JP2017155929A - シール付軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】所定粒径の異物侵入を防ぎつつ、シール付軸受の低トルク化を図る。
【解決手段】シール部材２のシールリップ９に多数の突起１４を形成する。これら突起１４に対して周方向に摺動するシール摺動面１０と、シールリップ９との間に、軸受内部空間６及び外部間に亘って連通し、かつ所定粒径の異物にとって通過不可な油通路１５が生じる。軸受回転に伴い、油通路１５内の潤滑油がシールリップ９及びシール摺動面１０間に引き摺り込まれ、この間での油膜形成が促進されて、シールリップ９とシール摺動面１０との間が流体潤滑状態となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受及びシール部材を備えるシール付軸受に関する。

例えば、自動車、各種建設用機械等の車両に搭載された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、シール部材により、軸受内部空間への異物侵入を防ぎ、転がり軸受の早期破損を防止することが行われている。

一般的なシール部材は、ゴム状材料等で形成されたシールリップを有する。軌道輪、スリンガ等、シール部材に対して周方向に回転する軸受部品には、シールリップを滑り接触させるシール摺動面が形成されている。シールリップとシール摺動面が全周に亘って滑り接触するため、シールリップの引き摺り抵抗（シールトルク）による軸受トルクの上昇を招く。また、その滑り接触の摩擦は、転がり軸受の温度上昇を促進する。この温度上昇が進むと、軸受内部空間及び外部間の圧力差による吸着作用を招き、その摩擦が大きくなる。

このような接触シール部材のシールトルクを抑えるため、シール摺動面にショットピーニングを施すことにより、最大粗さＲｙ２．５μｍ以下の微小凹凸を有するシール摺動面とし、その凹部に貯留した潤滑油によりシールリップ及びシール摺動面間の油膜形成を促進することが提案されている（特許文献１）。

特開２００７−１０７５８８号公報

しかしながら、特許文献１のようなショットピーニングによる低トルク化は、シールリップとシール摺動面間のすべり面積を低減させることでもたらされているが、その低減に限界があるので、達成し得る低トルク化が限られていた。

また、軸受運転の初期は、潤滑油の温度が比較的低いため、潤滑油の粘度が比較的高く、油膜を形成し易い潤滑条件にあるが、運転継続で油温が上昇して粘度が低下すると、油膜が切れ易い潤滑条件となる。軸受を高速運転する程、シールリップに対するシール摺動面の相対的な周速が大となり、シールリップ及びシール摺動面間の摩擦に伴う発熱が大となるので、油温上昇やシールリップの摩耗が進み易くなる。このため、シール付軸受の高速運転や許容回転速度には、潤滑条件から限界がある。電気自動車（ＥＶ）では、駆動系の回転部を支持するシール付軸受の高速運転の要求が強いが、ショットピーニングによる低トルク化では要求に応えきれない。

非接触シール部材とすれば、シールトルクを無くすことは可能だが、シール部材及び軸受部品間の隙間の大きさについて所定粒径の異物侵入を防止できるような各種誤差の管理が難しくなる。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、所定粒径の異物侵入を防ぎつつ、シール付軸受の低トルク化や高速化を図ることである。

上記の課題を達成するため、この発明は、軸受内部空間及び外部間を区切るシール部材と、前記シール部材に設けられたシールリップと、前記シールリップに対して周方向に摺動するシール摺動面と、前記シールリップの少なくとも周方向一箇所に形成され、前記軸受内部空間及び外部間に亘って連通する油通路を前記シール摺動面及び当該シールリップ間に生じさせる突起と、を備え、前記シールリップに、当該シールリップ及び前記シール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で前記突起が形成されているシール付軸受に構成したものである。

上記構成によれば、シール摺動面及びシールリップ間において突起による油通路が生じ、油通路内の潤滑油が軸受回転に伴ってシール摺動面及びシールリップ間にくさび効果で引きずり込まれ、この間での油膜形成を促進する。このため、シールリップとシール摺動面とが油膜によって完全に分離されて直接接触しない状態（すなわち流体潤滑状態）で軸受運転を行えるので、シールトルクを実質的に零に近づけ、シールリップが実質的に摩耗せず、シールリップ及びシール摺動面間の摺動による発熱を抑えることができる。したがって、シールリップに対するシール摺動面の相対的な周速として許容し得る速度も高くなり、従来では達成できなかったシール付軸受の高速運転の要求にも応えることが可能となる。さらには、吸着作用も防止される。
また、油通路を通過可能な異物の粒径は、突起の突出高さに基づいて定めることができる。従い、侵入を防止すべき粒径を任意に定め、その所定粒径の異物が油通路から侵入しないようにすることが可能である。
このように、この発明は、上記構成の採用により、所定粒径の異物侵入を防ぎつつ、シール付軸受の低トルク化や高速化を図ることができる。

この発明の第１の実施例に係るシール付軸受を示す断面図 （ａ）は図１のシールリップ付近の拡大図、（ｂ）は前記（ａ）中のｂ−ｂ線の断面図 第１の実施例に係る突起の作用を示す部分断面図 第１の実施例に係る試験結果を示す図 この発明の第２の実施例に係るシールリップを示す断面図 この発明の第３の実施例に係るシールリップ及びシール摺動面を示す断面図 この発明の第４の実施例に係るシール付軸受を示す断面図 車両のトランスミッション（ＡＴ／ＭＴ）内の潤滑油に含まれた異物の粒径分布と数を示す図 図８の粒径分布の割合を示す円グラフ 車両のトランスミッション（ＣＶＴ）内の潤滑油に含まれた異物の粒径分布と数を示す図 図１０の粒径分布の割合を示す円グラフ 図７の図中右側のシール部材のシールリップ付近の拡大図 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線の拡大断面図 第４の実施例に係るシールリップを軸方向から示す部分正面図 第４の実施例での流体潤滑モードを示す潤滑領域図 第４の実施例での突起間の間隔と理論油膜厚さと軸受回転トルクの関係を示す図 第４の実施例での突起のＲ寸法と理論油膜厚さとの関係を示す図 この発明の第５の実施例に係るシールリップを示す部分斜視図 （ａ）は図１８のシールリップの加硫成形の様子を示す模式図、（ｂ）は前記（ａ）で成形されたシールリップの模式図 （ａ）は仮想モデルのシールリップの加硫成形の様子を示す模式図、（ｂ）は前記（ａ）で成形されたシールリップの模式図 この発明の第６の実施例に係るシール付軸受を示す断面図 図２１の図中右側のシール部材のシールリップ付近の拡大図 この発明の第７の実施例に係るシール付軸受を示す断面図 この発明の第８の実施例に係るシール付軸受を示す断面図 第８の実施例での突起間の間隔と理論油膜厚さとの関係を示す図 この発明に係るシール付軸受を備えるトランスミッションの一例を示す断面図

この発明の好ましい実施形態を説明する。
第１の実施形態では、前記突起が、周方向全周に亘って均一間隔で配置されている。第１の実施形態によれば、シール摺動面の全周に亘って油膜形成を均一に促進することができる。

第２の実施形態では、前記突起の少なくとも一箇所に周方向へ延びた溝が形成されている。第２の実施形態によれば、軸受回転に伴い、前記油通路内の潤滑油が突起の溝に入り込むため、シールリップ及びシール摺動面間の油膜形成をさらに促進することができる。また、溝の形成により、シールトルクへの影響が大きい摺動接触の面積を減らすこともできる。

