JP2015059644A - 密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パックシールにおけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板１２とスリンガ１３とからなるパックシールで構成され、シール板１２が、外方部材２の端部内周に圧入される芯金１４と、これに接合されたシール部材１５を備え、スリンガ１３が、内輪３の外嵌される円筒部１３ａと、これから径方向外方に延びる立板部１３ｂとからなり、シール部材１５が、立板部１３ｂに摺接するサイドリップ１５ｂと、この内径側に二股状に形成され、円筒部１３ａに摺接するグリースリップ１５ｃとダストリップ１５ｄを備え、これにガータースプリング１７ａ、１７ｂが装着され、被水し難い部位の締付力が被水し易い部位の締付力がよりも小さく設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受空間を密封する密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

こうした車輪用軸受では、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部から雨水やダスト等の侵入を防止するために密封装置が装着されている。この密封装置の早期破損原因の一つとして泥水環境が厳しいことが挙げられる。そのため、シール部材の緊迫力を長期間に亘って保持でき、また、追従性が悪化することのないようガータースプリングを設け、安定した密封性を維持することがなされている。

このようなガータースプリングを備えた従来の密封装置を図１５に示す。この密封装置５０は、互いに相対回転し、かつ同心状に配置された内側部材５１と外側部材５２との間に配設され、内側部材５１に固定されるスリンガ５３と、外側部材５２に固定されると共に、スリンガ５３に摺接するシール板５４とを備えている。

スリンガ５３は、内側部材５１に圧入される円筒部５３ａと、この円筒部５３ａから径方向外方に突出する円環部５３ｂを有している。一方、シール板５４は、外側部材５２の内周面に嵌合される円筒部５５ａと、この円筒部５５ａから径方向内方に延びる円環部５５ｂを有する芯金５５と、この芯金５５に加硫接着により一体に接合されたシール部材５６を備えている。

このシール部材５６はゴム材からなり、スリンガ５３の円筒部５３ａに摺接するグリースリップ５６ａとダストリップ５６ｂと、円環部５３ｂに摺接するアキシアルリップ５６ｃとを有している。

スリンガ５３の円筒部５３ａと芯金５５の円筒部５５ａとは、径方向に間隔をあけて対向して配置されている。スリンガの円環部５３ｂと、芯金５５の円環部５５ｂとは、前者を軸方向外側に配置し、後者を軸方向内側に配置した状態で、軸方向に間隔をあけて対向して配置されている。そして、スリンガ５３の円環部５３ｂの径方向外端面５７と、芯金の円筒部５５ａとの間には隙間Ｓが形成され、ラビリンスシールを構成している。

スリンガ５３の円環部５３ｂの径方向外端面５７は、機械加工により仕上られており、当該円環部５３ｂの外径寸法φａ２および芯金５５の円筒部５５ａとの間の隙間Ｓの寸法ｅ２が高い精度で設定されている。これにより、スリンガ５３の加工により生ずるバリ等の余剰材料を含まない面にすることができ、隙間Ｓを可及的に小さくして密封性を高めることができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１９０３２３号公報

この従来の密封装置５０では、ダストリップ５６ｂにガータースプリング５８が設けられ、緊迫力を保持できると共に、追従性が悪化するのを防止することができる。然しながら、ダストリップ５６ｂの緊迫力の増大に伴い回転トルクも増大するため、昨今の車両の低燃費化に対しては課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受の被水の度合いは周方向で一律でなく、必要な部位に限定してシールリップの緊迫力を確保することに着目し、パックシールにおけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなるシールで構成され、前記シール板が、円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、前記スリンガが、円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなり、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成され、前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して形成され、前記スリンガの円筒部に摺接するダストリップを備え、このダストリップにガータースプリングが装着された密封装置において、前記密封装置が被水し易い部位と被水し難い部位とで、前記シール部材が周方向で異なる構造を有している。

