JP4048906B2 - シールリング付転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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シールリング付転がり軸受ユニットの改良に関する。具体的には、シール性能、即ち、転動体を設置した内部空間内への泥水等の異物の侵入、並びに、この内部空間内に封入したグリースが外部に漏出するのを防止する性能を向上させると共に、低摩擦化、低摩耗化を図るものである。そして、燃費性能や加速性能を中心とする車両の走行性能を向上させると共に、上記転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図る事を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
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シールリングを組み込んで、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１９は、この様な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、車両の駆動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。
【０００３】
上記シールリング付転がり軸受ユニットは、外輪１と、ハブ２と、複数個の転動体３、３とから成る。このうちのハブ２は、ハブ本体４と内輪素子５とを組み合わせて成る。又、上記各転動体３、３は、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道６、６と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道７、７との間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。使用時、即ち車両の懸架装置に車輪を回転自在に支持する際には、上記外輪１を懸架装置を構成するナックル８に固定すると共に、上記ハブ本体４に設けた取付フランジ９に車輪を結合固定する。又、このハブ本体４の中心部に設けたスプライン孔１０に、等速ジョイント１１に付属のスプライン軸１２を係合させる。
【０００４】
上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットのうちで、上記各転動体３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各転動体３、３の転動面と、上記各外輪軌道６、６及び内輪軌道７、７との転がり接触部を潤滑する様にしている。又、上記外輪１の両端部内周面と、上記内輪素子５の内端部外周面及び上記ハブ本体４の中間部外周面との間には、それぞれシールリング１４ａ、１４ｂを設けて、上記内部空間１３の両端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記両シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中寄りとなる側を言う。これに対して、幅方向外寄りとなる側を外と言う。本明細書全体で同じ。）開口部を塞ぐシールリング１４ａは、図２０に示す様に構成している。このシールリング１４ａは、組み合わせシールリングと呼ばれるもので、芯金１５と、スリンガ１６と、シール材１７とから成る。このうちの芯金１５は、上記外輪１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１８と、この外径側円筒部１８の軸方向外端縁から直径方向内方に折れ曲がった外側円輪部１９を備えた、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、前記内輪素子５の端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２０と、この内径側円筒部２０の軸方向内端縁から直径方向外方に折れ曲がった内側円輪部２１とを備えた、断面Ｌ字形で円環状としている。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られて、３本のシールリップ２２〜２４を備え、上記芯金１５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ２３、２４の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させている。
【０００７】
一方、上記内部空間１３の外端側開口を塞ぐシールリング１４ｂは、図２１に示す様に、芯金２５とシール材２６とから成る。このシール材２６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、３本のシールリップ２７〜２９を備え、上記芯金２５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向外方に突出する状態で設けられたシールリップ２７の先端縁を、前記取付フランジ９の基端部内側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ２８、２９の先端縁を、この基端部内側面と前記ハブ本体４の中間部外周面との連続部乃至この中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。
【０００８】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様なシールリング１４ａ、１４ｂで塞ぐ事により、上記内部空間１３内に泥水等の異物が入り込む事を防止すると共に、この内部空間１３内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止する。尚、上記各シールリング１４ａ、１４ｂにそれぞれ複数本ずつ設けたシールリップ２２〜２４、２７〜２９のうち、最も外部空間（シールリング付転がり軸受ユニットの周囲に存在し、泥水や塵芥等の異物が存在する空間）側に位置するシールリップ２２、２７が、最も厳しい使用条件下に曝される。具体的には、これら各シールリップ２２、２７が、外部からの泥水等の異物に直接曝される為、相手面、即ち、スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面及び取付フランジ９の基端部内側面との摺接部の摺接状態が、最も厳しくなる。尚、この取付フランジ９を含むハブ２は、例えばＳ５３Ｃの如き機械構造用炭素鋼等の鋼材により造られている。
