WO2013002115A1 - 転がり軸受 - Google Patents

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WO2013002115A1
WO2013002115A1 PCT/JP2012/065856 JP2012065856W WO2013002115A1 WO 2013002115 A1 WO2013002115 A1 WO 2013002115A1 JP 2012065856 W JP2012065856 W JP 2012065856W WO 2013002115 A1 WO2013002115 A1 WO 2013002115A1
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seal
seal member
bearing
lip
seal lip
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PCT/JP2012/065856
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佐々木克明
漁野嘉昭
連曙光
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing used for, for example, an automobile transmission.
  • a contact-type sealing plate (seal member) is set for a conventional transmission bearing.
  • a contact-type seal member When sealing the bearing space with such a contact-type seal member, foreign matter can be prevented from entering the bearing, but since a seal torque is generated, how to reduce the mechanical loss in promoting the fuel saving of the automobile. It was a problem.
  • there is a technique for reducing the contact resistance of the lip portion for the purpose of reducing the mechanical loss For example, it has been proposed that shot peening is performed on a contact-type seal lip contact surface to reduce the maximum roughness Ry of the surface to 2.5 ⁇ m or less and reduce the seal torque (Patent Document 1).
  • the bearing with a seal of Patent Document 1 has a limit in the torque reduction effect, and a satisfactory torque reduction effect cannot be obtained. Accordingly, as shown in FIG. 16, the applicant of the present application contributes to a fuel-saving technology for automobiles by applying a high-abrasion rubber seal 50 that has both a foreign matter intrusion resistance and a low friction required for transmission bearings. It was an item to be.
  • the lip tip 51 is made of a high wear rubber material, and the lip tip 51 comes into contact with the raceway surface 52 facing the lip with a lip tightening ⁇ 1. As the lip tip 51 is worn by the operation of the bearing, the torque is reduced and the foreign matter penetration resistance is improved.
  • An object of the present invention is to sufficiently and surely wear the seal member regardless of the tightening allowance of the seal lip portion to reduce the torque and to improve the foreign matter penetration resistance of the bearing. It is to provide a rolling bearing that can.
  • the rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing including an inner and outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and a seal member that seals a bearing space formed between the inner and outer rings.
  • the seal member has a base end of the seal member main body fixed to one of the inner and outer race rings, and has a seal lip portion in contact with the other race ring at the distal end of the seal member main body.
  • the cross-sectional shape of the portion is a V-shaped bent shape that is bent at the waist portion that is an intermediate portion in the radial direction so that a recessed portion is formed on the outer surface with respect to the bearing space, and is a portion on the tip side of the waist portion.
  • a certain protruding portion has a tapered shape that narrows as it reaches the tip, and the sealing member has a pressing force against the other race ring against displacement of the tightening margin of the protruding portion in a state where the sealing member is incorporated in the bearing.
  • the protruding portion of the seal lip portion is made of a high-abrasion material that is lightly contacted so that the protruding portion wears out of contact or becomes non-contact when the bearing is used in a rotating state. Become.
  • the “high wear material” is a material that easily wears.
  • the seal member which was initially a contact type becomes a non-contact or light contact type seal member due to wear after operation. That is, when the bearing is used in a rotating state, the protruding portion of the seal lip portion is worn. At this time, even if the tightening margin of the projecting portion of the seal lip portion is displaced during operation, the seal member follows the displacement of the tightening margin and gives a constant pressing force to the other race ring. For this reason, the projecting portion of the seal lip portion that comes into contact is quickly and reliably worn, and a minute optimum clearance, that is, a labyrinth clearance is formed between the seal lip portion and the other raceway ring.
  • the posture of the seal lip portion can be stably maintained even when the protrusion portion wears during the bearing operation.
  • the pressing force (reaction force) on the other race ring can be kept constant. That is, in a state where the seal member is assembled to the bearing, the seal lip portion bends at the waist, and the protruding portion which is the tip of the lip is pressed against the other bearing ring with a surface pressure that can be worn.
  • the other raceway rotates and wear of the protruding portion proceeds, the bending of the waist tends to return to the state before assembly of the seal member so as to follow it, so that the wear of the protruding portion continuously proceeds.
  • the reaction force of the seal lip portion with respect to the other raceway approaches “0”, the wear of the seal lip portion is completed, and an optimum labyrinth clearance is formed.
  • the high wear material may be a rubber material or a resin material.
  • the high wear material may be a rubber material, and the seal member may be formed by vulcanization molding of the rubber material.
  • the high wear material may be a resin material, and the seal member may be formed by injection molding the resin material.
  • the seal member may include an annular cored bar and an elastic member that covers the whole or a part of the cored bar, and the seal lip portion may be formed of the elastic member.
  • the elastic member is configured to cover the entire cored bar, a part of the elastic member at the base end of the seal member main body is fixed in a state of being elastically deformed to the one race ring. Thereby, the sealing performance of one bearing ring and the base end of a sealing member main body can be improved more.
  • the seal member may be formed by vulcanization molding or injection molding of an elastic member on the whole or a part of the core metal.
  • the high wear material may be a solid lubricant, non-woven fabric, or mild steel.
  • the seal lip portion may have a shape that contacts the other raceway in a radial direction.
  • the seal lip portion may have a shape in contact with the other raceway in the axial direction.
  • An elastic member made of a rubber material is provided at the base end of the seal member main body, and this elastic member may be fitted and fixed to the one raceway ring.
  • the elastic member made of a rubber material is fitted and fixed to one of the race rings in an elastically deformed state, the sealing performance between the one of the race rings and the base end of the seal member main body can be further improved.
  • a metal cored bar may be provided at the base end of the seal member main body, and the cored bar may be fitted and fixed to the one race ring.
  • the rigidity of the seal member can be increased more than that in which the elastic member covers the entire core bar, and the pressing force can be more stably applied to the other raceway ring.
  • the rolling bearing may be used for an automobile transmission.
  • the optimum labyrinth clearance is formed by the operation of the bearing, foreign matter such as gear wear powder in the transmission can be prevented from entering the bearing. Further, since the sealing torque can be reduced, the fuel consumption of the automobile can be reduced.
  • the protruding portion is a molded product of a rubber material or a resin material, and includes a seal lip sliding portion that protrudes from an inner peripheral edge or an outer peripheral edge thereof and is in sliding contact with the other raceway ring.
  • a burr Provided in the parting line of the seal molding die for molding the seal member, and there is a burr at the tip of the lip arranged in the parting line among the seal lip sliding parts, and by using the bearing in a rotating state, The tip of the lip including the burr is made of a high wear material that wears out of contact or becomes light contact so that the contact pressure can be regarded as zero.
  • the seal lip sliding portion of the seal lip portion is worn to reduce the seal torque sufficiently and quickly.
  • the wear of the seal lip sliding portion is further promoted.
  • it is difficult to form such a thin portion and the yield is also deteriorated.
  • “burrs” which are inevitably generated in molding and are not necessary are actively used.
  • the burr at the tip of the lip has a small area in sliding contact with the other raceway ring, the burr is scraped off early by the operation of the bearing. Therefore, it is possible to easily reduce the torque by wearing the lip tip earlier than in the past. Further, by not performing the deburring finishing process on the seal lip sliding portion after the seal molding, the number of processing steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the seal lip sliding portion may have only a burr as a portion worn by rotation of the bearing. In this case, since the portion having a large sliding contact surface other than the burr is not worn, the tip of the lip can be worn earlier than before.
  • a seal mounting groove for fitting and fixing a seal member is formed on a peripheral surface of the outer ring raceway facing the other raceway, and the seal member integrally covers an annular cored bar.
  • the base end of the sealing member that forms part of the metal core and the elastic member may be used as a fitting portion that is fitted and fixed in the seal mounting groove.
  • the fitting portion can be firmly fitted and fixed in the seal mounting groove, and thereby the wearability of the seal lip sliding portion can be further promoted.
  • a seal mold for molding the seal member is a combination of a mold having an annular cavity portion for molding the inner surface side portion of the seal member and a mold having an annular cavity portion for molding the outer surface side portion of the seal member.
  • a cavity for molding the seal member is formed, and the mating surfaces of these two molds may be the parting line.
