JP2003240003A - 軸受用シール、シール付軸受およびハブユニット軸受 - Google Patents

軸受用シール、シール付軸受およびハブユニット軸受

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JP2003240003A JP2002040491A JP2002040491A JP2003240003A JP 2003240003 A JP2003240003 A JP 2003240003A JP 2002040491 A JP2002040491 A JP 2002040491A JP 2002040491 A JP2002040491 A JP 2002040491A JP 2003240003 A JP2003240003 A JP 2003240003A
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labyrinth
bearing
seal
lip
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Toru Takehara
徹 竹原
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日本精工株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内輪と外輪との相対傾きに拘わらず常に最適
なラビリンスが形成されるようにし、もって密閉性能の
向上や摩擦抵抗の低減等を実現した軸受用シール、シー
ル付軸受およびハブユニット軸受を提供する。 【解決手段】 弾性シール77のラビリンス突起83と
スリンガー73のラビリンス曲げ部85との間には、寸
法tのラビリンス87が形成されている。そして、ラビ
リンス曲げ部85が前述した点Pを中心とする半径Rの
凹球面に形成される一方、ラビリンス突起83は同様に
点Pを中心とする半径R−tの凸球面に形成に形成され
ているため、ラビリンス87も点Pを中心とする球面に
沿った円弧状断面を有するものとなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受用シール、シ
ール付軸受およびハブユニット軸受に係り、詳しくは内
輪と外輪との相対傾きに拘わらず常に最適なラビリンス
が形成されるようにし、もって密閉性能の向上や摩擦抵
抗の低減等を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、乗用車のアクスル装置には、ラジ
アル荷重とアキシャル荷重とを負担させるべく、複列ア
ンギュラ玉軸受を組み込んだハブユニット軸受が採用さ
れることが多い。ハブユニット軸受では、雨中走行時に
軸受内に泥水等が浸入することや、軸受内の潤滑剤(一
般にはグリース)が漏洩すること等を防止するべく、内
輪と外輪との間に軸シールが装着される。例えば、図2
3に示した第3世代のハブユニット軸受1では、第2内
輪23と外輪3との間にパッケージ型の軸シール(以
下、パックシールと略称する)63が装着されている。
【0003】図示例のパックシール63は、図24に要
部縦断面を示したように、鋼板等を断面L字形状にプレ
ス成形した芯金75に弾性シール77を加硫接着させた
シール本体71と、鋼板等を断面L字形状にプレス成形
してなるスリンガー73とから構成されている。シール
本体71(芯金75)は外輪3に内嵌・圧入される一
方、スリンガー73は第2内輪23に外嵌・圧入されて
おり、ハブユニット軸受1が回転する際に弾性シール7
7の第1,第2リップ79,81がスリンガー73に摺
接する。
【0004】ところで、パックシール63の密閉性能を
確保するには、泥水等の異物に直接曝される第1リップ
79の緊縮力(すなわち、スリンガー73との接触圧)
を高めることが効果的である。しかしながら、この方法
を採った場合、パックシール63の回転抵抗が増大して
駆動損失が大きくなる他、長期間の運転に伴って第1リ
ップ79が許容限度を超えて摩耗することも避けられな
かった。
【0005】そこで、シール本体とスリンガーとの間に
ラビリンスを形成したパックシールが、特開昭62−2
83261号公報や実開平2−127858号公報、実
開平3−86250号公報、実開平6−80065号公
報等で提案されている。このパックシールによれば、い
わゆるラビリンス効果によりリップ側への泥水や塵埃等
の浸入が抑制されるため、リップの緊縮力を必要以上に
高めることなく密閉性能を向上させることが可能とな
る。尚、特開昭62−283261号公報と実開平3−
86250号公報とには、図25の如く第1リップ79
より更に外側にラビリンス87を設けたものが開示さ
れ、実開平3−86250号公報には、密閉性能を向上
させるべくラビリンス部にインペラを配したものが開示
されている。また、実開平2−127858号公報と実
開平6−80065号公報とには複数のリップ間にラビ
