JP2022149318A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】幅方向寸法を大きくすることなく、軸受空間への潤滑材の供給量の減少を抑制可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受は、環状のシール部材１７を備える。環状のシール部材１７は外輪と内輪とに挟まれた軸受空間を閉じるように外輪と内輪との間に配置される。シール部材１７の表面は、マーク１９Ｍとしての第１部分と、第１部分の周囲に配置され第１部分に対して凹んでいる第２部分である凹部１９Ｒとを含む。軸受空間には潤滑材が封入されている。軸受空間に封入される潤滑材の体積は、軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。【選択図】図２

Description

本開示は転がり軸受に関するものであり、特にシール部材により空間が密封された密封型の転がり軸受に関するものである。

従来より、自動車用のトランスミッションまたは補機部品に使用される深溝玉軸受（転がり軸受）には、たとえばゴムシールと呼ばれるシール部材が装着されている。シール部材は、たとえば特開２０１４－２５５０５号公報（特許文献１）に開示されている。シール部材は、深溝玉軸受などの軸受空間内への異物の侵入およびそれに伴う短寿命を防ぐ。シール部材には、その転がり軸受のトレサビリティを示す表示が記されている。つまりシール部材には社名、品名、原産国などが表示されている。

特開２０１４－２５５０５号公報

特開２０１４－２５５０５号公報の転がり軸受は、保持器が転動体と対向する面と反対側の面が凸部を形成している。これにより、転がり軸受の軸方向（幅方向）の、保持器の凸部とシール部材との間隔が狭くなる。保持器とシール部材との間隔が狭くなれば、外輪と内輪とに挟まれた、潤滑材を供給可能な領域すなわち軸受空間の容積が減り、供給できる潤滑材の量が減る。潤滑材の量の減少による軸受部品の損傷を避けるためには、転がり軸受の幅方向の寸法を大きくすることが好ましい。しかし寸法を大きくすれば製造コストが高騰する場合がある。

本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、幅方向寸法を大きくすることなく、軸受空間への潤滑材の供給量の減少を抑制可能な転がり軸受を提供することである。

本開示に従った転がり軸受は、外輪と、内輪と、環状のシール部材とを備える。内輪は外輪の内側に外輪と間隔をあけて配置される。環状のシール部材は外輪と内輪とに挟まれた軸受空間を閉じるように外輪と内輪との間に配置される。シール部材の表面は、マークとしての第１部分と、当該第１部分の周囲に配置され第１部分に対して凹んでいる第２部分とを含む。軸受空間には潤滑材が封入されている。軸受空間に封入される潤滑材の体積は、軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。

本開示によれば、幅方向寸法を大きくすることなく、軸受空間への潤滑材の供給量の減少を抑制可能な転がり軸受を提供できる。

実施の形態１に係る深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。 図１中の点線で囲まれた領域ＩＩに配置されるシール部材の概略拡大断面図である。 実施の形態１のシール部材を図１中の矢印で示す方向ＩＩＩから見た概略平面図である。 図３中の点線で囲まれた領域ＩＶの概略拡大平面図である。 図１の深溝玉軸受の静止空間容積を説明するための概略断面図である。 比較例に係る深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。 図６中の点線で囲まれた領域ＶＩＩに配置されるシール部材の概略拡大断面図である。 マニュアルトランスミッションの構成を示す概略断面図である。 オルタネータの構成を示す概略断面図である。 転がり軸受が搭載される電動垂直離着陸機の斜視図である。 図１０の電動垂直離着陸機における回転翼支持構造を示す断面図である。

以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、実施の形態１に係る転がり軸受である深溝玉軸受１は、外輪１１と、内輪１２と、複数の転動体１３と、保持器１４と、シール部材１７とを主に備えている。

外輪１１には円環状の外輪軌道面１１Ａが形成されている。内輪１２は、外輪１１の内側に、外輪１１と（径方向ＲＡについて）間隔をあけて配置されている。内輪１２には円環状の内輪軌道面１２Ａが形成されている。複数の転動体１３は球体であり、その表面には転動面１３Ａが形成されている。外輪１１、内輪１２および転動体１３は軸受部品であり、外輪軌道面１１Ａ、内輪軌道面１２Ａおよび転動面１３Ａは、これらの軸受部品の接触面である。転動体１３は転動面１３Ａを有し、転動面１３Ａにおいて外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａの各々に接触する。複数の転動体１３は、円環状の保持器１４により周方向について互いに間隔をあけて配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。保持器１４には複数のポケット３０と呼ばれる開口部が形成されており、複数のポケット３０のそれぞれに転動体１３が１個ずつ収納される。これにより、複数の転動体１３が、外輪１１などの円環形状の周方向に間隔をあけて保持される。

以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。つまり外輪１１および内輪１２は、図１中に左右方向に延びる一点鎖線で示す中心軸を中心として回転する。この中心軸の延びる方向を軸方向ＡＸとする。また円環状の外輪１１および内輪１２の径の延びる方向は、図１中に上下方向に延びる一点鎖線で示す方向であり、この方向を径方向ＲＡとする。外輪１１などの軸受部品における径方向ＲＡについての位置は、軸方向ＡＸを示す中心軸からの距離である。

