(57)【要約】【課題】  塵埃の浸入と潤滑剤の漏洩を防止することができるとともに、低トルク化を図ること。【解決手段】  内輪２１と、外輪２２と、外輪２２と内輪２１との間に配設された複数の転動体（玉）２４と、転動体２４を等間隔に案内保持する保持器２３と、外輪２２と内輪２１との間に装着された接触型シール部材３０とを備え、シール部材３０は、芯金３１とゴム製シール３２、３３で構成され、シール３２、３３の内輪側にはシールリップ３５が形成され、シールリップ３５の内輪２１との接触面には、ディンプル状の凹部３６が形成され、凹部３６に固体潤滑材被膜３７が形成されている。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪との間に複数の転動体が配設され、前記外輪または前記内輪を軌道輪として、前記軌道輪にシールリップを接触せしめてなる密封装置を備えた転がり軸受において、前記シールリップの前記軌道輪との接触面にディンプル状の凹部を設けてなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記ディンプル状の凹部は、１．０〜４０μｍの球形もしくは楕円形を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記ディンプル状の凹部は、略球状を成す２〜１３０μｍ径のショット粉末を噴射圧力２．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ2で前記シールリップに直接噴射、もしくは金型に噴射したものを転写してなることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記ディンプル状の凹部表面に、面積率で固体潤滑剤が７５％以上被覆されていることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか1項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記ディンプル状の凹部表面に、面積率で固体潤滑剤が７５％以上、９５％以下被覆されていることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか1項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封装置を備えた転がり軸受に係り、特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ、ハブユニット、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ等の高温、高速、高荷重条件下で使用され、更に車輪用等の水や泥水が混入しやすい部位に好適な転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受としては、例えば、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配設された複数の転動体（玉）と、転動体を等間隔に案内保持する保持器と、シールリップ部を内輪のシール溝に摺接させて外輪と内輪との間に装着された接触形シールとを備えた内輪回転タイプのものや、接触形シールのシールリップ部が外輪のシール溝に摺接する外輪回転タイプのものが知られている（特許文献１参照）。この種の転がり軸受によれば、シールリップ部が内輪の側壁に摺接して接触型密閉装置を構成し、外輪と内輪との間がシールリップ部によって密閉された構造となるので、外部から塵埃等が浸入するのを遮断したり、内部からグリースが漏れるのを防止したりすることができる。
【０００３】
一方、密封装置にはシールと内輪との摺接により発生するトルクを低減することが求められており、塵埃遮断とグリース漏れ防止とともに、トルク低減を図るようにしたものとして、例えば、シールリングに、外輪から内輪に向かって、外径側サイドシールリップと内径側サイドシールリップおよびラジアルシールリップを設け、両サイドシールリップにより、雨水等が浸入するのを防止し、ラジアルシールリップにより、グリースが漏れるのを防止し、さらに、内径側サイドシールリップの薄肉化により、回転トルクを低減したものが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５５９６０号公報（第２頁から第３頁、図１）
【特許文献２】特開平９−２８７６１９号公報（第３頁から第５頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、内径側サイドシールリップの薄肉化により、回転トルクを低減するようにしているが、シールリップの内輪との接触面の性状については十分配慮されておらず、低トルク化を図るには十分ではない。
【０００５】
