JP2005016603A - 密封装置及び密封装置付転がり軸受ユニット - Google Patents
密封装置及び密封装置付転がり軸受ユニット Download PDFInfo
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Abstract
【課題】外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える。
【解決手段】外側シールリップ２２ｂの基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部３６を設ける。この外側シールリップ２２ｂの厚さを、この最小肉厚部３６から、先端縁の近傍に設けた最大肉厚部３７に向かうに従って大きくする。この外側シールリップ２２ｂの、スリンガ１６の外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上とする。
【選択図】 図１
【解決手段】外側シールリップ２２ｂの基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部３６を設ける。この外側シールリップ２２ｂの厚さを、この最小肉厚部３６から、先端縁の近傍に設けた最大肉厚部３７に向かうに従って大きくする。この外側シールリップ２２ｂの、スリンガ１６の外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両（自動車）の車輪を懸架装置に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニット等、各種機械装置の回転支持部に組み込む転がり軸受の開口端部を塞ぐ密封装置及びこの密封装置を備えた密封装置付転がり軸受ユニットの改良に関する。
【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密封装置を組み込んで、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１１は、この様な密封装置を備えた、密封装置付転がり軸受ユニットの１例として、車両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】
上記密封装置付転がり軸受ユニットは、外輪１と、ハブ２と、複数個の転動体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、上記各転動体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、即ち車両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、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】
上述の様な密封装置付転がり軸受ユニットのうちで、上記各転動体３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各転動体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、それぞれ密封装置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】
上記両密封装置１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中寄りとなる側を言う。これに対して、幅方向外寄りとなる側を外と言う。本明細書全体で同じ。）開口部を塞ぐ密封装置１４ａは、例えば、図１２に示す様に構成している。この密封装置１４ａは、組み合わせ密封装置と呼ばれるもので、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、請求項に記載した保持部材に相当するもので、金属材により造られて、上記外輪１の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、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、前記内輪素子５の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、断面Ｌ字形で円環状としている。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、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられた外側シールリップ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本の中間、内側シールリップ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。又、上記外側シールリップ２２と内側シールリップ２４とスリンガ１６とにより囲まれた空間２５内に、グリース２６を封入している。この様な密封装置１４ａの場合、外側シールリップ２２が、請求項に記載した軸方向シールリップに相当し、中間、内側各シールリップ２３、２４が、請求項に記載した径方向シールリップに相当する。
【０００７】
一方、前記内部空間１３の外端側開口を塞ぐ密封装置１４ｂは、図１３に示す様に、保持部材である芯金２７と、シール材２８とから成る。このシール材２８は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、３本の外側、中間、内側シールリップ２９〜３１を備え、上記芯金２７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本の中間、内側シールリップ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。尚、この様な密封装置１４ｂの場合、外側シールリップ２９が、請求項に記載した軸方向シールリップに相当する。
【０００８】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様な密封装置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。尚、上述の図１１〜１３に示した従来構造の場合には、上記各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する３本ずつのシールリップ２２〜２４、２９〜３１のうち、それぞれ最も外径側に位置する外側シールリップ２２、２９を、その基端部から先端部に亙ってほぼ均一の厚さとしたり（図１２に示した密封装置１４ａの場合）、その基端部から先端部に向かうに従って厚さが漸減する形状としている（図１３に示した密封装置１４ｂの場合）。又、図１２に示した上記内部空間１３の内端側開口を塞ぐ密封装置１４ａの場合には、外側シールリップ２２と内側シールリップ２４とスリンガ１６とにより囲まれた空間２５内にグリース２６を封入しているが、この空間２５内にグリース２６を封入しない場合もある。
【０００９】
上述の様な密封装置１４ａ、１４ｂによるシール性を良好にする為には、これら各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２９〜３１の先端縁と相手面との摺接状態が適正である事が必要である。これに対して、上記各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２９〜３１のうち、それぞれ最も外径側に存在する外側シールリップ２２、２９は、相手面との摺接部の接触圧力に基づいて、先端寄り部分や全体を湾曲変形させる事により、この接触圧力を所定値にする。但し、この様な外側シールリップ２２、２９と相手面との摺接状態は、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、車両の走行時に於ける各部の弾性変形により不適正になり易い。
【００１０】
この点に就いて、内部空間１３の内端開口側を塞ぐ、図１２に示した密封装置１４ａを例にして説明すると、芯金１５とスリンガ１６との軸方向位置のずれにより、上記外側シールリップ２２の先端縁とこのスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との摺接状態が不良になる可能性がある。即ち、上記密封装置１４ａを上記内部空間１３の内端開口部に組み込む際に、上記芯金１５と上記スリンガ１６との軸方向相対位置が、組み付け誤差により或る程度ずれる可能性がある。この場合には、上記芯金１５の外側円輪部１９と上記スリンガ１６の内側円輪部２１との距離が設計値からずれる。例えば、この距離が設計値よりも小さくなった場合には、上記外側シールリップ２２の締め代（弾性変形量）が大きくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触圧が高くなる。この外側シールリップ２２は、先端寄り部分や全体が湾曲する事によりこの接触圧を受けるので、この接触圧が高くなると、この外側シールリップの先端寄り部分が大きく湾曲して（しなって）、当該摺接部の接触面積が大きくなる。そして、この接触面積が大きくなると、接触荷重が過大となり、この摺接部での摺動抵抗（シールトルク）が増大する他、上記外側シールリップ２２が摩耗したり、へたり易くなって、上記密封装置１４ａの耐久性確保が難しくなる。
【００１１】
反対に、上記距離が設計値よりも大きくなった場合には、上記外側シールリップ２２の締め代が小さくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触圧が低くなる。この結果、接触荷重が小さくなる事により摺動抵抗が増大する事がなくなる代わりに、上記外側シールリップ２２によるシール性能が低下し、上記内部空間１３内への異物侵入防止を十分に図りにくくなる。
【００１２】
又、上記外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接状態が不適正となるのは、車両の走行時に於ける各部の弾性変形によっても生じる。即ち、車両の旋回時に車輪を構成するタイヤの接地面から取付フランジ９を介してハブ２に加わるモーメントに基づく転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形により、上記ハブ２の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜する場合がある。この様な場合には、外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接状態が円周方向に関して不均一になり、やはり外側シールリップ２２、２９の耐久性低下やシール性能の低下と言った問題を生じる。この点に就いて、上記内部空間１３の内端開口側の密封装置１４ａを例にして、図１４〜１５により説明する。
【００１３】
図１４に矢印で示す様に、旋回走行に伴うモーメントＭが上記ハブ２に、図１４の時計方向に加わった場合に就いて説明する。この場合、各部の弾性変形により上記ハブ２の中心軸が、中立状態を表すα位置からβ位置にまで、角度θ分だけ変位する。この結果、上記ハブ２を構成する内輪素子５の内端部に外嵌固定したスリンガ１６の内側円輪部２１も、ほぼ上記角度θ分傾斜する。図１４に示した状態の場合には、同図の上側部分で、図１５（Ａ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５から離れる方向に変位する。この結果、上記上側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が低下する。逆に、上記図１４の下側部分では、図１５（Ｂ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５に近づく方向に変位する。この結果、上記下側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が増大する。一方、上記内部空間１３の外端開口部を塞ぐ密封装置１４ｂに関しては、上記内端開口側の密封装置１４ａとは逆の動きをする。何れにしても、これら密封装置１４ａ、１４ｂのうちで上記外側シールリップ２２、２９の締め代が低下した部分では、これら各外側シールリップ２２、２９による異物の侵入防止作用が損なわれる。
【００１４】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、シールリップの締め代の変化が摺接部の接触荷重の変化（摺動抵抗の変動）に結び付きにくくする事を考慮した構造が記載されている。即ち、図１６に示す様に、特許文献１に記載された、従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの基端部に、肉厚が小さくなった括れ部３２を設けると共に、この外側シールリップ２２ａの基部を、この括れ部３２から先端部に向かうに従って厚さが漸増する形状としている。又、この括れ部３２の外周面に断面円弧形のＲ部３３を設けている。又、上記外側シールリップ２２ａの基部の内周面を、基端寄り部分（図１６の左端寄り部分）に設けた、直径が変化しない円筒部３４と、先半部（図１６の右半部）に設けた、その先端部に向かうに従って直径が大きくなったテーパ面３５とから成るものとしている。
