JP2010190323A - 密封装置、転がり軸受および車輪用転がり軸受 - Google Patents

密封装置、転がり軸受および車輪用転がり軸受 Download PDF

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鉄也 石川
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Abstract

【課題】アキシアルリップの内外間に発生する気圧差を抑制できて、フランジ部に対するアキシアルリップの吸着を抑制し、アキシアルリップの摩耗を抑制できる密封装置を提供すること。
【解決手段】スリンガ52に、スリンガ52の略径方向に延在するフランジ部66の径方向の外方の端部から、軸方向において芯金部材50の径方向延在部61側に延在する一方、径方向においてスリンガ52の外嵌固定部65側に延在する屈曲延在部67を形成する。この密封装置は、アキシアルリップ54がスリンガ部52に接触する一方、屈曲延在部67に接触しない第1状態と、アキシアルリップ54がスリンガ部52に接触しない一方、屈曲延在部67に接触する第2状態とを両方とることができるようになっている。
【選択図】図2

Description

本発明は、密封装置に関する。本発明は、特に、軌道面を有する軌道部材が複数の筒部材のみからなる転がり軸受、車輪用転がり軸受、ウォータポンプ、または、転がり軸受を使用したモータに使用されれば好適な密封装置に関する。また、本発明は、転がり軸受および車輪用転がり軸受に関する。
従来、密封装置としては、特開2004−11732号公報(特許文献1)に記載されているものがある。
この密封装置は、所謂パックシールであり、芯金部材と、芯金部材に固定された弾性部材と、断面L字状のスリンガとを備える。上記スリンガは、軸方向に延在する円筒状の軸方向延在部と、径方向に延在するフランジ部とからなる。
上記弾性部材は、基部、アキシアルリップ、ラジアルリップ、および、グリースリップを有し、上記基部は、上記芯金部材に固着されている。上記アキシアルリップは、上記基部から延在して、上記フランジ部に摺動している。上記ラジアルリップは、上記基部から径方向の内方かつ軸方向のフランジ部側に延在して、スリンガの軸方向延在部の円筒外周面に摺動している。また、上記グリースリップは、上記基部から径方向の内方かつ軸方向のフランジ部側とは反対側に延在して、スリンガの軸方向延在部の円筒外周面に摺動している。
特開2004−11732号公報
上記構成のパックシールにおいて、次に示す現象により、アキシアルリップに異常摩耗が発生したり、アキシアルリップのフランジ部に対する面圧が大きくなって、この大きな面圧に起因してトルクが増大することがある。
詳しくは、この密封装置が備えられた車両等が運転されて、密封装置で密封された密封空間の温度が上昇すると、その密封空間内の空気が密封装置を通過して外に排出されることがある。この場合、その後、上記車両等が停止して密封空間内の温度が下がった際に、上記密封空間内の圧力が外部の大気圧に対して負圧になるから、この負圧に起因して、上記アキシアルリップが径方向の内方に押圧される。そして、このことによって、アキシアルリップがフランジ部に押し付けられ、アキシアルリップがフランジ部に長い時間に亘って吸着することがある。そして、このアキシアルリップのフランジ部への吸着に起因して、アキシアルリップの先端が異常に摩耗して、アキシアルリップの寿命が短くなったり、昇温したり、異音が発生することがある。また、上記フランジ部に対するアキシアルリップの吸着に起因するアキシアルリップのフランジ部に対する高い接触面圧に起因してトルクが高くなることがある。
そこで、本発明の課題は、アキシアルリップの内外間に発生する気圧差を抑制できて、フランジ部に対するアキシアルリップの吸着を抑制し、アキシアルリップの摩耗を抑制できる密封装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
筒状の内嵌固定部、および、この内嵌固定部から略上記内嵌固定部の径方向に延在する径方向延在部を有する芯金部材と、上記芯金部材に固定された弾性部材とを有するシール部材と、
筒状の外嵌固定部と、この外嵌固定部の軸方向の一端部から略上記径方向に延在するフランジ部と、上記フランジ部の上記径方向の上記内嵌固定部側の端部から、上記軸方向において上記径方向延在部側に延在する一方、上記径方向において上記外嵌固定部側に延在する屈曲延在部とを有するスリンガと
を備え、
上記弾性部材は、
上記芯金部材の上記径方向延在部に固定された基部と、
上記基部から延在して、上記フランジ部および上記屈曲延在部の内周面に摺動可能なアキシアルリップと
を有し、
上記アキシアルリップと上記フランジ部との接触面圧が、上記アキシアルリップと上記屈曲延在部の上記内周面との接触面圧よりも高い第1状態と、上記アキシアルリップと上記フランジ部との接触面圧が、上記アキシアルリップと上記屈曲延在部の上記内周面との接触面圧よりも低い第2状態とをとることを特徴としている。
尚、上記接触面圧には、0(零)も含まれる。
