JP2004125144A - シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストを特に高くする事なく、泥水や塩水等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、摩擦トルクを大きくする事なく、良好なシール性能を長期間に亙り確保でき、更に軽量化を図れる構造を実現する。
【解決手段】シール材１７を結合した芯金１５ａと、このシール材１７の先端縁を摺接させるスリンガ１６ａとを、チタン製又はチタン合金製の金属板により造る。又、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】シール材１７を結合した芯金１５ａと、このシール材１７の先端縁を摺接させるスリンガ１６ａとを、チタン製又はチタン合金製の金属板により造る。又、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等の車両の車輪を懸架装置に支持する為の転がり軸受ユニットの開口端部を塞ぐシールリングの改良に関する。具体的には、シール性能、即ち、転動体を設置した内部空間内への泥水等の異物の侵入を防止すると共に、この内部空間内に封入したグリースが外部に漏出するのを防止する性能を向上させ、更に、低摩擦化、低摩耗化、軽量化を図るものである。そして、燃費性能や加速性能を中心とする車両の走行性能を向上させると共に、上記転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図る事を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種機械装置の回転支持部に、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等の転がり軸受が組み込まれている。この様な転がり軸受にはシールリングを組み込んで、この転がり軸受の内部空間に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する雨水、泥、塵等の各種異物が転がり軸受の内部に入り込む事を防止している。図１８は、この様なシールリングを備えた、シールリング付転がり軸受ユニットの１例として、自動車の駆動輪を懸架装置に回転自在に支持する為の構造を示している。
【０００３】
上記シールリング付転がり軸受ユニットは、外輪相当部材に相当する外輪１と、内輪相当部材に相当するハブ２と、それぞれが転動体である複数個の玉３、３とから成る。このうちのハブ２は、ハブ本体４と内輪素子５とを組み合わせて成る。又、上記各玉３、３は、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道６、６と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道７、７との間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。使用時、即ち自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する際には、上記外輪１を懸架装置を構成するナックル８に固定すると共に、上記ハブ本体４に設けた取付フランジ９に車輪を結合固定する。又、図１８に示す構造は、駆動輪を支持する為の構造であるので、このハブ本体４の中心部に設けたスプライン孔１０に、等速ジョイント１１に付属のスプライン軸１２を係合させる。
【０００４】
上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットのうちで、上記各玉３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各玉３、３の転動面と、上記各外輪軌道６、６及び内輪軌道７、７との転がり接触部を潤滑する様にしている。又、上記外輪１の両端部内周面と、上記内輪素子５の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で車両の幅方向中寄りとなる側、即ち、図１８では右側を言う。これに対して、車両の幅方向外寄りとなる側、即ち、図１８では左側を外と言う。本明細書全体で同じ。）部外周面及び上記ハブ本体４の中間部外周面との間には、それぞれシールリング１４ａ、１４ｂを設けて、上記内部空間１３の両端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記両シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端開口部を塞ぐシールリング１４ａは、特許文献１に記載された構造と同様の構造を有するもので、図１９に示す様に構成している。このシールリング１４ａは、組み合わせシールリングと呼ばれるもので、芯金１５と、スリンガ１６と、シール材１７とから成る。このうちの芯金１５は、低炭素鋼板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す等により、一体成形している。この様な芯金１５は、上記外輪１の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１８と、この外径側円筒部１８の軸方向外端縁（図１９の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった外側円輪部１９とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、ステンレス鋼板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様なスリンガ１６は、前記内輪素子５の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２０と、この内径側円筒部２０の軸方向内端縁（図１９の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった内側円輪部２１とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００７】
又、上記シール材１７は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２２〜２４を備え、上記芯金１５にその基端部を結合固定している。そして、上記内部空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２２の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップである、中間、内側両シールリップ２３、２４の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させている。
【０００８】
一方、上記内部空間１３の外端側開口を塞ぐシールリング１４ｂは、図２０に示す様に構成しており、芯金２５とシール材２６とから成る。このうちの芯金２５は、低炭素鋼板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この芯金２５は、前記外輪１の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部２７と、この円筒部２７の軸方向外端縁（図２０の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった、断面大略Ｓ字形で全体を円環状に形成した支持板部２８とを備える。このうちの円筒部２７の自由状態に於ける外径は、上記外輪１の外端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、この円筒部２７をこの外輪１の外端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【０００９】
又、上記シール材２６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２９、３０、３１を備え、上記芯金２５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向外方に突出する状態で設けられた外側シールリップ２９の先端縁を、前記取付フランジ９の基端部内側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ３０、３１の先端縁を、この基端部内側面と前記ハブ本体４の中間部外周面との連続部乃至この中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。
【００１０】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様なシールリング１４ａ、１４ｂで塞ぐ事により、上記内部空間１３内に泥水等の異物が入り込む事を防止すると共に、この内部空間１３内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止する。
【００１１】
一方、上述の様な、自動車の車輪を支持する為のシールリング付転がり軸受ユニットは、泥水や融雪剤等の塩分を含んだ水に曝された状態で使用される事がある。この為、上記各シールリング１４ａ、１４ｂには、耐泥塩水性、具体的には、密封性、耐摩耗性、耐食性等を十分に確保する事が要求される。特に、図示の例の様に、各シールリング１４ａ、１４ｂを構成するシール材１７、２６が複数のシールリップ２２〜２４、２９〜３１を有するものである場合には、前記内部空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２２、２９が、泥水等の異物に直接曝される。この為、これら各外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接部の摺接状態が、他のシールリップ２３、２４、３０、３１に関する摺接部の場合よりも厳しくなる。従って、上記各外側シールリップ２２、２９に関する摺接部の密封性能を、特に向上させる必要がある。
【００１２】
又、上記各シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端側開口を塞ぐシールリング１４ａを構成するスリンガ１６は、使用時に直接泥水等の異物に曝される可能性が高い。この為、従来から、このスリンガ１６を、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４等の良好な耐食性を有するステンレス鋼板で、熱処理や表面処理が施されていない生材のままとしたものにより造る事が多く行なわれている。これに対して、上記各シールリング１４ａ、１４ｂを構成する芯金１５、２５が、図示の例の様に、上記内部空間１３の外側に露出する総ての部分をシール材１７、２６により覆われている場合や、更には図示は省略するが、芯金１５、２５の嵌合面（外周面）もシール材１７、２６により覆われている場合には、使用時にこれら各芯金１５、２５が上記異物に直接曝される可能性は低くなる。この為、これら各芯金１５、２５を、前述の様に、ステンレス鋼板よりも耐食性が劣るが安価である低炭素鋼板により造る事が、従来から多く行なわれている。但し、上記各芯金１５、２５のうちの上記内部空間１３の外側に露出する総ての部分がシール材１７、２６により覆われていない場合等には、これら各芯金１５、２５をステンレス鋼板により造る事もある。又、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に、特許文献２〜９が存在する。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−２５２７６２号公報
【特許文献２】
特開平７−２１７６６３号公報
【特許文献３】
実開平６−５１６３２号公報
【特許文献４】
特開平１１−３０３８７８号公報
【特許文献５】
特開２００１−２１５１３３号公報
【特許文献６】
特開２００１−２１５１３２号公報
【特許文献７】
実開平２−２１３７２号公報
【特許文献８】
実開平３−９３６５８号公報
【特許文献９】
実開平５−９４５７５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な従来から知られているシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、次の様な改良すべき点がある。
▲１▼ 従来構造の場合には、芯金１５、２５又はスリンガ１６の周面と、この周面を嵌合させる相手面との間の嵌合部で、腐食が発生し、更に進行する可能性がある。特に、シールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い塩水等の異物に曝される状態で使用する場合には、上記腐食がより進行し易くなる。この様に嵌合部で腐食が進行した場合には、腐食によりこの嵌合部に生じた隙間を通じて、泥水や塩水等の異物が各玉３、３を設置した内部空間１３内に侵入し易くなる。この様に異物が内部空間１３内に侵入した場合には、転がり軸受ユニットの耐久性が低下する。
【００１５】
これに対して、上記芯金１５、２５又はスリンガ１６をステンレス鋼板により造った場合には、この芯金１５、２５又はスリンガ１６を炭素鋼板により造った場合よりも、嵌合部での腐食が生じにくくなる。この為、この嵌合部の密封状態を長期間に亙り確保し易くなる。但し、この場合でも、塩分濃度が著しく高い塩水等に曝される状態で使用する場合には、上記嵌合部の良好な密封状態を長期間に亙り確保する事に対して、未だ改良の余地がある。
【００１６】
又、上記嵌合部での腐食を抑える為に、上記芯金１５、２５又はスリンガ１６のうち、相手面に対し嵌合させる周面の端部をシール材で被覆して、この周面が塩分濃度が高い異物に直接曝されない構造としたり、上記嵌合部を構成する周面同士の間にゴム製のパッキング材を設ける事も考えられる。但し、これらの何れの場合も、シールリング付転がり軸受ユニットの製造コストが著しく上昇する原因となる。
【００１７】
▲２▼ 泥粒等の硬質粒子には研摩作用がある為、シール材１７、２６の先端縁を摺接させる相手面である、スリンガ１６やハブ２の表面のアブレッシブ摩耗、即ち、摺接部に硬質粒子を介在させた状態での摩耗（三元アブレッシブ摩耗とも呼ばれる）を抑える必要がある。この様なアブレッシブ摩耗では、軟らかい部材の表面にその一部が食い込んだ状態でこの表面に保持された硬質粒子が、この軟らかい部材の表面に摺接する硬い部材の表面を摩耗させる。シールリング付転がり軸受を泥水に曝される状態で使用する場合には、この様なアブレッシブ摩耗が生じ易くなる。そして、この場合には、上記シール材１７、２６よりも硬い、金属製のスリンガ１６やハブ２の摩耗量が、このシール材１７、２６の摩耗量と同等か、それ以上になる可能性がある。この様にスリンガ１６やハブ２の摩耗量が多くなる場合には、このシール材１７、２６の先端縁が摩耗する事と相俟って、この先端縁の相手面に対する締め代が減少する為、上記各シールリング１４ａ、１４ｂのシール性能が低下する可能性がある。従来構造の場合には、この様なアブレッシブ摩耗を抑える事に対して、改良の余地がある。
