JP2004150484A - 転がり軸受の密封装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】転がり軸受に用いられる密封装置において湾曲面に接触するシールリップは、径方向および軸方向双方の位置管理に基づく面圧（緊縛力）が必要となり、この管理は難しかった。
【解決手段】補助リップ４０の基部４４の厚みｔ１を、中間部４５の厚みｔ２に比べて薄くすることで剛性を低くすることによれば、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際、基部４４を支点として直線的に拡径するよう弾性変形し、接触部４３の先端部が適度な面圧をもって湾曲面４１に接触するため、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際の面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置１）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【選択図】 図２
【解決手段】補助リップ４０の基部４４の厚みｔ１を、中間部４５の厚みｔ２に比べて薄くすることで剛性を低くすることによれば、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際、基部４４を支点として直線的に拡径するよう弾性変形し、接触部４３の先端部が適度な面圧をもって湾曲面４１に接触するため、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際の面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置１）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置には、円筒面に接触するラジアルリップ、径方向に沿う環状面に接触するアキシャルリップ、ラジアルリップ、アキシャルリップの中間に配置されて湾曲面に接触する中間リップとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図４および図５に基づいて、従来の車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置について説明する。図４は、車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図、図５は密封装置の拡大断面図である。
【０００４】
車軸用転がり軸受装置１００は、車体側に非回転に支持される外輪部材１０１と、この外輪部材１０１に２列の玉１０２，１０３を介して軸心回りに回転自在に支持される内輪部材１０４と、外輪部材１０１と内輪部材１０４との間の環状空間１０５内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、泥水等が環状空間１０５内に侵入するのを防止するための密封装置１０６とを備えている。
【０００５】
内輪部材１０４は、車両アウタ側の外周部に、径方向外向きに突出して形成されたハブフランジ１０７を有する。内輪部材１０４は、一方列の玉１０２の内輪軌道面に連続する肩部１０８に円筒面１０９を有し、ハブフランジ１０７の側面１１０と円筒面１０９とは、湾曲面１１１を介して連続している。
【０００６】
図５に示すように、密封装置１０６は、外輪部材１０１の車両アウタ側内周面に嵌着される芯金１１２と、この芯金１１２に一体的に形成される弾性シール部材１１３とから構成される。
【０００７】
この弾性シール部材１１３は、芯金１１２に固着される本体部１１４と、この本体部１１４に一体に形成されてハブフランジ１０７の側面１１０に接触するサイドリップ（アキシャルリップ）１１５と、肩部の円筒面に接触する主リップ（ラジアルリップ）１１６と、サイドリップ１１５と主リップ１１６の間に配置されて湾曲面１１１に接触する補助リップ１１７とを備えている。
【０００８】
これらリップのうち補助リップ１１７は、本体部１１４側の基部１１７ａにおける径方向の厚みが最も厚く、先端接触部１１７ｂは径方向外向きに傾斜するとともに、厚みは基部１１７ａから次第に薄くなるように形成されている。この構成により、内輪部材１０４を外輪部材１０１に組込んだ際に、先端接触部１１７ｂが湾曲面１１１に接触し、環状空間１０５を密封するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２１０７７０号（第３頁，第１図，第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の密封装置１０６において、補助リップ１１７は、サイドリップ１１５と主リップ１１６の間に配置されて湾曲面１１１に接触するものでるため、径方向および軸方向双方の位置管理が必要となる。
【００１１】
加えて、補助リップ１１７は、本体部１１４側の基部１１７ａの厚みに比べて先端接触部１１７ｂの厚みは薄く形成されている。このため、湾曲面１１１に接触する際、場合によっては図５の仮想線に示すように、補助リップ１１７の先端接触部１１７ｂが基部１１７ａとの境界部分で湾曲して、湾曲面１１１に必要以上の大きな面積をもって面当たりし、適切なシール性能が得られないことが考えられる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明における転がり軸受の密封装置は、外輪部材と、この外輪部材に転動体を介して配置される内輪部材との間に配置されて前記外輪部材と内輪部材との間の環状空間を密封するために、前記内輪部材に形成された円筒面とこの円筒面から軸方向に離隔した位置で径方向に突出する環状面とを連続する湾曲面に弾性的に接触するシールリップが、前記外輪部材の内周面側に取付けられる環状の本体部に一体的に形成され、このシールリップは、前記本体部側の基部と、前記内輪部材の湾曲面に接触する接触部とを含み、前記接触部の径方向の厚みに比べて前記基部の径方向の厚みが薄く形成されている。
