JP2024038948A - 軸受密封装置および車両用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】泥水などが浸入する環境下でも耐三元アブレシブ摩耗性に優れ、密封性能を向上できる軸受密封装置および車両用軸受装置を提供する。【解決手段】軸受密封装置１１は、外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封し、弾性材料からなるシール部材１４と金属製のスリンガ１６とを備え、シール部材１４は、メインリップ１４ｂと、メインリップ１４ｂよりも外側に設けられるサイドリップ１４ｃとを有し、各リップ１４ｂ、１４ｃが所定の締め代をもってスリンガ１６に接触し、スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の硬さＨＲＣが１０より大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、軸受密封装置および車両用軸受装置に関し、具体的には、自動車関連分野におけるハブベアリングの密封装置およびハブベアリングに関する。

自動車関連分野や一般産業機械分野などに用いられる軸受では、軸受内部の空間を密封する密封装置が用いられており、例えばハブベアリングの密封装置などが知られている。このような密封装置は、軸受空間に封入されたグリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、水蒸気、泥水などの軸受内部への侵入を防止するために用いられている。近年の技術の進歩に伴い、密封装置は、密封性能が求められる他に、低トルク、長寿命など様々な性能が求められている。

軸受密封装置としては、例えば、外輪および内輪のいずれか一方の軌道輪に嵌合されるスリンガと、該スリンガに摺接するシール部材とを有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような軸受密封装置において、例えば、シール部材は芯金に取り付けられ、リップによってスリンガの表面に摺接する。

特開２０２０－１０１２３５号公報

軸受密封装置は、清浄な環境下では密封性能を十分に発揮しやすい。しかしながら、例えば、ハブベアリングは屋外で使用され、時には多量の塵埃に曝され、また、雨水や洗車時の水、凍結防止剤などがかかることがある。さらに場合によっては、泥水に浸漬した状況で使用されることがある。このような状況では、塵埃や水などがハブベアリング内に侵入しやすく、十分な密封性能が得られないことがある。

密封性能の低下の一因としては、密封装置の接触部に硬質粒子（砂塵、塵埃）が侵入し、弾性部材であるリップおよびスリンガを攻撃する、いわゆる三元アブレシブ摩耗が接触部で起きることが考えられる。三元アブレシブ摩耗が起きると、接触部におけるリップの締め代が急速に減少し、かつ、リップとスリンガの接触幅が急速に増加する。その結果、接触部での面圧が急速に低下し、密封性能が低下するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リップをスリンガに摺接させて軸受空間を密封する軸受密封装置において、泥水などが浸入する環境下でも耐三元アブレシブ摩耗性に優れ、密封性能を向上できる軸受密封装置および車両用軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の軸受密封装置は、外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封する軸受密封装置において、上記軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材と金属製のスリンガとを備え、上記シール部材は、第１のリップと、該第１のリップよりも外側に設けられる第２のリップとを有し、各リップが所定の締め代をもって上記スリンガに接触し、上記スリンガにおいて上記第１のリップおよび上記第２のリップと摺接する部分の硬さＨＲＣが１０より大きいことを特徴とする。

上記第２のリップの初期の平均面圧は、上記第１のリップの初期の平均面圧よりも小さいことを特徴とする。

リップの初期の相手部材に対する平均面圧Ｐは、下記の式（１）より算出できる。
平均面圧Ｐ＝Ｆ／Ａ・・・（１）
Ｆ：リップ全周における相手部材に対する反力（＝緊迫力）、Ａ：リップの接触面積
上記の式（１）中、リップの反力Ｆは、解析モデルを用いた解析値や、ロードセルを用いて測定した測定値が用いられる。また、接触面積Ａは、下記の式（２）より算出できる。
Ａ＝π（（ｒ＋Ｗ）^２－ｒ^２）・・・（２）
π：円周率、ｒ：リップの接触円の内径、Ｗ：接触幅
リップの接触幅Ｗは、リップの反力Ｆの解析と同一モデルの解析モデルを用いた解析値や、光学顕微鏡を用いて測定した測定値が用いられる。

