本发明涉及对滚动轴承的内圈与外圈之间进行密封的滚动轴承用密封件以及装设有该密封件的滚动轴承。
背景技术：
在滚动轴承中，为了防止灰尘等异物和/或水分从外部进入并且防止被密封到轴承内部的润滑脂的泄漏，具有包括对内圈与外圈之间进行密闭的密封件的带密封件滚动轴承。带密封件滚动轴承一般将由通过芯(内芯)加强的橡胶制的密封构件构成的环状的密封件固定于内圈或外圈的一方，使密封构件的唇部与另一方接触，将内外圈间密封。而且，通过对密封构件的唇形状等进行设计，谋求提高密封性同时降低滑动阻力(轴承的转矩)。
例如，在专利文献1中，公开了一种密封装置：在密封构件的轴方向的内侧形成有与内圈的外周面接触的主唇，在外侧在与内圈之间形成有形成迷宫式密封件的非接触部。该密封装置通过非接触部的迷宫式密封件，缓和作用于主唇的外部压力并且防止异物进入，另外通过使主唇与内圈的外周面接触，防止主唇的偏磨损。
专利文献1：日本特开2006－97851号公报
然而，在专利文献1所记载的密封装置中，主要的目的在于对应外部的高压，所以芯被延伸到主唇的前端部附近，另外，主唇的基部为较厚且难以挠曲的构造，所以主唇的与内圈的滑动阻力变大，滚动轴承的转矩变大。
技术实现要素：
本发明是鉴于上述的方面而完成的，其目的在于提供能够维持必要的密封性同时减轻滑动阻力(轴承的转矩)的滚动轴承用密封件以及带密封件滚动轴承。
为了解决上述的技术问题，技术方案1涉及的发明的滚动轴承用密封件，是被固定于滚动轴承的外圈、对内圈与外圈之间进行密封的环状的滚动轴承用密封件，其特征在于，
包含：在所述内圈与外圈之间延伸的环状的芯，和覆盖该芯的至少一部分的弹性构件；
所述弹性构件具有密封部，该密封部覆盖所述芯的内周部的所述滚动轴承的轴方向上的内侧表面以及外侧表面；
所述密封部具有厚壁部，该厚壁部比覆盖所述芯的所述外侧表面的部分厚且覆盖所述芯的所述内侧表面；
在所述密封部的内周部，形成有：相对于所述内圈的外周面具有间隙而不接触的辅助唇，和在比所述辅助唇靠轴方向内侧处与所述内圈的外周面接触的主唇；
在所述密封部的所述厚壁部与所述主唇之间，设有向轴方向内侧开口的环状槽，在所述主唇的基部形成有较薄的柔性部。
技术方案2涉及的发明的滚动轴承用密封件，是被固定于滚动轴承的内圈、对内圈与外圈之间进行密封的环状的滚动轴承用密封件，其特征在于，
包含：在所述内圈与外圈之间延伸的环状的芯，和覆盖该芯的至少一部分的弹性构件；
所述弹性构件具有密封部，该密封部覆盖所述芯的外周部的所述滚动轴承的轴方向上的内侧表面以及外侧表面；
所述密封部具有厚壁部，该厚壁部比覆盖所述芯的所述外侧表面的部分厚且覆盖所述芯的所述内侧表面；
在所述密封部的外周部，形成有：相对于所述外圈的内周面具有间隙而不接触的辅助唇，和在比所述辅助唇靠轴方向内侧处与所述外圈的内周面接触的主唇；
在所述密封部的所述厚壁部与所述主唇之间，设有向轴方向内侧开口的环状槽，在所述主唇的基部形成有较薄的柔性部。
技术方案3涉及的发明的滚动轴承用密封件，在上述技术方案1或2的构成中，其特征在于：所述辅助唇的前端部的所述滚动轴承的轴方向上的外侧的表面与所述辅助唇具有间隙而不接触的所述内圈的外周面或所述外圈的内周面之间的倾斜角度，比所述辅助唇的前端部的所述滚动轴承的轴方向上的内侧的表面与所述辅助唇部具有间隙而不接触的所述内圈的外周面或所述外圈的内周面之间的倾斜角度小。
技术方案4涉及的发明的滚动轴承用密封件，在上述技术方案1至3的任意1项的构成中，其特征在于：所述主唇的前端部的所述滚动轴承的轴方向上的内侧的表面与所述主唇接触的所述内圈的外周面或所述外圈的内周面之间的倾斜角度，比所述主唇的前端部的所述滚动轴承的轴方向上的外侧的表面与所述主唇部接触的所述内圈的外周面或所述外圈的内周面之间的倾斜角度小。
技术方案5涉及的发明的滚动轴承，其特征在于：装设有上述技术方案1至4的任意1项所述的滚动轴承用密封件。
