JPH0313446B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボール軸受装置のような耐摩耗軸受の
軸方向端部における取り外し可能なシール構造に
関し、特に、シール部品が軸受装置の外部リング
によつて固定支持され、そしてシールリング部材
を内部リング部材の上に傾斜したシール表面に対
して、円周方向に常に弾性的に摺動接触するよう
に配置されたシール構造に関する。

公知技術においては、このようなシールを効果
的に行うために、軸受装置の外部リングは、周方
向に連続で径方向内方に開口し、かつ軸方向に内
接する肩部と軸受段部との間に連続的に湾曲した
断面形状を有するシール部品保持用溝を有してい
る。

弾性材からなる環状のシールリング部材は、変
形可能な金属製スリーブにその内方に向かつたフ
ランジ部に対向するように配置されている。

そして、このフランジは前記肩部に対向して隣
接し、一方前記スリーブはシールリング部材にひ
だを形成するように内方にスウエージ加工され又
前記スリーブの外縁部を前記溝内に強固に固定す
るため、外方に変形するようにスウエージ加工さ
れる。

このようなシール構造は、損傷なしには取り外
しが出来ないばかりでなく他の技術には不要であ
るスウエージング作業を必要とする点で比較的高
価となる。

公知の第２の技術においては、シール部品を保
持するための溝が径方向の平な側壁の間に筒状の
底部をもつて形成されている。前記側壁の径方向
内側壁には、シール構造を構成する部品を配置す
るための肩部が形成されている。

シール部品は、環状の裏当てリング部材、弾性
材からなる環状のシールリング部材、および割り
リング又は環状のキヤツプリング等のエンドキヤ
ツプ部材からなる。この割りリング又は環状のキ
ヤツプリング等のエンドキヤツプ部材は、溝内に
溝の外方壁に平坦になるように挿入され、シール
リング部材を裏当てリング部材に対して弾性的に
押圧する荷重を与える。このような構造は、角形
の側面を有する溝を作るのが困難であることから
高価であること（連続的に湾曲する溝に比較し
て）およびエンドキヤツプ部材を損傷なしに取り
外したり交換することが困難であること（エンド
キヤツプは比較的薄くなければならずこのため損
傷しやすい）等の欠点がある。

本発明は上述したような種類の軸受装置のシー
ル構造の改良を目的とするものである。

本発明の特別の目的は、優れたシールリング部
材への押圧荷重が可能で、より丈夫なシール部品
保持用エンドキヤツプ部材を有する構造を堤供す
ることにある。

本発明の一般的な目的としては、軸受装置の検
査及び保守のため分解組み立てが簡単で且つシー
ル効果も優れており、しかも本来的に安価な手段
によつて上記諸要求を満たすことにある。

本発明は次のような構成のシール構造を堤供す
ることによつて、上記の諸目的およびその他の特
徴を構成するものである。

外部リングの軸方向端部近傍に収束するように
勾配部に特徴付けられた連続した湾曲部に接する
半径方向肩部を有する外部リング溝を採用してい
る。そして、割りリング即ちエンドキヤツプリン
グは前記溝の勾配部と大面積のくさび形接触をす
るようにその径方向および軸方向の外縁部が傾斜
している。このような傾斜部と勾配部との係合の
利用によつて、与えられた大きさと容量の軸受装
置用のエンドキヤツプ部材をシール構造の他の構
成部品の厚さを犠性にすることなく実質的により
厚い材料によつて作ることが可能になる。

また、上記のような係合は、エンドキヤツプ構
造として機能するとともに、シールリング部材自
体の弾性材に対して予め圧縮力を与える機能を有
する。

以下、本発明の実施例を図面によつて詳細に説
明する。

第１図は本発明の耐摩耗軸受装置およびシール
構造の一部を示す断面図である。

同図の軸受装置は内部リング１０、外部リング
１１、これらの内部リング１０および外部リング
１１間に介在しそれぞれ設けられた溝状の内部お
よび外部案内路１３，１４上に載せられたボール
１２の形状を有する耐摩耗要素からなつている。
外部案内路１４と軸受装置のいずれかの軸方向端
部との間には、外部リング１１の中空部が形成さ
れており、この中空部は径方向肩部１５（第３図
参照）とこれに接する溝１６（断面が連続的に湾
曲している）とによつて特徴づけられている。

そしてこの溝１６は、勾配部１７を経て外部リ
ング１の軸方向端部における平担部１８で終端し
ている。図示のように勾配部１７は溝１６を構成
する主たる径方向外側に凸なる曲線とこの曲線と
は逆の径方向外側に凹なる曲線によつて輪郭を形
成されており、逆の径方向外側に凹なる曲線は、
平担部１８に連続的に接続している。勾配部の前
記した２つの曲線の間の変曲点は直径D₁の点ｂ
で生じる。この直径D₁は平担部の直径D₂と溝底
部の直径D₃との中間の長さであり、肩部１５の
実効高は平担部１８より内方となるように設けら
れ、この幅は小さな直径D₄によつて決定される
ことに注意されたい。

