JPWO2003069177A1 - 密封装置とこれを組み込んだ転がり軸受及びハブユニット - Google Patents

密封装置とこれを組み込んだ転がり軸受及びハブユニット Download PDF

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雅人 松井
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謹次 湯川
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Abstract

芯金5にその基端部を結合したシール材7aは、3本のシールリップ14、15a、16aを有する。このうち、中間に位置する中間シールリップ15aの先端部の厚さをd1、基端部の厚さをd2とし、最も内側に位置する内側シールリップ16aの先端部の厚さをD1、基端部の厚さをD2とする。この場合に、上記中間シールリップ15a及び内側シールリップ16aの基端部の少なくとも一部の厚さが、0.2d1≦d2≦0.8d1で、且つ、0.5D1≦D2<D1を満たす様にする。上記内側シールリップ16aの先端縁は、上記スリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面に、締め代がほぼ零の状態で外嵌する。これにより、スリンガ6と芯金5とが相対変位する場合でも、優れたシール性を確保すると共に、トルクの増大を抑える。

Description

技術分野
この発明に係る密封装置と転がり軸受及びハブユニットは、例えば自動車用車輪の支持装置等の回転支持部に組み込む転がり軸受の密封装置の改良に関する。
背景技術
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密封装置を組み込んで、この転がり軸受の内部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25〜27は、この様な目的で転がり軸受の端部開口に装着した密封装置の従来構造の3例を示している。
先ず、図25に示した従来構造の第1例は、特開平10−252762号公報に記載されたもので、芯金5と、スリンガ6と、シール材7とから成る。このうちの芯金5は、外輪8の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部9と、この外径側円筒部9の軸方向内端縁(転がり軸受の軸方向中央寄り端縁で、図25の左端縁)から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部10を備えた、断面L字形で全体を円環状としている。又、上記スリンガ6は、内輪11の端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部12と、この内径側円筒部12の軸方向外端縁(転がり軸受の軸方向開口寄り端縁で、図25の右端縁)から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部13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7は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の3本のシールリップ14〜16を備え、上記芯金5にその基端部を結合固定している。そして、最も外側に位置する外側シールリップ14の先端縁を、上記スリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面に摺接させ、残り2本のシールリップである中間シールリップ15及び内側シールリップ16の先端縁を、上記スリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面に摺接させている。
又、図25に示した第1例の場合、上記シール材7に設けた3本のシールリップ14〜16のうち、最も外側に位置する外側シールリップ14の厚さを、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくしている。又、最も内側に位置する内側シールリップ16の厚さも、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくしている。そして、この内側シールリップ16を、先端縁に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。又、中間に位置する中間シールリップ15の厚さは、基端部と先端縁とで小さくしており、中間部で大きくしている。
又、図26に示す従来構造の第2例の場合も、上述の図25に示した第1例の構造とほぼ同様の構造を有する。特に、本例の場合には、3本のシールリップ14a、15a、16のうち、最も外側に位置する外側シールリップ14aの厚さを、基端部から先端縁に亙る全長で、ほぼ同じ大きさにしている。そして、中間に位置する中間シールリップ15aの厚さを、基端部で先端部よりも小さくしている。これに対して、図27に示す従来構造の第3例の場合には、上述の図25に示した第1例の場合と同様に、外側シールリップ14の厚さを、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくしている。第3例でその他の部分の構造は、図26に示した第2例の場合と同様である。
上述の様な従来構造の第1〜3例は何れも、各シール材7に設けたシールリップ14、14a、15、15a、16の先端縁とスリンガ6とを摺接させる事により、転がり軸受の端部開口を塞ぐ。そして、この転がり軸受の内部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する。
図25〜図27に示した従来構造の3例の場合、次に述べる様な点を改良する事が望まれている。即ち、これら従来構造の3例を、例えば、自動車用車輪の支持装置に組み込む転がり軸受に使用した場合で、自動車が急旋回した場合には、スリンガ6を外嵌した内輪11と、芯金5を内嵌した外輪8とが、相対的に傾く(両部材11、8の中心軸が不一致になる)事がある。この様に内、外両輪11、8が相対的に傾いた場合には、上記スリンガ6と芯金5とが一部で近づいて、上記各シールリップ14、14a、15、15a、16が過度に圧縮される。又、何らかの理由で、内輪11が外輪8に対し偏心しても、上記各シールリップ14、14a、15、15a、16が過度に圧縮される可能性がある。この様に各シールリップ14、14a、15、15a、16が過度に圧縮された場合、これら各シールリップ14、14a、15、15a、16の先端縁がスリンガ6に押し付けられる力である、所謂緊迫力が大きくなる。この為、上記各シールリップ14、14a、15、15a、16の先端縁が摩耗し易くなり、これら各シールリップ14、14a、15、15a、16の先端縁とスリンガ6との摺接部での密封性能が悪化する。又、この場合、転がり軸受の回転トルクが大きくなる。又、上記内、外両輪11、8が相対的に傾くと、これら両輪11、8の周面同士が一部で互いに遠ざかる為、この部分に存在するシールリップ14、14a、15、15a、16の緊迫力が小さくなり、密封装置の内部に雨水等が進入する危険度が高くなる。この事を見込んで、上記シールリップ14、14a、15、15a、16の初期締め代を大きくする事により、上記緊迫力を全体的に大きくする事も考えられる。但し、この様にした場合には、上記内、外両輪11、8同士の相対的な傾きにより、互いに近づき合う周面部分に存在する上記シールリップ14、14a、15、15a、16の緊迫力が更に大きくなる。この為、これら各シールリップ14、14a、15、15a、16の先端縁が摩耗して、更に密封性能が悪化する。又、転がり軸受の回転トルクも更に大きくなる。
又、上述した従来構造の3例の何れの場合も、中間シールリップ15、15a及び外側シールリップ14、14aの先端縁と、スリンガ6との締め代を適正には規制していなかった。これに対して、この締め代が大き過ぎると、上記中間、外側各シールリップ15、15a、14、14aの先端縁が摩耗し易くなる為、長期間に亙る使用後には、これら各シールリップ15、15a、14、14aの先端縁とスリンガ6との摺接部での密封性能が悪化する。又、この場合には、転がり軸受の回転トルク(回転抵抗)が大きくなる。逆に、上記中間、外側各シールリップ15、15a、14、14aの先端縁とスリンガ6との締め代が小さ過ぎると、これら各シールリップ15、15a、14、14aのスリンガ6に対する緊迫力が過度に低下する。この様に緊迫力が過度に低下した場合も、やはり上記各摺接部での密封性能が悪化する。そこで、本発明の発明者は、これら各摺接部での密封性能を向上させる為に、上記締め代を適正な範囲に規制する必要があると考えた。
