(57)【要約】      （修正有）【課題】電動補助自転車のクラッチ等を内蔵するハウジングとハウジング内外を貫通する軸間に組み込む接触形シール付きの転がり軸受の低回転トルク化、及びハウジング内のクラッチや機器の故障防止を両立させる。【解決手段】フッ素ゴムに、カーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末を配合した潤滑性ゴム組成物によってシール４５のリップ４５ａを形成し、これにより、内輪４２のシール面４２ｂに対するすべり摩擦係数を小さくし、ひいては、転がり軸受の回転トルクが小さくなる分をリップ４５ａとシール面４２ｂ間の締め代を大きくして防水性や防塵性を高めることができるようにした。その他の回転トルク低減手段として、転動体ピッチ径を軸受内径側に寄せること、樹脂保持器の採用、グリース封入量の適正化等により、転がり軸受の回転トルクを小さくすることでも、締め代を大きくできるようにした。【選択図】図３
2011208731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸及び補助駆動力の出力軸間に組み込むクラッチを内蔵するハウジングに外輪が装着され、前記ハウジングの内外を貫通する軸に内輪が装着され、前記外輪にシールが取り付けられ、前記シールに前記内輪のシール面にすべり接触するリップが形成されている電動補助自転車用の転がり軸受において、
前記リップは、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物からなることを特徴とする電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪の軌道と前記内輪の軌道間に組み込まれた複数の転動体のピッチ径は、該外輪で定まる軸受外径及び該内輪で定まる軸受内径間の軸受内径寄りに設定されており、
任意のアキシアル平面で前記外輪の軌道のラジアル方向肉厚が前記内輪の軌道よりも大きくなっている請求項１に記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項３】
任意のアキシアル平面における前記外輪と前記内輪とがラジアル方向に対向する任意のアキシアル方向位置で、外輪のラジアル方向肉厚が内輪より大きく、かつその対向範囲の全幅に亘って同じ比率で大きくなっている請求項２に記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項４】
前記合成ゴムは、フッ素ゴム又はアクリロニトリルブタジエンゴムであり、前記潤滑性物質は、カーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂粉末である請求項１から３のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項５】
前記転動体が玉からなり、前記外輪及び前記内輪のそれぞれが両肩を有し、前記外輪及び前記内輪の軌道が、玉直径の０．５３倍以上０．５５倍以下の溝半径をもった軌道溝からなる請求項１から４のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項６】
環状部と各ポケット間を周方向に分ける仕切り部とを樹脂成形された保持器を備える請求項１から５のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項７】
基油にポリ−α−オレフィンを用いたグリースが封入されており、そのグリース封入量は、軸受内部の静止空間容積の９０％以内である請求項１から６のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項８】
グリースを熱硬化性樹脂で固形化された熱硬化性潤滑組成物が軸受内部に封入されている請求項１から６のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項９】
前記シール及び前記内輪のハウジング外部側の側面と対面するシールド部材が付属されている請求項１から８のいずれか１つに記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【請求項１０】