溝１６の曲線と平担部に続く勾配部１７の曲線
との変曲点ｂにおけるテーパ表面の傾斜は、軸受
装置の中心軸に対して40乃至55度の範囲で、例え
ば45度であることが望ましい。

溝１６に適合するシール構造を構成する部品
は、硬い環状の裏当てリング部材２０と変形可能
な材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレンか
らなる環状のシールリング部材２１とこのシール
リング部材２１よりも比較的硬い材料からなる割
りリング状もしくは環状のエンドキヤツプ部材
（又はリング部材）２３とから構成されている。
前記裏当リング部材２０は平担部１８に達するこ
となく肩部１５と強固に接触するように、肩部の
内径より大きな外径、内部リング１０の外径に達
しない径の内径とを有している。また、前記環状
のシールリング部材２１は溝１６内に入り込む外
径と内部リングの傾斜したシール面２２に弾性的
に摺動接触する内径を有している。前記エンドキ
ヤツプ部材２３は前述した変曲点ｂの直径（D₁）
より大きな外径D₅を有し、その内径は、シール
リング部材２１が内部リングのシール面２２に弾
性的に摺動接触を行うために、ある程度の軸方向
の撓み偏位を与えるように、軸受装置のピツチ直
径と内部リングの外径とのほぼ中間にある。

本発明の特徴によれば、エンドキヤツプ部材２
３は上記の性質を有する複数の部品からなるシー
ル構造で許される範囲内の大なる厚さ（例えば２
倍）有している。

そして、周辺において連続した比較的広い領域
の傾斜部２４が、エンドキヤツプ部材２３の径方
向および軸方向の外側の角部に形成されている。
また、この傾斜部２４の傾きは、溝１６の変曲点
ｂにおける傾きとほぼ等しくなつている。

第３図は第１図の軸受装置の外部溝付リングと
シール部品との係合領域における部品相互の関係
を示す要部拡大図であるが、同図に示されるよう
に、エンドキヤツプ部材２３の厚さは、傾斜部２
４としては少なくとも50％が与えられるような厚
さとし、また傾斜部２４の端部の最小直径D₆は
平担部の直径D₂より大きく、これによつて組み
立てられたシール構造を維持するために傾斜部２
４は充分に溝１６の内部に配置される。

自動求心的支持のため及び軸受潤滑剤のための
広い容積を堤供するため、シール構造の硬い構成
部材、即ち、裏当てリング部材２０およびエンド
キヤツプ部材２３は軸方向に皿状に揃つて窪ませ
られており、それらの内径外径方向端部の中間の
位置２６において、軸方向外側に偏されている。
そして、シールリング部材２１は変形可能である
ため裏当てリング部材２０およびエンドキヤツプ
部材２３に圧縮されて挟持されることにより偏り
を与えられる。

硬い裏当てリング部材２０及び硬いエンドキヤ
ツプ部材２３は打抜された鋼板でよく、軸受の外
部リング１１より軟い材料で良い。

溝幅とシール部品の厚さ、（即ち、裏当てリン
グ部材２０、シールリング部材２１、およびエン
ドキヤツプ部材２３の全ての厚さの和）はエンド
キヤツプ部材２３を勾配部１７とくさび形接触す
るように配置したとき、強固でかつ周方向に連続
的な軸方向の圧力がシールリング部材２１に加え
られるように選定される。

勾配部１７はエンドキヤツプ部材よりも硬い材
料からなる。エンドキヤツプ部材２３は、外側リ
ング１１よりも勿論軟い材料で造られており、平
担部１８を通して挿入する工程において、一時的
に径方向の変形を受けた後、応力のない外径D₅
の状態に回復する際、わずかに変形（brinelled）
されるため、くさび形接触は広い範囲に渡つて形
成される。

上述したシール構造およびシール部品取付構造
は、前述した全ての目的に合致していることが理
解されよう。取り外し可能なエンドキヤツプ部材
２３は従来の角形溝内に設置された複数の部品か
らなるシール構造に比較して少なくとも２倍の厚
さに作ることができるという事実は、シール部品
の繰り返し行われる取り外しおよび交換の後にお
けるシール構造の耐久力および信頼性にとつて重
要な意味をもつ。シール部品をより厚くすること
によつて傾斜部２４の円周方向に連続する着座面
積を実質的に大きくすることができる。そして、
エンドキヤツプ部材２３がこれと係合する勾配部
１７表面よりも硬度が小さくても、勾配部１７と
の接触時に常に半径方向外方に加える力を維持で
きるように十分強固に耐えることができる。勾配
部１７におけるくさび反力により、この半径方向
方向外向きの力は他のシール部品、即ち、シール
リング部材２１、裏当てリング部材２０に作用す
る軸方向の圧縮力に変換される。

