JP4631770B2 - 密封板及び転がり軸受 - Google Patents

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Description

本発明は、軌道輪の真円度に影響を与えること無く、小さな加締め力で堅牢に軌道輪に装着可能な密封板及び当該密封板を有する転がり軸受に関する。
従来、玉軸受やコロ軸受をはじめとする各種の転がり軸受には、潤滑剤(例えば、油、グリース)の軸受外部への漏洩防止と共に、軸受内部への異物(例えば、水、塵埃)の浸入防止を図るために種々の密封板が設けられている。その一例として図３(ａ),(ｂ)には、密封板２として金属製のシールドが設けられた転がり軸受の構成例が示されている。
この構成例において、転がり軸受は、互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪(例えば、回転軸に固定された内輪４、ハウジングに固定された外輪６)と、内外輪4,6の対向面間(内輪４の内輪外周面４ｓと外輪６の外輪内周面６ｓとの間)に転動自在に組み込まれた複数の転動体(例えば、玉)８と、複数の転動体(玉)８を１つずつ回転自在に保持する保持器１０とを備えている。この場合、密封板(シールド)２は、その基端(外径)２ｅが外輪内周面６ｓに形成された係止溝６ｇに装着され、その先端(内径)２ｆが内輪外周面４ｓに向けて延出し、当該内輪外周面４ｓに対して非接触状態に位置決めされている。
ここで、外輪内周面６ｓ(係止溝６ｇ)に対する密封板(シールド)２の装着方法について説明する。
まず、図３(ａ)に示すように、比較的小径に形成した加締め前の密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇの内側に位置付ける。この場合、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅには、その外周縁を周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて形成した複数の切欠部２ｋと、切欠部２ｋ相互間に介在された複数の折返し部２ｐとが周方向に沿って交互に配列構成されている(図３(ｃ),(ｅ))。また、各々の切欠部２ｋは、その切欠奥端１２ｔから外方に向けて末広がり形状(略Ｖ字形状)を成して構成されている(図３(ｄ))。
なお、このような密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅは、例えば図３(ｄ)に示すような中空の金属製円板１２の外周縁を周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて複数の切欠部２ｋを形成した後、各切欠部２ｋ相互間に残留した部位１２ａを同一方向に比較的大きく折り返し(カールさせ)、これにより図３(ｃ)に示すような複数の折返し部２ｐを形成することで構成されている(例えば、特許文献１参照)。
続いて、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに形成された段部６ｄに向けて押し付けて加締めると、その加締め力によって複数の折返し部２ｐが段部６ｄに沿って塑性変形して係止溝６ｇ内に入り込む。この結果、図３(ｂ)に示すように、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに装着することができ、これにより、その先端(内径)２ｆを内輪外周面４ｓに対して非接触状態に位置決めすることができる。
ところで、上述したような密封板(シールド)２は、その基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに向けて加締める際に、当該基端(外径)２ｅに形成された複数の折返し部２ｐが係止溝６ｇに沿って円弧状に塑性的又は弾性的に湾曲変形する。このとき、各折返し部２ｐに蓄えられた湾曲変形力は、係止溝６ｇをラジアル方向(アキシアル方向)に押し広げようとする装着保持反力となって外輪６に作用する。この場合、その装着保持反力の大きさや向きのバラツキによっては、外輪６に歪みが発生して、その外径の真円度が損なわれてしまう虞がある。
また、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに向けて加締める場合、その加締め力を複数の折返し部２ｐに対して均等に作用させることは困難であり、多少のバラツキがある。この場合、加締め力が許容範囲を超えて大きくなったときは、外輪６に歪みが発生して、その外径の真円度が損なわれてしまう虞がある。これとは逆に、加締め力が小さく成り過ぎたときは、外輪６の外径の真円度は損なわれることは無いが、複数の折返し部２ｐを係止溝６ｇ内に充分に入り込ませることができず、その結果、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに堅牢に装着させることが困難になってしまう。そして、かかる状態で軸受を回転させると、例えば密封板(シールド)２が空転したり、脱落する虞がある。
