JP6646272B2 - 密封装置 - Google Patents

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本発明は、例えば、自動車用のハブベアリングのように、フランジ部を有する内輪と、外輪とを備える軸受装置における前記フランジ部側の前記外輪と内輪との間を密封する密封装置に関する。
前記のような自動車用ハブベアリングの場合、内輪としてハブ輪が用いられ、ハブ輪は、一端に外向き(外径方向)に延びるフランジ部(ハブフランジ)を有し、このハブフランジに車輪が取付けられる。ハブ輪は固定側の外輪に対して転動体を介して軸回転可能に支持される。ハブ輪(内輪)と外輪とにより構成される環状の軸受空間は、外輪及び内輪間の軸方向両端部に装着される密封装置によって密封される(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。また、特許文献3には、自動車ではなく、鉄道車両の車輪支持部の軸受装置が開示されており、本特許文献3には、内輪とは別部材の前蓋或いは後蓋と外輪との間に装着される密封装置が記載されている。これらの密封装置によって、軸受空間内への塵埃を含む泥水(以下、泥水等と言う)の浸入及び軸受空間内に充填されているグリース等の潤滑剤の外部漏出が防止され、軸受としての機能が長く維持される。
特開2008−261409号公報 EP2821662A1 特開2002−195278号公報
ところで、軸受装置の仕様によっては、密封装置が装着される部位のスペースを充分に確保することが難しい場合がある。特に、ハブフランジ側(アウター側或いは車輪側)の密封装置の場合、外輪の内径側は転動体及びこれを支持するリテーナが占めるスペースが大きくなることがある。このような場合、特許文献1に示される軸受装置を例に採れば、同文献の第2密封シールのような密封装置を組付けること自体が難しくなる場合がある。そのため、第1密封シールのみにすると、シールリップが1個しかなく、しかも、構造的に複数個のシールリップを設けることが難しく、シール性が充分に得られなくなる。
これに対し、特許文献2には、ハブフランジの環状段部に嵌合される金属環と、外輪のハブフランジ側端部の外周面に嵌合される別の金属環と、両金属環の一方に固着されて他方の金属環に弾接する複数のシールリップとを備える密封装置が開示されている。特許文献2に開示された密封装置によれば、特許文献1における前記問題点は生じ難いと考えられる。しかし、複数のシールリップは、一方の金属環に対して成型により一体に固着されるものと考えられるが、実際の成型による製造過程においては、構造上シールリップの型抜きがしにくく、シールリップが型抜き時に破断してしまうことが予想される。また、特許文献3に開示された密封装置は、外輪の端部にシールケースを内嵌し、このシールケースに仕切板及びリップ部を一体に有する芯金を嵌合し、一方、後蓋(前蓋)には円筒部材を外嵌し、この円筒部材にリップ部を構成する複数のリップ部が近接するように構成されている。この場合、構造的に複雑であることと、内輪が関与せず、内輪と外輪との間を密封対象とするものとは技術的に異なる。
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、狭小なスペースにもシール性を低下させることなく装着し得ると共に、成型による製造をシールリップの破断等を生じさせずに容易になし得、しかも、要求される密封仕様にフレキシブルに対応し得る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、 軸受装置の外輪のハブフランジ側の端面と、該ハブフランジに形成される段部との間を密封する密封装置であって、 前記段部に嵌合される第一金属環と、前記外輪に嵌合される第二金属環と、前記第一金属環及び第二金属環の間に設けられるシール部材とを含み、 前記第一金属環は、前記段部に嵌合される第一嵌合円筒部と、該第一嵌合円筒部と一体の第一非嵌合円筒部とを有し、前記第二金属環は、前記外輪の外周面もしくは内周面に嵌合される第二嵌合円筒部と、該第二嵌合円筒部と一体の第二非嵌合円筒部とを有し、前記シール部材は、前記第一金属環及び第二金属環で囲まれた空間の開口部のうちの前記軸受装置の外部に通じる外方開口部側に位置するよう設けられ、当該シール部材は、前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のうち内径側に位置する非嵌合円筒部に嵌合される芯金と、該芯金に外径方向に延びるよう固着されて先端部が外径側に位置する非嵌合円筒部に接触又は近接するシールリップとを備え、前記シールリップの先端部が前記外方開口部側に向くように構成されており、前記第一非嵌合円筒部は前記第一嵌合円筒部と、前記第二非嵌合円筒部は前記第二嵌合円筒部と、径方向にみて重ならない形状とされていることを特徴とする。
本発明によれば、内輪に嵌合される第一金属環及び外輪に嵌合される第二金属環との間にシール部材を設けることによって本発明の密封装置が構成されるから、内輪及び外輪の位置関係等により装着スペースが狭小である場合でも、第一金属環及び第二金属環の嵌合部位やその形状等の設計等により対応することができる。シール部材が第一金属環及び第二金属環で囲まれた空間内に配置されているから、シールリップが、第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部によってカバーされることになり、軸受装置外から浸入しようとする塵埃を含む泥水等から保護される。特に、シール部材は、第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のうち内径側に位置する非嵌合円筒部に嵌合され、外径側に位置する非嵌合円筒部が外方開口部から浸入する泥水等を遮蔽するように位置することになるから、泥水等がシールリップの先端部に到達し難くなる。