【００１５】
この様な特許文献１に記載された従来構造の第２例の密封装置によれば、組み付け誤差等や旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因して、外側シールリップ２２ａの締め代が変化した場合でも、この外側シールリップ２２ａの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止でき、当該摺接部での接触面積の変化を或る程度抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を、或る程度抑える事ができる可能性がある。この為、締め代が変化する場合でも、外側シールリップ２２ａの摺動抵抗を或る程度小さく抑えられる他、この外側シールリップ２２ａの先端縁の摩耗も或る程度抑える事ができる可能性がある。
【００１６】
【特許文献１】
実開平５−７３３６４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
但し、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの基部の形状を規制する事のみを考慮しており、この外側シールリップ２２ａの先端寄り部分等、他の部分の形状を規制する事は考慮していない。この為、この外側シールリップ２２ａの締め代が変化した場合に、先端縁と相手面との摺接部での接触面積の変化を十分に抑える事ができず、この摺接部での接触荷重の変化を十分には抑える事ができない可能性がある。そして、上記外側シールリップ２２ａの摺動抵抗を十分に小さくして、この外側シールリップ２２ａの先端縁の摩耗を十分に抑えると言った効果を得られない可能性がある。
【００１８】
又、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａと相手面との締め代を規制する事は考慮されていない。この為、当該摺接部での接触荷重を小さくする事と、密封性を確保する事との両立を図る事が難しい。即ち、単に、当該摺接部での接触荷重を小さくした場合には、密封性を十分に確保する事が難しくなる。これに対して、この接触荷重を大きくした場合には、密封性を確保し易くなるが、この場合には、摺動トルクが増大したり、外側シールリップ２２ａの先端縁が早期に摩耗して、耐久性が低下する。
【００１９】
又、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの内周面に設けた円筒部３４とテーパ面３５との連続部を含む、この外側シールリップ２２ａの基部の内周面の近傍に生じる歪みが大きくなる。この為、この近傍部分に過大な引っ張り応力が集中して、上記外側シールリップ２２ａを構成するゴム等の弾性材にへたり（永久変形）や応力緩和が生じ易くなる。しかも、この様なへたりは、加わる応力が大きくなる程、即ち、加わる荷重が大きくなる程、大きくなる。これに対して、上記外側シールリップ２２ａでは、当該摺接部での密封性を十分に確保する必要がある面から、当該摺接部での接触荷重を、この外側シールリップ２２ａ以外のシールリップの摺接部の場合よりも大きくしている。この為、この外側シールリップ２２ａの場合には、他のシールリップよりも、上記弾性材にへたりや応力緩和が生じ易い。そして、外側シールリップ２２ａの弾性材にへたりや応力緩和が生じると、当該摺接部での接触圧が早期に低下し易くなり、長期間に亙り良好な密封性を確保する事が難しくなる。この結果、特許文献１に記載された構造の場合には、比較的早期に、初期のシール性能を維持できなくなる可能性がある。特に、上記外側シールリップ２２ａの基部がへたると、この外側シールリップ２２ａの先端縁の相手面に対する追従性が低下する為、相手面がこの外側シールリップ２２ａから離れる方向に変位する場合に、この外側シールリップ２２ａの先端縁と相手面との摺接部の面圧が極端に低下し易くなり、この外側シールリップ２２ａによる異物の侵入防止効果が非常に悪化する。
【００２０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軸方向シールリップと相手面との締め代が、組み付け誤差や車両の旋回走行等に基づき変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、しかも、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保でき、更に、軸方向シールリップにへたりや応力緩和を生じにくくできる構造を実現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】
本発明の密封装置及び密封装置付転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載した密封装置は、前述した従来から知られている密封装置と同様に、互いに相対回転する内輪の外周面と外輪の内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の外周面と外輪の内周面とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な保持部材と、弾性材により造られて、この保持部材にその一部を結合固定したシール材とを備える。又、このシール材が、その先端縁を側方に存在する相手面に全周に亙り摺接させた軸方向シールリップを備えたものである。
特に、本発明の密封装置に於いては、この軸方向シールリップは、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端縁に向かう程厚さが漸増しており、この先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在する形状を有するものである。
【００２２】
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記相手面と摺接する、上記軸方向シールリップの先端縁を含む部分に断面円弧形の曲面部を設ける。
【００２３】
又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、上記軸方向シールリップと相手面との、この相手面の軸方向に関する締め代を、この軸方向シールリップの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上とする。
【００２４】
更に、より好ましくは、請求項４に記載した様に、上記最大肉厚部の厚さを、上記最小肉厚部の厚さの２倍以上とする。
【００２５】
更に、より好ましくは、請求項５に記載した様に、上記軸方向シールリップの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状をこの軸方向シールリップの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させる。
【００２６】
更に、より好ましくは、請求項６に記載した様に、上記シール材を、上記軸方向シールリップよりも軸方向内側に位置する２本の径方向シールリップを備えたものとすると共に、これら各径方向シールリップの先端縁を、径方向に存在する相手面に全周に亙り摺接させる。
【００２７】
又、請求項７に記載した密封装置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密封装置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と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、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、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐ密封装置とを備える。
特に、上記請求項７に記載した密封装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記密封装置が、上述した請求項１〜６の何れかに記載した密封装置である。
尚、上記密封装置付転がり軸受ユニットには、外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪で使用時に回転する軌道輪が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪と内輪とのうちの他方の軌道輪で使用時にも回転しない軌道輪が、懸架装置に支持される静止論である、所謂ハブユニットを含む。
【００２８】
【作用】
前述の様に構成する本発明の密封装置及びこれを組み込んだ密封装置付転がり軸受ユニットによれば、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
即ち、本発明の密封装置を構成する軸方向シールリップは、基端部近傍に設けた最小肉厚部から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記軸方向シールリップの先端縁を相手面に当接させた場合に、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因して、上記軸方向シールリップの締め代が変化した場合でも、この軸方向シールリップの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止でき、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。又、上記軸方向シールリップの先端縁の近傍に最大肉厚部を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、上記軸方向シールリップの先端寄り部分が大きく変形する事がない。この結果、本発明の場合には、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
【００２９】
又、請求項２に記載した密封装置の場合には、軸方向シールリップの先端縁と相手面との摺接部での接触荷重の変化に対する、当該摺接部の接触面積の変化（トルク変動）を小さくできる。この為、この接触荷重が大きくなった場合でも、摺動トルクが増大したり、摩耗が促進されるのを抑える事ができる。
【００３０】
又、請求項３に記載した密封装置の場合には、上記軸方向シールリップと相手面との、この相手面の軸方向に関する締め代を、この軸方向シールリップの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上としている。この為、上記接触荷重を小さく抑えつつ、密封性を十分に確保できる。従って、上記軸方向シールリップの摺動抵抗を小さく抑える事ができ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
この結果、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができ、且つ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
【００３１】
又、請求項４に記載した密封装置によれば、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、軸方向シールリップの摺動抵抗を、より小さく抑えると共に、この軸方向シールリップの耐久性の向上を図れる。又、この軸方向シールリップの先端縁が摩耗した場合でも、この軸方向シールリップの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
【００３２】
又、請求項５に記載した密封装置によれば、軸方向シールリップの基端部の全体を弾性変形し易くでき、この基端部の内周面の近傍に過大な引っ張り応力が集中する事を防止できる。この為、この基端部にへたりや応力緩和を生じにくくでき、当該摺接部での接触面圧の低下を抑える事ができる。従って、良好な密封性を長期間に亙り維持できると共に、組み付け時のこの接触面圧を小さくする事により、摺動トルクをより低減できると共に、耐久性の向上を図れる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜２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、複数の転動体３（図１３参照）を設けた内部空間１３の内端開口部を塞ぐ密封装置１４ａを構成する外側シールリップ２２ｂの形状を工夫すると共に、締め代を所定値以上とする事により、この外側シールリップ２２ｂと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑え、且つ、低トルク化を図ると共に、耐久性を十分に確保する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来構造の第１例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、並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
