JP2007010114A - トランスミッション用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができるトランスミッション用転がり軸受を提供すること。
【解決手段】 内輪１１、外輪１４及び転動体１７の少なくともいずれかにオイルプレーティングが施され、シール先端部、内輪１１の外周面１２、外輪１４の内周面１５に撥油膜２２，２６を形成するとともに、転動体１７が、素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％以上の鋼を用いて焼入れを行った後に、２００〜３００℃の高温焼戻しを施したトランスミッション用転がり軸受１０。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歯車変速機等のトランスミッションに用いられる防塵性および低トルク特性が要求されるトランスミッション用転がり軸受に関する。

従来、歯車変速機等のトランスミッションには、複数本の回転軸や多くの歯車（ギア）が組み込まれている。これら回転軸や歯車は、玉軸受や円筒ころ軸受等の転がり軸受によりハウジングや支持軸に対し回転自在に支持されている。

一般的に、トランスミッション用転がり軸受は軸受空間を密封しない開放型が使用されているが、この様な変速機の内部には、運転時に上記歯車の噛み合い部分で発生する摩耗粉等、異物が多く存在している。そして、この様な異物が上記転がり軸受内に浸入すると、この異物により転がり接触部の表面に圧痕が形成され、この圧痕に基づいて、この表面が疲労、剥離（フレーキング）して破損に至り易くなる。

従来のトランスミッション用転がり軸受の一例として、圧痕のつき難い新材料を用いたり、熱処理を施したりすることにより、圧痕の形成を回避しようとする転がり軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のトランスミッション用転がり軸受の他の一例として、密封板を装着した転がり軸受が知られている（例えば、特許文献２参照）。

図８に示すように、特許文献２に開示されたトランスミッション用転がり軸受８０は、代表的な歯車変速機のひとつである自動車用トランスミッション等の、金属系の異物が多く存在する環境で使用される転がり軸受であり、外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道８２を有する内輪８１と、内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道８４を有して内輪８１と同心に配置された外輪８３と、内輪軌道８２と外輪軌道８４との間に転動自在に配置された複数個の玉８５とを備える。これら複数個の玉８５は、保持器８６に設けられた複数のポケット８７内に、１個ずつ転動自在に保持されている。

また、トランスミッション用転がり軸受８０は、外輪８３の両端部内周面にそれぞれ全周に亙って設けられた係止溝８８，８８に、密封板８９，８９の外周縁部を係止している。そして、密封板８９，８９に有するシールリップ９０，９０の先端縁部を、内輪８１の両端部外周面に形成したシール溝９１，９１の内側壁面９２，９２に摺接させている。

このようなトランスミッション用転がり軸受８０は、各玉８５の転動に基づき、内輪８１を外嵌固定した軸部材（不図示）と、外輪８３を内嵌固定した外方部材（不図示）との相対回転を許容する。そして、外輪８３の両端部内周面に、それぞれの外周縁を係止した１対の密封板８９，８９は、外部に浮遊する塵芥、オイル、水等の異物が各玉８５を配置した軸受空間９３内に浸入しないようにする。

また、従来のトランスミッション用転がり軸受の他の一例として、組み立て時に充填する潤滑油量を最小限に絞り、且つ、運転開始後において潤滑油を安定して供給するために、内輪・外輪に微量の潤滑油を塗布する、所謂、オイルプレーティング処理を施した転がり軸受が知られている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、従来のトランスミッション用転がり軸受の他の一例として、潤滑油を含浸させた保持器と内輪・外輪の軌道面の塗布潤滑油によって潤滑する転がり軸受が知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開平１１−８０８３８号公報 特開２００２−３２７７６１号公報 特開昭６４−０４６０１１号公報 特開２０００−２３４６２５号公報

