JP6786265B2 - シール付軸受 - Google Patents

Description

この発明は、内輪と外輪の間にシール部材が設けられたシール付軸受に関する。

一般に、自動車のトランスミッション、ディファレンシャルギヤ、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、ハブ等の回転部や、工作機械、風力発電機の回転部には、転がり軸受が使用される。転がり軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の転動体とを有する。

自動車のトランスミッションやディファレンシャルギヤの転がり軸受は、潤滑油の環境下で使用される。この潤滑油には、ギヤの摩耗粉等の異物が混在することが多い。このギヤの摩耗粉等が軸受内部に侵入すると、軸受が早期破損する原因となる。

そこで、ギヤの摩耗粉等の異物が、軸受内部に侵入するのを防止するため、自動車のトランスミッションやディファレンシャルギヤ等の転がり軸受として、一般に、シール付軸受が使用される（例えば、特許文献１）。特許文献１のシール付軸受は、内輪と外輪の間に形成される環状空間の端部開口を塞ぐ環状のシール部材を有する。ここで、シール部材の外径側端部は、外輪に固定されている。また、シール部材の内径側端部には、内輪に摺接するゴム製のシールリップが設けられている。

特開２００２−３２７７６１号公報

ところで、シール付軸受は、シール部材のシールリップが内輪に摺接しているので、内輪と外輪が相対回転するとき、シールリップの摺接部による回転抵抗（以下「シールトルク」という）が生じる。このシールトルクは、トランスミッションやディファレンシャルギヤ等の伝達効率を高めるためには、小さい方が好ましい。近年特に、自動車の一層の低燃費化が求められており、これに伴い、トランスミッションやディファレンシャルギヤ等に用いられるシール付軸受のシールトルクを更に小さくすることの重要性が高まっている。

また、シール付軸受は、シール部材のシールリップが内輪に摺接しているため、シールリップと内輪の間の摩擦熱によって、軸受の温度が上昇しやすい。

また、シール付軸受は、シールリップの吸着現象を生じるおそれがある。シールリップの吸着現象は、軸受の温度がいったん上昇し、その後、低下したときに、軸受の内外に圧力差が生じ、その圧力差によってシールリップが内輪に吸着する現象である。このシールリップの吸着現象が生じると、シールトルクが過大になったり、シールリップが異常摩耗したりするおそれがある。

図１９（ａ），（ｂ）に、使用後のトランスミッションオイルを市場から回収し、そのトランスミッションオイルに含まれる異物の粒径分布を調査した結果を示す。図１９（ａ）はオートマチックトランスミッション（ＡＴ）またはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）を搭載する自動車（計８車輌）を対象とした調査結果であり、図１９（ｂ）は無段変速機（ＣＶＴ）を搭載する自動車（計１０車輌）を対象とした調査結果である。これらの調査結果を参照すると、使用後のトランスミッションオイルに含まれる異物は、５０μｍ未満の極めて微細な粒径のものがほぼ全体（９９．９％以上）を占め、５０μｍ以上の比較的大きな粒径のものは極めてわずか（０．０１〜０．０２％程度）しかない。このことは、近年、トランスミッションのオイルフィルターの性能が向上し、トランスミッションオイル中の異物が微細化している（つまり大きな粒径の異物がオイルフィルターで取り除かれている）ことを示している。

一方、転がり軸受の内部の潤滑油が異物を含む場合に、その異物の粒径と軸受寿命との関係について調査を行なったところ、潤滑油に含まれる異物の粒径が大きくなるにしたがって軸受寿命が低下する傾向が存在するが、潤滑油に含まれる異物の粒径が５０μｍ以下であれば、転がり軸受の寿命比（実際寿命の計算寿命に対する比）が、自動車のトランスミッションでの実用に十分耐えうる値（例えば７〜１０倍程度）を示すことが分かった。

以上の結果に基づき、本願の発明者は、エンジンやトランスミッションやディファレンシャルギヤ等に用いられる転がり軸受をトランスミッションオイルで潤滑する場合、トランスミッションオイルに含まれる異物のほとんど全部（９９．９％以上）が、軸受内部に侵入しても軸受寿命に問題を起こさない程度の極めて微細な粒径のもの（５０μｍ以下の粒径のもの）であるという点に気付いた。そして、エンジンやトランスミッションやディファレンシャルギヤ等に用いられるシール付軸受において、シールトルクの低減等を目的としてトランスミッションオイルの軸受内部への侵入を許容し、これとともに極めて微細な粒径の異物が軸受内部に侵入するのを許容したとしても、比較的大きな粒径の異物が軸受内部に侵入するのをシール部材で防止すれば、軸受寿命の面で問題が生じるのを防止することが可能であるという着想を得た。

