JP2008190599A - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】シールの摺動側弾性部材及び固定側弾性部材のそれぞれに必要十分な耐熱性や耐摩耗性を確保する一方で、高価な弾性材料の使用量を必要最小限に抑えて、製品の低価格化を図ることのできる密封型転がり軸受を得る。
【解決手段】 芯金７とこの芯金７の表面を覆う弾性部材８，９とで構成されるシール５によって軸受側面が密封される密封型転がり軸受１において、シール５の摺動側で芯金７の表面を覆う摺動側弾性部材８は、取付側で芯金７の表面を覆う固定側弾性部材９、例えば、耐熱温度１２０℃程度のニトリルゴムで形成、よりも耐熱温度の高い弾性材料、例えば、耐熱温度１６０℃程度のアクリルゴム、で形成する。シール５の外側面と内側面のそれぞれには、摺動側弾性部材８と固定側弾性部材９のいずれのにも覆われずに、芯金７を露出させた芯金露出部２１，２２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のエンジンルーム内の補機類に使用される密封型転がり軸受に関し、特に、オルタネータ、カーエアコン用コンプレッサ、テンショナなどのベルトを介して動力を伝達するプーリに組み込まれて、高温・高速回転で使用される密封型転がり軸受に関する。

自動車のエンジンルーム内には、オルタネータ、カーエアコン用コンプレッサなどの補機が装備され、また、ベルト伝達機構を介してこれらの補機を駆動するプーリや、ベルト伝達機構のベルトの張力を調整するためのテンショナプーリやアイドラプーリなど、各種のプーリが装備されている。そして、これらの補機や各種プーリの転動部に、密封型転がり軸受が使われている。

エンジンルーム内は泥水や埃の影響を受け易い環境であるため、エンジンルーム内の補機や各種プーリに使用される密封型転がり軸受には、芯金とこの芯金の表面を覆う弾性部材とで構成されるシールによって軸受側面が密封される密封型転がり軸受を使用することが多い。

また、このような密封型転がり軸受で使用するシールは、例えば外輪が軸受ハウジングに固定支持される外輪固定型の軸受に使用される場合、芯金の外周部を覆う弾性部材が軸受の外輪に形成されたシール溝に弾性嵌合して外輪に保持される構造とし、芯金の内周部を覆う弾性部材が軸受の内輪に弾性接触するリップ部を突設した構造として、回転する内輪側はリップ部の摺接により密封状態を確保する構成になる。

従来、このような密封型転がり軸受に使用されるシールとして、芯金の外周側を覆う如く装備されて軸受外輪に嵌合保持される固定側弾性部材と、芯金の内周側を覆う如く装備されて軸受内輪に摺動自在に接触する摺動側弾性部材とを、同一の弾性材料で形成したものが各種提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００６−３８１１４号公報 特開２００５−６９４０４号公報 特開２０００−１６１３７２号公報

ところで、エンジンルーム内は、エンジンや各種電装品の発熱、ベルトの滑り発熱等により非常に高温の環境になるため、密封型転がり軸受に使用する各部品にも耐熱性が要求される。前述のシールの場合は、芯金に被覆する弾性部材の耐熱性が重要になる。

また、軸受のシールの場合、摺動側弾性部材は軸受内輪との摺動摩擦による自己発熱が加わるため、固定側弾性部材と比較して、より高い耐熱性を確保しておくことが必要となる。更に、摺動側弾性部材は、摺動による摩耗を抑えて寿命を延ばすために、固定側弾性部材よりも耐摩耗性を向上させておくことが望ましい。

ところが、固定側弾性部材と摺動側弾性部材とを同一の弾性材料で形成する従来のシールでは、摺動側弾性部材だけ、耐熱性や耐摩耗性を向上させるといった調整ができない。
結局、より高度な耐熱性や耐摩耗性が要求される摺動側弾性部材に合わせて、使用する弾性材料を選択することになるが、耐熱性や耐摩耗性の高い弾性材料（ゴム材料）は高価であるため、シールの製造コストが上昇し、密封型転がり軸受の価格上昇を招くという問題が生じた。

本発明の目的は上記課題を解消することに係り、シールの摺動側弾性部材及び固定側弾性部材のそれぞれに必要十分な耐熱性や耐摩耗性を確保する一方で、高価な弾性材料の使用量を必要最小限に抑えて、製品の低価格化を図ることのできる密封型転がり軸受を提供することを目的とする。

（１）上記した課題を解決するために、本発明による密封型転がり軸受は、芯金と弾性部材とで構成されるシールによって軸受側面が密封される密封型転がり軸受であって、
前記シールの摺動側で前記芯金の表面を覆う摺動側弾性部材は、取付側で前記芯金の表面を覆う固定側弾性部材よりも耐熱温度の高い弾性材料で形成したことを特徴とする。