本発明の密封装置は、この密封装置を備える車両等の運転により、密封装置が密封している密封空間内の温度が、外部の温度よりも高温になって、上記密封空間内の圧力が、外部の圧力よりも大きくなって、アキシアルリップが密封空間側から受ける力が、アキシアルリップが外部側から受ける力よりもある程度大きくなった場合、第2状態をとって、アキシアルリップが、アキシアルリップよりも内側(スリンガの外嵌固定部側)のスペースがより大きくなるように外部側に変形すると共に、アキシアルリップと屈曲延在部との接触面圧が、アキシアルリップとフランジ部との接触面圧よりも大きくなる。したがって、密封空間の気圧が外部の気圧に対してある程度高くなっても、アキシアルリップと屈曲延在部との間に気密な密封状態を構成できて、上記密封空間からアキシアルリップを通過して、外部に漏れる空気の量を抑制できる。
したがって、密封装置が、第2状態をとった後、上記車両等の停止等によって、上記密封空間内の温度が低下して、外部の温度と同等の温度になった際に、密封装置が第1状態をとったとき、アキシアルリップの内外間に発生する気圧差を抑制できる。したがって、従来の構成と比較して、上記アキシアルリップのフランジ部への長時間に亘る吸着を抑制できて、アキシアルリップの摩耗を抑制でき、トルクを低減することができる。また、昇温や、異音の発生を抑制でき、かつ、上記フランジ部に対するアキシアルリップの吸着に起因するアキシアルリップのフランジ部に対する高い接触面圧に基づくトルクの増大を抑制できる。
また、一実施形態では、
上記第1状態において、上記アキシアルリップは、上記屈曲延在部に対して間隔をおいて位置し、かつ、上記第2状態において、上記アキシアルリップは、上記フランジ部に対して間隔をおいて位置する。
上記実施形態によれば、上記アキシアルリップが、フランジ部と屈曲延在部の両方に接触することがないから、アキシアルリップと、スリンガとの摺動抵抗を低減できて、トルクを小さくすることができる。
また、一実施形態では、
上記芯金部材の上記内嵌固定部に対する上記スリンガの上記外嵌固定部の上記径方向の相対位置が、組み込み状態における上記径方向の相対位置と同一で、かつ、上記シール部材の上記アキシアルリップが変形していない状態において、上記屈曲延在部は、上記アキシアルリップに対して上記径方向に間隔をおいて位置する。
上記実施形態によれば、シール部材を、スリンガに組み付ける際に、上記屈曲延在部と、上記アキシアルリップとが、接触することがないから、上記シール部材と上記スリンガとの組み付けを容易に行うことができる。
また、一実施形態では、
上記第1状態において、上記アキシアルリップは、上記屈曲延在部に接触し、かつ、上記第2状態において、上記アキシアルリップは、上記スリンガ部に接触する。
上記実施形態によれば、上記アキシアルリップが、常に、フランジ部と屈曲延在部の両方に接触しているから、密封装置が密封している密封空間から外部に漏れる空気の量を更に低減でき、また、アキシアルリップがスリンガと2箇所で接触しているから、密封装置の密封性能を向上させることができる。
また、一実施形態では、
上記弾性部材が、上記スリンガの上記外嵌固定部に対して間隔をおいて位置している。
上記実施形態によれば、ラジアルリップおよびグリースリップが存在しないから、トルクを格段に低減することができる。
また、本発明の転がり軸受は、
本発明の密封装置と、
少なくとも一つの軌道面を有する内輪と、
少なくとも一つの軌道面を有する外輪と、
上記内輪の上記軌道面と上記外輪の上記軌道面との間に配置された複数の転動体と
を備え、
上記密封装置は、上記内輪の外周面と上記外輪の内周面とで画定されて、上記複数の転動体が配置される転動体配置室における上記軸方向の少なくとも一方の側の開口を密封するように配置され、
上記密封装置の上記スリンガが、上記内輪に固定され、
上記密封装置の上記弾性部材と上記密封装置の上記芯金部材とからなるシール部材が、上記外輪に固定されることを特徴としている。
本発明によれば、本発明の密封装置を備えるから、密封空間である転動体配置室の気圧と、外部の気圧との気圧差を、緩和することができて、密封装置のアキシアルリップの摩耗を抑制でき、フランジ部に対するアキシアルリップの接触面圧に起因するトルクを低減できる。
また、本発明の車輪用転がり軸受は、
本発明の密封装置と、
軌道面を有する内軸と、
上記内軸に固定されると共に、軌道面を有する内輪と、
第1軌道面と第2軌道面とを有する外輪と、
上記内軸の上記軌道面と上記第1軌道面との間に配置された複数の第1転動体と、
上記内輪の上記軌道面と上記第2軌道面との間に配置された複数の第2転動体と
を備え、
上記密封装置は、上記外輪の内周面と、上記内軸の外周面および上記内輪の外周面において上記外輪の内周面に上記径方向に対向している部分とで画定されて、上記複数の第1転動体および上記複数の第2転動体が配置される転動体配置室における上記軸方向の少なくとも一方の側の開口を密封するように配置され、
上記密封装置の上記スリンガは、上記内輪または上記内軸に固定され、
上記密封装置の上記シール部材は、上記外輪に固定されていることを特徴としている。
本発明によれば、本発明の密封装置を備えるから、密封空間である転動体配置室の気圧と、外部の気圧との気圧差を、緩和することができて、密封装置のアキシアルリップの摩耗を抑制でき、フランジ部に対するアキシアルリップの接触面圧に起因するトルクを低減できる。
