| 【発明の名称】 |
軸受ユニットの軸封装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】細谷 眞幸
【氏名】小西 和昭
【氏名】矢部 俊一
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| 【要約】 |
【課題】潤滑剤の定期的な補給を必要とせず、しかも確実に回転軸をシールすることが可能で、かつ、余剰な潤滑剤の漏れ出しの後の飛散により、周辺環境や製品等を汚染しない軸受ユニットの軸封装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０には、当該軸側端面部と軸１０の間のシールを確保するために、リング状の潤滑剤含有ポリマ部材４０が軸１０に外嵌するように設けられている。初期状態においては、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法は軸１０の外径寸法にほぼ等しい。潤滑剤含有ポリマ部材４０の少なくとも一方の端面がそれに対応するシール溝３０の端面に接触している。潤滑剤含有ポリマ部材４０はハウジング１３の外部から粉塵や水の飛沫が軸受ユニット内部へ侵入するのを防止するものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸に外嵌された軸受と、該軸受を収容するハウジングとを備える軸受ユニットの軸封装置において、前記軸が前記ハウジングを貫通する前記ハウジングの端面部の少なくとも一方に設けられた環状のシール溝と、前記軸に外嵌するように該シール溝に設けられたリング状の潤滑剤含有ポリマ部材とを備え、前記潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法は前記軸の外径寸法にほぼ等しく、前記潤滑剤含有ポリマ部材の両端面又は外周の少なくとも一部と前記シール溝の内側面とが接触していることを特徴とする軸受ユニットの軸封装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受ユニットの軸封装置に関し、特に鉄鋼設備等に使用されるプランマブロック等の転がり軸受ユニットの軸封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼設備等に使用される従来の軸受ユニットの軸封装置、例えばオイルシール等は、その摺動部（リップ部）に潤滑剤を塗布する必要があり。そのため、鉄鋼生産現場では、オイルシールのリップ部へ潤滑剤を定期的に補充する作業が通常行われ、そのための経費を必要とする。さらに、オイルシールのリップ部から漏れ出た余剰な潤滑剤が軸の回転に伴って飛散し、周辺環境や製品である圧延板等を汚染するという問題も発生している。そこで、図１３に示されるような軸封装置が考案されている。
【０００３】図１３の軸封装置１０１は、一対の芯金１０２，１０３の嵌合つば１０９，１１０相互を嵌合一体化し、該芯金１０２，１０３の本体部分１０７，１０８の内周縁にシール部材１０４，１０５を装着している。各シール部材１０４，１０５のリップ部は柔軟性があり、使用時は適当に撓んで軸１１１の外径面に押圧される。その押圧力を強くするために、一方のシール部材１０５のリップ部の外周面にクリップ１１５が嵌められている。シール部材１０５は上記芯金１０２，１０３の本体部分１０７，１０８の対向間隙に潤滑剤含有ポリマ、いわゆるプラスチックグリース１０６を充填した構成となっている。
【０００４】これは、オイルシール内に潤滑剤含有ポリマを内蔵し、そこから継続的に滲み出る潤滑剤をシール部材１０４，１０５のリップ部に導いてその潤滑に用いようというものである。それにより、定期的な潤滑剤の補給作業を省略できるだけでなく、滲み出す潤滑剤の量がわずかであるため、前述のような装置周辺の汚染の問題を解決することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本図の様式のものでは、内蔵された潤滑剤含有ポリマからの潤滑剤の滲み出し量が微量であるため、容易にはシール部材１０４，１０５のリップ部に潤滑剤が到達しないか、あるいは滲み出し量が充分でも、潤滑剤含有ポリマの内周部を伝って流れて、内周部の最下部に溜まるだけで、やはりリップ部には到達しないという欠点がある。
【０００６】そこで、本発明は、潤滑剤の定期的な補給を必要とせず、しかも確実に回転軸をシールすることが可能で、かつ、余剰な潤滑剤の漏れ出しの後の飛散により、周辺環境や製品等を汚染するということのない軸受ユニットの軸封装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の軸封装置は、軸に外嵌された軸受と、該軸受を収容するハウジングとを備える軸受ユニットの軸封装置において、前記軸が前記ハウジングを貫通する前記ハウジングの端面部の少なくとも一方に設けられた環状のシール溝と、前記軸に外嵌するように該シール溝に設けられたリング状の潤滑剤含有ポリマ部材とを備え、前記潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法は前記軸の外径寸法にほぼ等しく、前記潤滑剤含有ポリマ部材の両端面又は外周の少なくとも一部と前記シール溝の内側面とが接触していることを特徴とする。
【０００８】請求項１記載の軸封装置によれば、初期状態では、潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法にほぼひとしく、潤滑剤含有ポリマ部材は内周が軸と密着しているか又は潤滑剤含有ポリマ部材が軸に連れ回りしていると共に、潤滑剤含有ポリマ部材の両端面又は外周の少なくとも一部がシール溝の内側面に接触している。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材と相手部材とが接触している面がシール面として機能し、外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防止することができる。
