WO2016125762A1 - 転がり軸受 - Google Patents

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WO2016125762A1
WO2016125762A1 PCT/JP2016/052968 JP2016052968W WO2016125762A1 WO 2016125762 A1 WO2016125762 A1 WO 2016125762A1 JP 2016052968 W JP2016052968 W JP 2016052968W WO 2016125762 A1 WO2016125762 A1 WO 2016125762A1
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WO
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seal lip
inner ring
rolling bearing
seal
contact
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/052968
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English (en)
French (fr)
Inventor
克明 佐々木
Original Assignee
Ntn株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing used for, for example, an automobile transmission.
  • the conventional transmission bearing Since foreign matter such as gear wear powder is mixed in the transmission of an automobile, the conventional transmission bearing has been provided with a contact type sealing plate (seal member) to prevent foreign matter from entering the bearing space.
  • a contact type sealing plate seal member
  • foreign matter can be prevented from entering the bearing space, but seal torque is generated.
  • a transmission bearing is required to have both a sealing performance for preventing foreign matter from entering the bearing space and a low friction performance for suppressing a sealing torque caused by a frictional resistance between the sealing member and the rotating raceway.
  • the seal lip is made of a highly wearable material that wears easily, and the tip of the seal lip is worn during the initial operation of the bearing to form the optimum labyrinth clearance between the seal lip and the rotating raceway. It has been proposed (for example, Patent Document 2). In actual use after the wear is completed, the intrusion of foreign matter is prevented by the labyrinth clearance, and the seal member becomes a non-contact seal, so that the seal torque can be kept low, and the effect of saving the fuel consumption of the automobile can be expected.
  • Patent Document 1 the torque reduction effect is limited, and a satisfactory torque reduction effect cannot be obtained. Further, the configuration of Patent Document 2 can provide a satisfactory torque reduction effect after completion of wear, but there is a variation in the time until wear is completed depending on the use environment in the transmission. For this reason, it is difficult to adjust the running-in time before shipping and after shipping, and it is necessary to take a longer running-in time.
  • An object of the present invention is to provide a rolling bearing that is excellent in sealing performance, good in low friction performance, and can shorten the time until the seal lip portion is appropriately worn.
  • the rolling bearing according to the present invention includes an inner ring that is a rotating ring, an outer ring that is a fixed ring, a plurality of rolling elements interposed between raceways of the inner ring and the outer ring, and a bearing space formed between the inner ring and the outer ring.
  • a seal member that seals, and the seal member has a seal lip portion having an outer diameter end fixed to the outer ring and contacting an outer peripheral surface of the inner ring with a tightening margin on the inner diameter end side. At least a tip portion of the inner ring that is in contact with the outer peripheral surface is worn by using the rolling bearing in a rotating state and is not in contact with the outer peripheral surface of the inner ring, or the contact pressure can be regarded as zero. It is made of a high-abrasion material that makes a slight contact, and an annular oil groove is provided on a surface of the seal lip portion that contacts the outer peripheral surface of the inner ring.
  • At least the tip portion of the seal lip portion that is in contact with the outer peripheral surface of the inner ring is made of a high wear material, so that the tip portion of the seal lip portion is quickly worn by using the bearing in a rotating state.
  • the oil interposed between the inner ring and the seal lip part flows from the side surface of the seal lip part to the outer diameter side by centrifugal force, but the contact surface between the inner ring and the seal lip part has a certain width.
  • the oil in the middle in the width direction is difficult to escape to the side.
  • Such oil also flows to the oil groove when the oil groove is present.
  • the oil film between the inner ring and the seal lip portion becomes zero or close to zero.
  • the friction coefficient between the inner ring and the seal lip is increased, the wear of the seal lip is further promoted, and the tip of the seal lip is not contacted or lightly contacted with the outer peripheral surface of the inner ring. Time is shortened.
  • the tip of the seal lip is not contacted or lightly contacted with the outer peripheral surface of the inner ring, so that almost no seal torque is generated.
  • the fine clearance between the tip of the seal lip and the outer peripheral surface of the inner ring after completion of wear acts as a labyrinth clearance, and prevents foreign matter from entering the bearing space.
  • the seal lip portion may be made of a rubber material.
  • the seal member is fixed to the outer ring so that the tip end portion of the seal lip part contacts the outer peripheral surface of the inner ring with a tightening margin utilizing the elasticity of the seal lip part made of a rubber material.
  • the seal lip returns to the normal position, and when the wear is completed, it is optimal between the tip of the seal lip and the outer peripheral surface of the inner ring. A labyrinth clearance is formed.
  • the seal member has an annular cored bar and a rubber material that is integrally fixed to the cored bar and that partially or entirely serves as the seal lip portion
  • the rubber material is vulcanized over the entire cored bar.
  • the rubber material may be fixed by molding, or the rubber material may be fixed only to the inner diameter portion of the core metal by vulcanization molding.
  • the sealing performance between the outer ring and the outer diameter end of the sealing member can be enhanced by fitting and fixing the outer diameter end of the sealing member in a state of being elastically deformed in a seal mounting groove provided in the outer ring.
  • the amount of rubber material used can be reduced.
  • the tip portion of the seal lip portion may be in radial contact with the outer peripheral surface of the inner ring.
  • the depth direction of the oil groove is radially outward, so that the oil interposed between the inner ring and the seal lip portion is easily guided to the oil groove by the centrifugal force accompanying the rotation of the inner ring.