サイドリップと呼ばれ、軸方向シールリップに相当する、上記外側シールリップ２２ｂの基端部を、外周面側から厚さ方向中央部に向け括れさせる事により、この基端部に最小肉厚部３６を設けている。即ち、この最小肉厚部３６の外周面を、内径側に凹んだ凹形状としている。又、この最小肉厚部３６の内周面を、内径側に突出する凸形状としている。そして、上記外側シールリップ２２ｂを、上記最小肉厚部３６から先端部に向かうに従って、厚さが漸増する形状に形成すると共に、この外側シールリップ２２ｂの先端部近傍に、厚さが最大になった最大肉厚部３７を設けている。更に、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分で、この最大肉厚部３７よりも先端側に位置する部分を、外径寄り部分を全周に亙り除去した、先細り形状としている。又、本例の場合には、上記最大肉厚部３７の厚さｔ１ を、上記最小肉厚部３６の厚さｔ２ の２倍以上としている。又、図示の例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端面の外径寄り部分に山形の突部４０を、全周に亙り形成している。又、この外側シールリップ２２ｂを、先端縁に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。
【００３５】
尚、上記外側シールリップ２２ｂを含むシール材１７を結合した保持部材である、芯金１５は、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、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。又、スリンガ１６も、上記芯金１５と同様に、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、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【００３６】
又、本例の場合には、シール材１７を構成する各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａのうち、中間に位置する中間シールリップ２３ａの基端部に、その厚さが最小になった最小肉厚部３８を設けている。又、この中間シールリップ２３ａの厚さを、この最小肉厚部３８から、先端部に設けた最大肉厚部３９に向かう程徐々に大きくすると共に、この最大肉厚部３９から先端縁に向け小さくしている。一方、上記各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａのうち、最も内側に位置する内側シールリップ２４ａの厚さは、先端に向かう程徐々に小さくしている。そして、上記中間、内側各シールリップ２３ａ、２４ａも、上記外側シールリップ２２ｂと同様に、先端縁に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。
【００３７】
又、本例の場合には、上述の様な形状を有する外側、中間、内側各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａを備えたシール材１７を結合した芯金１５を、外輪１の内端部に締り嵌めにより内嵌固定すると共に、スリンガ１６を内輪素子５の内端部に、締り嵌めにより外嵌固定している。そして、この状態で上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面に、締め代を持たせた状態で、全周に亙って摺接させている。更に、本発明の場合には、上記外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との、このスリンガ１６の軸方向外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法Ｌ２ の２０％以上（好ましくは２５％以上）としている。又、上記中間、内側各シールリップ２３ａ、２４ａの先端縁を、上記スリンガ１６の内径側円筒部２０の外周面に、全周に亙って摺接させている。又、本例の場合には、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面と摺接する、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。
【００３８】
上述の様に構成する本発明の密封装置及びこれを組み込んだ密封装置付転がり軸受ユニットの場合には、外側シールリップ２２ｂの基端部に最小肉厚部３６を設けている為、この外側シールリップ２２ｂの先端縁を上記内側円輪部２１の外側面に、効率良く倣わせる事ができる。又、本発明の場合には、外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
即ち、上記外側シールリップ２２ｂは、基端部近傍に設けた最小肉厚部３６から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部３７に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を相手面に当接させた場合に、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブ２（図１１参照）の中心軸の傾斜等に起因して、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化した場合でも、この外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止できる。従って、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触角度α（図１）を十分に確保でき、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。又、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁の近傍に最大肉厚部３７を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、上記外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分の剛性を確保でき、この部分が大きく変形する事がない。この結果、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
【００３９】
しかも、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの、スリンガ１６の外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法Ｌ２ の２０％以上（好ましくは２５％以上）としている。この為、上記接触荷重を小さく抑えつつ、密封性を十分に確保できる。従って、上記外側シールリップ２２ｂの摺動抵抗を小さく抑える事ができ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
この結果、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができ、且つ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
尚、上記外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法Ｌ２ に対する、この軸方向に関する締め代Ｌ１ の割合の上限は、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面の外周縁から上記外側シールリップ２２ｂの先端縁がはみ出ない範囲の値とする。
【００４０】
又、本例の場合には、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面と摺接させる、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。この為、本例の場合には、当該摺接部での接触荷重の変化に対する、当該摺接部の接触面積の変化（トルク変動）を、より小さくできる。例えば、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁と上記スリンガ１６の外側面との締め代が大きくなった場合には、この先端縁の曲面部部分が弾性変形して当該接触圧力を受ける。又、この曲面部の弾性変形により、上記スリンガ１６の外側面と摺接する、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁の形状が大きく変化する事はない。この為、この先端縁と上記スリンガ１６の外側面との摺接部の接触面積が増大するのをより抑える事ができて、摺動トルクが増大したり、摩耗が促進されるのをより抑える事ができる。
【００４１】
尚、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁に設けた曲面部の曲率半径は、０．０２〜０．１ｍｍとする事が好ましい。これに対して、この曲率半径が０．０２ｍｍよりも小さくなった場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との摺接部に接触荷重が加わる事による、この外側シールリップ２２ｂの先端縁近傍での弾性変形量が過大になる。この為、この接触荷重の変動に対する、上記摺接部での接触幅（接触面積）の変化を小さくできると言った効果を得られなくなる。逆に、上記曲面部の曲率半径が０．１ｍｍよりも大きくなった場合には、上記接触幅（接触面積）が過大になり、上記摺動トルクが大きくなるだけでなく、上記摺接部で、塵芥等の異物を噛み込み易くなり、摩耗が促進される。更に、シール材１７を構成するゴム等の弾性材の硬さにより接触荷重と弾性変形量との関係は多少変化するが、より好ましくは、上記曲面部の曲率半径を、０．０３〜０．０８ｍｍとする。
【００４２】
又、本例の場合には、上記最大肉厚部の厚さｔ１ を上記最小肉厚部３６の厚さｔ２ の２倍以上としている為、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、上記外側シールリップ２２ｂの摺動抵抗を、より小さく抑えると共に、この外側シールリップ２２ｂの耐久性の向上を図れる。又、この外側シールリップ２２ｂの先端縁が摩耗した場合でも、この外側シールリップ２２ｂの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
【００４３】
又、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状を、この外側シールリップ２２ｂの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させている。この為、この外側シールリップ２２ｂの基端部の全体を弾性変形し易くでき、この基端部の内周面の近傍に過大な引っ張り応力が集中する事を防止できる。この為、この基端部にへたりや応力緩和を生じにくくでき、当該摺接部での接触面圧の低下を抑える事ができる。従って、良好な密封性を長期間に亙り維持できると共に、組み付け時のこの接触面圧を小さくする事により、摺動トルクをより低減できると共に、耐久性の向上を図れる。
【００４４】
次に、図３〜４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例の場合と異なり、外側シールリップ２２ｃの先端面の外径寄り部分に山形の突部４０（図１〜２参照）を形成せず、この先端面の、芯金１５の中心軸を含む断面を、単なる直線状としている。
その他の構成及び作用に就いては、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。
尚、本発明が、上述した各例の外側シールリップ２２ｂ、２２ｃや密封装置１４ａの形状及び構成に限定されるものでなく、例えば、前述の図１３に示した密封装置１４ｂにも適用できる事は勿論である。
【００４５】
又、密封装置付転がり軸受ユニットの基本構造に関しても、前述の図１１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１１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、あらゆる構造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、転動体に円すいころ等、玉以外を用いたハブユニットにも適用できる。
【００４６】
【実施例】