又、上述の図26に示した従来構造の第2例の場合、外側シールリップ14aの厚さを、基端部から先端部に亙る全長で、ほぼ同じ大きさにしている為、次の様な改良すべき点があった。即ち、この様に外側シールリップ14aの厚さを全長でほぼ同じ大きさにしていると、この外側シールリップ14aにスリンガ6が押し付けられた場合に、この外側シールリップ14aが基端部(根元部分)で過度に曲がり易くなる。この様に外側シールリップ14aが基端部で過度に曲がると、この基端部付近に大きな歪みが発生する。この為、シール材7を構成するゴム等の弾性材が弾性変形する事に対する抵抗が大きくなる事に基づいて、スリンガ6の表面の動きに対する外側シールリップ14aの追従性が悪化する。又、この場合には、上記基端部付近で応力緩和が生じる為、時間の経過に従って、上記スリンガ6に対する上記外側シールリップ14aの緊迫力が低下してしまう。従って、長期間の使用に伴い、この外側シールリップ14aと上記スリンガ6との摺接部での密封性能が悪化し易くなる。
これに対して、上述の図25、図27に示した従来構造の第1、3例の様に、外側シールリップ14の厚さを、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくした場合には、基端部付近での歪みは小さくなる。但し、その代わりに、上記外側シールリップ14の先端部での歪みが大きくなる。この為、やはり上記第2例の場合と同様に、スリンガ6の表面の動きに対する外側シールリップ14の追従性が悪化したり、この外側シールリップ14の緊迫力が長期間の使用に伴って低下してしまう。又、この場合には、図27に示した第3例の様に、外側シールリップ14の先端部がスリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面にベタ当たり(面接触)し易くなる。そして、この様に外側シールリップ14の先端部がベタ当たりした場合には、この外側シールリップ14の先端部と外側円輪部13の内側面との接触部での面圧が大きく低下する事に基づいて、密封性能が悪化し易くなる。
又、転がり軸受用密封装置の実際の使用時に、スリンガ6は、各部の組み付け誤差や弾性変形等に基づいて、シール材7に対し軸方向及び径方向に相対変位しながら回転する。この為、前述の図26に示した第2例の様に、外側シールリップ14aの厚さを全長に亙りほぼ同じ大きさにした場合でも、スリンガ6がシール材7に向け移動すると、やはり上記外側シールリップ14aが外側円輪部13の内側面にベタ当たりする可能性がある。尚、上記外側シールリップ14、14aの全長を小さくすれば、上記ベタ当たりを抑える事ができる。但し、この場合には、上記スリンガ6が上記シール材7から離れる方向に移動した場合に、密封性を確保しにくくなる。この様な事情を考慮すると、上記外側シールリップ14、14aをあまり短くする事はできない。
又、上述した従来構造の3例で、外側シールリップ14、14aの先端縁と外側円輪部13の内側面との摺接部に、硬い異物が噛み込まれると、この摺接部での摩粍が過度に進行する。そして、この摩耗が過度に進行した場合には、上記摺接部での密封性が、短期間のうちに大きく低下してしまう。これに対して、スリンガ6に対する外側シールリップ14、14aの緊迫力を大きくする事により、上記異物の噛み込みを生じにくくする事も考えられるが、この場合には、外側シールリップ14、14aの先端縁が摩耗し易くなる為、密封性能を十分に確保する事が難しくなる。尚、シール材7の一部で外側シールリップ14、14aの基端部から外れた位置から突出する、別のシールリップを設けて、この別のシールリップにより外側シールリップ14、14aの先端縁と外側円輪部13の内側面との摺接部での異物の噛み込みを防止する事も考えられる。但し、この様に別のシールリップを設けるのは、転がり軸受のトルクが増大したり、転がり軸受用密封装置のコストが大きく嵩む原因となる。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、密封装置の密封性の向上を図るべく発明したものである。
発明の開示
本発明の密封装置は、何れも、内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐものである。
この様な本発明の密封装置のうち、第1の態様による密封装置は、保持部材と、シール材とを備える。このうちの保持部材は、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの一方の周面に固定されている。又、上記シール材は、弾性材により造られて複数本のシールリップを備え、上記保持部材にその一部を結合固定している。そして、これら複数本のシールリップのうち、最も内側に位置する内側シールリップ及びこの内側シールリップの軸方向外側に隣り合う中間シールリップの先端縁を、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの他方に設けられた径方向に向いた周面又はこの他方に支持された部材の径方向に向いた周面に摺接させている。
特に、当該密封装置に於いては、上記中間シールリップの先端部の厚さをd、基端部の厚さをdとし、上記内側シールリップの先端部の厚さをD、同じく基端部の厚さをDとした場合に、上記中間シールリップ及び内側シールリップの基端部の少なくとも一部の厚さが、0.2d≦d≦0.8dで、且つ、0.5D≦D<Dを満たしている。又、上記内側シールリップの先端縁と、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの他方に設けられた径方向に向いた周面又はこの他方に支持された部材の径方向に向いた周面とを当接させた状態で、上記内側シールリップが全く弾性変形していないか極く僅かしか弾性変形していない状態である、締め代がほぼ零の状態としている。更に、好ましくは、上記複数本のシールリップは総て、それぞれの先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。
本発明の第2の態様による密封装置は、芯金と、環状部材と、シール材と、軸方向シールリップと、径方向シールリップとを備える。このうちの芯金は、上記外輪の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部及びこの外径側円筒部の軸方向内端縁から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部を備え、全体を円環状としている。又、上記環状部材は、上記内輪の端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部及びこの内径側円筒部の軸方向外端縁から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部を備え、全体を円環状としている。又、上記シール材は、弾性材により造られて、上記芯金と環状部材との少なくとも一方の部材にその一部を結合固定している。そして、上記軸方向シールリップは、上記シール材の一部に設けられて、その先端縁を、このシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接させている。又、上記径方向シールリップは、上記シール材の一部に設けられて、その先端縁を、このシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた径方向に向いた周面に摺接させている。
特に、当該密封装置に於いては、上記径方向シールリップの基端部の少なくとも一部の厚さを、先端部の厚さよりも小さくしている。又、上記径方向シールリップを有するシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた径方向に向いた周面と上記径方向シールリップの先端縁との間の、この径方向に向いた周面を有する部材の径方向に関する直径締め代をLとし、上記軸方向シールリップを有するシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた軸方向に向いた側面と上記軸方向シールリップの先端縁との間の、上記軸方向に向いた側面を有する部材の軸方向に関する締め代をLとし、上記内輪の外周面と上記内側円筒部との嵌合部の直径をRとした場合に、0.010≦L/R≦0.020で、且つ、0.008≦L/R≦0.015としている。
又、本発明の第3〜6の態様による密封装置は何れも、保持部材と、シール材と、軸方向シールリップとを備える。このうちの保持部材は、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との一方に固定されている。又、上記シール材は、弾性材により造られて上記保持部材にその一部を結合固定している。又、上記軸方向シールリップは、上記シール材の一部に設けられて、その先端縁を、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材の軸方向に向いた側面に摺接させている。
特に、第3の態様による密封装置に於いては、上記軸方向シールリップの厚さ方向中央を通る仮想曲線の一部で、基端からの長さと先端からの長さとが等しい位置を中央位置とした場合に、上記軸方向シールリップの基端に関する厚さtと、中央位置に関する厚さtと、先端に関する厚さtとが、0.70<t/t<0.85で、且つ、0.35<t/t<0.65を満たしている。
