JP2005048895A

JP2005048895A - シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット

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Publication number: JP2005048895A
Application number: JP2003282383A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Asai; 拡光浅井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4483220B2

Abstract

【課題】シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させると共に、外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの締め代が変化する場合でも、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁と相手面との摺接部での接触荷重を十分に抑える。
【解決手段】上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部２８、２９を設ける。これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの厚さを、これら最小肉厚部２８、２９から、先端縁の近傍に設けた最大肉厚部３０、３１に向かうに従って大きくする。上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁を、取付フランジ３の側面とこの側面と円筒面３４との連続部である曲面部２７に、全周に亙り摺接させる。
【選択図】図２

Description

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為のシールリング及びこの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改良に関する。

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９は、この様な密封装置の一種である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、車両の従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車、ＲＲ車の前輪）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。

上記シールリング付転がり軸受ユニットは、次述する内輪素子１と共に内輪相当部材を構成するハブ２の外（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図１〜３、９〜１１の左側。これに対して、軸方向に関して内とは、幅方向中央寄りとなる側を言い、図１〜３、９〜１１の右側。本明細書全体で同じ。）端部外周面に、車輪を結合固定する為の外向フランジ３を形成している。又、上記ハブ２の中間部外周面に、内輪軌道４ａと段部５とを形成している。又、このハブ２の内端寄り部分外周面に、その外周面に内輪軌道４ｂを形成した内輪素子１を、その外端面を上記段部５に突き当てた状態で、外嵌支持している。

又、上記ハブ１の内端部には、雄ねじ部６を形成している。そして、この雄ねじ部６にナット７を螺合し、更に緊締する事により、上記内輪素子１をハブ２の外周面の所定部分に固定している。このハブ２の周囲に配置した外輪相当部材である、外輪８の中間部外周面にはこの外輪８を懸架装置に固定する為の、外向フランジ状の取付部９を設けている。又、この外輪８の内周面には、それぞれが上記各内輪軌道４ａ、４ｂに対向する、外輪軌道１０ａ、１０ｂを形成している。そして、これら各内輪軌道４ａ、４ｂと各外輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体１１、１１を設けて、上記外輪８の内側での上記ハブ２の回転を自在としている。尚、これら各転動体１１、１１は、各列毎にそれぞれ保持器１２、１２により転動自在に保持している。

又、上記外輪８の外端部内周面とハブ２の外周面との間には、シールリング１３を装着している。そして、このシールリング１３により、外輪８の内周面と上記ハブ２及び内輪素子１の外周面との間に存在し、上記複数個の転動体１１、１１を設けた内部空間１４の外端開口部を塞いでいる。又、上記外輪８の内端開口部をカバー１５で塞ぐ事により、この内端開口部から上記内部空間１４内への塵芥や雨水等の異物の侵入防止及びこの内部空間１４内に充填したグリースの外部への漏洩防止を図っている。

上記内部空間１４内への異物侵入防止とこの内部空間１４内に充填したグリースの漏洩防止とを十分に図る為には、上記シールリング１３のシール性能を確保する必要がある。この様な目的で考えられた従来構造の第１例のシールリングとして、特許文献１に、図１０に示す様な形状のシールリング１３が記載されている。このシールリング１３は、それぞれが円輪状に形成された芯金１６とシール材１７とから構成している。このうちの芯金１６は、金属板により造り、外輪８の外端部に内嵌固定している。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り、上記芯金１６に、焼き付け等により結合固定している。又、このシール材１７は、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ１８、１９と、１本のラジアルシールリップ２０とを備える。そして、これら２本のサイドシールリップ１８、１９を、先端縁に向かう程直径方向外方に向かう方向に傾斜させている。又、このラジアルシールリップ２０を、先端縁に向かう程軸方向内方に傾斜させている。そして、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８、１９の先端縁を、ハブ２に設けた外向フランジ３の内側面に摺接させると共に、上記ラジアルシールリップ２０の先端縁を、このハブ２の中間部外周面に摺接させている。又、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８、１９及びラジアルシールリップ２０の厚さを、全長に亙りほぼ同じとしている。又、これら外径側、内径側各サイドシールリップ１８、１９を、互いに同形状に形成している。