  • the friction coefficient between the inner ring and the seal lip is increased, and the wear of the seal lip is promoted.
  • the outer peripheral surface of the inner ring may have an annular step surface facing in the axial direction, and the tip portion of the seal lip portion may be in axial contact with the step surface.
  • the depth direction of the oil groove is the axial direction, but the oil that intervenes between the inner ring and the seal lip due to the centrifugal force accompanying the rotation of the inner ring reaches the edge on the outer diameter side of the oil groove. Collected and guided to the inside of the oil groove along the wall surface on the outer diameter side of the oil groove. As a result, the friction coefficient between the inner ring and the seal lip is increased, and the wear of the seal lip is promoted.
  • the rolling bearing may be used for an automobile transmission.
  • the optimum labyrinth clearance is formed by the operation of the bearing, foreign matter such as gear wear powder in the transmission can be prevented from entering the bearing.
  • the torque generated by the seal member is reduced, and it becomes possible to save the fuel consumption of the automobile.
  • the rolling bearing includes inner and outer rings 1 and 2 that are race rings, a plurality of rolling elements 3 interposed between the raceways 1 a and 2 a of the inner and outer rings 1 and 2, A cage 4 for holding the rolling element 3 and two seal members 5 for sealing both ends of an annular bearing space S formed between the inner ring and the outer rings 1 and 2 are provided.
  • the bearing space S is initially filled with grease.
  • This rolling bearing is a deep groove ball bearing in which the rolling elements 3 are balls, and is an inner ring rotating type in which the inner ring 1 is a rotating ring and the outer ring 2 is a fixed ring.
  • the seal member 5 has an outer diameter end provided on the inner peripheral surface of the outer ring 2 and fitted and fixed in the seal mounting groove 2 b, and a seal lip portion 9 on the inner diameter end side is a cylindrical shape of the inner ring 1. Is in radial contact with the outer peripheral surface 1b.
  • the seal member 5 includes an annular cored bar 6 and an elastic member 7 that is integrally fixed to the cored bar 6.
  • a seal member main body 8 is constituted by most of the cored bar 6 and the elastic member 7, and the seal lip portion 9 is constituted by the remaining portion of the elastic member 7, in this example, the inner diameter end side portion of the elastic member 7. .
  • the elastic member 7 is provided so as to cover the entire cored bar 6 except for an inner surface of a standing plate part 6b described later of the cored bar 6.
  • the seal member 5 is formed, for example, by vulcanization molding of a rubber material, and a metal core 6 is bonded to the elastic member 7 at the time of vulcanization molding.
  • the cored bar 6 has a cylindrical part 6a, a standing plate part 6b, and an inclined part 6c sequentially from the outer diameter side.
  • the upright plate portion 6b is disposed substantially in parallel to the end face on the axially inner side from the end faces of the inner ring and the outer rings 1 and 2.
  • the cylindrical portion 6a is connected to the outer diameter end of the standing plate portion 6b, and the standing plate portion 6b and the cylindrical portion 6a form an L-shaped cross section.
  • the outer diameter end of the seal member 5 formed by the cylindrical portion 6 a and the outer peripheral portion 7 a (a part of the elastic member 7) provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 6 a becomes the outer diameter end of the seal member main body 8.
  • the outer diameter end of the seal member main body 8 is fitted and fixed in the seal mounting groove 2b.
  • the outer peripheral portion 7a is fixed to the seal mounting groove 2b in an elastically deformed state, thereby further improving the sealing performance between the outer ring 2 and the outer diameter end of the seal member main body 8.
  • An inclined portion 6c that is inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side is connected to the inner diameter end of the upright plate portion 6b.
  • the outer surface of the standing plate portion 6b in the cored bar 6 is covered with a uniform thin-walled cover portion 7b, and the inner surface and the outer surface of the inclined portion 6c are covered with cover portions 7c and 7d, respectively.
  • the inner diameter ends of the cover portions 7 c and 7 d are the inner diameter ends of the seal member main body 8.
  • a seal lip portion 9 that is in contact with the outer peripheral surface of the inner ring 1 is provided at the inner diameter end of the seal member main body 8.
  • the elastic member 7 has the outer peripheral portion 7 a, cover portions 7 b, 7 c, 7 d, and a seal lip portion 9.
  • the seal lip portion 9 has a proximal end portion 10, an intermediate portion 11, and a distal end portion 12 that are sequentially arranged from the outer diameter side to the inner diameter side. These portions 10, 11, and 12 are integrally formed.
  • the tip portion 12 is illustrated as if it bites into the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1. However, in actuality, the tip portion 12 is tightened against the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1 in a sealed state. The contact is made with the allowance ⁇ .
  • the base end portion 10 is a portion connected to the seal member main body 8, and the inner side surface of the base end portion 10 on the bearing space S side is substantially parallel to the end surfaces of the inner ring and the outer rings 1 and 2, and is opposite to the inner side surface.
  • the outer surface is formed in a cross-sectional shape that is inclined so as to reach the inner side in the axial direction toward the inner diameter side.
  • the proximal end portion 10 has a cross-sectional shape that becomes thinner toward the inner diameter side, that is, toward the distal end portion 12.
  • the said cross section is a cross section seen by cut
  • the intermediate portion 11 is a portion that connects the base end portion 10 and the tip end portion 12, and is thinner in the axial direction than the outer diameter side portion of the base end portion 10 and the tip end portion 12.
  • the overall cross-sectional shape of the seal lip 9 is constricted in the axial direction at the intermediate portion 11 which is the intermediate portion in the radial direction.