本発明の密封装置によれば、寿命を長くすることができる。また、アキシアルリップがスリンガ部に吸着することに起因するトルクを低減することができる。
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の密封装置を有する車輪用転がり軸受の軸方向の断面図である。
この車輪用転がり軸受は、内軸2、外輪3、内輪4、複数の第1の玉5、複数の第2の玉6、本発明の第1実施形態の第1密封装置8、および、本発明の第1実施形態の第2密封装置9を備える。第1の玉5は、第1の転動体を構成し、第2の玉6は、第2の転動体を構成する。
上記内軸2は、軸方向の一端部に、ブレーキディスク11を取り付けるための径方向に広がる円板状のブレーキディスク取付用フランジ10を有する。このブレーキディスク取付用フランジ10の略中心を中心とする同心円上には、複数のボルト貫通穴が形成されている。上記ブレーキディスク取付用フランジ10に、ブレーキディスク11を当接させ、さらに、ブレーキディスク11にホイール部材13を当接させた状態で、ホイール部材13のブレーキディスク11側とは反対側の端面と、ブレーキディスク取付用フランジ10との間を、複数のボルト15で固定している。
上記内軸2の軸方向の他端部には、内輪4が外嵌されて固定されている。上記内軸2における、内輪4と、ブレーキディスク取付用フランジ10との間には、第1軌道面としてのアンギュラ型の第1軌道溝16が形成されている一方、内輪4の外周面には、第2軌道面としてのアンギュラ型の第2軌道溝17が形成されている。
上記外輪3は、内軸2におけるブレーキディスク取付用フランジ10よりも上記他端部側に、内軸2に径方向に対向するように、配置されている。上記外輪3は、軸方向の上記他端部側に、径方向に広がる車体側取付用フランジ14を有する。この円板状の車体側取付用フランジ14には、車体側取付用フランジ14を車体側(ナックル)に取り付けるボルトを挿入するためのボルト貫通穴が複数形成されている。上記外輪3は、外輪3の内周面に軸方向に離間配置された第3軌道面としてのアンギュラ型の第3軌道溝26および第4軌道面としてのアンギュラ型の第4軌道溝27を有し、アンギュラ型の第3軌道溝26は、アンギュラ型の第4軌道溝27よりも上記一端部側に位置している。
上記複数の第1の玉5は、内軸2の第1軌道溝16と外輪3の第3軌道溝26との間に、保持器18に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。上記複数の第2の玉6は、内輪4の第2軌道溝17と外輪3の第4軌道溝27との間に、保持器19に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。
上記第1密封装置8は、内軸2と外輪3との間における、軸方向の上記一端部側(ブレーキディスク取付用フランジ10側)の開口付近に配置されている。上記第1密封装置8は、内軸2と外輪3との間における上記一端部側の開口を密封している。一方、上記第2密封装置9は、内輪4と外輪3との間における、軸方向の上記他端部側(ブレーキディスク取付用フランジ10側とは反対側)の開口付近に配置されている。上記第2密封装置9は、内輪4と外輪3との間における上記他端部側の開口を密封している。上記第2密封装置9は、第1密封装置8と同一な構造を有している。
図2および図3は、上記第1密封装置8の構造を、詳細に説明する断面図である。詳しくは、図2は、上記第1密封装置8が第1状態をとっている際における軸方向の断面図である。また、図3は、上記第1密封装置8が第2状態をとっている際における軸方向の断面図である。
尚、上記第2密封装置9は、第1密封装置8と同一の構造を有している。上記第2密封装置9は、図2および図3において軸方向の左右を反転させた状態で、内輪4と外輪3との間における、軸方向の上記他端部側の開口付近に配置されている。上記第2密封装置9についての説明は、第1密封装置8の説明をもって省略する。
図2に示すように、第1密封装置(以下、単に密封装置という)8は、芯金部材50と、弾性部材51と、スリンガ52とを有する。上記芯金部材50と弾性部材51とは互いに固定されて一体になっている。上記芯金部材50および弾性部材51は、シール部材48を構成している。
上記芯金部材50は、環状に形成されている。上記芯金部材50は、断面L字状の形状を有している。芯金部材50は、筒状の内嵌固定部60と、径方向延在部61からなる。上記内嵌固定部60は、外輪3(図1参照、図2には、図示せず)の内周面に内嵌されて固定されている。上記径方向延在部61は、内嵌固定部60の内周面における軸方向の上記他端部側(図2の紙面における左側)から径方向の内方に延在している。
上記スリンガ52は、環状に形成されている。上記スリンガ52は、筒状の外嵌固定部65と、フランジ部66と、屈曲延在部67とを有する。上記外嵌固定部65は、内軸2の外周面に外嵌されて固定されている。尚、上記第2密封装置9においては、スリンガが固定される部材が、内輪4であることは言うまでもない。