又、第4の態様による密封装置に於いては、上記軸方向シールリップの先端部で、自由状態で内径側となる側面に設けられた突部を備える。そして、この突部の先端縁が、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している。
又、第5の態様による密封装置に於いては、上記軸方向シールリップの厚さは、先端部を除き、基端部から中間部先端寄り部分に向けて徐々に小さくなる。且つ、この中間部先端寄り部分から先端縁に向けての部分(上記先端部)は、先端縁に向かう程徐々に大きくなる。そして、この先端縁が、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している。
又、第6の態様による密封装置に於いては、上記軸方向シールリップの先端縁の外径側端部から突出する状態で設けられた補助リップを備える。そして、この補助リップの先端縁と、上記軸方向シールリップの先端縁でこの補助リップから外れた内径側端部とが、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している。
又、第7態様による転がり軸受は、第1〜6の態様による記載した密封装置を少なくとも1個組み込んでいる。
又、第8の態様によるハブユニットは、内輪が車輪を固定する為のハブであり、第1〜6の態様による密封装置を少なくとも1個組み込んでいる。
上述の様に構成する本発明の密封装置と転がり軸受とハブユニットによれば、密封性を向上できる。
先ず、第1の態様による密封装置の場合、中間シールリップと内側シールリップとの基端部の厚さd、Dが小さくなっており、しかも、この内側シールリップの先端縁を、相手側の周面に締め代がほぼ零の状態で嵌合している。この為、内輪が外輪に対し傾いたり、或は偏心して、保持部材と上記相手側の周面とが近づいても、上記中間、内側各シールリップの先端縁が、この相手側の周面の表面の動きに対して良好に追従し、これら中間、内側各シールリップの緊迫力の変化を抑える事ができる。従って、これら中間、内側各シールリップの摩耗を抑えて、良好な密封性能を得る事ができると共に、転がり軸受の回転トルクの増大を抑える事ができる。
更に、好ましい構成によれば、上記内側シールリップを含め、複数本のシールリップは総て、それぞれの先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜している為、転がり軸受の内部に封入したグリースが上記各シールリップの先端縁と相手側の周面との摺接部に、適度に供給される。従って、これら各摺接部の潤滑状態を良好に保持して、転がり軸受の回転トルクを小さく抑えると共に、上記各摺接部の密封性能を向上させる事ができる。更に、総てのシールリップの基端部を互いに離隔させる事ができる為、隣接するシールリップ同士の動きが互いに干渉し合う事がなくなる。従って、上記各シールリップの先端縁が、上記相手側の周面の表面の動きに対してより良好に追従し、より良好な密封性能を得る事ができると共に、転がり軸受の回転トルクの増大をより抑える事ができる。
又、第2の態様による密封装置によれば、密封性能を向上できる為、転がり軸受の内部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できる。しかも、転がり軸受の回転トルクが過大になる事も防止できる。
又、第3の態様による密封装置によれば、軸方向シールリップに発生する歪みを小さくできる為、相手側の側面に対するこの軸方向シールリップの緊迫力を、長期間に亙りほぼ一定に維持できる。この為、長期間に亙る密封性の向上を図れる。又、内輪が外輪に対して傾く様な場合でも、軸方向シールリップがスリンガの動きに対して良好に追従する為、密封性を向上できる。
又、第4の態様による密封装置によれば、シール材と相手側の部材との相対回転時に、この相手側の部材がこのシール材に向け大きく動いた場合でも、軸方向シールリップが相手側の側面にベタ当たりする事を防止でき、密封性の向上を図れる。
又、第5の態様による密封装置によれば、軸方向シールリップの先端縁と相手側の側面との摩耗に基づく密封性の低下を防止し、長期間に亙って良好な密封性能を維持できる。即ち、密封性の低下の原因としては、上記軸方向シールリップの先端縁と相手側の側面との摺接部に異物が進入して、この先端縁及び相手側の側面が摩耗し、上記軸方向シールリップの緊迫力(締め代)が低下する事が考えられる。
上記第4の態様による密封装置でも、軸方向シールリップに発生する歪みを小さくできる為、この軸方向シールリップの緊迫力を長時間に亙りほぼ一定に維持でき、密封性の向上を図れる。更に、第5の態様による密封装置によれば、上記軸方向シールリップの先端縁と相手側の側面との摺接部に異物が進入して、この軸方向シールリップの先端縁及び相手側の側面が摩耗しても、この軸方向シールリップの先端部が厚い為、この軸方向シールリップの緊迫力の低下を抑える事ができる。
又、この軸方向シールリップの基端部から中間部先端寄り部分まで、徐々に薄くしているので、組み付け状態での上記軸方向シールリップの歪みを小さくできる。これに対して、この軸方向シールリップの先端部を厚くしているので、この軸方向シールリップの先端縁が摩粍しても、この軸方向シールリップがへたりにくく、上記第4の態様による密封装置に比べても、緊迫力をより一層、長期間に亙りほぼ一定に維持できる。又、内輪が外輪に対して傾いても、上記軸方向シールリップが相手側の側面の動きに対して良好に追従する為、密封性を良好に維持できる。
又、第6の態様による密封装置によれば、軸方向シールリップの先端縁で内径側端部と相手側の側面との摺接部に、異物が進入する事を防止できる。この為、この摺接部に硬い異物が噛み込まれる事を防止して、この摺接部での摩耗を抑える事ができる。従って、当該構造によれば、密封性の向上を図れる。しかも、上記補助リップは、上記軸方向シールリップの先端縁から突出する状態で設けられたものである為、コストが大きく嵩む事がない。尚、上記補助リップは、異物の進入を防止できれば足りる為、この補助リップの緊迫力を大きくする必要はない。この為、この補助リップの先端縁と上記相手側の側面との摺接部での摩耗を、小さいか、或は生じない様にできる。又、この摺接部で摩粍が生じた場合でも、この摩耗が、上記軸方向シールリップの先端縁の内径側端部と相手側側面との摺接部の密封性に影響を与える事はない。又、上記補助リップの緊迫力を極く小さくできる為、上記外側シールリップの緊迫力がこの補助リップの存在により過度に小さくなる事を防止できる。
発明を実施するための最良の形態
図1〜2は、第1および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本発明の密封装置17は、保持部材である芯金5と、スリンガ6と、シール材7aとから成る。このうちの芯金5は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様な芯金5は、転がり軸受を構成する外輪8(図25参照)の外端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部9と、この外径側円筒部9の軸方向内端縁(図1、2の左端縁)から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部10を備えた、断面略L字形で全体を円環状としている。
又、上記スリンガ6は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形している。この様なスリンガ6は、上記転がり軸受を構成する内輪11(図25参照)の外端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部12と、この内径側円筒部12の軸方向外端縁(図1、2の右端縁)から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部13とを備えた、断面L字形で全体を円環状としている。尚、図2は、密封装置17の芯金5及びシール材7aと、スリンガ6とを組み合わせる以前の状態を示している。
又、上記シール材7aは、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の3本のシールリップ14、15a、16aを備え、上記芯金5にその基端部を結合固定している。そして、最も外側に位置する外側シールリップ14の先端縁を上記スリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面に摺接させ、残り2本のシールリップである中間シールリップ15a及び内側シールリップ16aの先端縁を、上記スリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面に摺接させている。そして、本発明の場合には、上記中間シールリップ15aの先端部の一部(最も厚くなった部分)での厚さをdとし、同じく基端部の厚さをdとした場合に、この基端部のうちの少なくとも一部(最も薄くなった部分)の厚さdを、0.2d≦d≦0.8dを満たす様に規制している。例えば、上記基端部の一部の厚さdを、上記所定の範囲内で、上記先端部の一部の厚さdの約0.5倍とする(d≒0.5d)。