前記シールド部材は、前記軸に装着され、かつその軸との一体回転により遠心送風を行うフリンガ部を有する請求項９に記載の電動補助自転車用の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動補助自転車の電動モータの出力軸と補助駆動力の出力軸間に組み込むクラッチを内蔵するハウジングの内周と、ハウジングを貫通する軸間に組み込む転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動補助自転車は、補助動力として電動モータの出力を使用するため、電動モータの出力軸と補助駆動力の出力軸間にクラッチが組み込まれている。補助駆動力の出力軸からチェーン、ベルトといった伝達要素を介して車輪側へ動力伝達が行われる。クラッチは、ハウジングに内蔵されている。モータの出力軸と補助駆動力の出力軸間には変速機が適宜に追加される。補助駆動力の出力軸は、チェーン等の伝達要素に繋ぐため、ハウジング内外を貫通している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の電動補助自転車においては、補助駆動力を制御するため、ペダル踏力によるクランク軸の回転トルクを検出するセンサ部を設ける場合がある。クランク軸は、ハウジング内外を貫通するように設けられ、センサ部はハウジング内に設けられる。また、クランク軸の回転トルクをハウジング内で補助駆動力と合成し、補助駆動力の出力軸の回転のみから車輪側へ動力伝達を行う場合もある。この場合も、クランク軸とクラッチ間に一方向クラッチ等の伝達機構を設けるため、クランク軸はハウジング内外を貫通するように設けられる。
【０００４】
上述のハウジングと、補助駆動力の出力軸やクランク軸といったハウジングの内外を貫通する軸との間に、転がり軸受が組み込まれている。転がり軸受の外輪は、ハウジングの内周部に装着され、内輪は軸に装着される。転がり軸受は、軸受内部にグリースを封入する接触形のシールを備えている。このシールは、外輪に取り付けられている。シールのリップは、合成ゴムで形成されており、軸受回転中、内輪のシール面にすべり接触する。リップとシール面間に設定する締め代で接触圧力を高めるほど、シール性能は高まるが、すべり摩擦抵抗により転がり軸受を回転させるための回転トルクが増大する。バッテリ駆動時間の短縮やペダル踏み込みが重くなることを避けるため、この回転トルクは低いほどよい。そこで、接触圧力を弱めて低回転トルク化を図った転がり軸受が使用されている。
【０００５】
例えば、特許文献２に開示された転がり軸受は、内輪に周溝を形成し、外部側の溝側壁に形成されたシール面にリップを接触させ、軸受内部側の溝側壁との間にラビリンスシールを形成する第２リップを設け、第２リップとリップと内輪の周溝とでグリース溜りを生じさせている。軸受回転により軸受内部の温度が上昇し、軸受内部の圧力が高まる。この内部圧力は、軸受内部からグリースを外部へ押し出す作用をなすが、前記ラビリンスシールでグリースの漏出が抑えられ、さらにグリース溜りで内部圧力が緩和され、漏出流動が弱められる。このため、リップの締め代を小さくして低回転トルク化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４７２８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハウジングは、軸を貫通させるための軸孔をもち、係る軸孔から軸の一部が外部に露出している。このため、軸を伝った浸水や、塵埃は、軸孔からハウジング内へ入り込む。シールのリップとシール面間の締め代を小さくして接触圧力を弱めると、軸受外部に対する防塵、防水性は低下し、軸受内部に入り易くなる。転がり軸受からハウジングの奥に水分が排出されると、変速機、クラッチ、センサ等のクラッチの部分に達し、故障原因になることが懸念される。
【０００８】
上述の事情に鑑み、この発明の課題は、電動補助自転車のクラッチ等を内蔵するハウジングとハウジング内外を貫通する軸間に組み込む接触形シール付きの転がり軸受の低回転トルク化、及びハウジング内のクラッチや機器の故障防止を両立させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明は、モータの出力軸及び補助駆動力の出力軸間に組み込むクラッチを内蔵するハウジングに外輪が装着され、前記ハウジングの内外を貫通する軸に内輪が装着され、前記外輪にシールが取り付けられ、前記シールに前記内輪のシール面にすべり接触するリップが形成されている電動補助自転車用の転がり軸受において、前記リップは、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物からなる構成を採用した。ここで、「合成ゴムに低摩擦性を付与する」とは、潤滑性物質の配合により非配合のゴム組成物に比してリップの内輪のシール面に対するすべり摩擦係数を小さくすることをいう。
