JP5889566B2 - 転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、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およびその製造方法に関する。

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ため、従来のトランスミッション用の軸受には、接触タイプの密封板（シール部材）が設定されている。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、シールトルクが発生する。
従来の技術では、機械損失の低減を目的にリップ部の接触抵抗を減らす技術が挙げられる。例えば、接触タイプのシールリップ接触面に、ショットピーニングを施すことで、その表面の最大粗さＲｙを２．５μｍ以下にし、シールトルクを低減することが提案されている（特許文献１）。

特開２００７−１０７５８８号公報 特開平８−２９６６５８号公報

特許文献１のシール付き軸受では、トルク低減効果に限界があり、満足するトルク低減効果が得られない。
そこで本件出願人は、図１０に示すように、トランスミッション用の軸受に必要な耐異物と低フリクションを両立した高摩耗性ゴムシール５０を適用することで、自動車の省燃費化技術に寄与するアイテムとしていた。この高摩耗性ゴムシール５０は、リップ先端部５１が高摩耗性ゴム材料から成り、このリップ先端部５１が対向する軌道輪周面５２に対しリップ締代δ１をもって接触する。軸受の運転によりリップ先端部５１が摩耗することで、トルク低減を図ると共に耐異物侵入性の向上を図っていた。しかし、このような高摩耗性ゴムシール５０を適用した軸受であっても油潤滑下ではシール摩耗に時間が掛かる場合があった。すなわち従来の軸受では、リップ締代によっては、十分な押付け力が得られず、シール部材が十分に摩耗しないことがあった。

この発明の目的は、シールリップ部の締代にかかわらず、シール部材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と共に、軸受の耐異物侵入性の向上を図ることができる転がり軸受およびその製造方法を提供することである。

この発明の転がり軸受は、内外輪と、この内外輪の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を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、前記シール部材は、シール部材本体の基端が内外輪のいずれか一方の軌道輪に固定され、シール部材本体の先端に、他方の軌道輪に対してラジアル方向に接するシールリップ部を有し、このシールリップ部の断面形状は、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部が生じるように、径方向の中間部分となる腰部で屈曲したＶ字状の屈曲形状であって、前記腰部よりも先端側の部分である突起部分が先端に至るに従って狭まる先細り形状であり、この突起部分の先端の軸方向位置を前記腰部の最小の軸方向幅内に設け、前記シール部材は、このシール部材を軸受に組込んだ状態で、前記シールリップ部は前記腰部で屈曲し、前記突起部分の締代の変位に対し、前記他方の軌道輪に押付け力を与えるものとし、前記シールリップ部の突起部分は、軸受を回転状態で使用することで、前記突起部分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り、前記シール部材は、前記突起部分の摩耗が進むと、それに追従するように前記腰部の曲がりがこのシール部材の組込み前の状態に戻ろうとするものとしたことを特徴とする。

この構成によると、初期は接触タイプであったシール部材が、運転後、摩耗により非接触または軽接触タイプのシール部材となる。つまり軸受を回転状態で使用することで、シールリップ部の突起部分が摩耗する。このとき、シールリップ部の突起部分の締代が運転に伴い変位しても、このシール部材は、締代の変位に追従して他方の軌道輪に一定の押付け力を与える。このため接触するシールリップ部の突起部分を、早期にかつ確実に摩耗させ、シールリップ部と他方の軌道輪との間に、微小な最適すきまつまりラビリンスすきまが形成される。

特に、シールリップ部の径方向の中間部分を、屈曲したＶ字状の屈曲形状としたため、軸受運転時に突起部分の摩耗が進んでも、シールリップ部の姿勢を安定して維持することができると共に、他方の軌道輪への押付け力（反力）を一定に維持することができる。すなわち、シール部材を軸受に組付けた状態において、シールリップ部は腰部で屈曲し、リップ先端である突起部分を他方の軌道輪に摩耗可能な面圧で押付ける。前記他方の軌道輪が回転して突起部分の摩耗が進むと、それに追従するように腰部の曲がりがシール部材組付け前の状態に戻ろうとするため、突起部分の摩耗が連続して進行する。前記他方の軌道輪に対するシールリップ部の反力が「０」に近づくと、シールリップ部の摩耗は完了し、最適なラビリンスすきまが形成される。