第３の実施形態では、前記突起と前記シール摺動面間の隙間は、油通路側で大、突起側で小のくさび状に形成されている。第３の実施形態によれば、軸受回転に伴い、油通路内の潤滑油は、突起とシール摺動面間の隙間で生じるくさび効果によって突起側へ引きずり込まれ易くなり、突起とシール摺動面間に油膜が形成され易くなる。また、くさび状に対応の突起形状により、シールトルクへの影響が大きい摺動接触の面積を減らすこともできる。

第４の実施形態では、前記突起が、周方向と直交する向きに延びており、当該突起が、周方向幅の両端から周方向幅の中央に向かって次第に前記シール摺動面に接近するＲ形状になっている。第４の実施形態によれば、突起がシール摺動面との摺動方向である周方向に直交する向きに延び、かつ突起が摺動接触し得る領域を減らすＲ形状になっているので、突起とシール摺動面の摺動接触する領域を線状にすることができる。また、このようなＲ形状にすると、前述のくさび状の隙間のくさび角度が広大側から狭小側に向かって次第に小さくなることから、くさび効果を効果的に発生させて線状領域での油圧を高めることができ、突起とシール摺動面との間の潤滑状態を流体潤滑状態とすることが容易となる。また、シール部材の取り付け時、突起がシール摺動面に擦られても、Ｒ形状の突起が周方向に曲がってしまう懸念がなく、取り付け時にシールトルクの低減性能を損なう恐れがない。

以下、この発明に係る第１の実施例を図１〜３に基づいて説明する。第１の実施例は、図１に示すように、転がり軸受１と、転がり軸受１の両側に配置されたシール部材２とを備えるシール付軸受になっている。

転がり軸受１は、内輪３と、外輪４と、複数の転動体５とを有する。内輪３及び外輪４によって環状の軸受内部空間６が形成される。複数の転動体５は、軸受内部空間６内で内輪３及び外輪４間に介在しながら公転する。転動体５として、玉が採用されている。軸受内部空間６には、グリース、オイルバス等の適宜の手段により、潤滑油が供給される。

内輪３は、回転軸７に取り付けられ、回転軸７と一体に回転する。外輪４は、ハウジング、ギア等、回転軸７からの荷重を負荷させる部材に取り付けられる。転がり軸受１は、回転軸７を支持する。

回転軸７は、例えば、車両のトランスミッション、ディファレンシャル、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、工作機械、風力発電機、又はホイール軸受の回転部として設けられる。

シール部材２は、軸受内部空間６及び外部間を区切る。シール部材２を境界とした外部側には、ギアの摩耗粉、クラッチの摩耗粉、微小砕石等、転がり軸受１の組み込み先に応じた異物が存在する。このような粉状の異物は、潤滑油や雰囲気の流れによって転がり軸受１付近に到達し得る。シール部材２は、外部から軸受内部空間６への異物侵入を防止する。

以下、転がり軸受１の軸受中心軸に沿った方向を「軸方向」という。軸方向に直交する方向を「径方向」という。軸受中心軸回りの円周方向を「周方向」という。転がり軸受１の軸受中心軸と、回転軸７の回転中心軸とは、同軸に設定されている。

外輪４の内周の端部にシール溝８が形成されている。シール部材２は、シール溝８に圧入された外周縁と、内周側で舌片状に突き出たシールリップ９とを有する。シール部材２は、その外周縁とシール溝８の圧入により、外輪４に取り付けられる。

内輪３の外周には、シールリップ９に対して周方向に摺動するシール摺動面１０が形成されている。シール摺動面１０は、周方向全周に亘る円筒面状になっている。

シール部材２は、金属板製の芯金１１と、芯金１１の少なくとも内径部１２に付着した加硫ゴム材１３により形成されている。シールリップ９は、加硫ゴム材１３により舌片状に形成されている。芯金１１は、周方向全周に亘る環状に形成されたプレス加工部品になっている。加硫ゴム材１３は、加硫成形されたゴム部になっている。シール部材２は、例えば、芯金１１を型に入れて加硫ゴム材１３を加硫成形することにより、一体の部品として製造される。加硫ゴム材１３は、芯金１１の全体に付着させてもよいし、芯金１１の内径部１２のみに付着させてもよい。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、シールリップ９は、シール摺動面１０に対して径方向に接触するラジアルリップになっている。シールリップ９及びシール摺動面１０間に径方向の締め代が設定されている。この締め代により、シール摺動面１０に径方向に押し付けられたシールリップ９が外部側へ曲がったゴム状弾性の変形を生じ、シールリップ９の緊迫力を生む。シール部材２の取り付け誤差、製造誤差等は、シールリップ９の曲がり具合の変化によって吸収される。

シールリップ９の緊迫力をなるべく抑えてシールトルクの低減を図るため、シールリップ９のうち、外部側への曲げ変形を与える腰部の肉厚は、なるべく薄くすることが好ましい。

シールリップ９は、シール摺動面１０との直交方向、すなわちシール摺動面１０に接する接線に垂直な法線方向に突出高さをもった突起１４を有する。シール摺動面１０が軸受中心軸を中心とした円筒面状なので、これとの直交方向は、径方向に相当する。突起１４は、シールリップ９の先端から、シール摺動面１０と径方向に対面し得る範囲の全域に亘って形成されている。シール部材２の取り付け時、シール摺動面１０に接触する突起１４がシールリップ９の緊迫力に抗して突っ張ることにより、突起１４を境とした周方向両側において軸受内部空間６及び外部間に亘って連通する油通路１５が生じる。

突起１４は、周方向全周に亘って均一間隔で配置されている。このため、油通路１５も周方向全周に亘って均一間隔で生じる。突起１４が全周に亘って分散配置されている。シールリップ９及びシール摺動面１０間の締め代は、突起１４上で設定されている。このため、シールリップ９は、突起１４においてのみシール摺動面１０と摺動接触し得る。

油通路１５は、概ねシール摺動面１０に沿った溝状で軸受内部空間６及び外部間を連通する。グリース潤滑の場合、グリースから滲み出た基油は、軸受内部空間６から油通路１５を通って外部へ至る。オイルバス又は跳ねかけの場合、潤滑油は、外部から油通路１５を通って軸受内部空間６へ至り、また、軸受内部空間６から油通路１５を通って外部へ至る。

突起１４及びシール摺動面１０間に生じる隙間は、油通路１５に周方向に近い側が大、突起１４に周方向に近い側が小となるくさび状に形成されている。このため、突起１４は、突起１４の周方向両隅において面取り状に形成されている。突起１４をＲ面取り状とした例を図示したが、Ｃ面取り状でもよく、前述のくさび状を形成可能な適宜の面取り形状を採用することができる。

図３に示すように、内輪３が周方向に回転するとき（図中に内輪３の回転方向を矢線で示す。）、油通路１５内の潤滑油（図中に二点鎖線で示す。）は、シール摺動面１０の回転に伴ってシール摺動面１０及びシールリップ９の突起１４間に引きずり込まれ、この間での油膜形成を促進する。このため、シールリップ９とシール摺動面１０間の摩擦係数（μ）が低下し、シールトルクが低減する。さらに、軸受内部空間６及び外部間の通油性は、油通路１５によって向上する。このため、転がり軸受１の温度上昇が抑制され、ひいては、吸着作用も防止される。したがって、第１の実施例は、シール付軸受の低トルク化を図ることができる。