外輪１１には第１シール溝２０が形成されている。第１シール溝２０は、外輪１１の内周面（内径面）の、軸方向ＡＸについての両端部（左右の端部）に形成されている。一方、内輪１２には第２シール溝２１が形成されている。第２シール溝２１は、内輪１２の外周面（外径面）の、軸方向ＡＸについての両端部（左右の端部）に形成されている。

シール部材１７は、外輪１１と内輪１２とに挟まれた軸受空間を閉じるように、外輪１１と内輪１２との間に配置されている。つまり、内輪１２は外輪１１と径方向ＲＡについて間隔をあけて配置されるため、外輪１１と内輪１２との間隔の部分に軸受空間が存在する。この軸受空間が深溝玉軸受１の外側に露出しないようにする観点から、軸受空間の軸方向ＡＸの両端部にシール部材１７が配置される。外輪１１と、内輪１２と、軸方向ＡＸに間隔をあけて配置される１対のシール部材１７とにより、閉じられた軸受空間が形成される。軸受空間は軸方向ＡＸからの平面視において、外輪１１および内輪１２と同様の環状である。このため軸受空間を塞ぐシール部材１７は環状である。

環状であるシール部材１７の径方向ＲＡの外端部（図１の最上部）は、外輪１１の第１シール溝２０にはめ込まれている。これにより、シール部材１７の径方向ＲＡの内端部（図１の最下部）が、内輪１２の第２シール溝２１の底面に接触している。この第２シール溝２１に接触しているシール部材１７の部分は、後述するリップ部１９Ｄである。

図２は、図１中の点線で囲まれた領域ＩＩに配置されるシール部材の概略拡大断面図である。図２を参照して、シール部材１７は、芯金１８と、被覆部１９とを含む。芯金１８は、熱伝導性を有する金属から構成される。芯金１８は、平板部１８Ａと、突出部１８Ｂと、傾斜部１８Ｃとを含む。平板部１８Ａは、径方向ＲＡとほぼ平行に延在している。突出部１８Ｂは、平板部１８Ａの外輪１１と同じ側に連なっており、平板部１８Ａから軸方向ＡＸとほぼ平行な方向に向かって突出する部分である。言い換えれば突出部１８Ｂは、軸方向ＡＸについて転動体１３が配置される側（深溝玉軸受１の中央側）に向かって突出する部分である。傾斜部１８Ｃは、平板部１８Ａの内輪１２と同じ側に連なっており、平板部１８Ａに対して傾斜する方向に延在している。軸方向ＡＸに対して平行な図２の断面において、傾斜部１８Ｃの延在方向は、たとえば軸方向ＡＸおよび径方向ＲＡの双方に対して傾斜する方向である。突出部１８Ｂの先端部（突出部１８Ｂのうち最も平板部１８Ａから離れた端部）は、傾斜部１８Ｃの先端部（傾斜部１８Ｃのうち最も平板部１８Ａから離れた端部）よりも、軸方向ＡＸについて転動体１３に近い中央側に配置されてもよい。また突出部１８Ｂは傾斜部１８Ｃよりも長く延びてもよい。

被覆部１９は、シール部材１７のうち、軸受空間を外部に対して閉じるための部材である。被覆部１９は、軸方向ＡＸにおいて芯金１８よりも外側に位置している。被覆部１９は、被マーキング部１９Ａと、外輪側被覆部１９Ｂと、内輪側被覆部１９Ｃとを有する。

図３は、実施の形態１のシール部材を図１中の矢印で示す方向ＩＩＩから見た概略平面図である。言い換えれば図３におけるＩＩ－ＩＩ線に沿う部分が、図２の概略拡大断面図で示される。図４は、図３中の点線で囲まれた領域ＩＶの概略拡大平面図である。図１、図２、図３および図４を参照して、被マーキング部１９Ａは、径方向ＲＡとほぼ平行に延在している。被マーキング部１９Ａは、軸方向ＡＸにおける平板部１８Ａの外側に接している。

被マーキング部１９Ａの、軸方向ＡＸにおける平板部１８Ａと反対側の表面上には、たとえば図３および図４中で丸型を有するマーク１９Ｍが表示されている。マーク１９Ｍは、マークとして表示するために形成された第１部分である。マーク１９Ｍの周囲に、第２部分としての凹部１９Ｒが配置されている。第２部分としての凹部１９Ｒは、第１部分であるマーク１９Ｍに対してシール部材１７の被マーキング部１９Ａの表面が凹んでいる。凹部１９Ｒは被マーキング部１９Ａの表面の一部であり、凹部１９Ｒ内の一部にマーク１９Ｍが形成されている。