上記フランジ部66は、外嵌固定部65の外周面の軸方向の外方側(紙面における右側)の端部から径方向の外方側に延在している。上記フランジ部66は、芯金部材50の径方向延在部61よりも軸方向の外方に位置している。上記フランジ部66において径方向の内方の一部を除いた大部分は、径方向延在部61に対して隙間を介して軸方向に対向している。
上記屈曲延在部67は、フランジ部66の径方向の内嵌固定部65側の端部(径方向の外方側の端部)から、軸方向において径方向延在部61側に延在する一方、径方向において外嵌固定部65側に延在している。
上記弾性部材51は、環状に形成されている。上記弾性部材51は、内嵌固定部60の内周面全面と、内嵌固定部60の内周面につながる径方向延在部61の軸方向の外方側の端面の全面とを覆うように、芯金部材50に固着されている。上記弾性部材は、基部53と、アキシアルリップ54と、ラジアルリップ55とを有する。上記弾性部材51は、具体的には、ゴム材からなる。ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムを好適に用いることができる。
上記基部53は、内嵌固定部60の内周面、および、径方向延在部61の軸方向のフランジ部66側(軸方向の外方側)の端面に沿うように配置されている。上記基部53は、内嵌固定部60の内周面および径方向延在部61の外方側の端面に固着されている。
上記アキシアルリップ54は、基部53から径方向の内嵌固定部60側かつ軸方向の外方側(フランジ部66側)に延在している。上記アキシアルリップ54の端部は、フランジ部66および屈曲延在部67の両方に軸方向に重なっている。
上記ラジアルリップ55は、基部53から径方向の外嵌固定部65側かつ軸方向のフランジ部66側に延在している。上記ラジアルリップ55は、スリンガ52の外嵌固定部65の円筒外周面に摺動している。尚、図3では、上記ラジアルリップ55の存在位置は、ラジアルリップ55の組み込み位置において、ラジアルリップ55がスリンガ52から力を受けないと仮定した場合におけるラジアルリップ55の存在位置になっている。
この第1密封装置8のアキシアルリップ54は、以下のように動作する。
すなわち、車輪用転がり軸受が、車両の運転によって、運転状態になった場合、運転の初期状態において、第1密封装置8は、図2に示す第1状態をとる。すなわち、上記アキシアルリップ54とフランジ部66とが接触し、かつ、アキシアルリップ54が、屈曲延在部67に対して間隔をおいて位置する。
その後、車両の運転によって、上記転動体配置室内の温度が、高温になって、上記転動体配置室内の気圧がある程度まで上昇して、アキシアルリップ54の内外の気圧差に起因してアキシアルリップ54に作用する径方向の外方側への力がある程度まで大きくなると、第1密封装置8は、図3に示す第2状態をとる。
すなわち、上記アキシアルリップ54が、上記力によってアキシアルリップ54の内側のスペース(空間)が大きくなるように変形して、この変形によって、アキシアルリップ54がフランジ部66から離れて、屈曲延在部67の内周面75に接触する。
その後、車両の停止によって、上記転動体配置室内の温度が、ある程度まで低下すると、上記アキシアルリップ54の復元力によって、アキシアルリップ54が、アキシアルリップ54の内側のスペース(空間)が小さくなるように変形して、この変形によって、アキシアルリップ54が屈曲延在部67から離れて、フランジ部66に再度接触する。このようにして、上記アキシアルリップ54が、再度、図2に示す第1状態をとる。
このように、上記アキシアルリップ54は、フランジ部66または屈曲延在部67に摺動し、アキシアルリップ54が摺動する部材は、密封装置8が密封する密封空間の気圧と外部の気圧との気圧差の大きさに基づいて変動するようになっている。
図2に示すように、上記アキシアルリップ54が第1状態をとっている際、アキシアルリップ54の先端部においてフランジ部66に対向する面は、凸面になっている。一方、図3に示すように、上記アキシアルリップ54が第2状態をとっている際、アキシアルリップ54の先端部においてフランジ部66に対向する面は、凹面になっている。
尚、図2において、点線73は、アキシアルリップ54の組み込み位置において、アキシアルリップ54がスリンガ52から力を受けないと仮定した場合におけるアキシアルリップ54の存在位置を示している。
図2における、屈曲延在部67と、点線73との位置関係から明らかなように、芯金部材50の内嵌固定部60に対するスリンガ52の外嵌固定部65の径方向の相対位置が、組み込み状態における径方向の相対位置と同一で、かつ、シール部材48のアキシアルリップ54が変形していない状態において、屈曲延在部67は、アキシアルリップ54に対して径方向に間隔をおいて位置している。
尚、詳述しないが、図2に示すように、上記アキシアルリップ54とラジアルリップ55とスリンガ52とで形成される空間や、ラジアルリップ55の軸方向のフランジ部66側とは反対側には、潤滑剤としての適量のグリース70,71が封入または塗布されている。そして、このグリースによってアキシアルリップ54とスリンガ52との摺動部、および、ラジアルリップ55とスリンガ52との摺動部が潤滑されるようになっている。また、上記転動体配置室には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
