JP6556488B2 - 密封装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、自動車等の車輪支持部の軸受装置に用いられる密封装置に関し、さらに詳しくは、外輪（外側部材）と内輪（内側部材）との間に装着される密封装置に関する。
前記のような密封装置としては、内側部材に一体に取付けられる第１部材と、第１部材に弾接する弾性体製のシールリップ部を備えて外側部材に一体に取付けられる第２部材とを組み合わせて構成されるものが挙げられる（例えば、特許文献１〜３参照）。これらの特許文献には、第１部材（スリンガ）が、内側部材に嵌合される第１円筒部と、該第１円筒部の前記第２部材とは反対側の端部から外径側に延びる円板部と、該円板部の外径側端部から軸方向に沿って前記第１円筒部と同方向に延びる第２円筒部とを有する密封装置が開示されている。そして、これら密封装置における第２部材は、外側部材に嵌合される円筒部及び該円筒部の一端部から内径側に延びるフランジ部（鍔部）を有する芯金と、該芯金に固着されて前記スリンガに弾接する弾性体製のシールリップ部とを有している。さらに、第１部材の第２円筒部と、第２部材とはその対向面間にラビリンス部を形成している。
実開平３−５９５６２号公報 特開２００６−３４２８２７号公報 特開２０１０−９１０３６号公報
特許文献１〜３に示される密封装置では、スリンガが、内径側の第１円筒部と、円板部と、外径側の第２円筒部とにより断面形状が二重円筒形の倒Ｕ字形の形状をなす。そして、スリンガの第２円筒部と第２部材とによってラビリンス部が形成されることにより、ラビリンス部の軸方向に沿った長さが大きく確保される。したがって、外部からラビリンス部を経て密封装置内へ塵埃等を含む泥水等（以下、泥水等と言う）の浸入を阻止する機能が効果的に発揮される。しかし、スリンガを前記のように倒Ｕ字形の形状をなすようにすると、逆に、一旦密封装置内に浸入した泥水等が外部に排出され難くなり、泥水等が、スリンガと第２部材とにより囲まれる空間部に経時的に蓄積されてゆく。蓄積された泥水等に含まれる塵埃等の異物は、サイドリップのスリンガの円板部に対する弾接部に噛み込み、これによって、回転側部材の回転に伴うサイドリップの円板部に対する弾性的摺接部が摩耗する。この摩耗によって、サイドリップの円板部に対する弾接部から、泥水等がさらに密封装置内を経てシール対象の軸受空間内に浸入し、シール機能が経時的に低下して密封装置としての寿命が短くなる。
本発明は、前記実情に鑑みなされたもので、第１部材が二重円筒形状である密封装置において、第１部材における外径側円筒部の軸方向長さ、外径側円筒部の内径側部分の軸方向長さ、さらには、外径側円筒部と第２部材との間のラビリンス量（隙間）を適正化することにより、密封装置内への泥水等の浸入を抑えまた浸入した泥水等の排出性を高め、シール性能が長く維持される新規な密封装置を提供することを目的としている。
本発明に係る密封装置は、外側部材と、該外側部材に対して同軸回転する内側部材との間に装着される密封装置であって、前記内側部材に外嵌される２重円筒形の第１部材と、前記外側部材に内嵌される芯金及び該芯金に固着されて前記第１部材に弾接する弾性体製のシールリップ部を備えた第２部材とが組み合わさって構成され、前記第１部材の内径側及び外径側円筒部は、軸方向に沿って前記第２部材側に延びるように形成され、前記第２部材の前記芯金は、前記外側部材の内径面に内嵌される芯金円筒部と、前記芯金円筒部の一端部から内径側に延びる内向鍔部とを備え、前記第１部材の外径側円筒部における外径側部分と前記第２部材の前記芯金円筒部との間に、軸方向に沿った第１ラビリンス部を形成すると共に、前記第１部材の外径側円筒部の端面と前記第２部材の前記内向鍔部との間に、前記第１ラビリンス部に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部とを形成し、前記第１ラビリンス部の軸方向長さが１．５ｍｍ以上であり、前記第１部材の外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さが０．７５ｍｍ以上とされ、さらに前記第２ラビリンス部の隙間が１ｍｍ以下であり、前記シールリップ部は、前記第１部材の内径側円筒部から外径側に延びる円板部に弾接し、前記外径側円筒部と前記シールリップ部との間には、空間部が設けられ、前記空間部に至る前記外径側円筒部と前記第２部材との間は、前記第１ラビリンス部及び前記第２ラビリンス部のみで構成されていることを特徴とする。