凹部１９Ｒは、被マーキング部１９Ａが部分的に他の領域に比べて図２の左側すなわち平板部１８Ａ側に凹んでいる。このため図２の左右方向（軸方向ＡＸ）に沿う被覆部１９の厚みは、凹部１９Ｒにおいて、凹部１９Ｒ以外の領域よりも薄い。一方、マーク１９Ｍおよび、凹部１９Ｒの外側の被マーキング部１９Ａの領域は、いずれもその表面が凹むように形成されていない。したがってマーク１９Ｍは、凹部１９Ｒの外側の被マーキング部１９Ａの領域と、平板部１８Ａからの図２左右方向の距離はほぼ等しい。つまりマーク１９Ｍは、その軸方向ＡＸに沿う厚みが、凹部１９Ｒの外側の被マーキング部１９Ａの領域とほぼ等しい。

以上のように、マーク１９Ｍ自身は被マーキング部１９Ａの表面に対して何ら加工されず表面の位置も基準の位置から変わらないが、その周囲が凹部１９Ｒとして凹んでいる。これにより、マーク１９Ｍは周囲よりも相対的に突起した形状として表示されたもののように視認できる。マーク１９Ｍは、深溝玉軸受１のトレサビリティを示す表示（社名、品名、原産国など）である。

外輪側被覆部１９Ｂは、外輪１１と芯金１８（突出部１８Ｂ）との間に設けられている。外輪側被覆部１９Ｂの一部は、第１シール溝２０内に配置されている。外輪側被覆部１９Ｂは、第１シール溝２０内において、外輪１１と接している。外輪側被覆部１９Ｂが外輪１１と接する部分の表面は曲面状（図１の断面図においてたとえば円弧状）であってもよい。この曲面状の部分の一部が、たとえば第１シール溝２０の内表面の一部に食い込み、図１の断面図において互いに重なる態様となってもよい。これにより外輪側被覆部１９Ｂは第１シール溝２０に密着し、シール部材１７として機能する。内輪側被覆部１９Ｃは、内輪１２と芯金１８（傾斜部１８Ｃ）との間に設けられている。内輪側被覆部１９Ｃの一部は、第２シール溝２１内に配置されている。内輪側被覆部１９Ｃは、その径方向ＲＡの内端部にリップ部１９Ｄが形成されている。リップ部１９Ｄは内輪側被覆部１９Ｃが軸方向ＡＸについて複数の領域に枝分かれした領域である。図１では、内輪側被覆部１９Ｃはリップ部１９Ｄにおいて２つの領域に分かれている。ただしリップ部１９Ｄにおける枝分かれする領域の数は任意であり、３以上であってもよい。図１における２つに分かれたリップ部１９Ｄのうち軸方向ＡＸ内側のリップ部１９Ｄの先端は、内輪軌道面１２Ａの軸方向ＡＸの外側のうち、外側に向かうにつれ、第２シール溝２１が径方向ＲＡの中央側（図１の下側）に向けて傾斜する部分に接触している。また軸方向ＡＸ外側のリップ部１９Ｄの先端は、内輪軌道面１２Ａの軸方向ＡＸの外側のうち、外側に向かうにつれ、第２シール溝２１が径方向ＲＡの外側（図１の上側）に向けて傾斜する部分に接触している。このリップ部１９Ｄの接触する部分が、たとえば第２シール溝２１の内表面の一部に食い込み、図１の断面図において互いに重なる態様となってもよい。これにより内輪側被覆部１９Ｃは第２シール溝２１に密着し、シール部材１７として機能する。

被覆部１９は、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ化ビニリデン系ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびウレタンゴム（ＡＵ／ＥＵ）からなる群から選択されるいずれかからなる。このようにすれば、被覆部１９の弾性を利用して、被覆部１９による軸受空間の外部に対する封止性を高め、軸受空間内の後述するグリース４１の軸受空間外への漏れを確実に抑制できる。

本実施の形態の深溝玉軸受１において、外輪１１と内輪１２とに挟まれた軸受空間には、潤滑材としてのたとえばグリース４１が封入されている。軸受空間に封入されるグリース４１の体積は、軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。

軸受全空間容積とは、外輪１１と、内輪１２と、これらの軸方向ＡＸの両端開口部に設けられた１対のシール部材１７により囲まれた軸受内空間（密封空間）の容積から、転動体１３および保持器１４の容積を差し引いたものである。つまり軸受全空間容積は、深溝玉軸受１が停止している状態での空間容積である。図５は、図１の深溝玉軸受の静止空間容積を説明するための概略断面図である。図５を参照して、静止空間容積とは、外輪１１と、内輪１２と、１対のシール部材１７とにより囲まれる軸受空間のうち、軸受の回転時に転動体１３および保持器１４が通過しない領域の容積である。なお図５ではマーク１９Ｍおよび凹部１９Ｒを省略している。

