(57)【要約】      （修正有）【課題】回転速度が増大するにつれてより小さな力で接触する摩擦シールを提供する。【解決手段】１つの摩擦シールと２つのギャップシールとを形成する、シーリングワッシャー６によって封止されるローラーベアリング１に関する。摩擦シール１５を有する弾性支持部１４の旋回点Ａと質量中心Ｓが軸方向に互いに間隔を置いて配置されている位置関係の結果として、後者は、遠心力の結果として回転速度が増加する場合、外向きに作用する軸方向の力を負荷され、結果として摩擦シールリップ１５は、回転速度が増大するにつれてより小さな力で接触する。【選択図】  図１
2007010147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラーベアリング（１）、特に溝付きボールベアリングであって、ベアリング内輪（３）とベアリング外輪（２）の間に取付けられ、補強材（８）と弾性シーリング材（１１）とを含み、且つ前記２個の軌道輪（２、３）の一方にある円周環状溝（１３）内に配置されている、シーリングワッシャー（６）を有し、前記シーリングワッシャー（６）は、その他端に弾性支持部（１４）を有し、前記弾性支持部（１４）から２つのシールリップ（１５、１６）が出ており、それらはもう一方の軌道輪（３）に配置されたアンダーカット（１８）と相互作用を行ない、前記アンダーカット（１８）は、軌道領域に隣接する第１肩部（２０）と外側に位置する第２肩部（１９）とが形成され、それらの肩部（２０、１９）が異なる直径を有するように、非対称形状のものであり、軸方向に内側を向いた第１の前記シールリップ（１５）は、前記アンダーカット（１８）の内壁（１７）と摩擦接触をしており、軸方向に外側を向いた第２の前記シールリップ（１６）は、外側に位置する前記肩部（１９）と第１ギャップシールを形成しており、前記最初の２つのシールリップ（１５、１６）から半径方向に間隔を空けて配置されるように、内側を向いた第３シールリップ（２１）が配置され、前記第１肩部（２０）と第２ギャップシールを形成しており、取付けられた状態で、前記弾性支持部（１４）は、回転軸（５）に対し直角に延在している面（Ｅ）に対して軸方向に内側に傾いており、弾性支持部（１４）の旋回点（Ａ）と質量中心（Ｓ）とが、質量中心（Ｓ）は後者から半径方向に間隔を空けて配置されているが、互いに対して軸方向に外側へ量（ａ）だけ位置ずれして配置されており、その結果として、ローラーベアリング（１）が回転したとき、質量中心（Ｓ）に働く遠心力が、第１摩擦シールリップ（１５）に軸方向に外側へ働く力の成分を誘発することを特徴とする、ローラーベアリング。
【請求項２】
前記旋回点（Ａ）からの前記第１シールリップ（１５）の半径方向間隔（ｌ）と前記支持部（１４）の厚さ（ｔ）とが、以下の関係
３≦ｌ／ｔ≦６
を形成することを特徴とする、請求項１に記載のローラーベアリング（１）。
【請求項３】
前記半径方向間隔（ｌ）と前記軸方向の量（ａ）とが、以下の関係
１０≦ｌ／ａ≦１５０
を形成することを特徴とする、請求項１に記載のローラーベアリング（１）。
【請求項４】
前記質量中心（Ｓ）と前記第２シールリップ（１６）端部との間の軸方向間隔（ｋ）、並びに前記質量中心（Ｓ）と前記第１シールリップ（１５）端部との間の軸方向間隔（ｍ）が、以下の関係
１≦ｋ／ｍ≦１８０
を形成することを特徴とする、請求項１に記載のローラーベアリング（１）。
【請求項５】
前記シーリングワッシャー（６）の円板形をした形状の前記補強材（８）が、少なくとも一側面を前記弾性シーリング材（１１）によって取り囲まれており、且つ補強材（８）が、脇へ曲げられたフランジ（９）を一端に、且つ前記アンダーカットの方向に斜めに傾いた縁部（１０）を他端に有していることを特徴とする、請求項１に記載のローラーベアリング（１）。
【請求項６】
