(57)【要約】【課題】寸法精度や温度変化やシールリップの吸着現象等によってシールリップの締め代が変化したときにもシールトルクが変動しにくく、かつ、高いシール性能をもつシール付軸受を提供する。【解決手段】シールリップ１０は、シール摺接面１４と全周で接触することで環状空間４を密封するように、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起１５と、周方向突起１５の軸方向側面からシール摺接面１４に沿って周方向突起１５と同じ高さかそれよりも低い高さで軸方向に延び、周方向に一定ピッチで複数形成された軸方向突起１６とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪（２）と、
前記内輪（２）の径方向外側に同軸に設けられた外輪（３）と、
前記内輪（２）と前記外輪（３）の間に形成される環状空間（４）に組み込まれた複数の転動体（５）と、
前記環状空間（４）の端部開口を塞ぐ環状のシール部材（７）とを有し、
前記シール部材（７）が、前記内輪（２）と前記外輪（３）の両軌道輪のうちの一方の軌道輪に形成された周方向に連続するシール摺接面（１４）と摺接するシールリップ（１０）を有するシール付軸受において、
前記シールリップ（１０）は、
前記シール摺接面（１４）と全周で接触することで前記環状空間（４）を密封するように、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起（１５）と、
前記周方向突起（１５）の軸方向側面から前記シール摺接面（１４）に沿って前記周方向突起（１５）と同じ高さかそれよりも低い高さで軸方向に延び、周方向に一定ピッチで複数形成された軸方向突起（１６）と、を有することを特徴とするシール付軸受。
【請求項２】
前記軸方向突起（１６）の高さと前記周方向突起（１５）の高さの差が０．５ｍｍ未満に設定されている請求項１に記載のシール付軸受。
【請求項３】
前記シールリップ（１０）は、６５Ｈｓ以上のショア硬さをもつゴムで形成されている請求項１または２に記載のシール付軸受。
【請求項４】
前記軸方向突起（１６）は、前記シール摺接面（１４）に直交して周方向に延びる面に沿った断面が円弧状となる円弧状突起である請求項１から３のいずれかに記載のシール付軸受。
【請求項５】
前記軸方向突起（１６）の周方向のピッチが３．０ｍｍ以下とされている請求項１から４のいずれかに記載のシール付軸受。
【請求項６】
前記シール摺接面（１４）は円筒面である請求項１から５のいずれかに記載のシール付軸受。
【請求項７】
前記シールリップ（１０）を外径側から締め付けるガータースプリング（１７）を有する請求項６に記載のシール付軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪と外輪の間にシール部材が設けられたシール付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車や産業機械などの回転部には、転がり軸受が使用される。転がり軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の転動体とを有する。
【０００３】
ここで、転がり軸受の外部から内部に異物が侵入するのを防止したり、転がり軸受の外部から外部に潤滑剤が漏れたりするのを防止したりするため、内輪と外輪の間に形成される環状空間の端部開口を環状のシール部材で塞いだシール付軸受が使用されることがある。シール部材は、内輪または外輪に形成された周方向に連続するシール摺接面と摺接するシールリップを有し、そのシールリップとシール摺接面の接触により、異物侵入や潤滑剤漏れを防止する（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−０２１６３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７５８８号公報
【特許文献３】特開２０１７−１５５８１８号公報
【特許文献４】特開２０１７−０３２０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このシール付軸受を使用する場合、シール部材のシールリップがシール摺接面に接触しているのでシールトルク（シールリップの摺接による回転抵抗）が発生する。ここで、シール部材、内輪、外輪などの寸法精度や温度変化等によって、シールリップの締め代が変化することがある。そして、シールリップの締め代が大きくなると、過大なシールトルクや軸受の異常発熱が生じるおそれがある。
【０００６】
また、シール付軸受は、シールリップの吸着現象を生じることがある。シールリップの吸着現象は、軸受の温度がいったん上昇し、その後、低下したときに、シール部材で区画された軸受の内部と外部との間で気圧差が発生し、その気圧差によってシール部材のシールリップがシール摺接面に吸着する現象である。このシールリップの吸着現象が発生した場合も、過大なシールトルクや軸受の異常発熱が生じるおそれがある。
【０００７】
一方、シール付軸受のシールトルクを安定させるため、シールリップの腰を柔らかくすることで、締め代が増加したときのシールトルクの増大を抑えるという対策や、シールリップの初期摩耗を利用して、シールリップの締め代をゼロにするといった対策をとることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、このいずれの対策をとった場合でも、シールトルクを低く抑えることは可能となるものの、その分、シール性能が低下するという問題がある。つまり、シールトルクとシール性能は、一方を追及すれば他方を犠牲にせざるを得ないトレードオフの関係にある。また、上記いずれの対策をとった場合でも、シールリップの吸着現象が生じると、シールリップが過大となるのを抑えることは難しい。
