JP5625539B2

JP5625539B2 - 密封形転がり軸受

Info

Publication number: JP5625539B2
Application number: JP2010144872A
Authority: JP
Inventors: 幸治早坂
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: JP2012007688A

Description

本発明は、この発明に係る密封板付転がり軸受は、例えば自動車用、或は、トラクタやフォークリフト等の特殊車両用のトランスミッション、及びこの様なトランスミッションに組み込む密封板付転がり軸受の改良に関する。
尚、本発明の対象となるトランスミッションには、手動変速機の他、遊星歯車式、ベルト式、トロイダル式等、各種構造の自動変速機を含む。

密封板付転がり軸受を組み込んだ自動車用のトランスミッションとして、特許文献１には、図３に示す様な手動変速機が記載されている。この図３に略示した手動変速機は、ケーシング２４内に潤滑油（ミッションオイル）２５を貯溜すると共に、このケーシング２４内に入力軸２６及び出力軸２７を互いに同心に、且つ相対回転自在に配置している。
又、上記ケーシング２４内には伝達軸２８を、上記入力軸２６及び出力軸２７に対し平行に配置している。そして、これら入力軸２６、出力軸２７及び伝達軸２８を、それぞれ密封板付転がり軸受１、１により、回転自在に支持している。

このうちの入力軸２６には、駆動側動力伝達部材である駆動側歯車２９を支持している。又、上記出力軸２７には、それぞれが従動側動力伝達部材である従動側歯車３０ａ〜３０ｄを、それぞれ図示しないシンクロメッシュ機構を介して支持している。運転時には、上記各従動側歯車３０ａ〜３０ｄのうちの何れか１個の従動側歯車のみが上記出力軸２７と共に回転し、他の従動側歯車は、この出力軸２７に対し回転する。又、上記伝達軸２８のうち、上記駆動側歯車２９及び上記各従動側歯車３０ａ〜３０ｄと対向する部分には、それぞれ伝達歯車３１ａ〜３１ｅを、上記伝達軸２８と共に回転自在に支持している。そして、これら各伝達歯車３１ａ〜３１ｅを、上記駆動側歯車２９及び上記各従動側歯車３０ａ〜３０ｄに、直接或は後退用のアイドラ歯車３２を介して噛合させている。

上述の様に自動車用のトランスミッションには、複数本の回転軸や多くの歯車が組み込まれている。これら回転軸や歯車は、玉軸受や円筒ころ軸受等の転がり軸受により、ハウジングや支持軸に対し回転自在に支持している。この様な変速機の内部には、上記歯車やハウジング等の加工時からこれら歯車やハウジング等に付着したままの研削くずや研削剤、或は、運転時に上記歯車の噛み合い部分で発生する摩耗粉等、異物が多く存在している。そして、この様な異物が上記転がり軸受内に侵入すると、この異物により転がり接触部の表面に圧痕が形成され、この圧痕を基点にこの表面が疲労して破損に至り易くなるという課題があった。

この様な金属系の異物が多く存在する環境で使用する転がり軸受として従来から、例えば、図４に示す様な、特許文献２に記載されている密封板付転がり軸受１等が使用されている。

この密封板付転がり軸受１は、外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道２を有する内輪３と、内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道４を有し、上記内輪３と同心に配置した外輪５と、上記内輪軌道２と外輪軌道４との間に転動自在に設けた、それぞれが転動体である複数個の玉６とを備える。これら複数個の玉６は、保持器７に設けた複数のポケット８内に、１個ずつ転動自在に保持されている。
又、上記外輪５の両端部内周面にそれぞれ全周に亙って形成した係止溝９、９に、それぞれ密封板１０、１０の外周縁部を係止している。これら各密封板１０、１０は、それぞれ鋼板等の金属板を円輪状に形成して成る芯金１１で、ゴムやエラストマー等の弾性材１２を補強する事により、全体を円輪状に形成して成る。この弾性材１２の外周縁部は、上記芯金１１の外周縁よりも少しだけ径方向外方に突出しており、この突出した部分を上記係止溝９に係止している。