  • the tip of the lip to be worn is disposed on the mating surface of the two molds.
  • seal lip portions only the seal lip sliding portion may be made of a high wear material.
  • the other part of the seal lip portion can be made of a general material, and the material cost can be reduced.
  • FIG. 4C is an enlarged longitudinal sectional view of a main part in a state where the labyrinth clearance is formed by completing the wear of the seal lip part. It is a longitudinal cross-sectional view of the seal molding die of the seal member. It is a graph which shows the seal wear confirmation test result (relation between fastening allowance and reaction force) of the developed product and the conventional product of this implementation.
  • (A) is a longitudinal cross-sectional view of the rolling bearing which concerns on 2nd Embodiment of this invention
  • (B) is an expanded sectional view of the seal lip part vicinity of the seal member of the rolling bearing.
  • (A) is sectional drawing of the sealing member of the bearing
  • (B) is an expanded sectional view of the principal part of the sealing member.
  • (A) is an enlarged cross-sectional view showing a state before wear when the seal lip sliding portion of the seal member is in contact with the inner ring
  • (B) is an optimum minute size when the lip tip of the seal lip sliding portion is worn.
  • It is an expanded sectional view showing the state where a gap was formed.
  • It is a longitudinal cross-sectional view of the seal molding die of the seal member.
  • (A) is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the bearing with seal according to the fifth embodiment
  • (B) is an abrasion of the seal lip sliding part of the seal member of the bearing to form an optimal minute gap.
  • the rolling bearing according to this embodiment is used, for example, in an automobile transmission.
  • the following description also includes a description of a method for mounting the seal member.
  • a plurality of rolling elements 3 are interposed between raceway surfaces 1a, 2a of inner and outer rings 1, 2, which are raceways.
  • the inner and outer rings 1 and 2 and the rolling element 3 are made of, for example, high carbon chrome bearing steel such as SUJ2, martensitic stainless steel, or the like. However, it is not limited to these steels.
  • a cage 4 for holding the rolling elements 3 is provided, and both ends of an annular bearing space formed between the inner and outer rings 1 and 2 are sealed with seal members 5 respectively.
  • This rolling bearing is a deep groove ball bearing in which the rolling element 3 is a ball, and in this example, is an inner ring rotating type in which the inner ring 1 is a rotating ring and the outer ring 2 is a fixed ring.
  • an inner ring rotating type in which the inner ring 1 is a rotating ring and the outer ring 2 is a fixed ring.
  • an angular ball bearing or a thrust bearing as the sealed bearing.
  • a seal mounting groove 2b for fitting and fixing the annular seal member 5 is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 2.
  • the seal member 5 includes an annular cored bar 6 and an elastic member 7 that is integrally fixed to the cored bar 6.
  • a seal member main body 8 is constituted by most of the cored bar 6 and the elastic member 7, and a seal lip portion 9 is constituted by the remaining portion of the elastic member 7, in this example, the inner peripheral side portion of the elastic member 7.
  • the seal lip portion 9 is shaped to contact the inner ring 1 in the radial direction.
  • the elastic member 7 is provided so as to cover the entire core bar 6 except for the inner surface of the standing plate portion 6 b of the core bar 6.
  • the seal member 5 is formed, for example, by vulcanization molding of a rubber material, and a metal core 6 is bonded to the elastic member 7 at the time of vulcanization molding.
  • the cored bar 6 has a cylindrical part 6a, a standing plate part 6b, and an inclined part 6c sequentially from the outer diameter side.
  • the upright plate portion 6b is arranged substantially parallel to the end surface on the axially inner side than the end surfaces of the inner and outer rings 1 and 2.
  • the cylindrical portion 6a is connected to the base end of the standing plate portion 6b, and the standing plate portion 6b and the cylindrical portion 6a form an L-shaped cross section.
  • a base end of the seal member 5 including the cylindrical portion 6 a and an outer peripheral portion (a part of the elastic member 7) provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 6 a is a base end of the seal member main body 8.
  • the fitting portion 5a can be firmly fitted and fixed in the seal mounting groove 2b.
  • the outer peripheral portion 7a is fixed to the seal mounting groove 2b in an elastically deformed state, thereby further improving the sealing performance between the outer ring 2 and the base end of the seal member main body 8.
  • An inclined portion 6c that is inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side is connected to the tip of the upright plate portion 6b.
  • the outer surface of the standing plate portion 6b in the metal core 6 is covered with a uniform thin-walled cover portion 7b, and the inner and outer surfaces of the inclined portion 6c are covered with cover portions 7c and 7d, respectively.
  • the inner diameter side tips of the cover portions 7 c and 7 d become the tip of the seal member main body 8.
  • a seal lip portion 9 that contacts the outer peripheral surface 1 b of the inner ring 1 is provided at the tip of the seal member main body 8.
  • the elastic member 7 includes the fitting portion 7a, cover portions 7b, 7c, and 7d, and a seal lip portion 9. 2A and 2B, the tip of the seal lip portion 9 is illustrated as being fitted in the inner ring 1, but in reality, the tip of the seal lip portion 9 is in a sealed state.
  • the inner ring 1 is in contact with a tightening allowance.
  • the seal lip portion 9 has a lip base end portion 10, a waist portion 11 and a protruding portion 12 in order from the outer diameter side.
  • the protruding portion 12 is integrally formed.
  • the lip base end portion 10 extends a predetermined distance from the inner peripheral edge of the inclined portion 6 c of the metal core 6 to the inner diameter side, and serves as a radial base end portion of the seal lip portion 9.
  • the lip base end portion 10 has a cross-sectional shape that becomes thinner toward the inner diameter side distal end, that is, the waist portion 11.
  • the inner surface on the bearing space side and the outer surface on the opposite side of the lip base end portion 10 are each formed in a cross-sectional shape that is inclined so as to reach the inner side in the axial direction toward the distal end on the inner diameter side.
  • the waist 11 is an intermediate portion in the radial direction of the seal lip portion 9 and is located between the lip base end portion 10 and the protruding portion 12.
  • the seal lip portion 9 escapes to the outer surface with respect to the bearing space so that the concave portion 13 is generated.
  • a bent shape having a V-shaped cross section bent at the waist 11 is formed.
  • the relief recess 13 is a recess that is formed not only on the outer surface of the waist portion 11 but also on the combined surface of the outer surface of the waist portion 11 and the outer surface of the lip base end portion 10.
  • the cross section is a cross section obtained by cutting the seal member 5 along a plane including the bearing axis.
  • the cross-sectional shape of the waist 11 is such that the middle in the radial direction of the waist 11 is the thinnest and becomes thicker toward both ends.
  • the waist portion 11 has first to fourth waist portions 11a to 11d sequentially from the outer diameter side to the inner diameter side in order to form the escape recess 13.
  • the 1st waist part 11a comprises the cross-sectional shape which becomes thin in the outermost diameter side part of the radial direction in the waist part 11 toward the inner diameter side.
  • the inner surface of the first waist portion 11 a on the bearing space side is connected flatly to the inner surface of the lip base end portion 10, and the outer surface of the first waist portion 11 a is connected flatly to the outer surface of the lip base end portion 10. ing.
  • the inclination angle of the outer surface of the first waist portion 11a with respect to the plane perpendicular to the bearing axis is larger than the inclination angle of the inner surface of the first waist portion 11a with respect to the same plane.
  • the second waist portion 11b connected to the first waist portion 11a has a cross-sectional shape that becomes slightly thinner toward the inner diameter side.
  • the inclination angle of the inner surface of the second waist portion 11b with respect to the plane is made smaller than the inclination angle of the inner surface of the first waist portion 11a.
  • the third and fourth waist portions 11c and 11d each have a cross-sectional shape that becomes thicker toward the inner diameter side.
  • the inner surface of the third waist portion 11c is connected to the inner diameter side edge of the inner surface of the second waist portion 11b, and the inner surface of the third waist portion 11c with respect to the plane reaches the outer side in the axial direction toward the tip on the inner diameter side. It is formed in the cross-sectional shape which inclines.
  • the inner side surface of the fourth waist part 11d is connected to the inner diameter side edge of the inner side surface of the third waist part 11c, and the inner side surface of the fourth waist part 11d with respect to the flat surface reaches the outer side in the axial direction toward the tip on the inner diameter side. It is formed in the cross-sectional shape which inclines.