（２）また、上記密封型転がり軸受は、前記シールの外側面及び内側面の少なくとも一方では、前記芯金の外周側を被覆している弾性部材の内径Ｄと前記芯金の内周側を被覆している弾性部材の外径ｄとの間にＤ＞ｄの関係が成立するように、各弾性部材の被覆範囲が設定されることにより、いずれの弾性部材にも覆われずに前記芯金を露出させた芯金露出部が形成されることを特徴としても良い。

本発明による密封型転がり軸受によれば、軸受側面を密封するシールは、より高い耐熱性が要求される摺動側弾性部材には固定側弾性部材よりも耐熱温度の高い弾性材料を使用するもので、シールの摺動側と取付側とで芯金を覆う弾性部材の材料が異なる構成になるため、摺動側弾性部材及び固定側弾性部材のそれぞれに必要十分な耐熱性や耐摩耗性を確保する一方で、耐熱性が高く高価な弾性材料の使用量を必要最小限に抑えて、製品の低価格化を図ることができる。

以下、本発明に係る密封型転がり軸受の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る密封型転がり軸受の第１の実施の形態の要部の縦断面図である。

この第１の実施の形態の密封型転がり軸受１は、外輪２が不図示の軸受ハウジングに固定支持されて、玉等の転動体を介して外輪２の内周に嵌合した内輪３が不図示の軸と一体回転する外輪固定型の軸受で、エンジンルーム内の補機や各種プーリに使用される。

軸受側面を密封するシール５は、金属板のプレス成形により外輪２と内輪３との間の隙間を軸受側面側から覆う環状に形成された芯金７と、シール５の摺動側（即ち、内輪３側）で芯金７の表面を覆う摺動側弾性部材８と、シール５の取付側（即ち、外輪２側）で芯金７の表面を覆う固定側弾性部材９とから構成されている。

芯金７は、内径Ｋ１が内輪３の外径Ｃ１よりも大きく、外径Ｋ２が外輪２の内径Ｃ２よりも大きな環状に形成されている。

摺動側弾性部材８は、芯金７の内周部から内輪３のシール溝１１に向かって延出した鍔状のフランジ部１３に、シール溝１１の側面１４に弾性接触するリップ部１６を膨出形成した構造になっている。

固定側弾性部材９は、芯金７の外周部を覆う外周部１７が外輪２のシール溝１８に緊密に嵌合する構造・寸法に形成されている。固定側弾性部材９の外周部１７とシール溝１８との嵌合力により、シール５は外輪２に保持される。

本実施の形態の場合、摺動側弾性部材８は、固定側弾性部材９よりも耐熱温度の高い弾性材料で形成されている。
具体的には、固定側弾性部材９は耐熱温度が１２０℃程度となるニトリルゴムで形成され、摺動側弾性部材８は耐熱温度が１６０℃程度となり耐摩耗性にも優れたアクリルゴムで形成される。
なお、摺動側弾性部材８に更に高い耐熱性、耐摩耗性が要求される場合には、シリコンゴムや、フッ素ゴム、あるいはナイロンやＰＰＳ等のプラスチック材を組み合わせた複合材料により摺動側弾性部材８を形成するようにしても良い。

そして、本実施の形態の場合、シール５の外側面及び内側面のそれぞれには、摺動側弾性部材８及び固定側弾性部材９のいずれの弾性部材にも覆われずに、芯金７を露出させた芯金露出部２１，２２が軸受の周方向に沿って連続した環状に形成されている。

シール５の外側面の芯金露出部２１は、芯金７の外周側を被覆している固定側弾性部材９の外側面側の内径Ｄ１と芯金７の内周側を被覆している摺動側弾性部材８の外側面側の外径ｄ１との間にＤ１＞ｄ１の関係が成立するように、各弾性部材８，９の被覆範囲が設定されることにより、形成されている。

シール５の内側面の芯金露出部２２は、芯金７の外周側を被覆している固定側弾性部材９の内側面側の内径Ｄ２と芯金７の内周側を被覆している摺動側弾性部材８の内側面側の外径ｄ２との間にＤ２＞ｄ２の関係が成立するように、各弾性部材８，９の被覆範囲が設定されることにより、形成されている。

以上に説明した本実施の形態の密封型転がり軸受１の場合、軸受側面を密封するシール５は、より高い耐熱性が要求される摺動側弾性部材８には固定側弾性部材９よりも耐熱温度の高い弾性材料を使用するもので、シール５の摺動側と取付側とで芯金７を覆う弾性部材の材料が異なる構成になる。したがって、上記のように固定側弾性部材９は安価なニトリルゴムで形成し、摺動側弾性部材８は少し高価だが耐熱性や耐摩耗性に優れたアクリルゴムで形成して、摺動側弾性部材８及び固定側弾性部材９のそれぞれに必要十分な耐熱性や耐摩耗性を確保する一方で、高価なアクリルゴム等の弾性材料の使用量を必要最小限に抑えて、製品の低価格化を図ることができる。

また、上記実施の形態におけるシール５は、その外側面及び内側面のそれぞれに芯金７を露出させた芯金露出部２１，２２を備えていて、これらの芯金露出部２１，２２が周囲への放熱効果を発揮して蓄熱を抑止するため、各弾性部材８，９の昇温を抑えることができ、その分、弾性部材８，９に要求される耐熱性が緩和されるため、価格の安い弾性材料を採用し易くなる。

