JP2015152030A - 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】耐泥水性を高めて密封性能を向上させ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】芯金１２に接合されたシール部材１３を備えた環状のシール板１０と、内輪３に外嵌される円筒部１１ａと、これから径方向外方に延びる立板部１１ｂを備えたスリンガ１１からなるパックシールで構成され、シール部材１３が、径方向外方に傾斜して形成され、立板部１１ｂに摺接するサイドリップ１３ａを備えた密封装置７において、立板部１１ｂの外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部１１ｃが形成され、鍔部１１ｃがシール板１０と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール１４が形成されると共に、サイドリップ１３ａの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ１３ｄが形成され、これと鍔部１１ｃの端面との間に軸方向すきまδを介して対峙するラビリンスシール１５が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、軸受空間を密封する密封装置、特に、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有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装置では、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、雨水や泥水等に直接曝される環境下にあるため、この雨水や泥水等が軸受内部に浸入しないように強固な密封性を有する密封装置が装着されている。近年、こうした厳しい環境下で使用されるこの種の車輪用軸受装置において、さらなる長寿命化が要求されるようになっている。なお、密封装置の中でも特に密封性を高めたものとして、シールリップを備えたシール部材が固定側部材となる外方部材に装着され、シールリップが内方部材に装着されたスリンガに摺接されている、所謂パックシールが一般的に使用されている。

従来から、密封性を高めた車輪用軸受の密封装置に関しては種々提案されているが、こうした密封装置の代表的な一例を図９に示す。この密封装置５０は、環状のシール板５１とスリンガ５２とからなるパックシールで構成されている。シール板５１は外方部材５３に装着された芯金５４と、この芯金５４に加硫接着により一体に接合されたシール部材５５とからなる。芯金５４は、鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、外方部材５３の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部５４ａと、この嵌合部５４ａから径方向内方に延びる内径部５４ｂとを有している。シール部材５５は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ５５ａと、二股状に形成されたグリースリップ５５ｂと中間リップ５５ｃ、さらに、サイドリップ５５ａよりも外径側に突設され、径方向外方に湾曲されて延びる補助リップ５５ｄを有している。

一方、スリンガ５２は、内輪５６の外径に圧入された円筒状の嵌合部５２ａと、この嵌合部５２ａから径方向外方に延びる立板部５２ｂ、およびこの立板部５２ｂから軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部５２ｃを備え、断面略コの字状に形成されている。そして、シール部材５５のサイドリップ５５ａが立板部５２ｂに摺接されると共に、グリースリップ５５ｂと中間リップ５５ｃが嵌合部５２ａに摺接され、さらに、補助リップ５５ｄが円筒部５２ｃの内側面に摺接されている。この補助リップ５５ｄにより、適度な緊迫力を付与することができる。また、スリンガ５２における円筒部５２ｃは、シール板５１と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール５７が構成されている。

こうした構成により、スリンガ５２の円筒部５２ｃがシール板５１との間でラビリンスシール５７が構成され、ラビリンス長さＬがスリンガ５２の板厚分に止まらず、円筒部５２ｃの長さ分だけ幅広い領域に亙って形成することができるので、効果的なラビリンスシール５７を構成することができ、泥水等がシール内部に浸入するのを抑制することができる。また、泥水等がこのラビリンスシール５７を通過してシール内部に浸入しても、補助リップ５５ｄによって遮断され、泥水等の溜まる空間Ｓは、従来のシールに比べ極力小さく抑えられる。そのため、泥水等に含まれる泥や砂等の異物でサイドリップ５５ａが摩耗するのを防止し、長期間に亘って密封装置５０の密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１９７８８４号公報

然しながら、こうした従来の密封装置５０では、スリンガ５２の内周面に摺接するシール部材５５の各リップの加硫成形が難しく、密封装置５０の製造性に課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、製造を困難にすることなく耐泥水性を高めて密封性能を向上させ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で構成され、前記シール板が、固定側部材となる外方部材の端部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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、前記嵌合部の先端部を覆うように回り込んで接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、回転側部材となる内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、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シールリップを備えた密封装置において、前記スリンガの立板部の外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部が前記シール板と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されると共に、前記サイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが形成され、この補助リップの先端部と前記鍔部の端面との間にシール手段が設けられている。