  • the seal lip 9 has a V-shaped bent shape bent at the intermediate portion 11 so that a relief recess 13 is formed on the outer surface with respect to the bearing space S.
  • the tip portion 12 has an axially wide shape that is connected to the intermediate portion 11 at the axially inner portion, and is provided with an axially protruding portion 12c that protrudes axially outward from the outer diameter end.
  • the inner peripheral surface of the tip 12, that is, the surface facing the outer peripheral surface 1 b of the inner ring 1 has a cross-sectional shape consisting of a curve whose outer shape swells toward the inner diameter side at the central portion in the axial direction.
  • a plurality of (for example, three) annular oil grooves 14 are provided side by side at regular intervals. In the case of the example in the figure, each oil groove 14 has a shape that is slightly narrower toward the bottom, and the bottom surface is a cylindrical surface. Although the depth of each oil groove 14 is different, the radial position of the bottom surface is the same.
  • the tip portion 12 is made of a high wear material that wears when the bearing is used in a rotating state and is in non-contact with the inner ring 1 or light contact so that the contact pressure can be regarded as zero.
  • the high wear material is, for example, a high wear rubber material, but may be a resin material, a solid lubricant, a nonwoven fabric, mild steel, or the like.
  • only the tip portion 12 is made of a high wear material, but the present invention is not limited to this example.
  • the tip portion 12 and the intermediate portion 11 may be made of a high wear material, and the entire seal lip portion 9 extending over the tip portion 12, the intermediate portion 11 and the base end portion 10 may be made of a high wear material. .
  • the tip end portion 12 is elastically deformed by the amount of the fastening allowance ⁇ , so that the inner peripheral surface of the tip member 12 is in radial contact with the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1.
  • the tip end portion 12 of the seal lip portion 9 is worn.
  • the seal lip portion 9 has a bent shape with a V-shaped cross section, when the tip portion 12 contacts the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1, a reaction force, that is, a pressing force on the inner ring 1 is applied to the tip portion 12.
  • a reaction force that is, a pressing force on the inner ring 1
  • the seal lip portion 9 is formed into a V-shaped bent shape bent at the intermediate portion 11 so that the recess 13 is formed on the outer surface with respect to the bearing space S, so that the seal lip portion 9 becomes the intermediate portion.
  • 11 is a spring that bends at 11, and gives a constant radial pressing force.
  • the tip portion 12 is pressed against the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1 with a constant pressing force, so that the wear proceeds stably.
  • the bending of the intermediate portion 11 tends to return to the state before assembly of the seal member so as to follow the wear, so that wear of the tip portion 12 proceeds continuously.
  • the tip portion 12 of the seal lip portion 9 is made of a high wear material, the tip portion 12 is worn early. In addition, by providing the oil groove 14 on the inner peripheral surface of the tip end portion 12, wear is promoted for the reason described later. For these reasons, the time until the tip end portion 12 of the seal lip portion 9 becomes non-contact or light contact with the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1 is shortened.
  • the oil interposed between the inner ring 1 and the seal lip portion 9 flows from the side surface of the seal lip portion 9 to the outer diameter side by centrifugal force, but the contact surface between the inner ring 1 and the seal lip portion 9 has a certain width. For this reason, the oil in the intermediate portion in the width direction of the contact surface is difficult to escape to the side surface. Such oil also flows into the oil groove 14 when the oil groove 14 is present. As a result, the oil film between the inner ring 1 and the tip portion 12 becomes zero or close to zero. As a result, the friction coefficient between the inner ring 1 and the tip portion 12 is increased, and wear of the tip portion 12 is further promoted.
  • the reaction force of the seal lip portion 3 against the inner ring 1 approaches “zero”, and the tip portion 12 The wear is complete. After the wear is completed, a minute labyrinth clearance ⁇ s is formed between the tip portion 12 and the front wheel 1 as shown in FIG. 3B.
  • the labyrinth clearance ⁇ s is not necessarily formed evenly over the entire circumference, and may be formed only in a part of the circumferential direction.
  • the labyrinth clearance ⁇ s By forming the labyrinth clearance ⁇ s, the following effects can be obtained. (1) Seal torque is reduced. (2) The self-heating of the bearing is lower than the conventional product. (3) Since the self-heating of the bearing is reduced, it is possible to select an oil having a lower viscosity than that of conventionally used oil. (4) Loss reduction of the entire transmission can be expected. (5) Because of the labyrinth clearance ⁇ s, it is possible to prevent foreign matter having a large particle size that affects the bearing life from entering the bearing.
  • the seal molding die 20 for molding the seal member 5 has, for example, two molds 21 and 22 combined. Of these molds 21 and 22, one mold 21 has an annular cavity portion 23 that molds the inner surface portion of the seal member 5, and the other mold 22 serves as an outer surface portion of the seal member 5. It has an annular cavity portion 24 to be molded. In the state where these two molds 21 and 22 are combined, a cavity 25 for molding the seal member 5 is formed. In the seal mold 20, annular gates 26 and 27 for injecting the material of the elastic member 7 into the cavity 25 are provided adjacent to the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the cavity 25.
  • the tip end portion 12 of the seal lip portion 9 to which the high wear rubber material is applied and the other part of the elastic member 7 to which the rubber material not having high wear is applied are formed by a seal molding die 20, for example, by two-color molding. Molded. First, a rubber material which is not highly worn is injected from the gate 26 adjacent to the outer peripheral side portion of the cavity 25, and the other portion of the elastic member 7 which is the primary side is molded. Next, a high wear rubber material is poured from the gate 27 adjacent to the inner peripheral side portion of the cavity 25, and the tip end portion 12 of the seal lip portion 9 on the secondary side is molded.