このラビリンスすきまが形成されることで、以下の効果が得られる。
(1) シールトルクがなくなる。
(2) 従来品に対して、軸受の自己昇温が下がる。
(3) 軸受の自己昇温が下がることで、従来使用していたオイルよりもさらに低粘度のオイルを選択できる。
(4) トランスミッション全体の損失低減が見込める。
(5) ラビリンスすきまのため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物が、軸受内に侵入することを防げる。
したがって、シールリップ部の締代にかかわらず、シール部材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と共に、軸受の耐異物侵入性の向上を図ることができる。

前記高摩耗材をゴム材または樹脂材としても良い。
この発明における第１の転がり軸受の製造方法は、前記高摩耗材をゴム材または樹脂材とした転がり軸受の製造方法であって、前記高摩耗材がゴム材であり、前記シール部材は、前記ゴム材を加硫成形して形成する。
この発明における第２の転がり軸受の製造方法は、前記高摩耗材をゴム材または樹脂材とした転がり軸受の製造方法であって、前記高摩耗材が樹脂材であり、前記シール部材は、前記樹脂材を射出成形して形成する。

前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金の全体または一部を覆う弾性部材とを有し、シールリップ部は前記弾性部材からなるものとしても良い。弾性部材が芯金の全体を覆う構成の場合、シール部材本体の基端にある弾性部材の一部が、前記一方の軌道輪に弾性変形した状態で固定される。これにより、一方の軌道輪とシール部材本体の基端との密封性をより高めることができる。

この発明における第３の転がり軸受の製造方法は、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金の全体または一部を覆う弾性部材とを有し、シールリップ部は前記弾性部材からなるものとした転がり軸受の製造方法であって、前記シール部材は、前記芯金の全体または一部に、弾性部材を加硫成形または射出成形して形成する。
前記高摩耗材が、固体潤滑材、不織布、または軟鋼であっても良い。

前記シール部材本体の基端にゴム材から成る弾性部材が設けられ、この弾性部材が、前記一方の軌道輪に嵌合固定されるものとしても良い。この場合、ゴム材から成る弾性部材が、一方の軌道輪に弾性変形した状態で嵌合固定されるため、一方の軌道輪とシール部材本体の基端との密封性をより高めることができる。
前記シール部材本体の基端に、金属製から成る芯金が設けられ、この芯金が、前記一方の軌道輪に嵌合固定されるものとしても良い。この場合、例えば、弾性部材が芯金全体を覆うものより、シール部材の剛性を高めることができ、他方の軌道輪に押付け力をより安定して与えることが可能となる。

前記転がり軸受が、自動車のトランスミッションに用いられるものであっても良い。この場合、軸受の運転により最適なラビリンスすきまが形成されるため、トランスミッション内におけるギヤの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを防止できる。またシールトルクの低減を図れるので、自動車の省燃費化を図ることが可能となる。

この発明の転がり軸受は、内外輪と、この内外輪の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を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、前記シール部材は、シール部材本体の基端が内外輪のいずれか一方の軌道輪に固定され、シール部材本体の先端に、他方の軌道輪に対してラジアル方向に接するシールリップ部を有し、このシールリップ部の断面形状は、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部が生じるように、径方向の中間部分となる腰部で屈曲したＶ字状の屈曲形状であって、前記腰部よりも先端側の部分である突起部分が先端に至るに従って狭まる先細り形状であり、この突起部分の先端の軸方向位置を前記腰部の最小の軸方向幅内に設け、前記シール部材は、このシール部材を軸受に組込んだ状態で、前記シールリップ部は前記腰部で屈曲し、前記突起部分の締代の変位に対し、前記他方の軌道輪に押付け力を与えるものとし、前記シールリップ部の突起部分は、軸受を回転状態で使用することで、前記突起部分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り、前記シール部材は、前記突起部分の摩耗が進むと、それに追従するように前記腰部の曲がりがこのシール部材の組込み前の状態に戻ろうとするものとしたため、シールリップ部の締代にかかわらず、シール部材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と共に、軸受の耐異物侵入性の向上を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 （Ａ）は、同転がり軸受のシール部材付近の拡大断面図、（Ｂ）は、同シール部材のシールリップ部付近の拡大断面図である。 （Ａ）は、シールリップ部が内輪に接する状態の要部拡大断面図、（Ｂ）は、軸受を回転状態で使用してシールリップ部の突起部分を摩耗させる途中段階の要部拡大断面図、（Ｃ）は、シールリップ部の摩耗を完了させてラビリンスすきまを形成した状態の要部拡大断面図である。 同シール部材のシール成形型の断面図である。 本実施の開発品および従来品のシール摩耗確認試験結果（締代と反力との関係）を示す図である。 同開発品の運転時間と起動トルクとの関係を示す図である。 （Ａ）は、参考提案例に係る転がり軸受の断面図、（Ｂ）は、同転がり軸受のシール部材のシールリップ部付近の拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 この発明のいずれかの実施形態に係る転がり軸受をトランスミッションに用いた例を概略示す図である。 従来例のシールリップ部の概略断面図である。 他の従来例のシールリップの要部の断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、例えば、自動車のトランスミッションに用いられる。以下の説明は、シール部材の装着方法についての説明をも含む。図１に示すように、この転がり軸受は、軌道輪である内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａの間に複数の転動体３を介在させている。これら内外輪１，２および転動体３は、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼や、マルテンサイト系のステンレス鋼等からなる。但し、これらの鋼に限定されるものではない。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で密封している。この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、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。ただしシール付き軸受としてアンギュラ玉軸受を適用することも可能である。また、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。

