JP2007255637A - 転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受回転時における密封板の装着性及び耐磨耗性を向上させることで軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能な低コストの転がり軸受を提供する。
【解決手段】複数の転動体３２の両側に回転輪２８と静止輪３０とで囲まれた環状の空間領域のうち、一方側の空間領域を覆うように環状の密封部材３６が設けられている。密封部材は、その基端３６ｅが回転輪のシール溝２８ｇに装着され、その先端３６ｆが静止輪に向けて延出し、且つ異物浸入防止機構を備えていると共に、基端から先端に向けて延出した環状の芯金４２を有する。環状の芯金は、その基端４２ｅがシール溝の形状に沿って屈曲させたカール形状を成し、少なくとも基端の表面に弾性材４４が被覆されており、当該基端をシール溝に向けて加締めて密封部材の基端をシール溝に装着させた状態で、当該芯金の基端に被覆された弾性材は、シール溝に対して圧接して隙間無く密着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速回転する回転軸を支持する転がり軸受に関する。
従来、高速回転する回転軸を有する水中ポンプやモータなどの各種装置には、異物(例えば、オイルやグリースなどの潤滑剤、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止が図られた種々の転がり軸受が組み込まれている。その一例として特許文献１には、図５(ａ)に示すように、相対回転可能に対向配置された内輪２と外輪４との間に環状の密封板6,8を二重に配列した転がり軸受が提案されている(第１の従来技術)。この場合、一方の密封板(外側密封板)６は、他方の密封板(内側密封板)８の外側(軸受外部側)に配列されており、当該外側密封板６は、その基端６ｅが内輪２の外周面２ｓに形成された係止溝２ｇに係り止めで固定され、その先端６ｆが外輪４の内周面４ｓに摺接されている(第１の摺接部)。
これに対して、内側密封板８は、その基端８ｅが外輪４の内周面４ｓに形成された係止溝４ｇに係り止めで固定され、その先端には２つのリップ8a,8bが設けられている。この場合、一方のリップ８ａは、外側密封板６の内側面６ｎに摺接され(第２の摺接部)、他方のリップ８ｂは、内輪２の外周面２ｓに摺接されている(第３の摺接部)。このような構成によれば、軸受外部から軸受内部に至るまでに第１〜第３の摺接部が、異物の浸入経路に対して互いに直列に存在することになり、これにより、当該異物の軸受内部への浸入防止が図られている。なお、これ以外にも例えば特許文献２,３には、内外輪間に密封板を二重に配列した転がり軸受が提案されている。
また、例えば図５(ｂ)には、電動工具の整流子モータの出力軸側に異物浸入防止用の密封板10,12が設けられた軸受構成例が提案されている(第２の従来技術)。かかる軸受構成例では、２本の回転軸14,16が、転がり軸受18,20を介してハウジング２２に対して回転自在に支持されており、その一方の回転軸１４の回転運動は、ギヤ機構を介して他方の回転軸１６に伝達されるようになっている。なお、ギヤ機構として、一方の回転軸１４に固定された第１のギヤ２４と、この第１のギヤ２４に歯合し且つ他方の回転軸１６に固定された第２のギヤ２６とが適用されている。
このような軸受構成例において、一方の密封板１０は、他方の回転軸１６とハウジング２０との間に介在されていると共に、他方の密封板１２は、当該他方の回転軸１６を回転自在に支持する転がり軸受２０の内外輪20a,20b間に組み込まれている。これにより、当該異物の軸受内部への浸入防止が図られている。
ところで、第１の従来技術(図５(ａ))では、各密封板6,8の基端6e,8eが係止溝2g,4gに係り止めで固定されているため、転がり軸受が高速回転した際に、その遠心力により各密封板6,8の基端6e,8eが係止溝2g,4gから外れ易くなり、内外輪2,4の係止溝2g,4gに対する各密封板6,8の基端6e,8eの装着性が低下してしまう場合がある。これにより、例えば各密封板6,8の基端6e,8eと係止溝2g,4gとの間に隙間が構成されたような場合には、当該隙間から異物が軸受内部に浸入してしまう虞がある。
