WO2018096994A1 - 密封装置および密封構造 - Google Patents

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grease
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axis
sealing device
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雄一 樽川
雄一 首藤
佐々木 慶
章平 山根
加藤 拓也
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Nok株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sealing device and a sealing structure, and more particularly to a sealing device and a sealing structure for sealing between an annular outer peripheral member and an annular inner peripheral member that can rotate relative to each other about an axis.
  • a hub bearing that rotatably supports wheels In a vehicle such as an automobile, a hub bearing that rotatably supports wheels is in an environment where it is directly exposed to foreign matter such as rainwater, muddy water, and dust.
  • a sealing device is attached to the hub bearing in order to seal an internal space formed between the outer ring and the hub that can rotate relative to each other about the axis.
  • This sealing device is intended to seal the lubricant inside the hub bearing and prevent foreign matter from entering the inside.
  • this sealing device is required to reduce sliding resistance (torque resistance) applied to the hub bearing due to demands for reducing fuel consumption.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a sealing device (hereinafter also referred to as a hub seal) attached to a conventional hub bearing.
  • a sealing device 100 as a conventional hub seal includes an outer ring 201 for sealing an annular space 203 between an outer ring 201 and a hub 202 that are coaxially rotated relative to each other in a hub bearing 200. And the hub 202.
  • the sealing device 100 prevents leakage of the lubricant in the bearing ball 204 existing in the space 203 and prevents foreign matter from entering the space 203.
  • the sealing device 100 includes a metal reinforcing ring 111 fitted on the inner peripheral surface of the outer ring 201 of the hub bearing 200 and a rubber material integrally formed so as to cover the reinforcing ring 111.
  • the elastic body portion 112 is provided.
  • the elastic body portion 112 has a side lip 113, an intermediate lip 114 disposed on the inner peripheral side of the side lip 113, and a grease lip 115 extending inwardly inside the intermediate lip 114.
  • the lips 113, 114, and 115 are in sliding contact with the outer peripheral surface 202 a of the hub 202.
  • the side lip 113 and the intermediate lip 114 mainly prevent foreign matters from entering the space 203 of the hub bearing 200, and the grease lip 115 mainly prevents the leakage of the lubricant of the bearing balls 204 existing in the space 203. I am trying.
  • the outer peripheral surface 202a of the hub 202 is formed by machining, and therefore, a finishing trace may be left on the outer peripheral surface 202a.
  • this finishing trace has a certain direction, that is, a finishing trace (lead) formed by forming a plurality of groove-shaped traces extending along an axis such as a spiral or a straight line. It may be formed on the outer peripheral surface 202a.
  • leads are formed on the outer peripheral surface 202a of the hub 202, the side lip 113 and / or the intermediate lip 114 contact the outer peripheral surface 202a with a larger width exceeding a predetermined contact width (tightening margin). In other words, a so-called solid state may occur.
  • the sliding resistance given to the hub 202 by the side lip 113 and / or the intermediate lip 114 when the hub 202 rotates increases, and the driving torque of the hub 202 increases.
  • the conventional sealing device 100 when used in the hub bearing 200 including the hub 202 having the lead eyes, the contact width of the side lip 113 and / or the intermediate lip 114 with respect to the hub 202 when the hub 202 rotates. , The sliding resistance (friction torque) to the hub 202 increases, and the driving torque of the hub 202 may increase. For this reason, there is a need for a conventional sealing device that can be stabilized without increasing the driving torque of the hub, even when used in a hub bearing having a hub having lead eyes. It was.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to stabilize the sliding resistance by suppressing an increase in sliding resistance even if lead eyes are formed on the contact object that the lip contacts. It is an object of the present invention to provide a sealing device and a sealing structure that can be made to operate.
  • the present invention provides a sealing device that seals between an outer peripheral member that can rotate relative to each other about an axis and an inner peripheral member that is at least partially surrounded by the outer peripheral member. And an annular reinforcing ring arranged around the axis, and an annular elastic body portion attached to the reinforcing ring and made of an elastic body arranged around the axis, the elastic body portion being used
  • a side lip extending toward one side of the axis that is formed so as to contact the inner circumferential member from the other side in the axis in the state; and the other side of the inner circumferential member in the use state
  • An intermediate lip extending toward the one side on the inner peripheral side of the side lip formed so as to come into contact with the inner peripheral member, and contacting the inner peripheral member from the outer peripheral side in the use state
  • a grease lip extending toward the other side of the intermediate lip formed in the manner described above, and the elastic body portion includes the side lip and the intermediate lip in use. The amount of grease applied to the side lip in
  • a sealing device that seals between an outer peripheral member that can rotate relative to each other about an axis and an inner peripheral member that is at least partially surrounded by the outer peripheral member, and is disposed around the axis.
  • An annular elastic ring, and an annular elastic body portion made of an elastic body attached to the reinforcing ring and arranged around the axis, the elastic body portion being attached to the inner circumferential member in the use state.
  • a side lip extending toward one side of the axis that is formed so as to come into contact with the other side of the axis, and a side lip that is formed so as to come into contact with the inner peripheral side member from the other side in the use state.
  • a grease lip extending toward the other side of the base, and the elastic body portion includes the intermediate lip, the grease lip, and the inner peripheral side member in a use state. In the enclosing second space, the amount of grease applied to the intermediate lip and the grease lip is 33% or less with respect to the space volume of the second space.
  • the side lip, the intermediate lip, and the grease lip are coated with the grease on the inner peripheral side surfaces thereof, and the grease does not contain a urea-based thickener in the thickener. It is characterized by that.
  • the side lip, the intermediate lip, and the grease lip are characterized in that a matte portion is formed on the inner peripheral surface thereof.
  • the surface roughness of the satin portion is 7 ⁇ mRz or more.
  • a sealing structure including a sealing device for sealing, wherein the sealing device includes an annular reinforcing ring arranged around the axis, and an elastic body attached to the reinforcing ring and arranged around the axis A side lip that extends toward one side of the axis that is formed so as to come into contact with the inner peripheral member from the other side of the axis in the state of use.
  • An intermediate lip extending toward the one side on the inner peripheral side than the side lip formed so as to contact the inner peripheral member from the other side in the use state;
  • a grease lip extending toward the other side of the other side of the intermediate lip formed so as to come into contact with the inner side member from the outer side in the state, and the elastic body portion
  • the amount of grease applied to the side lip in the first space surrounded by the side lip, the intermediate lip, and the inner peripheral member is relative to the space volume of the first space.
  • the ratio is 21% or less.
  • a sealing structure including a sealing device for sealing, wherein the sealing device includes an annular reinforcing ring arranged around the axis, and an elastic body attached to the reinforcing ring and arranged around the axis A side lip that extends toward one side of the axis that is formed so as to come into contact with the inner peripheral member from the other side of the axis in the state of use.
  • the amount of grease applied to the intermediate lip and the grease lip in the second space surrounded by the intermediate lip, the grease lip, and the inner peripheral side member in the use state is that of the second space. It is characterized by being 33% or less with respect to the space volume.
  • the sealing device and sealing structure which can suppress a raise of sliding resistance and can stabilize sliding resistance are realizable. it can.
  • FIG. 1 It is sectional drawing in the cross section in alignment with an axis for showing schematic structure of the sealing device which concerns on embodiment of this invention. It is a partial expanded sectional view which expands and shows the vicinity of the side lip, intermediate
  • FIG. 1 A cross section showing an inter-lip space S formed between the side lip, the intermediate lip, and the hub wheel, and an inter-lip space R formed between the intermediate lip, the grease lip, and the hub wheel when the sealing device is in use.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the dimensions of the hub wheel 55.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the application quantity of the grease in Example 1 thru
  • It is a fragmentary sectional view for showing a schematic structure of a sealing device attached to a conventional hub bearing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along an axis for showing a schematic configuration of a sealing device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a sealing device 1 according to the present invention is a sealing device for sealing between an outer peripheral member that can rotate relative to each other about an axis and an inner peripheral member that is at least partially surrounded by the outer peripheral member. The device 1 is used to seal a space between the outer ring 51 and the hub 52 in the hub bearing 50 as described later.
  • an arrow a (see FIG. 1) direction is the outside in the axis x direction
  • an arrow b (see FIG. 1) direction is the other side in the axial direction) in the axis x direction.
  • the outside is a direction away from the space between the outer ring 51 and the hub 52 which is a space to be sealed
  • the inside is a direction approaching the space to be sealed.
  • the direction away from the axis x is the outer peripheral side
  • Direction is the inner circumference.
  • the sealing device 1 includes an annular reinforcing ring 10 around an axis x and an annular elastic body portion 20 that is attached to the reinforcing ring 10 and is formed from an elastic body.
  • the elastic body portion 20 includes a side lip 21, an intermediate lip 22, and a grease lip (radial lip) 23.
  • the side lip 21 is formed so as to come into contact with the hub 52 as an inner peripheral side member from the other side (inner side) in the direction of the axis x in the use state to be described later. It is an annular lip-shaped portion extending in the direction.
  • the intermediate lip 22 is formed so as to come into contact with the hub 52 from one side (inner side) in use, and has an annular lip shape extending toward one side (outer side) on the inner peripheral side of the side lip 21.
  • the grease lip 23 is formed so as to come into contact with the hub 52 from the outer peripheral side in the use state, and extends toward the other side (inside) on the other side (inner side) in the axis x direction than the intermediate lip 22. It is a lip-shaped part.
  • the reinforcing ring 10 is an annular metal member having the axis line x as the center or substantially the center, and is press-fitted into and fitted into an annular through hole 57 of the outer ring 51 of the hub bearing 50 described later.
  • the sealing device 1 is fixed to the outer ring 51 by press-fitting the reinforcing ring 10 into the outer ring 51.
  • the reinforcing ring 10 includes a cylindrical fitting part 11 located on the outer peripheral side, a position adjusting part 12 extending from the inner end of the fitting part 11 to the inner peripheral side, And a disc-shaped flange portion 13 extending from the outer end of the joint portion 11 to the outer peripheral side.