図２（Ａ）に示すように、外輪２の内周面には、環状のシール部材５を嵌合固定するシール取付溝２ｂが形成されている。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とを有する。これら芯金６および弾性部材７の大部分により、シール部材本体８が構成され、弾性部材７の残余の部分、この例では弾性部材７の内周側部分によりシールリップ部９が構成される。このシールリップ部９を、内輪１に対して、ラジアル方向に接触する形状としている。また、この例では、弾性部材７は、芯金６の立板部６ｂの内側面を除き芯金６の全体を覆うように設けられる。シール部材５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が弾性部材７に接着される。

芯金６は、外径側から順次、円筒部６ａと、立板部６ｂと、傾斜部６ｃとを有する。立板部６ｂが内外輪１，２の端面よりも軸方向内側で同端面と略平行に配置される。この立板部６ｂの基端に、円筒部６ａが繋がり、これら立板部６ｂと円筒部６ａとで断面Ｌ字形状を成す。円筒部６ａと、この円筒部６ａの外周面に設けられる外周部７ａ（弾性部材７の一部）とで成るシール部材５の基端が、シール部材本体８の基端となる。このシール部材本体８の基端が、外輪２のシール取付溝２ｂに嵌合固定される。このとき、外周部７ａは、シール取付溝２ｂに弾性変形した状態で固定され、外輪２とシール部材本体８の基端との密封性をより高めている。立板部６ｂの先端には、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜する傾斜部６ｃが繋がっている。

芯金６における、立板部６ｂの外表面は均一な薄肉形状の覆い部７ｂで覆われ、傾斜部６ｃの内外表面はそれぞれ覆い部７ｃ，７ｄで覆われている。前記覆い部７ｃ，７ｄの内径側先端が、シール部材本体８の先端となる。このシール部材本体８の先端に、内輪１の外周面１ｂに接するシールリップ部９が設けられる。弾性部材７は、前記外周部７ａ、覆い部７ｂ，７ｃ，７ｄ、およびシールリップ部９を有する。なお図２（Ａ），（Ｂ）においてシールリップ部９の先端は、内輪１内に嵌り込んでいるように図示しているが、実際には、シールリップ部９の先端は、シール装着状態で内輪１に対し締代をもった状態で接触している。

図２（Ｂ）に示すように、シールリップ部９は、外径側から順次、リップ基端部１０と、腰部１１と、突起部分１２とを有し、これら１０，１１，１２は一体に形成されている。リップ基端部１０は、芯金６の傾斜部６ｃの内周縁よりも内径側に所定距離延び、このシールリップ部９における径方向の基端部分となる。このリップ基端部１０は、内径側先端つまり腰部１１に向かうに従って薄肉となる断面形状を成す。またリップ基端部１０における、軸受空間側の内側面および逆側の外側面は、それぞれ内径側先端に向かうに従って軸方向内側に至るように傾斜する断面形状に形成されている。