【０００９】潤滑剤含有ポリマ部材は、その表面から潤滑剤を滲み出す機能があり、滲み出した潤滑剤の量に応じて内径及び外径寸法が縮径する性質をもつので、回転継続後、潤滑剤含有ポリマ部材からの潤滑剤の滲み出しにより、当初軸と密着しているか軸に対して摺動している潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法より小さくなったとき、潤滑剤含有ポリマ部材と軸とは締まり嵌めの状態になる。そのときから、潤滑剤含有ポリマ部材は軸と一体となって回転し、その後は、潤滑剤含有ポリマ部材の両端面又は外周の少なくとも一部がシール溝の内側面に摺動したまま潤滑剤含有ポリマ部材の回転が維持されるか、又は摺動面の摺動抵抗のため潤滑剤含有ポリマ部材が軸に対して遅れ回りする。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材と相手部材との接触面がシール面となって、初期状態同様、外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防ぐことができる。
【００１０】換言すれば、初期状態、即ち潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法と軸の外径寸法とが等しい状態と、回転継続後、潤滑剤含有ポリマ部材からの潤滑剤の滲み出しにより、潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法より小さくなり、潤滑剤含有ポリマ部材と軸とが締まり嵌めになった状態の２状態が存在するが、シール面の状態こそ変化するもののシール面となる部位に変化はなく、いずれの状態においても外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防ぐことができる。
【００１１】さらに、潤滑剤含有ポリマ部材の摺動面から潤滑剤が継続的に滲み出て、摺動面を良好に潤滑するため、相手部材との摩擦で潤滑剤含有ポリマ部材が磨耗することなく相手部材との間に隙間ができるのを防止して、そこから粉塵や水の飛沫が侵入するのを防止することができる。潤滑剤は潤滑剤含有ポリマ部材から長期にわたって継続的に滲み出るため、定期的に潤滑剤を補給する必要はない。加えて、その滲み出し量はわずかであり、潤滑に対して必要最小限であるため、軸の回転に伴って飛散して周辺環境や製品等を汚染することがない。
【００１２】上記軸封装置において、好ましくは、シール溝内に軸方向断面が略コの字型をしたゴムカバーリングが嵌められており、潤滑剤含有ポリマ部材がゴムカバーリングの内周溝に収納されているのがよい。これにより、潤滑剤含有ポリマ部材が、直接ハウジングの端面部と摺動することがなくなり、摺動するのはゴムカバーリングであるため、潤滑剤含有ポリマ部材が磨耗する懸念が少なくなる。
【００１３】以下、本発明の軸受ユニットにおける潤滑剤含有ポリマの組成について詳細に説明する。
【００１４】潤滑剤含有ポリマはポリオレフィン系樹脂にパラフィン系鉱油やグリース等の潤滑剤が含有されたもので、樹脂に潤滑剤を混ぜて調整した原料を、樹脂の融点以上に加熱して可塑化し、その後冷却することで固形状にしたものであったり、又はグリースを含有した状態で硬化したポリウレタンゴムであったり、又はポリエステル系エラストマー樹脂にエステル油やそれを基油とするグリース等の潤滑剤が含有されたもので、樹脂に潤滑剤を混ぜて調整した原料を、樹脂の融点以上に加熱して可塑化し、その後冷却することで固形状にしたものであったりする。その組成比は、全重量に対して樹脂やゴムが１０〜５０重量％、潤滑剤９０〜５０％であるが、樹脂やゴムの組成比が少なくなるほど構造部品としての強度が低下するため、本発明の場合は、組成比としては樹脂やゴム２０〜５０重量％、潤滑剤８０〜５０％程度が望ましい。潤滑剤としては、他にパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、エーテル油、エステル油等が用いられる。
【００１５】
【本発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸受ユニットの軸封装置の実施の形態を詳述する。
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態に係る軸封装置を有する軸受ユニットは図１に示される構成を有している。ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る軸封装置を有する軸受ユニットの構成を示している。本図は、固定軸端側の軸受ユニットを示しており、自由端側の軸受ユニットも同様の構成である。
【００１６】第１の実施の形態に係る軸受ユニットはプランマブロックであり、図１において、軸１０はその端部が縮径されて縮径部１１，１１ａが形成されており、縮径部１１には自動調心転がり軸受１２が取り付けられている。軸受１２は、ハウジング１３に収容されており、縮径部１１に外嵌された内輪１４と、ハウジング１３の内周部に内嵌された外輪１５と、内輪１４の外周面上及び外輪１５の内周面上の各軌道溝を転動する２列のころ１６と、ころ１６の一体型保持器１７とから主として構成されている。
【００１７】また、外輪１５の内周面に当接して上記各軌道溝の間にリング状の潤滑剤含有ポリマ部材２０が内嵌されている。潤滑剤含有ポリマ部材２０はころ１６の外輪軌道面案内も行うように両端面がころ１６にそれぞれ接する。
【００１８】ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０には、当該軸側端面部と軸１０の間のシールを確保するために、リング状の潤滑剤含有ポリマ部材４０が軸１０に外嵌するように設けられている。初期状態においては、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法は軸１０の外径寸法にほぼ等しい。潤滑剤含有ポリマ部材４０の少なくとも一方の端面がそれに対応するシール溝３０の端面と接触している。潤滑剤含有ポリマ部材４０はハウジング１３の外部から粉塵や水の飛沫が軸受ユニット内部へ侵入するのを防止するものである。
【００１９】また、同様に、ハウジング１３の軸端側端面部のシール溝３１には、当該軸端端面部と軸１０の間のシールを確保するために、潤滑剤含有ポリマ部材４０と同様の構成及び機能を有するリング状の潤滑剤含有ポリマ部材４１が縮径部１１ａに外嵌するように設けられている。潤滑剤含有ポリマ部材４１はシール溝４０の少なくとも一方の端面に接触している。
【００２０】上記潤滑剤含有ポリマ部材２０の潤滑剤含有ポリマの組成は、超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類される）５ｗｔ％、高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類される）２０ｗｔ％、ポリエチレンワックス（ワックスに分類される）５ｗｔ％、及びパラフィン系鉱油７０ｗｔ％からなる。
