JP2014194281A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受内への異物の侵入防止を図り、シール部材の剛性を高めることでシール部材を摩耗させ、シールトルクの低減を確実に図ることができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受は、シール部材５の基端が外輪２の内周面に設けられたシール取付溝２ｂに固定され、シールリップ部１５が内輪１に接する接触シールである。シール部材５は、環状の芯金６と、芯金６に設けられ同芯金の内周縁よりも内径側に設けられるシールリップ部１５とを有する。シールリップ部１５が、芯金６の厚さよりも幅広の本体部分１５ａと、この本体部分１５ａの内周縁の内面側縁から突出して内輪１に接する、芯金６の厚さよりも薄肉の先端部分１５ｂとでなり、先端部分１５ｂ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。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動車のトランスミッション等に用いられる転がり軸受に関する。

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、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転がり軸受とされ、このシール部材により軸受内に異物が侵入するのを防止している。
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。
そこで、本件出願人は、シール部材におけるシールリップ部の先端の材質を、高摩耗材とし、運転初期には接触タイプであったシール部材を、軌道輪に対する摩耗により非接触タイプのシール部材に変える技術を提案した（特許文献１）。

特願２００８−１７８６２０

図１３は、従来例の転がり軸受のシール部材等を拡大して示す要部断面図、図１４は同シール部材の要部の拡大断面図である。
シール部材５０を早期に摩耗させるためには、シールリップ部５１をある程度の接触力で内輪に接触させる必要がある。しかし、シールリップ部５１に強い接触力を与えようとすると、シール部材５０の剛性が負けてシールリップ部５１が十分に圧入されず、設計位置よりも軸受軸方向外側となる。つまりシール部材５０の剛性が弱いと、図１４に示すようにシールリップ部５１が軸受軸方向外側に不所望に反ってしまう。この場合、シールリップ部５１に強い接触力を与えられない。

この発明の目的は、軸受内への異物の侵入防止を図り、シール部材の剛性を高めることでシール部材を摩耗させ、シールトルクの低減を確実に図ることができる転がり軸受を提供することである。

この発明の転がり軸受は、内外輪と、前記内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の両端を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、前記シール部材は、基端が外輪の内周面に設けられたシール取付溝に固定され、シールリップ部が内輪に接する接触シールであって、環状の芯金と、この芯金に設けられ同芯金の内周縁よりも内径側に設けられる前記シールリップ部とを有し、このシールリップ部が、前記芯金の厚さよりも幅広の本体部分と、この本体部分の内周縁の内面側縁から突出して前記内輪に接する、前記芯金の厚さよりも薄肉の先端部分とでなり、少なくとも前記先端部分の材質が、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。
前記「高摩耗材」とは、摩耗が生じ易い材質である。

この構成によると、シールリップ部の先端部分の材質を前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、非接触または軽接触タイプのシール部材となる。特に、前記シールリップ部の先端部分を、このシールリップ部の本体部分の内周縁の内面側縁から突出して前記内輪に接する形状としたため、軸方向外側や中間に設けた場合よりもシール部材の剛性を高めることができる。これにより、シールリップ部が軸方向外側に反り難くなり、シールリップ部に強い接触力を与えることが可能となる。

したがって、シールリップ部の先端部分を摩耗させてシールトルクを十分に且つ早期に低減できる。また、シール部材の前記摩耗により、シールリップ部と内輪との間に、最適な非接触シール隙間または軽接触シール隙間となる微小隙間が形成される。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。したがって、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確実に図ることができる。

前記シールリップ部の先端部分を、前記本体部分の内周縁における軸方向厚さの一部となる内面側縁から内径側に突出させ、前記内輪に対してラジアル方向に接触する形状としても良い。この場合、軸受の運転により前記シールリップ部がラジアル方向に接触し、非接触状態または軽接触状態まで摩耗した後は、軸受空間内が負圧になっても、シールリップ部が吸着されることが無くなるか少なくできる。