ところが、上記特許文献１では、材料の製作に伴う設備の新設や、熱処理に掛かるコストがかかるという問題があり、実現がし難かった。

また、上記特許文献２では、軸受内部の密封性を高めるためにシールリップ９０の先端縁部と、内輪８１の両端部外周面に形成したシール溝９１の内側壁面９２とが摺接しているため、これらの摩擦が軸受全体のトルクを増大させ、結果として、トランスミッションのエネルギー効率が低下してしまうという問題がある。これに対して、上記の摩擦を排除するためにシールを非接触型にすると、軸受外部の潤滑油やコンタミネーションなどの異物が軸受空間に浸入することにより軸受寿命の低下を招く虞がある。

また、上記特許文献３及び特許文献４では、歯車変速機の内部においては、潤滑油が激しく流動しているために軸受内部へ油が浸入してしまい、その結果、オイルプレーティングを施しても低トルク効果及びトルク変動抑制効果を期待できず、さらに、希少潤滑であるために、早期に焼付き損傷を起す虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断することで寿命低下を防止し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることで軸受全体のトルクを低下させ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができるトランスミッション用転がり軸受を提供することにある。

１）本発明に係るトランスミッション用転がり軸受は、外周面に内輪軌道をもつ内輪と、内周面に外輪軌道をもつ外輪と、これら内輪軌道及び外輪軌道の間に転動自在に配置された転動体と、基端部が前記転動体に対して軸方向両側に装着され、先端部が前記内輪の外周面若しくは前記外輪の内周面のいずれか一方と互いに非接触に近接対向するシール板と、を具備するトランスミッション用転がり軸受であって、
前記内輪軌道、前記外輪軌道及び前記転動体の少なくともいずれか一つにオイルプレーティングが施され、前記シール先端部、若しくは該シール先端部と対向する前記内輪の外周面若しくは前記外輪の内周面の少なくとも一方に撥油膜を形成するとともに、少なくとも前記転動体が、素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％以上の鋼を用いて焼入れを行った後に、２００〜３００℃の高温焼戻しを施したことを特徴としている。

ここで、オイルプレーティングとしては、例えば鉱油や炭化水素系潤滑剤、脂肪酸エステル系潤滑剤、弗素系潤滑剤、シリコーン系潤滑剤等を、適当な溶剤（例えば、石油ベンジン、白灯油）に溶解させた液中に浸漬して溶剤を蒸発させたり、前記液を軸受に直接噴霧させたりするなどして実施される。

また、撥油剤を付着させて形成した撥油膜は、例えば、弗素系ポリマーで形成できる。すなわち、撥油性にはオイルプレーティング及び外部の潤滑剤で濡らされにくい成分を含んでいる。撥油性皮膜は、所定の部分に撥油膜を塗布することにより形成してもよい。必要に応じて、撥油剤を溶剤（例えば代替フロンや弗素系溶剤）で希釈して塗布すると、薄く均一な被膜を得ることができる。

上記１）に記載の発明によれば、軸受外部に存在する潤滑油は、シール板の先端部、内輪の外周面及び外輪の内周面の少なくともいずれか一つの表面に付着された撥油膜によって潤滑油が濡らされにくくなるために、軸受空間へ浸入しない。それにより、軸受の潤滑はオイルプレーティングによる微少量の油のみが担うこととなり、軸がり摩擦が減少する。また、潤滑油が微少量であるから攪拌抵抗も減少し、これらの結果、軸受トルクが低減される。さらに、微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。そして、転動体の素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％の鋼を用いて焼入れを行い、２００〜３００℃の高温で焼戻し処理を施すことによって、相手部材である内輪の内輪軌道及び外輪の外輪軌道における表面疲労を抑制することができる。従って、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができ、転動体の寿命を延ばして延命を図ることができる。

本発明のトランスミッション用転がり軸受によれば、コストがかかる、エネルギー効率を低下させる、低トルク効果及びトルク変動抑制効果を期待できない、という問題を解消でき、これにより、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができるという効果が得られる。