根据技术方案1以及2涉及的发明，通过辅助唇，抑制灰尘等异物和/或水分向内圈与外圈之间进入，并且减轻作用于主唇的外部压力，通过主唇对内圈与外圈之间进行密封。通过在密封部的厚壁部与主唇之间设置环状槽而在主唇的基部形成较薄的柔性部，能够减轻主唇的滑动阻力。通过将不接触的辅助唇形成于芯的内周侧(技术方案1)或外周侧(技术方案2)，其刚性升高，能够得到稳定的密封性。另外，通过在芯的轴方向的内侧设置厚壁部，能够提高密封件整体的刚性而得到稳定的密封性，并且提高弹性构件与芯的结合性。进而，与环状槽连续地设有厚壁部，所以可防止主唇的翻翘并且防止可轴承内部的润滑脂过度附着于主唇。
根据技术方案3涉及的发明，能够有效地抑制灰尘等异物和/或水分从外部进入。
根据技术方案4涉及的发明，能够有效地抑制被保持于内圈与外圈之间的润滑脂向外部泄漏。
根据技术方案5涉及的发明，能够提供包括技术方案1至4的任意1项所述的密封件的带密封件滚动轴承。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的滚动轴承的局部剖视图。
图2是放大表示图1的滚动轴承的密封件的剖视图。
图3是放大表示作为图2的密封件的重要部分的密封部的剖视图。
图4是表示图3的密封部的主唇以及辅助唇的倾斜角度的说明图。
图5是放大表示被装设于在本实施方式的滚动轴承的扭矩测定试验以及粉尘试验中所使用的比较例1～3的密封件的重要部分的剖视图。
图6是在本实施方式的滚动轴承的扭矩测定试验中所使用的试验装置的概略图。
图7是表示本实施方式的滚动轴承的扭矩测定试验的结果的图表。
图8是表示本实施方式的滚动轴承的粉尘试验的结果的图表。
图9是本发明的其他的实施方式所涉及的滚动轴承的局部剖视图。
附图标记说明
1：滚动轴承，2：内圈，3：外圈，6：滚动轴承用密封件，10：芯，11：弹性构件，13：密封部，13a：厚壁部，15：辅助唇，16：主唇，18：环状槽，19：柔性部，h：间隙，s：环状空间，x：旋转轴，α1、α2、β1、β2：倾斜角
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细进行说明。
对于本实施方式所涉及的滚动轴承，例示在被组装于个人电脑等信息通信设备和/或家电产品的电机、汽车的控制电机、吹风机、风扇电机等中所使用的外径10mm左右的小型尺寸的球轴承进行说明，但本发明所涉及的密封件以及滚动轴承并不限定于这样的用途以及尺寸。
图1是本实施方式所涉及的滚动轴承1的局部剖视图。在以下的说明中，将图1所示的滚动轴承1的旋转轴x的方向称为轴方向，将相对于该轴方向垂直的方向称为半径方向。如图1所示，本实施方式所涉及的滚动轴承1为带密封件球轴承，包括：内圈2；外圈3；多个滚动体4(钢球)，这多个滚动体被收纳于形成于内圈2的外周面2a的轨道面2b与形成于外圈3的内周面3a的轨道面3b之间；和保持架5，该保持架以规定间隔将这些滚动体4保持在轨道面2b、3b上。在滚动轴承1上，在其轴方向两端部，固定于外圈3地设有对内圈2与外圈3之间的环状空间s进行密封的环状的滚动轴承用密封件6、6(以下，简称为密封件)。在环状空间s中，保持有适当量的润滑脂。
内圈2的外周面2a形成为除了轴方向中央部的轨道面2b外具有一定的直径的圆筒面。在外圈3的内周面3a的轴方向两端部，沿着圆周方向形成有安装密封件6、6的环状的密封槽8、8。密封槽8形成为具有轴方向内侧的小直径部8a以及外侧的大直径部8b的带台阶形状，大直径部8b的外侧的侧壁形成为倾斜的锥面部8c。另外，外圈3的两端的内周缘部3c、即密封槽8、8的轴方向外侧部分的直径形成得比内周面3a的直径大。另外，被设置于滚动轴承1的两端部的密封件6、6为同样的构造，所以以下仅对一方(在图1中为右侧的密封件6)详细进行说明。