一方、上記弾性材１２の内周縁部は、上記芯金１１の内周縁よりも径方向内方に十分に突出させて、この突出させた部分によりシールリップ１３を構成している。そして、このシールリップ１３の先端縁部を、上記内輪３の両端部外周面に形成したシール溝１４、１４の内側壁面１５に摺接させている。尚、このシールリップ１３の先端縁部は軸方向に関して二又に分かれており、上記内輪３或は外輪５がアキシアル方向に変位した場合でも、このシールリップ１３の先端縁部が上記シール溝１４の内側壁面１５と外側壁面１６とのうちの少なくとも一方に、常に摺接自在としている。

上述の様に構成する密封板付転がり軸受１は、上記各玉６の転動に基づき、上記内輪３を外嵌固定した部材と上記外輪５を内嵌固定した部材との相対回転を許容する。又、上記外輪５の両端部内周面にそれぞれの外周縁を係止した１対の密封板１０、１０は、上記各玉６を設置した内輪３と外輪５に挟まれた空間１７内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に浮遊する塵芥、金属粉等の異物が上記各玉６を設置した空間１７内に侵入する事を防止するというものである。
また、シール溝の切削加工性を低下させずに密封性を高くする技術として引用文献３には、シール溝１４の内側壁面１５の角度を規制した軸受が開示されている。

特開昭５３−１０９０４９号公報特開昭５５−０６３０１０号公報特開２０００−１１０８４２号公報

しかしながら、これら従来の密封板付転がり軸受は、密封板を組み付ける際、シールリップ１３の内径ＤＬ１よりも軸受内輪３の端面鍔部１８の外径ＤＳの方が大径であるため、シールリップ１３が端面鍔部１８を乗り越える必要がある。そのため、組み付け時にシールリップ１３が捲れたり損傷したりして、密封性が損なわれることがあった。シールリップ１３の変形を最小限度に抑えるために端面鍔部１８を小径とすると、端面の摩擦力で止めたり内輪端面にギヤ等の相手部品が接触するレイアウトの場合には、相手部品との接触部が端面鍔部１８の外径ＤＳ以下になり、例えば摩擦力が足りずにクリープが発生したりギヤ空転時に磨耗等が促進されるおそれがある。また、軸受内輪３のシール溝１４は、フォームバイトにより旋削加工にて形成するため、シール溝形状に制約があり、また、面粗さを向上させることが難しいという問題が有った。

本発明は、上記問題を解決するために、なされたものであり、その目的は、密封板の各リップによる高い密封性能を維持したまま、組み付け時のリップの捲れや破損などがなく、シール溝を小径（深く）とし、さらに面粗さを向上させることにより低トルク化、耐摩耗性の向上を図ることができる密封板付転がり軸受を提供することである。

本発明の上記目的は、外周面の軸方向中間部に内輪軌道を有する内輪と、内周面の軸方向中間部に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、前記外輪と前記内輪に挟まれた空間内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、異物の侵入を防止する密封板とを備えるトランスミッション用密封板付転がり軸受に於いて、前記内輪は、軸方向端面に断面略階段状の２段の段部が設けられ、その軸方向外側の小径の段部に円輪状のリング部材が圧入され、前記密封板の内周縁部を摺接させるシール溝は、軸方向内側の大径の段部の壁面及び底面と、前記リング部材の内側壁面とにより構成され、前記軸方向内側の大径の段部の底面の外径寸法は、前記密封板の内径寸法よりも小さく、前記リング部材の外側壁面は、前記内輪の端面と同一の平面であり、前記外側壁面の外径寸法は、前記内輪の外径寸法よりも大きく、前記密封板の内周縁部は、前記軸方向内側の大径の段部の壁面に摺接し、前記リング部材の内側壁面は、前記軸方向外側の小径の段部の壁面に当接していることにより達成される。

また、前記内輪、或は、前記外輪がアキシアル方向に大きく変位した場合でも、前記密封板の内周縁部と前記内輪段部か、前記密封板の内周縁部と前記リング部材か、少なくとも一方が、常に摺接自在としていることを特徴とすることにより達成される。

本発明によれば、密封板を組み付けた後にリング部材を圧入するため、挿入時のシールの捲れや損傷を防ぐことが出来る。また、加工が容易なため、摺接部の面粗さを向上できると共に、シール溝をより小径(深く)とする事が可能であり、それにより密封板の内径を小径とする事が出来るので、摺接部の周速が下がり、低トルク化、磨耗の抑制ができる。また、内輪端面にギヤ等の相手部品が接触するレイアウトの場合には、相手部品との接触部の外径を従来技術よりも大径とする事が出来るので、相手部品との接触面積を大きくすることが出来るので、接触面の磨耗等を抑えることができる。