本発明の密封装置によれば、第２部材に備えられた弾性体製のシールリップ部が、第１部材に弾接するから、内側部材が外側部材に対して同軸回転する際には、シールリップ部が第１部材に対して弾性的に相対摺接する。したがって、内側部材の同軸回転時にも、外部から当該密封装置を経て、外側部材と内側部材との間の被密封空間への泥水等の浸入が防止される。また、第１部材が内径側円筒部及び外径側円筒部を含む二重円筒形であり、第１部材の外径側円筒部は、前記第２部材との間に軸方向に沿った第１ラビリンス部と、該第１ラビリンス部に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部とを形成するから、当該密封装置に対する外部からの泥水等の実質的な浸入経路が長くなる。これと内側部材の軸回転に伴う第１部材の遠心作用及びポンピング作用とが相俟って、密封装置内への泥水等の浸入阻止、及び、一旦密封装置内に浸入した泥水等の吐き出し機能が効果的に発揮される。これによって、シールリップ部の第１部材に対する弾接部に泥水等に含まれる塵埃等の噛み込みが低減され、第１部材の軸回転に伴うシールリップ部の第１部材に対する前記弾性的相対摺接によっても、シールリップ部の経時的な摩耗が抑えられて、当該密封装置の長寿命化が図られる。そして、第１ラビリンス部の軸方向長さが１．５ｍｍ以上とされているから、前記密封装置内への泥水等の浸入阻止及び前記吐き出し機能がより効果的に発揮される。因みに、第１ラビリンス部の軸方向長さが１．５ｍｍより小さいと、泥水等の密封装置内への浸入阻止及び吐き出し機能が低減する傾向となる。なお、第１ラビリンス部の軸方向長さは、当該密封装置の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で１．５ｍｍ以上に設定される。
また本発明によれば、第１部材の外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さが０．７５ｍｍ以上であることにより、第１部材と第２部材とにより囲まれた空間が大きく確保され、内側部材の軸回転に伴い、当該空間内に溜まった泥水等のラビリンス部を経た外部への吐き出し機能がより発生し易くなる。これによって、仮に第１及び第２のラビリンス部を経て当該密封装置内に泥水等が浸入しても、浸入した泥水等がラビリンス部を経て装置外に速やかに排出されて滞留が抑制される。したがって、シールリップ部と第１部材との弾接部に対する塵埃等の前記噛み込みがより効果的に低減され、当該密封装置が長寿命化される。因みに、外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さが０．７５ｍｍより小さいと、前記遠心力による泥水等の吐き出し効果が少なくなる傾向となる。なお、外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さは、当該密封装置の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で０．７５ｍｍ以上に設定される。
さらに本発明によれば、第２ラビリンス部の隙間が１ｍｍ以下であるから、仮に、第１ラビリンス部に泥水等が浸入してもこの第２ラビリンス部によってそれ以上の密封装置内への浸入が抑えられる。因みに、第２ラビリンス部の隙間が１ｍｍより大きいと、第１ラビリンス部に浸入した泥水等は、さらに密封装置内へ浸入し易くなる傾向となる。なお、第２ラビリンス部の隙間は、当該密封装置の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で１ｍｍ以下に設定される。
本発明において、前記第１部材は、前記内側部材に外嵌される第１円筒部と、該第１円筒部から外径側に延びる円板部と、該円板部の外周縁部から延出された第２円筒部とを含む２重円筒形状をなすスリンガを有し、前記スリンガの第２円筒部が前記第１部材の外径側円筒部を構成するものとしても良い。
本発明によれば、第１ラビリンス部はスリンガの第２円筒部の軸方向に沿った長さ分に及ぶことになるから、前記と同様に、泥水等の浸入経路が長くなり、これと内側部材の軸回転に伴うスリンガの遠心作用とが相俟って、密封装置内への泥水等の浸入阻止及び吐き出し機能がより効果的に発揮される。
本発明において、前記第１部材は、前記内側部材に外嵌される第１円筒部と、該第１円筒部から外径側に延びる円板部と、該円板部の外周縁部から延出された第２円筒部とを含む２重円筒形状をなすスリンガを有すると共に、前記スリンガの円板部には、回転検出用の環状エンコーダが固着一体に設けられており、前記スリンガの第２円筒部と前記環状エンコーダの外径側端部とにより前記第１部材の外径側円筒部を構成するものとしても良い。
本発明によれば、第１ラビリンス部はスリンガの第２円筒部の軸方向長さ及び環状エンコーダの外径側端部の軸方向長さに及ぶことになるから、前記と同様に、泥水等の浸入経路が長くなり、これと内側部材の軸回転に伴うスリンガ及び環状エンコーダの遠心作用とが相俟って、密封装置内への泥水等の浸入阻止及び吐き出し機能がより効果的に発揮される。