参照图2，密封件6由金属制的芯10以及覆盖芯10的至少一部分的橡胶制的弹性构件11构成。
芯10为在内圈2的外周面2a与外圈3的内周面3a之间在半径方向上延伸的环状构件。芯10的内周部延伸到内圈2的外周面2a附近，外周部延伸到大致到达外圈3的内周面3a的位置。芯10的外周部被向滚动轴承1的内侧弯折成直角而形成沿着外圈3的内周面3a的圆筒部10a。芯10被插入到弹性构件11中，周围由弹性构件11覆盖，但从圆筒部10a的内周面到面向滚动轴承1的内侧的那一端面的内周部附近的区域向外部露出。芯10对弹性构件11进行加强，相对于外力保持密封件6的形状。
密封件6的弹性构件11是将下述部分形成为一体的环状构件：外周侧的嵌合部12，该外周侧的嵌合部覆盖芯10的外周侧而嵌合于外圈3的密封槽8而被固定于外圈3；内周侧的密封部13，该内周侧的密封部覆盖芯10的内周侧而一部分(后述的主唇16)与内圈2的外周面2a接触；和它们之间的中间部14。嵌合部12具有：嵌合于外圈3的密封槽8的小直径部8a以及大直径部8b的台阶部12a，嵌合于锥面部8c的倾斜部12b，和被形成于台阶部12a与倾斜部12b之间的倾斜面12c；嵌合于密封槽8的内表面而将密封件6固定于外圈3。中间部14覆盖芯10的轴方向外侧，与嵌合部12以及密封部13相连。
接下来，参照图3以及图4对弹性构件11的密封部13进行说明。
密封部13被形成为覆盖芯10的内周部的轴方向内侧表面以及外侧表面而面临内圈2的外周面2a。密封部13具有厚壁部13a，该厚壁部比覆盖轴方向上的芯10的外侧表面的部分厚，且覆盖轴方向上的芯10的内周部的内侧表面。厚壁部13a的外周面形成为芯10侧直径大的锥面13b。在密封部13的内周部，在轴方向外侧以及内侧，分别形成有向内圈2的外周面2a突出的辅助唇15以及主唇16，在辅助唇15与主唇16之间，形成有面临内圈2的外周面2a的内周槽17。
辅助唇15的前端部具有微小的间隙h地相对于内圈2的外周面2a不接触。与此相对，主唇16的前端部具有规定的过盈量地与内圈2的外周面2a接触。辅助唇15以及主唇16的前端部被形成为轴方向内侧以及外侧倾斜的剖视v字状。辅助唇15的前端部被配置于芯10的半径方向内侧，即轴方向的位置与芯10重叠的位置。主唇16的前端部被形成于芯10的轴方向内侧，即比厚壁部13a靠半径方向内侧。
如图4(a)所示，辅助唇15的轴方向外侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角α1，比辅助唇15的轴方向内侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角β1小。如图4(b)所示，主唇16的轴方向内侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角β2，比主唇16的轴方向外侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角α2小。
如图3所示，在密封部13的厚壁部13a与主唇16之间形成有环状槽18。环状槽18被配置于密封部13的芯10的半径方向内侧，向密封部13的轴方向内侧开口，延伸到到达芯10的半径方向内周侧的深度。环状槽18将两侧壁形成为锥面状从而宽度向底部变窄。从而，通过辅助唇15与主唇16之间的内周槽17以及环状槽18，在主唇16的基部，形成有从辅助唇15侧向轴方向内侧延伸的较薄的柔性部19。该柔性部19被包含于主唇16的基部，为在半径方向上比从环状槽18到主唇16的前端部为止的厚度薄的薄壁部。在图示的例子中，主唇16被延伸到与厚壁部13a的轴方向上的内侧的端面一致的位置，但也可以被延伸到超过或不超过该位置的位置。