このように、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成され、シール板が、固定側部材となる外方部材の端部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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、嵌合部の先端部を覆うように回り込んで接合されたシール部材を備え、スリンガが、回転側部材となる内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、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シールリップを備えた密封装置において、スリンガの立板部の外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部がシール板と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されると共に、サイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが形成され、この補助リップの先端部と鍔部の端面との間にシール手段が設けられているので、スリンガの鍔部とシール板との間のラビリンス長さがスリンガの板厚分に止まらず、鍔部の長さ分だけ幅広い環状領域に亙って形成され、強固なラビリンス効果を発揮することができると共に、シール部材の製造を困難にすることなく、組立時のリップ捲れ込みを防止し、外部から泥水等が軸受内部に浸入するのを効果的に防止することができ、耐泥水性を高めて密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。また、外部からラビリンスシールを通過して泥水が浸入したとしても、さらなるシール手段によって内部への浸入を抑え、サイドリップの摩耗を防止することができると共に、例え内部に泥水が浸入したとしても、補助リップが径方向外方に傾斜して形成されているため、遠心力によって泥水が容易に外部に排出させることができ、長期間に亘って当初の密封性を確保することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記シール手段が、前記シール板の補助リップの先端部が前記スリンガの鍔部の端面との間に軸方向すきまを介して対峙するラビリンスシールで構成されていれば、耐泥水性が向上すると共に、回転トルクを低減することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記シール手段が、前記シール板の補助リップの先端部が前記スリンガの鍔部の端面に摺接される接触シールで構成されていれば、外部から泥水がラビリンスシールを通過して内部へ浸入するのを抑え、サイドリップの摩耗を防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記補助リップの接触点から前記シール板の内径までの寸法をａ、前記スリンガの鍔部の厚さをｂとした時、ａ＜ｂになるように設定されていれば、ラビリンスシールの環状すきまｃの大小に関わりなく、補助リップの接触点は常に鍔部の端面上、あるいは鍔部の外径側にあり、組立時や搬送時等にスリンガの鍔部の内径面に捲れ込んで密封性を阻害するのを防止することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記補助リップの先端部が前記鍔部の端面の外径側の角部に摺接されていれば、組立時や搬送時等にスリンガの鍔部の内径面に補助リップが捲れ込むのを防止すると共に、運転中のスリンガの回転により、補助リップの側面が鍔部の端面の角部によって削られ、補助リップと鍔部の端部との間に略Ｌ字状のラビリンスすきまが形成される。これにより、耐泥水性を確保すると共に、密封装置の回転トルクが低減できる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記補助リップの先端部が前記鍔部の端面の外径側に形成された面取り部に摺接されていれば、補助リップの側面に摺接する鍔部の端面の角部が鈍角となり、リップ面圧が低下すると共に、補助リップの側面が過度に削られて密封性が低下するのを防止することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記鍔部の端面が研削仕上げされていれば、鍔部の端面の表面粗さ、振れ、平面度等の精度が向上し、補助リップの摩耗を抑えて耐泥水性が向上する。

また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、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構成されている。

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構成されているので、密封装置の耐泥水性を高めて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で構成され、前記シール板が、固定側部材となる外方部材の端部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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、前記嵌合部の先端部を覆うように回り込んで接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、回転側部材となる内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、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シールリップを備えた密封装置において、前記スリンガの立板部の外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部が前記シール板と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されると共に、前記サイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが形成され、この補助リップの先端部と前記鍔部の端面との間にシール手段が設けられているので、スリンガの鍔部とシール板との間のラビリンス長さがスリンガの板厚分に止まらず、鍔部の長さ分だけ幅広い環状領域に亙って形成され、強固なラビリンス効果を発揮することができると共に、シール部材の製造を困難にすることなく、組立時のリップ捲れ込みを防止し、外部から泥水等が軸受内部に浸入するのを効果的に防止することができ、耐泥水性を高めて密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。また、外部からラビリンスシールを通過して泥水が浸入したとしても、さらなるシール手段によって内部への浸入を抑え、サイドリップの摩耗を防止することができると共に、例え内部に泥水が浸入したとしても、補助リップが径方向外方に傾斜して形成されているため、遠心力によって泥水が容易に外部に排出させることができ、長期間に亘って当初の密封性を確保することができる。

