JP2007092861A - 密封装置および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】芯金が変形しにくくてシールリップ部が偏摩耗しにくく、寿命が長い密封装置およびその密封装置を有する転がり軸受を提供すること。
【解決手段】密封装置５の一端部を、外輪１の密封装置取付溝５１に嵌入固定する。密封装置５の芯金２３における内輪２の第１端面２０に対向する部分に、第１端面２０上を摺動するシールリップ部２４を固着する。このシールリップ部２４によって内外輪１,２の軌道溝１３,１７を外部に対してシールする。また、上記芯金２３における内輪２の第２端面２１に対向する部分と、第２端面２１との間にスラストニードルベアリング２５を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に関し、特に、二輪車やバギー（ＡＴＶ）のトランスミッションやクランクに使用されている転がり軸受に用いられれば好適な密封装置に関する。また、本発明は、その密封装置を備える転がり軸受に関する。

従来、転がり軸受としては、特開２００２−１８８６５１号公報（特許文献１）に記載されている玉軸受がある。この玉軸受は、その玉軸受の外部から高い油圧が作用する状況下で使用されている。この玉軸受は、外輪、内輪、玉、および、油が外部から軸受内に浸入するのを防止する密封装置を有している。上記密封装置の一端部は、上記外輪に固定されている一方、上記密封装置の他端部は、上記内輪に対して摺動するようになっている。上記密封装置は、環状の芯金と、その芯金の表面に固着された弾性部とからなっている。上記弾性部における芯金の内輪側の端部を覆っている部分は、肉厚でブロック状のシールリップ部となっている。

上記玉軸受は、上記肉厚でブロック状のシールリップ部を形成することによって、上記弾性部の剛性を高めて、密封装置の強度を大きくして、油が外部から軸受内に浸入することを確実に防止するようにしている。

しかしながら、上記従来の玉軸受では、外部から作用する大きな油圧によって芯金が軸方向の内方に変形して、この変形に起因してシールリップの締め代が過大になって、上記シールリップ部が偏摩耗し易いという問題がある。このため、密封装置が破損し易いという問題がある。
特開２００２−１８８６５１号公報

そこで、本発明の課題は、芯金が変形しにくくてシールリップ部が偏摩耗しにくく、長期に亘って確実に密封できる密封装置およびその密封装置を有する転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
径方向の一方側に固定部を有する一方、径方向の他方側にシールリップ部を有すると共に、芯金を有する密封装置において、
上記径方向の他方側かつ上記シールリップ部と異なる部位に、上記芯金の軸方向の移動を規制する軸方向移動規制部を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記径方向の他方側かつ上記シールリップ部と異なる部位に、上記芯金の軸方向の移動を規制する軸方向移動規制部を備えるので、上記軸方向の外方から大きな外圧がかかっても芯金が容易に変形することがない。したがって、芯金の変形に起因する上記シールリップ部の偏摩耗の発生を抑制できるので、密封装置の寿命を長くすることができる。

また、一実施形態の密封装置は、上記軸方向移動規制部が、転動体を有する支持装置である。

上記実施形態によれば、上記軸方向移動規制部が、転動体を有する支持装置であるので、芯金の変形を、略完全に防止することができて、シールリップ部の締め代が殆ど変化することがない。したがって、シールリップ部の偏摩耗を確実に防止できる。

また、一実施形態の密封装置は、上記軸方向移動規制部が、上記芯金を軸方向に支持する動圧を発生する動圧発生溝である。

上記実施形態によれば、上記軸方向移動規制部が、動圧発生溝であるので、上記芯金の変形を簡単かつ安価に抑制できる。

また、一実施形態の密封装置は、上記軸方向移動規制部が、上記芯金に設けられて上記軸方向に滑り支持されると共に、油収容溝を有する部分である。

上記実施形態によれば、上記軸方向移動規制部が、上記芯金に設けられて上記軸方向に滑り支持されると共に、油収容溝を有する部分であるので、上記芯金の変形を簡単かつ安価に抑制できる。

また、本発明の転がり軸受は、上記発明の密封装置を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記発明の密封装置を備えるので、密封装置によって外部からの油や異物を長期に亘って確実にシールすることができる。

本発明の密封装置によれば、径方向の他方側かつシールリップ部と異なる部位に、芯金の軸方向の移動を規制する軸方向移動規制部を備えるので、上記軸方向の外方から大きな外圧がかかっても芯金が容易に変形することがない。したがって、芯金の変形に起因する上記シールリップ部の偏摩耗の発生を抑制できるので、密封装置の寿命を長くすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の転がり軸受の第１実施形態の玉軸受の軸方向の半断面図である。

