(57)【要約】      （修正有）【課題】  シールリップが摺接する摺動面の平滑性を簡便な手段で確保し、高密封性を有する安価な製品を提供する。【解決手段】  外周に軌道面を有する内輪１０と、内周に軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在された複数のボールと、内輪と外輪間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップ６３を有するシール装置６０とを備えた密封型転がり軸受の製造方法において、シール装置のシールリップが摺接する内輪の摺動予定面１３を旋削仕上げ加工後に熱処理し、その熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工する。【選択図】図２
2007239919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、前記内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、前記内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受において、前記シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動面は、熱処理後の超仕上げ加工によって形成されていることを特徴とする密封型転がり軸受。
【請求項２】
外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、前記内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、前記内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受の製造方法において、前記シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動予定面を旋削仕上げ加工後に熱処理し、その熱処理後に超仕上げ加工することを特徴とする密封型転がり軸受の製造方法。
【請求項３】
外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、前記内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、前記内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受において、前記シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動面は、熱処理後の研削加工および超仕上げ加工によって形成されていることを特徴とする密封型転がり軸受。
【請求項４】
外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、前記内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、前記内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受の製造方法において、前記シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動予定面を旋削仕上げ加工後に熱処理し、その熱処理後に研削加工した上で超仕上げ加工することを特徴とする密封型転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電磁クラッチ装置やプーリ装置などに組み込まれ、水や泥水などの異物が多量に存在する環境下で使用され、軸受内部と外部との間に高い密封性が要求される密封型転がり軸受及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電磁クラッチ装置や各種プーリ装置などに組み込まれる転がり軸受は、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部からグリース等の潤滑剤が漏れたりすることを未然に防止するため、強固な密封性を有する密封型転がり軸受が採用されている。
【０００３】
一般的に、転がり軸受は、外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在された複数のボールと、内輪と外輪との間に配設されてボールを支持するケージとで主要部が構成されている。
【０００４】
この一般的な転がり軸受のうち、高密封性能が要求される密封型転がり軸受では、内輪と外輪間に形成された環状空間に配されたシール装置を具備する。このシール装置は、転がり軸受が内輪回転の場合、固定側である外輪の内径端部に装着された芯金と、その芯金に一体的に加硫接着されたシール部材とからなる。このシール部材は、ゴム等の弾性部材で構成され、その先端部に内輪の外径端部に接触するシールリップを有する。
【０００５】