【００１８】
これに対して、上記各シール材１７、２６の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事により、この先端縁や相手面が摩耗して締め代が減少する場合でも、上記シール性能を確保する様にする事も考えられるが、この場合には、摩擦トルクが大きくなり、発熱やエネルギ損失が増大する原因となる。又、上記初期締め代が大きくなると、当該摺接部での当接圧が増大する為、上記先端縁や相手面の摩耗が更に大きくなったり、上記各シール材１７、２６がへたる事により、上記各シールリング１４ａ、１４ｂの耐久性が悪化する可能性がある。
【００１９】
▲３▼ シールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図る事により、これを組み込んだ自動車の軽量化を図り、燃費性能や加速性能を中心とする自動車の走行性能を向上させる事が望まれている。これに対して、従来構造で、芯金１５、２５又はスリンガ１６をステンレス鋼板製とした場合にも、炭素鋼板製とした場合とほぼ同等の重量となり、未だ改良の余地がある。
【００２０】
一方、特許文献２〜９には、上述した改良すべき点のうち、少なくとも上記▲１▼▲２▼の点を改良する事を考慮した構造が記載されている。但し、これら特許文献２〜９のうち、特許文献４、６〜９に記載された構造の場合には、芯金又はスリンガと相手面との嵌合部に、シール部材等の特殊な構造を設けている。又、特許文献２、３に記載された構造の場合には、スリンガの表面に、製造コストが著しく嵩む原因となる、特殊な皮膜層を形成している。この様な特許文献２〜４、６〜９に記載された構造の場合には、製造コストが著しく上昇し易くなる。又、特許文献５に記載された構造の場合には、シール材の先端縁を摺接させるスリンガを、鋼板の表面に弾性係数（ヤング率）が低い金属層を形成したものにより造っている。但し、この様な構造では、表面に金属層を形成する為、コストが嵩む。又、上記何れの特許文献に記載された構造の場合も、シールリングの軽量化を図る事に関して、未だ改良の余地がある。
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、製造コストを特に高くする事なく、上述した点を何れも改良すべく発明したものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールリングとシールリング付転がり軸受ユニットとのうち、請求項１に記載したシールリングは、前述した従来から知られているシールリングと同様に、金属製の芯金と、この芯金に結合した弾性材製のシール材とを含んで全体を円環状に構成し、このシール材の先端縁を相手部材の表面に全周に亙って摺接させた状態で使用するものである。
特に、請求項１に記載したシールリングに於いては、上記芯金と相手部材とのうちの少なくとも一方の部材が、チタン又はチタン合金により造られたものである。
【００２２】
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記相手部材をチタン又はチタン合金により造ると共に、この相手部材の表面で少なくとも上記シール材の先端縁を摺接させる部分に硬質皮膜層を形成する。
【００２３】
更に、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニットは、やはり前述した従来から知られているシールリング付転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備える。
特に、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニットに於いては、このシールリングが、請求項１又は請求項２に記載したシールリングである。
尚、上記シールリング付転がり軸受ユニットには、請求項４に記載した様に、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の部材で使用時に回転する部材が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方の部材で使用時にも回転しない部材が、懸架装置に支持される静止輪である、所謂ハブユニットを含む。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットによれば、前述した従来構造の問題点の何れも改良できる。
即ち、本発明の場合には、シールリングを構成する芯金と相手部材とのうちの少なくとも一方の部材を、チタン又はチタン合金により造っている。又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い耐食性を有し、特に、融雪剤を含む水や海水等に曝される様な、塩分濃度が著しく高い環境下でも、優れた耐食性を有する。この為、本発明のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い水に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金や相手部材の耐食性を十分に確保できる。従って、この芯金又は相手部材を、外輪相当部材又は内輪相当部材の周面に嵌合させる為の嵌合面を備えたものとした場合には、上述の様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金又は相手部材の嵌合面と、上記外輪相当部材又は内輪部材の周面との嵌合部での耐食性を十分に確保できる。この結果、この嵌合部を通じて、泥水等の異物が内部空間内に侵入する事を、長期間に亙り防止できる。又、本発明の場合には、上記芯金又は相手部材のうちで、使用時に外部に露出する総ての部分をシール材により覆ったり、上記嵌合部にゴム製のパッキング材を設けたり、製造コストが著しく上昇する原因となる特殊な構造を採用する必要がなくなる為、シールリングの製造コストを特に高くする事がない。
【００２５】
又、チタン及びチタン合金の比重は、ステンレス鋼の約６０％と小さい。この為、本発明のシールリング、及び、このシールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。又、チタン及びチタン合金は、優れた耐摩耗性を有する。この為、シール材の先端縁を摺接させる相手部材を、チタン又はチタン合金により造った場合には、このシール材の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事なく、この先端縁と上記相手部材の表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を抑える事ができる。この為、摩擦トルクを増大させる事なく、シール性能の向上を図れる。
【００２６】
又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い靱性を有する。この為、転がり軸受ユニットにシールリングを組み付ける作業を容易に行なえる。又、チタン及びチタン合金は、優れた疲労強度と優れた低温脆性とを有する。この為、シールリングの耐久性の向上を図れると共に、このシールリングの良好なシール性能を、より長期間に亙り確保できる。
【００２７】
又、請求項２に記載したシールリングによれば、上記シール材の先端縁の締め代を大きくする事なく、この先端縁と上記相手部材の表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を更に抑える事ができ、シール性能の更なる向上を図れる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、それぞれが転動体である複数の玉３、３を設けた内部空間１３（図１８参照）の内端部を塞ぐシールリング１４ａに設けた芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを構成する材料を工夫する事により、製造コストを特に高くする事なく、前述した従来構造の問題点を改良する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１８〜１９に示した従来構造とほぼ同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２９】
本例の場合には、上記シールリング１４ａを構成する芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、チタン製又はチタン合金製の金属板に、プレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す等により造っている。又、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成している。そして、上記シールリング１４ａを構成するシール材１７に設けた各シールリップ２２〜２４の先端縁を、上記スリンガ１６ａの外側面及び外周面に、全周に亙って摺接させている。又、本例の場合には、上記芯金１５ａに設けた外径側円筒部１８の外周面を、外輪１（図１８参照）の内端部に内嵌する為の嵌合面としており、上記スリンガ１６ａに設けた内径側円筒部２０の内周面を、内輪５（図１８参照）の内端部に外嵌する為の嵌合面としている。
【００３０】
上述の様に構成する本例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、チタン製又はチタン合金製の金属板により造っている。このチタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い耐食性を有し、特に、塩水や海水等の塩分濃度が著しく高い環境下でも優れた耐食性を有する。この為、シールリング１４ａ及びこのシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い水に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの耐食性を十分に確保できる。従って、本例の様に、芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、外輪１及び内輪５の周面に嵌合させる為の嵌合面を備えたものとした場合には、上述の様な厳しい環境下で使用する場合でも、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの嵌合面と、外輪１及び内輪５の周面との嵌合部での耐食性を十分に確保できる。この結果、この嵌合部を通じて、泥水等の異物が各玉３を設置した内部空間１３（図１８参照）内に侵入する事を、長期間に亙り防止できる。更に、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成した場合には、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの耐食性の更なる向上を図れて、上記嵌合部を通じて、泥水等の異物が上記内部空間１３内に侵入する事を、より長期間に亙り防止できる。又、本発明の場合には、上記芯金１５ａやスリンガ１６ａのうち、使用時に外部に露出する総ての部分をシール材により覆ったり、上記嵌合部にゴム製のパッキング材を設けたり、製造コストが著しく上昇する原因となる特殊な構造を採用する必要がなくなる為、シールリング１４ａの製造コストを特に高くする事がない。
【００３１】
又、チタン及びチタン合金の比重は、ステンレス鋼の約６０％と小さい。この為、本発明のシールリングと、このシールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。更に、本例の場合には、シール材１７に設けた各シールリップ２２〜２４の先端縁を摺接させるスリンガ１６ａを、チタン又はチタン合金により造っている。このチタン及びチタン合金は、優れた耐摩耗性を有する。この為、本例の場合には、上記各シールリップ２２〜２４の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事なく、この先端縁と上記スリンガ１６ａの表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を抑える事ができる。この為、摩擦トルクを増大させる事なく、シール性能の向上を図れる。更に、本例の場合には、上記スリンガ１６ａの表面に硬質皮膜層を形成している為、上記アブレッシブ摩耗を更に抑える事ができる。
【００３２】
又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い靱性を有する。この為、転がり軸受ユニットにシールリング１４ａを組み付ける作業を容易に行なえる。又、チタン及びチタン合金は、優れた疲労強度と優れた低温脆性とを有する。この為、上記シールリング１４ａの耐久性の向上を図れると共に、このシールリング１４ａの良好なシール性能を、より長期間に亙り確保できる。
【００３３】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、上述した第１例で、シールリング１４ａを構成するシールリップを、外側シールリップ２２と内側シールリップ２４との２本のみとして、中間シールリップ２３（図１参照）を省略している。
【００３４】
この様な本例の場合には、シールリップの本数が減少している為、上述した第１例の場合よりもシール性能が劣る。但し、第１例で説明した様に、上記シールリング１４ａに設けた芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを構成するチタン又はチタン合金は、優れた耐食性、耐摩耗性等の優れた性能を有する。この為、上記シールリング１４ａのシール性能を実用上十分に確保できる。しかも、上記シールリップの本数が減少している為、摩擦トルクの更なる低減を図れる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３５】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、転がり軸受ユニットの内部空間１３の外端部を塞ぐ為のシールリング１４ｂを構成する芯金２５ａを、チタン又はチタン合金により造っている。又、この芯金２５ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成している。芯金２５ａを、この様に構成した事により得られる作用は、前述の図１に示した第１例での芯金１５ａの場合と同様である。又、その他の構成及び作用に就いては、前述の図１８、２０に示した従来構造と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３６】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、シールリング１４ｂを構成するシールリップを、外側シールリップ２９と内側シールリップ３１との２本のみとして、中間シールリップ３０（図３参照）を省略している。又、本例の場合には、ハブ本体４の外周面に形成した取付フランジ９の内側面中間部に突条３２を、全周に亙って形成している。この突条３５の内周面は、部分球状凹面、又はこの球状凹面の一部に接する部分円すい状凹面としているが、好ましくは、ハブ２の中心軸上で、１対の玉３列の軸方向中央位置とほぼ一致する点である、自動車の旋回走行時等にハブ２の中心軸が外輪１の中心軸に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）をその中心とする、曲率半径がＲ１ の部分球状凹面又はこの球状凹面の一部に接する部分円すい状凹面とする。又、上記外輪１の外端部外周面でこの突条３２の内周面の外径寄り部分と対向する部分を、この内周面と同心で、この内周面の曲率半径よりも少しだけ小さな曲率半径を有する、部分球状凸面又はこの球状凸面の一部に接する部分円すい状凸面としている。そして、この部分球状凸面又は部分円すい状凸面と、上記突条３２の内周面とを近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを設けている。