【０００９】
何れにしても、車輪を支持する為のシールリング付転がり軸受ユニットは、その使用状態に於いて、上記外部空間に存在する、泥水や、融雪剤等の塩分を含んだ塩水に曝される場合が多い。この為、上記シールリング付転がり軸受ユニットを構成するシールリング１４ａ、１４ｂには、耐泥塩水性、具体的には、耐摩耗性及び耐食性（防錆性）が要求される。即ち、上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットが、上記外部空間に泥水や塩水が存在する泥塩水環境下で使用される場合には、泥粒等の硬質粒子による研磨作用により、上記外部空間側に存在するシールリップ２２、２７と相手面との摺接部で、これらシールリップ２２、２７と相手面との摩耗が進行すると言った問題を生じる。
【００１０】
この様に、互いに摺接する軟質材であるゴム製のシールリップ２２、２７と、硬質材である鋼製のスリンガ１６或はハブ２との間に硬質粒子が介在する状態で、このスリンガ１６或はハブ２に生じる摩耗形態は、一般にアブレッシブ摩耗（或は３元アブレッシブ摩耗）と呼ばれている。この摩耗形態では、軟質材製のシールリップ２２、２７の表面部分に硬質粒子が食い込む様にして保持され、このシールリップ２２、２７の表面部分に保持された硬質粒子が、硬質材製の上記スリンガ１６或はハブ２を摩耗させる。この為、軟らかいゴム製のシールリップ２２、２７が摩耗するだけでなく、硬いスリンガ１６及びハブ２も摩耗する。泥塩水環境下での、シールリング付転がり軸受ユニットの摩耗形態は、上述の様なアブレッシブ摩耗であり、条件によっては、上記スリンガ１６及びハブ２側の摩耗量が、シールリップ２２、２７側の摩耗量と同等か、それ以上になる。
【００１１】
何れにしても、シールリップ２２、２７の先端縁部及びこの先端縁部が摺接する相手面が摩耗すると、これら各シールリップ２２、２７の締め代（自由状態からの弾性変形量）が減少し、摺接部の面圧が低下する為、これら各シールリップ２２、２７による密封性能が低下する。この様に、摩耗により密封性能が低下した場合でも必要とする密封性能を確保すべく、上記各シールリップ２２、２７の初期締め代を大きくすると、これら各シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との摩擦に基づく回転抵抗（トルク）が増加し、発熱やエネルギ損失の増大を招いてしまう。しかも、上記締め代を大きくすると、上記各シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との接触圧の増大に基づき、摩耗量の更なる増大や、これら各シールリップ２２、２７のへたりを生じ易くなる等、これら各シールリップ２２、２７の耐久性が悪化すると言った悪循環を生じる。逆に、上記摩擦に基づく回転抵抗や摩耗を減らすべく、上記各シールリップ２２、２７の締め代を小さくすると、これら各シールリップ２２、２７による密封性能が低下する。
【００１２】
この様な問題を解決すべく従来から、特許文献１〜３に記載された様な構造が考えられている。このうちの特許文献１に記載された従来構造は、組み合わせシールリングのスリンガの外周縁部と芯金の一部とを近接対向させて当該部分にラビリンスシールを設けている。又、特許文献２に記載された従来構造は、組み合わせシールリングの一部にラビリンスシール及びインペラ若しくは羽根状突起を形成して、この組み合わせシールリング内に入り込もうとする泥塩水等の異物を吹き飛ばすものである。更に、特許文献３に記載された従来構造は、組み合わせシールリングを構成する各シールリングにそれぞれ２本ずつ、合計４本設けたシールリップの先端縁を、相手シールリングの芯金に摺接させたものである。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−２８３２６１号公報
【特許文献２】
実開平３−８６２５０号公報
【特許文献３】
実開平２−１２７８５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１〜３に記載された従来構造の場合、回転抵抗の増大を抑えつつ、長期間に亙って十分なシール性能を発揮させる事が難しい。
先ず、特許文献１、２に記載された従来構造の場合には、車両の停止状態ではスリンガ、インペラ、羽根状突起の回転に伴うエアカーテンが惹起されず、ラビリンスシール部分のシール性能が不十分になる。又、ラビリンス隙間は小さい程シール効果が高いが、組み合わせシールリングを構成するシールリング及びスリンガの寸法精度や、この組み合わせシールリングを組み付ける転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２（図１９）との中心軸同士のずれを考慮した場合、上記ラビリンス隙間をあまり小さく設定できない。従って、ラビリンスシールを設けたとしても、泥塩水がシールリップと相手面との摺接部に侵入する事を必ずしも十分に防止できない。
【００１５】
又、特許文献３に記載された従来構造の場合には、シールリップの数が増える分、シール性能は確実に向上するものの、当然、摩擦トルクが増大する。摩擦トルクの増大は、上記ハブ２の回転抵抗の増大に結び付き、シールリング付転がり軸受ユニットを搭載した車両の、加速性能、燃費性能を中心とする性能に悪影響を及ぼす為、好ましくない。
【００１６】
ところで、一般的に、シールリップの先端縁と相手面との摺動部に泥塩水が付着するのは、降雪地や海岸地帯等で使用される、一部の車両に装着したシールリング付転がり軸受ユニットの場合である。従って、この一部の車両の転がり軸受ユニットにのみ、優れたシール性を有する代わりに摺動抵抗が大きなシールリングを組み付ける事も考えられる。この場合には、残りの車両の転がり軸受ユニットには、シール性が多少劣る代わりに摺動抵抗が小さいシールリングを組み付けて、当該車両の加速性能、燃費性能を中心とする性能向上を図れる。但し、この様な事は、車両の製造作業を著しく面倒にするだけでなく、車両を製造する段階でその使用状態を把握できない事から、現実的ではない。
本発明は、この様な事情に鑑みて、初期状態での摩擦トルクの増大を抑えつつ、泥塩水に曝される様な厳しい条件下で使用される場合でも良好なシール性能を得られるシールリング付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールリング付転がり軸受ユニットは、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、内周面に外輪軌道を有し使用時にも回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に回転するハブと、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪の内周面と上記ハブの外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備える。