また、突起１４とシール摺動面１０間がくさび状空間になっているため、油通路１５内の潤滑油がくさび効果によって突起１４側へ引きずり込まれ易くなり、突起１４とシール摺動面１０間に油膜が形成され易くなる。また、突起１４の周方向幅全体をシール摺動面１０との滑り接触面とした場合に比して、突起１４を面取り状に形成した分、シールトルクへの影響が大きい摺動面積を減らすこともできる。これらのことから、第１の実施例は、シールトルクを容易に低減することができる。

また、油通路１５を通過可能な粒径は、突起１４のシール摺動面１０との直交方向の突出高さｈに基づいて定めることができる。従い、第１の実施例は、侵入を防止すべき粒径を任意に定め、その所定粒径の異物が油通路１５から軸受内部空間６へ侵入しないようにすることが可能である。

例えば、車両のトランスミッションの回転部を支持する用途等、外部に金属製ギアの摩耗粉が存在する使用環境を想定する場合、転がり軸受の早期破損原因となるような摩耗粉は、粒径０．０５〜０．３ｍｍを超える異物として仮定することができる。突起１４の突出高さｈを０．３ｍｍ以下に設定しておけば、そのような摩耗粉が通過できない油通路１５を生じさせることができる。

また、油通路１５の通油性を良好にするため、突起１４の突出高さｈを０．０５ｍｍ以上に設定することが好ましい。

また、第１の実施例は、突起１４をシールリップ９に形成するため、シール摺動面１０を加工の容易な円筒面状、溝状等、全周に亘って同じ断面形状として軌道輪に直接形成することが簡単である。シールリップ９の加硫成形時に突起１４を一体成型することが可能であり、格別加工が困難化することはない。

突起の有無がシールトルクに与える影響を試験した。その試験結果を図４に示す。各試験１〜３では、同一シール付軸受において、２条件の荷重Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂのラジアル荷重）を採用している。各試験１〜３において突起有りの試験サンプルは、第１の実施例に相当するものとしている。試験１の締め代は、試験２の締め代よりも若干大きく、試験３の締め代よりも明らかに小さい。また、試験１と試験２、３とでは潤滑油の種類が異なる。各試験１〜３において、突起有りの試験サンプルと突起無しの試験サンプルには同じ締め代設定としてあり、その他の試験条件についても実質的に同一である。

試験１において、突起有りの場合のシールトルクは、突起無しの場合のシールトルクに比して、荷重Ａで３０％低減し、荷重Ｂで３６％低減した。また、試験２において、突起有りの場合のシールトルクは、同じく比して、荷重Ａで６３％低減し、荷重Ｂでも６３％低減した。また、試験３において、突起有りの場合のシールトルクは、同じく比して、荷重Ａで８９％低減し、荷重Ｂで８５％低減した。試験１〜３から、突起によるシールトルクの低減効果は、締め代の差異、潤滑油の差異、負荷荷重条件に関わらず確認することができた。

特に試験２、３では、シールリップの各突起に実質的な摩耗が生じおらず、シールリップの突起以外の箇所がシール摺動面に接触した痕跡も生じていなかった。これは、軸受停止から運転初期の短時間において、軸受運転速度が低く、シールリップに対するシール摺動面の相対的な周速が一定未満となっており、くさび効果が弱くてシールリップとシール摺動面間が境界潤滑状態になっており、軸受運転速度が上がって前述の周速が一定速度以上となっていた試験時間の略全時間において、シールリップとシール摺動面間が流体潤滑状態に保たれていたため、と考えられる。

第２の実施例を図５に基づいて説明する。なお、以下では、第１の実施例との相違点を述べるに留める。図示のように、第２の実施例においては、突起１４に周方向へ延びた溝２１が形成されている。溝２１は、突起１４を周方向に横断している。溝２１は、突起１４に均一間隔で並ぶように形成されている。軸受回転に伴い、油通路１５内の潤滑油が溝２１に入り込む。このため、第２の実施例は、シールリップ９及びシール摺動面１０間の油膜形成をさらに促進することができる。また、第２の実施例は、シールトルクへの影響が大きいシールリップ９及びシール摺動面１０間の滑り接触の面積について、突起１４に溝２１を形成した分、第１の実施例よりも減らすこともできる。溝２１は、突起１４の一箇所のみに形成してもよい。一箇所でも溝２１があれば、油通路１５内の潤滑油を周方向に突起１４の奥深くまで導くことができ、突起１４及びシール摺動面１０間の油膜形成に有利である。

第３の実施例を図６に基づいて説明する。図示のように、第３の実施例においては、シール摺動面１０及び突起１４に、ショットピーニングによる凹凸が形成されている。同図中では凹凸を誇張して描いているが、ショットピーニングによる凹凸は微小であり、突起１４の高さにとって、シール摺動面１０の凹凸は無視することができる。例えば、シール摺動面１０の最大高さ粗さＲｚは、２．５μｍ以下とされる。ここで、最大高さ粗さＲｚは、ＪＩＳ規格のＢ０６０１：２０１３で規定された最大高さ粗さのことをいう。ショットピーニングによる凹凸を突起１４に形成する手段として、シールリップ９の成型に用いる型にショットピーニングを行うことにより、型表面に微小な凹凸を形成し、その成型時に当該凹凸を転写する製法が挙げられる。第３の実施例は、シール摺動面１０の無数の微
小凹部３１，突起１４の無数の微小凹部３２に貯留した潤滑油により、シールリップ９及びシール摺動面１０間の油膜形成を促進することができる。なお、シール摺動面１０の微小凹部３１及び突起１４の微小凹部３２のいずれか片方のみを採用してもよいが、比較的に摩耗し易い突起１４側で油膜形成を促進するため、少なくとも突起１４の微小凹部３２が形成されていることが好ましい。

上述の各実施例では、突起を周方向に均一配置した例を示したが、不均一に配置したり、周方向一箇所のみに配置したりすることも可能である。一箇所でも突起によって油通路を生じさせることは可能であり、シールトルクの低減効果を期待することができる。

また、上述の各実施例では、油通路の通油性を良好にするため、直線状に延びている油通路としたが、突起をランダムに点在させて油通路を網状に生じさせてもよい。

また、上述の各実施例では、シール部材を芯金と加硫ゴム材とから構成したものを例示したが、この発明は、単材により形成されるシール部材にも適用することも可能である。この場合、シールリップに所要の締め代を設定可能であればよく、例えば、シール部材の材料として、ゴム材又は樹脂材を用いることができる。

また、上述の各実施例では、シールリップとしてラジアルリップを例示したが、この発明は、シール摺動面に対して軸方向に接触するアキシアルリップに適用することも可能である。

また、上述の各実施例では、内輪回転、ラジアル軸受を例示したが、この発明は、外輪回転、スラスト軸受に適用することも可能である。

第４の実施例を図７〜図１７に基づいて説明する。図７に示す第４の実施例は、使用環境として車両のトランスミッション内を想定したシール付軸受１００となっている。車両のトランスミッション内に存在するシール付軸受への給油は、一般に、跳ねかけ、オイルバス、ノズル噴射等の適宜の方式で行われる。よって、シール付軸受の内輪もしくは外輪に固定されるシール部材のシールリップ周辺には、潤滑油が存在している。給油される潤滑油は、トランスミッション内に存在するギア等の他の潤滑部分でも共通に用いられるものである。その潤滑油は、オイルポンプで循環されており、その循環経路に設けられたオイルフィルタによって濾過される。