このように、軸受空間の開口部を密封する密封装置が、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなるシールで構成され、シール板が、円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、スリンガが、円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなり、シール部材が、径方向外方に傾斜して形成され、スリンガの立板部に摺接するサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して形成され、スリンガの円筒部に摺接するダストリップを備え、このダストリップにガータースプリングが装着された密封装置において、密封装置が被水し易い部位と被水し難い部位とで、シール部材が周方向で異なる構造を有しているので、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った密封装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記シール部材のサイドリップまたはダストリップの周方向で、被水し難い部位の緊迫力が被水し易い部位の緊迫力よりも弱く設定されていれば、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えて低トルク化を図ると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記シール部材のダストリップにおける前記ガータースプリングの周方向で、被水し難い部位の締付力が被水し易い部位の締付力よりも小さく設定されていれば、シール部材の金型を細工することなく、周方向でダストリップの緊迫力を変化させることができ、密封装置におけるダストリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記シール部材のサイドリップまたはダストリップの周方向で、被水し難い部位の肉厚が被水し易い部位の肉厚よりも薄く設定されていれば、被水し易い部位はシールリップの剛性が高くなると共に、被水し難い部位はシールリップの剛性が低くなり、周方向でシールリップの緊迫力を変化させ、シールリップの緊迫力の増大を抑えることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記シール部材の開口端部と前記スリンガの立板部の外縁が径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシールを構成すると共に、このラビリンスシールの周方向で、被水し易い部位に、前記シール部材の開口端部から径方向内方に傾斜して延びるひさし部が形成されていれば、シールリップの緊迫力を強くしなくても被水し易い部位の密封性が高くなり、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ひさし部のうち路面側に最も近い部位が一部欠如され、ドレン部が形成されていれば、内部に浸入した泥水の排水性を高めることができ、被水し易い部位の密封性が高くなって全体としての密封性の向上を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記シール部材の露出面に識別マークが付与されていれば、密封装置を軸受に装着する際、被水し易い部位か被水し難い部位か、その位相が容易に識別でき、誤組を防止して組立性の向上を図ることができる。

また、本発明のうち請求項８記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、前記密封装置が、前記請求項１乃至７いずれかに記載の密封装置である。

このように、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置を備えた車輪用軸受装置において、密封装置が、前記請求項１乃至７いずれかに記載の密封装置であるので、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る密封装置は、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなるシールで構成され、前記シール板が、円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、前記スリンガが、円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなり、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成され、前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して形成され、前記スリンガの円筒部に摺接するダストリップを備え、このダストリップにガータースプリングが装着された密封装置において、前記密封装置が被水し易い部位と被水し難い部位とで、前記シール部材が周方向で異なる構造を有しているので、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った密封装置を提供することができる。

また、本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、前記密封装置が、前記請求項１乃至７いずれかに記載の密封装置であるので、密封装置におけるシールリップの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の一方の密封装置を示す側面図である。 （ａ）は、図２の密封装置のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、図２の密封装置のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図である。 図３の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図である。 図２の密封装置の変形例で、（ａ）は、図２における部位のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図である。 図５の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図である。 図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２における部位のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図である。 図７の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図である。 図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図である。 図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図である。 図１０の密封装置の変形例を示す側面図である。 図１１の密封装置のＤ−Ｄ線に沿った要部断面図である。 図１１の密封装置のＥ−Ｅ線に沿った要部断面図である。 図１１の密封装置のＦ−Ｆ線に沿った要部断面図である。 従来の密封装置を示す拡大断面図である。

内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、前記密封装置が、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなるシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、前記スリンガが、前記内輪の外径に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなり、前記シール部材が、前記芯金の内周面を覆う基部と、この基部から径方向外方に傾斜して形成され、前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップと、このサイドリップの内径側に二股状に形成され、前記スリンガの円筒部に摺接するグリースリップとダストリップを備え、このダストリップにガータースプリングが装着されると共に、このガータースプリングの周方向で線材の線径を変え、被水し難い部位の締付力が被水し易い部位の締付力よりも小さく設定されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方の密封装置を示す側面図、図３（ａ）は、図２の密封装置のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、図２の密封装置のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図、図４は、図３の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図、図５は、図２の密封装置の変形例で、（ａ）は、図２における部位のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図、図６は、図５の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図、図７は、図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２における部位のＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図、図８は、図７の密封装置の図２におけるＣ部のガータースプリングを示す斜視図、図９は、図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図、図１０は、図２の密封装置の他の変形例で、（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図、（ｂ）は、同上、Ｂ−Ｂ線に沿った要部断面図、図１１は、図１０の密封装置の変形例を示す側面図、図１２は、図１１の密封装置のＤ−Ｄ線に沿った要部断面図、図１３は、図１１の密封装置のＥ−Ｅ線に沿った要部断面図、図１４は、図１１の密封装置のＦ−Ｆ線に沿った要部断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

図１に示す車輪用軸受１は第１世代と呼称され、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外輪（外方部材）２と、外周にこれら複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するテーパ状の内側転走面３ａが形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に保持器４を介して転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）５、５とを備えている。