上記第２のリップの締め代は、上記第１のリップの締め代よりも大きいことを特徴とする。

上記スリンガにおいて上記第１のリップおよび上記第２のリップと摺接する部分の硬さＨＲＣが１５～４５であることを特徴とする。

上記スリンガは、上記内輪に嵌合されるスリーブと、該スリーブから径方向外側に広がるフランジとを有し、上記第１のリップおよび上記第２のリップはそれぞれ、上記スリンガの上記フランジに摺接することを特徴とする。

上記第１のリップと上記第２のリップの間にグリースが封入されていることを特徴とする。

本発明の車両用軸受装置は、自動車の車輪を回転支持する車両用軸受装置であって、軸受空間を密封する軸受密封装置を有し、上記軸受密封装置が本発明の軸受密封装置であることを特徴とする。

本発明の軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材と金属製のスリンガとを備え、シール部材は、第１のリップ（例えばメインリップ）と、該第１のリップよりも外方側に位置する第２のリップ（例えばサイドリップ）とを有し、各リップが所定の締め代をもってスリンガに接触し、スリンガにおいて第１のリップおよび第２のリップと摺接する部分の硬さＨＲＣが１０より大きい（例えば１５～４５）ので、各リップとスリンガとの接触部に泥水などが浸入する環境下でも、スリンガの摩耗速度を抑えることができる。これにより、耐三元アブレシブ摩耗性に優れ、密封性能を向上させることができる。

第２のリップの初期の平均面圧は、第１のリップの初期の平均面圧よりも小さいので、第２のリップに比べて第１のリップの摩耗が速くなるが、第２のリップが残存することから、例えば、第１のリップと第２のリップの間に封入されたグリースを保持しやすくなる。また、第２のリップの締め代は、第１のリップの締め代よりも大きいので、グリースの保持性に優れるとともに、耐水性にも優れる。

第１のリップと第２のリップの間にグリースが封入されているので、接触部にグリースが供給されやすく、スリンガの摩耗速度を一層抑えることができる。

本発明の軸受密封装置が適用されるハブベアリングの一例を示す縦断面図である。 本発明の軸受密封装置の構成部材を示す拡大端面図である。 本発明の軸受密封装置を示す拡大断面図である。 スリンガの一例を軸方向に沿って見た平面図である。 泥水浸入試験機の模式図である。 スリンガの硬さと泥水浸入までの運転時間などの関係を示すグラフである。 接触部の顕微鏡画像と断面形状の例を示す図である。 スリンガの硬さと接触部の摩耗速度などの関係を示すグラフである。 各リップの締め代と緊迫力との関係を示すグラフである。

本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の軸受密封装置を有する車両用軸受装置の一例としてハブベアリングを示す縦断面図である。図１に示すハブベアリングは、車軸を回転可能に支持する駆動輪側の車軸用軸受装置でもある。

図１に示すように、ハブベアリング１は、外周に車体（図示省略）に取り付けられる車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に複列の外側軌道面２ａ、２ａが形成された外方部材（外輪）２と、一端部に車輪（図示省略）が取り付けられる車輪取付フランジ４ｂを一体に有し、外周に上記複列の外側軌道面２ａ、２ａに対向する一方の内側軌道面４ａ、および該内側軌道面４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｃが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション６が形成されたハブ輪４と、小径段部４ｃに圧入され、外周に他方の内側軌道面５ａが形成された内輪５とを備えている。

回転側部材となる内方部材３は、内側軌道面４ａ、５ａを有し、固定側部材となる外方部材２は、複列の外側軌道面２ａ、２ａを有する。複列の外側軌道面２ａ、２ａと、これらに対向する内側軌道面４ａ、５ａ間には複列の転動体（ボール）７が保持器８によって転動自在に収容されている。また、ハブ輪４と内輪５とからなる内方部材３と、外方部材２との間に形成される環状空間には軸受密封装置１１、１８がそれぞれ装着され、軸受空間９に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダストなどが軸受空間９に侵入するのを防止している。

アウトボード側（図中左側）の軸受密封装置１８は、外方部材２に内嵌され、円環状に形成された芯金１９と、この芯金１９に一体に加硫接着されたシール部材２０とからなる。シール部材２０はニトリルゴムなどの弾性部材からなり、２本のシールリップ２０ｂ、２０ｃと単一のシールリップ２０ａを備え、それぞれの先端縁をハブ輪４の表面、具体的には、車輪取付フランジのインボード側基部の円弧状に形成された摺接面に直接摺接させている。