在这样从密封部13的主体部向轴方向内侧延伸的主唇16中，被经由柔性部19与密封部13的主体部连结的前端部从半径方向与没有台阶的内圈2的外周面2a接触。根据这样构造的密封件6，能够使与内圈2的接触压力下降而减轻滑动阻力，减轻内圈2的转矩。
另外，在图示的密封件6的弹性构件11的截面形状上的各角部，没有实施倒角或倒圆角(r)，但也可以在这些角部适当实施倒角或倒圆角(r)。
接下来对如以上那样构成的本实施方式所涉及的滚动轴承1的作用进行说明。
滚动轴承1将内圈2与外圈3支撑得能够相对旋转，通过滚动体4的滚动减轻旋转阻力(转矩)。通过密封件6、6对内圈2与外圈3之间的环状空间s进行密封，防止灰尘等异物和/或水分从外部向环状空间s内进入，并且防止被保持于环状空间s内的润滑脂向外部泄漏。
此时，密封件6通过具有微小的间隙h而相对于内圈2不接触的辅助唇15，抑制异物从外部进入，并且减轻作用于主唇16的外部压力。辅助唇15如图4(a)所示，通过使轴方向外侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角α1比轴方向内侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角β1小，异物和/或液体容易滞留于倾斜角较小的外侧(α1＜β1)，能够有效地抑制灰尘等异物和/或水分从外部进入。另外，辅助唇15被配置于芯10的半径方向内侧，芯10延伸到辅助唇15的附近，所以能够通过芯10提高刚性而得到稳定的密封性。
另一方面，主唇16被设置于厚壁部13a一侧，但在其与厚壁部13a之间设置环状槽18而在主唇16的基部形成较薄的柔性部19，由此能够使其与内圈2的接触压力下降而减轻滑动阻力，减轻内圈2的转矩。此时，如上所述，通过辅助唇15，抑制灰尘等异物和/或水分从外部进入，并且降低作用于主唇16的外部压力，所以能够通过主唇16确保必要的密封性。主唇16如图4(b)所示，通过使轴方向内侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角β2比轴方向外侧的表面与内圈2的外周面2a之间的倾斜角α2小，液体等容易滞留于倾斜角较小的内侧(β2＜α2)，所以能够有效地抑制被保持于环状空间s内的润滑脂的泄漏。
主唇16通过在其与厚壁部13a之间设置环状槽18而形成较薄的柔性部19，提高了柔性，但通过被设置于密封部13的轴方向内侧的厚壁部13a提高了密封件6的整体的刚性，所以能够维持稳定的密封性。另外，与环状槽18连续而设有厚壁部13a，所以能够通过厚壁部13a限制主唇16的挠曲量，防止主唇16的翻翘，并且防止环状空间s内的润滑脂过度附着于主唇16。进而，在滚动轴承1为外径10mm左右的小型轴承的情况下，芯10的板厚以及弹性构件11的壁厚变得相当薄，但通过在密封部13的轴方向内侧设置厚壁部13a，能够确保芯10与弹性构件11的结合性，所以能够通过冲压成型等容易地制造密封件6。
接下来，对扭矩测定试验以及粉尘试验进行说明，这些试验为了对上述实施方式的滚动轴承1与分别装设有图5(a)～(c)所示的密封件的滚动轴承(比较例1～3)的密封性能进行比较而进行。另外，图5(a)～(c)所示的密封件20a～20c相对于本实施方式的密封件6，仅内周部分的形状不同，所以在以下的说明中，对于对应的部分适当使用相同附图标记，将与同样的部分有关的说明省略。
图5(a)所示的密封件20a是被装设于滚动轴承的标准的密封件，相对于芯10被配置于轴方向内侧的密封部22，在轴方向外侧形成有环状槽23，具有向轴方向内侧凸地弯曲的截面形状。密封部22仅具有与内圈2的外周面2a接触的单一的主唇24，不具有辅助唇15。主唇24的与内圈2的外周面2a的轴方向的接触宽度比本实施方式的密封件6的主唇16大。另外，芯10的内周缘部与内圈2的外周面2a之间的距离比本实施方式的密封件6稍大。以下将在轴方向两侧装设有图5(a)所示的密封件20a的滚动轴承称为“比较例1”。
