JP6241188B2 - エンコーダ付組み合わせシールリング及びエンコーダ付転がり軸受ユニット - Google Patents
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Description
このうちのシールリング14は、断面L字形で全体が円環状の芯金17と、弾性材18とから成る。このうちの芯金17は、軟鋼板等の金属板により、断面L字形で全体を円環状に形成して成り、前記外輪2の軸方向内端部内周面に締り嵌めにより内嵌固定される固定円筒部19と、この固定円筒部19の軸方向外端縁から、前記ハブ3の外周面に向け、径方向内方に折れ曲がった固定円輪部20とを有する。又、前記弾性材18は、前記芯金17の全周に亙って添着されたもので、1乃至複数本(図示の例では3本)のシールリップ21a〜21cを有する。一般的には、前記弾性材18は、ゴム製とし、前記芯金17に対し焼き付けにより結合している。
即ち、前記エンコーダ付組み合わせシールリング10は、前記スリンガ15を構成する回転円筒部22を、前記ハブ3の軸方向内端部外周面に外嵌固定しているだけであり、この嵌合部を密封する構造を設けていない。前記スリンガ15の回転円筒部22を前記ハブ3の軸方向内端部外周面に締り嵌めで外嵌した状態でも、この嵌合部に微小隙間が生じる事は避けられず、この微小隙間に水分が侵入すると、前記両周面のうちの少なくとも一方の周面が腐食する事により当該部分の体積が増加し、この微小隙間が拡がる事で、この拡がった隙間を通じて前記環状空間8内に水分が侵入する可能性がある。この環状空間8内への水分の侵入は、グリースの劣化による軸受ユニットの耐久性低下の原因となり、好ましくない。この様に、従来構造のエンコーダ付組み合わせシールリング10によっては、前記嵌合部の密封性を十分に確保する事は難しい。
即ち、前記リップ部24を構成する材料は、前記エンコーダ16aと同じであり、十分な磁性を確保する為に、フェライト等の強磁性材を多量(例えば80〜90重量%)に含有している為、一般的なシール用の材料に比べて弾性変形しにくく脆い。一方、前記エンコーダ16aは、前記スリンガ15aを成形型(金型)内に配置し、永久磁石となるべき永久磁石素材(強磁性材を含有したゴム或いは合成樹脂等の高分子材料)を前記スリンガ15aに固定(加硫固定或いは射出成形により固定)する事により造られる。但し、この様にして前記エンコーダ16aを造る場合には、前記成形型から前記スリンガ15a及び凝固した永久磁石素材(未着磁のエンコーダ)を抜き出す際に、前記リップ部24となるべき部分を、締め代の大きさに応じて大きく変形させなければならない(無理抜きしなければならない)。そして、前記リップ部24となるべき部分をこの様に大きく変形させる事は困難である為、このリップ部24の締め代を大きく確保する事は難しくなる。又、前記スリンガ15aの回転円筒部22aを前記ハブ3aに締り嵌めで外嵌固定した場合、この回転円筒部22aは弾性的に拡径するが、この回転円筒部22aと回転円輪部23aとは連続する状態で設けられている為、この回転円筒部22aの拡径の影響は、この回転円輪部23aに伝わり易くなる。この為、この回転円輪部23aに支持固定された前記エンコーダ16aに就いても拡径し易くなり、前記リップ部24の締め代の減少量が大きくなる。更に、リップ部24による密封構造の場合、自身の曲げ変形量の大きさが緊迫力の大きさに影響する為、締め代を大きく確保して曲げ変形量を増やさなければ、十分な緊迫力を確保できないが、前記リップ部24を構成する材料が弾性変形しにくい為、たとえ締め代を確保できたとしても、十分な緊迫力を確保する事は難しくなる。この様に、従来構造の第2例の場合にも、前記スリンガ15aの回転円筒部22aと前記ハブ3aの外周面との嵌合部の密封性を十分に確保する事は難しくなる。
このうちのシールリングは、芯金と、この芯金の全周に亙って添着された、少なくとも1本のシールリップを有する弾性材とを備える。
又、前記スリンガは、金属板を曲げ形成する事により、断面略L字形で全体を円環状に構成したものであり、前記内径側軌道輪部材に締り嵌めで外嵌固定される回転円筒部と、この回転円筒部の軸方向一端縁から径方向外方に向けて折れ曲がった回転円輪部とを備える。
又、前記エンコーダは、円周方向に亙ってS極とN極とを交互に配置した永久磁石製で、全体を円輪状に構成したものであり、前記回転円輪部のうち前記シールリップと対向する側面とは反対側の側面に直接支持固定されている。
又、前記エンコーダを、永久磁石素材の凝固物とし、その内周面にリップを有しておらず、径方向内端部より前記大径部を覆っている。この様なエンコーダは、前記スリンガを成形型内に、この成形型の一部を前記段差部に突き当てて配置した状態で、溶融した永久磁石素材{フェライト等の強磁性材を混入したゴム或いは合成樹脂(例えばプラスチック)等の高分子材料}を凝固させ前記スリンガに固着して造る事ができる。