【００１８】
特に、本発明の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、弾性材により全体を円環状に造られて、先端縁を相手面に全周に亙り摺接させるシールリップを備える。又、このシールリップは、その先端縁部に設けられて相手面と全周に亙って摺接する主シール部に加え、この主シール部よりも上記シールリップの基端寄り部分に設けられて、少なくとも未使用状態で上記相手面に対し近接対向する副シール部を備える。又、上記外輪と上記ハブとの間で上記シールリングよりも外部空間寄り部分にラビリンスシールを設けている。このラビリンスシールは、上記ハブを構成するハブ本体の外周面に設けた取付フランジの側面に形成された庇部の内周面と上記外輪の端部外周面との間に存在する隙間である。更に、これら庇部の内周面と上記外輪の端部外周面とが、この外輪に対する上記ハブ本体の揺動中心をその中心とする部分球状曲面又はこの部分球状曲面に接する部分円すい状曲面である。
【００１９】
【作用】
前述の様に構成する本発明のシールリング付転がり軸受ユニットは、次の様に作用するので、摩擦抵抗の増大を抑えつつ、良好なシール性能の確保と耐久性向上とを図れる。以下、その理由に就いて説明する。
本発明のシールリング付転がり軸受ユニットの場合、使用開始直後の状態では、シールリップに設けた主シール部と副シール部とのうちの主シール部のみが、金属製の相手面と摺接する。この状態では、上記シールリップに関する摺接部は、上記主シール部の１個所のみである為、摩擦抵抗を低く抑えて、上記シールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクが増大するのを抑えられる。しかも、次述する様に、上記主シール部に関する摺接部が摩耗した場合には、上記副シール部がシール性の確保に寄与するので、上記主シール部に関する締め代を、摩耗時の事を考慮して大きめに設定する必要はない。この為、上記主シール部と相手面との摺接部の面圧を低減して、上記摩擦抵抗をより一層低減できる。更には、副シール部を設けたシールリップに関するシール性能を、この副シール部の存在に基づいて確保できる。この為、この副シール部を設けたシールリップ以外のシールリップの数を減らしたり、その締め代を低減する事が可能となり、摩擦部分を減らしたり、摩擦力を低く抑える事により、更なる摩擦抵抗の低減を図れる。
【００２０】
上記相手面と副シール部とは、上記主シール部が泥塩水環境に曝される事で、これら相手面と主シール部とが摩耗し、この主シール部の締め代が低下した状態で、始めて摺接する。即ち、この主シール部と相手面との摺接部が泥塩水環境に曝されると、前述の様なアブレッシブ摩耗に基づき、上記主シール部と相手面とが摩耗して、この主シール部に関する締め代が低下しつつ、上記シールリップが、その先端部を上記相手面に近づける方向に変位する。
そして、上記主シール部及び相手面の摩耗が或る程度進行した状態で、この主シール部だけでなく副シール部も相手面に摺接し始める。この様に副シール部と相手面とが摺接し始めた状態で、これら副シール部及び相手面は、何れも摩耗していない。即ち、この状態では、副シール部はシールリップを形成した直後のままの形状（性状）であり、相手面は加工直後の平滑面のままである。従って、新たに摺接し始めた、上記副シール部と相手面との摺接状態は良好であり、当該部分のシール性能が良好になって、それ以上の泥塩水侵入を阻止する。
更に、車両の走行時に加わるモーメント荷重により外輪の中心軸とハブ本体の中心軸とが不一致になった場合でも、庇部の内周面とこの外輪の端部外周面との距離であるラビリンスシールの隙間厚さが変化しない。この為、この隙間厚さを十分に小さくして、このラビリンスシールのシール性能を良好にできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に関する参考例の第１例を示している。尚、本参考例の特徴は、複数の転動体３、３を設けた内部空間１３（図１９参照）の内端開口部を塞ぐシールリング１４ａを構成するシールリップ２２ａの形状を工夫する事により、このシールリップ２２ａによるシール性並びにこのシールリップ２２ａの耐久性の向上を図る点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図２０に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分、並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２２】
組み合わせシールリングであるシールリング１４ａを構成するシール材１７には、３本のシールリップ２２ａ、２３、２４を設け、これら各シールリップ２２ａ、２３、２４の先端縁部を、スリンガ１６に摺接させている。これら各シールリップ２２ａ、２３、２４のうち、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ａの先端部に、主シール部３０と副シール部３１とを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３０と上記スリンガ１６とが何れも摩耗していない状態で、この主シール部３０の先端縁を、このスリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させると共に、上記副シール部３１の先端縁をこの内側円輪部２１の外側面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。言い換えれば、新品時の状態では、上記副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とは非接触である。
【００２３】
上述の様に構成する本参考例のシールリング１４ａの場合、使用開始直後の状態では、図１（Ａ）に示す様に、上記シールリップ２２ａに設けた上記主シール部３０と副シール部３１とのうちの主シール部３０のみが、金属製の相手面である、上記内側円輪部２１の外側面と摺接する。言い換えれば、上記副シール部３１の先端縁は、この外側面とは擦れ合わない。この様に、使用開始直後の状態では、上記シールリップ２２ａに関する摺接部は、上記主シール部３０の１個所のみである。この為、摩擦抵抗を低く抑えて、上記シールリング１４ａを組み込んだ、例えば前述の図１９に示す様なシールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクが増大する事を抑えられる。