【００３７】
上述の様に、本例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、上記突条３２の内周面の外径寄り部分と上記外輪１の外端部外周面との間に、ラビリンスシールを設けている。又、このラビリンスシールの隙間の大きさは、自動車の旋回走行時等に上記ハブ２の中心軸と外輪１の中心軸とが相対的に傾いた場合でも変化せず一定若しくはほぼ一定である。この為、上記隙間を小さくできて、ラビリンスシールに基づくシール性能を常に良好にできる。例えば、自動車の旋回走行時には、遠心力の作用に基づいて車輪から地面に加わる荷重の反力により、この車輪を支持したハブ２にモーメント荷重が加わる。この為、このハブ２の中心軸が上記外輪１の中心軸に対し僅かとは言え傾斜する。そして、前述の図３に示した第３例で、ハブ２の回転側フランジ９の内側面の基端部に設けた平面部と、外輪１の外端面に設けた平面部とを近接対向させて、これら両平面部同士の間にラビリンスシールを設けた場合には、上記ハブ２の中心軸がこの外輪１の中心軸に対し傾斜した場合に、このラビリンスシールの隙間が円周方向一部で大きくなり、逆に、この一部と直径方向反対側で小さくなる。この為、上述した第３例で、この様なラビリンスシールを設ける場合には、このラビリンスシールを構成する１対の平面部同士が接触する事を防止すべく、このラビリンスシールの隙間を大きめに設定する必要がある。但し、この様にラビリンスシールの隙間を大きくした場合には、ラビリンスシールのシール性能が低下する。これに対して、本例の場合には、ラビリンスシールの隙間の大きさを、ハブ２の中心軸と外輪１の中心軸とが相対的に傾いた場合でも変化せず一定若しくはほぼ一定にできる。この為、上記ラビリンスシールの隙間を小さく設定でき、常に良好なシール性能を得られる。従って、本例の様に、前記シールリング１４ｂに２本のみシールリップ２９、３１を設けた事により、このシールリング１４ｂのシール性能が多少低くなる場合でも、全体として、必要とするシール性能を確保できる為、摩擦トルクの低減を図れる。勿論、前述の図３に示した第３例の様に、３本のシールリップ２９〜３１を設けた構造に、上述した本例のラビリンスシールを設ける事もでき、その場合には、シール性能の更なる向上を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図３に示した第３例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
【００３８】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、転がり軸受ユニットの内部空間１３（図１８参照）の内端部を塞ぐ為のシールリング３３を、それぞれが芯金６９、７０及びシール材３４、３５から成る１対のシールリング３６、３７を組み合わせて成る、組み合わせシールリングとしている。即ち、これら１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図５の左方）のシールリング３６を構成するシール材３４に設けたシールリップ７１の先端縁を、他方（図５の右方）のシールリング３７を構成する芯金７０に設けた内径側円筒部２０の外周面に摺接させている。又、この他方のシールリング３７を構成するシール材３５に設けた２本のシールリップ３８、３９のうち、外径側に位置するシールリップ３８の先端縁を、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９に設けた外径側円筒部１８の内周面に、内径側に位置するシールリップ３９の先端縁を、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９に設けた外側円輪部１９の内側面に、それぞれ摺接させている。この様な本例の構造に於いて、上記１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面全体に硬質皮膜層を設ける事に関しては、前述の図１に示した第１例の芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの場合と同様である。
【００３９】
次に、図６は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、上述の図５に示した第５例の場合と異なり、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図６の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合していない。この様な本例の場合には、上述した第５例の場合よりも、シール性能が劣る。但し、本例の場合には、１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面全体に硬質皮膜層を設けている為、シールリング３３のシール性能を実用上十分に確保できると共に、摩擦トルクの更なる低減を図れる。更に、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合せずに済む為、１対のシールリング３６、３７の芯金６９、７０の双方にシール材を結合する場合に比べて、コスト低減を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図５に示した第５例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４０】
次に、図７は、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合には、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図７の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９の外側円輪部１９の内径側半部に部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）を設けている。好ましくは、この部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面を、ハブ２の中心軸上で１対の玉３（図１８参照）列の軸方向中央位置とほぼ一致する点である、自動車の旋回走行時等にハブ２が外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）を中心とする半径Ｒ２ の球面、又はこの半径Ｒ２ の仮想球面に接する円すい状凸面とする。そして、上記１対のシールリング３６、３７のうち、他方（図７の右方）のシールリング３７を構成するシール材３５に設けたシールリップ３８、３９のうちの内径側のシールリップ３９の先端縁を、上記部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面に、全周に亙り摺接させている。
【００４１】
この様な本例の場合には、上記外輪１とハブ２との中心軸同士が（上記半径Ｒ２ の中心点ｏを交点として）互いに傾斜した場合でも、上記部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面に対する上記シールリップ３９の締め代の変化を抑える事ができる。この為、この締め代の低下を抑える事ができると共に、上記外輪１とハブ２との中心軸同士が互いに一致している状態（傾き未発生の状態）での、上記シールリップ３９の締め代を小さく設定できる。従って、シール性能の向上と、このシールリップ３９と上記芯金６９との摺接部での摩擦トルクの低減とを図れる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図５に示した第５例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４２】
次に、図８は、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例の場合には、上述の図７に示した第７例の場合と異なり、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図８の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合していない。この様な本例の場合には、上述した第７例の場合よりも、シール性能が劣る。但し、本例の場合には、１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面に硬質皮膜層を設けている為、シールリング３３のシール性能を実用上十分に確保できると共に、摩擦トルクの更なる低減を図れる。更に、前述の図６に示した第６例の場合と同様に、一方のシールリング３６の芯金６９にシール材を結合せずに済む為、１対のシールリング３６、３７の双方にシール材を設ける場合に比べてコスト低減を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図７に示した第７例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４３】
尚、前述の図３〜４に示した第３〜４例の構造で、取付フランジ９の内側面に突条を全周に亙り形成すると共に、この突条の内周面を、自動車の旋回走行時等にハブ２が外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）を中心とする部分球面、又はこの球面に接する部分円すい状凹面とし、上記突条の内周面に外側シールリップ２９の先端縁を摺接させる事もできる。この様な構造を採用した場合でも、上述の図７〜８に示した第７〜８例の場合と同様に、シール性能を十分に確保しつつ、摩擦トルクの更なる低減を図れる。
【００４４】
次に、図９は、本発明の実施の形態の第９例を示している。本例のシールリング４１は、軸方向に隣接して設ける１対のシールリング４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る。これら各シールリング４２ａ、４２ｂはそれぞれ、略円輪状の芯金４３ａ、４３ｂにシール材４４ａ、４４ｂを結合して成る。転がり軸受ユニットへの組み付け時には、一方（図９の左方）のシールリング４２ａの外周縁部を外輪相当部材の内周面に形成した係止溝に、他方（図９の右方）のシールリング４２ｂの内周縁部を内輪相当部材の外周面に形成した係止溝に、それぞれ係止する。これと共に、上記一方のシールリング４２ａのシール材４４ａに設けた２本のシールリップ４５、４６のうち、外径側に位置するシールリップ４５の先端縁を上記他方のシールリング４２ｂの芯金４３ｂの側面に、内径側に位置するシールリップ４６の先端縁を上記内輪相当部材の外周面に、それぞれ摺接させる。又、上記他方のシールリング４２ｂのシール材４４ｂに設けたシールリップ４７の先端縁を上記外輪相当部材の内周面に摺接させる。この様な本例の構造で、上記１対のシールリング４２ａ、４２ｂを構成する芯金４３ａ、４３ｂを、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面に硬質皮膜層を設ける事に関しては、前述の図１に示した第１例の芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの場合と同様である。
【００４５】
尚、シールリング付転がり軸受ユニットの基本構造に関しては、前述の図１８に示した様な内輪回転の構造に限らず、外輪回転の構造に適用する事もできる。更には、上記図１７に示す様な、ハブ本体４に直接内輪軌道７を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１０に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、図１１〜１３に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。更には、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１４に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる。勿論、第１世代、第３世代のハブユニットで転動体を玉から円すいころに変えた構造にも、本発明は適用可能である。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）等を設ける場合に、上述した各例の芯金又はスリンガに、車輪の回転速度を検出する為のエンコーダを結合固定する事もできる。
【００４６】
又、上述した各例は、本発明のシールリング付転がり軸受ユニットを、車輪を支持する為のハブユニットに適用した場合に就いて説明したが、本発明は、その他の転がり軸受に適用する事もできる。例えば、自動車用の各種装置である、オルタネータ、自動車用空気調和装置用コンプレッサや、ウォーターポンプ、パワーステアリング装置のオイルポンプ等の各種回転機械装置の回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受に、本発明を適用する事もできる。この様な用途に使用するシールリングの場合も、上述した各例の場合と同程度に、又はそれ以上に、耐食性及び耐摩耗性を向上させ、軽量化を図る事が要求される。例えば、図１５〜１６は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１０例を示している。本例は、自動車用空気調和装置用コンプレッサのプーリの回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受に、本発明を適用したものである。このコンプレッサは、回転軸４８を、図示しない転がり軸受により、ケーシング４９内に回転自在に支持している。又、このケーシング４９の端部外面に設けた支持筒部５０の周囲に従動プーリ５１を、複列アンギュラ玉軸受５２により回転自在に支持している。