更に、本発明の場合には、上記内側シールリップ16aの先端部の一部(最も厚くなった先端縁)での厚さをDとし、同じく基端部の厚さをDとした場合に、この基端部のうちの少なくとも一部(最も薄くなった部分)の厚さDを、0.5D≦D<Dを満たす様に規制している。例えば、上記基端部の一部の厚さDを、上記所定の範囲内で、上記先端部の一部の厚さDの約0.6倍とする(D≒0.6D)。
更に、本例の場合、上記3本のシールリップ14、15a、16aは総て、それぞれの先端縁に向かう程上記転がり軸受18の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。そして、最も内側に位置する内側シールリップ16aの先端縁と上記スリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面とを当接させた状態で、上記内側シールリップ16aが全く弾性変形していないか極く僅かしか弾性変形していない状態である、締め代がほぼ零の状態としている。この為に、上記内側シールリップ16aの自由状態での内径を、上記内径側円筒部12の外径とほぼ同じとしている。例えば、自動車の車輪を支持する為の転がり軸受の場合、上記内径側円筒部12の外径D12は40〜70mm程度となるが、この様な場合に、上記内側シールリップ16aの自由状態での内径R16aは、上記外径D12から0.5mm引いた値以上で、この外径D12に0.2mmを加えた値以下{(D12−0.5mm)≦R16a≦(D12+0.2mm)}の範囲に規制する。
上述の様に構成する本発明の密封装置とこれを組み込んだ転がり軸受の場合、中間シールリップ15aと内側シールリップ16aとの基端部の厚さd、Dが小さくなっており、しかも、この内側シールリップ16aの先端縁を、スリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面に、締め代がほぼ零の状態で外嵌している。従って、内輪11が外輪8に対し傾いたり、或は偏心して、スリンガ6と芯金9とが近づいても、上記中間、内側各シールリップ15a、16aの先端縁が、上記スリンガ6の表面の動きに対して良好に追従し、これら中間、内側各シールリップ15a、16aの緊迫力の変化を抑える事ができる。従って、これら中間、内側各シールリップ15a、16aの摩粍を抑えて、良好な密封性能を得る事ができると共に、転がり軸受の回転トルクの増大を抑える事ができる。
更に、本例の場合、上記内側シールリップ16aを含め、3本のシールリップ14、15a、16aは総て、それぞれの先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜している為、転がり軸受の内部に封入したグリースが上記各シールリップ14、15a、16aの先端縁とスリンガ6との摺接部に、適度に供給される。従って、これら各摺接部の潤滑状態を良好に保持して、転がり軸受の回転トルクを低く抑えると共に、各摺接部をグリースにより塞いで、上記各摺接部の密封性能を向上させる事ができる。更に、総てのシールリップ14、15a、16aの基端部を互いに離隔させる事ができる為、隣接するシールリップ同士の動きが互いに干渉し合う事がなくなる。従って、上記各シールリップ14、15a、16aの先端縁が、上記スリンガ6の表面の動きに対してより良好に追従し、より良好な密封性能を得る事ができると共に、転がり軸受の回転トルクの増大をより抑える事ができる。
次に、図3は、第1および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、上述した第1例の場合と異なり、シール材7bを構成する3本のシールリップ14、15a、16bのうち、最も内側に位置する内側シールリップ16bを、先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向中央に向かう方向に傾斜させている。そして、上記内側シールリップ16bの先端縁とスリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面とを当接させた状態で、この内側シールリップ16bが全く弾性変形していないか極く僅かしか弾性変形していない状態である、締め代がほぼ零の状態としている。そして、本例の場合も、上述した第1例の場合と同様に、上記内側シールリップ16bの先端部の一部(最も厚くなった先端縁部分)の厚さをDとし、同じく基端部の一部(最も薄くなった部分)の厚さをDとした場合に、この基端部の一部の厚さDが、0.5D≦D<Dを満たす様にしている。
この様な本例の場合には、上述した第1例の場合と異なり、内側シールリップ16bが、先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向中央に向かう方向に傾斜している。この為、転がり軸受の内部に封入したグリースが外側、中間各シールリップ14、15aの先端縁とスリンガ6との摺接部に供給されにくくなる為、上述した第1例の場合に比べて、密封性能が低下したり、転がり軸受の回転トルクが増大する可能性がある。但し、本例の場合でも、内輪11が外輪8(図25参照)に対し傾いたり、或は偏心して、芯金9とスリンガ6とが近づいても、上記中間、内側各シールリップ15a、16bの先端縁が、上記スリンガ6の表面の動きに対して良好に追従し、これら中間、内側各シールリップ15a、16bの緊迫力の変化を抑える事はできる。従って、上述した第1例の場合よりは劣るが、これら中間、内側各シールリップ15a、16bの摩耗を抑えて、良好な密封性能を得る事ができると共に、転がり軸受の回転トルクの増大を抑える事ができる。
その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
次に、本発明の発明者が、本例の効果を確認する為に行なった第一のシミュレーションの結果に就いて説明する。この第一のシミュレーションでは、図4に示す構造を有する従来品と、前述の図1〜2に示した第1例の構造を有する本発明品とを用いて、中間シールリップ及び内側シールリップの基端部の厚さが、これら各シールリップの緊迫力に及ぼす影響を調べた。
尚、図4に示す構造を有する従来品では、中間シールリップ15bの基端部の一部(最も厚くなった部分)の厚さd´と先端部の一部(最も薄くなった部分)の厚さd´との比d´/d´を1.5とし、内側シールリップ16cの基端部の一部(最も厚くなった部分)の厚さD´と先端部の一部(最も薄くなった先端縁)の厚さD´との比D´/D´を1.2とした。これに対して、前述の図1〜2に示した第1例の構造を有する本発明品では、中間シールリップ15aの基端部の一部(最も薄くなった部分)の厚さdと先端部の一部(最も厚くなった部分)の厚さdとの比d/dを0.5とし、内側シールリップ16aの基端部の一部(最も薄くなった部分)の厚さDと先端部の一部(最も薄くなった先端縁)の厚さDとの比D/Dを0.6とした。そして、上記従来品と本発明品とに就いて、芯金5に対しスリンガ6を所定の角度分傾斜させた状態で、中間シールリップ15a、15bと内側シールリップ16a、16cとの緊迫力の各摺接部の円周方向に関する分布を、有限要素法により求めた。
先ず、図5は、中間シールリップ15a、15bに関して行なったシミュレーションの結果を示している。尚、この図5で、横軸は、中間シールリップ15a、15bの先端縁とスリンガ6の外周面との摺接部の円周方向位置を、縦軸は、上記中間シールリップ15a、15bの緊迫力を表している。又、この縦軸の数値は、従来品で、芯金5に対しスリンガ6を傾斜させない状態での、中間シールリップ15bの緊迫力の平均値を基準とした場合の相対値を表している。又、同図で、実線は、本発明品で、破線は、従来品で、それぞれ芯金5に対しスリンガ6を、上記所定角度分傾斜させた状態での、中間シールリップ15a、15bの緊迫力を表している。尚、一点鎖線は、従来品で、芯金5に対しスリンガ6を傾斜させない状態での緊迫力を表している。
図5に示したシミュレーションの結果から明らかな様に、従来品で芯金5に対しスリンガ6を傾斜させた場合には、上記摺接部の円周方向に関する緊迫力は、約0.6〜約1.4の範囲で変化した。これに対して、本発明品の場合には、上記緊迫力が、約0.8〜約1.2の範囲で変化した。これらから明らかな様に、本発明によれば、芯金5に対しスリンガ6を傾斜させた場合でも、中間シールリップ15aの緊迫力の最大値と最小値との差を小さくできる。
又、図6は、中間シールリップ15a、15bの基端部の厚さと緊迫力の最大値との関係を求めた結果を示している。同図に於いて、横軸は、中間シールリップ15a、15bの基端部の厚さd(d´)と先端部の厚さd(d´)との比d/d(d´/d´)を、縦軸は、中間シールリップ15a、15bの緊迫力の最大値を、それぞれ表している。又、矢印aは、上記比d/d(d´/d´)に関して、第1の態様に係る発明の範囲を表している。