内輪３の内側転走面３ａの大径側には転動体５を案内するための大鍔部３ｂが形成されると共に、小径側には転動体５の脱落を防止するための小鍔部３ｃが形成されている。そして、一対の内輪３、３の小径側端面が突き合された状態でセットされ、背面合せタイプの車輪用軸受１を構成している。

外輪２と内輪３および転動体５はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、外輪２と一対の内輪３、３との間に形成される環状空間の開口部には密封装置６、７が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

一対の内輪３、３の小径側の端部内周には環状溝８、８が形成され、この環状溝８、８に連結環９が装着されている。この連結環９は、工具鋼やばね鋼等の鋼板をプレス加工により断面略コの字状に、全体として有端のリング状に形成され、表面に調質あるいは焼入れにより４０〜５５ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

この連結環９を弾性変形させて環状溝８、８に装着することにより、一対の内輪３、３はガタなく強固に一体化され、分解・組立の作業性を簡便化することができる。また、補修時等、車軸に圧入固定された一対の内輪３、３を一体的に抜くことができるため、アウター側の内輪３のみが車軸に残るような不具合が発生することはない。

なお、ここでは、車輪用軸受１として転動体５に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものを例示したが、これに限らず転動体５にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。また、軸受構造は例示した第１世代に限らず、例えば、外輪にフランジを有する第２世代構造でも良いし、ハブ輪の外周に直接内側転走面が形成された第３世代構造、あるいは等速自在継手の外側継手部材の外周に直接内側転走面が形成された第４世代構造であっても良い。

アウター側の密封装置６は、外輪２の端部内周に圧入された芯金１０と、この芯金１０に加硫接着によって一体に接合されたシール部材１１とからなる一体型シールで構成されている。芯金１０は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。

一方、シール部材１１はＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、内輪３の外径に摺接する二股状のラジアルリップ１１ａ、１１ｂを有している。そして、芯金１０の外表面を覆うように、シール部材１１が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、気密性を高めて軸受内部を保護することができる。

なお、シール部材１１の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

この種の車輪用軸受１において、被水し易い部位と被水し難い部位が存在する。これらの部位は、車種毎の足廻り構造によって多少異なると考えられるが、ここでは、暫定的に、路面・反路面側を被水し易い部位、路面・反路面側に対して９０°方向の部位を被水し難い部位として説明する。本発明は、車輪用軸受１の被水の度合いは周方向で一律でなく、必要な部位に限定し、後述するダストリップ１５ｄ等のシールリップの緊迫力を確保することに着目した。

ここで、インナー側の密封装置７は、図３（ａ）に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板１２とスリンガ１３とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板１２は、外輪２に圧入される芯金１４と、この芯金１４に一体に加硫接着されたシール部材１５とからなる。

芯金１４は、オーステナイト系ステンレス鋼板または冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外輪２の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部１４ａと、この嵌合部１４ａの一端部から径方向内方に延びる内径部１４ｂを備えている。そして、芯金１４の嵌合部１４ａの先端部が薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材１５が回り込んで接合され、ハーフメタル構造をなしている。

シール部材１５はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１４の嵌合部１４ａの内周面を覆う基部１５ａと、この基部１５ａから径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ１５ｂと、このサイドリップ１５ｂの内径側に二股状に形成されグリースリップ１５ｃとダストリップ１５ｄを備えている。そして、ダストリップ１５ｄにオーステナイト系等のステンレス材からなるガータースプリング１７が装着されている。これにより、長期間に亘って高耐食性を確保することができる。なお、シール部材１５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

また、シール部材１５の基部１５ａが芯金１４の嵌合部１４ａの先端部に向かって傾斜して形成されると共に、シール部材１５の開口端部とスリンガ１３の立板部１３ｂの外縁が僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシール１６を構成している。これにより、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止すると共に、一旦侵入してきた雨水やダスト等が密封装置内に滞留することなく遠心力によって容易に外部に排出でき、密封性を向上させることができる。

スリンガ１３は、強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪３の外径に圧入される円筒部１３ａと、この円筒部１３ａから径方向外方に延びる立板部１３ｂとからなる。そして、シール部材１５のサイドリップ１５ｂが立板部１３ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ１５ｃとダストリップ１５ｄが円筒部１３ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。