【００４７】
この複列アンギュラ玉軸受５２は、内周面に１対の外輪軌道６、６を有する外輪５３と、外周面に１対の内輪軌道７、７を有する内輪５４と、これら各外輪軌道６、６と各内輪軌道７、７との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、それぞれが転動体である玉５５、５５とを備える。又、上記外輪５３の両端部内周面と内輪５４の両端部外周面との間に、１対のシールリング５６、５６を設けている。これら各シールリング５６、５６は、板シールと呼ばれるもので、略円輪状に形成した芯金５７と、この芯金５７に加硫成形により結合した弾性材製のシール材５８とから成る。このシール材５８は、この芯金５７の外部空間側の側面と、内径寄り部分と、外径寄り部分とを、それぞれ覆っている。そして、このシール材５８の一部で、この芯金５７の外周縁から外径側に突出した部分を係止部５９とし、同じくこの芯金５７の内周縁から内径側に突出した部分をシールリップ６０としている。この様な各シールリング５６、５６は、上記係止部５９を上記外輪５３の両端部内周面に設けた係止溝６１に係止させると共に、上記シールリップ６０の先端縁を、上記内輪５４の両端部外周面に全周に亙り摺接させている。この構成により、上記各玉５５、５５を設置した内部空間６２の軸方向両端部を密封している。
【００４８】
又、上記従動プーリ５１は、断面コ字形で全体を円環状に形成した内側環状部材６３と、この内側環状部材６３の外周面に固定した外側環状部材６４とから成り、前記ケーシング４９の端面に固定したソレノイド６５を、上記従動プーリ５１を構成する内側環状部材６３の内部空間に配置している。一方、前記回転軸４８の端部で上記ケーシング４９から突出した部分には取付ブラケット６６を固定しており、この取付ブラケット６６の周囲には磁性材製の環状板６７を、弾性材６８を介して支持している。この環状板６７は、上記ソレノイド６５への非通電時には、上記弾性材６８の弾力により、図１５に示す様に上記従動プーリ５１から離隔しているが、上記ソレノイド６５への通電時には、上記従動プーリ５１に向け吸着されて、この従動プーリ５１から上記回転軸４８への回転力の伝達を自在とする。コンプレッサの使用時には、図示しない走行用エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリと、上記従動プーリ５１に設けた外側環状部材６４との間に図示しない無端ベルトを掛け渡す。従って、上記ソレノイド６５への通電時には、上記駆動プーリの回転により、上記回転軸４８が回転する。即ち、このソレノイド６５への通電状態の変化により、自動車用空気調和装置の作動・非作動が切り換わる。
【００４９】
特に、本例の場合には、上記各シールリング５６、５６を構成する芯金５７を、チタン製又はチタン合金製の金属板により造ると共に、表面全体にチタン窒化層等の硬質皮膜層を形成している。この様な本例の場合には、水分による膨潤により水分がシール材５８中を伝わって、芯金５７に達する様な場合でも、この芯金５７の耐食性の向上を図れると共に、上記各シールリング５６、５６の軽量化を図れる。又、上記芯金５７の靱性の向上を図れる事により、複列アンギュラ玉軸受５２への各シールリング５６、５６の組み付け作業の容易化を図れる。尚、本例の場合には、前記支持筒部５０に対し上記従動プーリ５１を、上記複列アンギュラ玉軸受５２により支持しているが、この複列アンギュラ玉軸受５２の代わりに、単列で３点又は４点接触型の玉軸受等、他の転がり軸受を使用する事もできる。
【００５０】
尚、ウォーターポンプの回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受の場合には、例えば図１７に示す様なスリンガ付シールリングを使用する事が、従来から多く行なわれている。この図１７に示す構造の場合、両端部にインペラとプーリとをそれぞれ固定した回転軸７２を、図示しないハウジングの内側に、転がり軸受７３により回転自在に支持している。又、この転がり軸受７３の、インペラ側の軸方向端部に、スリンガ付シールリング７４を設けている。このスリンガ付シールリング７４は、外輪７５の軸方向端部に内嵌固定した芯金７６と、この芯金７６に結合したシール材７７と、上記回転軸７２の中間部に外嵌固定した、断面コ字形で全体を円環状に形成したスリンガ７８とを備える。このうちのシール材７７は、３本のシールリップ７９〜８１を備える。そして、これら各シールリップ７９〜８１のうち、外径側に設けた１本のシールリップ７９を上記スリンガ７８を構成する外径側円筒部８２の外周面に、内径側に設けた２本のシールリップ８０、８１をこのスリンガ７８を構成する内径側円筒部８３と回転軸７２との外周面に、それぞれ摺接させている。この様なウォーターポンプの回転支持部に使用するスリンガ付シールリング７４は、ＬＬＣ等の腐食性がある冷却液に、直接曝される。又、この冷却液中には、所謂水垢等によるアブレッシブ摩耗を起こし易い硬質粒子が混入している事もある。この為、本発明を適用する事により、転がり軸受７３の内部空間の良好な密封状態を長期間に亙り確保できると言った効果が顕著になる。
【００５１】
又、上述した各例のうち、芯金及びシール材とスリンガとを組み合わせて成るシールリングに本発明を適用した実施の形態は、芯金及びスリンガの双方を、チタン又はチタン合金により造ると共に、これら両部材の表面に窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成した場合に就いて説明した。但し、本発明は、この様な構造に限定するものではなく、例えば、芯金とスリンガとのうちの一方の部材を、チタン又はチタン合金により造ると共に、他方の部材を、鋼、ステンレス鋼等のチタン及びチタン合金以外の材料により造り、更に、これら両部材の表面に硬質皮膜層を形成しない構造も含む。この様な構造の場合には、芯金及びスリンガの双方をチタン又はチタン合金により造ると共に、これら両部材の表面に硬質皮膜層を形成した構造よりも、良好なシール性能を長期間に亙り確保する面からは多少不利になるが、前述した従来構造の場合よりも、良好なシール性能を長期間に亙り確保し易くなる。
【００５２】
次に、本発明の発明者が、芯金及びシール材とスリンガとを組み合わせて成るシールリングに本発明を適用した場合の効果を確認する為に行なった実験結果に就いて説明する。実験は、芯金及びスリンガの材料と、硬質皮膜層の有無との組み合わせに就いて次の様に異ならせた、試料１〜６の６種類の試料で行なった。
▲１▼ 試料１
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層有り
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲２▼ 試料２
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲３▼ 試料３
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層無し
▲４▼ 試料４
芯金 ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲５▼ 試料５
芯金 ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層無し
▲６▼ 試料６
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
【００５３】
そして、この様な６種類の試料を用いて、シールリングを組み込んだ転がり軸受を泥塩水環境下で回転させて、漏水するまでの寿命時間を評価してシール性能を比較したところ、試料１及び試料２のシール性能がほぼ同等で最も高くなり、試料３及び試料４のシール性能がその次に高くなり、試料５のシール性能がその次に高くなり、試料６のシール性能が最も低くなった。又、上記試料３及び試料４のシール性能は、互いにほぼ同等となった。但し、試料１〜６の何れも、シール性能は従来構造の場合よりも高くなった。尚、上記試料１及び試料２のシール性能がほぼ同等となった事から明らかな様に、芯金の表面に硬質皮膜層を設けてこの芯金の耐摩耗性を向上させても、シール性能はあまり向上しない。一方、シールリングの製造コストは、試料５及び試料６が最も安価で、次に、試料４〜１の順に高くなった。これらの結果から明らかな様に、試料４の構造、即ち、芯金を、ステンレス鋼製（又は鋼製）で表面に硬質皮膜層を形成しないものにより造ると共に、スリンガを、チタン合金製（又はチタン製）で表面に硬質皮膜層を形成したものにより造った構造は、コストの上昇を抑えられる面と、シール性能の向上を図れる面とのバランスで、最も優れている。尚、上記試料４、５で芯金をステンレス鋼製から鋼製に変更すると、シール性能は低下するが、この場合でも従来構造よりもシール性能は高くなる。
【００５４】
又、上述した各例では、芯金又はスリンガの表面の全体に硬質皮膜層を設けた場合に就いて説明したが、請求項２に係る発明は、この様な構造に限定するものではない。請求項２に係る発明は、シール材の先端縁を摺接させる相手部材の表面で、少なくともこの先端縁を摺接させる部分に窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成すれば良い。
【００５５】
又、上述した各例で、シール材に用いられるゴム材料の種類は問わない。例えば、シールリング付転がり軸受ユニット部分での放電を緩和してラジオノイズを防止する面から、導電性ゴム材料を使用する事もできる。
【００５６】
更に、本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットの用途は、上述した様な自動車用に限定するものではない。例えば、建設機械や、鉄道車両等の、耐食性や、泥水に曝される環境下での耐アブレッシブ摩耗性を確保する事が要求される用途に使用する、シールリング付転がり軸受ユニットに本発明を適用する事によっても、上述した様な優れた作用・効果を得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用して、製造コストを特に高くする事なく、泥水や塩水等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、摩擦トルクを抑えつつ、良好なシール性能を長期間に亙り確保でき、更に、シールリングの耐久性の向上と、軽量化とを図れる。この為、例えば、車両の車輪支持用のシールリング付転がり軸受ユニットに適用した場合に、燃費性能や加速性能を中心とする上記車両の走行性能を向上できると共に、シールリング付転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図１９と同様の図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】同第３例を示す、図２０と同様の図。
【図４】同第４例を示す、図３と同様の図。
【図５】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図６】同第６例を示す、図１と同様の図。
【図７】同第７例を示す、図１と同様の図。
【図８】同第８例を示す、図１と同様の図。
【図９】同第９例を示す、シールリングの部分断面図。
【図１０】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１１】同第３例を示す断面図。
【図１２】同第４例を示す断面図。
【図１３】同第５例を示す断面図。
【図１４】同第６例を示す断面図。
【図１５】本発明の実施の形態の第１０例を、コンプレッサ用プーリの回転支持部に組み込んだ状態で示す部分断面図。
【図１６】一部を省略して示す、図１５のＡ部拡大断面図。
【図１７】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第７例を示す部分断面図。
【図１８】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図１９】図１８のＢ部に組み付けている従来のシールリングの部分拡大断面図。
【図２０】同Ｃ部に組み付けている従来のシールリングの部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ ハブ
３ 玉
４ ハブ本体
５ 内輪素子
６ 外輪軌道
７ 内輪軌道
８ ナックル
９ 取付フランジ
１０ スプライン孔
１１ 等速ジョイント
１２ スプライン軸
１３ 内部空間
１４ａ、１４ｂ シールリング
１５、１５ａ 芯金
１６、１６ａ スリンガ
１７ シール材
１８ 外径側円筒部
１９ 外側円輪部
２０ 内径側円筒部
２１ 内側円輪部
２２ 外側シールリップ
２３ 中間シールリップ
２４ 内側シールリップ
２５、２５ａ 芯金
２６ シール材
２７ 円筒部
２８ 支持板部
２９ 外側シールリップ
３０ 中間シールリップ
３１ 内側シールリップ
３２ 突条
３３ シールリング
３４ シール材
３５ シール材
３６ シールリング
３７ シールリング
３８ シールリップ
３９ シールリップ
４０ 部分球面部
４１ シールリング
４２ａ、４２ｂ シールリング
４３ａ、４３ｂ 芯金
４４ａ、４４ｂ シール材
４５ シールリップ
４６ シールリップ
４７ シールリップ
４８ 回転軸
４９ ケーシング
５０ 支持筒部
５１ 従動プーリ
５２ 複列アンギュラ玉軸受
５３ 外輪
５４ 内輪
５５ 玉
５６ シールリング
５７ 芯金
５８ シール材
５９ 係止部
６０ シールリップ
６１ 係止溝
６２ 内部空間
６３ 内側環状部材
６４ 外側環状部材
６５ ソレノイド
６６ 取付ブラケット
６７ 環状板
６８ 弾性材
６９ 芯金
７０ 芯金
７１ シールリップ
７２ 回転軸
７３ 転がり軸受
７４ スリンガ付シールリング
７５ 外輪
７６ 芯金
７７ シール材
７８ スリンガ
７９ シールリップ
８０ シールリップ
８１ シールリップ
８２ 外径側円筒部