図6に示したシミュレーションの結果から明らかな様に、上記比d/d(d´/d´)が、本発明の範囲の上限である、0.8を越えた場合には、上記緊迫力の最大値が急激に大きくなる。この為、転がり軸受の回転トルクが過大になるだけでなく、シール材の歪みが大きくなる為、このシール材の寿命が短くなる。これに対して、上記比d/d(d´/d´)が、本発明の範囲の上限の0.8以下の場合には、上記緊迫力の最大値を小さくできる。但し、上記比d/d(d´/d´)が、本発明の範囲の下限の0.2未満の場合には、上記緊迫力が小さくなり過ぎて、転がり軸受の密封性が低下する。この為、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進入し易くなる。即ち、上記比d/d(d´/d´)が0.2未満の場合、中間シールリップの基端部の厚さが極く小さくなる為、この中間シールリップの先端部とスリンガの外周面との接触面積を多少大きくしても、必要とするシール性能を得る事は難しい。
次に、図7は、内側シールリップ16a、16cの緊迫力の円周方向分布を、シミュレーションで求めた結果を表している。この図7の縦軸と横軸との関係は、前述の図5に示した中間シールリップ15a、15bの場合と同様である。又、破線は従来品、実線は本発明品に関して、それぞれ芯金5に対しスリンガ6を所定角度分傾斜させた場合に於ける上記内側シールリップ16a、16cの緊迫力を、それぞれ表している。又、一点鎖線は、本発明品で、芯金5に対しスリンガ6を傾斜させない場合に於ける緊迫力を表している。この様な図7から明らかな様に、本発明の場合には、内側シールリップ16aの先端縁とスリンガ6の外周面とを、締め代がほぼ零の状態で当接させる為、このスリンガ6を芯金5に対し傾斜させない場合に、上記内側シールリップ16aの緊迫力の大きさが、ほぼ零になる。又、芯金5に対しスリンガ6を所定角度分傾斜させた場合、上記従来品での内側シールリップ16cの緊迫力の最大値が1であるとすると、本発明品での内側シールリップ16aの緊迫力の最大値は、約0.1と著しく小さくなる。
又、図8は、内側シールリップ16a、16cの基端部の厚さと、緊迫力の最大値との関係を求めた結果を表している。同図での横軸と縦軸との関係は、図6の場合と同様である。又、矢印bは、内側シールリップ16a、16cの基端部の厚さDと先端部の厚さDとの比D/D(D´/D´)に関して、第1の態様に係る発明の範囲を表している。この様な図8に示した結果から明らかな様に、上記比D/D(D´/D´)が、本発明の範囲の上限よりも大きい、1.0以上の場合には、上記緊迫力の最大値が急激に大きくなる。この為、転がり軸受の回転トルクが過大になるだけでなく、シール材の歪みが大きくなって、このシール材の寿命が短くなる。本発明の発明者が行なった実験でも、上記比D/D(D´/D´)が1.0以上の場合には、内側シールリップの摩耗が激しくなり、寿命が短くなった。これに対して、上記比D/D(D´/D´)が、本発明の範囲の上限よりも小さい、1.0未満の場合には、上記緊迫力の最大値を小さくできる。但し、上記比D/D(D´/D´)が、本発明の範囲の下限の0.5未満の場合には、上記内側シールリップ16a、16cの厚さが小さくなり過ぎて、強度が著しく低下する。
この様なシミュレーション及び実験の結果から、本例によれば、前述した様な効果を得られる事を確認できた。又、本例によれば、内側シールリップ16a、16bの強度を確保できる事が分かった。
次に、図9は、第2および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。尚、図9は、環状部材であるスリンガ6と、シール材7cとを、それぞれ自由状態のまま、一部で重ね合わせた状態を示すものであり、実際の組み合わせ状態を示すものではない。本例の場合、上記シール材7cを構成する、外側、中間、内側の3本のシールリップ14、15a、16dのうち、最も外側に位置する外側シールリップ14を、先端縁に向かう程外径側に向かう方向に傾斜させている。又、中間に位置する中間シールリップ15aと、最も内側に位置する内側シールリップ16dとを、先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向外側に向かう方向に傾斜させている。又、本例の場合、この内側シールリップ16dの厚さを、基端部から先端縁に亙る全長で、ほぼ同じにしている。尚、本例の場合、上記外側シールリップ14が、第2の態様における軸方向シールリップに相当し、上記内側シールリップ16dが、第2の態様における径方向シールリップに相当する。
そして、本例の場合には、上記中間シールリップ15aの基端部の厚さdを、この中間シールリップ15aの先端部の厚さdよりも小さくしている(d<d)。又、スリンガ6に対する中間シールリップ15aの締め代と、同じく外側シールリップ14の締め代とを、所定の範囲に規制している。即ち、本例の場合には、上記中間シールリップ15aの先端縁とスリンガ6を構成する内径側円筒部12の外周面との間の、この内径側円筒部12の径方向に関する直径締め代をLとしている。又、上記外側シールリップ14の先端縁と上記スリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面との間の、この外側円輪部13の軸方向に関する締め代をLとしている。更に、内輪11の外周面と上記内側円筒部12の内周面との嵌合部の直径をRとしている。そして、この場合に、0.010≦L/R≦0.020で、且つ、0.008≦L/R≦0.015となる様に、各部の寸法を規制している。
上述の様に構成する本例の密封装置とこれを組み込んだ転がり軸受によれば、外側、中間各シールリップ14、15aの締め代を適切に規制する事により、密封性能を向上できる。この為、転がり軸受の内部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できる。しかも、転がり軸受の回転トルクが過大になる事も防止できる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図1〜2に示した第1例の場合と同様である。又、本例は、前述の第1例と組み合わせて実施する事もできる。尚、図示は省略するが、第2の態様に係る発明の場合、内側シールリップを、先端縁に向かう程転がり軸受の軸方向中央に向かう方向に傾斜させる事もできる。
次に、本発明の発明者が、本例の効果を確認する為に行なった第二のシミュレーションの結果を説明する。この第二のシミュレーションでは、先ず、上述の図9に示した第3例の構造で、中間シールリップ15aの先端縁と内径側円筒部12の外周面との間の直径締め代Lと、上記内輪11の外周面と上記内径側円筒部12の外周面との嵌合部の直径Rとの比L/Rを種々に異ならせた状態で、上記中間シールリップ15aの緊迫力を求めた。この様にして行なったシミュレーションの結果を、図10に示している。尚、この図10に於いて、横軸は、上記比L/Rを、縦軸は、中間シールリップ15aの緊迫力を、それぞれ表している。又、この縦軸の数値は、上記比L/Rが0.015である場合の緊迫力を基準とした場合の相対値を表している。又、矢印cは、上記比L/Rに関して、第2の態様に係る発明の範囲を表している。この図10に示すシミュレーションの結果から明らかな様に、上記比L/Rが0.010未満である場合には、中間シールリップ15aの緊迫力が急激に小さくなる。これに対して、上記比L/Rが0.010以上である場合には、上記中間シールリップ15aの緊迫力を0.8以上と十分に確保できる。又、本発明の発明者が行なった耐久試験でも、上記比L/Rが0.010未満では、緊迫力が低くなり過ぎて、シール寿命が低下し、転がり軸受の内部空間に水が進入し易くなった。一方、上記比L/Rが0.020を越えると、シール材7cに生じる最大歪みが15%と大きくなるだけでなく、緊迫力が過大になる事により中間シールリップ15aとスリンガ6との摩耗が著しくなり、却ってシール寿命が低下する。
又、上記シミュレーションでは、上述した第3例の構造で、外側シールリップ14の先端縁と外径側円輪部13の内側面との間の締め代Lと、上記嵌合部の直径Rとの比L/Rを種々に異ならせた状態で、上記外側シールリップ14の緊迫力を有限要素法により求めた。この様にして行なったシミュレーションの結果を、図11に示している。尚、この図11に於いて、横軸は、上記比L/Rを、縦軸は、上記外側シールリップ14の緊迫力を、それぞれ表している。又、この縦軸の数値は、上記比L/Rが0.010での緊迫力を基準とした場合の相対値を表している。又、矢印dは、上記比L/Rに関して、第2の態様に係る発明の範囲を示している。この図11に示すシミュレーションの結果から明らかな様に、上記比L/Rが0.008未満である場合には、外側シールリップ14の緊迫力が急激に小さくなる。これに対して、上記比L/Rが0.008以上である場合には、上記外側シールリップ14の緊迫力を0.9以上と十分に確保できる。
又、本発明の発明者が行なった耐久試験でも、上記比L/Rが0.008未満では、緊迫力が低くなり過ぎて、シール寿命が低下し、転がり軸受の内部空間に水が進入し易くなった。一方、上記比L/Rが0.015を越えると、シール材7cに生じる最大歪みが15%と大きくなるだけでなく、緊迫力が過大になる事により外側シールリップ14とスリンガ6との摩耗が著しくなり、却ってシール寿命が低下する。上述の様なシミュレーションと耐久試験との結果により、本例の効果を確認できた。