【０００９】
そこで、シールリップの吸着現象を防止するための対策として、シールリップの先端に軸方向に貫通するスリットを設け、そのスリットを空気通路とすることで、シール部材で区画された軸受の内部と外部との間で気圧差が発生するのを防止するという方法をとることが考えられる。
【００１０】
しかしながら、空気通路となるスリットをシールリップに設けると、そのスリットによって、シール部材のシール性能が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、寸法精度や温度変化やシールリップの吸着現象等によってシールリップの締め代が変化したときにもシールトルクが変動しにくく、かつ、高いシール性能をもつシール付軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成のシール付軸受を提供する。
内輪と、
前記内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に形成される環状空間に組み込まれた複数の転動体と、
前記環状空間の端部開口を塞ぐ環状のシール部材とを有し、
前記シール部材が、前記内輪と前記外輪の両軌道輪のうちの一方の軌道輪に形成された周方向に連続するシール摺接面と摺接するシールリップを有するシール付軸受において、
前記シールリップは、
前記シール摺接面と全周で接触することで前記環状空間を密封するように、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起と、
前記周方向突起の軸方向側面から前記シール摺接面に沿って前記周方向突起と同じ高さかそれよりも低い高さで軸方向に延び、周方向に一定ピッチで複数形成された軸方向突起と、を有することを特徴とするシール付軸受。
【００１３】
このようにすると、寸法精度や温度変化やシールリップの吸着現象等によって、シールリップの締め代が増大したときにも、シールリップの軸方向突起とシール摺接面との間にくさび効果による油膜が形成され、その油膜によって、軸方向突起とシール摺接面の間の摩擦抵抗が小さく抑えられる。そのため、シールリップの締め代が増大したときにもシールトルクが増加しにくい。また、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起が、シール摺接面に全周で接触するので、高いシール性能をもって軸受空間を密封することが可能である。
【００１４】
前記軸方向突起の高さと前記周方向突起の高さの差は０．５ｍｍ未満に設定すると好ましい。
【００１５】
このようにすると、シールリップの締め代が増大したときに、軸方向突起が油膜を介してシール摺接面に摺接することでシールリップの姿勢を保ち、周方向突起の全周で周方向突起とシール摺接面の間の安定した接触を保つことが可能となる。
【００１６】
前記シールリップは、６５Ｈｓ以上のショア硬さをもつゴムで形成すると好ましい。
【００１７】
このようにすると、寸法精度や温度変化やシールリップの吸着現象等が生じたときにも、安定したシール性能を確保することが可能となる。
【００１８】
前記軸方向突起は、前記シール摺接面に直交して周方向に延びる面に沿った断面が円弧状となる円弧状突起を採用すると好ましい。
【００１９】
このようにすると、シール摺接面に付着した潤滑油が、シール摺接面とシールリップの軸方向突起の間に導入されやすくなるので、軸方向突起とシール摺接面の間にくさび効果による油膜を安定して形成することが可能となる。
【００２０】
前記軸方向突起の周方向のピッチは３．０ｍｍ以下とすると好ましい。
【００２１】
このようにすると、軸方向突起とシール摺接面の間に、くさび効果による油膜を安定して形成することが可能となる。
【００２２】
前記シール摺接面は円筒面とすることができる。この場合、前記シールリップを外径側から締め付けるガータースプリングを設けることが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明のシール付軸受は、寸法精度や温度変化やシールリップの吸着現象等によって、シールリップの締め代が増大したときにも、シールリップの軸方向突起とシール摺接面との間にくさび効果による油膜が形成され、その油膜によって、軸方向突起とシール摺接面の間の摩擦抵抗が小さく抑えられる。そのため、シールリップの締め代が増大したときにもシールトルクが増加しにくい。また、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起が、シール摺接面に全周で接触するので、高いシール性能をもって軸受空間を密封することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施形態にかかるシール付軸受を示す断面図
【図２】図１のシールリップの近傍を示す拡大断面図
【図３】（ａ）は、図２のIII−III線に沿った断面図、（ｂ）は、図２のシールリップを径方向内側から見た図
【図４】図１に示すシール部材の他の例を示す図
【図５】図１に示すシール付軸受を、自動車のトランスミッションの回転軸を回転可能に支持する転がり軸受として使用した状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に、この発明の実施形態にかかるシール付軸受１を示す。このシール付軸受１は、内輪２と、内輪２の径方向外側に同軸に設けられた外輪３と、内輪２と外輪３の間に形成される環状空間４内に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉５と、その複数の玉５の周方向の間隔を保持する保持器６と、環状空間４の両側の端部開口を塞ぐ一対のシール部材７とを有する。