以下、本発明に係る複数の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第１実施形態の断面図、図２は図１に示すトランスミッション用転がり軸受の部分拡大図、図３は本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第２実施形態の断面図、図４は図３に示すトランスミッション用転がり軸受の部分拡大図、図５は本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第３実施形態の断面図、図６は本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の焼付き性能試験の結果表である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態であるトランスミッション用転がり軸受１０は、外周面１２に内輪軌道１３をもつ内輪１１と、内周面１５に外輪軌道１６をもつ外輪１４と、これら内輪軌道１３及び外輪軌道１６の間に転動自在に配置された複数の転動体である玉１７と、玉１７に対して軸方向両側において、基端部である外周縁部が外輪１４の内周面に嵌着され、先端部である内周縁部が内輪１１の外周面１２の近傍まで延出した一対の環状のシール板１８，１８と、から構成されており、自動車用トランスミッション等の歯車変速機に組み込まれる。

また、トランスミッション用転がり軸受１０は保持器１９を有し、この保持器１９は、円周方向に等間隔に形成されたポケット２０内に玉１７を転動自在に保持している。この場合の保持器１９は波形プレス保持器である。

内輪１１は、外周面１２の軸方向中央部に深溝型の内輪軌道１３を配置しており、この内輪軌道１３の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２１が形成されている。そして、内輪１１は、外周面１２の軸方向両端部に撥油膜２２が形成されている。この撥油膜２２には、オイルプレーティング及び外部の潤滑油で濡らされにくい成分を含んでいる。

外輪１４は、内周面１５の軸方向中央部に深溝型の外輪軌道１６を配置しており、この外輪軌道１６の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２３が形成されている。そして、外輪１４は、内周面１５の軸方向両端部寄りに、シール板１８，１８を取り付けるための係止溝であるシール板固定部２４，２４を有する。

玉１７は、表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２５が形成されている。玉１７は、素材として、Ｓｉを０．５重量％以上２．０重量％以下含有する鋼を用い、表面窒素濃度が０．２重量％以上となるように浸炭窒化処理が施された後に、さらに高温焼戻しが施されている。また、玉１７は、表面部の残留オーステナイト量が、２０体積％以下である。また、玉１７は、高温焼き戻しが、２００〜３００℃の範囲である。そして、玉１７は、表面粗さが、内輪１１の内輪軌道１３と外輪１４の外輪軌道１６との表面粗さよりも小さい。さらに、玉１７は、表面部のＮ濃度が、０．２〜２．０重量％である。これにより、内輪１１の内輪軌道１３と外輪１４の外輪軌道１６との摩擦を低減させて相手部材表面の損傷が軽減され、その結果、転がり軸受１０の寿命を延長することができる。

玉１７に高窒素浸炭窒化処理を施す理由としては、玉１７と各軌道１３，１６との間での摩擦を低コストで低減することができるからである。各軌道１３，１６に使用しようとすると、内輪１１および外輪１４のいずれにも高窒素浸炭窒化処理を施す必要が生ずるためにコスト高になって好ましくない。内輪１１および外輪１４には、それらの負荷圏で繰り返しせん断応力が負荷されるために、異物混入下やすべりが起こり易い環境で使用する場合に残留オーステナイト量が必要になる。ただし、高速で使用されることにより焼付きが起こり易い場合等では、残留オーステナイト量が少ない方が耐焼付き性は良好になる。

以上のことから、玉１７に使用するのが効果的であり、内輪１１および外輪１４に使用する熱処理は、環境に応じて変更する必要がある。勿論、内輪１１および外輪１４に使用しても良いことは言うまでもない。

シール板１８は、内外輪１１，１４の間に玉１７が装着された後に、その外周縁部が外輪１４のシール板固定部２４に装着固定されることにより、その内周縁部が内輪１１の外周面１２に近接される非接触タイプである。シール板１８は、非接触タイプであるために、内輪１１に接触する接触タイプと比べてシールトルクが排除されるので、軸受全体のトルクを低減することができる。そして、シール板１８は、内輪１１の外周面１２における撥油膜２２に対向する内周縁部に撥油膜２６が形成されている。