尚、図９に示したシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、前記内部空間１４の内端開口部をカバー１５により塞いでいるが、この内端開口部を、円環状のシールリングにより塞ぐ場合もある。

上述の図１０に示した従来構造の第１例のシールリング１３の場合には、次の様な問題がある。即ち、この第１例のシールリング１３の場合には、外径側、内径側両サイドシールリップ１８、１９を互いに同形状に形成すると共に、これら各サイドシールリップ１８、１９の厚さを、それぞれ全長に亙りほぼ同じとしている。この様なシールリング１３の場合には、これら各サイドシールリップ１８、１９の全体が大きく湾曲変形する事により、これら各サイドシールリップ１８、１９の先端縁と相手面との接触部に作用する接触圧を受ける。

又、上記シールリング１３により十分なシール性を確保しようとすると、ハブ２を回転させる為に要するトルク（摺動トルク）が増大する。そして、このトルク増大に基づき、シールリング付転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の燃費性能及び運動性能が悪化する。即ち、上記シール性を確保する為には、上記各サイドシールリップ１８、１９の剛性、特に直接異物に曝される外径側サイドシールリップ１８の剛性を向上させて、この外径側サイドシールリップ１８の先端縁と外向フランジ３の側面との当接圧（接触荷重）を高くしたり、この外径側サイドシールリップ８の締め代を大きくする必要がある。これに対して、図１０に示した従来構造の第１例のシールリング１３の場合には、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８、１９を互いに同形状に形成しているので、上記外径側サイドシールリップ１８の先端縁と外向フランジ３の側面との当接圧を高くすると、この側面と上記内径側サイドシールリップ１９との当接圧も高くなって、上記トルクの増大が過大になる。

又、上記シール性を確保すべく、上記外径側サイドシールリップ１８の締め代を大きくする場合には、この外径側サイドシールリップ１８の全体が大きくしなり、この外径側サイドシールリップ１８の先端縁の接触部の形状が大きく変化する。この為、この先端縁と外向フランジ３の側面との接触面積が大きくなり、摺動トルクが増大する。これに対して、上記締め代を小さくすると、この接触面積が小さくなり、摺動トルクが小さくなるが、十分なシール性を確保する事が難しくなり、寿命が低下する。この様に、従来構造の第１例の場合には、十分なシール性を確保しつつ低トルク化を図る事は難しい。

この様な事情に鑑みて、特許文献２には、図１１に示す様に、十分なシール性を確保しつつトルク低減を図る事を目的として考えられたシールリング１３ａが記載されている。この特許文献２に記載された、従来構造の第２例のシールリング１３ａの場合には、内径側サイドシールリップ１９ａの厚さを、外径側サイドシールリップ１８の厚さよりも小さくしている。この為、従来構造の第２例のシールリング１３ａの場合には、上述の図１０に示した従来構造の第１例のシールリング１３よりは摺動トルクを小さくできる。但し、従来構造の第２例の場合も、上述の従来構造の第１例の場合と同様に、上記各サイドシールリップ１８、１９ａの厚さを全長に亙りほぼ同じとしている。この為、シール性の更なる向上を図るべく、これら各サイドシールリップ１８、１９ａの締め代を大きくした場合に、これら各サイドシールリップ１８、１９ａの先端縁の接触部の形状が大きく変化して、この先端縁と外向フランジの側面との接触面積が大きくなり、摺動トルクが増大する可能性がある。この為、従来構造の第２例の場合には、十分なシール性を確保しつつ低トルク化を図る事には未だ改良の余地がある。