上述のように、上記第1実施形態の密封装置8,9は、この密封装置8,9を備える車両等の運転により、密封装置8,9が密封している密封空間(転動体配置室)内の温度が、外部の温度よりも高温になって、上記密封空間内の圧力が、外部の圧力よりも大きくなって、アキシアルリップ54が密封空間側から受ける力が、アキシアルリップ54が外部側から受ける力よりもある程度大きくなった場合、第2状態をとって、アキシアルリップ54が、アキシアルリップ54よりもスリンガ52の外嵌固定部65側のスペースがより大きくなるように変形すると共に、アキシアルリップ54と屈曲延在部67との接触面圧が、アキシアルリップ54とフランジ部66との接触面圧よりも大きくなる。したがって、上記密封空間の気圧が外部の気圧に対してある程度高くなっても、アキシアルリップ54と屈曲延在部67との間に気密な密封状態を構成できて、上記密封空間からアキシアルリップ54を通過して、外部に漏れる空気の量を抑制できる。
したがって、上記密封装置8,9が、第2状態をとった後、上記車両等の停止等によって、上記密封空間内の温度が低下して、外部の温度と同等の温度になって、密封装置8,9が第1状態をとった際に、アキシアルリップ54の内外間に発生する気圧差を抑制できる。したがって、従来の構成と比較して、上記アキシアルリップ54のフランジ部66への長時間に亘る吸着を抑制できて、アキシアルリップ54の摩耗を抑制でき、トルクを低減することができる。また、昇温や、異音の発生を抑制でき、かつ、上記フランジ部66に対するアキシアルリップ54の吸着に起因するアキシアルリップ54のフランジ部66に対する高い接触面圧に基づくトルクの増大を抑制できる。
また、上記第1実施形態の密封装置8,9によれば、上記アキシアルリップ54が、フランジ部66と屈曲延在部67の両方に同時に接触することがないから、アキシアルリップ54と、スリンガ52との摺動抵抗を低減できて、トルクを小さくすることができる。
また、上記第1実施形態の密封装置8,9によれば、上記シール部材48を、スリンガ52に組み付ける際に、屈曲延在部67と、アキシアルリップ54とが、接触することがないから、シール部材48とスリンガ52との組み付けを容易に行うことができる。
また、上記第1実施形態の車輪用転がり軸受装置によれば、上記第1実施形態の密封装置8,9を備えるから、密封空間である転動体配置室の気圧と、外部の気圧との気圧差を、緩和することができて、密封装置8,9のアキシアルリップ54の摩耗を抑制でき、フランジ部66に対するアキシアルリップ54の接触面圧に起因するトルクを低減できる。
尚、上記第1実施形態の密封装置8,9では、第1状態において、アキシアルリップ54が、屈曲延在部67に対して間隔をおいて位置し、第2状態において、アキシアルリップ54が、フランジ部66に対して間隔をおいて位置していたが、この発明では、第1状態においても第2状態においても、アキシアルリップが、屈曲延在部およびフランジ部の両方に接触していても良い。
図4および図5は、そのような密封装置208の一例の軸方向の断面図である。詳しくは、図4は、その密封装置208が第1状態をとっている最中の軸方向の断面図であり、図5は、その密封装置208が第2状態をとっている最中の軸方向の断面図である。
尚、図4および図5において、50は、芯金部材を示し、251は、弾性部材を示し、255は、ラジアルリップを示している。
また、図4において、点線273は、アキシアルリップ254の組み込み位置において、アキシアルリップ254がスリンガ52から力を受けないと仮定した場合におけるアキシアルリップ254の存在位置を示している。
図4における、屈曲延在部67と、点線273との位置関係から明らかなように、シール部材248の内嵌固定部60に対するスリンガ52の外嵌固定部65の径方向の相対位置が、組み込み状態での相対位置で、かつ、シール部材248のアキシアルリップ254が変形していない状態において、屈曲延在部67は、アキシアルリップ254に対して径方向に間隔をおいて位置している。
図4に示すように、この密封装置208のアキシアルリップ254は、常時、スリンガ52のフランジ部66と、スリンガ52の屈曲延在部67の両方に接触している。
図4に示すように、この密封装置208は、アキシアルリップ254とフランジ部66との接触面圧が、アキシアルリップ254と屈曲延在部67の内周面75との接触面圧よりも高い第1状態において、アキシアルリップ254の端部のフランジ部66に対向する面が、凸面になっている一方、アキシアルリップ254の端部の屈曲延在部67に対向する面が、凹面になっている。
また、図5に示すように、この密封装置208は、アキシアルリップ254とフランジ部66との接触面圧が、アキシアルリップ254と屈曲延在部67の内周面75との接触面圧よりも低い第2状態において、アキシアルリップ254の端部のフランジ部66に対向する面が、凹面になっている一方、アキシアルリップ254の端部の屈曲延在部67に対向する面が、凸面になっている。