このような問題の発生は、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅに形成された複数の切欠部２ｋ(折返し部２ｐ)の形状自体に要因があると考えられる。具体的に説明すると、図３(ｃ),(ｅ)に示すように、従来の密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅにおいて、各々の切欠部２ｋは、その切欠奥端１２ｔから外方に向けて末広がり形状(略Ｖ字形状)を成して構成されている。この場合、各切欠部２ｋ相互間に残留した部位１２ａ(図３(ｂ))を同一方向に折り返して(カールさせて)形成した複数の折返し部２ｐは、その中央部分から両端部分に亘ってカール内径寸法にバラツキが生じてしまう。例えば中央部分のカール内径寸法に比べて両端部分のカール内径寸法が小さくなる。
このため、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに向けて加締める際、複数の折返し部２ｐの中央部分は、係止溝６ｇに沿って良好且つ充分に湾曲変形するが、各折返し部２ｐの両端部分は、湾曲変形量が不足してしまう。この場合、加締め処理後において、加締め荷重が各折返し部２ｐの両端部分に集中してしまうため、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに堅牢に装着させることが困難になってしまう。これを解消するためには、大きな加締め力を複数の折返し部２ｐに作用させれば良いが、そうすると、上述したように外輪６の外径の真円度が損なわれてしまう。
特許３６９５１２７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、軌道輪の真円度に影響を与えること無く、小さな加締め力で堅牢に軌道輪に装着可能な密封板及び当該密封板を有する転がり軸受を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、転がり軸受の軌道輪間に設けられ、潤滑剤の漏洩防止と共に異物の浸入防止を図る環状の密封板であって、密封板は、その基端が一方の軌道輪に装着可能であり、当該基端を一方の軌道輪に装着した状態において、その先端が他方の軌道輪に向けて延出していると共に、当該密封板の基端には、その周縁を周方向に沿って所定間隔に一部切り欠いて形成した複数の切欠部と、切欠部相互間に介在された複数の折返し部とが周方向に沿って交互に配列構成されており、複数の切欠部は、その切欠奥端から外方に向けて先細り形状を成して構成されている。
本発明において、切欠部の総数Ｎは、転がり軸受に組み込まれる転動体の総数をＺとすると、Ｎ≧ｎＺ±Ｘ（ｎは正の整数、Ｘは２以上の整数）なる関係を満足するように設定されている。この場合、密封板の基端は、中空の金属製円板の周縁を周方向に沿って所定間隔に一部切り欠いて複数の切欠部を形成した後、各切欠部相互間に残留した部位を同一方向に折り返し、これにより複数の折返し部を形成することで構成されている。
また、本発明は、上述したような密封板を有する転がり軸受であって、互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えていると共に、一方の軌道輪の対向面には、密封板の基端が装着される係止溝が形成されている。
本発明によれば、軌道輪の真円度に影響を与えること無く、小さな加締め力で堅牢に軌道輪に装着可能な密封板及び当該密封板を有する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密封板について、図１を参照して説明する。
なお、本実施の形態の密封板としては、上述した転がり軸受(図３(ａ),(ｂ))に設けられる金属製のシールドを想定する。この場合、転がり軸受の構成は図３(ａ),(ｂ)と同様であるためその説明は省略し、以下、密封板(シールド)についての説明にとどめる。
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の密封板(シールド)２は、その基端(外径)２ｅが一方の軌道輪(図３(ａ),(ｂ)の外輪６の係止溝６ｇ)に装着可能であり、当該基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに装着した状態において、その先端(内径)２ｆが他方の軌道輪(図３(ａ),(ｂ)の内輪４)に向けて延出し、当該内輪４の内輪外周面４ｓに対して非接触状態に位置決めされるように構成されている。
このような構成において、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅには、その外周縁を周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて形成した複数の切欠部２ｋと、切欠部２ｋ相互間に介在された複数の折返し部２ｐとが周方向に沿って交互に配列構成されている。また、各々の切欠部２ｋは、その切欠奥端１２ｔから外方に向けて先細り形状(略台形状)を成して構成されている。この場合、切欠部２ｋの総数Ｎは、転がり軸受に組み込まれる転動体(玉)８(図３(ａ),(ｂ))の総数をＺとすると、Ｎ≧ｎＺ±Ｘ（ｎは正の整数、Ｘは２以上の整数）なる関係を満足するように設定されている。例えば転動体(玉)の総数Ｚが１０個の転がり軸受の場合、ｎ＝１、Ｘ＝２とすると、当該転がり軸受には、切欠部２ｋの総数Ｎが少なくとも８〜１０の密封板(シールド)２を適用すれば良い。