  • the fitting portion 11 is a cylindrical or substantially cylindrical portion having the axis line x as the center or substantially the center, and in the outer peripheral surface 11a that is a peripheral surface on the outer peripheral side, the outer ring 51 in which the through hole 57 is opened outside. It is formed so as to be in close contact with the inner peripheral surface 58a of the outer opening 58 which is a part.
  • the position adjusting unit 12 has a shape such that the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 are arranged at desired positions in the sealing device 1, and extends outward from the inner end of the fitting unit 11.
  • a return portion 12a that is a substantially conical cylindrical shape or a substantially cylindrical portion that returns, a connection flange portion 12b that is a disk-like portion extending from the outer end of the return portion 12a to the inner peripheral side, and an inner portion of the connection flange portion 12b
  • a substantially conical cylindrical return portion 12c extending obliquely from the peripheral end to the inner side and the inner peripheral side, and a seal that is a disk-shaped portion extending from the inner peripheral end of the return portion 12c to the inner peripheral side
  • a flange portion 12d is a hollow disc shape or a substantially hollow disc shape portion that extends in the radial direction with the axis line x as the center or substantially the center.
  • the reinforcing ring 10 is formed as an integral member from a metal plate by pressing or forging, and the fitting portion 11 and the position adjusting portion 12, and the fitting portion 11 and the flange portion 13 are integrally continuous with each other. Combined with cage.
  • the metal material of the reinforcing ring 10 include stainless steel and SPCC (cold rolled steel).
  • the elastic body portion 20 is attached to the reinforcing ring 10 and is integrally formed with the reinforcing ring 10 so as to cover the reinforcing ring 10 from the outside as shown in FIG.
  • the elastic body portion 20 has a base portion 25, and the intermediate lip 22 and the grease lip 23 extend from end portions on the inner peripheral side of the base portion 25. Further, the side lip 21 extends from the base portion 25 so as to be radially separated from the intermediate lip 22 on the outer peripheral side of the intermediate lip 22.
  • the base portion 25 is a portion of the elastic body portion 20 that spreads on the outer surface of the reinforcing ring 10 across the flange portion 13, the fitting portion 11, and the position adjusting portion 12 of the reinforcing ring 10. 20 is integrally attached to the reinforcing ring 10 in the base portion 25.
  • the side lip 21 extends outward from the base portion 25 in an annular shape with the axis x as the center or substantially the center, and the use of the sealing device 1 described later in which the sealing device 1 is attached to a desired position in the hub bearing 50. In the state, the tip portion is formed so as to contact the hub 52 (hub wheel 55) with a predetermined tightening allowance.
  • the side lip 21 has, for example, a conical cylindrical shape whose diameter increases toward the outside in the axis x direction.
  • the intermediate lip 22 extends outward from the base portion 25 in an annular shape with the axis x as the center or substantially the center, and the distal end portion of the intermediate lip 22 has a predetermined allowance when the sealing device 1 is used. It is formed so as to contact the ring 55).
  • the intermediate lip 22 has, for example, a conical cylindrical shape that increases in diameter toward the outside in the direction of the axis x.
  • the intermediate lip 22 may extend outward in parallel with the side lip 21, and may have a gentler inclination with respect to the axis x than the side lip 21, as shown in FIG. 1. The reverse is also possible.
  • the grease lip 23 extends in an annular shape from the base portion 25 toward the inner side and the inner peripheral side with the axis x as the center or substantially the center.
  • the grease lip 23 is formed so that the tip end portion contacts the hub 52 (hub wheel 55) with a predetermined tightening margin when the sealing device 1 is in use.
  • the shape of the grease lip 23 is designed so that the length L in the extending direction and the thickness t in the cross section along the axis x satisfy the relationship of t / L ⁇ 0.27. Yes.
  • the length L in the extending direction which is the length in the extending direction of the grease lip 23, is the grease lip base end 23 c that is the base of the grease lip 23 (the connecting portion with the base portion 25) and the grease lip that is the tip of the grease lip 23. This is the distance in the extending direction between the tip 23d.
  • the cross-sectional thickness t which is the thickness of the grease lip 23, is a thickness in a direction perpendicular to the extending direction of the grease lip 23 in the cross section along the axis x.
  • the thickness (cross-sectional thickness t1) of the grease lip 23 at the grease lip base end 23c of the grease lip 23 shown in FIG. 2 satisfies the relationship t / L ⁇ 0.27. Its shape is designed. That is, the grease lip 23 has a shape that satisfies t1 / L ⁇ 0.27.
  • the cross-sectional thickness t of the grease lip 23 is the maximum value at the cross-sectional thickness t1 at the grease lip base end 23c, and the grease lip 23 becomes thinner toward the grease lip end 23d.
  • the thickness (cross-sectional thickness t2) of the grease lip at the slip tip 23d is the minimum value.
  • the cross-sectional shape of the grease lip 23 may be other shapes.
  • the contour of the outer peripheral surface of the grease lip 23 may be a curved line instead of a straight line or a substantially straight line.
  • the contour of the inner peripheral side surface 23a of the grease lip 23 is not a straight line or a substantially straight line. It may be a curve.
  • the elastic body portion 20 is formed with an outer peripheral ring protrusion 24.
  • the outer peripheral ring protrusion 24 is an annular protrusion around the axis line x that is provided on the outer peripheral side of the side lip 21 and protrudes outward.
  • the outer end 24 a that is the outer end is connected to the hub 52 (hub wheel 55). It is formed so as to form a gap therebetween.
  • the outer peripheral ring protrusion 24 protrudes outward from the outer peripheral end of the base portion 25, and extends around the axis line x as a center or substantially the center. As shown in FIG. 1, the outer peripheral ring protrusion 24 protrudes obliquely from the base portion 25 toward the outside and the outer peripheral side.
  • the elastic body portion 20 has a weir portion 26 which is an annular portion protruding toward the outer peripheral side on the outer peripheral side of the outer peripheral ring protrusion 24.
  • the weir portion 26 is on the outer peripheral side of the outer end surface 58b (FIG. 4), which is a portion that contacts the sealing device 1 in the axis x direction of the outer ring 51 when the sealing device 1 is attached to the outer ring 51. It is formed so as to protrude.
  • the weir portion 26 is formed so as to cover the outer peripheral end of the flange portion 13 of the reinforcing ring 10 on the outer peripheral side.
  • the elastic body portion 20 also has a gasket portion 27 that at least partially covers the inner surface of the flange portion 13 of the reinforcing ring 10.
  • the gasket portion 27 extends in an annular shape around the axis line x and continues to the end portion on the inner peripheral side of the weir portion 26.
  • the elastic body portion 20 is integrally attached to the reinforcing ring 10, and the side lip 21, the intermediate lip 22, the grease lip 23, the outer peripheral ring protrusion 24, the base portion 25, the dam portion 26, and the gasket portion 27 described above are included.
  • the elastic body portion 20 is formed as an integral member, and is integrally continuous.
  • Examples of the elastic body of the elastic body portion 20 include various rubber materials. Examples of the various rubber materials include synthetic rubbers such as nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), acrylic rubber (ACM), and fluorine rubber (FKM).
  • the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 are formed with matte portions 21b, 22b, and 23b on inner peripheral surfaces (inner peripheral side surfaces 21a, 22a, and 23a).
  • the inner peripheral side surface 21a (the surface facing the dotted line in FIG. 2), which is the inner peripheral surface of the side lip 21, is subjected to a satin finish treatment.
  • a satin finish treatment On the surface of 21a, minute irregularities are formed to form a satin portion 21b.
  • the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 is a matte portion 21b.
  • the surface roughness of the satin portion 21b is 7 ⁇ mRz or more. Note that the ten-point average roughness (Rz) defined by JIS conforms to JIS B0601: 1994.
  • the inner peripheral side surface 22a (the surface facing the dotted line in FIG. 2) which is the inner peripheral surface of the intermediate lip 22 is subjected to a satin finish, and the inner peripheral side surface 22a On the surface, fine irregularities are formed to form a satin portion 22b.
  • the inner peripheral side surface 22a of the intermediate lip 22 is a satin portion 22b.
  • the surface roughness of the satin portion 22b is 7 ⁇ mRz or more.
  • the inner peripheral side surface 23a (the surface facing the dotted line in FIG. 2) which is the inner peripheral side surface of the grease lip 23 is subjected to a satin finish treatment.
  • the surface is formed with fine irregularities to form a satin portion 23b.
  • the inner peripheral side surface 23a of the grease lip 23 is a matte portion 23b.
  • the surface roughness of the satin portion 23b is 7 ⁇ mRz or more.
  • grease G as a lubricant is applied to the inner peripheral side surfaces 21a, 22a, and 23a of the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23, respectively. That is, as shown in FIG. 2, the grease G may be applied along the dotted lines on the inner peripheral side surfaces 21a, 22a, and 23a. In the use state described later, the sealing device 1 is used with the grease G applied as described above.
  • Grease G does not contain a urea-based thickener containing a urea group in the thickener.
  • the grease G contains a small amount of a urea-based thickener in the thickener.
  • the ratio of the urea-based thickener in the thickener of the grease G is the effect of the grease G described later. It is only necessary that the grease G can be prevented from being scraped off along the lead eyes.
  • the grease G a conventionally known grease that satisfies the above-described conditions can be applied.
  • the grease G includes a base oil, an additive, and a thickener.
  • the following base oil, additive, and thickener are used.
  • base oils that can be used are all oils (mineral oil-based, synthetic oil-based or natural oil-based lubricants) that are usually used as base oils for lubricating oils.
  • mineral oil-based lubricating oil mineral oil is refined by appropriately combining vacuum distillation, oil removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, sulfuric acid washing, clay refining, hydrorefining, etc.
  • synthetic oils include hydrocarbon oils, aromatic oils, ester oils, ether oils, and the like.
  • natural oil-based lubricating oils include beef tallow, lard, soybean oil, rapeseed oil, rice bran oil, coconut oil, palm oil, palm kernel oil, and other oils and hydrides thereof.
  • base oils can be used alone or as a mixture, and are adjusted to a desired base oil kinematic viscosity.
  • mineral oil or hydrocarbon oil is preferable.
