WO2009150935A1 - 保持器、深溝玉軸受、およびシール付軸受 - Google Patents

保持器、深溝玉軸受、およびシール付軸受 Download PDF

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WO2009150935A1
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ball
seal
bearing
contact
cage
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貴裕 和久田
克明 佐々木
翔平 深間
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cage, a deep groove ball bearing, and a bearing with a seal.
  • the bearing deep groove ball
  • the bearing includes an outer ring 2 having an arcuate outer raceway surface 1 formed on the inner periphery and an arcuate inner raceway surface 3 facing the outer raceway surface 1 on the outer periphery.
  • each annular holding plate 7 includes the hemispherical bulging portion 6 disposed along the circumferential direction and a flat portion 8 between adjacent hemispherical bulging portions 6.
  • the flat portions 8 and 8 are overlapped, and the flat portions 8 and 8 are connected via a fixing tool 9 such as a rivet.
  • a fixing tool 9 such as a rivet
  • Patent Document 1 the lubrication state between the cage and the ball is improved (Patent Document 1), or the lubricating oil is actively supplied and discharged to improve the fluidity of the lubricating oil in the bearing. (Patent Document 2) and the like.
  • Patent Document 1 The device described in Patent Document 1 is provided with an auxiliary concave portion on the inner peripheral side of the pocket, and this auxiliary concave portion functions as a lubricant reservoir for storing the lubricant. This improves the amount of lubricant retained in the pocket and improves the lubrication state between the cage and the ball.
  • Patent Document 2 also has a recess formed on the inner peripheral surface of the pocket.
  • the recesses communicate with the bearing space side between the outer ring and the cage and the bearing space side between the inner ring and the cage to form a groove-shaped lubricating oil path.
  • a conventional bearing used in an automobile transmission is a bearing with a seal having a contact-type seal member that seals a bearing space formed between inner and outer rings thereof, whereby foreign matter enters the bearing. Is preventing.
  • Patent Document 3 When the bearing space is sealed with such a contact-type seal member, foreign matter can be prevented from entering the bearing. However, since the seal torque is large, it is a problem in promoting the fuel saving of the automobile. In such a bearing with a seal, one having a reduced seal torque has been proposed (for example, Patent Document 3). In the one disclosed in Patent Document 3, shot peeling is applied to the surface where the seal lip portion is in sliding contact, for example, the inner wall surface of the seal groove of the bearing rotating ring, and the maximum roughness Ry of the contact surface is reduced to 2.5 ⁇ m or less. ing. Thereby, the seal torque is reduced.
  • assistant recessed part becomes a lubricant pool, and a lubricant stores oil in this auxiliary
  • the thing of patent document 2 does not reduce the resistance at the time of a lubricant passing a minute gap. That is, in this type of bearing, it has been impossible to achieve both a reduction in resistance when the lubricant passes and a reduction in the amount of oil film sheared when the ball moves. For this reason, conventionally, even if a recess is formed on the inner diameter surface of the pocket, torque reduction cannot be achieved.
  • reducing the surface roughness of the contact surface and reducing the seal torque has a limit in the torque reduction effect. If a non-contact seal is used, the seal torque can be reduced to zero, but reducing the seal gap to such an extent that foreign materials such as gear wear powder can be prevented from entering due to assembly errors, processing errors, thermal expansion differences, etc. It is difficult to realize.
  • the present invention is capable of achieving a torque reduction, a deep groove ball bearing using such a cage, and further preventing foreign matter from entering the bearing and sufficiently reducing the sealing torque.
  • a sealed bearing is provided.
  • the cage of the present invention is a combination of two annular holding plates having hemispherical bulging portions arranged at predetermined intervals along the circumferential direction, and the ball is placed at the opposing hemispherical bulging portions.
  • a ball bearing retainer in which a pocket to be held is formed, wherein a ball non-contact portion is provided on a ball-facing surface of the pocket, and a contact area with the ball in the pocket is determined as a ball when no ball non-contact portion is provided.
  • the contact area is reduced by 15% to 30%.
  • retainer will fall when the area to reduce is larger than 30%, the upper limit was made 30%. If the area to be reduced is smaller than 15%, the torque cannot be reduced sufficiently (about 50%).
  • the resistance when the lubricant passes through the pocket can be reduced by providing the ball non-contact portion on the ball facing surface. Further, by providing the ball non-contact portion, the amount of oil film formed between the ball and the pocket can be reduced. In this case, if the ball non-contact portion is too small, the amount of oil film to be sheared is small and torque reduction cannot be achieved. On the other hand, if the ball non-contact portion is too large, the amount of oil film formed between the ball and the pocket becomes too small, thereby impairing smooth rolling of the ball. Therefore, by setting the range of the non-ball contact portion as in the present invention, it is possible to achieve both the resistance when the lubricant passes through the pocket and the reduction in the amount of oil film to be sheared.
  • a concave portion recessed toward the anti-ball side is provided on the ball facing surface, and this concave portion serves as the ball non-contact portion,
  • a slit may be provided in the hemispherical bulge portion, and the slit may be used as the non-ball contact portion.
  • the ball non-contact portion is preferably arranged on the bearing outer diameter side with respect to the pitch circle of the ball.
  • the deep groove ball bearing of the present invention includes an outer ring having an outer race surface formed on the inner periphery, an inner ring having an inner race surface formed on the outer periphery, and a plurality of balls that roll between the inner race surface and the outer race surface. And the retainer disposed between the inner ring and the outer ring.
  • the seal member includes a seal member that is a contact seal that has a base end fixed to one of the race rings and a seal lip portion that contacts the other race ring, and at least the seal lip portion
  • the material of the tip of this is a high-abrasion material that wears to become a non-contact seal or a light contact that can be regarded as zero contact pressure when the bearing is used in a rotating state.
  • the cage according to the present invention is used as the cage.
  • the “high wear material” referred to in this specification indicates a material that is easily worn.
  • 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.
  • the contact is light enough that the contact pressure can be regarded as zero due to wear.
  • the seal member may have the entire or tip of the seal lip portion as a high wear material portion which 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.
  • the high wear material may be a rubber material, that is, a high wear rubber material, or may be a resin material.
  • the high wear material may be a solid lubricant, non-woven fabric, hard steel, or the like.
  • the shape of the sealing member may be an axial contact type or a radial contact type.
  • 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.
  • the seal member may be provided with an adsorption preventing means for preventing the seal member from adsorbing to the other end of the track.
  • the adsorption preventing means is, for example, a ventilation slit provided at the tip of the seal member.
  • 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.
  • the present invention uses a high wear material, an adsorbing action occurs like a general contact seal until the seal member is worn.
  • the cage of the present invention by setting the range of the non-ball contact portion, it is possible to achieve both the resistance when the lubricant passes through the pocket and the reduction in the amount of oil film to be sheared.
  • the ball non-contact portion can be reliably formed by providing a concave portion recessed toward the opposite ball side or a slit on the ball facing surface. If the ball non-contact portion is disposed on the bearing outer diameter side with respect to the pitch circle of the ball, the shear resistance at the position where the peripheral speed is high can be reduced, and the torque can be more stably reduced.