次に、本例の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。先ず、外側シールリップの自由状態での軸方向寸法に対する、この外側シールリップのこの軸方向に関する締め代の割合が、密封装置のシール寿命に及ぼす影響を確認する為に行なった第一の実験に就いて説明する。この第一の実験は、前述の図１〜２に示した第１例と同様の構造を有する実施例で、外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法Ｌ２ に対するこの外側シールリップ２２ｂの軸方向の締め代Ｌ１ の割合を種々に変えた密封装置を用いた。そして、玉軸受の軸方向端部に密封装置を組み込んだ状態で、この玉軸受の中心軸位置迄、関東ローム粉を１５％溶かした泥水を給排するサイクルを、一定時間毎に繰り返した。又、上記玉軸受を構成する内輪と外輪との相対回転数を１０００ｍｉｎ−１ とし、外輪に対し内輪（軸）を０．３ｍｍＴＩＲ（トータルインジケータリーディング）させた。尚、「ＴＩＲ」とは、偏心量、傾斜度等を含んだ全振れ量を言う。そして、第一の実験は、この様な条件の下で、各密封装置のシール寿命を求めた。尚、泥水が内側シールリップ２４ａより内側に侵入した（泥水が３枚のシールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａを通過した）時点を、シール寿命に達したとした。図５は、この第一の実験の結果を示している。尚、このシール寿命は、図５に実線ａで示した基準値（２００時間）以上である事が、実用上必要とされる。この図５に示した第一の実験結果から明らかな様に、上記締め代の割合を２０％以上とした本発明によれば、密封装置のシール寿命を十分に確保できる。又、この締め代の割合を２５％以上とした場合には、このシール寿命の更なる向上を図れる事が分かった。
【００４７】
次に、上記第１例の構造により、接触荷重を小さく抑えつつ、密封装置のシール寿命を確保できると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第二の実験に就いて説明する。この第二の実験は、上記第１例と同様の構造で、外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との締め代を一定にした実施例と、上記締め代をこの実施例と同じにした、本発明の範囲から外れる比較例１、２との３種類の密封装置で、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６との摺接部での接触荷重を種々に変えたものを用いた。又、上記比較例１、２のうち、比較例１は、前述の図１２に示した従来構造の第１例と同様の形状を有するものとし、比較例２は、前述の図１６に示した従来構造の第２例と同様の形状を有するものとした。又、実施例の外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部３７の最小肉厚部３６に対する比を、２以上である２とした。又、上記比較例１の外側シールリップの厚さを全長に亙り同じ（最大肉厚部の最小肉厚部に対する比を１）とし、上記比較例２の外側シールリップの最大肉厚部の最小肉厚部に対する比を１．５とした。そして、この様な各密封装置で、上記第一の実験と同様の条件下で、シール寿命を求めた。図６は、この様にして行なった第二の実験の結果を示している。尚、このシール寿命も、図６に実線ａで示した基準値（２００時間）以上である事が、実用上必要とされる。
【００４８】
図６に示した第二の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、接触荷重を小さく抑えつつ、シール寿命を十分に確保できた。即ち、外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部３７の最小肉厚部３６に対する比を２以上とした実施例の密封装置の場合には、この比を２未満とした比較例１の密封装置に対し、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガとの摺接部での接触荷重が約４０％である場合でも、必要となるシール寿命を確保できた。又、上記実施例の密封装置の場合には、上記比較例２の密封装置に対し、上記摺接部での接触荷重が約５０％である場合でも、必要となるシール寿命を確保できた。
【００４９】
次に、外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部と最小肉厚部３６との比を２以上とする事により、得られる効果を確認すべく行なったシミュレーションに就いて説明する。先ず、第一のシミュレーションは、上述した第二の実験で使用した、実施例と比較例１、２との３種類の密封装置と同様の構造を用いて、外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との締め代の変化に対する、当該摺接部での接触荷重の変化を求めた。又、この締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の、最小値と最大値と中間値との３種類とした。図７は、この様にして行なった第一のシミュレーションの結果を示している。尚、図７に横軸で示した「ｍｉｎ 」は上記締め代の最小値を、「ｍｉｄ 」はこの締め代の中間値を、「ｍａｘ 」はこの締め代の最大値を、それぞれ表している。又、図７に縦軸で示した接触荷重は、比較例１の締め代の「ｍａｘ 」での接触荷重を１０とした場合の相対値として表している。図７に示した第一のシミュレーションの結果から明らかな様に、実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができた。これに対して、比較例１、２の場合には、締め代が変化した場合に、当該摺接部での接触荷重が大きく変化した。
【００５０】
次に、第二のシミュレーションは、上記第一のシミュレーションで使用した実施例と比較例１、２との３種類の密封装置の構造により、外側シールリップ２２ｂの締め代の変化に対する、当該摺接部でのこの外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との接触角度αの変化を求めた。又、この締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との３種類に、締め代が０である状態（外側シールリップ２２ｂの自由状態）を含めた４種類とした。又、締め代が０である場合の接触角度は、芯金１５とスリンガ１６とを同軸上に配置した状態で、外側シールリップ２２ｂの自由状態での先端縁と、スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面とのなす角度とした。図８は、この様にして行なった第二のシミュレーションの結果を示している。尚、この図８に横軸で示した「ｍｉｎ 」、「ｍｉｄ 」、「ｍａｘ 」が表す意味は、上述の図７の場合と同様である。又、図８に縦軸で示した接触角度は、外側シールリップ２２ｂの締め代が０での接触角度を１０とした場合の相対値として表している。図８に示した第二のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触角度αを良好に確保できた。
【００５１】
次に、第三のシミュレーションは、上記第一、第二のシミュレーションで使用した実施例と比較例１、２との３種類の密封装置の構造を用いて、外側シールリップ２２ｂの締め代の変化に対する、当該摺接部の径方向寸法（接触幅）の変化を求めた。又、この締め代は、上述した第一のシミュレーションの場合と同様に、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との３種類とした。図９は、この様にして行なった第三のシミュレーションの結果を示している。尚、この図９に横軸で示した「ｍｉｎ 」、「ｍｉｄ 」、「ｍａｘ 」が表す意味は、上述の図７〜８の場合と同様である。又、図９に縦軸で示した接触幅は、比較例１の外側シールリップ２２ｂの締め代が「ｍａｘ 」での接触幅を１０とした場合の相対値として表している。図９に示した第三のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触部の面積の増大を抑える事ができた。
【００５２】
次に、前述の図１〜２に示した第１例の構造により、長期間経過後でも外側シールリップ２２ｂのへたりを抑える事ができると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第三の実験に就いて説明する。この第三の実験は、前述した第一の実験で用いた実施例と比較例１、２との３種類を用いた。又、これら実施例及び比較例１、２での、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６との軸方向の締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の中間値（ｍｉｄ ）とした。そして、この様な実施例と、比較例１、２とを、６０℃の温度の恒温槽中に放置した後、一定時間経過毎に取り出して、外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法（高さ）の変化を、へたり量として求めた。図１０は、この様にして行なった第三の実験の結果を示している。尚、図１０に縦軸で示したへたり量は、実験終了時の比較例２のへたり量を１０とした場合の相対値として表している。
【００５３】
図１０に示した第三の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、外側シールリップ２２ｂの一部に過大な応力が集中する事を抑える事ができ、長期間経過後でもこの外側シールリップ２２ｂのへたり量を少なくできた。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の密封装置及び密封装置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するので、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。特に、車両の車輪支持用の密封装置付転がり軸受ユニットに適用する場合の様に、密封装置を組み込む２個の部材同士の間で相対傾きや偏心が生じ易い、厳しい条件下で使用する場合でも、回転機械装置の低トルク化と耐久性の確保とを図り易い面から有効である。
【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１２と同様の図。
【図２】図１から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１２と同様の図。
【図４】図３から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。
【図５】本例の効果を確認する為に行なった第一の実験結果を、外側シールリップの自由状態での軸方向寸法に対するこの外側シールリップの軸方向の締め代の割合と密封装置のシール寿命との関係で示す線図。
【図６】同じく第二の実験結果を、外側シールリップとスリンガとの摺接部での接触荷重とシール寿命との関係で示すグラフ。
【図７】同じく第一のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触荷重との関係で示す線図。
【図８】同じく第二のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触角度との関係で示す線図。
【図９】同じく第三のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触幅（径方向に関する寸法）との関係で示す線図。
【図１０】同じく第三の実験結果を、経過時間と外側シールリップのへたり量との関係で示す線図。
【図１１】本発明の対象となる密封装置付転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図１２】図１１のＡ部に組み付けている、従来構造の第１例の密封装置を示す部分拡大断面図。
【図１３】図１１のＢ部に組み付けている密封装置の従来構造の１例を示す部分拡大断面図。
【図１４】車両の走行時に加わるモーメント荷重によりハブが傾斜する状態を示す、密封装置付転がり軸受ユニットの断面図。
【図１５】図１４に示した密封装置付転がり軸受ユニットに組み付けている密封装置のスリンガの変位状態を示す部分拡大断面図。
【図１６】図１１のＡ部に組み付けている、従来構造の第２例の密封装置の外側シールリップの基部を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
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 密封装置
１５ 芯金
１６ 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、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 外側シールリップ
２３、２３ａ 中間シールリップ
２４、２４ａ 内側シールリップ
２５ 空間
２６ グリース
２７ 芯金
２８ シール材
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 括れ部
３３ Ｒ部
３４ 円筒部
３５ テーパ面
３６ 最小肉厚部
３７ 最大肉厚部
３８ 最小肉厚部
３９ 最大肉厚部
４０ 突部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両（自動車）の車輪を懸架装置に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニット等、各種機械装置の回転支持部に組み込む転がり軸受の開口端部を塞ぐ密封装置及びこの密封装置を備えた密封装置付転がり軸受ユニットの改良に関する。