次に、図12〜13は、第3および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合、シール材7dを構成する3本のシールリップ14b、15a、16dのうち、最も内側に位置する内側シールリップ16dの厚さを、基端部から先端縁に亙る全長で、ほぼ同じ大きさにしている。特に、本例の場合には、上記3本のシールリップ14b、15a、16dのうち、最も外側に位置する外側シールリップ14bの、基端部と、中央部と、先端部との3個所の厚さが、所定の関係を満たす様にしている。この為に本例の場合、上記外側シールリップ14bの全長に亙り厚さ方向中央を通る、仮想線分sを定義する。そして、この仮想線分sの基端Aと先端Bとの間の中央位置である、基端A迄の長さと先端B迄の長さとが互いに等しい点Cを定義する。又、上記外側シールリップ14bの基端Aに関する厚さをtとし、同じく中央位置Cに関する厚さをtとし、同じく先端Bに関する厚さをtとする。そして、この場合に、上記外側シールリップ14bの各部の厚さt、t、tが、0.70<t/t<0.85で、且つ、0.35<t/t<0.65を満たす様にしている。尚、上記外側シールリップ14bには、実際には、種々の理由により、切り欠き、突起等を設ける場合があるが、この場合の上記厚さt、t、tは、この切り欠き、突起等が存在しないと仮定した状態での厚さとする。又、本例の場合、上記外側シールリップ14bが、第3の態様による軸方向シールリップに相当する。
この様に構成する本例の場合には、外側シールリップ14bに発生する歪みを小さくできる為、スリンガ6に対するこの外側シールリップ14bの緊迫力を、長期間に亙りほぼ一定に維持できる。この為、本例の構造によれば、長期間に亙る密封性の向上を図れる。又、内輪が外輪に対して傾く様な場合でも、外側シールリップ14bがスリンガ6の動きに対して良好に追従する為、密封性を向上できる。その他の構成及び作用に就いては、前述の図1〜2に示した第1例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
次に、本発明の発明者が本例の効果を確認する為に行なった第三のシミュレーションの結果に就いて説明する。この第三のシミュレーションでは、外側シールリップ14bに発生する最大歪みを、上記基端Aに関する厚さtに対する上記中央位置Cに関する厚さtの比t/tと、上記基端Aに関する厚さtに対する上記先端Bに関する厚さtの比t/tとに関して、有限要素法により求めた。尚、このシミュレーションでは、スリンガ6を構成する内径側円筒部12の内径d12を60mmとし、芯金5を構成する外径側円筒部9の外径Dを80mmとし、密封装置17を組み合わせた状態での全幅L17を4mmとした。又、上記スリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面に対する外側シールリップ14bの軸方向に関する締め代を0.8mmとした。そして、この外側シールリップ14bの緊迫力(先端縁を外側円輪部13に押し付ける力)を変えない事を前提に、この外側シールリップ14bの各部での厚さt、t、tを種々に異ならせつつ、この外側シールリップ14bに発生する最大歪みを求めた。
図14は、この様にして求めたシミュレーションの結果を示している。尚、この図14中、各曲線を指示した数字は、上記外側シールリップ14bに発生する最大歪みの比を表している。この比は、上記基端Aに関する厚さtと、上記中央位置に関する厚さtと上記先端Bに関する厚さtとをすべて等しくした場合に、上述した前提条件の下、外側シールリップ14bに発生する最大の歪みの大きさを1として示している。又、同図で、矢印eは、上記外側シールリップ14bの比t/tに関して、第3の態様に係る発明の範囲を表している。又、矢印fは、上記外側シールリップ14bの比t/tに関して、第3の態様に係る発明の範囲を表している。この様な図14に示すシミュレーションの結果から明らかな様に、上記比t/tと比t/tとが、第3の態様に係る発明の範囲内にあれば、上記外側シールリップ14bに発生する最大歪みを小さくできる。
次に、図15〜16は、第4および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合、シール材7eを構成する内側シールリップ16dの厚さを、基端部から先端縁に亙る全長で、ほぼ同じ大きさにしている。又、軸方向シールリップである、外側シールリップ14cの厚さを、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくしている。そして、この外側シールリップ14cの先端部で、自由状態で内径側となる側面に、先端が尖った突部18を、全周に亙り形成している。この突部18の先端縁は、図16に示す様に、シール材7e及び保持部材である芯金5と、スリンガ6とを軸方向に近付けて組み合わせた状態で、このスリンガ6を構成する外側円輪部13の内側面に当接する。この様な本例の場合には、上記突部18を設けている為、上記外側シールリップ14cの先端部の厚さが比較的小さい場合や、図16に示した様に、シール材7e及び芯金5と、スリンガ6とが軸方向に過度に近づいた場合でも、上記外側シールリップ14cの先端部と外側円輪部13の内側面とがベタ当たりする事を防止して、密封性を向上できる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図1〜2に示した第1例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
次に、図17〜18は、第5および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第6〜7例を示している。本例の場合には、軸方向シールリップである外側シールリップ14e、14fの厚さを、中間部先端寄り部分から先端縁に向けて徐々に厚くする事により、この外側シールリップ14e、14fの先端部の厚さ寸法が小さくなり過ぎない様にして、摩耗時にも、この外側シールリップ14e、14fの先端部の厚さ寸法を確保できる様にしている。
即ち、図17に示した第6例の場合には、外側シールリップ14eの両側面のうち、自由状態で内径側となり、使用状態でスリンガ6を構成する外側円輪部13と対向する面の中間部先端寄り部分に存在する点Pよりも上記外側シールリップ14eの先端寄り部分で、この外側シールリップ14eの厚さ寸法が、先端縁に向け漸増する様にしている。又、図18に示した第7例の場合には、上述した第6例と同様の点Pと、外側シールリップ14fの反対面でほぼこの点Pと同じ部分に存在する点Qとを境にして、この外側シールリップ14fの厚さが先端縁に向け漸増する様にしている。尚、図17〜18で外側シールリップ14e、14fの先端部分に記載した鎖線は、点P、Q部分から先端縁に向けて厚くしなかった場合の断面形状を示している。この様に、外側シールリップ14e、14fの先端分の厚さを漸増させる理由は、次の通りである。
上記外側シールリップ14e、14fによる密封性の低下の原因としては、この外側シールリップ14e、14fの先端縁のうちで、自由状態で内径側となる部分と、スリンガ6を構成する外側円輪部13との摺接部に異物が進入し、上記外側シールリップ14e、14fの先端縁及びこの外側円輪部13の側面が摩粍して、この外側シールリップ14e、14fの緊迫力が低下する事が考えられる。本例の場合には、この外側シールリップ14e、14fの先端部分が厚い為、この外側シールリップ14e、14fの先端縁と上記外側円輪部13の側面との摺接部に異物が進入して、これら外側シールリップ14e、14fの先端縁及び外側円輪部13の側面が摩耗しても、緊迫力の低下並びにこの外側シールリップ14e、14fのへたりを抑える事ができる。尚、本例の外側シールリップ14e、14fの構造と、前述した第1〜5例の構造の、中間、内側各シールリップの構造とを組み合わせて実施する事もできる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図25に示した従来構造の第1例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
次に、図19〜20は、第6および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の場合、シール材7fを構成する内側シールリップ16dの厚さを、基端部から先端縁に亙る全長で、ほぼ同じ大きさにしている。
又、軸方向シールリップである、外側シールリップ14dの厚さを、基端部から先端縁に向かう程徐々に小さくしている。更に、この外側シールリップ14dの先端縁の外径側端部に補助リップ19を、この先端縁から突出する状態で設けている。そして、図20に示す様に、シール材7f及び保持部材である芯金5と、スリンガ6とを組み合わせた状態で、上記補助リップ19の先端縁と、上記外側シールリップ14dの先端縁で上記補助リップ19から内径側に外れた部分である内径側端部とを、上記外側円輪部13の内側面に摺接させている。