そして、シールリップの先端部は、外径側に位置する非嵌合円筒部に接触又は近接するよう配置されているから、軸受装置外からの泥水等がシールリップの先端部により到達し難くなる。これにより、当該先端部と外径側の非嵌合円筒部との間への塵埃の噛み込みが抑制されて先端部の摩耗が生じ難くなり、優れたシール性能が発揮される。しかも、シールリップの先端部は、前記空間の外方開口部側に向くように構成されているから、当該空間に浸入した泥水等は、シールリップの先端部と外径側の非嵌合円筒部との間には浸入せず、当該密封装置内を流下して下方の外方開口部から排出され、密封装置内に滞留することがない。これによって、より優れたシール性能が発揮される。また、シール部材は、芯金とシールリップとにより構成されるから、その製造は、成型、特にコンプレッション成型によって容易になされる。さらに、シール部材は、第一金属環又は第二金属環に嵌合されるものであるから、必要に応じてその数を増やすことも可能で、フレキシビリティが高く大変有用である。
本発明の密封装置において、前記第一金属環及び第二金属環の間に、さらに、前記シール部材に対して軸方向に沿って並列するサブシール部材が設けられ、前記サブシール部材は、前記シール部材より前記空間の開口部のうちの前記軸受装置の内部に通じる内方開口部側に位置するよう設けられ、当該サブシール部材は、前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のうちの一方に嵌合されるサブ芯金と、該サブ芯金に径方向に延びるよう固着されて先端部が他方の非嵌合円筒部に接触又は近接するサブシールリップとを備えているものとしても良い。
これによれば、シール部材に加えて、サブシール部材が当該シール部材に並列するように設けられるから、シール性能がより向上する。そして、このサブシール部材は、要求される密封仕様(シール性能)に応じてその数を適宜設定し、さらには、第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のどちらに嵌合するか、或いは、先端部の向きどの方向にするか等も適宜設定することができる。
本発明の密封装置において、前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部は、互いに径方向に対向するように構成されているものとしても良い。
これによれば、第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部間に介在するシール部材のシールリップの長さを小さくすることができ、シール部材の成型による製造がシールリップの型抜き時の破断等を生じさせずより的確になし得る。
本発明の密封装置において、前記外方開口部が、径方向に開口するように構成されているものとしても良い。
これによれば、軸受装置外からのシールリップの先端部へ到着する泥水等の量がより少なくなると共に、当該密封装置内に浸入した泥水等の排出がより速やかになされる。
本発明の密封装置において、前記第一金属環及び第二金属環の基本形状として、以下の種々の態様が採用可能とされる。
a)前記第一金属環における第一嵌合円筒部と第一非嵌合円筒部との径方向サイズが異なっている場合。
b)前記第一金属環における第一嵌合円筒部と第一非嵌合円筒部との径方向サイズが同一である場合。
c)前記第二金属環における第二嵌合円筒部と第二非嵌合円筒部との径方向サイズが異なっている場合。
d)前記第二金属環における第二嵌合円筒部と第二非嵌合円筒部との径方向サイズが同一とされている場合。
これらa)〜d)の態様で示される第一金属環及び第二金属環の基本形状は、当該密封装置が装着される軸受装置の構造に応じて適宜選択採用される。
本発明の密封装置によれば、狭小なスペースにもシール性を低下させることなく装着し得ると共に、成型による製造をシールリップの破断等を生じさせずに容易になし得、しかも、要求される密封仕様にフレキシブルに対応することができる。
本発明に係る密封装置が装着された軸受装置の一例を示す概略的断面図である。 本発明に係る密封装置の第一の実施形態であって、図1のX部の拡大図である。 同実施形態の第一の変形例を示す図2と同様図である。 同実施形態の第二の変形例を示す図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。 本発明に係る密封装置の第三の実施形態を示す図2と同様図である。 同実施形態の変形例を示す図2と同様図である。 本発明に係る密封装置の第四の実施形態を示す図2と同様図である。
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る密封装置が装着された軸受装置の一例を示している。図1に示す軸受装置1は、自動車の従動輪を回転自在に支持するハブベアリングである。図例のハブベアリング(軸受装置)1は、車体(不図示)に固定される外輪2の内径部に2列の転動体(玉)3…を介して、ハブ輪4及び内輪部材(単に環状部材ということもある)5が軸Lの回りに回転自在に支持されている。ハブ輪4は、ハブフランジ(外向きのフランジ部)41を有し、該ハブフランジ41に、不図示の従動輪(タイヤホイール)がボルト42によって取付けられる。ハブ輪4と内輪部材5とにより内輪6が構成され、前記外輪2と内輪6との間に、前記転動体3…が、リテーナ3aに保持された状態で、外輪2の外輪側軌道輪2aとハブ輪4及び内輪部材5の内輪側軌道輪4a,5aとを転動し得るように介装されている。ハブ輪4と内輪部材5とは、ハブ輪4の一端部40を内輪部材5にかしめることにより一体とされている。転動体3…の介装部分を含む外輪2と内輪6との間が被密封空間としての環状の軸受空間BSとされ、この軸受空間BSには、転動体3…の転動を円滑にするための潤滑剤(例えば、グリース)が充填される。
以下において、図1の紙面左側を車輪側、右側を車体側と言う。