【００２６】
シール部材７は、環状の芯金８の表面にゴム材９（例えばニトリルゴム）を加硫接着して形成された環状の部材である。シール部材７の内径側端部には、ゴム製のシールリップ１０が設けられている。シールリップ１０は、軸方向内側（玉５に近い側）から軸方向外側（玉５から遠い側）に向かって延び、軸方向外側に先端を有する。シールリップ１０を形成するゴムは、６５Ｈｓ以上のショア硬さをもつものが使用されている。
【００２７】
外輪３の内周には、玉５が転走する軌道溝１１と、シール固定溝１２とが設けられている。軌道溝１１は、外輪３の内周を周方向に延びるように形成されている。軌道溝１１の内面には、玉５が転がり接触している。シール固定溝１２は、軌道溝１１を軸方向に挟む両側に、周方向に延びるように形成されている。シール固定溝１２には、シール部材７の外径側端部が嵌め込んで固定されている。
【００２８】
内輪２の外周には、玉５が転走する軌道溝１３と、シール部材７のシールリップ１０が摺接するシール摺接面１４とが設けられている。軌道溝１３は、内輪２の外周を周方向に延びるように形成されている。軌道溝１３の内面には、玉５が転がり接触している。シール摺接面１４は、軌道溝１３を軸方向に挟む両側に、周方向に連続するように形成されている。ここでは、シール摺接面１４は円筒面とされている。シール摺接面１４は、円錐状の面（例えば、シールリップ１０に摺接するシール摺接溝を内輪２の外周に形成したときのシール摺接溝の側面）とすることも可能である。
【００２９】
図２に示すように、シールリップ１０のシール摺接面１４に対する対向面（ここでは径方向内端面）には、周方向に連続して延びる周方向突起１５と、周方向突起１５の軸方向側面からシール摺接面１４に沿って周方向突起１５と同じ高さかそれよりも低い高さで軸方向に延びる軸方向突起１６とが形成されている。軸方向突起１６の稜線はシール摺接面１４と平行となっている。
【００３０】
周方向突起１５は、全周にわたって途切れずに形成されており、シール摺接面１４と全周で接触することで環状空間４を密封している。すなわち、周方向突起１５には、環状空間４の内部と外部との間を連通する空気通路（軸方向に貫通するスリット等）が設けられていない。周方向突起１５は、シールリップ１０のシール摺接面１４に対する対向面の軸方向外端部に配置され、軸方向突起１６は、周方向突起１５の軸方向内側に隣接して配置されている。周方向突起１５は、軸心を含む平面に沿った断面形状（図２に示す断面形状）が円弧状となるように形成されている。シール付軸受１からシール部材７を取り外した状態において、軸方向突起１６の高さと周方向突起１５の高さの差は、０．５ｍｍ未満（好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下）に設定されている。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、軸方向突起１６は、周方向に一定ピッチで複数形成されている。軸方向突起１６は、シール摺接面１４に直交して周方向に延びる面（ここでは軸受の軸心に直角な平面）に沿った断面が円弧状となる円弧状突起である。なお、ここでは、シール摺接面１４が円筒面である場合を例に挙げて説明したが、シール摺接面１４が円錐状の面である場合、軸方向突起１６は、シール摺接面１４（円錐状の面）に直交する円錐面に沿った断面が円弧状となる円弧状突起とすることができる。軸方向突起１６の周方向のピッチは３．０ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下）とされている。また、軸方向突起１６の高さは０．０４ｍｍ以上とされている。
【００３２】
上記のシール付軸受１は、図５に示すように、自動車のトランスミッションの回転軸（ここでは入力軸２０および出力軸２１）を回転可能に支持する転がり軸受として使用することが可能である。図５に示すトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸２０と、入力軸２０と平行に設けられた出力軸２１と、入力軸２０から出力軸２１に回転を伝達する複数のギヤ列２２１〜２２４と、各ギヤ列２２１〜２２４と入力軸２０または出力軸２１との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギヤ列２２１〜２２４を切り替え、これにより、入力軸２０から出力軸２１に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸２１の回転は出力ギヤ２３に出力され、その出力ギヤ２３の回転がディファレンシャルギヤ２４に伝達される。入力軸２０と出力軸２１は、それぞれシール付軸受１で回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギヤ２４の回転に伴うトランスミッションオイルのはね掛けにより、又はハウジング２５の内部に設けられたノズルからのトランスミッションオイルの噴射により、各シール付軸受１の側面にトランスミッションオイルが供給されるようになっている。
【００３３】