この発明が解決しようとする課題は、シールトルクが小さく、軸受温度が上昇しにくく、シールリップの吸着現象が生じにくいシール付軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成のシール付軸受を提供する。
内輪と、
前記内輪の径方向外側に前記内輪と同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に形成される環状空間内に設けられた複数の転動体と、
前記環状空間の端部開口を塞ぐ環状のシール部材とを有するシール付軸受において、
前記シール部材の内径側端部は、前記内輪に固定され、
前記シール部材の外径側端部は、前記外輪に摺接するゴム製のシールリップを有し、
前記シールリップの前記外輪に対する摺接部または前記外輪の前記シールリップに対する摺接部に、前記外輪と前記シールリップの摺動方向に対して交差する方向に延びる突起または油溝が設けられていることを特徴とするシール付軸受。

このようにすると、シールリップの外輪に対する摺接部または外輪のシールリップに対する摺接部に、外輪とシールリップの摺動方向に対して交差する方向に延びる突起または油溝が設けられているので、外部から供給される潤滑油がシールリップと外輪の間に浸入しやすく、シールリップの摺接部に油膜が形成されやすい。特に、シールリップを内輪に摺接させるのではなく、外輪に摺接させる構成としているので、シールリップの摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、シールリップの摺接部に効果的に油膜を形成することが可能である。そのため、シールリップの摺接部の摩擦係数が低下し、シールトルクを小さく抑えることができる。また、潤滑油がシールリップと外輪の間を通過することにより、シールリップと外輪の間の摩擦熱が放熱される。そのため、軸受の温度上昇を抑えることが可能であり、シールリップの吸着現象も防止することができる。

前記突起または油溝としては、軸方向に直交する平面に沿った断面においてシールリップの摺接部に向かって次第に狭まるくさび状隙間を形成する油案内面を有するものを採用し、その油案内面に沿って前記くさび状隙間の広大側から狭小側に案内される潤滑油の圧力によって、前記シールリップと前記外輪の間の潤滑状態を流体潤滑状態とすると好ましい。

このようにすると、シールリップの摺動部の摩擦を飛躍的に低減することが可能となり、シールトルクの大きさを極めて低く抑えることが可能となる。特に、シールリップを内輪に摺接させるのではなく、外輪に摺接させる構成としているので、シールリップの摺動速度を確保しやすく、その結果、軸受の回転数が低い状態においても、効果的に流体潤滑状態を実現することが可能である。また、シールリップと外輪の間の摩擦熱が発生しにくくなるため、潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。

ここで、潤滑状態は、境界潤滑状態と流体潤滑状態とに区別され、境界潤滑状態は、摩擦面に吸着した潤滑油の数層の分子層（１０^−５〜１０^−６ｍｍ程度）からなる油膜で摩擦面を潤滑し、摩擦面の細かい凹凸の直接接触が生じている状態をいい、流体潤滑状態は、流体力学的な原理によって潤滑油の流体膜（例えば１０^−３〜１０^−１ｍｍ程度）を２面間に形成し、摩擦面の直接接触が生じていない状態をいう。くさび膜効果が発生し流体潤滑状態になると、摺動抵抗がほぼゼロになるため、従来シールでは不可能だった高周速での使用が可能となる。

前記油案内面は、軸方向に直交する平面に沿った断面形状が凸円弧状の湾曲面とすると好ましい。

このようにすると、シールリップと外輪の間の潤滑状態をより確実に流体潤滑状態とすることが可能となる。

前記突起または油溝は、周方向に間隔をおいて複数設けると好ましい。

このようにすると、シールリップと外輪の間に、全周にわたって潤滑油が浸入しやすくなり、より効果的にシールトルクを低減することが可能となる。また、軸受の温度上昇およびシールリップの吸着現象をより効果的に防止することが可能となる。

前記突起の高さまたは前記油溝の深さは、１０〜５０μｍとすると好ましい。

突起の高さまたは油溝の深さを１０μｍ以上とすることにより、シールリップと外輪の間に効果的に潤滑油を導入することができる。突起の高さまたは油溝の深さを５０μｍ未満とすることにより、異物が、シールリップと外輪の間を通って軸受の内部に侵入するのを効果的に防止することができる。

