CN205677987U - 带密封圈球轴承 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实现一种带密封圈球轴承(1a)的构造，能够增大载荷支承面(35)的外径尺寸，从而能够将其与变速用齿轮(16)的接触面积确保得大，并且能够实现动态转矩的减小。使构成用于堵住带密封圈球轴承(1a)的两端开口部的密封圈(4a)的密封唇(14a)为截面大致横V字形，并通过由连续部(27)使外径侧倾斜部(25)和内径侧倾斜部(26)连续而构成。使密封唇(14a)的前端缘即内径侧倾斜部(26)的内周缘部，与没有密封槽的圆筒面(30)即内圈(8a)的轴向端部外周面在整个圆周上滑动接触。使连续部(27)的内侧连续面(29)的角度(α1)在104度以上，从而使连续部(27)进入到波形保持器(10a)的径向内方，将内径侧倾斜部(26)的总长确保得长。

Description

带密封圈球轴承
技术领域
本实用新型涉及构成汽车用变速器的旋转支承部的带密封圈球轴承。
背景技术
如图13所示，在汽车用变速器中，将旋转轴2以旋转自如的方式支承在未图示的壳体内的旋转支承部使用带密封圈球轴承1(参照日本特开2011-80497号公报、日本特开2011-80527号公报、日本特开2002-115724号公报、日本特开2001-140907号公报)。在带密封圈球轴承1中，设置接触式的密封圈是为了防止在变速用齿轮的啮合部等产生的金属的磨损粉末进入到球轴承1的滚动接触部而使滚道圈的滚道面、滚动体的滚动面损坏。
更具体地说，带密封圈球轴承1具备球轴承3和1对密封圈4。球轴承3具备：外圈6，其在内周面的轴向中间部具有深沟型的外圈滚道5，并内嵌固定于上述壳体而在使用时也不旋转；内圈8，其在外周面的轴向中间部具有深沟型的内圈滚道7，并外嵌固定于旋转轴2而在使用时与旋转轴2一同旋转；分别作为滚动体的多个滚珠9，其滚动自如地设置在外圈滚道5与内圈滚道7之间；以及保持器10，其将这些滚珠9以滚动自如的方式保持。
1对密封圈4设置在外圈6的轴向两端部内周面与内圈8的轴向两端部外周面之间，并堵住了位于外圈6的内周面与内圈8的外周面之间并配置了滚珠9的环状的内部空间的轴向两端开口部。各个密封圈4在整体上是圆环状，通过由钢板等金属板制的圆环状的芯铁11对由橡胶等弹性体构成的弹性件12进行加强而构成。弹性件12的外周缘部与芯铁11的外周缘相比稍微向径向(图13的上下方向)外方突出，该突出的部分卡定在形成于外圈6的轴向两端部内周面上的卡定槽13。另一方面，弹性件12的内周缘部与芯铁11的内周缘相比充分向径向内方突出，该突出的部分构成密封唇14。密封唇14的前端部进入到形成于内圈8的轴向两端部外周面上的密封槽15的内侧，密封唇14的前端部侧面与密封槽15的轴向侧面滑动接触，从而在它们之间构成滑动接触部。
在图示的构造中，在旋转轴2的轴向中间部的周围，经由向心滚针轴承17以相对旋转自如的方式支承有在外周面具有齿部(例如，斜齿轮)的变速用齿轮16。在带密封圈球轴承1与变速用齿轮16之间，设置有圆环状的衬垫18。圆筒状的轮毂部19的轴向一端面(图13的左端面)经由衬垫18与平面状的载荷支承面35抵接，该轮毂部19设置在变速用齿轮16的靠内径部分并发挥向心滚针轴承17的外圈的功能，该载荷支承面35设置在构成带密封圈球轴承1的内圈8的轴向一端面(图13的右端面)。通过这样的结构，利用带密封圈球轴承1支承作用于变速用齿轮16的齿轮反作用力，实现变速用齿轮16在轴向上的定位。此外，衬垫18的外径尺寸与轮毂部19的外径尺寸大致相同，比内圈8的载荷支承面35的外径尺寸D35大。
在该以往构造中，在内圈8的轴向两端部外周面，设置有在轴向端面上开口的凹槽状的密封槽15，因此与未设置密封槽15的构造相比，内圈8的载荷支承面35的外径尺寸D35较小。若轮毂部19的轴向一端面直接与载荷支承面35抵接，则在它们之间的接触面上，因抵接面积小而导致接触面压力变高，其磨损量有可能增大，因此，设置了衬垫来防止这样的问题发生。但是，设置衬垫18会产生引起零件件数和组装工时的增加、阻碍装置的小型轻量化这样的另外的问题。如图14所示，也可考虑增大内圈8的外径尺寸，将载荷支承面35的外径尺寸确保得大，从而省略衬垫，但是会由于外圈6的外径尺寸的增大而导致带密封圈球轴承1大型化。