図２（Ｂ）に示すように、前記腰部１１は、シールリップ部９における径方向の中間部分となり、リップ基端部１０と突起部分１２との間に位置する。シール部材５を軸受に組込んだ状態、つまりシールリップ部９を内輪１の外周面１ｂに嵌合させた状態において、シールリップ部９は、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部１３が生じるように、前記腰部１１で屈曲した断面Ｖ字状の屈曲形状となる。この場合の逃がし凹部１３は、腰部１１の外側面だけでなく、腰部１１の外側面とリップ基端部１０の外側面とを合わせた面に生じる凹部である。前記断面は、シール部材５を軸受軸心を含む平面で切断して見た断面である。

前記腰部１１の断面形状は、この腰部１１の径方向の中間が最も薄く両端に至るに従って厚くなる形状とされている。具体的には、腰部１１は、前記逃がし凹部１３を形成するため、外径側から内径側に向かって順次、第１〜第４腰部分１１ａ〜１１ｄを有する。第１腰部分１１ａは、腰部１１における径方向の最外径側部分において、内径側に向かうに従って薄肉となる断面形状を成す。この第１腰部分１１ａの軸受空間側の内側面は、リップ基端部１０の内側面に平坦に繋がり、第１腰部分１１ａの外側面は、リップ基端部１０の外側面に平坦に繋がっている。また、軸受軸心に垂直な平面に対する第１腰部分１１ａの外側面の傾斜角度は、同平面に対する第１腰部分１１ａの内側面の傾斜角度よりも大きくなっている。第１腰部分１１ａに繋がる第２腰部分１１ｂは、内径側に向かうに従って僅かに薄肉となる断面形状を成す。特に前記平面に対する第２腰部分１１ｂの内側面の傾斜角度を、第１腰部分１１ａの内側面の前記傾斜角度よりも小さくしている。第３，第４腰部分１１ｃ，１１ｄは、それぞれ内径側に向かうに従って厚肉となる断面形状を成す。第３腰部分１１ｃの内側面は、第２腰部分１１ｂの内側面の内径側縁に繋がり、前記平面に対する第３腰部分１１ｃの内側面は、内径側先端に向かうに従って軸方向外側に至るように傾斜する断面形状に形成されている。第４腰部分１１ｄの内側面は、第３腰部分１１ｃの内側面の内径側縁に繋がり、前記平面に対する第４腰部分１１ｄの内側面は、内径側先端に向かうに従って軸方向外側に至るように傾斜する断面形状に形成されている。

腰部１１よりも先端側の部分である突起部分１２は、先端に至るに従って狭まる先細り形状である。突起部分１２の軸受空間側の内側面１２ａは、内径側先端に向かうに従って軸方向外側に至るように傾斜する断面形状に形成され、突起部分１２の軸受外部側の外側面１２ｂは、内径側先端に向かうに従って軸方向内側に至るように傾斜する断面形状に形成されている。これにより突起部分１２は先端程軸方向の厚みが薄くなる、断面三角形状の先細り形状となり、この突起部分１２を摩耗し得る面圧がシールリップ部９に作用し易くなっている。

ここで図１１は他の従来例のシールリップの要部の断面図である。本件出願人は、図１１の二点鎖線にて示す軸受組込み前の自然状態で、シールリップ５３の内径面５３ａを軸受内側に開くテーパ面とし、同図実線にて示す軸受組込み後、シールリップ５３の内径面５３ａを、内輪５４に接触した弾性変形状態とする技術を提案している（特許文献２）。この従来例では、シールリップ５３で軸受を密封するためにこのシールリップ５３に負荷を与えている。但し、この従来例では、軸受を使用しているうちにシールリップ５３に微小な摩耗が生じることはあっても、積極的には摩耗はさせない。つまりシールリップ５３を摩耗させるために、負荷を与える構造ではない。このシールリップ５３のリップ先端は、こすり付ける圧力が少なく、弾性変形する。
これに対して本願発明のものは、図２（Ｂ）に示すように、シールリップ部９の先端を摩耗させるために、このシールリップ部９の突起部分１２の先端に負荷を与えている。