【００２１】上記潤滑剤含有ポリマ部材４０，４１の潤滑剤含有ポリマの組成は、超高分子量ポリエチレン（超高分子量に分類される）１０ｗｔ％、高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類される）２０ｗｔ％、及びパラフィン系鉱油７０ｗｔ％からなる。
【００２２】上記第１の実施の形態においては、シール溝３０及び潤滑剤含有ポリマ部材４０、シール溝３１及び潤滑剤含有ポリマ部材４１が軸封装置を構成する。
【００２３】以下、ハウジング１３の軸側端面部のものに注目して上記軸封装置の作用を説明する。
【００２４】初期状態においては、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法は軸１０の外径寸法にほぼ等しく、潤滑剤含有ポリマ部材４０と軸１０は摺動しており、潤滑剤ポリマ部材４０は静止しているか又は軸１０と連れ回りしている。潤滑剤含有ポリマ部材４０は、静止している場合はその端面が静止シール溝３０の少なくとも一方の端面と静止密着しており、連れ回りしている場合は上記端面同士は摺動している。
【００２５】いずれの場合も、潤滑剤含有ポリマ部材４０の相手部材との接触面はシール面として機能し、ハウジング１３の外部から粉塵や水の飛沫が軸受ユニット内部へ侵入するのを防止している。その後、軸１０の回転が継続されて、潤滑剤含有ポリマ部材４０から潤滑剤が滲み出すと、その量に応じて潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径・外径寸法は縮径し、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法は軸１０の外径寸法より小さくなり、潤滑剤含有ポリマ部材４０と軸１０とが締まり嵌めの状態になる。
【００２６】すると、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、軸１０と一体回転するか、又は端面間の摺動抵抗から軸１０に対して遅れ回りするようになる。一体回転している際の軸１０と潤滑剤含有ポリマ部材４０とは静止密着しており、一方、遅れ回りしている際の軸１０と潤滑剤含有ポリマ部材４０とは摺動状態にあって、いずれの場合も、端面同士は常に摺動状態にある。従って、この回転継続後の潤滑剤含有ポリマ部材４０の縮径時の場合も初期状態と同様に、潤滑剤含有ポリマ部材４０と相手部材との接触面はシール面を形成しており、ハウジング１３の外部から粉塵や水の飛沫の軸受ユニット内部へ侵入するのを防止している。
【００２７】潤滑剤含有ポリマ部材４０の摺動面からは潤滑剤が継続的に滲み出て、相手部材との摺動面を良好に潤滑するので、摺動による摩擦で潤滑剤含有ポリマ部材４０が磨耗して摺動面同士の間に隙間ができるのを防止し、その結果、隙間からから粉塵や水の飛沫等の異物が侵入するのを防止することができる。
【００２８】なお、ハウジング１３の軸端側端面部の軸封装置の作用も上記と同様である。
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態に係る軸封装置は図２に示される構成を有している。ここに、図２（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る軸封装置の構成を示しており、図２（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００２９】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第１の実施の形態の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第１の実施の形態と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００３０】まず、図２（ａ）を参照しながら、本実施の形態に係る軸封装置の構成について述べる。
【００３１】ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０には、軸方向断面がコの字型をしたゴムカバーリング５０が弾性圧縮的に嵌合されており、このゴムカバーリング５０の内周溝には、当該軸側端面部と軸１０の間のシールを確保するために、リング状の潤滑剤含有ポリマ部材４０が軸１０に外嵌するように設けられている。初期状態においては、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法は軸１０の外径寸法にほぼ等しい。潤滑剤含有ポリマ部材４０の少なくとも一方の端面がそれに対応するゴムカバーリング５０の内部端面と接触している。
【００３２】次に、本実施の形態に係る軸封装置の作用、効果について説明する。上述の構成により、初期状態においては、潤滑剤含有ポリマ部材４０と軸１０は摺動しており、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、その端面がゴムカバーリング５０の端面に対して静止密着しているか又は摺動している。回転継続後、潤滑含有ポリマ部材４０からの潤滑剤の滲み出しにより、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径は縮径し、軸１０に対して締まり嵌めとなる。その時には、潤滑剤含有ポリマ部材４０と軸１０とは一体的に回転し、潤滑剤含有ポリマリング４０はその端面がゴムカバーリング５０の内側端面に対して摺動している。
【００３３】回転が継続するに従って、上記の２状態が存在するが、いずれの場合も潤滑剤含有ポリマ部材４０と相手部材との接触面はシール面を形成し、ハウジング１３の外部からの粉塵や水の飛沫等の異物の侵入を防止することができる。