  • the protruding portion 12 that is a portion closer to the distal end than the waist portion 11 has a tapered shape that narrows toward the distal end.
  • the inner surface 12a on the bearing space side of the protruding portion 12 is formed in a cross-sectional shape that is inclined so as to reach the outer side in the axial direction toward the tip on the inner diameter side, and the outer surface 12b on the outer side of the bearing of the protruding portion 12 is the tip on the inner diameter side. It is formed in the cross-sectional shape which inclines so that it may reach to an axial direction inner side as it goes to.
  • the protruding portion 12 has a tapered shape with a triangular cross-section that becomes thinner in the axial direction toward the tip, and the contact pressure that can wear the protruding portion 12 easily acts on the seal lip portion 9.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a main part of another conventional seal lip.
  • the applicant of the present invention uses the inner surface 53a of the seal lip 53 as a tapered surface that opens to the inside of the bearing.
  • wheel 54 is proposed (patent document 2).
  • a load is applied to the seal lip 53 in order to seal the bearing with the seal lip 53.
  • An axial protrusion 12c that protrudes in the axial direction on the outer side of the bearing is provided at the outer diameter side end of the protruding portion 12.
  • the axial protrusion 12c is set so as not to contact the outer surface of the lip base end 10.
  • the reason why the axial protrusion 12c is not brought into contact with the outer surface of the lip base end 10 will be described.
  • the pressing force applied to the portion where the tip of the lip is in contact with the inner ring 1 assumes only the elasticity of rubber, and if the axial protruding portion 12c is brought into contact with the outer surface of the lip base end portion 10, the rubber A load other than the elasticity is applied and the rotational resistance is increased. Since the load on the lip increases, it may be expected to promote wear, but on the other hand, it is necessary to increase the follow-up torque to avoid slipping on the outer ring side. (If the torque on the inner ring side is greater than the torque on the outer ring side, the seal slips on the outer ring side, so the lip on the inner diameter side of the seal does not wear.)
  • the projecting portion 12 is made of a high-abrasion material that is lightly contacted so that the projecting portion 12 becomes worn and non-contact or the contact pressure can be regarded as zero by using the bearing in a rotating state.
  • the high wear material is provided only on the projecting portion 12 which is the tip side portion, but is not limited to this example.
  • the protruding portion 12 and the waist portion 11 may be made of a high wear material, or the entire seal lip portion 9 extending over the protruding portion 12, the waist portion 11 and the lip base end portion 10 may be made of a high wear material.
  • the high wear material is made of, for example, a high wear rubber material.
  • the seal member 5 can be formed by injection molding the resin material using an injection mold (not shown).
  • the leading end of the projecting portion 12 of the seal lip portion 9 is positioned so as to be radially inward from the inner ring outer peripheral surface 1b. It will be in the state which has (delta) 2. Further, the seal member 5 gives a constant pressing force to the inner ring 1 against the displacement of the tightening allowance ⁇ 2 of the protruding portion 12 with respect to the inner ring 1 in a state where the seal member 5 is incorporated in the bearing. When the inner ring 1 rotates in this state, the protruding portion 12 is worn.
  • the seal lip portion 9 is bent in a V-shaped cross section, and the seal lip portion 9 is brought into contact with the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1 so that the reaction force, that is, the pressing force on the inner ring 1 is applied to the protruding portion 12.
  • the seal lip portion 9 is formed into a V-shaped bent shape that is bent at the waist portion 11 that is an intermediate portion in the radial direction so that the concave portion 13 is formed on the outer surface with respect to the bearing space.
  • the portion 9 becomes like a spring bent at the waist 11 and presses the protruding portion 12 against the inner ring 1 with a surface pressure that can be worn.
  • the seal molding die 14 for molding the seal member 5 has, for example, two molds 15 and 16 combined.
  • One of the molds 15, 16 has an annular cavity portion 17 that molds the inner surface portion of the seal member 5, and the other mold 16 serves as an outer surface portion of the seal member 5. It has an annular cavity portion 18 to be molded.
  • a cavity 19 for molding the seal member 5 is formed.
  • annular gates 20 a and 20 b for injecting the material of the elastic member 7 into the cavity 19 are provided adjacent to the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the cavity 19.
  • the protruding portion 12 of the seal lip portion 9 to which the high wear rubber material is applied and the other portion of the elastic member 7 to which the rubber material is applied are molded by a seal molding die 14 by, for example, two-color molding. .
  • a rubber material is injected from the gate 20a adjacent to the outer peripheral side portion of the cavity 19, and the other part of the elastic member 7 which is the primary side is molded.
  • a high wear rubber material is poured from the gate 20b adjacent to the inner peripheral side portion of the cavity 19 to mold the protruding portion 12 of the seal lip portion 9 on the secondary side.
  • the rubber material is injected from the gate 20a adjacent to the outer peripheral side portion of the cavity 19, Sites other than the protruding portion 12 may be molded.
  • the same seal molding die 14 can integrally mold the protruding portion 12 made of a high wear rubber material and the other portion made of the rubber material.
  • the seal member 5 which was a contact type at the beginning of operation is not contacted due to wear after a sufficient number of operations as shown in FIG. 3 (C).
  • the light contact type seal member 5 is obtained. That is, when the bearing is used in a rotating state, the protruding portion 12 of the seal lip portion 9 is worn.
  • the seal member 5 is fixed to the inner ring 1 following the displacement of the tightening margin. Is given a pressing force F1 in the radial direction.
  • FIG. 5 is a graph showing a seal wear confirmation test result (relation between tightening force and reaction force) of a rolling bearing (referred to as “development product”) provided with the seal member of the present embodiment and a conventional product.
  • development product a rolling bearing
  • a circle indicates a developed product
  • a square indicates a conventional product.
  • the horizontal axis indicates a radius value (unit: mm).
  • the reaction force on the inner ring 1 fluctuated from about 4.5 kgf to 2.0 kgf with respect to a displacement of 0.24 mm to 0.09 mm.
  • the reaction force against the inner ring 1 is about 2.75 kgf to 1.75 kgf for a displacement of 0.3 mm to 0.15 mm in the tightening allowance, and is within a certain range with a narrower fluctuation range than the conventional product. ing.
  • the seal member 5 follows the displacement of the tightening allowance and gives the inner ring 1 a constant pressing force represented by F1 in FIG.
  • F1 the pressing force represented by F1 in FIG.
  • the protruding portion 12 of the seal lip portion 9 that contacts the inner ring 1 is quickly and reliably worn, and a minute optimum clearance, that is, a labyrinth, is formed between the seal lip portion 9 and the inner ring 1.
  • a clearance ⁇ s is formed.
  • the intermediate portion in the radial direction of the seal lip portion 9 has a bent V-shaped bent shape, so that the posture of the seal lip portion 9 can be stably maintained even if wear of the protruding portion 12 progresses during bearing operation.
  • the pressing force on the inner ring 1 can be kept constant. That is, in the state where the seal member 5 is attached to the bearing, as shown in FIG. 3A, the seal lip portion 9 becomes like a spring bent at the waist portion 11, and the protruding portion 12 which is the tip of the lip is formed. Press against the inner ring 1 with a wearable surface pressure. As shown in FIG.
  • the labyrinth clearance ⁇ s By forming the labyrinth clearance ⁇ s, the following effects can be obtained. (1) Seal torque is reduced. (2) The self-heating of the bearing is lower than the conventional product. (3) By reducing the self-heating of the bearing, it is possible to select an oil having a lower viscosity than that of conventionally used oil. (4) Loss reduction of the entire transmission can be expected. (5) Because of the labyrinth clearance ⁇ s, it is possible to prevent foreign matter having a large particle size that affects the bearing life from entering the bearing.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the operating time of the developed product and the starting torque.
  • the test conditions were radial load: 500 N, rotation speed: 4000 min ⁇ 1 , oil condition: oil bath with automatic transmission fluid, abbreviated as ATF oil bath.
  • the level of the seal torque (starting torque) at which the protruding portion 12 of the seal member 5 wears and the contact pressure is light enough that the contact pressure can be regarded as zero is 0.04 N ⁇ m.