  • the overall shape is relatively simple, and it can be reliably formed regardless of whether it is made of metal or resin. Also, as a molding method, if it is made of metal, it can be molded by pressing or casting, and if it is made of resin, it can be molded by injection molding. It can be molded by the method, and the cost can be reduced.
  • the seal member that was a contact type at the beginning of operation is changed to a non-contact type seal member at an early stage after the start of operation due to wear, for example.
  • the contact is light enough that the contact pressure can be regarded as zero due to wear. For this reason, the seal torque can be sufficiently reduced.
  • 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.
  • an anti-adsorption means such as the slit, adsorption until the seal member is worn is prevented, and an increase in torque is avoided.
  • retainer is shown and it is the principal part simplification figure of the 3rd modification of a holder
  • retainer is shown and it is the principal part simplification figure of the 4th modification of a holder
  • retainer is shown and it is the principal part simplification figure of the 5th modification of a holder
  • FIG. 1 shows a bearing (deep groove ball bearing) using the cage (ball bearing cage) of the first embodiment.
  • This ball bearing includes an outer ring 12 having an arc-shaped outer raceway surface (rolling surface) 11 formed on the inner periphery, and an arc-shaped inner raceway surface (rolling surface) 13 facing the outer raceway surface 11 on the outer periphery.
  • the seal members 17 and 17 are mounted on the axial end portions.
  • this bearing can be called a bearing with a seal, and is used for an automobile transmission or the like.
  • the inner ring 14 and the outer ring 12 are track rings.
  • grease is initially sealed in the bearing.
  • This rolling bearing is an inner ring rotating type in which the inner ring 14 is a rotating ring and the outer ring 12 is a fixed ring.
  • the outer ring 12, the inner ring 14, and the ball 16 are made of, for example, high carbon chrome bearing steel such as SUJ2, and the cage 15 is a pressed product of, for example, cold rolled steel (JIS standard SPCC) or the like. It is.
  • the cage 15 is formed by combining two annular holding plates 27 ⁇ / b> A and 27 ⁇ / b> B having hemispherical bulging portions 26 disposed at predetermined intervals along the circumferential direction. . That is, each annular holding plate 27A, 27B includes a hemispherical bulging portion 26 disposed along the circumferential direction, and a flat portion 28 between adjacent hemispherical bulging portions 26.
  • each hemispherical bulge part 26 opposes and the ring-shaped ball fitting part (pocket) 30 is formed.
  • a ball non-contact portion 31 is provided on the ball facing surface of the pocket 30.
  • the contact area with the ball 16 in the pocket 30 is reduced by 15% to 30% than the contact area with the ball 16 when the ball non-contact portion 31 is not provided.
  • a rectangular convex portion 32 protruding to the antiball side on the antiball-facing surface a rectangular concave portion 33 recessed to the antiball side is provided on the ball facing surface. 31 is formed.
  • the convex part 32 various things are employable as shown in FIG.
  • the shape A shown in FIG. 4A has a circumferential length L of LA and a width dimension W of WA.
  • 4B has a circumferential length L that is shorter than LA, and a width dimension W that is the same as WA.
  • the shape C shown in FIG. 4C is an LC having a circumferential length L that is the same as that of LB, and a width dimension W of which is larger than WA.
  • a shape D shown in FIG. 4D has an LD having the same circumferential length L as LA and a width WD having the same width WD as WA.
  • the circumferential length L is the same LE as the LB, and the width dimension W is the same WE as the WA.
  • the shape F shown in FIG. 4F has a circumferential length L that is the same as LB, and a width dimension W that is the same as WA.
  • the shape A shown in FIG. 4A, the shape B shown in FIG. 4B, and the shape F shown in FIG. 4F are such that the center line O of the convex portion 32 coincides with the pitch circle PCD of the ball 16,
  • the part 32 is disposed on the pitch circle PCD.
  • the center line O of the convex portion 32 is shifted to the bearing outer diameter side from the pitch circle PCD of the ball 16. .
  • the deviation is slight in the shape C shown in FIG. 4C, but the deviation is large between the shape D shown in FIG. 4D and the shape E shown in FIG. 4E, and one long side is the pitch circle of the ball 16. It matches the PCD.
  • the ball non-contact part 31 of the concave part 33 formed thereby.
  • the pocket 30 only needs to be reduced by 15% to 30% from the contact area with the ball 16 when the ball non-contact portion 31 is not provided.
  • the convex part 32 even if it is a rectangle (rectangular) whose rotation direction dimension is long with respect to the radial direction dimension, conversely, even if it is a rectangle (rectangle) whose radial direction dimension is long with respect to the rotation direction dimension,
  • the rotation direction dimension and the radial direction dimension may be the same square. Further, it may be oval or elliptical instead of rectangular. Even in such an elliptical shape, the rotational dimension may be longer than the radial dimension, or conversely, the radial dimension may be longer than the rotational dimension. Furthermore, it may be circular.
  • the seal member 17 includes a cored bar 18 and a covering part (elastic member) 19 made of a synthetic resin, a rubber material or the like that covers the cored bar 18. And an outer peripheral part is fixed by the fitting state in the seal attachment groove
  • a seal groove 21 formed of a circumferential groove is formed at a position corresponding to the inner peripheral portion of each seal member 17.
  • the tip of the seal lip portion 17 a formed at the inner peripheral end of the seal member 17 is in sliding contact with the inner surface of the seal structure 21 of the inner ring 14.
  • the seal lip portion 17a has two axial lip portions 17aa and 17ab that are bifurcated.
  • the first axial lip portion 17aa extends inward of the bearing and makes axial contact with the inner wall surface of the seal structure 21 of the inner ring 14.
  • the second axial lip portion 17ab extends outside the bearing and makes axial contact with the outer wall surface of the seal groove 21 of the inner ring 14.
  • the seal lip portion 17a is formed as a part of the elastic member 19, but at least a portion including the two axial lip portions 17aa and 17ab including the distal end portion is a high wear material portion 19b made of a material that easily wears. ing. That is, the elastic member 19 of the seal member 17 is composed of a main body portion 19a that covers the metal core 18, and a high wear material portion 19b that is provided continuously with the main body portion 19a. In this case, the high wear material portion 19b is made of a high wear rubber material, and the main body portion 19a is made of a normal rubber material.
  • the entire sealing member 17 is formed by vulcanization molding of a rubber material, and the cored bar 18 is bonded to the elastic member 19 during the vulcanization molding.
  • the type of the high wear rubber material constituting the high wear material portion 19b is selected depending on the compatibility with the operating temperature and the lubricating oil.
  • the ball non-contact portion 31 by providing the ball non-contact portion 31 on the ball facing surface, the resistance when the lubricant passes through the pocket can be reduced. Further, since the ball non-contact portion 31 is provided, the amount of oil film formed between the ball 16 and the pocket 30 can be reduced. In this case, if the ball non-contact portion is too small, the amount of oil film to be sheared is small and torque reduction cannot be achieved. On the other hand, if the ball non-contact portion 31 is too large, the amount of oil film formed between the ball 16 and the pocket 30 becomes too small, and smooth rolling of the ball 16 is impaired.
  • the range of the ball non-contact portion 31 as in the present invention, it is possible to achieve both the resistance when the lubricant passes through the pocket and the reduction in the amount of oil film to be sheared. For this reason, torque can be reduced, and if a bearing using this ball bearing retainer is used in an automobile, it is possible to improve the fuel consumption and to perform an environment-friendly operation.