前記突起または油溝は、軸方向と平行な方向に対し斜めに延びるように形成すると好ましい。

このようにすると、突起または油溝を、軸方向と平行に延びるように形成するよりも、突起または油溝の長さが長くなる。そのため、潤滑油がシールリップと外輪の間に入りやすくなり、より効果的にシールトルクを抑えることが可能となる。

前記外輪は、
前記転動体が転がり接触する軌道溝と、前記軌道溝に近い側から遠い側に向かって大径となる段差部とを内周に有する外輪本体と、
前記外輪本体の段差部に装着され、前記突起または油溝を内周に有する金属リングとを有する構成とすると好ましい。

このようにすると、前記突起または油溝の加工が容易であり、軸受の製造コストを低減することが可能となる。

自動車のトランスミッションの回転軸を回転可能に支持する転がり軸受として、上記各構成のシール付軸受を使用すると特に好適である。

この発明のシール付軸受は、シールリップの外輪に対する摺接部または外輪のシールリップに対する摺接部に、外輪とシールリップの摺動方向に対して交差する方向に延びる突起または油溝が設けられているので、シールリップの摺接部に油膜が形成されやすい。特に、シールリップを内輪に摺接させるのではなく、外輪に摺接させる構成としているので、シールリップの摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、シールリップの摺接部に効果的に油膜を形成することが可能である。そのため、シールトルクを効果的に小さく抑えることが可能である。また、潤滑油がシールリップと外輪の間を通過することにより、シールリップと外輪の間の摩擦熱が放熱される。そのため、軸受の温度上昇を抑えることが可能であり、シールリップの吸着現象も生じにくい。

この発明の第１実施形態にかかるシール付軸受を示す断面図 図１のシールリップの摺接部近傍を示す拡大断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図３の突起の近傍を拡大して示す図 図４の突起の参考例を示す図 この発明の第２実施形態にかかるシール付軸受を示す断面図 図６のシールリップの摺接部近傍を示す拡大断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図 図８の油溝の近傍を拡大して示す図 図６に示す外輪を直径に沿って破断した状態を示す図 図１０に示す油溝の変形例を示す図 図１０に示す油溝の他の変形例を示す図 図６に示す外輪を、外輪本体と金属リングとで構成した変形例を示す図 この発明の第３実施形態にかかるシール付軸受のシールリップの摺接部近傍を示す拡大断面図 図１４のXV−XV線に沿った断面図 図１５の突起の近傍を拡大して示す図 図１４に示す外輪を、外輪本体と金属リングとで構成した変形例を示す図 図１に示すシール付軸受を、自動車のトランスミッション（多段変速機）の回転軸を回転可能に支持する転がり軸受として使用した状態を模式的に示す断面図 （ａ）はオートマチックトランスミッションまたはマニュアルトランスミッションを搭載する計８車輌の自動車から使用後のトランスミッションオイルを回収し、そのトランスミッションオイルに含まれる異物の粒径分布を調査した結果を示す図、（ｂ）は無段変速機を搭載する計１０車輌の自動車から使用後のトランスミッションオイルを回収し、そのトランスミッションオイルに含まれる異物の粒径分布を調査した結果を示す図

図１に、この発明の第１実施形態にかかるシール付軸受１を示す。このシール付軸受１は、内輪２と、内輪２の径方向外側に内輪２と同軸に設けられた外輪３と、内輪２と外輪３の間に形成される環状空間４内に設けられた複数の玉５と、その複数の玉５の周方向の間隔を保持する保持器６と、環状空間４の両側の端部開口を塞ぐ一対のシール部材７とを有する。

図２に示すように、シール部材７は、環状の芯金８の表面にゴム材９（例えばニトリルゴム）を加硫接着して形成された環状の部材である。シール部材７の外径側端部には、ゴム製のシールリップ１０が設けられている。シールリップ１０は、芯金８の径方向外端から径方向外側に延びるゴム材９の部分である。

図１に示すように、内輪２の外周には、玉５が転走する軌道溝１１と、シール溝１２とが設けられている。軌道溝１１は、内輪２の外周を周方向に延びるように形成されている。軌道溝１１の内面には、玉５が転がり接触している。シール溝１２は、軌道溝１１を軸方向に挟む両側に設けられている。シール溝１２は、内輪２の外周の軸方向端部を周方向に延びるように形成されている。シール溝１２には、シール部材７の内径側端部が嵌め込んで固定されている。