  • the level is 0.01 N ⁇ m.
  • the seal lip portion 9 has a V-shaped bent shape that is bent at the waist portion 11 that is an intermediate portion in the radial direction so that a recess 13 is formed on the outer surface with respect to the bearing space. Therefore, when the seal member 5 is assembled into the bearing, the seal lip portion 9 is elastically deformed along the assembling direction. For this reason, when the seal member 5 is incorporated in the bearing, the seal lip portion 9 easily escapes to the outside of the bearing, and the seal lip portion 9 does not reverse undesirably.
  • the elastic member 7 covers the entire core bar 6 except for the inner surface of the standing plate portion 6b, a part of the elastic member 7 at the base end of the seal member main body 8 is formed.
  • the outer ring 2 is fixed to the seal groove 2b in an elastically deformed state. Thereby, the sealing performance of the outer ring
  • the seal lip portion 9A may be shaped to contact the inner ring 1 in the axial direction.
  • a seal groove 21 is provided on the peripheral surface of the inner ring 1 on the bearing space side, that is, the outer peripheral surface 1 b of the inner ring 1.
  • the seal groove 21 has an inclined surface 21a connected to the inner ring outer diameter surface and a groove bottom surface 21b following the inclined surface 21a.
  • the inclined surface 21a is formed in a shape that is inclined outward in the axial direction from the outer diameter side toward the inner diameter side.
  • a protruding portion 12A (described later) of the seal lip portion 9A is in axial contact with the inclined surface 21a.
  • the lip base end portion 10A has a cross-sectional shape that becomes thinner toward the tip on the inner diameter side.
  • the inner surface of the lip base end portion 10A on the bearing space side is inclined outward in the axial direction toward the inner diameter side tip, and the outer surface of the lip base end portion 10A is inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side tip. It is formed to do.
  • the seal lip portion 9A has a V-shaped cross section with the lip base end portion 10A and the waist portion 11A so that the escape recess 13 is formed on the outer surface, and further the recess portion 22 is formed on the inner side surface.
  • 11A and the protruding portion 12A form a V-shaped cross section opposite to the above.
  • the protruding portion 12A is formed so as to be inclined inward in the axial direction toward the inner diameter side tip.
  • the corners of the inner surface 12Aa and the bottom surface 12Ab on the bearing space side of the protruding portion 12A are in contact with the inclined surface 21a of the inner ring seal groove 21 in the axial direction.
  • the seal lip portion 9A looks like a spring bent at the waist portion 11A, and the protruding portion 12A as the lip tip can be worn on the inner ring 1. Press with surface pressure.
  • the inner ring 1 rotates and the wear of the protruding portion 12A advances, the bending of the waist portion 11A attempts to return to the state before assembly of the seal member so as to follow the wear, so that the wear of the protruding portion 12A proceeds continuously.
  • the reaction force of the seal lip portion 9A with respect to the inner ring 1 approaches “0”
  • the wear of the seal lip portion 9A is completed, and an optimum labyrinth clearance is formed.
  • the elastic member 7 of the seal member 5B may be configured to cover a part of the core metal 6A.
  • the core bar 6A is made of a thin metal plate steel plate, and includes a bent portion 6Aa, a cylindrical portion 6Ab, a first standing plate portion 6Ac, a first inclined portion 6Ad, a second standing plate portion 6Ae, and a second standing plate portion 6Ae.
  • An inclined portion 6Af is included.
  • the elastic member 7 covers the inner diameter side portion of the second upright plate portion 6Ae and the second inclined portion 6Af.
  • the bent portion 6Aa and the cylindrical portion 6Ab are caulked and fixed to the seal mounting groove 2b (FIG. 2A) of the outer ring 2.
  • the seal lip portion 9B has the same configuration as that in each of the above embodiments.
  • the bearing has been described as the inner ring rotating type.
  • the outer peripheral edge of the protruding portion is not projected from the inner peripheral edge of the protruding portion.
  • the tip of the lip projecting from the slidable contact with the outer peripheral surface of the outer ring.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example in which the rolling bearing according to any of the above-described embodiments is incorporated in a transmission of an automobile.
  • the figure is an example of an automatic transmission.
  • the outer rings of the rolling bearings BR1 and BR1 are fitted to both ends of the case 23 in the axial direction, and both ends of the main shaft 24 are rotatably supported by the inner rings of the bearings BR1 and BR1.
  • a counter shaft 25 is provided in the case 23 in parallel with the main shaft 24.
  • the counter shaft 25 has a gear portion that meshes with the gear portion of the main shaft 24 and is rotatably supported by the case 23 via a bearing.
  • the rolling bearings BR1 and BR1 are incorporated in the transmission of an automobile in this way, foreign matter such as gear wear powder in the transmission can be reliably prevented from entering the bearing, and the seal lip portion Regardless of the tightening allowance, the torque can be reduced by sufficiently and reliably wearing the seal member. Since it is possible to reduce the seal torque, it is possible to save the fuel consumption of the automobile.
  • the rolling bearing according to any of the embodiments may be used in a continuously variable transmission or a manual transmission.
  • the applicant of the present application has proposed a technique of providing a clearance formation promoting portion that wears the tip of the seal lip portion on the seal surface of the bearing ring in sliding contact with the seal lip portion (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-112472). Since the clearance formation promoting portion is provided, the seal member that was a contact type at the initial stage of operation is changed to a non-contact type seal member, for example, about several minutes after the operation is started by sliding contact with the clearance formation promotion portion. However, there is a demand to wear the seal lip portion earlier than this seal member to reduce the torque early. Further, the sealing member has a problem that the manufacturing cost increases because the seal lip sliding portion must be subjected to a deburring finishing process after the seal molding by the mold.
  • FIGS. 10 to 15 showing the fourth embodiment and the fifth embodiment the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 to 6 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be given. Omitted.
  • the fourth embodiment has a configuration in which a burr Ba is provided at the lip tip corresponding to the tip of the protruding portion 12 of the seal lip portion 9C.
  • a recess, a V-shaped waist, a protrusion, and a tapered shape will be briefly described.
  • the seal lip portion 9C projects from the outer diameter side in order from the lip base end portion 10, the waist portion 11, the protruding portion 12, and the inner peripheral edge of the protruding portion 12.
  • the lip base end portion 10, the waist portion 11, the protruding portion 12, and the seal lip sliding portion 9C are integrally formed.
  • the seal lip sliding portion 9Cb is provided with a burr Ba at the lip tip 9Cba, which is the tip of the seal lip sliding portion 9Cb. It makes sliding contact with the outer peripheral surface 1b, that is, radial contact.
  • the seal lip sliding portion protrudes from the outer peripheral edge instead of the inner peripheral edge of the protruding portion and has a burr at the lip tip.
  • the burr is in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer ring.
  • the seal lip sliding portion 9Cb is provided on the parting line PL of the seal molding die 14A (FIG. 13) for molding the seal member 5.
  • a burr Ba is present at the lip tip 9Cba disposed on the parting line PL in the seal lip sliding portion 9Cb.
  • the lip tip 9Cba including the burr Ba becomes light contact so that it becomes worn out of contact or the contact pressure can be regarded as zero.
  • Made of high wear material is provided only in the seal lip sliding portion 9Cb in this example, but is not limited to this example.
  • a high wear material may be provided on the entire seal lip portion 9C across the seal lip sliding portion 9Cb and the protruding portion 12. As the high wear material, the same material as in the case of the first embodiment described above can be applied.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the seal molding die 14A of the seal member 5.
  • the seal molding die 14A for molding the seal member 5 has two molds 14Aa and 14Ab to be combined.
  • the mold 14 ⁇ / b> Aa has an annular cavity portion 28 a for molding the inner surface side portion of the seal member 5.
  • the mold 14Ab has an annular cavity portion 28b that molds the outer surface side portion of the seal member 5.
  • a cavity 28 for molding the seal member 5 is formed in a state where these two molds 14Aa and 14Ab are combined with each other, and the mating surfaces of the two molds 14Aa and 14Ab are parting lines PL. It becomes.
  • annular gates 27a and 27b for injecting the material of the elastic member 7 into the cavity 28 are provided adjacent to the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the cavity 28, respectively.