  • the ball non-contact portion 31 can be reliably formed by providing a concave portion 33 that is recessed toward the opposite ball side on the ball facing surface. If the ball non-contact portion 31 is arranged on the outer diameter side of the pitch circle of the ball 16, shear resistance at a position with a high peripheral speed can be reduced, and torque can be reduced more stably. .
  • the tip of the seal lip portion 17a of the seal member 17 that is in sliding contact with the seal groove 21 of the inner ring 14 that is the rotating shaft is made of a highly wearable material (high wear rubber material). Since the wear material portion 19b is used, the seal member 17 which was a contact type in the initial stage of operation is enlarged in FIG. 6 at an early stage (several hours after the start of operation) after the start of operation due to wear of the high wear material portion 19b. As shown in the figure, the seal torque can be sufficiently reduced in place of the non-contact type seal member 17. For example, after the start of operation, it becomes non-contact within 60 minutes under oil bath or absolutely dry conditions.
  • the wear of the high wear material portion 19b forms a minute gap that provides an optimum labyrinth between the seal lip portion 17a of the seal member 17 and the seal groove 21 of the inner ring 14, so that the lubricating oil can pass therethrough.
  • the wear of the high wear material portion 19b does not necessarily occur until it becomes non-contact, and may be wear that makes a light contact that can be regarded as zero in practical use.
  • the seal member 17 may be provided with an adsorption preventing means such as a slit 50 for ventilation.
  • the adsorption preventing means is means for preventing the seal member 17 from being adsorbed by the inner ring 14 due to a reduction in the internal pressure of the bearing.
  • the axial lip portions 17aa and 17ab of the seal member 17 are in contact with the inner ends of the seal grooves 21 at the tips of the axial lip portions 17aa and 17ab and are in a state of ventilation in the bearing space.
  • a slit 50 is provided.
  • the slit 50 is provided in several places in the circumferential direction, for example, two places.
  • the seal member 17 is formed on the inner surface of the seal groove 21 of the inner ring 14 in order to reduce the bearing internal pressure until the high wear material portion 19b is worn. Adsorption is prevented and an increase in torque due to adsorption is avoided.
  • the ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG. 7 omits the point that it does not have the seal member 17, the seal mounting groove 20 in which the seal member 17 is mounted, and the seal groove 21 in which the lip portion 17a of the seal member 17 contacts. 1 is the same as the ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a bearing (deep groove ball bearing) using the ball bearing cage of the second embodiment.
  • the cage 15 is provided with a slit 35 in the hemispherical bulging portion 26, and the slit 35 serves as a ball non-contact portion 31.
  • the slit 35 in this case has a rectangular shape and is disposed on the pitch circle PCD whose center line O ⁇ b> 1 coincides with the pitch circle PCD of the ball 16.
  • the slit 35 is a rectangle (rectangular) whose rotational direction dimension is longer than the radial dimension
  • the slit 35 is rotated even if it is a rectangle (rectangular) whose radial direction dimension is longer than the rotational direction dimension.
  • the directional dimension and the radial dimension may be the same square. Further, it may be oval or elliptical instead of rectangular. Even in such an elliptical shape, the rotational dimension may be longer than the radial dimension, or conversely, the radial dimension may be longer than the rotational dimension. Furthermore, it may be circular.
  • the slit 35 may be arranged on the pitch circle PCD of the ball 16 or on the outer diameter side of the pitch circle PCD. Good. The amount of deviation in this case can also be set arbitrarily. That is, the ball non-contact portion 31 formed by the slit 35 may be any one that reduces the contact area with the ball 16 in the pocket 30 when the ball non-contact portion 31 is not provided by 15% to 30%. Since the other structure of the bearing shown in FIG. 9 is the same as that of the bearing shown in FIG.
  • the ball non-contact portion 31 is formed by the slit 35
  • the resistance when the lubricant passes through the pocket can be reduced, and the ball 16 and the pocket 30 can be reduced.
  • the amount of oil film formed between the two can be reduced.
  • the cage shown in FIG. 8 has the same operational effects as the cage shown in FIG.
  • the slit 35 is provided, unlike the case where the convex portion 32 is provided, the size of the cage 15 in the bearing axial direction is not increased, and the size reduction can be achieved. That is, the torque can be reduced while maintaining the same dimensions as those of the conventional cage that does not have the ball non-contact portion 31.
  • the ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG. 10 omits the point that it does not have the seal member 17, the seal mounting groove 20 in which the seal member 17 is mounted, and the seal groove 21 in which the lip portion 17a of the seal member 17 contacts. This is the same as the ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG. For this reason, even if it is a ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG. 10, there exists an effect other than the effect by the ball bearing (deep groove ball bearing) shown in FIG.
  • the cage 15 is a metal cage by press working in each of the above embodiments, but may be molded by casting. Moreover, it may be by shaving or by electric discharge machining (including wire cutting).
  • the electric discharge machining is a machining method in which a part of the surface of the workpiece is removed by an arc discharge repeated at a short cycle between the electrode and the workpiece.
  • Wire cutting is a kind of electric discharge machining, which is a method of applying a tension to a wire and processing a metal material using electric discharge.
  • the cage 15 is not limited to a metal cage, and may be a synthetic resin molded product.
  • resin material of the resin cage those conventionally used for this type of cage, for example, polyphenylene sulfide resin (hereinafter referred to as PPS resin) or polyamide 46 (PA46) are used.
  • PPS resin polyphenylene sulfide resin
  • PA46 polyamide 46
  • those that require long-term heat resistance in the higher temperature range for example, about 200 ° C.
  • PI resin polyimide resin
  • PAI resin PAI resin
  • PEEK resin polyether ether ketone resin
  • This resin cage can be molded by, for example, injection molding. Moreover, you may shape
  • the ball non-contact portion 31 when the ball non-contact portion 31 is provided, as shown in FIG. 1, a rectangular convex portion 32 that protrudes toward the anti-ball side is formed on the anti-ball facing surface, so that A rectangular concave portion 33 that is recessed toward the ball side may be provided, and the concave portion 33 may be used as the ball non-contact portion 31. Further, a slit 35 may be provided, and the ball 35 may be used as the non-ball contact portion 31. For this reason, even if it is a resin cage, there exists an effect similar to a metal cage as shown in FIG.
  • the seal lip portion 17a of the seal member 17 has one radial lip portion 17ac that extends toward the inner diameter side and comes into radial contact with the seal groove 21 of the inner ring 14.
  • At least the tip end portion of the seal lip portion 17a having the radial lip portion 17ac is a high wear material portion 19b made of an easily wearable material, the high wear material portion 19b is made of a high wear rubber material, and others
  • the configuration is the same as that of the seal member 17 shown in FIG. 5A.
  • the seal lip portion 17 a of the seal member 17 has only one axial lip portion 17 aa extending inward of the bearing and in axial contact with the inner wall surface of the seal groove 21 of the inner ring 14.
  • the portion 19b including at least the tip portion of the seal lip portion 17a including the axial lip portion 17aa is a high wear material portion made of a material that easily wears, or the high wear material portion 19b is made of a high wear rubber material.