一方、図１において、インボード側（図中右側）の軸受密封装置１１が本発明の軸受密封装置である。詳細については、図２および図３を用いて説明する。

まず、図２に、軸受密封装置の構成部材であるシールリングとスリンガ部材をそれぞれ示す。図２において、各部材は、軸受密封装置の組み立て前の状態を示す。図２は、環状のシールリングとスリンガ部材をそれぞれ軸方向で切断した切断面を示しており、図２（ａ）がシールリングを示し、図２（ｂ）がスリンガ部材を示す。これらは環状であるが、図２においては、その上側部分のみを示している。

図２（ａ）に示すように、シールリング１２は、外方部材に内嵌され、断面Ｌ字状に形成された芯金１３と、この芯金１３に一体に加硫接着されたシール部材１４を有する。シール部材１４はゴムなどの弾性部材からなり、内側から順に、グリースリップ１４ａ、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃを有している。メインリップ１４ｂが本発明の第１のリップに相当し、サイドリップ１４ｃが本発明の第２のリップに相当する。本発明の軸受密封装置において、軸受空間側を内側（密封側ともいう）、反対側を外側（大気側ともいう）という。

グリースリップ１４ａは、主に軸受空間内部からのグリースの流出を防止する役割を担い、径方向内側かつ軸受空間内側に向かって斜めに延びている。一方、メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃは、主に外部から軸受空間内部への異物の流入を防止する役割を担っている。メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃは、途中で屈曲して、先端が径方向外側かつ軸受空間外側に向かって斜めに延びている。

図２（ａ）において、各リップの長さは、グリースリップ１４ａ、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃの順に長くなるように形成されている。なお、メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃのリップ長さはそれぞれ、屈曲した箇所から先端までの長さである。例えば、各リップの幅は、メインリップ１４ｂの方が、サイドリップ１４ｃよりも大きく（幅広）なっている。

図２（ｂ）に示すように、スリンガ部材１５は、内輪に外嵌され、断面Ｌ字状に形成されたスリンガ１６と、スリンガ１６に一体に接着された弾性部材１７とを有する。また、スリンガ１６は、内輪に嵌合されるスリーブ１６ａと、スリーブ１６ａから径方向外側に広がるフランジ１６ｂとを有する。スリンガ１６の材質は特に限定されないが、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系など）、マルテンサイト系ステンレス鋼鈑（ＳＵＳ４４０Ｃ系など）、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系など）などを用いることができ、これらをプレス加工にて形成される。これらの中でも、マルテンサイト系ステンレス鋼鈑が好ましく、耐食性の点から、熱処理したマルテンサイト系ステンレス鋼鈑がより好ましい。なお、シールリング１２の芯金１３も同様の材質を用いることができる。

次に、図３に軸受密封装置の拡大断面図を示す。軸受密封装置１１は外方部材（外輪）と内輪との間に装着される。軸受密封装置１１は、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃが所定の締め代をもってスリンガ１６に接触するように装着される。図３では、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃは所定の軸方向締め代をもってスリンガ１６のフランジ１６ｂに接触する。なお、図３において、変形前のメインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃをそれぞれ点線で示している。また、グリースリップ１４ａは所定の径方向締め代をもってスリンガ１６のスリーブ１６ａに接触する。

本発明では、スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の硬さＨＲＣ（ＪＩＳ Ｚ ２２４５）が１０より大きいことを特徴としている。図３では、例えば、スリンガ１６のフランジ部１６ｂの内側面の硬さＨＲＣが１０より大きくなっている。これらリップ１４ｂ、１４ｃが摺接する部分の硬さＨＲＣを１０より大きくすることで、リップ１４ｂ、１４ｃとスリンガ１６の接触部に硬質粒子が侵入して、スリンガ１６を攻撃するような場合であっても、スリンガ１６の摩耗速度を低下させることができる。なお、三元アブレシブ摩耗においては、スリンガ１６の摩耗速度がより支配的であることから、スリンガ１６の硬さＨＲＣを規定することで、接触部の摩耗速度を効果的に抑えることができる。その結果、実施例で示すように、泥水浸入試験において、泥水が浸入するまでの運転時間を長くすることができる。

スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の硬さＨＲＣは１５～７０が好ましい。具体的には、上記硬さＨＲＣは１５～４５であってもよく、１５～３０であってもよく。また、後述の実施例に示すように、硬さＨＲＣを増大させることで摩耗速度を一層抑えられる傾向があることから、その観点では上記硬さＨＲＣは５０～７０が好ましい。

スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の表面粗さは特に限定されないが、例えばＲａ０．０５～０．２０μｍである。

なお、スリンガ１６において、グリースリップ１４ａが摺接する部分の硬さＨＲＣについては、特に限定されないが、硬さＨＲＣ１０より大きいことが好ましく、また、メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分と同程度の硬さＨＲＣとしてもよい。

スリンガ１６において、硬さＨＲＣを所望の範囲にするための方法は特に限定されないが、例えば、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの各種熱処理を適用できる。上記硬さＨＲＣについては、少なくとも表面が所望の硬さであればよく、内部も所望の硬さであってもよい。

スリンガ１６の摩耗速度をより抑える観点から、図３に示すように、メインリップ１４ｂとサイドリップ１４ｃと相手部材であるスリンガ１６との間に形成される空間Ｓにグリースｇが封入されていることが好ましい。この空間Ｓは環状に形成される。これにより、接触部にグリースｇを供給しやすくなることから、スリンガ１６の摩耗速度を一層抑えることができる。空間Ｓにグリースを封入する方法としては、特に限定されず、例えば、メインリップ１４ｂの先端外側や、サイドリップ１４ｃの先端内側にグリースを塗布することなどが挙げられる。また、２つのリップの間にスポット状に塗布してもよい。

ここで、グリースｇをより長期に保持する（グリース漏れを抑制する）構成として図４を用いて説明する。図４は、スリンガの一例をスリーブ側から軸方向に沿って見た平面図である。スリンガにおいて、リップと摺接するスリンガの表面は、例えば研削などの加工によって凹凸が生じ、加工目が生じる場合がある。その場合、グリース保持の観点から、スリンガの回転方向と反対向きの加工目を形成することが好ましい。例えば図４において、スリンガ１６が反時計周り（回転方向Ｘ）に回転するとした場合、スリンガ１６のフランジ１６ｂの表面に、回転方向Ｘとは反対側に向かって外径側から内径側にかけて加工目１６ｃが形成される。図４では、スパイラル状に加工目１６ｃが形成されている。このように、スリンガ１６の回転方向に対して加工目が交差するように形成されるとよい。また、スリンガ１６において、フランジ１６ｂに限らず、スリーブ１６ａに上記のような加工目が形成されてもよい。なお、スリンガ１６が両方向に回転する場合、ここでは、主に回転する方向を回転方向とする。

また、図３に示すように、グリースリップ１４ａとメインリップ１４ｂとスリンガ１６との間に形成される空間にもグリースｇが封入されていてもよい。

空間Ｓに封入されるグリースｇの封入量は、グリースリップ１４ａとメインリップ１４ｂとスリンガ１６との間に形成される空間に封入されるグリースｇの封入量以上であることが好ましく、当該グリースｇの封入量よりも多くてもよい。

このように、リップ間に封入されるグリースｇには、例えば、軸受空間内の潤滑剤として封入されるグリースとは異なるグリースが用いられる。グリースｇは、基油と増ちょう剤を含み、必要に応じて、酸化防止剤や防錆剤などの添加剤を含む。グリースｇの混和ちょう度（ＪＩＳ Ｋ ２２２０）は、例えば２６５～３４０であり、２８０～３１０であってもよい。基油の４０℃における動粘度は、例えば１０ｍｍ^２／ｓ～１２０ｍｍ^２／ｓであり、グリースの自重による偏りを抑制し、グリースが全周においてリップ間でならされやすくするため、１００ｍｍ^２／ｓ以下が好ましく、５０ｍｍ^２／ｓ以下がより好ましく、３０ｍｍ^２／ｓ以下であってもよい。