【００３４】第１の実施の形態では、例えば、ハウジング１３が金属製である場合、ハウジング１３の軸側端面部と潤滑剤含有ポリマ部材４０との摺動面で潤滑剤含有ポリマ部材４０の磨耗が発生する心配があるが、ハウジング１３の軸側端面部と潤滑剤含有ポリマ部材４０との間にゴムカバーリング５０を介在させたことにより、潤滑剤含有ポリマ部材４０が、直接、ハウジング１３の軸側端面部と摺動することがなくなり、摺動するのは弾性体であるゴムカバーリング５０であるため、潤滑剤含有ポリマ部材４０が磨耗する懸念が少なくなる。もちろんこの場合も、潤滑剤含有ポリマ部材４０とゴムカバーリング５０との摺動面からは、継続的に潤滑剤が滲み出して摺動面を潤滑するため、潤滑剤含有ポリマ部材４０とゴムカバーリング５０双方とも磨耗して摺動面間に隙間ができるのを防止することができ、その結果、シール性能が低下するのを防止することができる。ゴムカバーリング５０は、弾性圧縮的にハウジング１３の軸端側端面部のシール溝３０に嵌合しているため、潤滑剤含有ポリマ部材４０との摺動によりトルクを受けても、ハウジング１３の中で回転することはない。
【００３５】また、第１の実施の形態に対する他の有利な点としては、図２（ｂ）に示すように、例えば、ハウジング５０に形成されたシール溝３０の断面が台形で両端面が傾斜している場合でも、その傾斜に合わせた外側端面を持つゴムカバーリング５０を用意することによって、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径・外径寸法の縮径によるシール溝３０の両内側端面との間に隙間ができるのを防止して、確実にシール性能を発揮することができる軸封装置を提供することができる。
【００３６】ゴムカバーリング５０の材料は、ゴム以外に、エラストマー等を使用することができる。
（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態に係る軸封装置は図３に示される構成を有している。ここに、図３は本発明の第３の実施の形態に係る軸封装置の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００３７】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００３８】まず、本実施の形態に係る軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。異なる点は、ゴムカバーリング５０の内側端面が梨地状に荒らしてある点である。その面粗度は１０Ｓから５００Ｓ程度である。
【００３９】次に、本実施の形態に係る軸封装置の作用効果について説明する。第２の実施の形態の場合は、潤滑剤含有ポリマ部材４０はその端面がゴムカバーリング５０の内側端面に対して摺動するが、ゴムカバーリング５０の内側端面が充分平滑で相互の摺動面間に薄い潤滑剤膜が存在すると、ゴムカバーリング５０の内側端面と潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とが吸着される現象が発生し、ゴムカバーリング５０は回転している潤滑剤含有ポリマ部材４０からトルクを受けるようになり、その結果、ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０の中でゴムカバーリング５０が回転し易くなる。これにより、ゴムカバーリング５０とハウジング１３の溝の内壁とが擦れ合い、ゴムカバーリング５０が磨耗する。そこで、ゴムカバーリング５０が内側端面を梨地状に荒らすことにより、梨地面の効果で、ゴムカバーリング５０の内側端面と潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とが吸着するのを防止して、ゴムカバーリング５０が回転することを防止することができる。
（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態に係る軸封装置は図４に示される構成を有している。ここに、図４は本発明の第４の実施の形態に係る軸封装置の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００４０】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００４１】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれとと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態のそれに加えて、ゴムカバーリング５０の各端面部に長手軸方向に貫通する孔５１が１ヶ所以上に設けられている。孔５１の直径は、０．１から１０ｍｍが適当である。孔５１の個数は一方の端面部上に８個以上、円周上等角度位置にあるのが望ましい。
【００４２】次に、本軸封装置の作用効果について説明する。第２の実施の形態の軸封装置の場合は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とゴムカバーリング５０の内側端面が摺動するが、ゴムカバーリング５０の内側端面が充分平滑で、相互の摺動面間に薄い潤滑剤膜が存在すると、ゴムカバーリング５０の内側端面と潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とが吸着される現象が発生する。これにより、ゴムカバーリング５０が回転している潤滑剤ポリマ部材４０からトルクを受けるようになり、ハウジング１３の軸端側端面部のシール溝３０の中でゴムカバーリング５０が回転し易くなり、その結果、ゴムカバーリング５０とハウジング１３のシール溝の内壁とが擦れ合って、ゴムカバーリング５０が磨耗してしまう。そこで、ゴムカバーリング５０の端面部に長手軸方向の孔５１を設けると、孔５１を介して空気が通り、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面上のその孔５１に対応する位置にあった薄い潤滑剤膜が切れて、その部分は、相互の端面同士が吸着しなくなり。ゴムカバーリング５０が回転することを防止することができる。
