JP2022128915A - Bearing with seal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転がり軸受及びシール部材を備えるシール付軸受に関する。 The present invention relates to a sealed bearing comprising a rolling bearing and a sealing member.
転がり軸受の早期破損を防止するため、シール部材が利用されている。例えば、自動車、各種建設用機械等の車両に搭載されたトランスミッション内にはギアの摩耗粉等の異物が混在するため、シール部材により、摩耗粉等の軸受内部への侵入を防止している。 Sealing members are used to prevent premature failure of rolling bearings. For example, in transmissions mounted on vehicles such as automobiles and various construction machines, foreign matter such as wear powder of gears is mixed, so a seal member prevents the wear powder from entering the inside of the bearing.
一般に、シール部材は、ゴム状材料等で環状に形成されたシールリップを有する。軌道輪、スリンガ等、軸受回転に伴ってシール部材に対して周方向に相対回転する相手部品には、シールリップと摺接するシール摺動面が形成されている。 In general, the sealing member has an annular sealing lip made of rubber-like material or the like. A mating part such as a bearing ring, a slinger, or the like, which rotates relative to the seal member in the circumferential direction as the bearing rotates, is formed with a seal sliding surface that makes sliding contact with the seal lip.
一般的なシール部材は、シールリップとシール摺動面が全周で滑り接触し、微視的には固体接触領域を伴っている。シールリップの引き摺り抵抗(シールトルク)は、軸受トルクの上昇を招く。また、その滑り接触は、転がり軸受の温度上昇の一因となる。また、軸受内部が外部に対してシール部材で閉塞されるので、軸受内部と外部間の圧力差によってシールリップがシール摺動面に押し付けられる吸着作用が生じてシールトルクが増大することがある。これらのことから、一般的なシール部材では、軸受の高速運転に限界がある。 In a general seal member, the seal lip and the seal sliding surface are in sliding contact with each other around the entire periphery, and microscopically, there is a solid contact area. The drag resistance (seal torque) of the seal lip causes an increase in bearing torque. Moreover, the sliding contact contributes to the temperature rise of the rolling bearing. In addition, since the inside of the bearing is closed off from the outside by the seal member, the pressure difference between the inside and the outside of the bearing causes the seal lip to press against the seal sliding surface, causing an adsorption effect, which may increase the seal torque. For these reasons, there is a limit to the high-speed operation of bearings with common sealing members.
シール部材のシールリップを相手部品と非接触に配置し、ラビリンスシールを形成すれば、シールトルクを無くすことは可能だが、シール部材及び相手部品間の隙間の大きさについて所定粒径の異物侵入を防止できるような各種誤差の管理が難しい。 If the seal lip of the seal member is arranged so as not to contact the mating part and forms a labyrinth seal, it is possible to eliminate the seal torque. It is difficult to manage various errors that can be prevented.
これに対し、シールリップが周方向に並んだ複数の突起を有し、これら複数の突起が周方向に隣り合う突起同士の間を通じて軸受内部と外部に連通する隙間を生じさせ、かつ軸受回転に伴って隙間から突起とシール摺動面間に引き摺り込まれる潤滑油の油膜によってシールリップ及びシール摺動面間を流体潤滑状態にすることができるシール付軸受が提案されている(特許文献1)。 On the other hand, the seal lip has a plurality of projections arranged in the circumferential direction. A seal-equipped bearing has been proposed in which the seal lip and the seal sliding surface can be brought into a fluid lubrication state by an oil film of lubricating oil that is dragged between the projection and the seal sliding surface through the gap (Patent Document 1). .