图5(b)所示的密封件20b相对于本实施方式的密封件6，密封部13的厚壁部13a在轴方向内侧不具有环状槽18，因此，主唇16不具有较薄的柔性部19。以下将在轴方向两侧装设有图5(b)所示的密封件20b的滚动轴承称为“比较例2”。
图5(c)所示的密封件20c相对于本实施方式的密封件6，密封部13的厚壁部13a不具有轴方向内侧的环状槽18，代之以在密封部13的轴方向外侧形成有环状槽25。因此，与内圈2的外周面2a接触的主唇16不具有较薄的柔性部19，代之以不与内圈2的外周面2a接触的辅助唇15具有较薄的柔性部26。以下将在轴方向两侧装设有图5(c)所示的密封件20c的滚动轴承称为“比较例3”。
本实施方式的滚动轴承1以及比较例1～3都设为内径为3mm、外径为8mm的深槽球轴承，对它们，为了评价密封性能而进行以下的扭矩测定试验以及粉尘试验。
(1)扭矩测定试验
使用图6所示的测定装置m对滚动轴承1以及比较例1～3测定各轴承的转矩。如图6所示，测定装置m将2个进行试验的各轴承w设为1套，将各轴承w的外圈插入、嵌合于圆筒状的外壳h的两端部内周，将由驱动电机旋转驱动的轴s插入、嵌合于内圈，在向内圈赋予了f＝2n的预负荷fa的状态下使轴s以10000rpm的速度旋转。然后，通过使用了测力传感器的测定机r测定作用于被装设于外圈的外壳h的切向力，基于测定出的切向力，计算出2个各轴承的转矩。将计算出的2个轴承的转矩除以2除而得到1个轴承的转矩。转矩的测定在常温、常湿的环境下进行，计算出对各轴承测定10次的平均值，通过将比较例1(标准品)设为基准(100)的相对值表示转矩。比比较例1的转矩低、即比100低的优选。
将转矩的测定结果表示于图7。
(2)粉尘试验
在粉尘试验中，将本实施方式的滚动轴承1以及比较例1～3分别通过绳子悬挂于干燥器内，在干燥器内通过风扇电机使粉尘循环1小时。粉尘使用依据jisz8901的jis试验用粉体1(8种关东土壤(関東ローム))。通过安德鲁测量仪(アンデロンメータ)测定粉尘试验前后的安德鲁值，进行基于粉尘试验前后的安德鲁值的上升量的音响评价。此时，安德鲁值的上升量越小，表示座圈面通过粉尘而变粗糙的程度越小，即能够评价为粉尘的进入较少。粉尘试验的音响评价在m频带(300～1800hz)以及h频带(1800～10000hz)下进行。将粉尘试验的结果表示于图8。
从图7所示的扭矩测定试验的结果以及图8所示的粉尘试验的结果可知如下。本实施方式的滚动轴承1与比较例1(标准品)相比，转矩低，安德鲁值的上升量低(粉尘的进入较少)。比较例2与比较例1相比，安德鲁值的上升量低(粉尘的进入较少)，但转矩高。比较例3与比较例1相比，转矩低，但安德鲁值的上升量高(粉尘的进入较多)。
本实施方式的滚动轴承1，通过在主唇16与厚壁部13a之间设置环状槽18而形成柔性部19，能够使主唇16的与内圈2的外周面2a相对的接触压力下降而降低滑动阻力。因此，能够将转矩抑制得较低。另外，在辅助唇15一侧，没有比较例3的密封件20c那样的环状槽25，所以能够确保辅助唇的刚性，抑制粉尘进入。
另外，在上述实施方式中，对在外圈3上固定了密封件6的情况进行说明，但本发明并不限定于此，如图9所示，同样能够适用于在内圈2上固定密封件6的情况。在该情况下，在内圈2上设置固定密封件6的密封槽8，将外圈3的内周面3a设为圆筒面，密封件6将嵌合部12形成于内周侧，将密封部13形成于外周侧，相对于外圈3的内周面3a，将辅助唇15设为具有微小间隙而不接触并且使主唇16接触。在图9中，相对于图1至图4所示的实施方式，对于对应的部分赋予相同附图标记。
另外，在上述实施方式中，作为一例对球轴承进行了说明，但本发明并不限定于此，同样也能够适用于例如滚柱轴承等其他的滚动轴承。