JP2010019296A - Bearing with seal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車のトランスミッション等に用いられるシール付き軸受に関する。 The present invention relates to a bearing with a seal used for a transmission of an automobile or the like.
自動車のトランスミッション内にはギアの摩耗粉等の異物が混在する。このため、自動車のトランスミッションに用いられる従来の軸受は、その内外輪間に形成される軸受空間を密封する接触タイプのシール部材を備えたシール付き軸受とされ、これにより軸受内に異物が侵入するのを防止している。 Foreign matter such as gear abrasion powder is mixed in the transmission of the automobile. For this reason, a conventional bearing used in an automobile transmission is a sealed bearing having a contact-type seal member that seals a bearing space formed between the inner and outer rings, whereby foreign matter enters the bearing. Is preventing.
このような接触タイプのシール部材で軸受空間を密封する場合、軸受内への異物の侵入は防げるが、シールトルクが大きいので自動車の省燃費化を進める上での課題となっている。
このようなシール付き軸受において、シールリップ部が摺接する面、例えば軸受回転輪のシール溝の内壁面にショットピーリングを施して、接触面の最大粗さRyを2.5μm以下と小さくし、シールトルクを低減したものが提案されている(例えば特許文献1)。
In such a bearing with a seal, shot peeling is applied to the surface on which the seal lip portion is slidably contacted, for example, the inner wall surface of the seal groove of the bearing rotating ring so that the maximum roughness Ry of the contact surface is reduced to 2.5 μm or less, and the seal The thing which reduced the torque is proposed (for example, patent document 1).
特許文献1のシール付き軸受などのように、接触面の表面粗さを小さくしてシールトルクの低減するのでは、そのトルク低減効果に限界がある。非接触シールとすれば、シールトルクは零とできるが、上記のギア摩耗粉等の異物の侵入を防止できる程度にシール隙間を小さくすることは、組み立て誤差、加工誤差、熱膨張差等のため、実現が難しい。
As in the bearing with a seal of
この発明の目的は、軸受内への異物の侵入防止と、十分なシールトルク低減が可能なシール付き軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a sealed bearing capable of preventing foreign matter from entering the bearing and sufficiently reducing the sealing torque.
この発明のシール付き軸受は、一対の軌道輪の対向する軌道面間に複数の転動体が介在し、前記一対の軌道輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えたシール付き軸受において、前記シール部材は、基端がいずれか一方の軌道輪に固定され、シールリップ部が他方の軌道輪に接する接触シールであって、少なくともシールリップ部の先端の材質が、軸受を回転状態で使用することで、摩耗して非接触シールとなるかまたは接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材であることを特徴とする。なお、この明細書で言う「高摩耗材」は、摩耗が生じ易い材質を示す。
この構成によると、シール部材の少なくともシールリップ部の先端の材質を、上記のような高摩耗材としたため、運転初期には接触タイプであったシール部材が、摩耗により、例えば運転開始後の早期に非接触タイプのシール部材に変わる。あるいは摩耗により、接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる。そのため、シールトルクを十分に低減できる。また、上記摩耗により、シールリップ部と回転輪との間に最適な非接触シール隙間となる微小隙間が形成され、または上記のような軽接触となる。そのため、潤滑油の通過は可能であるが、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を防止できる。その結果、軸受内への異物の侵入防止と、十分なシールトルク低減を図ることができる。
A bearing with a seal according to the present invention is a bearing with a seal provided with a seal member that seals a bearing space formed between the pair of raceways, with a plurality of rolling elements interposed between raceways facing each other. The seal member is a contact seal whose base end is fixed to one of the race rings and whose seal lip portion is in contact with the other race ring, and at least the material of the tip of the seal lip portion rotates the bearing. It is characterized by being a high wear material that wears to become a non-contact seal or light contact that can be regarded as having zero contact pressure. In addition, the “high wear material” referred to in this specification indicates a material that is easily worn.
According to this configuration, since the material of at least the tip of the seal lip portion of the seal member is the high wear material as described above, the seal member that was a contact type at the beginning of the operation is worn early, for example, after the start of operation. It changes to a non-contact type seal member. Alternatively, the contact is light enough that the contact pressure can be regarded as zero due to wear. Therefore, the seal torque can be sufficiently reduced. In addition, due to the wear, a minute gap serving as an optimal non-contact seal gap is formed between the seal lip portion and the rotating wheel, or light contact as described above is achieved. Therefore, although the lubricating oil can pass through, it is possible to prevent the entry of foreign matters having a large particle size that affect the bearing life. As a result, it is possible to prevent foreign matter from entering the bearing and sufficiently reduce the sealing torque.