【００２４】
しかも本参考例の場合には、上記主シール部３０に関する締め代を、摩耗時の事を考慮して大きめに設定する必要はない。この理由は、図１（Ｂ）に示す様に、上記主シール部３０に関する摺接部、即ち、この主シール部３０の先端縁とこの先端縁が対向する上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗した場合には、上記副シール部３１がシール性の確保に寄与する為である。即ち、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摩耗時には、上記副シール部３１が、上記シールリング１４ａとしてのシール性能を確保する。従って、上記主シール部３０に関する締め代を、上記摩耗時にもこの主シール部３０のみで必要とするシール性能を確保できる程に大きくする必要はない。従って、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の面圧を低減して、上記摩擦抵抗をより一層低減できる。
【００２５】
更には、上記副シール部３１を設けた上記シールリップ２２ａに関するシール性能を、この副シール部３１の存在に基づいて確保できる。この為、この副シール部３１を設けたシールリップ２２ａ以外のシールリップ２３、２４の締め代を低減する事が可能となる。そして、これら各シールリップ２３、２４の締め代を低減した場合には、これら各シールリップ２３、２４と前記スリンガ１６との摺接部の面圧低減により、これら各摺接部での摩擦抵抗を低減して、上記シールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクのより一層の低減を図れる。
【００２６】
上述の様に構成する本参考例のシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、泥塩水に曝される厳しい条件下で使用すると、上記主シール部３０の先端部及び上記内側円輪部２１の外側面が次第に摩耗し、この主シール部３０の締め代が次第に低下する。そして、この主シール部３０の締め代が或る程度低下した状態で、図１（Ｂ）に示す様に、上記副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とが摺接し始める。即ち、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部が泥塩水環境に曝されると、前述の様なアブレッシブ摩耗に基づき、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗して、この主シール部３０に関する締め代が低下しつつ、上記シールリップ２２ａが自身の弾性に基づき、その先端部を上記内側円輪部２１の外側面に近づける方向（図１の時計方向）に変位する。
【００２７】
そして、上記主シール部３０及び上記内側円輪部２１の外側面の摩耗が或る程度進行した状態で、図１（Ｂ）に示す様に、上記主シール部３０だけでなく、上記副シール部３１も、上記内側円輪部２１の外側面に摺接し始める。即ち、上記主シール部３０の摩耗が進行すると、上記シールリップ２２ａの先端部は、上記主シール部３０と上記副シール部３１との２個所位置で、上記内側円輪部２１の外側面と摺接する。
【００２８】
この様に副シール部３１と内側円輪部２１の外側面とが摺接し始めた状態で、これら副シール部３１の先端縁及び内側円輪部２１の外側面のうちでこの先端縁と摺接する部分は、何れも摩耗していない。即ち、この状態では、上記副シール部３１の先端縁は、ゴムにより上記シールリップ２２ａを形成した直後のままの形状（性状）であり、上記内側円輪部２１の外側面は加工直後の平滑面のままである。従って、新たに摺接し始めた、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接状態は良好であり、当該部分のシール性能が良好になって、それ以上の泥塩水侵入を阻止する。しかも、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部に達する異物は、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面と摺接部を通過した、少量の異物のみである。従って、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部に入り込む異物は極少量であるだけでなく、この摺接部の摩耗の進行は遅いものとなる。この結果、長期間に亙って良好なシール性能を維持できる。
【００２９】
次に、図２は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ｂの先端部に、主シール部３０と２本の副シール部３１、３１ａとを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３０とスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面とが何れも摩耗していない状態で、この主シール部３０の先端縁を、この内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させると共に、上記両副シール部３１、３１ａの先端縁をこの内側円輪部２１の外側面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。この状態では、外径寄りの副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との間の隙間の幅寸法が、内径寄りの副シール部３１ａの先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との間の隙間の幅寸法よりも小さくなる。
【００３０】
上述の様に構成する本参考例の場合、使用に伴って上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗すると、先ず、外径側の副シール部３１とこの内側円輪部２１の外側面とが摺接する。そして、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の摩耗が更に進み、上記外径側の副シール部３１とこの内側円輪部２１の外側面との摺接部も摩耗すると、図２（Ｂ）に示す様に、内径側の副シール部３１ａも、上記内側円輪部２１の外側面と摺接し始める。この結果、前述した参考例の第１例の場合に比べて、より長期間に亙って十分なシール性を確保できる。その他の構成及び作用は、上記参考例の第１例の場合と同様である。