この変形例の密封装置208によれば、アキシアルリップ254が、常に、フランジ部66と屈曲延在部67の両方に接触しているから、密封装置208が密封している密封空間から外部に漏れる空気の量を低減でき、また、アキシアルリップ254がスリンガ52と2箇所で接触しているから、密封装置208の密封性能を向上させることができる。
尚、上記第1実施形態の車輪用転がり軸受では、転動体(玉)配置室(潤滑剤封入室)の軸方向の両側の開口の近傍に、本発明の第1実施形態の密封装置8,9が配置されていたが、本発明の密封装置は、車輪用転がり軸受の転動体配置室(潤滑剤封入室)の軸方向の片側の開口の近傍のみに配置されても良い。尚、転動体は、第1実施形態のように、玉5,6でなくて、ころであっても良い。また、玉ところの両方であっても良い。転動体が、ころであるとは、転動体が、円錐ころである場合と円筒ころである場合とを含むが、転動体がころである場合、転動体が円錐ころであると好ましい。
尚、本発明の第1実施形態の第2密封部材9は、内輪4と外輪3との間における軸方向の上記他端部側の開口付近に配設され、ブレーキディスク取付用フランジ10がない側に配設されているから、内輪4にスリンガ52を、外輪3にシール部材48を容易に取り付けることができる。
図6および図7は、本発明の第2実施形態の密封装置308の軸方向の断面図である。詳しくは、図6は、第1状態をとっている第2実施形態の密封装置308の軸方向の断面図であり、図7は、第2状態をとっている第2実施形態の密封装置308の軸方向の断面図である。
第2実施形態の密封装置308は、ラジアルリップを省略する一方、第2アキシアルリップ355を新たに形成した点が、第1実施形態の密封装置8と異なる。
第2実施形態の密封装置308では、第1実施形態の密封装置8の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第2実施形態の密封装置308では、第1実施形態の密封装置8と共通の作用効果については説明を省略することにし、第1実施形態の密封装置8と異なる構成、異なる作用効果、および、変形例について説明を行うことにする。
第2実施形態の密封装置308の弾性部材351は、芯金部材50に固着された基部353と、第1アキシアルリップ354と、第2アキシアルリップ355とからなる。
上記第1アキシアルリップ354は、第1実施形態の密封装置8のアキシアルリップ54と同一である。すなわち、上記密封装置308が密封する密封空間内の温度が外部の温度と同一である状態における、スリンガ52に対する第1アキシアルリップ354の相対位置は、第1実施形態の密封装置8が密封する密封空間内の温度が外部の温度と同一である状態における、スリンガ52に対するアキシアルリップ54の相対位置と略同一である。
この密封装置308は、第1実施形態と同様、第1状態において、第1アキシアルリップ354が、屈曲延在部67に対して間隔をおいて位置し、第2状態において、第1アキシアルリップ354が、フランジ部66に対して間隔をおいて位置している。
一方、上記第2アキシアルリップ355は、第1アキシアルリップ354の径方向の内軸2(図1参照)側(径方向の内方側)に、第1アキシアルリップ354に対して径方向に間隔をおいて位置している。上記第2アキシアルリップ355は、第1部分356と、第2部分357とを有する。上記第1部分356は、基部353から径方向の内軸2側かつ軸方向の外方側に延在している。上記第2部分357は、第1部分356の軸方向の外方側の先端につながると共に、径方向の外輪3側かつ軸方向の外方側に延在している。
上記第2アキシアルリップ355において、第1部分356と第2部分357との接続部の近傍に位置する屈曲部390は、第2アキシアルリップ355において、径方向の最内方に位置する部分を有する。上記屈曲部390とスリンガ52の外嵌固定部65とは、ラビリンスシールを構成している。
上記第2実施形態の密封装置308では、第1状態において、アキシアルリップ354が、屈曲延在部67に対して間隔をおいて位置し、第2状態において、アキシアルリップ354が、フランジ部66に対して間隔をおいて位置したが、この発明では、第1状態においても第2状態においても、アキシアルリップが、屈曲延在部およびフランジ部の両方に接触していても良い。
図8および図9は、そのような密封装置408の一例の軸方向の断面図である。詳しくは、図8は、その密封装置408が第1状態をとっている最中の軸方向の断面図であり、図9は、その密封装置408が第2状態をとっている最中の軸方向の断面図である。尚、図8および図9において、50は、芯金部材を示し、451は、弾性部材を示し、52は、スリンガを示している。
この変形例の密封装置の弾性部材451は、芯金部材50に固着された基部453と、第1アキシアルリップ454と、第2アキシアルリップ455とからなる。
上記第1アキシアルリップ454は、図4に示す密封装置208のアキシアルリップ254と同一である。上記第1アキシアルリップ454は、常時、スリンガ52のフランジ部66と、スリンガ52の屈曲延在部67の両方に接触している。