リンスを設けたものが開示され、実開平6−80065
号公報には、ラビリンスを斜めに形成することにより軸
方向組立誤差や径方向の芯ずれに対して許容度を高めた
ものが開示されている。
【0006】ここで、ラビリンスの密封作用について説
明する。ラビリンスが設けられたパックシールでは、回
転部材と静止部材間に形成された小さな間隙たるラビリ
ンスを流体が通過する際に拡大縮小損失や粘性摩擦抵抗
等が発生し、これにより流体の漏洩量(シール外部から
の水等の浸入量)が減少することでその密閉効果が得ら
れる。ラビリンスの密閉性能を左右する漏洩量は、Mart
inの近似式等から明らかなように、理論的にはラビリン
スの流路面積に比例する。したがって、パックシールの
密閉効果を高めるためには、シール本体71とスリンガ
ー73間のラビリンス87の寸法(例えば、図25のX
およびY寸法)を可能な限り小さくすることが望まし
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ホイール軸受の場合、
直進走行時においては内輪と外輪との相対傾きがごく小
さく、シール本体71とスリンガー73とは前出の図2
5に示したような位置関係(略同軸状態)となり、ラビ
リンス87の寸法を小さくすることで所期の密閉作用が
得られる。ところが、旋回走行時においては、ホイール
軸受に路面反力としてモーメント荷重が入力されるた
め、図26に示したように第2内輪23が取付けられた
内輪側と外輪3との相対傾きθが比較的大きくなる。そ
のため、第2内輪23に嵌着されたスリンガー73と外
輪3に嵌着されたシール本体71との位置関係が変化
し、図27(図26中のB部拡大図)に示したようにラ
ビリンス87の寸法が不要に大きくなったり、図28
(図26中のC部拡大図)に示したようにラビリンス8
7の寸法が著しく小さくなることがあった。
【0008】そこで、図26に示したパックシール63
では、図28の状態においてもシール本体71とスリン
ガー73との接触を避けるべく、図29に示したように
第2内輪23と外輪3との相対傾きθが無い状態におけ
るラビリンス87のXおよびY寸法を大きく設定する必
要があった。その結果、前出のラビリンスの密封作用の
記述から明らかなように、ラビリンス87の流路面積が
大きくなることにより、ラビリンス部での密閉作用が発
揮できず、パックシール63の密閉作用を十分に得るこ
とができなくなる。図27に示した状態では、第1リッ
プ79のスリンガー73に対する圧着力が非常に弱いも
のとなるため、軸受内へ泥水等が浸入する危険が最も高
くなるが、ラビリンス87の寸法も非常に大きくなるた
め、密閉効果は殆ど期待できない。したがって、図27
の状態でも十分な密閉性を確保するためには、第1リッ
プ79のスリンガー73に対する圧着力を強くする必要
があるが、この場合にはシール本体71(第1リップ7
9)の摩擦摩耗が増加してしまう。
【0009】このように、従来型のパックシールでは、
ラビリンスを設けることによって構造が複雑になりコス
トが上昇すると共に、円周方向に均一なラビリンスを形
成させるべくシールの寸法・形状や組付けに高い精度を
要求されるにも拘わらず、ラビリンスによる密閉効果を
得ることが非常に難しいという問題があった。
【0010】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、内輪と外輪との相対傾きの発生に拘わらず常に最適
なラビリンスが形成されるようにし、もって密閉性能の
向上や摩擦抵抗の低減等を実現した軸受用シール、シー
ル付軸受およびハブユニット軸受を提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するべく、本発明では、内輪と外輪との間に転動体を介
装してなる転がり軸受に装着され、内輪側と外輪側との
いずれか一方に固着され、少なくとも一つのリップを有
する弾性シールと、内輪側と外輪側とのいずれか他方に
設けられ、当該弾性シールのリップが摺接するスリンガ
ーと、前記弾性シールと前記スリンガーとの間に前記リ
ップの外側または内側に位置するかたちで形成された少
なくとも一つのラビリンスとを有する軸受用シールにお
いて、前記ラビリンスは、前記内輪の前記外輪に対する
揺動中心にその中心が一致する球面に略沿った円弧状断
面または円錐状断面を成すものと同軸受用シールが装着
されたシール付軸受およびハブユニット軸受を提案す
る。
【0012】また、本発明では、内輪と外輪との間に転
動体を介装してなり、当該内輪と当該外輪とのいずれか
一方に固着され、少なくとも一つのリップを有する弾性
シールと、当該内輪と当該外輪とのいずれか他方に形成
され、当該弾性シールのリップが摺接するスリンガー
と、前記リップの外側または内側に位置するかたちで、
前記弾性シールと前記スリンガーとの間に形成された少
なくとも一つのラビリンスとを有するシール付軸受にお
いて、前記ラビリンスは、前記内輪の前記外輪に対する