更に、前記内径側軌道輪部材の外周面のうち前記スリンガを外嵌固定する部分の外径寸法をφDとし、前記小径部の自由状態での内径寸法をφd1とし、前記エンコーダの自由状態での内径寸法をφd2とした場合に、φd1≦φd2<φDの関係を満たしている。
そして、前記内径側軌道輪部材に前記スリンガを外嵌固定した状態で、前記エンコーダの内周面を、前記内径側軌道輪部材の外周面に対し締め代を有する状態で当接させる。
又、例えば請求項3に記載した発明の様に、前記エンコーダの内周面のうちで最も内径寸法が小さくなった部分の少なくとも軸方向一部を、前記回転円輪部のうち前記エンコーダを支持固定した側面よりも、軸方向に関して前記固定円筒部から離れた側に位置させる。
更に、例えば請求項4に記載した発明の様に、前記エンコーダの内周面のうちで最も内径寸法が小さくなった部分を、内径寸法(φd2)が軸方向に亙り変化しない単一円筒面状の円筒面部により構成する。
そして特に、本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、前記組み合わせシールリングを、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載したエンコーダ付組み合わせシールリングとしている。
即ち、本発明の場合には、前記スリンガを構成する回転円筒部の内周面を、この回転円筒部の軸方向一端側に設けられた大径部と残部に設けられた小径部とを段差部により連続させた段付円筒面としている。この為、前記回転円筒部のうちの小径部を、前記内径側軌道輪部材に締り嵌めで外嵌固定する事で、この小径部に整合する部分が弾性的に拡径した場合にも、この小径部と回転円輪部との間部分に設けられた前記大径部に整合する部分を弾性変形させる事で、この小径部の拡径の影響が前記回転円輪部にまで伝わる事を有効に防止できる。又、この回転円輪部は、その形状故に径方向に関する剛性は高い。従って、前記エンコーダが拡径する事を有効に防止できる為、このエンコーダの内径寸法を、前記内径側軌道輪部材の外周面のうち前記スリンガを外嵌固定する部分の外径寸法よりも小さい状態に維持できる。この為、本発明によれば、前記エンコーダの内周面を前記内径側軌道輪部材の外周面に対し全周に亙り締め代を有する状態で当接させる事ができる。
又、前記エンコーダとして、永久磁石素材を凝固させる事により造られたものを使用している為、前記締め代を増やす上で有利になる。即ち、成形型から取り出した後の未着磁エンコーダの内径寸法は、凝固に伴い、この成形型の内面のうちで、エンコーダの内周面を形成する部分の外径寸法よりも小さくなる。従って、前記成形型からスリンガ及び未着磁エンコーダを抜き出す際に、この未着磁エンコーダの内周縁部を、変形させないか、或いは、変形量を小さく抑えた場合にも、前記締め代を増やす事ができる。
更に、本発明の場合には、前記エンコーダの内周面にリップを設けていない為、前記スリンガを前記内径側軌道輪部材に外嵌固定した際に、前記エンコーダの内周面のうち、最も内径寸法が小さくなった部分を含むその近傍部分が、前記内径側軌道輪部材の外周面との当接により径方向に圧縮される。そして、この様にしてエンコーダの内周縁部に発生する圧縮力は、リップの曲げ変形に基づき発生する緊迫力に比べて大きな緊迫力を発生させる。この為、リップを設けた場合に比べて締め代の大きさが小さくても、前記エンコーダの内周面によって十分に大きな緊迫力を発生させる事ができる。
この結果、本発明によれば、前記スリンガを構成する回転円筒部と前記内径側軌道輪部材の外周面との嵌合部の密封性を良好にできる。
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜4により説明する。尚、本例の特徴は、スリンガ15bの回転円筒部22bとハブ3の外周面との嵌合部の密封性を、エンコーダ16bの内周縁部を利用して向上させる部分の構造にある。エンコーダ付転がり軸受ユニットの全体構造を含め、その他の部分の構成及び作用効果に就いては、前述した従来構造の第1例の場合と基本的には同じであるから、同等部分には同一符号を付して重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
このうちのシールリング14は、芯金17と弾性材18とを備える。この芯金17は、軟鋼板等の金属板をプレス加工により曲げ成形して、断面L字形で全体を円環状としたもので、外径側軌道輪部材である外輪2の軸方向内端部内周面に締り嵌めにより内嵌固定される固定円筒部19と、この固定円筒部19の軸方向外端縁から径方向内方に向けて折れ曲がった固定円輪部20とを有する。又、前記弾性材18は、ゴムの如きエラストマー製で、前記芯金17の全周に亙って添着されており、3本のシールリップ21a〜21cを有している。