  • the burr Ba can be positively and reliably provided at the lip tip 9Cba as shown in FIG.
  • the seal lip sliding portion 9Cb to which the high wear rubber material is applied and the other portions of the elastic member 7 are molded by, for example, two-color molding by the seal molding die 14A.
  • the material of the elastic member 7 is injected from the gate 27a adjacent to the outer peripheral side portion of the cavity 28, and a portion other than the seal lip sliding portion 9Cb in the elastic member 7 on the primary side is formed.
  • a high wear rubber material is poured from the gate 27b adjacent to the inner peripheral side portion of the cavity 28, and the seal lip sliding portion 9Cb on the secondary side is formed.
  • the seal lip sliding portion 9Cb on the secondary side is molded integrally with the portion other than the seal lip sliding portion 9Cb.
  • the seal member 5 that was a contact type at the beginning of the operation of the bearing becomes a non-contact or light contact type seal member 5 at an early stage after the operation due to wear. That is, the seal lip sliding portion 9Cb of the seal lip portion 9C can be worn to reduce the seal torque sufficiently and quickly.
  • the lip tip 9Cba arranged on the parting line PL of the seal molding die 14A has a burr Ba, and the lip tip 9Cba including this burr Ba is worn. Starting from the burr Ba at the lip tip 9Cba, the wear of the seal lip sliding portion 9Cb is further promoted.
  • burrs that are inevitably generated in molding and are not necessary are actively used. Since the small burr Ba at the lip tip 9Cba has a small area in sliding contact with the inner ring 1, the burr Ba is scraped off early by the operation of the bearing. Therefore. It is possible to easily reduce the torque by wearing the lip tip 9Cba earlier than before.
  • the seal lip sliding portion 9Cb wears only the burr Ba due to the rotation of the bearing, and therefore does not wear a portion having a large sliding contact surface other than the burr Ba, so the lip tip 9Cba is worn earlier than before. It becomes possible to make it. Further, by not performing the deburring finishing process on the seal lip sliding portion 9Cb after the seal molding, the number of processing steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the seal lip sliding portion 9Cb is made of a high wear material among the seal lip portions 9C, the protruding portion 12 of the seal lip portion 9C and other portions of the seal member 5 are made of a general material. It is possible to reduce the material cost.
  • FIG. The fifth embodiment shows an example in which the seal lip portion 9D is brought into contact with the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1 in the axial direction.
  • the inner ring 1 has a seal groove 29 formed of a circumferential groove at a position corresponding to the inner peripheral portion of the seal member 5.
  • the seal groove 29 has an inner inclined surface 30a connected to the outer peripheral surface 1b of the inner ring 1, a groove bottom surface 30b following the inner inclined surface 30a, and an outer inclined surface 30c following the groove bottom surface 30b.
  • An inner ring shoulder 1c is formed outward from the outer inclined surface 30c.
  • the inner inclined surface 30a is substantially flat and has a shape that is inclined outward in the axial direction from the outer diameter side toward the inner diameter side.
  • the outer inclined surface 30c is formed in a shape that is inclined outward in the axial direction from the inner diameter side toward the outer diameter side.
  • the groove bottom surface 30b connects the inner diameter side edge portion of the inner inclined surface 30a and the inner diameter side edge portion of the outer inclined surface 30c, and a seal lip portion 9D described later contacts the groove bottom surface 30b in the axial direction.
  • the seal groove 29 is formed by the inner inclined surface 30a, the groove bottom surface 30b, and the outer inclined surface 30c in a substantially V-shaped cross section.
  • the shape of the seal lip portion 9D in the fifth embodiment is an axial direction with respect to the inner ring 1, that is, a shape that contacts the inner inclined surface 30a of the seal groove 29.
  • the seal lip portion 9D in this example includes an inner seal lip portion 9Da that inclines inward in the axial direction and an outer seal lip portion 9Db that inclines outward in the axial direction toward the inner diameter side.
  • the tip end portion of the inner seal lip portion 9Da contacts the inner inclined surface 30a in the axial direction.
  • the distal end portion of the outer seal lip portion 9Db faces the inner ring shoulder portion 1c via a gap.
  • only the seal lip sliding portion 9Dc at the tip of the inner seal lip portion 9Da is made of a high wear material.
  • the seal lip sliding portion 9Dc of the inner seal lip portion 9Da which was a contact type, is worn by the operation of the bearing, so that the seal torque can be reduced sufficiently and quickly.
  • the seal lip sliding portion 9Dc there is a minute burr Ba (FIG. 14A) at the lip tip 9Dca disposed on the parting line PL of the seal molding die 14B shown in FIG.
  • the burr Ba By causing the burr Ba to be worn by the rotation of the bearing, the lip tip 9Dca can be worn earlier than in the prior art as shown in FIG. Other effects similar to those of the fourth embodiment are achieved.
  • the cored bar 6 is bonded to the elastic member 7.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the elastic member 7 may be molded with the seal molding dies 14 ⁇ / b> A and 14 ⁇ / b> B, and then integrally assembled so as to cover the cored bar 6 with the elastic member 7.
  • each lip tip 9Dca is worn by the operation of the bearing.
  • the entry of foreign matter into the bearing can be more reliably prevented by the inner and outer labyrinth gaps formed by the lip tips 9Dca.
  • the sealed bearings according to the fourth and fifth embodiments described above can also be used by being incorporated in an automobile transmission, like the rolling bearings according to the above-described embodiments, and have equivalent operational effects. Omitted.
  • the fourth and fifth embodiments include the following aspects 1 to 9 that do not require the concave portion and the V-shaped waist of the present invention.
  • the sealed bearing according to the first aspect includes a seal having an inner and outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and a seal member that seals a bearing space formed between the inner and outer rings.
  • a bearing The seal member is a seal lip portion whose base end is fixed to one of the inner and outer race rings and whose tip is in contact with the other race ring.
  • the seal lip portion is a molded product of a rubber material or a resin material.
  • a seal lip sliding portion that protrudes from the inner peripheral edge or the outer peripheral edge and slides into contact with the other bearing ring, and the seal lip sliding portion is provided in a parting line of a seal molding die for forming a seal member.
  • the tip of the lip including the burr is made of a high wear material that wears out of contact and becomes lightly contacted so that the contact pressure can be regarded as zero.
  • the “high wear material” is a material that easily wears.
  • the contact type seal member at the beginning of operation becomes a non-contact or light contact type seal member at the initial stage after operation due to wear. That is, the seal lip sliding portion of the seal lip portion is worn to reduce the seal torque sufficiently and quickly. At this time, of the seal lip sliding portion, there is a burr at the lip tip disposed in the parting line of the seal molding die, and the lip tip including this burr is worn. Starting from the burr at the tip of the lip, the wear of the seal lip sliding portion is further promoted. In order to wear the seal lip portion at an early stage, it is necessary to provide a thin portion at the tip of the lip. However, it is difficult to form such a thin portion and the yield is also deteriorated.
  • burrs that are inevitably generated in molding and are not necessary are actively used. Since the small burr at the tip of the lip has a small area in sliding contact with the other raceway ring, the burr is scraped off early by the operation of the bearing. Therefore, it is possible to easily reduce the torque by wearing the lip tip earlier than in the past. Further, by not performing the deburring finishing process on the seal lip sliding portion after the seal molding, the number of processing steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • the seal lip sliding portion may have only a burr as a portion to be worn by rotation of the bearing.
  • the tip of the lip can be worn earlier than before.
  • a seal mounting groove for fitting and fixing a seal member is formed on a peripheral surface of the outer ring raceway facing the other raceway, and the seal member includes an annular cored bar and And an elastic member provided integrally with the metal core, and the base end of the seal member forming a part of the metal core and the elastic member is used as a fitting portion for fitting and fixing to the seal mounting groove. It may be. In this case, the fitting portion can be firmly fitted and fixed in the seal mounting groove, and thereby the wearability of the seal lip sliding portion can be further promoted.
  • the seal molding die for molding the seal member is a mold having an annular cavity portion for molding the inner surface side portion of the seal member, and the outer surface side portion of the seal member.
  • a cavity for molding the seal member may be formed in a state where the mold having the annular cavity portion is combined, and the mating surface of these two molds may serve as the parting line.