外輪３の内周には、玉５が転走する軌道溝１３と、シール部材７のシールリップ１０が摺接するシール摺接面１４とが設けられている。軌道溝１３は、外輪３の内周を周方向に延びるように形成されている。軌道溝１３の内面には、玉５が転がり接触している。シール摺接面１４は、軌道溝１３を軸方向に挟む両側に設けられている。シール摺接面１４は、外輪３の内周の軸方向端部を周方向に延びるように形成されている。シール摺接面１４は、軌道溝１３の溝肩の内径よりも径方向外方でシールリップ１０と摺接するように溝肩よりも大径とされている。

図２に示すように、シールリップ１０の外輪３に対する摺接部には、突起１５が設けられている。突起１５は、シールリップ１０の外周を、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して交差する方向（ここでは軸方向と平行な方向）に延びるように形成されている。

図３に示すように、突起１５は、周方向に間隔をおいて複数設けられている。各突起１５は、軸方向に直交する平面に沿った断面において、径方向外方に向かって凸の円弧状となるように形成されている。突起１５の高さＨは、１０〜５０μｍ（好ましくは１０〜３０μｍ）である。なお、図では突起１５の高さＨを誇張して示したが、実際の突起１５の高さＨは０．１ｍｍ未満の極めて微小なものである。

図４に示すように、突起１５の表面には、軸方向に直交する平面に沿った断面において、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して傾斜した油案内面１６が設けられ、この油案内面１６と外輪３の間にくさび状隙間１７が形成されている。くさび状隙間１７は、シールリップ１０の摺接部（ここでは突起１５の先端）に向かって次第に狭まるくさび状の隙間である。そして、シール部材７と外輪３が相対回転したときに、周方向に隣り合う突起１５同士の間に形成される隙間の内部の潤滑油Ｌが、油案内面１６に沿ってくさび状隙間１７の広大側から狭小側に誘導され、このとき潤滑油Ｌがシールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力を発生し、これにより、シールリップ１０の突起１５の部分と外輪３との間の潤滑状態が流体潤滑状態となるようになっている。

ここで、図４に示すように、油案内面１６は、軸方向に直交する平面に沿った断面形状が凸円弧状の湾曲面となるように形成すると好ましい。このようにすると、くさび状隙間１７のくさび角度が広大側から狭小側に向かって次第に小さくなることから、シールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力をより効果的に発生することが可能となり、シールリップ１０の摺動部の潤滑状態を、より確実に流体潤滑状態とすることが可能となる。図５に示すように、油案内面１６は、軸方向に直交する平面に沿った断面形状が半径方向に対して傾斜した直線状となるように形成してもよい。

上記のシール付軸受１は、図１８に示すように、自動車のトランスミッションの回転軸（ここでは入力軸３０および出力軸３１）を回転可能に支持する転がり軸受として使用することが可能である。図１８に示すトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸３０と、入力軸３０と平行に設けられた出力軸３１と、入力軸３０から出力軸３１に回転を伝達する複数のギヤ列３２_１〜３２_４と、各ギヤ列３２_１〜３２_４と入力軸３０または出力軸３１との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギヤ列３２_１〜３２_４を切り替え、これにより、入力軸３０から出力軸３１に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸３１の回転は出力ギヤ３３に出力され、その出力ギヤ３３の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸３０と出力軸３１は、それぞれシール付軸受１で回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギヤ３３の回転に伴うトランスミッションオイルのはね掛けにより、又はハウジング３４の内部に設けられたノズルからのトランスミッションオイルの噴射により、各シール付軸受１の側面にトランスミッションオイルが供給されるようになっている。

この実施形態のシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油（トランスミッションオイル）が、突起１５に隣接して形成される隙間１８（すなわち、周方向に隣り合う突起１５同士の間に形成される隙間１８、図３参照）に入り込むため、シールリップ１０と外輪３の間に潤滑油が浸入しやすく、シールリップ１０の摺接部（ここでは図３に示す突起１５と外輪３の間）に油膜が形成されやすい。特に、シールリップ１０を内輪２に摺接させるのではなく、外輪３に摺接させる構成としているので、シールリップ１０の摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、シールリップ１０の摺接部に効果的に油膜を形成することが可能となっている。そのため、シールリップ１０の摺接部の摩擦係数が低下し、シールトルクを小さく抑えることができる。