また、当該軸受の高速回転に伴う遠心力が各密封板6,8の先端6f,8a,8bに作用すると、密封板６の先端６ｆと外輪４の内周面４ｓとの摺接圧、並びに、密封板８の先端(リップ8a,8b)と外側密封板６の内側面６ｎ及び内輪２の外周面２ｓとの摺接圧が増大し、これにより、例えば各密封板6,8の先端6f,8a,8bが磨耗することで、軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが困難になってしまう場合がある。
更に、第２の従来技術(図５(ｂ))では、転がり軸受２０の内外輪20a,20b間に加えて回転軸１６とハウジング２０との間にそれぞれ密封板10,12が必要であるため、軸受内部への異物の浸入防止を図るための部品点数が増加し、これにより、製造コストが上昇してしまうといった問題がある。
特開平９−１９６０７１号公報 特開２００２−３３９９９９号公報 特開平１１−２１０７７１号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受回転時における密封板の装着性及び耐磨耗性を向上させることで軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能な低コストの転がり軸受を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、所定方向に回転可能な回転輪と、回転輪に対向して固定可能な静止輪と、回転輪と静止輪との対向面間に転動自在に介在された複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、複数の転動体の両側においてそれぞれ回転輪と静止輪とで囲まれた環状の空間領域のうち、少なくとも一方側の空間領域を覆うように環状の密封部材が設けられており、環状の密封部材は、その基端が回転輪に形成された環状のシール溝に装着され、その先端が静止輪に向けて延出し、且つ軸受内部への異物の浸入を防止するための異物浸入防止機構を備えていると共に、基端から先端に向けて延出した環状の芯金を有しており、環状の芯金は、その基端がシール溝の形状に沿って屈曲させたカール形状を成していると共に、少なくともカール形状を成す基端には、その表面に弾性材が被覆されており、カール形状を成す芯金の基端をシール溝に向けて加締めることで、密封部材の基端をシール溝に装着させた状態において、当該芯金の基端に被覆された弾性材は、シール溝に対して圧接して隙間無く密着する。
本発明において、異物浸入防止機構は、静止輪の対向面に形成された傾斜面に沿って、密封部材の先端を非接触状態となるように傾斜させることで構成しても良いし、或いは、異物浸入防止機構は、静止輪の対向面に形成された傾斜面に沿って、密封部材の先端を比較的低い接触圧での接触状態となるように傾斜させることで構成しても良い。また、異物浸入防止機構は、密封部材の軸受内部側に、基端から先端に向うに従って先細り台形状を成す突起部を周方向に沿って所定間隔で複数配置することで構成しても良い。
本発明によれば、軸受回転時における密封板の装着性及び耐磨耗性を向上させることで軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能な低コストの転がり軸受を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の転がり軸受１００は、所定方向に回転可能な回転輪(例えば、内輪)２８と、回転輪２８に対向して固定可能な静止輪(例えば、外輪)３０と、回転輪２８と静止輪３０との対向面間(内輪２８の外周面２８ｓと外輪３０の内周面３０ｓとの間)に転動自在に介在された複数の転動体３２と、複数の転動体３２を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット(図示しない)が形成された環状の保持器３４とを備えており、複数の転動体３２の両側においてそれぞれ回転輪２８と静止輪３０とで囲まれた環状の空間領域のうち、少なくとも一方側の空間領域を覆うように環状の密封部材３６が設けられている。なお、転動体３２としては、例えば玉やコロを適用することができるが、ここでは一例として、玉を想定する。