図8に示すように、この密封装置408は、第1アキシアルリップ454とフランジ部66との接触面圧が、第1アキシアルリップ454と屈曲延在部67の内周面75との接触面圧よりも高い第1状態において、第1アキシアルリップ454の端部のフランジ部66に対向する面が、凸面になっている一方、第1アキシアルリップ454の端部の屈曲延在部67に対向する面が、凹面になっている。
また、図9に示すように、この密封装置408は、第1アキシアルリップ454とフランジ部66との接触面圧が、第1アキシアルリップ454と屈曲延在部67の内周面75との接触面圧よりも低い第2状態において、第1アキシアルリップ454の端部のフランジ部66に対向する面が、凹面になっている一方、第1アキシアルリップ454の端部の屈曲延在部67に対向する面が、凸面になっている。
一方、上記第2アキシアルリップ455は、図6に示す密封装置308の第2アキシアルリップ355と同一である。
上記第2実施形態の変形例の密封装置408によれば、第1アキシアルリップ455が、常時2箇所でスリンガ52と接触しているから密封性能を優れたものにすることができる。
また、上記第2実施形態の変形例の密封装置408によれば、弾性部材451が、スリンガ52の外嵌固定部に間隔をおいて位置しているから、トルクを格段に低減できる。というのは、上述のように、ラジアルリップがトルクに及ぼす割合が、アキシアルリップがトルクに及ぼす割合よりも格段に大きいからである。
図10は、本発明の第3実施形態のウォータポンプの密封装置99周辺の拡大断面図である。
このウォータポンプは、ポンプ軸100と、メカニカルシール101と、ポンプハウジング102と、外輪105と、本発明の密封装置99とを有している。上記ポンプハウジング102は、ポンプハウジング102を貫通する水抜き穴107を有している。また、外輪105は、ポンプハウジング102の内周面に内嵌されて固定されている。
上記ポンプ軸100、外輪105、および、密封装置99は、ウォータポンプのウォータポンプ軸受の一部をなしている。すなわち、図示しないが、外輪105の内周面の図10に矢印aで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置99に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている一方、ポンプ軸100の外周面の図10に矢印aで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置99に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている。
外輪105の上記軌道溝と、ポンプ軸100の上記軌道溝との間には、保持器に保持された状態の玉が、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。また、外輪105の上記円筒軌道面と、ポンプ軸100の上記円筒軌道面との間には、保持器に保持された状態の円筒ころが、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。
上記密封装置99の芯金部150は、外輪105の内周面に内嵌されて固定されている一方、密封装置99のスリンガ152は、ポンプ軸100の外周面に外嵌されて固定されている。上記密封装置99は、外輪105と、ポンプ軸100との間における、メカニカルシール101側の開口を密封している。このようにして、メカニカルシール101から矢印bで示す方向に漏れだしたポンプ室の冷却水が、ウォータポンプ軸受の内部に入ることを防止している。
上記漏れだしたポンプ室の冷却水は、ポンプハウジング102に形成された水抜き穴107を介して矢印cに示す方向に外部に確実に排出されるようになっている。尚、図10において、111は、メカニカルシール101のゴムスリーブを示し、110は、メカニカルシール101のコイルバネを示している。
図10に示すウォータポンプのように、本発明の密封装置99を、ウォータポンプに設置すると、密封装置99においてアキシアルリップ154の異常摩耗を防止できる。また、上記密封装置99における昇温や異音の発生を抑制でき、アキシアルリップ154のフランジ部166に対する接触面圧が、長時間に亘って過度に高くなることに起因するトルクの増大を防止できる。
尚、上記実施例では、本発明の密封装置99を、車輪用転がり軸受や、ウォータポンプに設定した。しかしながら、本発明の密封装置を、軌道面を有する軌道部材が外輪および内輪である転がり軸受において、上記外輪と上記内輪との間の少なくとも一方の開口を密封するように配置しても良い。また、本発明の密封装置を、モータにおける、ロータ部材とステータ部材との間に配設する転がり軸受に設置しても良い。本発明の密封装置は、内周面を有する第1部材と、外周面を有する第2部材とを有し、かつ、上記第1部材と、上記第2部材とが、上記第1部材の内周面の径方向に対向する装置であれば、如何なる機械にも設置することができる。そして、本発明の密封装置を設置した機械の密封装置のアキシアルリップの摩耗を格段に抑制できる。また、その密封装置における昇温や異音の発生を抑制でき、その密封装置におけるアキシアルリップのフランジ部に対する接触面圧が、長時間に亘って過度に高くなることに起因するトルクの増大を防止できる。