なお、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅは、例えば図１(ｂ)に示すような中空の金属製円板１２の外周縁を周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて複数の切欠部２ｋを形成した後、各切欠部２ｋ相互間に残留した部位１２ａを同一方向に折り返し(カールさせ)、これにより図１(ａ)に示すような複数の折返し部２ｐを形成することで構成することができる。そして、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇの内側に位置付けた後(図３(ａ))、その基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに形成された段部６ｄに向けて押し付けて加締めると、その加締め力によって複数の折返し部２ｐが段部６ｄに沿って塑性変形して係止溝６ｇ内に入り込む。この結果、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに装着することができ、これにより、その先端(内径)２ｆを内輪外周面４ｓに対して非接触状態に位置決めすることができる(図３(ｂ))。
以上、本実施の形態によれば、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅにおいて、複数の切欠部２ｋを切欠奥端１２ｔから外方に向けて先細り形状(略台形状)を成して構成したことにより、各切欠部２ｋ相互間に残留した部位１２ａ(図１(ｄ))を同一方向に折り返して(カールさせて)形成した複数の折返し部２ｐは、その中央部分から両端部分に亘ってバラツキの無い同一(均一)のカール内径寸法となる。
この場合、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに向けて加締める際、その加締め力を複数の折返し部２ｐのそれぞれに対してバラツクこと無く均一に作用させることができる。これにより、それぞれの折返し部２ｐの全体(中央部分から両端部分に亘る領域全体)を係止溝６ｇに沿って良好に且つ過不足無く充分に湾曲変形させた状態で、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに装着させることができる。このことは、従来のような大きな加締め力を不要とし、小さな加締め力でも充分に各折返し部２ｐを湾曲変形させることに繋がる。
このとき、係止溝６ｇに装着された基端(外径)２ｅにおいて、各折返し部２ｐに蓄えられた湾曲変形力は、バラツキの無い同一の大きさで且つ放射方向に均等に係止溝６ｇをラジアル方向(アキシアル方向)に押し広げようとする装着保持反力となって外輪６に作用する。この結果、外輪６の歪みの発生を無くするができるため、当該外輪６の真円度が損なわれることは無い。
また、本実施の形態によれば、上述したような加締め処理が成された後において、加締め荷重が各折返し部２ｐの中央部分から両端部分に亘って均等に分散されるため、密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを係止溝６ｇに堅牢に装着させることができる。これにより、軸受回転中において、例えば密封板(シールド)２が空転したり、脱落することを確実に防止することができる。
更に、本実施の形態によれば、切欠部２ｋの総数ＮをＮ≧ｎＺ±Ｘ（Ｚは転動体(玉)８の総数、ｎは正の整数、Ｘは２以上の整数）なる関係を満足するように設定したことにより、かかる関係を満足する密封板(シールド)２を適用した軸受の回転中、内輪４又は外輪６のラジアル方向又はアキシアル方向の振れを低減させることができる。この結果、軸受の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。
ここで、例えば切欠部２ｋの総数ＮがｎＺに設定された密封板(シールド)２を適用した軸受の振れ発生の有無を試験評価する。なお、かかる試験評価では、内輪４を回転軸に固定し、外輪６をハウジングに固定する。この場合、当該密封板(シールド)２により係止溝６ｇが変形すると、その影響が外輪６に及んで当該外輪６を変形させる場合がある。このとき、外輪内周面６ｓに形成された外輪軌道面(転動体(玉)８が転動する走路)は、その総数ＮがｎＺの切欠部２ｋと折返し部２ｐとで構成される密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅの凹凸形状に沿って変形される。この場合、ｎＺ箇所の凹凸形状に変形した外輪軌道面に沿ってＺ個の転動体(玉)８が走行すると、当該外輪軌道面に対向した反固定側の内輪４がアキシアル方向に振れを生じてしまう。
また、例えば切欠部２ｋの総数ＮがｎＺ±１に設定された密封板(シールド)２を適用した軸受の振れ発生の有無を試験評価する。この場合も上記同様に、外輪内周面６ｓに形成された外輪軌道面(転動体(玉)８が転動する走路)は、その総数ＮがｎＺ±１の切欠部２ｋと折返し部２ｐとで構成される密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅの凹凸形状に沿って変形される。この場合、ｎＺ±１箇所の凹凸形状に変形した外輪軌道面に沿ってＺ個の転動体(玉)８が走行すると、当該外輪軌道面に対向した反固定側の内輪４がラジアル方向に振れを生じてしまう。