ここで、内輪１１の内輪軌道１３と、外輪１４の外輪軌道１６と、玉１７の表面部と、に施されたオイルプレーティング層２１，２３，２５は、例えば鉱油や炭化水素系潤滑剤、脂肪酸エステル系潤滑剤、弗素系潤滑剤、シリコーン系潤滑剤等を、適当な溶剤（例えば、石油ベンジン、白灯油）に溶解させた液中に浸漬して溶剤を蒸発させたり、前記液を軸受に直接噴霧させたりするなどして実施されるものである。オイルプレーティングにおける潤滑油の付着量は特に制限されることはなく、軸受に潤滑性を付与できる程度であればよい。なお、オイルプレーティングは、内輪軌道１３、外輪軌道１６及び玉１７のすべてに施すことが望ましいが、いずれか１つに施してもよい。

また、内輪１１の外周面１２における軸方向両端部に形成された撥油膜２２と、シール板１８の内周縁部に形成された撥油膜２６としては、例えば、弗素系ポリマーで形成された潤滑油を撥油可能な皮膜である。撥油膜２２，２６は、必要に応じて、撥油剤を溶剤（例えば代替フロンや弗素系溶剤）で希釈して塗布することにより、薄く均一な被膜を得ることができる。なお、撥油剤を付着させる部分は、内輪１１の外周面１２と、シール板１８の内周縁部である非接触部分の対向面のいずれか一方であれば足りるが、両方に付着させておくのが望ましい。また、転がり接触面である、玉１７の転動面、内輪軌道１３や外輪軌道１６以外の部分であれば、特に制約なく塗布してよい。

図２に示すように、トランスミッション用転がり軸受１０は、内輪１１の外周面１２における軸方向両端部と、シール板１８の内周縁部と、に形成された撥油膜２２，２６によって、軸受外部に存在する潤滑油２７が弾かれて、これら部分に付着しないために、潤滑油２７は軸受空間へ浸入することがない。それにより、軸受の潤滑は、内輪１１の内輪軌道１３と、外輪１４の外輪軌道１６と、玉１７と、に施されたオイルプレーティング層２１，２３，２５による微少量の油のみが担うこととなり、転がり摩擦が減少する。また、潤滑油が微少量であるから撹拌抵抗も減少し、これらの結果、軸受トルクが低減される。

このようなトランスミッション用転がり軸受１０における玉１７の素材としてのＳｉは、素材のマトリックスを強化する元素であって、製鋼時の脱酸剤として必要な元素であるが、鋼の焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であり、また鋼に浸炭窒化処理を施す場合に表面部の窒素濃度を高くする作用がある元素である。これを踏まえて、玉１７の素材に、Ｓｉ含有量が０．５〜１．５重量％以上の鋼を用いて、焼入れを行った後に、２００〜３００℃の高温で焼戻し処理を施すことによって、相手部材の表面疲労を抑制する効果が得られる。ここで、Ｓｉ含有量の下限は、０．５重量％とする。その効果を得るために好ましいＳｉ含有量の下限は０．８重量％である。また、過剰に含有すると、素材の被削性を低下させ、素材の冷間加工性が著しく低下してコストの増大を招く恐れがあり、１．５重量％を超えると素材加工工程で生産性を阻害する虞がある。そのため、Ｓｉ含有量の上限は１．５重量％とすることが望ましい。

玉１７は、焼戻し温度が低すぎると、相手部材の寿命を延長する効果が十分に得られなくなるために、２００〜２７０℃の範囲として、焼戻し温度の下限は２００℃とする。好ましくは、表面部の残留オーステナイト量が２０体積％未満となるように焼戻し温度を高くし、より好ましくは、表面部の残留オーステナイト量が１８体積％以下となるよう焼戻し温度を選定すると、相手部材の寿命をより効果的に延長することができる。一方、焼戻し温度を高くし過ぎると、硬さの低下及び残留オーステナイト量の不足によって寿命が低下し、返って軸受としての寿命が低下してしまうため、焼戻し温度の上限は２７０℃とする。このとき、玉１７の寿命低下によって軸受としての寿命が低下することを防止するためには、焼戻し温度を選定して表面部の残留オーステナイト量が７体積％以上とすることが好ましい。