  • a high wear rubber material is first poured from the gate 27 adjacent to the inner peripheral side portion of the cavity 25 and the tip portion 12 is molded, and then a non-high wear rubber material is supplied from the gate 26 adjacent to the outer peripheral side portion of the cavity 25.
  • the portion other than the tip portion 12 may be formed by pouring.
  • the same seal molding die 20 can integrally mold the tip portion 12 made of a high wear rubber material and other portions made of a rubber material not having high wear.
  • FIG. 5 shows a seal member of the rolling bearing according to the second embodiment.
  • the seal member 5 has an annular cored bar 6 and an elastic member 7 made of a rubber material integrally fixed to the cored bar 6 as in the seal member 5 of FIG. Unlike 5, the elastic member 7 is fixed only to the inner diameter portion of the cored bar 6 by vulcanization molding. A portion of the elastic member 7 fixed to the inner diameter portion of the core metal 6 on the inner diameter side of the core metal 6 is a seal lip portion 9.
  • the cored bar 6 has a mounting part 6d extending from the axially inner end of the cylindrical part 6a to the outer diameter side, and this mounting part 6d is fitted and fixed in the seal mounting groove 2b of the outer ring 2. As described above, if the rubber material is used only in a portion necessary for configuring the seal lip portion 9, the amount of the rubber material used can be reduced.
  • FIG. 6 shows a seal member of the rolling bearing according to the third embodiment.
  • an annular step surface 1c facing in the axial direction is provided on the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1, and the tip portion 12 of the seal lip portion 9 of the seal member 5 is in axial contact with the step surface 1c.
  • the oil groove 14 is provided on the surface in contact with the stepped surface 1c, that is, the surface facing the inner side in the axial direction of the tip portion 12.
  • the depth direction of the oil groove 14 is the axial direction, but the oil interposed between the inner ring 1 and the tip portion 12 by the centrifugal force accompanying the rotation of the inner ring 1 is the outer diameter of the oil groove 14.
  • the depth direction of the oil groove 14 is an axial direction slightly inclined toward the outer diameter side, so that it is easily guided to the inside of the oil groove 14.
  • the amount of oil interposed between the inner ring 1 and the tip portion 12 is reduced, and the friction coefficient between the inner ring 1 and the tip portion 12 is increased, so that wear of the tip portion 12 is promoted.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example in which the rolling bearing of FIG. 1 is incorporated in a transmission of an automobile.
  • the figure is an example of an automatic transmission.
  • the outer rings of the rolling bearings BR1 and BR1 are fitted to the left and right ends in the axial direction of the case 43, and the left and right ends of the main shaft 44 are rotatably supported by the inner rings of the bearings BR1 and BR1, respectively.