８３ 内径側円筒部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等の車両の車輪を懸架装置に支持する為の転がり軸受ユニットの開口端部を塞ぐシールリングの改良に関する。具体的には、シール性能、即ち、転動体を設置した内部空間内への泥水等の異物の侵入を防止すると共に、この内部空間内に封入したグリースが外部に漏出するのを防止する性能を向上させ、更に、低摩擦化、低摩耗化、軽量化を図るものである。そして、燃費性能や加速性能を中心とする車両の走行性能を向上させると共に、上記転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図る事を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種機械装置の回転支持部に、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等の転がり軸受が組み込まれている。この様な転がり軸受にはシールリングを組み込んで、この転がり軸受の内部空間に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する雨水、泥、塵等の各種異物が転がり軸受の内部に入り込む事を防止している。図１８は、この様なシールリングを備えた、シールリング付転がり軸受ユニットの１例として、自動車の駆動輪を懸架装置に回転自在に支持する為の構造を示している。
【０００３】
上記シールリング付転がり軸受ユニットは、外輪相当部材に相当する外輪１と、内輪相当部材に相当するハブ２と、それぞれが転動体である複数個の玉３、３とから成る。このうちのハブ２は、ハブ本体４と内輪素子５とを組み合わせて成る。又、上記各玉３、３は、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道６、６と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道７、７との間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。使用時、即ち自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する際には、上記外輪１を懸架装置を構成するナックル８に固定すると共に、上記ハブ本体４に設けた取付フランジ９に車輪を結合固定する。又、図１８に示す構造は、駆動輪を支持する為の構造であるので、このハブ本体４の中心部に設けたスプライン孔１０に、等速ジョイント１１に付属のスプライン軸１２を係合させる。
【０００４】
上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットのうちで、上記各玉３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各玉３、３の転動面と、上記各外輪軌道６、６及び内輪軌道７、７との転がり接触部を潤滑する様にしている。又、上記外輪１の両端部内周面と、上記内輪素子５の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で車両の幅方向中寄りとなる側、即ち、図１８では右側を言う。これに対して、車両の幅方向外寄りとなる側、即ち、図１８では左側を外と言う。本明細書全体で同じ。）部外周面及び上記ハブ本体４の中間部外周面との間には、それぞれシールリング１４ａ、１４ｂを設けて、上記内部空間１３の両端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記両シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端開口部を塞ぐシールリング１４ａは、特許文献１に記載された構造と同様の構造を有するもので、図１９に示す様に構成している。このシールリング１４ａは、組み合わせシールリングと呼ばれるもので、芯金１５と、スリンガ１６と、シール材１７とから成る。このうちの芯金１５は、低炭素鋼板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す等により、一体成形している。この様な芯金１５は、上記外輪１の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１８と、この外径側円筒部１８の軸方向外端縁（図１９の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった外側円輪部１９とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、ステンレス鋼板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様なスリンガ１６は、前記内輪素子５の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２０と、この内径側円筒部２０の軸方向内端縁（図１９の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった内側円輪部２１とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００７】
又、上記シール材１７は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２２〜２４を備え、上記芯金１５にその基端部を結合固定している。そして、上記内部空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２２の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップである、中間、内側両シールリップ２３、２４の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させている。
【０００８】
一方、上記内部空間１３の外端側開口を塞ぐシールリング１４ｂは、図２０に示す様に構成しており、芯金２５とシール材２６とから成る。このうちの芯金２５は、低炭素鋼板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この芯金２５は、前記外輪１の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部２７と、この円筒部２７の軸方向外端縁（図２０の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった、断面大略Ｓ字形で全体を円環状に形成した支持板部２８とを備える。このうちの円筒部２７の自由状態に於ける外径は、上記外輪１の外端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、この円筒部２７をこの外輪１の外端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【０００９】
又、上記シール材２６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２９、３０、３１を備え、上記芯金２５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向外方に突出する状態で設けられた外側シールリップ２９の先端縁を、前記取付フランジ９の基端部内側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ３０、３１の先端縁を、この基端部内側面と前記ハブ本体４の中間部外周面との連続部乃至この中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。
【００１０】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様なシールリング１４ａ、１４ｂで塞ぐ事により、上記内部空間１３内に泥水等の異物が入り込む事を防止すると共に、この内部空間１３内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止する。
【００１１】
一方、上述の様な、自動車の車輪を支持する為のシールリング付転がり軸受ユニットは、泥水や融雪剤等の塩分を含んだ水に曝された状態で使用される事がある。この為、上記各シールリング１４ａ、１４ｂには、耐泥塩水性、具体的には、密封性、耐摩耗性、耐食性等を十分に確保する事が要求される。特に、図示の例の様に、各シールリング１４ａ、１４ｂを構成するシール材１７、２６が複数のシールリップ２２〜２４、２９〜３１を有するものである場合には、前記内部空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２２、２９が、泥水等の異物に直接曝される。この為、これら各外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接部の摺接状態が、他のシールリップ２３、２４、３０、３１に関する摺接部の場合よりも厳しくなる。従って、上記各外側シールリップ２２、２９に関する摺接部の密封性能を、特に向上させる必要がある。
【００１２】
又、上記各シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端側開口を塞ぐシールリング１４ａを構成するスリンガ１６は、使用時に直接泥水等の異物に曝される可能性が高い。この為、従来から、このスリンガ１６を、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４等の良好な耐食性を有するステンレス鋼板で、熱処理や表面処理が施されていない生材のままとしたものにより造る事が多く行なわれている。これに対して、上記各シールリング１４ａ、１４ｂを構成する芯金１５、２５が、図示の例の様に、上記内部空間１３の外側に露出する総ての部分をシール材１７、２６により覆われている場合や、更には図示は省略するが、芯金１５、２５の嵌合面（外周面）もシール材１７、２６により覆われている場合には、使用時にこれら各芯金１５、２５が上記異物に直接曝される可能性は低くなる。この為、これら各芯金１５、２５を、前述の様に、ステンレス鋼板よりも耐食性が劣るが安価である低炭素鋼板により造る事が、従来から多く行なわれている。但し、上記各芯金１５、２５のうちの上記内部空間１３の外側に露出する総ての部分がシール材１７、２６により覆われていない場合等には、これら各芯金１５、２５をステンレス鋼板により造る事もある。又、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に、特許文献２〜９が存在する。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−２５２７６２号公報
【特許文献２】
特開平７−２１７６６３号公報
【特許文献３】
実開平６−５１６３２号公報
【特許文献４】
特開平１１−３０３８７８号公報
【特許文献５】
特開２００１−２１５１３３号公報
【特許文献６】
特開２００１−２１５１３２号公報
【特許文献７】
実開平２−２１３７２号公報
【特許文献８】
実開平３−９３６５８号公報
【特許文献９】
実開平５−９４５７５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な従来から知られているシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、次の様な改良すべき点がある。
▲１▼ 従来構造の場合には、芯金１５、２５又はスリンガ１６の周面と、この周面を嵌合させる相手面との間の嵌合部で、腐食が発生し、更に進行する可能性がある。特に、シールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い塩水等の異物に曝される状態で使用する場合には、上記腐食がより進行し易くなる。この様に嵌合部で腐食が進行した場合には、腐食によりこの嵌合部に生じた隙間を通じて、泥水や塩水等の異物が各玉３、３を設置した内部空間１３内に侵入し易くなる。この様に異物が内部空間１３内に侵入した場合には、転がり軸受ユニットの耐久性が低下する。
【００１５】
これに対して、上記芯金１５、２５又はスリンガ１６をステンレス鋼板により造った場合には、この芯金１５、２５又はスリンガ１６を炭素鋼板により造った場合よりも、嵌合部での腐食が生じにくくなる。この為、この嵌合部の密封状態を長期間に亙り確保し易くなる。但し、この場合でも、塩分濃度が著しく高い塩水等に曝される状態で使用する場合には、上記嵌合部の良好な密封状態を長期間に亙り確保する事に対して、未だ改良の余地がある。
【００１６】
又、上記嵌合部での腐食を抑える為に、上記芯金１５、２５又はスリンガ１６のうち、相手面に対し嵌合させる周面の端部をシール材で被覆して、この周面が塩分濃度が高い異物に直接曝されない構造としたり、上記嵌合部を構成する周面同士の間にゴム製のパッキング材を設ける事も考えられる。但し、これらの何れの場合も、シールリング付転がり軸受ユニットの製造コストが著しく上昇する原因となる。
【００１７】
▲２▼ 泥粒等の硬質粒子には研摩作用がある為、シール材１７、２６の先端縁を摺接させる相手面である、スリンガ１６やハブ２の表面のアブレッシブ摩耗、即ち、摺接部に硬質粒子を介在させた状態での摩耗（三元アブレッシブ摩耗とも呼ばれる）を抑える必要がある。この様なアブレッシブ摩耗では、軟らかい部材の表面にその一部が食い込んだ状態でこの表面に保持された硬質粒子が、この軟らかい部材の表面に摺接する硬い部材の表面を摩耗させる。シールリング付転がり軸受を泥水に曝される状態で使用する場合には、この様なアブレッシブ摩耗が生じ易くなる。そして、この場合には、上記シール材１７、２６よりも硬い、金属製のスリンガ１６やハブ２の摩耗量が、このシール材１７、２６の摩耗量と同等か、それ以上になる可能性がある。この様にスリンガ１６やハブ２の摩耗量が多くなる場合には、このシール材１７、２６の先端縁が摩耗する事と相俟って、この先端縁の相手面に対する締め代が減少する為、上記各シールリング１４ａ、１４ｂのシール性能が低下する可能性がある。従来構造の場合には、この様なアブレッシブ摩耗を抑える事に対して、改良の余地がある。
【００１８】
これに対して、上記各シール材１７、２６の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事により、この先端縁や相手面が摩耗して締め代が減少する場合でも、上記シール性能を確保する様にする事も考えられるが、この場合には、摩擦トルクが大きくなり、発熱やエネルギ損失が増大する原因となる。又、上記初期締め代が大きくなると、当該摺接部での当接圧が増大する為、上記先端縁や相手面の摩耗が更に大きくなったり、上記各シール材１７、２６がへたる事により、上記各シールリング１４ａ、１４ｂの耐久性が悪化する可能性がある。
【００１９】
▲３▼ シールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図る事により、これを組み込んだ自動車の軽量化を図り、燃費性能や加速性能を中心とする自動車の走行性能を向上させる事が望まれている。これに対して、従来構造で、芯金１５、２５又はスリンガ１６をステンレス鋼板製とした場合にも、炭素鋼板製とした場合とほぼ同等の重量となり、未だ改良の余地がある。
【００２０】