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構成されていれば、密封装置の耐泥水性を高めて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第１の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縦断面図である。 （ａ）は、図２の密封装置の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図３の密封装置の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図３の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図３の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。 図７の一方の密封装置を示す縦断面図である。 従来の密封装置を示す要部断面図である。

互いに対向配置され、断面がＬ字状に形成された環状のシール板と、断面がコの字状に形成されたスリンガとからなるパックシールで構成され、前記シール板が、固定側部材となる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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、前記嵌合部の先端部を覆うように回り込んで接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、回転側部材となる内輪の外径に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、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グリースリップを備えた密封装置において、前記スリンガの立板部の外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部が前記シール板と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されると共に、前記サイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが形成され、この補助リップの先端部が前記鍔部の端面との間に軸方向すきまを介して対峙するラビリンスシールが形成されている。

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第１の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断面図、図３（ａ）は、図２の密封装置の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図４（ａ）は、図３の密封装置の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図５（ａ）は、図３の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図６（ａ）は、図３の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。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。

この車輪用軸受１は車輪用軸受装置に用いられる第１世代と称されるもので、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外方部材（外輪）２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面３ａが一体に形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体（ボール）４、４と、これらの転動体４、４を転動自在に保持する保持器５、５と、外方部材２と一対の内輪３、３との間に形成された環状空間の開口部に装着された密封装置６、７とを備えている。

外方部材２はＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなる。高炭素クロム軸受鋼の場合は８２０〜８６０℃でズブ焼入れされた後、１６０〜２００℃で焼戻しされ、５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理されている。また、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。一方、内輪３も外方部材２と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理され、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、転動体４はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで６２〜６７ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

この車輪用軸受１は、一対の内輪３、３の小端面３ｂ、３ｂ同士が突き合された状態でセットされ、複列のアンギュラ玉軸受を構成している。また、密封装置６、７によって、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。

なお、ここでは、車輪用軸受１として転動体４にボールを使用した複列アンギュラ玉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４に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。

密封装置６、７のうちアウター側の密封装置６は、固定側部材となる外方部材２のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金８と、この芯金８に加硫接着により一体に接合され、合成ゴム等で形成されたシール部材９とからなる一体型のシールで構成されている。

また、インナー側の密封装置７は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１０と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなる複合型のシール、所謂パックシールで構成されている。シール板１０は外方部材２に装着される芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材１３とからなる。

芯金１２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。この芯金１２は、外方部材２に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａから径方向内方に延びる内径部１２ｂとを備えている。そして、嵌合部１２ａの先端部を覆うようにシール部材１３が回り込んで接合され、ハーフメタル構造をなしている。これにより、適切な嵌合力を確保することができると共に、シール部材１３の圧着により嵌合面から泥水等が浸入するのを防止して気密性を高めることができる。

シール部材１３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、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１３ａと、このサイドリップ１３ａの内径側に二股状に形成されたダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃ、およびサイドリップ１３ａの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ１３ｄとを有している。そして、シール部材１３は芯金１２の嵌合部１２ａの端部外表面から内径部１２ｂの内縁まで回り込んで固着されている。なお、シール部材１３の材質としては、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）、ＥＰＭ、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。

一方、スリンガ１１はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、内輪３の外径面３ｃに圧入される円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂと、この立板部１１ｂの外縁部からアウター側（軸受内方側）に延びる円筒状の鍔部１１ｃとを備えている。そして、シール部材１３のサイドリップ１３ａが立板部１１ｂのアウター側（軸受内方側）の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、ダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃが円筒部１１ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。また、スリンガ１１における鍔部１１ｃは、シール板１０と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール１４が形成されている。