  • a counter shaft 45 is provided in the case 43 in parallel with the main shaft 44.
  • the counter shaft 45 has a gear portion that meshes with the gear portion of the main shaft 44 and is rotatably supported by the case 43 via a bearing.
  • oil lubrication with the lubricating oil stored in the case 43 is performed.
  • the rolling bearings BR1 and BR1 are incorporated in the automobile transmission in this way, foreign matters such as gear wear powder in the transmission can be reliably prevented from entering the bearing, and the seal lip portion Regardless of the tightening allowance, the torque can be reduced by sufficiently and reliably wearing the seal member. Since the torque generated by the seal member can be reduced, the fuel consumption of the automobile can be reduced.
  • the rolling bearing according to any of the embodiments may be used in a continuously variable transmission or a manual transmission.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sealing Of Bearings (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Abstract

　本発明は、内輪および外輪（１，２）間に形成される軸受空間（Ｓ）を密封するシール部材（５）を備え、シール部材（５）は、外径端が外輪（２）に固定され、内径端側に内輪（１）の外周面（１ｂ）に締代（δ）を持って接するシールリップ部（９）を有し、シールリップ部（９）の先端部分（１２）は、軸受を回転状態で使用することで摩耗して内輪の外周面に対し非接触となるか又は接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材からなり、シールリップ部（９）の内輪（１の外周面（１ｂ）に接する面には、環状の油溝（１４）を設けた転がり軸受に関する。本発明は、これにより、密封性能に優れ、かつ低フリクション性能が良く、シールリップ部が適度に摩耗するまでの時間を短縮することが可能となる。

Description

転がり軸受 関連出願
　本出願は、２０１５年２月６日出願の特願２０１５－０２１８５１の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、例えば、自動車のトランスミッション等に用いられる転がり軸受に関する。
　自動車のトランスミッション内にはギアの摩耗粉等の異物が混在するため、従来のトランスミッション用の軸受は、接触タイプの密封板（シール部材）を設けて軸受空間への異物の侵入を防いでいた。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、軸受空間への異物の侵入は防げるが、シールトルクが発生する。トランスミッション用の軸受には、軸受空間内に異物が侵入するのを防止する密封性能、およびシール部材と回転側軌道輪との摩擦抵抗によるシールトルクを抑える低フリクション性能の両方が求められる。
　そこで、回転側軌道輪におけるシール部材のシールリップ部が摺接する摺接面にショットピーリング処理を施すことで、前記摺接面に潤滑油を保持させて流体膜を形成し、密封性能を確保しつつシールトルクの低減を図ることが提案されている（例えば特許文献１）。
　また、シールリップ部を摩耗し易い高摩耗材で製作し、軸受の運転初期にシールリップ部の先端部分を摩耗させて、シールリップ部と回転側軌道輪との間に最適なラビリンスすきまを形成することが提案されている（例えば特許文献２）。摩耗完了後の実使用時には、ラビリンスすきまによって異物侵入が防止されると共に、シール部材が非接触シールとなって、シールトルクが低く抑えられ、自動車の省燃費化への効果が見込める。
特開２００７－１０７５８８号公報 特開２０１３－３６４９３号公報
　特許文献１の構成では、トルク低減効果に限界があり、満足するトルク低減効果が得られない。また、特許文献２の構成は、摩耗完了後には満足するトルク低減効果が得られるが、トランスミッション内の使用環境によって摩耗が完了するまでの時間にバラツキがある。このため、出荷前や出荷後における慣らし運転の時間の調整が難しく、慣らし運転の時間を長めにとらなければならなかった。
　この発明の目的は、密封性能に優れ、かつ低フリクション性能が良く、シールリップ部が適度に摩耗するまでの時間を短縮することができる転がり軸受を提供することである。
　この発明の転がり軸受は、回転輪である内輪と、固定輪である外輪と、これら内輪および外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材とを備え、前記シール部材は、外径端が前記外輪に固定され、内径端側に前記内輪の外周面に締代を持って接するシールリップ部を有し、このシールリップ部のうちの少なくとも前記内輪の前記外周面に接する先端部分が、前記転がり軸受を回転状態で使用することで摩耗して前記内輪の前記外周面に対し非接触となるかまたは接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材からなり、前記シールリップ部の前記内輪の前記外周面に接する面に環状の油溝が設けられていることを特徴とする。