本願の発明者は、実際に市場で使用された潤滑油を車両の走行距離別に回収し、それら使用済み潤滑油に混ざっている異物の数、異物の粒径の分布、異物の材料を調べた。そのオーマチックトランスミッション（ＡＴ）又はマニュアルトランスミッション（ＭＴ）の車両８台から回収した潤滑油について調べた異物の数と粒径分布を図８に示す。図８の縦軸は対数目盛りとし、横軸に車両の走行距離を取り、その縦軸に異物（微粒きょう雑物）の１００ｍｌ当りの個数を取っている。計数対象とする異物は、粒径５μｍ以上のものとした。計数は、粒径の区分ごとに行った。その区分は、粒径５μｍ以上１５μｍ未満、粒径１５μｍ以上２５μｍ未満、粒径２０μｍ以上５０μｍ未満、粒径５０μｍ以上１００μｍ未満、粒径１００μｍ以上としている。ここでの測定は、ハイアックロイコ社製の型番８０００Ａの測定機にて、微粒きょう雑物質量法を用いた。図８の粒径分布を図９に円グラフで示す。

図１０は、無段変速機（ＣＶＴ）の車両１０台から回収した潤滑油について調べた異物の数と粒径分布を図８と同様に示した。図１０の粒径分布を図１１に円グラフで示す。回収対象とした車両メーカー、車種、走行距離はばらばらであるが、図８、図９と図１０、図１１との比較から明らかなように、ギアが多用されるＡＴ／ＭＴの方がＣＶＴよりも異物の粒径、異物の数ともに多い傾向が認められた。また、トランスミッションの形式を問わず、粒径の分布としては、５０μｍ以下のものが９９．９％以上を占めた。粒径５０μｍを超える異物の数は、走行距離が大きくなってもＡＴ／ＭＴの場合で１０００個未満、ＣＶＴの場合で２００個未満であった。このことは、近年、オイルフィルタの性能が向上し、潤滑油中の異物が微細化している（つまり大きな粒径の異物がオイルフィルタで取り除かれる）ことを示している。

一方、軸受内部の潤滑油が異物を含む場合に、その異物の粒径と軸受寿命との関係について調査を行なったところ、粒径の大きな異物が多くなる程に軸受寿命が低下する傾向は存在するが、近年のトランスミッション内の環境のように粒径５０μｍ以上の異物が少々存在する程度であれば、シールが無い状態で異物が軸受内に入っても、転がり軸受の寿命比（実際寿命の計算寿命に対する比）が、自動車のトランスミッションでの実用に十分耐えうる値（例えば７〜１０倍程度）を示すことが分かった。

以上の結果に基づき、車両のトランスミッションやディファレンシャルギヤ等の駆動系の回転部支持に用いられるシール付軸受に対し、オイルフィルタで濾過される潤滑油を給油する場合、粒径５０μｍを超えるような大きな異物が軸受内部へ侵入することをシール部材で防止する限り、潤滑油に含まれる粒径５０μｍ以下の異物が軸受内部に侵入することを許容しても軸受寿命に問題を起こさない、といえる。そして、これを許容するのならば、シールリップとシール摺動面間での潤滑油の流通を潤沢に確保し、前述のくさび効果と相俟ってシールリップとシール摺動面間を流体潤滑状態にすることが実現可能である。

図７に示すシール付軸受１００は、前述の流体潤滑状態を実現する機能をもたせたものであって、内輪１１０と、外輪１２０と、保持器１３０に保持された複数の玉１４０と、内輪１１０及び外輪１２０間に形成された軸受内部空間の両端を密封する二つのシール部材１５０とを備える。

シール付軸受１００は、深溝玉軸受となっている。内輪１１０及び外輪１２０は、それぞれ横断面（図示断面に相当）において玉１４０の円周の約１／３に相当し、かつ周方向全周に亘って途切れのない軌道溝１１１、１２１をもっている。

図７のシール部材１５０のシールリップ１５１付近を図１２に拡大して示す。また、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線の断面図を図１３に示す。この断面は、シールリップ１５１とシール摺動面１１２との間におけるシール摺動面１１２との直交方向の隙間（油通路１６０を含む）について、設計上、シール摺動面１１２との直交方向に最も狭いところでの様子を示すものである。また、シールリップ１５１を軸受内部空間側から軸方向に視たときの外観を図１４に示す。図１４は、図７に示すシール部材１５０の単独かつ自然な状態におけるシールリップ１５１の外形を描いたものである。ここで、自然な状態は、単独の状態にあるシール部材に外力が作用していない、すなわち当該シール部材が外力によって変形していない状態のことをいう（以下、この状態のことを単に「自然状態と呼ぶ」。）。

図１２、図１３に示すように、シールリップ１５１とシール摺動面１１２間の締め代に基づいてシールリップ１５１が弾性変形することで生じる緊迫力や潤滑油の油圧により、中実な突起１５２に実質的変形（突起１５２とシール摺動面１１２間の潤滑性能に影響を及ぼすような変形）が生じないようになっている。したがって、図示の突起１５２の形状は、シールリップ１５１の加硫成型の際に転写された形状と同じに考えてよい。

図１４に示すように、シールリップ１５１は、自然状態においてシールリップ１５１の内径を規定する先端１５３を有する。

図１２〜図１４に示すように、突起１５２は、周方向と直交する向きに延びている。突起１５２は、シールリップ１５１の先端１５３まで及んでおり、シール摺動面１１２との間に径方向の締め代をもった範囲の全域に亘って形成されている。

突起１５２は、周方向に一定の間隔ｄで並んでいる。シールリップ１５１を軸方向から視た外観で考えると、複数の突起１５２が、間隔ｄに対応の一定のピッチ角度θで周方向に配置された放射状となって現れている。なお、放射中心は、図外のシール部材１５０の中心軸（軸受中心軸に一致）上にある。

周方向に隣り合う突起１５２間の間隔ｄ及び突起１５２の周方向幅ｗは、放射状に配置された各突起１５２がシールリップ１５１の先端１５３付近に存在していることと相俟って、シールリップ１５１が各突起１５２上でのみシール摺動面１１２と摺動接触し得るものとなり、各突起１５２間に油通路１６０が常に生じさせられる。

突起１５２の高さｈは、０．０５ｍｍに設定されている。この高さｈは、設計上、シール摺動面１１２と摺動接触し得る範囲内において最も高い位置での値である。この位置は、各突起１５２とシール摺動面１１２との間に設定された締め代が最大となるところでもある。軸受運転中の突起１５２の変形量は無視できるから、シールリップ１５１とシール摺動面１１２との間におけるシール摺動面１１２との直交方向の隙間（油通路１６０を含む）は、シール摺動面１１２との直交方向に最も狭いところで突起１５２の高さｈに相当の広さとなり、実質的に０．０５ｍｍを超えない。このため、粒径５０μｍを超える異物が外部の潤滑油に含まれていたとしても、その異物が油通路１６０を通過することは略起こらない、と考えられる。