ところで、シール部材７、内輪２、外輪３の寸法精度および温度変化や、軸受の内部すきまや、軸受の角振れ等によって、シールリップ１０の締め代が変化することがある。また、軸受の温度がいったん上昇し、その後、低下したときに、シール部材７で区画された軸受の内部と外部との間で気圧差が発生し、その気圧差によってシール部材７のシールリップ１０がシール摺接面１４に吸着する現象（シールリップ１０の吸着現象）が生じることがある。この場合、シールリップ１０の締め代が大きくなることで、過大なシールトルクや軸受の異常発熱が生じるおそれがある。
【００３４】
これに対し、このシール付軸受１は、寸法精度や温度変化やシールリップ１０の吸着現象等によって、シールリップ１０の締め代が増大したときにも、シールリップ１０の軸方向突起１６とシール摺接面１４との間にくさび効果による油膜が形成され、その油膜によって、軸方向突起１６とシール摺接面１４の間の摩擦抵抗が小さく抑えられる。すなわち、シールリップ１０の締め代が増大したときに、その分、周方向突起１５によるシールトルクの増大は生じるが、軸方向突起１６によるシールトルクの増大は、軸方向突起１６とシール摺接面１４との間にくさび効果により形成される油膜の効果によって小さく抑えられるので、全体としてシールトルクの増大が抑えられる。また、全周にわたって途切れずに周方向に連続して延びる周方向突起１５が、シール摺接面１４に全周で接触するので、高いシール性能をもって軸受空間を密封することが可能である。
【００３５】
また、このシール付軸受１は、軸方向突起１６の高さと周方向突起１５の高さの差を０．５ｍｍ未満（好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下）に設定しているので、シールリップ１０の締め代が増大したときに、軸方向突起１６が油膜を介してシール摺接面１４に摺接することでシールリップ１０の姿勢を保ち、周方向突起１５の全周で周方向突起１５とシール摺接面１４の間の安定した接触を保つことが可能となっている。
【００３６】
また、このシール付軸受１は、６５Ｈｓ以上のショア硬さをもつゴムでシールリップ１０を形成しているので、寸法精度や温度変化やシールリップ１０の吸着現象等が生じたときにも、安定したシール性能を確保することが可能である。
【００３７】
また、このシール付軸受１は、軸方向突起１６として、シール摺接面１４に直交して周方向に延びる面に沿った断面が円弧状となる円弧状突起を採用しているので、シール摺接面１４に付着した潤滑油が、シール摺接面１４とシールリップ１０の軸方向突起１６の間に導入されやすい。そのため、軸方向突起１６とシール摺接面１４の間にくさび効果による油膜を安定して形成することが可能である。
【００３８】
また、このシール付軸受１は、軸方向突起１６の周方向のピッチは３．０ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下）としているので、軸方向突起１６とシール摺接面１４の間に、くさび効果による油膜を安定して形成することが可能である。
【００３９】
図４に示すように、シールリップ１０を外径側から締め付けるガータースプリング１７を有するシール部材７を採用することも可能である。ガータースプリング１７は、細長く延びるコイルばねの両端を連結して環状としたばね部材である。
【００４０】
上記実施形態では、自動車のトランスミッションの回転軸を回転可能に支持する転がり軸受として使用されるシール付軸受１を例に挙げて説明したが、この発明は、自動車のディファレンシャルギヤ、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、ハブ等の回転部や、工作機械、風力発電機の回転部に使用するシール付軸受１にも適用することが可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、転動体として玉５を使用する形式の軸受を例に挙げて説明したが、この発明は、円筒ころまたは円すいころを転動体として使用する形式の軸受に適用してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、軸受の外部から供給される潤滑油で潤滑するオイル潤滑のシール付軸受１を例に挙げて説明したが、この発明は、軸受空間にグリースを封入したグリース潤滑のシール付軸受１にも適用可能である。
【００４３】
また、上記実施形態では、内輪２にシール摺接面１４を形成し、外輪３にシール部材７を固定したシール付軸受１を例に挙げて説明したが、この発明は、外輪３にシール摺接面１４を形成し、内輪２にシール部材７を固定したシール付軸受１にも適用可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、環状空間４の両側にシール部材７を設けたシール付軸受１を例に挙げて説明したが、シール部材７は、環状空間４の片側にのみ設けるようにしてもよい。
【００４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１        シール付軸受
２        内輪
３        外輪
４        環状空間
５        玉
７        シール部材
１０      シールリップ
１４      シール摺接面
１５      周方向突起
１６      軸方向突起
１７      ガータースプリング
【図１】
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【図２】
2020159382.tif 000004
【図３】
2020159382.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020159382.tif 000007