本実施の形態の転がり軸受１００において、複数の転動体３２の両側には、それぞれ基端38e,40eが静止輪(外輪)３０に形成された環状のシール溝３０ｇに固定され且つ先端が回転輪(内輪)２８に向けて延出した環状の密封板38,40が設けられている。それぞれの密封板38,40は、芯金(ハッチングで示す)入りのゴム製で構成されており、その先端には、ゴム製のリップ38f,40fが設けられている。この場合、一方側の密封板３８は、環状の密封部材３６と複数の転動体３２との間に介在されており、その先端(リップ３８ｆ)は、回転輪２８の対向面(外周面)２８ｓに摺接して位置決めされている。
また、他方側の密封板４０は、一方側の密封板３８に対して複数の転動体３２を挟んで反対側に設けられており、その先端(リップ４０ｆ)は、回転輪(内輪)２８の外周面２８ｓに摺接して位置決めしても良いし、非摺接状態に位置決めしても良い。この場合、他方側の密封板４０には、例えばその基端４０ｅに、軸受内部と軸受外部とを連通させるための空気穴４０ｈを形成することが好ましい。これにより、空気穴４０ｈを介して空気を流通させることができるため、軸受内部の圧力と軸受外部の圧力とのバランスを図ることが可能となり、その結果、例えば密封板４０の外れ(脱落、ガタ)やリップ４０ｆの吸着現象などを防止することができる。
ここで、回転輪(内輪)２８の外周面２８ｓには、研削加工を施すことが好ましい。研削加工とは、研削対象物(回転輪２８)の表面(外周面２８ｓ)に高精度な平滑仕上げを施す既知の加工方法であり、かかる研削加工を回転輪２８の外周面２８ｓに施すことで、当該外周面２８ｓと双方の密封板38,40の先端(リップ38f,40f)との間の摩擦抵抗を軽減させて摺動性を向上させることができる。これにより、軸受回転時における回転性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。
なお、一方側の密封板３８と環状の密封部材３６との間には、潤滑剤Ｊを周方向に沿って介在させることが好ましい。この場合、潤滑剤Ｊとしては、軸受内部に封入する例えば油やグリースなどを適用すれば良い。図１(ａ)には、潤滑剤Ｊの介在位置がハッチングにより模式的に示されているが、必ずしもここに限定する必要は無く、一方側の密封板３８と環状の密封部材３６との間の空間領域全体に亘って潤滑剤Ｊを介在させても良い。
また、環状の密封部材３６は、その基端３６ｅが回転輪(内輪)２８に形成された環状のシール溝２８ｇに装着され、その先端３６ｆが静止輪(外輪)３０に向けて延出し、且つ軸受内部への異物(例えば、オイルやグリースなどの潤滑剤、水、塵埃)の浸入を防止するための異物浸入防止機構を備えていると共に、基端３６ｅから先端３６ｆに向けて延出した環状の芯金４２を有している。
環状の芯金４２は、その基端４２ｅがシール溝２８ｇの形状に沿って屈曲させたカール形状を成しており、少なくともカール形状を成す基端４２ｅには、その表面に弾性材４４が被覆されている。図の構成例では、一例として、基端４２ｅから先端４２ｆに亘る芯金４２の表面全体に弾性材４４が被覆されている。なお、弾性材４４としては、例えばゴムや樹脂などを適用すれば良い。この場合、密封部材３６の基端３６ｅをシール溝２８ｇに装着させる際に、カール形状を成す芯金４２の基端４２ｅをシール溝２８ｇに向けて加締めると、当該芯金４２の基端４２ｅに被覆された弾性材４４がシール溝２８ｇ内に入り込んで当該シール溝２８ｇに対して圧接する。
そして、このように密封部材３６の基端３６ｅをシール溝２８ｇに装着した状態において、加締め装着された芯金４２の基端４２ｅと共にシール溝２８ｇに入り込んだ弾性材４４は、当該シール溝２８ｇに対して隙間無く且つ堅牢(強固)に密着する。この結果、例えば回転輪(内輪)２８が高速回転したり、これに伴って密封部材３６の振動が増大しても、当該密封部材３６の基端３６ｅがシール溝２８ｇから外れ易くなることは無く、シール溝２８ｇに対する密封部材３６の基端３６ｅの装着性を一定に維持することができる。これにより、密封部材３６の基端３６ｅとシール溝２８ｇとの間に従来のような隙間が構成されることが防止されるため、異物が軸受外部から軸受内部に浸入することは無い。