この発明において、前記シール部材は、シールリップ部の全体または先端を、このシール部材の他の部分に対して摩耗の生じ易い材質である高摩耗材部としても良い。
適切な高摩耗性が得られる材質は限られるため、シール部材の全体を高摩耗性とすることは好ましくない場合があるが、シールリップ部の全体または先端のみを異材質として高摩耗性とすることにより、好ましい高摩耗性を得ることが可能となる。
In the present invention, the seal member may have the entire or tip of the seal lip portion as a high wear material portion that is a material that easily wears against other portions of the seal member.
Since the material that can provide appropriate high wear is limited, it may not be preferable to make the entire seal member highly wearable, but the entire seal lip or only the tip is made of a different material to make it highly wearable. This makes it possible to obtain a preferable high wear property.
前記高摩耗材は、ゴム材、すなわち高摩耗ゴム材であっても、また樹脂材であっても良い。高摩耗材としては、この他に固体潤滑剤や、不織布、難鋼等であっても良い。 The high wear material may be a rubber material, that is, a high wear rubber material, or may be a resin material. In addition to this, the high wear material may be a solid lubricant, non-woven fabric, hard steel, or the like.
この発明において、前記シール部材の形状は、アキシアル接触型であっても、またラジアル接触型であっても良い。例えば、シールリップ部を、対向する軌道輪に形成されたシール溝の内面に対してアキシアル方向に接触する形状としても良い。また、シールリップ部を、対向する軌道輪に対してラジアル方向に接触する形状としても良い。 In this invention, the shape of the sealing member may be an axial contact type or a radial contact type. For example, the seal lip portion may have a shape that makes contact in the axial direction with respect to the inner surface of the seal groove formed in the opposed raceway ring. Moreover, it is good also as a shape which a seal lip part contacts in a radial direction with respect to the raceway which opposes.
この発明において、前記シール部材に、このシール部材が前記他方の軌道輪に吸着することを防止する吸着防止手段を設けても良い。この吸着防止手段は、例えば、シール部材の先端に設けられた通気用のスリットとされる。
接触式のシール部材を設けた場合、軸受内部圧力の低減により、シール部材が軌道輪に吸着してトルク増となることがある。この発明は、高摩耗材料を用いているが、シール部材が摩耗するまでは、一般の接触シールと同様に吸着作用が生じる。上記スリット等の吸着防止手段を設けることで、シール部材が摩耗するまでの間における吸着が防止され、トルク増が回避される。
In this invention, the seal member may be provided with an adsorption preventing means for preventing the seal member from adsorbing to the other race ring. The adsorption preventing means is, for example, a ventilation slit provided at the tip of the seal member.
When a contact-type seal member is provided, the seal member may be attracted to the race and the torque may increase due to a decrease in bearing internal pressure. Although the present invention uses a high wear material, an adsorbing action occurs like a general contact seal until the seal member is worn. By providing the suction prevention means such as the slit, the suction until the seal member is worn is prevented, and an increase in torque is avoided.
この発明のシール付き軸受は、一対の軌道輪の対向する軌道面間に複数の転動体が介在し、前記一対の軌道輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えたシール付き軸受において、前記シール部材は、基端がいずれか一方の軌道輪に固定され、シールリップ部が他方の軌道輪に接する接触シールであって、少なくともシールリップ部の先端の材質が、軸受を回転状態で使用することで、摩耗して非接触シールとなるかまたは接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材であるため、軸受内への異物の侵入防止と、十分なシールトルク低減を図ることができる。 A bearing with a seal according to the present invention includes a plurality of rolling elements between opposing raceway surfaces of a pair of races, and a seal bearing provided with a seal member that seals a bearing space formed between the pair of races. The seal member is a contact seal whose base end is fixed to one of the race rings and whose seal lip portion is in contact with the other race ring, and at least the material of the tip of the seal lip portion rotates the bearing. Because it is a high-wear material that wears and becomes a non-contact seal or a light contact that can be regarded as having zero contact pressure, it prevents foreign matter from entering the bearing and sufficiently reduces seal torque. Can be achieved.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この実施形態のシール付き軸受は、自動車のトランスミッションに用いられる転がり軸受であって、内輪1と外輪2の軌道面1a,2aの間に複数の転動体3を介在させ、これら転動体3を保持する保持器4を設け、内外輪1,2間に形成される環状の軸受空間の両端をそれぞれシール部材5で密封したものである。上記内輪1および外輪2が、請求項で言う一対の軌道輪である。軸受内にはグリースが初期封入される。この転がり軸受は、転動体3を玉とした深溝玉軸受であり、内輪1を回転輪とし、外輪2を固定輪とした内輪回転タイプである。保持器4は、前記各転動体3を保持するポケット11を有する球殻状部4aの外周面に凸条4bを有する凸条付き保持器とされている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The sealed bearing according to this embodiment is a rolling bearing used in a transmission of an automobile, and a plurality of rolling elements 3 are interposed between