（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態に係る軸封装置は図５に示される構成を有している。ここに、図５は本発明の第５の実施の形態に係る軸封装置の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００４３】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００４４】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置と同様、ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０には、軸方向断面がコの字型をしたゴムカバーリング５０が弾性圧縮的に嵌合されており、また、このゴムカバーリング５０の内周溝には、当該軸側端面部と軸１０の間のシールを確保するために、リング上の潤滑剤含有ポリマ部材４０が軸１０に外嵌するように設けられている。潤滑剤含有ポリマ部材４０は、その厚みがゴムカバーリング５０の内側端面間の距離よりも小さく設定されている。さらに、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、その両端面が対応するゴムカバーリング５０の内側端面とは接しないように配置されており、その隙間６０は潤滑剤含有ポリマ部材４０の第１の端面から外周へ、そして第２の端面へとつながるラビリンス形状を呈している。ラビリンス状の隙間には、潤滑剤含有ポリマ部材４０から滲みでた潤滑剤が充満している。この隙間は０．１から１ｍｍ程度である。
【００４５】次に、本軸封装置の作用効果について説明する。初期状態では、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、ゴムカバーリング５０に対して静止又は回転しているが、ラビリンス状の隙間６０は維持されており、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周を通って粉塵や水の飛沫等の異物が軸受ユニット内部に侵入することはない。回転が継続し、潤滑剤が滲み出て潤滑剤含有ポリマ部材４０が縮径すると、潤滑剤含有ポリマ部材４０は軸１０と一体的に回転する。この時は、初期状態同様、ラビリンス状の隙間６０が維持されるだけでなく、ラビリンス形状の隙間６０に上記潤滑剤が充満するため、初期状態に較べて、さらにシール性の高い軸封装置が提供されることになる。潤滑剤含有ポリマ部材４０が軸１０と一体的に回転する際には、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、他の部材と摺動しないため第２の実施の形態の軸封装置よりも軸１０のトルクを低くすることができる。
（第６の実施の形態）本発明の第６の実施の形態に係る軸封装置は図６に示される構成を有している。ここに、図６（ａ）は本発明の第６の実施の形態に係る軸封装置の構成を示し、図６（ｂ）は本発明の第６の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示し、図６（ｃ）は本発明の第６の実施の形態に係る軸封装置の他の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００４６】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００４７】まず、本実施の形態に係る軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の両端面に潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周面と同心円状に突起４１が複数設けられている。突起４１の頂部は平面で、対応するゴムカバーリング５０の内側端面と接している。図６（ａ）の例では、潤滑剤含有ポリマ部材４０の一端面に３つの突起４１が設けられており、両方の端面で計６つの突起４１が設けられている。潤滑剤含有ポリマ部材４０が回転する際には、これらの突起４１とゴムカバーリング５０の内側端面とが摺動する。
【００４８】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。初期状態において、潤滑剤含有ポリマ部材４０の突起４１の頂部の平面（端面部）とゴムカバーリング５０の内側端面とは静止密着しているか又は摺動している。回転が継続され、潤滑剤が滲み出て潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径が縮径すると、潤滑剤含有ポリマ部材４０と軸１０とが締まり嵌めの状態となり、突起４１とゴムカバーリング５０の内側端面とは摺動するようになる。粉塵や水の飛沫等の軸受ユニット内部への侵入経路を考えると、突起４１とゴムカバーリング５０の内側端面との接触面と空間とが多重に存在することになり、それは、すなわち、ラビリンス形状の隙間を呈することに他ならない。つまり、第２実施の形態の軸封装置の効果に対して、突起４１によるラビリンスの効果が加わるため、よりシール性能を向上させることができる。また、突起４１は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面に設ける代わりに、同様の突起５１をゴムカバーリング５０の内側端面に設けてもよい（図６（ｂ））。また、先の２例を複合させたものでもよい（図６（ｃ））。
（第７の実施の形態）本発明の第７の実施の形態に係る軸封装置は図７に示される構成を有している。ここに、図７（ａ）は本発明の第７の実施の形態に係る軸封装置の構成を示し、図７（ｂ）は本発明の第７の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００４９】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００５０】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部に周溝が設けられている、その周溝に対応する位置においてゴムカバーリング５０の内周部に周突起５２が設けられている。図７（ａ）の軸封装置では、周溝、周突起５２とも３個ずつ設けられている。周突起５２の凸部が周溝の凹部に入り込むように配置されており、互いに一定の隙間を保ったまま接触はしていない、隙間の大きさは０．１から１ｍｍ程度である。
【００５１】次に、同軸封装置の作用効果については説明する。潤滑剤含有ポリマ部材４０の回転静止に関わらず、粉塵や水の飛沫等の異物の機械内部への侵入経路をたどると、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部分では、凹凸が交互に繰り返されるラビリンス状の隙間を呈している。従って、第２の実施の形態に、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部分のラビリンス形状の隙間が加わったものとなり、より強固なシール性能をもつ軸封装置を提供することができる。