前記軸受空間BSにおける外輪2の車体側端部には、外輪2の開口部20を封止するキャップ7が嵌合されている。また、外輪2の車輪側端部と内輪6(ハブ輪4)との間には、ベアリングシール8が、内輪6(ハブ輪4)に対して摺接可能に装着されている。このキャップ7及びベアリングシール8が、前記軸受空間BSを密封する密封装置を構成する。両密封装置(キャップ7及びベアリングシール8)によって、軸受空間BS内への泥水等の浸入が防止され、また、軸受空間BS内に充填される潤滑剤(グリース等)の外部漏出が防止される。図例のキャップ7は、外輪2の車体側端部21に嵌合(外嵌)される円筒部71と、円筒部71と一体の蓋部72とを有した板金加工体からなり、円筒部71を車体側端部21の外周面21aに嵌合させることによって、外輪2の開口部20を封止するように構成されている。そして、円筒部71と外輪2における車体側端部21の外周面21aとの金属嵌合部分への泥水等の浸入を防止するため、円筒部71の外面を覆い、且つ、一部が前記外周面21aに弾性密着するゴムシール部73が加硫成型により一体に設けられている。両密封装置7,8のうち、車輪側のベアリングシール8に本発明に係る密封装置が適用される。
図2をも参照して、本発明に係る密封装置の第一の実施形態について詳細に説明する。本実施形態のベアリングシール(密封装置)8は、内輪6に嵌合される第一金属環9と、外輪2に嵌合される第二金属環10と、第一金属環9及び第二金属環10の間に設けられるシール部材11とを含む。第一金属環9は、ハブフランジ41に形成される軸L(図1参照)を曲率中心とする環状の段部41aに外嵌される第一嵌合円筒部91と、第一嵌合円筒部91より径大の第一非嵌合円筒部92とを有している。さらに具体的には、第一嵌合円筒部91の車体側端部から外径方向に延びる第一円輪部93が一体に連接され、第一円輪部93の外周縁部から第一嵌合円筒部91と同軸状に車体側に向け第一非嵌合円筒部92が一体に連接されている。即ち、本実施形態では、第一金属環9における第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92との径方向サイズが異なっている。また、第二金属環10は、外輪2における車輪側端部22の車輪側外周面22aに外嵌される第二嵌合円筒部101と、第二嵌合円筒部101より径小の第二非嵌合円筒部102とを有している。さらに具体的には、第二嵌合円筒部101の車輪側端部から内径方向に延びる第二円輪部103が一体に連接され、第二円輪部103の内周縁部から第二嵌合円筒部91と同軸状に車体側に向け第二非嵌合円筒部102が一体に連接されている。即ち、本実施形態では、第二金属環10における第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102との径方向サイズが異なっている。そして、第一非嵌合円筒部92と、第二非嵌合円筒部102とは互いに径方向に対向し、且つ、第二非嵌合円筒部102が第一非嵌合円筒部92より内径側に位置するように構成されている。第一嵌合円筒部91、第一非嵌合円筒部92、第二嵌合円筒部101及び第二非嵌合円筒部102は、第一嵌合円筒部91の段部41aに対する外嵌状態及び第二嵌合円筒部101の外輪2の車輪側外周面22aに対する外嵌状態では、軸Lを中心として同軸状になるように構成されている。また、第二金属環10の外輪2に対する外嵌状態では、第二円輪部103はその車体側面103bが外輪2の車輪側端面22bに密着する。
本実施形態のシール部材11は、内径側に位置する第二非嵌合円筒部102に嵌合(外嵌)されている。シール部材11は、第一金属環9及び第二金属環10で囲まれた空間Sの開口部Sa,Sbのうちの軸受装置1の外部に通じる外方開口部Sa側に位置するよう設けられている。さらに、シール部材11は、第二非嵌合円筒部102に嵌合(外嵌)される芯金12と、芯金12に外径方向に延びるよう固着されて先端部13aが外径側に位置する第一非嵌合円筒部92に弾接するシールリップ13とを備え、シールリップ13の先端部13aが外方開口部側Saに向くように構成されている。芯金12は、第二非嵌合円筒部102の外周面102bに嵌合される芯金円筒部12aと、芯金円筒部12aの車輪側端部より外径側に延びる芯金円輪部12bとを有している。シールリップ13は、ゴム等のエラストマーを芯金12に対して加硫成型することにより固着一体に形成され、芯金12の芯金円筒部12a及び芯金円輪部12bに固着されるリップ基部13bから前記のように延出されている。
本実施形態では、さらに、第一金属環9及び第二金属環10の間に、シール部材11に対して軸L方向に沿って並列する1個のサブシール部材120が設けられている。このサブシール部材120は、シール部材11より前記空間Sにおける軸受装置1の内部(軸受空間BS)に通じる内方開口部Sb側に位置するよう設けられている。また、当該サブシール部材120は、第一非嵌合円筒部92に嵌合されるサブ芯金121と、サブ芯金121に内径方向に延びるよう固着されて先端部122aが第二非嵌合円筒部102に弾接するサブシールリップ122とを備えている。そして、サブシールリップ122の先端部122aは、空間Sの外方開口部Sa側に向くように構成されている。サブ芯金121は、第一非嵌合円筒部92に内嵌されるサブ芯金円筒部121aと、サブ芯金円筒部121aの車輪側端部より内径側に延びるサブ芯金円輪部121bとを有している。サブシールリップ122は、ゴム等のエラストマーをサブ芯金121に対して加硫成型することにより固着一体に形成され、サブ芯金121に固着されるリップ基部122bから前記のように延出されている。また、本実施形態では、第二金属環10における第二嵌合円筒部101の外周面101aの全面と、第二円輪部103の車輪側面103aの一部を覆うゴム(エラストマー)被覆部104が固着一体に形成されている。このゴム被覆部104は、第二嵌合円筒部101の車体側端面101bを回り込んで外輪2における車輪側外周面22aとの間に圧縮状態で介在する環状内向突部104aと、第二円輪部103より車輪側に突出して外方開口部Saの外径側に位置する環状の庇状部104bを有している。図において、2点鎖線で示す環状内向突部104aは、圧縮前の原形状を示している。外方開口部Saは、第一非嵌合円筒部92の先端部92aと、ゴム被覆部104における第二円輪部103の車輪側面103aを覆う部分との間に径方向(外径方向)に開口するように構成されている。また、空間Sの内方開口部Sbは、第二非嵌合円筒部102の先端部102aとハブフランジ41における段部41aより内径側のフランジ面41bとの間に径方向(内径方向)に開口するように構成されている。