特に、上述の様なシールリング１３、１３ａを組み込んだ、自動車の車輪支持用の転がり軸受ユニットの場合には、外径側、内径側各サイドシールリップ１８、１９、１９ａと相手面との摺接状態が、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。即ち、自動車の車輪支持用のシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、車両の旋回走行時に車輪を構成するタイヤの接地面から外向フランジ３を介してハブ２に加わるモーメント等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、ハブ２の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜したり、この中心軸が中立状態に対しずれる（偏心する）場合がある。この様な場合には、上記各サイドシールリップ１８、１９、１９ａ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る可能性がある。例えば、ハブ２の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜した場合には、上記各サイドシールリップ１８、１９、１９ａと相手面との摺接部の円周方向一部で、これら各サイドシールリップ１８、１９、１９ａの締め代が低下し、この一部と径方向反対側部分で、この締め代が増大する。又、上記中心軸が偏心した場合には、上記各サイドシールリップ１８、１９、１９ａの先端縁の円周方向一部のみが、取付フランジ３の側面とハブ２の外周面に設けた円筒面との連続部である曲面部に摺接して、円周方向一部で締め代が増大する可能性がある。この様に、上記摺接状態が円周方向に関して不均一になる為、上記各サイドシールリップ１８、１９、１９ａの摺動トルクの増大やシール性能の低下と言った問題を生じ易い。

実開平７−３４２２４号公報特開平９−２８７６１９号公報

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、上述の様な事情に鑑みて、組み付け誤差や車両の旋回走行等に基づき、外径側、内径側各サイド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、しかも、シール性（密封性）の確保と低トルク化とを高次元で両立できる構造を実現すべく発明したものである。

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、互いに相対回転する内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシール材を備え、このシール材が、使用時に、それぞれの先端縁を側方に存在する側面若しくは径方向に存在する円筒面とこの側面との連続部に存在する曲面部に全周に亙り摺接させる外径側サイドシールリップ及び内径側サイドシールリップと、その先端縁を径方向に存在する円筒面に全周に亙り摺接させるラジアルシールリップとを備えたものである。
特に、本発明のシールリングに於いては、上記外径側、内径側両サイドシールリップのうちの少なくとも一方のサイドシールリップは、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。

上述の様に構成する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の場合には、外径側、内径側各サイドシールリップのうちの少なくとも一方のサイドシールリップを、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、上記一方のサイドシールリップの先端寄り部分を大きく湾曲させる事なく、この一方のサイドシールリップの基端部近傍を変形させる事により、締め代を大きくして、シール性（密封性）を確保できる。又、上記一方のサイド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、この一方のサイドシールリップの先端寄り部分が大きく変形する事を防止できる。従って、当該摺接部での接触荷重の増大を抑える事ができ、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。

更に、上記一方のサイドシールリップ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。即ち、上記一方のサイドシールリップは、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、上記一方のサイドシールリップの先端縁を相手面に当接させた場合で、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、上記一方のサイドシールリップの締め代が変化した場合でも、この一方のサイド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る。従って、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、低トルク化を図り易くなる。

本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができ、しかも、外径側サイドシールリップ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。

又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記ラジアルシールリップを、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とする。

この様に構成すれば、ラジアルシールリップの先端縁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も抑える事ができる。この為、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。

又、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、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面の一部でこれら各外輪軌道と対向する部分に複列の内輪軌道を、外周面の残部で上記外輪相当部材の一端開口から突出した部分に外向フランジを、それぞれ有する内輪相当部材と、上記各外輪軌道と各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記外輪相当部材の一端開口部と上記内輪相当部材との間の環状隙間を塞ぐシールリングとを備える。
特に、上記請求項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、上記シールリングが、上述した請求項１又は請求項２の何れか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、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、使用時に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。

図１〜２は、本発明の実施例１を示している。尚、本例の特徴は、複数の転動体１１を設けた内部空間１４の外端開口部を塞ぐシールリング１３ｂを構成する外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの形状を工夫する事により、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させると共に、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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点にある。その他の転がり軸受部分の構造は、前述の図９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。

本例の場合には、シールリング１３ｂを、芯金１６とシール材１７とから構成している。このうちの芯金１６は、鋼板等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、全体を円環状に造っている。即ち、この芯金１６は、嵌合筒部２１と、この嵌合筒部２１の軸方向外端縁から直径方向内方に折れ曲がった支持板部２２とを備える。このうちの嵌合筒部２１は、外輪８の外端部内周面に締り嵌めにより内嵌固定自在としている。この為に、この嵌合筒部２１の自由状態での外径を、上記外輪８の外端開口部の内径よりも僅かに大きくしている。又、上記支持板部２２は、略Ｓ字形の断面形状を有し、径方向内方に向かう程軸方向外側に向かう方向に傾斜した外径側傾斜筒部２３と、この外径側傾斜筒部２３の内周縁から連続して、径方向内方に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜した内径側傾斜筒部２４と、この内径側傾斜筒部２４の内周縁から径方向内方に向かう方向に連続した円輪部２５とを備える。

