(57)【要約】【課題】複雑な設計により製造コストを上昇させることなく、異物の侵入、吸着現象、オイルの流出を併せて防止して、長時間の継続使用が可能である転がり軸受及びトランスミッションを提供する。【解決手段】本発明の転がり軸受１は、内周面３に外輪軌道面３ａが形成された外輪２と、外周面６に内輪軌道面６ａが形成された内輪５と、外輪軌道面３ａと内輪軌道面６ａとの間に形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の玉８と、外輪２の内周面３における軸方向の両端側に装着された接触シール９とを備え、接触シール９の、外輪２または内輪５と接触しない壁部１３に、接触シール９を貫通する空気孔１２が少なくとも１つ設けられており、空気孔１２の１つあたりの開口面積が、玉８を転動軸方向に投影した投影面積の０．０１％〜１０％である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体と、前記外輪の前記内周面または前記内輪の前記外周面における軸方向の両端側に装着された接触シールとを備えた転がり軸受において、
前記接触シールの、前記外輪または前記内輪と接触しない壁部に、該接触シールを貫通する空気孔が少なくとも１つ設けられており、
前記空気孔の１つあたりの開口面積が、前記転動体を転動軸方向に投影した投影面積の０．０１％〜１０％であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体と、前記外輪の前記内周面または前記内輪の前記外周面における軸方向の両端側に装着された接触シールとを備えた転がり軸受において、
前記接触シールの、前記外輪または前記内輪と接触しない壁部に、該接触シールを貫通する切り込みが少なくとも１つ設けられており、
前記切り込みは、前記接触シールの両面間の圧力差により開口することで、空気を通過させることが可能なように構成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または２に記載の転がり軸受を使用したことを特徴とするトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関し、さらに詳しくは、自動車に搭載されている自動変速機、手動変速機のギアやベルト式無段変速機のプーリを支持するのに好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載されている自動変速機、手動変速機、ベルト式無段変速機等のトランスミッションは、ギアやプーリ等を支持する複数本の回転軸が設けられている。これらの回転軸を支持する転がり軸受は、オイルに混入している異物の侵入を防ぐため、内外輪間に接触シールを装着して密封性の向上が図られている。接触シールは、外輪あるいは内輪の一方のシール溝に装着され、他方のシール溝で接触シールのリップ部を摺接する。
【０００３】
接触シールが設けられた軸受は、軸受内部が接触シールによって密封された状態である。そのため、軸受の運転に伴う摩擦熱が発生した場合や、外部からの熱伝導により軸受の温度が上昇した場合、その後軸受が冷却されることによって軸受内部の圧力が外部に比べて負圧となる。そのとき、接触シールのリップ部がシール溝を軸受内部に向かって押圧する力が発生して、リップ部とシール溝との摩擦抵抗力が大きくなる。この状態で軸受を運転させると、軸受の回転トルクが著しく重くなる現象（いわゆる吸着現象という）が起こる。このような回転トルクの増大は、回転エネルギーの損失につながるため、自動車の燃費を悪くしてしまい、好ましくない。
【０００４】
上記のような接触シールによる圧力変動を抑えるために、例えば図７に示すように、接触シール１０１の外径側あるいは内径側に空気孔１０２を設ける手法が提案されている（例えば特開２０００−６５０７４号公報）。
【０００５】
また、上述したような自動車のトランスミッション等に用いられる転がり軸受は、通常、初期潤滑のために軸受内部にグリースが封入されている。このグリースは、軸受の運転を継続して行うことに伴い、ギア等のはねかけで飛散したオイルが外部から軸受内部に徐々に侵入して、オイルと入れ替わる。したがって、軸受の潤滑は最終的にはオイル潤滑となる。
また、軸受の運転が停止したときには、軸受内部のオイルは軸受の下方に溜まり、次の運転時の初期潤滑に使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トランスミッション等に使用されるオイルは一般的にグリースより粘度が低く、流動性が良い。そのため、図７に示すように、接触シール１０１の空気孔１０２が転がり軸受１００の下方に位置した場合、軸受内部のオイル１０３が空気孔１０２から流出してしまうことがある。さらに、この転がり軸受１００が使用される部位や条件によっては、軸受外部から供給されるオイルが遮断されるか、あるいはその供給量が不足することがある。また、転がり軸受１００は、接触シール１０１が装着されていることにより、外部から軸受内部にオイルが侵入しにくい。