本発明の第1実施形態の密封装置を有する車輪用転がり軸受の軸方向の断面図である。 上記密封装置の第1密封装置が第1状態をとっている際における軸方向の断面図である。 上記密封装置の第1密封装置が第2状態をとっている際における軸方向の断面図である。 第1実施形態の変形例の密封装置が第1状態をとっている最中の軸方向の断面図である。 上記変形例の密封装置が第2状態をとっている最中の軸方向の断面図である。 第2実施形態の密封装置が第1状態をとっている際における軸方向の断面図である。 第2実施形態の密封装置が第2状態をとっている際における軸方向の断面図である。 第2実施形態の変形例の密封装置が第1状態をとっている最中の軸方向の断面図である。 上記変形例の密封装置が第2状態をとっている最中の軸方向の断面図である。 本発明の第3実施形態のウォータポンプの密封装置周辺の拡大断面図である。
2 内軸
3 外輪
4 内輪
5 第1の玉
6 第2の玉
8 第1密封装置
9 第2密封装置
48,148 シール部材
50,150 芯金部材
51,251,351,451 弾性部材
52,152 スリンガ
53,353,453 基部
54,154,254 アキシアルリップ
55,255 ラジアルリップ
60 芯金部材の内嵌固定部
61 径方向延在部
65 スリンガの外嵌固定部
66,166 フランジ部
67 屈曲延在部
99 密封装置
354,454 第1アキシアルリップ
355,455 第2アキシアルリップ

Claims (5)

  1. 筒状の内嵌固定部、および、この内嵌固定部から略上記内嵌固定部の径方向に延在する径方向延在部を有する芯金部材と、上記芯金部材に固定された弾性部材とを有するシール部材と、
    筒状の外嵌固定部と、この外嵌固定部の軸方向の一端部から略上記径方向に延在するフランジ部と、上記フランジ部の上記径方向の上記内嵌固定部側の端部から、上記軸方向において上記径方向延在部側に延在する一方、上記径方向において上記外嵌固定部側に延在する屈曲延在部とを有するスリンガと
    を備え、
    上記弾性部材は、
    上記芯金部材の上記径方向延在部に固定された基部と、
    上記基部から延在して、上記フランジ部および上記屈曲延在部の内周面に摺動可能なアキシアルリップと
    を有し、
    上記アキシアルリップと上記フランジ部との接触面圧が、上記アキシアルリップと上記屈曲延在部の上記内周面との接触面圧よりも高い第1状態と、上記アキシアルリップと上記フランジ部との接触面圧が、上記アキシアルリップと上記屈曲延在部の上記内周面との接触面圧よりも低い第2状態とをとることを特徴とする密封装置。
  2. 請求項1に記載の密封装置において、
    上記第1状態において、上記アキシアルリップは、上記屈曲延在部に対して間隔をおいて位置し、かつ、上記第2状態において、上記アキシアルリップは、上記フランジ部に対して間隔をおいて位置することを特徴とする密封装置。
  3. 請求項1または2に記載の密封装置において、
    上記芯金部材の上記内嵌固定部に対する上記スリンガの上記外嵌固定部の上記径方向の相対位置が、組み込み状態における上記径方向の相対位置と同一で、かつ、上記シール部材の上記アキシアルリップが変形していない状態において、上記屈曲延在部は、上記アキシアルリップに対して上記径方向に間隔をおいて位置することを特徴とする密封装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の密封装置と、
    軌道面を有する内輪と、
    軌道面を有する外輪と、
    上記内輪の上記軌道面と上記外輪の上記軌道面との間に配置された複数の転動体と
    を備え、
    上記密封装置は、上記内輪の外周面と上記外輪の内周面とで画定されて、上記複数の転動体が配置される転動体配置室における上記軸方向の少なくとも一方の側の開口を密封するように配置され、
    上記密封装置の上記スリンガは、上記内輪に固定され、
    上記密封装置の上記シール部材は、上記外輪に固定されていることを特徴とする転がり軸受。
  5. 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の密封装置と、
    軌道面を有する内軸と、
    上記内軸に固定されると共に、軌道面を有する内輪と、
    第1軌道面と第2軌道面とを有する外輪と、
    上記内軸の上記軌道面と上記第1軌道面との間に配置された複数の第1転動体と、
    上記内輪の上記軌道面と上記第2軌道面との間に配置された複数の第2転動体と
    を備え、
    上記密封装置は、上記外輪の内周面と、上記内軸の外周面および上記内輪の外周面において上記外輪の内周面に上記径方向に対向している部分とで画定されて、上記複数の第1転動体および上記複数の第2転動体が配置される転動体配置室における上記軸方向の少なくとも一方の側の開口を密封するように配置され、
    上記密封装置の上記スリンガは、上記内輪または上記内軸に固定され、
    上記密封装置の上記シール部材は、上記外輪に固定されていることを特徴とする車輪用転がり軸受。
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