与此相对地，也可考虑省略密封槽而采用使密封唇的前端缘与内圈的轴向端部外周面在径向上滑动接触的构造(轴密封构造)，来代替使密封唇的前端缘与密封槽的轴向侧面在轴向上滑动接触的构造(槽密封构造)。但是，在槽密封构造中，由于使密封唇的前端部进入到密封槽的内侧，因此用于实现防止密封唇与保持器干扰的密封唇的设计空间(设计区域)被确保得大，能够提高密封圈的设计的自由度，而在轴密封构造中，密封唇的设计空间变小，密封圈的设计的自由度降低。另外，在槽密封构造中，即使外圈与内圈在径向方向上相对位移了的情况下，滑动接触部也能够在径向上移动来吸收这样的位移，因此，能够防止滑动接触部的表面压力(压紧力)变高，与此相对地，在轴密封构造中，需要通过密封唇的弹性变形来吸收这样的位移，因此，滑动接触部的表面压力容易变高。因此，在轴密封构造中，想要将带密封圈球轴承的旋转阻力(动态转矩)抑制得低，并在确保所需要的密封性能的同时将滑动接触部的表面压力抑制得低较为困难。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-80497号公报
专利文献2:日本特开2011-80527号公报
专利文献3:日本特开2002-115724号公报
专利文献4:日本特开2001-140907号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
本实用新型鉴于上述的各种情况，目的在于实现一种带密封圈球轴承的构造，能够将载荷支承面的外径尺寸确保得大来将该载荷支承面与在轴向上邻接地配置的构件之间的接触面积确保得大，并且能够实现动态转矩的减小。
用于解决课题的手段
本实用新型的带密封圈球轴承是装入到汽车用变速器的旋转支承部来使用的。所述带密封圈球轴承具备内圈、外圈、多个滚珠、保持器、以及密封圈。所述外圈在内周面具有外圈滚道，在使用时也不旋转。所述内圈在外周面具有内圈滚道，在使用时旋转。所述滚珠滚动自如地配置在所述外圈滚道与所述内圈滚道之间。所述保持器是金属制或合成树脂制的，将所述多个滚珠以滚动自如的方式保持。所述密封圈在卡定于所述外圈的轴向端部内周面的状态下，堵住了位于所述外圈的内周面与所述内圈的外周面之间的、配置了所述滚珠的环状的内部空间的轴向端部开口。在本例的带密封圈球轴承的所述内圈的轴向端面，设置有载荷支承面，该载荷支承面在装入到所述旋转支承部的状态下，供在轴向上邻接地配置的构件抵接，且支承从该构件作用的轴向载荷。
特别是在本实用新型的带密封圈球轴承的情况下，所述密封圈具备芯铁和弹性件。所述芯铁由碳钢板等金属板形成为圆环状。所述弹性件优选是氢化丁腈橡胶制的，由所述芯铁加强，且具备密封唇，该密封唇通过使内周缘部在整个圆周上比所述芯铁向径向内方突出而至少在径向上能够弹性变形地形成。所述密封唇具备：外径侧倾斜部，其随着远离所述芯铁的内周缘，向径向内方且沿朝向所述带密封圈球轴承的轴向中央侧(内部空间侧)的方向倾斜；内径侧倾斜部，其随着远离所述外径侧倾斜部，向径向内方且沿朝向所述带密封圈球轴承的轴向外侧(外部空间侧)的方向倾斜；以及连续部，其使所述外径侧倾斜部的小径侧端部与内径侧倾斜部的大径侧端部连续。
使由所述外径侧倾斜部的内周面、内径侧倾斜部的外周面和连续部的轴向侧面包围的部分为截面形状是楔形且与所述带密封圈球轴承的外部空间侧相向的槽部。另外，使所述连续部中的、在轴向上与所述槽部相反一侧的面为朝向所述带密封圈球轴承的内部空间侧的内侧连续面。使所述密封唇的前端缘即所述内径侧倾斜部的内周缘部，与母线形状为直线状的圆筒面或者部分圆锥凸面即所述内圈的轴向端部外周面在整个圆周上沿径向滑动接触。在包含所述密封圈的中心轴的假想平面上的截面形状上，使所述中心轴与所述内侧连续面的延长线所成的角度在所述密封唇的自由状态下为104度以上。
优选为，在所述假想平面上的截面形状上，使所述槽部的内表面的二等分线与所述中心轴在所述带密封圈球轴承的内部空间侧交叉。另外，将所述连续部中的厚度尺寸恒定的定厚部分的长度尺寸L限制在该定厚部分的厚度尺寸H的1～2倍的范围。
此外，本实用新型并不限定于此，但特别优选应用于在所述轴向上邻接地配置的构件是变速用齿轮的情况。另外，本实用新型并不限定于此，但特别优选应用于所述保持器是如下的波形保持器的构造，该波形保持器通过铆钉将1对保持器部件彼此结合固定而构成，并使与保持所述滚珠的凹部对应的部分的外表面为部分球面状的凸面，该1对保持器部件分别通过利用冲压加工将圆环状的金属板弯曲形成而得到，并在圆周方向上具有波形的形状。
实用新型的效果
根据如上所述地构成的本实用新型的带密封圈球轴承，采用了使密封唇的前端缘即内径侧倾斜部的内周缘部与内圈的轴向端部外周面滑动接触的密封构造(轴密封构造)，因此能够增大载荷支承面的外径尺寸，从而能够将载荷支承面与在轴向上邻接地配置的构件的接触面积确保得大，并且能够实现动态转矩的减小。因此，即使不使带密封圈球轴承大型化，也能够将载荷支承面的外径尺寸确保得大，从而能够使载荷支承面与在轴向上邻接地配置的构件的轴向端面直接且确保大的接触面积地接触。结果，能够省略以往需要的衬垫，能够实现汽车用变速器的零件件数和组装工时的减小以及其小型轻量化。