このように構成されるベアリングシール8を軸受装置1に装着する要領について略述する。先ず、第一金属環9の第一非嵌合円筒部92に、サブシール部材120をサブ芯金円筒部121aを介して内嵌させた上で、第一金属環9を第一嵌合円筒部91を介してハブフランジ41の段部41aに外嵌させる。次いで、第二金属環10の第二非嵌合円筒部102に、シール部材11を芯金円筒部12aを介して外嵌させた上で、第二金属環10を第二嵌合円筒部101を介して外輪2の車輪側端部22に外嵌させる。この第二金属環10の外輪2に対する外嵌は、第二円輪部103の車体側面103bが、外輪2の車輪側端面22bに密着するように、且つ、環状内向突部104aが第二嵌合円筒部101と外輪2の車輪側外周面22aとの間に圧縮状態で介在するようになされる。第一非嵌合円筒部92の先端部92aは、サブシール部材120の第一非嵌合円筒部92に対する前記内嵌を円滑になし得るよう外向テーパ形状に形成されたガイド部とされている。また、第二非嵌合円筒部102の先端部102aは、シール部材11の第二非嵌合円筒部102に対する前記外嵌を円滑になし得るよう内向テーパ形状に形成されたガイド部とされている。そして、このように第一金属環9が嵌合装着された内輪6と、第二金属環10が嵌合装着された外輪2とを、ボール3(図1参照)及びリテーナ3aを介して所定位置に相互に組付ける。これによって、ベアリングシール8が軸受装置1における外輪2の車輪端部22と内輪6との間に装着される。この装着状態では、第一非嵌合円筒部92と第二非嵌合円筒部102とが、前者が外径側に後者が内径側になるように径方向に対向関係で位置付けられる。また、シール部材11及びサブシール部材120は、それぞれのシールリップ13,122の先端部13a,122aが第一非嵌合円筒部92及び第二非嵌合円筒部102に弾接した状態で、第一金属環9及び第二金属環10の間に介在する。図において、2点鎖線で示すシールリップ13,122の先端部13a,122aは、第一非嵌合円筒部92及び第二非嵌合円筒部102に弾接する際に弾性変形する前の原形状を示す(以下の例においても同様)。
なお、本実施形態では、シールリップ13,122の先端部13a,122aが、それぞれ第一非嵌合円筒部92及び第二非嵌合円筒部102に弾接するよう構成されているが、近接するよう構成されるものであっても良い。
前記のようにベアリングシール8が装着されたハブベアリング1において、内輪6がボール3…を介し外輪2に支持された状態で軸L回りに回転する。この内輪6の軸回転に伴い、シール部材11及びサブシール部材120の先端部13a,122aが第一非嵌合円筒部92の内周面92b及び第二非嵌合円筒部102の外周面102bに弾接した状態で相対摺接する。これにより、ハブフランジ41側からの軸受空間BSへの泥水等の浸入及び軸受空間BS内に充填される潤滑剤の外部漏出が防止される。そして、シール部材11及びサブシール部材120は、第一金属環9及び第二金属環10で囲まれた空間S内に配置されているから、シールリップ13,122が、第一非嵌合円筒部92及び第二非嵌合円筒部102によってカバーされることになり、ハブベアリング1外から浸入しようとする塵埃を含む泥水等から保護される。特に、シール部材11は、内径側に位置する第二非嵌合円筒部102に嵌合され、外径側に位置する第一非嵌合円筒部92が外方開口部Saから浸入する泥水等を遮蔽するように位置することになるから、泥水等がシールリップ13の先端部13aに到達し難くなる。
また、シールリップ13の先端部13aは、外径側に位置する第一非嵌合円筒部92に弾接するよう配置されているから、ハブベアリング1外から浸入しようとする泥水等がシールリップ13の先端部13aにより到達し難くなる。これにより、当該先端部13aと第一非嵌合円筒部92の内周面92bとの間への塵埃の噛み込みが抑制されて先端部13aの摩耗が生じ難くなり、優れたシール性能が発揮される。しかも、シールリップ13の先端部13aは、空間Sの外方開口部Sa側に向くように構成されているから、当該空間Sに浸入した泥水等は、シールリップ13の先端部13aと第一非嵌合円筒部92との間には浸入せず、ベアリングシール8内を流下して下方の外方開口部Saから速やかに排出され、ベアリングシール8内に滞留することがない。さらに、シール部材11に対して泥水等の浸入方向の下流側に位置するようにサブシール部材120が設けられているから、仮に、シールリップ13の先端部13aと第一非嵌合円筒部92との弾性摺接部を一部の泥水等が通過しても、泥水等のそれ以上の浸入がサブシール部材120によって阻止される。これによって、ハブフランジ41側から軸受空間BS内への泥水等の浸入がより確実に防止される。加えて、本実施形態では、外方開口部Saの外径側部を覆うようにゴム被覆部104の庇状部104bが位置付けられているから、ハブベアリング1外から空間S内への泥水等の浸入が抑制される。また、ゴム被覆部104の環状内向突部104aが、第二嵌合円筒部101の車体側端部101bを回り込んで、外輪2における車輪側外周面22aとの間に圧縮状態で介在しているから、第二嵌合円筒部と外輪2との金属嵌合部分に泥水等が浸入する懸念がない。これにより、金属嵌合部分の発錆が抑制されて、経時的な嵌合力の低下が抑えられ、また、嵌合部分から直接軸受空間BS内への泥水等の浸入も生じ難くなる。