【００３１】
次に、図３は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例の場合には、前述の図１に示した参考例の第１例の場合と同様に、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ａの先端部に、主シール部３０と副シール部３１とを設けている。更に本参考例の場合には、中間部に、軸方向内方に突出する状態で形成されたシールリップ２３ａにも、主シール部３２と副シール部３３とを設けている。即ち、このシールリップ２３ａの内周面の先端部に主シール部３２を、この内周面でこの主シール部３２よりも少し基端寄り部分に副シール部３３を、それぞれ形成している。そして、新品の状態で、上記主シール部３２の先端縁をスリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に摺接させ、副シール部３３の先端縁をこの内径側円筒部２０の外周面に、微小隙間を介して近接対向させている。
【００３２】
この様に構成する本参考例の場合、長期間に亙る使用に伴って上記外径側のシールリップ２２ａを異物が通過する様になり、上記中間のシールリップ２３ａの主シール部３２と上記内径側円筒部２０の外周面との摺接部が摩耗すると、このシールリップ２３ａの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面とが摺接し始める。この結果、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を、上記参考例の第１例の場合よりも、更に長期間に亙って確保できる。その他の構成及び作用は、この参考例の第１例の場合と同様である。
【００３３】
次に、図４は、本発明に関する参考例の第４例を示している。本参考例の場合には、中間部に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２３ｂの先端部に、主シール部３２と２本の副シール部３３、３３ａとを、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３２とスリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面とが何れも摩耗していない状態で、上記主シール部３２の先端縁を、この内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させると共に、上記副シール部３３、３３ａの先端縁をこの内径側円筒部２０の外周面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。この状態では、上記主シール３２寄りの副シール部３３の先端縁と上記内径円筒部２０の外周面との間の隙間の幅寸法が、上記主シール３２から遠い側の副シール部３３ａの先端縁と上記内径円筒部２０の外周面との間の隙間の幅寸法よりも小さくなる。
【００３４】
上述の様に構成する本参考例の場合、使用に伴って上記主シール部３２の先端縁と上記内径円筒部２０の外周面とが摩耗すると、先ず、この主シール部３２寄りの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面とが摺接する。そして、上記主シール部３２の先端縁とこの内径側円筒部２０の外周面との摺接部の摩耗が更に進み、上記主シール部３２寄りの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面との摺接部も摩耗すると、上記主シール部３２から遠い側の副シール部３３ａも、上記内径側円筒部２０の外周面と摺接し始める。この結果、上述した参考例の第３例の場合に比べて、より長期間に亙って十分なシール性を確保できる。その他の構成及び作用は、上述した参考例の第３例の場合と同様である。
【００３５】
次に、図５は、本発明に関する参考例の第５例を示している。本参考例の場合には、前述の図１に示した参考例の第１例の構造から、中間のシールリップ２３（図１参照）を省略している。そして、このシールリップ２３を省略した分、シールリング１４ａ全体としての摺動抵抗を低減し、このシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受の回転抵抗の低減を可能にしている。本参考例の場合、外径寄りのシールリップ２２ａに主シール部３０と副シール部３１とを設ける事により、このシールリップ２２ａのシール性能を向上させているので、上記中間のシールリップ２３を省略しても、上記シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保できる。その他の構成及び作用は、上記参考例の第１例の場合と同様である。
【００３６】
次に、図６は、本発明に関する参考例の第６例を示している。本参考例の場合には、前述の図２に示した参考例の第２例の構造から、中間のシールリップ２３（図２参照）を省略して、シールリング付転がり軸受の回転抵抗の低減を可能にしている。本参考例の場合、外径寄りのシールリップ２２ｂに主シール部３０と２本の副シール部３１、３１ａとを設ける事により、このシールリップ２２ｂのシール性能を向上させているので、上記中間のシールリップ２３を省略しても、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保できる。その他の構成及び作用は、上記参考例の第２例の場合と同様である。
【００３７】
次に、図７は、本発明に関する参考例の第７例を示している。本参考例の場合には、シールリング１４ａを構成するスリンガ１６ａの外径側半部を、外周縁に向う程軸方向に関して芯金１５に近づく方向に傾斜した傾斜部３４としている。そして、シール材１７に設けた３本のシールリップ２２ａ、２３、２４のうち、最も外径寄りのシールリップ２２ａの先端部を、上記傾斜部３４の外側面（内周面）に摺接させている。
【００３８】
この傾斜部３４は、部分球面状或は部分円すい状に形成している。部分球面状とする場合、好ましくは、上記シールリング１４ａが組み付けられる転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２との揺動変位の中心（図１９参照）をその中心とする半径Ｒの部分球面とする。又、部分円すい状とする場合、好ましくは、この部分球面の中央部に関する接線で、上記外輪１及びハブ２の中心軸に対し角度αだけ傾斜した直線をその母線とする形状とする。
【００３９】