この種の密封型転がり軸受では、その運転中、シール部材先端のシールリップが内輪の外径端部である摺動面に摺接した状態を維持しながら、内輪が回転する。これにより、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部からグリース等の潤滑剤が外部へ漏れたりすることを未然に防止するようにしている（例えば、特許文献１の図４および図５参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５５８８２号公報（図４および図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した密封型転がり軸受において、その密封性能に影響するのは、主に、シール部材の構造や材質などからなるシール設計そのものと、そのシール部材のシールリップが摺接する摺動面の表面性状などからなる摺動面設計である。
【０００７】
前述した特許文献１に開示された密封型転がり軸受では、その密封性能を向上させるため、シールリップが摺接する摺動面の表面粗さをＲｍａｘで１．２μｍ以下にすることが望ましい点が記載されている。
【０００８】
一方、この転がり軸受の製造では、シールリップが摺接する内輪の摺動面を旋削仕上げ加工した後、その摺動面の硬度を確保するために熱処理することが一般的である。このように摺動面の旋削仕上げ加工後に熱処理を行うと、その熱処理により発生するスケールが摺動面に付着することになる。
【０００９】
この熱処理によるスケールは、摺動面に生成された強固な酸化被膜（黒錆）であり、その摺動面の表面粗さを悪化させることから、特許文献１で開示されているように摺動面の表面粗さをＲｍａｘで１．２μｍ以下とすることが非常に困難となる。
【００１０】
また、摺動面の表面粗さを悪化させるスケールを除去するため、熱処理後にバレル研磨などのスケール除去加工を必要とする。このバレル研磨などのスケール除去加工は、オフライン作業となるため、製品のコストアップを招く要因にもなっている。
【００１１】
そこで、本発明は、前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、シールリップが摺接する摺動面の平滑性を簡便な手段で確保し、高密封性を有する安価な製品を提供し得る密封型転がり軸受及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受であって、シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動面は、熱処理後の超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工によって形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、外周に軌道面を有する内方部材と、内周に軌道面を有する外方部材と、内方部材の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、内方部材と外方部材間に形成された環状空間に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置とを備えた密封型転がり軸受の製造方法であって、シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動予定面を旋削仕上げ加工後に熱処理し、その熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工した上で超仕上げ加工することを特徴とする。
【００１４】
この転がり軸受において、外方部材が固定側である場合には、内方部材が「回転側部材」となり、逆に、内方部材が固定側の場合、外方部材が「回転側部材」となる。
【００１５】
「超仕上げ加工」は、砥石を用いた研磨加工の一種で、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚの周波数の振動を砥石に付与し、短時間で高精度な表面粗さを有する仕上げ面を形成することができる加工方法である。砥石としては、例えば、メタルボンド超砥粒（ＣＢＮ）などが用いられる。この超仕上げ加工では、砥石に振動を付与することにより、各砥粒に他方向からの力を加え、砥粒の破砕、脱落を容易にし、一般的な加工と比較して低圧力、低速度で加工することで、熱の発生がほとんどなく、研削加工に比べて加工変質が極めて少ないという特徴を持つ。
【００１６】
「研削加工」は、研削盤に取り付けた砥石によって定寸切込みで回転側部材の摺動予定面を削る加工方法である。砥石は硬度が大きい１ｍｍ以下の粒径を持つ砥粒を結合材で固めて円盤状にしたもので、これを回転させて回転側部材の摺動予定面に接触させて削る。その砥石の周速は、加工対象である回転側部材の相対速度に比べて非常に速く、削り代も数ミクロン程度と微小であるので表面粗さがサブミクロン以下の精密加工が可能である。なお、回転側部材が内方部材の場合には、その摺動予定面が外径面となるので円筒研削となり、回転側部材が外方部材の場合には、その摺動予定面が内径面となるので内面研削となる。
【００１７】
本発明では、シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動予定面を旋削仕上げ加工後に熱処理し、その熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工した上で超仕上げ加工することにより摺動面を形成する。熱処理後の摺動予定面に付着したスケールを超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工により除去することで、スケールに影響されない平滑な摺動面を形成することができる。
