(57)【要約】【課題】  軸受の回転初期にシール部材のシールリップ部が早期に摩耗して、回転トルクを低減させることができるシール付き転がり軸受を提供する。【解決手段】  このシール付き転がり軸受は、内外輪と、複数の転動体と、内外輪間に形成される軸受空間の軸方向端を密封するシール部材５とを備える。シール部材５のシールリップ部９は、軸受を回転状態で使用することで、内輪１に接触する部分が摩耗して接触圧が零と見なせる程度の軽接触または非接触となるゴム材料配合の高摩耗材からなる。シールリップ部９は、軸方向に二股状に分岐しそれぞれの先端が内輪１の外周面にラジアル接触する軸方向内側の主リップ１１および軸方向外側の副リップ１２を有する。これら主リップおよび副リップが接触する内輪１の外周面は断面が平坦な面である。主リップ１１と副リップ１２との間に、遮蔽空間Ｙが形成されている。【選択図】      図２
2016050657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である内外輪と、これら内外輪の各軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の軸方向端を密封するシール部材とを備え、
前記シール部材は、径方向の一方端である基端が前記内外輪のいずれか一方の軌道輪の周面に固定され、かつ径方向の他方端は、先端が他方の軌道輪の周面に接触するシールリップ部とされ、このシールリップ部は、軸受を回転状態で使用することで、前記他方の軌道輪に接触する部分が摩耗して接触圧が零と見なせる程度の軽接触または非接触となるゴム材料配合の高摩耗材からなるシール付き転がり軸受であって、
前記シールリップ部は、軸方向に二股状に分岐しそれぞれの先端が前記他方の軌道輪の周面にラジアル接触する軸方向内側の主リップおよび軸方向外側の副リップを有し、これら主リップおよび副リップが接触する前記他方の軌道輪の周面は断面が平坦な面であり、前記主リップと前記副リップとの間に、前記シール部材に対する軸方向両側の空間から遮蔽された遮蔽空間が形成されていることを特徴とするシール付き転がり軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のシール付き転がり軸受において、前記シール部材の前記基端が前記外輪の内周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記内輪の外周面に接触し、前記遮蔽空間の最大内径部の径寸法が前記内輪の外径よりも大きく、または前記シール部材の前記基端が前記内輪の外周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記外輪の内周面に接触し、前記遮蔽空間の最小外径部の径寸法が前記外輪の内径よりも小さいシール付き転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のシール付き転がり軸受において、前記シール部材の前記基端が前記外輪の内周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記内輪の外周面に接触し、前記主リップの先端部の軸方向内側面に、内径が前記内輪の外径よりも大きく軸方向内側に突出する円環突起を設け、または前記シール部材の前記基端が前記内輪の外周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記外輪の内周面に接触し、前記主リップの先端部の軸方向内側面に、外径が前記外輪の内径よりも小さく軸方向内側に突出する円環突起を設けたシール付き転がり軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシール付き転がり軸受において、前記シールリップ部は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部含有した組成物からなり、前記組成物は、カーボンブラックおよびシリカのいずれも含有しないものであるシール付き転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシール付き転がり軸受において、前記シールリップ部は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部、カーボンブラックおよびシリカからなる群れより選ばれる１種または２種の第２配合成分を、０質量部を超えて５０質量部以下含有した組成物からなるシール付き転がり軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシール付き転がり軸受において、自動車のトランスミッションまたはディファレンシャルに用いられるシール付き転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主に自動車のトランスミッションやディファレンシャルに使用される転がり軸受のシール付き転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッション用の軸受として、より低トルクを実現するために、内外輪間に形成された軸受空間の軸方向端を密封するシール部材のリップシール部を回転初期の摺動時に初期摩耗させることで、シール部材の締め代を小さくして回転トルクを低減させることが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、シール部材のゴム成分の配合を工夫することで、シール部材をより摩耗し易くしている。これにより、回転初期にシール部材の回転トルクを低減することと、適度なシール性を維持することとを達成している。