次に、図６～図７の比較例を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。

図６は、比較例に係る深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。図７は、図６中の点線で囲まれた領域ＶＩＩに配置されるシール部材の概略拡大断面図である。図６および図７を参照して、比較例においては、シール部材１７のマーク１９Ｍは、シール部材１７の被覆部１９（被マーキング部１９Ａ）が部分的に他の領域よりも軸方向ＡＸの外側に突出されている。この突出した形状のマーク１９Ｍは、被覆部１９をゴムから形成する際に、金型加工により形成される。マーク１９Ｍはそれ以外の被マーキング部１９Ａに比べ、その表面が軸方向ＡＸに寸法Ｗ３だけ突起している。このため寸法Ｗ３を考慮し、マーク１９Ｍの表面が外輪１１、内輪１２の軸方向ＡＸの最も外側の端面に比べて軸方向ＡＸの外側に突出しない設計とする必要がある。これは仮にマーク１９Ｍが軸方向ＡＸの端面から突出すれば、マーク１９Ｍが深溝玉軸受１の相手部品（マーク１９Ｍと対向する部品）と干渉（接触）する。これにより被覆部１９のトルクが大きくなったり、被覆部１９が摩耗し異物が形成されたりする不具合が生じ得る。このような不具合が生じれば、深溝玉軸受１のユニットとしての性能が低下する。

上記の課題に対しては、マーク１９Ｍが軸方向ＡＸの内側（径方向ＲＡを示す一点鎖線側）に配置されるよう、シール部材１７を軸方向ＡＸの内側にシフトすることが好ましい。しかしこれにより、保持器１４とシール部材１７とが接触するという新たな課題が生じる。このためシール部材１７が軸方向ＡＸの内側に移動すれば、各部材の寸法精度、軸方向ＡＸの隙間などを考慮した上で、シール部材１７と保持器１４とが干渉しない設計とする必要がある。さらに、シール部材１７が軸方向ＡＸの内側に移動すれば、軸受空間の容積が減少するため、封入できるグリース４１の量が減少するという新たな課題も生じる。

上記の不具合および新たな課題を全て解決するためには、深溝玉軸受１の軸方向ＡＸ（幅方向）寸法を拡大する必要が生じる。しかしこれにより製造コストが増大するとともに、シール部材１７に対向する相手部品を見直す必要が生じるという新たな課題がある。以上の各不具合、課題は、シール部材１７の代わりに保持器１４に凸部を形成した場合にも同様に生じる。

そこで本実施の形態の深溝玉軸受１は、以下の構成を有する。深溝玉軸受１は、外輪１１と、内輪１２と、環状のシール部材１７とを備える。内輪１２は、外輪１１の内側に外輪１１と間隔をあけて配置される。シール部材１７は、外輪１１と内輪１２とに挟まれた軸受空間を閉じるように外輪１１と内輪１２との間に配置される。シール部材１７の表面は、第１部分としてのマーク１９Ｍと、第１部分の周囲に配置され第１部分に対して凹んでいる第２部分すなわち凹部１９Ｒとを含む。軸受空間には潤滑材としてのグリース４１が封入されている。軸受空間に封入される潤滑材（グリース４１）の体積は、軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。

マーク１９Ｍは被覆部１９における凹部でも凸部でもない。しかしマーク１９Ｍの周囲に凹部１９Ｒが形成される。これにより凹部１９Ｒに対して相対的にマーク１９Ｍが突出するような態様となるために、マーク１９Ｍとしての表示機能が発揮される。つまり本実施の形態では、図１および図２のように、マーク１９Ｍが形成された被マーキング部１９Ａには突出部が形成されない。このためたとえば図１での保持器１４の内径側端部における保持器１４とシール部材１７との軸方向ＡＸの寸法Ｗ１を、図６の比較例における当該部分の寸法Ｗ２よりも大きくできる。図６の寸法Ｗ２は、マーク１９Ｍの突出する寸法Ｗ３の分だけ、寸法Ｗ１よりも小さくなっているためである。したがって、軸受空間を大きくするために深溝玉軸受１の幅方向寸法を大きくする必要がない。つまり、本実施の形態によれば、深溝玉軸受１の幅方向寸法を大きくすることなく、軸受空間を拡張させ、グリース４１の供給量を軸受空間内が潤滑不足とならない程度に増加できる。その結果、図６の比較例にて発生し得る、シール部材１７の保持器１４側への接近によるシール部材１７と保持器１４との干渉を抑制できる。

ただし、たとえ軸受空間が拡張されても、当該軸受空間に封入されるグリース４１の体積を適正にすることが必要である。たとえば軸受空間内のグリース４１の封入量が少なければ、外輪１１などの軸受部品が潤滑不足となる。その結果、転動体１３と外輪１１または内輪１２とが金属接触し摩耗することで、軸受部品が短寿命となる。逆に軸受空間内のグリース４１の封入量が過剰に多ければ、深溝玉軸受１の回転時にグリース４１が軸受空間から外部に漏れたり、グリース４１の攪拌抵抗が増加することにより軸受のトルクが増加したりする可能性がある。