特許文献1のシール付軸受は、所定粒径の異物侵入を防ぐことが可能な隙間を通じて転がり軸受の内部空間と外部間での潤滑油の流通を許すことにより、シール摺動面上での潤滑油を潤沢とし、軸受回転に伴って潤滑油を突起とシール摺動面間に引き摺り込ませる際のくさび効果により、油膜を厚く形成して各突起とシール摺動面を油膜で完全に分離させ、シールリップとシール摺動面間を流体潤滑状態にすることができる。このため、特許文献1のシール付軸受によれば、所定粒径の異物侵入を防ぎつつ軸受の高速運転に対応可能でありながら、シールトルクを著しく低減することができる。
In the bearing with seal of
特許文献1のシールリップは、軸受停止時から軸受回転速度が所定以上になるまでの間(突起とシール摺動面の相対的な周速が一定未満のとき)は、突起とシール摺動面間が流体潤滑状態にならず、固体接触領域を含む境界潤滑又は混合潤滑状態にある。このため、軸受停止時からの回転当初、固体接触領域で突起がシール摺動面に対して周方向に引き摺られることになる。
In the seal lip of
しかしながら、特許文献1のシールリップは、その突起の根元が隙間側から視て角になっているため、軸受停止時からの回転当初、シール摺動面との固体接触領域において引き摺られる突起の弾性変形により、静摩擦で発生するゴム特有のシャルマック波のような不均一なスティックスリップ現象を起こす可能性がある。
However, in the seal lip of
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、シールリップの複数の突起によってシールリップとシール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能なシール付軸受において、突起のスティックスリップ現象を抑制することである。 In view of the above-mentioned background, the problem to be solved by the present invention is to provide a seal bearing in which a plurality of protrusions on the seal lip can establish a fluid lubrication state between the seal lip and the seal sliding surface. It is to suppress the phenomenon.
上記の課題を達成するため、この発明は、転がり軸受の内部空間を外部に対して密封するシール部材と、前記シール部材に対して周方向に摺動するシール摺動面とを備え、前記シール部材は、環状に形成されたシールリップを有し、前記シールリップは、周方向に並んだ複数の突起を有し、前記複数の突起は、周方向に隣り合う前記突起同士の間を通じて前記内部空間と外部に連通する隙間を生じさせ、かつ軸受回転に伴って前記隙間から前記突起と前記シール摺動面間に引き摺り込まれる潤滑油の油膜によって前記シールリップ及び前記シール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で形成されているシール付軸受において、前記突起は、当該突起の高さ方向の中間部位から根元まで当該突起の周方向幅を根元側に向かって次第に広くする方へ湾曲したコーナー部を有する構成を採用した。 In order to achieve the above object, the present invention includes a seal member that seals the internal space of a rolling bearing from the outside, and a seal sliding surface that slides in the circumferential direction against the seal member, and the seal is The member has a seal lip formed in an annular shape, the seal lip has a plurality of projections arranged in a circumferential direction, and the plurality of projections extend through the inner space between the circumferentially adjacent projections. A gap that communicates with the space and the outside is generated, and a fluid is maintained between the seal lip and the seal sliding surface by an oil film of lubricating oil that is dragged from the gap between the protrusion and the seal sliding surface as the bearing rotates. In the bearing with a seal that is formed in a manner that can be lubricated, the projection gradually widens in the circumferential direction from the intermediate portion in the height direction of the projection to the root. A configuration having corners curved in the direction was adopted.
上記構成によれば、突起の高さの中間部位から根元までの範囲が周方向幅を広くするように湾曲したコーナー部になっているので、突起の根元付近の強度が向上させられるので、軸受停止時からの回転当初、シール摺動面との固体接触領域において突起が周方向に引き摺れた際の弾性変形を抑制し、ひいては突起のスティックスリップ現象を抑制することができる。 According to the above configuration, since the corner portion is curved so as to widen the width in the circumferential direction in the range from the mid-height portion of the projection to the root, the strength of the vicinity of the root of the projection is improved, so that the bearing can be At the beginning of rotation from the time of stop, it is possible to suppress elastic deformation when the projection is dragged in the circumferential direction in the solid contact area with the seal sliding surface, and thus the stick-slip phenomenon of the projection can be suppressed.