【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密封装置を組み込んで、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１１は、この様な密封装置を備えた、密封装置付転がり軸受ユニットの１例として、車両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】
上記密封装置付転がり軸受ユニットは、外輪１と、ハブ２と、複数個の転動体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、上記各転動体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、即ち車両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、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】
上述の様な密封装置付転がり軸受ユニットのうちで、上記各転動体３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各転動体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、それぞれ密封装置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】
上記両密封装置１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中寄りとなる側を言う。これに対して、幅方向外寄りとなる側を外と言う。本明細書全体で同じ。）開口部を塞ぐ密封装置１４ａは、例えば、図１２に示す様に構成している。この密封装置１４ａは、組み合わせ密封装置と呼ばれるもので、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、請求項に記載した保持部材に相当するもので、金属材により造られて、上記外輪１の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、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、前記内輪素子５の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、断面Ｌ字形で円環状としている。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、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられた外側シールリップ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本の中間、内側シールリップ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。又、上記外側シールリップ２２と内側シールリップ２４とスリンガ１６とにより囲まれた空間２５内に、グリース２６を封入している。この様な密封装置１４ａの場合、外側シールリップ２２が、請求項に記載した軸方向シールリップに相当し、中間、内側各シールリップ２３、２４が、請求項に記載した径方向シールリップに相当する。
【０００７】
一方、前記内部空間１３の外端側開口を塞ぐ密封装置１４ｂは、図１３に示す様に、保持部材である芯金２７と、シール材２８とから成る。このシール材２８は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、３本の外側、中間、内側シールリップ２９〜３１を備え、上記芯金２７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本の中間、内側シールリップ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。尚、この様な密封装置１４ｂの場合、外側シールリップ２９が、請求項に記載した軸方向シールリップに相当する。
【０００８】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様な密封装置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。尚、上述の図１１〜１３に示した従来構造の場合には、上記各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する３本ずつのシールリップ２２〜２４、２９〜３１のうち、それぞれ最も外径側に位置する外側シールリップ２２、２９を、その基端部から先端部に亙ってほぼ均一の厚さとしたり（図１２に示した密封装置１４ａの場合）、その基端部から先端部に向かうに従って厚さが漸減する形状としている（図１３に示した密封装置１４ｂの場合）。又、図１２に示した上記内部空間１３の内端側開口を塞ぐ密封装置１４ａの場合には、外側シールリップ２２と内側シールリップ２４とスリンガ１６とにより囲まれた空間２５内にグリース２６を封入しているが、この空間２５内にグリース２６を封入しない場合もある。
【０００９】
上述の様な密封装置１４ａ、１４ｂによるシール性を良好にする為には、これら各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２９〜３１の先端縁と相手面との摺接状態が適正である事が必要である。これに対して、上記各密封装置１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２９〜３１のうち、それぞれ最も外径側に存在する外側シールリップ２２、２９は、相手面との摺接部の接触圧力に基づいて、先端寄り部分や全体を湾曲変形させる事により、この接触圧力を所定値にする。但し、この様な外側シールリップ２２、２９と相手面との摺接状態は、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、車両の走行時に於ける各部の弾性変形により不適正になり易い。
【００１０】
この点に就いて、内部空間１３の内端開口側を塞ぐ、図１２に示した密封装置１４ａを例にして説明すると、芯金１５とスリンガ１６との軸方向位置のずれにより、上記外側シールリップ２２の先端縁とこのスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との摺接状態が不良になる可能性がある。即ち、上記密封装置１４ａを上記内部空間１３の内端開口部に組み込む際に、上記芯金１５と上記スリンガ１６との軸方向相対位置が、組み付け誤差により或る程度ずれる可能性がある。この場合には、上記芯金１５の外側円輪部１９と上記スリンガ１６の内側円輪部２１との距離が設計値からずれる。例えば、この距離が設計値よりも小さくなった場合には、上記外側シールリップ２２の締め代（弾性変形量）が大きくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触圧が高くなる。この外側シールリップ２２は、先端寄り部分や全体が湾曲する事によりこの接触圧を受けるので、この接触圧が高くなると、この外側シールリップの先端寄り部分が大きく湾曲して（しなって）、当該摺接部の接触面積が大きくなる。そして、この接触面積が大きくなると、接触荷重が過大となり、この摺接部での摺動抵抗（シールトルク）が増大する他、上記外側シールリップ２２が摩耗したり、へたり易くなって、上記密封装置１４ａの耐久性確保が難しくなる。
【００１１】
反対に、上記距離が設計値よりも大きくなった場合には、上記外側シールリップ２２の締め代が小さくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触圧が低くなる。この結果、接触荷重が小さくなる事により摺動抵抗が増大する事がなくなる代わりに、上記外側シールリップ２２によるシール性能が低下し、上記内部空間１３内への異物侵入防止を十分に図りにくくなる。
【００１２】
又、上記外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接状態が不適正となるのは、車両の走行時に於ける各部の弾性変形によっても生じる。即ち、車両の旋回時に車輪を構成するタイヤの接地面から取付フランジ９を介してハブ２に加わるモーメントに基づく転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形により、上記ハブ２の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜する場合がある。この様な場合には、外側シールリップ２２、２９の先端縁と相手面との摺接状態が円周方向に関して不均一になり、やはり外側シールリップ２２、２９の耐久性低下やシール性能の低下と言った問題を生じる。この点に就いて、上記内部空間１３の内端開口側の密封装置１４ａを例にして、図１４〜１５により説明する。
【００１３】
図１４に矢印で示す様に、旋回走行に伴うモーメントＭが上記ハブ２に、図１４の時計方向に加わった場合に就いて説明する。この場合、各部の弾性変形により上記ハブ２の中心軸が、中立状態を表すα位置からβ位置にまで、角度θ分だけ変位する。この結果、上記ハブ２を構成する内輪素子５の内端部に外嵌固定したスリンガ１６の内側円輪部２１も、ほぼ上記角度θ分傾斜する。図１４に示した状態の場合には、同図の上側部分で、図１５（Ａ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５から離れる方向に変位する。この結果、上記上側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が低下する。逆に、上記図１４の下側部分では、図１５（Ｂ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５に近づく方向に変位する。この結果、上記下側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が増大する。一方、上記内部空間１３の外端開口部を塞ぐ密封装置１４ｂに関しては、上記内端開口側の密封装置１４ａとは逆の動きをする。何れにしても、これら密封装置１４ａ、１４ｂのうちで上記外側シールリップ２２、２９の締め代が低下した部分では、これら各外側シールリップ２２、２９による異物の侵入防止作用が損なわれる。
【００１４】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、シールリップの締め代の変化が摺接部の接触荷重の変化（摺動抵抗の変動）に結び付きにくくする事を考慮した構造が記載されている。即ち、図１６に示す様に、特許文献１に記載された、従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの基端部に、肉厚が小さくなった括れ部３２を設けると共に、この外側シールリップ２２ａの基部を、この括れ部３２から先端部に向かうに従って厚さが漸増する形状としている。又、この括れ部３２の外周面に断面円弧形のＲ部３３を設けている。又、上記外側シールリップ２２ａの基部の内周面を、基端寄り部分（図１６の左端寄り部分）に設けた、直径が変化しない円筒部３４と、先半部（図１６の右半部）に設けた、その先端部に向かうに従って直径が大きくなったテーパ面３５とから成るものとしている。
【００１５】
この様な特許文献１に記載された従来構造の第２例の密封装置によれば、組み付け誤差等や旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因して、外側シールリップ２２ａの締め代が変化した場合でも、この外側シールリップ２２ａの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止でき、当該摺接部での接触面積の変化を或る程度抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を、或る程度抑える事ができる可能性がある。この為、締め代が変化する場合でも、外側シールリップ２２ａの摺動抵抗を或る程度小さく抑えられる他、この外側シールリップ２２ａの先端縁の摩耗も或る程度抑える事ができる可能性がある。
【００１６】
【特許文献１】
実開平５−７３３６４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
但し、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの基部の形状を規制する事のみを考慮しており、この外側シールリップ２２ａの先端寄り部分等、他の部分の形状を規制する事は考慮していない。この為、この外側シールリップ２２ａの締め代が変化した場合に、先端縁と相手面との摺接部での接触面積の変化を十分に抑える事ができず、この摺接部での接触荷重の変化を十分には抑える事ができない可能性がある。そして、上記外側シールリップ２２ａの摺動抵抗を十分に小さくして、この外側シールリップ２２ａの先端縁の摩耗を十分に抑えると言った効果を得られない可能性がある。
【００１８】