この様な本例の構造によれば、上記補助リップ19を設けた事により、上記外側シールリップ14dの先端部の内径側端部と、上記外側円輪部13の内側面との摺接部に、異物が進入する事を防止できる。この為、この摺接部に硬い異物が噛み込まれる事を防止して、この摺接部での摩耗を抑える事ができる。従って、本例の構造によれば、密封性の向上を図れる。しかも、上記補助リップ19は、上記外側シールリップ14dの先端縁から突出する状態で設けられたものである為、コストが大きく嵩む事がない。尚、上記補助リップ19は、異物の進入を防止できれば足りる為、この補助リップ19の緊迫力を大きくする必要はない。この為、この補助リップ19の先端縁と上記外側円輪部13の内側面との摺接部での摩粍は小さいか、或は生じない様にできる。又、この摺接部で摩耗が生じた場合でも、この摩耗が、上記外側シールリップ14dの先端縁の内径側端部と外側円輪部13の内側面との摺接部の密封性に影響を与える事はない。又、上記補助リップ19の緊迫力を小さくできる為、上記外側シールリップ14dの緊迫力がこの補助リップ19の存在により低下する事を防止できる。
尚、本発明の密封装置及びこれを組み込んだ転がり軸受は、使用時に転がり軸受を構成する内輪と外輪との何れが回転する場合でも実施できる。又、本発明の密封装置及びこれを組み込んだ転がり軸受は、内輪を、車輪を支持する為のハブの外周面に外嵌固定すると共に、外輪を、自動車の懸架装置を構成するナックルの支持孔に内嵌固定自在としたハブユニットに組み込んで使用する事もできる。又、この場合に、上記外輪の外周面に、上記ナックルの端面に固定する為の固定側フランジを形成する事もできる。更に、図21に示す様に、ハブ20の内端部外周面に、外周面に内輪軌道21aを有する内輪11aを外嵌固定すると共に、上記ハブ20の中間部外周面でこの内輪11aから外れた部分に内輪軌道21bを形成した、ハブユニットに本発明の密封装置17を組み込む事もできる。尚、この図21に示したハブユニットの場合には、外輪8aの外周面に、ナックル22の端面に固定する為の固定側フランジ23を形成している。又、上記ハブ20の外端寄り部分外周面に、車輪を固定する為の回転側フランジ34を形成している。
又、上述した各例に於いて、密封装置17を構成するスリンガ6を、内輪11、11a(図9、19)の代わりに、上述したハブユニットを構成するハブ20の外周面に外嵌固定する事もできる。
次に、図22は、第2、3、および7の態様に対応する、本発明の実施の形態の第9例を示している。本例の場合には、外輪の端部に内嵌固定自在で断面L字形の第一芯金29の内径側端部と、内輪の端部に外嵌固定自在で断面L字形の第二芯金30の外径側端部とに、それぞれ第一シール材24及び第二シール材25の基端部を結合固定している。そして、上記第一芯金29に固定した第一シール材24に、径方向シールリップである内側シールリップ26を設けると共に、この内側シールリップ26の先端縁を、上記第二芯金30を構成する内径側円筒部12の外周面に摺接させている。これに対して、上記第二芯金30に固定した第二シール材25に、軸方向シールリップである中間シールリップ27と、外側シールリップ28とを設けている。このうちの外側シールリップ28は、上記中間シールリップ27よりも外径側に設けている。そして、この中間シールリップ27の先端縁を、上記第一芯金29を構成する内側円輪部10の軸方向外側面で径方向中間部に摺接させると共に、上記外側シールリップ28の先端縁を、上記第一芯金29を構成する外径側円筒部9の内周面に摺接させている。
そして、上記内側シールリップ26の先端縁と上記第二芯金30を構成する内側円筒部12の外周面との間の、この内側円筒部12の径方向に関する直径締め代と、上記中間シールリップ27の先端縁と上記第一芯金29を構成する内側円輪部10の外側面との間の、この内側円輪部10の軸方向に関する締め代とを、所定の関係に規制している。更に、本例の場合には、上記外側シールリップ27の基端に関する厚さtと、中央位置に関する厚さtと、先端に関する厚さtとが、0.70<t/t<0.85で、且つ、0.35<t/t<0.65を満たす様にしている。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図9に示した第3例及び図12〜13に示した第4例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
尚、上述の様に、それぞれにシールリップを有する2個のシール材を別体の芯金に結合した構造で、第4〜6、および8の態様による発明を実施する事もできる。
次に、図23は、第3および8の態様に対応する本発明の実施の形態の第10例を示している。本例の密封装置17aは、前述の図21に示したハブユニットを構成するハブ20の中間部外周面と外輪8aの外端部内周面との間を密封する為に使用するもので、この外輪8aの端部外周面に内嵌固定自在な芯金5と、この芯金5にその基端部を結合した弾性材製のシール材7gとを備える。そして、このシール材7gに、上記ハブ20の外周面にそれぞれの先端縁を摺接させる3本のシールリップ31〜33を設けている。これらシールリップ31〜33のうち、最も外側に位置する外側シールリップ31と中間に位置する中間シールリップ32との先端縁を、上記ハブ20の外周面に設けた回転側フランジ34のうち、軸方向内側に向いた側面に摺接させている。又、最も内側に位置する内側シールリップ33の先端縁を、上記ハブ20の中間部外周面に摺接させている。そして、本例の場合には、上記外側シールリップ31及び中間シールリップ32の基端と、先端と、中間位置とでの厚さを、所定の関係に規制している。本例の場合には、これら外側、中間両シールリップ31、32が、第3の態様による軸方向シールリップに相当する。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図12〜13に示した第4例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
尚、上述の様に、各シールリップ31〜33の先端縁を、ハブ20又は内輪11、11a(図9、21)の外周面に摺接させた構造で、第1および4〜7の態様による発明を実施する事もできる。
次に、図24は、第3および7の態様に対応する本発明の実施の形態の第11例を示している。本例の密封装置17bは、第一シールリング35と、第二シールリング36とを備える。このうちの第一のシールリング35は、第一芯金37と、とこの第一芯金37にその一部を結合固定した第一シール材38と、この第一シール材38の内径寄り部分に設けた中間シールリップ39及び内側シールリップ40とを備える。又、上記第二シールリング36は、第二芯金41と、この第二芯金41にその一部を結合固定した第二シール材42と、この第二シール材42の外径寄り部分に設けた外側シールリップ43とを備える。
又、上記第一シールリング35の外径側端部を、外輪8の端部内周面に設けた係止溝44に係止すると共に、上記第二シールリング36の内径側端部を、内輪11の端部外周面に設けた係止溝45に係止している。この状態で、上記第一シールリング35と第二シールリング36とを、軸方向に対向させている。そして、この第一シールリング35に設けた中間シールリップ39の先端縁を、上記第二シールリング36を構成する第二芯金41の軸方向内側に向いた側面に摺接させている。又、上記第一シールリング35に設けた内側シールリップ40の先端縁を、上記内輪11の外周面に摺接させると共に、上記第二シールリング36に設けた外側シールリップ43の先端縁を、上記外輪8の内周面に摺接させている。これらの構成により、上記内輪11の端部外周面と外輪8の端部内周面との間が密に塞がれる。
そして、本例の場合には、上記中間シールリップ39の基端と、先端と、中間位置とでの厚さを、所定の関係に規制している。本例の場合には、この中間シールリップ39が、第3の態様による軸方向シールリップに相当する。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図12〜13に示した第4例の場合と同様である為、重複する説明は省略する。
尚、上述の様に、2個のシールリングを軸方向に対向させる事により構成した密封装置で、第4、5、6および8の態様による発明を実施する事もできる。
産業上の利用の可能性
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、優れたシール性及び耐久性を発揮する転がり軸受用密封装置を実現できる。この為、雨水、泥、塵等の各種異物が転がり軸受の内部空間に入り込む事を防止して、転がり軸受の耐久性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の実施の形態の第1例を示す部分断面図である。
図2は、図1を、シール材及び芯金と、スリンガとを組み合わせる以前の状態で示す部分断面図である。
図3は、本発明の実施の形態の第2例を示す、図2と同様の図である。
図4は、比較の為に使用した従来構造の1例を示す、図2と同様の図である。
図5は、中間シールリップの緊迫力の円周方向に関する分布を示す図である。
図6は、中間シールリップの各部の厚さの比と、この中間シールリップの緊迫力の最大値との関係を示す線図である。
図7は、内側シールリップの緊迫力の円周方向に関する分布を示す線図である。
図8は、内側シールリップの各部の厚さの比と、この内側シールリップの緊迫力の最大値との関係を示す線図である。