この玉軸受は、自動２輪車のトランスミッションの内部に組み込まれている。詳述しないが、この玉軸受は、玉軸受の軸方向の一方の外部に油圧が高い油が存在する状態下で使用されている。この玉軸受は、外輪１と、内輪２と、玉３と、上記油が軸受内部に浸入することを防止する本発明の第１実施形態の密封装置５とを備える。

上記外輪１の外周面は、この玉軸受を有するトランスミッション等のハウジング（図示しない）に嵌合固定されている。上記外輪１は、内周に軌道溝１３を有すると共に、軸方向の一方の端部の内周に密封装置取付溝１５を有している。上記内輪２は、外周に軌道溝１７を有している。上記内輪２の内周面は、図示しない回転軸に嵌合固定されている。上記内輪２の上記軸方向の片側の端面は、２段構造になっている。詳細には、上記内輪２の上記軸方向の片側の端面は、内輪２の軌道溝１７の肩部に連なると共に、内輪２の径方向の内方および上記軸方向の外方に向かって広がる斜面である第１端面２０と、この第１端面２０の上記軸方向の外方の端に、上記軸方向に延びる円筒面を介して連なると共に、略上記径方向の内方に向かって広がる第２端面２１とで構成されている。また、上記玉３は、外輪１の軌道溝１３と内輪２の軌道溝１７との間に、保持器１８によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記密封装置５は、芯金２３と、ゴム製のシールリップ部２４と、支持装置の一例としてのスラストニードルベアリング２５とからなる。

上記芯金２３は、外輪１の密封装置取付溝１５から内輪２の内周側まで略径方向に延びている。上記芯金２３の径方向の外方の一端は、軸方向の外方に輪状に曲げられている。いいかえれば、上記芯金２３の径方向の外方の一端部は、カール型のヘッドになっている。このカール型のヘッドを、密封装置取付溝１５に嵌入することにより、密封装置５を外輪１に嵌入固定している。上記カール型のヘッドは、固定部になっている。

上記シールリップ部２４は、上記芯金２３の軸方向の内方の端面における第１端面２０に対向する箇所に固着されている。上記シールリップ部２４は、斜面である第１端面２０に所定の締め代を有した状態で接触している。上記シールリップ部２４は、第１端面２０上を摺動することにより、外部に対して軸受の内部をシールするようになっている。

上記スラストニードルベアリング２５は、保持器３０と、保持器３０のポケットに収容された転動体の一例としてのニードル３１とを有する。上記スラストニードルベアリング２５は、内輪２の第２端面２１と、芯金２３における第２端面２１に対向している部位との間に配置されている。上記スラストニードルベアリング２５は、芯金２３の上記部位を軸方向に支持することにより、外部からの大きな油圧によって、芯金２３が、変形しないようにしている。

上記第１実施形態の密封装置５によれば、芯金２３の上記部位を外輪１の軸方向（内輪２の軸方向）に支持するスラストニードルベアリング２５を有するので、密封装置５の上記軸方向の外方の端面に大きな外圧がかかっても芯金２３が容易に変形することがない。したがって、上記芯金２３の変形に起因するシールリップ部２４の偏摩耗の発生を抑制できるので、密封装置５の寿命を長くすることができる。

また、上記第１実施形態の密封装置５によれば、シールリップ部２５が、第１端面２０上を摺動するようになっているので、外部からの油圧によってシールリップ部が径方向に浮き上がることがなくて、油を確実にシールすることができる。

また、上記第１実施形態の密封装置５によれば、軸方向移動規制部が、転動体としてのニードル３１を有するニードルベアリング２５であるので、芯金２３の変形を確実に防止できる。また、軸方向移動規制部が、ニードル３１を有するニードルベアリング２５であるので、上記部位と内輪２の第２端面２１との間を、所定の間隔に正確に調整できる。したがって、上記部位と内輪２の第２端面２１との間が小さくなって、シールリップ部２４の締め代が過大になることがなくて、シールリップ部２４の偏摩耗を確実に防止できる。また、上記部位と内輪２の第２端面２１との間が大きくなって、シールリップ部２４のシール性能が低下することがなくて、外部の油が玉軸受内に浸入することを確実に防止できる。

