(57)【要約】【課題】  シール部材の形状を問わず、軸受内への異物の進入防止と、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。【解決手段】  内輪１、外輪２、転動体３、およびシール部材５を備える。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とでなる。シール部材５は、その基端が外輪２に固定され、そのシールリップ部５ａが内輪１に形成されたシール溝９の内面に対してアキシアル方向に接触するアキシアルリップ部５ａａを有する接触シールである。少なくともアキシアルリップ部５ａａの先端の材質は、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。しかも、アキシアルリップ部５ａの根元における径方向厚さの中心の径φｄは芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上である。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪の対向する軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内外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、環状の芯金とこの芯金に一体に固着される弾性部材とでなり、このシール部材の基端が外輪に固定され、シールリップ部が内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アキシアルリップ部を有する接触シールであって、少なくともアキシア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り、かつアキシアルリップ部の根元における径方向厚さの中心の径が前記芯金の内径の０．９２倍以上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、前記シールリップ部は、前記アキシアルリップ部のほかに、前記内輪のシール溝に非接触で対向する１つ以上の非接触リップ部を有するシール付き軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記シール部材は、アキシア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やすい材質である高摩耗材部としたシール付き軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シール部材の弾性部材がゴム材からなるシール付き軸受。
【請求項５】
請求項４において、前記シール部材を加硫成形したシール付き軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シール部材の弾性部材が樹脂材からなるシール付き軸受。
【請求項７】
請求項６において、前記シール部材を射出成形したシール付き軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記シール部材に、このシール部材が内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。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、自動車のトランスミッション内に用いられるトランスミッション用軸受であるシール付き軸受。
【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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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を低減するのでは、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。
【０００６】
そこで、本発明者等は、軸受空間を密封する接触タイプのシール部材として、軌道輪に接するシールリップ部の先端の材質を高摩耗材としたもの用い、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が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ようにしたシール付き軸受を提案した。
この構成によると、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、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】
しかし、シール部材を運転開始後の早期に摩耗させるためには、シールリップ部をある程度の圧力で軌道輪に接触させる必要があるが、その接触圧はシール部材の形状により異なる。このため、シール部材のシールリップ部の先端の材質を高摩耗材としただけでは、必ずしも上記した効果を十分に発揮できない場合がある。
【０００８】
この発明の目的は、シール部材の形状を問わず、軸受内への異物の進入防止と、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】
【０００９】
この発明のシール付き軸受は、内外輪の対向する軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内外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、環状の芯金とこの芯金に一体に固着される弾性部材とでなり、このシール部材の基端が外輪に固定され、シールリップ部が内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アキシアルリップ部を有する接触シールであって、少なくともアキシア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り、かつアキシアルリップの根元における径方向厚さの中心の径が前記芯金の内径の０．９２倍以上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。
【００１０】
この構成によると、シール部材の少なくともアキシアルリップ部の先端の材質を上記のような高摩耗材とし、かつ根元における径方向厚さの中心の径（以下、「根元中心径」と称すことがある）を芯金の内径の０．９２倍以上としたため、運転初期に接触タイプとなるシール部材におけるアキシアルリップ部が、早期摩耗するのに十分な圧力で内輪のシール溝の内面に接触する。すなわち、アキシアルリップ部の根元中心径を芯金の内径に対してある程度の割合以上大きくすることで、アキシアルリップ部の先端を早期に摩耗するための押し付け力を保持することができる。この割合として０．９２倍以上あることが好ましく、０．９２倍未満であると、早期に摩耗しない。ここで言う早期摩耗とは、軸受の慣らし運転程度の時間内（例えば、６０分以内）で、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まで摩耗することを言う。このときの軸受回転速度は、軸受の定格回転数（例えば、４０００rpm ）である。
このように、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、アキシアルリップ部と内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、シール部材の形状を問わず、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。
【００１１】
この発明において、前記シールリップ部は、前記アキシアルリップ部のほかに、前記内輪のシール溝に非接触で対向する１つ以上の非接触リップ部を有するものとしても良い。  このように、シールリップ部が、アキシアルリップ部のほかに、１つ以上の非接触リップ部を有するものとすると、運転開始後の早期に生じるアキシアルリップ部と内輪との間の微小隙間もしくは軽接触と、非接触リップ部と内輪との間の微小隙間とが複合するので、軸受内への異物の侵入防止効果をさらに高めることができる。
【００１２】
この発明において、前記シール部材は、アキシア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やす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、アキシア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。
【００１３】
この発明において、前記シール部材の弾性部材はゴム材であっても、また樹脂材であっても良い。弾性部材がゴム材である場合には、加硫成形によりシール部材を形成しても良い。また弾性部材が樹脂材である場合には、射出成形によりシール部材を形成しても良い。
【００１４】
この発明において、前記シール部材に、このシール部材が内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、アキシアルリップ部の先端に設けられた通気用のスリットとされる。
接触タイプのシール部材を設けた場合、軸受内部圧力の低減により、シール部材が内輪に吸着してトルク増となることがある。この発明は、アキシアルリップ部の先端に高摩耗材を用いているが、この部分が摩耗するまでは、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。
【００１５】