突起１５２は、周方向幅ｗの両端から周方向幅の中央に向かって次第にシール摺動面１１２に接近するＲ形状になっている。このＲ形状は、突起１５２の放射方向の全長に亘って与えられている。このため、突起１５２とシール摺動面１１２とが摺動接触し得る領域は、突起１５２の周方向幅の中央を通る仮想アキシアル平面Ｐａｘ上に線状で存在する。突起１５２のＲ形状の曲率中心は、仮想アキシアル平面Ｐａｘ上にある。

シールリップ１５１に対してシール摺動面１１２が相対的に図１３中矢線Ａ方向に回転すると、油通路１６０内の潤滑油（図１３中にドット模様で示す。）が突起１５２とシール摺動面１１２との間のくさび状の隙間に引き摺り込まれる。前述のくさび状の隙間におけるくさび角度は、引き込まれる潤滑油が存在する広大側の油通路１６０から狭小側に向かって次第に小さくなることから、突起１５２とシール摺動面１１２とが摺動接触し得る線状領域（仮想アキシアル平面Ｐａｘ上）に近いところ程、くさび効果が強く生じる。したがって、その線状領域での油膜の油圧をより効果的に高め、突起１５２をシール摺動面１１２から完全に離れさせ、その線状領域での油膜を厚く生じさせることができ、ひいては、突起１５２とシール摺動面１１２との間の潤滑状態を流体潤滑状態とすることが容易となる。

ここで、突起１５２とシール摺動面１１２との間を完全に分離させる油膜があれば、突起１５２に対してとシール摺動面１１２が直接に接触しない状態で摺動する流体潤滑状態となる。このような油膜を各突起１５２とシール摺動面１１２との間で保つことにより、シールリップ１５１及びシール摺動面１１２間を流体潤滑状態にすることができる。

その流体潤滑状態を容易に実現するため、シールリップ１５１とシール摺動面１１２間の締め代に基づくシールリップ１５１の緊迫力をなるべく弱く設定する方がよい。このため、シールリップ１５１の腰部をなるべく薄く形成している。

また、最大高さ粗さＲｚを小さくする方が、流体潤滑状態とするのに必要な油膜の厚さが小さくなる。このため、シール摺動面１１２にショットピーニング処理を施しておらず、シール摺動面１１２の最大高さ粗さＲｚを１μｍ未満としている。

また、周方向に隣り合う突起１５２間の間隔ｄが小さい程、つまり突起１５２の数が多い程、シールリップ１５１に対してシール摺動面１１２が相対的に周方向に回転したとき、１回転当りの突起１５２の通過回数が多くなり、シール摺動面１１２の周方向全周に亘って油膜が連続する状態に保たれ、各突起１５２との間のくさび効果が途絶えることなく生じ易くなるので、流体潤滑状態を保ち易くなる。

また、突起１５２のＲ寸法（突起１５２の表面１５４における曲率半径）が大きい方が、くさび効果が発生し易くなる。

本願発明者は、突起１５２の高さｈが０．０５ｍｍの前提で、突起１５２間の間隔ｄが０．３ｍｍ以上２．６ｍｍ以下、突起１５２の周方向幅ｗが０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、かつ突起１５２のＲ寸法が０．１５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の範囲で突起１５２とシール摺動面１１２間の理論油膜厚さを計算した。その計算は、シールリップ１５１に対してシール摺動面１１２が相対的に周方向に回転する速度（周速）を０．０２〜２０．２ｍ／ｓの範囲で行なった。また、その計算は、潤滑油として、ＣＶＴのプーリとベルトの潤滑を行うＣＶＴＦを想定し、油温３０℃の場合と、油温１２０℃の場合とで行なった。その結果、これらの使用条件であれば、計算上、Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄ−Ｊｏｈｎｓｏｎの決めた無次元数である粘性パラメータｇｖと弾性パラメータｇｅに基づく線接触の場合の潤滑領域図において、等粘度-剛体領域（Ｒ−Ｉモード）又は等粘度-弾性体領域（Ｅ−Ｉモード，ソフトＥＨＬ）のいずれかの潤滑モードに分布すること、すなわち流体潤滑状態となることが分かった。図１５に前述の潤滑領域図における計算結果の分布状況を示す。

また、本願発明者は、図１３、図１４に示す突起１５２間の間隔ｄと、突起１５２及びシール摺動面１１２間の理論油膜厚さとの関係を計算で求めた。また、本願発明者は、突起１５２のＲ寸法と、突起１５２及びシール摺動面１１２間の理論油膜厚さとの関係を計算で求めた。理論油膜厚さは、Ｒ−ＩモードにおいてＭａｒｔｉｎの最小膜厚計算式を用い、Ｅ−ＩモードにおいてＨｅｒｒｅｂｒｕｇｈの最小膜厚計算式を用いた。さらに、本願発明者は、突起１５２間の間隔ｄと、シール付軸受１００の回転トルクとの関係を実験で調べた。図１６に、突起１５２間の間隔ｄと、理論油膜厚さと、軸受回転トルクとの関係を示す。図１７に、突起１５２のＲ寸法と、理論油膜厚さとの関係を示す。突起１５２とシール摺動面１１２間の油膜厚さが薄すぎると摩擦係数μが増大し、逆に厚すぎると異物の侵入抑制効果を悪化させる可能性が出てくるので、最大高さ粗さＲｚを上回る油膜厚さを前提で最適な油膜厚さを設定すればよい。

図１６より、突起１５２間の間隔ｄが２．６ｍｍの場合、突起１５２とシール摺動面１１２との間には、計算上、約３μｍの油膜（１μｍ未満の最大高さ粗さＲｚを余裕で上回る）が形成され、２．６ｍｍより小さい場合に油膜が厚くなる傾向があることが分かり、また、２．６ｍｍ以下の場合に軸受回転トルクが低下傾向（すなわちシールトルクの低下傾向）を示すことが分かる。したがって、突起１５２間の間隔ｄは、２．６ｍｍ以下に設定することができる。なお、突起１５２間の間隔ｄが０．３ｍｍ未満になると、シールリップ１５１を金型で成形することが困難になるので、間隔ｄを０．３ｍｍ以上に設定することが好ましい。

図１７より、突起１５２のＲ寸法が０．１５ｍｍの場合、計算上、約３μｍの油膜が形成されることが分かる。したがって、突起１５２の高さｈを０．０５ｍｍに設定する場合、金型で成形することを考慮すると、突起１５２のＲ寸法を０．１５ｍｍ以上１．０未満に設定することが好ましい。また、突起１５２の高さｈを０．０５ｍｍに設定する場合、突起１５２の周方向幅ｗが突起１５２のＲ寸法に依存するので、突起１５２のＲ寸法を０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に設定することが好ましい。

これまでの計算結果等を踏まえ、第４の実施例では、図１２〜図１４に示すような突起１５２の高さｈが０．０５ｍｍに設定され、突起１５２間の間隔ｄが０．３ｍｍ以上２．６ｍｍ以下に設定され、突起１５２の周方向幅ｗが０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に設定され、かつ突起１５２のＲ寸法が０．１５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の範囲に設定されている。すなわち、シールリップ１５１には、前述のシール摺動面１１２の周速０．２ｍ／ｓ以上においてシールリップ１５１及びシール摺動面１１２間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で突起１５２が形成されている。なお、その周速０．２ｍ／ｓ未満のときは、突起１５２とシール摺動面１１２間が境界潤滑状態になる。周速０．２ｍ／ｓは、車両のトランスミッションにおいて停止から速やかに到達する速度であるから、軸受運転時間の略全時間においてシールリップ１５１及びシール摺動面１１２間を流体潤滑状態にすることができる。