即ち、本例の場合には、前記スリンガ15bを構成する回転円筒部22bの内周面を、前記大径部25と前記小径部26とを前記段差部27により連続させた段付円筒面としている。この為、このうちの小径部26を、前記ハブ3の外周面に締り嵌めで外嵌固定する事で、軸方向に関してこの小径部26に整合する部分が弾性的に拡径した場合にも、この小径部26と前記回転円輪部23bとの間部分に設けられた、この小径部26に整合する部分と比べて径方向厚さ寸法が小さくなった、前記大径部25に整合する部分を弾性変形させる事で、この小径部26の拡径の影響が前記回転円輪部23bにまで伝わる事を有効に防止できる。又、前記回転円輪部23bは、その形状故に径方向に関する剛性が高い。従って、前記エンコーダ16bが拡径する事を有効に防止できる為、このエンコーダ16bの内径寸法を、前記ハブ3の外周面のうち前記スリンガ15bを外嵌固定する部分の外径寸法よりも小さい状態に維持できる。又、本例の場合には、前記円筒面部28のうちの軸方向内半部を、前記回転側円輪部23bの軸方向内側面よりも軸方向内方に位置させており、前記小径部26から前記円筒面部28のうちの軸方向内半部までの軸方向距離を大きくしている為、この小径部26の拡径の影響が、この円筒面部28の軸方向内半部にまで伝わりにくくできる。この為、本例の構造によれば、前記エンコーダ16bの内周面のうちの円筒面部28を、前記ハブ3の外周面に対し全周に亙り締め代を有する状態で当接させる事ができる(特に本例の場合には、円筒面部28のうちの軸方向内半部の締め代が軸方向外半部の締め代よりも大きくなる)。
即ち、前記成形型32(32a)から取り出した後の未着磁エンコーダの内径寸法は、凝固に伴い、この成形型32(32a)の内面のうち、前記エンコーダ16bの内周面を形成する部分の外径寸法よりも小さくなる。従って、前記成形型32(32a)から前記スリンガ15b及び未着磁エンコーダを抜き出す際に、この未着磁エンコーダの内周縁部を、変形させないか、或いは、変形量を小さく抑えた場合にも、前記締め代を増やす事ができる。一般的に、永久磁石素材であるゴムや合成樹脂は、凝固によって体積が2〜3%減少する為、磁性粉末を含有しておらず、スリンガ15bにも固着していない状態では、内径寸法は0.5〜1%程度小さくなるが、磁性材を80〜90重量%程度含有し、スリンガ15bに固着したものにあっては、内径寸法の縮小率は小さくなる。この為、エンコーダ16bの内径寸法が、小径部26の内径寸法よりも小さくなる事はない(φd1<φd2の関係は維持される)。又、本例の場合には、凝固した永久磁石素材に対して、前述した様なアニーリング処理を施している為、前記締め代をより増やす事ができる。
この結果、本発明によれば、前記スリンガ15bを構成する回転円筒部22bと前記ハブ3の外周面との嵌合部の密封性を良好にできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した従来構造の第1例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図5〜6により説明する。本例は、エンコーダ16cを造る為の永久磁石素材として、上述した実施の形態の第1例の場合に比べて、磁性材の含有量が少ない(例えば50〜70重量%含有する)場合に適した構造である。具体的には、前記エンコーダ16cの内周面を、軸方向内側に向かう程内径寸法が小さくなる方向に傾斜した、軸方向外端部に設けられた部分円すい筒面部35と、軸方向中間部に設けられた円筒面部28aと、軸方向内端部に設けられた面取り部29とから構成している。そして、このうちの最も内径寸法(φd2)が小さくなった前記円筒面部28aの軸方向内半部を、スリンガ15bを構成する回転円輪部23bの軸方向内側面よりも軸方向内方に位置させている。又、前記円筒面部28aの内径寸法(φd2)を、前記スリンガ15bを構成する回転円筒部22bのうち、小径部26の内径寸法(φd1)以上になる様に規制している(φd2≧φd1、図示の例ではφd2≒φd1としている)。そして、エンコーダ付組み合わせシールリング10cの組み付け状態で、前記エンコーダ16cの内周面のうちの円筒面部28aを、ハブ3(図1、9参照)の外周面に対して締め代を有する状態で当接させている。
その他の構成及び作用効果に就いては、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
本発明の実施の形態の第3例に就いて、図7〜8により説明する。本例の場合にも、上述した実施の形態の第2例の場合と同様に、エンコーダ16dを造る為の永久磁石素材として、磁性材の含有量が少ない(例えば50〜70重量%含有する)場合に適した構造である。そして、前記エンコーダ16dの内周面を、軸方向内側に向かう程内径寸法が小さくなる方向に傾斜した、軸方向外端部に設けられた部分円すい筒面部35aと、軸方向中間部に設けられた円筒面部28bと、軸方向内端部に設けられた面取り部29とから構成している。特に本例の場合には、前記実施の形態の第2例の場合に比べて、前記部分円すい筒面部35aの軸方向寸法を大きくする(傾斜角度は小さくする)事で、前記円筒面部28b全体を、スリンガ15bを構成する回転円輪部23bの軸方向内側面よりも軸方向内方に位置させている。そして、本例の場合にも、エンコーダ付組み合わせシールリング10dの組み付け状態で、前記エンコーダ16dの内周面のうちの円筒面部28bを、ハブ3(図1、9参照)の外周面に対して締め代を有する状態で当接させている。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第1例及び第2例の場合と同様である。