前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金を覆い一体に設けられる弾性部材とを有し、この弾性部材は、前記芯金の内周縁よりも内径側に延びる弾性部材内周部を含み、この弾性部材内周部の内周部分を前記シールリップ部とし、且つ前記弾性部材内周部の半径方向高さを、前記シールリップ部の本体部分の軸方向厚さ以下としても良い。
この場合、弾性部材のうち剛性の低い弾性部材内周部の半径方向高さを、従来技術のものより短くすることができる。よって、シール部材の剛性を従来のものより高めることができ、シールリップ部に強い接触力を与えることが可能となる。したがって、シールリップ部の先端部分をより確実に摩耗させることができる。

前記シールリップ部の先端部分が内輪に接するシール接触面を、前記内輪の外径面とする。この場合、内輪の外径面にシール溝を形成し、この内輪シール溝をシール接触面とする構成に比べて、シール部材全長を短くすることができる。したがって、内輪シール溝に対応するシール部材よりもシール部材の剛性を高め、軸受の運転によりシールリップ部に強い接触力を与えることが可能となる。

前記内輪に対するシールリップ部の接触力を１１Ｎ以上としても良い。前記シールリップ部の接触力を１１Ｎ以上とすることで、以下の効果が得られる。
・早期にシールトルクが低減される。
・シールリップ部の先端部分を、このシールリップ部の本体部分の軸方向外側に設けた従来品に対して、軸受の自己昇温が早期に低下する。
・軸受の自己昇温が早期に低下することで、従来のオイルよりも更に低粘度のオイルを選択することができる。
・この軸受をトランスミッションに用いた場合、トランスミッション全体の損失低減が見込める。
・シールリップ部と内輪との間に、いわゆるラビリンス隙間が形成されるため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を早期に防止できる。

前記シール部材は、内輪に接触しない非接触シールリップ部を有するものとしても良い。この場合、シールトルクを大きくすることなく、軸受内への異物の侵入防止をさらに図ることができる。
前記シール部材は、シールリップ部の全体または先端部分を、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としても良い。シールリップ部の全体を高摩耗材とした場合、シール部材の成形を容易化でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。また二色成形等により、シールリップ部の先端部分だけを高摩耗材とすることができる。

前記高摩耗材をゴム材または樹脂材としても良い。
前記シール部材は、前記ゴム材を加硫成型して形成されたものであっても良い。
前記シール部材は、前記樹脂材を射出成形して形成されたものであっても良い。

前記シール部材が内輪に吸着することを防止する吸着防止手段を、前記シール部材に設けても良い。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、シール部材が内輪に吸着してトルク増となることがある。この発明は、シールリップ部の少なくとも先端部分が高摩耗材であるが、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。前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。

参考提案例の転がり軸受は、内外輪と、前記内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の両端を密封するシール部材とを備え、前記内輪の外径面が、この内輪の軌道面の縁から内輪端部にわたって凹凸のない円筒面状となる転がり軸受において、前記シール部材は、基端が外輪の内周面に設けられたシール取付溝に固定され、シールリップ部が内輪に接する接触シールであって、前記シールリップ部が、本体部分と、この本体部分の内周縁から突出して前記内輪に接する先端部分とでなり、この先端部分が前記内輪に接するシール接触面を、前記内輪の前記外径面とし、少なくとも前記先端部分の材質が、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り、前記内輪に対するシールリップ部の接触力を１１Ｎ以上としたことを特徴とする。

シールリップ部の接触力を１１Ｎ以上とすることで、早期にシールトルクが低減され、同接触力が１１Ｎ未満の従来品に対して、軸受の自己昇温が早期に低下する。軸受の自己昇温が早期に低下することで、従来のオイルよりも更に低粘度のオイルを選択することができる。この軸受をトランスミッションに用いた場合、トランスミッション全体の損失低減が見込める。シールリップ部と内輪との間に、いわゆるラビリンス隙間が形成されるため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を早期に防止できる。
参考提案例として、前記シール部材のシールリップ部を、内輪に対してアキシアル方向に接触する形状としても良い。前記シールリップ部がアキシアル接触すると、接触時の接触圧を小さくすることが容易である。