前記突起の高さに占める前記コーナー部の割合は、30%以下であるとよい。軸受の低速回転時から突起とシール摺動面間を流体潤滑状態にするには、突起とシール摺動面間のくさび状隙間で適切なくさび効果を得ると共に、突起の頂上で油膜を切らないようにする必要がある。このため、突起の頂上から中間部位の間には、シール摺動面から次第に遠ざかる湾曲面状を十分に形成しなければならない。突起の高さに占めるコーナー部の高さの割合を30%以下とすることにより、コーナー部の高さを不必要に大きくせず、十分なくさび状隙間を形成することができる。 The ratio of the corner portion to the height of the projection is preferably 30% or less. In order to maintain fluid lubrication between the protrusion and the seal sliding surface from low speed rotation of the bearing, the wedge-shaped gap between the protrusion and the seal sliding surface should provide an appropriate wedge effect, and the oil film should not be cut at the top of the protrusion. It is necessary to Therefore, between the top of the protrusion and the intermediate portion, a sufficiently curved surface shape must be formed so as to gradually recede from the seal sliding surface. By setting the ratio of the height of the corner portion to the height of the protrusion to be 30% or less, the height of the corner portion is not increased unnecessarily, and a sufficient wedge-shaped gap can be formed.
また、前記突起は、当該突起の周方向両側にそれぞれ前記コーナー部を有するとよい。このようにすると、突起の根元付近で周方向幅を両側へ広げて強度を向上させることができる。 Moreover, it is preferable that the projection has the corner portions on both sides in the circumferential direction of the projection. In this way, the strength can be improved by widening the width in the circumferential direction to both sides in the vicinity of the base of the projection.
また、前記コーナー部は、前記突起の全長に亘って形成されているとよい。このようにすると、突起の全長を無駄なく活用して突起の根元付近の強度を向上させることができる。 Moreover, it is preferable that the corner portion is formed over the entire length of the projection. By doing so, the strength of the vicinity of the base of the projection can be improved by utilizing the entire length of the projection without waste.
また、前記突起と前記シール摺動面の合成粗さσは、0.9μm以下であるとよい。このようにすると、突起とシール摺動面の摺動部を極めて低周速のときからスティックスリップ現象の起こらない流体潤滑状態にするのに好適である。 Further, the combined roughness σ of the protrusion and the seal sliding surface is preferably 0.9 μm or less. This is suitable for bringing the sliding portion between the projection and the seal sliding surface into a fluid lubricating state in which stick-slip phenomenon does not occur from an extremely low peripheral speed.
この発明は、上記構成を採用することにより、シールリップの複数の突起によってシールリップとシール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能なシール付軸受において、突起のスティックスリップ現象を抑制することができる。 The present invention suppresses the stick-slip phenomenon of the protrusions in a bearing with a seal that can maintain a fluid lubricating state between the seal lip and the seal sliding surface by means of the plurality of protrusions on the seal lip by adopting the above configuration. be able to.
この発明の実施形態に係るシール付軸受を添付図面の図1~図6に基づいて説明する。 A sealed bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawings.
図1に示すこのシール付軸受は、転がり軸受1と、転がり軸受1の両側に配置された二つのシール部材2とを備える。
This sealed bearing shown in FIG. 1 comprises a rolling bearing 1 and two sealing
転がり軸受1は、内輪3と、外輪4と、内輪3と外輪4との間に介在する所定数の転動体5と、所定数の転動体5を保持する保持器6とで構成されている。シール部材2は、転がり軸受1の内部空間7を外部に対して密封する。この密封の目的は、このシール付軸受の周囲である外部の異物が内外輪3、4間の内部空間7に侵入することを抑制して転がり軸受1の早期損傷を防止することであり、内部空間7を液密に密封することではない。
A rolling
内輪3及び外輪4は、転動体5に対応の軌道面を有する。内輪3は、回転軸Sに取り付けられ、回転軸Sと一体に回転する。外輪4は、ハウジング、ギア等、回転軸からの荷重を負荷させる部材に取り付けられる。転動体5は、内輪3及び外輪4間に介在しながら公転する。
The
転動体5として、玉が採用されている。このシール付軸受は、深溝玉軸受となっている。
A ball is adopted as the
内部空間7は、外部から供給される潤滑油(図示省略。以下、同じ。)によって潤滑される。潤滑方式としては、例えば、潤滑油をシール付軸受に掛けるはね掛け方式、又はシール付軸受の下部をオイルバスに漬ける油浴方式が挙げられる。初期潤滑剤として内部空間7に適量のグリースが封入されていてもよい。
The
回転軸Sは、例えば、車両のトランスミッション、ディファレンシャル、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、工作機械、風力発電機及びホイール軸受の中のいずれか一つに備わる回転部として設けられる。 The rotating shaft S is provided as a rotating part provided in any one of a vehicle transmission, differential, constant velocity joint, propeller shaft, turbocharger, machine tool, wind power generator, and wheel bearing, for example.