【００１３】
上記構成のように、接触部の径方向の厚みに比べて基部の径方向の厚みを薄く形成したことによれば、シールリップの接触部が湾曲面に接触する際に、湾曲面との接触に伴なう圧力がシールリップに働くと、本体部側の、剛性の低い基部に前記圧力が集中し易くなり、このためシールリップは、基部を中心に折曲がるように弾性変形する。このため、接触部が湾曲面に必要以上に大きな面積で面当たりすることでシール性能を低下させてしまうといった状態を回避できる。
【００１４】
特に湾曲面は、軸方向と径方向の面圧管理が必要となり、このため適度な面圧をもって接触部を湾曲面に接触させることは難しかったが、本発明では、シールリップが湾曲面に接触する際の圧力が、剛性の低い接触部に集中し易くなって、接触部が湾曲面に必要以上に大きな面積で面当たりするのを防止できるため、多少の組付け誤差があったとしても、面圧の管理が容易となる。
【００１５】
また、本発明の密封装置は、前記内輪部材の円筒面に接触するラジアルリップおよび環状面に接触するアキシャルリップを有している。
【００１６】
この構成によれば、３個のシールリップによって環状空間を確実に密封することができる。
【００１７】
本発明の密封装置が用いられる転がり軸受は、主として内輪回転型の転がり軸受である。そして本発明の密封装置は、転がり軸受の内輪部材に、円筒面と、この円筒面から軸方向に離隔した位置で径方向に突出する環状面、および円筒面と環状面とを連続する湾曲面を有する転がり軸受であれば、適用可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る密封装置を、車軸用転がり軸受装置に付設した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は駆動側に設けられる車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図、図２はシール装置の拡大半断面図である
まず、車軸用転がり軸受装置１の全体構成を説明すると、これは、車体側に非回転に組込まれる外輪部材２と、この外輪部材２に、冠形保持器３ａ，４ａによって円周方向等配位置にそれぞれ保持された２列の玉（転動体の一例）３，４を介して軸心５回りに回転自在に支持される内輪部材６とを備えている。
【００２０】
外輪部材２の外周面途中には、径方向外向きに突出する支持フランジ７が形成され、この支持フランジ７が、車体側に組込まれた図示しないナックルに結合されることで、外輪部材２が車体に非回転（軸心５回りに非回転）に支持される。外輪部材２の内周面に、軸方向に離隔して両列の玉３，４の外輪軌道面２ａ，２ｂが形成されている。
【００２１】
内輪部材６は、外周面に一方列（車両アウタ側）の玉３の内輪軌道面８ａが形成された筒状のハブホイール８と、このハブホイール８の中心穴にスプライン８ｂを介して挿通する中空断面状の軸部９を一体形成した不図示の等速ジョイントの椀形外輪部材１０とから構成されている。この椀形外輪部材１０の外周面に、他方列の玉４の内輪軌道面１０ａが形成されている。
【００２２】
椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部は、径方向外向きに拡径されるようハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめられ、玉３，４に対して所定量の予圧が付与されている。
【００２３】
ハブホイール８は、その外周面途中に、ブレーキディスク１１およびタイヤホイール１２を重ねて取付けるための、径方向外向きに突出形成したハブフランジ１３が形成されている。なお前記等速ジョイントは、不図示の駆動軸の回転を車輪（ブレーキディスク１１およびタイヤホイール１２）に伝達するものである。
【００２４】
外輪部材２と内輪部材６の間の環状空間１４を、その車両インナ側および車両アウタ側でそれぞれ密封するための密封装置１５，１６が設けられている。これら密封装置１５，１６は、環状空間１４内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、泥水等が環状空間１４内に侵入するのを防止する機能を有する。
【００２５】
車両インナ側の密封装置１５は、外輪部材２の車両インナ側内周面に嵌着された芯金１７と、この芯金１７に一体的に形成されて、椀形外輪部材１０の外周曲面に３箇所で接触するリップ部１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有する弾性シール体１９とを有する。芯金１７の外周部は軸方向（車両インナ側）に延長されて延長部２０が形成されている。
【００２６】
椀形外輪部材１０の外周面に断面コ字形の環体２１が嵌着され、この環体２１が延長部２０を囲繞することで、環体２１と延長部２０との間でラビリンス隙間、すなわちシール用隙間が形成されている。リップ部１８ａ，１８ｂは椀形外輪部材１０の斜面に接触するものであり、リップ部１８ｃは、椀形外輪部材１０の、ほぼ円筒面とみなすことができる緩やかな曲面に接触するものである。なお、これらリップ部１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、それぞれ椀形外輪部材１０の回転によって、椀形外輪部材１０の外周面に接触した状態で摺動するものである。
【００２７】
次に、車両アウタ側の密封装置１６の構成を説明する。図２に示すように、この密封装置１６は、外輪部材２の車両アウタ側内周面に装着される芯金２５を有する。この芯金２５は、外輪部材２の内周面に嵌着する筒状の嵌着部２６と、この嵌着部２６の車両アウタ側端部から径方向内方に向けて延長された環状の取付け部２７とから構成されている。この取付け部２７は、嵌着部２６側の第一環状部２８と、この第一環状部２８の内径側端部から段付部２９を介して一体的に形成される第二環状部３０とから構成される。