また、本実施の形態において、異物浸入防止機構は、静止輪(外輪)３０の対向面(内周面)３０ｓの端部に形成された傾斜面３０ｋに沿って、密封部材３６の先端３６ｆを非接触状態となるように傾斜させることで構成されている。具体的に説明すると、密封部材３６の先端３６ｆには、芯金４２の先端４２ｆに弾性材４４を被覆してリップ４６が形成されており、当該リップ４６が静止輪３０の傾斜面３０ｋに沿って非接触状態に位置決めされている。この場合、図１(ｂ)に示すように、リップ４６と傾斜面３０ｋとの間には、極僅かなラビリンスＬが形成され、これにより、軸受静止時(回転停止状態)及び軸受回転時における異物の軸受内部への浸入を確実に防止することができる。
そして、軸受回転時には、密封部材３６からリップ４６に作用した遠心力により、弾性材４４から成るリップ４６が弾性変形して傾斜面３０ｋに沿って僅かに接触した摺接状態に維持される。このような状態は、軸受の回転速度を上げても維持されるため、高速回転時おける異物の軸受内部への浸入を確実に防止することができる。この場合、リップ４６には、少なくとも静止輪３０の傾斜面３０ｋに対向する部分(具体的には、軸受回転時に傾斜面３０ｋに摺接するリップ４６の摺接面)に潤滑剤Ｊを塗布することが好ましい。
これにより、軸受回転時におけるリップ４６と傾斜面３０ｋとの間の摺接圧(摩擦抵抗)を軽減させることができるため、リップ４６の磨耗を防止することが可能となる。この場合、リップ４６と傾斜面３０ｋとの摺接状態を一定に維持することができるため、軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能となる。なお、リップ４６に塗布する潤滑剤Ｊとしては、軸受内部に封入する例えば油やグリースなどを適用すれば良い。
また、上述したように一方側の密封板３８と環状の密封部材３６との間に潤滑剤Ｊを周方向に沿って介在させることで、軸受回転時に密封部材３６に作用した遠心力によりリップ４６が傾斜面３０ｋに沿って接触すると、密封板３８と密封部材３６との間の空間の圧力(内圧)が上昇する。このときの内圧は、軸受内外の圧力(外圧)よりも高くなるため、リップ４６と傾斜面３０ｋとの間から軸受内部に浸入しようとする異物は、当該内圧の作用により、その浸入が防止されると共に、密封板３８の先端(リップ３８ｆ)と回転輪(内輪)２８の外周面２８ｓとの間から軸受外部へ漏洩しようとする潤滑剤(軸受内部に封入された潤滑剤)は、当該内圧の作用により、その漏洩が防止される。これにより、軸受内部の密封性や潤滑性を一定に維持することができるため、軸受回転時における回転性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。
以上、本実施の形態によれば、軸受回転時における密封板の装着性及び耐磨耗性を向上させることで軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能な転がり軸受１００を実現することができるだけで無く、従来に比べて部品点数を削減することができるため、当該軸受の製造コストを大幅に低減することができる。
ここで、このような転がり軸受１００を水中ポンプに適用した実施例について、図４を参照して説明する。
図４に示された水中ポンプは、吸水口４８ａと吐出口４８ｂとを有し、羽根車(インペラ)５０が回転自在に配置されたポンプケーシング４８と、ポンプケーシング４８上に縦型に配設され、羽根車５０が取り付けられた回転軸５２を収容するハウジング５４とを備えている。
ハウジング５４は、回転軸５２を制御するモータ(電動機)が収容されたモータ室５４ａと、モータ室５４ａとポンプケーシング４８との間のハウジング５４内に設けられたオイル室５４ｂとを有して構成されている。この場合、回転軸５２は、モータ室５４ａからオイル室５４ｂを通してポンプケーシング４８内を垂直方向に沿って延出されており、その延出端に羽根車５０が取り付けられている。
図の構成例において、上述した実施の形態に係る転がり軸受１００(図１(ａ))は、回転軸５２を回転自在に支持するために、モータ室５４ａの上下側にそれぞれ配設された転がり軸受として組み込むことができる。なお、モータ室５４ａの上側に配設された転がり軸受５６は、必ずしも転がり軸受１００と同一の構成である必要は無い。この場合、モータ室５４ａの下側に配設する転がり軸受１００は、環状の密封部材３６が羽根車５０側に位置付けられるように配置することが好ましい。