この場合、前記スリンガの第２円筒部の外周面には、円筒状の弾性部材が固着一体に設けられており、前記弾性部材で覆われたスリンガの第２円筒部と前記環状エンコーダの外径側端部とにより前記第１部材の外径側円筒部を構成するものとしても良い。
本発明によれば、第１ラビリンス部は前記弾性体の軸方向長さ及び環状エンコーダの外径側端部の軸方向長さに及ぶことになるから、前記と同様に、泥水等の浸入経路が長くなり、これと内側部材の軸回転に伴う弾性部材で覆われたスリンガ及び環状エンコーダの遠心作用とが相俟って、密封装置内への泥水等の浸入阻止及び吐き出し機能がより効果的に発揮される。
本発明によれば、第１部材が二重円筒形状である密封装置において、第１部材における外径側円筒部の軸方向長さ、加えて、外径側円筒部の内径側部分の軸方向長さ、さらには、外径側円筒部と第２部材との間のラビリンス量（隙間）が適正化され、これらによって、密封装置内への泥水等の浸入を効果的に抑え、また浸入した泥水等の排出性を高め、密封装置の長寿命化が図られる。
本発明に係る密封装置が適用される軸受装置の一例を示す概略的縦断面図である。 図１のＸ部の拡大図であって、本発明に係る密封装置の第一の実施形態を示す図である。 同実施形態の密封装置の変形例を示す図２と同様図である。 本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す図２と同様図である。 同実施形態の密封装置の変形例を示す図２と同様図である。 本発明に係る密封装置の性能試験をした結果を表にまとめた図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、図６の結果をグラフに表した図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、自動車の車輪（不図示）を軸回転可能に支持する軸受装置１を示す。この軸受装置１は、大略的に、外側部材としての外輪２と、ハブ輪３と、ハブ輪３の車体側に嵌合一体とされる内輪部材４と、外輪２とハブ輪３及び内輪部材４との間に介装される２列の転動体（ボール）６…とを含んで構成される。この例では、ハブ輪３及び内輪部材４が内側部材としての内輪５を構成する。外輪２は、自動車の車体（不図示）に固定される。また、ハブ輪３にはドライブシャフト７が同軸的にスプライン嵌合され、ドライブシャフト７は等速ジョイント８を介して不図示の駆動源（駆動伝達部）に連結される。ドライブシャフト７はナット９によって、ハブ輪３と一体化され、ハブ輪３のドライブシャフト７からの抜脱が防止されている。内輪５（ハブ輪３及び内輪部材４）は、外輪２に対して、軸Ｌ回りに回転可能とされ、外輪２と、内輪５とにより、相対的に回転する２部材が構成され、該２部材間に環状空間Ｓが形成される。環状空間Ｓ内には、２列の転動体６…が、リテーナ６ａに保持された状態で、外輪２の軌道輪２ａ、ハブ輪３及び内輪部材４の軌道輪３ａ，４ａを転動可能に介装されている。ハブ輪３は、円筒形状のハブ輪本体３０と、ハブ輪本体３０より立上基部３１を介して径方向外側に延出するよう形成されたハブフランジ３２を有し、ハブフランジ３２にボルト３３及び不図示のナットによって車輪が取付固定される。以下において、軸Ｌ方向に沿って車輪に向く側（図１において左側を向く側）を車輪側、車体に向く側（同右側を向く側）を車体側と言う。
環状空間Ｓは、軸受空間を形成し、この環状空間（以下、軸受空間と言う）Ｓの軸Ｌ方向に沿った両端部であって、外輪２とハブ輪３との間、及び外輪２と内輪部材４との間には、ベアリングシール１０，１１が装着され、軸受空間Ｓの軸Ｌ方向に沿った両端部が密封される。これによって、軸受空間Ｓ内への泥水等の浸入や軸受空間Ｓ内に充填される潤滑剤（グリース等）の外部への漏出が防止される。
ベアリングシール１０，１１のうち、車体側のベアリングシール１１を本発明に係る密封装置として説明するが、車輪側のベアリングシール１０に本発明を適用することも可能である。このベアリングシール（密封装置）１１の実施の形態について、図２〜図５をも参照して説明する。図２は本発明に係る密封装置の第一の実施形態を示し、ベアリングシール１１は、外輪２と内輪５とを有する軸受装置１に装着される。当該ベアリングシール１１は、内輪（内側部材）５に外嵌される２重円筒形の第１部材５０と、外輪（外側部材）２に内嵌される第２部材６０とが組み合わさって構成される。