另外，在本实用新型中，使密封唇的截面形状为大致横V字形，并且沿着保持器基于振摆回转的移动轨迹(区域)，限制了内侧连续面的倾斜角度(使密封圈的中心轴与内侧连续面的延长线所成的角度在104度以上)，因此能够有效地避免与保持器之间的干扰，并且能够使上述密封唇的连续部的至少一部分进入到保持器的径向内方，能够将密封唇的内径侧倾斜部的总长确保得长，来将密封唇的前端缘与内圈的轴向端部外周面之间的滑动接触部的表面压力抑制得低，从而实现带密封圈球轴承的动态转矩的减小。
附图说明
图1是以装入到汽车用变速器的状态表示本实用新型的实施方式第1例的带密封圈球轴承的局部剖视图。
图2(A)是表示图1的X部的密封唇的形状的放大剖视图，图2(B)是表示参考构造在相同的部分的密封唇的形状的放大剖视图。
图3是图1的X部放大剖视图。
图4是用于说明随着保持器的振摆而产生的保持器与密封唇的位置关系的变化的、带密封圈球轴承的局部剖视图。
图5是用于说明本实用新型中构成密封唇的内侧连续面的角度的限制的、在凹部内保持有滚珠的保持器的局部剖视图。
图6(A)～图6(C)是表示本实用新型的实施方式第2例～第4例的、与图2相同的剖视图。
图7(A)和图7(B)是表示本实用新型的实施方式第5例和第6例的、带密封圈球轴承的局部剖视图。
图8(A)和图8(B)是表示本实用新型的实施方式第7例和第8例的、带密封圈球轴承的局部剖视图。
图9是表示本实用新型的实施方式第9例的、与图2相同的剖视图。
图10是表示第9例的过盈量与定厚部分的厚度尺寸的关系的、与图2相同的剖视图。
图11是表示第9例的为了确认定厚部分的厚度尺寸与长度尺寸的关系给密封唇的压紧力带来的影响而进行的实验结果的线图。
图12(A)和图12(B)是表示作为本实用新型的对象的另两个例子的、与图2相同的剖视图。
图13是以装入到汽车用变速器的状态表示以往构造的第1例的带密封圈球轴承的局部剖视图。
图14是表示以往构造的第2例的、与图13相同的图。
具体实施方式
[实施方式的第1例]
图1～图5示出了本实用新型的实施方式的第1例。本例的带密封圈球轴承1a具备球轴承3a和1对密封圈4a。球轴承3a具备外圈6a、内圈8a、多个滚珠9和保持器10a。外圈6a在内周面的轴向中间部具有深沟型的外圈滚道5，并内嵌固定于未图示的壳体而在使用时也不旋转。内圈8a在外周面的轴向中间部具有深沟型的内圈滚道7，并外嵌固定于旋转轴2而在使用时与旋转轴2一同旋转。多个滚珠9滚动自如地配置在外圈滚道5与内圈滚道7之间。
保持器10a是为了将滚珠9以滚动自如的方式保持而设置的，但在本例中，作为保持器10a，使用了波形保持器(加压保持器)，该波形保持器通过铆钉将1对保持器部件彼此结合固定而构成，该1对保持器部件分别通过利用冲压加工将圆环状的金属板弯曲形成而得到，并在圆周方向上具有波形的形状。在保持器10a中，保持滚珠9的凹部20的内表面成为部分球面状的凹面，与凹部20对应的部分的外表面成为部分球面状的凸面。即，保持器10a的外表面在包含带密封圈球轴承1a的中心轴和滚珠9的中心的假想平面上的截面形状为在径向上中间部比两端部向轴向突出的部分圆弧状。
密封圈4a具备芯铁11a和弹性件12a。芯铁11a是通过将钢板等金属板做成圆环状而形成的，具备：在径向上伸长的平板状的圆环部21；从圆环部21的外周缘起朝向带密封圈球轴承1a的轴向中央侧折弯并伸长的圆筒部22；以及从圆筒部22的前端缘起朝向径向外方折弯并伸长的折弯部23。
弹性件12a是氢化丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶(丁腈橡胶)等橡胶材料或者其他的弹性体制的，由芯铁11a加强，并且设置成包入芯铁11a。弹性件12a的内外两周缘部比芯铁11a的内外两周缘部向径向突出。弹性件12a的内周缘部侧的突出部分是薄壁的，构成了朝向带密封圈球轴承1a的轴向外方开口的、具有大致横V字形的截面形状的密封唇14a。与此相对地，弹性件12a的外周缘部侧的突出部分构成了环状卡定部24。密封圈4a在环状卡定部24卡定在形成于外圈6a的轴向两端部内周面的卡定槽13a的状态下，堵住了位于外圈6a的内周面与内圈8a的外周面之间的、配置了滚珠9的环状的内部空间的轴向两端开口部。此外，在本例中，由于如后所述地采用密封唇14a的前端缘与内圈8a的轴向端部外周面滑动接触的密封构造(轴密封构造)，所以密封唇14a的径向尺寸变小，容易发生蠕变，因此，作为构成密封唇14a的弹性材料，优选使用抗拉强度高的氢化丁腈橡胶。