シール部材5は、環状の芯金6と、この芯金6に一体に固着される弾性部材7とで構成され、固定輪である外輪2の内周面に形成されたシール取付溝8に外周部が嵌合状態に固定される。回転輪である内輪1は、各シール部材5の内周部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝9が形成されている。シール部材5の内周側端に形成されたシールリップ部5aの先端が、内輪1のシール溝9の内面に摺接する。シールリップ部5aは、図2に拡大断面図で示すように、二股状に分岐した2つのアキシアルリップ部5aa,5abを有する。第1のアキシアルリップ部5aaは、軸受の内側に延びて内輪1のシール溝9の内側壁面にアキシアル接触する。第2のアキシアルリップ部5abは、軸受の外側に延びて内輪1のシール溝9の外側壁面にアキシアル接触する。シールリップ部5aは、前記弾性部材7の一部として形成されるが、シールリップ部5aの前記2つのアキシアルリップ部5aa,5abを有する少なくとも先端部を含む部分が、摩耗しやすい材料からなる高摩耗材部7bとされている。この場合、高摩耗材部7bは高摩耗ゴム材からなり、弾性部材7における他部7aは通常のゴム材からなる。シール部材5の全体は、ゴム材を加硫成形して形成され、この加硫成形時に芯金6が弾性部材7に接着される。高摩耗材部7bを構成する高摩耗ゴム材の種類は、使用温度や潤滑油との相性により選択される。
The
この実施形態のシール付き軸受によると、回転輪である内輪1のシール溝9に摺接するシール部材5のシールリップ部5aの少なくとも先端部が、摩耗しやすい材料(高摩耗ゴム材)の高摩耗材部7bとされているので、運転初期には接触タイプであったシール部材5が、前記高摩耗材部7bの摩耗により運転開始後の早期(運転開始後数時間)に図3に拡大断面図で示すように非接触タイプのシール部材5に変わり、シールトルクを十分に低減できる。例えば、運転開始の後、オイルバス又は絶乾条件下において60分以内に非接触となる。運転条件の一例としては、例えば、軸受型番:6207(JIS規格)のベアリングで、回転速度4000rpm、軸受温度:30℃、回転トルクは、0.075N・m程度、オイルバスの場合、鉱油系オイルで60分以内に非接触となる。
これにより、十分なシールトルク低減が可能となる。その結果、軸受の昇温の低下が可能となり、従来用いていた潤滑油よりもさらに低粘度の潤滑油を選択できる。また、自動車のトランスミッションに用いた場合には自動車の省燃費化に寄与できる。
また、高摩耗材部7bの摩耗により、シール部材5のシールリップ部5aと内輪1のシール溝9との間に最適なラビリンスとなる微小隙間が形成されるので、潤滑油の通過は可能であるが、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を防止できる。
高摩耗材部7bの摩耗は、必ずしも非接触となるまで生じなくても良く、接触圧が実用上で零と見なせる程度の軽接触となる摩耗であってもよい。
According to the bearing with seal of this embodiment, at least the tip end portion of the
Thereby, it is possible to sufficiently reduce the sealing torque. As a result, the temperature rise of the bearing can be reduced, and a lubricating oil having a lower viscosity than the conventionally used lubricating oil can be selected. Further, when used in an automobile transmission, it can contribute to fuel saving of the automobile.
Further, the wear of the high
The wear of the high
なお、この実施形態では、シール部材5の高摩耗材部7bを構成する摩耗し易い材料として高摩耗ゴム材を用いた場合を例示したが、摩耗しやすい材料の他の例として樹脂材を用いても良い。この高摩耗材部7bを構成する材料としては、上記の他に、固体潤滑材や、不織布、軟鋼等であっても良い。
また、この実施形態において、図2(B)に示すように、シール部材5に、通気用のスリット12等の吸着防止手段を設けてもよい。上記吸着防止手段は、軸受の内部圧力の低減によってシール部材5が内輪1に吸着されることを防止する手段である。同図の例では、シール部材5のシールリップ部5aの各アキシアルリップ部5aa,5abの先端に、これらアキシアルリップ部5aa,5abがシール溝9の内面に接した状態で軸受空間の内外方向に通気状態となるスリット12を設けている。スリット12は、円周方向の数箇所、例えば2箇所に設ける。
このように、スリット12等の吸着防止手段を設けることで、高摩耗材部7が摩耗するまでの間に、シール部材5が軸受内部圧力低減のために、内輪1の軌道溝9の内面に吸着することが防止され、吸着によるトルク増加が回避される。
In this embodiment, the case where a high wear rubber material is used as the material that easily wears that constitutes the high
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, the sealing
As described above, by providing the suction preventing means such as the
図4は、この実施形態のシール付き軸受の回転トルクを、従来のシール付き軸受と比較した試験結果をグラフで示したものである。図4(A)に示すように、従来品に比べて、実施形態のシール付き軸受では、回転トルクが大幅に低減されている。その理由は、回転トルクの要因の内訳として、図4(B)に示すように、従来品では、グリースによる抵抗、保持器せん断抵抗+転がり抵抗、およびシールトルクが挙げられるのに対して、実施形態のシール付き軸受ではシールトルクの要因が排除されることによる。 FIG. 4 is a graph showing the test results comparing the rotational torque of the sealed bearing of this embodiment with a conventional sealed bearing. As shown in FIG. 4A, the rotational torque is significantly reduced in the sealed bearing of the embodiment as compared with the conventional product. The reason for this is that, as shown in FIG. 4B, the breakdown of the causes of rotational torque includes resistance due to grease, cage shear resistance + rolling resistance, and seal torque, as shown in FIG. This is because the seal torque factor is eliminated in the sealed bearing of the form.