揺動中心にその中心が一致する球面に略沿った円弧状断
面または円錐状断面を成すものを提案する。
【0013】また、本発明では、支持部材に対して一体
または別体に形成された固定側軌道輪と、ハブに対して
一体または別体に形成された回転側軌道輪と、当該固定
側軌道輪と当該回転側軌道輪との間に介装された転動体
とを有する転がり軸受と、前記回転側軌道輪と前記固定
側軌道輪とのいずれか一方に固着され、少なくとも一つ
のリップを有する弾性シールと、前記回転側軌道輪と前
記固定側軌道輪とのいずれか他方に形成され、当該弾性
シールのリップが摺接するスリンガーと、前記リップの
外側または内側に位置するかたちで、前記弾性シールと
前記スリンガーとの間に形成された少なくとも一つのラ
ビリンスとを有するハブユニット軸受において、前記ラ
ビリンスは、前記回転側軌道輪の前記固定側軌道輪に対
する揺動中心にその中心が一致する球面に略沿った円弧
状断面または円錐状断面を成すものを提案する。
【0014】本発明の軸受用シールやシール付軸受、ハ
ブユニット軸受によれば、モーメント荷重等により内輪
(あるいは、回転側軌道輪)と外輪(あるいは、固定側
軌道輪)との間に相対傾きが生じても、ラビリンスの寸
法変化が起こり難くなるため、ラビリンス寸法を小さく
設定することが可能となって密閉効果が高くなる。これ
により、密閉効果を高めるためにリップの圧着力を不当
に大きくする必要がなくなり、低トルク性、耐摩耗性、
高密閉性が同時に達成でき、結果的に自動車の低燃費化
やメンテナンスフリー化等が実現される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。尚、本実施形態は、本発明をFF車
(フロントエンジン・フロントドライブ型自動車)、F
R車(フロントエンジン・リヤドライブ型自動車)、4
WD車等における駆動輪側の第3世代ハブユニット軸受
に適用したものであるが、当然のことながら、従動輪側
のハブユニット軸受にも適用可能である。図1は、第1
実施形態に係るハブユニット軸受1を示す縦断面図であ
る。図1中、符号3で示した部材は支持部材を兼ねた固
定側軌道輪たる複列アンギュラ玉軸受5の外輪であり、
その内周側にはそれぞれ径方向外向きに開いた円弧状断
面の第1,第2外軌道面7,9が形成されている。外輪
3の外周側にはフランジ11が形成され、このフランジ
11を介して懸架装置のナックルアーム12にハブユニ
ット軸受1が結合される。
【0016】外輪3の第1軌道面7側にはハブ13と一
体化された第1内輪15が内嵌しており、この第1内輪
15の外周側には第1軌道面7に対応する内向きに開い
た円弧状断面の第1内軌道面17が形成されている。第
1外軌道面7と第1内軌道面17との間には多数個の鋼
球と保持器とからなる第1転動体列21が介装されてい
る。また、外輪3の第2外軌道面9側にはハブ13に圧
入された第2内輪23が配置されており、この第2内輪
23の外周側には外輪3の第2外軌道面9に対応する内
向きに開いた円弧状断面の第2内軌道面25が形成され
ている。第2外軌道面9と第2内軌道面25の間には多
数個の鋼球と保持器とからなる第2転動体列27が介装
されている。
【0017】ハブ13にはハブボルト31が植設された
車輪取付用フランジ33が形成されており、この車輪取
付用フランジ33に図示しないホイールが装着される。
また、ハブ13の軸心にはスプライン孔35が形成され
ており、このスプライン孔35にドライブシャフト37
のスプライン軸39が内嵌している。図中、41で示し
た部材はナットであり、ドライブシャフト37の軸端に
形成された雄ねじ43に螺合している。
【0018】外輪3には軸方向端部近傍(図1中左右方
向)に第1,第2シール保持面51,53が形成される
一方、第1内輪15と第2内輪23とには第1,第2シ
ール保持面51,53に対応する位置にシール面55,
57がそれぞれ形成されている。そして、第1シール保
持面51と第1内輪15の第1シール面55との間には
軸シール61が介装され、第2シール保持面53と第2
内輪23のシール面57との間にはパックシール63が
介装されている。
【0019】本実施形態のハブユニット軸受1では、外
輪3と両内輪15,23とは、複列アンギュラ玉軸受5
により支持されているため、モーメントが作用した場合
に第1転動体列21と第2転動体列27との中間位置に
ある点P付近を支点として相対揺動する。
【0020】以下、パックシール63の構造を述べる。
第1実施形態のパックシール63は、図2の縦断面図に
示したように、外輪3の第2シール保持面53に内嵌す
るシール本体71と、第2内輪23のシール面57に外
嵌するスリンガー73とからなっている。シール本体7
1は断面略L字形状の芯金75に弾性シール77を加硫
接着したもので、弾性シール77には第1,第2リップ
79,81とラビリンス突起83とが形成されている。
また、スリンガー73は、略断面略L字形状を呈する鋼