この様な傾斜部３４に上記シールリップ２２ａの先端部を摺接させると、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが相対的に傾斜して互いに不一致になった場合でも、上記シールリップ２２ａの締め代（弾性変形量）が変化しない。これに対して、上記傾斜部３４を設けない従来構造の場合には、上記両中心軸同士が相対的に傾斜すると、周方向に関して、シールリップの締め代が大きくなる部分と小さくなる部分とが発生する。この為、この締め代が小さい部分でも必要とするシール性能を確保できる様に、上記両中心軸が傾斜していない（一致している）状態での締め代を大きめに設定する必要があった。これに対して、本参考例の構造を採用すれば、上記両中心軸同士が傾斜した場合の締め代の変化をなくすか僅少に抑えられる為、上記締め代を過大にしなくても、上記両中心軸が不一致になった状態でのシール性能を確保できる。この様に締め代を過大にする必要がなくなる事は、上記シールリップ２２ａに関する摺接部の摺動抵抗の低減による、シール付転がり軸受ユニットの回転抵抗の低減に寄与する。
上記傾斜部３４を設けた点以外の構成及び作用は、前述の図１に示した参考例の第１例の場合と同様である。尚、本参考例の様に、傾斜部３４を設けたスリンガ１６ａと、前述の図２〜６に示した参考例の第２〜６例の構造とを組み合わせる事もできる。
【００４０】
次に、図８は、本発明に関する参考例の第８例を示している。本参考例の場合には、組み合わせシールリングを、それぞれにシール材３５ａ、３５ｂを添着した芯金３６ａ、３６ｂを組み合わせて構成している。そして、各シール材３５ａ、３５ｂに、１本乃至２本設けたシールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃの先端部を、相手芯金３６ａ、３６ｂの一部に摺接させている。本参考例の場合、これら各シールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃに、それぞれ主シール部３８ａ、３８ｂ、３８ｃと副シール部３９ａ、３９ｂ、３９ｃを設けている。これら主シール部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び副シール部３９ａ、３９ｂ、３９ｃの機能は、先に述べた各参考例の場合と同様である。この様な構造を有する本参考例は、各芯金３６ａ、３６ｂにそれぞれシール材３５ａ、３５ｂを、加硫成形により添着する必要がある為、多少コストは嵩むが、高度のシール性を非常に長期間に亙って維持できる。
【００４１】
次に、図９は、本発明に関する参考例の第９例を示している。本参考例の場合には、上述した参考例の第８例の構造から、最も内径寄りのシールリップ３７ｃ（図８参照）を省略し、残りのシールリップ３７ａ、３７ｂを、スリンガ４０に摺接させている。この様な本参考例の場合、上記シールリップ３７ｃを省略した事で、シール性能は上記参考例の第８例に比べて若干劣るが、コスト並びに摺動抵抗の低減を図れる。その他の構成及び作用は、上記参考例の第８例の場合と同様である。
【００４２】
次に、図１０は、本発明に関する参考例の第１０例を示している。本参考例の場合にも、上述した参考例の第８例の場合と同様に、組み合わせシールリングを、それぞれにシール材３５ａ、３５ｂを添着した芯金３６ａ、３６ｂを組み合わせて構成している。特に、本参考例の場合には、外径側の芯金３６ｂの内径側半部に、内周縁に向かう程他の芯金３６ａの円輪部に向かう方向に傾斜した、傾斜部４１を形成している。この傾斜部４１は、前述の図７に示した参考例の第７例の傾斜部３４と同様に、シールリング１４ａが組み付けられる転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２との揺動変位の中心（図１９参照）をその中心とする半径Ｒの部分球状としている。
【００４３】
本参考例の場合、この様な傾斜部４１の内側面（外周面）に、３本のシールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃのうちの中間のシールリップ３７ｂの先端部を、全周に亙って摺接させている。従って、このシールリップ３７ｂに関する締め代は、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが不一致になった場合でも変化しない。従って、他の２本のシールリップ３７ａ、３７ｃの締め代変化に伴うシール性低下を、上記中間のシールリップ３７ｂが補償して、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保する。従って、上記中心軸同士のずれを考慮して、上記各シールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃの締め代を過大に設定する必要がなく、上記シールリング１４ａの摺動抵抗の低減を図れる。尚、上記傾斜部４１は、上記半径Ｒの円弧に接する直線を母線とする部分円すい状としても良い。その他の構成及び作用は、前述の図８に示した参考例の第８例と同様である。
【００４４】
次に、図１１は、本発明に関する参考例の第１１例を示している。本参考例の場合には、上述した参考例の第１０例の構造から、最も内径寄りのシールリップ３７ｃ（図１０参照）を省略し、残りのシールリップ３７ａ、３７ｂを、スリンガ４０ａに摺接させている。そして、このスリンガ４０ａの内径寄り半部に、上述した参考例の第１０例と同様の傾斜部４１を形成している。この様な本参考例の場合、上記シールリップ３７ｃを省略した事で、シール性能は上記参考例の第１０例に比べて若干劣るが、コスト並びに摺動抵抗の低減を図れる。その他の構成及び作用は、上記参考例の第１０例の場合と同様である。
【００４５】
次に、図１２は、本発明に関する参考例の第１２例を示している。本参考例の構造は、１対のシールリング４２、４３を組み合わせて成る。これら両シールリング４２、４３のうち、一方（図１２の左方）のシールリング４２は、外周縁を外径側部材の内周面に係止した状態で、内周縁部に設けたシールリップ４４を内径側部材の外周面に摺接させる。これに対して、他方（図１２の右方）のシールリング４３は、内周縁を内径側部材の内周面に係止した状態で、外周縁部に設けたシールリップ４５を外径側部材の内周面に摺接させる。更に、上記一方のシールリング４２の側面から上記他方のシールリング４３に向けて延出したシールリップ４６の先端縁を、この他方のシールリング４３を構成する芯金４７の側面に、全周に亙って摺接させている。この様な基本構成を有する本参考例の場合は、この芯金４７と摺接するシールリップ４６の先端部に、主シール部４８と副シール部４９とを設けている。この様な本参考例の場合も、上記シールリップ４６に関する摺接部のシール性能を長期間に亙って十分に確保できる。
【００４６】