また、各リップの初期の平均面圧は、適宜設定することができる。メインリップ１４ｂの初期の平均面圧は、特に限定されないが、例えば０．３０ＭＰａ～０．７５ＭＰａであり、０．５０ＭＰａ～０．７５ＭＰａであることが好ましい。また、サイドリップ１４ｃの初期の平均面圧は、例えば０．４０ＭＰａ～０．７０ＭＰａであり、０．４０ＭＰａ～０．６５ＭＰａであることが好ましい。

サイドリップ１４ｃの初期の平均面圧は、メインリップ１４ｂの初期の平均面圧よりも小さいことが好ましい。この関係にすることにより、サイドリップ１４ｃに比べてメインリップ１４ｂの摩耗が速くなるが、サイドリップ１４ｃが残存することから、これらリップ間に封入されたグリースｇを保持しやすくなる。

また、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂ、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは特に限定されないが、例えば０．１０ｍｍ～１．５ｍｍであり、０．３０ｍｍ～１．２ｍｍであってもよい。グリースｇの保持性の観点では、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂよりも大きいことが好ましい。この場合、例えば、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは０．６０ｍｍ～１．２ｍｍであり、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂは０．３０ｍｍ～０．８０ｍｍである。

グリースリップ１４ａの締め代Ｔ_ａ（図示省略）については、特に限定されないが、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂ、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃの両方よりも小さいことが好ましい。

シール部材１４の材質としては、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴムなどが用いられる。これらのゴムは、耐熱性の限界をこえて使用すると、熱劣化し、硬化して弾性が損なわれ、極端な場合はリップにクラックが生じ、シール性能が低下するおそれがある。このため、使用環境（温度）に応じて適宜選択することが好ましい。

本発明の軸受密封装置は、図３の構成に限定されるものではない。例えば、図３では、シール部材１４のグリースリップ１４ａを所定の径方向締め代をもってスリンガ１６に接触させる構成としたが、非接触の構成としてもよい。例えば、グリースリップ１４ａを、スリンガ１６のスリーブ１６ａと僅かな径方向隙間を介して対向するラビリンスシール構造としてもよい。この場合、シールトルクを低減して、車両の燃費向上などを図ることができる。

また、シール部材１４において、メインリップ１４ｂが、径方向内側かつ軸受空間外側に向かって延びるように形成されていてもよい。この場合、メインリップ１４ｂがスリンガ１６のスリーブ１６ａに摺接するようにしてもよい。

図３では、シール部材１４は３枚リップ構造としたが、４枚以上のリップ構造であってもよい。

図１では、ハブベアリング１の転動体７にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体７に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であってもよい。また、本発明の軸受密封装置が適用されるハブベアリングの構造は、図１の構造に限定されるものではない。

本発明の軸受密封装置は、ハブベアリングに限らず、例えば、自動車の差動歯車機構、ポンプ（ウォータポンプなど）の回転軸の軸受などにも使用することができる。

［試験例１］
図３に示した軸受密封装置と同様の形状の軸受密封装置を３種類準備した。３種類の軸受密封装置として、シールリングには同じものを用い、スリンガ部材にはスリンガの硬さが異なるものを用いた。シールリングのシール部材には、ニトリル（ＮＢＲ）ゴムを用いた。当該シールリングに、スリンガ部材を装着して、軸受密封装置を得た。

実施例１は、スリンガ（材質：ＳＵＳ４４０Ｃ）の硬さＨＲＣが１９であり、実施例２は、スリンガ（材質：ＳＵＳ４４０Ｃ）の硬さＨＲＣが６０であり、比較例１は、スリンガ（材質：ＳＵＳ４３０）の硬さＨＲＣが１０である。実施例２のスリンガは、実施例１のスリンガを熱処理したものである。なお、スリンガの表面粗さはＲａ０．１３とした。

この試験の初期（試験前）において、サイドリップの締め代は０．９０ｍｍ、メインリップの締め代は０．５０ｍｍ、グリースリップは非接触の形態とした。また、サイドリップの緊迫力は３．９３２Ｎ、メインリップの緊迫力は４．１６０Ｎであり、サイドリップの平均面圧は０．５５ＭＰａ、メインリップの平均面圧は０．６１ＭＰａであった。