  • the configuration is the same as that of the seal member 17 shown in FIG. 5A.
  • the ball non-contact portion 31 extends along the rotation direction. Although arranged, it may be inclined with respect to the rotation direction. Further, the formed ball non-contact portion 31 is not limited to one for the hemispherical bulge portion 26, and two or more ball non-contact portions 31 are provided in each hemispherical bulge portion 26. Also good. In this case, a plurality may be arranged along the circumferential direction or a plurality may be arranged along the radial direction.
  • each corner portion may be rounded or not rounded.
  • the protrusion amount (depth of the recessed part 33) of the convex part 32 shall be 40% or less of the annular holding plates 27A and 27B. That is, when it exceeds 40%, the protruding amount of the convex portion 32 becomes too large, and it may be difficult to mount the seal member or may be enlarged.
  • Example 1 Torque generated by producing cages (metal cages: pressed products) of shapes A, B, C, D, E, and F shown in FIG. 4 and using them to assemble the ball bearing shown in FIG. was measured. The results are shown in Table 1 below.
  • the standard product is a conventional product in which the ball non-contact portion 31 is not formed.
  • 1.6 ⁇ 9.0 in the shape A indicates that the dimension W is 1.6 mm and the circumferential length L is 9.0 mm.
  • 1.6 ⁇ 5.5 in the shape B indicates that the dimension W is 1.6 mm and the circumferential length L is 5.5 mm.
  • 2.6 ⁇ 5.5 in the shape C indicates that the dimension W is 2.6 mm and the circumferential length L is 5.5 mm.
  • * 1 in the shape D indicates that the shape A is shifted from the PCD to the outer diameter side by 0.8 mm.
  • * 2 in the shape D indicates that the shape B is shifted from the PCD to the outer diameter side by 0.8 mm.
  • the columns from shape A to shape F in the contact area of the steel balls and the cage indicate the ratio (%) when the area of the standard product is 100%.
  • the outer diameter of the outer ring 12 is 72.0 mm
  • the inner diameter of the outer ring 12 is 60.2 mm
  • the outer diameter of the inner ring 14 is 47.0 mm
  • the inner diameter of the inner ring 14 is A ball (steel ball) 16 having an outer diameter of 11.1 mm was 35.0 mm.
  • FIG. 13 shows a graph showing changes in torque when the contact area is changed and when the contact area is shifted from the PCD to the outer diameter side.
  • the torque could be reduced by about 50% by reducing the contact area by 15%.
  • the torque could be reduced by about 60% by reducing the contact area by 30% and by shifting 0.8 mm from the PCD to the outer diameter side.
  • Example 2 As shown in FIG. 9, a cage having a slit 35 (metal cage: pressed product) was manufactured, and the ball bearing shown in FIG. 8 was assembled using this to measure the generated torque. In this case, the contact area was reduced by 30% compared to the standard product (the cage without the slit 35). As in Example 1, a rotational speed of 4000 r / min was applied with a radial load of 500 N applied. A part was immersed in a 30 ° C. lubricating oil (Toyota genuine ATF T-4). In this case, the torque was reduced by about 40%. That is, the standard product was 0.152 Nm, and the cage having the slit 35 was 0.093 Nm.
  • the outer diameter of the outer ring 12 is 72.0 mm
  • the inner diameter of the outer ring 12 is 60.2 mm
  • the outer diameter of the inner ring 14 is 47.0 mm
  • the inner diameter of the inner ring 14 is A ball (steel ball) 16 having an outer diameter of 11.1 mm was used.
  • the same size was used.
  • Comparative Example 1 instead of the convex portion 32 and the slit 35, a metal cage in which the bearing inner diameter and the bearing outer diameter side of the hemispherical bulging portion 26 are cut is manufactured, and the ball bearing shown in FIG.
  • the torque to be measured was measured.
  • the contact area was reduced by 25% compared to the standard product (the cage without the slit 35).
  • the measurement conditions were the same as in the previous example. In this case, the torque was reduced by about 11%. That is, the standard product was 0.152 Nm, and the cage with the bearing inner and outer diameters cut was 0.135 Nm.
  • Comparative Example 2 Further, a resin cage in which the bearing outer diameter side of the hemispherical bulging portion 26 was cut was manufactured, and the ball bearing shown in FIG. 8 was assembled using this to measure the generated torque.
  • the resin material of the cage was PA66, and the contact area was reduced by 30% compared to the standard product.
  • the measurement conditions were the same as in the previous example. In this case, the torque was reduced by about 18%. That is, the standard product was 0.152 Nm, and the cage with the bearing inner and outer diameters cut was 0.124 Nm.
  • FIG. 14 is a graph showing the test results comparing the rotational torque of the sealed bearing of this embodiment with that of a conventional sealed bearing.
  • rotational torque is reduced significantly.
  • the cause of the rotational torque includes the resistance by grease, (cage shear resistance + rolling resistance), and seal torque as shown in FIG. 14B. This is due to the fact that the seal torque factor is eliminated in the sealed bearings.
  • the bearing may be an inner ring rotation type rolling bearing or an outer ring rotation type rolling bearing.