また、上記実施の形態におけるシール５は、その外側面及び内側面のそれぞれに芯金７を露出させた芯金露出部２１，２２を備えたことで、摺動側弾性部材８と固定側弾性部材９は離間した配置となっていて、異なるゴム材量同士が互いに融着する部位が生じない。
異なる材料同士の融着部は接着強度が低下し易く、もしも、上記の芯金露出部２１，２２が存在せず、摺動側弾性部材８の外周園と固定側弾性部材９の内周縁とが融着する構造の場合は、繰り返し作用する熱の影響等で、弾性部材８，９同士の融着部に破断や剥離が生じて、シール５の寿命低下を招く虞がある。
しかし、上記のように、芯金露出部２１，２２を装備したことで、各弾性部材８，９は、いずれも、芯金７に対して優れた接着強度を長期に渡って維持することができ、シール５の寿命を向上させることができる。

また、芯金露出部２１，２２の装備によって、摺動側弾性部材８と固定側弾性部材９とが互いに離間した配置になっているため、例えば、インサート成形によりそれぞれの弾性部材８，９を形成することで、シール５の製造を容易にすることもできる。

なお、上記のように、シール５の外側面及び内側面のそれぞれに芯金露出部２１，２２を装備することが望ましいが、各弾性部材８，９に使用する材料相互の融着性が高く、芯金７に対する接着強度に問題が生じない場合は、図２乃至図４に示すように、芯金露出部の装備を適宜に省略することができる。

図２は本発明に係る密封型転がり軸受の第２の実施の形態の要部の縦断面図である。
この第２の実施の形態の密封型転がり軸受３１は、シール５Ａの内側面側にのみ芯金露出部２２を設けたものである。シール５Ａの外側面側では、芯金７の径方向の中間部Ｈで、固定側弾性部材９の内周縁部と摺動側弾性部材８の外周縁部とが突き合わせ状態になって、異種のゴム材料同士が接触した状態になっている。
シール５Ａの外側面側の芯金露出部を省略した点以外の構成は第１の実施の形態の密封型転がり軸受１と同様である。同様の構成については、第１の実施の形態と共通の番号を付して説明を省略する。

図３は本発明に係る密封型転がり軸受の第３の実施の形態の要部の縦断面図である。
この第３の実施の形態の密封型転がり軸受３２は、シール５Ｂの外側面側にのみ芯金露出部２１を設けたもので、シール５Ｂの内側面側の芯金露出部を省略した点以外の構成は第１の実施の形態の密封型転がり軸受１と同様である。同様の構成については、第１の実施の形態と共通の番号を付して説明を省略する。

図４は本発明に係る密封型転がり軸受の第４の実施の形態の要部の縦断面図である。
この第４の実施の形態の密封型転がり軸受３３は、シール５Ｃの外側面側及び内側面側のいずれにも芯金露出部を設けない構成としたもので、芯金露出部を省略した点以外の構成は第１の実施の形態の密封型転がり軸受１と同様である。同様の構成については、第１の実施の形態と共通の番号を付して説明を省略する。

なお、上記の各実施の形態に示した密封型転がり軸受は、いずれも外輪が固定される外輪固定型であったが、内輪固定型の軸受にも、本発明は適用可能である。内輪固定型の軸受におけるシールは、芯金の内周部を覆う弾性部材が固定側弾性部材となり、芯金の外周部を覆う弾性部材が摺動側弾性部材となる。

本発明に係る密封型転がり軸受の第１の実施の形態の要部の縦断面図である。 本発明に係る密封型転がり軸受の第２の実施の形態の要部の縦断面図である。 本発明に係る密封型転がり軸受の第３の実施の形態の要部の縦断面図である。 本発明に係る密封型転がり軸受の第４の実施の形態の要部の縦断面図である。

符号の説明

１ 密封型転がり軸受
２ 外輪
３ 内輪
５ シール
７ 芯金
８ 摺動側弾性部材
９ 固定側弾性部材
１１ シール溝
１８ シール溝
２１，２２ 芯金露出部
３１，３２，３３ 密封型転がり軸受

Claims (2)

1. 芯金と弾性部材とで構成されるシールによって軸受側面が密封される密封型転がり軸受であって、
   前記シールの摺動側で前記芯金の表面を覆う摺動側弾性部材は、取付側で前記芯金の表面を覆う固定側弾性部材よりも耐熱温度の高い弾性材料で形成したことを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記シールの外側面及び内側面の少なくとも一方では、前記芯金の外周側を被覆している弾性部材の内径Ｄと前記芯金の内周側を被覆している弾性部材の外径ｄとの間にＤ＞ｄの関係が成立するように、各弾性部材の被覆範囲が設定されることにより、いずれの弾性部材にも覆われずに前記芯金を露出させた芯金露出部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の密封型転がり軸受。

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