この発明のシール付き軸受は、自動車のトランスミッション内に用いられるトランスミッション用軸受であっても良い。自動車のトランスミッションに用いた場合には、低トルクのため、自動車の省燃費化に寄与できる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のシール付き軸受は、内外輪の対向する軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内外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、環状の芯金とこの芯金に一体に固着される弾性部材とでなり、このシール部材の基端が外輪に固定され、シールリップ部が内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アキシアルリップ部を有する接触シールであって、少なくともアキシア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り、かつアキシアルリップ根元における径方向厚さの中心の径が前記芯金の内径の０．９２倍以上であるため、シール部材の形状を問わず、軸受内への異物の進入防止と、十分なシールトルク低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】同シール付き軸受におけるシール部材の他の変形例の断面図である。
【図５】同シール部材におけるアキシアルリップ部の根元中心径と芯金の内径との関係の説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかるシール付き軸受の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態を図１ないし図５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。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を周方向に並べて配置したものである。
【００１９】
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。
【００２０】
図４は、シール部材５の変形例を示す。この例では、弾性部材７の先端のシールリップ部５ａは図２の場合のような二股状ではなく、１つのアキシアルリップ部５ａａのみを有する。このアキシアルリップ部５ａａは、図５のように軸受の内側に延びて内輪１のシール溝９Ａの内側壁面にアキシアル接触する。図５では、内輪１のシール溝９Ａが、内輪１の内周面の外側端に小径段部として形成されている。なお、図１、図５、および後述の図６は、いずれも、シール部材５の図示は、シール部材５が外輪２に取付けられて外力が作用していない状態を示しており、そのためアキシアルリップ部５ａａの先端がシール溝９，９Ａの表面から食い込んで示されているが、実際にはアキシアルリップ部５ａａの先端は、シール溝９，９Ａの表面に弾性的に押し当てられた状態となる。
【００２１】
このシール付き軸受では、図４のシール部材５の場合を例示して図５に示すように、アキシアルリップ部５ａａの根元５２ａａａ中心径φｄ、すなわち根元における径方向厚さｔの中心の径が、芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上に設定されている。この関係は、図２に例示するシール部材５の場合でも同様であり、この場合、２つのアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂの両方の根元中心径φｄが、芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上に設定されている。
【００２２】
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のアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂ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。しかも、アキシアルリップ部５ａａ，５ａｂの先端中心径φｄが芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上とされているので、運転初期に接触タイプとなるシール部材５におけるアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂが、早期摩耗するのに十分な圧力で内輪１のシール溝９，９Ａの内面に接触する。これにより、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。ここで言う早期摩耗とは、軸受の慣らし運転程度の時間内（例えば、６０分以内）で、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まで摩耗することを言う。このときの軸受回転速度は、軸受の定格回転数（例えば、４０００rpm ）である。例えば、運転開始の後、オイルバスまた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、0.075 Ｎ・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。
【００２３】
図４に示すシール部材５を用いたシール付き軸受について、そのシール部材５におけるアキシアルリップ部５ａａの根元中心径φｄと芯金６の内径φｄｓを異ならせ、シール部材５が運転開始後の早期に摩耗するか否かについて試験を行った結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
この試験結果から、アキシアルリップ部５ａａ，５ａｂの根元中心径φｄを、芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上に設定したこの実施形態のシール付き軸受では、内輪１へのアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂの接触圧として、アキシアルリップ部５ａａ，５ａｂを早期に摩耗させるに十分な押し付け力を保持できていることが分かる。０．９２倍未満の０．９０倍の場合は、早期の摩耗が生じない。
【００２６】
これにより、シール部材５の形状を問わず、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のアキシアルリップ部５ａａ，５ａｂと内輪１のシール溝９，９Ａ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良い。
【００２７】
なお、この実施形態では、シール部材５の弾性部材７をゴム材とし、高摩耗材部７ｂに高摩耗ゴム材を用いた場合を例示したが、シール部材５の弾性部材７を樹脂材とし、高摩耗材部７ｂに高摩耗樹脂材を用いても良い。この場合  シール部材５の全体は、樹脂材を射出成形して形成され、この射出成形時に芯金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良い。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、円周方向の複数箇所、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７ｂ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のシール溝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。
【００２８】
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は、図１〜図５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、内輪１のシール溝９Ａにアキシアル接触するアキシアルリップ部５ａａのほかに、内輪１のシール溝９Ａに非接触で対向する１つの非接触リップ部５ａｃを有するものとしている。非接触リップ部５ａｃは２つ以上であっても良い。アキシアルリップ部５ａａは図２のように二股状としても良い。アキシアルリップ部５ａａの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、その高摩耗材部７ｂが例えば高摩耗ゴム材からなること、アキシアルリップ部５ａａの根元中心径φｄが芯金６の内径φｄｓの０．９２倍以上に設定されていることなど、その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【００２９】
この実施形態の場合、シールリップ部５ａが、アキシアルリップ部５ａａのほかに非接触リップ部５ａｃを有するので、運転開始後の早期に生じるアキシアルリップ部５ａａと内輪１との間の微小隙間もしくは軽接触と、非接触リップ部５ａｃと内輪１との間のラビリンスとなる微小隙間とが複合するので、軸受内への異物の侵入防止効果をさらに高めることができる。十分なシールトルク低減が可能なことも先の実施形態の場合と同様であり、自動車のト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。
【符号の説明】
【００３０】
１…内輪
２…外輪
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…非接触リップ部
６…芯金
７…弾性部材
７ｂ…高摩耗材部
８…シール取付溝
９，９Ａ…シール溝
１２…スリット（吸着防止手段）
φｄ…根元中心径（根元における径方向厚さの中心の径）
φｄｓ…芯金の内径
【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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