この発明の転がり軸受は、自動車用のトランスミッション駆動伝達軸の支持に用いられるトランスミッション用軸受であっても良い。前記トランスミッション駆動伝達軸は、入力軸、出力軸、中間伝達軸等のいずれの軸であっても良い。この場合、トランスミッション内におけるギヤの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを防止できる。シールトルクの低減を図れるので、自動車の省燃費化を図ることが可能となる。

この発明の転がり軸受は、内外輪と、前記内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の両端を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、前記シール部材は、基端が外輪の内周面に設けられたシール取付溝に固定され、シールリップ部が内輪に接する接触シールであって、環状の芯金と、この芯金に設けられ同芯金の内周縁よりも内径側に設けられる前記シールリップ部とを有し、このシールリップ部が、前記芯金の厚さよりも幅広の本体部分と、この本体部分の内周縁の内面側縁から突出して前記内輪に接する、前記芯金の厚さよりも薄肉の先端部分とでなり、少なくとも前記先端部分の材質が、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を図り、シール部材の剛性を高めることでシール部材を摩耗させ、シールトルクの低減を確実に図ることができる。

参考提案例の発明の転がり軸受は、内外輪と、前記内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の両端を密封するシール部材とを備え、前記内輪の外径面が、この内輪の軌道面の縁から内輪端部にわたって凹凸のない円筒面状となる転がり軸受において、前記シール部材は、基端が外輪の内周面に設けられたシール取付溝に固定され、シールリップ部が内輪に接する接触シールであって、前記シールリップ部が、本体部分と、この本体部分の内周縁から突出して前記内輪に接する先端部分とでなり、この先端部分が前記内輪に接するシール接触面を、前記内輪の前記外径面とし、少なくとも前記先端部分の材質が、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り、前記内輪に対するシールリップ部の接触力を１１Ｎ以上としたため、軸受内への異物の侵入防止を図り、シール部材の剛性を高めることでシール部材を摩耗させ、シールトルクの低減を確実に図ることができる。

（Ａ）は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図、（Ｂ）は、同転がり軸受のシール部材等を拡大して示す要部断面図である。 （Ａ）は、同シール部材のシールリップ部が内輪に接した摩耗前の状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は、同シールリップ部が摩耗してこのシールリップ部と内輪との間に最適な微小隙間が形成された状態を示す拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 参考提案例に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 他の参考提案例に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 さらに他の参考提案例に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。 この発明の実施形態に係るトランスミッション用軸受を無段変速機に用いた例を示す図である。 従来例の転がり軸受のシール部材等を拡大して示す要部断面図である。 同シール部材の要部の拡大断面図である。

この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、例えば、自動車のトランスミッション等に用いられる軸受であって、図１（Ａ）に示すように、内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に複数の転動体３を介在させている。これら内外輪１，２および転動体３は、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼や、マルテンサイト系のステンレス鋼等からなる。ただし、これらの鋼に限定されるものではない。この転がり軸受は、前記複数の転動体３を保持する保持器４を有し、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で密封している。この軸受内にはグリースが初期封入される。この例の転がり軸受は、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としている。ただし、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を適用することも可能である。また、内輪１を固定輪とし、外輪２を回転輪とした外輪回転タイプとすることも可能である。

この保持器４は、円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部を有する２枚の環状保持板が組み合わされてなる。各環状保持板は、例えば、冷間圧延鋼の帯鋼のプレス加工品である。各環状保持板は、円周方向に沿って配設される半球状膨出部と、隣合う半球状膨出部間の平坦部とを有する。これら環状保持板が組み合わされた状態で、平坦部が重ね合わされ、平坦部がリベット等の固着具を介して連結される。ただし、前記固着具を省略し、一方の平坦部に爪状の係合部、他方の平坦部に被係合部を設け、係合部を被係合部に係合させて平坦部を連結させても良い。平坦部を連結させることで、各半球状膨出部が対向して、リング状のポケットＰｔが形成される。