具有大致横V字形的截面形状的密封唇14a通过由连续部27使外径侧倾斜部25和内径侧倾斜部26连续而构成。外径侧倾斜部25随着远离芯铁11a的内周缘(朝向前端缘去)，向径向内方且沿朝向带密封圈球轴承1a的轴向中央侧的方向倾斜。内径侧倾斜部26随着远离外径侧倾斜部25(朝向前端缘去)，向径向内方且沿朝向带密封圈球轴承1a的轴向外侧的方向倾斜。连续部27使外径侧倾斜部25的小径侧端部和内径侧倾斜部26的大径侧端部连续。由外径侧倾斜部25的内周面、内径侧倾斜部26的外周面和连续部27的轴向侧面(轴向外侧面)包围了三方的部分，截面形状为楔形，并构成了与带密封圈球轴承1a的外部空间侧相向的槽部28。连续部27中的、在轴向上与槽部28相反一侧的面成为朝向带密封圈球轴承1a的内部空间侧的内侧连续面29。内侧连续面29的截面形状，在密封唇14a的自由状态下，排除基于制造误差等的微小的翘曲，实际上是直线状。
在本例中，使密封唇14a的前端缘即内径侧倾斜部26的内周缘部与内圈8a的轴向两端部外周面在整个圆周上滑动接触。内圈8a的轴向两端部外周面分别成为母线形状为直线状的圆筒面30，在内圈8a的轴向两端部外周面，没有设置密封槽15(参照图13)。因此，设置于内圈8a的轴向一端面(图1的右端面)的平面状的(位于与带密封圈球轴承1a的中心轴正交的假想平面上的圆环状的)载荷支承面35a的外径尺寸D35a比以往构造的内圈8的载荷支承面35(参照图13)的外径尺寸D35大了与未设置密封槽15相应的量(D35a＞D35)。
在本例中，在旋转轴2的轴向中间部的周围，在与带密封圈球轴承1a在轴向上邻接的部分，经由向心滚针轴承17以相对旋转自如的方式支承了在外周面具有齿部(例如，斜齿轮)的变速用齿轮16。设置在变速用齿轮16的靠内径部分的圆筒状的轮毂部19的轴向一端面(图1的左端面)不经由衬垫18(参照图13)直接与内圈8a的载荷支承面35a抵接。由此，利用带密封圈球轴承1a支承作用于变速用齿轮16的齿轮反作用力，实现变速用齿轮16在轴向上的定位。
在本例中，在包含密封圈4a的中心轴的假想平面上的截面形状上，使密封圈4a的中心轴与内侧连续面29的延长线所成的角度α1在104度以上(α1≥104度)。例如，在图2(B)所示的参考构造的密封圈4b中，构成密封唇14b的内侧连续面29a的角度α1a为90度左右(α1a≈90度)，而在本例中，使内侧连续面29越朝向径向内方去，越沿着朝向带密封圈球轴承1a的轴向中央侧的方向倾斜。在本例中，使角度α1的下限值在104度以上，从而内径侧倾斜部26的基端部(图2的右端部)配置得比参考构造的内径侧倾斜部26a的基端部靠带密封圈球轴承1a的轴向中央侧。
参照图5说明将角度α1的下限值设定为104度的理由。在装入到本例的带密封圈球轴承1a中的波形的保持器10a中，与凹部20对应的部分的外表面为部分球面状的凸面。一般来说，保持器10a在径向上的宽度尺寸W10是保持在凹部20内的滚珠9的直径Da的0.4倍～0.5倍[W10＝(0.4～0.5)Da]左右。另外，部分球面状的凸面的直径D10是滚珠9的直径Da的1.6倍～1.63倍[D10＝(1.6～1.63)Da]左右。在这样的条件下，与凹部20对应的部分的外表面的内径侧端部(内周缘部)处的、该外表面的切线A和与中心轴平行的直线B所成的角度α0[α0＝90度+sin-1(W10/D10)]约为104度。如果使内侧连续面29的角度α1在保持器10a的与凹部20对应的部分的外表面的内周缘部的切线A的角度α0以上(α1≥α0)而使连续部27与内径侧倾斜部26之间的连接部变尖到某一程度以上，则无论基于位于凹部20的内表面与滚珠9的滚动面之间的凹部间隙而产生的如图4所示的保持器10a的振摆回转如何，都能够有效地避免与保持器10a的干扰，并且如图3所示，能够使连续部27中的内侧连续面29部分保持进入到了保持器10a的位于凸面的内径侧的部分的状态不变。
而且，与使内侧连续面29部分进入到保持器10a的位于凸面的内径侧的部分的量对应地加长内径侧倾斜部26的总长(轴向厚度)L26，能够降低内径侧倾斜部26的刚性，降低内径侧倾斜部26的内周缘部与内圈8a的轴向端部外周面之间的滑动部的摩擦阻力。此外，从防止密封唇14a的轴向尺寸过长的观点出发，角度α1的上限值要被限制。将角度α1增大到超过外径侧倾斜部25的外周面的倾斜角度是没有意义的，从确保外径侧倾斜部25所需最小限度的刚性的方面出发，外径侧倾斜部25的外周面的倾斜角度需要在某一程度。考虑到这些情况，优选使角度α1的上限值为150度左右。