また、このシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油が、突起１５に隣接して形成される隙間１８を介して、シールリップ１０と外輪３の間を通過することにより、シールリップ１０と外輪３の間の摩擦熱が放熱される。そのため、軸受の温度上昇を抑えることが可能である。また、シールリップ１０の摺接部に突起１５が設けられているので、シールリップ１０の吸着現象も防止することが可能となっている。

また、このシール付軸受１は、図４に示すように、軸受回転時に突起１５の油案内面１６に沿ってくさび状隙間１７の広大側から狭小側に案内される潤滑油Ｌの圧力によって、シールリップ１０と外輪３の間の潤滑状態が流体潤滑状態となるようにしている。そのため、シールリップ１０の摺動部の摩擦を飛躍的に低減することが可能となり、シールトルクの大きさを極めて低く抑えることが可能となっている。特に、シールリップ１０を内輪２に摺接させるのではなく、外輪３に摺接させる構成としているので、シールリップ１０の摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、効果的に流体潤滑状態を実現することが可能となっている。また、シールリップ１０と外輪３の間の摩擦熱が発生しにくいため、潤滑油Ｌの温度上昇を効果的に抑制することが可能となっている。そのため、温度上昇による潤滑油Ｌの粘性低下が抑えられ、軸受回転時に、シールリップ１０とシール摺接面１４の間の潤滑状態を効果的に維持することが可能となっている。

突起１５は、シールリップ１０の外周に１つだけ設けることも可能であるが、このシール付軸受１では、突起１５をシールリップ１０の外周に周方向に間隔をおいて複数設けているので、シールリップ１０と外輪３の間に、全周にわたって潤滑油が浸入しやすくなり、より効果的にシールトルクを低減することが可能となっている。また、軸受の温度上昇およびシールリップ１０の吸着現象をより効果的に防止することが可能となっている。

このシール付軸受１は、図３に示す突起１５の高さＨが１０μｍ以上とされているので、シールリップ１０と外輪３の間に効果的に潤滑油を導入することが可能である。また、突起１５の高さＨが５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下）とされているので、異物がシールリップ１０と外輪３の間を通って軸受の内部に侵入するのを効果的に防止することが可能となっている。

上記実施形態では、自動車のトランスミッションの回転軸を回転可能に支持する転がり軸受として使用されるシール付軸受１を例に挙げて説明したが、この発明は、自動車のディファレンシャルギヤ、等速ジョイント、プロペラシャフト、ターボチャージャ、ハブ等の回転部や、工作機械、風力発電機の回転部に使用するシール付軸受１にも適用することが可能である。

上記実施形態では、転動体として玉５を使用する形式の軸受を例に挙げて説明したが、この発明は、円筒ころまたは円すいころを転動体として使用する形式の軸受に適用してもよい。

上記実施形態では、環状空間４の両側にシール部材７を設けたシール付軸受１を例に挙げて説明したが、シール部材７は、環状空間４の片側にのみ設けるようにしてもよい。

図６〜図９に、この発明の第２実施形態を示す。第１実施形態に対応する部分は同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、外輪３のシールリップ１０に対する摺接部には、油溝２０が設けられている。油溝２０は、外輪３の内周の軌道溝１３の軸方向両側に形成されたシール摺接面１４を、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して交差する方向（ここでは軸方向と平行な方向）に延びるように形成されている（図１０参照）。

図８に示すように、油溝２０は、周方向に間隔をおいて複数設けられている。各油溝２０は、軸方向に直交する平面に沿った断面において、径方向外方に向かって凸の円弧状となるように形成されている。油溝２０の深さＤは、１０〜５０μｍ（好ましくは１０〜３０μｍ）である。なお、図では油溝２０の深さＤを誇張して示したが、実際の油溝２０の深さＤは０．１ｍｍ未満の極めて微小なものである。