突起部分１２の外径側端には、軸受外部側で軸方向に突出する軸方向突出部１２ｃが設けられている。この軸方向突出部１２ｃは、リップ基端部１０の外側面とは接触しないように設定している。
《接触させない理由について説明する。》
リップ先端が内輪１と接触している部分に負荷されている押付け力はゴムの弾性のみを想定しており、軸方向突出部１２ｃがリップ基端部１０の外側面と接触させてしまうとゴムの弾性以外の負荷がかかり、回転抵抗があがってしまう。リップへの負荷は上がるので、摩耗の促進は期待できるかも知れないが、一方で外輪側のスリップを回避するために連れ回りトルクも上げる必要が出てくる。(内輪側のトルク＞外輪側のトルクとなると外輪側でシールがすべりが生じるので、シール内径側のリップの摩耗はしない。)

突起部分１２は、この軸受を回転状態で使用することで、前記突起部分１２が摩耗して非接触となるか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、この例では先端側の部分である突起部分１２のみに設けているが、この例に限定されるものではない。例えば、突起部分１２および腰部１１が高摩耗材からなるものとしても良いし、突起部分１２、腰部１１、およびリップ基端部１０にわたるシールリップ部９全体が高摩耗材からなるものとしても良い。高摩耗材は例えば高摩耗ゴム材からなる。高摩耗材を構成する他の材料として、樹脂材、固体潤滑材、不織布、軟鋼等を適用しても良い。前記樹脂材を用いる場合、図示外の射出成形金型を用いて樹脂材を射出成形してシール部材５を形成することができる。

シール部材５を軸受に組込んだ状態において、シールリップ部９の突起部分１２の先端が、内輪外周面１ｂよりも径方向内方に位置するいわゆる締代δ２をもった状態となる。また、シール部材５は、このシール部材５を軸受に組込んだシール装着状態で、突起部分１２の内輪１に対する締代δ２の変位に対し、内輪１に一定の押付け力を与える。この状態で内輪１が回転することで突起部分１２が摩耗するようになっている。

ここでシールリップ部９の摩耗のメカニズムについて説明する。
前述のように、シールリップ部９を断面Ｖ字状の屈曲形状とし、シールリップ部９を内輪１の外周面１ｂに嵌合させることで、突起部分１２に内輪１への反力つまり押付け力が作用する。換言すれば、シールリップ部９を、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部１３が生じるように、径方向の中間部分となる腰部１１で屈曲したＶ字状の屈曲形状とすることで、シールリップ部９は、腰部１１で屈曲するばねのようになり、突起部分１２を内輪１に摩耗可能な面圧で押付ける。内輪１が回転して突起部分１２の摩耗が進むと、それに追従するように腰部１１の曲がりがシール部材組付け前の状態に戻ろうとするため、突起部分１２の摩耗が連続して進行する。内輪１に対するシールリップ部９の反力（「リップ反力」と言う場合がある）が「０」に近づくと、シールリップ部９の摩耗は完了し、最適なラビリンスすきまが形成される。

図４に示すように、前記シール部材５を成形するシール成形型１４は、例えば、組合わされる２個の金型１５，１６を有する。これら金型１５，１６のうち一方の金型１５は、シール部材５の内側面部分を成形する環状のキャビティ部分１７を有し、他方の金型１６は、同シール部材５の外側面部分を成形する環状のキャビティ部分１８を有する。これら２個の金型１５，１６を互いに組合わせた状態で、シール部材５を成形するキャビティ１９が形成される。シール成形型１４において、キャビティ１９の外周側部分、内周側部分に隣接して、弾性部材７の材料を前記キャビティ１９に注入する環状のゲート２０ａ，２０ｂがそれぞれ設けられている。

前記高摩耗ゴム材が適用されるシールリップ部９の突起部分１２と、ゴム材が適用される弾性部材７の他の部位とは、シール成形型１４により、例えば、二色成形により成形される。先ず、キャビティ１９の外周側部分に隣接するゲート２０ａからゴム材を注入し、一次側となる弾性部材７の前記他の部位を成形する。次に、キャビティ１９の内周側部分に隣接するゲート２０ｂから高摩耗ゴム材を流し込み、二次側となるシールリップ部９の突起部分１２を成形する。なお、先にキャビティ１９の内周側部分に隣接するゲート２０ｂから高摩耗ゴム材を流し込み、突起部分１２を成形した後、キャビティ１９の外周側部分に隣接するゲート２０ａからゴム材を注入し、突起部分１２以外の部位を成形しても良い。いずれにしても、同一のシール成形型１４により、高摩耗ゴム材から成る突起部分１２と、ゴム材から成るその他の部位とを一体に成形し得る。