スリンガ１３の立板部１３ｂのインナー側の側面には磁気エンコーダ１８が加硫接着によって一体に接合されている。この磁気エンコーダ１８は、合成ゴムにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に等ピッチで磁極Ｎ、Ｓが着磁されている。本実施形態では、スリンガ１３の材質に強磁性体の鋼板を採用したので、スリンガ１３が発錆するのを長期間に亘って防止すると共に、磁気エンコーダ１８の磁気出力が強くなり安定した検出精度を確保することができる。

図３（ａ）は、図２の密封装置７のＡ−Ａ線に沿った要部断面図を示し、また、（ｂ）は、図２の密封装置７のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図を示す。ここで、本発明は、密封装置７の周方向で異なるシール構造を備えている。換言すれば、密封装置７が、被水し易い部位と被水し難い部位とでダストリップ１５ｄの緊迫力が異なる構造に構成されている。すなわち、密封装置７の周方向において、被水し易い部位はガータースプリング１７の締付力を大きくしてダストリップ１５ｄの緊迫力を強くすると共に、被水し難い部位はガータースプリング１７の締付力を小さくしてダストリップ１５ｄの緊迫力を弱くしている。これにより、密封装置７におけるダストリップ１５ｄの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めると共に、泥水環境での密封性の向上を図った車輪用軸受１の密封装置７を提供することができる。

具体的には、図３の（ａ）、（ｂ）でガータースプリング１７（１７ａ、１７ｂ）の外径は同じであるが、コイル状に巻回される線材の線径が異なっている。すなわち、図４に示すように、図３（ａ）の被水し易い部位においてはその線径が大きく、（ｂ）の被水し難い部位においては線径が小さく設定されている。これにより、被水し易い部位はガータースプリング１７の締付力が大きくなると共に、被水し難い部位はガータースプリング１７の締付力が小さくなり、シール部材１５の金型を細工することなく、周方向でダストリップ１５ｄの緊迫力を変化させることができ、密封装置７におけるダストリップ１５ｄの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

なお、密封装置７を軸受に装着する際、すなわち、シール板１２を外方部材２に圧入する際、被水し易い部位か被水し難い部位か、その位相が容易に識別できるように、例えば、シール部材１５の反路面側の露出面（ここでは、開口端面）に凹部またはペイント等の識別マークを付与すれば、誤組を防止して組立性の向上を図ることができる。

図５（ａ）、（ｂ）に、前述した密封装置７の変形例を示す。なお、この密封装置１９は、前述した密封装置７と基本的にはガータースプリング１７の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図５（ａ）は、密封装置１９の図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図を示し、また、（ｂ）は、密封装置１９の図２におけるＢ−Ｂ線に沿った要部断面図を示す。本実施形態では、図５の（ａ）、（ｂ）でガータースプリング２０の線径は同じであるが、図６に示すように、周方向で巻回されているコイル径が異なっている。すなわち、図５（ａ）の被水し易い部位においてはそのコイル径が大きい大径部２０ａが配置され、（ｂ）の被水し難い部位においてはコイル径が小さい小径部２０ｂが配置されている。これにより、被水し易い部位はガータースプリング２０の締付力が大きくなると共に、被水し難い部位はガータースプリング２０の締付力が小さくなり、周方向でダストリップ１５ｄの緊迫力を変化させることができ、密封装置１９におけるダストリップ１５ｄの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

なお、例示した実施形態に限らず、図示はしないが、例えば、ガータースプリングは前周に亙って線材がコイル状に巻回されると共に、周方向で、被水し易い部位においては弾性係数の高い線材を適用し、また、被水し難い部位においては弾性係数の低い線材を適用するようにしても良い。

図７（ａ）、（ｂ）に、前述した密封装置７の他の変形例を示す。なお、この密封装置２１は、前述した密封装置７と基本的にはガータースプリング１７の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図７（ａ）は、密封装置２１の図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図を示し、また、（ｂ）は、密封装置２１の図２におけるＢ−Ｂ線に沿った要部断面図を示す。本実施形態では、図７の（ａ）、（ｂ）でガータースプリング２２の線径は同じであるが、図８に示すように、周方向で線材の巻回の有無が異なっている。すなわち、図７（ａ）の被水し易い部位においては線材がコイル状に巻回された巻回部２２ａが配置され、（ｂ）の被水し難い部位においては線材のままで巻回されていない線状部２２ｂが配置されている。これにより、被水し易い部位はガータースプリング２２の締付力が大きくなると共に、被水し難い部位はガータースプリング２２の締付力が小さくなり、周方向でダストリップ１５ｄの緊迫力を変化させることができ、密封装置２１におけるダストリップ１５ｄの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

