平面１５１と、平面１５１の径方向所定位置から軸方向外方に向かう第１円筒部１５２と、第１円筒部１５２から軸方向外方および径方向内方に向いた傾斜面１５３と、傾斜面１５３に続いて傾斜面１５３の所定位置から軸方向外方に向かう第２円筒部１５４と、によって形成されている。
【００２５】
熱処理を施した後、内周面１２を基準に内周軌道１１を研削加工するが、その際、傾斜面１５３若しくは傾斜面１５３と平面１５１とを内周面１２基準で旋削加工若しくは研削加工を施して仕上げ面とすることによって、中心線Ｘ-Ｘに対して傾斜面１５３の同心度および平面１５１の平行度（軸方向振れ）が改善される。（図１、図２、図３を参照）
内輪２は、外輪１の複列の内周軌道１１、１１に対向する外周軌道２１、２１を有し、両端には、外周シール溝２５、２５を有している。
【００２６】
外周シール溝２５は外周面２２の軸方向外方の所定位置から径方向内方に向かう第１傾斜面２５１と、第１傾斜面２５１の径方向内方の所定位置から軸方向外方に向かう第１円筒面２５２と、第１円筒面２５２から軸方向外方および径方向外方に向いた第２傾斜面２５３と、第２傾斜面２５３に続いて所定位置から軸方向外方に向かう第２円筒面２５４と、によって形成されている。第１傾斜面２５１は中心線Ｘ-Ｘに対して、略直角に近い傾斜面として形成されている。
【００２７】
内輪２の熱処理後に、外周軌道２１を研削加工するが、その際に、外周シール溝２５の第１傾斜面２５１を外周軌道２１または外周面２２を基準として、研削加工若しくは旋削加工を施して仕上げ面とし、表面凹凸量２μｍ以下に仕上げている。そのため、第１傾斜面２５１のあらさやうねり等による表面凹凸量が小さくなると共に、中心線Ｘ-Ｘに対して、第１傾斜面２５１の同心度および平行度（軸方向振れ）が改善される。
【００２８】
本実施形態においては、後述するように、特に第１傾斜面２５１はシールリップ５１との摺動面となるので、研削加工若しくは旋削加工による仕上げ面とし、摺動面のあらさ、うねりおよび内周軌道１１に対する平行度（軸方向振れ）を小さくする必要がある。
【００２９】
本実施形態では、外輪１の内周シール溝１５と内輪２の外周シール溝２５との両方について、熱処理後の研削加工若しくは旋削加工の対象とするのがよいが、密封シール５との摺動面となる内輪２の第１傾斜面２５１に対してのみ仕上げ加工を施してもよい(図１、図２、図４を参照)。
【００３０】
また、本実施形態では、前述のように、内輪２については、第１傾斜面２５１を仕上げ面としているが、密封シール５のシールリップ５１が第１傾斜面２５１だけでなく、例えば、第２円筒面２５４とも摺動する別の形式のシールリップを有する密封シールの場合は、第２円筒面２５４をも仕上げ面として実施するものである。
【００３１】
密封シール５は、芯金５２と、芯金５２の周囲に加硫工程によって焼き付けられているゴムなどの弾性体５３からなり、弾性体５３の外周側に固定部５４を有し、内周側は、シールリップ５１を有している。
【００３２】
芯金５２は円筒部５２１と円筒部５２１の所定位置から径方向内方に直角に折り曲げられたフランジ部５２２からなり、密封シール５がころがり軸受に取付けられたときに外面となる側（反ボール側）に弾性体５３は主に焼き付けられている。
【００３３】
芯金５２の円筒部５２１の径方向外方に固定部５４が形成されている。
【００３４】
フランジ部５２２の径方向内方にシールリップ５１が形成されている。
【００３５】
シールリップ５１は、第１ラジアルリップ５１１、第２ラジアルリップ５１２およびアキシャルリップ５１３とからなっている。
【００３６】
ボール３は保持器４によって保持され外輪１と内輪２との間に、介装されている。
【００３７】
グリースＧは軸受内部に所定量封入されている。
【００３８】
次に、密封シール５をころがり軸受に組みこんだ状態について説明する。
【００３９】
密封シール５の固定部５４は外輪１の内周シール溝１５に固定される。
【００４０】
シールリップ５１の第１ラジアルリップ５１１および第２ラジアルリップ５１２は、外周シール溝２５の第２円筒面２５４および内輪１の外周面２２とラビリンス隙間になっていて摺動はしない。
【００４１】
アキシャルリップ５１３は第１傾斜面２５１を摺動面としているが、第１傾斜面２５１が研削加工若しくは旋削加工による仕上げ面になっていて表面凹凸量が小さいので、摺動状態は良好になる。
【００４２】
アキシャルリップ５１３と第１傾斜面２５１との接触状態が上記のように、良いため高密封化が可能となるし、アキシャルリップ５１３の磨耗が少なく、さらに第１傾斜面２５１と内輪２の軌道溝２１との同心度および平行度(軸方向振れ)が良いのでシールリップ５１と第１傾斜面２５１との間の接触圧が円周方向で一定化し、また、さらに、第１傾斜面２５１の同心度、平行度の値が小さいので、軸受の一回転中のトルク変動も押さえられる。
【００４３】
第１ラジアルリップ５１１，アキシャルリップ５１３で囲まれている外周シール溝２５の空間は外部から異物が浸入した場合若しくは内部からグリースなど潤滑剤が漏れた場合、それらの溜まり場として必要な空間である。
【００４４】
次に、内輪２の外周シール溝２５の第１傾斜面２５１(摺動面)のみを旋削加工による仕上げ面とした密封ころがり軸受Ｈ１を製作し、旋削加工していない比較例と比較実験をした結果を下記に示す。