板プレス成形品であり、弾性シール77のラビリンス突
起83に対応する位置にラビリンス曲げ部85が形成さ
れている。
【0021】本実施形態の場合、弾性シール77のラビ
リンス突起83とスリンガー73のラビリンス曲げ部8
5との間には、寸法tのラビリンス87が形成されてい
る。そして、ラビリンス曲げ部85が前述した点Pを中
心とする半径Rの凹球面に形成される一方、ラビリンス
突起83は同様に点Pを中心とする半径R−tの凸球面
に形成に形成されているため、ラビリンス87も点Pを
中心とする球面に沿った円弧状断面を有するものとなっ
ている。
【0022】以下、第1実施形態の作用を述べる。自動
車の旋回走行時等において、図示しないホイールからの
モーメント荷重がハブ13に作用すると、外輪3に対し
て両内輪15,23が点Pを支点に揺動し、外輪3に内
嵌したシール本体71と第2内輪23に外嵌したスリン
ガー73とが図2中に破線で示したように相対揺動す
る。ところが、本実施形態ではラビリンス87が点Pを
中心とする球面に沿って形成されているため、ラビリン
ス87の寸法tが相対揺動に拘わらず一定に保たれ、所
期の密閉効果が維持されることになる。また、ラビリン
ス87の寸法tは、相対揺動による変化がないため、従
来装置に較べて遙かに小さく設定することが可能とな
り、十分な密閉効果を得ることが可能となる。
【0023】次に、図2を参照して第2実施形態を説明
する。第2実施形態のパックシール63は、上述した第
1実施形態と略同様の構成を採っているが、ラビリンス
87が点Pを中心とする半径Rの球面Sに接する角度α
の円錐面Zに沿って形成されている。本実施形態におい
ては、外輪3に対して両内輪15,23が揺動した場
合、ラビリンス突起83の円錐面とラビリンス曲げ部8
5の円錐面とが若干傾くことになるが、円錐状断面のラ
ビリンス87の寸法tの変化は無視し得る程度に抑えら
れ、第1実施形態と略同等の密閉効果を得られる。第2
実施形態には、ラビリンス突起83やラビリンス曲げ部
85に球面に代えて円錐面を採用することになるため、
成形金型の製作が容易になる等の特長がある。
【0024】図3は、本発明の第3,第4実施形態に係
るパックシールの要部縦断面図である。第3実施形態の
パックシールにおいても第1実施形態と略同様の全体構
成が採られているが、弾性シール77の第1リップ79
の先端(スリンガー73との摺接面)が点Pを中心とす
る半径Rの凸球面に形成されている。これにより、シー
ル本体71とスリンガー73とが相対揺動しても、第1
リップ79とスリンガー73との接触圧(締め代)が変
化しない。そのため、第1リップ79とスリンガー73
との締め代を必要以上に大きく設定する必要がなくな
り、パックシール63の密閉効果を確保しつつ摺動抵抗
の低減を実現できた。
【0025】また、第4実施形態は、第3実施形態に対
して、ラビリンス87と第1リップ79とを点Pを中心
とする半径Rの球面Sに接する角度αの円錐面Zに沿っ
て形成したもので、上述した第2実施形態と同様に成形
金型の製作が容易になる等の特長がある。
【0026】図4は、本発明の第5,第6実施形態に係
るパックシールの要部縦断面図である。第5実施形態の
パックシールにおいても第3実施形態と略同様の全体構
成が採られているが、ラビリンス突起83が弾性シール
77の第1リップ79から延設されている。本実施形態
の作用効果は第3実施形態と同様である。また、第6実
施形態は、第5実施形態に対して、ラビリンス87と第
1リップ79とを点Pを中心とする半径Rの球面Sに接
する角度αの円錐面Zに沿って形成したものである。
【0027】図5は、本発明の第7実施形態に係るパッ
クシールの要部縦断面図である。第7実施形態のパック
シールは、前述した第1実施形態とは異なり、内輪側と
外輪側との双方に弾性シールが設けられている。内輪側
シール体74は断面略L字形状の芯金75に弾性シール
77を加硫接着したもので、弾性シール77には第1,
第2リップ79,81とラビリンス突起83とが形成さ
れている。また、外輪側シール体72は、略断面略L字
形状の芯金91に弾性シール93を加硫接着したもの
で、弾性シール93にはリップ95とラビリンス突起9
7とが形成されている。
【0028】第7実施形態の場合、第1,第2リップ7
9,81の内側において、弾性シール77のラビリンス
突起83と外輪側シール体72のラビリンス突起97と
の間に寸法tのラビリンス87が形成されている。そし
て、ラビリンス突起97が前述した点Pを中心とする半
径Rの凸球面に形成される一方、ラビリンス突起83は
同様に点Pを中心とする半径R+tの凹球面に形成に形
成されているため、ラビリンス87も点Pを中心とする
球面に沿った円弧状断面を有するものものとなってい
る。本実施形態の作用効果は第1実施形態と同様であ
る。
【0029】図6は、本発明の第8実施形態に係るパッ
クシールの要部縦断面図である。第8実施形態のパック