これにより、切欠部２ｋの総数ＮがＮ≧ｎＺ±Ｘに設定された密封板(シールド)２を適用した軸受では、軸受の回転中、内輪４又は外輪６のラジアル方向又はアキシアル方向の振れを低減させることができることが確認された。
なお、上述した実施の形態では、内輪４を回転可能に構成し、外輪６を非回転状態に固定した転がり軸受において、外輪６の係止溝６ｇに密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを装着させる構成例を想定して説明したが、内輪４を非回転可能に固定し、外輪６を回転状態に構成した転がり軸受にも、上述した実施の形態の構成を適用することができる。
また、上述した実施の形態では、外輪６の係止溝６ｇに密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを装着させる代わりに、内輪４の内輪外周面４ｓに係止溝を形成し、これに密封板(シールド)２の基端(外径)２ｅを装着させるようにしても良い。このような変形例に係る密封板(シールド)２としては、例えば図２(ｂ)に示すような中空の金属製円板１２の内周縁を周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて複数の切欠部２ｋを形成する。なお、各々の切欠部２ｋは、その切欠奥端１２ｔから外方に向けて先細り形状(略台形状)を成して構成されている。そして、各切欠部２ｋ相互間に残留した部位１２ａを同一方向に折り返す(カールさせる)ことで、図２(ａ)に示すような複数の折返し部２ｐを有する密封板(シールド)２を構成することができる。
また、上述した実施の形態では、密封板２として金属製のシールドを想定して説明したが、芯金入りのゴム製シールにも本実施の形態の構成を適用することができる。この場合には、内輪４又は外輪６に装着させる芯金の基端において、その周方向に沿って等間隔に一部切り欠いて形成した複数の切欠部と、切欠部相互間に介在された複数の折返し部とを周方向に沿って交互に配列構成すれば良い。なお、密封板２としてシールを適用した場合には、接触タイプ及び非接触タイプのいずれでも良い。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る密封板の平面図、(ｂ)は、同図(ａ)の密封板を形成するために用いた中空の金属製円板の平面図、(ｃ)は、密封板の基端に配列構成された切欠部と折返し部の一部を拡大して示す図、(ｄ)は、同図(ｃ)のｄ−ｄ線に沿う断面図。 (ａ)は、本発明の変形例に係る密封板の平面図、(ｂ)は、同図(ａ)の密封板を形成するために用いた中空の金属製円板の平面図。 (ａ)は、従来の密封板の基端が係止溝の内側に位置付けられた状態を拡大して示す断面図、(ｂ)は、従来の密封板の基端が係止溝に装着された状態を拡大して示す断面図、(ｃ)は、従来の密封板の平面図、(ｄ)は、同図(ｃ)の密封板を形成するために用いた中空の金属製円板の平面図、(ｅ)は、従来の密封板の基端に配列構成された切欠部と折返し部の一部を拡大して示す図。
符号の説明
２ 密封板
２ｅ 基端
２ｆ 先端
２ｋ 切欠部
２ｐ 折返し部
１２ｔ 切欠奥端

Claims (4)

  1. 転がり軸受の軌道輪間に設けられ、潤滑剤の漏洩防止と共に異物の浸入防止を図る環状の密封板であって、
    密封板は、その基端が一方の軌道輪に装着可能であり、当該基端を一方の軌道輪に装着した状態において、その先端が他方の軌道輪に向けて延出していると共に、
    当該密封板の基端には、その周縁を周方向に沿って所定間隔に一部切り欠いて形成した複数の切欠部と、切欠部相互間に介在された複数の折返し部とが周方向に沿って交互に配列構成されており、複数の切欠部は、その切欠奥端から外方に向けて先細り形状を成して構成されていることを特徴とする密封板。
  2. 切欠部の総数Ｎは、転がり軸受に組み込まれる転動体の総数をＺとすると、
    Ｎ≧ｎＺ±Ｘ（ｎは正の整数、Ｘは２以上の整数）
    なる関係を満足するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の密封板。
  3. 密封板の基端は、中空の金属製円板の周縁を周方向に沿って所定間隔に一部切り欠いて複数の切欠部を形成した後、各切欠部相互間に残留した部位を同一方向に折り返し、これにより複数の折返し部を形成することで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封板。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の密封板を有する転がり軸受であって、
    互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えていると共に、一方の軌道輪の対向面には、密封板の基端が装着される係止溝が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
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