又、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａと相手面との締め代を規制する事は考慮されていない。この為、当該摺接部での接触荷重を小さくする事と、密封性を確保する事との両立を図る事が難しい。即ち、単に、当該摺接部での接触荷重を小さくした場合には、密封性を十分に確保する事が難しくなる。これに対して、この接触荷重を大きくした場合には、密封性を確保し易くなるが、この場合には、摺動トルクが増大したり、外側シールリップ２２ａの先端縁が早期に摩耗して、耐久性が低下する。
【００１９】
又、特許文献１に記載された従来構造の第２例の場合には、外側シールリップ２２ａの内周面に設けた円筒部３４とテーパ面３５との連続部を含む、この外側シールリップ２２ａの基部の内周面の近傍に生じる歪みが大きくなる。この為、この近傍部分に過大な引っ張り応力が集中して、上記外側シールリップ２２ａを構成するゴム等の弾性材にへたり（永久変形）や応力緩和が生じ易くなる。しかも、この様なへたりは、加わる応力が大きくなる程、即ち、加わる荷重が大きくなる程、大きくなる。これに対して、上記外側シールリップ２２ａでは、当該摺接部での密封性を十分に確保する必要がある面から、当該摺接部での接触荷重を、この外側シールリップ２２ａ以外のシールリップの摺接部の場合よりも大きくしている。この為、この外側シールリップ２２ａの場合には、他のシールリップよりも、上記弾性材にへたりや応力緩和が生じ易い。そして、外側シールリップ２２ａの弾性材にへたりや応力緩和が生じると、当該摺接部での接触圧が早期に低下し易くなり、長期間に亙り良好な密封性を確保する事が難しくなる。この結果、特許文献１に記載された構造の場合には、比較的早期に、初期のシール性能を維持できなくなる可能性がある。特に、上記外側シールリップ２２ａの基部がへたると、この外側シールリップ２２ａの先端縁の相手面に対する追従性が低下する為、相手面がこの外側シールリップ２２ａから離れる方向に変位する場合に、この外側シールリップ２２ａの先端縁と相手面との摺接部の面圧が極端に低下し易くなり、この外側シールリップ２２ａによる異物の侵入防止効果が非常に悪化する。
【００２０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軸方向シールリップと相手面との締め代が、組み付け誤差や車両の旋回走行等に基づき変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、しかも、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保でき、更に、軸方向シールリップにへたりや応力緩和を生じにくくできる構造を実現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】
本発明の密封装置及び密封装置付転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載した密封装置は、前述した従来から知られている密封装置と同様に、互いに相対回転する内輪の外周面と外輪の内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の外周面と外輪の内周面とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な保持部材と、弾性材により造られて、この保持部材にその一部を結合固定したシール材とを備える。又、このシール材が、その先端縁を側方に存在する相手面に全周に亙り摺接させた軸方向シールリップを備えたものである。
特に、本発明の密封装置に於いては、この軸方向シールリップは、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端縁に向かう程厚さが漸増しており、この先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在する形状を有するものである。
【００２２】
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記相手面と摺接する、上記軸方向シールリップの先端縁を含む部分に断面円弧形の曲面部を設ける。
【００２３】
又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、上記軸方向シールリップと相手面との、この相手面の軸方向に関する締め代を、この軸方向シールリップの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上とする。
【００２４】
更に、より好ましくは、請求項４に記載した様に、上記最大肉厚部の厚さを、上記最小肉厚部の厚さの２倍以上とする。
【００２５】
更に、より好ましくは、請求項５に記載した様に、上記軸方向シールリップの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状をこの軸方向シールリップの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させる。
【００２６】
更に、より好ましくは、請求項６に記載した様に、上記シール材を、上記軸方向シールリップよりも軸方向内側に位置する２本の径方向シールリップを備えたものとすると共に、これら各径方向シールリップの先端縁を、径方向に存在する相手面に全周に亙り摺接させる。
【００２７】
又、請求項７に記載した密封装置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密封装置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と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、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、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐ密封装置とを備える。
特に、上記請求項７に記載した密封装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記密封装置が、上述した請求項１〜６の何れかに記載した密封装置である。
尚、上記密封装置付転がり軸受ユニットには、外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪で使用時に回転する軌道輪が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪と内輪とのうちの他方の軌道輪で使用時にも回転しない軌道輪が、懸架装置に支持される静止論である、所謂ハブユニットを含む。
【００２８】
【作用】
前述の様に構成する本発明の密封装置及びこれを組み込んだ密封装置付転がり軸受ユニットによれば、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
即ち、本発明の密封装置を構成する軸方向シールリップは、基端部近傍に設けた最小肉厚部から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記軸方向シールリップの先端縁を相手面に当接させた場合に、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因して、上記軸方向シールリップの締め代が変化した場合でも、この軸方向シールリップの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止でき、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。又、上記軸方向シールリップの先端縁の近傍に最大肉厚部を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、上記軸方向シールリップの先端寄り部分が大きく変形する事がない。この結果、本発明の場合には、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
【００２９】
又、請求項２に記載した密封装置の場合には、軸方向シールリップの先端縁と相手面との摺接部での接触荷重の変化に対する、当該摺接部の接触面積の変化（トルク変動）を小さくできる。この為、この接触荷重が大きくなった場合でも、摺動トルクが増大したり、摩耗が促進されるのを抑える事ができる。
【００３０】
又、請求項３に記載した密封装置の場合には、上記軸方向シールリップと相手面との、この相手面の軸方向に関する締め代を、この軸方向シールリップの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上としている。この為、上記接触荷重を小さく抑えつつ、密封性を十分に確保できる。従って、上記軸方向シールリップの摺動抵抗を小さく抑える事ができ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
この結果、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができ、且つ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
【００３１】
又、請求項４に記載した密封装置によれば、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、軸方向シールリップの摺動抵抗を、より小さく抑えると共に、この軸方向シールリップの耐久性の向上を図れる。又、この軸方向シールリップの先端縁が摩耗した場合でも、この軸方向シールリップの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
【００３２】
又、請求項５に記載した密封装置によれば、軸方向シールリップの基端部の全体を弾性変形し易くでき、この基端部の内周面の近傍に過大な引っ張り応力が集中する事を防止できる。この為、この基端部にへたりや応力緩和を生じにくくでき、当該摺接部での接触面圧の低下を抑える事ができる。従って、良好な密封性を長期間に亙り維持できると共に、組み付け時のこの接触面圧を小さくする事により、摺動トルクをより低減できると共に、耐久性の向上を図れる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１〜２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、複数の転動体３（図１３参照）を設けた内部空間１３の内端開口部を塞ぐ密封装置１４ａを構成する外側シールリップ２２ｂの形状を工夫すると共に、締め代を所定値以上とする事により、この外側シールリップ２２ｂと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑え、且つ、低トルク化を図ると共に、耐久性を十分に確保する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来構造の第１例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、並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
サイドリップと呼ばれ、軸方向シールリップに相当する、上記外側シールリップ２２ｂの基端部を、外周面側から厚さ方向中央部に向け括れさせる事により、この基端部に最小肉厚部３６を設けている。即ち、この最小肉厚部３６の外周面を、内径側に凹んだ凹形状としている。又、この最小肉厚部３６の内周面を、内径側に突出する凸形状としている。そして、上記外側シールリップ２２ｂを、上記最小肉厚部３６から先端部に向かうに従って、厚さが漸増する形状に形成すると共に、この外側シールリップ２２ｂの先端部近傍に、厚さが最大になった最大肉厚部３７を設けている。更に、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分で、この最大肉厚部３７よりも先端側に位置する部分を、外径寄り部分を全周に亙り除去した、先細り形状としている。又、本例の場合には、上記最大肉厚部３７の厚さｔ１ を、上記最小肉厚部３６の厚さｔ２ の２倍以上としている。又、図示の例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端面の外径寄り部分に山形の突部４０を、全周に亙り形成している。又、この外側シールリップ２２ｂを、先端縁に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。
【００３５】
尚、上記外側シールリップ２２ｂを含むシール材１７を結合した保持部材である、芯金１５は、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、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。又、スリンガ１６も、上記芯金１５と同様に、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、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【００３６】