在本例中，使槽部28的开口部稍微朝向径向外向倾斜。即，槽部28为越朝向轴向外侧(开口部)去、在径向上的宽度尺寸就越宽的截面楔形，但使槽部28在径向上的内外两侧面的二等分线C越朝向带密封圈球轴承1a的轴向外侧(图2的左侧)去，越沿着朝向径向外方的方向倾斜。具体来说，在包含密封圈4a的中心轴的假想平面上的截面形状上，使二等分线C和与中心轴平行的直线B在槽部28的开口部的轴向上的相反侧交叉。二等分线C与直线B的交叉角度θ为大于0度且在30度以下的值(0＜θ≤30度)，优选在5度以上，包括上限值在内，由后述的与内径侧倾斜部26的内周面的倾斜角度γ之间的关系限制。换言之，为了将内径侧倾斜部26的内周面的倾斜角度γ限制在适当范围，交叉角度θ被限制在5度～10度的范围。
此外，在图2(B)所示的参考构造的情况下，槽部28a的二等分线C和与中心轴平行的直线B的交叉角度θa大致为0度(θa≈0度)。因此，无法将内径侧倾斜部26a的总长L26a加长到与本例相同的程度。在本例的情况下，使内侧连续面29的角度α1在104度以上，将交叉角度θ限制在上述的范围，从而能够使内径侧倾斜部26的总长L26比参考构造的长20％左右(L26≈1.2L26a)。此外，该值是在常用的汽车用变速器的带密封圈球轴承中将保持器10a与密封圈4a之间的间隙尽可能(在能够切实地防止保持器10a与密封圈4a的干扰的范围)减小了的情况下的值。另外，内侧连续面29的角度α1比外径侧倾斜部25的外周面的倾斜角度α2小(α1＜α2)。另外，使外径侧倾斜部25与内径侧倾斜部26连续的连续部27的厚度在径向上不一定要恒定，但内侧连续面29的角度α1要始终限制为作为轴向内侧的面的内侧连续面29的角度。
在包含密封圈4a的中心轴的假想平面上的截面形状上，使内径侧倾斜部26的内周面的倾斜角度γ为15度～25度，即，使内径侧倾斜部26的内周面和与中心轴平行的直线B的交叉角度γ为15度～25度。若内径侧倾斜部26的内周面的倾斜角度γ超过25度，则内径侧倾斜部26在径向上的刚性(径向刚度)变高。结果，在芯铁11a的内周缘与内圈8a的外周面的距离发生了变化的情况下，对该变化的随动性变差，内径侧倾斜部26产生的翘曲变大。与此相对地，若倾斜角度γ不足15度，则内径侧倾斜部26的径向刚度过低，从而在芯铁11a的内周缘与内圈8a的外周面靠近了的情况下，会发生内圈8a的外周面与内径侧倾斜部26的内周面以过大的面积抵接、即所谓的过度抵接(日文：ベタ当り)，作用于这些周面彼此的滑动接触部的摩擦阻力增大。与此相对地，如果将内径侧倾斜部25的内周面的倾斜角度γ限制在15度～25度的范围，则只要在密封唇14a的过盈量处于常用的值即密封唇14a的内径的0％～1％的范围内的状态下使用，就能够将内径侧倾斜部26的翘曲和摩擦阻力抑制得低。此外，过盈量为0％是指内圈8a的外径与密封唇14a的在自由状态下的内径正好相等的状态。另外，在带密封圈球轴承1a的宽度尺寸小(需要减小密封圈4a的宽度尺寸)的情况下，也可以使内径侧倾斜部26的内周面和与中心轴平行的直线B的公差角度γ为15度～45度，来将内径侧倾斜部26在径向方向上的刚性确保在某一程度。
根据本例的带密封圈球轴承1a，能够增大载荷支承面35a的外径尺寸，从而将载荷支承面35a与变速用齿轮16的轴向一端面的接触面积确保得大，并且能够实现动态转矩的减小。即，在本例中，采用了使密封唇14a的前端缘即内径侧倾斜部26的内周缘部与内圈8a的轴向端部外周面即圆筒面30滑动接触的密封构造(轴密封构造)。因此，不会使带密封圈球轴承1a大型化就能够将设置于内圈8a的轴向一端面的平面状的载荷支承面35a的外径尺寸确保得大。因此，在本例的带密封圈球轴承1a与变速用齿轮16之间，能够不设置衬垫18(参照图13)而使构成变速用齿轮16的轮毂部19的轴向一端面与内圈8a的载荷支承面35a在确保大的接触面积的同时直接接触。这样，能够不使带密封圈球轴承1a大型化就省略以往构造中需要的衬垫18，能够实现汽车用变速器的零件件数和组装工时的减小，并且能够实现其小型轻量化。
在本例中，使密封唇14a的截面形状为大致横V字形，并且沿着保持器10a基于振摆回转的移动轨迹(区域)，将内侧连续面29的倾斜角度α1限制在104度以上。因此，能够有效地避免与保持器10a的干扰，并且能够使密封唇14a的连续部27进入到保持器10a的径向内方。因此，将构成密封唇14a的内径侧倾斜部26的总长确保得长，将密封唇14a的前端缘与内圈8a的轴向端部外周面(圆筒面30)之间的滑动接触部的表面压力抑制得低，从而能够实现带密封圈球轴承1a的动态转矩的减小。具体来说，在本例中，与参考构造相比，能够使内径侧倾斜部26的总长L26加长20％左右，因此能够将动态转矩减小30％左右。其他的结构及作用效果与以往构造相同。