図5は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のシール付き軸受は、図1〜図4に示した実施形態において、シール部材5のシールリップ部5aが、内径側に延びて内輪1のシール溝9にラジアル接触する1つのラジアルリップ部5acを有するものとしている。シールリップ部5aのラジアルリップ部5acを有する少なくとも先端部が、摩耗しやすい材料からなる高摩耗材部7bとされていることや、その高摩耗材部7bが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the bearing with seal of this embodiment is a single radial lip in which the
この実施形態の場合にも、軸受内への異物の侵入防止と、十分なシールトルク低減が可能となり、自動車のトランスミッションに用いた場合には自動車の省燃費化に寄与することができる。 Also in this embodiment, foreign matter can be prevented from entering the bearing, and a sufficient seal torque can be reduced. When used in an automobile transmission, it can contribute to fuel saving of the automobile.
図6は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のシール付き軸受では、図1〜図4に示した実施形態において、シール部材5のシールリップ部5aは、軸受の内側に延びて内輪1のシール溝9の内側壁面にアキシアル接触する1つのアキシアルリップ部5aaのみ有する。シールリップ部5aの前記アキシアルリップ部5aaを有する少なくとも先端部を含む部分7bが、摩耗しやすい材料からなる高摩耗材部とされていることや、その高摩耗材部7bが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は図1〜図4の実施形態の場合と同様である。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In the sealed bearing of this embodiment, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the
この実施形態の場合にも、軸受内への異物の侵入防止と、十分なシールトルク低減が可能となり、自動車のトランスミッションに用いた場合には自動車の省燃費化に寄与できる。 Also in this embodiment, foreign matter can be prevented from entering the bearing and a sufficient seal torque can be reduced. When used in an automobile transmission, it can contribute to fuel saving of the automobile.
なお、以上の各実施形態では、内輪回転タイプの転がり軸受に適用した場合について説明したが、外輪回転タイプの転がり軸受や、スラスト軸受に適用しても上記と同様の効果を上げることができる。 In each of the embodiments described above, the case where the present invention is applied to an inner ring rotation type rolling bearing has been described. However, the same effects as described above can be achieved even if the present invention is applied to an outer ring rotation type rolling bearing or a thrust bearing.
1…内輪(軌道輪)
2…外輪(軌道輪)
1a,2a…軌道面
3…転動体
5…シール部材
5a…シールリップ部
5aa,5ab…アキシアルリップ部
5ac…ラジアルリップ部
7…高摩耗材部
8…シール取付溝
9…シール溝
12…スリット(吸着防止手段)
1 ... Inner ring (Raceway)
2 ... Outer ring (Raceway)
1a, 2a ... raceway surface 3 ... rolling
Claims (7)
前記シール部材は、基端がいずれか一方の軌道輪に固定され、シールリップ部が他方の軌道輪に接する接触シールであって、少なくともシールリップ部の先端の材質が、軸受を回転状態で使用することで、摩耗して非接触シールとなるかまたは接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材であることを特徴とするシール付き軸受。 In a bearing with a seal including a plurality of rolling elements between opposing raceway surfaces of a pair of races, and having a seal member that seals a bearing space formed between the pair of races,
The seal member is a contact seal in which a base end is fixed to one of the race rings and a seal lip portion is in contact with the other race ring, and at least the material of the tip of the seal lip portion is used in a rotating state of the bearing. Thus, a bearing with a seal is characterized by being a high-abrasion material that wears to become a non-contact seal or a light contact that can be regarded as having a contact pressure of zero.
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