【００２８】
また、この密封装置１６は、芯金２５に取付けられる合成ゴム製の弾性シール体３１を有する。この弾性シール体３１は、芯金２５の取付け部２７に一体的に形成される環状の本体部３２と、この本体部３２の別々の箇所に一体的に形成される３個のシールリップから形成されている。
【００２９】
すなわちこのシールリップは、ハブフランジ１３における車両インナ側の径方向側面（軸心５に対して垂直方向に沿う面）３５に接触するサイドリップ（「アキシャルリップ」とも呼ぶ）３６と、ハブホイール８において一方列の内輪軌道面８ｂに連続する肩部３７の円筒面（軸心５に平行な円筒面）３８に接触する主リップ（「ラジアルリップ」とも呼ぶ）３９と、サイドリップ３６と主リップ３９の間に配置される補助リップ４０とを備えている。
【００３０】
サイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０は、それぞれ所定の径方向の厚みを有して円筒状（円錐台状）に形成されている。なお、これらサイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０は、ハブホイール８の回転によって、ハブホイール８の周面に接触して摺動するものである。
【００３１】
サイドリップ３６は、弾性シール体３１の径方向中間部位に形成され、弾性シール体３１側の基部３６ａと、径方向側面３５に接触する接触部３６ｂとを備える。主リップ３９は、弾性シール体３１の径方向内方部位に形成され、弾性シール体３１側の基部３９ａと、円筒面３８に接触する接触部３９ｂとを備える。
【００３２】
サイドリップ３６における基部３６ａと接触部３６ｂとの径方向の厚みを比較した場合、基部３６ａの厚みの方が接触部３６ｂの厚みよりも大きい値に形成されている。これにより、基部３６ａの剛性に比べて接触部３６ｂの剛性の方が低い。
【００３３】
主リップ３９における基部３９ａと接触部３９ｂとの径方向の厚みを比較した場合、基部３９ａの厚みの方が接触部３９ｂの厚みより大きい値に形成されされている。これにより、基部３９ａの剛性に比べて接触部３９ｂの剛性の方が低い。
【００３４】
次に、補助リップ４０の構成を詳細に説明する。この補助リップ４０は、弾性シール体３１上のサイドリップ３６と主リップ３９との間に配置して形成される。また補助リップ４０は、径方向側面３５および円筒面３８を連続する円弧状の湾曲面４１に接触する接触部４３を有する。また補助リップ４０は、本体部３２の径方向内方部位に、基部４４が一体的に形成される。接触部４３と基部４４との間には中間部４５を有する。
【００３５】
未だ外輪部材２とハブホイール８との間に密封装置１６を組込んでいない状態、あるいは外輪部材２にハブホイール８を組込んでいない状態、すなわち補助リップ４０に弾性応力が働いていないときには、補助リップ４０は仮想線（図２参照）の状態を保持している。この状態で、基部４４の径方向厚みｔ１、中間部４５の径方向厚みｔ３、接触部４３の径方向厚みｔ２は、ｔ２＜ｔ１＜ｔ３の関係を満足している。すなわちこの関係により、各部の剛性は、接触部４３＜基部４４＜中間部４５の関係を満たしている。
【００３６】
上記構成において、密封装置１６は、車軸用転がり軸受装置１を組立てるにあたり、両列の玉３，４を組込んだ後に外輪部材２の車両アウタ側内周面に芯金２５の嵌着部２６を嵌込むようにして装着する。勿論この状態においては、密封装置１６のサイドリップ３６、主リップ３９、および補助リップ４０は無負荷の状態であって、弾性応力が発生しておらず、図２の仮想線で示すように、それぞれ変形前の状態にある。
【００３７】
次に、外輪部材２に軸方向（車両アウタ側）からハブホイール８を所定位置まで挿入するように装着すると、ハブホイール８の円筒面３８に主リップ３９の接触部３９ｂが接触し、ハブホイール８の湾曲面４１に補助リップ４０の接触部４３が接触し、ハブフランジ１３の径方向側面３５にサイドリップ３６の接触部３６ｂが接触する。
【００３８】
主リップ３９では、円筒面３８すなわち径方向での接触状態の管理が必要であり、サイドリップ３６では径方向側面３５すなわち軸方向での接触状態の管理が必要である。しかし、主リップ３９およびサイドリップ３６では、上記のように径方向あるいは軸方向どちらか一方向の管理が主となるので、その接触状態の管理は比較的容易である。
【００３９】
ところで、上述したように、主リップ３９における基部３９ａと接触部３９ｂとでは、基部３９ａの厚みの方が接触部３９ｂの厚みより大きい値に形成されされていることから、基部３９ａの剛性に比べて接触部３９ｂの剛性の方が低くなっている。このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入した場合、主リップ３９は、基部３９ａを起点として全体が軸心５に向けて湾曲するように撓んで、接触部３９ｂの先端部が適度な面圧（緊縛力）をもって円筒面３８に接触する。
【００４０】
また、上述したように、サイドリップ３６における基部３６ａと接触部３６ｂとでは、基部３６ａの厚みの方が接触部３６ｂの厚みよりも大きい値に形成されていることから、基部３６ａの剛性に比べて接触部３６ｂの剛性の方が低くなっている。このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入し、椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部を、ハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめた場合、サイドリップ３６は、基部３６ａを起点として全体が径方向に沿う方向に湾曲するように撓んで、接触部３６ｂの先端部が適度な面圧をもって、径方向側面３５に適度な面圧でもって接触する。
【００４１】