このように、第４の実施例に係るシール付軸受１００は、軸受寿命に悪影響を及ぼすような粒径の異物の軸受内部空間への侵入をシール部材１５０によって防ぎつつ、シールリップ１５１及びシール摺動面１１２間の摺動の摩擦係数μを流体潤滑によって極限まで低減し、ひいては、シールトルクを顕著に低減して軸受回転トルクの低トルク化を著しく図ることができる（図７、図１３参照）。

さらに、第４の実施例に係るシール付軸受１００は、従来であればシールリップの摩耗やシールリップ及びシール摺動面間の摺動による発熱の問題が起こるようなシール摺動面の周速（例えば３０ｍ／ｓ以上）で運転される場合において、シールリップ１５１及びシール摺動面１１２間を直接接触のない流体潤滑状態とすることが可能なため、シールリップ１５１の摩耗を実質的に無くすと共に前述の発熱も抑えることができる。このため、第４の実施例に係るシール付軸受１００は、従来達成できなかったシール付軸受の高速運転の要求にも応えることが可能となる。

さらに、第４の実施例に係るシール付軸受１００は、突起１５２がＲ形状に形成されているので、シール部材１５０を外輪１２０に取り付ける際に突起１５２がシール摺動面１１２に擦られても、突起１５２が周方向に曲がってしまう懸念がなく、取り付け時にシールトルクの低減性能を損なう恐れがない。例えば、突起を尖った形状にした場合、シール部材の取り付け時にシール摺動面に擦られる多数の突起が周方向のどちら側に曲がるか分からず、シール摺動面との相対回転方向に対して適切なくさび状の隙間となる方へ全ての突起が曲がるように取り付けることは極めて困難である。不適切な向きに曲がった突起のところではくさび効果を満足に得ることができず、シールトルクの低減性能を損なうことになる。

第５の実施例を図１８〜図２０に基づいて説明する。第５の実施例は、第４の実施例から突起形状のみを変更したものであり、図１８に示すように、第５の実施例に係る突起２０１は、シールリップ２０２の先端２０３に向かって次第に低くなる形状となっている。なお、図１８は、自然状態におけるシールリップ２０２の突起２０１付近の拡大斜視図を描いたものである。突起２０１のＲ寸法（突起２０１の表面２０４における曲率半径）や曲率中心については、突起２０１をシールリップ２０２の先端２０３に向かって次第に低くするため、シールリップ２０２の先端２０３に向かって次第に突起２０１のＲ寸法を拡大し、かつ曲率中心を外部側へ移している。

その突起２０１の高さは、シールリップ２０２の先端２０３上で実質的に零となっている。このため、突起２０１は、シールリップ２０２の先端２０３上に及んでおらず、突起２０１とシールリップ２０２の先端２０３との間には、平坦な面２０５が存在している。このため、シールリップ２０２の先端２０３は、シールリップ２０２の軸受内部空間側で周方向全周に亘る面２０５と、シールリップ２０２の外部側で周方向全周に亘る表面の交わる境界線となっている。

シールリップ２０２を加硫成形する様子を図１９に示す。なお、図１９は、理解を容易にするために概略的に描いたものであり、シールリップ２０２の形状も大雑把に示している。シールリップ２０２の加硫成形は、芯金２０６にゴムシートを加硫成形することで行われる。この際、上型Ｍｐ１と下型Ｍｐ２とでゴムシートを挟み込み、シール部材のシールリップ２０２等のゴム部分を成形する。上型Ｍｐ１と下型Ｍｐ２を合せる上下方向は、軸方向に相当する。したがって、自然状態においてシールリップ２０２の内径を規定する先端２０３は、上型Ｍｐ１の転写面に接するシールリップ２０２の上面部と、下型Ｍｐ２の転写面に接するシールリップ２０２の下面部の境界線となるので、上型Ｍｐ１と下型Ｍｐ２の合わせ部であるパーティングラインＰｌ上に位置することになる。

今、シールリップの先端に突起が及んでいるモデルを仮想すると、図２０のようになる。この仮想モデルでは、シールリップ２０２’の先端２０３’上に突起２０１’を成形するための凹凸状がパーティングラインＰｌ上に存在するため、加硫後に図示のようなバリ２０７が発生し易い。バリ２０７が発生すると、軸受運転中にバリ２０７がシールリップ２０２’から離れると、オイルフィルタや潤滑油の循環経路の目詰まり原因となる。

一方、図１９に示すように、シールリップ２０２が突起２０１とシールリップ２０２の先端２０３との間に平坦な面２０５を有する形状の場合、パーティングラインＰｌ上に突起２０１を成形するための凹凸状が存在せず、図２０のようなバリ２０７が発生しない。このように、第５の実施例に係るシール部材２００は、シールリップ２０２を加硫成形する際にシールリップ２０２の先端２０３上にバリが発生しないようにすることができる。

なお、第５の実施例では、突起２０１がシールリップ２０２の先端２０３上で高さをもたず、突起２０１とシールリップ２０２の先端２０３との間に平坦な面２０５が存在する例を示したが、突起がシールリップの先端上で高さをもつ場合でも、突起がシールリップの先端に向かって次第に低くなる形状であれば、パーティングライン上において突起を成形するための凹凸状が穏やかになるので、シールリップの先端上においてバリを発生しにくくすることができる。

第６の実施例を図２１、図２２に基づいて説明する。第６の実施例に係るシール付軸受３００の内輪３１０は、周方向全周に亘って形成されたシール溝３１１を有する。内輪３１０及び外輪３２０間に形成された軸受内部空間の両端を密封するシール部材３３０、３４０は、外輪３２０のシール溝３２１、３２２に保持されている。

シール部材３３０、３４０は、アキシアルリップとして設けられたシールリップ３３１、３４１と、シールリップ３３１、３４１よりも外部側に位置する外側リップ３３２、３４２とを有する。シールリップ３３１、３４１と外側リップ３３２、３４２は、芯金３３３、３４３に付着する腰部から分岐している。

ここで、アキシアルリップは、径方向に沿ったシール摺動面又は径方向に対して４５°未満の鋭角の勾配をもったシール摺動面と密封作用を奏するシールリップであって、当該シール摺動面との間に軸方向の締め代をもったもののことをいう。なお、ラジアルリップは、軸方向に沿ったシール摺動面又は軸方向に対して４５°以内の鋭角の勾配をもったシール摺動面と密封作用を奏するシールリップであって、当該シール摺動面との間に径方向の締め代をもったもののことをいう。

シール部材３３０、３４０のシールリップ３３１、３４１に対して摺動するシール摺動面３１２、３１３は、シール溝３１１の溝底から軌道溝３１４側に向かって拡径する溝側面に存在しており、径方向に対して４５°未満の鋭角の勾配αをもっている。

内輪３１０の軌道溝３１４の両側に形成された一対の肩部３１５、３１６のうち、アキシアル荷重を受ける負荷側（図中右側）の肩部３１５が、反対の非負荷側（図中左側）の肩部３１６よりも高く形成されている。非負荷側の肩部３１６は、深溝玉軸受相当の肩高さになっている。したがって、シール付軸受３００は、深溝玉軸受の良好な低トルク性を奏するものでありながら、深溝玉軸受よりも優れたアキシアル荷重の負荷能力をもっている。