本実施形態では、シール板１０のインナー側（軸受外方側）の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂのインナー側の側面が略面一に設定されると共に、これらの面が外方部材２の端面２ｂおよび内輪３の大径側端面（大端面）３ｄとそれぞれ面一に設定されている。これにより、密封装置７を外方部材２と内輪３との間に装着して位置決め固定する際、簡単な圧入治具で対応することができ、組立性を向上させることができると共に、位置決め精度を高めることができ、所望の密封性を確保することができる。なお、ここでいう「略面一」の略とは、例えば、設計の狙い値であって実質的に段差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる段差は当然許容されるべきものである。

ここで、シール部材１３の補助リップ１３ｄの先端部がスリンガ１１の鍔部１１ｃの端面と僅かな軸方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール１５が形成されている。この軸方向すきまδは０．２〜０．８ｍｍの範囲に設定されている。なお、軸方向すきまδが０．２ｍｍ未満では、各部品の寸法バラツキや組立誤差等によって両者が接触して補助リップ１３ｄが摩耗する恐れがあり、また、０．８ｍｍを超えるとラビリンスシールとしての効果が半減して好ましくない。この種のラビリンスタイプでは、耐泥水性よりも低トルクが重視されるような場合に適用される。これらの適用は、使用環境下や求められる特性、ラビリンスシール１４との関係等で適宜選択される。例えば、ラビリンスシール１４との関係においては、耐泥水性を向上させるためには、このラビリンスシール１４を小さくすることで対応することができる。

このように、スリンガ１１の鍔部１１ｃとシール板１０との間にラビリンスシール１４が形成され、そのラビリンス長さがスリンガ１１の板厚分に止まらず、鍔部１１ｃの長さ分だけ幅広い環状領域に亙って形成されているので、強固なラビリンス効果を発揮することができると共に、補助リップ１３ｄの先端部とスリンガ１１の鍔部１１ｃの端面との間にラビリンスシール１５が形成されているので、シール部材１３の製造を困難にすることなく、組立時のリップ捲れ込みを防止し、外部から泥水等が軸受内部に浸入するのを効果的に防止することができ、耐泥水性を高めて密封性能を向上させた密封装置７を提供することができる。なお、外部からラビリンスシール１４を通過して泥水が浸入したとしても、さらなるラビリンスシール１５によって内部への浸入を抑え、サイドリップ１３ａの摩耗を防止することができると共に、例え内部に泥水が浸入したとしても、補助リップ１３ｄが径方向外方に傾斜して形成されているため、遠心力によって泥水が容易に外部に排出させることができ、長期間に亘って当初の密封性を確保することができる。

なお、ここでは、シール部材１３の複数のシールリップが、サイドリップ１３ａとダストリップ１３ｂおよびグリースリップ１３ｃで構成されたものを例示したが、これに限らず複数のシールリップで構成されていれば良く、例えば、図示はしないが、一対のサイドリップとグリースリップで構成されたものであっても良い。

図３（ａ）に示す密封装置１６は、前述した密封装置７（図２）の変形例である。この密封装置１６は、基本的には前述した密封装置７と補助リップ１３ｄの構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。

密封装置１６は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１７と、断面略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。シール板１７は、芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材１８とからなる。シール部材１８は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１３ａと、このサイドリップ１３ａの内径側に二股状に形成されたダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃ、およびサイドリップ１３ａの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ１８ａとを有している。そして、シール部材１７のサイドリップ１３ａが立板部１１ｂのアウター側の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、ダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃが円筒部１１ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。