なお、以下では、シール付軸受の軸受中心軸(図示省略、以下、同じ。)に沿った方向を「軸方向」という。軸方向に直交する方向を「径方向」という。軸受中心軸回りの円周方向を「周方向」という。図示例において、軸受中心軸は、回転輪とする内輪3の中心軸であり、同図において左右方向に相当する。
In the following description, the direction along the center axis of the sealed bearing (not shown; hereinafter the same) will be referred to as the "axial direction". A direction orthogonal to the axial direction is called a “radial direction”. The circumferential direction around the bearing center axis is called the “circumferential direction”. In the illustrated example, the bearing center axis is the center axis of the
外輪4の内周の端部に、シール部材2を保持するシール溝8が形成されている。シール部材2は、その外周縁をシール溝8に圧入することにより、外輪4に取り付けられる。
A
このシール付軸受を囲む外部には、ギアの摩耗粉、クラッチの摩耗粉、微小砕石等、このシール付軸受の組み込み先に応じた異物が存在する。このような粉状の異物は、潤滑油や雰囲気の流れによってシール部材2付近に到達し得る。シール部材2は、外部から内部空間7への異物侵入を抑制するためのものである。
In the outside surrounding the bearing with seal, there are foreign matter depending on where the bearing with seal is incorporated, such as wear powder of gears, wear powder of clutch, fine crushed stones, and the like. Such powdery foreign matter can reach the vicinity of the
シール部材2は、金属板製の芯金9と、環状に形成されたシールリップ10とを有する。芯金9は、周方向に連なる環状に形成されたプレス加工部品になっている。シールリップ10は、加硫成形されたゴム材により形成されている。ゴム材として、例えば、ニトリルゴム(NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)等が挙げられる。
The
内輪3の外周には、シールリップ10に対して周方向に摺動するシール摺動面11が形成されている。シール摺動面11は、周方向全周に連続する円筒面状になっている。
A
シールリップ10は、ラジアルリップになっている。ここで、ラジアルリップは、軸方向に沿ったシール摺動面又は軸方向に対して45°以内の鋭角の勾配をもったシール摺動面と密封作用を奏するシールリップであって、当該シール摺動面との間に径方向の締め代をもったもののことをいう。
The
図2は、シールリップ10が単独で自然な状態ときの断面形状(成形時の形状)を示す。シールリップ10は、軸方向に一定の幅で径方向に連続する円環状に形成された腰部と、腰部から外部側へ曲がる突片状に形成された頭部とを有する。
FIG. 2 shows the cross-sectional shape (shape at the time of molding) when the
シールリップ10の頭部は、図2の状態においてシールリップ10の内径を規定する先端縁を有する。シール部材2を図1の所定配置に取り付けると、シールリップ10は、シール摺動面11に対する締め代により、シール摺動面11に押し付けられて、外部側へ曲がったゴム状弾性の変形を生じ、シールリップ10の緊迫力を生む。シール部材2の取り付け誤差、製造誤差等は、シールリップ10の撓み具合の変化によって吸収される。
The head of the
図3は、図2のシールリップ10の頭部付近の左側面視を拡大して示す。図4は、図1のシールリップ10の頭部付近を拡大して示す。図5は、図1のシールリップ10の頭部付近の右側面視を拡大して示す。
FIG. 3 shows an enlarged left side view of the vicinity of the head portion of the
図3~図5に示すように、シールリップ10は、周方向に並んだ複数の突起12を有する。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図3に示すように、突起12は、周方向に直交する方向に延びている。各突起12は、周方向に一定のピッチで並んでいる。突起12の全長は、シール摺動面11との間に径方向の締め代をもった範囲の全域に亘っている。シールリップ10の全体的な形状は、突起12のピッチに対応した回転対称形になっている。