さらに、玉１７は、表面のＮ濃度を高くするほど相手部材の損傷を軽減する効果が高くなるため、表面Ｎ濃度の下限を０．２重量％以上とすることが好ましく、より好ましくは、０．５重量％以上とする。しかしながら、あまりにＮ濃度を高くしすぎると、脆弱な窒化層が形成されて、返って軸受としての寿命待性が低下する恐れがあるため、上限は２．０重量％とすることが望ましい。

また、浸炭窒化処理によってＮと同時に添加される表面部のＣの濃度については、転動部材として必要とされている表面硬さ６５０ＨＶの硬さが得られるように調整する必要がある。このため、表面部Ｃ濃度とＮ濃度の合計が０．８重量％以下となるようにＣ濃度を調整することが好ましい。より好ましくは表面部のＣ濃度をあまりにも高くし過ぎると、粗大な炭化物が析出して、玉１７そのものの寿命特性が低下してしまう恐れがあるため、上限を２．５重量％とすることが好ましく、より好ましくは２．０重量％以下とする。尚、相手部材の損傷低減の為には、金属接触が起こる表面の残留オーステナイト量や窒素濃度、あるいは炭素濃度が重要であり、本発明における表面部とは、最表面から少なくとも１μｍの範囲を意味する。

次に、玉１７の素材として選択される元素における各数値の臨界的意義について説明する。

素材のＣ含有量０．５〜１．５重量％について、Ｃは基地をマルテンサイト化することにより強度を増加させるために必要な元素である。本発明の表面部においては、浸炭窒化処理によってＮと同時にＣを添加することが可能であるために、素材のＣ含有量は、完成状態での玉１７の心部が必要な強度を確保できる量であれば良いので、Ｃ含有量の下限を０．３重量％以上とする。より好ましくは、玉１７の心部硬さとしては、６５０ＨＶ以上とすることが望ましく、Ｃ含有量の下限を０．８重量％以上とすることが好ましい。

しかしながら、素材のＣ含有量が余りに多すぎると、製鋼の段階で粗大な炭化物が生成して転動疲労特性を低下させる恐れがあるため、上限は１．５重量％とする。

素材のＭｎ含有量について、Ｍｎは、製鋼時の脱酸剤および脱硫剤として必要な元素であり、その効果を十分に得るためには、０．２０重量％以上含有することが好ましい。また、Ｍｎは、焼入れ性の向上に有効な元素でもあるため、０．２５重量％以上含有することがより好ましい。

しかしながら、その含有量をあまりに高くし過ぎると、非金属介在物が多くなり過ぎて寿命特性が低下する恐れがあり、また、素材の鍛造性および被削性等の機械加工性が低下するため、Ｍｎ含有量の上限は２．０重量％とする。

素材のＣｒ含有量について、Ｃｒは、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であり、基地を強化して転動疲労寿命特性を向上する作用がある。また、微細で高硬度な炭化物や炭窒化物を形成して、耐摩耗性を向上する働きもある。さらに、浸炭窒化層のＣ濃度を高める作用があり、浸炭窒化特性の向上にも有効な元素である。これらの作用・効果を十分に発揮させるためには、Ｃｒ含有量の下限を０．５重量％とする。

しかしながら、多量に添加してもその効果が飽和してしまうばかりか、表面に不動体膜を形成することにより、返って浸炭窒化特性を阻害する恐れがあるため、Ｃｒ含有量の上限は２．０重量％とすることが好ましい。

素材のＯ含有量について、Ｏは、転動疲労寿命特性に有害な酸化物系の非金属介在物を形成するため、極力その含有量を低くする必要があり、含有量の上限を１２ｐｐｍとすることが好ましい。より好ましくは、９ｐｐｍ以下とする。

尚、上記合金元素以外にも、製鋼上不可避な量の不純物元素(例えばＰ，Ｓ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｖ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ等)が含まれることは言うまでもない。また、ＭｏやＶ等の炭化物形成元素は、浸炭窒化処理によって微細で高硬度な炭窒化物を形成して耐摩耗性の向上に有効であるため、コストが許す限り微量に添加しても良いが、添加量上限は合計で２．０重量％以下とすることが好ましい。