シール部材11及びサブシール部材120は、芯金12及びサブ芯金121にシールリップ13及びサブシールリップ122を固着一体に成型することによってシールリップ13及びサブシールリップ122の破断を生じさせることなく容易に製造することができる。また、第一非嵌合円筒部92と第二非嵌合円筒部102とは径方向に対向するように構成されているから、シールリップ13及びサブシールリップ122の長さを小さくすることができ、これによって型抜き時のシールリップ13及びサブシールリップ122の破断をより生じ難くすることができる。さらに、シール部材11及びサブシール部材120をそれぞれ複数準備しておけば、これらの数を適宜選択設定することにより、要求されるシール仕様等に応じて、より的確なシール設計を行うことができ、フレキシビリティを高めることができる。加えて、本実施形態では、図例のような形状の第一金属環9がハブランジ41の段部41aに外嵌され、図例のような形状の第二金属環10が外輪2に外嵌されてベアリングシール8が構成されるから、外輪2の内径側のスペースがリテーナ3a等の存在により狭小であっても、ベアリングシール8を装着することができる。
図3は、第一の実施形態の第一の変形例を示す。この例のベアリングシール(密封装置)8においては、第一金属環9がハブフランジ41の段部41aに外嵌される点、第二金属環10が外輪2の車輪側端部22に外嵌される点が図2に示す例と共通する。また、第一金属環9が、第一嵌合円筒部91、第一非嵌合円筒部92及び第一円輪部93を有している点、第二金属環10が、第に嵌合円筒部101、第二非嵌合円筒部102及び第二円輪部103を有している点、さらにこれらの位置関係も図2に示す例と共通する。特に、第一非嵌合円筒部92と第二非嵌合円筒部102とが径方向に対向関係で、しかも、前者が外径側に後者が内径側に位置する点でも図2に示す例と共通する。さらに、第二金属環10には、ゴム被覆部104が図2の例と同様に設けられている。しかし、図2に示すサブシール部材120に代え、2個のサブシール部材130,130が設けられている点、及び、第2金属環10の第二非嵌合円筒部102から断面L形の延出部105がさらに延出されている点で、図2に示す例と異なる。この延出部105は、第2金属環10の第二非嵌合円筒部102の先端部102aよりハブフランジ41のフランジ面41bと小間隙をもって内径側に延出される延出円輪部105aと、延出円輪部105aの内周縁部より車体側に屈折されて軸Lに平行に延出された延出円筒部105bとからなる。空間Sの内方開口部Sbは、フランジ面41bと延出円輪部105aとの間に径方向(内径方向)に開口するように構成されている。
本実施形態において、2個のサブシール部材130,130は、いずれもシール部材11と同形状であり、内径側に位置する第二非嵌合円筒部102に嵌合(外嵌)され、シール部材11に対して軸L方向に沿って泥水等の浸入方向の下流側(車輪側)に並列するように設けられている。さらに具体的には、両サブシール部材130は、第二非嵌合円筒部102に嵌合されるサブ芯金131と、サブ芯金131に外径方向に延びるよう固着されて先端部132aが外径側に位置する第一非嵌合円筒部92の内周面92bに弾接するサブシールリップ132とを備え、サブシールリップ132の先端部132aが外方開口部側Saに向くように構成されている。サブ芯金131は、第二非嵌合円筒部102に外嵌されるサブ芯金円筒部131aと、サブ芯金円筒部131aの車輪側端部より外径側に延びるサブ芯金円輪部131bとを有している。サブシールリップ132は、ゴム等のエラストマーをサブ芯金131に対して加硫成型することにより固着一体に形成され、サブ芯金131に固着されるリップ基部132bからシール部材11のシールリップ13と同様に延出されている。
この例のベアリングシール8も、ハブベアリング1における車輪側の外輪2及び内輪6との間に装着される。そして、内輪6の軸回転に伴い、シール部材11におけるシールリップ13の先端部13a、サブシール部材130,130におけるサブシールリップ132,132の先端部132a,132aが、第一非環状円筒部92の内周面92bに弾性的に相対摺接する。これにより、シール部材11は図2に示す例と同様のシール機能を奏し、また2個のサブシール部材130,130が相乗してシール部材11を補完するシール機能を奏する。特に、両サブシール部材130,130とも、内径側に位置する第二非嵌合円筒部102に外嵌され、その先端部132a,132aが空間Sの外方開口部Saに向くよう形成されているから、仮に、一部の泥水等が第一シール部材11を通過しても、先端部132a,132aと第二非嵌合円筒部102との弾接部への泥水等の浸入が阻止される。また、断面L字形に屈折形成された延出部105の存在により、軸受空間BSに充填されている潤滑剤の空間S内への浸入が確実に防止される。特に、延出部105の延出円輪部105aとフランジ面41bとの間隙を小さくして、ラビリンス構造とすればこの潤滑剤の空間S内への浸入防止効果がより効果的に発揮される。
その他の構成は、図2に示した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4は、第一の実施形態の第二の変形例を示す。この例のベアリングシール(密封装置)8は、第一金属環9及び第二金属環10の基本形状で図2に示す例と共通するが、サブシール部材120を有していない点、及び、第二非嵌合円筒部102の先端部102aがシール部材11側にかしめられている点で図2示す例と異なる。図例ではこの先端部102aが、シール部材11を構成する芯金円輪部12bに接触するようにかしめられている。このように構成されるベアリングシール8においても、シール部材11が図2に示す例と同様のシール機能を奏する。そして、第二非嵌合円筒部102の先端部102aがシール部材11側にかしめられていることにより、シール部材11の第二非嵌合円筒部102に対する嵌合状態が安定化する。