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Abstract

　トルク低減を達成できる保持器およびこのような保持器を用いた深溝玉軸受、さらに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。 保持器は、円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部（２６）を有する２枚の環状保持板（２７Ａ、２７Ｂ）が組み合わされてなる。対向する半球状膨出部（２６，２６）にてボール（１６）を保持するポケット（３０）が形成される。ポケット（３０）のボール対向面にボール非接触部（３１）を設け、ポケット（３０）におけるボール（１６）との接触面積を、ボール非接触部（３１）を設けないときのボール（１６）との接触面積よりも１５％～３０％低減させた。 シール部材（１７）は、シールリップ部（１７ａ）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（１７ａ）の先端の材質が、摩耗が生じ易い材質である高摩耗材である。　 　

Description

保持器、深溝玉軸受、およびシール付軸受
　本発明は、保持器、深溝玉軸受、およびシール付軸受に関する。
　軸受（深溝玉）は、図１５に示すように、内周に円弧状の外側軌道面１が形成された外輪２と、外周にこの外側軌道面１に対向する円弧状の内側軌道面３が形成された内輪４と、内輪４と外輪２との間に配置された保持器５と、保持器５にて転動自在に支持される複数のボールＢｏとを備える。
　保持器５は、図１６に示すように、円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部６を有する２枚の環状保持板７，７が組み合わされてなる。すなわち、各環状保持板７は、円周方向に沿って配設される前記半球状膨出部６と、隣合う半球状膨出部６間の平坦部８とからなる。組み合わされた状態で、平坦部８、８が重ね合わされ、この平坦部８、８がリベット等の固着具９を介して連結される。このため、各半球状膨出部６、６が対向して、リング状のボール嵌合部（ポケット）１０が形成される。
　従来には、保持器とボールとの潤滑状態の向上を図るもの（特許文献１）、又は潤滑油の給排油を積極的に行わせて、軸受内での潤滑油の流動性を向上させるもの（特許文献２）等がある。
　前記特許文献１に記載のものは、ポケットの内周側に補助凹部を設け、この補助凹部を潤滑剤が貯油する潤滑剤溜まりとして機能させるものである。これによって、ポケット内での潤滑剤の保持量を向上させて保持器とボールとの間の潤滑状態を向上させるものである。
　また、前記特許文献２に記載のものも、ポケットの内周面に凹部を形成している。この凹部が、外輪と保持器との間の軸受空間側及び内輪と保持器との間の軸受空間側にそれぞれ連通して、凹溝形状の潤滑油の経路を形成している。
　ところで、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。
　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。しかしながら、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３）。この特許文献３に記載のものは、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以下と小さくしている。これにより、シールトルクを低減している。
特開２００３－１３９６２号公報 特開２００６－３４２９０１号公報 特開２００７－１０７５８８号公報
　近年、自動車用の軸受においては、燃費向上や環境問題からトルクの低減が求められている。軸受に発生するトルクのうち、保持器が要因のトルクは、鋼球（ボール）による油（グリース等の潤滑材）のせん断抵抗に多くの割合を占めている。
　そして、そのせん断抵抗のほとんどがポケット内径面と、ポケット内のボールとの間に形成される油膜をせん断する時の抵抗である。また、ポケットがボール形状に添う様な単一の曲面からできている場合、ボールとボールを覆う保持器ポケット内側との微少なスキマを潤滑剤が通過しようとする為、抵抗が発生し、トルクを大きくする要因の1つとなっている。
　前記特許文献１に記載のものでは、補助凹部が潤滑剤溜まりとなって、この補助凹部に潤滑剤が貯油するものである。また、特許文献２に記載のものでは、微少なスキマを潤滑剤が通過する際の抵抗を軽減させるもではない。すなわち、この種の軸受においては、潤滑剤が通過する際の抵抗の減少と、ボールが運動する際にせん断する油膜量の減少との両立ができなかった。このため、従来においては、ポケットの内径面に凹部が形成されていたとしても、トルク低減を達成できるものではなかった。
　また、特許文献３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。
　本発明は、前記課題に鑑みて、トルク低減を達成できる保持器およびこのような保持器を用いた深溝玉軸受、さらに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。
　本発明の保持器は、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り、対向する半球状膨出部にてボールを保持するポケットが形成される玉軸受用保持器であって、ポケットのボール対向面にボール非接触部を設け、このポケットにおけるボールとの接触面積を、ボール非接触部を設けないときのボールとの接触面積よりも１５％～３０％低減させたものである。なお、低減させる面積が３０％よりも大きいと、保持器の強度が低下するため、上限を３０％とした。また、低減させる面積が１５％より小さいと、トルクを十分に（約５０％）低減することができない。
　本発明の保持器によれば、ボール対向面にボール非接触部を設けたことによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができる。また、ボール非接触部を設けたことによって、ボールとポケットとの間に形成される油膜量を少なくできる。この場合、ボール非接触部が小さすぎると、せん断する油膜量の減少量も少なく、トルク低減を達成できない。また、ボール非接触部が大きすぎると、ボールとポケットとの間に形成される油膜量が小さくなり過ぎて、ボールの滑らかな転動を損なう。このため、本発明のように、ボール非接触部の範囲を設定することによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗と、せん断する油膜量の減少との両立が可能となる。
　半球状膨出部において、反ボール対向面に反ボール側へ突出する凸部を形成することによって、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部を設け、この凹部をもって前記ボール非接触部としたり、半球状膨出部においてスリットを設け、このスリットをもって前記ボール非接触部としたりすることができる。
　ボール非接触部を、ボールのピッチ円よりも軸受外径側に配置するのが好ましい。
　金属製であってプレス加工に成型されてなるものであっても、金属製であって鋳造にて成型されてなるものであっても、樹脂製であって射出成型にて成型されてなるものであってもよい。また、削り加工（金属製であっても樹脂製であっても）にて成型されてなるものであってもよい。
　本発明の深溝玉軸受は、内周に外側軌道面が形成された外輪と、外周に内側軌道面が形成された内輪と、内側軌道面と外側軌道面との間を転動する複数のボールと、内輪と外輪との間に配置された前記保持器を備えたものである。
　本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、保持器を介して保持される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であり、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り、かつこのシール付き軸受における保持器に、前記本発明にかかる保持器を用いる。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、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、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。
　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。
　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。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。
　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端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。
　本発明の保持器では、ボール非接触部の範囲を設定することによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗と、せん断する油膜量の減少との両立が可能となる。
　ボール非接触部は、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部を設けたり、スリットを設けたりすることによって、確実に形成することができる。ボール非接触部を、ボールのピッチ円よりも軸受外径側に配置すれば、周速の高い位置でのせん断抵抗を低減することができ、より安定してトルクの低減を図ることができる。
　全体形状が比較的単純であり、金属製であっても、樹脂製であっても、確実に形成することができる。また、成型方法としても、金属製であれば、プレス加工や鋳造にて成型することができ、樹脂製であれば射出成型にて成型することができ、従来から一般に用いられている種々の成型方法で成型でき、低コスト化を図ることができる。