また、玉１７の効果だけではなく、内輪１１と外輪１４との組合せにおいても長寿命化が図れることを見出した。表面損傷を低減するには、内外輪１１，１４の残留オーステナイトと硬さを増加することが効果的である。残留オーステナイトは圧痕縁での応力緩和に有効に働き、硬さは耐摩耗性や耐圧痕性に効果的であるため、内外輪１１，１４には浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことが好ましい。しかしながら、浸炭処理は浸炭窒化処理と異なり、窒化物を形成しないために、浸炭窒化処理と比較して硬さが得られないため、より好ましくは浸炭窒化処理を施すことが効果的である。

上述したトランスミッション用転がり軸受１０によれば、軸受外部に存在する潤滑油２７は、シール板１８の先端部と、内輪１１の外周面１２と、の表面に付着された撥油膜２２，２６によって潤滑油２７が濡らされにくくなるために、軸受空間へ浸入しない。それにより、軸受の潤滑はオイルプレーティングによる微少量の油のみが担うこととなり、転がり摩擦が減少する。また、潤滑油が微小量であるから撹拌抵抗も減少し、これらの結果、軸受トルクが低減される。さらに、微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。

そして、玉１７の素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％の鋼を用いて焼入れを行い、２００〜３００℃の高温で焼戻し処理を施すことによって、相手部材である内輪１１の内輪軌道１３及び外輪１４の外輪軌道１６における表面疲労を抑制することができる。従って、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油２７で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜２２，２６によって軸受外部の潤滑油２７を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。

次に、図３，図４を参照して、本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以下の各実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号または相当符号を付することにより、説明を簡略化或いは省略する。

図３に示すように、本発明の第２実施形態のトランスミッション用転がり軸受３０は、内輪１１の外周面１２の軸方向両端部寄りに、シール板１８，１８を取り付けるためのシール板固定部３１，３１を有し、シール板１８，１８の外周縁部に撥油膜３２が設けられているとともに、外輪１４の内周面１５に、シール板１８の撥油膜３２に対向して撥油膜３３が設けられている。これら撥油膜３２，３３には、オイルプレーティング及び外部の潤滑油で濡らされにくい成分を含んでいる。

そして、内輪軌道１３の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２１が形成されているとともに、外輪軌道１６の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２３が形成されており、玉１７の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２５が形成されている。

図４に示すように、トランスミッション用転がり軸受３０は、シール板１８の外周縁部と、外輪１４の内周面１５における軸方向両端部と、に形成された撥油性皮膜３２，３３によって、軸受外部に存在する潤滑油２７が弾かれて、これら部分に付着しないために、潤滑油２７は軸受空間へ浸入することがない。それにより、軸受の潤滑は、内輪１１の内輪軌道１３におけるオイルプレーティング層２１と、外輪１４の外輪軌道１６におけるオイルプレーティング層２３と、玉１７のオイルプレーティング層２５と、による微少量の油のみが担うこことなり、転がり摩擦が減少する。また、潤滑油が微少量であるから撹拌抵抗も減少し、これらの結果、軸受トルクが低減される。

トランスミッション用転がり軸受３０によれば、内輪軌道１３，外輪軌道１６，玉１７がオイルプレーティング層２１，２３，２５を有し、互いに非接触に近接対面するシール板１８の外周縁部に撥油膜３２が設けられているとともに、外輪１４の内周面１５に撥油膜３３が設けられているために、軸受外部に存在する潤滑油２７は、シール板１８の外周縁部に形成された撥油膜３２と、外輪１４の内周面１５に形成された撥油膜３３と、により弾かれることによってシール板１８の外周縁部及び外輪１４の内周面１５に付着せずに軸受空間へ浸入しない。それにより、軸受の潤滑は、内輪１１の内輪軌道１３と、外輪１４の外輪軌道１６と、玉１７と、に施されたオイルプレーティングによる微少量の油のみが担うこととなり、転がり摩擦が減少する。