As shown in FIG. 3, the
図1のようにシール部材2を転がり軸受1に取り付ける際、複数の突起12がシール摺動面11に接触する。突起12は、軸受中心軸を含む仮想平面上においてシール摺動面11に対して直角な方向に高さをもつ。突起12がシールリップ10の緊迫力に抗して突っ張る。これにより、図4、図5に示すように、周方向に隣り合う突起12同士の間かつシール摺動面11とシールリップ10との間において、内部空間7と外部に連通する隙間13が生じさせられる。隙間13の流路断面高さは、周方向に隣り合う突起12同士を繋ぐリップ部分とシール摺動面11との間の径方向距離に相当する。シールリップ10は、複数の突起12上でのみシール摺動面11と摺動し、周方向に隣り合う突起12同士を繋ぐリップ部分は、シール摺動面11と非接触の状態に保たれるようになっている。
When the
突起12は、図5に示すように、突起12の周方向中央部から周方向両側に向かって次第にシール摺動面11から遠ざかる形状になっている。このため、突起12は、隙間13側で大、突起12側で小となるくさび状隙間をシール摺動面11との間に形成する。
As shown in FIG. 5 , the
突起12は、突起12の周方向一方側の根元から形成されたコーナー部12aと、突起12の周方向他方側の根元から形成されたコーナー部12bと、コーナー部12a、12bから突起12の先端まで連続する頂部12cとで構成されている。
The
コーナー部12a、12bは、それぞれ突起12の高さ方向の中間部位から突起12の根元まで突起12の周方向幅Wを根元側に向かって次第に広くする方へ曲がる曲面状に形成されている。
The
ここで、突起12の高さh1は、軸受中心軸に直交する仮想平面上において、周方向に隣り合う突起12同士を繋ぐリップ部分から突起12の先端までの高低差のことをいい、突起12の高さ方向は、同仮想平面上において、その高さh1を成す直線方向のことをいい、突起12の周方向幅Wは、同仮想平面上において突起12の周方向両端間の周方向長さのことをいう。
Here, the height h1 of the
突起12の全部は、中実部であって、軸受中心軸に直交しかつ周方向幅Wの二等分位置を通る仮想平面を境とした面対称形状になっている。突起12の高さh1は、突起12の全長に亘って一定になっている。
All of the
コーナー部12a、12bは、それぞれ隙間13側から視て隅R状を成している。頂部12cは、コーナー部12a、12b間に亘る円孤面状を成している。頂部12cの曲率半径のR1と、コーナー部12a、12bの曲率半径R2は、突起12の高さh1に占めるコーナー部12a、12bの割合が30%以下となるように設定されている。すなわち、コーナー部12a、12bの高さh2の値は、0.3h1以下である。
The
コーナー部12a、12bは、それぞれ突起12の全長に亘って形成されている。
The
コーナー部12a、12bは、突起12とシール摺動面11間の固体接触領域が存在する潤滑状態のとき、突起12の頂部12cがシール摺動面11に対して周方向に引き摺られることで突起12が根元付近から弾性変形することを抑制することができるように突起12の強度を向上させるためのものである。
The
突起12の強度を向上させることがシャルマック波のようなスティックスリップ現象を抑制することに有効であるか判断するための試験を行った。その試験は、JIS P8147:2010に準拠した方法で行った。各測定では、所定のショア硬さを示すゴム試験片の往復運動を3回連続で実施したときの摩擦係数μを測定した。70Hsのゴム試験片での測定結果を図6に示し、75Hsのゴム試験片での測定結果を図7に示す。図6、図7において、往復運動の開始は、測定時間(横軸)の約5秒後からである。図6、図7のグラフで摩擦係数μの変化を比較すると、75Hsのゴム試験片での摩擦係数の変化量(すなわち、静止摩擦係数と動摩擦係数の差)は、70Hsのゴム試験片の摩擦係数の変化量に比して顕著に小さい。したがって、ゴム部の強度を向上させることがスティックスリップ現象の抑制に有効であることが分かる。
A test was conducted to determine whether improving the strength of the
図5に例示するコーナー部12a、12bは、それぞれ単一円弧面状を成す隅R状としたが、突起12の周方向幅Wを根元付近で拡大しつつ、根元での応力集中を緩和する角のない湾曲状を成せば、周方向への引き摺りに対する突起12の耐変形性の観点から突起12の強度向上を図って、固体接触領域が存在する潤滑状態のときに突起12とシール摺動面11間でスティックスリップ現象を抑制することができ、理想的には、スティックスリップ現象が発生しない湾曲状を成せばよい。
The
突起12の頂部12cは、図4に示すように、軸受中心軸を含む仮想平面上において、概ねシール摺動面11に沿った領域をもつ。この領域は、シール摺動面11に沿った方向(図示例においては軸方向に相当)に幅をもって存在する。このため、軸受回転に伴う突起12とシール摺動面11の摺動部、すなわち、突起12が隙間13内の潤滑油をシール摺動面11との間に周方向に引き摺り込む際のくさび効果によって油膜形成が促進され、突起12の頂部12cとシール摺動面11との間に油膜が介在させられる領域は、同図の仮想平面上においてシール摺動面11に沿った方向に所定以上の有限長Lで生じる。このような突起12とシール摺動面11の摺動部は、Hertzの弾性接触理論に基づく接触楕円状に生じると考えられる。