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ったもので、射出成形、圧縮成形等により、上記芯金１６に対しインサート成形している。このシール材１７は、この芯金１６に対し、成形時の接着等により接合固定している。この様なシール材１７の外周縁部は、この芯金１６の支持板部２２を構成する外径側傾斜筒部２３の外周面を覆っている。そして、このシール材１７の一部でこの外径側傾斜筒部２３の外周面を覆っている部分の自由状態での外径を、上記外輪８の外端開口部の内径よりも少し大きくしている。従って、上記嵌合筒部２１を上記外輪８の外端開口部に内嵌固定した状態で、上記シール材１７の外周縁部で上記外径側傾斜筒部２３の外周面を覆っている部分が、この外径側傾斜筒部２３の外周面と上記外輪８の外端開口部内周面と間で弾性的に押圧され、当該部分のシール性を確保する。

更に、上記シール材１７の基部２６は、上記支持板部２２の外側面を、全周に亙り完全に覆っている。そして、この基部２６の外側面及び内周縁に、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ１８ａ、１９ｂと、１本のラジアルシールリップ２０とを形成している。そして、この様なシールリング１３ｂを上記外輪８の外端開口部内周面に、締り嵌めにより内嵌固定した状態で、ハブ２の外周面に設けた外向フランジ３の内側面で、この内側面とこのハブ２の外周面に設けた円筒面３４との連続部である、曲面部２７よりも外径側に外れた部分に、上記外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁を、全周に亙り摺接させている。又、上記内径側サイドシールリップ１９ｂの先端縁を、上記曲面部２７に、全周に亙り摺接させている。更に、上記ラジアルシールリップ２０の先端縁を、上記ハブ２の外周面に設けた円筒面３４に、全周に亙り摺接させている。そして、上記外径側、内径側、２本のサイドシールリップ１８ａ、１９ｂ及び１本のラジアルシールリップ２０と、ハブ２とにより形成される空間に、グリースを封入している。

尚、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂは、先端縁に向かう程、直径方向外方に傾斜させている。又、上記ラジアルシールリップ２０は、先端縁に向かう程、軸方向内方に傾斜させている。

特に、本例の場合には、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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２８、２９を設けている。即ち、これら最小肉厚部２８、２９の外周面を、内径側に凹んだ凹形状としている。又、これら最小肉厚部２８、２９の内周面を、内径側に突出する凸形状としている。そして、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂを、上記各最小肉厚部２８、２９から先端縁に向かうに従って、厚さが漸増する形状に形成すると共に、これら各サイドシールリップ２８、２９の先端縁近傍に、厚さが最大になった最大肉厚部３０、３１を設けている。

更に、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端寄り部分で、上記各最大肉厚部３０、３１よりも先端寄りに位置する部分を、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、上記各最大肉厚部３０、３１の厚さｔ₃₀、ｔ₃₁（図２）を、これら各最大肉厚部３０、３１と対応する、上記各最小肉厚部２８、２９の厚さｔ₂₈、ｔ₂₉（図２）の２倍以上としている（ｔ₃₀≧２ｔ₂₈且つｔ₃₁≧２ｔ₂₉）。又、本例の場合には、上記外向フランジ３の内側面及び曲面部２７と摺接する、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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。又、本例の場合には、前記ラジアルシールリップ２０の厚さを、全長に亙りほぼ同じとしている。

又、本例の場合には、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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。

上述の様に構成する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の場合には、外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂを、基端部近傍に設けた最小肉厚部２８、２９から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部３０、３１に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端寄り部分を大きく湾曲させる事なく、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの基端部近傍を変形させる事により、締め代を大きくして、シール性（密封性）を確保できる。又、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁の近傍に最大肉厚部３０、３１を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端寄り部分が大きく変形する事を防止できる。従って、当該摺接部での接触荷重の増大を抑える事ができ、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。