【００１０】
この発明の構成によれば、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物でリップを形成したため、リップとシール面間の締め代と無関係にこれらの間のすべり抵抗が小さくなり、転がり軸受の回転トルクも低くなる。この分、締め代の設定を大きくし、転がり軸受内への水分等の侵入を防止し、ひいては、転がり軸受から排出された水分等がハウジング内のクラッチや機器へ達するのを防止することができる。
【００１１】
具体的には、前記外輪の軌道と前記内輪の軌道間に組み込まれた複数の転動体のピッチ径は、該外輪で定まる軸受外径及び該内輪で定まる軸受内径間の軸受内径寄りに設定されており、任意のアキシアル平面で前記外輪の軌道のラジアル方向肉厚が前記内輪の軌道よりも大きくなっていることが好ましい。ここで、「ラジアル方向」とは、軸受回転の設計上の中心軸である軸受中心軸に垂直な平面内で該中心軸を通る方向のことをいう。
【００１２】
標準的な転がり軸受において、内外輪の軌道間に組み込まれた複数の転動体のピッチ径は、軸受外径と軸受内径の和の１／２に設定されている。複数の転動体のピッチ径を小さくすれば、転がり粘性抵抗を低減し、転がり軸受の回転トルクを低くするのに有効であることが知られている。複数の転動体のピッチ径を小さくするには、玉直径又はころ直径である転動体直径を小さくすることや、内輪の軌道の直径を小さくすることが考えられる。いずれか一方又は双方を採用するにせよ、任意のアキシアル平面で外輪の軌道のラジアル方向肉厚は、内輪の軌道よりも大きくすることで実現できる。このように軸受内外径や軸受幅を変更することなく、複数の転動体のピッチ径を小さくし、転がり粘性抵抗を低減することができる。また、軸受内外径や軸受幅の変更がないので、従来の軸受と置換することができ、ハウジング及び軸の再設計が不要である。
【００１３】
特に、任意のアキシアル平面における前記外輪と前記内輪とがラジアル方向に対向する任意のアキシアル方向位置で、外輪のラジアル方向肉厚が内輪より大きく、かつその対向範囲の全幅に亘って同じ比率で大きくなっていることが好ましい。
【００１４】
転がり軸受を任意のアキシアル平面（すなわち、軸受中心軸を含む平面）で視たとき、全幅に亘って任意のアキシアル方向位置において、外輪部分及び内輪部分のラジアル方向肉厚の比が同じ、かつ外輪部分の方が大きい肉厚を有することになる。換言すれば、軸受内外径や軸受幅を変更することなく、転動体直径、溝半径、肩高さ、鍔高さといった軸受内部の諸元を一括で変更することができる。このため、軸受内外径の小さい同種の他の軸受の軸受内部の緒元をそのまま採用することができ、転動体やシールの部品転用を図ることができる。
【００１５】
また、内外輪の軌道以外の箇所でも上述のような肉厚差を設けることにより、シールとシール面の接触円径を小さくし、シールのラジアル方向寸法を小さくするのに有利である。シールとシール面の接触円径を小さくするほど、軸受中心軸回りの円周方向（以下、単に周方向と称する）の接触延長が短くなるので、転がり軸受の回転トルクを低くすることができる。シールのラジアル方向寸法を小さくするほど、シールが内部圧力を受けたときにリップの軸受外部側への倒れが軽くなるので、内輪のシール面と異常に接触することも防止できる。
【００１６】
前記合成ゴムは、フッ素ゴム（以下、ＦＰＭと示す）又はアクリロニトリルブタジエンゴム（以下、ＮＢＲと示す）であり、前記潤滑性物質は、カーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと示す）粉末であることが好ましい。
【００１７】
係る潤滑性ゴム組成物は、ＦＰＭ又はＮＢＲと、カーボン材が突き刺さったＰＴＦＥ粉末との配合により静・動摩擦持性に優れ、耐摩耗特性にも優れた特性を有するため、シール交換を避けられる点で電動補助自転車用に好適である。
【００１８】
前記転動体が玉からなり、前記外輪及び前記内輪のそれぞれが両肩を有し、前記外輪及び前記内輪の軌道が玉直径の０．５３倍以上０．５５倍以下の溝半径をもった軌道溝からなることが好ましい。
【００１９】