シール部材５について説明する。
図１に示すように、外輪２の内周面には、シール部材５を嵌合固定するシール取付溝２ｂが形成されている。内輪１の外径面１ｂに、後述するシールリップ部がラジアル方向に接触する。
このシール部材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とで構成される。シール部材５の全体は、例えば、ゴム材を加硫成型して形成され、この加硫成型時に芯金６が弾性部材７に接着される。

前記芯金６は、外径側から順次、円筒部８と、立板部９と、傾斜部１０とを有する。立板部９が内外輪１，２の端面よりも軸受の軸方向内側で同端面と略平行に配置される。この立板部９の基端に、円筒部８が繋がり、これら立板部９と円筒部８とで断面Ｌ字形状を成す。円筒部８の主に外周面に設けられる弾性部材７の弾性部材外周部１１が、外輪２のシール取付溝２ｂに嵌合されて固定される。立板部９の内周側先端には、内径側に向かうに従って前記軸方向内側にやや傾斜する傾斜部１０が繋がっている。

弾性部材７は、主に、弾性部材外周部１１、覆い部１２、傾斜覆い部１３、および弾性部材内周部１４を有する。
芯金６における立板部９の外表面は、均一な薄肉形状の覆い部１２で覆われる。傾斜部１０には、覆い部１２よりも肉厚大となる傾斜覆い部１３が設けられる。この傾斜覆い部１３は、傾斜部１０の内外表面を覆う。
傾斜覆い部１３のうち傾斜部１０の内表面は、内径側に向かうに従って前記軸方向内側にやや傾斜する。よって、傾斜覆い部１３の前記内表面を成す内面部分１３ａは、径方向に沿って均一の軸方向厚さとなる。また、傾斜覆い部１３のうち傾斜部１０の外表面は、前記覆い部１２に段差なく同一面を成して繋がっている。よって、傾斜覆い部１３の前記外表面を成す外面部分１３ｂは、内径側に向かうに従って次第に軸方向厚さが厚くなるように形成される。これら内面および外面部分１３ａ，１３ｂにより、傾斜覆い部１３全体としての剛性を高め得る。

図１（Ｂ）、図２（Ａ）に示すように、前記弾性部材７のうち傾斜覆い部１３の内周縁に、弾性部材内周部１４が繋がって設けられている。弾性部材内周部１４は、芯金６における傾斜部１０の内周縁よりも内径側に延びる。
図２（Ａ）の二点鎖線よりも上方で且つ前記傾斜覆い部１３よりも下方の部分を、弾性部材内周部１４の外周部分１４ａとし、同弾性部材内周部１４の内周部分つまり図２（Ａ）の二点鎖線よりも下方を、シールリップ部１５としている。なお、図１、図２（Ａ）では、シールリップ部１５の先端部分１５ｂが自然状態のものを表しており、実際の軸受運転前の初期状態では、同先端部分１５ｂは内輪１内に取り込まれておらず、図２（Ａ）右側の一点鎖線丸内にて表すように、シールリップ部１５の先端部分１５ｂが、弾性変形した状態で内輪１の外径面１ｂに圧接している。

弾性部材７のうち、弾性部材内周部１４の外周部分１４ａは、傾斜覆い部１３とシールリップ部１５とを一体に繋ぐ部分である。この外周部分１４ａの外表面は、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜する。外周部分１４ａの内表面は、傾斜覆い部１３における内面部分１３ａの内表面の内周縁に繋がり、且つ、シールリップ部１５の内表面に段差なく同一面を成して平坦に繋がっている。また、この例では、弾性部材内周部１４のうち外周部分１４ａの半径方向高さＨ１は、シールリップ部１５の半径方向高さＨ２よりも短く形成されている。このような外周部分１４ａおよび前述の傾斜覆い部１３の形状により、シール部材５における半径方向内周部の剛性を確実に高め得る。