本発明は、シールリップの軌道輪との接触面の性状を改良し、塵埃の浸入と潤滑剤の漏洩を防止することができるとともに、低トルク化を図ることができる転がり軸受を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、外輪と内輪との間に複数の転動体が配設され、前記外輪または前記内輪を軌道輪として、前記軌道輪にシールリップを接触せしめてなる密封装置を備えた転がり軸受において、前記シールリップの前記軌道輪との接触面にディンプル状の凹部を設けてなることを特徴とする転がり軸受を構成したものである。
【０００７】
前記転がり軸受を構成するに際しては、前記ディンプル状の凹部は、１．０〜４０μｍの球形もしくは楕円形を形成し、前記ディンプル状の凹部は、略球状を成す２〜１３０μｍ径のショット粉末を噴射圧力２．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ2で前記シールリップに直接噴射、もしくは金型に噴射したものを転写してなる構成を採用することもできる。さらに、ディンプル状の凹部表面に、面積率で固体潤滑剤を７５％以上被覆したり、もしくは、固体潤滑剤を７５％以上、９５％以下被覆したりする構成を採用することもできる。この場合、固体潤滑剤としては、錫、ＭｏＳ2、Ｓｎ、ＰＴＦＥ、ＷＳ2、ＢＮを用いることができる。
【０００８】
本発明においては、一例として固体潤滑剤として、錫、ＭｏＳ2、Ｓｎ、ＰＴＦＥ、ＷＳ2、ＢＮを用いたが、同様な効果が得られれば特に限定されるものではなく、他の個体潤滑剤として、ポリエチレン、フッ素樹脂、ナイロン、ポリアセタール、ポリオレフィン、ポリエステル、ＰＴＦＥ、金属石鹸、黒鉛、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、錫合金、銅合金が挙げられる。
【０００９】
前記した手段によれば、シールリップの軌道輪との接触面にディンプル状の凹部を設けることにより、シールリップと軌道輪との接触面（軸受摺接面）の接触面積が減るため、低トルク化が可能になる。また、凹部周辺には凸部が形成されるので、密封性を十分に確保することができる。さらに、ディンプル状の凹部に固体潤滑材被膜を形成することで、よりトルクを低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塵埃の浸入と潤滑剤の漏洩を防止することができるとともに、低トルク化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す転がり軸受の縦断面図、図２は、転がり軸受に用いられる密封装置の断面図である。
【００１２】
図１および図２において、転がり軸受２０は、例えば、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ、ハブユニット、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ等の高温、高速、高荷重条件下で使用されるものであって、内輪２１と、外輪２２と、外輪２２と内輪２１との間に配設された複数の転動体（玉）２４と、転動体２４を等間隔に案内保持する保持器２３と、外輪２２と内輪２１との間に装着された接触型シール部材（密封装置）３０とを備えて構成されている。シール部材３０は、芯金３１とゴム製シール３２、３３を備えており、シール３２、３３の外輪側が外輪２２のシール溝２５に装着され、シール３２、３３の内輪側にはシールリップ３５が形成されている。シールリップ３５は、内輪２１に形成されたシール溝２６に摺接するようになっている。すなわち、転がり軸受２０は、外輪２２と内輪２１との間をシール部材３０が密封する密封構造になっているとともに、内輪回転タイプとして、内輪２１の回転に伴って、シールリップ３５が、軌道輪としての内輪２１のシール溝２６に摺接するようになっている。このため、本実施例における転がり軸受２０は、塵埃の浸入と潤滑剤（グリース）の漏洩を防止することができる。なお、本発明は、シールリップが外輪のシール溝に摺接する外輪回転タイプのものにも適用することができる。また、内輪２１、外輪２２、シール部材３０等の形状は、図示のものに限定されるものではなく、他の形状のものを用いることができる。
【００１３】
また、本実施例における転がり軸受２０は、シールリップ３５の軌道輪との接触面、すなわち、内輪２１との接触面（摺接面）にディンプル状の凹部を形成して低トルク化を図るようにしたものであり、シールリップ３５の内輪２１との接触面にディンプル状の凹部を形成するに際しては、転がり軸受用シール部材３０として、内径φ１７ｍｍ、外径φ５２ｍｍ、幅１６ｍｍの深溝玉軸受用シール部材を準備し、このシール部材に次の表１に示す条件でショットピーニング処理を行い、表１に併記する表面性状を持つシールリップ３５を作製した。例えば、略球状を成す２〜１３０μｍ径のショット粉末を噴射圧力２．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ2でシールリップ３５に噴射して、シールリップ３５の内輪２１との接触面に径０．１〜１０μｍの球形もしくは楕円形の凹部を形成し、この凹部を、この凹部から外れた部位よりも高い硬度を有するようにした。