  • Thickeners also include, for example, metal soaps such as metal soaps such as Li and Na, metal soaps such as composite metal soaps whose metal components are Li, Na, Ba, and Ca, and non-soaps such as benton, silica gel, and urethane compounds.
  • metal soaps such as metal soaps such as Li and Na
  • metal soaps such as composite metal soaps whose metal components are Li, Na, Ba, and Ca
  • non-soaps such as benton, silica gel, and urethane compounds.
  • Amino acid gelling agents N-2-ethylhexanoyl-L-glutamic acid dibutylamide, N-lauroyl-L-glutamic acid- ⁇ , ⁇ -n-dibutylamide, etc.
  • benzylidene sorbitol derivatives dibenzylidene sorbitol, ditrilidene
  • Sorbitol asymmetric dialkylbenzylidene sorbitol, etc.
  • These thickeners can be used alone or as a mixture.
  • Urea-based thickeners include urea compounds and urea / urethane compounds.
  • An additive may be added to the grease G depending on the purpose.
  • amine-based, phenol-based, sulfur-based, antioxidants such as zinc dithiophosphate and zinc dithiocarbamate, sulfonic acid metal salts, ester-based, amine-based, naphthenic acid metal salts, rust preventives such as succinic acid derivatives, phosphorus
  • the addition amount of these additives will not be restrict
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the hub bearing 50 in a cross-section along the axis x to show a use state of the sealing device 1 attached to the hub bearing 50
  • FIG. 4 is a portion in the vicinity of the sealing device 1 in FIG. It is an expanded sectional view.
  • the hub bearing 50 is a conventionally known hub bearing and is provided in a vehicle or the like, and rotatably supports a wheel in an axle or a suspension device.
  • the hub bearing 50 is capable of rotating relative to the outer ring 51 and an annular outer ring 51 that is centered or substantially centered on the axis x as the outer peripheral side member.
  • a hub 52 is provided as an inner peripheral member centered on or approximately at the partially surrounded axis x, and a plurality of bearing balls 53 disposed between the outer ring 51 and the hub 52.
  • the hub 52 includes an inner ring 54 and a hub ring 55.
  • the hub ring 55 includes a cylindrical or substantially cylindrical shaft portion 55a extending along the axis x, and a wheel mounting flange 55b. have.
  • the wheel mounting flange 55b is a portion that spreads in a disk shape from one end of the shaft portion 55a (the outer end portion of the hub bearing 50) toward the outer periphery, and is a portion to which a wheel (not shown) is attached by a plurality of hub bolts.
  • the shaft portion 55a and the wheel mounting flange 55b are smoothly connected on the inner side, and the transition portion 55c, which is the portion where the shaft portion 55a and the wheel mounting flange 55b are connected on the inner side, has an arc shape in a cross section along the axis line x. Or an arc-shaped smooth contour.
  • the inner ring 54 is fitted to an end portion on the inner side (arrow b direction side) of the shaft portion 55 a of the hub ring 55 in order to hold the bearing ball 53 in the space between the outer ring 51 and the inner ring 54. In the space between the outer ring 51 and the hub 52, the bearing ball 53 is held by a cage 56.
  • the outer ring 51 has an annular through hole 57 extending in the direction of the axis x, and the shaft part 55a of the hub wheel 55 of the hub 52 is inserted into the through hole 57, and the shaft part 55a and the through hole 57 are inserted.
  • An annular space extending along the axis x is formed between the two. In this space, the bearing balls 53 are accommodated and held by the cage 56 as described above, and a lubricant is applied or injected.
  • the sealing device 1 is attached to the outer opening 58 of the outer ring 51 that forms an opening in which the space between the shaft portion 55a and the through hole 57 is opened outside (arrow a direction side).
  • Another sealing device 59 is attached to the inner opening 58 ′ of the outer ring 51, which forms an opening in which the space between the hole 57 is opened inside (arrow b direction side).
  • the sealing devices 1 and 59 seal the space between the shaft portion 55a and the inner ring 54 and the through hole 57, and prevent the internal lubricant from leaking to the outside. It is intended to prevent foreign matter from entering the inside.
  • the sealing device 59 is a conventionally known sealing device and will not be described in detail. Further, the sealing device 1 can be applied as the sealing device 59. In this case, in the hub bearing 50, the outer side is in the direction of arrow b, and the inner side is in the direction of arrow a.
  • the configuration of the hub bearing to which the sealing device 1 is applied is not limited to the configuration of the hub bearing 50 described above.
  • the sealing device 1 is attached to the outer opening 58 of the outer ring 51. Specifically, the sealing device 1 is fixed to the outer ring 51 by fitting and fitting the fitting portion 11 of the reinforcing ring 10 into the outer opening 58 of the outer ring 51.
  • the outer peripheral surface 11 a of the fitting portion 11 of the reinforcing ring 10 is in close contact with the inner peripheral surface 58 a facing the inner peripheral direction of the outer opening 58 of the outer ring 51, and sealing between the reinforcing ring 10 and the outer ring 51 is performed. It is illustrated.
  • FIG. 1 In the state of use, as shown in FIG.
  • the reinforcing ring 10 has an annular surface in which the flange portion 13 faces the gasket portion 27 of the elastic body portion 20 extending inward to the outside of the outer opening portion 58.
  • the outer ring 51 is attached so as to be pressed against the outer end surface 58b. Thereby, between the outer side end surface 58b and the flange part 13, the gasket part 27 is compressed, and the sealing performance between the outer ring
  • the gasket portion 27 is preferably formed with a bead 27 a that is an annular protrusion protruding inward.
  • the sealing performance between the outer ring 51 and the sealing device 1 can be further improved on the outer end surface 58b.
  • the gasket portion 27 may not have the bead 27a.
  • the weir portion 26 of the elastic body portion 20 extends beyond the outer end surface 58b of the outer opening 58 to the outer peripheral side and exceeds the outer peripheral surface 58c facing the outer peripheral direction of the outer opening 58 to the outer peripheral side. It protrudes. For this reason, even when foreign matter such as rainwater, muddy water, and dust moves outward through the outer peripheral surface 58c of the outer opening 58 of the outer ring 51 in the use state, the foreign matter is directed toward the inside of the dam portion 26. It hits the inner side surface 26a, which is a surface, and the movement of the foreign matter further outward is blocked. In this way, foreign matter is prevented from entering the side lip 21 along the outer peripheral surface 58c of the outer opening 58 of the outer ring 51.
  • the side lip 21 has a distal end portion corresponding to the above-described predetermined tightening allowance (contact width) at the surface of the hub wheel 55, for example, a surface facing the inner side of the wheel mounting flange 55b (inner surface 55d). ) Is slidably in contact with the hub wheel 55.
  • the intermediate lip 22 has a distal end portion corresponding to the above-described predetermined tightening allowance (contact width), and the hub wheel 55 is slidably in contact with the surface of the hub wheel 55, for example, the transition portion 55c. .
  • the grease lip 23 has a hub ring on the surface of the hub wheel 55, for example, the outer peripheral surface 55e which is the outer peripheral side surface of the shaft portion 55a, at a portion (contact width) corresponding to the predetermined tightening allowance. 55 is in slidable contact.
  • the side lip 21 and the intermediate lip 22 prevent foreign matter from entering the through hole 57, and the grease lip 23 prevents the lubricant from flowing out of the through hole 57.
  • the outer end 24a of the outer peripheral ring protrusion 24 faces the inner side surface 55d of the wheel mounting flange 55b of the hub wheel 55 with a minute gap in the axis x direction. It is not in contact with the wheel mounting flange 55b.
  • the outer peripheral ring protrusion 24 may form a labyrinth seal by forming a minute space between the outer end 24a and the wheel mounting flange 55b.
  • a step 55 f may be formed on the outer peripheral side of the inner surface 55 d of the wheel mounting flange 55 b of the hub wheel 55.
  • the outer peripheral portion of the inner side surface 55d is recessed outward from the inner peripheral portion.
  • the outer peripheral ring protrusion 24 extends on the outer peripheral side from the step 55f.
  • the side lip 21 is in contact with the hub wheel 55 (the wheel mounting flange 55b) at a predetermined tightening margin on the inner peripheral side surface 21a.
  • the intermediate lip 22 is in contact with the hub wheel 55 (wheel mounting flange 55b) at a predetermined tightening allowance on the inner peripheral side surface 22a, and the side lip 21, the intermediate lip 22, and the wheel mounting flange 55b of the hub wheel 55 are An inter-lip space S that is an annular space is defined.
  • the inter-lip space cross-sectional area A which is the area (cross-sectional area) in the cross-section along the axis x of the inter-lip space S surrounded by the side lip 21, the intermediate lip 22 and the hub wheel 55, is 3.5 mm 2 or more.
  • the shapes of the side lip 21 and the intermediate lip 22 are designed such that the inter-lip space cross-sectional area A, which is the cross-sectional area of the inter-lip space S in use, is A ⁇ 3.5 mm 2 . .
  • the side lip 21 contacts the inner surface 55d of the wheel mounting flange 55b of the hub wheel 55 with a predetermined tightening margin
  • the intermediate lip 22 is wheel mounted with a predetermined tightening margin.
  • the flange 55 b contacts the transition portion 55 c
  • the grease lip 23 contacts the outer peripheral surface 55 e of the shaft portion 55 a of the hub wheel 55 with a predetermined tightening allowance, so that the sealing device 1 is disposed between the outer ring 51 and the hub 52. The space is sealed.
  • the side lip 21, the intermediate lip 22, and the like are formed even when the outer peripheral surface 55e, the transition portion 55c, and the inner surface 55d of the hub wheel 55 are formed with lead marks that are finishing marks of processing. It is possible to suppress the occurrence of solid contact of the grease lip 23. This is because the inter-lip space cross-sectional area A, which is the cross-sectional area of the inter-lip space S surrounded by the side lip 21, the intermediate lip 22, and the hub wheel 55, is 3.5 mm 2 or more. In the conventional sealing device, when the lead ring is formed on the hub ring, the reason why the side lip, intermediate lip, and grease lip become solid is that the lead is in the space surrounded by the side lip, intermediate lip and hub ring.