シール部材５は、前記シールリップ部１５が内輪１の外径面１ｂに接する接触シールである。この例では、内輪１に対するシールリップ部１５の初期の接触力を後述するように１１Ｎ以上と規定している。
シールリップ部１５は、本体部分１５ａと、前記先端部分１５ｂとでなる。これらのうち先端部分１５ｂは、本体部分１５ａの内周縁の内面側縁から内径側に突出して設けられる。換言すれば、先端部分１５ｂを、本体部分１５ａの内周縁における軸方向厚さの一部となる内面側縁から内径側に突出させ、内輪１の外径面１ｂに対してラジアル方向に接触する形状としている。シールリップ部１５の軸方向厚さは、前記外周部分１４ａの軸方向厚さよりも薄く形成され、さらに、先端部分１５ｂの軸方向厚さは、本体部分１５ａの軸方向厚さよりも薄く形成される。これにより、シールリップ部１５の先端部分１５ｂに、内輪１からの接触力を集中させて与え得る。また、前記弾性部材内周部１４の半径方向高さＨを、シールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向厚さｔ１以下としている。

前記シールリップ部１５のうち少なくとも前記先端部分１５ｂの材質が、軸受を回転状態で使用することで、摩耗して非接触となるか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。高摩耗材は、シールリップ部１５の先端部分１５ｂのみ、または先端部分１５ｂ及び本体部分１５ａにわたって設けても良い。この高摩耗材は、軸受使用温度や潤滑油との相性により特定の種類のものが選択される。高摩耗材は、例えば、高摩耗ゴム材からなる。高摩耗材を構成するその他の材料として、例えば、樹脂材、固体潤滑材、不織布、軟鋼等を適用しても良い。

図２（Ａ）は、シールリップ部が内輪の外径面に接する状態の要部拡大断面図、図２（Ｂ）は、軸受を回転状態で使用してシールリップ部の先端部分を摩耗させた状態の要部の拡大断面図である。例えば、軸受を回転状態で慣らし運転程度の時間である１時間乃至数時間使用することで、シール部材５は、シールリップ部１５の先端部分１５ｂが摩耗する。すなわち、シール部材５は、図２（Ａ）の状態から図２（Ｂ）の状態になる。

シール部材５を成形するシール金型は、上型と下型とを有する。これら上型と下型とを組み合わせた状態で、シール部材５を成形するキャビティが形成される。シール金型には、前記キャビティに弾性部材７の材料を注入するゲートが形成される。
前記高摩耗ゴム材が適用される先端部分１５ｂと、高摩耗ゴム材が適用されない弾性部材７における他の部分とは、前記シール金型により、例えば、二色成形により成形される。すなわち一次側となる弾性部材７における前記他の部分を成形した後、二次側となるシールリップ部１５の先端部分１５ｂのキャビティに、高摩耗ゴム材を流し込み弾性部材７を一体に成形する。このように同一のシール金型において二次側となるシールリップ部１５の先端部分１５ｂを、前記他の部分と一体に成形する。

以上説明した転がり軸受によると、シールリップ部１５の先端部分１５ｂの材質を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５が、摩耗により、非接触または軽接触タイプのシール部材５となる。特に、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを、このシールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向内側に設けたため、シール部材５の剛性を従来のものより高めることができる。これにより、シールリップ部１５が軸方向外側に反り難くなり、シールリップ部１５に強い接触力を与えることが可能となる。

したがって、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを摩耗させてシールトルクを十分に且つ早期に低減できる。また、図２（Ｂ）に示すように、シール部材５の前記摩耗により、シールリップ部１５と内輪１との間に、最適な非接触シール隙間または軽接触シール隙間となる微小隙間δが形成される。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。したがって、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確実に図ることができる。