なお、第二非嵌合円筒部102の先端部102aをかしめなくても、シール部材11の第二非嵌合円筒部102に対する嵌合締め代の設定により嵌合状態の安定化を図るようにしても良い。これは他の実施形態のシール部材やサブシール部材においても同様である。その他の構成は、図2に示す例と同様であるので、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、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)8においては、第一金属環9を構成する第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92とが同径、即ち、両者の径方向サイズが同一であることで特徴付けられる。したがって、第一金属環9は、前記例のような第一円輪部93を有さず、第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92とが直状に連接されている。第二金属環10は図2に示す例と同様に構成されている。そして、第一非嵌合円筒部92と、第二非嵌合円筒部102とは互いに径方向に対向し、且つ、第二非嵌合円筒部102が第一非嵌合円筒部92より内径側に位置するように構成されている。本実施形態では、図3に示す例と同様のサブシール部材130を1個備え、シール部材11とサブシール部材130とは、それぞれ芯金12及びサブ芯金131を介して軸L方向に並列するように第二嵌合円筒部102に外嵌されている。これにより、シール部材11は図2に示す例と同様のシール機能を奏し、またサブシール部材130はシール部材11を補完するシール機能を奏する。
その他の構成は、図2或いは図3に示す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6は、本発明に係る密封装置の第三の実施形態を示す。本実施形態のベアリングシール(密封装置)8においては、図5に示す例と同様に第一金属環9を構成する第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92とが同径(第二の実施形態)であることに加えて、第二金属環10を構成する第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102とが同径であることで特徴付けられる。即ち、第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102の径方向サイズが同一である。したがって、第二金属環10は、前記例のような第二円輪部103を有さず、第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102とが直状に連接されている。第一金属環9における第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92とは、図5に示す例と同様に径方向サイズが同一とされているが、第一金属環9の第一嵌合円筒部91には、外径方向に沿った衝立状の環状壁体94が嵌合(外嵌)等により一体に設けられている。そして、第一非嵌合円筒部92と、第二非嵌合円筒部102とは互いに径方向に対向し、且つ、第一非嵌合円筒部92が第二非嵌合円筒部102より外径側に位置するように構成されている。環状壁体94は、第二非嵌合円筒部102の先端部102aに近接するように設けられ、壁体94と第二非嵌合円筒部102の先端部102aとにより空間Sの外方開口部Saが径方向に開口するように構成されている。また、空間Sの内方開口部Sbは、第一非嵌合円筒部92の先端部92aと外輪2の車輪側端面22bとの間に径方向(内径方向)に開口するように構成されている。したがって、外方開口部Saが車輪側に、内方開口部Sbが車体側に位置する点で前記各実施形態と異なる。
シール部材11は、第一金属環9及び第二金属環10で囲まれた空間Sの外方開口部Sa側(車輪側)に位置するよう設けられている。シール部材11は、第一非嵌合円筒部92の外周面92cに嵌合(外嵌)される芯金12と、芯金12に外径方向に延びるよう固着されて先端部13aが第二非嵌合円筒部102の内周面102cに弾接するシールリップ13とを備えている。シールリップ13は、前記例と同様に芯金12に固着一体とされるリップ基部13bから延出され、その先端部13aが外方開口部Sa側に向くように構成されている。芯金12は、第一非嵌合円筒部92に外嵌される芯金円筒部12aと、芯金円筒部12aの車体側端部より外径側に延びる芯金円輪部12bとを有している。
また、シール部材11の内方開口部Sb側には、シール部材11に対して軸L方向に沿って並列するサブシール部材140が設けられている。サブシール部材140は、第一非嵌合円筒部92の外周面92cに嵌合(外嵌)されるサブ芯金141と、サブ芯金141に外径方向に延びるよう固着されて先端部142aが第二非嵌合円筒部102の内周面102cに弾接するサブシールリップ142とを備えている。サブシールリップ142は、サブ芯金141に固着一体とされるリップ基部142bから延出され、その先端部142aが外方開口部Sa側に向くように構成されている。サブ芯金12は、第一非嵌合円筒部92に外嵌されるサブ芯金円筒部12aと、サブ芯金円筒部12aの車体側端部より外径側に延びるサブ芯金円輪部12bとを有している。さらに、本実施形態のサブシール部材140は、リップ基部142bから外輪2側に延出され、先端部143aが外輪2の車輪側端面に弾接する第二のサブシールリップ143を備え、この先端部143aは内方開口部Sb側に向くように構成されている。