【００１８】
また、超仕上げ加工は、従来におけるバレル研磨などのスケール除去加工のようなオフライン作業とする必要がなく、旋削加工、熱処理および超仕上げ加工からなる一連の処理を連続的に実施することができることから、製品コストに影響する設備面での改善が図れる。
【００１９】
特に、研削加工により、熱処理による変形を除去することができ、超仕上げ加工により、表面粗さをＲｍａｘ１．２μｍ以下にすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、シール装置のシールリップが摺接する回転側部材の摺動予定面を旋削加工後に熱処理し、その熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工した上で超仕上げ加工することにより摺動面を形成することから、熱処理によるスケールに影響されない平滑な摺動面が得られる。つまり、従来のスケール除去加工を施した摺動面と同等な表面粗さを持つ平滑性を確保することができ、シール性能の低下を未然に防止することができる。
【００２１】
また、従来におけるバレル研磨などのスケール除去加工のようなオフライン作業とする必要がない超仕上げ加工を採用したことから、旋削加工、熱処理、超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工からなる一連の処理を連続的に実施することができ、製品コストに影響する設備面での改善が図れる。
【００２２】
以上のことから、熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工を付加することにより、シールリップが摺接する摺動面の平滑性を確保することができて高密封性を有する製品を提供できると共に、設備面での改善でもって安価な製品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、電磁クラッチ装置やプーリ装置などに組み込まれ、水や泥水などの異物が多量に存在する環境下で使用され、軸受内部と外部との間に高い密封性が要求される密封型転がり軸受の構造を例示する。また、図２は、図１の転がり軸受の要部拡大図である。
【００２４】
この密封型転がり軸受は、図１に示すように深溝玉軸受からなり、外周に軌道面１１を有する内方部材としての内輪１０と、内周に軌道面２１を有する外方部材としての外輪２０と、内輪１０の軌道面１１と外輪２０の軌道面２１との間に転動自在に配された転動体としての複数のボール３０と、内輪１０と外輪２０との間に配設されてボール３０を円周方向で所定間隔に保持するケージ４０と、内輪１０と外輪２０間に形成された環状空間５０に配され、弾性部材からなるシールリップを有するシール装置６０とを主要な構成要素としている。
【００２５】
内輪１０と外輪２０間に形成された環状空間に配されたシール装置６０は、図２に示すように転がり軸受が内輪回転の場合、固定側である外輪２０の内径端部に装着された芯金６１と、その芯金６１に一体的に加硫接着されたシール部材６２とからなる。
【００２６】
このシール部材６２は、ゴム等の弾性部材で構成され、その先端部に内輪１０の外径端部に接触するシールリップ６３を有する。このシールリップ６３は、二股状に分岐して形成された主リップ６４と副リップ６５からなる。
【００２７】
このシールリップ６３の形状は一例であり、二股状に分岐して形成された主リップ６４と副リップ６５からなる構造に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
【００２８】
一方、シールリップ６３が摺接する内輪１０の外径端部には、断面略Ｕ字形をなすシール溝１２が形成され、そのシール溝１２の内側（図２の左側）には、傾斜した摺動面１３が設けられ、その外側（図２の右側）には、シール溝１２の畝部としての小径部１４が設けられている。
【００２９】
この密封型転がり軸受では、その運転中、シール部材６２先端のシールリップ６３が内輪１０の外径端部にある摺動面１３に摺接した状態を維持しながら、内輪１０が回転する。具体的には、主リップ６４がシール溝１２の摺動面１３に摺接すると共に、副リップ６５が小径部１４に僅かな締め代を介して摺接する。
【００３０】
この副リップ６５の基部は縊れて形成されているため腰が弱く、主リップ６４の摩耗に伴って図中左側に追従して小径部１４との締め代を増大させる。従って、主リップ６４の摩耗量が少ない状態では軸受の回転トルクを抑制すると共に、主リップ６４の摩耗に応じて締め代が増し、密封性を確保することができる。
【００３１】
これら主リップ６４と副リップ６５からなるシールリップ６３の作用により、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部からグリース等の潤滑剤が外部へ漏れたりすることを未然に防止するようにしている。
【００３２】