又、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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。即ち、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂは、基端部近傍に設けた最小肉厚部２８、２９から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部３０、３１に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁を相手面に当接させた場合で、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の中心軸の傾斜等に起因して、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの締め代が変化した場合でも、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁と外向フランジ３の内側面及び曲面部２７との接触角度α₁ 、α₂ 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、低トルク化を図り易くなる。

又、本例の場合には、前記外向フランジ３の内側面及び曲面部２７と摺接させる、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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、この摺接部での接触面積の変化（トルク変動）を、より小さくできる。例えば、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁と上記外向フランジ３の内側面及び曲面部２７との締め代が大きくなった場合には、この先端縁部分に設けた曲面部部分が弾性変形して当該接触圧力を受ける。又、この曲面部部分の弾性変形により、上記外向フランジ３の内側面及び曲面部２７と摺接する、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁の形状が大きく変化する事を防止できる。この為、この先端縁と上記外向フランジ３の内側面及び曲面部２７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。

尚、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁を含む部分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、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁と外向フランジ３の内側面及び曲面部２７とに加わる接触荷重に基づく、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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拘らず、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、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁を含む部分に設けた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、上記各サイドシールリップに設ける曲面部の曲率半径を、０．０３〜０．０８mmとする。

又、本例の場合には、上記最大肉厚部の厚さｔ₃₀、ｔ₃₁を上記最小肉厚部２８、２９の厚さｔ₂₈、ｔ₂₉の２倍以上としている。この為、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの摺動抵抗を、より小さく抑える事ができ、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの耐久性の向上を図れる。又、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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。

又、本例の場合には、上記各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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、上記各サイドシールリップ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、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂ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。

尚、好ましくは、上記外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂのうちの内径側シールリップ１９ｂの最小肉厚部２９の厚さｔ₂₉を、外径側サイドシールリップ１８の最小肉厚部２８の厚さｔ₂₈よりも小さくし（ｔ₂₉＜ｔ₂₈）、上記内径側サイドシールリップ１９ｂの先端縁に作用する当接圧を上記外径側サイドシールリップ１８ａの場合の当接圧よりも低くする。この様な構成を採用した場合には、シール性を十分に確保しつつ、トルクの低減をより図り易くできる。即ち、前記内部空間１４内への異物侵入防止作用の殆どは、この異物が存在する外部空間と直接対向する、上記外径側サイドシールリップ１８ａが果たす。上記内径側サイドシールリップ１９ｂは、この外径側サイドシールリップ１８ａと前記外向フランジ３の内側面との摺接部から漏洩した異物の侵入を阻止するだけである。この為、上述の様にして、上記内径側サイドシールリップ１９ｂの当接圧を上記外径側サイドシールリップ１８ａの当接圧よりも低くしても、密封装置全体でのシール性能を十分に確保できる。従って、上記内径側サイドシールリップ１９ｂの当接圧を低くする事により、十分なシール性を確保しつつ、トルクの低減をより図り易くできる。

次に、図３は、本発明の実施例２を示している。本例のシールリング１３ｃの場合には、上述した実施例１の場合と異なり、外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂだけでなく、ラジアルシールリップ２０ａも、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部３２が存在し、この最小肉厚部３２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３３が存在する形状を有するものとしている。又、この最大肉厚部３３の厚さを、上記最小肉厚部３２の厚さの２倍以上としている。又、ハブ２に設けた円筒面３４と摺接する、上記ラジアルシールリップ２０ａ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。

この様に構成する本例の場合には、上記ラジアルシールリップ２０ａの先端縁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も抑える事ができる。この為、低トルク化とシール性の確保とを、より高次元で両立させる事ができる。
その他の構成及び作用に就いては、上述した実施例１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。

又、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も、前述の図９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９に示す様な、ハブ２に直接内輪軌道４ａ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本発明を適用できる。