本実施形態のベアリングシール１１において、第２部材６０は、外輪２に内嵌される芯金６１と、芯金６１に固着されたゴム製のシールリップ部６２とを備える。さらに具体的には、芯金６１は、外輪２の内径面２ｂに内嵌される芯金円筒部６１１と、芯金円筒部６１１の軸受空間Ｓ側の端部６１１ａから内径側に延びる内向鍔部６１２とを備えてなり、断面形状が略Ｌ字形状をなす。また、シールリップ部６２は、ゴム材からなり、芯金６１に加硫成型により固着一体とされるシールリップ基部６２０と、シールリップ基部６２０から延出された１個のサイドリップ６２１及び２個のラジアルリップ６２２，６２３とを備える。シールリップ基部６２０は、芯金６１における内向鍔部６１２の軸受空間Ｓ側の面６１２ａの一部から内周縁部６１２ｂを回り込み、内向鍔部６１２の軸受空間Ｓとは反対側の面６１２ｃの全面を覆うように芯金６１に固着一体とされている。さらに、シールリップ基部６２０は、芯金円筒部６１１の内径面６１１ｂの全面を覆い、軸受空間Ｓとは反対側の端部６１１ｃを回り込んで芯金円筒部６１１の外径面６１１ｄに至るように芯金６１に固着一体とされている。シールリップ基部６２０の芯金円筒部６１１の外径面６１１ｄに至る部分は、外径側に隆起する環状突部６２４とされ、この環状突部６２４は、芯金６１が外輪２に内嵌された際、外輪２の内径面２ｂと芯金円筒部６１１の外径面６１１ｄとの間に圧縮状態で介在するように形成されている。環状突部６２４の、外輪２と芯金円筒部６１１との間での圧縮状態の介在によって、外輪２及び芯金円筒部６１１の嵌合部への泥水等の浸入が防止される。これによって、外輪２及び芯金円筒部６１１の嵌合部の発錆を防止すると共に、この嵌合部からの軸受空間Ｓ内への泥水等の浸入が防止される。環状突部６２４の２点鎖線部は圧縮前の原形状を示している。
第１部材５０は、断面倒Ｕ字形状をなす２重円筒形のスリンガ５１を備える。スリンガ５１は、内輪５（内輪部材４）に外嵌される第１円筒部５１１と、第１円筒部５１１の軸受空間Ｓとは反対側の端部５１１ａから外径側に延びる円板部５１２と、円板部５１２の外周縁部５１２ａから軸Ｌ方向に沿って第２部材６０側に延びる第２円筒部５１３を含む。第２部材６０のサイドリップ６２１は、スリンガ５１における円板部５１２の軸受空間Ｓ側の面５１２ｂに弾接する。また、ラジアルリップ６２２，６２３は、スリンガ５１における第１円筒部５１１の外径面５１１ｂに弾接する。図２において、サイドリップ６２１及びラジアルリップ６２２，６２３の２点鎖線部は、弾性変形前の原形状を示す。
本実施形態のベアリングシール１１においては、スリンガ５１の第１円筒部５１１が内径側円筒部５０１を、第２円筒部５１３が第１部材５０の外径側円筒部５０２をそれぞれ構成する。第２円筒部５１３（外径側円筒部５０２）は、第２部材６０との間にラビリンス構造部ｒを構成する。このラビリンス構造部ｒは、軸Ｌ方向に沿った第１ラビリンス部ｒ１と、該第１ラビリンス部ｒ１に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部ｒ２とにより構成される。第１ラビリンス部ｒ１は、第２円筒部５１３の外周面５１３ａと、これに対向する第２部材６０の外輪２に対する内嵌部（芯金円筒部６１１及び芯金円筒部６１１を覆っているシールリップ基部６２０の内周面６２０ａ）との間に形成される。また、第２ラビリンス部ｒ２は、第２円筒部５１３の軸受空間Ｓ側（車輪側）の端面５１３ｂと、これに対向する部分（シールリップ基部６２０における内向鍔部６１２の軸受空間Ｓとは反対側の面６１２ｃを覆う部分）の車体側面６２０ｂとの間に、径方向に沿って形成される。第１ラビリンス部ｒ１の軸Ｌ方向長さｄ１は、当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で１．５ｍｍ以上に設定される。また、第１部材５０の外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２が当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で０．７５ｍｍ以上に設定される。さらに、第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａは、当該密封装置１１の仕様（加工公差含む）や装着される部位のスペース的な範囲内で１ｍｍ以下に設定される。特に、隙間ａはできるだけ小さい方が望ましいが、第１部材５０は第２部材６０に対して同軸回転するから、回転時に第２円筒部５１３の端面５１３ｂが、シールリップ基部６２０の車体側面６２０ｂに当たらない程度の加工公差を含む最低限の隙間が確保される。
図３は同実施形態の変形例を示す。この例では、図２の例に比べて第２円筒部５１３の端面５１３ｂに対向する、シールリップ基部６２０の車体側面６２０ｂが軸受空間Ｓ側に凹んだ形状とされている。これにより、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１及び外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２が前記例より大きく確保される。その他の構成は図２の例と同様であるから共通部分に同一の符号を付す。