  • the shape of the side lip 21 and the intermediate lip 22 is designed so that the inter-lip space sectional area A in use is 3.5 mm 2 or more. For this reason, even if the hub 52 rotates in the use state, the influence of the pump effect by the lead stitch on the inter-lip space S is low. That is, by setting the inter-lip space cross-sectional area A to A ⁇ 3.5 mm 2 , the influence of the lead pumping effect on the inter-lip space S can be reduced. It is possible to prevent the generation of a negative pressure that increases the contact width of the lips 21 to 23. For this reason, in the sealing device 1, even when lead eyes are formed on the hub wheel 55, an increase in sliding resistance of the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 with respect to the hub wheel 55 is suppressed. be able to.
  • the upper limit value of the size of the inter-lip space cross-sectional area A can be determined according to a specific form of the sealing device 1 corresponding to a specific application target (hub bearing). Or the upper limit of the magnitude
  • the optimum size of the inter-lip space cross-sectional area A of the sealing device 1 is, for example, the size in the radial direction in a specific mode of the sealing device 1, for example, the size of the diameter of the side lip 21 or the intermediate lip 22. Can be set based on.
  • the relationship between the cross-sectional thickness t of the grease lip 23 and the length L in the extending direction is t / L ⁇ 0.27.
  • the rigidity of the grease lip 23 can be appropriately adjusted, the solid contact of the grease lip 23 can be suppressed, and the increase in sliding resistance of the grease lip 23 with respect to the hub wheel 55 can be suppressed.
  • the relationship between the cross-sectional thickness t of the grease lip 23 and the length L in the extending direction is t / L ⁇ 0.27
  • the use environment of the sealing device 1 is changed from 20 ° C. to 120 ° C. Even in other words, even when the pressure in the through hole 57 of the hub bearing 50 is changed, the solid contact of the grease lip 23 can be suppressed.
  • the inter-lip space sectional area A of the inter-lip space S surrounded by the side lip 21, the intermediate lip 22 and the hub wheel 55 may be 3.5 mm 2 or more.
  • the sealing device 1 further suppresses an increase in sliding resistance of the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 with respect to the hub wheel 55 by setting the inter-lip space sectional area A to 3.5 mm 2 or more. can do.
  • the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 are subjected to the matte treatment on the inner peripheral side surfaces 21a to 23a, respectively, and the matte portions 21b to 23b are respectively disposed on the inner peripheral side surfaces 21a to 23a. Is formed.
  • the surface roughness of the satin portions 21b to 23b is 7 ⁇ mRz or more. Since the surface roughness of the satin portions 21b to 23b is 7 ⁇ mRz or more as described above, the side lip 21, the intermediate lip 22, the grease lip 23, and the hub wheel are compared with the case where the surface roughness is smaller than 7 ⁇ mRz. The contact area between the 55 lead leads is reduced, and the pump effect can be reduced.
  • the surface roughness of the satin portions 21b to 23b is preferably a value of 5 ⁇ mRz or more and 20 ⁇ mRz or less.
  • the sealing device 1 As the grease G applied to the lips 21 to 23, grease containing no urea-based thickener or grease containing only a small amount of urea-based thickener is used as the thickener. ing. Therefore, the grease G is prevented from being scraped along the lead eyes when the hub 52 rotates, and it is possible to prevent the generation of negative pressure that increases the contact width of the lips 21 to 23. Thus, an increase in sliding resistance of the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 with respect to the hub wheel 55 can be suppressed.
  • the space volume V1 of the inter-lip space S as the first space surrounded by the side lip 21, the intermediate lip 22 and the inner side surface 55d of the hub wheel 55 is obtained.
  • the ratio of the amount of grease G applied is 21% or less (however, 0% is excluded because the sealing device 1 does not function as a muddy water seal).
  • the space volume V2 of the inter-lip space R as the second space surrounded by the intermediate lip 22, the grease lip 23, and the transition portion 55c of the hub wheel 55 is obtained.
  • the ratio of the amount of grease G applied is 33% or less (however, 0% is excluded because the sealing device 1 does not function as a muddy water seal).
  • the space volume V1 of the inter-lip space S and the space volume V2 of the inter-lip space R are predetermined based on the dimensions of the side lip 21, the intermediate lip 22, the grease lip 23, and the hub wheel 55.
  • CAD software for example, “SOLIDWORKS” (registered trademark) of Dassault Systèmes Solid Works) can be easily obtained.
  • the lip height a1 of the side lip 21, the inner diameter b1 of the tip 21as of the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21, and the inner peripheral side surface of the base end portion 21k of the side lip 21 The inner diameter c1 of the tip 21ks of the intermediate lip 22, the lip height a2 of the intermediate lip 22, the inner diameter b2 of the tip 22as of the inner peripheral side 22a of the intermediate lip 22, and the inner diameter of the tip 22ks of the inner peripheral side of the base end 22k of the intermediate lip 22 c2, the lip height a3 of the grease lip 22, the inner diameter b3 of the tip 23as on the inner peripheral side 23a of the grease lip 22, the inner diameter c3 of the tip 23ks on the inner peripheral side of the base end 23k of the grease lip 23, etc. What is necessary is just to input into CAD software as various parameters required in order to obtain
  • the outer diameter d1 of the outer peripheral surface 55e, the R dimension r1 of the transition portion 55c, and the like are required to obtain the space volumes V1 and V2. These may be input to the CAD software as various parameters.
  • the sealing device 1 As described above, according to the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, even if lead eyes remain on the surface of the hub wheel 55, the sliding resistance of the lips 21 to 23 with respect to the hub wheel 55 is increased. And the sliding resistance can be stabilized.
  • the driving pattern is a pattern in which the hub wheel 55 is initially rotated at 10 rpm for 10 minutes and then the hub wheel 55 is rotated at 1000 rpm for 60 minutes as one cycle.
  • the number of cycles is the number of times when the above operation pattern is continuously performed.
  • the ambient temperature is the ambient temperature of the atmosphere where the hub bearing 50 is placed.
  • the internal pressure of the bearing is a sealing pressure when grease is sealed in the through hole 57 of the hub bearing 50.
  • the presence of the direction of the lead in the shaft processing of the hub wheel means that the lead in the processing remains on the surface of the hub wheel 55.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.02 g
  • the intermediate lip forming the inter-lip space R The sliding resistance with the hub wheel 55 was measured when the total amount of the grease G applied to the inner peripheral side surface 22a of 22 and the inner peripheral side surface 23a of the dust lip 23 was 0.03g.
  • the volume ratio of the applied amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 2%
  • the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23 The volume ratio of 0.03 g of grease G applied to the space volume V2 is 6%.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.15 g
  • the inter-lip space R is formed.
  • the volume ratio of the applied amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 16%
  • the space R of the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23 is 16%.
  • the volume ratio of 0.13 g of grease G applied to the space volume V2 is 25%.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.2 g, and the inter-lip space R is formed.
  • the volume ratio of the application amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 21%
  • the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23 The volume ratio of 0.13 g of grease G applied to the space volume V2 is 25%.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.2 g, and the inter-lip space R is formed.
  • the volume ratio of the application amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 21%
  • the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23 The volume ratio of 0.17 g of grease G applied to the space volume V2 is 33%.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.22 g
  • the inter-lip space R is formed.
  • the sliding resistance with the hub wheel 55 was measured when a total amount of 0.41 g of grease G applied to the inner peripheral side surface 22a of the intermediate lip 22 and the inner peripheral side surface 23a of the dust lip 23 was applied.
  • the volume ratio of the applied amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 23%
  • the space R of the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23 is 23%.
  • the volume ratio of 0.19 g of grease G applied to the space volume V2 is 37%.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is 0.4 g, and the inter-lip space R is formed.
  • the sliding resistance with the hub wheel 55 was measured when a total amount of 0.72 g of 0.32 g of grease G applied to the inner peripheral side surface 22a of the intermediate lip 22 and the inner peripheral side surface 23a of the dust lip 23 was applied. .
  • the volume ratio of the application amount of grease G to the space volume V1 of the inter-lip space S corresponding to the side lip 21 is 42%, and the inter-lip space R corresponding to the intermediate lip 22 and the dust lip 23
  • the volume ratio of 0.32 g of grease G applied to the space volume V2 is 63%.
  • the torque relative values of the sliding resistance between the side lip 21, the intermediate lip 22, and the grease lip 23 and the hub wheel 55 are 10 to 10 in the first to fourth embodiments as shown in FIG. It was found that there was no increase or disturbance in the torque relative value until the cycle, and the torque relative value was stable in the range of 1 to 1.5. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was found that the torque relative value increased and the torque relative value was disturbed over a wide range of about 1 to 2.7.
  • the torque relative value is the relative value of the actual measured sliding resistance from the second cycle to the tenth cycle, based on the average value of the actual measured sliding resistance at 1000 rpm at the first cycle. Say.
  • the application amount of the grease G applied to the inner peripheral side surface 21a of the side lip 21 forming the inter-lip space S is based on the space volume of the inter-lip space S based on Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. It can be seen that the volume ratio is 21% or less with respect to V1.
  • the amount of grease G applied to the inner peripheral side surface 22a of the intermediate lip 22 and the inner peripheral side surface 23a of the dust lip 23 forming the inter-lip space R is based on Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. Thus, it is understood that the volume ratio may be 33% or less with respect to the space volume V2 of the inter-lip space R.
  • sealing device 1 according to the present embodiment is applied to the hub bearing 50, but the application target of the sealing device according to the present invention is not limited to this, and other vehicles, general-purpose machines, The present invention is applicable to all configurations that can utilize the effects of the present invention, such as industrial machines.