なお、この実施形態では、外輪２０を固定側としてハウジング（図示せず）などに固定し、内輪１０を回転側としてその内径にシャフト（図示せず）が圧入される場合について説明するが、本発明はこれに限定されることなく、外輪２０を回転側、内輪１０を固定側とした外輪回転タイプにも適用可能であり、その場合、シール装置６０は、内輪１０の外径端部に装着することになる。
【００３３】
ところで、この密封型転がり軸受において、その密封性能に影響するのは、主に、シール部材６２の構造や材質などからなるシール設計そのものと、そのシール部材６２のシールリップ６３が摺接する内輪１０の摺動面１３の表面性状などからなる摺動面設計となっている。
【００３４】
この実施形態の密封型転がり軸受では、内輪１０の摺動面１３の表面性状からなる摺動面設計に着目して密封性能の向上を図る。つまり、シール装置６０のシールリップ６３が摺接する内輪１０の摺動面１３は、図３に示すように旋削加工、熱処理および超仕上げ加工からなる一連の処理によって形成されている。この摺動面１３は、図４に示すように旋削加工、熱処理、研削加工および超仕上げ加工からなる一連の処理によっても形成可能である。
【００３５】
まず、シールリップ６３が摺接する内輪１０の摺動予定面を旋削仕上げ加工した後、摺動面の硬度を確保するために熱処理する。このように摺動予定面の旋削仕上げ加工後に熱処理を行うと、その熱処理により発生するスケールが摺動予定面に付着することになる。この熱処理によるスケールは、摺動予定面に生成された強固な酸化被膜（黒錆）であり、その摺動予定面の表面粗さを悪化させる。
【００３６】
そこで、摺動予定面の表面粗さを悪化させるスケールを除去するため、熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工した上で超仕上げ加工する。
【００３７】
超仕上げ加工は、砥石を用いた研磨加工の一種で、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚの周波数の振動を砥石に付与し、短時間で高精度な表面粗さを有する仕上げ面を形成することができる加工方法である。砥石としては、例えば、メタルボンド超砥粒（ＣＢＮ）などが用いられる。
【００３８】
また、研削加工は、研削盤に取り付けた砥石によって定寸切込みで内輪１０の摺動予定面を削る加工方法である。超仕上げ加工は、砥石を用いた研磨加工の一種で、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚの周波数の振動を砥石に付与し、短時間で高精度な表面粗さを有する仕上げ面を形成することができる加工方法である。砥石としては、例えば、メタルボンド超砥粒（ＣＢＮ）などが用いられる。
【００３９】
この超仕上げ加工では、砥石に振動を付与することにより、各砥粒に他方向からの力を加え、砥粒の破砕、脱落を容易にし、一般的な加工と比較して低圧力、低速度で加工することで、熱の発生がほとんどなく、研削加工に比べて加工変質が極めて少ないという特徴を持つ。超仕上げ加工により、表面粗さをＲｍａｘ１．２μｍ以下にすることができる。
【００４０】
また、この研削加工では、硬度の大きい１ｍｍ以下の粒径を持つ砥粒を結合材で固めて円盤状の砥石を回転させて内輪１０の摺動予定面に接触させて削る。その砥石の周速は、内輪１０の相対速度に比べて非常に速く、削り代も数ミクロン程度と微小であるので表面粗さがサブミクロン以下の精密加工が可能である。研削加工により、熱処理による変形を除去することができる。
【００４１】
このようにして、旋削仕上げ加工後に熱処理した摺動予定面に対して、その熱処理後に超仕上げ加工あるいは研削加工した上で超仕上げ加工することにより、摺動面１３を形成することでもって、熱処理後の摺動予定面に付着したスケールを超仕上げ加工あるいは研削加工および超仕上げ加工により除去し、スケールに影響されない平滑な摺動面１３を形成することができる。つまり、従来のスケール除去加工を施した摺動面と同等な表面粗さを持つ平滑性を確保することができ、シール性能の低下を未然に防止することができる。
【００４２】
また、超仕上げ加工は、従来におけるバレル研磨などのスケール除去加工のようなオフライン作業とする必要がなく、旋削加工、熱処理、超仕上げ加工あるいはあるいは研削加工および超仕上げ加工からなる一連の処理を連続的に実施することができることから、製品コストに影響する設備面での改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態で、密封型転がり軸受の構造例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明方法で、内輪の摺動面の加工手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明方法で、内輪の摺動面の加工手順の他例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  内方部材〔回転側部材（内輪）〕
１１  軌道面
１３  摺動面
２０  外方部材（外輪）
２１  軌道面
３０  転動体（ボール）
４０  ケージ
５０  環状空間
６０  シール装置
６３  シールリップ
【図１】
2007239919.tif 000003
【図２】
2007239919.tif 000004
【図３】
2007239919.tif 000005
【図４】
2007239919.tif 000006