シールにおいても第7実施形態と略同様の全体構成が採
られているが、ラビリンス87の略中央部において、ラ
ビリンス87の密閉効果を更に向上させるべく、両ラビ
リンス突起83,97に凹部101,103が形成され
ている。これにより、ラビリンス87の中間に矩形断面
の膨張空間105が形成され、この膨張空間105で流
体の拡大縮小抵抗が増大することにより、ラビリンス8
7による密閉効果が向上する。尚、ラビリンス87によ
る密閉効果は、膨張空間105を複数形成することによ
り更に高まる。
【0030】図7は、本発明の第9実施形態に係るパッ
クシールの要部縦断面図である。第9実施形態のスリン
ガー73では、弾性シール77側のラビリンス突起83
に対応する位置にラビリンス突起97に代えてラビリン
ス曲げ部85が形成され、このラビリンス曲げ部85に
第2リップ81が摺接している。本実施形態の作用効果
は第3実施形態と同様である。
【0031】図8は、本発明の第10実施形態に係るパ
ックシールの要部縦断面図である。第10実施形態のパ
ックシールにおいても第9実施形態と略同様の全体構成
が採られているが、ラビリンス87の略中央部におい
て、ラビリンス87の密閉効果を更に向上させるべく、
ラビリンス突起83とラビリンス曲げ部85とに膨張空
間105を形成する凹部101,103が設けられてい
る。
【0032】図9は、本発明の第11実施形態に係る2
枚シールの要部縦断面図である。第11実施形態の2枚
シールは、外輪に装着される外輪側シール体82と、内
輪に装着される内輪側シール体84とから構成されてい
る。外輪側シール体82は、芯金75に弾性シール77
を加硫接着したもので、弾性シール77にはリップ7
9,86とラビリンス突起83とが形成されている。ま
た、内輪側シール体84は、芯金91に弾性シール93
を加硫接着したもので、芯金91にはリップ88とラビ
リンス曲げ部85が形成されている。
【0033】本実施形態の場合、弾性シール77のラビ
リンス突起83と芯金91のラビリンス曲げ部85との
間には、寸法tのラビリンス87が形成されている。そ
して、ラビリンス曲げ部85が前述した点Pを中心とす
る半径Rの凹球面に形成される一方、ラビリンス突起8
3は同様に点Pを中心とする半径R−tの凸球面に形成
ているため、ラビリンス87も点Pを中心とする球面に
沿った円弧状断面を有するものとなっている。本実施形
態の作用効果は第1実施形態と同様である。
【0034】図10は、本発明の第12実施形態に係る
二枚シールの要部縦断面図である。第10実施形態の二
枚シールにおいても第11実施形態と略同様の全体構成
が採られているが、ラビリンス曲げ部85にリップ79
が摺接している。本実施形態の作用効果は第3実施形態
と同様である。
【0035】図11は、第13実施形態に係るハブユニ
ット軸受を示す縦断面図である。第13実施形態のハブ
ユニット軸受においても第1実施形態と略同様の全体構
成が採られているが、第1〜第3リップ121〜123
を有する軸シール61の外側にラビリンス87が設けら
れている。本実施形態では、図12(図11中のA部拡
大図)に示したように、ハブ13側にラビリンス凹部1
25が形成される一方、外輪3側にはラビリンス凸部1
27が形成されている。
【0036】そして、ラビリンス凹部125が前述した
点Pを中心とする半径Rの凹球面に形成される一方、ラ
ビリンス凸部127は同様に点Pを中心とする半径R−
tの凸球面に形成されているため、ラビリンス87も点
Pを中心とする球面に沿った円弧状断面を有するものと
なっている。本実施形態においても、外輪3に対してハ
ブ13が揺動した場合、ラビリンス凹部125とラビリ
ンス凸部127とが点Pを中心に相対回動することにな
るが、ラビリンス87の寸法tは変化せず、第1実施形
態と同等の密閉効果を得られる。
【0037】図13は、第14実施形態に係るハブユニ
ット軸受の要部縦断面図である。第14実施形態のハブ
ユニット軸受においても第13実施形態と略同様の全体
構成が採られているが、ラビリンス凹部125とラビリ
ンス凸部127とには中間部にそれぞれ凹部131,1
33が設けられている。これにより、ラビリンス87の
中間に矩形断面の膨張空間135が形成され、第10実
施形態と同様にラビリンス87による密閉効果が更に高
められる。
【0038】図14は、第15実施形態に係るハブユニ
ット軸受の要部縦断面図である。第15実施形態のハブ
ユニット軸受においても第13実施形態と略同様の全体
構成が採られているが、ラビリンス凹部125とラビリ
ンス凸部127とにはそれぞれインペラ141,143
が形成されている。これにより、ラビリンス87の密閉
効果は更に高められるが、インペラに代えて歯車を採用
してもよいし、インペラや歯車を一回転方向に効果を高
めるべく一方向に捻るようにしてもよいし、両回転方向
に効果を持たせるべく両方向に捻ったものを交互に(ま
たは、交差させて)設けてもよい。
【0039】図15は第16実施形態に係るハブユニッ