【００５２】また、図７（ａ）の軸封装置のように、潤滑剤含有ポリマ部材４０が、そのその少なくとも一方の端面がゴムカバーリング５０の内側端面と接しているもの以外に、第５の実施の形態のあるように、端面同士が接触せずにラビリンス形状の隙間を形成してもよい（図７（ｂ））。その場合の隙間は０．１から１ｍｍ程度が妥当である。
（第８の実施の形態）本発明の第８の実施の形態に係る軸封装置は図８に示される構成を有している。ここに、図８（ａ）は本発明の第８の実施の形態に係る軸封装置の構成を示し、図８（ｂ）は潤滑剤含有ポリマ部材４０が縮径した場合の図８（ａ）の軸封装置を示し、図８（ｃ）は本発明の第８の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００５３】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００５４】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周部の一部に軸１０と摺動するリップ４２が設けられている。また、リップ４２を除く内周部は、リップ４２と同軸的にかつ円筒状に成形されており、その内径寸法は軸１０の外径よりも大きく設計されている。
【００５５】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。初期状態では、リップ４２と軸１０とは摺動しており、リップ４２の効果によってシール機能を発揮する。リップ４２から潤滑剤が滲みでるため、摺動によってリップ４２が磨耗するということはない。その後、回転が継続されて潤滑剤が滲み出た結果、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法が縮径し、前述の潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周部の円筒状部の内径寸法が軸１０の外径より小さくなって締まり嵌めの状態になり、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とゴムカバーリング５０の内側端面とが摺動してシール面となる（図８（ｂ））。この構成によれば、初期状態では、リップ４２でシール機能を発揮しているため、第２の実施の形態の軸封装置と比較して、初期状態におけるシール性が向上する。軸１０と締まり嵌めとなる潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周部の一部は円筒状に成形されているため、締まり嵌めとなった後、潤滑剤含有ポリマ部４０が軸１０に対して斜めに取り付いた状態で一体化するのを防止することができる。また、リップ４２の個数は１個以上であり、複数個取り付けることにより、より高いシール性能を保つということも考えられる（図８（ｃ））。
（第９の実施の形態）本発明の第９の実施の形態に係る軸封装置は図９に示される構成を有している。ここに、図９（ａ）は本発明の第９の実施の形態に係る軸封装置の構成を示し、図９（ｂ）は本発明の第９の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示し、図９（ａ）は本発明の第９の実施の形態に係る軸封装置の他の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００５６】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００５７】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部にリップが形成されており、ゴムカバーリング５０の内周面と弾性的に接触している。リップ４３は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の各端面を超えて長手軸方向にせり出している。従って、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、その端面がゴムカバーリング５０の内側端面と接していない。リップ４３の個数は１つ以上であり、本実施の形態では、２つである（図９（ａ））。
【００５８】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。初期状態では、軸１０は潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周と摺動してシール面を形成している。回転が継続し、潤滑剤が滲み出て、潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法が軸１０の外径寸法より小さくなり締まり嵌めの状態になると、潤滑剤含有ポリマ部材４０は軸１０と一体的に回転するようになる。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部に設けられたリップ４３とゴムカバーリング５０の内周面とが摺動するようになり、そこが、新たにシール面となる。潤滑剤含有ポリマ部材４０は回転が継続すると、その外径寸法も縮径するが、縮径量に対して充分にリップ４３のたわみ代を設けてあるので、リップ４３がゴムカバーリング５０の内周面から離れてシールが破れるということはない。またリップ４３の先端は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の各端面を超えて長手軸方向に突出している必要はなく、潤滑剤含有ポリマ部材４０の厚み寸法以内にリップ４３の幅を収めることも可能である（図９（ｂ））。この場合、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とゴムカバーリング５０の内側端面とを接触させることが可能となり、その端面間をもシール面とすることができる。すなわち、第２の実施の形態の軸封装置に対して、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部にリップ４３によるシールを付加したものとなる。リップは、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部に成形されるだけでなく、反対に、リップ５２としてゴムカバーリング５０の内周部に設けてもよい（図９（ｃ））。この場合、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周面は円筒状となる。リップが潤滑剤含有ポリマ部材４０側に成形されていても、ゴムカバーリング５０側に成形されていても、そのシール性能上の効果は変わらない。