そこで、軸受空間に封止されるグリース４１の体積を、軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、軸受空間の静止空間容積以下とすることが好ましい。これにより、軸受部品の摩耗、グリース４１の漏れ、軸受のトルク増加のいずれも解消できる。なお当該グリース４１の体積は、軸受空間の軸受全空間容積の３０％以上であってもよく、４０％以上であることが好ましい。さらにその中でも、軸受空間の軸受全空間容積の５０％以上であることがいっそう好ましい。また当該グリース４１の体積は、軸受空間の静止空間容積の９０％以下であってもよく、８０％以下であることが好ましい。さらにその中でも、軸受空間の軸受全空間容積の７０％以下であることがいっそう好ましい。

なおグリース４１の体積が軸受の全空間容積および静止空間容積のうちどの程度を占めるかについては、次のようにして算出される。グリース４１が封入されていない状態と、グリース４１が封入された状態との、それぞれの状態で深溝玉軸受１の総重量を測定し、両者の差によりグリース４１の封入量が求められる。

以上においては転がり軸受の一例として深溝玉軸受１を用いた説明がなされている。しかし本実施の形態の転がり軸受は深溝玉軸受に限られない。本実施の形態の転がり軸受は、深溝玉軸受以外の他の種類の軸受に適用されてもよい。具体的には、本実施の形態の特徴を有する転がり軸受は、たとえば円錐ころ軸受、円筒ころ軸受、およびニードルころ軸受のいずれかに適用されてもよい。

（実施の形態２）
次に、上記実施の形態１における転がり軸受の用途の一例について説明する。当該転がり軸受は、たとえば自動車のトランスミッションに適用可能である。図８は、マニュアルトランスミッションの構成を示す概略断面図である。図８を参照して、マニュアルトランスミッション１００は、常時噛合い式のマニュアルトランスミッションであって、入力シャフト１１１と、出力シャフト１１２と、カウンターシャフト１１３と、ギア（歯車）１１４ａ～１１４ｋと、ハウジング１１５とを備えている。

入力シャフト１１１は、深溝玉軸受１によりハウジング１１５に対して回転可能に支持されている。この入力シャフト１１１の外周にはギア１１４ａが形成され、内周にはギア１１４ｂが形成されている。

一方、出力シャフト１１２は、一方側（図中右側）において深溝玉軸受１によりハウジング１１５に回転可能に支持されているとともに、他方側（図中左側）において転がり軸受１２０Ａにより入力シャフト１１１に回転可能に支持されている。この出力シャフト１１２には、ギア１１４ｃ～１１４ｇが取り付けられている。

ギア１１４ｃおよびギア１１４ｄはそれぞれ同一部材の外周と内周に形成されている。ギア１１４ｃおよびギア１１４ｄが形成される部材は、転がり軸受１２０Ｂにより出力シャフト１１２に対して回転可能に支持されている。ギア１１４ｅは、出力シャフト１１２と一体に回転するように、かつ出力シャフト１１２の軸方向にスライド可能なように、出力シャフト１１２に取り付けられている。

また、ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇの各々は同一部材の外周に形成されている。ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇが形成されている部材は、出力シャフト１１２と一体に回転するように、かつ出力シャフト１１２の軸方向にスライド可能なように、出力シャフト１１２に取り付けられている。ギア１１４ｆおよびギア１１４ｇが形成されている部材が図中左側にスライドした場合には、ギア１１４ｆはギア１１４ｂと噛合い可能であり、図中右側にスライドした場合にはギア１１４ｇとギア１１４ｄとが噛合い可能である。

カウンターシャフト１１３には、ギア１１４ｈ～１１４ｋが形成されている。カウンターシャフト１１３とハウジング１１５との間には、２つのスラストニードルころ軸受２が配置され、これによってカウンターシャフト１１３の軸方向の荷重（スラスト荷重）が支持されている。ギア１１４ｈは、ギア１１４ａと常時噛合っており、かつギア１１４ｉはギア１１４ｃと常時噛合っている。また、ギア１１４ｊは、ギア１１４ｅが図中左側にスライドした場合に、ギア１１４ｅと噛合い可能である。さらに、ギア１１４ｋは、ギア１１４ｅが図中右側にスライドした場合に、ギア１１４ｅと噛合い可能である。

次に、マニュアルトランスミッション１００の変速動作について説明する。マニュアルトランスミッション１００においては、入力シャフト１１１に形成されたギア１１４ａと、カウンターシャフト１１３に形成されたギア１１４ｈとの噛み合わせによって、入力シャフト１１１の回転がカウンターシャフト１１３へ伝達される。そして、カウンターシャフト１１３に形成されたギア１１４ｉ～１１４ｋと出力シャフト１１２に取り付けられたギア１１４ｃ、１１４ｅとの噛み合わせ等によって、カウンターシャフト１１３の回転が出力シャフト１１２へ伝達される。これにより、入力シャフト１１１の回転が出力シャフト１１２へ伝達される。