  • the tip of the lip to be worn is disposed on the mating surface of the two molds. Thereby, the burr
  • the seal lip sliding portion of the seal lip portion may be made of a high wear material. In this case, the other part of the seal lip portion can be made of a general material, and the material cost can be reduced.
  • the seal member may be formed by vulcanization molding of a rubber material.
  • a rubber material is firmly bonded to, for example, a core metal that is a constituent member of the seal member.
  • the seal member may include an annular cored bar and an elastic member that covers the cored bar and is assembled integrally.
  • the seal lip sliding portion may have a shape in contact with the other raceway in a radial direction.
  • the seal lip sliding portion may have a shape in contact with the other raceway in the axial direction.

Landscapes

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Abstract

 シール部材本体(8)の先端に、内輪(1)に接するシールリップ部(9)を有し、シールリップ部(9)の断面形状は、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で屈曲したV字状の屈曲形状であって、腰部よりも先端側の突起部分(12)が先端に至るに従って狭まる先細り形状である。シール部材(5)は、軸受に組込まれた状態で、突起部分(12)の締代の変位に対し、内輪(1)に押付け力を与える。突起部分(12)は、軸受を回転状態で使用することで、突起部分(12)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。

Description

転がり軸受 関連出願
 本出願は、2011年6月27日出願の特願2011-141422、2011年8月4日出願の特願2011-170882の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
 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ため、自動車の省燃費化を進める上で機械損失を如何に低減させるかが課題となっていた。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16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侵入性と低フリクション性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であって、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、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る。前記「高摩耗材」とは、摩耗が生じ易い材質である。
 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。前記高摩耗材がゴム材であって、前記シール部材は、前記ゴム材を加硫成型して形成されたものであっても良い。前記高摩耗材が樹脂材であって、前記シール部材は、前記樹脂材を射出成形して形成されたものであっても良い。
 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。
 前記シール部材は、前記芯金の全体または一部に、弾性部材を加硫成型または射出成型して形成されたものであっても良い。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。
 前記シールリップ部を、前記他方の軌道輪に対して、ラジアル方向に接触する形状としても良い。前記シールリップ部を、前記他方の軌道輪に対して、アキシアル方向に接触する形状としても良い。
 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。
 前記突起部分は、ゴム材または樹脂材の成形品であって、その内周縁または外周縁から突出して前記他方の軌道輪に摺接するシールリップ摺動部を含み、このシールリップ摺動部は、シール部材を成形するシール成形型のパーティングラインに設けられ、シールリップ摺動部のうち、前記パーティングラインに配置されるリップ先端にバリがあり、軸受を回転状態で使用することで、前記バリを含むリップ先端が、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。
 この構成によると、シールリップ部のシールリップ摺動部を摩耗させてシールトルクを十分にかつ早期に低減できる。このとき、シールリップ摺動部のうち、シール成形型のパーティングラインに配置されるリップ先端にバリがあり、このバリを含むリップ先端を摩耗させている。リップ先端にあるバリを起点として、シールリップ摺動部の摩耗性をより促進している。シールリップ部を早期に摩耗させるため、リップ先端に薄肉部分を設ける必要があるが、このような薄肉部分を成形することは困難であるし歩留まりも悪くなる。本発明では、成形上必然的に生じる、本来必要のない「バリ」を積極的に利用している。リップ先端にある微小なバリは、他方の軌道輪に摺接する面積が小さいため、軸受の運転により、このバリは早期に削り取られる。したがって、リップ先端を、従来よりも早期に摩耗させて容易に低トルク化を図ることができる。また、シール成形後、シールリップ摺動部にバリ取りの仕上げ処理を行わないことにより、加工工数の低減を図り、製造コストを低減することができる。
 前記シールリップ摺動部は、軸受の回転により摩耗させる部分をバリのみとしても良い。この場合、バリ以外の摺接面の大きい部分を摩耗させないため、リップ先端を、従来よりも早期に摩耗させることが可能となる。
 前記外輪の軌道輪のうち他方の軌道輪に対向する周面には、シール部材を嵌合固定するシール取付溝が形成され、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金を覆い一体に設けられる弾性部材とを有し、これら芯金および弾性部材の一部を成すシール部材の基端を、前記シール取付溝に嵌合固定する嵌合部としたものであっても良い。この場合、シール取付溝に嵌合部を強固に嵌合固定することができ、これによりシールリップ摺動部の摩耗性をより促進し得る。
 前記シール部材を成形するシール成形型は、シール部材の内面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型と、シール部材の外面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型とを組合わせた状態で、シール部材を成形するキャビティが形成され、これら2個の金型の合わせ面が前記パーティングラインとなるものとしても良い。この場合、2個の金型の合わせ面に、摩耗させたいリップ先端を配設する。これにより、軸受の回転により摩耗させるバリを確実に成形することができる。
 前記シールリップ部のうち、シールリップ摺動部のみが高摩耗材からなるものであっても良い。この場合、シールリップ部の他の部位を一般的な材料からなるものとでき、材料費の低減を図ることができる。
 請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
 この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第1実施形態に係る転がり軸受の縦断面図である。 (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縦断面図、(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縦断面図、(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縦断面図である 同シール部材のシール成形型の縦断面図である。 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)を示すグラフである。 同開発品の運転時間と起動トルクとの関係を示すグラフである。 (A)は、この発明の第2実施形態に係る転がり軸受の縦断面図、(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。 この発明の第3実施形態に係る転がり軸受の縦断面図である。 この発明の前記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的に示す縦断面図である。 第4実施形態に係るシール付き軸受の縦断面図である。 (A)は同軸受のシール部材の断面図、(B)は同シール部材の要部の拡大断面図である。 (A)は、同シール部材のシールリップ摺動部が内輪に接した摩耗前の状態を示す拡大断面図、(B)は、同シールリップ摺動部のリップ先端が摩耗して最適な微小隙間が形成された状態を示す拡大断面図である。 同シール部材のシール成形型の縦断面図である。 (A)は、第5実施形態に係るシール付き軸受の要部の拡大縦断面図、(B)は、同軸受のシール部材のシールリップ摺動部が摩耗して最適な微小隙間が形成された状態を示す拡大断面図である。 同シール部材のシール成形型の縦断面図である。 従来例のシールリップ部の概略を示す縦断面図である。 他の従来例のシールリップの要部の縦断面図である。
 この発明の第1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。但し、シール付き軸受としてアンギュラ玉軸受、スラスト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(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に嵌合固定される嵌合部7aとなるため、シール取付溝2bに嵌合部5aを強固に嵌合固定することができる。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、前記嵌合部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、これらリップ基端部10,腰部11,突起部分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反対側の外側面は、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。