　このため、トルクの低減を図ることができ、この保持器を用いた軸受を自動車に使用すれば、燃費向上で環境に優しい運転が可能となる。
　本発明のシール付き軸受では、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。このため、シールトルクを十分に低減できる。また、前記摩耗により、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。
　また、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。
本発明の第１実施形態を示す保持器を用いた軸受の断面図である。 前記図１の保持器の要部拡大断面図である。 前記図２のＸ方向矢視部である。 保持器の凸部を示し、図１に示すの保持器の要部簡略図である。 保持器の凸部を示し、保持器の第１変形例の要部簡略図である。 保持器の凸部を示し、保持器の第２変形例の要部簡略図である。 保持器の凸部を示し、保持器の第３変形例の要部簡略図である。 保持器の凸部を示し、保持器の第４変形例の要部簡略図である。 保持器の凸部を示し、保持器の第５変形例の要部簡略図である。 シール部材の拡大断面図である。 他のシール部材の拡大断面図である。 図５Ａに示すシール部材の要部拡大断面図である。 前記図２に示す保持器を用いた他の軸受の断面図である。 本発明の第２実施形態を示す保持器を用いた軸受の断面図である。 図８の保持器の要部簡略図である。 図８の保持器を用いた他の軸受の断面図である。 シール付き軸受の他の実施形態を示す断面図である。 前記図１１Ａのシール付き軸受のシール部材を示す拡大断面図である。 シール付き軸受の別の実施形態を示す断面図である。 前記図１２Ａのシール付き軸受のシール部材を示す拡大断面図である。 接触面積低減率とトルク低減率との関係を示すグラフ図である。 シール付き軸受の回転トルクを従来品と比較して示したグラフである。 回転とトルクの要因の内訳を示すグラフである。 従来の保持器を用いた軸受の断面図である。 従来の保持器の斜視図である。
　図１は第１の実施形態の保持器（玉軸受用保持器）を用いた軸受（深溝玉軸受）を示す。この玉軸受は、内周に円弧状の外側軌道面（転走面）１１が形成された外輪１２と、外周にこの外側軌道面１１に対向する円弧状の内側軌道面（転走面）１３が形成された内輪１４と、外側軌道面１１と内側軌道面１３との間に収容された複数のボール１６と、ボール１６を転動自在に支持する本発明に係る保持器１５と、外輪１２の軸方向端部に装着されたシール部材１７、１７とを備える。
　このため、この軸受は、シール付き軸受けと呼ぶことができ、自動車のトランスミッション等に用いられる。前記内輪１４および外輪１２が軌道輪である。また、この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、内輪１４を回転輪とし、外輪１２を固定輪とした内輪回転タイプである。
　外輪１２、内輪１４、及びボール１６は、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、保持器１５は、例えば、冷間圧延鋼（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）の帯鋼のプレス加工品である。保持器１５は、図２と図３に示すように、円周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部２６を有する２枚の環状保持板２７Ａ，２７Ｂが組み合わされてなる。すなわち、各環状保持板２７Ａ，２７Ｂは、円周方向に沿って配設される半球状膨出部２６と、隣合う半球状膨出部２６間の平坦部２８とからなる。組み合わされた状態で、平坦部２８、２８が重ね合わされ、この平坦部２８、２８がリベット等の固着具２９を介して連結される。このため、各半球状膨出部２６が対向して、リング状のボール嵌合部（ポケット）３０が形成される。
　そして、この保持器１５においては、ポケット３０のボール対向面にボール非接触部３１を設けている。この場合、このポケット３０におけるボール１６との接触面積を、ボール非接触部３１を設けないときのボール１６との接触面積よりも１５％～３０％低減させている。
　すなわち、反ボール対向面に反ボール側へ突出する矩形状の凸部３２を形成することによって、ボール対向面に反ボール側へ凹む矩形状の凹部３３を設け、この凹部３３をもってボール非接触部３１を形成している。凸部３２としては、図４に示すように、種々のものを採用することができる。
　すなわち、図４Ａに示す形状Ａは、円周方向長さＬがＬＡとされ、その幅寸法ＷがＷＡとされている。また、図４Ｂに示す形状Ｂは、円周方向長さＬがＬＡよりも短いＬＢとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＢとされている。
　図４Ｃに示す形状Ｃは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＣとされ、その幅寸法ＷがＷＡよりも大きいＷＣとされている。図４Ｄに示す形状Ｄは、円周方向長さＬがＬＡと同一のＬＤとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＤとされている。
　図４Ｅに示す形状Ｅは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＥとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＥとされている。図４Ｆに示す形状Ｆは、円周方向長さＬがＬＢと同一のＬＦとされ、その幅寸法ＷがＷＡと同一のＷＦとされている。
　図４Ａに示す形状Ａと、図４Ｂに示す形状Ｂと、図４Ｆに示す形状Ｆとは、凸部３２の中央線Ｏがボール１６のピッチ円ＰＣＤに一致しているものであって、凸部３２がピッチ円ＰＣＤ上に配設されている。図４Ｃに示す形状Ｃと、図４Ｄに示す形状Ｄと、図４Ｅに示す形状Ｅとは、凸部３２の中央線Ｏが、ボール１６のピッチ円ＰＣＤよりも軸受外径側へずれている。この場合、図４Ｃに示す形状Ｃでは、そのずれは僅かであるが、図４Ｄに示す形状Ｄと、図４Ｅに示す形状Ｅでは、そのずれは大きく、一方の長辺がボール１６のピッチ円ＰＣＤに一致している。
　すなわち、凸部３２が図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、及び図４Ｆの示すうような種々のものであっても、これによって形成される凹部３３のボール非接触部３１が、ポケット３０において、ボール非接触部３１を設けないときのボール１６との接触面積よりも１５％～３０％低減させるものであればよい。
　ところで、凸部３２としては、径方向寸法に対して回転方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、逆に回転方向寸法に対して径方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、回転方向寸法と径方向寸法とが同一の正方形であってもよい。また、長方形とせずに、長円または楕円形状であってもよい。このような楕円形状である場合でも、径方向寸法に対して回転方向寸法が長いものであっても、逆に回転方向寸法に対して径方向寸法が長いものであってもよい。さらに、円形であってもよい。
　また、図５Ａに示すように、シール部材１７は、芯金１８と、この芯金１８を被覆する合成樹脂やゴム材等からなる被覆部（弾性部材）１９とを備える。そして、固定輪である外輪１２の内周面に形成されたシール取付溝２０に外周部が嵌合状態に固定される。回転軸である内輪１４は、各シール部材１７の内周部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝２１が形成されている。シール部材１７の内周側端に形成されたシールリップ部１７ａの先端が、内輪１４のシール構２１の内面に摺接する。シールリップ部１７ａは、二股状に分岐した２つのアキシアルリップ部１７ａａ，１７ａｂを有する。第１のアキシアルリップ部１７ａａは、軸受の内側に延びて内輪１４のシール構２１の内側壁面にアキシアル接触する。第２のアギシアルリップ部１７ａｂは、軸受の外側に延びて内輪１４のシール溝２１の外側壁面にアキシアル接触する。
　シールリップ部１７ａは、前記弾性部材１９の一部として形成されるが、２つのアキシアルリップ部１７ａａ，１７ａｂ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１９ｂとされている。すなわち、シール部材１７の弾性部材１９は、芯金１８を被覆する本体部１９ａと、この本体部１９ａの連設される高摩耗材部１９ｂとからなる。この場合、高摩耗材部１９ｂは高摩耗ゴム材からなり、本体部１９ａは通常のゴム材からなる。シール部材１７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１８が弾性部材１９に接着される。高摩耗材部１９ｂ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。
　本発明では、ボール対向面にボール非接触部３１を設けたことによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができる。また、ボール非接触部３１を設けたことによって、ボール１６とポケット３０との間に形成される油膜量を少なくできる。この場合、ボール非接触部が小さすぎると、せん断する油膜量の減少量も少なく、トルク低減を達成できない。また、ボール非接触部３１が大きすぎると、ボール１６とポケット３０との間に形成される油膜量が小さくなり過ぎて、ボール１６の滑らかな転動を損なう。このため、本発明のように、ボール非接触部３１の範囲を設定することによって、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗と、せん断する油膜量の減少との両立が可能となる。このため、トルクの低減を図ることができ、この玉軸受用保持器を用いた軸受を自動車に使用すれば、燃費向上で環境に優しい運転が可能となる。