作用効果について説明する。
この構成によると、図３（Ｂ）に示すように、運転初期には接触タイプであったシール部材５が、図３（Ｃ）に示すように、運転数十分後には、摩耗により非接触または軽接触タイプのシール部材５となる。つまり軸受を回転状態で使用することで、シールリップ部９の突起部分１２が摩耗する。このとき図３（Ｂ）に示すように、シールリップ部９の突起部分１２の締代が運転に伴い変位しても、このシール部材５は、締代の変位に追従して内輪１に一定のラジアル方向の押付け力Ｆ１を与える。

ここで図５は、本実施のシール部材を備えた転がり軸受（「開発品」と称す）および従来品のシール摩耗確認試験結果（締代と反力との関係）を示す図である。同図５において、丸印は開発品を指し、四角印は従来品を指す。なお横軸のしめしろは半径値（単位ｍｍ）を示す。従来品では、締代０．２４ｍｍから０．０９ｍｍの変位に対し、内輪１への反力が約４．５ｋｇｆから２．０ｋｇｆと変動した。これに対し、開発品では、締代０．３ｍｍから０．１５ｍｍの変位に対し、内輪１への反力が約２．７５ｋｇｆから１．７５ｋｇｆと従来品よりも変動幅の狭い一定範囲に収まっている。

このように突起部分１２の締代が運転に伴い変位しても、このシール部材５は、締代の変位に追従して内輪１に図５のＦ１で表記する一定の押付け力を与えるため、図３（ｃ）に示すように、内輪１に接触するシールリップ部９の突起部分１２を早期にかつ確実に摩耗させ、シールリップ部９と内輪１との間に、微小な最適すきまつまりラビリンスすきまδｓが形成される。

特に、シールリップ部９の径方向の中間部分を、屈曲したＶ字状の屈曲形状としたため、軸受運転時に突起部分１２の摩耗が進んでも、シールリップ部９の姿勢を安定して維持することができると共に、内輪１への押付け力を一定に維持することができる。すなわち、シール部材５を軸受に組付けたシール装着状態において、図３（Ａ）に示すように、シールリップ部９は腰部１１で屈曲するばねのようになり、リップ先端である突起部分１２を内輪１に摩耗可能な面圧で押付ける。図３（Ｂ）に示すように、内輪１が回転して突起部分１２の摩耗が進むと、それに追従するように腰部１１の曲がりがシール部材組付け前の状態に戻ろうとするため、突起部分１２の摩耗が連続して進行する。図３（Ｃ）に示すように、内輪１に対するシールリップ部９の反力が「０」に近づくと、シールリップ部９の摩耗は完了し、最適なラビリンスすきまδｓが形成される。

このラビリンスすきまδｓが形成されることで、以下の効果が得られる。
(1)シールトルクが低減される。
(2)従来品に対して、軸受の自己昇温が下がる。
(3)軸受の自己昇温が下がることで、従来使用していたオイルよりもさらに低粘度のオイルを選択できる。
(4)トランスミッション全体の損失低減が見込める。
(5)ラビリンスすきまδｓのため、軸受寿命に影響するような粒径の大きい異物が、軸受内に侵入することを防げる。

ここで図６は、開発品の運転時間と起動トルクとの関係を示す図である。
軸受呼び番号６２０７の深溝玉軸受について、本実施形態に係るシール部材を組み込んだ複数個の開発品のシール摩耗確認試験を行ったところ、以下のような結果を得た。試験条件は、ラジアル荷重：５００Ｎ、回転速度：４０００ｍｉｎ^−１、オイル条件：オートマチックトランスミッションフルードによる油浴、略称；ＡＴＦ油浴とした。ここでシール部材５の突起部分１２が摩耗して、接触圧が零と見なせる程度の軽接触となるシールトルク（起動トルク）のレベルは０．０４Ｎ・ｍであり、非接触となるシールトルクのレベルは０．０１Ｎ・ｍである。試験開始して予め定めた運転時間経過時に、各開発品の起動トルクを確認したところ、運転数十分後には、少なくとも軽接触となるシールトルクのレベルとなった。このようにシールトルクの低減を図ることができる。