また、モータ室５４ａに収容されたモータ(電動機)は、回転軸５２に固定されたロータ(例えば、永久磁石)５８と、ロータ５８に対向してハウジング５４に固定されたステータ(例えば、電磁石)６０とを備えている。一方、オイル室５４ｂには、モータ室５４ａを液密状態に密封するためのメカニカルシール６２が回転軸５２に固定されていると共に、メカニカルシール６２の耐摩耗性や潤滑性などを高めるために所定量の潤滑剤(例えば、鉱油系の潤滑油)６４が封入されている。
このような水中ポンプにおいて、モータ(電動機)を駆動させて、ステータ(電磁石)６０のコイル(図示しない)に電流を流すと、電磁石６０とロータ(永久磁石)５８との磁気相互作用により、フレミングの左手の法則に従って永久磁石５８を介して回転軸５２に回転力を与えることができる。このとき、回転軸５２に取り付けられた羽根車５０が当該回転軸５２と共に回転することにより、吸水口４８ａから吸い込まれた水Ｗ１は、ポンプケーシング４８に沿って移動した後(Ｗ２)、吐出口４８ｂから吐き出される(Ｗ３)。
この場合、例えばメカニカルシール６２の磨耗により、当該磨耗粉や水などの異物が混在した潤滑剤(異物混在潤滑剤)６４が、転がり軸受１００の密封部材３６に達した場合でも、シール溝２８ｇに装着された密封部材３６の基端３６ｅにおいて、その芯金４２の基端４２ｅに被覆された弾性材４４がシール溝２８ｇに対して隙間無く且つ堅牢(強固)に密着しているため、当該密封部材３６の基端３６ｅからの潤滑剤６４の軸受内部への浸入を確実に防止することができる。
同時に、密封部材３６の先端３６ｆにおいて、軸受静止時(回転停止状態)にはリップ４６と静止輪３０の傾斜面３０ｋｔの間に極僅かなラビリンスＬが形成されると共に、軸受回転時にはリップ４６が弾性変形して傾斜面３０ｋに沿って僅かに接触した摺接状態に維持され、当該密封部材３６と密封板３８との間の内圧が軸受外部の外圧よりも高くなるため、密封部材３６の先端３６ｆからの潤滑剤６４の軸受内部への浸入を確実に防止することができる。
また、回転輪(内輪)２８と静止輪(外輪)３０との間に設けられた環状の保持器３４については、その形状や配置向きについて特に言及しなかったが、その一例として冠形保持器３４を適用した場合について説明すると、図１(ａ)に示すように、当該冠形保持器３４の一方側には、転動体３２をポケット(図示しない)に挿入するための複数の開口３４ｐが形成され、且つ、その他方側は閉塞されている。
この場合、冠形保持器３４は、その閉塞された他方側を環状の密封部材３６に向けて配置すると共に、複数の開口３４ｐが形成された一方側に潤滑剤Ｊを封入することが好ましい。このような配置構成で転がり軸受１００を水中ポンプ(図４)に組み込むと、冠形保持器３４は、潤滑剤Ｊが封入された一方側(即ち、開口３４ｐが形成された側)を上方(反羽根車５０)に向けて配置されることになる。
これにより、転がり軸受１００の上方向に封入された潤滑剤Ｊは、回転輪(内輪)２８の回転に伴って冠形保持器３４近傍及び開口３４ｐに対向した密封板４０の裏面に多く付着堆積するため、摩擦面(例えば、転動体３２と内外輪28,30との摺接部分)の潤滑に充分な量の潤滑剤を長期に亘って供給し続けることができる。この結果、長期に亘って軸受の潤滑性能や回転性能を一定に維持することが可能となり、軸受寿命の延命化による軸受の信頼性を向上させることができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
第１の変形例として図２(ａ),(ｂ)に示された転がり軸受１００において、異物浸入防止機構は、静止輪(外輪)３０の内周面３０ｓに形成された傾斜面３０ｋに沿って、密封部材３６の先端３６ｆを比較的低い接触圧での接触状態(軽微な接触状態)となるように傾斜させることで構成されている。具体的には、密封部材３７の先端３６ｆにおいて、リップ４６は、静止輪３０の傾斜面３０ｋに沿って接触状態に位置決めされている。
