JP2009024808A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクを大幅に低減できると共に、ばらけが発生することがない密封装置を提供すること。
【解決手段】スリンガ５２の内輪に固定されている固定部６５の外周面に、周方向に延在すると共に径方向の外方に突出する突出部７０を形成する。リップにおいて径方向の最内方に位置する第２アキシアルリップ５５は、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれた後の使用時の非摩耗状態において、スリンガ５２の固定部６５に対して間隔をおいて位置する。第２アキシアルリップ５５は、屈曲部７２を有し、屈曲部７２の先端は、第２アキシアルリップ５５において最内方に位置する。屈曲部７２が軸方向において突出部７０とスリンガ５２のフランジ部６６との間に位置している状態で、かつ、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれた後の未使用時に、屈曲部７２は軸方向において突出部７０に重なる部分を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、密封装置に関する。

従来、密封装置としては、実開平４−９３５７１号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この密封装置は、ハブユニットのインナーレースとアウターレースとの間に配置されている。この密封装置は、芯金部材と、芯金部材に固定された弾性部材と、断面Ｌ字状のスリンガと、ガータスプリングとを備える。上記スリンガは、軸方向延在部と、径方向延在部とからなり、上記弾性部材は、上記軸方向延在部に常に摺動するラジアルリップと、上記径方向延在部に摺動する第１アキシアルリップと、第１アキシアルリップの径方向の内方に位置すると共に、上記径方向延在部に摺動する第２アキシアルリップとを有する。上記第２アキシアルは、径方向の外方の表面に環状溝を有している。

上記ガータスプリングは、上記第２アキシアルリップの上記環状溝に嵌入されている。上記ガータスプリングは、第２アキシアルリップを径方向の内方に押圧する役割を果たしている。

このような背景において、ハブユニットにおいて、転動体を外部に対して密封する密封装置のトルクの大幅な低減が所望されている。また、従来、密封装置の搬送時や、密封装置の組み立て時に、スリンガと、弾性部材および芯金部材とが分離して、密封装置がばらけることがある。このことから、密封装置がばらけることを防止することが所望されている。
実開平４−９３５７１号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、トルクを大幅に低減できると共に、ばらけが発生することがない密封装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
筒状の固定部と、この固定部から上記固定部の略径方向に延在する径方向延在部とを有する芯金部材と、
上記芯金部材に固定された弾性部材と、
外周に突出部を有する筒状の固定部と、この固定部から略上記径方向に延在するフランジ部とを有するスリンガと
を備え、
上記弾性部材は、
上記芯金部材の上記径方向延在部に固定されている基部と、
上記基部から延在して、上記フランジ部に摺動する第１アキシアルリップと、
上記第１アキシアルリップと上記スリンガの上記固定部との間に位置して上記フランジ部に摺動する第２アキシアルリップと
からなり、
上記第２アキシアルリップは、上記基部から上記スリンガの上記固定部に近づく方向に延在する第１部分と、上記第１部分に屈曲部を介してつながると共に、上記スリンガの上記固定部に対して遠ざかる方向に延在して上記フランジ部に摺動する第２部分とを有する一方、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の使用時の非摩耗状態において、上記スリンガの上記固定部に対して間隔をおいて位置しており、
上記屈曲部が上記軸方向において上記突出部と上記スリンガの上記フランジ部との間に位置している状態で、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の未使用時に、上記屈曲部は、上記軸方向において上記スリンガの上記固定部の上記突出部に重なる部分を有していることを特徴としている。

上記使用時の非摩耗状態とは、スリンガと、シール部材（芯金部材および弾性部材からなる）との軸方向の予圧が、密封装置を運転する状態で、かつ、密封装置の使用の開始時（リップが非摩耗状態）での所定値になっている状態のことをいう。また、上記組込後の未使用時とは、スリンガに、シール部材（芯金部材および弾性部材からなる）が組み付けられ、かつ、スリンガと、シール部材との軸方向の予圧が、上記所定値よりも小さい状態のことをいう。