シール部材５のうち、弾性部材内周部１４の半径方向高さＨを、シールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向厚さｔ１以下とした。よって、弾性部材７のうち剛性の低い弾性部材内周部１４の半径方向高さを、従来技術の図１３のものより短くすることができる。よって、シール部材５の剛性を従来のものより高めることができ、シールリップ部１５に強い接触力を与えることが可能となる。したがって、シールリップ部１５の先端部分１５ｂをより確実に摩耗させることができる。
また、この図１および図２の構成の場合、シールリップ部１５の先端部分１５ｂが内輪１に接するシール接触面を、内輪１の外径面１ｂとしているため、従来の内輪シール溝をシール接触面とする構成に比べて、シール部材全長を短くすることができる。したがって、内輪シール溝に対応するシール部材よりもシール部材５の剛性を高め、軸受の運転によりシールリップ部１５に強い接触力を与えることが可能となる。

前記シール部材５のシールリップ部１５を、内輪１に対してラジアル方向に接触する形状としたため、軸受の運転により前記シールリップ部１５がラジアル方向に接触し、非接触状態または軽接触状態まで摩耗した後は、軸受空間内が負圧になっても、シールリップ部１５が吸着されることが無くなるか少なくできる。

ここでシール接触力について説明する。
この例では、内輪１に対するシールリップ部１５の初期の接触力（「シール接触力」ともいう）を１１Ｎ以上と規定している。シールリップ部１５の内輪１への押し付け力である接触力は、シール部材５の材質、弾性部材７の形状、芯金形状、および、シールリップ部１５の先端部分１５ｂと内輪１との締め代等の要因で決まる。このような様々な要因で前記接触力は変動するが、シールリップ部１５にある程度の接触力を与えれば、シールリップ部１５を早期に摩耗させることができる。

運転開始の後、オイルバスまた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、0.075 Ｎ・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。
前記例では、軸受型番６２０７の転がり軸受を用いて運転を行っているが、前記軸受型番に限定されるものではない。本願発明では、軸受型番つまり軸受の内径、外径、および幅寸法が異なっても、評価できるようにシール接触力を判定基準としている。なお、軸受の回転トルクの測定を実施し、測定された回転トルクに基づいてシール接触力を計算により求めている。
下表１における○×を評価するタイミングについて；軸受の回転トルクを常時測定できる試験機で、回転トルクを目視確認する。運転開始後６０分経過するか、または、回転トルクがシールなし品と同等になれば評価終了とする。
下表１における○×の判定基準について；運転開始後６０分以内に、軸受トルクがシールなし軸受と同水準となるか否かを判定基準とする。軸受トルクがシールなし軸受と同水準となった場合、○とする。

前記試験により、シール接触力と、シールリップ部１５の摩耗との関係について下表１のような試験結果を得た。

シールリップ部１５の接触力を、軸受寸法に拘わらず１１Ｎ以上とすることで、以下の効果が得られる。
・早期にシールトルクが低減される。
・シールリップ部１５の先端部分１５ｂを、このシールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向外側に設けた従来品に対して、軸受の自己昇温が早期に低下する。
・軸受の自己昇温が早期に低下することで、従来のオイルよりも更に低粘度のオイルを選択することができる。
・この軸受をトランスミッションに用いた場合、トランスミッション全体の損失低減が見込める。
・シールリップ部１５と内輪１との間に、微小隙間δとなるいわゆるラビリンス隙間が形成されるため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を早期に防止できる。

以下、この発明の他の実施形態または参考提案例について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図３に示すように、内輪外径面１ｂにシール溝１６を形成し、このシール溝１６の溝底面１６ａに、シールリップ部１５の先端部分１５ｂをラジアル接触させるようにしても良い。この図３の構成によると、図１のものよりシール部材全長が長くなる分剛性は低くなるが、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを、このシールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向内側に設けたため、シール部材５の剛性を従来のものより高め、これにより、シールリップ部１５が軸方向外側に反り難くなり、シールリップ部１５に強い接触力を与えることが可能となる。