ト軸受の要部縦断面図である。第16実施形態のハブユ
ニット軸受においても第13実施形態と略同様の全体構
成が採られているが、内側に延設されたラビリンス凹部
125に第1リップ121が摺接している。本実施形態
の作用効果は第3実施形態と同様である。
【0040】図16は本発明の第17実施形態に係るハ
ブユニット軸受の要部を示す縦断面図である。第17実
施形態のハブユニット軸受においても第16実施形態と
略同様の全体構成が採られているが、ハブ13側に点P
を中心とする半径R’の凹球面に形成されたリップ受面
151が形成され、このリップ受面151に第2リップ
122が摺接している。本実施形態の作用効果は第16
実施形態と同様であるが、更に高い密閉効果が得られ
る。
【0041】上記実施形態では、ラビリンスやサイドリ
ップ摺接面の球面半径を軸受の相対傾き中心Pを中心と
した半径Rに等しいとして説明したが、シール軸方向寸
法などに制約がある場合には、これら球面半径を半径R
より大きくすることも可能である。図17は、ラビリン
スやサイドリップ摺接面の半径R1をRより大きくした
場合を模式的に示した説明図である(実際のラビリンス
やサイドリップ摺接面は、これらの球面の一部分であ
る)。図17中、一点鎖線および短破線は相対傾き中心
Pを中心とする半径Rのラビリンス(隙間t)およびサ
イドリップ摺接面を示しており、実線および長破線はR
より大きな半径R1のラビリンス(隙間t)およびサイ
ドリップ摺接面を示している。それぞれ、破線側がサイ
ドリップ摺接面に相当する。
【0042】図17から判るように、シール外径が略同
一ならば、ラビリンス空間やサイドリップ摺接面の半径
をRとした場合のシール軸方向長さLより、同半径をR
1とした場合のシール軸方向長さL1の方が短くなり、
シールが軸方向にコンパクトになる。また、半径をR1
とした場合には、半径をRとした場合に対して相対傾き
時のラビリンスやサイドリップ締代の変化が僅かに発生
するため多少効果は弱まるものの、従来の被摺動面形状
のシールに比べれば、軸受の内輪部材と外輪部材との間
の相対傾きに対するサイドリップとサイドリップ摺接面
の摺動状態変化を小さくすることができる。このこと
は、円錐面についても同様のことがいえ、円錐角度をα
より大きくした場合に相当する。
【0043】一方、図18は、ラビリンスやサイドリッ
プ摺接面の半径R1をRより小さくした場合を模式的に
示した説明図である(実際のラビリンスやサイドリップ
摺接面は、これらの球面の一部分である)。図18中、
相対傾きが無い状態のサイドリップ摺接面が破線で示さ
れ、同図中に矢印方向に傾いた状態のサイドリップ摺接
面が二点鎖線で示されている。ラビリンスは、相対傾き
が無い状態でtとなり、傾いた状態でt1,t2に変化
する。同図に示したように、相対傾きが発生した際にお
いても、t1は、従来装置においてラビリンスが大きく
なる側(図27)に較べて有意に小さくなる。
【0044】図27の状態では、サイドリップの締め代
も小さくさくなるために浸水の虞が最も高くなるが、図
18ではラビリンスがt1と小さくなるために密閉性能
が向上する。また、サイドリップの摺接面も同様な球面
とした場合、図27に相当する状態でのサイドリップの
締め代を大きく設定することができるため、密閉性能が
更に向上すると共に、相対傾きが無い通常運転時には締
め代を小さくできるために低トルク性も向上する。この
ように、相対傾き発生時にのみ最も浸水の虞が高くなる
側のラビリンスを小さくし、更にサイドリップの摺接面
を球面とした場合にはサイドリップの締め代を適正な範
囲で強めることにより、シール性能を最適な状態にコン
トロールすることができる。このことは、円錐面につい
ても同様であり、円錐角度をαより小さくする場合に相
当する。
【0045】上述した球面半径を軸受の相対傾き中心P
を中心とした半径Rに対して小さくしたり大きくする場
合において、球面中心は軸受中心線上に位置させるだけ
ではなく、シールおよび軸受の軸中心線と平行な直線上
に位置させたり、図19に模式的にその説明図を示した
ように、軸受相対傾き中心Pとラビリンスを通る直線上
に位置させるようにしてもよい。図19では、相対傾き
が無い状態のサイドリップ摺接面が破線で示され、同図
中に矢印方向に傾いた状態のサイドリップ摺接面が二点
鎖線で示されている(実際のラビリンスやサイドリップ
摺接面は、これらの球面の一部分である)。このように
することで、従来装置において相対傾き時にラビリンス
が小さくなる側(図28)と大きくなる側(図27)の
各々に相当する側のラビリンスの寸法変化を等しくする
ことができる。
【0046】図19では、相対傾きの無い状態で寸法t
であったラビリンスは、同図中に矢印方向に相対傾きが
発生した場合にt1(<t)に小さくなることが示され
ている。この変化はシールの上方と下方とのいずれにお
いても同一であり、言い換えれば、相対傾きの方向に拘
わらずラビリンス空間の隙間変化が等しくなることを意