　ボール非接触部３１は、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部３３を設けることによって、確実に形成することができる。ボール非接触部３１を、ボール１６のピッチ円よりも外径側に配置すれば、周速の高い位置でのせん断抵抗を低減することができ、より安定してトルクの低減を図ることができる。
　この実施形態のシール付き軸受によると、回転軸である内輪１４のシール溝２１に摺接するシール部材１７のシールリップ部１７ａ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１９ｂ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１７が、前記高摩耗材部１９ｂの摩耗により運転開始後の早期（運転開始後数時間）に図６に拡大断面図で示すように非接触タイプのシール部材１７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４，０００ｒｐｍ、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１９ｂの摩耗により、シール部材１７のシールリップ部１７ａと内輪１４のシール溝２１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１９ｂ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。
　なお、この実施形態では、シール部材１７の高摩耗材部１９ｂ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１９ｂを構成する材料としては、前記の他に、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５Ｂに示すように、シール部材１７に、通気用のスリット５０等の吸着防止手段を設けてもよい。
　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１７が内輪１４に吸着されることを防止する手段である。この場合、シール部材１７のシールリップ部１７ａの各アキシアルリップ部１７ａａ，１７ａｂの先端に、これらアキシアルリップ部１７ａａ，１７ａｂがシール溝２１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５０を設けている。スリット５０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５０等の吸着防止手段を設けることで、高摩耗材部１９ｂが摩耗するまでの間に、シール部材１７が軸受内部圧力低減のために、内輪１４のシール溝２１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。
　図７に示す玉軸受（深溝玉軸受）は、シール部材１７を有さないタイプである。すなわち、図７に示す玉軸受は、シール部材１７、シール部材１７が装着されるシール取付溝２０、およびシール部材１７のリップ部１７aが接触するシール溝２１を有さない点を省いて、図１に示す玉軸受（深溝玉軸受）と同様である。
　このため、図７に示す玉軸受（深溝玉軸受）であっても、図１に示す玉軸受（深溝玉軸受）とシール部材１７による作用効果以外の作用効果を奏する。
　図８は、第２の実施形態の玉軸受用保持器を用いた軸受（深溝玉軸受）を示す。この場合の保持器１５は、半球状膨出部２６においてスリット３５を設け、このスリット３５をもってボール非接触部３１としている。この場合のスリット３５は、図９に示すように、矩形状であって、その中心線Ｏ１がボール１６のピッチ円ＰＣＤに一致するピッチ円ＰＣＤ上に配設されるものである。
　ところで、スリット３５としても、径方向寸法に対して回転方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、逆に回転方向寸法に対して径方向寸法が長い矩形（長方形）であっても、回転方向寸法と径方向寸法とが同一の正方形であってもよい。また、長方形とせずに、長円または楕円形状であってもよい。このような楕円形状である場合でも、径方向寸法に対して回転方向寸法が長いものであっても、逆に回転方向寸法に対して径方向寸法が長いものであってもよい。さらに、円形であってもよい。
　スリット３５の配置位置としては、図９に示すように、ボール１６のピッチ円ＰＣＤ上に配設されものであっても、ピッチ円ＰＣＤよりも外径側へ配設されるものであってもよい。この場合のずれ量も、任意に設定できる。すなわち、スリット３５によって形成されるボール非接触部３１が、ポケット３０において、ボール非接触部３１を設けないときのボール１６との接触面積よりも１５％～３０％低減させるものであればよい。なお、図９に示す軸受の他の構成は図１に示す軸受と同様であるので、これらの説明を省略する。
　図８に示すように、ボール非接触部３１がスリット３５によって形成される場合であっても、ポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗を低減することができ、また、ボール１６とポケット３０との間に形成される油膜量を少なくできる。このように、図８に示す保持器であっても、前記図１に示す保持器と同様の作用効果を奏する。また、スリット３５を設けたものでは、凸部３２を設けたものと相違して、保持器１５の軸受軸方向の寸法が大きくならず、コンパクト化を図ることができる。すなわち、ボール非接触部３１を有さない従来の保持器と同じ寸法を維持しつつトルクを低減させることができる。
　図１０に示す玉軸受（深溝玉軸受）は、シール部材１７を有さないタイプである。すなわち、図１０に示す玉軸受は、シール部材１７、シール部材１７が装着されるシール取付溝２０、およびシール部材１７のリップ部１７ａが接触するシール溝２１を有さない点を省いて、図８に示す玉軸受（深溝玉軸受）と同様である。このため、図１０に示す玉軸受（深溝玉軸受）であっても、図８に示す玉軸受（深溝玉軸受）とシール部材１７による作用効果以外の作用効果を奏する。
　ところで、保持器１５は、前記各実施形態ではプレス加工による金属製保持器であるが、鋳造による成型であってもよい。また、削り加工によっても、放電加工（ワイヤーカットを含む）によってもよい。ここで、放電加工とは、電極と被加工物との間に短い周期で繰り返されるアーク放電によって被加工物表面の一部を除去する機械加工の方法である。ワイヤーカットとは、放電加工の一種で、ワイヤ線に張力を与え、放電を利用して金属材料を加工する方法である。
　また、保持器１５としては、金属製保持器に限るものではなく、合成樹脂の成形品であってもよい。樹脂製保持器の樹脂材料は、この種の保持器に従来から使用されるもの、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と称する）やポリアミド４６（ＰＡ４６）が用いられる。特に、例えば自動車のオルタネータ用の軸受等、それ以上の温度（例えば、２００℃程度以上）域の長期耐熱性が要求されるものについては、ポリイミド樹脂（以下、ＰＩ樹脂と称する）、ポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩ樹脂と称する）、あるいはポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＥＫ樹脂と称する）等の材料が用いることができる。
　この樹脂製保持器は、例えば射出成型にて成型することができる。また、削り加工にて成型してもよい。樹脂製保持器であっても、ボール非接触部３１を設け、ポケット３０におけるボール１６との接触面積を、ボール非接触部３１を設けないときのボール１６との接触面積よりも１５％～３０％低減させることになる。
　樹脂製保持器において、ボール非接触部３１を設ける場合、図１に示すように、反ボール対向面に反ボール側へ突出する矩形状の凸部３２を形成することによって、ボール対向面に反ボール側へ凹む矩形状の凹部３３を設け、この凹部３３をもってボール非接触部３１とするものであってよい。また、スリット３５を設けて、このスリット３５をもってボール非接触部３１とするものであってよい。このため、樹脂製保持器であっても、図１に示すような金属製保持器と同様の作用効果を奏する。
　図１１Ａと図１１Ｂはシール部材１７の変形例を示す。この場合のシール部材１７のシールリップ部１７ａが、内径側に延びて内輪１４のシール溝２１にラジアル接触する１つのラジアルリップ部１７ａｃを有するものとしている。シールリップ部１７ａのラジアルリップ部１７ａｃ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１９ｂとされていることや、その高摩耗材部１９ｂが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は図５Ａに示すシール部材１７と同様である。
　この図１１Ａと図１１Ｂに示すシール部材１７であっても、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。
　図１２Ａと図１２Ｂはシール部材１７の他の変形例を示す。このシール部材１７のシールリップ部１７ａは、軸受の内側に延びて内輪１４のシール溝２１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１７ａａのみ有する。シールリップ部１７ａの前記アキシアルリップ部１７ａａを有する少なくとも先端部を含む部分１９ｂ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１９ｂが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は図５Ａに示すシール部材１７と同様である。
　この図１２Ａと図１２Ｂに示すシール部材１７であっても、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。
　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、ボール非接触部３１は、前記実施形態では、回転方向に沿って配置されていたが、回転方向に対して傾斜するものであってもよい。また、形成されるボール非接触部３１としては、半球状膨出部２６に対して１個に限るものではなく、各半球状膨出部２６に２個以上のボール非接触部３１を設けてもよい。この場合、円周方向に沿って複数個配置するものであっても、径方向に沿って複数個配置するものであってもよい。