図４の構成では、弾性部材内周部１４の半径方向高さＨが、シールリップ部１５の本体部分１５ａの軸方向厚さｔ１よりも大となっているが、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを本体部分１５ａの軸方向内側に設けたため、シール部材５の剛性を従来のものより高め、これにより、シールリップ部１５が軸方向外側に反り難くなり、シールリップ部１５に強い接触力を与え得る。

図５に示すように、弾性部材７の一部として、内輪１に接触しない非接触シールリップ部１７を設けても良い。非接触シールリップ部１７は、前記弾性部材内周部１４のうち、芯金６の傾斜部１０の内周縁付近から軸方向内側に延び、且つ、軸方向内方に向かうに従ってシール溝１６の内側面１６ｂと内輪外径面１ｂとの角部近傍まで傾斜して突出する。前記非接触シールリップ部１７を弾性部材７の径方向の異なる位置に複数枚設けても良い。この場合、シールトルクを大きくすることなく、軸受内への異物侵入防止をさらに図ることができる。また、非接触シールリップ部１７を前記のように傾斜させて設けたため、シール部材５の内面に付着した潤滑剤を、内輪外径面１ｂを介して内輪軌道面１ａ（図１（Ａ））に戻し、潤滑に寄与させることが可能となる。その他図４と同様の効果を奏する。

図６の構成では、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを本体部分１５ａの軸方向外側に設けているが、内輪１に対するシールリップ部１５の接触力を１１Ｎ以上としている。このシールリップ部１５の接触力を１１Ｎ以上とすることで、早期にシールトルクが低減され、同接触力が１１Ｎ未満の従来品に対して、軸受の自己昇温が早期に低下する。軸受の自己昇温が早期に低下することで、従来のオイルよりも更に低粘度のオイルを選択することができる。この軸受をトランスミッションに用いた場合、トランスミッション全体の損失低減が見込める。シールリップ部１５と内輪１との間に、いわゆるラビリンス隙間が形成されるため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物の侵入を早期に防止できる。

参考提案例として、内輪１に対するシールリップ部１５の接触力を１１Ｎ以上としたうえで、図７に示すように、シールリップ部１５の先端部分１５ｂを、内輪１に対してアキシアル方向に接触する形状としても良い。この場合、シールリップ部１５の先端部分１５ｂがシール溝１６の内側面１６ｂにアキシアル接触すると、接触時の接触圧を小さくすることが容易である。

内輪１に対するシールリップ部１５の接触力を１１Ｎ以上としたうえで、図８、図９に示すように、非接触シールリップ部１７，１７Ａを設けても良い。この非接触シールリップ部１７，１７Ａにより、シールトルクを大きくすることなく、軸受内への異物侵入防止をさらに図ることができる。
図８の構成では、非接触シールリップ部１７を図５と共に前述のように傾斜させて設けたため、シール部材５の内面に付着した潤滑剤を、内輪外径面１ｂを介して内輪軌道面１ａに戻し、潤滑に寄与させることが可能となる。
図９の参考提案例では、シールリップ部１５の先端部分１５ｂと非接触シールリップ部１７Ａと内輪シール溝１６とで囲まれた環状空間に潤滑剤を保持することが可能となる。前記環状空間に保持された潤滑剤により、軸受内への異物侵入防止をさらに図ることができる。

図１０は、他の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図であり、図１１は、参考提案例に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。図１０、図１１に示すように、シールリップ部１５の先端部分１５ｂに、吸着防止手段としてのスリットＳＬを設けても良い。このスリットＳＬは、円周方向の１箇所または複数箇所に設けられる。シールリップ部１５の先端部分１５ｂが内輪１のシール接触面に接した状態で、軸受空間を内外方向に通気状態とする。軸受の運転に伴う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、前記スリットＳＬからの通気によって防止することができる。

