(57)【要約】【課題】  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。トランスミッション用軸受等に適用される。【解決手段】  外輪２、内輪１、転動体３、およびシール部材５を備える。シール部材５は、その基端で外輪２に固定され内輪１に摺接する他端がシールリッ部５ａプとされている。そのシールリップ部５ａの少なくとも先端部を含む部分は、摩耗しやすい材料からなる高摩耗材部７ｂとされている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軌道輪の対向する軌道面間に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ることを特徴とするシール付き軸受。
【請求項２】
請求項１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たシール付き軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記高摩耗材をゴム材としたシール付き軸受。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記高摩耗材を樹脂材としたシール付き軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、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シール付き軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、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シール付き軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記シール部材に、このシール部材が前記他方の軌道輪に吸着することを防止する吸着防止手段を設けたシール付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のトランスミッション等に用いられるシール付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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が、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、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１）。    
【特許文献１】特開２００７−１０７５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１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。
【０００５】
この発明の目的は、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ことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この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ることを特徴とする。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、上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。そのため、シールトルクを十分に低減できる。また、上記摩耗により、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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輪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。上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。
【発明の効果】
【００１１】
この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るため、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態のシール付き軸受は、自動車のトランスミッションに用いられる転がり軸受であって、内輪１と外輪２の軌道面１ａ，２ａの間に複数の転動体３を介在させ、これら転動体３を保持する保持器４を設け、内外輪１，２間に形成される環状の軸受空間の両端をそれぞれシール部材５で密封したものである。上記内輪１および外輪２が、請求項で言う一対の軌道輪である。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、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。保持器４は、前記各転動体３を保持するポケット１１を有する球殻状部４ａの外周面に凸条４ｂを有する凸条付き保持器とされている。
【００１３】
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とで構成され、固定輪である外輪２の内周面に形成されたシール取付溝８に外周部が嵌合状態に固定される。回転輪である内輪１は、各シール部材５の内周部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝９が形成されている。シール部材５の内周側端に形成されたシールリップ部５ａの先端が、内輪１のシール溝９の内面に摺接する。シールリップ部５ａは、図２に拡大断面図で示すように、二股状に分岐した２つのアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂを有する。第１のアキシアルリップ部５ａａは、軸受の内側に延びて内輪１のシール溝９の内側壁面にアキシアル接触する。第２のアキシアルリップ部５ａｂは、軸受の外側に延びて内輪１のシール溝９の外側壁面にアキシアル接触する。シールリップ部５ａは、前記弾性部材７の一部として形成されるが、シールリップ部５ａの前記２つのアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂ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７ｂとされている。この場合、高摩耗材部７ｂは高摩耗ゴム材からなり、弾性部材７における他部７ａは通常のゴム材からなる。シール部材５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６が弾性部材７に接着される。高摩耗材部７ｂ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。
【００１４】
この実施形態のシール付き軸受によると、回転輪である内輪１のシール溝９に摺接するシール部材５のシールリップ部５ａ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７ｂ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５が、前記高摩耗材部７ｂの摩耗により運転開始後の早期（運転開始後数時間）に図３に拡大断面図で示すように非接触タイプのシール部材５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4000rpm、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７ｂの摩耗により、シール部材５のシールリップ部５ａと内輪１のシール溝９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７ｂ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。
【００１５】
なお、この実施形態では、シール部材５の高摩耗材部７ｂ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７ｂを構成する材料としては、上記の他に、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２（Ｂ）に示すように、シール部材５に、通気用のスリット１２等の吸着防止手段を設けてもよい。上記吸着防止手段は、軸受の内部圧力の低減によってシール部材５が内輪１に吸着されることを防止する手段である。同図の例では、シール部材５のシールリップ部５ａの各アキシアルリップ部５ａａ，５ａｂの先端に、これらアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂがシール溝９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１２を設けている。スリット１２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１２等の吸着防止手段を設けることで、高摩耗材部７が摩耗するまでの間に、シール部材５が軸受内部圧力低減のために、内輪１の軌道溝９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。
【００１６】
図４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４（Ａ）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４（Ｂ）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。
【００１７】
図５は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のシール付き軸受は、図１〜図４に示した実施形態において、シール部材５のシールリップ部５ａが、内径側に延びて内輪１のシール溝９にラジアル接触する１つのラジアルリップ部５ａｃを有するものとしている。シールリップ部５ａのラジアルリップ部５ａｃ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７ｂとされていることや、その高摩耗材部７ｂが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【００１８】
この実施形態の場合にも、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。
【００１９】
図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のシール付き軸受では、図１〜図４に示した実施形態において、シール部材５のシールリップ部５ａは、軸受の内側に延びて内輪１のシール溝９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５ａａのみ有する。シールリップ部５ａの前記アキシアルリップ部５ａａを有する少なくとも先端部を含む部分７ｂ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７ｂが高摩耗ゴム材からなること、その他の構成は図１〜図４の実施形態の場合と同様である。
【００２０】
この実施形態の場合にも、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。
【００２１】
なお、以上の各実施形態では、内輪回転タイプの転がり軸受に適用した場合について説明したが、外輪回転タイプの転がり軸受や、スラスト軸受に適用しても上記と同様の効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態にかかるシール付き軸受の断面図である。
【図２】（Ａ）は同シール付き軸受におけるシール部材の拡大断面図、（Ｂ）は同シール部材の変形例の断面図である。
【図３】同シール付き軸受の運転後の早期における要部の拡大断面図である。
【図４】同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。
【図５】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかるシール付き軸受の半部断面図、（Ｂ）はその要部の拡大断面図である。
【図６】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかるシール付き軸受の半部断面図、（Ｂ）はその要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…内輪（軌道輪）
２…外輪（軌道輪）
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
５…シール部材
５ａ…シールリップ部
５ａａ，５ａｂ…アキシアルリップ部
５ａｃ…ラジアルリップ部
７…高摩耗材部
８…シール取付溝
９…シール溝
１２…スリット（吸着防止手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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