このような状態で転がり軸受１００を運転すると、潤滑不良が起こって焼き付きや早期剥離が発生してしまうことがあった。
【０００７】
また、軸受を組み込むときに空気孔の位置が下方にならないように設定した場合でも、軸受の運転中にクリープが発生して、外輪または内輪に伴い、接触シールが回転してしまうことがある。そのため、軸受内部のオイルの流出を防ぐことは困難であった。
【０００８】
また、接触シールに設ける空気孔は、異物の侵入防止を図るために孔の大きさを小さくしなければならず、さらに製造誤差によるばらつきも考慮した設計を行わなければならない。そのため、外径側や内径側に空気孔を設ける場合には、製造コストが高くなってしまうという状況にあった。
【０００９】
本発明の目的は、複雑な設計により製造コストを上昇させることなく、異物の侵入、吸着現象、オイルの流出を併せて防止して、長時間の継続使用が可能である転がり軸受及びトランスミッションを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に記載の転がり軸受は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体と、外輪の内周面または内輪の外周面における軸方向の両端側に装着された接触シールとを備えた転がり軸受において、接触シールの、外輪または内輪と接触しない壁部に、接触シールを貫通する空気孔が少なくとも１つ設けられており、空気孔の１つあたりの開口面積が、転動体を転動軸方向に投影した投影面積の０．０１％〜１０％であることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る構成の転がり軸受によれば、空気孔の構造を単純にすることが可能であり、空気孔を形成する際のコストを低く抑えることができる。また、空気孔の大きさが上記のように設定されているため、異物の侵入と吸着現象とを効果的に防止することができる。また、空気孔が外径側や内径側ではなく壁部に設けられているため、軸受内部のオイルが漏れにくい。したがって、長時間の継続使用が可能である。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項２に記載の転がり軸受は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体と、外輪の内周面または内輪の外周面における軸方向の両端側に装着された接触シールとを備えた転がり軸受において、接触シールの、外輪または内輪と接触しない壁部に、接触シールを貫通する切り込みが少なくとも１つ設けられており、切り込みは、接触シールの両面間の圧力差により開口することで、空気を通過させることが可能なように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る構成の転がり軸受によれば、単純な構造の切り込みを設けることで、軸受の内部と外部との間に圧力差が生じた場合であっても、吸着現象を防止することができる。また、通常、切り込みは開口していないため、異物の侵入やオイルの漏れも防ぐことができる。したがって、長時間の継続使用が可能である。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項３に記載のトランスミッションは、請求項１または２に記載の転がり軸受を使用したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る構成のトランスミッションによれば、長時間の継続使用時にも安定した稼働状態を得ることができる。なお、トランスミッションとして、自動変速機、手動変速機、ベルト式無段変速機等が例示できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転がり軸受の一実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
図１は本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す要部断面図、図２は図１に示した接触シールの正面図、図３は図２に示した接触シールのＡ−Ａ断面図である。
なお、本実施形態では、転動体として玉を用いた玉軸受について説明するが、本発明はころ軸受についても適用可能である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の玉軸受１は、接触シール９を備えた密封型の玉軸受である。
玉軸受１は、外輪２と、内輪５と、複数個の転動体である玉８と、保持器１４と、接触シール９を備えている。外輪２の内周面３には、玉８の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する外輪軌道面３ａが形成されている。
また、内輪５の外周面６には、外輪軌道面３ａと同様に、玉８の半径より僅かに大きい曲率半径の円弧状の断面を有する内輪軌道面６ａが形成されている。
【００１８】