味する。このことは、更にサイドリップ摺接面を球面に
形成させる場合についても同様であり、従来装置におい
て相対傾き時に締め代が大きくなる側(図28)と小さ
くなる側(図27)に相当するサイドリップの締め代の
変化を等しくすることができる。例えば、球面半径R1
を軸受相対傾き中心Pを中心とした半径Rより小さくし
て、R1の中心を軸受相対傾き中心Pとラビリンスとを
通る直線上に位置させると、相対傾き時に従来装置では
締め代が増加する側と減少する側とが生じるのに対し
て、これらに相当する部位での締め代を等しく増加させ
ることができる。したがって、相対傾き時には締め代を
増大させて密閉性を向上させる一方、相対傾きの無い通
常の運転状態では小さめの締め代に設定することによ
り、低トルク性と密閉性能とを両立できるのである。
【0047】尚、上記実施形態は内輪回転の軸受につい
て説明したが、当然外輪回転の軸受に適用しても効果が
ある。また、ハブユニット軸受の形態も図1等の形態に
限定されるものでなく、例えば、支持部材(図示せず)
に内嵌される外輪とハブ(図示せず)に外嵌される内輪
とを有する図20(第1世代)、図21の(a)(外輪
回転型従動輪用第2世代)、(b)(内輪回転型従動輪
用第2世代)、(c)(内輪回転型駆動輪用第2世代)
等にも適用もできる。また、本発明では、玉軸受を組み
込んだハブユニット軸受を示したが、当然、他の転動体
形式、例えば、図22に示す円錐ころ軸受、あるいは円
筒ころ軸受等を組み込んだハブユニット軸受に適用して
も同様の効果がある。更に、自動車用以外にもモーメン
ト荷重を受けて軸受内外輪間に相当傾きが生じる用途で
あれば同様の効果がある。
【0048】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、第7実施形態以降のラビリンスを円錐状断面を
有するものとしてもよいし、複列円錐ころ軸受を備えた
ハブユニット軸受や、ハブユニット軸受以外の軸受装置
に適用してもよい。また、第13〜第17実施形態にお
いて、弾性シールをハブ側に固着させ、弾性シールのリ
ップが摺接するスリンガーを支持部材を兼ねた外輪に形
成するようにしてもよい。その他、シールやハブユニッ
ト軸受の具体的構成等についても、上記実施形態での例
示に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない
範囲であれば適宜変更可能である。
【0049】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る軸受用
シールやシール付軸受、ハブユニット軸受によれば、軸
受内輪の外輪に対する揺動中心にその中心が一致する球
面に略沿った円弧状断面または円錐状断面のラビリンス
を備えるようにしたため、モーメント荷重等により内輪
と外輪との間に相対傾きが生じても、ラビリンスの寸法
変化が起こり難くなり、密閉性能の向上や摩擦抵抗の低
減等が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るハブユニット軸受を示
した縦断面図である。
【図2】第1,第2実施形態に係るパックシールの要部
縦断面図である。
【図3】第3,第4実施形態に係るパックシールの要部
縦断面図である。
【図4】第5,第6実施形態に係るパックシールの要部
縦断面図である。
【図5】第7実施形態に係るパックシールの要部縦断面
図である。
【図6】第8実施形態に係るパックシールの要部縦断面
図である。
【図7】第9実施形態に係るパックシールの要部縦断面
図である。
【図8】第10実施形態に係るパックシールの要部縦断
面図である。
【図9】第11実施形態に係る2枚シールの要部縦断面
図である。
【図10】第12実施形態に係る二枚シールの要部縦断
面図である。
【図11】第13実施形態に係るハブユニット軸受を示
す縦断面図である。
【図12】図11中のA部拡大図である。
【図13】第14実施形態に係るハブユニット軸受の要
部縦断面図である。
【図14】第15実施形態に係るハブユニット軸受の要
部縦断面図である。
【図15】第16実施形態に係るハブユニット軸受の要
部縦断面図である。
【図16】第17実施形態に係るハブユニット軸受の要
部縦断面図である。
【図17】本発明の作用を模式的に示した説明図であ
る。
【図18】本発明の作用を模式的に示した説明図であ
る。
【図19】本発明の作用を模式的に示した説明図であ
る。
【図20】本発明を適用可能な軸受ユニットの例を示す
縦断面図である。
【図21】本発明を適用可能な軸受ユニットの例を示す
縦断面図である。
【図22】本発明を適用可能な円錐ころ軸受ユニットの
例を示す縦断面図である。。
【図23】従来のハブユニット軸受を示す縦断面図であ
る。
【図24】従来のパックシールの一例を示す要部縦断面
である。
【図25】従来のパックシールの一例を示す要部縦断面
である。
【図26】ハブユニット軸受の旋回時の挙動を示す縦断