シールリップ部９の姿勢が安定している原理について
図２（Ｂ）に示すように、シールリップ部９は、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部１３が生じるように、径方向の中間部分となる腰部１１で屈曲したＶ字状の屈曲形状としたため、シール部材５を軸受に組込むとき、組込み方向に沿ってシールリップ部９が弾性変形する。このため、シール部材５の軸受組込み時にシールリップ部９が軸受外部側に逃げ易くなり、シールリップ部９が不所望に反転することはない。

シールリップ部９に安定した反力が作用する原理について
シールリップ部９は腰部１１で屈曲するばねのような形状なので、シールリップ部９の突起部分１２が摩耗可能な適度の反力が、この突起部分１２に働く。軸受運転時に突起部分１２の摩耗が進んでも、それに追従して腰部１１の曲がりがシール部材組付け前の状態に弾性復帰しようとするので、リップ反力は急激に低下しない。また、図２（Ｂ）に示すように、シールリップ部９は腰部１１で屈曲するが、逃がし凹部１３があるので、シールリップ部９が大きな剛性を持たず、シールリップ部９と内輪１との接触部で過大な反力が働かない。これにより、図２（Ａ）に示すように、シール部材５の外輪側つまりシール部材本体８の基端が、外輪シール溝２ｂに対しスリップすることを防ぐことができ、シールリップ部９の摩耗を阻害することはない。

以上より、シールリップ部９にばねのような弾性を持たせることで、シールリップ部９の締代によらず内輪１に安定したリップ反力を負荷することができる。
突起部分１２の摩耗が進んでも、急激にリップ反力が低下しない。
シールリップ部９全体が大きな剛性を持たないので、過大なリップ反力が働かない。
したがって、シールリップ部９の締代にかかわらず、シール部材５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。これに共に、軸受の耐異物侵入性の向上を図ることができる。
図２（Ａ）に示すように、弾性部材７が芯金６の全体を覆う構成としたため、シール部材本体８の基端にある弾性部材７の一部が、外輪２のシール溝２ｂに弾性変形した状態で固定される。これにより、外輪２とシール部材本体８の基端との密封性をより高めることができる。

図７（Ａ）に示すように、参考提案例として、シールリップ部９Ａを、内輪１に対して、アキシアル方向に接触する形状としても良い。この例では、図７（Ｂ）に拡大して示すように、内輪１の軸受空間側の周面つまり内輪外周面１ｂに、シール溝２１が設けられている。このシール溝２１は、内輪外径面に繋がる傾斜面２１ａと、この傾斜面２１ａに続く溝底面２１ｂとを有する。前記傾斜面２１ａは、外径側から内径側に向かうに従って、軸方向外側に傾斜する形状に形成されている。この傾斜面２１ａに、シールリップ部９Ａの後述の突起部分１２Ａがアキシアル接触する。

シール部材５Ａのシールリップ部９Ａのうちリップ基端部１０Ａは、内径側先端に向かうに従って薄肉となる断面形状を成す。このリップ基端部１０Ａの軸受空間側の内側面は、内径側先端に向かうに従って軸方向外側に傾斜し、同リップ基端部１０Ａの外側面は、内径側先端に向かうに従って軸方向内側に傾斜するように形成されている。このシールリップ部９Ａは、外側面に逃がし凹部１３が生じるように、前記リップ基端部１０Ａと腰部１１Ａとで断面Ｖ字形状を成し、さらに内側面に凹部２２が生じるように、前記腰部１１Ａと突起部分１２Ａとで前記と逆向きの断面Ｖ字形状を成す。突起部分１２Ａは、内径側先端に向かうに従って軸方向内側に傾斜するように形成されている。この突起部分１２Ａの軸受空間側の内側面１２Ａａと底面１２Ａｂとの角部が、内輪シール溝２１の傾斜面２１ａに対し、アキシアル方向に接触するようになっている。

この構成によると、前記シール部材５Ａを軸受に組付けたシール装着状態において、シールリップ部９Ａは腰部１１Ａで屈曲するばねのようになり、リップ先端である突起部分１２Ａを内輪１に摩耗可能な面圧で押付ける。内輪１が回転して突起部分１２Ａの摩耗が進むと、それに追従するように腰部１１Ａの曲がりがシール部材組付け前の状態に戻ろうとするため、突起部分１２Ａの摩耗が連続して進行する。その後、内輪１に対するシールリップ部９Ａの反力が「０」に近づくと、シールリップ部９Ａの摩耗は完了し、最適なラビリンスすきまが形成される。このラビリンスすきまが形成されることで、前述の(1)乃至(5)の効果を奏する。