本発明者は、芯金部材、弾性部材および断面Ｌ字状のスリンガを有する所謂パックシール型の密封装置であって、ラジアルリップを２つ有すると共に、アキシアルリップを１つ有する密封装置において、全てのリップについて、リップの接触荷重に起因するトルクの大きさを調査した。その結果、２つのラジアルリップの接触荷重に起因するトルクの全トルクに対する割合が、８割程度にも達し、トルクの大部分は、ラジアルシールの接触荷重に起因するものであることを発見した。

本発明によれば、弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップが、スリンガの固定部に対して径方向に間隔をおいて位置していて、ラジアルリップが存在しない状態になっているから、上記非摩耗状態において、トルクを急激に低減することができて、この密封装置を有する自動車等の燃費を低減できる。

また、本発明においては、ラジアル接触リップが存在する構成と比較して、非摩耗の初期状態において、ラジアル方向の接触リップが存在しないことから、トルクを格段に小さくできる一方、ラジアル方向の接触リップがないことに起因する軸方向の摩擦力がなくなり、スリンガに対して、弾性部材および芯金部材が、軸方向に移動し易くなる恐れがある。

しかしながら、本発明によれば、上記屈曲部が上記軸方向において上記突出部と上記スリンガの上記フランジ部との間に位置している状態で、かつ、組込後の未使用時において、上記屈曲部が、上記軸方向において上記突出部に重なる部分を有しているから、たとえ、スリンガに対して、弾性部材および芯金部材が、軸方向に移動したとしても、上記突出部によって、上記屈曲部の軸方向の移動が妨げられ、上記屈曲部の軸方向の位置が、上記突出部と上記フランジ部との間に制限され、弾性部材および芯金部材が、スリンガに対して際限なく軸方向に移動することがない。したがって、スリンガと、弾性部材および芯金部材とが、ばらけることがない。

また、一実施形態の密封装置では、
上記突出部は、環状であって、上記スリンガの上記固定部の周方向に延在しており、
上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の状態で、かつ、上記第２アキシアルリップの摩耗によって上記第２アキシアルリップの上記フランジ部に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、上記屈曲部は、上記スリンガの上記固定部に摺動する。

上記実施形態によれば、上記スリンガの上記固定部が、第２アキシアルリップの方に突出する環状の突出部を有しているから、上記スリンガの固定部の突出部と、第２アキシアルリップとで、ラビリンスシールを構成することができて、密封装置の密封性能を向上させることができる。

また、上記実施形態によれば、第２アキシアルリップの第２部分の摩耗によって、第２アキシアルリップのフランジ部に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、上記屈曲部が、スリンガの固定部に接触して、固定部に摺動するようになっているから、第２アキシアルリップの摩耗がすすんだとしても、ラジアルリップとしての上記屈曲部で、外部から泥水等の異物が、ハブユニットの転動体配置空間に、浸入することを抑制することができる。

また、一実施形態の密封装置では、
上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれる前の状態において、上記第１部分の上記径方向の内方の表面は、凹面である一方、上記第２部分の上記径方向の内方の表面は、円錐面または凸面である。

この明細書では、円錐面は、凹面に含まれる一方、凸面に含まれないものとする。

本発明者は、従来の構成の密封装置では、組込時における、径方向の内方のアキシアルリップの芯金部材側の部分の変形が大きくて、この部分に応力集中がおこって、この部分の耐久性が小さくなって、結果として、密封装置の寿命が短くなっていることを見出した。

上記実施形態によれば、上記第１部分の上記径方向の内方の表面が、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれる前の組込前の状態で凹面であるから、第１部分の径方向の内方の表面が凸面である場合と異なり、組込状態の初期状態において、第２アキシアルリップを、スリンガの固定部に対して非接触にするのに、第２アキシアルリップの第１部分の基部側の一部分を、集中的かつ過度に変形させる必要がなくて、第１部分全体を、その延在方向に略均等に変形させることによって、第２アキシアルリップを、スリンガの固定部に対して非接触にすることができる。したがって、第１部分の一部に局所的で過大な応力がかかることがないから、第２アキシアルリップの耐久力を格段に向上させることができて、密封装置の寿命を長くすることができる。