ところで補助リップ４０は、湾曲面４１に接触するものであるため、径方向ならびに軸方向双方の接触状態の管理が必要であり、その接触状態の管理は一般に難しい。すなわち、図４で示した従来の補助リップ１１７では、基部１１７ａの径方向の厚みが最も厚く、接触部１１７ｂの厚みは基部１１７ａから次第に薄くなるように形成されて、接触部１１７ｂ側の剛性が基部１１７ａ側の剛性に比べて低い。このため、内輪部材１０４を外輪部材１０１に組込んだ際に、補助リップ１１７全体が大きく湾曲して接触部１１７ｂの径方向側面１１０に接触する。
【００４２】
しかし、本発明の実施形態における補助リップ４０は、基部４４の厚みｔ１が、中間部４５の厚みｔ２に比べて薄く、剛性が低い。さらに補助リップ４０において、基部４４は径方向側面３５からは中間部４５、接触部４３よりも遠い位置にある。加えて、補助リップ４０は、基部４４から接触部４３に向けて全体として拡径するような形状に形成されている。
【００４３】
このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入して、椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部を、ハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめた場合、補助リップ４０は、基部４４を中心（支点）として直線的に拡径するよう弾性変形することになる。このため、接触部４３の先端部が必要以上に大きな面積でもって湾曲面４１に接触することなく、接触部４３の先端隅部近傍が適度な面圧（面積）をもって湾曲面４に接触する。
【００４４】
このように、補助リップ４０が基部４４を中心として直線的に拡径するよう弾性変形することによれば、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際の面圧が定圧的になるので、面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置１）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００４５】
加えて、接触部４３の先端部が適度な面圧をもって湾曲面４１の所定位置に接触することで、内輪部材６の回転トルクを必要以上に高くしてしまうこともない。
【００４６】
図３に基づいて、第２の実施形態を説明する。上記実施形態では駆動輪側に用いる車軸用転がり軸受装置１を例にシール装置１６の説明したが、本発明のシール装置１６は、従動輪側に用いられる車軸用転がり軸受装置５０にも適用可能である。
【００４７】
同図に示す車軸用転がり軸受装置５０は、車体側に非回転に支持される外輪部材５１と、この外輪部材５１の内周面に形成された外輪軌道面５１ａ，５１ｂそれぞれに複数個の玉５２，５３を介して軸心５４回りに回転自在に支持された内輪部材５５と、外輪部材５１の車両インナ側に嵌着される保護キャップ５６とを備えている。
【００４８】
内輪部材５５は、ハブ軸５７と、このハブ軸５７の車両インナ側の環状凹部５８に嵌着する筒状部材５９とから構成される。ハブ軸５７は、外周面途中に一方列の玉５２の内輪軌道面５７ａが形成され、筒状部材５９の外周面に他方列の玉５３の内輪軌道面５９ａが形成されている。
【００４９】
内輪軌道面５７ａに連続するハブ軸５７の肩部６０に円筒面６１が形成されている。この円筒面６１よりも車両アウタ側の外周面に、ハブフランジ６２が形成されている。このハブフランジ６２の車両インナ側の径方向側面６３と前記円筒面６１とは、湾曲面６４で連続している。また、ハブ軸５７の車両インナ側端部にねじ部６５が形成され、このねじ部６５にナット部材６６が螺着されて筒状部材５９に圧接されることで、所定の予圧が付与されている。
【００５０】
密封装置１６の構成は上記第１の実施形態と同様であり、シールリップは、ハブフランジ６２における車両インナ側の径方向側面６３に接触するサイドリップ３６と、肩部６０の円筒面６１に接触する主リップ３９と、サイドリップ３６と主リップ３９の間に配置される補助リップ４０とを備えている。サイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０の構成は、上記実施形態と同様である。また芯金２５の構成も上記実施形態と同様であり、これは、外輪部材５１の車両アウタ側内周面に嵌着される。
【００５１】
上記のような構成の車軸用転がり軸受装置５０の密封装置１６においても、上記実施形態と同様に、補助リップ４０が湾曲面６４に接触する際の面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置５０）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００５２】
上記各実施形態では、径方向および軸方向の面圧管理を要する補助リップ４０の形状を工夫して、シール性能のばらつきを抑えるようにした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、場合によっては、主リップ３９およびサイドリップ３６も補助リップ４０と同様の形状に形成してもよい。この場合は、さらに確実にシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明の密封装置によれば、径方向と軸方向双方の接触面圧を管理しなければならない場合であっても、その管理を容易に行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】同じく車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置の拡大断面図である。
【図３】他の実施形態を示す車軸用転がり軸受装置の半断面図である。
【図４】従来の車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図５】同じく車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 車軸用転がり軸受装置