外輪軌道面３ａと内輪軌道面６ａとの間に形成された軌道内には、保持器１４によって円周方向に所定の間隔で整列して保持された複数個の玉８が転動自在に配設されている。
また、外輪２の内周面３の両端部に設けられた外輪シール溝４には、密封型の接触シール９が固定されている。また、内輪５の外周面６の両端部には内輪シール溝７が設けられており、接触シール９は、外輪シール溝４と内輪シール溝７との間を封止するように装着されている。
【００１９】
図１〜図３に示すように、接触シール９は、芯金部９ａがゴムシール部９ｂで被覆されて円環状に構成されている。なお、芯金部９ａを設けずにゴムシール部のみの態様とすることも可能である。接触シール９は、外径側に外周部１０が設けられており、内径側にリップ部１１が設けられている。外周部１０は、外輪シール溝４に固定され、リップ部１１は、内輪シール部７に接触して、運転時に摺動する。これにより、軸受外部からの異物の侵入や、軸受内部からのグリースやオイルの漏れを防いでいる。
【００２０】
接触シール９は、壁部１３に、接触シール９の両面を貫通する空気孔１２が少なくとも１つ設けられている。壁部１３は、ほぼ平板状に形成されており、外輪２の内周面３と内輪５の外周面６との間の高さに、外輪２及び内輪５と接触しない状態で配置されている。
本実施形態では、壁部１３のうち、外輪２の内周面３と内輪５の外周面６との間のほぼ中間の位置に空気孔１２が設けられている。また、空気孔１２は、周方向にほぼ等しい間隔を設けて、４箇所形成されている。
壁部１３は、外周部１０やリップ部１１に比べて単純な平板構造であるので、空気孔１２の構造を単純な丸孔とすることができ、加工も容易である。したがって、空気孔１２を形成する際のコストを低く抑えることができる。
【００２１】
また、空気孔１２の開口面積は、玉８を転動軸方向に投影した投影面積を基準にして設定されている。１つの空気孔１２の開口面積は、玉８の投影面積の０．０１％〜１０％である。なお、玉８は球形であるので、その転動軸方向の投影面積は、直径部分の断面積と同等である。このように空気孔１２の開口面積を設定することにより、異物の侵入や、オイルの漏れを発生させることがなく、吸着現象の発生を効果的に防止することができる。
【００２２】
空気孔１２の開口面積が玉８の投影面積の１０％を超えると、空気孔１２から軸受内部に異物が侵入しやすくなったり、あるいは運転時にオイルが軸受内部で跳ね返りを起こした場合にオイルが漏れ出してしまったりすることがあるため、好ましくない。
【００２３】
また、図１に示すように、運転停止時に軸受内部のオイル１５が軸受の下方に溜まった状態となっても、空気孔１２は、オイル１５が溜まる内周面３より高い位置の壁部１３に設けられているため、オイル１５は空気孔１２から漏れ出すことはない。図１に図示したよりも空気孔１２の位置が下方であったとしても、壁部１３は内周面３より高い位置であるため、全てのオイル１５が漏れ出して完全に失われてしまうことがない。
【００２４】
次に、上述した空気孔について、他の実施の態様を図４及び図５に基づき説明する。
図４は、壁部に対して垂直方向に空気孔を形成した場合の要部拡大断面図、図５は、壁部に対して斜めの方向に空気孔を形成した場合の要部拡大断面図である。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、上述した接触シール９の空気孔１２は、芯金部９ａとゴムシール部９ｂに対して、同径の空気孔１２が垂直に形成されている。また、芯金部９ａとゴムシール部９ｂの厚さはほぼ等しい。
この変形例として、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、空気孔の内径を変化させても良い。
【００２６】
例えば、図４（ｂ）に示す接触シール２０の空気孔２１のように、芯金部２０ａよりゴムシール部２０ｂの方を小径にすることが可能である。空気孔の全体の内径を単純に変動させると、異物の侵入やオイルの漏れを防ぐことと、空気の通過状態を良好に維持することがトレードオフの関係となるため、好ましくない。しかし、軸受の外部に面するゴムシール部２０ｂの方のみを小径化することにより、異物の侵入やオイルの漏れを防ぐことと、空気の通過状態を維持することを満足させることが可能である。
【００２７】
また、図４（ｃ）に示す接触シール２５の空気孔２６のように、芯金部２５ａに比べてゴムシール部２５ｂの方を薄くすることにより、小径部分の長さを短くすると良い。このような構成により、図４（ｂ）に比べて、上記のトレードオフの関係にある各々の作用をより効果的に満足させることができる。また、図４（ｄ）に示す接触シール３０のように、ゴムシール部３０ｂの厚さが厚い場合には、ゴムシール部３０ｂ内で段差を設けることにより、空気孔３１が外部に面する部分の開口面積を小さくすることができる。
【００２８】
また、図４（ａ）〜（ｄ）に示した空気孔１２，２１，２６，３１は、図５（ａ）〜（ｄ）に示す空気孔３６，４１，４６，５１のように、壁部に対して傾斜した方向に形成されていても良い。これらの接触シール３５，４０，４５，５０によれば、軸受の運転中にグリースやオイルの跳ね返りによる漏れをより効果的に防止することができる。