Abstract

リップの接触部にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる密封装置を提供する。 密封装置(1)は、軸線(x)周りに環状の補強環(10)と、補強環(10)に取り付けられている弾性体から形成されている軸線(x)周りに環状の弾性体部(20)とを備えている。弾性体部(20)は、サイドリップ(21)と、中間リップ(22)と、グリースリップ(23)とを有している。サイドリップ(21)、中間リップ(22)、及びグリースリップ(23)の夫々の内周側面(21a),(22a),(23a)には、潤滑剤としてのグリース(G)が塗布されている。グリース(G)は、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を含んでいない。密封装置(1)の使用状態において、サイドリップ(21)と中間リップ(22)とハブ輪(55)とが囲むリップ間空間(S)の断面積(A)は3.5mm以上となっている。

Description

密封装置および密封構造
 本発明は、密封装置および密封構造に関し、特に、軸線について互いに相対回転可能な環状の外周側部材と環状の内周側部材との間を密封する密封装置および密封構造に関する。
 車両、例えば自動車において、車輪を回転自在に支持するハブベアリングは、雨水、泥水及びダスト等の異物に直接曝される環境にある。このため、従来から、ハブベアリングには、軸線について互いに相対回転可能な外輪とハブとの間に形成された内部空間を密封するために密封装置が取り付けられている。この密封装置は、ハブベアリングの内部の潤滑剤の密封を図ると共に内部に異物が侵入することの防止を図っている。また、この密封装置には、低燃費化の要求等から、ハブベアリングに加える摺動抵抗(トルク抵抗)の低減が求められるようになっている。
 図11は、従来のハブベアリングに取り付けられる密封装置(以下、ハブシールともいう。)の概略構成を示すための部分断面図である。図11に示すように、従来のハブシールとしての密封装置100は、ハブベアリング200において、互いに同軸に相対回動する外輪201とハブ202との間の環状の空間203を密封するために、外輪201とハブ202との間に嵌着されている。密封装置100は、空間203内に存在するベアリングボール204の潤滑剤の漏洩の防止を図ると共に空間203内に異物が侵入することの防止を図っている。
 密封装置100は、図11に示すように、ハブベアリング200の外輪201の内周面に嵌着される金属製の補強環111と、補強環111を覆うように一体に形成されたゴム材からなる弾性体部112とを備えている。密封装置100において、弾性体部112は、サイドリップ113と、サイドリップ113よりも内周側に配設された中間リップ114と、中間リップ114よりも内側において内側に延びるグリースリップ115とを有しており、リップ113,114,115はハブ202の外周面202aに摺接している。サイドリップ113及び中間リップ114は主に異物がハブベアリング200の空間203内に侵入することの防止を図り、グリースリップ115は主に空間203内に存在するベアリングボール204の潤滑剤の漏洩の防止を図っている。
登録実用新案第3201207号公報
 ハブ202の外周面202aは加工により形成されており、このため、外周面202aには加工の仕上痕が残る場合がある。ハブベアリングによっては、この仕上痕が一定の方向性を有しており、つまり、螺旋状や直線状等の軸線に沿って延びる溝状の痕が複数形成されて成る仕上痕(リード目)が外周面202aに形成されている場合がある。ハブ202の外周面202aにリード目が形成されている場合、サイドリップ113及び/又は中間リップ114が、所定の接触幅(締め代)を超えてより大きな幅で外周面202aに接触してしまう、所謂ベタ当たり状態となる場合がある。この場合、サイドリップ113及び/又は中間リップ114がハブ202の回転時にハブ202に与える摺動抵抗が大きくなり、ハブ202の駆動トルクが大きくなる。
 このように、従来の密封装置100においては、リード目を有するハブ202を備えるハブベアリング200に使用された場合に、ハブ202の回転時にサイドリップ113及び/又は中間リップ114のハブ202に対する接触幅が大きくなり、ハブ202への摺動抵抗(摩擦トルク)が大きくなり、ハブ202の駆動トルクが大きくなってしまう場合があった。このため、従来の密封装置に対しては、リード目を有するハブを備えるハブベアリングに使用された場合であっても、ハブの駆動トルクを上昇させずに安定させることができる構成が求められていた。
 本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リップが接触する接触対象にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる密封装置および密封構造を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明においては、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、前記軸線周りに配置された環状の補強環と、前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、前記弾性体部は、使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む第1の空間において前記サイドリップに塗布されるグリースの塗布量が前記第1の空間の空間体積に対して21%以下の割合であることを特徴とする。
 本発明において、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、前記軸線周りに配置された環状の補強環と、前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、前記弾性体部は、使用状態において、前記中間リップと前記グリースリップと前記内周側部材とが囲む第2の空間において、前記中間リップおよび前記グリースリップに塗布されるグリースの塗布量が前記第2の空間の空間体積に対して33パーセント以下であることを特徴とする。
 本発明において、前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側面に前記グリースが塗布されており、前記グリースは、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を含んでいないことを特徴とする。
 本発明において、前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側の面に梨地部が形成されていることを特徴とする。
 本発明において、前記梨地部の表面粗さは、7μmRz以上であることを特徴とする。
 本発明においては、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と、前記外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材と、前記外周側部材と前記内周側部材との間を密封する密封装置とを備えた密封構造であって、前記密封装置は、前記軸線周りに配置された環状の補強環と、前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、前記弾性体部は、使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む第1の空間において前記サイドリップに塗布されるグリースの塗布量は、前記第1の空間の空間体積に対して21%以下の割合であることを特徴とする。
 本発明においては、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と、前記外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材と、前記外周側部材と前記内周側部材との間を密封する密封装置とを備えた密封構造であって、前記密封装置は、前記軸線周りに配置された環状の補強環と、前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、前記弾性体部は、使用状態において、前記中間リップと前記グリースリップと前記内周側部材とが囲む第2の空間において、前記中間リップおよび前記グリースリップに塗布される前記グリースの塗布量が前記第2の空間の空間体積に対して33パーセント以下であることを特徴とする。
 本発明によれば、リップが接触する接触対象にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる密封装置および密封構造を実現することができる。
本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。 図1に示す密封装置のサイドリップ、中間リップ、及びグリースリップの近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。 ハブベアリングに取り付けられた密封装置の使用状態を示すための、軸線に沿う断面におけるハブベアリングの断面図である。 図3における密封装置近傍の部分拡大断面図である。 密封装置の使用状態においてサイドリップと中間リップとハブ輪との間に形成されるリップ間空間S、および、中間リップとグリースリップとハブ輪との間に形成されるリップ間空間Rを示す断面図である。 サイドリップ、中間リップ、および、グリースリップの寸法の説明に供する断面図である。 ハブ輪55の寸法の説明に供する断面図である。 本発明の実施例1乃至4におけるグリースの塗布量とトルクの上昇・乱れとの関係を示す図表である。 本発明の比較例1、2におけるグリースの塗布量とトルクの上昇・乱れとの関係を示す図表である。 グリースの塗布量とトルク相対値との関係をサイクル毎に表したグラフである。 従来のハブベアリングに取り付けられる密封装置の概略構成を示すための部分断面図である。
<本発明の実施の形態>
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
 図1は、本発明の実施の形態に係る密封装置1の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。本発明に係る密封装置1は、軸線について互いに相対回転可能な外周側部材とこの外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封するための密封装置であり、密封装置1は、後述するように、ハブベアリング50において外輪51とハブ52との間の空間を密封するために用いられる。
 以下、説明の便宜上、軸線x方向において矢印a(図1参照)方向(軸線方向において一方の側)を外側とし、軸線x方向において矢印b(図1参照)方向(軸線方向において他方の側)を内側とする。より具体的には、外側とは、密封対象空間である外輪51とハブ52との間の空間から離れる方向であり、内側とは、この密封対象空間に近づく方向である。また、軸線xに垂直な方向(以下、「径方向」ともいう。)において、軸線xから離れる方向(図1の矢印c方向)を外周側とし、軸線xに近づく方向(図1の矢印d方向)を内周側とする。
 密封装置1は、図1に示すように軸線x周りに環状の補強環10と、補強環10に取り付けられている、弾性体から形成されている軸線x周りに環状の弾性体部20とを備えている。弾性体部20は、サイドリップ21と、中間リップ22と、グリースリップ(ラジアルリップ)23とを有している。サイドリップ21は、後述する使用状態において内周側部材としてのハブ52に軸線x方向において他方の側(内側)から接触するように形成された、軸線x方向において一方の側(外側)に向かって延びる環状のリップ状の部分である。中間リップ22は、使用状態においてハブ52に一方の側(内側)から接触するように形成された、サイドリップ21よりも内周側において一方の側(外側)に向かって延びる環状のリップ状の部分である。グリースリップ23は、使用状態においてハブ52に外周側から接触するように形成された、中間リップ22よりも軸線x方向において他方の側(内側)において他方の側(内側)に向かって延びる環状のリップ状の部分である。
 具体的には、補強環10は、軸線xを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、後述するハブベアリング50の外輪51の環状の貫通孔57に圧入されて嵌合されるように形成されており、補強環10が外輪51に圧入されることにより、密封装置1は、外輪51に固定される。補強環10は、例えば、図1に示すように、外周側に位置する筒状の嵌合部11と、嵌合部11の内側の端部から内周側に延びる位置調整部12と、嵌合部11の外側の端部から外周側に延びる円盤状のフランジ部13とを備えている。
 嵌合部11は、軸線xを中心又は略中心とする円筒状又は略円筒状の部分であり、外周側の周面である外周面11aにおいて、貫通孔57が外側において開放される外輪51の部分である外側開口部58における内周面58aに密着して嵌着されるように形成されている。位置調整部12は、サイドリップ21、中間リップ22、及びグリースリップ23が密封装置1において所望の位置に配置されるような形状となっており、嵌合部11の内側の端部から外側に戻る略円錐筒状又は略円筒状の部分である戻り部12aと、戻り部12aの外側の端部から内周側に延びる円盤状の部分である接続フランジ部12bと、接続フランジ部12bの内周側の端部から内側及び内周側に向かって斜めに延びる略円錐筒状の戻り部12cと、戻り部12cの内周側の端部から内周側に延びる円盤状の部分であるシールフランジ部12dとを有している。フランジ部13は、軸線xを中心又は略中心とする径方向に広がる中空円盤状又は略中空円盤状の部分である。補強環10は、金属板からプレス加工や鍛造によって一体の部材として形成されており、嵌合部11と位置調整部12、嵌合部11とフランジ部13とは、互いに一体的に連続しており結合している。補強環10の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やSPCC(冷間圧延鋼)がある。