この場合、リップ４６が傾斜面３０ｋに接触する接触長さＮは、当該リップ４６の厚さ寸法Ｔの略１.２倍以上に設定されている。また、芯金４２の先端４２ｆ周りの弾性材４４の厚さ寸法Ｙは、リップ４６の厚さ寸法Ｔの略１.２倍以上に設定されていると共に、静止輪３０の傾斜面３０ｋの傾斜角度θは、略２０°以上に設定されている。この場合、傾斜角度θは、静止輪３０の内周面３０ｓと傾斜面３０ｋとの成す角度である。更に、静止輪３０の傾斜面３０ｋの表面粗さは、略３.２μｍ以下に設定されている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、当該実施の形態と同一の構成には図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
以上、本変形例によれば、リップ４６が傾斜面３０ｋに接触する接触長さＮを当該リップ４６の厚さ寸法Ｔの略１.２倍以上に設定したことで、密封部材３６のリップ４６と静止輪３０の傾斜面３０ｋとの軽微な接触状態による密封性の低下を補うことができる。これにより、軸受静止時(回転停止状態)には、リップ４６と傾斜面３０ｋとの間からの異物の浸入を防止することができる。また、軸受回転時には、密封部材３６に作用した遠心力によりリップ４６が傾斜面３０ｋに若干押圧されるが、傾斜面３０ｋに対するリップ４６の接触長さＮを長くしたことで、その押圧力を分散させることができる。この結果、傾斜面３０ｋに対するリップ４６の摺動性を円滑化させることができるため、軸受の回転性能を一定に維持することが可能となる。
また、本変形例によれば、芯金４２の先端４２ｆ周りの弾性材４４の厚さ寸法Ｙをリップ４６の厚さ寸法Ｔの略１.２倍以上に設定すると共に、静止輪３０の傾斜面３０ｋの傾斜角度θを略２０°以上に設定したことで、軸受回転時に密封部材３６からリップ４６に作用した遠心力により、当該リップ４６が傾斜面３０ｋに強く押し付けられるのを軽減することができる。これにより、傾斜面３０ｋに対するリップ４６の摺動性を円滑化させることができるため、軸受の回転性能を一定に維持することが可能となる。
更に、本変形例によれば、静止輪３０の傾斜面３０ｋの表面粗さを略３.２μｍ以下に設定すると共に、傾斜面３０ｋに摺接するリップ４６の摺接面に潤滑剤Ｊを塗布したことで、軸受回転時におけるリップ４６と傾斜面３０ｋとの間の摺接圧を軽減させることができる。これにより、リップ４６の磨耗が防止され、リップ４６と傾斜面３０ｋとの摺接状態を一定に維持することができるため、軸受内部の密封性を長期に亘って一定に維持することが可能となる。なお、その他の効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
第２の変形例として図３(ａ),(ｂ)に示された転がり軸受１００では、リップ４６を設ける代わりに、異物浸入防止機構は、密封部材３６の軸受内部側に、基端３６ｅから先端３６ｆに向うに従って先細り台形状を成す突起部６６を周方向に沿って所定間隔で複数配置することで構成されている。この場合、各突起部６６の高さ寸法Ｈは、一方側の密封板３８と密封部材３６との間に構成されるラビリンス隙間の略５０〜９０％に設定されている。ここで、各突起部６６は、弾性材４４と同一の材料で一体成形しても良いし、別体で形成して芯金４２に後付け(例えば、接着、溶着、ネジ止め)しても良い。なお、その他の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、当該実施の形態と同一の構成には図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
以上、本変形例によれば、軸受回転時(回転輪２８の回転状態)において、異物が軸受外部から軸受内部に浸入しようとしても、密封部材３６の回転に追従して各突起部６６が周方向に旋回しながら異物を軸受外部に掻き出すことができる。具体的に説明すると、図３(ｂ)に示すように、各突起部６６には、その両側に静止輪３０方向に向って先細り傾斜を成した掻出面66a,66bが形成されており、回転輪２８の正転逆転のいずれの回転状態においても、掻出面66a,66bにより異物を軸受外部に掻き出すことができるように構成されている。
ここで、回転輪２８が矢印Ｒ方向に正回転していると仮定すると、当該回転輪２８と共に密封部材３６が回転することで、これに追従して各突起部６６も同方向に旋回する。このとき、軸受外部から軸受内部に浸入しようとする異物は、各突起部６６の一方の掻出面６６ａにより軸受外部に掻き出されることになる。例えば図４の水中ポンプに転がり軸受１００が組み込まれている場合を想定すると、異物は、メカニカルシール６２の磨耗粉や水などの異物が混在した潤滑剤(異物混在潤滑剤)６４となる。