[实施方式的第2例～第4例]
图6(A)～图6(C)示出了本实用新型的实施方式的第2例～第4例。在这些例子中，在能够确保密封唇14c～14e的总长的范围内，在密封唇14c～14e的一部分上遍及整个圆周设置了副密封唇31a～31c。这些副密封唇31a～31c的形状、尺寸、设置位置从提高密封唇14c～14e的密封性能的方面出发适当限制。图6(A)和图6(B)所示的副密封唇31a、31b形成了使连续部27向径向内方伸出这样的形状，使其前端缘与内圈8a的轴向端部外周面(圆筒面30)接近并相向而在该部分构成了曲路密封。图6(C)所示的副密封唇31c从芯铁11a的位于内周缘部的内侧的部分起朝向径向内方突出，堵住了槽部28a的开口部的一部分。其他部分的结构及作用与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第5例和第6例]
图7(A)和图7(B)示出了本实用新型的实施方式的第5例和第6例。在这些例子中，在内圈8a的轴向端部外周面，供密封唇14a的前端缘滑动接触的部分的形状不同于实施方式的第1例。在图7(A)所示的第5例中，在内圈8a的轴向端部外周面形成部分圆锥凸面状的倾斜面32，使密封唇14a的前端缘(内径侧倾斜部26的内周缘部)在整个圆周上与倾斜面32滑动接触。在这样的构造中，图2(A)中说明的角度γ和角度θ是倾斜面32的母线与内径侧倾斜部26的内周面或槽部28的二等分线所成的角度。在图7(B)所示的第6例中，在内圈8a的轴向端部外周面形成小径阶梯部33，使密封唇14a的前端缘在整个圆周上与小径阶梯部33的外周面即圆筒面30a滑动接触。在这些构造中，虽然与实施方式的第1例的情况相比，内圈8a的载荷支承面的外径尺寸变小，但若与以往构造的情况相比，则能够变得足够大。其他部分的结构及作用与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第7例和第8例]
图8示出了本实用新型的实施方式的第7例和第8例。在这些例子中，对密封圈4a相对于外圈6a的轴向端部内周面的卡定构造进行了改进。具体来说，在图8(A)所示的构造中，使外圈6a的轴向端部内周面为单纯的圆筒面，没有设置卡定槽。在这样的外圈6a的轴向端部内周面上，经由弹性件12a内嵌固定了从构成芯铁11a的圆环部21的外周缘部起向带密封圈球轴承1a的轴向中央侧(图8的右侧)折弯成大致直角的嵌合圆筒部34。在图8(B)所示的构造中，也使外圈6a的轴向端部内周面为单纯的圆筒面，没有设置卡定槽。然后，在这样的外圈6a的轴向端部内周面上，直接内嵌固定了从构成芯铁11a的圆环部21a的外周缘部起向带密封圈球轴承1a的轴向中央侧(图8的右侧)折弯成大致直角的嵌合圆筒部34a。在这些构造中，不需要在外圈6a的轴向端部内周面形成卡定槽，因此能够实现加工成本的降低。其他部分的结构及作用与实施方式的第1例相同。
[实施方式的第9例]
图9～图12示出了本实用新型的实施方式的第9例。在本例中，为了将设置于密封圈4a的内周缘部的密封唇14f的压紧力抑制得小，限制了构成密封唇14f的连续部27a的厚度尺寸与长度尺寸的关系。即，在本例中，将连续部27a中的、厚度尺寸恒定的定厚部分36的长度尺寸L36限制在定厚部分36的厚度尺寸H36的1倍～2倍的范围(在图示的例子中为1.6倍)(1H36≤L36≤2H36)。
在定厚部分36的长度尺寸L36不足厚度尺寸H36(L36＜1H36)时，定厚部分36变得难以弯曲，因此，密封唇14f的内周缘部对内圈8a的圆筒面30的压紧力变大。因此，若将过盈量(S)设定为通常施加到装入汽车用变速器中的带密封圈球轴承的密封唇的程度，则密封唇14f的动作不稳定而很难确保足够的密封性能。在此，通常施加到汽车用变速器的带密封圈球轴承的密封唇的程度的过盈量的大小是指，考虑到了密封唇14f的内径尺寸的公差、内圈8a的圆筒面30的外径尺寸的公差、以及因载荷负荷和径向间隙导致的内外圈之间在径向上的相对位移的情况下所需要的过盈量的大小。