図２及び図３に示す例のように構成されるベアリングシール１１が組み込まれた軸受装置１において、ドライブシャフト７が軸Ｌの回りに回転すると、内輪５は外輪２に対してドライブシャフト７と一体で同軸回転する。この時、サイドリップ６２１及びラジアルリップ６２２，６２３は、それぞれ、スリンガ５１の円板部５１２及び第１円筒部５１１に弾接した状態で相対摺接する。したがって、軸受装置１の稼働中、外部からベアリングシール１１を経て軸受空間Ｓ内への泥水等の浸入が防止される。また、軸受空間Ｓ内に充填されている潤滑剤（グリース等）の軸受装置１外への漏出が防止される。そして、軸Ｌ方向に沿った第１ラビリンス部ｒ１及び径方向に沿った第２ラビリンス部ｒ２と、内輪５の軸回転に伴う遠心作用とが相俟って、ベアリングシール１１の外部からベアリングシール１１内への塵埃を含む泥水等の浸入が抑制される。しかし、第１及び第２ラビリンス部ｒ１，ｒ２は隙間であるから、泥水等の浸入を完全に防止し得るものではなく、若干の泥水等はベアリングシール１１内へ浸入することは不可避である。そして、ベアリングシール１１内へ浸入した泥水等は、スリンガ５１の第２円筒部５１３、円板部５１２、サイドリップ６２１及びシールリップ基部６２０で囲まれた空間部１１０に至る。この空間部１１０はポケット形状をなすので、内輪５の軸回転に伴いポンピング作用が働き、浸入した泥水等を第１及び第２ラビリンス部ｒ１，ｒ２側に押し戻そうとする。
前記のように、第１及び第２ラビリンス部ｒ１，ｒ２によって、空間部１１０への泥水等の浸入は抑制されるが、少量でも空間部１１０に浸入した泥水等は、徐々に空間部１１０内に蓄積される。そして、泥水等の蓄積に伴い、泥水等に含まれる塵埃が、サイドリップ６２１における円板部５１２の車輪側面５１２ｂに対する弾接部に噛み込み、内輪５の軸回転に伴う弾性摺接によって、サイドリップ６２１の先端部が摩耗することがある。しかし、軸受空間Ｓとは反対側に向くラジアルリップ６２２がスリンガ５１の第１円筒部５１１（内径側円筒部５０１）に弾接するから、サイドリップ６２１の先端部が摩耗して泥水等がサイドリップ６２１の円板部５１２に対する弾接部を通過しても、ラジアルリップ６２２によってそれ以上の浸入が阻止される。これによって、ベアリングシール１１のシール機能が永く維持される。加えて後記する性能試験（図６、図７）の結果からも、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１、外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２及び第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａを前記のように設定することにより、一旦空間部１１０内に浸入した泥水等の排出機能が効果的に発揮され、ベアリングシール１１の長寿命化が図られる。
図４は、本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す。本実施形態のベアリングシール（密封装置）１１では、前記第１部材５０は、前記例と同様形状のスリンガ５１を有すると共に、スリンガ５１における円板部５１２の車体側面５１２ｃには、回転検出用の環状エンコーダ５３が固着一体に設けられており、スリンガ５１の第２円筒部５１３と環状エンコーダ５３の外径側端部５３ａとにより第１部材５０の外径側円筒部５０２を構成する。環状エンコーダ５３は、磁性粉を含むゴム材を円板部５１２の車体側面５１２ｃに加硫成型により一体とし、その車体側面５３ｂに多数のＮ極及びＳ極を周方向に交互且つ等間隔で着磁したものである。車体（不図示）には、環状エンコーダ５３の着磁面（車体側面）５３ｂに対峙するよう磁気センサ１２が設置され、この磁気センサ１２と磁気エンコーダ５３とにより、内輪５（車輪）の回転検出機構が構成される。
第２部材６０は、図３に示す例と略同形状の芯金６１と、芯金６１に固着されたゴム製のシールリップ部６２とを備える。シールリップ部６２は、前記と同様にゴム材からなり、芯金６１に加硫成型により固着一体とされるシールリップ基部６２０と、シールリップ基部６２０から延出された２個のサイドリップ６２１，６２５及び１個のラジアルリップ６２３とを備える。この例でも、外径側円筒部５０２は、第２部材６０との間にラビリンス構造部ｒを構成する。このラビリンス構造部ｒは、軸Ｌ方向に沿った第１ラビリンス部ｒ１と、該第１ラビリンス部ｒ１に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部ｒ２とにより構成される。