【０００３】
特許文献２には、先端が二股状に分岐して主リップと副リップとなったシール部材を用いた軸受が記載されている。この構成の場合、主リップは軸受空間の内部グリースが外部へ流出することを防ぎ、副リップは外部から水やダストが軸受空間に流入するのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６３４７９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シールリップ部の材料として特許文献１に記載のゴム材料を使う場合でも、トランスミッション内部の潤滑状況、例えば潤沢に油が軸受のシールリップ部にかかるような状況では、シールリップ部が摩耗するのに長い時間を必要とするか、または十分な摩耗が達成できないことがある。このような場合、本来狙いとする低トルク機能が十分発揮できない。
【０００６】
また、特許文献２に記載の軸受の場合には、次のような問題がある。すなわち、通常、軸受内輪におけるシールリップ部の先端が接触する部分には防錆油が塗られているので、特許文献２に記載のシール部材を軸受に嵌め込む際に、シールリップ部の先端が防錆油と接触することになる。このため、シールリップ部の先端と軸受内輪との摩擦係数が下がり、軸受の回転初期におけるリップの摩耗が阻害されることで、回転トルクの低減を達成できない。
【０００７】
この発明の目的は、軸受の回転初期にシール部材のシールリップ部が早期に摩耗して、回転トルクを低減させることができるシール付き転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のシール付き転がり軸受は、軌道輪である内外輪と、これら内外輪の各軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の軸方向端を密封するシール部材とを備え、前記シール部材は、径方向の一方端である基端が前記内外輪のいずれか一方の軌道輪の周面に固定され、かつ径方向の他方端は、先端が他方の軌道輪の周面に接触するシールリップ部とされ、このシールリップ部は、軸受を回転状態で使用することで、前記他方の軌道輪に接触する部分が摩耗して接触圧が零と見なせる程度の軽接触または非接触となるゴム材料配合の高摩耗材からなる。前記シールリップ部は、軸方向に二股状に分岐しそれぞれの先端が前記他方の軌道輪の周面にラジアル接触する軸方向内側の主リップおよび軸方向外側の副リップを有し、これら主リップおよび副リップが接触する前記他方の軌道輪の周面は断面が平坦な面であり、前記主リップと前記副リップとの間に、前記シール部材に対する軸方向両側の空間から遮蔽された遮蔽空間が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、例えばシール部材の基端を外輪の内周面に固定した場合、シールリップ部が内輪の外周面に接触する。シール部材のシールリップ部が高摩耗材からなるため、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早期に摩耗し、シールリップ部が他方の軌道輪である内輪に対して非接触または軽接触となる。これにより、軸受の回転トルクが低減し、さらにはこのシール付き転がり軸受を用いた機械の回転抵抗を低減させることができる。
【００１０】
シールリップ部は、軸方向に二股状に分岐した主リップおよび副リップを有し、これら主リップと副リップとの間に、シール部材に対する軸方向両側の空間から遮蔽された遮蔽空間が形成されている。シール部材を軸受に装着する際に、主リップが内輪の周面に付着している防錆油等の油を掻き取りながら装着することで、前記遮蔽空間に油が存在しない状況を作ることができる。これにより、軸受を回転させたときに、シールリップ部と内輪との摩擦係数が高くなり、シールリップ部の先端が早期に確実に摩耗する。
【００１１】
さらに、主リップおよび副リップが内輪の外周面にラジアル接触しているため、軸受装着時におけるシール部材の締め代を大きくしておくことで、シールリップ部の接触面圧が高くなり、シールリップ部の先端の摩耗をより一層早めることができる。また、シールリップ部の接触面圧が高いと、装着時における前記防錆油等の掻き取りにも有効である。
【００１２】