また、上記実施形態の玉軸受は、本発明の密封装置５を備えるので、軸受の内部を軸受の外部に対して長期に亘って確実にシールすることができる。

尚、上記第１実施形態の密封装置５では、支持装置としてニードル３１と保持器３０とからなるスラストニードルベアリング２５を採用したが、本発明の密封装置は、支持装置として、ニードルと保持器に加えて外径フランジを有するスラストニードルベアリングや、ニードルと保持器に加えて内径フランジを有するスラストニードルベアリングや、ニードルと保持器に加えて軌道輪を２個有するスラストニードルベアリングを採用しても良い。また、本発明の密封装置は、支持装置として、転動体が玉であるスラスト玉軸受や、転動体がころであるスラストころ軸受を採用しても良い。

また、上記第１実施形態の密封装置５では、外輪２の密封装置取付溝１５に嵌入されている密封装置５における固定部は、芯金２３を輪状に曲げて形成したカールタイプのヘッドであったが、この発明では、外輪の密封装置取付溝に嵌入されている密封装置における固定部が、芯金にゴムが固着されている形式のゴムのヘッド等、芯金のカールタイプのヘッド以外のヘッドであっても良い。

また、上記第１実施形態の密封装置５では、シールリップ部２４が、内輪２の軸方向の端面上を摺動することによって、軸受内を外部からシールするようになっていたが、この発明では、シールリップ部が、内輪の外周面上を摺動することによって、軸受内を外部からシールするようになっていても良い。

また、上記第１実施形態の密封装置５では、密封装置５の一端部を、外輪に固定すると共に、密封装置５の他端部に形成されたシールリップ部を、内輪に摺動させるようになっていたが、この発明では、密封装置の一端部を、内輪に固定すると共に、密封装置の他端部に形成されたシールリップ部を、外輪に摺動させるようにしても良い。

また、上記実施形態では、本発明の密封装置５を、玉軸受の密封装置として使用したが、本発明の密封装置を、ころ軸受等、玉軸受以外の転がり軸受の密封装置として使用しても良いことは、勿論である。

図２は、本発明の転がり軸受の第２実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。この玉軸受は、第２実施形態の密封装置３５を有している。第２実施形態の玉軸受は、内輪３２の形状が異なる点および密封装置３５が異なる点のみが第１実施形態の玉軸受と異なる。

第２実施形態の玉軸受では、第１実施形態の玉軸受の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の密封装置３５では、第１実施形態の密封装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の密封装置５と異なる構成についてのみ説明を行うことにする。

この玉軸受の内輪３２は、外周面に連なると共に、略径方向に広がる第１端面４０と、この第１端面４０に円筒面を介して連なると共に、軸方向の外方および径方向の内容に延びる斜面である第２端面４１とを有する。また、密封装置３５の芯金４３における第２端面４１に対向する箇所には、環状のシールリップ部４４が固着されている。上記シールリップ部４４は、第２端面４１に摺動するようになっており、外部に対して軸受の内部をシール（密封）するようになっている。また、上記第１端面４０と、芯金４３における第１端面４０に対向する部分との間に、保持部の一例としてのスラストニードルベアリング４５を配置している。

図３は、本発明の転がり軸受の第３実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。この玉軸受は、第３実施形態の密封装置５５を有している。この玉軸受は、内輪５２の形状が異なる点および密封装置５５が異なる点のみが第１実施形態の玉軸受と異なる。

第３実施形態の密封装置５５では、第１実施形態の密封装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の密封装置５と異なる構成および作用効果についてのみ説明を行うことにする。

上記内輪５２は、軌道溝（図示しない）に連なる外周面５６と、この外周面５６に連なると共に、略径方向に広がる第１端面５７と、第１端面５７に円筒面を介して連なると共に、略径方向に広がる第２端面５８とを有する。また、芯金５３における第１端面５７に対向する部分は、断面略コ字状に湾曲しており、第１端面５７の径方向外方の端部と芯金５３との軸方向の距離は、第１端面５７における径方向の略中央の部分と芯金５３との軸方向の距離よりも大きくなっている。

第１端面５７の径方向外方の端部に対向する部分には、第１シールリップ部６１が固着されていると共に、芯金５３における第２端面５８に対向する部分には、第２シールリップ６２が固着されている。第１シールリップ部６１は、第１端面５７の径方向外方の端部上を摺動することによって、軸受内を外部からシールし、第２シールリップ部６２は、第１端面５８上を摺動することによって、軸受内を外部からシールするようになっている。また、上記第１端面５７における径方向の略中央の部分と、芯金５３における上記略中央の部分に対向する部分との間（この間が密封装置における径方向の他方側かつシールリップ部６１,６２と異なる部位に相当する）には、スラストニードルベアリング５９が配置されている。