この場合、当該潤滑剤(異物)６４は、各突起部６６の一方の掻出面６６ａにより軸受外部に掻き出され、その結果、軸受内部の密封性や潤滑性を一定に維持することができるため、軸受回転時における回転性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。これに対して、回転輪２８が矢印Ｒとは反対方向に逆回転している場合には、潤滑剤(異物)６４は、各突起部６６の他方の掻出面６６ｂにより軸受外部に掻き出されることになる。なお、その他の効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
また、上述した実施の形態及び第１及び第２の変形例では、回転輪２８を内輪とし、静止輪３０を外輪として想定して説明したが、これとは逆に、回転輪２８を外輪とし、静止輪３０を内輪とした場合には、例えば図１(ａ)の構成において、密封部材３６及び密封板38,40の配置を図面上で天地反転させると共に、内輪２８の外周面２８ｓに施された構成を外輪３０の内周面３０ｓに反転させ、且つ、外輪３０の内周面３０ｓに施された構成を内輪２８の外周面２８ｓに反転させれば良い。
更に、上述した実施の形態及び第１及び第２の変形例では、環状の密封部材３６を回転輪２８と静止輪３０とで囲まれた環状の空間領域の一方側を覆うように設けた場合を例示しているが、これに限定されることは無く、複数の転動体３２の両側においてそれぞれ回転輪２８と静止輪３０とで囲まれた環状の空間領域の双方を覆うように密封部材３６を設けても良い。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図、図(ｂ)は、同図(ａ)の一点鎖線Ｘで囲んだ部分の拡大断面図。 (ａ)は、本発明の第１の変形例に係る転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図、図(ｂ)は、同図(ａ)の一点鎖線Ｘで囲んだ部分の拡大断面図。 (ａ)は、本発明の第２の変形例に係る転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図、図(ｂ)は、同図(ａ)のＸ−Ｘ線に沿う断面図。 本発明の転がり軸受が組み込まれた水中ポンプの構成を示す断面図。 (ａ)は、第１の従来技術の構成例を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、第２の従来技術の構成例を一部拡大して示す断面図。
符号の説明
２８ 回転輪
２８ｇ シール溝
３０ 静止輪
３２ 転動体
３４ 保持器
３６ 密封部材
３６ｅ 密封部材の基端
３６ｆ 密封部材の先端
38,40 密封板
４２ 芯金
４２ｅ 芯金の基端
４２ｆ 芯金の先端
４４ 弾性材
４６ リップ

Claims (14)

  1. 所定方向に回転可能な回転輪と、回転輪に対向して固定可能な静止輪と、回転輪と静止輪との対向面間に転動自在に介在された複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、
    複数の転動体の両側においてそれぞれ回転輪と静止輪とで囲まれた環状の空間領域のうち、少なくとも一方側の空間領域を覆うように環状の密封部材が設けられており、
    環状の密封部材は、その基端が回転輪に形成された環状のシール溝に装着され、その先端が静止輪に向けて延出し、且つ軸受内部への異物の浸入を防止するための異物浸入防止機構を備えていると共に、基端から先端に向けて延出した環状の芯金を有しており、
    環状の芯金は、その基端がシール溝の形状に沿って屈曲させたカール形状を成していると共に、少なくともカール形状を成す基端には、その表面に弾性材が被覆されており、
    カール形状を成す芯金の基端をシール溝に向けて加締めることで、密封部材の基端をシール溝に装着させた状態において、当該芯金の基端に被覆された弾性材は、シール溝に対して圧接して隙間無く密着することを特徴とする転がり軸受。