前記シール部材の前記基端が前記外輪の内周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記内輪の外周面に接触している場合、前記遮蔽空間の最大内径部の径寸法を前記内輪の外径よりも大きくする。また、前記シール部材の前記基端が前記内輪の外周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記外輪の内周面に接触している場合、前記遮蔽空間の最小外径部の径寸法を前記外輪の内径よりも小さくする。これにより、主リップと副リップとの間に、前記遮蔽空間が形成される。
【００１３】
この発明において、前記シール部材の前記基端が前記外輪の内周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記内輪の外周面に接触している場合、前記主リップの先端部の軸方向内側面に、内径が前記内輪の外径よりも大きく軸方向内側に突出する円環突起を設けると良い。また、前記シール部材の前記基端が前記内輪の外周面に固定され、かつ前記主リップおよび副リップが前記外輪の内周面に接触している場合、前記主リップの先端部の軸方向内側面に、外径が前記外輪の内径よりも小さく軸方向内側に突出する円環突起を設けると良い。
主リップに円環突起が設けられていると、シール部材を軸受に挿入する際に、主リップの円環突起以外の部分に先行して円環突起が他方の軌道輪の周面に覆い被さることで、主リップが正しい姿勢で装着される。これにより、主リップが挿入抵抗に負けて副リップ側に屈曲変形することを防止できる。
【００１４】
この発明において、前記シールリップ部は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部含有した組成物からなり、前記組成物は、カーボンブラックおよびシリカのいずれも含有しないものとしても良い。
または、前記シールリップ部は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部、カーボンブラックおよびシリカからなる群れより選ばれる１種または２種の第２配合成分を、０質量部を超えて５０質量部以下含有した組成物からなっていても良い。
上記いずれかの組成物を用いると、シールリップ部を回転初期に十分に摩耗させることができると共に、摩耗終了後に十分なシール性が得られる。
【００１５】
このシール付き転がり軸受は、自動車のトランスミッションまたはディファレンシャルに好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のシール付き転がり軸受は、軌道輪である内外輪と、これら内外輪の各軌道面間に介在する複数の転動体と、前記内外輪間に形成される軸受空間の軸方向端を密封するシール部材とを備え、前記シール部材は、径方向の一方端である基端が前記内外輪のいずれか一方の軌道輪の周面に固定され、かつ径方向の他方端は、先端が他方の軌道輪の周面に接触するシールリップ部とされ、このシールリップ部は、軸受を回転状態で使用することで、前記他方の軌道輪に接触する部分が摩耗して接触圧が零と見なせる程度の軽接触または非接触となるゴム材料配合の高摩耗材からなり、前記シールリップ部は、軸方向に二股状に分岐しそれぞれの先端が前記他方の軌道輪の周面にラジアル接触する軸方向内側の主リップおよび軸方向外側の副リップを有し、これら主リップおよび副リップが接触する前記他方の軌道輪の周面は断面が平坦な面であり、前記主リップと前記副リップとの間に、前記シール部材に対する軸方向両側の空間から遮蔽された遮蔽空間が形成されているため、軸受の回転初期にシール部材のシールリップ部が早期に摩耗して、回転トルクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態に係るシール付き転がり軸受の断面図である。
【図２】図１のII部拡大図である。
【図３】同シール付き転がり軸受のシール部材が軸受に装着前の状態であるときシールリップ部の寸法を示す図である。
【図４】同シール部材を軸受に装着する際のシールリップ部の状態を示す断面図である。
【図５】円環突起を有しないシール部材を軸受に装着する際のシールリップ部の状態を示す断面図である。
【図６】図１ないし図４に示すシール付き転がり軸受を用いたトランスミッションの概略図である。
【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４と共に説明する。
図１に示すように、このシール付き転がり軸受は、軌道輪である内外輪１，２と、これら内外輪１，２の各軌道面１ａ，２ａ間に介在する複数の転動体３と、これら転動体３を保持する保持器４と、内外輪１，２間に形成される軸受空間の両端を密封する２つのシール部材５とを備えている。軸受空間にはグリース等が初期封入される。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、この例では内輪１を回転輪とし、外輪２を固定輪とした内輪回転タイプとしている。内輪１を固定輪とし、外輪２を回転輪とした外輪回転タイプとすることも可能である。
【００１９】