一方、特許文献２〜９には、上述した改良すべき点のうち、少なくとも上記▲１▼▲２▼の点を改良する事を考慮した構造が記載されている。但し、これら特許文献２〜９のうち、特許文献４、６〜９に記載された構造の場合には、芯金又はスリンガと相手面との嵌合部に、シール部材等の特殊な構造を設けている。又、特許文献２、３に記載された構造の場合には、スリンガの表面に、製造コストが著しく嵩む原因となる、特殊な皮膜層を形成している。この様な特許文献２〜４、６〜９に記載された構造の場合には、製造コストが著しく上昇し易くなる。又、特許文献５に記載された構造の場合には、シール材の先端縁を摺接させるスリンガを、鋼板の表面に弾性係数（ヤング率）が低い金属層を形成したものにより造っている。但し、この様な構造では、表面に金属層を形成する為、コストが嵩む。又、上記何れの特許文献に記載された構造の場合も、シールリングの軽量化を図る事に関して、未だ改良の余地がある。
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、製造コストを特に高くする事なく、上述した点を何れも改良すべく発明したものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールリングとシールリング付転がり軸受ユニットとのうち、請求項１に記載したシールリングは、前述した従来から知られているシールリングと同様に、金属製の芯金と、この芯金に結合した弾性材製のシール材とを含んで全体を円環状に構成し、このシール材の先端縁を相手部材の表面に全周に亙って摺接させた状態で使用するものである。
特に、請求項１に記載したシールリングに於いては、上記芯金と相手部材とのうちの少なくとも一方の部材が、チタン又はチタン合金により造られたものである。
【００２２】
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記相手部材をチタン又はチタン合金により造ると共に、この相手部材の表面で少なくとも上記シール材の先端縁を摺接させる部分に硬質皮膜層を形成する。
【００２３】
更に、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニットは、やはり前述した従来から知られているシールリング付転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備える。
特に、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニットに於いては、このシールリングが、請求項１又は請求項２に記載したシールリングである。
尚、上記シールリング付転がり軸受ユニットには、請求項４に記載した様に、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の部材で使用時に回転する部材が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方の部材で使用時にも回転しない部材が、懸架装置に支持される静止輪である、所謂ハブユニットを含む。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットによれば、前述した従来構造の問題点の何れも改良できる。
即ち、本発明の場合には、シールリングを構成する芯金と相手部材とのうちの少なくとも一方の部材を、チタン又はチタン合金により造っている。又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い耐食性を有し、特に、融雪剤を含む水や海水等に曝される様な、塩分濃度が著しく高い環境下でも、優れた耐食性を有する。この為、本発明のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い水に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金や相手部材の耐食性を十分に確保できる。従って、この芯金又は相手部材を、外輪相当部材又は内輪相当部材の周面に嵌合させる為の嵌合面を備えたものとした場合には、上述の様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金又は相手部材の嵌合面と、上記外輪相当部材又は内輪部材の周面との嵌合部での耐食性を十分に確保できる。この結果、この嵌合部を通じて、泥水等の異物が内部空間内に侵入する事を、長期間に亙り防止できる。又、本発明の場合には、上記芯金又は相手部材のうちで、使用時に外部に露出する総ての部分をシール材により覆ったり、上記嵌合部にゴム製のパッキング材を設けたり、製造コストが著しく上昇する原因となる特殊な構造を採用する必要がなくなる為、シールリングの製造コストを特に高くする事がない。
【００２５】
又、チタン及びチタン合金の比重は、ステンレス鋼の約６０％と小さい。この為、本発明のシールリング、及び、このシールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。又、チタン及びチタン合金は、優れた耐摩耗性を有する。この為、シール材の先端縁を摺接させる相手部材を、チタン又はチタン合金により造った場合には、このシール材の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事なく、この先端縁と上記相手部材の表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を抑える事ができる。この為、摩擦トルクを増大させる事なく、シール性能の向上を図れる。
【００２６】
又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い靱性を有する。この為、転がり軸受ユニットにシールリングを組み付ける作業を容易に行なえる。又、チタン及びチタン合金は、優れた疲労強度と優れた低温脆性とを有する。この為、シールリングの耐久性の向上を図れると共に、このシールリングの良好なシール性能を、より長期間に亙り確保できる。
【００２７】
又、請求項２に記載したシールリングによれば、上記シール材の先端縁の締め代を大きくする事なく、この先端縁と上記相手部材の表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を更に抑える事ができ、シール性能の更なる向上を図れる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、それぞれが転動体である複数の玉３、３を設けた内部空間１３（図１８参照）の内端部を塞ぐシールリング１４ａに設けた芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを構成する材料を工夫する事により、製造コストを特に高くする事なく、前述した従来構造の問題点を改良する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１８〜１９に示した従来構造とほぼ同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２９】
本例の場合には、上記シールリング１４ａを構成する芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、チタン製又はチタン合金製の金属板に、プレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す等により造っている。又、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成している。そして、上記シールリング１４ａを構成するシール材１７に設けた各シールリップ２２〜２４の先端縁を、上記スリンガ１６ａの外側面及び外周面に、全周に亙って摺接させている。又、本例の場合には、上記芯金１５ａに設けた外径側円筒部１８の外周面を、外輪１（図１８参照）の内端部に内嵌する為の嵌合面としており、上記スリンガ１６ａに設けた内径側円筒部２０の内周面を、内輪５（図１８参照）の内端部に外嵌する為の嵌合面としている。
【００３０】
上述の様に構成する本例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、チタン製又はチタン合金製の金属板により造っている。このチタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い耐食性を有し、特に、塩水や海水等の塩分濃度が著しく高い環境下でも優れた耐食性を有する。この為、シールリング１４ａ及びこのシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、塩分濃度が著しく高い水に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、上記芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの耐食性を十分に確保できる。従って、本例の様に、芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを、外輪１及び内輪５の周面に嵌合させる為の嵌合面を備えたものとした場合には、上述の様な厳しい環境下で使用する場合でも、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの嵌合面と、外輪１及び内輪５の周面との嵌合部での耐食性を十分に確保できる。この結果、この嵌合部を通じて、泥水等の異物が各玉３を設置した内部空間１３（図１８参照）内に侵入する事を、長期間に亙り防止できる。更に、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成した場合には、これら芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの耐食性の更なる向上を図れて、上記嵌合部を通じて、泥水等の異物が上記内部空間１３内に侵入する事を、より長期間に亙り防止できる。又、本発明の場合には、上記芯金１５ａやスリンガ１６ａのうち、使用時に外部に露出する総ての部分をシール材により覆ったり、上記嵌合部にゴム製のパッキング材を設けたり、製造コストが著しく上昇する原因となる特殊な構造を採用する必要がなくなる為、シールリング１４ａの製造コストを特に高くする事がない。
【００３１】
又、チタン及びチタン合金の比重は、ステンレス鋼の約６０％と小さい。この為、本発明のシールリングと、このシールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。更に、本例の場合には、シール材１７に設けた各シールリップ２２〜２４の先端縁を摺接させるスリンガ１６ａを、チタン又はチタン合金により造っている。このチタン及びチタン合金は、優れた耐摩耗性を有する。この為、本例の場合には、上記各シールリップ２２〜２４の先端縁の相手面に対する締め代の設定値（初期締め代）を大きくする事なく、この先端縁と上記スリンガ１６ａの表面との摺接部でのアブレッシブ摩耗を抑える事ができる。この為、摩擦トルクを増大させる事なく、シール性能の向上を図れる。更に、本例の場合には、上記スリンガ１６ａの表面に硬質皮膜層を形成している為、上記アブレッシブ摩耗を更に抑える事ができる。
【００３２】
又、チタン及びチタン合金は、炭素鋼やステンレス鋼よりも高い靱性を有する。この為、転がり軸受ユニットにシールリング１４ａを組み付ける作業を容易に行なえる。又、チタン及びチタン合金は、優れた疲労強度と優れた低温脆性とを有する。この為、上記シールリング１４ａの耐久性の向上を図れると共に、このシールリング１４ａの良好なシール性能を、より長期間に亙り確保できる。
【００３３】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、上述した第１例で、シールリング１４ａを構成するシールリップを、外側シールリップ２２と内側シールリップ２４との２本のみとして、中間シールリップ２３（図１参照）を省略している。
【００３４】
この様な本例の場合には、シールリップの本数が減少している為、上述した第１例の場合よりもシール性能が劣る。但し、第１例で説明した様に、上記シールリング１４ａに設けた芯金１５ａ及びスリンガ１６ａを構成するチタン又はチタン合金は、優れた耐食性、耐摩耗性等の優れた性能を有する。この為、上記シールリング１４ａのシール性能を実用上十分に確保できる。しかも、上記シールリップの本数が減少している為、摩擦トルクの更なる低減を図れる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３５】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、転がり軸受ユニットの内部空間１３の外端部を塞ぐ為のシールリング１４ｂを構成する芯金２５ａを、チタン又はチタン合金により造っている。又、この芯金２５ａの表面全体に、窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成している。芯金２５ａを、この様に構成した事により得られる作用は、前述の図１に示した第１例での芯金１５ａの場合と同様である。又、その他の構成及び作用に就いては、前述の図１８、２０に示した従来構造と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３６】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、シールリング１４ｂを構成するシールリップを、外側シールリップ２９と内側シールリップ３１との２本のみとして、中間シールリップ３０（図３参照）を省略している。又、本例の場合には、ハブ本体４の外周面に形成した取付フランジ９の内側面中間部に突条３２を、全周に亙って形成している。この突条３５の内周面は、部分球状凹面、又はこの球状凹面の一部に接する部分円すい状凹面としているが、好ましくは、ハブ２の中心軸上で、１対の玉３列の軸方向中央位置とほぼ一致する点である、自動車の旋回走行時等にハブ２の中心軸が外輪１の中心軸に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）をその中心とする、曲率半径がＲ１ の部分球状凹面又はこの球状凹面の一部に接する部分円すい状凹面とする。又、上記外輪１の外端部外周面でこの突条３２の内周面の外径寄り部分と対向する部分を、この内周面と同心で、この内周面の曲率半径よりも少しだけ小さな曲率半径を有する、部分球状凸面又はこの球状凸面の一部に接する部分円すい状凸面としている。そして、この部分球状凸面又は部分円すい状凸面と、上記突条３２の内周面とを近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを設けている。
【００３７】