本実施形態のベアリングシール8においても、シール部材11は図2に示す例と同様のシール機能を奏し、またサブシール部材140はシール部材11を補完するシール機能を奏する。特に、サブシール部材140は、第二のサブシールリップ143を備えているから、シール部材11を補完するシール機能がより効果的に発揮される。しかも、第二のサブシールリップ143の先端部143aは、内方開口部Sb側に向くように構成されているから、軸受空間BS内に充填されている潤滑剤の漏出方向に対向することになり、潤滑剤の空間S内への浸入抑制に効果的である。さらに、第一嵌合円筒部91には、環状壁体94が、第二非嵌合円筒部102の先端部102aに近接するよう設けられているから、泥水等の空間S内への浸入抑制もなされる。
その他の構成は、図5に示す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7は、第三の実施形態の変形例を示す。本実施形態のベアリングシール(密封装置)8においては、第一金属環9を構成する第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92との径方向サイズが同一であり、第二金属環10を構成する第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102との径方向サイズが同一である点で図6に示す例と共通する。また、図6に示す例と同様に、第一非嵌合円筒部92及び第二非嵌合円筒部102は径方向に互いに対向するよう構成されている。そして、第二非嵌合部102は第一非嵌合円筒部92より内径側に位置し、第二嵌合円筒部101が外輪2の車輪側端部22の内周面22cに内嵌されている点で、図6に示す例と異なる。第一金属環9及び第二金属環10によって囲まれた空間Sにおける外方開口部Saは、第一非嵌合円筒部92の先端部92aと、外輪2の車輪側端面22bとの間に径方向(外径方向)に開口するように構成されている。また、内方開口部Sbは、第二非嵌合円筒部102の先端部102aと、フランジ面41bとの間に径方向(内径方向)に開口するように構成されている。
第一金属環9と第二金属環10との間には、シール部材11と1個のサブシール部材150が設けられている。シール部材11は、外形状等は異なるが機能的には前記各例と同様であり、空間Sの外方開口部Sa側(車体側)に位置するよう設けられている。シール部材11は、第二非嵌合円筒部102に嵌合(外嵌)される芯金12と、芯金12に外径方向に延びるよう固着されて先端部13aが第一非嵌合円筒部92の内周面92bに弾接するシールリップ13とを備えている。芯金12は、第二非嵌合円筒部102の外周面102bに嵌合される芯金円筒部12aと、芯金円筒部12aの車輪側端部から外径方向に延びる芯金円輪部12bとを有し、シールリップ13は、芯金円輪部12bに固着されたリップ基部13bから延出されてその先端部13aが外方開口部Sa側に向くように構成されている。サブシール部材150は、第一非嵌合円筒部92に嵌合(内嵌)されるサブ芯金151と、サブ芯金151に内径方向に延びるよう固着されて先端部152aが第二非嵌合円筒部102の外周面102bに弾接するサブシールリップ152とを備えている。サブ芯金151は、第一嵌合円筒部92の内周面92aに嵌合されるサブ芯金円筒部151aと、サブ芯金円筒部151aの車体側端部から内径方向に延びるサブ芯金円輪部151bとを有し、サブシールリップ152は、サブ芯金円輪部151bに固着されたリップ基部152bから延出されてその先端部152aが内方開口部Sb側に向くように構成されている。
本実施形態のベアリングシール8においても、シール部材11は図2に示す例と同様のシール機能を奏し、またサブシール部材150はシール部材11を補完するシール機能を奏する。特に、サブシール部材150は、サブシールリップ152の先端部152aが、内方開口部Sb側に向くように構成されているから、軸受空間BS内に充填されている潤滑剤の漏出方向に対向することになり、潤滑剤の空間S内への浸入抑制に効果的である。図6に示す例と本実施形態とは、第一金属環9及び第二金属環10がともに直状環からなるが、両者の径方向の位置関係及び第二金属環10の外輪2に対する嵌合部位が異なっている。このような第一金属環9及び第二金属環10の態様の相違は、外輪2とハブフランジ41の段部41aとの位置関係等から適宜選択採用される。
その他の構成は、図6に示す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8は、本発明に係る密封装置の第四の実施形態を示す。本実施形態のベアリングシール(密封装置)8は、第一金属環9を構成する第一非嵌合円筒部92と第二金属環10を構成する第二非嵌合円筒部102とが径方向に対向せず、軸L方向に少しずれていることで特徴付けられる。そして、シール部材11を構成する芯金12は、第二非嵌合円筒部102に嵌合(外嵌)される芯金円筒部12aのみからなる。シールリップ13は、この芯金円筒部12aに固着されたリップ基部13bから延出されて、その先端部13aが第一非嵌合円筒部92の内周面92bに弾接し、且つ、外方開口部Sa側に向くように構成されている。第一金属環9は、図2に示す例と同様に、第一嵌合円筒部91と、第一円輪部93と、第一非嵌合円筒部92とからなる。第二金属環10は、外輪2における車輪側端部22の外周面22aに嵌合(外嵌)される第二嵌合円筒部101と、第二嵌合円筒部101の車輪側端部から外径側に屈曲形成される外向鍔状部105と、外向鍔状部105の外周縁部から折返し形成された第二円輪部103と、第二円輪部103の内周縁部から車輪側に連なる第二非嵌合円筒部102とからなる。第一金属環9を構成する第一非嵌合円筒部92は、第一金属環10を構成する第二非嵌合円筒部102より外径側に位置し、内径側に位置する第二非嵌合円筒部102に、シール部材11が嵌合(外嵌)されている。第二金属環10の外輪2に対する外嵌状態では、第二円輪部103は、その車体側面103aが外輪2の車体側端面22bに密着する。第一非嵌合円筒部92の先端部92aと、第二円輪部103の車輪側面103aとの間に、空間Sの外方開口部Saが径方向(外径方向)に開口し、リップ基部13bと、ハブフランジ41のフランジ面41bとの間に、空間Sの内方開口部Sbが径方向(内径方向)に開口するよう構成されている。