前記シール部材５は、環状の芯金６に弾性部材７を一体に固着してなる。この例では、弾性部材７は、芯金６の径方向中間部の内側面を除き芯金６の全体を覆うように設けられる。弾性部材７は、例えばゴム材を加硫成形して形成され、この加硫成形時に金属製の芯金６に接着される。シール部材５は、その外径端を外輪２の内周面に形成された環状のシール取付溝２ｂに嵌合させることで、軸受に装着される。弾性部材７の外径端部分が弾性変形することにより、外輪２とシール部材５との密封性をより高めている。シール部材５を装着した状態で、シール部材５の内径端部分であるシールリップ部９が、内輪１の外周面に接触する。内輪１の外周面は、平坦な円筒面状である。
【００２０】
図２に示すように、シールリップ部９は、シール部材５における芯金６の内径端よりも内径側の部分であり、弾性部材７の一部からなる。シールリップ部９は、軸方向にくびれた腰部１０を有し、この腰部１０よりも内径側で軸方向に二股状に分岐して、軸方向内側の主リップ１１および軸方向外側の副リップ１２が形成されている。主リップ１１は、先端側へ行くほど肉厚を少しずつ広げながら軸方向内側へ斜めに延び、先端の内径側の角部１１ａが内輪１の外周面にラジアル接触している。また、副リップ１２は、ほぼ同じ肉厚のまま軸方向外側へ斜めに延び、先端の内径側の角部１２ａが内輪１の外周面にラジアル接触している。これら主リップ１１と副リップ１２との間には、シール部材５に対する軸方向両側の空間から遮蔽された遮蔽空間Ｙが形成されている。正確には、遮蔽空間Ｙは、主リップ１１、副リップ１２、および内輪１で囲まれた空間である。
【００２１】
また、主リップ１１の先端の外径側の角部には、軸方向内側に突出する円環突起１３が一体に設けられている。この円環突起１３は、シール部材５を軸受に装着する際に主リップ１１を正しい姿勢に保持するためのものであり、ほぼ同じ径方向厚さのまま軸方向内側に延びている。
【００２２】
シールリップ部９は、この軸受を回転状態で使用することで、内輪１に接触する部分となる主リップ１１および副リップ１２の各角部１１ａ，１２ａが摩耗して非接触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からなる。高摩耗材は、高摩耗ゴム材や樹脂材等からなる。高摩耗材の詳しい組成については後で説明する。
【００２３】
図３は、軸受に装着前の状態であるシール部材５のシールリップ部９の寸法を示している。主リップ１１の先端内径側の角部１１ａの内径をφＡ、副リップ１２の先端内径側の角部１２ａの内径をφＢ、円環突起１３の内径をφＣ、遮蔽空間Ｙの最大内径をφＤ、内輪１の外径をφＥとした場合、以下の寸法関係が成り立つように設定してある。
φＡ＜φＤ・・・（式１）
φＡ＜φＢ  ＯＲ  φＡ＝φＢ  ＯＲ  φＡ＞φＢ・・・（式２）
φＣ＞φＥ・・・（式３）
φＤ＞φＥ・・・（式４）
【００２４】
式１の寸法関係、すなわち主リップ１１の内径φＡよりも遮蔽空間Ｙの最大内径φＤを大きくしたことにより、シール部材５を軸受に装着した状態で、主リップ１１に適切な締め代が与えられる。このように締め代を持った主リップ１１を内輪１の外周面に沿わせながらシール部材５を軸受に装着する際に、主リップ１１が内輪１の外周面に塗布されている防錆油を掻き取って行くので、装着後の前記遮蔽空間Ｙには油が全く存在しなくなる。なお、シール部材５の装着前では、φＡ＜φＥの関係がある。
【００２５】
式２は、主リップ１１の内径φＡと副リップ１２の内径φＢとの関係はほぼ任意に設定することができることを意味する。要は、遮蔽空間Ｙが形成されるように副リップ１２の内径φＢを設定すれば良い。なお、初期潤滑用のグリース等や防錆油が少量である場合については、φＢ＞φＥとして、副リップ１２と内輪１との間に僅かなすきまを与えることも可能である。
【００２６】
式３の寸法関係、すなわち円環突起１３の内径φＣを内輪１の外径φＥよりも大きくすることで、シール部材５を軸受に装着する際、図４に示すように、円環突起１３が主リップ１１の円環突起１３以外の部分に先行して内輪１の外周面に覆い被さり、主リップ１１を正しい姿勢に保持されるため、主リップ１１が正しい姿勢のまま装着することができる。円環突起１３が設けられていないと、主リップ１１が挿入抵抗に負けて、図５のように副リップ１２の側に屈曲変形する可能性がある。
【００２７】
式４の寸法関係、すなわち遮蔽空間Ｙの最大内径φＤを内輪１の外径φＥよりも大きくすることで、シール部材５を軸受に装着した状態で、主リップ１１と副リップ１２との間に確実に遮蔽空間Ｙが形成される。装着前の主リップ１１と副リップ１２間の仮想の空間Ｘに比べて、装着後の遮蔽空間Ｙは径方向に押し潰された形状となる。
【００２８】
このシール付き転がり軸受は、シール部材５を装着した軸受を回転状態で使用することで、シールリップ部９の主リップ１１および副リップ１２の各角部１１ａ，１２ａが摩耗して、主リップ１１および副リップ１２が内輪１に対して非接触、または接触圧が零と見なせる程度の軽接触となる。これにより、軸受の回転トルクが低減し、さらにはこのシール付き転がり軸受を用いた機械の回転抵抗を低減させることができる。
【００２９】