図５に示す泥水浸入試験機を用いて、３種類の軸受密封装置による泥水浸入試験を実施した。図５に示すように、泥水中に半分浸漬された場合を想定して密封性試験を実施した。試験機２１は、回転軸２２と、回転軸２２と一体に回転する内輪２３と、固定輪である外輪２４と、内輪２３と外輪２４の間の空間を密封する軸受密封装置２５と、軸受密封装置２５の大気側に位置する収容室２６と、収容室２６の内部に貯留した泥水２７と、泥水２７を撹拌するプロペラ２８とを有する。図５に示すように、試験機２１は、軸受密封装置２５を泥水２７に半分浸漬させながら所定の回転速度で回転させる構成となっている。そして、軸受密封装置２５の寿命となった場合、内部に泥水が浸入し、密封側にある通電センサ２９により通電が検出される構成となっている。

試験は以下の条件で行い、泥水の浸入が検出されるまでの時間を測定した。
・回転速度：１１００ｒｐｍ
・軸偏心：０ｍｍ狙い
・泥水組成：関東ローム（ＪＩＳ Ｚ ８９０１、試験用粉体１の８種）、１０質量％
・グリース：（基油：鉱油（４０℃における動粘度９４．４ｍｍ^２／ｓ）、混和ちょう度２８９、ウレア系）
・グリース塗布量：サイドリップ０．１５ｇ、メインリップ０．１５ｇ

スリンガの硬さと泥水浸入までの運転時間の関係を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示すように、スリンガが硬くなるにつれて、泥水が浸入するまでの運転時間が長くなった。

続いて、スリンガの硬さと泥水浸入時の接触部の摩耗量の関係を図６（ｂ）に示す。また、泥水浸入時における接触部の顕微鏡画像と断面形状の一例を図７に示す。摩耗量は、図７の左列に示すように、シール（リップ）側では、試験前の断面形状で最も高い点から、泥水浸入時の断面形状で最も高い点までの水平距離として算出した。また、スリンガ側の摩耗量は、図７の右列に示すように、摩耗していない面から、最も凹んでいる点までの距離として算出した。接触部の摩耗量は、リップ側の摩耗量とスリンガ側の摩耗量の合計である。図６（ｂ）に示すように、スリンガの硬さが変わっても、泥水浸入時の摩耗量（特にメインリップの摩耗量）は、概ね同様であった。つまり、いずれの試験例においても、接触部（特にメインリップとの）が所定量摩耗した時点で泥水が浸入したといえる。

上記接触部の摩耗量を泥水浸入までの運転時間で割って、摩耗速度（μｍ／ｈ）を算出した。スリンガの硬さと接触部の摩耗速度の関係を図８（ａ）に示す。スリンガが硬くなるにつれて、接触部の摩耗速度（特にメインリップ側）が低減された。

次に、スリンガの硬さとスリンガの摩耗速度の関係を図８（ｂ）に示す。スリンガが硬くなるにつれて、スリンガの摩耗速度が低減された。具体的には、実施例１、２の軸受密封装置では、スリンガの摩耗速度が０．７μｍ／ｈ以下であった。接触部の摩耗速度が低減された原因は、主にスリンガの摩耗速度が低減されたためであるといえる。そのため、この試験では、スリンガを所定以上に硬くすることで、スリンガの摩耗速度が低減され、その結果、泥水が浸入するまでの運転時間を延長させることができた。

ここで、図９に、この試験で使用した軸受密封装置のシール部材の各リップの締め代と緊迫力との関係を示す。図９に示すように、締め代の増加に伴って緊迫力が大きくなる。リップの公差範囲は、例えば±０．１５ｍｍであるため、メインリップは少なくとも０．１５ｍｍの締め代を確保することが好ましい。例えば、サイドリップの締め代の上限値は、サイドリップの緊迫力が急上昇する手前の範囲にすることが好ましく、図９では１．３ｍｍ程度である。この場合について、各リップの緊迫力の好適な範囲を表１に示す。また、各リップの初期の平均面圧の好適な範囲を表２に示す。