第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１は、スリンガ５１における円板部５１２の車体側端面５１２ｃ及び第２円筒部５１３の端面５１３ｂ間距離と、環状エンコーダ５３の軸Ｌ方向の厚みとの合計とされる。そして、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１は、前記と同様に当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で１．５ｍｍ以上に設定される。また、第１部材５０の外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２は、これも前記と同様に、当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で０．７５ｍｍ以上に設定される。さらに、第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａも、前記例と同様に、当該密封装置１１の仕様（加工公差含む）や装着される部位のスペース的な範囲内で１ｍｍ以下に設定される。
この例においても、図１に示す軸受装置１に組込まれて、内輪５が軸Ｌ回りに回転すると、前記と同様に、第１及び第２ラビリンス部ｒ１，ｒ２によって、空間部１１０への泥水等の浸入は抑制されるが、少量でも空間部１１０に浸入した泥水等は、徐々に空間部１１０内に蓄積される。そして、泥水等の蓄積に伴い、泥水等に含まれる塵埃が、サイドリップ６２１における円板部５１２の車輪側面５１２ｂに対する弾接部に噛み込み、内輪５の軸回転に伴う弾性摺接によって、サイドリップ６２１の先端部が摩耗することがある。しかし、このサイドリップ６２１より内径側に位置するもう１つのサイドリップ６２５が円板部５１２の車輪側面５１２ｂに弾接するから、サイドリップ６２１の先端部が摩耗して泥水等がサイドリップ６２１の円板部５１２に対する弾接部を通過しても、サイドリップ６２５によってそれ以上の浸入が阻止される。これによって、ベアリングシール１１のシール機能が永く維持される。加えて後記する性能試験（図６、図７）の結果からも、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１、外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２及び第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａを前記のように設定することにより、一旦空間部１１０内に浸入した泥水等の排出機能が効果的に発揮され、ベアリングシール１１の長寿命化が図られる。
その他の構成は、前記例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その作用・効果等の説明は割愛する。
図５は、第二の実施形態の変形例を示す。本例のベアリングシール（密封装置）１１では、図４に示す例と同じ構造のスリンガ５１の第２円筒部５１３の外周面に、円筒状の弾性部材５４が固着一体に設けられている。また、スリンガ５１における円板部５１２の車体側面５１２ｃには、図４に示す例と同様に環状エンコーダ５３が固着一体とされている。弾性部材５４は環状エンコーダ５３と連続する磁性粉を含むゴム材からなり、環状エンコーダ５３の加硫成型時に同時に第２円筒部５１３に加硫一体に成型される。円筒状の弾性部材５４は、さらに、第２円筒部５１３の軸受空間Ｓ側の端面５１３ｂを覆う端面覆部５４ａを連続的に有している。弾性部材５４で覆われたスリンガ５１の第２円筒部５１３と、前記環状エンコーダ５３の外径側端部５３ａとにより前記第１部材の外径側円筒部５０２を構成する。
この例でも、外径側円筒部５０２は、第２部材６０との間にラビリンス構造部ｒを構成する。このラビリンス構造部ｒは、軸Ｌ方向に沿った第１ラビリンス部ｒ１と、該第１ラビリンス部ｒ１に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部ｒ２とにより構成される。第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１は、スリンガ５１における円板部５１２の車体側面５１２ｃ及び第２円筒部５１３の端面５１３ｂ間距離と、円筒状弾性部材５４の端面覆部５４ａの軸方向厚みと、環状エンコーダ５３の軸Ｌ方向の厚みとの合計とされる。そして、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１は、前記と同様に当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で１．５ｍｍ以上に設定される。また、第１部材５０の外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２は、第２円筒部５１３の内径側部分の軸Ｌ方向長さと、円筒状弾性部材５４の端面覆部５４ａの軸方向厚みとの合計とされ、これも前記と同様に、当該密封装置１１の仕様や装着される部位のスペース的な範囲内で０．７５ｍｍ以上に設定される。さらに、第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａは、端面覆部５４ａとこれに対向するシールリップ基部６２０の車体側面６２０ｂとの間の隙間とされ、前記例と同様に、当該密封装置１１の仕様（加工公差含む）や装着される部位のスペース的な範囲内で１ｍｍ以下に設定される。