本発明は、好ましい実施例について詳細に説明
されてきたが、本発明の範囲から逸脱することな
く種々の変形例が存在しうることは、容易に理解
されよう。

例えば、第４図の実施例においては、溝１６は
この溝の湾曲形状に接するとともにエンドキヤツ
プ傾斜部２４に適合する傾斜を有する円錐台状
（frusto−conical）勾配部３０を有することを特
徴としている。溝１６の断面形状は、逆に湾曲す
る曲線はなく勾配部３０は平担部１８′との交叉
部で終了している。エンドキヤツプ部材２３′の
厚さT′は第３図のエンドキヤツプ部材２３の厚
さＴより大きく、これによつて突出部ΔRを形成
する。この突出部ΔRが設けられているので、工
具を挿入でき、シールリング部材２１の交換、あ
るいは軸受装置の修理のためにシールリング部材
２１を取り出す際、エンドキヤツプ部材２３′に
対する操作が容易になる。厚みT′がより厚くさ
れることにより、径方向の圧縮と、これに伴つて
生ずる軸受装置からの割りエンドキヤツプ部材２
３′の不慮の分解に対し、より大きな耐力を与え
る。さらに、大きな面接触をする傾斜部２４およ
び勾配部３０は第３図について述べたように径方
向の荷重を、より容易に、他のシール部品、即
ち、シールリング部材２１及び裏当てリング部材
２０に作用する軸方向の圧縮力へ変換することを
可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐摩耗軸受装置およびシール
構造の一部を示す断面図、第２図は第１図の端部
の一部を示す断面図、第３図は第１図の軸受装置
の溝付き外部リングとシール部品との係合領域に
おける部品相互の関係を示す一部拡大図、第４図
は本発明の他の実施例における第３図と同様に一
部拡大図である。 図中、１０……内部リング、１１……外部リン
グ、１２……ボール、１３及び１４……案内路、
１５……肩部、１６……溝部、１７……勾配部、
１８……平担部、２０……裏当てリング部材、２
１……シールリング部材、２２……シール面、２
３……エンドキヤツプ部材、２４……傾斜部、２
６……段部、３０……勾配部、ｂ……変曲点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部リングおよび外部リングと、これらのリ
   ングの案内路上に載置され、前記内部および外部
   リング間に介在された耐摩耗要素と、前記外部リ
   ングに設けられ、軸方向内側の肩部とこの肩部の
   内径よりも大きな径を有する軸方向端部の平担部
   との間に連続的に湾曲する断面形状を有するとと
   もに、円周方向に連続しかつ径方向内方に開口し
   たシール部材保持用溝と、この溝の軸方向外端に
   前記連続的に湾曲する形状の溝に連続しかつ接す
   るように形成されるとともに前記軸方向外方に設
   けられた平坦部に向かつて収束するように形成さ
   れた勾配部と、前記内部リングに設けられた前記
   溝に対して実質的に軸方向に対して同位置にある
   傾斜したシール面と、前記平坦部より小さな外径
   を有し、かつ前記肩部に接するとともに前記内部
   リングとの間に間〓を有するように設けられた硬
   い環状の裏当てリング部材と、この裏当てリング
   部材に放射状に広がつて重なり合うように隣接す
   るとともに前記シール面に外周方向に連続的した
   弾性的なシール接触をなすように設けられた変形
   可能な材料からなる環状のシールリング部材と、
   非圧縮状態において前記平坦部内径と溝底部内径
   との中間の大きさの外径を有し、かつ前記シール
   リング部材に圧縮されて接触するとともに前記勾
   配部にクサビ形に係合する軸方向外方で径方向外
   方の角通に傾斜部が形成された硬い弾性材からな
   る割リングまたは環状キヤツプリング等のエンド
   キヤツプ部材と、を備えたことを特徴とする取り
   外し可能なシール装置を有する軸受装置。 ２ 前記裏当てリング部材およびエンドキヤツプ
   部材は、前記裏当てリング部材およびエンドキヤ
   ツプ部材の径方向内側端および外側端の間で、相
   互に位置合わせされた位置で、かつ軸方向外向き
   にくぼまされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の軸受装置。 ３ 前記案内路を有する内部および外部リングの
   材料は、前記エンドキヤツプ部材の材料より硬い
   表面を有していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の軸受装置。 ４ 前記シールリング部材の材料は必須成分とし
   てポリテトラフルオロエチレンを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の軸受装置。 ５ 前記溝の連続的な湾曲形状と前記勾配部との
   接点は、該溝の湾曲形状の主たる径方向外側に凸
   なる曲線とこの曲線とは逆の前記平担部に向かつ
   て収束するように形成され、径方向外側に凹なる
   曲線との間の変曲点を実質的に構成していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸受装
   置。 ６ 前記非圧縮時のエンドキヤツプ部材の外径
   は、前記勾配部が前記溝に接する部分の径よりも
   大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の軸受装置。 ７ 前記勾配部は、前記溝の湾曲形状に連続して
   円錐台状に形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の軸受装置。 ８ 前記勾配部および傾斜部は、軸受装置の軸方
   向に対してほぼ同じ傾斜角を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の軸受装置。 ９ 前記傾斜部の軸方向端部は隣接する前記平坦
   部の径よりも小さな径を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第７項記載の軸受装置。