上記第３実施形態の密封装置５５によれば、シールリップ部６１,６２を２つ有し、異なる２箇所で、軸受内を外部に対してシールしているので、密封装置５５のシール性能を向上させることができる。

図４は、本発明の転がり軸受の第４実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。この玉軸受は、第４実施形態の密封装置７５を有している。この玉軸受は、内輪７２の形状が異なる点および密封装置７５が異なる点のみが第１実施形態の玉軸受と異なる。第４実施形態の密封装置７５では、第１実施形態の密封装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の密封装置５と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

上記内輪７２は、軌道溝（図示しない）に連なる外周面７６と、この外周面７６に連なると共に、略径方向に広がる第１端面７７と、この第１端面７７に円筒面を介して連なると共に、略径方向に広がる第２端面７８とを有する。

上記密封装置７５の芯金７３における第１端面７７に対向する部分には、シールリップ部７１が固着されている。上記シールリップ部７１は、第１端面７７上を摺動することによって、軸受内の軌道溝等を軸受外からシールしている。

また、上記芯金７３における第１端面７８に対向する部位７９には、軸方向移動規制部の一例としてのヘリングボーン型の動圧発生溝が形成されている。

図５は、芯金５２における第２端面７８に対向している部位７９の部分平面図である。

上記芯金５２における第２端面７８に対向している部位７９は、中心が同じで半径が異なる２つの円に囲まれた部分である。また、上記動圧発生溝８０は、略くの字の形状をしている。上記動圧発生溝８０は、矢印ａで示す上記部位７９の周方向に全周にわたって略等間隔に複数形成されている。上記動圧発生溝８０は、上記部位７９の第２端面７８に対する上記周方向の相対回転運動に起因して動圧を発生するようになっている。

上記第４実施形態の密封装置７５によれば、軸方向移動規制部を、上記部位７９に動圧発生溝８０を形成することによって構成しているので、芯金７３の変形を簡単かつ安価に抑制できる。

尚、上記第４実施形態の密封装置７５では、上記芯金５２における第２端面７８に対向している部位７９に、へリングボーン型の動圧発生溝８０を形成したが、この発明では、芯金における軌道輪の軸方向の端面に対向する部位に、スパイラル型の動圧発生溝等、へリングボーン型の動圧発生溝以外の動圧発生溝を形成しても良い。

また、上記第４実施形態では、上記芯金５２における第２端面７８に対向している部位７９に、動圧発生溝８０を形成したが、密封装置の芯金における軌道輪の軸方向の端面に対向している部分と、軌道輪の軸方向の端面における芯金に対向している部分とのうちの少なくとも一方に、動圧発生溝を形成すれば、第４実施形態が有する作用効果と同様の作用効果を獲得することができることは勿論である。この場合、密封装置の芯金における軌道輪の軸方向の端面に対向している部分と、軌道輪の軸方向の端面における芯金に対向している部分とのうちの少なくとも一方が、密封装置における径方向の他方側かつシールリップ部と異なる部位に相当し、動圧発生溝が軸方向移動規制部になることは勿論である。

図６は、本発明の転がり軸受の第５実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。この玉軸受は、第５実施形態の密封装置９５を有している。この玉軸受は、密封装置９５が異なる点のみが第１実施形態の玉軸受と異なる。第５実施形態の密封装置９５では、第１実施形態の密封装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の密封装置５と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

この玉軸受の内輪９２は、軌道溝に連なる外周面９６と、外周面９６に連なると共に、径方向の内方および軸方向の外方に向かって広がる斜面である第１端面９７と、この第１端面９７の軸方向の外方の端に、軸方向に延びる円筒面を介して連なると共に、略径方向の内方に向かって広がる第２端面９８とで構成されている。

上記密封装置９５は、芯金９３と、シールリップ部９１と、真ちゅうの合金製の環状部材１００とを有する。上記シールリップ部９１は、芯金９３の軸方向の内方の端面における第１端面９７に対向する箇所に固着されている。上記シールリップ部９１は、斜面である第１端面９７に所定の締め代を有した状態で接触している。上記シールリップ部９１は、第１端面９７上を摺動することにより、外部に対して軸受の内部をシールするようになっている。