入力シャフト１１１の回転が出力シャフト１１２へ伝達される際には、入力シャフト１１１およびカウンターシャフト１１３の間で噛合うギアと、カウンターシャフト１１３および出力シャフト１１２の間で噛合うギアとを変えることによって、入力シャフト１１１の回転速度に対して出力シャフト１１２の回転速度を段階的に変化させることができる。また、カウンターシャフト１１３を介さずに入力シャフト１１１のギア１１４ｂと出力シャフト１１２のギア１１４ｆとを直接噛合わせることによって、入力シャフト１１１の回転を出力シャフト１１２へ直接伝達することもできる。

以下に、マニュアルトランスミッション１００の変速動作をより具体的に説明する。ギア１１４ｆがギア１１４ｂと噛合わず、ギア１１４ｇがギア１１４ｄと噛合わず、かつギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合う場合には、入力シャフト１１１の駆動力は、ギア１１４ａ、ギア１１４ｈ、ギア１１４ｊおよびギア１１４ｅを介して出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第１速とされる。

ギア１１４ｇがギア１１４ｄと噛合い、ギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合わない場合には、入力シャフト１１１の駆動力は、ギア１１４ａ、ギア１１４ｈ、ギア１１４ｉ、ギア１１４ｃ、ギア１１４ｄおよびギア１１４ｇを介して出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第２速とされる。

ギア１１４ｆがギア１１４ｂと噛合い、ギア１１４ｅがギア１１４ｊと噛合わない場合には、入力シャフト１１１はギア１１４ｂおよびギア１１４ｆとの噛合いにより出力シャフト１１２に直結され、入力シャフト１１１の駆動力は直接出力シャフト１１２に伝達される。これが、たとえば第３速とされる。

上述のように、マニュアルトランスミッション１００は、回転部材としての入力シャフト１１１および出力シャフト１１２をこれに隣接して配置されるハウジング１１５に対して回転可能に支持するために、深溝玉軸受１を備えている。また、マニュアルトランスミッション１００は、回転部材であるカウンターシャフト１１３をこれに隣接して配置されるハウジング１１５に対して回転可能に支持するために、スラストニードルころ軸受２を備えている。このように、上記実施の形態１における深溝玉軸受１およびスラストニードルころ軸受２は、マニュアルトランスミッション１００内において使用することができる。本実施の形態に係る深溝玉軸受１およびスラストニードルころ軸受２は、上記のマニュアルトランスミッション１００内での使用に好適である。また深溝玉軸受１は、図１～図５に示す実施の形態１の深溝玉軸受１と同じ構成を有している。すなわち深溝玉軸受１は、軸受空間を閉じるように環状のシール部材１７を備える。また深溝玉軸受１は、軸受空間にグリース４１が封入されており、軸受空間に封入されるグリース４１の体積は軸受空間の軸受全空間容積の２０%以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。深溝玉軸受１は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態３）
次に、上記実施の形態１における転がり軸受の用途の他の一例について説明する。当該転がり軸受は、自動車用補機部品に適用可能であり、具体的には、たとえばオルタネータに適用可能である。図９は、オルタネータの構成を示す概略断面図である。図９を参照して、本実施の形態におけるオルタネータ２００は、シャフト２０１と、ロータ２０２と、ステータ２０３と、プーリ２０４と、ハウジング２０５と、オルタネータ用転がり軸受であるグリース封入深溝玉軸受（以下、深溝玉軸受１）とを主に有している。

ロータ２０２を取り囲むようにハウジング２０５が配置されている。ロータ２０２の中央部を貫通し、ハウジング２０５の壁面を貫通するようにシャフト２０１が配置されている。ハウジング２０５の内部において、ロータ２０２の外周面に対向するようにステータ２０３が配置されている。

シャフト２０１の一方端部の外周面の一部と対向するようにハウジング２０５が配置されている。シャフト２０１とハウジング２０５との間にはオルタネータ用転がり軸受である深溝玉軸受１が配置されている。深溝玉軸受１によってシャフト２０１がハウジング２０５に対して回転可能に支持されている。シャフト２０１の一方端部の先端部には、ハウジング２０５の外部において、円環状の形状を有するプーリ２０４が取り付けられている。プーリ２０４の外周面には、図示していない伝動ベルトが掛けられる係合溝２０６が設けられている。

オルタネータ用転がり軸受である深溝玉軸受１は、図示しないエンジンなどの動力源で発生した動力を利用して動作するオルタネータ２００において、この動力により回転駆動されるシャフト２０１を隣接して配置されるハウジング２０５に対して回転自在に支持する、たとえば自動車用の電装補機用転がり軸受である。

なお、一般的に、ロータ２０２とプーリ２０４との間において、シャフト２０１の一方端部に配置された深溝玉軸受１は、フロント軸受と呼ばれる。また、シャフト２０１の他方端部に配置された深溝玉軸受１は、リア軸受と呼ばれる。曲げモーメントなどの応力が大きいフロント軸受の深溝玉軸受１のほうが、リア軸受の深溝玉軸受１より、水素脆性はく離が生じやすい。