２ 外輪部材
６ 内輪部材
８ ハブホイール
９ 軸部
１０ 椀形外輪部材
１３ ハブフランジ
１４ 環状空間
１５，１６ 密封装置
２５ 芯金
２７ 取付け部
２８ 第一環状部
２９ 段付部
３０ 第二環状部
３１ 弾性シール体
３２ 本体部
３５ 径方向側面
３６ サイドリップ
３８ 円筒面
３９ 主リップ
４０ 補助リップ
４１ 湾曲面
４３ 接触部
４４ 基部
４５ 中間部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置には、円筒面に接触するラジアルリップ、径方向に沿う環状面に接触するアキシャルリップ、ラジアルリップ、アキシャルリップの中間に配置されて湾曲面に接触する中間リップとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図４および図５に基づいて、従来の車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置について説明する。図４は、車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図、図５は密封装置の拡大断面図である。
【０００４】
車軸用転がり軸受装置１００は、車体側に非回転に支持される外輪部材１０１と、この外輪部材１０１に２列の玉１０２，１０３を介して軸心回りに回転自在に支持される内輪部材１０４と、外輪部材１０１と内輪部材１０４との間の環状空間１０５内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、泥水等が環状空間１０５内に侵入するのを防止するための密封装置１０６とを備えている。
【０００５】
内輪部材１０４は、車両アウタ側の外周部に、径方向外向きに突出して形成されたハブフランジ１０７を有する。内輪部材１０４は、一方列の玉１０２の内輪軌道面に連続する肩部１０８に円筒面１０９を有し、ハブフランジ１０７の側面１１０と円筒面１０９とは、湾曲面１１１を介して連続している。
【０００６】
図５に示すように、密封装置１０６は、外輪部材１０１の車両アウタ側内周面に嵌着される芯金１１２と、この芯金１１２に一体的に形成される弾性シール部材１１３とから構成される。
【０００７】
この弾性シール部材１１３は、芯金１１２に固着される本体部１１４と、この本体部１１４に一体に形成されてハブフランジ１０７の側面１１０に接触するサイドリップ（アキシャルリップ）１１５と、肩部の円筒面に接触する主リップ（ラジアルリップ）１１６と、サイドリップ１１５と主リップ１１６の間に配置されて湾曲面１１１に接触する補助リップ１１７とを備えている。
【０００８】
これらリップのうち補助リップ１１７は、本体部１１４側の基部１１７ａにおける径方向の厚みが最も厚く、先端接触部１１７ｂは径方向外向きに傾斜するとともに、厚みは基部１１７ａから次第に薄くなるように形成されている。この構成により、内輪部材１０４を外輪部材１０１に組込んだ際に、先端接触部１１７ｂが湾曲面１１１に接触し、環状空間１０５を密封するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２１０７７０号（第３頁，第１図，第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の密封装置１０６において、補助リップ１１７は、サイドリップ１１５と主リップ１１６の間に配置されて湾曲面１１１に接触するものでるため、径方向および軸方向双方の位置管理が必要となる。
【００１１】
加えて、補助リップ１１７は、本体部１１４側の基部１１７ａの厚みに比べて先端接触部１１７ｂの厚みは薄く形成されている。このため、湾曲面１１１に接触する際、場合によっては図５の仮想線に示すように、補助リップ１１７の先端接触部１１７ｂが基部１１７ａとの境界部分で湾曲して、湾曲面１１１に必要以上の大きな面積をもって面当たりし、適切なシール性能が得られないことが考えられる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明における転がり軸受の密封装置は、外輪部材と、この外輪部材に転動体を介して配置される内輪部材との間に配置されて前記外輪部材と内輪部材との間の環状空間を密封するために、前記内輪部材に形成された円筒面とこの円筒面から軸方向に離隔した位置で径方向に突出する環状面とを連続する湾曲面に弾性的に接触するシールリップが、前記外輪部材の内周面側に取付けられる環状の本体部に一体的に形成され、このシールリップは、前記本体部側の基部と、前記内輪部材の湾曲面に接触する接触部とを含み、前記接触部の径方向の厚みに比べて前記基部の径方向の厚みが薄く形成されている。
【００１３】
上記構成のように、接触部の径方向の厚みに比べて基部の径方向の厚みを薄く形成したことによれば、シールリップの接触部が湾曲面に接触する際に、湾曲面との接触に伴なう圧力がシールリップに働くと、本体部側の、剛性の低い基部に前記圧力が集中し易くなり、このためシールリップは、基部を中心に折曲がるように弾性変形する。このため、接触部が湾曲面に必要以上に大きな面積で面当たりすることでシール性能を低下させてしまうといった状態を回避できる。
【００１４】
特に湾曲面は、軸方向と径方向の面圧管理が必要となり、このため適度な面圧をもって接触部を湾曲面に接触させることは難しかったが、本発明では、シールリップが湾曲面に接触する際の圧力が、剛性の低い接触部に集中し易くなって、接触部が湾曲面に必要以上に大きな面積で面当たりするのを防止できるため、多少の組付け誤差があったとしても、面圧の管理が容易となる。
【００１５】
また、本発明の密封装置は、前記内輪部材の円筒面に接触するラジアルリップおよび環状面に接触するアキシャルリップを有している。
【００１６】