転動体は、玉又はころのいずれを採用したものでもよいが、低回転トルク化の点で玉を採用することが好ましい。ここで、深溝玉軸受のように内外輪が両肩を有する標準的な玉軸受においては、外輪の軌道溝の溝半径が玉直径の０．５２倍を越えず、内輪の軌道溝の溝半径が玉直径の０．５３倍を超えない範囲になっている。溝半径の玉直径に対する倍率が大きくなるほど、玉と軌道との接触楕円が小さくなるため、転がり粘性抵抗が小さくなり、転がり軸受の回転トルクを低くすることができる。外輪及び内輪の軌道を玉直径の０．５３倍以上の溝半径をもった軌道溝にすれば、前記の標準品よりも転がり軸受の回転トルクを低くすることができる。外輪及び内輪の軌道を玉直径の０．５５倍以下の溝半径をもった軌道溝にすれば、電動補助自転車用として求められる軸受寿命に悪影響が及ぶことを避けられる。これらの目的をバランスよく両立させるため、外輪及び内輪の軌道を玉直径の０．５４倍の溝半径をもった軌道溝にすることが最も好ましい。
【００２０】
環状部と各ポケット間を周方向に分ける仕切り部とを樹脂成形された保持器を備えることが好ましい。
【００２１】
保持器を備えた転がり軸受においては、保持器と転動体の間のすべり摩擦抵抗も軸受の回転トルクの一因になる。環状部と各ポケット間を周方向に分ける仕切り部とを樹脂成形された保持器は、ポケット内面が樹脂からなるため、鋼製のポケット内面と比して保持器と転動体間のすべり摩擦抵抗が小さい。このため、転がり軸受の回転トルクを低くするのに好適である。
【００２２】
基油にポリ−α−オレフィン（以下、ＰＡＯと示す）を用いたグリースが封入されており、そのグリース封入量は、軸受回転と無関係に軸受内部に常時形成される静止空間容積の９０％以内であることが好ましい。
【００２３】
軸受内部に封入するグリースの種類は特に限定されない。電動補助自転車用の転がり軸受においては、軸受回転による温度上昇を重視したグリース選択を行う必要がない。グリースの撹拌抵抗は軸受の回転トルクの一因になる。基油に鉱油、エステル油、又はエ−テル油を用いたグリースと比して、ＰＡＯを用いたグリースは室温で低粘度であり、撹拌抵抗が小さい。このため、電動補助自転車用の転がり軸受に好適である。グリースの撹拌抵抗は、軸受内部への封入量で大きく変化する。ＰＡＯを用いたグリースの封入量が軸受内部の静止空間容積の９０％以内であれば、撹拌抵抗の不要な増大を避けることができる。
【００２４】
グリースを熱硬化性樹脂で固形化された熱硬化性潤滑組成物が軸受内部に封入されていることが好ましい。
【００２５】
熱硬化性潤滑組成物は、軸受内部へ封入後に加熱、混在するグリースを保持した状態で固形化されるものである。軸受回転中、固形化された熱硬化性潤滑組成物の表面から滲み出たグリースが軌道や転動体に供給される。このため、半固体状であるグリースに比して、グリースの漏出を特に抑えることができる。さらに固形化された熱硬化性潤滑組成物は、グリースに比して、軸受内部への異物侵入を防止する性能が高い。したがって、熱硬化性潤滑組成物の採用は、クラッチ等の故障防止に特に好適である。
【００２６】
前記シール及び前記内輪のハウジング外部側の側面と対面するシールド部材が付属されていることが好ましい。
【００２７】
ハウジング外部からシールド部材の先端を軸方向に越し、シール及び内輪のハウジング外部側の側面とシールド部材とが対面する隙間内へ曲がるラビリンス構造を形成することができるので、防塵性、防水性をより高めることができる。
【００２８】
前記シールド部材は、前記軸に装着され、かつその軸との一体回転により遠心送風を行うフリンガ部を有することがより好ましい。
【００２９】
ハウジング外からシールド部材まで達した塵埃は、シールド部材の先端を越す前にフリンガ部の遠心送風を受けて外へ吹き飛ばされる。したがって、防塵性を特に高めることができる。
【発明の効果】
【００３０】
上述のように、この発明は、電動補助自転車のクラッチ等を内蔵するハウジングと、ハウジング内外を貫通する軸間に組み込む接触形シール付きの転がり軸受において、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物でリップを形成することにより、リップとシール面間のすべり抵抗を小さくし、その分、締め代を大きく設定できるようにしたため、転がり軸受の低回転トルク化、及びハウジング内のクラッチや機器の故障防止を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る転がり軸受をアキシアル平面で切断した断面図
【図２】（ａ）は図１の転がり軸受を用いた電動補助自転車の側面図、（ｂ）は電動補助自転車の駆動系及び伝達系の構成を示す概念図