　この構成によると、シールリップ部のうちの少なくとも内輪の外周面に接する先端部分が高摩耗材からなるため、軸受を回転状態で使用することで、シールリップ部の先端部分が早期に摩耗する。シールリップ部が摩耗するためには、内輪とシールリップ部との間に介在する油の量が少ない方が、摩擦係数が高くなるため有利である。この構成のように、シールリップ部の内輪の外周面に接する面に環状の油溝が設けられていると、内輪の回転に伴う遠心力で内輪とシールリップ部との間に介在する油が油溝に誘導され、内輪とシールリップ部との間に介在する油の量が減少する。内輪とシールリップ部との間に介在する油は、シールリップ部の側面から遠心力で外径側へ流れるが、内輪とシールリップ部との接触面はある程度の幅があるため、接触面の幅方向の中間部分の油は側面へは逃げ難い。このような油も、前記油溝があると油溝へ流れる。これにより、内輪とシールリップ部間の油膜が零または零に近い状態となる。その結果、内輪とシールリップ部との摩擦係数が高くなり、シールリップ部の摩耗がより一層促進され、シールリップ部の先端部分が内輪の外周面に対して非接触か軽接触となるまでの時間が短縮される。
　摩耗完了後は、シールリップ部の先端部分が内輪の外周面に対して非接触か軽接触となるため、シールトルクがほとんど発生しない。摩耗完了後におけるシールリップ部の先端部分と内輪の外周面との間の微細なすきまは、ラビリンスすきまとして作用し、軸受空間への異物の侵入を防止する。
　この発明において、前記シールリップ部がゴム材からなっていてもよい。
　ゴム材からなるシールリップ部の弾性を利用してシールリップ部の先端部分が締代を持った状態で内輪の外周面に接触するように、シール部材を外輪に固定する。内輪の回転に伴ってシールリップ部の先端部分が摩耗するのに従ってシールリップ部が正規の姿勢に戻り、摩耗が完了して時点でシールリップ部の先端部分と内輪の外周面との間に最適なラビリンスすきまが形成される。
　前記シール部材が、環状の芯金と、この芯金に一体に固着されて一部または全体が前記シールリップ部となるゴム材とを有する場合、前記芯金の全体に前記ゴム材が加硫成形により固着されていてもよく、前記芯金の内径部にのみ前記ゴム材が加硫成形により固着されていてもよい。
　前者の場合、シール部材の外径端を外輪に設けられたシール取付溝に弾性変形した状態で嵌合固定することで、外輪とシール部材の外径端との密封性を高めることができる。後者の場合、ゴム材の使用量を少なくすることができる。
　この発明において、前記シールリップ部の前記先端部分が前記内輪の前記外周面にラジアル接触していてもよい。
　ラジアル接触していると、油溝の深さ方向が径方向外向きとなるので、内輪の回転に伴う遠心力で内輪とシールリップ部との間に介在する油が油溝に誘導され易い。これにより、内輪とシールリップ部との摩擦係数が高くなり、シールリップ部の摩耗が促進される。
　この発明において、前記内輪の前記外周面は軸方向に面する環状の段面を有し、前記シールリップ部の前記先端部分が前記段面にアキシアル接触していてもよい。
　アキシアル接触している場合、油溝の深さ方向が軸方向となるが、内輪の回転に伴う遠心力で内輪とシールリップ部との間に介在する油が油溝の外径側の縁に寄せ集められ、油溝の外径側の壁面に沿って油溝の内部へ誘導される。これにより、内輪とシールリップ部との摩擦係数が高くなり、シールリップ部の摩耗が促進される。
　前記転がり軸受が、自動車のトランスミッションに用いられるものであっても良い。この場合、軸受の運転により最適なラビリンスすきまが形成されるため、トランスミッション内におけるギアの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを防止できる。また、シール部材により生じるトルクが低減され、自動車の省燃費化を図ることが可能となる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
この発明の第１実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 同転がり軸受のシール部材付近の拡大断面図である。 同シール部材のシールリップ部付近の部分拡大図である。 同シールリップ部の先端部分の摩耗前の状態を示す断面図である。 摩耗完了後の状態を示す断面図である。 同シール部材のシール成形型の断面図である。 この発明の第２実施形態に係る転がり軸受のシール部材付近の断面図である。 この発明の第３実施形態に係る転がり軸受のシールリップ部付近の断面図である。 図１に示す転がり軸受をトランスミッションに用いた例の概略図である。
　この発明の第１実施形態を図１ないし図４と共に説明する。
　図１に示すように、この転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪１，２と、これら内輪および外輪１，２の各軌道面１ａ，２ａ間に介在する複数の転動体３と、これら転動体３を保持する保持器４と、内輪および外輪１，２間に形成される環状の軸受空間Ｓの両端を密封する２つのシール部材５とを備えている。軸受空間Ｓにはグリースが初期封入される。この転がり軸受は、転動体３を玉とした深溝玉軸受であり、内輪１を回転輪とし、外輪２を固定輪とした内輪回転タイプである。
　図２Ａに示すように、前記シール部材５は、外径端が外輪２の内周面に設けられシール取付溝２ｂに嵌合固定され、内径端側のシールリップ部９が内輪１の円筒状の外周面１ｂにラジアル接触している。シール部材５は、環状の芯金６と、この芯金６に一体に固着される弾性部材７とを有する。これら芯金６および弾性部材７の大部分により、シール部材本体８が構成され、弾性部材７の残余の部分、この例では弾性部材７の内径端側部分により前記シールリップ部９が構成される。この例では、弾性部材７は、芯金６の後述する立板部６ｂの内側面を除き芯金６の全体を覆うように設けられる。シール部材５は、例えば、ゴム材を加硫成形して形成され、この加硫成形時に金属製の芯金６が弾性部材７に接着される。
　芯金６は、外径側から順次、円筒部６ａと、立板部６ｂと、傾斜部６ｃとを有する。立板部６ｂが内輪および外輪１，２の端面よりも軸方向内側で同端面と略平行に配置される。この立板部６ｂの外径端に、円筒部６ａが繋がり、これら立板部６ｂと円筒部６ａとで断面Ｌ字形状を成す。円筒部６ａと、この円筒部６ａの外周面に設けられる外周部７ａ（弾性部材７の一部）とでなるシール部材５の外径端が、シール部材本体８の外径端となる。このシール部材本体８の外径端が、前記シール取付溝２ｂに嵌合固定される。このとき、外周部７ａは、シール取付溝２ｂに弾性変形した状態で固定され、外輪２とシール部材本体８の外径端との密封性をより高めている。立板部６ｂの内径端には、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜する傾斜部６ｃが繋がっている。
　芯金６における、立板部６ｂの外表面は均一な薄肉形状の覆い部７ｂで覆われ、傾斜部６ｃの内表面および外表面はそれぞれ覆い部７ｃ，７ｄで覆われている。前記覆い部７ｃ，７ｄの内径端が、シール部材本体８の内径端となる。このシール部材本体８の内径端に、内輪１の外周面に接するシールリップ部９が設けられる。弾性部材７は、前記外周部７ａ、覆い部７ｂ，７ｃ，７ｄ、およびシールリップ部９を有する。