As shown in FIG. 4, the
突起12とシール摺動面11の摺動部では、前述のように丸まった突起12の頂部12cとシール摺動面11との間での潤滑油のせん断抵抗が抑えられつつ、突起12の周方向中央部が鋭利になることを避けて突起12による油膜切りが防止されるので、くさび効果によって油膜形成が効果的に促される。このため、軸受回転によって突起12とシール摺動面11の相対回転の周速が一定以上になると、突起12とシール摺動面11間の油膜厚さは、突起12とシール摺動面11間の合成粗さσを余裕で上回り、各突起12とシール摺動面11が油膜で完全に分離させられた流体潤滑状態になる。これにより、シールリップ10とシール摺動面11間を油膜で完全に分離させた流体潤滑状態にすることができる。このような流体潤滑状態になれば、シール部材2によるシールトルクを非接触式のシールと同等まで低減し、ひいてはシール付軸受の温度上昇を抑制し、シールリップ10の吸着作用を防止することができる。なお、軸受停止時から前述の周速が一定未満のとき、微視的には固体接触領域を含む境界潤滑状態ないし混合潤滑状態となる。
In the sliding portion between the
例えば、車両のトランスミッション内の回転部を支持する用途では、一般に、跳ねかけ、オイルバス等の適宜の方式でシール付軸受に給油される。よって、シールリップ10の周辺には、外部から供給される潤滑油が存在している。その潤滑油は、トランスミッション内に存在するギア等の他の潤滑部分でも共通に用いられる。その潤滑油は、オイルポンプで循環されており、その循環経路に設けられたオイルフィルタによって濾過される。粒径0.05mmを超える大きな異物が内部空間7に侵入すると、軸受寿命に悪影響を及ぼすと考えられる。突起12の高さを0.07mm以下に設定すれば、そのような大きな異物が容易に通過できない隙間13を生じさせることができる。突起12の高さh1が0.07mm以下の場合、例えば、周方向に隣り合う突起12同士の間隔が0.3mm以上2.6mm以下、突起12の周方向幅Wが0.2mm以上1.0mm以下、かつ突起12の頂部12cの曲率半径R1を0.15mm以上2.0mm未満の範囲に設定することができる。この例では、その油温30~120℃、シールリップ10とシール摺動面11の相対的な周速が0.2m/s以上の場合に、計算上、Greenwood-Johnsonの決めた無次元数である粘性パラメータgvと弾性パラメータgeに基づく潤滑領域図(Johnsonチャート)において等粘度-剛体領域(R-Iモード)又は等粘度-弾性体領域(E-Iモード,ソフトEHL)のいずれかの潤滑モード、すなわち前述の流体潤滑状態になると考えられる。
For example, in applications that support rotating parts in vehicle transmissions, sealed bearings are typically lubricated by any suitable method, such as a splash, oil bath, or the like. Therefore, lubricating oil supplied from the outside exists around the
なお、前述の間隔が2.6mmの場合、突起12とシール摺動面11との間には、計算上、約3μmの油膜が形成され、2.6mmより小さい場合に油膜が厚くなる傾向がある。また、前述の間隔が2.6mm以下では、軸受回転トルクが低下傾向(すなわちシールトルクの低下傾向)を示す。前述の間隔が0.3mm未満では、ボールエンドミルで金型に突起12を成形するための転写面を加工することが困難になる。金型での成形を考慮すると、突起12の頂部12cの曲率半径R1を0.15mm以上2.0mm未満に設定することが好ましい。突起12の周方向幅Wが曲率半径R1に相関するので、突起12の周方向幅Wを0.2mm以上1.0mm以下に設定することが好ましい。
When the above-mentioned interval is 2.6 mm, an oil film of approximately 3 μm is formed between the
ここで、油膜パラメータΛ≧3であれば、摺動部の潤滑モードは流体潤滑状態であると考えられる。油膜パラメータΛは、摺動部での最小油膜厚さhに対する合成粗さσの比であり、Λ=h/σである。最小油膜厚さhは、弾性流体潤滑理論に基づいて求められる。合成粗さσ=√((Rq1
2+Rq2
2)/2)である。Rq1は、前述の摺動部を成すシール摺動面11の二乗平均平方根粗さである。Rq2は、突起12の表面における二乗平均平方根粗さとすると、二乗平均平方根粗さは、JIS(B0601:2013)に規定された二乗平均平方根粗さRqの値(μm)である。