【図３】図１の転がり軸受の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態を図面に基いて説明する。
図２に例示する電動補助自転車は、ペダル１に加えられた踏力を後輪２の車軸３に伝達する人力駆動と、モータ４の出力を後輪２の車軸３に伝達するモータ駆動とを併用可能になっている。モータ駆動用のバッテリ５は、立パイプ６に沿ってサドル７の下方に配置されている。モータ４の出力軸４ａに、クラッチ８が連結されている。
【００３３】
人力駆動力は、ペダル１のクランク軸９に固定されたスプロケット１０ａ、チェーン１０ｂ及びリヤスプロケット１０ｃにより後輪２の車軸３に伝達される。モータ駆動力は、モータ４の出力がクラッチ８に入力され、さらにクラッチ８を介して出力される補助駆動力が出力軸１１から伝動手段を介して後輪２の車軸３に伝達される。伝動手段は、補助駆動力の出力軸１１に取り付けられたミドルスプロケット１２と、車軸３に取り付けられたリヤスプロケット１０ｃと、スプロケット１０ａ、１０ｃ、１２に掛け渡されたチェーン１０ｂとで構成されている。リヤスプロケット１０ｃと車軸３は、双方向の回転トルク伝達が可能となるようリジッドに連結されている。ミドルスプロケット１２におけるチェーン１０ｂを適正張力とした際、ミドルスプロケット１２とリヤスプロケット１０ｃ間のところでチェーン１０ｂに生じた緩みを吸収するため、チェーン１０ｂの張力を調整するテンショナ１３が設けられている。
【００３４】
クランク軸９には、その軸回転トルクを検出する回転トルク検出手段（図示省略）が配置されている。ペダル１に作用する踏力が後輪２の車軸３に伝達する状態で、モータ４の出力が補助動力として合成される。通常は、回転トルク検出手段でクランク軸９に作用する回転トルクを常時検出される。その検出値が設定値を超えたところでモータ４が起動され、不足分に応じた回転トルクが補助動力として発生させられるようになっている。
【００３５】
具体的には、クラッチ８は、モータ４側から回転トルクを入力される。モータアシスト時にはクラッチ８を正回転方向でロックさせることにより、モータ４の出力を車軸３に伝達することができ、モータアシストが可能となる。乗員のブレーキ操作に連動してロック方向を切替え、クラッチ８を逆回転方向でロックさせれば、車軸３側からの逆入力回転トルク（正回転方向）をモータ４に伝達することができ、これによって回生発電およびブレーキアシストが可能となる。以上の各動作は、一つのクラッチ８で実現でき、別途にクラッチ装置を必要とする機構に比べて、コンパクト化および低コスト化を図ることができる。
【００３６】
モータアシストによる走行中、クラッチ８は、正回転ロック状態となる。従って、モータ４からの正回転方向の入力回転トルクは、出力軸１１を経てミドルスプロケット１２に伝達される。このモータ回転トルクが人力駆動系からの踏力回転トルクと車軸３で合成されるため、自転車を軽快に走行させることが可能となる。モータアシストのない走行中は、出力軸１１からクラッチ８に、後輪２の慣性回転による正回転方向の回転トルクが逆入力される。この正回転方向の逆入力回転トルクに対しては、クラッチ８の係合が解除されるため、この逆入力回転トルクがモータの出力軸４ａへ伝達されることはなく、出力軸１１が空転する。したがって、惰行時にモータ４が駆動されることもなく、モータ４の内部摩擦による回転トルク増大も起こりえないので、モータアシストのない通常の自転車と同様に軽快な走行が可能となる。
【００３７】
モータ駆動系、人力駆動系の動力合成機構、伝達機構等は、特に限定されず、例えば、特許文献１、２に開示された各種の機構を適宜に採用することができる。両伝動手段をチェーン−スプロケット方式とした場合を例示しているが、これに代えてその他の伝動方式、例えば、ベルトドライブ方式やシャフトドライブ方式を採用することもできる。
【００３８】
ハウジング１４は、前記クラッチ８と回転トルク検出手段とを内蔵する。ハウジング１４は、出力軸１１、クランク軸９を内外に貫通させるため、電動モータ４、バッテリ５、ペダル１、１の位置関係を考慮してバッテリ５の下方に配置されている。出力軸１１は、ハウジング１４に対して転がり軸受２０、３０により支持されている。クランク軸９は、ハウジング１４に対して転がり軸受４０、４０により支持されている。
【００３９】