次に、前述の図１〜２に示した実施例１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、第一の実験では、シール寿命を、必要とする基準時間である２００時間達成できた場合の条件での、シールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクを求めた。この第一の実験は、本発明の技術的範囲に属する実施例と、この技術的範囲から外れる比較例１、２との３種類のシールリングを用いた。又、このうちの実施例として、前述の図１〜２に示した実施例１と同様の構造を有するシールリングで、内径側サイドシールリップ１９ｂの最小肉厚部２９の厚さｔ₂₉（図２）を外径側サイドシールリップ１８ａの最小肉厚部２８の厚さｔ₂₈（図２）よりも小さくしたものを用いた。又、上記比較例１として、前述の図１０に示した従来構造の第１例のシールリングと同様の構造を有するものを、上記比較例２として、前述の図１１に示した従来構造の第２例のシールリングと同様の構造を有するものを、それぞれ用いた。そして、実施例と比較例１、２との、３種類のシールリングを、順に、前述の図９に示した様な転がり軸受に組み込んでシールリング付転がり軸受ユニットとし、中心軸位置迄、関東ローム粉と塩とを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、ハブ２と外輪８との相対回転数を１０００min^-1 とし、外輪８に対しハブ（軸）を０．４mmＴＩＲ（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、上記第一の実験は、この様な条件の下で、３種類のシールリング付転がり軸受ユニットでシール寿命が２００時間に達した場合の条件での、回転トルクを求めた。尚、泥水がラジアルシールリップ２０よりも内側に侵入した（泥水が３枚のシールリップ１８ａ、１９ｂ、２０を通過した）時点を、シール寿命に達したとした。又、第一の実験での各シールリップ１８ａ、１９ｂ、２０の締め代の影響を排除すべく、上記３種類のシールリング付転がり軸受ユニット同士でこれら各シールリップ１８ａ、１９ｂ、２０の締め代を同じとした。そして、これら３種類のシールリング付転がり軸受ユニット毎に、外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの厚さを種々に変える事により、これら各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの先端縁と相手面との当接圧を種々に変えて、シール寿命が２００時間に達する様にした。そして、このシール寿命が２００時間に達した場合の条件（各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂの厚さ）での、各シールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクを求めた。

図４は、この様にして行なった第一の実験の結果を示している。尚、図４の縦軸は、各シールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクを、比較例１での回転トルクを１０とした場合の相対値として表している。図４に示した第一の実験結果から明らかな様に、本発明のシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、シール性能を十分に確保できた場合に、回転トルクを、比較例１に対して約５０％、比較例２に対して約３５％と、それぞれ減少できた。

次に、上記第一の実験で用いた実施例により、外径側サイドシールリップ１８ａの締め代が変化する場合でも、この外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁と相手面との摺接部での接触荷重の変化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、第一のシミュレーションの結果に就いて説明する。この第一のシミュレーションは、上記実施例と、上記第一の実験で用いた比較例１との２種類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構造で行なった。尚、内径側サイドシールリップ１９ｂの先端縁は、ハブ２の外周面に存在する曲面部２７に摺接させる為、この先端縁と曲面部２７との締め代や接触荷重等を測定する事が難しく、測定誤差も大きくなる可能性がある。この為、第一のシミュレーションを含めて以下に説明するシミュレーション及び実験では、外径側、内径側各サイドシールリップ１８ａ、１９ｂのうちの外径側サイドシールリップ１８ａのみに就いて行なった。又、上記第一の実験でシール寿命を２００時間確保できた場合での、外径側サイドシールリップ１８ａの形状及び厚さは、比較例１と比較例２とでほぼ同じであった。この為、第一のシミュレーションを含めて以下に説明するシミュレーション及び実験では、比較例１のみを実施例と比較した。

上記第一のシミュレーションは、上記実施例と比較例１との２種類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で、外径側サイドシールリップ１８ａ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５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５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５に縦軸で示した接触荷重は、比較例１の締め代が「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５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、外径側サイドシールリップ１８ａの基端部近傍に厚さが最小になった最小肉厚部２８を設けている為、上記締め代が変化した場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができた。これに対して、比較例１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。

次に、第二のシミュレーションとして、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との２種類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で、外径側サイドシールリップ１８ａの締め代の変化に対する、この外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁と外向フランジ３の内側面との接触角度の変化を求めた。又、上記締め代は、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（外径側サイドシールリップ１８ａ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、シールリング１３ｂと外向フランジ３とを同軸上に配置した状態で、外径側サイドシールリップ１８ａの自由状態での先端縁と、この外向フランジ３の内側面とのなす角度とした。図６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６に横軸で示した「min 」、「mid 」、「max 」が表す意味は、上述の図５の場合と同様である。又、図６に縦軸で示した接触角度は、外径側サイドシールリップ１８ａ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６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、上記締め代が変化した場合でも、外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁と外向フランジ３の内側面との接触角度を良好に確保できた。