ここで、本実施形態では、前述した実施形態と同様、スリンガ１１の鍔部１１ｃとシール板１７との間に環状のラビリンスシール１４が形成されると共に、補助リップ１８ａの先端部がスリンガ１１の鍔部１１ｃの端面１９に所定のシメシロを介して摺接されている。低トルクよりも耐泥水性が重視されるような場合に適用されるものにおいては、補助リップ１８ａは、従来のように、円筒部（鍔部）の内側面に摺接されているのではなく、鍔部１１ｃの端面１９、具体的には、図３（ｂ）に拡大して示すように、端面１９の外径側の角部に摺接されている。これにより、前述した実施形態と同様、組立時のリップ捲れ込みを防止しつつ、補助リップ１８ａによって内部への泥水の浸入を抑え、サイドリップ１３ａの摩耗を防止することができると共に、泥水が内部に浸入した場合でも容易に排出させることができる。

図４（ａ）に示す密封装置２０は、前述した密封装置１６（図３）の変形例である。この密封装置２０は、基本的には前述した密封装置１６と補助リップ１８ａの構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。

密封装置２０は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１７と、断面略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。前述した密封装置１６において、運転中のスリンガ１１の回転により、補助リップ１８ａの側面が鍔部１１ｃの端面１９の角部によって削られ、図４（ｂ）に示すように、補助リップ１８ａ’と鍔部１１ｃの端部との間に略Ｌ字状のラビリンスすきま２１が形成されている。これにより、耐泥水性を確保することができると共に、密封装置２０の回転トルクが低減できる。

本実施形態のように、補助リップ１８ａの側面がスリンガ１１の鍔部１１ｃの端面１９に初期の段階では摺接する構造であっても、運転中のスリンガ１１の回転により補助リップ１８ａが摩耗し、その側面と鍔部１１ｃの端面１９との間に僅かな軸方向すきまを有するラビリンスシールが形成されるため、前述した実施形態（図２）と同様、ラビリンスシールによって内部への浸入を抑え、サイドリップ１３ａの摩耗を防止して耐泥水性を向上させることができる。

図５（ａ）に示す密封装置２２は、前述した密封装置１６（図３）の他の変形例である。この密封装置２２は、基本的には前述した密封装置１６とスリンガ１１の形状が一部異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。

密封装置２２は、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１７とスリンガ２３とからなるパックシールで構成されている。スリンガ２３はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂと、この立板部１１ｂの外縁部からアウター側に延びる円筒状の鍔部２３ａを備えている。

ここで、本実施形態では、図５（ｂ）に拡大して示すように、スリンガ２３の鍔部２３ａの端面の外径側に面取り部２４が形成されている。そして、補助リップ１８ａの先端部の側面がこの面取り部２４に摺接されている。これにより、補助リップ１８ａの側面に摺接する鍔部２３ａの端面１９の角部が鈍角となり、リップ面圧が低下すると共に、補助リップ１８ａの側面が過度に削られて密封性が低下するのを防止することができる。

図６（ａ）に示す密封装置２５は、前述した密封装置１６（図３）の他の変形例である。この密封装置２５は、基本的には前述した密封装置１６と補助リップ１８ａの構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。

密封装置２５は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板２６と、断面略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。シール板２６は、芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材２７とからなる。シール部材２７は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１３ａと、このサイドリップ１３ａの内径側に二股状に形成されたダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃ、およびサイドリップ１３ａの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ２７ａとを有している。この補助リップ２７ａは、前述した実施形態の補助リップ１８ａに比べて短く形成され、スリンガ１１の鍔部１１ｃの端面１９にその先端部が所定の軸方向シメシロを介して摺接されている。

ここで、鍔部１１ｃの端面１９が研削仕上げされている。これにより、鍔部１１ｃの端面１９の表面粗さ、振れ、平面度等の精度が向上し、補助リップ２７ａの摩耗を抑えて耐泥水性が向上する。さらに、図６（ｂ）に拡大して示すように、補助リップ２７ａの接触点からシール板２６の内径までの寸法をａ、スリンガ１１の鍔部１１ｃの厚さをｂ、鍔部１１ｃとシール板２６の内径までの寸法をｃ（ラビリンスシール１４の環状すきま）とした時、ａ＜ｂになるように設定されている。これにより、寸法をｃの大小に関わりなく、補助リップ２７ａの接触点は常に鍔部１１ｃの端面１９上、あるいは鍔部１１ｃの外径側にあり、組立時や搬送時等にスリンガ１１の鍔部１１ｃの内径面に捲れ込んで密封性を阻害するのを防止することができる。なお、ｃ＜ａ＜ｂの関係になるように設定すれば、補助リップ２７ａの接触点を常に鍔部１１ｃの端面１９上に配置することができる。