それら肩部３１５、３１６にシール摺動面３１２、３１３が形成されている。負荷側の肩部３１５の外径と非負荷側の肩部３１６の外径との間に大きな径差があるため、負荷側の肩部３１５に形成されたシール摺動面３１２の径と、非負荷側の肩部３１６に形成されたシール摺動面３１３の径とが相異している。すなわち、図中右側のシール摺動面３１２の径は、図中左側のシール摺動面３１３の径よりも大きい。このため、軸受運転中、図中右側のシール摺動面３１２の周速は、図中左側のシール摺動面３１３よりも高速になる。

また、軸受運転中、軸受内部空間では、前述の肩部３１５、３１６間の径差により、潤滑油を図中左側から右側へ送るポンプ作用が生じる。

シールリップ３３１、３４１の突起３３４、３４４は、加硫成形の際、径方向に沿った向きに形成されている。なお、図示では、シール摺動面３１２、３１３と突起３３４、３４４間の締め代を見せるため、自然状態に相当のシールリップ３３１、３４１の形状を描いている。突起３３４、３４４がシール摺動面３１２、３１３に軸方向から押し当てられることでシールリップ３３１、３４１が概ねシール摺動面３１２、３１３に沿うように傾き、突起３３４、３４４とシール摺動面３１２、３１３との間に前述のような油通路と、くさび状の隙間とが生じさせられる（図１４参照）。

図２１、図２２に示す外側リップ３３２は、シール溝３１１の外側の溝壁部３１４との間にラビリンスすきま３５０を形成する。このため、粒径５０μｍを超える異物は、外部からシール溝３１１内へ容易には侵入できない。

図中右側のシール部材３３０での突起３３４の数と、図中左側のシール部材３４０での突起３４４の数とが相異している。また、図中右側のシール部材３３０での突起３３４の周方向ピッチ角度と、図中左側のシール部材３４０での突起３４４の周方向ピッチ角度とが相異している。これら相違は、図中右側のシール部材３３０及びシール摺動面３１２間と、図中左側のシール部材３４０及びシール摺動面３１３間とで前述の周速差やポンプ作用による潤滑条件の相違があることから、これら左右の各間で形成される油膜を同等にすることと、厚すぎる油膜形成のために粒径５０μｍを超える異物の侵入が発生し易くならいないように最適にすることを目的として設定されている。したがって、第６の実施例に係るシール付軸受３００は、図中右側のシール部材３３０とシール摺動面３１２間と、図中左側のシール部材３４０とシール摺動面３１３間のそれぞれを適切に流体潤滑状態として低トルク化と異物侵入の抑制とを両立させることができる。

また、第６実施例に係るシール付軸受３００は、ラビリンスすきま３５０の形成によって、シールリップ３３１、３４１への異物到達を困難にしているので、低トルク化を阻害
しないように異物侵入をより抑制することができる。一般に、アキシアルリップとして設けられたシールリップは、ラジアルリップとして設けられたシールリップに比べて、軸受運転中に起こす軸方向の移動量が大きく、その最大移動時に対応のシール摺動面との間に隙間が大きく開くことがある。このため、アキシアルリップとしてシールリップを設けることは、異物侵入に対して不利となる。第６の実施例では、そのようなアキシアルリップであるシールリップ３３１、３４１の不利をラビリンスすきま３５０によるシール効果で補うことができるので、ラジアルリップとして設けられた第１〜第５の実施例に対して大きく軸受寿命が劣る懸念はない。

第７の実施例を図２３に基づいて説明する。第７の実施例に係るシール付軸受４００は、内輪４１０と、外輪４２０と、内輪４１０及び外輪４２０の軌道溝４１１、４２１間に介在する複数の玉４３０と、内輪４１０及び外輪４２０間に形成された軸受内部空間の両端を密封する二つのシール部材４４０、４５０とを備え、内輪４１０の軌道溝４１１の両側に形成された一対の肩部４１２、４１３のうち、アキシアル荷重を受ける負荷側の肩部４１２が、反対の非負荷側の肩部４１３よりも高く形成されている玉軸受という点で第６の実施例と共通するものであって、シール部材４４０、４５０が、ラジアルリップとして設けられたシールリップ４４１、４５１を有する点で第４の実施例と共通するものとなっている。

内輪４１０は、シール溝をもたず、負荷側の肩部４１２の外径を規定する円筒面状のシール摺動面４１４と、非負荷側の肩部４１３の外径を規定する円筒面状のシール摺動面４１５とを有する。図中右側のシール摺動面４１４と図中左側のシール摺動面４１５との間の径差は、第６の実施例と同程度であり、軸受運転中の周速差も同程度となる。このため、図中右側のシール部材４４０と図中左側のシール部材４５０との間での突起４４２、４５２の数や周方向ピッチ角度の相違が第６の実施例と同程度である。これにより、第７の実施例に係るシール付軸受４００においても、シール部材４４０とシール摺動面４１４との間、シール部材４５０とシール摺動面４１５との間で、油膜を最適かつ同等に形成して流体潤滑状態にする低トルク化と、異物侵入の抑制とを両立させている。

第８の実施例を図２４に基づいて説明する。第８の実施例は、円すいころ軸受にこの発明を適用したものである。図２３に示すように、第８の実施例に係るシール付軸受５００は、軌道面５１１、大つば５１２及び小つば５１３を有する内輪５１０と、軌道面５２１を有する外輪５２０と、内輪５１０及び外輪５２０の軌道面５１１、５２１間に介在する複数の円すいころ５３０と、内輪５１０及び外輪５２０間に形成された軸受内部空間の両端を密封する二つのシール部材５４０、５５０とを備える円すいころ軸受となっている。

大つば５１２は、軸受運転中、円すいころ５３０の大端面を案内し、アキシアル荷重を受ける。小つば５１３は、大つば５１２よりも小さな外径をもち、円すいころ５３０の小端面を受けて円すいころ５３０の内輪５１０からの脱落を防止する。

外輪５２０はシール溝をもたず、シール部材５４０、５５０の芯金が外輪５２０の内周端部に圧入嵌合されている。

シール部材５４０、５５０は、ラジアルリップとして設けられたシールリップ５４１、５４２を有する。図中右側のシール部材５４０のシールリップ５４１に対して周方向に摺動するシール摺動面５１４は、内輪５１０の大つば５１２の外径を規定する円筒面状に形成されている。図中左側のシール部材５５０のシールリップ５５１に対して周方向に摺動するシール摺動面５１５は、小つば５１３の外径を規定する円筒面状に形成されている。大つば５１２に形成されたシール摺動面５１４と、小つば５１３に形成されたシール摺動面５１５との間に大きな径差があるため、軸受運転中、図中右側のシール摺動面５１４の周速は、図中左側のシール摺動面５１５よりも高速になる。また、軸受運転中、軸受内部空間では、前述の径差により、潤滑油を図中左側から右側へ送るポンプ作用が生じる。

シールリップ５４１、５５１に形成された突起５４２、５５２により、図１４のような油通路及びくさび状の隙間が生じさせられるので、シールリップ５４１及びシール摺動面５１４間、シールリップ５５１及びシール摺動面５１５間をそれぞれ流体潤滑状態にすることが可能となっている。