次にオルタネータ２００の動作について説明する。係合溝２０６の形成されたプーリ２０４の外周面には、図示しないエンジンなどの動力源からの動力によって回転する図示しない伝達ベルトが掛けられる。この伝達ベルトが回転することにより、プーリ２０４は、ハウジング２０５に対して深溝玉軸受１により軸支されたシャフト２０１と一体に、シャフト２０１の軸まわりに回転する。ロータ２０２は、シャフト２０１と一体にシャフト２０１の軸まわりに回転する。このとき、ロータ２０２は、ロータ２０２の外周面に対向し、ハウジング２０５に固定されて配置されたステータ２０３に対して相対的に回転する。その結果、ロータ２０２とステータ２０３との間の電磁誘導作用によりステータ２０３のコイルに起電力が発生する。

オルタネータ用転がり軸受である深溝玉軸受１は、本実施の形態の転がり軸受が適用されることが好ましい。深溝玉軸受１は、図１～図５に示す実施の形態１の深溝玉軸受１と同じ構成を有している。すなわち深溝玉軸受１は、軸受空間を閉じるように環状のシール部材１７を備える。また深溝玉軸受１は、軸受空間にグリース４１が封入されており、軸受空間に封入されるグリース４１の体積は軸受空間の軸受全空間容積の２０%以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。深溝玉軸受１は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態４）
次に、上記実施の形態１における転がり軸受の用途のさらに他の一例について説明する。当該転がり軸受は、電動垂直離着陸機に適用可能である。

近年では、自動車に代わる移動手段として飛行可能な自動車、いわゆる空飛ぶクルマが注目されている。空飛ぶクルマは、地域内移動、地域間移動、観光・レジャー、救急医療、災害救助など、様々な場面での活用を期待されている。

空飛ぶクルマとして、垂直離着陸機（ＶＴＯＬ；Vertical Take-Off and Landing aircraft）が注目されている。垂直離着陸機は、空と離発着場とを垂直に昇降できることから、滑走路を必要とせず、利便性に優れる。特に、近年ではＣＯ₂の削減に向けた社会的要請などから、バッテリとモータとで飛行するタイプの電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ）が開発の主流となっている。

図１０は、転がり軸受が搭載される電動垂直離着陸機の斜視図である。図１０を参照して、本実施の形態における電動垂直離着陸機３００は、機体中央に位置する本体部３０２と、前後左右に配置された４つの駆動部３０３とを有するマルチコプターである。駆動部３０３は、電動垂直離着陸機３００の揚力および推進力を発生させる装置である。駆動部３０３の駆動によって電動垂直離着陸機３００が飛行する。電動垂直離着陸機３００において駆動部３０３は複数あればよく、４つに限定されない。

本体部３０２は乗員（たとえば１～２名程度）が搭乗可能な居住空間を有している。この居住空間には、進行方向や高度などを決めるための操作系や、高度、速度、飛行位置などを示す計器類などが設けられている。本体部３０２からは４本のアーム３０２ａがそれぞれ延び、各アーム３０２ａの先端に駆動部３０３が設けられている。アーム３０２ａには、回転翼３０４を保護するため、回転翼３０４の回転周囲を覆う円環部が一体に設けられている。また、本体部３０２の下部には、着陸時に機体を支えるスキッド３０２ｂが設けられている。

駆動部３０３は、上下１対の回転翼３０４と、該回転翼３０４を回転させるモータ３０５とを有している。駆動部３０３において、上下１対の回転翼３０４はモータ３０５を挟んで軸方向両側に設けられている。上下１対の回転翼３０４の各々は、径方向外側へ延びる２枚の羽根を有している。

本体部３０２には、バッテリ（図示省略）および制御装置（図示省略）が設けられている。制御装置はフライトコントローラとも呼ばれる。電動垂直離着陸機３００の制御は、制御装置によって、たとえば以下のように実施される。制御装置が、現姿勢と目標姿勢との差から揚力を調整すべきモータ３０５に回転数変更の指令を出力する。その指令に基づいて、モータ３０５に備えられたアンプがバッテリからモータ３０５へ送る電力量を調整し、モータ３０５（および回転翼３０４）の回転数が変更される。また、モータ３０５の回転数の調整は、複数のモータ３０５に対して、同時に実施され、それによって機体の姿勢が決まる。

図１１は、図１０の電動垂直離着陸機における回転翼支持構造を示す断面図である。図１１を参照して、モータ３０５の回転軸３０７の一端側（図上側）には上述の上側回転翼が取り付けられ、他端側（図下側）にはモータ３０５のロータ（図示省略）が取り付けられている。ロータは、ハウジング３０６に固定されたステータ（図示省略）に対向配置され、該ステータに対して回転可能になっている。なお、モータ３０５には、アウターロータ型のブラシレスモータまたはインナーロータ型のブラシレスモータの構成を採用することができる。

モータ３０５は、ハウジング（装置ハウジング）３０６と、ロータと、ステータと、アンプ（図示省略）と、２個の電動垂直離着陸機用転がり軸受である深溝玉軸受１とを有している。ハウジング３０６は外筒３０６ａと内筒３０６ｂとを有し、これらの間には冷却媒体流路３０６ｃを有している。この流路３０６ｃに冷却媒体を流すことにより、過度の温度上昇が防止される。ハウジング３０６の材質は特に限定されず、たとえば鉄系材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などであってもよい。