引張力付与装置であるテンション・ローラー又は撓み矯正ローラーに使用され、且つそれを用いてフレキシブルドライブの引張手段に予め引張力が与えられることを特徴とする、請求項１に記載のローラーベアリング（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラーベアリング（ころ軸受）、特に溝付きボールベアリング（玉軸受）であって、ベアリング内輪とベアリング外輪の間に取付けられ、補強材と弾性シーリング材とを含み、且つ前記２つの軌道輪の一方にある円周環状溝内に配置されている、シーリングワッシャーを有し、シーリングワッシャーは、その他端に弾性支持部を有し、弾性支持部から２つのシール（封止）リップが出ており、それらはもう一方の軌道輪に配置されたアンダーカットと相互作用を行ない、アンダーカットは、軌道領域に隣接する第１肩部と外側に位置する第２肩部とが形成されるような非対称形状のものであり、それらの肩部は異なる直径を有し、軸方向に内側を向いた第１シールリップは、アンダーカットの内壁と摩擦接触をしており、軸方向に外側を向いた第２シールリップは、外側に位置する肩部と第１ギャップシールを形成しており、最初の２つのシールリップから半径方向に間隔を空けて配置されるように内側を向いた第３シールリップが配置され、第１肩部と第２ギャップシールを形成している、ローラーベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローラーベアリングに対するこの種のシーリングの概念は、日本国特許公開２００３−２２７５２１号公報によって開示されている。この先行公報の図１及び２は、シーリングワッシャーがベアリング外輪の円周環状溝内に挿入されている溝付きボールベアリングを示している。このシーリングワッシャーは、射出成型により弾性シーリング材料で包まれた金属補強材を含んでいる。シーリングワッシャーは、外輪から離れた方の端に弾性支持部を有し、そこから２つのシールリップが枝分かれしている。その上、シーリングワッシャーには、更に第３のシールリップが設けられ、３つのシールリップ全てが内輪に配置されたアンダーカットと相互作用を行なう。内輪におけるアンダーカットは非対称形状で、内輪は、異なる直径を有する２つの肩部、即ち、第１に軌道領域に直接隣接する第１肩部と、第２に軸方向の端部で内輪の境界を規定し且つ第１肩部の直径より小さな直径を有する第２肩部と、を有する。３つのシールリップは、１つの摩擦シールと２つのギャップシールとが実現するようにアンダーカットと相互作用する。摩擦シールは、アンダーカットの壁に押付けられる第１シールリップによって形成される。第１ギャップシールは、ベアリング内輪の外側に存在する肩部をある間隔を保って覆っている、軸方向に外側を向いた第２シールリップによって形成される。最後に、第２ギャップシールは、軌道領域に隣接するベアリング内輪の第１肩部をある間隔を保って覆っている、半径方向に内側を向いた第３シールリップによって形成される。
【０００３】
このシーリングの概念の欠点は、特に、最初の２つのシールリップを有する支持部が、非取付け状態において内側に傾いていることであり、その傾きは、回転軸に直角に延在する平面に対して測定されるものである。この傾きは、取付けられた状態において、第１シールリップが、予め与えられた引張力によってベアリング内輪のアンダーカットの側壁に押付けられることを保証する。このことは、アンダーカットの内壁に対する第１シールリップの絶え間ない大きな圧縮力の結果として、回転速度が増加するに伴って摩擦が増大し、その増大した摩擦が容認できないような大量の摩擦熱に結びつくという結果をもたらす。これは、ベアリング温度を容認できないような上昇へ導く可能性があり、それはローラーベアリングの使用寿命に直接影響を及ぼす潤滑剤の喪失を引き起こし得るものである。
（発明の開示）
周知の先行技術の欠点に由来して、本発明は、ローラーベアリングに封止を設け、それにより摩擦シールリップに回転速度の関数として予め引張力を与えるという目的に基づいている。
【０００４】
本発明によれば、請求項１の前提部分と併せた請求項１の特徴部分、即ち、取付けられた状態で、前記弾性支持部は、回転軸に直角に延在している面に対し軸方向に内側に傾いており、弾性支持部の旋回点Ａと質量中心Ｓとが、質量中心Ｓは後者から半径方向に間隔を空けて配置されているが、互に軸方向に外側へ量ａだけ位置をずらして配置されており、その結果として、ローラーベアリングが回転したとき、質量中心Ｓに働く遠心力が、第１摩擦シールリップに軸方向に外側へ働く力の成分を誘発することによってこの目的は達成される。
【０００５】