ここで、図中右側のシール部材５４０での突起５４２の数と、図中左側のシール部材５５０での突起５４２の数とが相異している。また、図中右側のシール部材５４０での突起５４２の周方向ピッチ角度と、図中左側のシール部材５５０での突起５４２の周方向ピッチ角度とが相異している。これら相違は、図中右側のシール部材５４０及びシール摺動面５１４間と、図中左側のシール部材５５０及びシール摺動面５１５間とで前述の周速差やポンプ作用による潤滑条件の相違があることから、これら左右の各間で形成される油膜を同等にすること、及び、最適にすることを目的として設定されている。

図２５に、突起５４２、５５２間の間隔ｄと、理論油膜厚さとの関係を示す。この計算結果では、小つば５１３側（図中で「小端面側」と表示）で突起５５２間の間隔ｄ（図中で「ピッチ間隔」と表示）が６．４ｍｍのときの理論油膜厚さが４．０μｍとなり、大つば５１２側（図中で「大端面側」と表示）で突起５４２間の間隔ｄ（図中で「ピッチ間隔」と表示）が１１．５ｍｍのときの理論油膜厚さが４．０μｍとなる。この計算結果から明らかなように、突起間の間隔ｄに関するパラメータである突起数や周方向ピッチ角度に相異をもたせることにより、シールリップ５４１及びシール摺動面５１４間、シールリップ５５１及びシール摺動面５１５間で同等の厚さの油膜を形成することができる。

また、シールリップ５４１及びシール摺動面５１４間の隙間、シールリップ５５１及びシール摺動面５１５間の隙間が、厚すぎる油膜形成のために０．０５ｍｍを大きく超える広がりをもってしまうと、粒径５０μｍを超える異物の侵入が発生し易くなる。このような問題が起きないような油膜厚さを決め、突起間の間隔ｄに関するパラメータである突起数や周方向ピッチ角度に相異をもたせることにより、図中右側のシール部材５４０及びシール摺動面５１４間、図中左側のシール部材５５及びシール摺動面５１５間のいずれでも最適な厚さの油膜を形成することができる。

このように、第８の実施例に係るシール付軸受５００は、第６の実施例及び第７の実施例と同様、図中右側のシール部材５４０とシール摺動面５１４間と、図中左側のシール部材５５０とシール摺動面５１５間のそれぞれを適切に流体潤滑状態として低トルク化と異物侵入の抑制とを両立させることができる。

また、従来、円すいころ軸受においては、玉軸受よりもトルクが大きい問題があり、そのためシール部材を設けない場合もあった。この場合、その形状に由来したポンピング作用により軸受内部へ潤滑剤が流入して、潤滑剤の撹拌抵抗が大きくなることや、潤滑剤と一緒に異物も流入するので、異物により円すいころ軸受の転動面に傷が付かないように内外輪に特殊熱処理等の硬化処理を必要とすることがあった。これに対し、シール付軸受５００は、前述の流体潤滑で達成される低トルク化により、円すいころ軸受においてシール部材５４０、５５０を設けることができるようになる。また、シール部材５４０、５５０を設けると、ポンピング作用による軸受内部への潤滑剤の流入を抑制し、潤滑剤の撹拌抵抗を抑えることで、円すいころ軸受自身の低トルク化を実現できる。さらに、潤滑剤と一緒に流入する異物をシール部材５４０、５５０によって防ぐことで、内外輪５１０、５２０への特殊処理を不要とし、コストの低減も実現できる。

図２６に、車両のトランスミッションの回転部を支持する転がり軸受として、この発明に係るシール付軸受を使用した例を示す。図示のトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転部（例えば入力軸Ｓ１および出力軸Ｓ２）を回転可能に支持するシール付軸受Ｂとして、上述の実施例のようなシール付軸受を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸Ｓ１と、入力軸Ｓ１と平行に設けられた出力軸Ｓ２と、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に回転を伝達する複数のギア列Ｇ１〜Ｇ４と、各ギア列Ｇ１〜Ｇ４と入力軸Ｓ１または出力軸Ｓ２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギア列Ｇ１〜Ｇ４を切り替え、これにより、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸Ｓ２の回転は出力ギアＧ５に出力され、その出力ギアＧ５の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２は、それぞれシール付軸受Ｂで回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギアの回転に伴う潤滑油のはね掛けにより、又はハウジングＨの内部に設けられたノズル（図示省略）からの潤滑油の噴射により、はね掛け又は噴射された潤滑油が各シール付軸受Ｂの側面にかかるようになっている。

今回開示された実施形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 転がり軸受
２、１５０、３３０、３４０、４４０、４５０、５４０、５５０ シール部材
３、１１０、３１０、４１０、５１０ 内輪
４、１２０、３２０、４２０、５２０ 外輪
５ 転動体
６ 軸受内部空間
７ 回転軸（回転部）
８、３１１、３２１、３２２ シール溝
９、１５１、２０２、３３１、３４１、４４１、４５１、５４１、５５１ シールリップ１０、１１２、３１２、３１３、４１４、４１５、５１４、５１５ シール摺動面
１１、１５５、２０６、３３３、３４３ 芯金
１２ 内径部
１３ 加硫ゴム材
１４、１５２、２０１、３３４、３４４、４４２、４５２、５４２、５５２ 突起
１５、１６０ 油通路
１６、１５４、２０４ 表面
２１ 溝
３１、３２ 微小凹部
１００、３００、４００、５００、Ｂ シール付軸受
１１１、１２１、３１４、４１１、４２１ 軌道溝
１４０、４３０ 玉
１５３、２０３ 先端
２０５ 面
３１５、３１６、４１２、４１３ 肩部
３３２、３４２ 外側リップ
３５０ ラビリンスすきま
５１１、５２１ 軌道面
５１２ 大つば
５１３ 小つば
５３０ 円すいころ
Ｓ１ 入力軸（回転部）
Ｓ２ 出力軸（回転部）

Claims (9)

1. 軸受内部空間及び外部間を区切るシール部材と、
   前記シール部材に設けられたシールリップと、
   前記シールリップに対して周方向に摺動するシール摺動面と、
   前記シールリップの少なくとも周方向一箇所に形成され、前記軸受内部空間及び外部間に亘って連通する油通路を前記シール摺動面及び当該シールリップ間に生じさせる突起と、を備え、
   前記シールリップに、当該シールリップ及び前記シール摺動面間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で前記突起が形成されているシール付軸受。
2. 前記突起が、周方向全周に亘って均一間隔で配置されている請求項１に記載のシール付軸受。
3. 前記突起の少なくとも一箇所に周方向へ延びた溝が形成されている請求項１又は２に記載のシール付軸受。
4. 前記突起と前記シール摺動面間の隙間は、油通路側で大、突起側で小のくさび状に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のシール付軸受。
5. 前記突起が、周方向と直交する向きに延びており、当該突起が、周方向幅の両端から周方向幅の中央に向かって次第に前記シール摺動面に接近するＲ形状になっている請求項１から４のいずれか１項に記載のシール付軸受。
6. 前記シールリップが、芯金の少なくとも内径部に付着した加硫ゴム材により形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載のシール付軸受。
7. 前記シールリップがラジアルリップになっている請求項１から６のいずれか１項に記載のシール付軸受。
8. 前記シール摺動面及び前記突起の少なくとも一方に、ショットピーニングによる凹凸が形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載のシール付軸受。
9. 車両のトランスミッション、ディファレンシャル、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、工作機械、風力発電機及びホイール軸受の中のいずれか一つの回転部を支持する請求項１から８のいずれか１項に記載のシール付軸受。

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