本実施形態のベリングシール8においても、前記各例と同様に、シール部材11が前記各例と同様のシール機能を奏する。また、外向鍔状部105とこれに連なる第二円輪部103の一部が外輪2の外周面22aより外径側に突出するように形成されているから、この遮蔽機能によって、泥水等の空間S内への浸入が抑制される。
なお、シール部材11を構成するシールリップ13の形状が前記各例の形状と異なっているが、これは単なる例示であって、他の例の形状を本実施形態に適用することはもとより可能である。また、他の例で示したサブシール部材を本実施形態に付加することも可能である。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、第一金属環9を構成する第一嵌合円筒部91と第一非嵌合円筒部92との径方向サイズ、及び、第二金属環10を構成する第二嵌合円筒部101と第二非嵌合円筒部102との径方向サイズが異なる例、同一である例、これらの組み合わせ例は、例示したものに限定されず、ハブフランジ41の段部41aと外輪2との径方向の位置関係等の軸受装置1の仕様等に応じて適宜変更採択される。また、シール部材及びサブシール部材を構成するシールリップの形状等も図例のものに限定されず、適宜変更が可能である。さらに、本発明の密封装置が自動車用の従動輪用ハブベアリングに適用される例について述べたが、これに限定されず駆動輪用ハブベアリングや他の産業機械用軸受装置にももとより適用可能である。
1 ハブベアリング(軸受装置)
2 外輪
6 内輪
8 ベアリングシール(密封装置)
9 第一金属環
91 第一嵌合円筒部
92 第一非嵌合円筒部
10 第二金属環
101 第二嵌合円筒部
102 第二非嵌合円筒部
11 シール部材
12 芯金
13 シールリップ
13a シールリップの先端部
120,130,140,150 サブシール部材
121,131,141,151 サブ芯金
122,132,142,152 サブシールリップ
122a,132a,142a,152a サブシールリップの先端部
S 空間
Sa 外方開口部
Sb 内方開口部
L 軸

Claims (8)

  1. 軸受装置の外輪のハブフランジ側の端面と、該ハブフランジに形成される段部との間を密封する密封装置であって、
    前記段部に嵌合される第一金属環と、前記外輪に嵌合される第二金属環と、前記第一金属環及び第二金属環の間に設けられるシール部材とを含み、
    前記第一金属環は、前記段部に嵌合される第一嵌合円筒部と、該第一嵌合円筒部と一体の第一非嵌合円筒部とを有し、
    前記第二金属環は、前記外輪の外周面もしくは内周面に嵌合される第二嵌合円筒部と、該第二嵌合円筒部と一体の第二非嵌合円筒部とを有し、
    前記シール部材は、前記第一金属環及び第二金属環で囲まれた空間の開口部のうちの前記軸受装置の外部に通じる外方開口部側に位置するよう設けられ、当該シール部材は、前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のうち内径側に位置する非嵌合円筒部に嵌合される芯金と、該芯金に外径方向に延びるよう固着されて先端部が外径側に位置する非嵌合円筒部に接触又は近接するシールリップとを備え、
    前記シールリップの先端部が前記外方開口部側に向くように構成されており、
    前記第一非嵌合円筒部は前記第一嵌合円筒部と、前記第二非嵌合円筒部は前記第二嵌合円筒部と、径方向にみて重ならない形状と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、
    前記第一金属環及び第二金属環の間に、さらに、前記シール部材に対して軸方向に沿って並列するサブシール部材が設けられ、
    前記サブシール部材は、前記シール部材より前記空間の開口部のうちの前記軸受装置の内部に通じる内方開口部側に位置するよう設けられ、当該サブシール部材は、前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部のうちの一方に嵌合されるサブ芯金と、該サブ芯金に径方向に延びるよう固着されて先端部が他方の非嵌合円筒部に接触又は近接するサブシールリップとを備えていることを特徴とする密封装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の密封装置において、
    前記第一非嵌合円筒部及び第二非嵌合円筒部は、互いに径方向に対向するように構成されていることを特徴とする密封装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記外方開口部が、径方向に開口するように構成されていることを特徴とする密封装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記第一金属環における第一嵌合円筒部と第一非嵌合円筒部との径方向サイズが異なっていることを特徴とする密封装置。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記第一金属環における第一嵌合円筒部と第一非嵌合円筒部との径方向サイズが同一であることを特徴とする密封装置。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記第二金属環における第二嵌合円筒部と第二非嵌合円筒部との径方向サイズが異なっていることを特徴とする密封装置。
  8. 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記第二金属環における第二嵌合円筒部と第二非嵌合円筒部との径方向サイズが同一であることを特徴とする密封装置。
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