図９に示すように、油溝２０の内面には、外輪３の軸方向に直交する平面に沿った断面において、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して傾斜した油案内面１６が設けられ、この油案内面１６とシールリップ１０の間にくさび状隙間１７が形成されている。くさび状隙間１７は、シールリップ１０の摺接部（ここでは、シールリップ１０が外輪３の内周の油溝２０以外の領域と接触している部分）に向かって次第に狭まるくさび状の隙間である。そして、シール部材７と外輪３が相対回転したときに、油溝２０の内部の潤滑油Ｌが、油案内面１６に沿ってくさび状隙間１７の広大側から狭小側に誘導され、このとき潤滑油Ｌがシールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力を発生し、これにより、シールリップ１０と外輪３の油溝２０以外の部分との間の潤滑状態が流体潤滑状態となるようになっている。

ここで、図９に示すように、油案内面１６は、外輪３の軸方向に直交する平面に沿った断面形状が凸円弧状の湾曲面となるように形成すると好ましい。このようにすると、くさび状隙間１７のくさび角度が広大側から狭小側に向かって次第に小さくなることから、シールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力をより効果的に発生することが可能となり、シールリップ１０の摺動部の潤滑状態を、より確実に流体潤滑状態とすることが可能となる。断面凸円弧状の油案内面１６は、外輪３の内周のシール摺接面１４に滑らかに接続している。

第２実施形態のシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油が油溝２０に入り込むため、シールリップ１０と外輪３の間に潤滑油が浸入しやすく、シールリップ１０の摺接部（ここでは図８に示すシールリップ１０と外輪３の内周の油溝２０以外の領域との間）に油膜が形成されやすい。特に、シールリップ１０を内輪２に摺接させるのではなく、外輪３に摺接させる構成としているので、シールリップ１０の摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、シールリップ１０の摺接部に効果的に油膜を形成することが可能となっている。そのため、シールリップ１０の摺接部の摩擦係数が低下し、シールトルクを小さく抑えることができる。

また、このシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油が、油溝２０を介して、シールリップ１０と外輪３の間を通過することにより、シールリップ１０と外輪３の間の摩擦熱が放熱される。そのため、軸受の温度上昇を抑えることが可能である。また、外輪３のシールリップ１０に対する摺接部に油溝２０が設けられているので、シールリップ１０の吸着現象も防止することが可能となっている。

油溝２０は、外輪３の内周に１つだけ設けることも可能であるが、このシール付軸受１では、油溝２０を外輪３の内周に周方向に間隔をおいて複数設けているので、シールリップ１０と外輪３の間に、全周にわたって潤滑油が浸入しやすくなり、より効果的にシールトルクを低減することが可能となっている。また、軸受の温度上昇およびシールリップ１０の吸着現象をより効果的に防止することが可能となっている。

このシール付軸受１は、図８に示す油溝２０の深さＤが１０μｍ以上とされているので、シールリップ１０と外輪３の間に効果的に潤滑油を導入することが可能である。また、油溝２０の深さＤが５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下）とされているので、異物がシールリップ１０と外輪３の間を通って軸受の内部に侵入するのを効果的に防止することが可能となっている。

油溝２０は、図１１、図１２に示すように、外輪３の軸方向と平行な方向に対し斜めに延びるように形成してもよい。このようにすると、図１０に示すように油溝２０を外輪３の軸方向と平行に延びるように形成するよりも、油溝２０の長さが長くなる。そのため、油溝２０内の潤滑油がシールリップ１０と外輪３の間に入りやすくなり、より効果的にシールトルクを抑えることが可能となる。なお、図１１は、油溝２０を左右対称に設けた例を示し、図１２は、油溝２０を左右とも同じ方向となるように設けた例を示す。

また、図１１、図１２に示すように、油溝２０を外輪３の軸方向と平行な方向に対し斜めに延びるように形成すると、その油溝２０と長手方向に直交する断面形状が同一の油溝２０を、図１０に示すように外輪３の軸方向と平行な方向に形成するよりも、外輪３の軸方向に直交する平面に沿った断面でのくさび状隙間１７（図９参照）のくさび角が小さくなるため、シールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力をより効果的に発生することが可能となり、シールリップ１０と外輪３の間の潤滑状態を、より確実に流体潤滑状態とすることが可能となる。

図１３に示すように、外輪３は、外輪本体３Ａと金属リング３Ｂとを組み合わせて構成することができる。外輪本体３Ａの内周には、玉５が転がり接触する軌道溝１３と、軌道溝１３に近い側から遠い側に向かって大径となる段差部１９とが形成されている。金属リング３Ｂの内周には、油溝２０が形成されている。油溝２０は、金属リング３Ｂの内周に軸方向の一端から他端まで連続するように形成されている。金属リング３Ｂは、外輪本体３Ａの段差部１９に装着されている。このようにすると、金属リング３Ｂを外輪本体３Ａに装着する前の状態で油溝２０を加工することができるので、油溝２０の加工が容易であり、軸受の製造コストを低減することが可能となる。金属リング３Ｂの材質は、例えば、鉄である。