シーリングワッシャーの上述した実施形態は、遠心力によって調節される、予め引張力を与える方法で、アンダーカットの壁上に第１シールリップを支持できるようにする。支持部の内側への傾きの結果として、並びに旋回点Ａと質量中心Ｓの軸方向の位置ずれの結果として、第１シールリップとアンダーカットの間の圧縮力が、回転によって遠心力が増大するにつれて低下する。結果として、高い回転速度でもベアリングは過剰な加熱を受けず、低い摩擦の結果として、潤滑剤の供給に、従って、ローラーベアリングの全体の耐用年数に好ましい効果がある。第１シールリップは、曲げられた柔らかな方法で弾性支持部に固定され、予め僅かに引張力を与えられた状態に在り、シールリップの曲げ剛性は、ベアリングの全回転速度範囲に亘って最適シールリップ接触が保証されるように設計されている。
【０００６】
本発明の更に有利な改善点が、従属請求項２から６に記載されている。
【０００７】
例えば、第１シールリップの旋回点Ａからの半径方向間隔ｌと支持部の厚さｔとが以下の関係を形成するという、請求項２に記載の規定がある。
【０００８】
３≦ｌ／ｔ≦６
支持部の幅に対する第１シールリップにおけるレバーアームの長さの比は、後者の剛性を規定するもので、比が大きくなるほど、ベアリングの同一回転速度においてシールリップがより一層顕著なまでに軽減される。
【０００９】
請求項３から、半径方向の間隔ｌと軸方向の量ａとは、以下の関係を形成することが明白である。
【００１０】
１０≦ｌ／ａ≦１５０
この比の結果として、接触力と遠心力の相互効果は、それぞれの作用点において制御される。このことは、比が大きくなるほど、摩擦シールリップが、同一のベアリング回転速度において、アンダーカット端部から一層容易に引き離されることを意味する。
【００１１】
請求項４に記載の更なる特徴によれば、質量中心Ｓと第２シールリップの端部との間の軸方向間隔ｋと、質量中心Sと第１シールリップの端部と間の軸方向間隔ｍとは、以下の関係を形成することが規定されている。
【００１２】
１≦ｋ／ｍ≦１８０
比が大きくなるほど、同一ベアリング回転速度における遠心力の影響は増大し、これは摩擦シールリップが一層容易に引き離されることを意味する。シール（封止）の設計は、上述の関係を使って、動的シールリップとして働く第１摩擦シールリップが最高回転速度においてもなお接触しているように、構成される。このことは、摩耗特性と直接関係する、温度の上昇やシールリップへの摩擦力の程度に関して、前々から好ましいとされている性質をもたらす。
【００１３】
請求項５に記載された発明の更なる特徴によれば、シーリングワッシャーの円板形をした形状の補強材が、少なくとも一側面が弾性シーリング材（封止材）で取囲まれており、且つ補強材は、別の方向に曲げられたフランジを一端に、アンダーカットの方向に斜めに傾いた縁部（リム）を他端に有している、と規定されている。シーリングワッシャーのこの構造的配置は、その十分な強度と剛性を保証する。
【００１４】
最後に、請求項６に記載された発明の更なる特徴によれば、本発明に従って封止されたローラーベアリングが引張力付与装置（テンション装置）であるテンション・ローラー又は撓み矯正（デフレクション）ローラーに使用され、且つそれを用いてフレキシブルドライブの引張手段が予め引張力を与えられる、ことが規定されている。この種のローラーは非常に高い負荷を受け、封止の十分な機能が、非常に困難な条件下、特に渡河（水中走行）能力を有する車両において要求される。
【００１５】
本発明を、以下の例示的な実施形態を用いて更に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、溝付きボールベアリングとして構成されたローラーベアリング１を示し、そのベアリング外輪２とベアリング内輪１の間に、ボール（玉）として構成された回転体４が軌道（詳細に示していない）上を転がり、回転体４は保持器（ケージ）（図示せず）内で案内される。回転体４を収納し且つ２個の軌道輪２と３の間に在る空間７は、シーリングワッシャー６によって外部に対して封止される。後者は、その上端に半径方向に内側へ離れた方へ曲げられたフランジ９、及びその下端にアンダーカット１８の方向へ斜めに傾いた縁部（リム）１０を有する補強材８と、弾性シーリング材１１と、を含む。シーリング材１１はその上端に肉厚部１２を有し、それによってシーリングワッシャー６は、ベアリング外輪２における円周環状溝１３内へ、形状のはめ込みによる接続及び／又は力の伝達による接続を用いて挿入される。これは、ベアリング外輪２が、この例示的な実施形態においては、ベアリング軸５の周りを回転し、一方ベアリング内輪３は静止状態で配置されることを意味する。この状況が発生するのは、ローラーベアリング１のベアリング外輪２に、フレキシブルドライブのベルトの走行面を形成するプーリーホイール（図示せず）が設けられる場合である。