ハウジング１４は、出力軸１１等を貫通させるための軸孔１４ａ、１４ｂを有する。軸孔１４ａの内周部に転がり軸受２０の外輪が装着され、出力軸１１の外周に転がり軸受２０の内輪が装着されている。軸孔１４ｂの内周部に転がり軸受４０、４０の外輪が装着され、クランク軸９の外周に転がり軸受４０、４０の内輪が装着されている。
【００４０】
転がり軸受２０、４０、４０は、グリース潤滑の両シール軸受になっている。これら転がり軸受２０等は、ハウジング１４の外部から浸水、塵埃が軸孔１４ａ、１４ｂ内に入り込むことを防ぎ、クラッチ８や回転トルク検出手段の故障を防止する。以下、転がり軸受４０を代表例として説明するが、転がり軸受２０も同様になっている。
【００４１】
図１に示すように、転がり軸受４０は、ハウジング１４の内周部に嵌合される外輪４１と、クランク軸９に嵌合される内輪４２と、外輪４１の軌道４１ａ及び内輪４２の軌道４２ａ間に組み込まれる複数の転動体４３と、これら転動体４３の周方向間隔を保つ保持器４４と、外輪４１に取り付けられた接触形のシール４５、４５とを備える。
【００４２】
図３に拡大図示するように、転動体４３は、玉からなる。外輪４１及び内輪４２は、それぞれ両肩を有する。軌道４１ａ、４２ａは、それぞれ玉直径Ｄｗの０．５３倍以上０．５５倍以下の溝半径Ｒをもった軌道溝からなる。この溝半径Ｒの採用により、標準品よりも転がり粘性抵抗を小さくし、転がり軸受４０の回転トルクを低くしつつ、電動補助自転車用として求められる軸受寿命に悪影響が及ぶことを避けることをバランスよく両立させることができる。図示例では、０．５４倍に設定されている。
【００４３】
図１、図３に示す保持器４４は、樹脂保持器からなり、射出成形されている。保持器４４は、環状部４４ａと各ポケット間を周方向に分ける仕切り部４４ｂとを一体成形されている。射出樹脂は、従来周知の樹脂成形保持器用のものを用いることができる。鋼板打抜き保持器等の鋼製の保持器と比して、樹脂製の保持器４４と転動体４３間のすべり摩擦抵抗が小さくなるので、転がり軸受４０の回転トルクを低くすることができる。
【００４４】
シール４５は、外輪４１のシール溝に保持されている。シール４５は、芯金にリップ４５ａを含むゴム部を加硫成形された構造になっている。シール４５は、内輪４２のシール面４２ｂに接触するリップ４５ａを有する。リップ４５ａは、分岐しており、軸受外部側をダストシール用、軸受内部側をグリースシール用に設けられている。シール面４２ｂは、周溝の軸受内部側の溝側壁面（グリースシール用のシール面）と、この周溝の軸受外部側の溝肩外径面（ダストシール用のシール面）とで形成されている。リップ４５ａとシール面４２ｂのグリースシール用の接触部を基準として、リップ４５ａとシール面４２ｂ間に設定された締め代により、リップ４５ａとシール面４２ｂとの間に接触圧力が生じている。分岐状のリップ４５ａと、内輪４２の周溝とでグリース溜りが形成されている。このグリース溜りにより、軸受内部圧力を緩和し、ひいては前記の締め代を小さく設定し、低回転トルク化を図ることができる。
【００４５】
リップ４５ａは、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物からなる。
【００４６】
潤滑性ゴム組成物として、特開平１１−８０４８０号公報、特開平１１−８０４２８号公報等で開示されているものを用いることができる。すなわち、合成ゴムは、ＦＰＭ又はＮＢＲである。潤滑性物質は、カーボン材が突き刺さったＰＴＦＥ粉末である。
【００４７】
この種の潤滑性ゴム組成物は、合成ゴムを構成するＦＰＭ又はＮＢＲに、表面にカーボン材が突き刺さったＰＴＦＥ樹脂粉末を配合したことから、カーボン材が杭となって合成ゴムとＰＴＦＥ樹脂との混和状態が保持される。この種の潤滑性ゴム組成物は、ＦＰＭ材料として十分なゴム特性を有しながらも低摩擦係数および耐摩耗特性が優れている。このため、リップ４５ａは、長期にわたって安定性および信頼性に優れたものとなる。
【００４８】
ここで、ＦＰＭ又はＮＢＲとは、各種有機合成法にて合成され、室温においてゴム状弾性を有するものである。このＦＰＭ又はＮＢＲの分子量は、通常５万以上のものが望ましく、可及的に高分子量のものが良好な結果を得ることから、より望ましくは７万以上、特に望ましくは１０〜５０万程度のものを用いる。以上の条件に該当するＦＰＭの代表例としては、４フッ化エチレン・プロピレン共重合体（旭硝子社製：アフラス）、フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共重合体（昭和電工社製：バイトン）、フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共重合体（モンテフルオス社製：テクノフロン）、フッ化シリコーンゴム（東芝シリコーン社製）、フッ化ビニリデン・６フッ化プロピレン共重合体（住友スリーエム社製：フローレル）が例示できる。ＮＢＲの代表例としては、日本合成ゴム社製：ＪＳＲ−Ｎ、日本ゼオン社製：ＮＩＰＯＬ、Ｇｏｏｄｙｅａｒ社製：ＣＨＥＭＩＧＵＭが例示できる。