面図である。
【図27】図26中のB部拡大図である。
【図28】図26中のC部拡大図である。
【図29】従来のパックシールの一例を示す要部縦断面
である。
【符号の説明】
1‥‥ハブユニット軸受 3‥‥外輪 5‥‥複列アンギュラ玉軸受 13‥‥ハブ 15‥‥第1内輪 21‥‥第1転動体列 23‥‥第2内輪 27‥‥第2転動体列 61‥‥軸シール 63‥‥パックシール 71‥‥シール本体 73‥‥スリンガー 75‥‥芯金 77‥‥弾性シール 79‥‥第1リップ 81‥‥第2リップ 83‥‥ラビリンス突起 85‥‥ラビリンス曲げ部 87‥‥ラビリンス 91‥‥芯金 93‥‥弾性シール 95‥‥リップ 97‥‥ラビリンス突起 101,103‥‥凹部 105‥‥膨張空間 121‥‥第1リップ 122‥‥第1リップ 123‥‥第1リップ 125‥‥ラビリンス凹部 127‥‥ラビリンス凸部 131,133‥‥凹部 135‥‥膨張空間 141,143‥‥インペラ 151‥‥リップ受面 S‥‥球面 Z‥‥円錐面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内輪と外輪との間に転動体を介装してなる
    転がり軸受に装着され、 内輪側と外輪側とのいずれか一方に固着され、少なくと
    も一つのリップを有する弾性シールと、 内輪側と外輪側とのいずれか他方に設けられ、当該弾性
    シールのリップが摺接するスリンガーと、 前記リップの外側または内側に位置するかたちで、前記
    弾性シールと前記スリンガーとの間に形成された少なく
    とも一つのラビリンスとを有する軸受用シールにおい
    て、 前記ラビリンスは、前記内輪の前記外輪に対する揺動中
    心にその中心が一致する球面に略沿った円弧状断面また
    は円錐状断面を成すことを特徴とする軸受用シール。
  2. 【請求項2】前記スリンガーの前記リップと摺接する部
    位は、前記内輪の前記外輪に対する揺動中心にその中心
    が一致する球面に略沿った円弧状断面または円錐状断面
    を成すことを特徴とする、請求項1記載の軸受用シー
    ル。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の軸受用シールが装
    着されたことを特徴とするシール付軸受。
  4. 【請求項4】請求項1または2記載の軸受用シールが装
    着されたことを特徴とするハブユニット軸受。
  5. 【請求項5】内輪と外輪との間に転動体を介装してな
    り、 当該内輪と当該外輪とのいずれか一方に固着され、少な
    くとも一つのリップを有する弾性シールと、 当該内輪と当該外輪とのいずれか他方に形成され、当該
    弾性シールのリップが摺接するスリンガーと、 前記リップの外側または内側に位置するかたちで、前記
    弾性シールと前記スリンガーとの間に形成された少なく
    とも一つのラビリンスとを有するシール付軸受におい
    て、 前記ラビリンスは、前記内輪の前記外輪に対する揺動中
    心にその中心が一致する球面に略沿った円弧状断面また
    は円錐状断面を成すことを特徴とするシール付軸受。
  6. 【請求項6】前記スリンガーの前記リップと摺接する部
    位は、前記内輪の前記外輪に対する揺動中心にその中心
    が一致する球面に略沿った円弧状断面または円錐状断面
    を成すことを特徴とする、請求項5記載のシール付軸
    受。
  7. 【請求項7】支持部材に対して一体または別体に形成さ
    れた固定側軌道輪と、ハブに対して一体または別体に形
    成された回転側軌道輪と、当該固定側軌道輪と当該回転
    側軌道輪との間に介装された転動体とを有する転がり軸
    受と、 前記回転側軌道輪と前記固定側軌道輪とのいずれか一方
    に固着され、少なくとも一つのリップを有する弾性シー
    ルと、 前記回転側軌道輪と前記固定側軌道輪とのいずれか他方
    に形成され、当該弾性シールのリップが摺接するスリン
    ガーと、 前記リップの外側または内側に位置するかたちで、前記
    弾性シールと前記スリンガーとの間に形成された少なく
    とも一つのラビリンスとを有するハブユニット軸受にお
    いて、 前記ラビリンスは、前記回転側軌道輪の前記固定側軌道
    輪に対する揺動中心にその中心が一致する球面に略沿っ
    た円弧状断面または円錐状断面を成すことを特徴とする
    ハブユニット軸受。
  8. 【請求項8】前記スリンガーの前記リップと摺接する部
    位は、前記回転側軌道輪の前記固定側軌道輪に対する揺
    動中心にその中心が一致する球面に略沿った円弧状断面
    または円錐状断面を成すことを特徴とする、請求項7記
    載のハブユニット軸受。
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