この構成によれば、３個のシールリップによって環状空間を確実に密封することができる。
【００１７】
本発明の密封装置が用いられる転がり軸受は、主として内輪回転型の転がり軸受である。そして本発明の密封装置は、転がり軸受の内輪部材に、円筒面と、この円筒面から軸方向に離隔した位置で径方向に突出する環状面、および円筒面と環状面とを連続する湾曲面を有する転がり軸受であれば、適用可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る密封装置を、車軸用転がり軸受装置に付設した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は駆動側に設けられる車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図、図２はシール装置の拡大半断面図である
まず、車軸用転がり軸受装置１の全体構成を説明すると、これは、車体側に非回転に組込まれる外輪部材２と、この外輪部材２に、冠形保持器３ａ，４ａによって円周方向等配位置にそれぞれ保持された２列の玉（転動体の一例）３，４を介して軸心５回りに回転自在に支持される内輪部材６とを備えている。
【００２０】
外輪部材２の外周面途中には、径方向外向きに突出する支持フランジ７が形成され、この支持フランジ７が、車体側に組込まれた図示しないナックルに結合されることで、外輪部材２が車体に非回転（軸心５回りに非回転）に支持される。外輪部材２の内周面に、軸方向に離隔して両列の玉３，４の外輪軌道面２ａ，２ｂが形成されている。
【００２１】
内輪部材６は、外周面に一方列（車両アウタ側）の玉３の内輪軌道面８ａが形成された筒状のハブホイール８と、このハブホイール８の中心穴にスプライン８ｂを介して挿通する中空断面状の軸部９を一体形成した不図示の等速ジョイントの椀形外輪部材１０とから構成されている。この椀形外輪部材１０の外周面に、他方列の玉４の内輪軌道面１０ａが形成されている。
【００２２】
椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部は、径方向外向きに拡径されるようハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめられ、玉３，４に対して所定量の予圧が付与されている。
【００２３】
ハブホイール８は、その外周面途中に、ブレーキディスク１１およびタイヤホイール１２を重ねて取付けるための、径方向外向きに突出形成したハブフランジ１３が形成されている。なお前記等速ジョイントは、不図示の駆動軸の回転を車輪（ブレーキディスク１１およびタイヤホイール１２）に伝達するものである。
【００２４】
外輪部材２と内輪部材６の間の環状空間１４を、その車両インナ側および車両アウタ側でそれぞれ密封するための密封装置１５，１６が設けられている。これら密封装置１５，１６は、環状空間１４内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、泥水等が環状空間１４内に侵入するのを防止する機能を有する。
【００２５】
車両インナ側の密封装置１５は、外輪部材２の車両インナ側内周面に嵌着された芯金１７と、この芯金１７に一体的に形成されて、椀形外輪部材１０の外周曲面に３箇所で接触するリップ部１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有する弾性シール体１９とを有する。芯金１７の外周部は軸方向（車両インナ側）に延長されて延長部２０が形成されている。
【００２６】
椀形外輪部材１０の外周面に断面コ字形の環体２１が嵌着され、この環体２１が延長部２０を囲繞することで、環体２１と延長部２０との間でラビリンス隙間、すなわちシール用隙間が形成されている。リップ部１８ａ，１８ｂは椀形外輪部材１０の斜面に接触するものであり、リップ部１８ｃは、椀形外輪部材１０の、ほぼ円筒面とみなすことができる緩やかな曲面に接触するものである。なお、これらリップ部１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、それぞれ椀形外輪部材１０の回転によって、椀形外輪部材１０の外周面に接触した状態で摺動するものである。
【００２７】
次に、車両アウタ側の密封装置１６の構成を説明する。図２に示すように、この密封装置１６は、外輪部材２の車両アウタ側内周面に装着される芯金２５を有する。この芯金２５は、外輪部材２の内周面に嵌着する筒状の嵌着部２６と、この嵌着部２６の車両アウタ側端部から径方向内方に向けて延長された環状の取付け部２７とから構成されている。この取付け部２７は、嵌着部２６側の第一環状部２８と、この第一環状部２８の内径側端部から段付部２９を介して一体的に形成される第二環状部３０とから構成される。
【００２８】
また、この密封装置１６は、芯金２５に取付けられる合成ゴム製の弾性シール体３１を有する。この弾性シール体３１は、芯金２５の取付け部２７に一体的に形成される環状の本体部３２と、この本体部３２の別々の箇所に一体的に形成される３個のシールリップから形成されている。
【００２９】
すなわちこのシールリップは、ハブフランジ１３における車両インナ側の径方向側面（軸心５に対して垂直方向に沿う面）３５に接触するサイドリップ（「アキシャルリップ」とも呼ぶ）３６と、ハブホイール８において一方列の内輪軌道面８ｂに連続する肩部３７の円筒面（軸心５に平行な円筒面）３８に接触する主リップ（「ラジアルリップ」とも呼ぶ）３９と、サイドリップ３６と主リップ３９の間に配置される補助リップ４０とを備えている。
【００３０】
サイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０は、それぞれ所定の径方向の厚みを有して円筒状（円錐台状）に形成されている。なお、これらサイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０は、ハブホイール８の回転によって、ハブホイール８の周面に接触して摺動するものである。