図１２はトランスミッション用軸受を無段変速機(ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）に用いた例を示す図である。前記各実施形態のいずれかの転がり軸受からな
るトランスミッション用軸受ＢＲ１は、入力軸２２の回転を無段階変化で変速して出力軸２３の回転に伝達するものである。
図１２において、入力軸２２は、エンジン等の駆動源により、トルクコンバータ２４および遊星機構部２５を介して回転駆動される。入力軸２２と同期回転する駆動側プーリ２６が入力軸２２に設けられ、この駆動側プーリ２６の溝幅は、駆動側アクチュエータ２７により拡縮自在に制御される。出力軸２３と同期回転する従動側プーリ２８が出力軸２３に設けられ、この従動側プーリ２８の溝幅は、従動側アクチュエータ２９により拡縮自在に制御される。

従動側プーリ２８と駆動側プーリ２６とは、選ばれた溝幅に対応する径の部分で掛け渡された無端ベルト３０を介して、それぞれの径に対応する速度で回転し、入力軸２２に伝達された動力は、駆動側プーリ２６から無端ベルト３０を介して、従動側プーリ２８に伝達される。従動側プーリ２８に伝達された動力は、出力軸２３から減速歯車列３０、デファレンシャル３１を介して駆動輪に伝達される。これら入力軸２２と出力軸２３とを回転自在に支承するトランスミッション用軸受ＢＲ１として深溝玉軸受が用いられる。

入力軸２２に対して出力軸２３を増速する場合には、駆動側プーリ２６の溝幅を小さくし、かつ従動側プーリ２８の溝幅を大きくすることで、無端ベルト３０を掛け渡された部分の径が、駆動側プーリ２６部分で大きく、従動側プーリ２８部分で小さくなり、入力軸２２に対する出力軸２３の増速が行われる。
入力軸２２に対して出力軸２３を減速する場合には、駆動側プーリ２６の溝幅を大きくし、かつ従動側プーリ２８の溝幅を小さくすることで、無端ベルト３０に掛け渡された部分の径が、駆動側プーリ２６部分で小さく、従動側プーリ２８部分で大きくなり、入力軸２２に対する出力軸２３の減速が行われる。
この構成によると、トランスミッション内におけるギヤの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを防止できる。シールトルクの低減を図れるので、自動車の省燃費化を図ることが可能となる。

本実施形態では、本願特有のシール部材を含む軸受を、無断変速式トランスミッションに用いた例を示したが、手動変速式トランスミッション、自動変速式トランスミッションに用いることができる。
トランスミッション用軸受を外輪回転タイプとした場合、内輪の外周面にシール部材を嵌合固定し、本発明特有のシールリップ部を外輪シール溝に接触させて摩耗させ得る。
ゴム材を加硫成型してシール部材を形成する方法に代えて、樹脂材を射出成形してシール部材を形成しても良い。各実施形態に係る転がり軸受において、保持器無しの総玉軸受としても良い。

１…内輪
１ｂ…外径面
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
５…シール部材
６…芯金
１５…シールリップ部
１５ａ…本体部分
１５ｂ…先端部分

Claims (1)

1. 内外輪と、前記内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の両端を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、
   前記シール部材は、基端が外輪の内周面に設けられたシール取付溝に固定され、シールリップ部が内輪に接する接触シールであって、環状の芯金と、この芯金に設けられ同芯金の内周縁よりも内径側に設けられる前記シールリップ部とを有し、このシールリップ部が、前記芯金の厚さよりも幅広の本体部分と、この本体部分の内周縁の内面側縁から突出して前記内輪に接する、前記芯金の厚さよりも薄肉の先端部分とでなり、少なくとも前記先端部分の材質が、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転がり軸受。
   

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