又、本例の場合には、シール材１７を構成する各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａのうち、中間に位置する中間シールリップ２３ａの基端部に、その厚さが最小になった最小肉厚部３８を設けている。又、この中間シールリップ２３ａの厚さを、この最小肉厚部３８から、先端部に設けた最大肉厚部３９に向かう程徐々に大きくすると共に、この最大肉厚部３９から先端縁に向け小さくしている。一方、上記各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａのうち、最も内側に位置する内側シールリップ２４ａの厚さは、先端に向かう程徐々に小さくしている。そして、上記中間、内側各シールリップ２３ａ、２４ａも、上記外側シールリップ２２ｂと同様に、先端縁に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。
【００３７】
又、本例の場合には、上述の様な形状を有する外側、中間、内側各シールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａを備えたシール材１７を結合した芯金１５を、外輪１の内端部に締り嵌めにより内嵌固定すると共に、スリンガ１６を内輪素子５の内端部に、締り嵌めにより外嵌固定している。そして、この状態で上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面に、締め代を持たせた状態で、全周に亙って摺接させている。更に、本発明の場合には、上記外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との、このスリンガ１６の軸方向外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法Ｌ２ の２０％以上（好ましくは２５％以上）としている。又、上記中間、内側各シールリップ２３ａ、２４ａの先端縁を、上記スリンガ１６の内径側円筒部２０の外周面に、全周に亙って摺接させている。又、本例の場合には、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面と摺接する、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。
【００３８】
上述の様に構成する本発明の密封装置及びこれを組み込んだ密封装置付転がり軸受ユニットの場合には、外側シールリップ２２ｂの基端部に最小肉厚部３６を設けている為、この外側シールリップ２２ｂの先端縁を上記内側円輪部２１の外側面に、効率良く倣わせる事ができる。又、本発明の場合には、外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
即ち、上記外側シールリップ２２ｂは、基端部近傍に設けた最小肉厚部３６から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部３７に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を相手面に当接させた場合に、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブ２（図１１参照）の中心軸の傾斜等に起因して、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化した場合でも、この外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止できる。従って、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触角度α（図１）を十分に確保でき、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。又、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁の近傍に最大肉厚部３７を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、上記外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分の剛性を確保でき、この部分が大きく変形する事がない。この結果、低トルク化と密封性の確保との両立を図り易くできる。
【００３９】
しかも、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの、スリンガ１６の外側面の軸方向に関する締め代Ｌ１ を、この外側シールリップ２２ｂの自由状態でのこの軸方向に関する寸法Ｌ２ の２０％以上（好ましくは２５％以上）としている。この為、上記接触荷重を小さく抑えつつ、密封性を十分に確保できる。従って、上記外側シールリップ２２ｂの摺動抵抗を小さく抑える事ができ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
この結果、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができ、且つ、低トルク化を図れると共に、耐久性を十分に確保できる。
尚、上記外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法Ｌ２ に対する、この軸方向に関する締め代Ｌ１ の割合の上限は、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面の外周縁から上記外側シールリップ２２ｂの先端縁がはみ出ない範囲の値とする。
【００４０】
又、本例の場合には、上記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面と摺接させる、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。この為、本例の場合には、当該摺接部での接触荷重の変化に対する、当該摺接部の接触面積の変化（トルク変動）を、より小さくできる。例えば、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁と上記スリンガ１６の外側面との締め代が大きくなった場合には、この先端縁の曲面部部分が弾性変形して当該接触圧力を受ける。又、この曲面部の弾性変形により、上記スリンガ１６の外側面と摺接する、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁の形状が大きく変化する事はない。この為、この先端縁と上記スリンガ１６の外側面との摺接部の接触面積が増大するのをより抑える事ができて、摺動トルクが増大したり、摩耗が促進されるのをより抑える事ができる。
【００４１】
尚、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁に設けた曲面部の曲率半径は、０．０２〜０．１ｍｍとする事が好ましい。これに対して、この曲率半径が０．０２ｍｍよりも小さくなった場合には、上記外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との摺接部に接触荷重が加わる事による、この外側シールリップ２２ｂの先端縁近傍での弾性変形量が過大になる。この為、この接触荷重の変動に対する、上記摺接部での接触幅（接触面積）の変化を小さくできると言った効果を得られなくなる。逆に、上記曲面部の曲率半径が０．１ｍｍよりも大きくなった場合には、上記接触幅（接触面積）が過大になり、上記摺動トルクが大きくなるだけでなく、上記摺接部で、塵芥等の異物を噛み込み易くなり、摩耗が促進される。更に、シール材１７を構成するゴム等の弾性材の硬さにより接触荷重と弾性変形量との関係は多少変化するが、より好ましくは、上記曲面部の曲率半径を、０．０３〜０．０８ｍｍとする。
【００４２】
又、本例の場合には、上記最大肉厚部の厚さｔ１ を上記最小肉厚部３６の厚さｔ２ の２倍以上としている為、上記外側シールリップ２２ｂの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、上記外側シールリップ２２ｂの摺動抵抗を、より小さく抑えると共に、この外側シールリップ２２ｂの耐久性の向上を図れる。又、この外側シールリップ２２ｂの先端縁が摩耗した場合でも、この外側シールリップ２２ｂの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
【００４３】
又、本例の場合には、上記外側シールリップ２２ｂの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状を、この外側シールリップ２２ｂの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させている。この為、この外側シールリップ２２ｂの基端部の全体を弾性変形し易くでき、この基端部の内周面の近傍に過大な引っ張り応力が集中する事を防止できる。この為、この基端部にへたりや応力緩和を生じにくくでき、当該摺接部での接触面圧の低下を抑える事ができる。従って、良好な密封性を長期間に亙り維持できると共に、組み付け時のこの接触面圧を小さくする事により、摺動トルクをより低減できると共に、耐久性の向上を図れる。
【００４４】
次に、図３〜４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例の場合と異なり、外側シールリップ２２ｃの先端面の外径寄り部分に山形の突部４０（図１〜２参照）を形成せず、この先端面の、芯金１５の中心軸を含む断面を、単なる直線状としている。
その他の構成及び作用に就いては、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。
尚、本発明が、上述した各例の外側シールリップ２２ｂ、２２ｃや密封装置１４ａの形状及び構成に限定されるものでなく、例えば、前述の図１３に示した密封装置１４ｂにも適用できる事は勿論である。
【００４５】
又、密封装置付転がり軸受ユニットの基本構造に関しても、前述の図１１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１１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、あらゆる構造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、転動体に円すいころ等、玉以外を用いたハブユニットにも適用できる。
【００４６】
【実施例】
次に、本例の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。先ず、外側シールリップの自由状態での軸方向寸法に対する、この外側シールリップのこの軸方向に関する締め代の割合が、密封装置のシール寿命に及ぼす影響を確認する為に行なった第一の実験に就いて説明する。この第一の実験は、前述の図１〜２に示した第１例と同様の構造を有する実施例で、外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法Ｌ２ に対するこの外側シールリップ２２ｂの軸方向の締め代Ｌ１ の割合を種々に変えた密封装置を用いた。そして、玉軸受の軸方向端部に密封装置を組み込んだ状態で、この玉軸受の中心軸位置迄、関東ローム粉を１５％溶かした泥水を給排するサイクルを、一定時間毎に繰り返した。又、上記玉軸受を構成する内輪と外輪との相対回転数を１０００ｍｉｎ−１ とし、外輪に対し内輪（軸）を０．３ｍｍＴＩＲ（トータルインジケータリーディング）させた。尚、「ＴＩＲ」とは、偏心量、傾斜度等を含んだ全振れ量を言う。そして、第一の実験は、この様な条件の下で、各密封装置のシール寿命を求めた。尚、泥水が内側シールリップ２４ａより内側に侵入した（泥水が３枚のシールリップ２２ｂ、２３ａ、２４ａを通過した）時点を、シール寿命に達したとした。図５は、この第一の実験の結果を示している。尚、このシール寿命は、図５に実線ａで示した基準値（２００時間）以上である事が、実用上必要とされる。この図５に示した第一の実験結果から明らかな様に、上記締め代の割合を２０％以上とした本発明によれば、密封装置のシール寿命を十分に確保できる。又、この締め代の割合を２５％以上とした場合には、このシール寿命の更なる向上を図れる事が分かった。
【００４７】
次に、上記第１例の構造により、接触荷重を小さく抑えつつ、密封装置のシール寿命を確保できると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第二の実験に就いて説明する。この第二の実験は、上記第１例と同様の構造で、外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との締め代を一定にした実施例と、上記締め代をこの実施例と同じにした、本発明の範囲から外れる比較例１、２との３種類の密封装置で、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６との摺接部での接触荷重を種々に変えたものを用いた。又、上記比較例１、２のうち、比較例１は、前述の図１２に示した従来構造の第１例と同様の形状を有するものとし、比較例２は、前述の図１６に示した従来構造の第２例と同様の形状を有するものとした。又、実施例の外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部３７の最小肉厚部３６に対する比を、２以上である２とした。又、上記比較例１の外側シールリップの厚さを全長に亙り同じ（最大肉厚部の最小肉厚部に対する比を１）とし、上記比較例２の外側シールリップの最大肉厚部の最小肉厚部に対する比を１．５とした。そして、この様な各密封装置で、上記第一の実験と同様の条件下で、シール寿命を求めた。図６は、この様にして行なった第二の実験の結果を示している。尚、このシール寿命も、図６に実線ａで示した基準値（２００時間）以上である事が、実用上必要とされる。