また、上記実施形態によれば、上記第２部分の上記径方向の内方の表面は、上記組込前の状態で円錐面または凸面であるから、上記第２部分の上記径方向の内方の表面が凹面である場合と比較して、第２アキシアルリップとスリンガのフランジ部との接触面圧を小さくすることができて、第２アキシアルリップの摩耗を抑制することができる。したがって、第２アキシアルリップが、スリンガの固定部に接触するまでの時間を、長くすることができるから、上記第２部分の上記径方向の内方の表面が凹面である場合と比較して、トルクが格段に小さい状態を、長期に亘って持続することができる。

また、一実施形態の密封装置は、上記第２部分の上記径方向の内方の表面が、滑らかにつながっている。

上記滑らかにつながるとは、密封装置の軸方向の断面において、上記第２部分の上記径方向の内方の表面が、一端から他端まで微分可能な状態であることをいう。

上記実施形態によれば、上記第２部分の上記径方向の内方の表面が、滑らかにつながっているから、組込時に第２アキシアルリップの変形に起因して生じる応力を、第２部分全体で略均等に分配して負担することができる。また、組込時に第２アキシアルリップを、径方向の外方に容易に変形させることができ、かつ、第１および第２アキシアルリップの組み込み後の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップと、スリンガの固定部との間に、所定のクリアランスを容易かつ正確に生成することができる。

また、一実施形態の密封装置は、上記組込前の状態において、上記軸方向の断面において、上記第１部分の上記径方向の内方の表面の曲率は、上記軸方向の外方にいくにしたがって大きくなっている。

「上記軸方向の外方にいくにしたがって大きくなっている」という文言には、軸方向の断面において、第１部分の上記径方向の内方の表面が、軸方向の外方にいくにしたがって、部分的に曲率が一定になっている部分を含んでいる場合も含まれるものとする。このことから、例えば、上記文言には、軸方向の断面において、第１部分の径方向の内方の表面が、基部側に位置する円錐面と、この円錐面に滑らかにつながると共に、回転楕円面等からなる凹面とからなっている場合等が含まれる。

上記実施形態によれば、上記組込前の状態において、上記軸方向の断面において、上記第１部分の上記径方向の内方の表面の曲率は、上記軸方向の外方にいくにしたがって大きくなっているから、組込時に第２アキシアルリップの変形に起因して生じる応力を、第１部分全体で略均等に分配して負担することができ、第２アキシアルリップの固定部に対する非接触状態を実現したとき、第１部分に局所的な応力の集中が発生することを確実に防止することができる。

本発明の密封装置によれば、弾性部材がスリンガに組み込まれた後の組込後の使用時の非摩耗状態において、上記弾性部材がスリンガの固定部と非接触な状態になっていて、ラジアルリップが存在しない状態になっている。したがって、上記非摩耗状態において、トルクを急激に低減することができて、この密封装置を有する自動車等の燃費を低減できる。

また、本発明の密封装置によれば、第２アキシアルリップにおいて、径方向の最内方に位置している部分を有する屈曲部が、軸方向において突出部と上記スリンガのフランジ部との間に位置している状態で、かつ、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の未使用時に、上記屈曲部が、上記軸方向において上記突出部に重なる部分を有しているから、上記突出部によって、上記屈曲部の軸方向の移動を妨げることができ、上記屈曲部の軸方向の位置を、上記突出部と上記フランジ部との間に制限できる。したがって、スリンガと、弾性部材および芯金部材とが、ばらけることを防止できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の密封装置を有する転がり軸受としてのハブユニットの軸方向の断面図である。

このハブユニットは、内軸２、外輪３、内輪４、第１の玉５、第２の玉６、本発明の一実施形態の第１密封装置８、および、本発明の一実施形態の第２密封装置９を備える。

上記内軸２は、軸方向の一端部に、ブレーキディスク１１を取り付ける径方向に広がる円板状のブレーキディスク取付用フランジ１０を有する。このブレーキディスク取付用フランジ１０の略中心を中心とする同心円上には、複数のボルト貫通穴が形成されている。ブレーキディスク取付用フランジ１０に、ブレーキディスク１１を当接させ、さらに、ブレーキディスク１１にホイール部材１３を当接させた状態で、ホイール部材１３のブレーキディスク１１側とは反対側の端面と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間を、複数のボルト１５で固定している。