次に、第三のシミュレーションとして、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との２種類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で、外径側サイドシールリップ１８ａの締め代の変化に対する、当該摺接部の径方向の寸法（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７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７に横軸で示した「min 」、「mid 」、「max 」が表す意味は、上述の図５〜６の場合と同様である。又、図７に縦軸で示した接触幅は、比較例１の外径側サイドシールリップ１８ａ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７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、上記締め代が変化した場合でも、外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁と外向フランジ３の内側面との接触部の面積の増大を抑える事ができた。

次に、前述の図１〜２に示した実施例１の構造により、長期間経過後でも外径側サイドシールリップ１８ａ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、第二の実験に就いて説明する。この第二の実験は、前述した第一の実験で用いた実施例と比較例１との２種類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を用いた。又、これら実施例及び比較例１での、外径側サイドシールリップ１８ａの先端縁と外向フランジ３との軸方向の締め代は、シール材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、外径側サイドシールリップ１８ａ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。又、上記実施例の外径側サイドシールリップ１８ａのへたりがほぼ収まった時点で、実験を終了した。図８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、図８に縦軸で示したへたり量は、実験終了時の比較例１のへたり量を１０とした場合の相対値として表している。

図８に示した第二の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、外径側サイドシールリップ１８ａ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径側サイドシールリップ１８ａのへたり量を少なくできた。

本発明の実施例１を示す、図１０と同様の図。図１の部分拡大断面図。本発明の実施例２を示す、図１と同様の図。実施例１の効果を確認する為に行なった第一の実験結果を、シール寿命が２００時間に達した場合の条件での、回転トルクを比較して示すグラフ。同じく第一のシミュレーションの結果を、外径側サイド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。同じく第二のシミュレーションの結果を、外径側サイド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。同じく第三のシミュレーションの結果を、外径側サイド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。同じく第二の実験結果を、経過時間と外径側サイドシールリップのへたり量との関係で示す線図。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１例を示す断面図。従来構造の第１例のシールリングを示す、図９のＡ部拡大相当図。同第２例のシールリングを示す、図１０と同様の図。

符号の説明

１内輪素子
２ハブ
３外向フランジ
４ａ、４ｂ内輪軌道
５段部
６雄ねじ部
７ナット
８外輪
９取付部
１０ａ、１０ｂ外輪軌道
１１転動体
１２保持器
１３、１３ａ〜１３ｃシールリング
１４内部空間
１５カバー
１６芯金
１７シール材
１８、１８ａ外径側サイドシールリップ
１９、１９ａ、１９ｂ内径側サイドシールリップ
２０、２０ａラジアルシールリップ
２１嵌合筒部
２２支持板部
２３外径側傾斜筒部
２４内径側傾斜筒部
２５円輪部
２６基部
２７曲面部
２８最小肉厚部
２９最小肉厚部
３０最大肉厚部
３１最大肉厚部
３２最小肉厚部
３３最大肉厚部

Claims

互いに相対回転する内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシール材を備え、このシール材が、使用時に、それぞれの先端縁を側方に存在する側面若しくは径方向に存在する円筒面とこの側面との連続部に存在する曲面部に全周に亙り摺接させる外径側サイドシールリップ及び内径側サイドシールリップと、その先端縁を径方向に存在する円筒面に全周に亙り摺接させるラジアルシールリップとを備えたものであるシールリングに於いて、上記外径側、内径側両サイドシールリップのうちの少なくとも一方のサイドシールリップは、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シールリング。
ラジアルシールリップが、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、請求項１に記載したシールリング。
内周面に複列の外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面の一部でこれら各外輪軌道と対向する部分に複列の内輪軌道を、外周面の残部で上記外輪相当部材の一端開口から突出した部分に外向フランジを、それぞれ有する内輪相当部材と、上記各外輪軌道と各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記外輪相当部材の一端開口部と上記内輪相当部材との間の環状隙間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。