図9は、本発明の実施の形態の第3例を示す部分断面図である。
図10は、中間シールリップに関する、締め代と直径との比と、緊迫力との関係を示すグラフである。
図11は、外側シールリップに関する、締め代と直径との比と、緊迫力との関係を示すグラフである。
図12は、本発明の実施の形態の第4例を示す、図2と同様の図である。
図13は、第4例の構造を組み合わせた状態で示す部分断面図である。
図14は、外側シールリップの3個所位置での厚さと、最大歪みとの関係を示す図である。
図15は、本発明の実施の形態の第5例を示す、図2と同様の図である。
図16は、第5例の構造を組み合わせた状態で示す部分断面図である。
図17は、本発明の実施の形態の第6例を示す、図2と同様の図である。
図18は、本発明の実施の態様の第7例を示す部分断面図である。
図19は、本発明の実施の態様の第8例を示す、図2と同様の図である。
図20は、第8例の構造を組み合わせた状態で示す部分断面図である。
図21は、本発明の密封装置を組み込んだハブユニットを示す断面図である。
図22は、本発明の実施の形態の第9例を示す部分断面図である。
図23は、本発明の実施の形態の第10例を示す部分断面図である。
図24は、本発明の実施の形態の第11例を示す部分断面図である。
図25は、従来構造の第1例を示す部分断面図である。
図26は、従来構造の第2例を示す部分断面図である。
図27は、従来構造の第3例を示す部分断面図である。

Claims (8)

  1. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの一方の周面に固定された保持部材と、弾性材により造られて複数本のシールリップを有し、この保持部材にその一部を結合固定したシール材とから成り、これら複数本のシールリップのうち、最も内側に位置する内側シールリップ及びこの内側シールリップの軸方向外側に隣り合う中間シールリップの先端縁を、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの他方に設けられた径方向に向いた周面又はこの他方に支持された部材の径方向に向いた周面に摺接させた密封装置に於いて、上記中間シールリップの先端部の厚さをd、基端部の厚さをdとし、上記内側シールリップの先端部の厚さをD、同じく基端部の厚さをDとした場合に、上記中間シールリップ及び内側シールリップの基端部の少なくとも一部の厚さが、0.2d≦d≦0.8dで、且つ、0.5D≦D<Dを満たしており、且つ、上記内側シールリップの先端縁と、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面とのうちの他方に設けられた径方向に向いた周面又はこの他方に支持された部材の径方向に向いた周面とを当接させた状態で、上記内側シールリップが全く弾性変形していないか極く僅かしか弾性変形していない状態である、締め代がほぼ零の状態である事を特徴とする密封装置。
  2. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、この外輪の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部及びこの外径側円筒部の軸方向内端縁から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部を備えた円環状の芯金と、上記内輪の端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部及びこの内径側円筒部の軸方向外端縁から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部を備えた円環状の環状部材と、弾性材により造られて、上記芯金と環状部材との少なくとも一方の部材にその一部を結合固定したシール材と、このシール材の一部に設けられて、その先端縁を、このシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接させた軸方向シールリップと、上記シール材の一部に設けられて、その先端縁を、このシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた径方向に向いた周面に摺接させた径方向シールリップとを備えた密封装置に於いて、上記径方向シールリップの基端部の少なくとも一部の厚さを、先端部の厚さよりも小さくしており、且つ、上記径方向シールリップを有するシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた径方向に向いた周面と上記径方向シールリップの先端縁との間の、この径方向に向いた周面を有する部材の直径締め代をLとし、上記軸方向シールリップを有するシール材を固定した芯金又は環状部材に対し回転する部材に設けられた軸方向に向いた側面と上記軸方向シールリップの先端縁との間の、上記軸方向に向いた側面を有する部材の軸方向に関する締め代をLとし、上記内輪の外周面と上記内側円筒部との嵌合部の直径をRとした場合に、0.010≦L/R≦0.020で、且つ、0.008≦L/R≦0.015である事を特徴とする密封装置。
  3. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との一方に固定された保持部材と、弾性材により造られてこの保持部材にその一部を結合固定したシール材と、このシール材の一部に設けられて、その先端縁を、上記内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材の軸方向に向いた側面に摺接させた軸方向シールリップとを備えた密封装置に於いて、上記軸方向シールリップの厚さ方向中央を通る仮想曲線の一部で、基端からの長さと先端からの長さとが等しい位置を中央位置とした場合に、上記軸方向シールリップの基端に関する厚さtと、中央位置に関する厚さtと、先端に関する厚さtとが、0.70<t/t<0.85で、且つ、0.35<t/t<0.65を満たしている事を特徴とする密封装置。
  4. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との一方に固定された保持部材と、弾性材により造られてこの保持部材にその一部を結合固定したシール材と、このシール材の一部に設けられて、その先端縁を、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接させた軸方向シールリップとを備えた密封装置に於いて、上記軸方向シールリップの先端部で、自由状態で内径側となる側面に設けられた突部を備え、この突部の先端縁が、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している事を特徴とする密封装置。
  5. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との一方に固定された保持部材と、弾性材により造られてこの保持部材にその一部を結合固定したシール材と、このシール材の一部に設けられて、その先端縁を、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接させた軸方向シールリップとを備えた密封装置に於いて、上記軸方向シールリップの厚さは、先端部を除き、基端部から中間部先端寄り部分に向けて徐々に小さくなり、且つ、この中間部先端寄り部分から先端縁に向けての部分は、先端縁に向かう程徐々に大きくなり、この先端縁が、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している事を特徴とする密封装置。
  6. 内輪の外周面に設けた内輪軌道と外輪の内周面に設けた外輪軌道との間に複数の転動体を設けて上記内輪と外輪との相対回転を自在とした転がり軸受に組み込み、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との間を塞ぐ為、これら内輪の端部外周面と外輪の端部内周面との一方に固定された保持部材と、弾性材により造られてこの保持部材にその一部を結合固定したシール材と、このシール材の一部に設けられて、その先端縁を、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接させた軸方向シールリップとを備えた密封装置に於いて、上記軸方向シールリップの先端縁の外径側端部から突出する状態で設けられた補助リップを備え、この補助リップの先端縁と、上記軸方向シールリップの先端縁でこの補助リップから外れた内径側端部とが、上記内輪の端部外周面と上記外輪の端部内周面との他方に設けられた軸方向に向いた側面又はこの他方に支持された部材に設けられた軸方向に向いた側面に摺接している事を特徴とする密封装置。
  7. 請求項1〜6に記載した密封装置を少なくとも1個組み込んだ転がり軸受。
  8. 内輪が車輪を固定する為のハブである、請求項1〜6に記載した密封装置を少なくとも1個組み込んだハブユニット。
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