【００３１】
サイドリップ３６は、弾性シール体３１の径方向中間部位に形成され、弾性シール体３１側の基部３６ａと、径方向側面３５に接触する接触部３６ｂとを備える。主リップ３９は、弾性シール体３１の径方向内方部位に形成され、弾性シール体３１側の基部３９ａと、円筒面３８に接触する接触部３９ｂとを備える。
【００３２】
サイドリップ３６における基部３６ａと接触部３６ｂとの径方向の厚みを比較した場合、基部３６ａの厚みの方が接触部３６ｂの厚みよりも大きい値に形成されている。これにより、基部３６ａの剛性に比べて接触部３６ｂの剛性の方が低い。
【００３３】
主リップ３９における基部３９ａと接触部３９ｂとの径方向の厚みを比較した場合、基部３９ａの厚みの方が接触部３９ｂの厚みより大きい値に形成されされている。これにより、基部３９ａの剛性に比べて接触部３９ｂの剛性の方が低い。
【００３４】
次に、補助リップ４０の構成を詳細に説明する。この補助リップ４０は、弾性シール体３１上のサイドリップ３６と主リップ３９との間に配置して形成される。また補助リップ４０は、径方向側面３５および円筒面３８を連続する円弧状の湾曲面４１に接触する接触部４３を有する。また補助リップ４０は、本体部３２の径方向内方部位に、基部４４が一体的に形成される。接触部４３と基部４４との間には中間部４５を有する。
【００３５】
未だ外輪部材２とハブホイール８との間に密封装置１６を組込んでいない状態、あるいは外輪部材２にハブホイール８を組込んでいない状態、すなわち補助リップ４０に弾性応力が働いていないときには、補助リップ４０は仮想線（図２参照）の状態を保持している。この状態で、基部４４の径方向厚みｔ１、中間部４５の径方向厚みｔ３、接触部４３の径方向厚みｔ２は、ｔ２＜ｔ１＜ｔ３の関係を満足している。すなわちこの関係により、各部の剛性は、接触部４３＜基部４４＜中間部４５の関係を満たしている。
【００３６】
上記構成において、密封装置１６は、車軸用転がり軸受装置１を組立てるにあたり、両列の玉３，４を組込んだ後に外輪部材２の車両アウタ側内周面に芯金２５の嵌着部２６を嵌込むようにして装着する。勿論この状態においては、密封装置１６のサイドリップ３６、主リップ３９、および補助リップ４０は無負荷の状態であって、弾性応力が発生しておらず、図２の仮想線で示すように、それぞれ変形前の状態にある。
【００３７】
次に、外輪部材２に軸方向（車両アウタ側）からハブホイール８を所定位置まで挿入するように装着すると、ハブホイール８の円筒面３８に主リップ３９の接触部３９ｂが接触し、ハブホイール８の湾曲面４１に補助リップ４０の接触部４３が接触し、ハブフランジ１３の径方向側面３５にサイドリップ３６の接触部３６ｂが接触する。
【００３８】
主リップ３９では、円筒面３８すなわち径方向での接触状態の管理が必要であり、サイドリップ３６では径方向側面３５すなわち軸方向での接触状態の管理が必要である。しかし、主リップ３９およびサイドリップ３６では、上記のように径方向あるいは軸方向どちらか一方向の管理が主となるので、その接触状態の管理は比較的容易である。
【００３９】
ところで、上述したように、主リップ３９における基部３９ａと接触部３９ｂとでは、基部３９ａの厚みの方が接触部３９ｂの厚みより大きい値に形成されされていることから、基部３９ａの剛性に比べて接触部３９ｂの剛性の方が低くなっている。このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入した場合、主リップ３９は、基部３９ａを起点として全体が軸心５に向けて湾曲するように撓んで、接触部３９ｂの先端部が適度な面圧（緊縛力）をもって円筒面３８に接触する。
【００４０】
また、上述したように、サイドリップ３６における基部３６ａと接触部３６ｂとでは、基部３６ａの厚みの方が接触部３６ｂの厚みよりも大きい値に形成されていることから、基部３６ａの剛性に比べて接触部３６ｂの剛性の方が低くなっている。このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入し、椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部を、ハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめた場合、サイドリップ３６は、基部３６ａを起点として全体が径方向に沿う方向に湾曲するように撓んで、接触部３６ｂの先端部が適度な面圧をもって、径方向側面３５に適度な面圧でもって接触する。
【００４１】
ところで補助リップ４０は、湾曲面４１に接触するものであるため、径方向ならびに軸方向双方の接触状態の管理が必要であり、その接触状態の管理は一般に難しい。すなわち、図４で示した従来の補助リップ１１７では、基部１１７ａの径方向の厚みが最も厚く、接触部１１７ｂの厚みは基部１１７ａから次第に薄くなるように形成されて、接触部１１７ｂ側の剛性が基部１１７ａ側の剛性に比べて低い。このため、内輪部材１０４を外輪部材１０１に組込んだ際に、補助リップ１１７全体が大きく湾曲して接触部１１７ｂの径方向側面１１０に接触する。
【００４２】
しかし、本発明の実施形態における補助リップ４０は、基部４４の厚みｔ１が、中間部４５の厚みｔ２に比べて薄く、剛性が低い。さらに補助リップ４０において、基部４４は径方向側面３５からは中間部４５、接触部４３よりも遠い位置にある。加えて、補助リップ４０は、基部４４から接触部４３に向けて全体として拡径するような形状に形成されている。
【００４３】
このため、ハブホイール８を外輪部材２に軸方向から所定位置まで挿入して、椀形外輪部材１０の軸部９の車両アウタ側端部を、ハブホイール８の車両アウタ側端面に対してかしめた場合、補助リップ４０は、基部４４を中心（支点）として直線的に拡径するよう弾性変形することになる。このため、接触部４３の先端部が必要以上に大きな面積でもって湾曲面４１に接触することなく、接触部４３の先端隅部近傍が適度な面圧（面積）をもって湾曲面４に接触する。