【００４９】
ここで、表面にカーボン材が突き刺さったＰＴＦＥ樹脂とは、例えば、乳化重合終了時にカーボン材と共沈させて凝析・洗浄・乾燥後、表面にカーボン材が突き刺さったテトラフルオロエチレン樹脂である。ＰＴＦＥ樹脂粉末にカーボン材を乾式混合にて混合し、表面にカーボン材が突き刺さったものでもよい。なお、このカーボン材とは、一般的な炭素粉から黒鉛までの粉末状のものであり、特に黒鉛が好ましく、また、合成ゴムに汎用的に用いられるストラクチュアの大きいＨＡＦカーボン、ＳＡＦカーボン、ＭＴカーボン等と併用してもよい。ＰＴＦＥ樹脂に黒鉛が全方向に突き刺さっていることから、潤滑性ゴム組成物の状態で合成ゴムに対する物理的な杭効果を生じ、合成ゴムと黒鉛の親和性にて単純に合成ゴム、ＰＴＦＥ樹脂を混練したものよりも高強度のものが得られると考える。
【００５０】
ＦＰＭ又はＮＢＲとＰＴＦＥ樹脂の重量比は、ＦＰＭ１００重量部に対して１０重量部以上１４０重量部未満になることが好ましい。ＰＴＦＥ樹脂が１０重量部未満であった場合、ＦＰＭに十分な摩擦特性を付与できない。逆に、１４０重量部を超えるとゴム硬度が高くなり、ゴム特性がなくなるほか、機械的強度が極端に低下し、実際の使用に耐えられない。なお、公知の補強剤、加硫助剤、加硫促進剤、加硫活性剤、可塑剤、老化防止剤、相溶化剤、着色剤等の添加剤を配合してもよい。
【００５１】
外輪４１、内輪４２、シール４５、４５で囲まれた軸受内部空間に、基油にＰＡＯを用いたグリース（図示省略）が封入されている。グリース封入量は、軸受回転と無関係に軸受内部に常時形成される静止空間容積の９０％以内である。静止空間容積は、外輪４１と内輪４２とシール４５、４５とで囲まれた空間容積中、軸受回転時に転動体４３および保持器４４が通過しない空間の容積といえる。基油にＰＡＯを用いたグリースが静止空間容積の９０％以内であれば、グリースの撹拌抵抗を抑えることができる。
【００５２】
グリースに代えて、グリースを熱硬化性樹脂で固形化された熱硬化性潤滑組成物を封入することもできる。熱硬化性潤滑組成物は、常温ではグリース状を示し、軸受内部に充填することができる。その状態で軸受全体を一度加熱し冷却する（焼成処理）と、熱硬化性潤滑組成物は、多量のグリースを熱硬化性樹脂に保持したまま固化する。このような熱硬化性潤滑組成物として、例えば、ＮＴＮ社製のポリルーブ（登録商標）ＬＰ０３、ＬＰ０５等を用いることができる。軸受回転中、固形化された熱硬化性潤滑組成物の表面から滲み出たグリースが軌道４１ａ、４２ａ、転動体４３、保持器４４の表面に供給される。このため、半固体状のグリースに比して、グリースの漏出を特に抑えることができる。さらに固形化された熱硬化性潤滑組成物は、軸受回転中もリップ４５ａと内輪４２のシール面４２ｂ間を軸受内部側から塞ぐように存在し続ける。このため、軸受回転中に流動させられる半固体状のグリース充填と比して、軸受内部への異物侵入を防止する性能が高い。したがって、転がり軸受４０により、特にクラッチ等の故障を防止することができる。
【００５３】
ハウジング外部側のシール４５及び内輪４２のハウジング外部側の側面と対面するシールド部材４６が付属されている。シールド部材４６は、ハウジング外部からシールド部材４６の先端を軸方向に越し、シール４５及び内輪４２のハウジング外部側の側面とシールド部材４６とが対面する隙間内へ曲がるラビリンス構造を形成する。したがって、軸受内部に対する防塵性、防水性をより高めることができる。ラビリンス構造の総延長を長くするため、シールド部材４６は、外輪４１の側面の側方まで達している。シールド部材４６は、クランク軸９に嵌着、適宜に固定補強された取付構造になっている。
【００５４】
また、シールド部材４６は、クランク軸９に装着され、かつクランク軸９との一体回転により遠心送風を行うフリンガ部４６ａを有する。ハウジング１４の外部からシールド部材４６の側方まで達した塵埃は、シールド部材４６の先端を越す前にフリンガ部４６ａの遠心送風を受けて外へ吹き飛ばされる。したがって、防塵性を特に高めることができる。なお、シールド部材４６は、製造性に優れ、省スペース性に優れる点で、特に板金プレス品とされている。