上述の様に、本例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、上記突条３２の内周面の外径寄り部分と上記外輪１の外端部外周面との間に、ラビリンスシールを設けている。又、このラビリンスシールの隙間の大きさは、自動車の旋回走行時等に上記ハブ２の中心軸と外輪１の中心軸とが相対的に傾いた場合でも変化せず一定若しくはほぼ一定である。この為、上記隙間を小さくできて、ラビリンスシールに基づくシール性能を常に良好にできる。例えば、自動車の旋回走行時には、遠心力の作用に基づいて車輪から地面に加わる荷重の反力により、この車輪を支持したハブ２にモーメント荷重が加わる。この為、このハブ２の中心軸が上記外輪１の中心軸に対し僅かとは言え傾斜する。そして、前述の図３に示した第３例で、ハブ２の回転側フランジ９の内側面の基端部に設けた平面部と、外輪１の外端面に設けた平面部とを近接対向させて、これら両平面部同士の間にラビリンスシールを設けた場合には、上記ハブ２の中心軸がこの外輪１の中心軸に対し傾斜した場合に、このラビリンスシールの隙間が円周方向一部で大きくなり、逆に、この一部と直径方向反対側で小さくなる。この為、上述した第３例で、この様なラビリンスシールを設ける場合には、このラビリンスシールを構成する１対の平面部同士が接触する事を防止すべく、このラビリンスシールの隙間を大きめに設定する必要がある。但し、この様にラビリンスシールの隙間を大きくした場合には、ラビリンスシールのシール性能が低下する。これに対して、本例の場合には、ラビリンスシールの隙間の大きさを、ハブ２の中心軸と外輪１の中心軸とが相対的に傾いた場合でも変化せず一定若しくはほぼ一定にできる。この為、上記ラビリンスシールの隙間を小さく設定でき、常に良好なシール性能を得られる。従って、本例の様に、前記シールリング１４ｂに２本のみシールリップ２９、３１を設けた事により、このシールリング１４ｂのシール性能が多少低くなる場合でも、全体として、必要とするシール性能を確保できる為、摩擦トルクの低減を図れる。勿論、前述の図３に示した第３例の様に、３本のシールリップ２９〜３１を設けた構造に、上述した本例のラビリンスシールを設ける事もでき、その場合には、シール性能の更なる向上を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図３に示した第３例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
【００３８】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、転がり軸受ユニットの内部空間１３（図１８参照）の内端部を塞ぐ為のシールリング３３を、それぞれが芯金６９、７０及びシール材３４、３５から成る１対のシールリング３６、３７を組み合わせて成る、組み合わせシールリングとしている。即ち、これら１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図５の左方）のシールリング３６を構成するシール材３４に設けたシールリップ７１の先端縁を、他方（図５の右方）のシールリング３７を構成する芯金７０に設けた内径側円筒部２０の外周面に摺接させている。又、この他方のシールリング３７を構成するシール材３５に設けた２本のシールリップ３８、３９のうち、外径側に位置するシールリップ３８の先端縁を、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９に設けた外径側円筒部１８の内周面に、内径側に位置するシールリップ３９の先端縁を、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９に設けた外側円輪部１９の内側面に、それぞれ摺接させている。この様な本例の構造に於いて、上記１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面全体に硬質皮膜層を設ける事に関しては、前述の図１に示した第１例の芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの場合と同様である。
【００３９】
次に、図６は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、上述の図５に示した第５例の場合と異なり、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図６の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合していない。この様な本例の場合には、上述した第５例の場合よりも、シール性能が劣る。但し、本例の場合には、１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面全体に硬質皮膜層を設けている為、シールリング３３のシール性能を実用上十分に確保できると共に、摩擦トルクの更なる低減を図れる。更に、上記一方のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合せずに済む為、１対のシールリング３６、３７の芯金６９、７０の双方にシール材を結合する場合に比べて、コスト低減を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図５に示した第５例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４０】
次に、図７は、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合には、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図７の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９の外側円輪部１９の内径側半部に部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）を設けている。好ましくは、この部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面を、ハブ２の中心軸上で１対の玉３（図１８参照）列の軸方向中央位置とほぼ一致する点である、自動車の旋回走行時等にハブ２が外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）を中心とする半径Ｒ２ の球面、又はこの半径Ｒ２ の仮想球面に接する円すい状凸面とする。そして、上記１対のシールリング３６、３７のうち、他方（図７の右方）のシールリング３７を構成するシール材３５に設けたシールリップ３８、３９のうちの内径側のシールリップ３９の先端縁を、上記部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面に、全周に亙り摺接させている。
【００４１】
この様な本例の場合には、上記外輪１とハブ２との中心軸同士が（上記半径Ｒ２ の中心点ｏを交点として）互いに傾斜した場合でも、上記部分球面部４０（又は部分円すい状筒部）の外周面に対する上記シールリップ３９の締め代の変化を抑える事ができる。この為、この締め代の低下を抑える事ができると共に、上記外輪１とハブ２との中心軸同士が互いに一致している状態（傾き未発生の状態）での、上記シールリップ３９の締め代を小さく設定できる。従って、シール性能の向上と、このシールリップ３９と上記芯金６９との摺接部での摩擦トルクの低減とを図れる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図５に示した第５例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４２】
次に、図８は、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例の場合には、上述の図７に示した第７例の場合と異なり、１対のシールリング３６、３７のうち、一方（図８の左方）のシールリング３６を構成する芯金６９にシール材を結合していない。この様な本例の場合には、上述した第７例の場合よりも、シール性能が劣る。但し、本例の場合には、１対のシールリング３６、３７を構成する芯金６９、７０を、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面に硬質皮膜層を設けている為、シールリング３３のシール性能を実用上十分に確保できると共に、摩擦トルクの更なる低減を図れる。更に、前述の図６に示した第６例の場合と同様に、一方のシールリング３６の芯金６９にシール材を結合せずに済む為、１対のシールリング３６、３７の双方にシール材を設ける場合に比べてコスト低減を図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図７に示した第７例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４３】
尚、前述の図３〜４に示した第３〜４例の構造で、取付フランジ９の内側面に突条を全周に亙り形成すると共に、この突条の内周面を、自動車の旋回走行時等にハブ２が外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心ｏ（図１８参照）を中心とする部分球面、又はこの球面に接する部分円すい状凹面とし、上記突条の内周面に外側シールリップ２９の先端縁を摺接させる事もできる。この様な構造を採用した場合でも、上述の図７〜８に示した第７〜８例の場合と同様に、シール性能を十分に確保しつつ、摩擦トルクの更なる低減を図れる。
【００４４】
次に、図９は、本発明の実施の形態の第９例を示している。本例のシールリング４１は、軸方向に隣接して設ける１対のシールリング４２ａ、４２ｂを組み合わせて成る。これら各シールリング４２ａ、４２ｂはそれぞれ、略円輪状の芯金４３ａ、４３ｂにシール材４４ａ、４４ｂを結合して成る。転がり軸受ユニットへの組み付け時には、一方（図９の左方）のシールリング４２ａの外周縁部を外輪相当部材の内周面に形成した係止溝に、他方（図９の右方）のシールリング４２ｂの内周縁部を内輪相当部材の外周面に形成した係止溝に、それぞれ係止する。これと共に、上記一方のシールリング４２ａのシール材４４ａに設けた２本のシールリップ４５、４６のうち、外径側に位置するシールリップ４５の先端縁を上記他方のシールリング４２ｂの芯金４３ｂの側面に、内径側に位置するシールリップ４６の先端縁を上記内輪相当部材の外周面に、それぞれ摺接させる。又、上記他方のシールリング４２ｂのシール材４４ｂに設けたシールリップ４７の先端縁を上記外輪相当部材の内周面に摺接させる。この様な本例の構造で、上記１対のシールリング４２ａ、４２ｂを構成する芯金４３ａ、４３ｂを、チタン又はチタン合金により造ると共に、表面に硬質皮膜層を設ける事に関しては、前述の図１に示した第１例の芯金１５ａ及びスリンガ１６ａの場合と同様である。
【００４５】
尚、シールリング付転がり軸受ユニットの基本構造に関しては、前述の図１８に示した様な内輪回転の構造に限らず、外輪回転の構造に適用する事もできる。更には、上記図１７に示す様な、ハブ本体４に直接内輪軌道７を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１０に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、図１１〜１３に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。更には、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１４に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる。勿論、第１世代、第３世代のハブユニットで転動体を玉から円すいころに変えた構造にも、本発明は適用可能である。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）等を設ける場合に、上述した各例の芯金又はスリンガに、車輪の回転速度を検出する為のエンコーダを結合固定する事もできる。
【００４６】
又、上述した各例は、本発明のシールリング付転がり軸受ユニットを、車輪を支持する為のハブユニットに適用した場合に就いて説明したが、本発明は、その他の転がり軸受に適用する事もできる。例えば、自動車用の各種装置である、オルタネータ、自動車用空気調和装置用コンプレッサや、ウォーターポンプ、パワーステアリング装置のオイルポンプ等の各種回転機械装置の回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受に、本発明を適用する事もできる。この様な用途に使用するシールリングの場合も、上述した各例の場合と同程度に、又はそれ以上に、耐食性及び耐摩耗性を向上させ、軽量化を図る事が要求される。例えば、図１５〜１６は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１０例を示している。本例は、自動車用空気調和装置用コンプレッサのプーリの回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受に、本発明を適用したものである。このコンプレッサは、回転軸４８を、図示しない転がり軸受により、ケーシング４９内に回転自在に支持している。又、このケーシング４９の端部外面に設けた支持筒部５０の周囲に従動プーリ５１を、複列アンギュラ玉軸受５２により回転自在に支持している。
【００４７】
この複列アンギュラ玉軸受５２は、内周面に１対の外輪軌道６、６を有する外輪５３と、外周面に１対の内輪軌道７、７を有する内輪５４と、これら各外輪軌道６、６と各内輪軌道７、７との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、それぞれが転動体である玉５５、５５とを備える。又、上記外輪５３の両端部内周面と内輪５４の両端部外周面との間に、１対のシールリング５６、５６を設けている。これら各シールリング５６、５６は、板シールと呼ばれるもので、略円輪状に形成した芯金５７と、この芯金５７に加硫成形により結合した弾性材製のシール材５８とから成る。このシール材５８は、この芯金５７の外部空間側の側面と、内径寄り部分と、外径寄り部分とを、それぞれ覆っている。そして、このシール材５８の一部で、この芯金５７の外周縁から外径側に突出した部分を係止部５９とし、同じくこの芯金５７の内周縁から内径側に突出した部分をシールリップ６０としている。この様な各シールリング５６、５６は、上記係止部５９を上記外輪５３の両端部内周面に設けた係止溝６１に係止させると共に、上記シールリップ６０の先端縁を、上記内輪５４の両端部外周面に全周に亙り摺接させている。この構成により、上記各玉５５、５５を設置した内部空間６２の軸方向両端部を密封している。
【００４８】