在本例的带密封圈球轴承1a中，过盈量S的上限值，如图10所示，按其与定厚部分36的厚度尺寸H36的关系，优选设定在3倍以下(S≤3H36)。若过盈量S的值比定厚部分36的厚度尺寸H36的3倍大，则仅靠内径侧倾斜部26的变形很难吸收径向的位移。结果，容易产生内径侧倾斜部26的内周面相对于内圈8a的圆筒面30的过度抵接、压紧力的增大、与保持器10a的干扰这样的问题。若考虑装入到普通乘用车中的汽车用变速器所使用的轴承尺寸，则定厚部分36的厚度尺寸H36的大小处于200μm～400μm的范围。在小于200μm的情况下，定厚部分36变得过薄，从而在制造密封圈4a时容易产生破裂等缺陷，而在大于400μm的情况下，相对于轴承尺寸，密封唇的厚度变得过大，转矩性能降低。
与此相对地，在定厚部分36的长度尺寸L36比厚度尺寸H36的2倍大(L36＞2H36)时，密封唇14f(特别是内径侧倾斜部26)的轴向位移变大。因此，在从密封唇14f的内周缘部到内圈8a的轴向端面的距离缩短、或密封唇14f与保持器10a(参照图1)接近等使得密封唇14f的设计空间(设计区域)受限的情况下，密封唇14f的内周缘部(滑动接触部分)从圆筒面30上沿轴向脱离或密封唇14f的一部分与保持器10a干扰的可能性会升高。
在图11中，示出了对过盈量(S)的大小不同的3种密封圈调查了定厚部分36的长度尺寸L36与厚度尺寸H36的关系(L36/H36)给密封唇的压紧力带来的影响而得到的实验结果。从该实验结果清楚地确认了在将过盈量(S)的大小设定为“小(S≈H36×0.2)”或者“中(S≈H36×1)”的情况下，即使改变了定厚部分的长度尺寸L36与厚度尺寸H36的关系时，压紧力的大小也不会变化那么大。与此相对地，确认了在将过盈量的大小设定为“大(S≈H36×2)”的情况下，在定厚部分的长度尺寸L36与厚度尺寸H36的关系满足1H36≤L36≤2H36的范围内，压紧力的值变小，并且越偏离该范围(分别向大和向小偏离)，压紧力的值越大。因此，可以确认在构成汽车用变速器的旋转支承部的本例的带密封圈球轴承1a的情况下，无论过盈量(S)的大小如何，通过将定厚部分36的长度尺寸L36与厚度尺寸H36的关系限定成满足1H36≤L36≤2H36，都能够将密封唇14f的压紧力抑制得低。
在本例的带密封圈球轴承1a中，以汽车用变速器为组装对象，需要按与定厚部分36的厚度尺寸H36的关系将过盈量S的大小设定得大(1H36＜S36≤3H36)，因此，通过将定厚部分36的长度尺寸L36限制在厚度尺寸H36的1倍～2倍的范围，能够将密封唇14f的压紧力抑制得小。另外，在本例中，能够防止密封唇14f的一部分与保持器10a干扰、或者作为滑动接触部的内周缘部从圆筒面30上沿轴向脱落。
此外，为了降低压紧力而成为限制定厚部分36的长度尺寸L36与厚度尺寸H36的关系的对象的构造不限定于如图9所示的、将包含定厚部分36构成的连续部27a(内侧连续面29)整体做成直线状的构造。在通过模具成型制造密封圈4a的情况下，外径侧倾斜部25的外周面与内侧连续面29的连续部、以及内径侧倾斜部26的内周面与内侧连续面29的连续部很少为直线性的角部，往往如图12(A)所示地在外径侧倾斜部25的外周面与内侧连续面29a的连续部、以及内径侧倾斜部26的内周面与内侧连续面29a的连续部形成曲率半径为0.1mm左右的圆弧部37a、37b。在这样的构造的情况下，以除了圆弧部37a、37b之外的直线部38的总长为定厚部分36的长度尺寸L36来限制其与厚度尺寸H36的关系。另外，如图12(B)所示，在整个连续部27b弯曲成圆弧状的构造的情况下，以圆弧部的长度尺寸(定厚部分36的两端部之间的距离)为定厚部分36的长度尺寸L36来限制其与厚度尺寸H36的关系。此外，在图12(B)所示的构造中，只要在内侧连续面29b中的与定厚部分36对应的部分的至少一部分上通过的切线与密封圈4a的中心轴所成的角度在104度以上，就满足本实用新型的角度条件。另外，虽省略图示，但在由圆弧状的定厚部分和圆弧状的壁厚变化部分构成连续部的构造的情况下，在内侧连续面中的与定厚部分对应的部分的至少一部分上通过的切线与密封圈的中心轴所成的角度在104度以上时，也满足本实用新型的角度条件。其他结构及作用效果与实施方式的第1例的情况相同。