【００２９】
なお、上述した図４及び図５に示した空気孔は、軸受の内部に面した側と外部に面した側の両方の開口部において、その開口面積は、転動体の投影面積の０．０１％〜１０％に設定されている。
【００３０】
次に、本発明に係る転がり軸受において、上述した空気孔の代わりに切り込みが設けられた接触シールについて、図６に基づいて説明する。
図６は、切り込みが設けられた接触シールを示す要部断面図である。
【００３１】
図６に示すように、接触シール６０は、芯金部６０ａとゴムシール部６０ｂを備えている。接触シール６０は、上述した接触シール９（図２及び図３参照）と同様に、芯金部６０ａがゴムシール部６０ｂで被覆されて円環状に構成されている。この接触シール６０は、上述した玉軸受１のシールとして好適に用いられるが、他の転がり軸受にも適用可能である。
【００３２】
芯金部６０ａは、接触シール６０の壁部に、この芯金部６０ａを貫通する空気孔６１が設けられている。ゴムシール部６０ｂは、空気孔６１に面する位置に、このゴムシール部６０ｂを貫通する切り込み６２が形成されている。切り込み６２は、例えば針等によってゴムシール部６０ｂの周方向に沿った向きに形成されている。空気孔６１及び切り込み６２は、接触シール６０の周方向にほぼ等しい間隔を設けて、複数箇所形成されている。
【００３３】
軸受の内部と外部の気圧差が全くないか、あるいは殆どない状態における、接触シール６０の態様を図６（ａ）に示す。このとき、切り込み６２は塞がった状態であり、接触シール６０の内側（芯金部６０ａ側）と外側（ゴムシール部６０ｂ側）との間の空気の流れを遮断している。このとき、異物の侵入やオイルの漏れは確実に防止されている。
【００３４】
軸受内部の圧力が外部に比べて負圧の状態における、接触シール６０の態様を図６（ｂ）に示す。このとき、接触シール６０の両面間の圧力差によって外側（図中右側）から内側（図中左側）に向かって接触シール６０を押圧する力が作用する。空気孔６１に面した箇所のゴムシール部６０ｂは、芯金部６０ａの支えがないため、切り込み６２の近傍部分が内側に弾性変形して、切り込み６２が開口する。切り込み６２が開口すると、軸受の内部と外部を空気が通過するようになるので、軸受の外部から内部に向かって空気が流れ込み、内部の気圧が外部と同等になる。
したがって、軸受に温度変化が発生した場合等でも、軸受内部の負圧状態を直ちに解消して、吸着現象の発生を防止することができる。
【００３５】
また、上述した本発明に係る転がり軸受は、例えば自動車用のトランスミッション（自動変速機、手動変速機、ベルト式無段変速機等）のギアやプーリ等に用いられる回転軸を支持する軸受として使用すると良い。例えば、特開２０００−１６１４５５号公報に記載のベルト式無段変速機に使用することが可能である。
このようなトランスミッションによれば、長時間の継続使用時にも、転がり軸受が焼き付きや早期剥離を起こすことがなく、安定した稼働状態を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る転がり軸受によれば、複雑な設計により製造コストを上昇させることなく、異物の侵入、吸着現象、オイルの流出を併せて防止して、長時間の継続使用が可能である。また、この転がり軸受を使用したトランスミッションによれば、長時間の継続使用時にも安定した稼働状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】図１に示した接触シールの正面図である。
【図３】図２に示した接触シールのＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示した空気孔の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４に示した空気孔を壁部に対して斜めの方向に形成した場合の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明に係る転がり軸受における接触シールの切り込みを示す要部断面図である。
【図７】従来の転がり軸受の一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１　　　転がり軸受
２　　　外輪
３　　　内輪
３ａ　　外輪軌道面
４　　　外輪シール溝
５　　　内輪
６　　　外周面
６ａ　　内輪外周面
７　　　内輪シール溝
８　　　玉（転動体）
９　　　接触シール
９ａ　　芯金部
９ｂ　　ゴムシール部
１０　　外周部
１１　　リップ部
１２　　空気孔
１３　　壁部
１４　　保持器
１５　　オイル
６２　　切り込み
【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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【図７】
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