一般的に、スリンガ１１の位置は、組立時に径方向にずれる恐れがあるため、このずれ量を考慮する必要がある。この時、径方向のずれ量が最大、つまり密封装置２５の外方部材側に固定されるシール板２６とスリンガ１１とが接触した場合を考慮してａ＜ｂとすれば、スリンガ１１がシール板２６内に入り込むことはない。したがって、ａ＜ｂの関係を満たせば、寸法ｃに関係なくリップ捲れ込みを防止することができる。然しながら、実際は寸法ｃ自体がゼロになることはないため、スリンガ１１の鍔部の厚さｂと中心位置からのスリンガ１１の径方向のずれ量を考慮して、その範囲で補助リップ２７ａの接触点からシール板２６の内径までの寸法ａをスリンガ１１の鍔部１１ｃの端面１９と接触する寸法とすれば良い。

図７は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第２の実施形態を示す縦断面図、図８は、図７の一方の密封装置を示す縦断面図である。なお、この車輪用軸受は、前述した車輪用軸受１（図１）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。

この車輪用軸受は駆動輪側の第３世代と称され、内方部材２８と外方部材２９、および両部材２８、２９間に転動自在に収容された複列の転動体４、４とを備えている。内方部材２８は、ハブ輪３０と、このハブ輪３０に圧入固定された内輪３とからなる。

ハブ輪３０は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３１を一体に有し、この車輪取付フランジ３１の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト３１ａが植設されている。また、ハブ輪３０の外周には一方（アウター側）の内側転走面３０ａと、この内側転走面３０ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部３０ｂが形成され、内周にはセレーション（またはスプライン）３０ｃが形成されている。内輪３は外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪３０の小径段部３０ｂに所定のシメシロを介して圧入固定されている。

ハブ輪３０は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面３０ａをはじめ、後述するシール３２のシールランド部となる車輪取付フランジ３１のインナー側の基部３１ｂから小径段部３０ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ３１の基部３１ｂの耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ３１に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有することになり、ハブ輪３０の強度・耐久性が向上する。

外方部材２９は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２９ｂを一体に有し、内周に前記内方部材２８の内側転走面３０ａ、３ａに対向する複列の外側転走面２９ａ、２９ａが一体に形成されている。この外方部材２９は、ハブ輪３０と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面２９ａ、２９ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面２９ａ、３０ａと２９ａ、３ａ間に複列の転動体４、４が収容され、保持器５、５によりこれら複列の転動体４、４が転動自在に保持されている。また、外方部材２９と内方部材２８との間に形成される環状空間の開口部には密封装置３２、３３が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、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。

なお、ここでは、転動体４にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体４に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪３０の外周に直接内側転走面３０ａが形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第２世代構造であっても良い。

本実施形態では、アウター側の密封装置３２は、芯金３４と、この芯金３４に一体に加硫接着されたシール部材３５とからなる一体型の密封装置で構成され、車輪取付フランジ３１のインナー側の基部３１ｂに摺接するサイドリップ３５ａとダストリップ３５ｂおよびグリースリップ３５ｃを備えている。

一方、インナー側の密封装置３３は、図８に拡大して示すように、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板２６と、断面略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。シール板２６は、芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材２７とからなる。

ここで、本実施形態では、スリンガ１１の立板部１１ｂのインナー側の側面から鍔部１１ｃの外周面に亙って磁気エンコーダ３６が加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ３６はゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。そして、この磁気エンコーダ３６はシール板２６と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール３７が形成されている。