 また、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17は他の従来例のシールリップの要部の縦断面図である。本件出願人は、図17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。これに対してこの実施形態のものは、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。
 前記軸方向突出部12cをリップ基端部10の外側面に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の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、図示しない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、図2(B)に示すように、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に接触させることで、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、本実施形態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)を示すグラフである。同図において、丸印は開発品を指し、四角印は従来品を指す。なお横軸の締代は半径値(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グラフである。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説明する。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説明する。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が立板部6bの内側面を除き芯金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)に示す第2実施形態に係る転がり軸受のように、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1の外周面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、前述の第1実施形態で説明した(1)ないし(5)と同様の効果を奏する。
 図8に示す第3実施形態に係る転がり軸受のように、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2のシール取付溝2b(図2(A))に加締めて固定する。その他の構成は前述の第1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。シールリップ部9Bは前記各実施形態の場合と同様の構成である。
 なお、前記各実施形態では、軸受が内輪回転タイプの場合について説明したが、外輪を回転輪とした外輪回転タイプの場合には、前記突起部分の内周縁から突出でなく、突起部分の外周縁から突出してその先端であるリップ先端が外輪の外周面に摺接する。
 図9は、前述した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。
 つぎに、この発明の第4実施形態,第5実施形態を図10~15と共に説明する。これらの実施形態に対する従来技術として、前述した特許文献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ことに加え、非接触シールとすれば、シールトルクは零とできるが、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、組立誤差、加工誤差、熱膨張差等のため、実現が難しい。
 そこで本件出願人は、シールリップ部が摺接する軌道輪のシール面に、シールリップ部の先端を摩耗させるすきま形成促進部を設ける技術を提案している(特開2010-112472号公報)。前記すきま形成促進部を設けたため、運転初期には接触タイプであったシール部材が、前記すきま形成促進部への摺接により運転開始後の例えば数分程度で非接触タイプのシール部材に変わる。しかし、このシール部材よりも早期にシールリップ部を摩耗させて、早期に低トルク化を図りたいという要望がある。また前記シール部材は、金型によるシール成形後、シールリップ摺動部にバリ取りの仕上げ処理を施さなければならず、製造コストが高くなるという問題がある。
 以下に説明する第4実施形態および第5実施形態は、前記課題を解決して軸受内への異物の確実な侵入防止が得られ、かつ使用開始後従来よりも早期に低トルク化を図ることができる。なお、第4実施形態および第5実施形態を示す図10~15において、前述した第1実施形態を示す図1~6と同一または相当する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。
 図10に示すように、第4実施形態は、シールリップ部9Cの突起部分12の先端に相当するリップ先端にバリBaを設けた構成となっている。凹部、V字状の腰部、突起部分、先細り形状を簡単に説明する。
 図11(A)に示すように、前記シールリップ部9C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、この突起部分12の内周縁から突出して内輪1に摺接するシールリップ摺動部9Cbとを有し、これらリップ基端部10,腰部11,突起部分12およびシールリップ摺動部9Cは一体に形成されている。具体的には同図を拡大した図11(B)に示すように、前記シールリップ摺動部9Cbは、その先端であるリップ先端9CbaにバリBaが設けられており、バリBaが内輪1の外周面1bに摺接する、つまりラジアル接触する。なお、前記第1実施形態と同様、外輪を回転輪とした外輪回転タイプの場合には、前記シールリップ摺動部は突起部分の内周縁ではなく、外周縁から突出してそのリップ先端にバリが設けられ、このバリが外輪の内周面に摺接する。
 前記シールリップ摺動部9Cbは、シール部材5を成形するシール成形型14A(図13)のパーティングラインPL上に設けられるものである。図12(A)に示すように、シールリップ摺動部9Cbのうち、前記パーティングラインPLに配置されるリップ先端9CbaにバリBaがある。軸受を回転状態で使用することで、図12(B)に示すように、前記バリBaを含むリップ先端9Cba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、この例ではシールリップ摺動部9Cb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、シールリップ摺動部9Cbおよび突起部分12にわたるシールリップ部9C全体に高摩耗材を設けても良い。高摩耗材は、前述した第1実施形態の場合と同様のものを適用できる。
 図13はシール部材5のシール成形型14Aの縦断面図である。図13に示すように、シール部材5を成形するシール成形型14Aは、組合わされる2個の金型14Aaおよび金型14Abを有する。これらのうち金型14Aaは、シール部材5の内面側部分を成形する環状のキャビティ部分28aを有する。金型14Abは、シール部材5の外面側部分を成形する環状のキャビティ部分28bを有する。これら2個の金型14Aaおよび金型14Ab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28が形成され、これら2個の金型14Aa,金型14Abの合わせ面がパーティングラインPLとなる。シール成形型14Aにおいて、キャビティ28の外周側部分、内周側部分にそれぞれ隣接して、弾性部材7の材料を前記キャビティ28に注入する環状のゲート27a,27bが設けられている。シール成形型14Aにおいて、キャビティ28の内周側部分に隣接するゲート27bを設けることで、図12(A)に示すように、リップ先端9CbaにバリBaを積極的かつ確実に設けることができる。
 前記高摩耗性ゴム材が適用されるシールリップ摺動部9Cbと、弾性部材7のその他の部位とは、シール成形型14A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28の外周側部分に隣接するゲート27aから弾性部材7の材料を注入し、一次側となる弾性部材7における、シールリップ摺動部9Cb以外の部位を成形する。次に、キャビティ28の内周側部分に隣接するゲート27b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摺動部9Cbを成形する。これにより前記高摩耗ゴム材と弾性部材7を一体成形する。このように同一のシール成形型14Aにおいて二次側となるシールリップ摺動部9Cbを、シールリップ摺動部9Cb以外の部位と一体に成形する。
 以上説明したシール付き軸受によると、軸受の運転初期には接触タイプであったシール部材5が、摩耗により運転後初期に非接触または軽接触タイプのシール部材5となる。すなわちシールリップ部9Cのシールリップ摺動部9Cbを摩耗させてシールトルクを十分にかつ早期に低減できる。このとき、シールリップ摺動部9Cbのうち、シール成形型14AのパーティングラインPLに配置されるリップ先端9CbaにバリBaがあり、このバリBaを含むリップ先端9Cbaを摩耗させている。リップ先端9CbaにあるバリBaを起点として、シールリップ摺動部9Cbの摩耗性をより促進している。シールリップ部9Cを早期に摩耗させるため、リップ先端9Cbaに薄肉部分を設ける必要があるが、このような薄肉部分を成形することは困難であるし歩留まりも悪くなる。この第4実施形態では、成形上必然的に生じる、本来必要のない「バリ」Baを積極的に利用している。リップ先端9Cbaにある微小なバリBaは、内輪1に摺接する面積が小さいため、軸受の運転により、このバリBaは早期に削り取られる。したがって。リップ先端9Cbaを、従来よりも早期に摩耗させて容易に低トルク化を図ることができる。
 特に、シールリップ摺動部9Cbは、軸受の回転により摩耗させる部分をバリBaのみとしたため、バリBa以外の摺接面の大きい部分を摩耗させないため、リップ先端9Cbaを、従来よりも早期に摩耗させることが可能となる。また、シール成形後、シールリップ摺動部9Cbにバリ取りの仕上げ処理を行わないことにより、加工工数の低減を図り、製造コストを低減することができる。
 芯金6の円筒部6aと、この円筒部6aの外周面に設けられる外周部とで成るシール部材5の基端が、外輪2のシール取付溝2bに嵌合固定される嵌合部7aとなるため、シール取付溝2bに嵌合部5aを強固に嵌合固定することができる。これによりシールリップ摺動部9Cbの摩耗性をより促進し得る。シールリップ部9Cのうち、シールリップ摺動部9Cbのみ高摩耗材からなるものとした場合には、シールリップ部9Cの突起部分12や、シール部材5のその他の部位を一般的な材料からなるものとでき、材料費の低減を図ることができる。
 第5実施形態を図14(A),(B)、図15と共に説明する。この第5実施形態はシールリップ部9Dを、内輪1の外周面1bに対してアキシアル方向に接触させた場合の例を示す。図14(A),(B)に示すように内輪1には、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29が形成されている。このシール溝29は、内輪1の外周面1bに繋がる内傾斜面30aと、この内傾斜面30aに続く溝底面30bと、この溝底面30bに続く外傾斜面30cとを有する。前記外傾斜面30cから外側に向かって内輪肩部1cが形成されている。前記内傾斜面30aは、略平坦で、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。外傾斜面30cは、内径側から外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。溝底面30bは、内傾斜面30aの内径側縁部と、外傾斜面30cの内径側縁部とを繋ぎ、前記溝底面30bに、後述のシールリップ部9Dがアキシアル方向に接触する。シール溝29は、これら内傾斜面30aと溝底面30bと外傾斜面30cとで、断面略V字形状に形成されている。