次に、図１３は、本発明に関する参考例の第１３例を示している。先に述べた参考例の第１〜１２例が、何れも転動体３を設置した内部空間１３の内端開口部を塞ぐシールリングに関する構造であるのに対して、本参考例の場合には、上記内部空間１３の外端（図１３の左端）開口部を塞ぐシールリング１４ｂに関するものである。この為に本参考例の場合には、このシールリング１４ｂを構成するシール材２６に設けた３本のシールリップ２７ａ、２８ａ、２９のうち、最も上記内部空間１３寄りのシールリップ２９を除く、残り２本のシールリップ２７ａ、２８ａに、それぞれ主シール部５０ａ、５０ｂと副シール部５１ａ、５１ｂとを設けている。
【００４７】
上記シールリング１４ｂの新品時の状態では、これら主シール部５０ａ、５０ｂと副シール部５１ａ、５１ｂとのうちの主シールリップ５０ａ、５０ｂの先端縁が、それぞれハブ本体４の表面に、全周に亙って摺接する。又、この状態で上記各副シールリップ５１ａ、５１ｂの先端縁は、ハブ本体４の表面に、微小隙間を介して対向する。これに対して、上記各主シールリップ５０ａ、５０ｂに関する摺接部で摩耗が進行すると、上記各副シール部５１ａ、５１ｂが、上記ハブ本体４の表面に摺接する。尚、本参考例の場合も、上記各シールリップ２７ａ、２８ａに設ける副シール部の数を複数としても良い。更には、上記内部空間１３寄りのシールリップ２９にも副シール部を設けたり、最も外寄りのシールリップ２７ａにのみ、或は、中間のシールリップ２８ａにのみ、副シール部を設ける事もできる。
【００４８】
次に、図１４は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合には、上述した参考例の第１３例から中間のシールリップ２８ａ（図１３参照）を省略すると共に、外輪１とハブ本体４との間でシールリング１４ｂよりも外部空間寄り部分に、ラビリンスシール５２を設けている。このラビリンスシール５２を設ける為に本例の場合には、上記ハブ本体４の外周面に形成された取付フランジ９の内側面に庇部５３を、全周に亙って形成している。そして、この庇部５３の内周面と上記外輪１の外端部外周面とを近接対向させて、これら両周面同士の間の隙間を、上記ラビリンスシール５２としている。
【００４９】
更に本例の場合には、上記庇部５３の内周面と上記外輪１の端部外周面とを、このうちの外輪１に対する上記ハブ本体４の揺動中心をその中心とする、曲率半径がＲである部分球状曲面又はこの部分球状曲面に接する部分円すい状曲面としている。この構成により、上記ラビリンスシール５２の隙間厚さｔを十分に小さくしている。即ち、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ本体４の中心軸とが不一致になった場合でも、上記庇部５３の内周面と上記外輪１の端部外周面との距離である上記ラビリンスシール５２の隙間厚さｔが変化しない様にして、この隙間厚さｔを十分に小さくする事を可能にし、上記ラビリンスシール５２のシール性能を良好にしている。本例の場合、この様なラビリンスシール５２の存在に基づき、低廉化と摺動抵抗の低減とを目的として上記シールリング１４ｂの中間のシールリップ２８ａを省略しても、必要とするシール性能を十分に確保できる様にしている。但し、中間のシールリップ２８ａを設ければ（図１３の構造に図１４のラビリンスシール５２を設ければ）、より良好なシール性能をより長期間に亙って維持できる。
【００５０】
尚、上述した各参考例及び本発明の実施の形態の１例では、各シールリップに設ける副シール部の数を多くても１乃至２としているが、１本のシールリップに設ける副シール部の数を３以上とする事もできる。そして、この副シール部の数を増やせば、当該シールリップによるシール性能を更に向上させる事ができる。要するに、上記副シール部の数は、シールリング内部のスペースや、要求されるシール性能を考慮して決定する。又、副シール部を何れのシールリップに就いていくつ設けるかに就いても、シールリング内部のスペースや、要求されるシール性能を考慮して決定すれば良く、図示の構造に限定されるものではない。
【００５１】
又、最も内部空間１３側に位置するシールリップ（例えば、図１のシールリップ２４、図１４のシールリップ２９）の向きは、特に問わない。但し、例えば図１に示す様に、先端縁に向かう程上記内部空間１３から離れる方向に傾斜させれば、上記内部空間１３内に存在するグリースが、他のシールリップの先端縁と相手面との摺接部に微量ずつ供給され易くなる。この為、これら各摺接部の摩擦を低減して、各シールリップの耐摩耗性や低トルク性が向上する。更に、上記最も内部空間１３側に存在するシールリップ（グリースリップ）の締め代を、ほぼゼロに設定して、このシールリップの先端縁と相手面との接触圧力を低減する事により、必要とするシール性を維持しつつ、シールトルクを効果的に低減する事もできる。又、本発明の効果を得る面からは、シール材に用いられるゴム材料の種類は問わない。例えば、シールリング付転がり軸受ユニット部分での放電を緩和してラジオノイズを防止する面から、導電性ゴム材料を使用する事もできる。
【００５２】
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、図１９に示す様な、ハブ本体４に直接内輪軌道７を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１５に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、図１６〜１７に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。又、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１８に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる（尚、図１８に示した構造は、外輪がハブとして回転する為、本発明をそのまま適用する事はできない）。勿論、第１世代、第３世代のハブユニットで転動体を玉から円すいころに変えた構造にも、本発明は適用可能である。更には、車両用以外のシール付転がり軸受ユニットでも、例えば鉄道車両や建設機械等の回転支持部の様に、泥塩水環境下等で、アブレッシブ摩耗によるシール性能の低下が懸念される用途であれば、本発明を適用して上述した様な作用・効果を得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のシールリング付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用して、シールリップの先端部と相手面との摺接部で生じる摩耗に基づくシール性能の劣化を防止できる。この為、上記シールリップの初期締め代を過大にする必要をなくして、燃費性能や加速性能を中心とする車両の走行性能を向上させると共に、上記シールリング付転がり軸受ユニットの耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例の第１例を示しており、（Ａ）は新品時の状態を、（Ｂ）は摩耗が進行した状態をそれぞれ示す、図２１と同様の断面図。