なお、例示した実施形態に限らず、図示はしないが、例えば、ガータースプリングの線径は同じで、周方向に亙って線材がコイル状に巻回されるが、周方向で、被水し易い部位においてはその巻回される巻き数が多く、また、被水し難い部位においては巻き数が少なくなるようにしても良い。さらに、ガータースプリングの形状を真円以外の異形にし、例えば、楕円形状にして、周方向で、被水し易い部位においてはガータースプリングの自然状態での内径が小さく、また、被水し難い部位においてはその内径が大きくなるようにしても良い。

図９（ａ）、（ｂ）に、前述した密封装置７の他の変形例を示す。なお、この密封装置２３は、前述した密封装置７と基本的にはダストリップ１５ｄの構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図９（ａ）は、密封装置２３の図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図を示し、また、（ｂ）は、密封装置２３の図２におけるＢ−Ｂ線に沿った要部断面図を示す。本実施形態では、図９の（ａ）、（ｂ）でガータースプリング１７自体は同じであるが、周方向でダストリップ（２４ａ、２４ｂ）の構成が異なっている。すなわち、図９（ａ）の被水し易い部位においては、シール部材２４を構成するダストリップの肉厚部２４ａが配置され、（ｂ）の被水し難い部位においてはダストリップの薄肉部２４ｂが配置されている。これにより、被水し易い部位はダストリップの肉厚部２４ａの剛性が高くなると共に、被水し難い部位はダストリップの薄肉部２４ｂの剛性が低くなり、周方向でダストリップ（２４ａ、２４ｂ）の緊迫力を変化させることができ、密封装置２３におけるダストリップ（２４ａ、２４ｂ）の緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

図１０（ａ）、（ｂ）に、前述した密封装置７の他の変形例を示す。なお、この密封装置２５は、前述した密封装置７と基本的にはシール部材１５の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０（ａ）は、密封装置２５の図２におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図を示し、また、（ｂ）は、密封装置２５の図２におけるＢ−Ｂ線に沿った要部断面図を示す。本実施形態では、図１０の（ａ）、（ｂ）でガータースプリング１７およびダストリップ１５ｄの構成は同じであるが、周方向でラビリンスシール１６の構成が異なっている。すなわち、図１０（ａ）の被水し易い部位においては、シール部材２６の基部１５ａが芯金１４の嵌合部１４ａの先端部に向かって傾斜して形成されると共に、シール部材２６の開口端部２６ａから径方向内方に傾斜して延びるひさし部２７が形成され、シール部材２６の開口端部２６ａとスリンガ１３の立板部１３ｂの外縁およびひさし部２７と磁気エンコーダ１８の外縁とが僅かな径方向すきまを介して対峙し、２つのラビリンスシール１６、２８を構成している。

一方、図１０（ｂ）の被水し難い部位においては、前述したシール部材１５と同様、シール部材２６の基部１５ａが芯金１４の嵌合部１４ａの先端部に向かって傾斜して形成され、シール部材２６の開口端部２６ａとスリンガ１３の立板部１３ｂの外縁とが僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシール１６を構成している。これにより、ダストリップ１５ｄ等の緊迫力を強くしなくても被水し易い部位の密封性が高くなり、密封装置２５におけるダストリップ１５ｄの緊迫力の増大を抑えてトルクの増加を最小限に止めることができると共に、泥水環境での密封性の向上を図ることができる。

図１１に、前述した密封装置２５の変形例を示す。なお、この密封装置２９は、前述した密封装置２５と基本的には路面側にドレン部３１を設けたことと、周方向でサイドリップ１５ｂの構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図１２は、密封装置２９の図１１におけるＤ−Ｄ線に沿った要部断面図を示す。この密封装置２９は、シール部材３０はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１４の嵌合部１４ａの内周面を覆う基部１５ａと、この基部１５ａから径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ３０ａと、このサイドリップ３０ａの内径側に二股状に形成されグリースリップ１５ｃとダストリップ１５ｄを備えている。そして、ダストリップ１５ｃにオーステナイト系等のステンレス材からなるガータースプリング１７が装着されている。

本実施形態では、被水し易い部位であるため、シール部材２６の基部１５ａが芯金１４の嵌合部１４ａの先端部に向かって傾斜して形成されると共に、シール部材３０の開口端部２６ａから径方向内方に傾斜して延びるひさし部２７が形成されている。また、サイドリップ３０ａは、前述した実施形態のサイドリップ１５ｂと異なり、薄肉に形成されている。