 弾性体部20は、補強環10に取り付けられており、図1に示すように、補強環10を外側から覆うように補強環10と一体的に成形されている。弾性体部20は、基体部25を有しており、中間リップ22及びグリースリップ23は、基体部25の内周側の端部から夫々延びている。また、サイドリップ21は、中間リップ22よりも外周側において、中間リップ22から径方向に離間されて、基体部25から延びている。基体部25は、補強環10のフランジ部13、嵌合部11、及び位置調整部12に亘って、補強環10の外側の表面に広がっている弾性体部20の部分であり、弾性体部20は、基体部25において、補強環10に一体的に取り付けられている。
 サイドリップ21は、軸線xを中心又は略中心として円環状に基体部25から外側に向かって延びており、密封装置1がハブベアリング50において所望の位置に取り付けられた後述する密封装置1の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ52(ハブ輪55)に接触するように形成されている。サイドリップ21は、例えば、軸線x方向において外側に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。
 中間リップ22は、軸線xを中心又は略中心として円環状に基体部25から外側に向かって延びており、密封装置1の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ52(ハブ輪55)に接触するように形成されている。中間リップ22は、例えば、軸線x方向において外側に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。中間リップ22はサイドリップ21と平行に外側に向かって延びていてもよく、図1に示すように、サイドリップ21よりも軸線xに対する傾きが緩くなっていてもよい。またその逆であってもよい。
 グリースリップ23は、軸線xを中心又は略中心として円環状に基体部25から内側及び内周側に向かって延びている。グリースリップ23は、密封装置1の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ52(ハブ輪55)に接触するように形成されている。
 また、図2に示すように、グリースリップ23は、延び方向の長さLと軸線xに沿う断面における厚さtがt/L≧0.27の関係を満たすようにその形状が設計されている。グリースリップ23の延び方向の長さである延び方向長さLは、グリースリップ23の根元(基体部25との結合部)であるグリースリップ基端23cと、グリースリップ23の先端であるグリースリップ先端23dとの間の延び方向における間隔である。また、グリースリップ23の厚さである断面厚さtは、軸線xに沿う断面におけるグリースリップ23の延び方向に直交する方向の厚さである。本実施の形態においては、図2に示す、グリースリップ23のグリースリップ基端23cにおけるグリースリップ23の厚さ(断面厚さt1)が、上記t/L≧0.27の関係を満たすようにその形状が設計されている。つまり、t1/L≧0.27となるような形状をグリースリップ23は有している。グリースリップ23の断面厚さtは、グリースリップ基端23cにおける断面厚さt1が最大値となっており、グリースリップ23は、グリースリップ先端23dに向かうほどその厚さが薄くなっており、グリースリップ先端23dにおけるグリースリップの厚さ(断面厚さt2)が最小値となっている。グリースリップ23は、延び方向に一様な厚さ(断面厚さt=一定)となっていてもよく、グリースリップ先端23dに向かうほどその厚さが厚くなっていてもよい。グリースリップ23の断面形状は、他の形状であってもよい。例えば、断面において、グリースリップ23の外周面の輪郭は直線や略直線ではなく曲線であってもよく、同様に、断面において、グリースリップ23の内周側面23aの輪郭は直線や略直線ではなく曲線であってもよい。
 また、弾性体部20には、外周環突起24が形成されている。外周環突起24は、サイドリップ21よりも外周側に配設された外側に突出する軸線x周りに環状の突起であり、外側の先端である外側端24aにおいてハブ52(ハブ輪55)との間に間隙を形成するように形成されている。外周環突起24は、具体的には、基体部25の外周側の端部から外側に向かって突出しており、軸線xを中心又は略中心として延びている。外周環突起24は、図1に示すように、基体部25から外側及び外周側に向かって斜めに突出している。
 また、弾性体部20は、外周環突起24よりも外周側に、外周側に向かって突出する環状の部分である堰部26を有している。堰部26は、後述するように、密封装置1が外輪51に取り付けられた状態において、外輪51の軸線x方向において密封装置1に接触する部分である外側端面58b(図4)よりも外周側に突出するように形成されている。堰部26は、例えば、図1に示すように、補強環10のフランジ部13の外周側の端部を外周側において覆うように形成されている。
 弾性体部20は、また、図1に示すように、補強環10のフランジ部13の内側の表面を少なくとも部分的に覆うガスケット部27を有している。ガスケット部27は、軸線x周りに環状に広がっており、堰部26の内周側の端部に続いている。
 弾性体部20は、補強環10に一体的に取り付けられており、上述のサイドリップ21、中間リップ22、グリースリップ23、外周環突起24、基体部25、堰部26、及びガスケット部27は、一体の部材として形成された弾性体部20の部分であり、一体的に連続している。弾性体部20の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H-NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)等の合成ゴムである。
 また、サイドリップ21、中間リップ22、及びグリースリップ23は、各々の内周側の面(内周側面21a,22a,23a)に梨地部21b,22b,23bが形成されている。
 具体的には、図2に示すように、サイドリップ21の内周側の面である内周側面21a(図2において点線に面する面)には、梨地処理がなされており、内周側面21aの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部21bが形成されている。このように、サイドリップ21の内周側面21aは梨地部21bとなっている。例えば、梨地部21bの表面粗さは、7μmRz以上である。なお、JISにより規定される十点平均粗さ(Rz)は、JIS B0601:1994に準拠している。
 同様に、図2に示すように、中間リップ22の内周側の面である内周側面22a(図2において点線に面する面)には、梨地処理がなされており、内周側面22aの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部22bが形成されている。このように、中間リップ22の内周側面22aは梨地部22bとなっている。例えば、梨地部22bの表面粗さは、7μmRz以上である。
 同様に、図2に示すように、グリースリップ23の内周側の面である内周側面23a(図2において点線に面する面)には、梨地処理がなされており、内周側面23aの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部23bが形成されている。このように、グリースリップ23の内周側面23aは梨地部23bとなっている。例えば、梨地部23bの表面粗さは、7μmRz以上である。
 また、サイドリップ21、中間リップ22、及びグリースリップ23の夫々の内周側面21a,22a,23aには、潤滑剤としてのグリースGが塗布されている。つまり、図2に示すように、内周側面21a,22a,23aには夫々点線に沿ってグリースGが塗布されていてもよい。後述する使用状態においては、密封装置1には上述のようにグリースGが塗布されて使用される。
 グリースGは、増ちょう剤にウレア基を含むウレア系の増ちょう剤を含んでいない。若しくは、グリースGは、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量含んでいる。グリースGが増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量含んでいる場合、グリースGの増ちょう剤におけるウレア系の増ちょう剤の割合は、後述するグリースGの効果である、ハブ52が回転した際にリード目に沿ってグリースGが掻き出されることが抑制される効果を奏することができる範囲であればよい。
 グリースGとしては、上述の条件を満たす従来公知のグリースを適用することができる。グリースGとしては、基油、添加剤、増ちょう剤からなり、例えば以下のような基油、添加剤、増ちょう剤が用いられる。
 基油の種類は、通常潤滑油の基油として使用されている油(鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油)を全て使用可能である。具体的には、鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、所望とする基油動粘度に調整される。但し、シール部材の弾性材料として一般的なニトリルゴムとの相性を考慮すると、鉱油または炭化水素系油が好ましい。 
 増ちょう剤も、例えば金属成分がLiやNa等の金属石けん、金属成分がLi,Na,Ba,Ca等である複合金属石けん等の金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレタン化合物等の非石けん類、アミノ酸系ゲル化剤(N-2-エチルヘキサノイル-L-グルタミン酸ジブチルアミドやN-ラウロイル-L-グルタミン酸-α,γ-n-ジブチルアミド等)、ベンジリデンソルビトール誘導体(ジベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール及び非対称のジアルキルベンジリデンソルビトール等)を適宜選択して使用することができる。これらの増ちょう剤は、単独または混合物として用いることができる。なお、ウレア系の増ちょう剤には、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物を用いたものがある。
 グリースGには、目的に応じて添加剤を添加してもよい。例えば、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛やジチオカルバミン酸亜鉛等の酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体等の防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等、従来から潤滑に使用される添加剤を単独または混合して添加することができる。尚、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。
 次いで、密封装置1の使用状態について説明する。図3は、ハブベアリング50に取り付けられた密封装置1の使用状態を示すための、軸線xに沿う断面におけるハブベアリング50の断面図であり、図4は、図3における密封装置1近傍の部分拡大断面図である。図3に示すように、ハブベアリング50は従来公知のハブベアリングであり、車両等に設けられ、アクスル又は懸架装置において車輪を回転自在に支持する。ハブベアリング50は、具体的には、図3に示すように、外周側部材としての軸線xを中心又は略中心とする環状の外輪51と、外輪51に対して相対回転可能であり外輪51に部分的に包囲された軸線xを中心又は略中心とする内周側部材としてのハブ52と、外輪51とハブ52との間に配設された複数のベアリングボール53とを備えている。車両等に取り付けられたハブベアリング50の使用状態において、外輪51は固定され、ハブ52が外輪51に対して相対回転可能になる。ハブ52は、具体的には、内輪54とハブ輪55とを有しており、ハブ輪55は、軸線xに沿って延びる筒状又は略円筒状の軸部55aと、車輪取付フランジ55bとを有している。車輪取付フランジ55bは、軸部55aの一端(ハブベアリング50において外側の端部)から外周側に向かって円盤状に広がる部分であり、図示しない車輪が複数本のハブボルトによって取り付けられる部分である。軸部55aと車輪取付フランジ55bとは、内側において滑らかに繋がっており、軸部55aと車輪取付フランジ55bとが内側において繋がっている部分である移行部55cは、軸線xに沿う断面において円弧状の又は弧状の滑らかな曲線を描く輪郭を有している。内輪54は、外輪51と内輪54との間の空間内にベアリングボール53を保持するために、ハブ輪55の軸部55aの内側(矢印b方向側)の端部に嵌合されている。外輪51とハブ52との間の空間内において、ベアリングボール53は保持器56によって保持されている。
 外輪51は、軸線x方向に延びる環状の貫通孔57を有しており、この貫通孔57には、ハブ52のハブ輪55の軸部55aが挿入されており、軸部55aと貫通孔57との間に軸線xに沿って延びる環状の空間が形成されている。この空間内には、上述のようにベアリングボール53が収容されて保持器56によって保持されており、また、潤滑剤が塗布又は注入されている。軸部55aと貫通孔57との間の空間が外側(矢印a方向側)において開放された開口を形成する外輪51の外側開口部58には、密封装置1が取り付けられ、軸部55aと貫通孔57との間の空間が内側(矢印b方向側)において開放された開口を形成する外輪51の内側開口部58´には、他の密封装置59が取り付けられている。密封装置1,59によって、軸部55a及び内輪54と貫通孔57との間の空間の密封が図られており、内部の潤滑剤が外部に漏れ出ることの防止が図られており、外部から異物が内部に侵入することの防止が図られている。密封装置59は、従来公知の密封装置であり、詳細な説明は省略する。また、密封装置59として、密封装置1を適用することもできる。この場合、ハブベアリング50において、外側は矢印b方向となり、内側は矢印a方向となる。密封装置1が適用されるハブベアリングの構成は、上述のハブベアリング50の構成に限られない。