　図２Ａの部分拡大図である図２Ｂに示すように、シールリップ部９は、外径側から内径側へと順に続く基端部分１０、中間部分１１、および先端部分１２を有する。これら各部分１０，１１，１２は一体に形成されている。なお、同図では、先端部分１２が内輪１の外周面１ｂに食い込んでいるように図示しているが、実際には、先端部分１２は、シール装着状態で内輪１の外周面１ｂに対し締代δを持った状態で接触している。
　基端部分１０は、シール部材本体８に繋がる部分であり、基端部分１０における軸受空間Ｓ側の内側面は、内輪および外輪１，２の端面と略平行であり、内側面とは逆側の外側面は、内径側に向かうに従って軸方向内側に至るように傾斜する断面形状に形成されている。また、基端部分１０は、内径側つまり先端部分１２に向かうに従って薄肉となる断面形状を成す。なお、前記断面は、軸受軸心を含む平面で切断して見た断面である。
　中間部分１１は、基端部分１０と先端部分１２とを繋ぐ部分であり、基端部分１０の外径側部分および先端部分１２と比べて軸方向の厚みが薄くなっている。これにより、シールリップ９の全体の断面形状が、径方向の中間部である中間部分１１で軸方向にくびれた形状となっている。また、シールリップ９は、軸受空間Ｓに対する外側の面に逃し凹部１３が生じるように、中間部分１１で屈曲したＶ字状の屈曲形状となっている。
　先端部分１２は、軸方向内側部で中間部分１１に繋がる軸方向に幅広な形状であり、外径端から軸方向外側へ突出する軸方向突出部１２ｃが設けられている。先端部分１２の内周面つまり内輪１の外周面１ｂに対向する面は、外形が軸方向の中央部で内径側に膨らんだ曲線からなる断面形状であり、この内周面に、軸方向に並んで複数（例えば３つ）の環状の油溝１４が等間隔で設けられている。図の例の場合、各油溝１４は、底部へ行くほど若干幅が狭くなる形状であり、底面は円筒面とされている。各油溝１４の深さはそれぞれ異なるが、底面の径方向位置はいずれも同じである。
　先端部分１２は、この軸受を回転状態で使用することで摩耗して内輪１に対して非接触となるか接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材からなる。高摩耗材は例えば高摩耗ゴム材であるが、樹脂材、固体潤滑材、不織布、軟鋼等でも良い。この例では、先端部分１２のみが高摩耗材からなっているが、この例に限定されるものではない。例えば、先端部分１２および中間部分１１が高摩耗材からなるものとしても良いし、先端部分１２、中間部分１１、および基端部分１０にわたるシールリップ部９全体が高摩耗材からなるものとしても良い。
　シール部材５を軸受に組込んだ状態において、締代δの分だけ先端部分１２が弾性変形することで、先端部材１２の内周面が内輪１の外周面１ｂにラジアル接触している。この状態で内輪１が回転することにより、シールリップ部９の先端部分１２が摩耗する。
　摩耗のメカニズムについて説明する。
　前述のように、シールリップ部９を断面Ｖ字状の屈曲形状としたことで、先端部分１２が内輪１の外周面１ｂに接するとき、先端部分１２に内輪１への反力つまり押付け力が作用する。換言すれば、シールリップ部９を、軸受空間Ｓに対する外側の面に逃がし凹部１３が生じるように、中間部分１１で屈曲したＶ字状の屈曲形状とすることで、シールリップ部９が中間部分１１で屈曲するばねのようになり、一定の径方向の押付け力を与える。つまり、シールリップ部９の弾性変形により、先端部分１２を一定の押付け力で内輪１の外周面１ｂに押し付けることで摩耗が安定して進行する。先端部分１２の摩耗が進むと、それに追従するように中間部分１１の曲がりがシール部材組付け前の状態に戻ろうとするため、先端部分１２の摩耗が連続して進行する。
　シールリップ部９の先端部分１２が高摩耗材からなるため、先端部分１２が早期に摩耗する。加えて、先端部分１２の内周面に油溝１４を設けたことで、後述する理由により、摩耗が促進される。これらのことから、シールリップ部９の先端部分１２が内輪１の外周面１ｂに対して非接触か軽接触となるまでの時間が短縮される。
　油溝１４を設けると摩耗が促進される理由を説明する。
　シールリップ部９の先端部分１２が摩耗するためには、内輪１と先端部分１２との間に介在する油の量が少ない方が、摩擦係数が高くなるため有利である。先端部分１２の内周面に油溝１４が設けられていると、内輪１の回転に伴う遠心力で、図３Ａに矢印で示すように、内輪１と先端部分１２との間に介在する油が油溝１４に誘導されて、内輪１と先端部分１２との間に介在する油の量が減少する。内輪１とシールリップ部９との間に介在する油は、シールリップ部９の側面から遠心力で外径側へ流れるが、内輪１とシールリップ部９との接触面はある程度の幅があるため、接触面の幅方向の中間部分の油は側面へは逃げ難い。このような油も、前記油溝１４があると油溝１４へ流れる。これにより、内輪１と先端部分１２間の油膜が零または零に近い状態となる。その結果、内輪１と先端部分１２との摩擦係数が高くなり、先端部分１２の摩耗がより一層促進されるのである。
　シールリップ部９の先端部分１２が内輪１の外周面１ｂに対し非接触または軽接触となるまで摩耗すると、内輪１に対するシールリップ部３の反力が「零」に近づいて、先端部分１２の摩耗は完了する。摩耗完了後には、図３Ｂに示すように、先端部分１２と前輪１との間に微小なラビリンスすきまδｓが形成される。なお、このラビリンスすきまδｓは、全周に渡って均等に形成されるとは限らず、円周方向の一部にだけ形成される場合もある。
　ラビリンスすきまδｓが形成されることで、以下の効果が得られる。
(1) シールトルクが低減される。
(2) 従来品に対して、軸受の自己昇温が下がる。
(3) 軸受の自己昇温が下がることで、従来使用していたオイルよりもさらに低粘度のオイルを選択できる。
(4) トランスミッション全体の損失低減が見込める。
(5) ラビリンスすきまδｓのため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物が、軸受内に侵入することを防げる。
　図４に示すように、前記シール部材５を成形するシール成形型２０は、例えば、組合わされる２個の金型２１，２２を有する。これら金型２１，２２のうち一方の金型２１は、シール部材５の内側面部分を成形する環状のキャビティ部分２３を有し、他方の金型２２は、同シール部材５の外側面部分を成形する環状のキャビティ部分２４を有する。これら２個の金型２１，２２を組み合わせた状態で、シール部材５を成形するキャビティ２５が形成される。シール成形型２０において、キャビティ２５の外周側部分、内周側部分に隣接して、弾性部材７の材料を前記キャビティ２５に注入する環状のゲート２６，２７がそれぞれ設けられている。