この例においても、図１に示す軸受装置１に組込まれて、内輪５が軸Ｌ回りに回転すると、前記と同様に、第１及び第２ラビリンス部ｒ１，ｒ２によって、空間部１１０への泥水等の浸入は抑制されるが、少量でも空間部１１０に浸入した泥水等は、徐々に空間部１１０内に蓄積される。そして、泥水等の蓄積に伴い、泥水等に含まれる塵埃が、サイドリップ６２１における円板部５１２の車輪側面５１２ｂに対する弾接部に噛み込み、内輪５の軸回転に伴う弾性摺接によって、サイドリップ６２１の先端部が摩耗することがある。しかし、このサイドリップ６２１より内径側に位置するもう１つのサイドリップ６２５が円板部５１２の車輪側面５１２ｂに弾接するから、サイドリップ６２１の先端部が摩耗して泥水等がサイドリップ６２１の円板部５１２に対する弾接部を通過しても、サイドリップ６２５によってそれ以上の浸入が阻止される。これによって、ベアリングシール１１のシール機能が永く維持される。加えて後記する性能試験（図６、図７）の結果からも、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１、外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２及び第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａを前記のように設定することにより、一旦空間部１１０内に浸入した泥水等の排出機能が効果的に発揮され、ベアリングシール１１の長寿命化が図られる。
その他の構成は、前記例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その作用・効果等の説明は割愛する。
なお、図４及び図５において、スリンガ５１には環状エンコーダ５３が設けられているが、この部分は環状エンコーダに限定されず、ゴム材等の弾性体で構成された環状体であってもよい。
次に、本発明に係る密封装置の性能試験の要領及びその結果について、図６及び図７を参照して説明する。
＜性能試験の要領＞ここでの性能試験は、次の要領で行った。先ず、軸受を模擬した内輪と外輪との間に前記した各種ベアリングシールを装着し、上記模擬軸受を泥水を擬似した液体を収容する容器に入れてその中心軸Ｌ（図１参照）より下半部を液体にディップした。この状態で内輪を１１００ｒｐｍで軸Ｌ回りに回転させ、２０時間回転及び４時間停止を繰り返し、各ベアリングシールの軸受空間Ｓ（図１参照）側部分を観察して、この部分より液体が回転開始から漏出し出すまでの経過時間を計測した。図６において、サンプル１、サンプル２及びサンプル３は、それぞれ、図２、図３及び図５に示すタイプのベアリングシールに対応する。各サンプルにおける比較例は、第２円筒部が設けられていない断面Ｌ字形状のスリンガであって、ｄ２が０で、且つ、隙間ａがラビリンスを構成しない場合（本発明の範囲外）であることを示している。また、各サンプルにおける実験例は本発明の範囲内であることを示している。図６及び図７において、各サンプルにおける試験結果（シール寿命）で、比較例の結果（前記経過時間）を１とし、実験例の結果（同経過時間）はそれぞれの比較例との比率で表している。また、図７における「比」は比較例を、「実」は実験例をそれぞれ示している。
＜試験結果の考察＞
図６及び図７において、各サンプルとも、第１ラビリンス部ｒ１の軸方向長さｄ１が１．５ｍｍ以上、第１部材５０における外径側円筒部５０２における内径側部分の軸方向長さｄ２が０．７５ｍｍ以上、第２ラビリンス部ｒ２の隙間ａが１ｍｍ以下の場合に、シール寿命が各比較例より長くなることが理解される。即ち、各サンプルにおける実験例では、各ベアリングシール１１の空間部１１０に泥水等が浸入しても、内輪５の軸回転に伴う第１部材５０の軸回転による遠心力とポンピング作用によって、泥水等がラビリンス構造部ｒを経て外部（軸受空間Ｓとは反対側）に排出され易いことが理解される。そして、空間部１１０に浸入した泥水等は、速やかに排出されるから、空間部１１０に滞留することが抑えられ、これによって泥水等に含まれる塵埃等が、シールリップ６２１・・と第１部材５０との弾性的摺接部分に噛み込むことが少なくなり、シールリップ６２１・・の摩耗によるシール寿命の低下が抑えられるものと考えられる。