また、潤滑油が微少量であるから撹拌抵抗も減少し、これらの結果、軸受トルクが低減される。さらに、微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。そして、玉１７の素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％の鋼を用いて焼入れを行い、２００〜３００℃の高温で焼戻し処理を施すことによって、相手部材である内輪１１の内輪軌道１３及び外輪１４の外輪軌道１６における表面疲労を抑制することができる。

その結果、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油２７で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜３２，３３によって軸受外部の潤滑油２７を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。

次に、図５を参照して、本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第３実施形態について説明する。

図５に示すように、本発明の第３実施形態のトランスミッション用転がり軸受４０は、外輪１４の内周面１５の軸方向両端部寄りに、シール板１８，１８を取り付けるためのシール板固定部２４，２４を有し、内輪軌道１３の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２１が形成されている。また、外輪軌道１６の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２３が形成されており、玉１７の表面にオイルプレーティングを施したオイルプレーティング層２５が形成されている。

また、トランスミッション用転がり軸受４０は、各シール板１８の内周縁部に、円板形状の本体部４１から軸受内部の方向に折れ曲がって形成された環状の凸部４２を有している。そして、シール板１８の軸方向外側面に撥油膜４３が形成されているとともに凸部４２の内周面に撥油膜４４が形成されている。さらに、内輪１１の外周面１２に撥油膜４５が形成されているとともに内輪１１の端面に撥油膜４６が形成されている。これにより、互いに非接触に近接対面するシール板１８の凸部４２の内周面と、内輪１１の外周面１２と、の間に、シール板１８側の撥油膜４４と、内輪１１側の撥油膜４５と、で軸方向が囲まれたラビリンス隙間４７を形成することができる。これら撥油膜４３，４４，４５，４６には、オイルプレーティング及び外部の潤滑油で濡らされにくい成分を含んでいる。

トランスミッション用転がり軸受４０によれば、軸受外部に存在する潤滑油は、シール板１８の軸方向外側面に形成された撥油膜４３と、互いに非接触で近接対面するシール板１８の凸部４２の内周面に形成された撥油膜４４及び内輪１１の外周面１２に形成された撥油膜４５と、内輪１１の端面に形成された撥油性４６と、によって弾かれることにより、シール板１８の内周縁部と、内輪１１の外周面１２と、内輪１１の端面と、に付着せずに軸受空間へ浸入しない。そして、荷重が負荷されることによって内外輪１１，１４と玉１７とが弾性変形したり、軸受内部の隙間が大きくなったりして非接触部の隙間が大きくなって潤滑油を弾き難くなったとしても、潤滑油を確実に弾くことができる。それにより、軸受外部の潤滑油の浸入防止をより確実なものとすることができるために、軸受内部に軸受外部の潤滑油が浸入することがなくなり、異物による軸受の寿命低下を防止し、オイルプレーティングによる軸受トルク低減を図ることができる。

さらに、微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。そして、玉１７の素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％の鋼を用いて焼入れを行い、２００〜３００℃の高温で焼戻し処理を施すことによって、相手部材である内輪１１の内輪軌道１３及び外輪１４の外輪軌道１６における表面疲労を抑制することができる。その結果、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜４３，４４，４５，４６によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保することができる。

また、トランスミッション用転がり軸受４０によれば、シール板１８の外周縁部に有する円環状の凸部４２が、内輪１１の外周面１２に対向配置されるために、シール板１８の凸部４２と、内輪１１の外周面１２との間にラビリンス隙間４７を確実に形成することができるために、密封性能を、より向上させることができ、シール板１８が非接触となるために、シール摺動によるトルク増大を回避することができる。

（実施例）
次に、図６を参照して、本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の作用・効果を確認するために行った実施例について説明する。なお、比較例として、従来構造をもつＢ１，Ｂ２，Ｂ３の３種類のトランスミッション用転がり軸受相当品を用意し、実施例として、本発明の構造をもつＡ１，Ａ２，Ａ３の３種類のトランスミッション用転がり軸受相当品を用意した。