図１４〜図１６に、この発明の第３実施形態を示す。第２実施形態に対応する部分は同一の符号を付して説明を省略する。

図１４に示すように、外輪３のシールリップ１０に対する摺接部には、突起１５が設けられている。突起１５は、外輪３の内周に、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して交差する方向（軸方向と平行な方向）に延びるように形成されている。

図１５に示すように、突起１５は、周方向に間隔をおいて複数設けられている。各突起１５は、軸方向に直交する平面に沿った断面において、径方向内方に向かって凸の円弧状となるように形成されている。突起１５の高さＨは、１０〜５０μｍ（好ましくは１０〜３０μｍ）である。なお、図では突起１５の高さＨを誇張して示したが、実際の突起１５の高さＨは０．１ｍｍ未満の極めて微小なものである。

図１６に示すように、突起１５の表面には、軸方向に直交する平面に沿った断面において、外輪３とシールリップ１０の摺動方向（周方向）に対して傾斜した油案内面１６が設けられ、この油案内面１６とシールリップ１０の間にくさび状隙間１７が形成されている。くさび状隙間１７は、シールリップ１０の摺接部（ここでは、シールリップ１０が外輪３の突起１５の先端と接触している部分）に向かって次第に狭まるくさび状の隙間である。そして、シール部材７と外輪３が相対回転したときに、周方向に隣り合う突起１５同士の間に形成される隙間１８の内部の潤滑油Ｌが、油案内面１６に沿ってくさび状隙間１７の広大側から狭小側に誘導され、このとき潤滑油Ｌがシールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力を発生し、これにより、シールリップ１０と外輪３の突起１５の部分との間の潤滑状態が流体潤滑状態となるようになっている。

ここで、図１６に示すように、油案内面１６は、軸方向に直交する平面に沿った断面形状が凸円弧状の湾曲面となるように形成すると好ましい。このようにすると、くさび状隙間１７のくさび角度が広大側から狭小側に向かって次第に小さくなることから、シールリップ１０と外輪３の間を半径方向に引き離す方向の圧力をより効果的に発生することが可能となり、シールリップ１０の摺動部の潤滑状態を、より確実に流体潤滑状態とすることが可能となる。

第３実施形態のシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油が、突起１５に隣接して形成される隙間１８（すなわち、周方向に隣り合う突起１５同士の間に形成される隙間１８、図１５参照）に入り込むため、シールリップ１０と外輪３の間に潤滑油が浸入しやすく、シールリップ１０の摺接部（ここでは図１５に示すシールリップ１０と外輪３の内周の突起１５との間）に油膜が形成されやすい。特に、シールリップ１０を内輪２に摺接させるのではなく、外輪３に摺接させる構成としているので、シールリップ１０の摺動速度を確保しやすく、軸受の回転数が低い状態においても、シールリップ１０の摺接部に効果的に油膜を形成することが可能となっている。そのため、シールリップ１０の摺接部の摩擦係数が低下し、シールトルクを小さく抑えることができる。

また、このシール付軸受１は、外部から供給される潤滑油が、突起１５に隣接して形成される隙間１８を介して、シールリップ１０と外輪３の間を通過することにより、シールリップ１０と外輪３の間の摩擦熱が放熱される。そのため、軸受の温度上昇を抑えることが可能である。また、外輪３のシールリップ１０に対する摺接部に突起１５が設けられているので、シールリップ１０の吸着現象も防止することが可能となっている。

突起１５は、外輪３の内周に１つだけ設けることも可能であるが、このシール付軸受１では、突起１５を外輪３の内周に周方向に間隔をおいて複数設けているので、シールリップ１０と外輪３の間に、全周にわたって潤滑油が浸入しやすくなり、より効果的にシールトルクを低減することが可能となっている。また、軸受の温度上昇およびシールリップ１０の吸着現象をより効果的に防止することが可能となっている。

このシール付軸受１は、突起１５の高さＨが１０μｍ以上とされているので、シールリップ１０と外輪３の間に効果的に潤滑油を導入することが可能である。また、突起１５の高さＨが５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下）とされているので、異物がシールリップ１０と外輪３の間を通って軸受の内部に侵入するのを効果的に防止することが可能となっている。