［試験例２］
次に、メインリップとサイドリップとの間にグリースが保持されることについて評価した。

試験は、図５に示す泥水浸入試験機を用いて、以下の条件で行い、泥水の浸入が検出されるまでの時間を測定した。結果を表３に示す。
・シール部材：シールＡ（サイドリップのみ、メインリップとグリースリップを切除）
シールＢ（サイドリップとメインリップ、グリースリップは非接触）
・スリンガ：スリンガＡ（硬さＨＲＣ１９を使用）
スリンガＢ（硬さＨＲＣ６０を使用）
・回転速度：１１００ｒｐｍ
・軸偏心：０ｍｍ狙い
・泥水組成：関東ローム（ＪＩＳ Ｚ ８９０１、試験用粉体１の８種）、１０質量％
・グリース：（基油：鉱油（４０℃における動粘度９４．４ｍｍ^２／ｓ）、混和ちょう度２８９、ウレア系）
・グリース塗布量：サイドリップ０．１５ｇ、メインリップ０．１５ｇ

表３に示すように、シール部材にシールＢを用いた場合は、スリンガの摩耗速度が低減され、泥水が浸入するまでの運転時間が長くなった。具体的には、シールＢの運転時間は、シールＡより約２５倍長く、シールＢのスリンガの摩耗速度は、シールＡより大幅に遅くなった。シールＡの場合はリップ１枚のみであり、グリースを塗布しても、運転した際に、遠心力やグリースの自重により、接触部にグリースを長期保持することが困難である。一方、シールＢではリップ２枚で、サイドリップとメインリップの空間内にグリースが封鎖されることで、接触部にグリースを常に供給することが可能である。

このように、本実施例に係る軸受密封装置は、スリンガの摩耗速度を抑えることができ、耐三元アブレシブ摩耗性に優れ、泥水が浸入するまでの運転時間を大幅に延長でき、その結果、密封性を向上することができた。

本発明の軸受密封装置は、泥水などが浸入する環境下でも耐三元アブレシブ摩耗性に優れ、密封性能を向上できるので、グリースを軸受空間内に密封する密封型の転がり軸受の軸受密封装置として広く利用できる。

１ ハブベアリング（車両用軸受装置）
２ 外方部材（外輪）
３ 内方部材
４ ハブ輪
５ 内輪
６ セレーション
７ 転動体
８ 保持器
９ 軸受空間
１１ 軸受密封装置（インナー側）
１２ シールリング
１３ 芯金
１４ シール部材
１５ スリンガ部材
１６ スリンガ
１６ａ スリーブ
１６ｂ フランジ
１６ｃ 加工目
１７ 弾性部材
１８ 軸受密封装置（アウター側）
１９ 芯金
２０ シール部材
２０ａ～２０ｃ シールリップ
２１ 試験機
２２ 回転軸
２３ 内輪
２４ 外輪
２５ 軸受密封装置
２６ 収容室
２７ 泥水
２８ プロペラ
２９ 通電センサ
ｇ グリース

Claims (7)

1. 外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封する軸受密封装置において、
   前記軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材と金属製のスリンガとを備え、
   前記シール部材は、第１のリップと、該第１のリップよりも外側に設けられる第２のリップとを有し、各リップが所定の締め代をもって前記スリンガに接触し、前記スリンガにおいて前記第１のリップおよび前記第２のリップと摺接する部分の硬さＨＲＣが１０より大きいことを特徴とする軸受密封装置。
2. 前記第２のリップの初期の平均面圧は、前記第１のリップの初期の平均面圧よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の軸受密封装置。
3. 前記第２のリップの締め代は、前記第１のリップの締め代よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
4. 前記スリンガにおいて前記第１のリップおよび前記第２のリップと摺接する部分の硬さＨＲＣが１５～４５であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
5. 前記スリンガは、前記内輪に嵌合されるスリーブと、該スリーブから径方向外側に広がるフランジとを有し、前記第１のリップおよび前記第２のリップはそれぞれ、前記スリンガの前記フランジに摺接することを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
6. 前記第１のリップと前記第２のリップの間にグリースが封入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
7. 自動車の車輪を回転支持する車両用軸受装置であって、
   軸受空間を密封する軸受密封装置を有し、前記軸受密封装置が請求項１または請求項２記載の軸受密封装置であることを特徴とする車両用軸受装置。

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