[焼付き性能試験条件]
試験軸受：６２０６ＶＶ５
アキシアル荷重：５８８０Ｎ
ラジアル荷重：０Ｎ
回転数：１００００ｍｉｎ^−１
[比較例仕様]
Ｓｉ含有量：０．２５％
焼戻し温度：１６０〜１９０℃
残留オーステナイト量：９〜１１％
[実施例仕様]
オイルプレーティング使用油：ギアオイル
撥油剤：弗素系ポリマー
Ｓｉ含有量：０．６％
焼戻し温度：２４０℃
残留オーステナイト量：３％

焼付き性能試験の結果、従来例に相当する、Ｂ１は６時間経過時に、Ｂ２は１時間経過時に、Ｂ３は６時間経過時に、それぞれ１時間経過時から６時間経過時の間で焼付きが確認された。これに対して、本発明に相当する、Ａ１は３５時間以上経過した３６時間経過後に、Ａ２は３０時間以上経過した３１時間経過後に、Ａ３は２０時間以上経過した２４時間経過後まで焼付きを確認することがなかった。

これにより、本発明に係るトランスミッション用転がり軸受が、軸受内部の密封性を維持しつつシールトルクを排除するとともに、潤滑油で濡らされにくい撥油成分を含む撥油膜によって軸受外部の潤滑油を弾いて軸受空間への異物の浸入を遮断し、軸受内部をオイルプレーティングによる潤滑のみとすることにより軸受全体のトルクを低下させることができ、さらに微小量の潤滑油においても十分な耐焼付き性を確保できるからであることがわかる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、シール板としては、非接触タイプのものであれば良く、例えばゴム製、金属製、プラスチック製など、特に制約なく使用することができる。芯金の回りに樹脂を成形したシール板でも良い。

また、第３実施形態において、シール板が内輪に装着固定され、外周縁部が外輪に摺接しない非接触の場合に適用することもできる。もちろん、それらの場合に、凸部は外輪側に形成される。

また、ラビリンス隙間の形状は、図示した形状に限定されることはなく、これらの形状以外でも密封力が得られる範囲で種々の形状にすることができる。

また、トランスミッション用転がり軸受としては、図示したものに限らず、保持器の無いタイプや、ころ軸受等、様々な軸受に本発明を適用しても良い。

本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第１実施形態の断面図である。 図１に示したトランスミッション用転がり軸受の部分拡大図である。 本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第２実施形態の断面図である。 図３に示したトランスミッション用転がり軸受の部分拡大図である。 本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の第３実施形態の断面図である。 本発明に係るトランスミッション用転がり軸受の焼付き性能試験の結果表である。 従来のトランスミッション用転がり軸受の断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０ トランスミッション用転がり軸受
１１ 内輪
１２ 外周面
１３ 内輪軌道
１４ 外輪
１５ 内周面
１６ 外輪軌道
１７ 玉（転動体）
１８ シール板
２１，２３，２５ オイルプレーティング層
２２，２６ 撥油膜
２７ 潤滑油
３２，３３ 撥油膜
４３，４４ 撥油膜
４５，４６ 撥油膜

Claims (1)

1. 外周面に内輪軌道をもつ内輪と、内周面に外輪軌道をもつ外輪と、これら内輪軌道及び外輪軌道の間に転動自在に配置された転動体と、基端部が前記転動体に対して軸方向両側に装着され、先端部が前記内輪の外周面若しくは前記外輪の内周面のいずれか一方と互いに非接触に近接対向するシール板と、を具備するトランスミッション用転がり軸受であって、
   前記内輪軌道、前記外輪軌道及び前記転動体の少なくともいずれか一つにオイルプレーティングが施され、前記シール先端部、若しくは該シール先端部と対向する前記内輪の外周面若しくは前記外輪の内周面の少なくとも一方に撥油膜を形成するとともに、少なくとも前記転動体が、素材にＳｉ含有量が０．５〜１．５重量％以上の鋼を用いて焼入れを行った後に、２００〜３００℃の高温焼戻しを施したことを特徴とするトランスミッション用転がり軸受。

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