図８に示すように、シール部材５Ｂの弾性部材７が、芯金６Ａの一部を覆うように構成しても良い。この芯金６Ａは、金属製薄板状の鋼板から成り、屈曲部６Ａａ、円筒部６Ａｂ、第１の立板部６Ａｃ、第１の傾斜部６Ａｄ、第２の立板部６Ａｅ、および第２の傾斜部６Ａｆを含む。前記弾性部材７は、第２の立板部６Ａｅの内径側部分および第２の傾斜部６Ａｆを覆う。屈曲部６Ａａおよび円筒部６Ａｂを、外輪シール溝２ｂ（図２（Ａ））に加締めて固定する。その他第１の実施形態と同様の構成となっている。この場合、弾性部材が芯金全体を覆うものより、シール部材５Ｂの剛性を高めることができ、シール部材５Ｂの剛性を高めることができ、内輪１に押付け力をより安定して与えることが可能となる。

図９は、いずれかの実施形態に係る転がり軸受を、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。

このように転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１を、自動車のトランスミッションに組み込んだ場合、トランスミッション内におけるギヤの摩耗粉等の異物が、軸受内に侵入することを確実に防止することができ、かつシールリップ部の締代にかかわらず、シール部材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、自動車の省燃費化を図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。

１…内輪
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
５…シール部材
６…芯金
７…弾性部材
８…シール部材本体
９…シールリップ部
１１…腰部
１２…突起部分
１３…逃がし凹部

Claims (10)

1. 内外輪と、この内外輪の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を密封するシール部材とを備えた転がり軸受において、
   前記シール部材は、シール部材本体の基端が内外輪のいずれか一方の軌道輪に固定され、シール部材本体の先端に、他方の軌道輪に対してラジアル方向に接するシールリップ部を有し、このシールリップ部の断面形状は、軸受空間に対する外側の面に逃がし凹部が生じるように、径方向の中間部分となる腰部で屈曲したＶ字状の屈曲形状であって、前記腰部よりも先端側の部分である突起部分が先端に至るに従って狭まる先細り形状であり、この突起部分の先端の軸方向位置を前記腰部の最小の軸方向幅内に設け、
   前記シール部材は、このシール部材を軸受に組込んだ状態で、前記シールリップ部は前記腰部で屈曲し、前記突起部分の締代の変位に対し、前記他方の軌道輪に押付け力を与えるものとし、
   前記シールリップ部の突起部分は、軸受を回転状態で使用することで、前記突起部分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り、前記シール部材は、前記突起部分の摩耗が進むと、それに追従するように前記腰部の曲がりがこのシール部材の組込み前の状態に戻ろうとするものとしたことを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１において、前記高摩耗材をゴム材または樹脂材とした転がり軸受。
3. 請求項２に記載の転がり軸受を製造する転がり軸受の製造方法であって、前記高摩耗材がゴム材であり、前記シール部材は、前記ゴム材を加硫成形して形成する転がり軸受の製造方法。
4. 請求項２に記載の転がり軸受を製造する転がり軸受の製造方法であって、前記高摩耗材が樹脂材であり、前記シール部材は、前記樹脂材を射出成形して形成する転がり軸受の製造方法。
5. 請求項１または請求項２において、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金の全体または一部を覆う弾性部材とを有し、シールリップ部は前記弾性部材からなるものとした転がり軸受。
6. 請求項２に記載の転がり軸受を製造する転がり軸受の製造方法であって、前記シール部材は、前記芯金の全体または一部に、弾性部材を加硫成形または射出成形して形成する転がり軸受の製造方法。
7. 請求項１において、前記高摩耗材が、固体潤滑材、不織布、または軟鋼である転がり軸受。
8. 請求項１、２、５のいずれか１項において、前記シール部材本体の基端にゴム材から成る弾性部材が設けられ、この弾性部材が、前記一方の軌道輪に嵌合固定される転がり軸受。
9. 請求項１、２、５、７のいずれか１項において、前記シール部材本体の基端に、金属製から成る芯金が設けられ、この芯金が、前記一方の軌道輪に嵌合固定される転がり軸受。
10. 請求項１、２、５、７ないし請求項９のいずれか１項において、前記転がり軸受が、自動車のトランスミッションに用いられる転がり軸受。

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