また、深溝玉軸受１は、図１～図５に示す実施の形態１の深溝玉軸受１と同じ構成を有している。すなわち深溝玉軸受１は、軸受空間を閉じるように環状のシール部材１７を備える。また深溝玉軸受１は、軸受空間にグリース４１が封入されており、軸受空間に封入されるグリース４１の体積は軸受空間の軸受全空間容積の２０%以上であり、軸受空間の静止空間容積以下である。深溝玉軸受１は、ハウジング３０６内で回転軸３０７を回転自在に支持している。深溝玉軸受１の外輪１１の外形形状は、ハウジング３０６内周の嵌合部と同一の形状であり、ハウジング３０６に対して、軸受ハウジングなどを介さずに直接嵌合されている。２つの深溝玉軸受１の間には内輪間座３０８および外輪間座３０９が挿入され、外輪１１および内輪１２の各々に予圧が印加されている。

なお、駆動部における軸受構成は、図１１の構成に限定されない。図１１では、モータ３０５の回転軸１０７と回転翼１０４の回転軸とが同一の回転軸であるが、モータ１０５の回転軸と回転翼１０４の回転軸とが伝達機構を介して接続された構成であってもよい。この場合、駆動部における回転軸を支持する深溝玉軸受１は、モータ１０５の回転軸を支持する深溝玉軸受でもよく、回転翼の回転軸を支持する深溝玉軸受でもよい。

以上のように、本実施の形態の電動垂直離着陸機３００は、上記の転がり軸受と、転がり軸受により回転可能に支持された回転翼３０４とを備え、回転翼３０４の回転により飛行する。

なお実施の形態２～４の図８、図９、図１１においては転がり軸受は深溝玉軸受を例に挙げて説明したが、これに限定されず、たとえば円錐ころ軸受、円筒ころ軸受、およびニードルころ軸受のいずれかであってもよい。電動垂直離着陸機３００中の深溝玉軸受１は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態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。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 深溝玉軸受、２ スラストニードルころ軸受、１１ 外輪、１１Ａ 外輪軌道面、１２ 内輪、１２Ａ 内輪軌道面、１３ 転動体、１３Ａ 転動面、１４ 保持器、１７ シール部材、１８ 芯金、１８Ａ 平板部、１８Ｂ 突出部、１８Ｃ 傾斜部、１９ 被覆部、１９Ａ 被マーキング部、１９Ｂ 外輪側被覆部、１９Ｃ 内輪側被覆部、１９Ｄ リップ部、１９Ｍ マーク、１９Ｒ 凹部、２０ 第１シール溝、２１ 第２シール溝、３０ ポケット、４１ グリース、１００ マニュアルトランスミッション、１１１ 入力シャフト、１１２ 出力シャフト、１１３ カウンターシャフト、１１４ａ～ｋ ギア、１１５ ハウジング、１２０Ａ，１２０Ｂ 転がり軸受、２００ オルタネータ、２０１ シャフト、２０２ ロータ、２０３ ステータ、２０４ プーリ、２０５ ハウジング、２０６ 係合溝、３００ 電動垂直離着陸機、３０２ 本体部、３０２ａ アーム、３０２ｂ スキッド、３０３ 駆動部、３０４ 回転翼、３０５ モータ、３０６ ハウジング、３０６ａ 外筒、３０６ｂ 内筒、３０６ｃ 冷却媒体流路、３０７ 回転軸、３０８ 内輪間座、３０９ 外輪間座、ＡＸ 軸方向、ＲＡ 径方向。

Claims (5)

1. 外輪と、
   前記外輪の内側に前記外輪と間隔をあけて配置された内輪と、
   前記外輪と前記内輪とに挟まれた軸受空間を閉じるように前記外輪と前記内輪との間に配置された環状のシール部材とを備え、
   前記シール部材の表面は、マークとしての第１部分と、前記第１部分の周囲に配置され前記第１部分に対して凹んでいる第２部分とを含み、
   前記軸受空間には潤滑材が封入されており、
   前記軸受空間に封入される前記潤滑材の体積は、前記軸受空間の軸受全空間容積の２０％以上であり、前記軸受空間の静止空間容積以下である、転がり軸受。
2. 前記シール部材は前記軸受空間を閉じるための被覆部を含み、
   前記被覆部は、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、アクリルゴム、フッ化ビニリデン系ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよびウレタンゴムからなる群から選択されるいずれかからなる、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 自動車のトランスミッションに適用可能な、請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 自動車用補機部品に適用可能な、請求項１または２に記載の転がり軸受。
5. 回転翼および前記回転翼を回転させるモータを有する駆動部を複数備え、前記回転翼の回転によって飛行する電動垂直離着陸機に搭載される転がり軸受であって、
   前記駆動部における回転軸を支持する、請求項１または２に記載の転がり軸受。

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