Here, if the oil film parameter Λ≧3, the lubrication mode of the sliding portion is considered to be fluid lubrication. The oil film parameter Λ is the ratio of the combined roughness σ to the minimum oil film thickness h on the sliding portion, where Λ=h/σ. The minimum oil film thickness h is obtained based on elastohydrodynamic lubrication theory. The combined roughness σ=√((Rq 1 2 +Rq 2 2 )/2). Rq 1 is the root-mean-square roughness of the
油膜パラメータΛは合成粗さσに依存し、合成粗さσが小さいほど油膜を厚くすることができる。前述の周速が極低速のときから突起12とシール摺動面11の摺動部を流体潤滑状態とするため、その摺動部における合成粗さσを0.9μm以下にすることが好ましい。例えば、合成粗さσが0.9μm、潤滑油をミッション油(30cst,40℃)、雰囲気温度を20℃、周速0.2m/sの計算条件において、Johnsonチャートによる油潤滑モードを判定したところ、最小油膜厚さhが2.8μm、油膜パラメータΛが3以上となり、潤滑モードがE-Iモードとなった。したがって、突起12とシール摺動面11の合成粗さσが0.9μm以下であれば、軸受の実使用領域において確実に流体潤滑状態になることが見込まれる。
The oil film parameter Λ depends on the synthetic roughness σ, and the smaller the synthetic roughness σ, the thicker the oil film can be. In order to keep the sliding portion between the
このシール付軸受は、上述のように、シールリップ10の複数の突起12によってシールリップ10とシール摺動面11間を流体潤滑状態にすることが可能であって、それら突起12が 突起12の高さ方向の中間部位から根元まで突起12の周方向幅Wを根元側に向かって次第に広くする方へ湾曲したコーナー部12a、12bを有するので、突起12の根元付近の強度を向上させ、転がり軸受1の停止時からの回転当初、シール摺動面11との固体接触領域において突起12が周方向に引き摺られた際の弾性変形を抑制して、突起12のスティックスリップ現象を抑制することができる。
In this bearing with seal, as described above, the
結果的に、このシール付軸受は、近年増加するアイドリングストップ車両のようなミッション静止状態、すなわちシール付軸受が支持する回転部(回転軸S)の停止状態が頻繁に発生する箇所においてシールリップ10とシール摺動面11間の静止摩擦係数を低減させ、シール付軸受の起動トルクの低減を図ることもできる。
As a result, the
また、このシール付軸受は、突起12の高さh1に占めるコーナー部12a、12bの割合が30%以下であるので、コーナー部12a、12bの高さh2を不必要に大きくせず、転がり軸受1の低速回転時から突起12の頂部12cとシール摺動面11間を流体潤滑状態にするのに十分なくさび状隙間を形成することができる。
In addition, in this sealed bearing, the ratio of the
また、このシール付軸受は、突起12が突起12の周方向両側にそれぞれコーナー部12a、12bを有するので、突起12の根元付近で周方向幅Wを両側へ広げて強度を向上させることができる。
Further, in this sealed bearing, since the
また、このシール付軸受は、コーナー部12a、12bが突起12の全長に亘って形成されているので、突起12の全長を無駄なく活用して突起12の根元付近の強度を向上させることができる。
In addition, since the
また、このシール付軸受は、突起12とシール摺動面11の合成粗さσが0.9μm以下であるため、突起12とシール摺動面11の摺動部を極めて低周速のときからスティックスリップ現象の起こらない流体潤滑状態にするのに好適である。
In addition, in this bearing with seal, the combined roughness σ of the
上述の各実施形態では、突起を周方向に均一配置した例を示したが、不均一に配置することも可能である。 In each of the above-described embodiments, an example in which the protrusions are evenly arranged in the circumferential direction has been shown, but it is also possible to arrange them non-uniformly.