2 外輪
3、3a、3b ハブ
4 外輪軌道
5 内輪軌道
6 玉
7 保持器
8 環状空間
9 シールリング
10、10a〜10d エンコーダ付組み合わせシールリング
11 芯金
12 シールリップ
13、13a 組み合わせシールリング
14 シールリング
15、15a、15b スリンガ
16、16a〜16d エンコーダ
17 芯金
18 弾性材
19 固定円筒部
20 固定円輪部
21a〜21c シールリップ
22、22a、22b 回転円筒部
23、23a、23b 回転円輪部
24 リップ部
25 大径部
26 小径部
27 段差部
28、28a、28b 円筒面部
29 面取り部
30、30a 上型
31 下型
32、32a 成形型
33、33a キャビティ
34、34a 角部
35 部分円すい筒面部
36 余肉部
Claims (5)
- 使用時に回転する内径側軌道輪部材の外周面と使用時にも回転しない外径側軌道輪部材の内周面との間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐと共に、前記内径側軌道輪部材の回転速度を検出する為に使用するものであり、
前記外径側軌道輪部材に内嵌固定されるシールリングと、前記内径側軌道輪部材に外嵌固定されるスリンガと、このスリンガに支持固定されるエンコーダとを備え、
前記シールリングは、芯金と、この芯金の全周に亙って添着された、少なくとも1本のシールリップを有する弾性材とを備えており、
前記スリンガは、金属板製の断面略L字形で、全体を円環状に構成したものであり、前記内径側軌道輪部材に締り嵌めで外嵌固定される回転円筒部と、この回転円筒部の軸方向一端縁から径方向外方に向けて折れ曲がった回転円輪部とを備えており、
前記エンコーダは、円周方向に亙ってS極とN極とを交互に配置した永久磁石製で、全体を円輪状に構成したものであり、前記回転円輪部のうち前記シールリップと対向する側面とは反対側の側面に直接支持固定されている、
エンコーダ付組み合わせシールリングであって、
前記回転円筒部の内周面が、この回転円筒部の軸方向一端側に設けられた大径部と残部に設けられた小径部とを段差部により連続させた段付円筒面であり、
前記エンコーダが、永久磁石素材の凝固物であり、その内周面にリップを有しておらず、径方向内端部により前記大径部を覆っており、
前記内径側軌道輪部材の外周面のうち前記スリンガを外嵌固定する部分の外径寸法をφDとし、前記小径部の自由状態での内径寸法をφd1とし、前記エンコーダの自由状態での内径寸法をφd2とした場合に、φd1≦φd2<φDの関係を満たしており、
前記内径側軌道輪部材に前記スリンガを外嵌固定した状態で、前記エンコーダの内周面が、前記内径側軌道輪部材の外周面に対し締め代を有する状態で当接する、
事を特徴とするエンコーダ付組み合わせシールリング。 - 前記回転円筒部の径方向厚さ寸法が、軸方向に関して前記小径部に整合する部分に比べて前記大径部に整合する部分で小さくなっている、請求項1に記載したエンコーダ付組み合わせシールリング。
- 前記エンコーダの内周面のうちで最も内径寸法が小さくなった部分の少なくとも軸方向一部が、前記回転円輪部のうち前記エンコーダを支持固定した側面よりも、軸方向に関して前記回転円筒部から離れた側に位置している、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したエンコーダ付組み合わせシールリング。
- 前記エンコーダの内周面のうちで最も内径寸法が小さくなった部分が、内径寸法が軸方向に亙り変化しない円筒面部により構成されている、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載したエンコーダ付組み合わせシールリング。
- 外周面に内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、内周面に外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記内径側軌道輪部材の外周面と前記外径側軌道輪部材の内周面との間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐ組み合わせシールリングとを備えたエンコーダ付転がり軸受ユニットであって、
この組み合わせシールリングが、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載したエンコーダ付組み合わせシールリングである事を特徴とするエンコーダ付転がり軸受ユニット。
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