なお、外輪１の内周シール溝１５は仕上げ加工を施していない。
【００４５】
評価軸受：複列ころがり軸受(複列アンギュラ玉軸受)
軸受仕様：内径:３５ｍｍ、外径：５２ｍｍ、幅：２０ｍｍ
試験内容：水中で一定時間回転させたときの水浸入量測定
試験結果：下記
第１傾斜面の    第１傾斜面の    水浸入量
旋削加工有無  表面凹凸量(μｍ)  （ｇ）
無        １９        ０，０５
３２        ０，５２
２８        ０，１８
１７        ０，０７
有          ２        ０，００
１        ０，０１
２        ０，０１
２        ０，０１
１        ０，００
(註)摺動面の表面凹凸量は、あらさやうねりを含む円周上の最大表面凹凸量であり、両側の摺動面の大きい方の数値である。
【００４６】
熱処理後に、内輪２の摺動面(本実施形態では第１傾斜面２５１)お
よび密封シール５の固定部５４を固定する外輪１の内周シール溝１５の平面１５１および傾斜面１５３を研削又は旋削加工して仕上げ面とすることが最も良いが、内輪２の摺動面(第１傾斜面２５１)のみの旋削加工でも表面凹凸量を２μｍ以下にすると十分な効果が得られることがわかった。これは、固定部５４に比べてアキシャルリップ５１３と第１傾斜面２５１とは接触面積が小さく、かつ動的な接触をするため、密封性への影響度が大きいためである。
【００４７】
従って、本実施形態に於いては、アキシャルリップ５１３と摺動する第１傾斜面２５１の表面凹凸量を２μｍ以下に加工することだけで効果が確認されたので、他の部位は旋削加工若しくは研削加工による仕上げがされていなくてもよいが、内輪２の第１傾斜面２５１を仕上げ面とすることに加えて、外輪１の内周シール溝１５などを仕上げ面とすることにより同心度や平行度を改善して、更なる効果を奏することができる。
【００４８】
本実施形態に示されている形式の密封シール以外の形式も有るので、密封シールの仕様に基づいて、仕上げ加工の部位を決定することができ、好適な摺動状態が得られる。
【００４９】
これら、仕上げ加工は成形バイトまたは成形砥石を使用すれば問題なく加工できる。
【００５０】
以上の説明では複列ころがり軸受を用いたが、変形例として単列ころがり軸受Ｈ２において実施した場合を図５に示す。
【００５１】
本変形例は実施形態１の複列ころがり軸受Ｈ１を単列ころがり軸受Ｈ２に変更した例であり、他の部分ならびに符号に関しては重複するので説明を省略する。
【００５２】
(実施形態２)
次に、外輪１の内周シール溝１５に密封シール５との摺動面を設け、内輪２の外周シール溝２５に密封シール５の固定部５４を固定する密封ころがり軸受Ｈ３を図６に示す。
【００５３】
前述した実施形態１は内輪２の外周シール溝２５に密封シール５との摺動面を設けているが、実施形態２では内輪２の外周シール溝２５を実施形態１における外輪１の内周シール溝１５の形状に形成して密封シール５の固定部とし、外輪１の内周シール溝１５を実施形態１の内輪２の外周シール溝２５と同一形状に形成してシールリップ５１との摺動面を設ける。
【００５４】
密封シール５は内周側を内輪２への固定部５４、外周側をシールリップ５１とした構成にする。
【００５５】
実施形態１とは、密封シールとの関係において、外輪１と内輪２の機能を置換えた関係にしている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態１を説明する上側半断面図を示す。
【図２】実施形態１の要部を示す。
【図３】実施形態１の外輪の要部を示す。
【図４】実施形態１の内輪の要部を示す。
【図５】実施形態１の変形例を示す。
【図６】本発明の実施形態２を説明する上側半断面図を示す。
【図７】従来例を説明する上側半断面図である。
【図８】図７の部分説明図を示す。
【図９】従来例の外輪の説明図を示す。
【図１０】従来例の内輪の説明図を示す。
【符号の説明】
【００５７】
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３：密封ころがり軸受
１：外輪
１１：内周軌道
１２:内周面
１３：外周面
１５：内周シール溝
１５１:平面
１５２:第１円筒部
１５３：傾斜面
１５４：第２円筒部
２:内輪
２１:外周軌道
２２:外周面
２５:外周シール溝
２５１：第１傾斜面
２５２:第１円筒面
２５３:第２傾斜面
２５４:第２円筒面
３：ボール
４:保持器
５：密封シール
５１:シールリップ
５１１：第１ラジアルリップ
５１２:第２ラジアルリップ
５１３:アキシャルリップ
５２:芯金
５２１:円筒部
５２２:フランジ部
５３:弾性体
５４:固定部
Ｇ：グリース
【図１】
2007092793.tif 000003
【図２】
2007092793.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007092793.tif 000007
【図６】
2007092793.tif 000008
【図７】
2007092793.tif 000009
【図８】
2007092793.tif 000010
【図９】
2007092793.tif 000011
【図１０】
2007092793.tif 000012