又、上記従動プーリ５１は、断面コ字形で全体を円環状に形成した内側環状部材６３と、この内側環状部材６３の外周面に固定した外側環状部材６４とから成り、前記ケーシング４９の端面に固定したソレノイド６５を、上記従動プーリ５１を構成する内側環状部材６３の内部空間に配置している。一方、前記回転軸４８の端部で上記ケーシング４９から突出した部分には取付ブラケット６６を固定しており、この取付ブラケット６６の周囲には磁性材製の環状板６７を、弾性材６８を介して支持している。この環状板６７は、上記ソレノイド６５への非通電時には、上記弾性材６８の弾力により、図１５に示す様に上記従動プーリ５１から離隔しているが、上記ソレノイド６５への通電時には、上記従動プーリ５１に向け吸着されて、この従動プーリ５１から上記回転軸４８への回転力の伝達を自在とする。コンプレッサの使用時には、図示しない走行用エンジンのクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリと、上記従動プーリ５１に設けた外側環状部材６４との間に図示しない無端ベルトを掛け渡す。従って、上記ソレノイド６５への通電時には、上記駆動プーリの回転により、上記回転軸４８が回転する。即ち、このソレノイド６５への通電状態の変化により、自動車用空気調和装置の作動・非作動が切り換わる。
【００４９】
特に、本例の場合には、上記各シールリング５６、５６を構成する芯金５７を、チタン製又はチタン合金製の金属板により造ると共に、表面全体にチタン窒化層等の硬質皮膜層を形成している。この様な本例の場合には、水分による膨潤により水分がシール材５８中を伝わって、芯金５７に達する様な場合でも、この芯金５７の耐食性の向上を図れると共に、上記各シールリング５６、５６の軽量化を図れる。又、上記芯金５７の靱性の向上を図れる事により、複列アンギュラ玉軸受５２への各シールリング５６、５６の組み付け作業の容易化を図れる。尚、本例の場合には、前記支持筒部５０に対し上記従動プーリ５１を、上記複列アンギュラ玉軸受５２により支持しているが、この複列アンギュラ玉軸受５２の代わりに、単列で３点又は４点接触型の玉軸受等、他の転がり軸受を使用する事もできる。
【００５０】
尚、ウォーターポンプの回転支持部に組み込むシールリング付転がり軸受の場合には、例えば図１７に示す様なスリンガ付シールリングを使用する事が、従来から多く行なわれている。この図１７に示す構造の場合、両端部にインペラとプーリとをそれぞれ固定した回転軸７２を、図示しないハウジングの内側に、転がり軸受７３により回転自在に支持している。又、この転がり軸受７３の、インペラ側の軸方向端部に、スリンガ付シールリング７４を設けている。このスリンガ付シールリング７４は、外輪７５の軸方向端部に内嵌固定した芯金７６と、この芯金７６に結合したシール材７７と、上記回転軸７２の中間部に外嵌固定した、断面コ字形で全体を円環状に形成したスリンガ７８とを備える。このうちのシール材７７は、３本のシールリップ７９〜８１を備える。そして、これら各シールリップ７９〜８１のうち、外径側に設けた１本のシールリップ７９を上記スリンガ７８を構成する外径側円筒部８２の外周面に、内径側に設けた２本のシールリップ８０、８１をこのスリンガ７８を構成する内径側円筒部８３と回転軸７２との外周面に、それぞれ摺接させている。この様なウォーターポンプの回転支持部に使用するスリンガ付シールリング７４は、ＬＬＣ等の腐食性がある冷却液に、直接曝される。又、この冷却液中には、所謂水垢等によるアブレッシブ摩耗を起こし易い硬質粒子が混入している事もある。この為、本発明を適用する事により、転がり軸受７３の内部空間の良好な密封状態を長期間に亙り確保できると言った効果が顕著になる。
【００５１】
又、上述した各例のうち、芯金及びシール材とスリンガとを組み合わせて成るシールリングに本発明を適用した実施の形態は、芯金及びスリンガの双方を、チタン又はチタン合金により造ると共に、これら両部材の表面に窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成した場合に就いて説明した。但し、本発明は、この様な構造に限定するものではなく、例えば、芯金とスリンガとのうちの一方の部材を、チタン又はチタン合金により造ると共に、他方の部材を、鋼、ステンレス鋼等のチタン及びチタン合金以外の材料により造り、更に、これら両部材の表面に硬質皮膜層を形成しない構造も含む。この様な構造の場合には、芯金及びスリンガの双方をチタン又はチタン合金により造ると共に、これら両部材の表面に硬質皮膜層を形成した構造よりも、良好なシール性能を長期間に亙り確保する面からは多少不利になるが、前述した従来構造の場合よりも、良好なシール性能を長期間に亙り確保し易くなる。
【００５２】
次に、本発明の発明者が、芯金及びシール材とスリンガとを組み合わせて成るシールリングに本発明を適用した場合の効果を確認する為に行なった実験結果に就いて説明する。実験は、芯金及びスリンガの材料と、硬質皮膜層の有無との組み合わせに就いて次の様に異ならせた、試料１〜６の６種類の試料で行なった。
▲１▼ 試料１
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層有り
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲２▼ 試料２
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲３▼ 試料３
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層無し
▲４▼ 試料４
芯金 ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層有り
▲５▼ 試料５
芯金 ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
スリンガ チタン合金製で、硬質皮膜層無し
▲６▼ 試料６
芯金 チタン合金製で、硬質皮膜層無し
スリンガ ステンレス鋼製で、硬質皮膜層無し
【００５３】
そして、この様な６種類の試料を用いて、シールリングを組み込んだ転がり軸受を泥塩水環境下で回転させて、漏水するまでの寿命時間を評価してシール性能を比較したところ、試料１及び試料２のシール性能がほぼ同等で最も高くなり、試料３及び試料４のシール性能がその次に高くなり、試料５のシール性能がその次に高くなり、試料６のシール性能が最も低くなった。又、上記試料３及び試料４のシール性能は、互いにほぼ同等となった。但し、試料１〜６の何れも、シール性能は従来構造の場合よりも高くなった。尚、上記試料１及び試料２のシール性能がほぼ同等となった事から明らかな様に、芯金の表面に硬質皮膜層を設けてこの芯金の耐摩耗性を向上させても、シール性能はあまり向上しない。一方、シールリングの製造コストは、試料５及び試料６が最も安価で、次に、試料４〜１の順に高くなった。これらの結果から明らかな様に、試料４の構造、即ち、芯金を、ステンレス鋼製（又は鋼製）で表面に硬質皮膜層を形成しないものにより造ると共に、スリンガを、チタン合金製（又はチタン製）で表面に硬質皮膜層を形成したものにより造った構造は、コストの上昇を抑えられる面と、シール性能の向上を図れる面とのバランスで、最も優れている。尚、上記試料４、５で芯金をステンレス鋼製から鋼製に変更すると、シール性能は低下するが、この場合でも従来構造よりもシール性能は高くなる。
【００５４】
又、上述した各例では、芯金又はスリンガの表面の全体に硬質皮膜層を設けた場合に就いて説明したが、請求項２に係る発明は、この様な構造に限定するものではない。請求項２に係る発明は、シール材の先端縁を摺接させる相手部材の表面で、少なくともこの先端縁を摺接させる部分に窒化チタン層等の硬質皮膜層を形成すれば良い。
【００５５】
又、上述した各例で、シール材に用いられるゴム材料の種類は問わない。例えば、シールリング付転がり軸受ユニット部分での放電を緩和してラジオノイズを防止する面から、導電性ゴム材料を使用する事もできる。
【００５６】
更に、本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットの用途は、上述した様な自動車用に限定するものではない。例えば、建設機械や、鉄道車両等の、耐食性や、泥水に曝される環境下での耐アブレッシブ摩耗性を確保する事が要求される用途に使用する、シールリング付転がり軸受ユニットに本発明を適用する事によっても、上述した様な優れた作用・効果を得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用して、製造コストを特に高くする事なく、泥水や塩水等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、摩擦トルクを抑えつつ、良好なシール性能を長期間に亙り確保でき、更に、シールリングの耐久性の向上と、軽量化とを図れる。この為、例えば、車両の車輪支持用のシールリング付転がり軸受ユニットに適用した場合に、燃費性能や加速性能を中心とする上記車両の走行性能を向上できると共に、シールリング付転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図１９と同様の図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】同第３例を示す、図２０と同様の図。
【図４】同第４例を示す、図３と同様の図。
【図５】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図６】同第６例を示す、図１と同様の図。
【図７】同第７例を示す、図１と同様の図。
【図８】同第８例を示す、図１と同様の図。
【図９】同第９例を示す、シールリングの部分断面図。
【図１０】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１１】同第３例を示す断面図。
【図１２】同第４例を示す断面図。
【図１３】同第５例を示す断面図。
【図１４】同第６例を示す断面図。
【図１５】本発明の実施の形態の第１０例を、コンプレッサ用プーリの回転支持部に組み込んだ状態で示す部分断面図。
【図１６】一部を省略して示す、図１５のＡ部拡大断面図。
【図１７】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第７例を示す部分断面図。
【図１８】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図１９】図１８のＢ部に組み付けている従来のシールリングの部分拡大断面図。
【図２０】同Ｃ部に組み付けている従来のシールリングの部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ ハブ
３ 玉
４ ハブ本体
５ 内輪素子
６ 外輪軌道
７ 内輪軌道
８ ナックル
９ 取付フランジ
１０ スプライン孔
１１ 等速ジョイント
１２ スプライン軸
１３ 内部空間
１４ａ、１４ｂ シールリング
１５、１５ａ 芯金
１６、１６ａ スリンガ
１７ シール材
１８ 外径側円筒部
１９ 外側円輪部
２０ 内径側円筒部
２１ 内側円輪部
２２ 外側シールリップ
２３ 中間シールリップ
２４ 内側シールリップ
２５、２５ａ 芯金
２６ シール材
２７ 円筒部
２８ 支持板部
２９ 外側シールリップ
３０ 中間シールリップ
３１ 内側シールリップ
３２ 突条
３３ シールリング
３４ シール材
３５ シール材
３６ シールリング
３７ シールリング
３８ シールリップ
３９ シールリップ
４０ 部分球面部
４１ シールリング
４２ａ、４２ｂ シールリング
４３ａ、４３ｂ 芯金
４４ａ、４４ｂ シール材
４５ シールリップ
４６ シールリップ
４７ シールリップ
４８ 回転軸
４９ ケーシング
５０ 支持筒部
５１ 従動プーリ
５２ 複列アンギュラ玉軸受
５３ 外輪
５４ 内輪
５５ 玉
５６ シールリング
５７ 芯金
５８ シール材
５９ 係止部
６０ シールリップ
６１ 係止溝
６２ 内部空間
６３ 内側環状部材
６４ 外側環状部材
６５ ソレノイド
６６ 取付ブラケット
６７ 環状板
６８ 弾性材
６９ 芯金
７０ 芯金
７１ シールリップ
７２ 回転軸
７３ 転がり軸受
７４ スリンガ付シールリング
７５ 外輪
７６ 芯金
７７ シール材
７８ スリンガ
７９ シールリップ
８０ シールリップ
８１ シールリップ
８２ 外径側円筒部
８３ 内径側円筒部
Claims (4)
- 金属製の芯金と、この芯金に結合した弾性材製のシール材とを含んで全体を円環状に構成し、このシール材の先端縁を相手部材の表面に全周に亙って摺接させた状態で使用するシールリングに於いて、上記芯金とこの相手部材とのうちの少なくとも一方の部材が、チタン又はチタン合金により造られたものである事を特徴とするシールリング。
- 相手部材をチタン又はチタン合金により造ると共に、この相手部材の表面で少なくともシール材の先端縁を摺接させる部分に硬質皮膜層を形成した、請求項１に記載したシールリング。
- 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備えたシールリング付転がり軸受ユニットに於いて、このシールリングが、請求項１又は請求項２に記載したシールリングである事を特徴とするシールリング付転がり軸受ユニット。
- 外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の部材で使用時に回転する部材が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方の部材で使用時にも回転しない部材が、懸架装置に支持される静止輪である、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002294062A JP2004125144A (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002294062A JP2004125144A (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004125144A true JP2004125144A (ja) | 2004-04-22 |
| JP2004125144A5 JP2004125144A5 (ja) | 2005-10-20 |
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ID=32284778
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002294062A Pending JP2004125144A (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-10-07 JP JP2002294062A patent/JP2004125144A/ja active Pending
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