【００４４】
このように、補助リップ４０が基部４４を中心として直線的に拡径するよう弾性変形することによれば、補助リップ４０が湾曲面４１に接触する際の面圧が定圧的になるので、面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置１）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００４５】
加えて、接触部４３の先端部が適度な面圧をもって湾曲面４１の所定位置に接触することで、内輪部材６の回転トルクを必要以上に高くしてしまうこともない。
【００４６】
図３に基づいて、第２の実施形態を説明する。上記実施形態では駆動輪側に用いる車軸用転がり軸受装置１を例にシール装置１６の説明したが、本発明のシール装置１６は、従動輪側に用いられる車軸用転がり軸受装置５０にも適用可能である。
【００４７】
同図に示す車軸用転がり軸受装置５０は、車体側に非回転に支持される外輪部材５１と、この外輪部材５１の内周面に形成された外輪軌道面５１ａ，５１ｂそれぞれに複数個の玉５２，５３を介して軸心５４回りに回転自在に支持された内輪部材５５と、外輪部材５１の車両インナ側に嵌着される保護キャップ５６とを備えている。
【００４８】
内輪部材５５は、ハブ軸５７と、このハブ軸５７の車両インナ側の環状凹部５８に嵌着する筒状部材５９とから構成される。ハブ軸５７は、外周面途中に一方列の玉５２の内輪軌道面５７ａが形成され、筒状部材５９の外周面に他方列の玉５３の内輪軌道面５９ａが形成されている。
【００４９】
内輪軌道面５７ａに連続するハブ軸５７の肩部６０に円筒面６１が形成されている。この円筒面６１よりも車両アウタ側の外周面に、ハブフランジ６２が形成されている。このハブフランジ６２の車両インナ側の径方向側面６３と前記円筒面６１とは、湾曲面６４で連続している。また、ハブ軸５７の車両インナ側端部にねじ部６５が形成され、このねじ部６５にナット部材６６が螺着されて筒状部材５９に圧接されることで、所定の予圧が付与されている。
【００５０】
密封装置１６の構成は上記第１の実施形態と同様であり、シールリップは、ハブフランジ６２における車両インナ側の径方向側面６３に接触するサイドリップ３６と、肩部６０の円筒面６１に接触する主リップ３９と、サイドリップ３６と主リップ３９の間に配置される補助リップ４０とを備えている。サイドリップ３６、主リップ３９および補助リップ４０の構成は、上記実施形態と同様である。また芯金２５の構成も上記実施形態と同様であり、これは、外輪部材５１の車両アウタ側内周面に嵌着される。
【００５１】
上記のような構成の車軸用転がり軸受装置５０の密封装置１６においても、上記実施形態と同様に、補助リップ４０が湾曲面６４に接触する際の面圧の管理が容易となり、製品（車軸用転がり軸受装置５０）ごとのシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００５２】
上記各実施形態では、径方向および軸方向の面圧管理を要する補助リップ４０の形状を工夫して、シール性能のばらつきを抑えるようにした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、場合によっては、主リップ３９およびサイドリップ３６も補助リップ４０と同様の形状に形成してもよい。この場合は、さらに確実にシール性能のばらつきを抑えることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明の密封装置によれば、径方向と軸方向双方の接触面圧を管理しなければならない場合であっても、その管理を容易に行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】同じく車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置の拡大断面図である。
【図３】他の実施形態を示す車軸用転がり軸受装置の半断面図である。
【図４】従来の車軸用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図５】同じく車軸用転がり軸受装置に用いられる密封装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 車軸用転がり軸受装置
２ 外輪部材
６ 内輪部材
８ ハブホイール
９ 軸部
１０ 椀形外輪部材
１３ ハブフランジ
１４ 環状空間
１５，１６ 密封装置
２５ 芯金
２７ 取付け部
２８ 第一環状部
２９ 段付部
３０ 第二環状部
３１ 弾性シール体
３２ 本体部
３５ 径方向側面
３６ サイドリップ
３８ 円筒面
３９ 主リップ
４０ 補助リップ
４１ 湾曲面
４３ 接触部
４４ 基部
４５ 中間部
Claims (2)
- 外輪部材と、この外輪部材に転動体を介して配置される内輪部材との間に配置されて前記外輪部材と内輪部材との間の環状空間を密封するための転がり軸受の密封装置であって、
前記内輪部材に形成された円筒面とこの円筒面から軸方向に離隔した位置で径方向に突出する環状面とを連続する湾曲面に弾性的に接触するシールリップが、前記外輪部材の内周面側に取付けられる環状の本体部に一体的に形成され、
このシールリップは、前記本体部側の基部と、前記内輪部材の湾曲面に接触する接触部とを含み、
前記接触部の径方向の厚みに比べて前記基部の径方向の厚みが薄く形成された、ことを特徴とする転がり軸受の密封装置。 - 請求項１記載の転がり軸受の密封装置において、
前記内輪部材の円筒面に接触するラジアルリップおよび環状面に接触するアキシャルリップを有した、ことを特徴とする転がり軸受の密封装置。
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