本発明の実施の１形態である密封板付転がり軸受の半部断面図を示す図である。図1に示す密封板付転がり軸受の要部拡大断面図を示すものである。トランスミッションの１例である手動変速機を示す略断面図を示すものである。従来から知られている密封板付転がり軸受の１例を示す半部断面図を示すものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の１形態である密封板付転がり軸受の半部断面図であり、図２は、図1に示す密封板付転がり軸受の要部拡大断面図である。

図１に示す密封板付転がり軸受１００は、外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道１０２を有する内輪１０３と、内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道１０４を有し、上記内輪１０３と同心に配置した外輪１０５と、上記内輪軌道１０２と外輪軌道１０４との間に転動自在に設けたそれぞれが転動体である複数個の玉１０６とを備える。これら複数個の玉１０６は、保持器１０７に設けた複数のポケット１０８内に、１個ずつ転動自在に保持されている。

また、図２に拡大して示すように、上記内輪１０３の外周面１１８の両端部は軸方向外側に向かって、シール溝壁面１１５とシール溝底面１１６で構成される段部と、該段部より小径の圧入部１１９によって、断面略階段状の２段の段部が形成されている。そして、上記圧入部には、外側壁面１２２が軸受端面と略同一平面になるように円輪状のリング部材１２０が圧入固定されており、シール溝壁面１１５とシール溝底面１１６とリング部材１２０の内側壁面１２１とでシール溝１１４を形成している。

又、上記外輪１０５の両端部内周面にそれぞれ全周に亙って形成した係止溝１０９、１０９に、それぞれ密封板１１０、１１０の外周縁部を係止している。これら各密封板１１０、１１０は、それぞれ鋼板等の金属板を円輪状に形成して成る芯金１１１で、ゴムやエラストマー等の弾性材１１２を補強する事により、全体を円輪状に形成して成る。この弾性材１１２の外周縁部は、上記芯金１１１の外周縁よりも少しだけ径方向外方に突出しており、この突出した部分を上記係止溝１０９に係止している。

一方、上記弾性材１１２の内周縁部には、軸方向内側に延び、内輪１０３の外周面１１８との間でラビリンス隙間１３１を形成する内側リップ１１３ａと、軸方向外側に位置し、リング部材１２０の外周面１２３との間でラビリンス隙間１３２を形成する外側リップ１１３ｂと、径方向内側に延びる首部１１３ｅの先端部に形成され、軸方向内側に突出し、シール溝壁面１１５に締め代をもって接触する第１中間リップ１１３ｃと、軸方向外側に突出し、リング部材１２０の内側壁面１２１との間にわずかな隙間をもった第２中間リップ１１３ｄが形成される。この隙間は、内輪１０３或は外輪１０５がアキシアル方向に大きく変位して、第１中間リップ１１３ｃがシール溝壁面１１５から離れた時に、この隙間がなくなり、第２中間リップ１１３ｄがリング部材１２０の内側壁面１２１に接触するような隙間となっている。このため、内輪１０３或は外輪１０５がアキシアル方向に大きく変位した場合でも、第１中間リップ１１３ｃとシール溝壁面１１５か、第２中間リップ１１３ｄとリング部材１２０の内側壁面１２１か、少なくとも一方が、常に摺接自在としている。

上述の様に構成する密封板付転がり軸受１００は、上記各玉１０６の転動に基づき、上記内輪１０３を外嵌固定した部材と上記外輪１０５を内嵌固定した部材との相対回転を許容する。又、上記外輪１０５の両端部内周面にそれぞれの外周縁を係止した１対の密封板１１０、１１０は、上記各玉１０６を設置した内輪１０３と外輪１０５に挟まれた空間空間１１７内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に浮遊する塵芥、金属粉等の異物が上記各玉１０６を設置した空間１１７内に侵入する事を防止する。