突起１５は、図１１、図１２に示す油溝２０と同様に、外輪３の軸方向と平行な方向に対し斜めに延びるように形成してもよい。このようにすると、図１０に示す油溝２０と同様に突起１５を外輪３の軸方向と平行に延びるように形成するよりも、突起１５の長さが長くなる。そのため、突起１５に隣接して形成される隙間１８内の潤滑油がシールリップ１０と外輪３の間に入りやすくなり、より効果的にシールトルクを抑えることが可能となる。

図１７に示すように、外輪３は、外輪本体３Ａと金属リング３Ｂとを組み合わせて構成することができる。外輪本体３Ａの内周には、玉５が転がり接触する軌道溝１３と、軌道溝１３に近い側から遠い側に向かって大径となる段差部１９とが形成されている。金属リング３Ｂの内周には、突起１５が形成されている。金属リング３Ｂは、外輪本体３Ａの段差部１９に装着されている。このようにすると、金属リング３Ｂを外輪本体３Ａに装着する前の状態で突起１５を加工することができるので、突起１５の加工が容易であり、軸受の製造コストを低減することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ シール付軸受
２ 内輪
３ 外輪
３Ａ 外輪本体
３Ｂ 金属リング
４ 環状空間
５ 玉
７ シール部材
１０ シールリップ
１３ 軌道溝
１５ 突起
１６ 油案内面
１７ くさび状隙間
１９ 段差部
２０ 油溝
３０ 入力軸
３１ 出力軸
Ｌ 潤滑油
Ｈ 突起の高さ
Ｄ 油溝の深さ

Claims (6)

1. 内輪（２）と、
   前記内輪（２）の径方向外側に前記内輪（２）と同軸に設けられた外輪（３）と、
   前記内輪（２）と前記外輪（３）の間に形成される環状空間（４）内に設けられた複数の転動体（５）と、
   前記環状空間（４）の端部開口を塞ぐ環状のシール部材（７）とを有するシール付軸受において、
   前記シール部材（７）の内径側端部は、前記内輪（２）に固定され、
   前記シール部材（７）の外径側端部は、前記外輪（３）に摺接するゴム製のシールリップ（１０）を有し、
   前記シールリップ（１０）の前記外輪（３）に対する摺接部または前記外輪（３）の前記シールリップ（１０）に対する摺接部に、前記外輪（３）と前記シールリップ（１０）の摺動方向に対して交差する方向に横切って延びる突起（１５）または油溝（２０）が設けられており、
   前記突起（１５）または油溝（２０）は、軸方向に直交する平面に沿った断面においてシールリップ（１０）の摺接部に向かって次第に狭まるくさび状隙間（１７）を形成する油案内面（１６）を有し、
   前記油案内面（１６）は、軸方向に直交する平面に沿った断面形状が凸円弧状の湾曲面であり、
   前記油案内面（１６）に沿って前記くさび状隙間（１７）の広大側から狭小側に案内される潤滑油（Ｌ）の圧力によって、前記シールリップ（１０）と前記外輪（３）の間の潤滑状態を流体潤滑状態とすることを特徴とするシール付軸受。
2. 前記突起（１５）または油溝（２０）は、周方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１に記載のシール付軸受。
3. 前記突起（１５）の高さ（Ｈ）または前記油溝（２０）の深さ（Ｄ）が、１０〜５０μｍの範囲に設定されている請求項１または２に記載のシール付軸受。
4. 前記突起（１５）または油溝（２０）は、軸方向と平行な方向に対し斜めに延びるように形成されている請求項１から３のいずれかに記載のシール付軸受。
5. 前記外輪は、
   前記転動体（５）が転がり接触する軌道溝（１３）と、前記軌道溝（１３）に近い側から遠い側に向かって大径となる段差部（１９）とを内周に有する外輪本体（３Ａ）と、
   前記外輪本体（３Ａ）の段差部（１９）に装着され、前記突起（１５）または油溝（２０）を内周に有する金属リング（３Ｂ）とを有する請求項１から４のいずれかに記載のシール付軸受。
6. 自動車のトランスミッションの回転軸（３０，３１）を回転可能に支持する転がり軸受として使用される請求項１から５のいずれかに記載のシール付軸受。

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