【００５５】
外輪４１及び内輪４２は、任意のアキシアル平面において図３と同じ断面をもつ。図示のように、複数の転動体４３のピッチ径Ｄｐｗは、内外の軌道４１ａ、４２ａ間に組み込まれた玉セットのピッチ径である。外輪４１のはめあい面で定まる軸受外径Ｄ及び内輪４２のはめあい面で定まる軸受内径ｄ間の軸受内径ｄ寄りに設定されている。すなわち、次の式１の関係を満たす。
【００５６】
式１：Ｄｐｗ＜（Ｄ＋ｄ）／２
【００５７】
上記の設定を実現したことに伴って、任意のアキシアル平面における外輪４１と内輪４２とがラジアル方向に対向する任意のアキシアル方向位置で考えて、外輪４１のラジアル方向肉厚が内輪４２より大きく、かつその対向範囲の全幅に亘って同じ比率で大きくなっている。結果的に、任意のアキシアル平面で考えて、外輪４１の軌道４１ａのラジアル方向肉厚が前記内輪の軌道よりも大きくなっている。
【００５８】
軸受外径Ｄ、軸受内径ｄ、軸受幅を変更することなく、玉直径Ｄｗ、溝半径Ｒ、溝深さ、保持器形状、ポケットすきま等といった軸受内部の諸元を他の転がり軸受で採用された諸元とし、転動体やシールの部品共通化を図ることができる。例えば、ＮＴＮ社製の深溝玉軸受６００１番のピッチ径Ｄｐｗを軸受内径ｄ寄りに変更する場合、軸受内部の諸元として、軸受外径が比較的に小さい薄肉タイプのＮＴＮ社製の深溝玉軸受６９０１番の玉直径Ｄｗ、溝半径Ｒ等を採用することができるように、外輪と内輪の肉厚を上述のように変更することができる。
【００５９】
なお、ピッチ径Ｄｐｗの軸受内径ｄ寄りにするラジアル方向の寄せ量は、内輪４２を薄肉化せずに玉直径Ｄｗを小さくすることで設定することが好ましい。玉直径Ｄｗを維持すると、内輪４２の外径側からの薄肉化が比較的に大きくなり、強度確保が難しくなるためである。また、玉直径Ｄｗを小さくすると、外輪４１、内輪４２の溝半径Ｒも小さくすることができ、ひいては、転がり抵抗や転がり攪拌抵抗を小さくし、一層、転がり軸受４０の回転トルクを小さくすることができる。玉直径Ｄｗを小さくしても、玉数を増やすことができれば、軸受の負荷能力が不足することはない。内輪の外径側からの薄肉化と玉直径Ｄｗの小径化の併用により、ピッチ径Ｄｐｗを軸受内径寄りにすることもできる。
【００６０】
外輪４１のシール溝部分と内輪４２とがラジアル方向に対向するアキシアル方向範囲においても同じ比率で外輪４１のラジアル方向肉厚が大きくなっているので、リップ４５ａとシール面４２ｂの接触円径を小さくし、転がり軸受の回転トルクを低くすることができる。また、シール４５のラジアル方向寸法を小さくし、シール４５が内部圧力を受けたときにリップ４５ａの軸受外部側への倒れが軽くなるので、内輪４２のシール面４２ｂと異常に接触することも防止できる。例えば、深溝玉軸受６００１番用のシールから深溝玉軸受６９０１番用のシールに変更することができる。
【００６１】
図１〜３に示した上述の電動補助自転車用の転がり軸受４０は、合成ゴムに低摩擦性を付与する潤滑性物質を配合した潤滑性ゴム組成物でリップ４５ａを形成したため、リップ４５ａとシール面４２ｂ間のすべり抵抗が小さくなり、転がり軸受４０の回転トルクも低くなる。この分、リップ４５ａとシール面４２ｂ間の締め代の設定を大きくし、転がり軸受４０内への水分等の侵入を防止することができる。ひいては、転がり軸受４０から排出された水分等が回転トルク検出手段等の機器へ達するのを防止することができる。同様に、転がり軸受２０は、排出された水分等がハウジング１４内のクラッチ８へ達するのを防止することができる。このように、転がり軸受２０、４０の低回転トルク化、及びハウジング１４内のクラッチ８や機器の故障防止を両立させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
４  モータ
４ａ  出力軸
８  クラッチ
９  クランク軸
１１  出力軸
１４  ハウジング
１４ａ、１４ｂ  軸孔
４０  転がり軸受
４１  外輪
４１ａ  軌道
４２  内輪
４２ａ  軌道
４２ｂ  シール面
４３  転動体
４４  保持器
４４ａ  環状部
４４ｂ  仕切り部
４５  シール
４５ａ  リップ
４６  シールド部材
４６ａ  フリンガ部
【図１】
2011208731.tif 000003
【図２】
2011208731.tif 000004
【図３】
2011208731.tif 000005