補助リップ２７ａは、スリンガ１１の鍔部１１ｃに接合された磁気エンコーダ３６の端面３６ａにその先端部が所定の軸方向シメシロを介して摺接されている。これにより、前述した実施形態のように、鍔部１１ｃの端面１９を研削仕上げして精度を向上させなくても所望の精度が得られ、補助リップ２７ａの摩耗を防止することができると共に、例え、補助リップ２７ａまたは端面３６ａが摩耗してシメシロがなくなってもラビリンスすきまが形成される。これにより、外部からラビリンスシール３７を通過して泥水が浸入したとしても、さらなるこのラビリンスシールによって内部への浸入を抑えることができ、サイドリップ１３ａの摩耗を防止して耐泥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適用することができる。

１ 車輪用軸受
２、２９ 外方部材
２ａ、２９ａ 外側転走面
２ｂ 端面
３ 内輪
３ａ、３０ａ 内側転走面
３ｂ 小端面
３ｃ 外径面
３ｄ 大径側端面
４ 転動体
５ 保持器
６、３２ アウター側の密封装置
７、１６、２０、２２、２５、３３ インナー側の密封装置
８、１２、３４ 芯金
９、１３、１８、２７、３５ シール部材
１０、１７、２６ シール板
１１、２３ スリンガ
１１ａ 円筒部
１１ｂ 立板部
１１ｃ、２３ａ 鍔部
１２ａ 嵌合部
１２ｂ 内径部
１３ａ、３５ａ サイドリップ
１３ｂ、３５ｂ ダストリップ
１３ｃ、３５ｃ グリースリップ
１３ｄ、１８ａ、１８ａ’、２７ａ 補助リップ
１４、１５、２１、３７ ラビリンスシール
１９ 鍔部の端面
２４ 面取り部
２８ 内方部材
２９ｂ 車体取付フランジ
３０ ハブ輪
３０ｂ 小径段部
３０ｃ セレーション
３１ 車体取付フランジ
３１ａ ハブボルト
３１ｂ 車輪取付フランジの基部
３６ 磁気エンコーダ
３６ａ 磁気エンコーダの端面
５０ 密封装置
５１ シール板
５２ スリンガ
５２ａ、５２ｃ 円筒部
５２ｂ 立板部
５３ 外方部材
５４ 芯金
５４ａ 嵌合部
５４ｂ 内径部
５５ シール部材
５５ａ サイドリップ
５５ｂ グリースリップ
５５ｃ 中間リップ
５５ｄ 補助リップ
５６ 内輪
５７ ラビリンスシール
ａ 補助リップの接触点からシール板の内径までの寸法
ｂ スリンガの鍔部の厚さ
ｃ 鍔部とシール板の内径までの寸法
Ｌ ラビリンス長さ
Ｓ 空間
δ ラビリンスすきま

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で構成され、
   前記シール板が、固定側部材となる外方部材の端部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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、前記嵌合部の先端部を覆うように回り込んで接合されたシール部材を備え、
   前記スリンガが、回転側部材となる内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、
   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シールリップを備えた密封装置において、
   前記スリンガの立板部の外縁部から軸受内方側に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部が前記シール板と径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されると共に、前記サイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが形成され、この補助リップの先端部と前記鍔部の端面との間にシール手段が設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 前記シール手段が、前記シール板の補助リップの先端部が前記スリンガの鍔部の端面との間に軸方向すきまを介して対峙するラビリンスシールで構成されている請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シール手段が、前記シール板の補助リップの先端部が前記スリンガの鍔部の端面に摺接される接触シールで構成されている請求項１に記載の密封装置。
4. 前記補助リップの接触点から前記シール板の内径までの寸法をａ、前記スリンガの鍔部の厚さをｂとした時、ａ＜ｂになるように設定されている請求項３に記載の密封装置。
5. 前記補助リップの先端部が前記鍔部の端面の外径側の角部に摺接されている請求項３または４に記載の密封装置。
6. 前記補助リップの先端部が前記鍔部の端面の外径側に形成された面取り部に摺接されている請求項３または４いずれかに記載の密封装置。
7. 前記鍔部の端面が研削仕上げされている請求項２乃至６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構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。

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