上記環状部材１００は、上記芯金９３における第２端面９８に対向する表面に溶着されている。図６に示すように、上記環状部材１００は、第２端面９８に接触した状態になっている。上記環状部材１００の第２端面９８側の表面には、環状部材の１００の周方向に全周にわたって延びる油収容溝１０１が形成されている。上記芯金９３が内輪９２に対して上記周方向に相対回転運動すると、油収容溝１０１に収容されていた油が油収容溝１０１から出て、第２端面９８と、環状部材１００との間に油膜を形成するようになっている。上記環状部材１００における第２端面９８に接触している部分は、軸方向に滑り支持されるようになっている。上記環状部材１００における第２端面９８に接触している部分は、軸方向移動規制部になっている。

図７は、上記環状部材１００の第２端面９８側の表面を示す図である。

図７に示すように、上記環状部材１００の第２端面９８側の表面は、中心が同じで半径が異なる２つの円にはさまれた形状をしている。また、上記油収容溝１０１は、図７にｂで示す環状部材１００の周方向に延びる環状の第１溝１０３と、この環状溝１０３から径方向の内方に延びる複数の略同一の第２溝１０５から構成されている。図７に示すように、上記第２溝１０５は、上記周方向に略等間隔に形成されている。また、上記第２溝１０５は、環状部材１００よりも径方向の内方に位置する空間に開口している。

上記第５実施形態の密封装置９５によれば、軸方向移動規制部が、油収容溝１０１を有する環状部材１００における第２端面９８に接触している部分であるので、芯金９３の変形を簡単かつ安価に抑制できる。

尚、上記第５実施形態では、油収容溝１０１を、芯金９３における第２端面９８に対向する表面に溶着された環状部材１００に形成したが、この発明では、油収容溝を、密封装置の芯金における軌道輪の軸方向の端面に対向する部分に直接形成しても良い。この場合、上記芯金おける油収容溝が形成された部分に接触する軌道輪の部分は、軌道輪の本体部に溶着されると共に、真ちゅうの合金等、すべり軸受に用いられる材料製の部材からなる芯金側端面部の芯金側の表面であることが好ましい（この場合、軌道輪（内輪または外輪）は、本体部と芯金側端面部とで構成される）。

また、上記第５実施形態では、上記芯金９３における第２端面９８に対向している部分９９に溶着された環状部材１００に油収容溝１０１を形成したが、密封装置の芯金における軌道輪の軸方向の端面に対向している部分またはその部分に固着された部材と、軌道輪の軸方向の端面における芯金に接触している部分とのうちの少なくとも一方に、油収容溝を形成すれば良い。この場合、油収容溝を含む部分で、かつ、他部材と接触している部分が軸方向移動規制部であることは、言うまでもない。

尚、上記第１〜第５実施形態では述べなかったが、この発明の密封装置が、複数の支持装置、複数の動圧発生溝または複数の油収容溝を有していても良いことは言うまでもない。また、この発明の密封装置が、支持装置、動圧発生溝および油収容溝のうちの２つ以上を有していても良いことも言うまでもない。

本発明の転がり軸受の第１実施形態の玉軸受の軸方向の断面図である。 本発明の転がり軸受の第２実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。 本発明の転がり軸受の第３実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。 本発明の転がり軸受の第４実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。 第４実施形態の密封装置の芯金における第２端面に対向している部分の部分平面図である。 本発明の転がり軸受の第５実施形態である玉軸受の軸方向の部分断面図である。 第５実施形態の密封装置が有する環状部材の第２端面側の表面を示す図である。

符号の説明

１ 外輪
２,３２,５２,７２,９２ 内輪
３ 玉
５,３５,５５,７５,９５ 密封装置
２０,４０,５７,７７,９７ 第１端面
２１,４１,５８,７８,９８ 第２端面
２３,４３,７３ 芯金
２４,４４,６１,６２,７１,９１ シールリップ部
２５,４５,５９ ニードルベアリング
３１ ニードル
８０ 動圧発生溝
１００ 環状部材
１０１ 油収容溝

Claims (5)

1. 径方向の一方側に固定部を有する一方、径方向の他方側にシールリップ部を有すると共に、芯金を有する密封装置において、
   上記径方向の他方側かつ上記シールリップ部と異なる部位に、上記芯金の軸方向の移動を規制する軸方向移動規制部を備えることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   上記軸方向移動規制部は、転動体を有する支持装置であることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１に記載の密封装置において、
   上記軸方向移動規制部は、上記芯金を軸方向に支持する動圧を発生する動圧発生溝であることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１に記載の密封装置において、
   上記軸方向移動規制部は、上記芯金に設けられて上記軸方向に滑り支持されると共に、油収容溝を有する部分であることを特徴とする密封装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の密封装置を備えることを特徴とする転がり軸受。

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