また、主リップ１１および副リップ１２が内輪１に対して非接触または軽接触となると、主リップ１１および副リップ１２と前輪１との間に微小なすきまが形成される。すきまは、全周に渡って形成されるとは限らず、円周方向の一部にだけ形成される場合もある。前記すきまがラビリンスすきまとして機能することで、主リップ１１は軸受空間の内部グリースが外部へ流出することを防ぎ、副リップ１２は外部から水やダストが軸受空間に流入するのを防止する。先に説明したように、副リップ１２は、内径を予め内輪１との間に僅かなすきまをが生じる寸法に設定しておいても良い。
【００３０】
主リップ１１および副リップ１２摩耗は、以下の各理由により早期に行うことができる。
（１）シールリップ部９が高摩耗材からなっていることである。
（２）理由のその２は、主リップ１１および副リップ１２が内輪１に対してラジアル接触しているため、締め代による主リップ１１および副リップ１２の押付け力が逃げずに、強い接触圧を与えることができることである。
（３）シール部材５の装着時に、主リップ１１が内輪１の外周面に塗布されている防錆油を掻き取って、遮蔽空間Ｙには油が全く存在しないため、主リップ１１および副リップ１２と内輪１との摩擦係数が高いことである。
これらの理由から摩耗が早期に進行し、すきまを形成するまでの時間短縮に繋がっている。
【００３１】
次に、シールリップ部９に用いる高摩耗材の組成について説明する。
一例は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部含有した組成物からなる。この組成物は、カーボンブラックおよびシリカのいずれも含有しないものである。
【００３２】
上記組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、補強効果の弱い上記第１配合成分を５０〜２００質量部含有し（すなわち多量に含有し）、かつ補強効果の大きい補強剤であるカーボンブラックおよびシリカのいずれかを含有しない組成であるから、シールリップ部９を回転初期の摺動時に十分に摩耗させることができる。また、摩耗終了後に十分なシール性が得られる。
【００３３】
他の例は、シールリップ部９は、ゴム成分１００質量部に対して、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、および硫酸バリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の第１配合成分を５０ないし２００質量部、カーボンブラックおよびシリカからなる群れより選ばれる１種または２種の第２配合成分を、０質量部を超えて５０質量部以下含有した組成物からなる。
【００３４】
上記組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、補強効果の弱い上記第１配合成分を５０〜２００質量部含有し（すなわち多量に含有し）、かつ補強効果の大きい補強剤である第２配合成分を０〜５０質量部含有した（すなわち少ない配合割合で含有した）組成であるから、シールリップ部９を回転初期の摺動時に十分に摩耗させることができる。また、摩耗終了後に十分なシール性が得られる。
【００３５】
図６は、前記シール付き転がり軸受を、自動車のトランスミッションに組み込んだ一例を示す概略図である。同図はオートマチックトランスミッションの例である。ケース２３の軸方向両端にシール付き転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１の各外輪が嵌合され、これら軸受ＢＲ１，ＢＲ１の内輪に、メインシャフト２４の両端がそれぞれ回転自在に支持されている。ケース２３に、カウンターシャフト２５が前記メインシャフト２４と平行に設けられている。このカウンターシャフト２５は、メインシャフト２４のギア部に噛み合うギア部を有し、前記ケース２３に軸受を介して回転自在に支持されている。
【００３６】
このようにシール付き転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１を、自動車のトランスミッションに組み込んだ場合、軸受空間の内部グリースが外部へ流出することを防止すると共に、トランスミッション内におけるギアの摩耗粉等の異物が軸受内に侵入することを防止することができる。また、主リップ１１および副リップ１２の締め代にかかわらず、主リップ１１および副リップ１２を十分にかつ確実に摩耗させて、低トルク化を図ることができる。シールトルクの低減を図れるので、自動車の燃費効率を改善することが可能となる。
なお、いずれかの実施形態に係る転がり軸受を、無断変速式トランスミッションや、手動変速式トランスミッションに用いても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１…内輪（軌道輪）
１ａ…軌道溝
２…外輪（軌道輪）
２ａ…軌道溝
３…転動体
５…シール部材
９…シールリップ部
１１…主リップ
１２…副リップ
１３…円環突起
Ｙ…遮蔽空間
【図１】
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【図２】
2016050657.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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