また、上述の各実施形態では、シール部材を芯金と加硫ゴム材とから構成したものを例示したが、この発明は、ゴム材、樹脂材等の単材により形成されるシール部材に適用することも可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the seal member is composed of a metal core and a vulcanized rubber material, but the present invention is applicable to a seal member formed of a single material such as a rubber material or a resin material. It is also possible to
また、上述の各実施形態では、ラジアルリップを例示したが、この発明は、軸方向に対して45°を超える勾配をもったシール摺動面と密封作用を奏するシールリップ(アキシアルリップ)に適用することも可能である。 Moreover, although the radial lip is illustrated in each of the above-described embodiments, the present invention is applied to a seal lip (axial lip) that exhibits a sealing action with a seal sliding surface having a gradient exceeding 45° with respect to the axial direction. It is also possible to
また、上述の各実施形態では、内輪回転のラジアル玉軸受を例示したが、この発明は、外輪回転の軸受、スラスト軸受、ころ軸受等の適宜の形式にも適用することも可能である。また、シール摺動面を回転輪に形成した例を示したが、固定輪に形成する場合にこの発明を適用することも可能である。 In addition, in each of the above-described embodiments, an inner ring rotating radial ball bearing was exemplified, but the present invention can also be applied to an appropriate type such as an outer ring rotating bearing, a thrust bearing, or a roller bearing. Also, although an example in which the seal sliding surface is formed on the rotating ring has been shown, it is also possible to apply the present invention when forming the seal sliding surface on the stationary ring.
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalents of the scope of the claims.
1 転がり軸受
2 シール部材
7 内部空間
10 シールリップ
11 シール摺動面
12 突起
12a、12b コーナー部
13 隙間
Claims (5)
前記シール部材は、環状に形成されたシールリップを有し、前記シールリップは、周方向に並んだ複数の突起を有し、前記複数の突起は、周方向に隣り合う前記突起同士の間を通じて前記内部空間と外部に連通する隙間を生じさせ、かつ軸受回転に伴って前記隙間から前記突起と前記シール摺動面間に引き摺り込まれる潤滑油の油膜によって前記シールリップ及び前記シール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で形成されているシール付軸受において、
前記突起は、当該突起の高さ方向の中間部位から根元まで当該突起の周方向幅を根元側に向かって次第に広くする方へ湾曲したコーナー部を有することを特徴とするシール付軸受。 A seal member that seals the internal space of the rolling bearing from the outside, and a seal sliding surface that slides in the circumferential direction against the seal member,
The seal member has a seal lip formed in an annular shape, the seal lip has a plurality of projections arranged in a circumferential direction, and the plurality of projections extend between the circumferentially adjacent projections. A gap that communicates with the internal space and the outside is generated, and an oil film of lubricating oil that is dragged from the gap between the protrusion and the seal sliding surface as the bearing rotates creates a gap between the seal lip and the seal sliding surface. In a sealed bearing that is formed in a manner that can be in a fluid lubricated state,
The bearing with a seal, wherein the projection has a curved corner portion that gradually widens the circumferential width of the projection from the middle portion in the height direction of the projection to the root.
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