（第１０の実施の形態）本発明の第１０の実施の形態に係る軸封装置は図１０に示される構成を有している。ここに、図１０（ａ）は本発明の第１０の実施の形態に係る軸封装置の構成を示し、図１０（ｂ）は本発明の第１０の実施の形態に係る軸封装置の変形例の構成を示し、図１０（ｃ）は本発明の第１０の実施の形態に係る軸封装置の他の変形例の構成を示し、図１０（ｄ）は本発明の第１０の実施の形態に係る軸封装置のさらに他の変形例の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００５９】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００６０】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の各端面に内周面と同軸的にリップ４４が形成されており、対応するゴムカバーリング５０の内側端面と弾性的に接触している。図１０（ａ）の軸封装置では、潤滑剤含有ポリマ部材４０の両端面にリップ４４がそれぞれ１つずつ形成されている。１つは半径方向外側に配向しており、他の１つは半径方向内側に配向している。リップ４４は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の片方の端面だけに形成されていてもよい（図１０（ｂ））。この場合、反対の端面側は、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とゴムカバーリング５０の内側端面とが直接接触することになる。リップ４４は１つ以上あればよく、潤滑剤含有ポリマ部材４０の片方の端面に複数枚のリップが形成されていてもよい。
【００６１】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。初期状態では、軸１０は潤滑剤含有ポリマ部材４０の内周面と摺動してシール面を形成している。回転が継続し、潤滑剤が滲み出て潤滑剤含有ポリマ部材４０の内径寸法が軸１０の外径寸法より小さくなて締まり嵌めの状態になると、潤滑剤含有ポリマ部材４０は、軸１０と一体的に回転するようになる。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面に設けられているリップ４４とそれに対応するゴムカバーリング５０の内側端面とが摺動し、新たなシール面を形成する。リップ４４からは潤滑剤が滲み出すため、リップ４４が摺動で磨耗してリップ４４とゴムカバーリング５０の内側端面との間に隙間ができるのを防止することができる。第２の実施の形態の軸封装置と比較してリップ４４でシールを行うので、よりシール性能を向上させることができる。
【００６２】リップは潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面部分に成形されるだけではなく、反対にリップ５３としてゴムカバーリング５０の内側端面に設けることも可能である（図１０（ｃ））。この場合、潤滑剤含有ポリマ部材４０の各端面は平面となる。リップが潤滑剤含有ポリマ部材４０側に成形されていても、ゴムカバーリング５０側に成形されていてもそのシール性能上の効果は変わらない。他には、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面とゴムカバーリング５０の内側端面との双方に、同時にリップ４４，５３を設けて、さらに、シール性能を高めてもよい（図１０（ｄ））。
（第１１の実施の形態）本発明の第１１の実施の形態に係る軸封装置は図１１に示される構成を有している。ここに、図１１は本発明の第１１の実施の形態に係る軸封装置の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００６３】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第７の実施の形態及び第１０の実施の形態の軸封装置の改良であるので、両実施の形態の軸封装置との違いについてのみ説明し、両実施の形態の実施の形態と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００６４】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、両実施の形態のそれらと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第７の実施の形態の軸封装置と同様、潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部には周溝が設けてあり、その凹部に対応するゴムカバーリング５０の内周部には周突起５２が設けてあり、両者の凹凸は一定の隙間を持って配置されている。隙間の寸法は０．１から１ｍｍ程度である。さらには、第１０の実施の形態の軸封装置と同様、ゴムカバーリング５０の内側両端面には、ゴムカバーリング５０の内周面と同軸的にリップ５３が形成され、潤滑剤含有ポリマ部材４０の各端面と弾性的に接触している。リップ５３は、第１０の実施の形態の軸封装置でも述べた通り、片側の端面だけに形成されてもよく、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面だけに形成されてもよく、また、潤滑剤含有ポリマ部材４０とゴムカバーリング５０との双方に形成されてもよい。
【００６５】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。作用効果は、第７の実施の形態の作用効果と第１０の実施の形態のそれとを加えたものである。即ち、粉塵や水の飛沫等の異物の軸受ユニット内部への侵入経路に関して潤滑剤含有ポリマ部材４０の回転静止に関わらず潤滑剤含有ポリマ部材４０の外周部では凹凸が交互に繰り返されるラビリンス状の隙間を呈しているため、異物が侵入しにくい。それに加えて、潤滑剤含有ポリマ部材４０の端面には、ゴムカバーリング５０の内側端面に形成されたリップ５３が弾性的に接触しているため、より一層異物が侵入しにくくなっている。この構成により、よりシール性能を向上させることができる。