　前記高摩耗ゴム材が適用されるシールリップ部９の先端部分１２と、高摩耗でないゴム材が適用される弾性部材７の他の部位とは、シール成形型２０により、例えば、二色成形により成形される。先ず、キャビティ２５の外周側部分に隣接するゲート２６から高摩耗でないゴム材を注入し、一次側となる弾性部材７の前記他の部位を成形する。次に、キャビティ２５の内周側部分に隣接するゲート２７から高摩耗ゴム材を流し込み、二次側となるシールリップ部９の先端部分１２を成形する。なお、先にキャビティ２５の内周側部分に隣接するゲート２７から高摩耗ゴム材を流し込み、先端部分１２を成形した後、キャビティ２５の外周側部分に隣接するゲート２６から高摩耗でないゴム材を注入し、先端部分１２以外の部位を成形しても良い。いずれにしても、同一のシール成形型２０により、高摩耗ゴム材からなる先端部分１２と、高摩耗でないゴム材からなるその他の部位とを一体に成形し得る。
　図５は第２実施形態に係る転がり軸受のシール部材を示す。このシール部材５は、図１のシール部材５と同様に、環状の芯金６と、この芯金６に一体に固着されたゴム材からなる弾性部材７とを有するが、図１のシール部材５と異なり、芯金６の内径部にのみに弾性部材７が加硫成形により固着されている。この芯金６の内径部に固着された弾性部材７における芯金６よりも内径側の部分が、シールリップ部９となる。芯金６は、円筒部６ａの軸方向内側端から外径側へ延びる取付部６ｄを有し、この取付部６ｄが外輪２のシール取付溝２ｂに嵌合固定される。このように、シールリップ部９を構成する上で必要な箇所にだけゴム材を使用すれば、ゴム材の使用量を少なくすることができる。
　図６は第３実施形態に係る転がり軸受のシール部材を示す。図のように、内輪１の外周面１ｂに軸方向に面する環状の段面１ｃを設け、この段面１ｃにシール部材５のシールリップ部９の先端部分１２をアキシアル接触させてある。この場合、前記段面１ｃに接触する面、すなわち先端部分１２の軸方向内側を向く面に油溝１４が設けられる。ラジアル接触する場合と異なり、油溝１４の深さ方向が軸方向となるが、内輪１の回転に伴う遠心力で内輪１と先端部分１２との間に介在する油が油溝１４の外径側の縁に寄せ集められ、油溝１４の外径側の壁面に沿って油溝１４の内部へ誘導される。図の例の場合、油溝１４の深さ方向が、若干外径側寄りに傾斜した軸方向であるため、油溝１４の内部へ誘導され易い。これにより、内輪１と先端部分１２との間に介在する油の量が減少し、内輪１と先端部分１２との摩擦係数が高くなるため、先端部分１２の摩耗が促進される。
　図７は、図１の転がり軸受を自動車のトランスミッションに組み込んだ一例を示す概略図である。同図はオートマチックトランスミッションの例である。ケース４３の軸方向左右端のそれぞれに転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１のそれぞれの外輪が嵌合され、これら軸受ＢＲ１，ＢＲ１のそれぞれの内輪に、メインシャフト４４の左右端のそれぞれが回転自在に支持されている。ケース４３に、カウンターシャフト４５が前記メインシャフト４４と平行に設けられている。このカウンターシャフト４５は、メインシャフト４４のギア部に噛み合うギア部を有し、前記ケース４３に軸受を介して回転自在に支持されている。運転中は、ケース４３内に貯えられている潤滑油によるオイル潤滑が行われる。
　このように転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１を、自動車のトランスミッションに組み込んだ場合、トランスミッション内におけるギアの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを確実に防止することができ、かつシールリップ部の締代にかかわらず、シール部材を十分にかつ確実に摩耗させて、低トルク化を図ることができる。シール部材により生じるトルクの低減を図れるので、自動車の省燃費化を図ることが可能となる。
　なお、いずれかの実施形態に係る転がり軸受を、無断変速式トランスミッションや、手動変速式トランスミッションに用いても良い。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
１…内輪
１ａ…軌道面
１ｂ…外周面
１ｃ…段面
２…外輪
２ａ…軌道面
３…転動体
５…シール部材
６…芯金
７…弾性部材（ゴム材）
９…シールリップ部
１２…先端部分
１４…油溝
Ｓ…軸受空間
δ…締代

Claims (7)

  1. 　回転輪である内輪と、固定輪である外輪と、これら内輪および外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、
    　前記シール部材は、外径端が前記外輪に固定され、内径端側に前記内輪の外周面に締代を持って接するシールリップ部を有し、このシールリップ部のうちの少なくとも前記内輪の前記外周面に接する先端部分が、前記転がり軸受を回転状態で使用することで摩耗して前記内輪の前記外周面に対し非接触となるかまたは接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる高摩耗材からなり、前記シールリップ部の前記内輪の前記外周面に接する面に環状の油溝が設けられている転がり軸受。
  2. 　請求項１に記載の転がり軸受において、前記シールリップ部がゴム材からなる転がり軸受。
  3. 　請求項２に記載の転がり軸受において、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金に一体に固着されて一部または全体が前記シールリップ部となるゴム材とを有し、前記芯金の全体に前記ゴム材が加硫成形により固着された転がり軸受。
  4. 　請求項２に記載の転がり軸受において、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金に一体に固着されて一部または全体が前記シールリップ部となるゴム材とを有し、前記芯金の内径部にのみ前記ゴム材が加硫成形により固着された転がり軸受。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記シールリップ部の前記先端部分が前記内輪の前記外周面にラジアル接触する転がり軸受。
  6. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の転がり軸受において、前記内輪の前記外周面は軸方向に面する環状の段面を有し、前記シールリップ部の前記先端部分が前記段面にアキシアル接触する転がり軸受。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の転がり軸受において、自動車のトランスミッションに用いられる転がり軸受。
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