【００１７】
プーリーホイール６は下端に弾性支持部１４を有し、そこから２つのシールリップ１５、１６、第１に、アンダーカット１８の壁１７に支えられる摩擦シールリップ１５と、第２に、第２肩部１９と共に第１ギャップシールを形成する第２シールリップ１６と、が枝分かれしている。アンダーカット１８は、ベアリング内輪３において、左側に配置され且つ回転体４の軌道に隣接している第１肩部２０が第２肩部１９よりも大きな直径を有するように設定されている。第３シールリップ２１がシールリップ１５、１６の上方にあり、この第３シールリップ２１は半径方向に内側を向いており、且つ第１肩部２０と第２ギャップシールを形成している。本発明の状況において、第３シールリップ２１は弾性支持部１４と結びついている必要はない。図１が更に示すように、ローラーベアリング１は、シーリングワッシャー６によりその３つのシール全部を用いて、非常に満足できる状態で保護されている。第１肩部２０と第３シールリップ２１の間の第２ギャップシールは、特に、回転体４によって放出されたグリースが誘導されて元へ戻ることを保証する。第２シールリップ１６と第２肩部１９によって形成される第１ギャップシールは、外部から浸透する湿気又は浸入する塵埃が、摩擦シールの所までは非常に微量だけが通過できることを保証し、この摩擦シールは、第１シールリップ１５とアンダーカット１８の壁１７によって形成される。
【００１８】
以下の本文において、本発明によるシールの動作方法について説明するが、使用される用語を明確にするために、特に図２を参照する。
【００１９】
半径方向において第３シールリップ２１の下方に配置された部分は、シーリングワッシャー６の弾性支持部１４と解釈すべきである。弾性支持部１４は、回転軸５に垂直に配置されている平面Ｅに対して、角αだけ軸方向に内側へ傾いて配置された、足部２２を含む。左側には、第１摩擦シールリップ１５が足部２２の下端に隣接しており、一方半径方向に幾らか上方へ位置ずれした右側には、半径方向に外側を向いた第２シールリップ１６が一体的に形成されている。
【００２０】
Ａは、弾性支持部１４の旋回点の位置を表わし、旋回点はベアリング外輪２の回転の際に生ずる。Ｓは、弾性支持部１４によって形成される質量中心（重心）の位置を示す。直径Ｄ１は、支持部１４の直径を示し、前記直径Ｄ１の基準点は旋回点Ａである。Ｄ２は、アンダーカット１８の内壁１７に押付けられている第１シールリップ１５の接触点の直径を示す。Ｄ３は、第１シールリップ１５の内径を表わし、一方Ｄ４は、質量中心Ｓの直径の位置を示す。ｌは、弾性支持部１４の旋回点Ａとシールリップ１５の接触点の間の半径方向の間隔を示す。ｔは、弾性支持部１４の厚さ、厳密にはその足部２２の厚さを定める。支持部１４における旋回点Ａと質量中心Ｓの間の軸方向の切片は、量ａによって特定される。最後に、ｍとｋは、それぞれシールリップ１５とシールリップ１６の軸方向長さを示し、いずれの場合も基準点は支持部１４の質量中心Ｓである。
【００２１】
図１と２から分かるように、弾性支持部１４の質量中心Ｓは、その旋回点Ａから半径方向に間隔を空け、且つ軸方向に量ａだけ位置ずれした状態に置かれている。この間隔ａは、取付け位置において増加し、且つ取付け後に回転軸５に対して支持部１４がとる角度αに直接依存するものである。遠心力の影響下における摩擦シールリップ１５の壁１７に対する圧縮力の大きさは、旋回点Ａに対する質量中心Ｓの位置によって支配され、その位置は取付け状態によって変化する。ローラーベアリング１の回転速度が増加する場合、即ちベアリング外輪２と後者に接続されているシーリングワッシャー６とを回転させる場合に、遠心力によって発生する力の成分（分力）が軸方向に外側へ向かって働き、この力の成分は第１シールリップ１５の圧縮力を徐々に減少させる。このことは、回転速度が増加するにつれ摩擦第１シールリップ１５上の圧縮力が減少することを保証し、結果として摩擦が減少し、このベアリングに対する上述の利点をもたらす。従って、第１摩擦シールリップ１５は、遠心力の影響によって動的に制御され、封止は、最高回転速度においてもシールリップ１５が小さな圧縮力で依然として接触しているように、設計されている。