このような試験は、凹凸が多くしかも水溜まりが多い悪路を自動車が走行する場合を想定した軸受の密封装置の耐久試験に相当する。したがって、本試験結果は、劣悪な道路環境を走行する場合でも、本発明の密封装置は悪路耐久性に優れることを意味する。
なお、前記実施形態では、本発明に係る密封装置が、自動車用の軸受装置に適用される例について述べたが、これに限らず、外側部材に対して内側部材が軸回転可能に支持される当該２部材間に装着される密封装置であれば、他の産業分野の軸受装置にも好ましく適用される。また、自動車用の軸受装置であっても、図１に示す軸受装置に限らず他の形態の軸受装置であっても良い。また、芯金及びこれに固着されるシールリップ部の形状も図例のものに限定されず、芯金と外輪との嵌合形態等も図例に限定されるものではない。さらに、サイドリップ及びラジアルリップの形状等も要求される仕様等に応じて適宜変更が可能である。
２ 外輪（外側部材）
５ 内輪（内側部材）
１１ ベアリングシール（密封装置）
５０ 第１部材
５０１ 内径側円筒部
５０２ 外径側円筒部
５１ スリンガ
５１１ 第１円筒部（内径側円筒部）
５１２ 円板部
５１２ａ 外周縁部
５１３ 第２円筒部（外径側円筒部）
５３ 環状エンコーダ
５３ａ 外径側端部
５４ 弾性部材
６０ 第２部材
６１ 芯金
６２ シールリップ部
ｒ１ 第１ラビリンス部
ｒ２ 第２ラビリンス部
ｄ１ 第１ラビリンス部の軸方向長さ
ｄ２ 外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さ
ａ 第２ラビリンス部の隙間
Ｌ 軸

Claims (4)

  1. 外側部材と、該外側部材に対して同軸回転する内側部材との間に装着される密封装置であって、
    前記内側部材に外嵌される２重円筒形の第１部材と、前記外側部材に内嵌される芯金及び該芯金に固着されて前記第１部材に弾接する弾性体製のシールリップ部を備えた第２部材とが組み合わさって構成され、
    前記第１部材の内径側及び外径側円筒部は、軸方向に沿って前記第２部材側に延びるように形成され、
    前記第２部材の前記芯金は、前記外側部材の内径面に内嵌される芯金円筒部と、前記芯金円筒部の一端部から内径側に延びる内向鍔部とを備え、
    前記第１部材の外径側円筒部における外径側部分と前記第２部材の前記芯金円筒部との間に、軸方向に沿った第１ラビリンス部を形成すると共に、前記第１部材の外径側円筒部の端面と前記第２部材の前記内向鍔部との間に、前記第１ラビリンス部に連続する径方向に沿った第２ラビリンス部とを形成し、
    前記第１ラビリンス部の軸方向長さが１．５ｍｍ以上であり、
    前記第１部材の外径側円筒部における内径側部分の軸方向長さが０．７５ｍｍ以上とされ、
    さらに前記第２ラビリンス部の隙間が１ｍｍ以下であり、
    前記シールリップ部は、前記第１部材の内径側円筒部から外径側に延びる円板部に弾接し、
    前記外径側円筒部と前記シールリップ部との間には、空間部が設けられ、
    前記空間部に至る前記外径側円筒部と前記第２部材との間は、前記第１ラビリンス部及び前記第２ラビリンス部のみで構成されてい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、
    前記第１部材は、前記内側部材に外嵌される第１円筒部と、該第１円筒部から外径側に延びる円板部と、該円板部の外周縁部から延出された第２円筒部とを含む２重円筒形状をなすスリンガを有し、
    前記スリンガの第２円筒部が前記第１部材の外径側円筒部を構成することを特徴とする密封装置。
  3. 請求項１に記載の密封装置において、
    前記第１部材は、前記内側部材に外嵌される第１円筒部と、該第１円筒部から外径側に延びる円板部と、該円板部の外周縁部から延出された第２円筒部とを含む２重円筒形状をなすスリンガを有すると共に、前記スリンガの円板部には、回転検出用の環状エンコーダが固着一体に設けられており、
    前記スリンガの第２円筒部と前記環状エンコーダの外径側端部とにより前記第１部材の外径側円筒部を構成することを特徴とする密封装置。
  4. 請求項３に記載の密封装置において、
    前記スリンガの第２円筒部の外周面には、円筒状の弾性部材が固着一体に設けられており、
    前記弾性部材で覆われたスリンガの第２円筒部と前記環状エンコーダの外径側端部とにより前記第１部材の外径側円筒部を構成することを特徴とする密封装置
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