　長方形状乃至正方形状の凸部３２を設ける場合であっても、長方形状乃至正方形状のスリット３５であっても、各コーナ部をアール形状としても、アール形状としないものであってもよい。また、長方形状乃至正方形状の凸部３２を設ける場合、凸部３２の突出量（凹部３３の深さ）は、環状保持板２７Ａ，２７Ｂの４０％以下とするのが好ましい。すなわち、４０％を越えると、凸部３２の突出量が大きくなりすぎて、シール部材の装着が困難となったり、大型化したりするおそれがある。
　実施例１
　図４に示す形状Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの保持器（金属製保持器：プレス加工品）を製作して、これらを用いて図１に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。その結果を次の表１に示す。表１において標準品とは、ボール非接触部３１が形成されていない従来品である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１において、形状Ａでの１．６×９．０とは、寸法Ｗが１．６ｍｍであり、円周方向長さＬが９．０ｍｍであることを示している。形状Ｂでの１．６×５．５とは、寸法Ｗが１．６ｍｍであり、円周方向長さＬが５．５ｍｍであることを示しているとされている。形状Ｃでの２．６×５．５とは、寸法Ｗが２．６ｍｍであり、円周方向長さＬが５．５ｍｍであることを示している。形状Ｄでの＊１は、形状Ａにおいて、ＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍずらせたことを示している。形状Ｄでの＊２は、形状Ｂにおいて、ＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍずらせたことを示している。表１において、鋼球-保持器接触面積における形状Ａ～形状Ｆまでの欄は標準品の面積を１００％とした場合の割合（％）を示している。また、軸受としては、外輪１２の外径寸法が７２．０ｍｍであり、外輪１２の内径寸法が６０．２ｍｍであり、内輪１４の外径寸法が４７．０ｍｍであり、内輪１４の内径寸法が３５．０ｍｍであり、ボール（鋼球）１６の外径寸法が１１．１ｍｍのものを用いた。
　これらの実験条件としては、５００Ｎのラジアル荷重を付与した状態で、４０００ｒ／ｍｉｎの回転速度を与えた。３０℃の潤滑油（トヨタ純正ＡＴＦ　Ｔ－４）に一部を浸漬させた。ここで、一部を浸漬とは、軸受軸心線を水平に保って、この鉛直方向最下位のボールのみが完全に浸漬することである。
　図１３に、接触面積を変更させた場合と、ＰＣＤから外径側へずらせた場合のトルクの変化を示すグラフを示した。このように、表１と図１３からわかるように、接触面積を１５％低減させることにより、トルクを約５０％低減させることができた。また、接触面積を３０％低減させるとともに、ＰＣＤから外径側へ０．８ｍｍずらせることにより、トルクを約６０％低減させることができた。
　実施例２
　図９に示すように、スリット３５を有する保持器（金属製保持器：プレス加工品）を製作して、これを用いて図８に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。この場合、接触面積を標準品（スリット３５を有さない保持器）よりも３０％低減させた。前記実施例１と同様、５００Ｎのラジアル荷重を付与した状態で、４０００ｒ／ｍｉｎの回転速度を与えた。３０℃の潤滑油（トヨタ純正ＡＴＦ　Ｔ－４）に一部を浸漬させた。この場合、約４０％のトルク低減となった。すなわち、標準品が０．１５２Ｎｍであり、スリット３５を有する保持器では０．０９３Ｎｍとなった。また、軸受としては、外輪１２の外径寸法が７２．０ｍｍであり、外輪１２の内径寸法が６０．２ｍｍであり、内輪１４の外径寸法が４７．０ｍｍであり、内輪１４の内径寸法が３５．０ｍｍであり、ボール（鋼球）１６の外径寸法が１１．１ｍｍのものを用いた。なお、後述する比較例１、２においても、同一サイズのものを用いた。
　比較例１
　凸部３２やスリット３５に代えて、半球状膨出部２６の軸受内径及び軸受外径側をカットした金属製保持器を製作して、これを用いて図８に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。接触面積を標準品（スリット３５を有さない保持器）よりも２５％低減させた。測定条件は前記実施例と同様とした。この場合、約１１％のトルク低減となった。すなわち、標準品が０．１５２Ｎｍであり、軸受内径及び軸受外径側をカットした保持器では０．１３５Ｎｍとなった。
　比較例２
　また、半球状膨出部２６の軸受外径側をカットした樹脂製保持器を製作して、これを用いて図８に示す玉軸受を組立て、発生するトルクを測定した。この場合、保持器の樹脂材料はＰＡ６６であり、接触面積を標準品よりも３０％低減させた。測定条件は前記実施例と同様とした。この場合、約１８％のトルク低減となった。すなわち、標準品が０．１５２Ｎｍであり、軸受内径及び軸受外径側をカットした保持器では０．１２４Ｎｍとなった。
　実施例３
　図１４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１４Ａ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１４Ｂ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。
　軸受として、内輪回転タイプの転がり軸受にであっても、外輪回転タイプの転がり軸受であってもよい。
１２   外輪
１４   内輪
１５   保持器
１６   ボール
１７   シール部材
１７ａ シールリップ部
２０   シール取付溝
２１   シール溝
２６   半球状膨出部
２７Ａ，２７Ｂ         環状保持板
２７Ａ，２７Ｂ         環状保持板
３０   ポケット
３１   ボール非接触部
３３   凹部
３５   スリット

Claims (16)

  1. 　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り、対向する半球状膨出部にてボールを保持するポケットが形成される保持器であって、
    　ポケットのボール対向面にボール非接触部を設け、このポケットにおけるボールとの接触面積を、ボール非接触部を設けないときのボールとの接触面積よりも１５％～３０％低減させたことを特徴とする保持器。
  2. 　半球状膨出部において、ボール対向面に反ボール側へ凹む凹部を設け、この凹部をもって前記ボール非接触部としたことを特徴とする請求項１に記載の保持器。
  3. 　半球状膨出部においてスリットを設け、このスリットをもって前記ボール非接触部としたことを特徴とする請求項１に記載の保持器。
  4. 　ボール非接触部を、ボールのピッチ円よりも軸受外径側に配置したことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１に記載の保持器。
  5. 　金属製であってプレス加工に成型されてなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１に記載の保持器。
  6. 　金属製であって鋳造にて成型されてなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１に記載の保持器。
  7. 　削り加工にて成型されてなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１に記載の保持器。
  8. 　樹脂製であって射出成型にて成型されてなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１に記載の保持器。
  9. 　内周に外側軌道面が形成された外輪と、外周に内側軌道面が形成された内輪と、内側軌道面と外側軌道面との間を転動する複数のボールと、内輪と外輪との間に配置された請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の保持器を備えたことを特徴とする深溝玉軸受。
  10. 　一対の軌道輪の対向する軌道面間に、保持器を介して保持される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り、かつ前記保持器に、前記請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の保持器を用いることを特徴とすることを特徴とするシール付き軸受。
  11. 　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たことを特徴とする請求項１０に記載のシール付き軸受。
  12. 　前記高摩耗材をゴム材としたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のシール付き軸受
  13. 　前記高摩耗材を樹脂材としたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のシール付き軸受。
  14. 　前記シール部材のシールリップ部を、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たことを特徴とする請求項１０～請求項１３のいずれか１項に記載のシール付き軸受。
  15. 　前記シール部材のシールリップ部を、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たことを特徴とする請求項１０～請求項１３のいずれか１項に記載のシール付き軸受。
  16. 　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たことを特徴とする請求項１０～請求項１５のいずれか１項に記載のシール付き軸受。
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