上記密封板付転がり軸受１００を組み立てる時は、外輪１０５、内輪１０３、玉１０６、保持器１０７を組み付けた後、グリースを封入し、密封板１１０を組み付け、最後にリング部材１２０を圧入する。この様に組み付けることで、リング部材１２０により密封板１１０の第１中間リップ１１３ｃ、第２中間リップ１１３ｄが捲れたり、傷ついたりすることなく組み付けることが可能となる。

また、内輪１０３のシール溝１１４に関して、組み付け時のシールリップの捲れや損傷を気にする必要がないことに加え、段部形状のため加工が容易なため、シール溝底面１１６をより小径とする事が可能である。それにより、密封板１１０の内径ＤＬ２を従来技術の密封板付転がり軸受１の密封板１０の内径ＤＬ１よりも小径とする事が出来る。これにより、第１中間リップ１１３ｃとシール溝壁面１１５との摺接部、第２中間リップ１１３ｄとリング部材１２０の内側壁面１２１の摺接部を、より小径とする事が出来るので、摺接部の周速が下がり低トルク化を図ることが出来る。また、各リップ部の磨耗も抑えることができる。さらに、加工のしやすさから、シール溝壁面１１５の面粗さを向上できるので、より、低トルク化、耐摩耗性の向上が可能である。

また、内輪端面にギヤ等の相手部品がある場合には、リング部材１２０の外径ＤＲを従来技術の密封板付転がり軸受１の内輪３の端面鍔部１８の外径ＤＳよりも、さらには、内輪１０３の外径Ｄ０よりも大径とする事が出来るので、相手部品との接触面積を大きくすることが出来るので、磨耗等を抑えることができる。

密封形転がり軸受として利用できる。

1 密封板付転がり軸受
2 内輪軌道
3 内輪
4 外輪軌道
5 外輪
6 玉
7 保持器
8 ポケット
9 係止溝
10 密封板
11 芯金
12 弾性材
13 シールリップ
14 シール溝
15 （シール溝の）内側壁面
16 （シール溝の）外側壁面
17 空間
18 端面鍔部
24 ケーシング
25 潤滑油（ミッションオイル）
26 入力軸
27 出力軸
28 伝達軸
29 駆動側歯車
30a〜30d 従動側歯車
31a〜31e 伝達歯車
32 アイドラ歯車
100 密封板付転がり軸受
102 内輪軌道
103 内輪
104 外輪軌道
105 外輪
106 玉
107 保持器
108 ポケット
109 係止溝
110 密封板
111 芯金
112 弾性材
113a 内側リップ
113b 外側リップ
113c 第１中間リップ
113d 第２中間リップ
113e 首部
114 シール溝
115 シール溝壁面
116 シール溝底面
117 空間
118 （内輪の）外周面
119 （リング部材）圧入部
120 リング部材
121 （リング部材の）内側壁面
122 （リング部材の）外側壁面
123 （リング部材の）外周面
131 ラビリンス隙間
132 ラビリンス隙間

Claims

外周面の軸方向中間部に内輪軌道を有する内輪と、内周面の軸方向中間部に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、前記外輪と前記内輪に挟まれた空間内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、異物の侵入を防止する密封板とを備えるトランスミッション用密封板付転がり軸受に於いて、前記内輪は、軸方向端面に断面略階段状の２段の段部が設けられ、その軸方向外側の小径の段部に円輪状のリング部材が圧入され、前記密封板の内周縁部を摺接させるシール溝は、軸方向内側の大径の段部の壁面及び底面と、前記リング部材の内側壁面とにより構成され、
前記軸方向内側の大径の段部の底面の外径寸法は、前記密封板の内径寸法よりも小さく、
前記リング部材の外側壁面は、前記内輪の端面と同一の平面であり、前記外側壁面の外径寸法は、前記内輪の外径寸法よりも大きく、
前記密封板の内周縁部は、前記軸方向内側の大径の段部の壁面に摺接し、
前記リング部材の内側壁面は、前記軸方向外側の小径の段部の壁面に当接していることを特徴とするトランスミッション用密封板付転がり軸受。
前記内輪、或は、前記外輪がアキシアル方向に大きく変位した場合でも、前記密封板の内周縁部と前記内輪段部か、前記密封板の内周縁部と前記リング部材か、少なくとも一方が、常に摺接自在としていることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション用密封板付転がり軸受。