【００４８】
図６に示した第二の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、接触荷重を小さく抑えつつ、シール寿命を十分に確保できた。即ち、外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部３７の最小肉厚部３６に対する比を２以上とした実施例の密封装置の場合には、この比を２未満とした比較例１の密封装置に対し、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガとの摺接部での接触荷重が約４０％である場合でも、必要となるシール寿命を確保できた。又、上記実施例の密封装置の場合には、上記比較例２の密封装置に対し、上記摺接部での接触荷重が約５０％である場合でも、必要となるシール寿命を確保できた。
【００４９】
次に、外側シールリップ２２ｂの最大肉厚部と最小肉厚部３６との比を２以上とする事により、得られる効果を確認すべく行なったシミュレーションに就いて説明する。先ず、第一のシミュレーションは、上述した第二の実験で使用した、実施例と比較例１、２との３種類の密封装置と同様の構造を用いて、外側シールリップ２２ｂとスリンガ１６との締め代の変化に対する、当該摺接部での接触荷重の変化を求めた。又、この締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の、最小値と最大値と中間値との３種類とした。図７は、この様にして行なった第一のシミュレーションの結果を示している。尚、図７に横軸で示した「ｍｉｎ 」は上記締め代の最小値を、「ｍｉｄ 」はこの締め代の中間値を、「ｍａｘ 」はこの締め代の最大値を、それぞれ表している。又、図７に縦軸で示した接触荷重は、比較例１の締め代の「ｍａｘ 」での接触荷重を１０とした場合の相対値として表している。図７に示した第一のシミュレーションの結果から明らかな様に、実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができた。これに対して、比較例１、２の場合には、締め代が変化した場合に、当該摺接部での接触荷重が大きく変化した。
【００５０】
次に、第二のシミュレーションは、上記第一のシミュレーションで使用した実施例と比較例１、２との３種類の密封装置の構造により、外側シールリップ２２ｂの締め代の変化に対する、当該摺接部でのこの外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との接触角度αの変化を求めた。又、この締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との３種類に、締め代が０である状態（外側シールリップ２２ｂの自由状態）を含めた４種類とした。又、締め代が０である場合の接触角度は、芯金１５とスリンガ１６とを同軸上に配置した状態で、外側シールリップ２２ｂの自由状態での先端縁と、スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面とのなす角度とした。図８は、この様にして行なった第二のシミュレーションの結果を示している。尚、この図８に横軸で示した「ｍｉｎ 」、「ｍｉｄ 」、「ｍａｘ 」が表す意味は、上述の図７の場合と同様である。又、図８に縦軸で示した接触角度は、外側シールリップ２２ｂの締め代が０での接触角度を１０とした場合の相対値として表している。図８に示した第二のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触角度αを良好に確保できた。
【００５１】
次に、第三のシミュレーションは、上記第一、第二のシミュレーションで使用した実施例と比較例１、２との３種類の密封装置の構造を用いて、外側シールリップ２２ｂの締め代の変化に対する、当該摺接部の径方向寸法（接触幅）の変化を求めた。又、この締め代は、上述した第一のシミュレーションの場合と同様に、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との３種類とした。図９は、この様にして行なった第三のシミュレーションの結果を示している。尚、この図９に横軸で示した「ｍｉｎ 」、「ｍｉｄ 」、「ｍａｘ 」が表す意味は、上述の図７〜８の場合と同様である。又、図９に縦軸で示した接触幅は、比較例１の外側シールリップ２２ｂの締め代が「ｍａｘ 」での接触幅を１０とした場合の相対値として表している。図９に示した第三のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代の変化に拘らず、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の外側面との接触部の面積の増大を抑える事ができた。
【００５２】
次に、前述の図１〜２に示した第１例の構造により、長期間経過後でも外側シールリップ２２ｂのへたりを抑える事ができると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第三の実験に就いて説明する。この第三の実験は、前述した第一の実験で用いた実施例と比較例１、２との３種類を用いた。又、これら実施例及び比較例１、２での、外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６との軸方向の締め代は、シール材１７等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の中間値（ｍｉｄ ）とした。そして、この様な実施例と、比較例１、２とを、６０℃の温度の恒温槽中に放置した後、一定時間経過毎に取り出して、外側シールリップ２２ｂの自由状態での軸方向寸法（高さ）の変化を、へたり量として求めた。図１０は、この様にして行なった第三の実験の結果を示している。尚、図１０に縦軸で示したへたり量は、実験終了時の比較例２のへたり量を１０とした場合の相対値として表している。
【００５３】
図１０に示した第三の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、外側シールリップ２２ｂの一部に過大な応力が集中する事を抑える事ができ、長期間経過後でもこの外側シールリップ２２ｂのへたり量を少なくできた。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の密封装置及び密封装置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するので、軸方向シールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。特に、車両の車輪支持用の密封装置付転がり軸受ユニットに適用する場合の様に、密封装置を組み込む２個の部材同士の間で相対傾きや偏心が生じ易い、厳しい条件下で使用する場合でも、回転機械装置の低トルク化と耐久性の確保とを図り易い面から有効である。
【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１２と同様の図。
【図２】図１から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１２と同様の図。
【図４】図３から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。
【図５】本例の効果を確認する為に行なった第一の実験結果を、外側シールリップの自由状態での軸方向寸法に対するこの外側シールリップの軸方向の締め代の割合と密封装置のシール寿命との関係で示す線図。
【図６】同じく第二の実験結果を、外側シールリップとスリンガとの摺接部での接触荷重とシール寿命との関係で示すグラフ。
【図７】同じく第一のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触荷重との関係で示す線図。
【図８】同じく第二のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触角度との関係で示す線図。
【図９】同じく第三のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触幅（径方向に関する寸法）との関係で示す線図。
【図１０】同じく第三の実験結果を、経過時間と外側シールリップのへたり量との関係で示す線図。
【図１１】本発明の対象となる密封装置付転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図１２】図１１のＡ部に組み付けている、従来構造の第１例の密封装置を示す部分拡大断面図。
【図１３】図１１のＢ部に組み付けている密封装置の従来構造の１例を示す部分拡大断面図。
【図１４】車両の走行時に加わるモーメント荷重によりハブが傾斜する状態を示す、密封装置付転がり軸受ユニットの断面図。
【図１５】図１４に示した密封装置付転がり軸受ユニットに組み付けている密封装置のスリンガの変位状態を示す部分拡大断面図。
【図１６】図１１のＡ部に組み付けている、従来構造の第２例の密封装置の外側シールリップの基部を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
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 密封装置
１５ 芯金
１６ 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、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 外側シールリップ
２３、２３ａ 中間シールリップ
２４、２４ａ 内側シールリップ
２５ 空間
２６ グリース
２７ 芯金
２８ シール材
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 括れ部
３３ Ｒ部
３４ 円筒部
３５ テーパ面
３６ 最小肉厚部
３７ 最大肉厚部
３８ 最小肉厚部
３９ 最大肉厚部
４０ 突部
Claims (7)
- 互いに相対回転する内輪の外周面と外輪の内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の外周面と外輪の内周面とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な保持部材と、弾性材により造られて、この保持部材にその一部を結合固定したシール材とを備え、このシール材が、その先端縁を側方に存在する相手面に全周に亙り摺接させた軸方向シールリップを備えたものである密封装置に於いて、この軸方向シールリップは、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端縁に向かう程厚さが漸増しており、この先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在する形状を有するものである事を特徴とする密封装置。
- 相手面と摺接する、軸方向シールリップの先端縁を含む部分に断面円弧形の曲面部を設けた、請求項１に記載した密封装置。
- 軸方向シールリップと相手面との、この相手面の軸方向に関する締め代が、この軸方向シールリップの自由状態でのこの軸方向に関する寸法の２０％以上である、請求項１又は請求項２に記載した密封装置。
- 最大肉厚部の厚さが最小肉厚部の厚さの２倍以上である、請求項１〜３の何れかに記載した密封装置。
- 軸方向シールリップの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状をこの軸方向シールリップの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させた、請求項１〜４の何れかに記載した密封装置。
- シール材が、軸方向シールリップよりも軸方向内側に位置する２本の径方向シールリップを備えたものであり、これら各径方向シールリップの先端縁を、径方向に存在する相手面に全周に亙り摺接させた、請求項１〜５の何れかに記載した密封装置。
- 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、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、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐ密封装置とを備えた密封装置付転がり軸受ユニットに於いて、この密封装置が、請求項１〜６の何れかに記載した密封装置である事を特徴とする密封装置付転がり軸受ユニット。
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