 この第5実施形態におけるシールリップ部9Dの形状は、図14(A)に示すように、内輪1に対してアキシアル方向、つまり、前記シール溝29の内傾斜面30aに接触する形状としている。この例のシールリップ部9Dは、内径側に向かうに従って軸方向内側に傾斜する内側シールリップ部9Daと、軸方向外側に傾斜する外側シールリップ部9Dbとを有する。内側シールリップ部9Daの先端部分が内傾斜面30aに対しアキシアル方向に接触する。外側シールリップ部9Dbの先端部分は、内輪肩部1cに対し隙間を介して対向する。この例では、内側シールリップ部9Daのうちの先端部のシールリップ摺動部9Dcのみ高摩耗材からなるものとしている。
 図14(B)に示すように、接触タイプであった内側シールリップ部9Daのシールリップ摺動部9Dcを、軸受の運転により摩耗させてシールトルクを十分にかつ早期に低減できる。このとき、シールリップ摺動部9Dcのうち、図15に示すシール成形型14BのパーティングラインPLに配置されるリップ先端9Dcaに微小なバリBa(図14(A))があり、この微小なバリBaを軸受の回転により摩耗させることで、リップ先端9Dcaを、図14(B)に示すように、従来よりも早期に摩耗させて容易に低トルク化を図ることができる。その他第4実施形態と同様の作用効果を奏する。
 前記第4および第5実施形態では、図13、図15に示すように、シール部材5がシール成形型14A,14Bで成形されるとき、芯金6が弾性部材7に接着されるようになっているが、この例に限定されるものではない。例えば、弾性部材7のみシール成形型14A,14Bで成形した後、弾性部材7で芯金6を覆うように一体に組付けても良い。
 シールリップ部9Dを、ラジアル方向に接触すると共にアキシアル方向に接触する形状とし、軸受の運転により各リップ先端9Dcaをそれぞれ摩耗させるようにすることも可能である。この場合、各リップ先端9Dcaにより形成される内外のラビリンス隙間により、軸受内への異物の侵入をより確実に防止し得る。
 以上説明した第4および第5実施形態に係るシール付き軸受も、前記各実施形態に係る転がり軸受と同様、自動車のトランスミッションに組み込んで用いることができ、同等の作用効果を奏するので、詳しい説明は省略する。
 前記第4および第5実施形態は、この発明の凹部、V字状の腰部を要件としない以下の態様1~9を含む。
[態様1]
 態様1に係るシール付き軸受は、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シール付き軸受であって、
 前記シール部材は、基端が内外輪のいずれか一方の軌道輪に固定され、先端が他方の軌道輪に接するシールリップ部であり、このシールリップ部は、ゴム材または樹脂材の成形品であって、その内周縁または外周縁から突出して前記他方の軌道輪に摺接するシールリップ摺動部を含み、このシールリップ摺動部は、シール部材を成形するシール成形型のパーティングラインに設けられ、シールリップ摺動部のうち、前記パーティングラインに配置されるリップ先端にバリがあり、
 軸受を回転状態で使用することで、前記バリを含むリップ先端が、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。前記「高摩耗材」とは、摩耗が生じ易い材質である。
 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、運転後初期に非接触または軽接触タイプのシール部材となる。すなわちシールリップ部のシールリップ摺動部を摩耗させてシールトルクを十分にかつ早期に低減できる。このとき、シールリップ摺動部のうち、シール成形型のパーティングラインに配置されるリップ先端にバリがあり、このバリを含むリップ先端を摩耗させている。リップ先端にあるバリを起点として、シールリップ摺動部の摩耗性をより促進している。シールリップ部を早期に摩耗させるため、リップ先端に薄肉部分を設ける必要があるが、このような薄肉部分を成形することは困難であるし歩留まりも悪くなる。この態様1では、成形上必然的に生じる、本来必要のない「バリ」を積極的に利用している。リップ先端にある微小なバリは、他方の軌道輪に摺接する面積が小さいため、軸受の運転により、このバリは早期に削り取られる。したがって、リップ先端を、従来よりも早期に摩耗させて容易に低トルク化を図ることができる。また、シール成形後、シールリップ摺動部にバリ取りの仕上げ処理を行わないことにより、加工工数の低減を図り、製造コストを低減することができる。
 [態様2]
 態様1において、前記シールリップ摺動部は、軸受の回転により摩耗させる部分をバリのみとしても良い。この場合、バリ以外の摺接面の大きい部分を摩耗させないため、リップ先端を、従来よりも早期に摩耗させることが可能となる。
 [態様3]
 態様1または態様2において、前記外輪の軌道輪のうち他方の軌道輪に対向する周面には、シール部材を嵌合固定するシール取付溝が形成され、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金を覆い一体に設けられる弾性部材とを有し、これら芯金および弾性部材の一部を成すシール部材の基端を、前記シール取付溝に嵌合固定する嵌合部としたものであっても良い。この場合、シール取付溝に嵌合部を強固に嵌合固定することができ、これによりシールリップ摺動部の摩耗性をより促進し得る。
 [態様4]
 態様1ないし態様3のいずれか一つにおいて、前記シール部材を成形するシール成形型は、シール部材の内面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型と、シール部材の外面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型とを組合わせた状態で、シール部材を成形するキャビティが形成され、これら2個の金型の合わせ面が前記パーティングラインとなるものとしても良い。この場合、2個の金型の合わせ面に、摩耗させたいリップ先端を配設する。これにより、軸受の回転により摩耗させるバリを確実に成形することができる。
 [態様5]
 態様1ないし態様4のいずれか一つにおいて、前記シールリップ部のうち、シールリップ摺動部のみが高摩耗材からなるものであっても良い。この場合、シールリップ部の他の部位を一般的な材料からなるものとでき、材料費の低減を図ることができる。
 [態様6]
 態様1ないし態様5のいずれか一つにおいて、前記シール部材は、ゴム材を加硫成型して形成されたものであっても良い。この場合、加硫成型時に、シール部材の構成部材である例えば芯金にゴム材が強固に接着される。
 [態様7]
 態様1ないし態様5のいずれか一つにおいて、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金を覆い一体に組付けられる弾性部材とを有するものであっても良い。
 [態様8]
 態様1ないし態様7のいずれか一つにおいて、前記シールリップ摺動部を、前記他方の軌道輪に対してラジアル方向に接触する形状としても良い。
 [態様9]
 態様1ないし態様8のいずれか一つにおいて、前記シールリップ摺動部を、前記他方の軌道輪に対してアキシアル方向に接触する形状としても良い。
 以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
1…内輪
2…外輪
1a,2a…軌道面
3…転動体
4…保持器
5…シール部材
6…芯金
7…弾性部材
8…シール部材本体
9,9A,9B,9C,9D…シールリップ部
11…腰部
12…突起部分
13…逃がし凹部

Claims (17)

  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であって、
     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、
     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において、前記高摩耗材がゴム材であって、前記シール部材は、前記ゴム材を加硫成型して形成されたものである転がり軸受。
  4.  請求項2において、前記高摩耗材が樹脂材であって、前記シール部材は、前記樹脂材を射出成形して形成されたものである転がり軸受。
  5.  請求項1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5において、前記シール部材は、前記芯金の全体または一部に、弾性部材を加硫成型または射出成型して形成されたものである転がり軸受。
  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において、前記シールリップ部を、前記他方の軌道輪に対して、ラジアル方向に接触する形状とした転がり軸受。
  9.  請求項1において、前記シールリップ部を、前記他方の軌道輪に対して、アキシアル方向に接触する形状とした転がり軸受。
  10.  請求項1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。
  11.  請求項1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。
  12.  請求項1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。
  13.  請求項1において、前記突起部分は、ゴム材または樹脂材の成形品であって、その内周縁または外周縁から突出して前記他方の軌道輪に摺接するシールリップ摺動部を含み、このシールリップ摺動部は、シール部材を成形するシール成形型のパーティングラインに設けられ、シールリップ摺動部のうち、前記パーティングラインに配置されるリップ先端にバリがあり、
     軸受を回転状態で使用することで、前記バリを含むリップ先端が、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シール付き軸受。
  14.  請求項13において、前記シールリップ摺動部は、軸受の回転により摩耗させる部分をバリのみとしたシール付き軸受。
  15.  請求項13において、前記一方の軌道輪のうち他方の軌道輪に対向する周面には、シール部材を嵌合固定するシール取付溝が形成され、前記シール部材は、環状の芯金と、この芯金を覆い一体に設けられる弾性部材とを有し、これら芯金および弾性部材の一部を成すシール部材の基端を、前記シール取付溝に嵌合固定する嵌合部としたシール付き軸受。
  16.  請求項13において、前記シール部材を成形するシール成形型は、シール部材の内面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型と、シール部材の外面側部分を成形する環状のキャビティ部分を有する金型とを組合わせた状態で、シール部材を成形するキャビティが形成され、これら2個の金型の合わせ面が前記パーティングラインとなるシール付き軸受。
  17.  請求項13において、前記シールリップ部のうち、シールリップ摺動部のみが高摩耗材からなるシール付き軸受。
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