  2. 異物浸入防止機構は、静止輪の対向面に形成された傾斜面に沿って、密封部材の先端を非接触状態となるように傾斜させることで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
  3. 密封部材の先端には、芯金の先端に弾性材を被覆してリップが形成されており、当該リップが静止輪の傾斜面に沿って非接触状態に位置決めされていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
  4. 異物浸入防止機構は、静止輪の対向面に形成された傾斜面に沿って、密封部材の先端を比較的低い接触圧での接触状態となるように傾斜させることで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
  5. 密封部材の先端には、芯金の先端に所定の厚さ寸法で弾性材を被覆してリップが形成されていると共に、当該リップが静止輪の傾斜面に沿って接触状態に位置決めされており、リップが傾斜面に接触する接触長さは、当該リップの厚さ寸法の略１.２倍以上に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
  6. 芯金の先端周りの弾性材の厚さ寸法は、リップの厚さ寸法の略１.２倍以上に設定されていると共に、静止輪の傾斜面の傾斜角度は、略２０°以上に設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の転がり軸受。
  7. 静止輪の傾斜面の表面粗さは、略３.２μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の転がり軸受。
  8. 密封部材の先端に形成されたリップには、少なくとも静止輪の傾斜面に対向する部分に潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項３又は５に記載の転がり軸受。
  9. 複数の転動体の両側には、それぞれ、基端が静止輪に形成された環状のシール溝に固定され且つ先端が回転輪に向けて延出した環状の密封板が設けられていると共に、その一方側の密封板は、環状の密封部材と複数の転動体との間に介在され、且つ、その先端が回転輪の対向面に摺接しており、
    一方側の密封板と密封部材との間には、潤滑剤が周方向に沿って介在されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の転がり軸受。
  10. 異物浸入防止機構は、密封部材の軸受内部側に、基端から先端に向うに従って先細り台形状を成す突起部を周方向に沿って所定間隔で複数配置することで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
  11. 複数の転動体の両側には、それぞれ、基端が静止輪に形成された環状のシール溝に固定され且つ先端が回転輪に向けて延出した環状の密封板が設けられていると共に、その一方側の密封板は、環状の密封部材と複数の転動体との間に介在され、且つ、その先端が回転輪の対向面に摺接しており、
    各突起部の高さ寸法は、一方側の密封板と密封部材との間に構成されるラビリンス隙間の略５０〜９０％に設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の転がり軸受。
  12. 他方側の密封板には、軸受内部の圧力と軸受外部の圧力とのバランスを図るために、空気穴が形成されていることを特徴とする請求項９又は１１に記載の転がり軸受。
  13. 回転輪の対向面は、研削加工が施されていることを特徴とする請求項９又は１１に記載の転がり軸受。
  14. 回転輪と静止輪との間には、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された環状の保持器が設けられていると共に、保持器の一方側には、転動体をポケットに挿入するための複数の開口が形成され、且つ、その他方側は閉塞されており、
    当該保持器は、その閉塞された他方側を環状の密封部材に向けて配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の転がり軸受。
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