（第１２の実施の形態）本発明の第１２の実施の形態に係る軸封装置は図１２に示される構成を有している。ここに、図１２は本発明の第１２の実施の形態に係る軸封装置の構成を示す。本図は、ハウジング１３の軸側端面部の軸封装置の断面を示しており、同軸端側端面部の軸封装置の断面も同様である。
【００６６】本実施の形態は、第１図の軸受ユニットに取り付けられると共に、第２の実施の形態の軸封装置の改良であるので、その違いについてのみ説明し、第２の実施の形態の軸封装置と共通する構成、作用、効果等は省略する。
【００６７】まず、本実施の形態の軸封装置の構成については、第２の実施の形態のそれと基本的に同じである。本実施の形態の軸封装置は、第２の実施の形態の軸封装置に加えて、ゴムカバーリング５０の外周部に外周溝（図示せず）が設けられている。その外周溝から、ゴムカバーリング５０の内周に向かって貫通する潤滑剤補給用孔５４が円周上等角度間隔で４つ設けられている。そのため、ゴムカバーリング５０が水平軸まわりにどのような角度位置に配置されていても、４つの潤滑剤補給用孔の内少なくとも１つは水平軸よりも上方にあり、しかも上を向いて開口していることになる。ゴムカバーリング５０は、ハウジング１３の軸側端面部のシール溝３０に嵌合しているが、ゴムカバーリング５０の外周溝の最上位置から上方に向けて潤滑剤補給口７０が設けられている。ゴムカバーリング５０に開けられた潤滑剤補給用孔５４は円周上等角度位置に少なくとも４つ設けられていればよく、個数がそれ以上である方がより望ましい。潤滑剤補給口７０から直接、潤滑剤を注入してもよく、又は潤滑剤補給口７０にオイラーを接続するような方法でもよい。
【００６８】次に、同軸封装置の作用効果について説明する。潤滑剤補給口７０から潤滑剤を注入すると、潤滑剤は潤滑剤補給口７０を通って、ゴムカバーリング５０の外周に到達する。その後、潤滑剤はゴムカバーリング５０の外周溝を経由して移動し、上方を向いている最初の潤滑剤補給用孔５４に到達する。次に、潤滑剤は潤滑剤補給用孔５４を通って、ゴムカバーリング５０の外周側から内周側へと移動し、最後に潤滑剤含有ポリマ部材４０に付着し、潤滑剤含有ポリマ部材４０に潤滑剤を補給する。潤滑剤含有ポリマ部材４０は、潤滑剤の補給を受けることによって、滲み出して消費した潤滑剤を、またその内部に貯えることができる。つまり、この構成によれば、潤滑剤の補給なしに運転続行可能な潤滑剤含有ポリマ部材４０に潤滑剤を補給することによって、さらに寿命を延長することができる。
【００６９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記載の軸封装置によれば、初期状態では、潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法にほぼ等しく、潤滑剤含有ポリマ部材は内周が軸と密着しているか又は潤滑剤含有ポリマ部材が軸に連れ回りしていると共に、潤滑剤含有ポリマ部材の両端面及び外周の少なくとも一部がシール溝の内側面に接触している。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材と相手部材とが接触している面がシール面として機能し、外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防止することができる。
【００７０】潤滑剤含有ポリマ部材は、その表面から潤滑剤を滲み出す機能があり、滲み出した潤滑剤の量に応じて内径及び外径寸法が縮径する性質をもつので、回転継続後、潤滑剤含有ポリマ部材からの潤滑剤の滲み出しにより、当初軸と密着しているか軸に対して摺動している潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法より小さくなったとき、潤滑剤含有ポリマ部材と軸とは締まり嵌めの状態になる。そのときから、潤滑剤含有ポリマ部材は軸と一体となって回転し、その後は、潤滑剤含有ポリマ部材の両端面又は外周の少なくとも一部がシール溝の内側面に摺動したまま潤滑剤含有ポリマ部材の回転が維持されるか、又は摺動面の摺動抵抗のため潤滑剤含有ポリマ部材が軸に対して遅れ回りする。その結果、潤滑剤含有ポリマ部材と相手部材との接触面がシール面となって、初期状態同様、外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防ぐことができる。
【００７１】換言すれば、初期状態、即ち潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法と軸の外径寸法とが等しい状態と、回転継続後、潤滑剤含有ポリマ部材からの潤滑剤の滲み出しにより、潤滑剤含有ポリマ部材の内径寸法が軸の外径寸法より小さくなり、潤滑剤含有ポリマ部材と軸とが締まり嵌めになった状態の２状態が存在するが、シール面の状態こそ変化するもののシール面となる部位に変化はなく、いずれの状態においても外部からの粉塵や水の飛沫の侵入を防ぐことができる。
【００７２】さらに、潤滑剤含有ポリマ部材の摺動面から潤滑剤が継続的に滲み出て、摺動面を良好に潤滑するため、相手部材との摩擦で潤滑剤含有ポリマ部材が磨耗しても相手部材との間に隙間ができるのを防止して、そこから粉塵や水の飛沫が侵入するのを防止することができる。潤滑剤は潤滑剤含有ポリマ部材から長期にわたって継続的に滲み出るため、定期的に潤滑剤を補給する必要はない。加えて、その滲み出し量はわずかであり、潤滑に対して必要最小限であるため、軸の回転に伴って飛散して周辺環境や製品等を汚染することがない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２０４
【氏名又は名称】日本精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月２０日（１９９８．１０．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１８８０
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 敏彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８７６（Ｐ２０００−１２０８７６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９８１０５ |
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