図１３は、密封装置２９の図１１におけるＥ−Ｅ線に沿った要部断面図を示す。この実施形態では、被水し難い部位であるため、シール部材２６の開口端部２６ａにひさし部２７は設けておらず、前述したシール部材３０と同様、サイドリップ３０ａが薄肉に形成されている。

図１４は、密封装置２９の図１１におけるＦ−Ｆ線に沿った要部断面図を示す。この実施形態では、被水し易い部位であるため、シール部材３０のサイドリップ１５ｂが他の部位よりも厚肉に形成されると共に、シール部材３０の開口端部２６ａから径方向内方に傾斜して延びるひさし部２７が形成され、このひさし部２７のうち路面側に最も近い部位が一部欠如され、ラビリンスシール１６によってドレン部３１が形成されている。これにより、被水し易い部位の密封性が高くなり、密封装置２９におけるサイドリップ３０ａの緊迫力が減少して低トルク化を図ることができると共に、内部に浸入した泥水の排水性を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受の密封装置は、内輪回転タイプの第１乃至第４世代構造の車輪用軸受に装着される密封装置に適用することができる。

１ 車輪用軸受
２ 外輪
２ａ 外側転走面
３ 内輪
３ａ 内側転走面
３ｂ 大鍔部
３ｃ 小鍔部
４ 保持器
５ 転動体
６ アウター側の密封装置
７、１９、２１、２３、２５、２９ インナー側の密封装置
８ 環状溝
９ 連結環
１０、１４ 芯金
１１、１５、２４、２６、３０ シール部材
１１ａ、１１ｂ ラジアルリップ
１２ シール板
１３ スリンガ
１３ａ 円筒部
１３ｂ 立板部
１４ａ 嵌合部
１４ｂ 内径部
１５ａ シール部材の基部
１５ｂ、３０ａ サイドリップ
１５ｃ グリースリップ
１５ｄ ダストリップ
１６、２８ ラビリンスシール
１７、２０、２２ ガータースプリング
１８ 磁気エンコーダ
２０ａ ガータースプリングの大径部
２０ｂ ガータースプリングの小径部
２２ａ ガータースプリングの巻回部
２２ｂ ガータースプリングの線状部
２４ａ ダストリップの厚肉部
２４ｂ ダストリップの薄肉部
２６ａ シール部材の開口端部
２７ ひさし部
３１ ドレン部
５０ 密封装置
５１ 内側部材
５２ 外側部材
５３ スリンガ
５３ａ、５５ａ 円筒部
５３ｂ、５５ｂ 円環部
５４ シール板
５５ 芯金
５６ シール部材
５６ａ グリースリップ
５６ｂ ダストリップ
５６ｃ アキシアルリップ
５７ 径方向外端面
５８ ガータースプリング
ａ２ 円環部の外径寸法
ｅ２ 隙間の寸法
Ｓ 隙間

Claims (8)

1. 互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなるシールで構成され、
   前記シール板が、円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、
   前記スリンガが、円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなり、
   前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成され、前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して形成され、前記スリンガの円筒部に摺接するダストリップを備え、
   このダストリップにガータースプリングが装着された密封装置において、
   前記密封装置が被水し易い部位と被水し難い部位とで、前記シール部材が周方向で異なる構造を有していることを特徴とする密封装置。
2. 前記シール部材のサイドリップまたはダストリップの周方向で、被水し難い部位の緊迫力が被水し易い部位の緊迫力よりも弱く設定されている請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シール部材のダストリップにおける前記ガータースプリングの周方向で、被水し難い部位の締付力が被水し易い部位の締付力よりも小さく設定されている請求項１または２に記載の密封装置。
4. 前記シール部材のサイドリップまたはダストリップの周方向で、被水し難い部位の肉厚が被水し易い部位の肉厚よりも薄く設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の密封装置。
5. 前記シール部材の開口端部と前記スリンガの立板部の外縁が径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシールを構成すると共に、このラビリンスシールの周方向で、被水し易い部位に、前記シール部材の開口端部から径方向内方に傾斜して延びるひさし部が形成されている請求項１に記載の密封装置。
6. 前記ひさし部のうち路面側に最も近い部位が一部欠如され、ドレン部が形成されている請求項５に記載の密封装置。
7. 前記シール部材の露出面に識別マークが付与されている請求項１乃至５いずれかに記載の密封装置。
8. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、
   を備えた車輪用軸受装置において、
   前記密封装置が、前記請求項１乃至７いずれかに記載の密封装置であることを特徴とする車輪用軸受装置。

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