 図4に示すように、密封装置1は、外輪51の外側開口部58に取り付けられている。具体的には、密封装置1は、補強環10の嵌合部11が外輪51の外側開口部58内に圧入されて嵌着されることにより、外輪51に固定されている。補強環10の嵌合部11の外周面11aは、外輪51の外側開口部58の内周方向に面する内周面58aに密着しており、補強環10と外輪51との間の密閉が図られている。また、使用状態において、図4に示すように、補強環10は、そのフランジ部13が、内側に広がる弾性体部20のガスケット部27を外側開口部58の外側に面する環状の面を形成する外側端面58bに押し付けるように、外輪51に取り付けられている。これにより、外側端面58bとフランジ部13との間において、ガスケット部27は圧縮されて、外側端面58bにおいて外輪51と密封装置1と間の密閉性の向上が図られている。ガスケット部27には、図1,4に示すように、内側に向かって突出する環状の突起であるビード27aが形成されていることが好ましい。使用状態においてビード27aが外側開口部58の外側端面58bに押し付けられることにより、外側端面58bにおいて外輪51と密封装置1との間の密閉性の更なる向上を図ることができる。ガスケット部27は、ビード27aを有していなくてもよい。
 また、使用状態において、弾性体部20の堰部26は、外側開口部58の外側端面58bを外周側に超えて、外側開口部58の外周方向に面する外周面58cを外周側に超えて突出している。このため、使用状態において、外輪51の外側開口部58の外周面58cを伝って、雨水、泥水及びダスト等の異物が外側に向かって移動してきたとしても、異物は堰部26の内側に向かう面である内側面26aにぶつかり、異物の更なる外側に向かう移動が遮られる。このように、外輪51の外側開口部58の外周面58cを伝って異物がサイドリップ21方向に侵入することが抑制されている。
 使用状態において、サイドリップ21は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分(接触幅)においてハブ輪55の表面、例えば、車輪取付フランジ55bの内側に面する面(内側面55d)にハブ輪55が摺動可能に接触している。また、中間リップ22は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分(接触幅)においてハブ輪55の表面、例えば、移行部55cにハブ輪55が摺動可能に接触している。また、グリースリップ23は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分(接触幅)においてハブ輪55の表面、例えば、軸部55aの外周側の面である外周面55eにハブ輪55が摺動可能に接触している。サイドリップ21及び中間リップ22によって、貫通孔57内への異物の侵入の防止が図られており、グリースリップ23によって、貫通孔57内からの潤滑剤の流出の防止が図られている。
 また、使用状態において、外周環突起24の外側端24aは、軸線x方向において微小な隙間を空けてハブ輪55の車輪取付フランジ55bの内側面55dに対向しており、外周環突起24は、車輪取付フランジ55bに接触していない。外周環突起24は、外側端24aと車輪取付フランジ55bとの間に微小な空間を形成してラビリンスシールを形成するようにしてもよい。
 図4に示すように、ハブ輪55の車輪取付フランジ55bの内側面55dには、外周側に段差55fが形成されていてもよい。段差55fにおいて、内側面55dの外周側の部分が内周側の部分より外側に凹んでいる。外周環突起24は、この段差55fよりも外周側において延びている。
 上述のように、密封装置1がハブベアリング50に取り付けられた使用状態において、サイドリップ21は内周側面21aの所定の締め代の部分においてハブ輪55(車輪取付フランジ55b)に接触しており、中間リップ22は内周側面22aの所定の締め代の部分においてハブ輪55(車輪取付フランジ55b)に接触しており、サイドリップ21と中間リップ22とハブ輪55の車輪取付フランジ55bとは、環状の空間であるリップ間空間Sを画成している。この使用状態においてサイドリップ21と中間リップ22とハブ輪55とが囲むリップ間空間Sの軸線xに沿う断面における面積(断面積)であるリップ間空間断面積Aは3.5mm以上となっている。つまり、サイドリップ21と中間リップ22とは、使用状態におけるリップ間空間Sの断面積であるリップ間空間断面積AがA≧3.5mmとなるように、夫々の形状が設計されている。
 上述のように、密封装置1は、使用状態において、サイドリップ21が所定の締め代でハブ輪55の車輪取付フランジ55bの内側面55dに接触し、中間リップ22が所定の締め代で車輪取付フランジ55bの移行部55cに接触し、また、グリースリップ23が所定の締め代でハブ輪55の軸部55aの外周面55eに接触して、密封装置1は、外輪51とハブ52との間の空間の密封を図っている。
 密封装置1によれば、ハブ輪55の外周面55eや移行部55c、内側面55dに加工の仕上痕であるリード目が形成されている場合であっても、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のベタ当たりが発生することを抑制することができる。これは、サイドリップ21と中間リップ22とハブ輪55とが囲むリップ間空間Sの断面積であるリップ間空間断面積Aが3.5mm以上となっているからである。従来の密封装置において、ハブ輪にリード目が形成されている場合に、サイドリップや中間リップ、グリースリップのベタ当たりが発生する理由は、サイドリップと中間リップとハブ輪とが囲む空間にリード目のポンプ効果により負圧が発生するためであると考えられている。これに対して、密封装置1においては、使用状態におけるリップ間空間断面積Aが3.5mm以上となるように、サイドリップ21や中間リップ22の形態が設計されている。このため、使用状態においてハブ52が回転しても、リップ間空間Sに対するリード目によるポンプ効果の影響は低くなっている。つまり、リップ間空間断面積AをA≧3.5mmとすることにより、リップ間空間Sに対するリード目のポンプ効果の影響を低減させることができ、リード目のポンプ効果によりリップ間空間Sにリップ21~23の接触幅を増大させるような負圧が発生することの防止を図ることができる。このため、密封装置1においては、ハブ輪55にリード目が形成されている場合であっても、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。
 リップ間空間Sのリップ間空間断面積Aは大きければ大きいほどよい。リップ間空間断面積Aは大きければ大きいほど、リード目のポンプ効果の影響をより低減させることができるからである。但し、リップ間空間断面積Aの大きさの上限値は、具体的な適用対象(ハブベアリング)に対応した密封装置1の具体的な形態に応じて決めることができる。若しくは、リップ間空間断面積Aの大きさの上限値は、具体的な適用対象(ハブベアリング)に対応した密封装置1の具体的な形態に応じて決まってくる。また、密封装置1の最適なリップ間空間断面積Aの大きさは、例えば、密封装置1の具体的な態様における径方向の大きさ、例えばサイドリップ21や中間リップ22の径の大きさに基づいて設定することができる。
 また、密封装置1においては、上述のようにグリースリップ23の断面厚さtと延び方向長さLとの関係がt/L≧0.27となっている。このため、グリースリップ23の剛性を適切に調整でき、グリースリップ23のベタ当たりを抑制することができ、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。グリースリップ23の断面厚さtと延び方向長さLとの関係がt/L≧0.27となっている場合、密封装置1の使用環境を20℃から120℃に変化させた場合であっても、つまりハブベアリング50の貫通孔57内の圧力を変化させた場合であっても、グリースリップ23のベタ当たりを抑制することができる。
 なお、密封装置1においては、サイドリップ21と中間リップ22とハブ輪55とが囲むリップ間空間Sのリップ間空間断面積Aを3.5mm以上としてもよい。この場合、密封装置1は、リップ間空間断面積Aを3.5mm以上としたことにより、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗の増大を更に一段と抑制することができる。
 また、密封装置1においては、サイドリップ21、中間リップ22、及びグリースリップ23は、夫々内周側面21a~23aに梨地処理がなされており、夫々内周側面21a~23aに梨地部21b~23bが形成されている。そして、梨地部21b~23bの表面粗さは、7μmRz以上となっている。このように梨地部21b~23bの表面粗さが7μmRz以上に形成されているため、表面粗さが7μmRzよりも小さい場合に比べて、サイドリップ21、中間リップ22、及びグリースリップ23とハブ輪55のリード目との間の接触面積が減ってポンプ効果の低減を図ることができる。これにより、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対するベタ当たりを抑制でき、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。
 また、梨地部21b~23bは、その表面粗さが大きいほど、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗を小さくすることができる。しかしながら、梨地部21b~23bの表面粗さが大きいほど、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のシール性は低下する。シール性のみを考慮した場合、梨地部21b~23bの表面粗さは、5μmRz以上20μmRz以下の値が好ましい。
 各リップ21~23に塗布されるグリースGとして、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースを使用した場合、ハブ52が回転した際にリード目に沿ってグリースGは掻き出されやすくなる。これは、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースは、金属に付着しやすい傾向があるためであると考えられる。ハブ52の回転の際にリード目に沿ってグリースGが掻き出されると、リップ間空間Sに負圧が発生することになる。このため、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースを使用した場合、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のベタ当たりが発生し、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗が増大することになる。密封装置1においては、各リップ21~23に塗布されるグリースGとして、ウレア系の増ちょう剤を含まないグリース、または、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量のみ含むグリースが使用されている。このため、ハブ52が回転した際にリード目に沿ってグリースGが掻き出されることが抑制され、リップ21~23の接触幅を増大させるような負圧が発生することの防止を図ることができ、サイドリップ21や中間リップ22、グリースリップ23のハブ輪55に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。
 また、密封装置1においては、図5に示すように、サイドリップ21と中間リップ22とハブ輪55の内側面55dとによって囲まれた第1の空間としてのリップ間空間Sの空間体積V1に対してグリースGの塗布量の割合を21%以下とする(ただし、0%は密封装置1が泥水シールとしての機能を発揮しないため除く)。
 さらに、密封装置1においては、図5に示すように、中間リップ22とグリースリップ23とハブ輪55の移行部55cとによって囲まれた第2の空間としてのリップ間空間Rの空間体積V2に対してグリースGの塗布量の割合を33%以下とする(ただし、0%は密封装置1が泥水シールとしての機能を発揮しないため除く)。
 ここで、リップ間空間Sの空間体積V1、および、リップ間空間Rの空間体積V2は、サイドリップ21、中間リップ22、グリースリップ23、および、ハブ輪55の各部の寸法に基づいて、所定のCADソフトウェア(例えば、ダッソー・システムズ・ソリッドワークス社の「SOLIDWORKS」(登録商標)等)により容易に求めることが可能である。
 具体的には、図6に示すように、サイドリップ21のリップ高さa1、当該サイドリップ21の内周側面21aにおける先端21asの内径b1、当該サイドリップ21の基端部21kの内周側面における先端21ksの内径c1、中間リップ22のリップ高さa2、当該中間リップ22の内周側面22aにおける先端22asの内径b2、当該中間リップ22の基端部22kの内周側面における先端22ksの内径c2、グリースリップ22のリップ高さa3、当該グリースップ22の内周側面23aにおける先端23asの内径b3、当該グリースリップ23の基端部23kの内周側面における先端23ksの内径c3等を、空間体積V1、V2を求めるために必要な各種のパラメータとしてCADソフトウェアに入力すればよい。