【００２２】
図３は、ベアリング外輪２又はベアリング内輪３の何れかが、ベアリング外輪２に配置されたシーリングワッシャーと共に、図１に示したローラーベアリング１において回転する場合の、シールリップへの力と摩擦の間の関係のグラフ表示を示す。Ｉで表わされた曲線は、ベアリング外輪２が回転するときにシールリップ１５に働く力を示す。この力は、軸方向に働く力が遠心力の結果としてシールリップ１５に作用するため、回転速度が増加するほど低下することが分かる。曲線IIは、ベアリング内輪３が回転するときにシールリップ１５に働く、同じ力を示す。遠心力の影響が無いので、この場合は力が一定に保たれることが分かる。曲線IIIは、ベアリング外輪２が回転するときのシールの摩擦出力を示す。摩擦出力は回転速度が上がるにつれて最初は上がるが、シールリップ１５を軸方向に外側へ引き離す力が回転と共に増加するので、その後再び低下することが分かる。最後に、IVで表わされた曲線は、ベアリング内輪３を回転させた場合に、回転速度が上がるにつれて摩擦出力も増加することを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明によるシールを有する溝付きボールベアリングを貫通する長手方向部分断面図を示す。
【図２】図２は、弾性支持部の拡大側面図を示す。
【図３】図３は、回転速度の関数として、摩擦シールリップの諸性質をグラフ表示したものを示す。
【符号の説明】
【００２４】
１      ローラーベアリング
２      ベアリング外輪
３      ベアリング内輪
４      回転体
５      回転軸
６      シーリングワッシャー
７      空間
８      補強材
９      フランジ
１０    縁部
１１    シーリング材
１２    肉厚部
１３    環状溝
１４    弾性支持部
１５    第１シールリップ
１６    第２シールリップ
１７    壁
１８    アンダーカット
１９    第２肩部
２０    第１肩部
２１    第３シールリップ
２２    足部
Ａ      支持部１４の旋回点の位置
Ｓ      支持部１４の質量中心の位置
Ｄ１    支持部１４の直径
Ｄ２    シールリップ１５の接触点の直径
Ｄ３    シールリップ１５の内径
Ｄ４    重心Ｓの外径の位置
ｌ      旋回点Ａとシールリップ１５の接触点との間の半径方向における間隔
ｔ      支持部１４の厚さ
ａ      支持部１４の旋回点Ａと質量中心Ｓとの間の軸方向における間隔
ｍ      質量中心Ｓに関するシールリップ１５の軸方向の長さ
ｋ      質量中心Ｓに関するシールリップ１７の軸方向の長さ
曲線Ｉ  回転するベアリング外輪２によるシールリップへの力
曲線II  回転するベアリング内輪３によるシールリップへの力
曲線III  回転するベアリング外輪２による摩擦出力
曲線IV  回転するベアリング内輪３による摩擦出力
Ｅ      平面
【図１】
2007010147.tif 000003
【図２】
2007010147.tif 000004
【図３】
2007010147.tif 000005
【外国語明細書】
2007010147.tif 000006
2007010147.tif 000007
2007010147.tif 000008
2007010147.tif 000009
2007010147.tif 000010
2007010147.tif 000011
2007010147.tif 000012
2007010147.tif 000013
2007010147.tif 000014
2007010147.tif 000015
2007010147.tif 000016
2007010147.tif 000017
2007010147.tif 000018
2007010147.tif 000019
2007010147.tif 000020
2007010147.tif 000021
2007010147.tif 000022
2007010147.tif 000023
2007010147.tif 000024