【００１４】
【表１】
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ここで、ショット後の表面性状の測定には、非接触型の光干渉式形状測定試験機を用い、ディンプル状の凹部の深さに関しては、測定した形状曲線の中心線からの最大深さとし、凹部径に関しては、光干渉型形状測定機から得られた二次元画像を二値化して現われる凹部の直径を測定して求めた。
【００１５】
シールリップ３５の内輪２１との接触面にディンプル状の凹部を形成したときの表面形状を表す光顕組織の一例を図３（ａ）に示す。また、従来のシールリップの表面形状を表す光顕組織の一例を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）の表面形状から、本発明に係るシールリップ３５の表面には、従来のものには見られない球形もしくは楕円形をなすディンプル状の凹凸が形成されていることが分かる。
【００１６】
また、ショット後の成分分析結果から、実施例２〜７および実施例１０、１１で示したシールリップ表面には、ショット材として利用した固体潤滑材が被膜として微量検出された。
【００１７】
具体的には、本発明に係るシールリップ３５の表面形状を模式的に示すと、図４（ａ）、（ｂ）のようになる。すなわち、図４（ａ）に示すように、シールリップ３５の内輪（軌道輪）２１との接触面にはディンプル状の凹部３６が形成され、図４（ｂ）に示すように、実施例２〜７および実施例１０、１１で示したシールリップ３５の内輪（軌道輪）２１との接触面にはディンプル状の凹部３６が形成されているとともに、凹部３６に、ＭｏＳ2、Ｓｎ、ＰＴＦＥ、ＢＮ、ＷＳ2のいずれかの固体潤滑材被膜３７が形成されている。なお、従来のものは、図４（ｃ）に示すように、シールリップ５０の内輪５１との接触面は平板状に形成されている。
【００１８】
次に、表１示す条件で作製したシール部材３０を内径φ１７ｍｍ、外径φ５２ｍｍ、幅１６ｍｍの深溝玉軸受に組み込み、日本精工株式会社製回転試験機により、以下の試験をそれぞれの試験条件に基づいて行った。
【００１９】
試験１：シールトルク試験
軸受回転試験中のトルクを測定する。試験条件は以下の通りであり、軸受回転開始
１２時間後のトルクを安定トルクとして測定した。
【００２０】
この試験結果を表１に併せて示す。また、それぞれのトルク量は、従来品のシールリップ性状をとる比較例２０のトルクを１００としたときの相対値で表した。
【００２１】
試験数：２個（試験結果は平均値を採用）
雰囲気温度：室温
回転数：２，０００ｒｐｍ
試験時間：２００ｈｒｓ
試験５：グリース漏れ試験
試験１で使用した軸受と同様であるが、グリース封入量のみ、軸受内部空間容積の３５％とした軸受を用意した。これを、軸受外輪温度１２０℃、ラジアル荷重＝アキシャル荷重＝９８Ｎ、１００００ｒｐｍで２０時間連続回転させ、グリース漏れ率を測定した。この試験結果を表１に併せて示す。
【００２２】
得られた固体潤滑剤被膜の面積率を算出する方法としては、処理後の転動体表面をＥＰＭＡにより観察（倍率×２０００、３０視野）し、被膜を施した表面の２００μｍ四方を１０００倍に拡大した際に、被膜前の前記元素特性Ｘ線強度の１０倍以上強度を有する領域に被膜が形成されているとし、その結果を画像解析して被膜後の被膜面積率を算出し、その平均値として求めた。
【００２３】
表１の結果から、本発明における実施例のものは、いずれも従来品と比較した漏れ性能を維持したまま低トルク化が達成されていることが分かる。
【００２４】
また、比較例１２、１４、１６、１８は、それぞれショット粒径、ショット噴射圧力、ショット後の凹部径、ショット後の凹部深さが本発明のものよりも小さいため、低トルク化ができなかった。また、比較例１３、１５、１７、１９は、それぞれショット粒径、ショット噴射圧力、ショット後の凹部径、ショット後の凹部深さが本発明のものよりも大きいため、低トルク化は達成されるものの、漏れ性能が従来品よりも劣っている。なお、比較例のうち本発明から除外される項目については、その背景をハッチングで示す。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例を示す転がり軸受の縦断面図。
【図２】転がり軸受に用いられるシール部材の断面図。
【図３】シールリップの表面形状を表す光顕組織の一例を顕微鏡写真。
【図４】シールリップの表面形状を模式的に示した要部断面図。
【符号の説明】
【００２６】
２０  転がり軸受
２１  内輪
２２  外輪
２３  保持器
２４  転動体
３０  シール部材
３５  シールリップ
３６  ディンプル状の凹部
３７  固体潤滑材被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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