【図２】 同第２例を示す、図１と同様の断面図。
【図３】 同第３例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図４】 同第４例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図５】 同第５例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図６】 同第６例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図７】 同第７例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図８】 同第８例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図９】 同第９例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１０】 同第１０例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１１】 同第１１例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１２】 同第１２例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１３】 同第１３例を示す、図２１と同様の断面図。
【図１４】 本発明の実施の形態の１例を示す、図２１と同様の断面図。
【図１５】 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第２例を示す断面図。
【図１６】 同第３例を示す断面図。
【図１７】 同第４例を示す断面図。
【図１８】 転動体に円すいころを用いたハブユニットを説明する為の断面図。
【図１９】 従来構造の１例で、且つ、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第１例を示す断面図。
【図２０】 図１９のＡ部に組み付けているシールリングの部分拡大断面図。
【図２１】 同Ｂ部に組み付けているシールリングの部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４ ハブ本体
５ 内輪素子
６ 外輪軌道
７ 内輪軌道
８ ナックル
９ 取付フランジ
１０ スプライン孔
１１ 等速ジョイント
１２ スプライン軸
１３ 内部空間
１４ａ、１４ｂ シールリング
１５ 芯金
１６、１６ａ スリンガ
１７ シール材
１８ 外径側円筒部
１９ 外側円輪部
２０ 内径側円筒部
２１ 内側円輪部
２２、２２ａ、２２ｂ シールリップ
２３、２３ａ、２３ｂ シールリップ
２４ シールリップ
２５ 芯金
２６ シール材
２７、２７ａ シールリップ
２８、２８ａ シールリップ
２９ シールリップ
３０ 主シール部
３１、３１ａ 副シール部
３２ 主シール部
３３ 副シール部
３４ 傾斜部
３５ａ、３５ｂ シール材
３６ａ、３６ｂ 芯金
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ シールリップ
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ 主シール部
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 副シール部
４０、４０ａ スリンガ
４１ 傾斜部
４２ シールリング
４３ シールリング
４４ シールリップ
４５ シールリップ
４６ シールリップ
４７ 芯金
４８ 主シール部
４９ 副シール部
５０ａ、５０ｂ 主シール部
５１ａ、５１ｂ 副シール部
５２ ラビリンスシール
５３ 庇部

Claims (4)

1. 内周面に外輪軌道を有し使用時にも回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に回転するハブと、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪の内周面と上記ハブの外周面との間に存在する空間の端部開口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、弾性材により全体を円環状に造られて、先端縁を相手面に全周に亙り摺接させるシールリップを備え、このシールリップは、その先端縁部に設けられて相手面と全周に亙って摺接する主シール部に加え、この主シール部よりも上記シールリップの基端寄り部分に設けられて、少なくとも未使用状態で上記相手面に対し近接対向する副シール部を備えたものであり、上記外輪と上記ハブとの間で上記シールリングよりも外部空間寄り部分にラビリンスシールを設けており、このラビリンスシールが、上記ハブを構成するハブ本体の外周面に設けた取付フランジの側面に形成された庇部の内周面と上記外輪の端部外周面との間に存在する隙間であり、これら庇部の内周面と上記外輪の端部外周面とが、この外輪に対する上記ハブ本体の揺動中心をその中心とする部分球状曲面又はこの部分球状曲面に接する部分円すい状曲面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。
2. シールリングが複数のシールリップを備えたものであり、主シール部及び副シール部を設けたシールリップが、最も外部空間寄りに設けられたシールリップである、請求項１に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。
3. シールリングが３本以上のシールリップを備えたものであり、主シール部及び副シール部を備えたシールリップが、最も外部空間寄りに設けられたシールリップ及び中間に設けられたシールリップである、請求項１に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。
4. 副シール部が、１本のシールリップに関して、複数設けられている、請求項１〜３の何れかに記載したシールリング付転がり軸受ユニット。

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