 また、ハブ輪55については、図7に示すように、外周面55eの外径d1、および、移行部55cのR寸法r1等を、空間体積V1、V2を求めるために必要な当該ハブ輪55の各種のパラメータとしてCADソフトウェアに入力すればよい。
 上述のように、本発明の実施の形態に係る密封装置1によれば、ハブ輪55の表面にリード目が残されていても、各リップ21~23のハブ輪55に対する摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる。
<実施例>
 次に、このような構成の密封装置1がハブベアリング50のハブ輪55に装着された際、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量と、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22aおよびダストリップ23の内周側面23aの双方に塗布されるグリースGの塗布量とをそれぞれ変更した場合に、サイドリップ21、中間リップ22、および、グリースリップ23がハブ輪55と接触したときの摺動抵抗を測定した。
 ハブベアリング50のハブ輪55の摺動抵抗を測定する際の測定条件は、以下に示される。
 運転パターン:10rpm×10min⇒1000rpm×60min/サイクル
 サイクル数:10サイクル
 雰囲気温度:30℃
 ベアリングの内圧力設定:22kPa封入
 使用する実機のハブベアリング : ハブ輪の軸加工目にリード目の方向性有り
 ここで、運転パターンとは、当初、ハブ輪55を10rpmで10分間だけ回転させた後、ハブ輪55を1000rpmで60分間回転させることを1サイクルとしたパターンのことである。サイクル数とは、上述の運転パターンを連続して行うときの回数である。雰囲気温度とは、ハブベアリング50が置かれる雰囲気の周辺温度である。ベアリングの内圧力とは、ハブベアリング50の貫通孔57内にグリースを封入するときの封入圧力である。ハブ輪の軸加工目にリード目の方向性有りとは、ハブ輪55の表面には加工によるリード目が残存していることを意味する。
 図8に示すように、実施例1では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.02g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.03gの合計0.05gだけ塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.02gの体積比は2%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.03gの体積比は6%である。
 また、図8に示すように、実施例2では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.15g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.13gの合計0.28gだけ塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.15gの体積比は16%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.13gの体積比は25%である。
 さらに、図8に示すように、実施例3では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.2g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.13gの合計0.33gだけ塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.2gの体積比は21%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.13gの体積比は25%である。
 さらに、図8に示すように、実施例4では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.2g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.17gの合計0.37gだけ塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.2gの体積比は21%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.17gの体積比は33%である。
 一方、図9に示すように、比較例1では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.22g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.19gの合計0.41g塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.22gの体積比は23%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.19gの体積比は37%である。
 また、図9に示すように、比較例2では、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量を0.4g、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22a、ダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量を0.32gの合計0.72g塗布した場合のハブ輪55との摺動抵抗を測定した。この場合、サイドリップ21と対応したリップ間空間Sの空間体積V1に対するグリースGの塗布量0.4gの体積比は42%であり、中間リップ22およびダストリップ23と対応したリップ間空間Rの空間体積V2に対するグリースGの塗布量0.32gの体積比は63%である。
 この結果、サイドリップ21、中間リップ22、および、グリースリップ23とハブ輪55との摺動抵抗のトルク相対値は、図10に示すように、実施例1乃至4においては、1サイクルから10サイクルまでの間、トルク相対値の上昇や乱れがなく、トルク相対値が1~1.5の範囲で安定していることが判明した。一方、比較例1、2においては、トルク相対値の上昇が見受けられ、かつ、トルク相対値が1~2.7程度の広範囲にわたって乱れていることが判明した。ここで、トルク相対値とは、1サイクル目のときの1000rpmにおける摺動抵抗実測値の平均値を基準としたときに2サイクル目から10サイクル目までの摺動抵抗実測値の相対値のことをいう。
 したがって、リップ間空間Sを形成するサイドリップ21の内周側面21aに塗布されるグリースGの塗布量は、実施例1乃至4および比較例1、2に基づいて、リップ間空間Sの空間体積V1に対し体積比21%以下であればよいことが分かる。また、リップ間空間Rを形成する中間リップ22の内周側面22aおよびダストリップ23の内周側面23aに塗布されるグリースGの塗布量は、実施例1乃至4および比較例1、2に基づいて、リップ間空間Rの空間体積V2に対し体積比33パーセント以下であればよいことが分かる。
<他の実施の形態>
 以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置1に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。なお、本実施の形態に係る密封装置1は、摺動抵抗の上昇を抑制する特徴については、多様な任意の組み合わせが可能である。
 また、本実施の形態に係る密封装置1は、ハブベアリング50に適用されるものとしたが、本発明に係る密封装置の適用対象はこれに限られるものではなく、他の車両や汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して、本発明は適用可能である。
1,59,100 密封装置
10,111 補強環
11 嵌合部
11a 外周面
12 位置調整部
12a 戻り部
12b 接続フランジ部
12c 戻り部
12d シールフランジ部
13 フランジ部
20,112 弾性体部
21,113 サイドリップ
21a~23a 内周側面
21b~23b 梨地部
21c サイドリップ先端
22,114 中間リップ
22c 中間リップ基端
22d 中間リップ先端
23,115 グリースリップ
23c グリースリップ基端
23d グリースリップ先端
24 外周環突起
24a 外側端
25 基体部
26 堰部
26a 内側面
27 ガスケット部
27a ビード
50,200 ハブベアリング
51,201 外輪
52,202 ハブ
53,204 ベアリングボール
54 内輪
55 ハブ輪
55a 軸部
55b 車輪取付フランジ
55c 移行部
55d 内側面
55e,202a 外周面
55f 段差
56 保持器
57 貫通孔
58 外側開口部
58a 内周面
58b 外側端面
58c 外周面
58´ 内側開口部
203 空間
A リップ間空間断面積
G グリース
H 中間リップ高さ
L 延び方向長さ
S、R リップ間空間
t,t1,t2 断面厚さ
W リップ間距離
x 軸線

Claims (7)

  1.  軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、
     前記軸線周りに配置された環状の補強環と、
     前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、
     前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、
     前記弾性体部は、使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む第1の空間において前記サイドリップに塗布されるグリースの塗布量が前記第1の空間の空間体積に対して21%以下の割合である
     ことを特徴とする密封装置。
  2.  軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、
     前記軸線周りに配置された環状の補強環と、
     前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、
     前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、
     前記弾性体部は、使用状態において、前記中間リップと前記グリースリップと前記内周側部材とが囲む第2の空間において、前記中間リップおよび前記グリースリップに塗布されるグリースの塗布量が前記第2の空間の空間体積に対して33パーセント以下である
     ことを特徴とする密封装置。
  3.  前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側面に前記グリースが塗布されており、
     前記グリースは、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を含んでいない
     ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  4.  前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側の面に梨地部が形成されている
     ことを特徴とする請求項1または3に記載の密封装置。
  5.  前記梨地部の表面粗さは、7μmRz以上である
     ことを特徴とする請求項4に記載の密封装置。
  6.  軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と、
     前記外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材と、
     前記外周側部材と前記内周側部材との間を密封する密封装置と
     を備えた密封構造であって、
     前記密封装置は、
     前記軸線周りに配置された環状の補強環と、
     前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、
     前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、
     前記弾性体部は、使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む第1の空間において前記サイドリップに塗布されるグリースの塗布量は、前記第1の空間の空間体積に対して21%以下の割合である
     ことを特徴とする密封構造。
  7.  軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と、
     前記外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材と、
     前記外周側部材と前記内周側部材との間を密封する密封装置と
     を備えた密封構造であって、
     前記密封装置は、
     前記軸線周りに配置された環状の補強環と、
     前記補強環に取り付けられ、前記軸線周りに配置された弾性体からなる環状の弾性体部とを備え、
     前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、
     前記弾性体部は、使用状態において、前記中間リップと前記グリースリップと前記内周側部材とが囲む第2の空間において、前記中間リップおよび前記グリースリップに塗布されるグリースの塗布量が前記第2の空間の空間体積に対して33パーセント以下である
     ことを特徴とする密封構造。
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