供本实用新型的带密封圈球轴承装入的汽车用变速器不限定于图示的构造，可以采用各种构造的汽车用变速器。例如，带密封圈球轴承和在轴向上邻接地配置的变速用齿轮，不限定于经由向心滚针轴承以旋转自如的方式支承在旋转轴上的构造，也可以采用不能相对旋转地支承的构造。本实用新型的与带密封圈球轴承在轴向上邻接地配置的构件不限定于变速用齿轮。装入到本实用新型的带密封圈球轴承中的保持器不限定于实施方式的各例中说明的金属制的波形保持器，也可以使用合成树脂制的保持器。作为该合成树脂制的保持器，可以使用将树脂组成物成形为规定的形状(例如，由圆环状的基部和多个柱部构成的冠型)而得到的保持器，该树脂组成物是在聚酰胺、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等中混合了玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等纤维状增强剂而成的。在使用合成树脂制的冠型保持器的情况下，也可以在构成密封唇的连续部的位于径向外方的部分(基部的内周缘部)形成切口，也可以使滚珠的设置位置(外圈滚道及内圈滚道的形成位置)在轴向上偏置来减小带密封圈球轴承的轴向尺寸(宽度尺寸)。并且，上述的实施方式的各例的构造也可以适当组合地实施。
产业上的利用领域
本实用新型的带密封圈球轴承能够广泛应用于手动变速器(MT)、双离合变速器(DCT)、行星齿轮式变速器、带式变速器、环式变速器等各种构造的汽车用变速器。
附图标记说明
1、1a 带密封圈球轴承
2 旋转轴
3、3a 球轴承
4、4a、4b 密封圈
5 外圈滚道
6、6a 外圈
7 内圈滚道
8、8a 内圈
9 滚珠
10、10a 保持器
11、11a 芯铁
12、12a 弹性件
13、13a 卡定槽
14、14a～14f 密封唇
15 密封槽
16 变速用齿轮
17 向心滚针轴承
18 衬垫
19 支承筒部
20 凹部
21 圆环部
22 圆筒部
23 折弯部
24 环状卡定部
25 外径侧倾斜部
26、26a 内径侧倾斜部
27 连续部
28、28a 槽部
29、29a、29b 内侧连续面30、30a 圆筒面
31a～31c 副密封唇
32 倾斜面
33 小径阶梯部
34、34a 嵌合筒部
35、35a 载荷支承面
36 定厚部分
37a、37b 圆弧部
38 直线部。

Claims (4)

1.一种带密封圈球轴承，是装入到汽车用变速器的旋转支承部的带密封圈球轴承，其特征在于，
具备：外圈，其在内周面具有外圈滚道，在使用时也不旋转；内圈，其在外周面具有内圈滚道，在使用时旋转；多个滚珠，其滚动自如地配置在所述外圈滚道与所述内圈滚道之间；保持器，其用于将所述多个滚珠以滚动自如的方式保持；以及密封圈，其在卡定于所述外圈的轴向端部内周面的状态下，堵住了位于所述外圈的内周面与所述内圈的外周面之间的、配置了所述滚珠的环状的内部空间的轴向端部开口，
在所述内圈的轴向端面，设置有载荷支承面，该载荷支承面在装入到所述旋转支承部的状态下，供在轴向上邻接地配置的构件抵接，且支承从该构件作用的轴向载荷，
所述密封圈具备圆环状的芯铁和弹性件，该弹性件由所述芯铁加强，且具备密封唇，该密封唇通过使弹性件的内周缘部在整个圆周上比所述芯铁向径向内方突出而至少在径向上能够弹性变形地形成，
所述密封唇具备：外径侧倾斜部，其随着远离所述芯铁的内周缘，向径向内方且沿朝向所述带密封圈球轴承的轴向中央侧的方向倾斜；内径侧倾斜部，其随着远离所述外径侧倾斜部，向径向内方且沿朝向所述带密封圈球轴承的轴向外侧的方向倾斜；以及连续部，其使所述外径侧倾斜部的小径侧端部与内径侧倾斜部的大径侧端部连续，使由所述外径侧倾斜部的内周面、内径侧倾斜部的外周面和所述连续部的轴向侧面包围的部分为截面形状是楔形的槽部，使所述连续部中的、在轴向上与所述槽部相反一侧的面为内侧连续面，使所述密封唇的前端缘即所述内径侧倾斜部的内周缘部与所述内圈的轴向端部外周面在整个圆周上滑动接触，在包含所述密封圈的中心轴的假想平面上的截面形状上，使该中心轴与所述内侧连续面的延长线所成的角度在104度以上且150度以下，所述连续部中的厚度尺寸恒定的定厚部分的长 度尺寸L限制在该定厚部分的厚度尺寸H的1～2倍的范围，使该定厚部分的厚度尺寸H为200～400μm，使所述密封唇的过盈量S在所述定厚部分的厚度尺寸H的3倍以下。
2.根据权利要求1所述的带密封圈球轴承，其特征在于，
在所述假想平面上的截面形状上，使所述槽部的内表面的二等分线与所述中心轴在所述带密封圈球轴承的内部空间侧交叉。
3.根据权利要求1所述的带密封圈球轴承，其特征在于，
在所述轴向上邻接地配置的构件是变速用齿轮。
4.根据权利要求1所述的带密封圈球轴承，其特征在于，
所述保持器是如下的波形保持器，该波形保持器通过铆钉将1对保持器部件彼此结合固定而构成，并使与保持所述滚珠的凹部对应的部分的外表面为部分球面状的凸面，该1对保持器部件分别通过利用冲压加工将圆环状的金属板弯曲形成而得到，并在圆周方向上具有波形的形状。
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