上記内軸２の軸方向の他端部には、内輪４が外嵌されて固定されている。上記内軸２における、内輪４と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間には、アンギュラ型の第１軌道溝１６が形成されている一方、内輪４の外周面には、アンギュラ型の第２軌道溝１７が形成されている。

上記外輪３は、内軸２におけるブレーキディスク取付用フランジ１０よりも上記他端部側に、内軸２に径方向に対向するように、配置されている。上記外輪３は、軸方向の上記他端部側に、径方向に広がる車体側取付用フランジ１４を有する。この円板状の車体側取付用フランジ１４には、車体側取付用フランジ１４を車体側（ナックル）に取り付けるボルトを挿入するためのボルト貫通穴が複数形成されている。上記外輪３は、外輪３の内周面に軸方向に離間配置されたアンギュラ型の第３軌道溝２６および第４軌道溝２７を有し、アンギュラ型の第３軌道溝２６は、アンギュラ型の第４軌道溝２７よりも上記一端部側に位置している。

上記第１の玉５は、内軸２の第１軌道溝１６と外輪３の第３軌道溝２６との間に、保持器１８に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。上記第２の玉６は、内輪４の第２軌道溝１７と外輪３の第４軌道溝２７との間に、保持器１９に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記第１密封装置８は、内軸２と外輪３との間における、軸方向の上記一端部側（ブレーキディスク取付用フランジ１０側）の開口付近に配置されている。上記第１密封装置８は、内軸２と外輪３との間の空間の上記一端部側の開口を密封している。一方、上記第２密封装置９は、内輪４と外輪３との間における、軸方向の上記他端部側（ブレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側）の開口付近に配置されている。上記第２密封装置９は、内輪４と外輪３との間の空間の上記他端部側の開口を密封している。

図２および図３は、上記第１密封装置８の構造を、詳細に説明する断面図である。詳しくは、図２は、組み付け位置での、芯金部材５０、弾性部材５１およびスリンガ５２の位置関係を示す軸方向の断面図である。図２では、弾性部材５１の位置として、弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合における、弾性部材の組み付け位置での位置を示している。一方、図３は、弾性部材５１をスリンガ５２に組み付けた状態で、かつ、弾性部材５１が摩耗していない使用時の非摩耗状態での、弾性部材５１の位置と、スリンガ５２の位置とを示す断面図である。上記第２密封装置９は、第１密封装置８と同一の構造を有している。第２密封装置９についての説明は、第１密封装置８の説明をもって省略する。

図２に示すように、第１密封装置（以下、単に密封装置という）８は、芯金部材５０と、弾性部材５１と、スリンガ５２とを有する。芯金部材５０は環状に形成され、断面Ｌ字状の形状を有している。芯金部材５０は、固定部としての筒状の軸方向延在部６０と、径方向延在部６１からなる。上記軸方向延在部６０は、外輪３（図１参照、図２には、図示せず）の内周面に内嵌されて固定されている。上記径方向延在部６１は、軸方向延在部６０の内周面における軸方向の上記他端部側（図２の紙面における左側）から略径方向の内方に延在している。

上記スリンガ５２は環状に形成され、断面Ｌ字状の形状を有している。上記スリンガ５２は、筒状の固定部６５と、固定部６５につながるフランジ部６６とを有する。上記固定部６５は、内周面６８と、外周面６９とを有する。上記固定部６５の内周面６８は、内軸２の外周面に外嵌されて固定されている。一方、上記固定部６５の外周面６９は、その外周面６９の径方向の外方に突出する環状の突出部７０を有している。上記突出部７０は、スリンガ５２の固定部６５の外周面６９の周方向に延在している。尚、第２密封装置９においては、スリンガが固定されている部材が、内輪４であることは言うまでもない。上記フランジ部６６は、固定部６５の外周面の軸方向の外方側（紙面における右側）の端部から略径方向の外方側に延在している。上記フランジ部６６は、芯金部材５０の径方向延在部６１よりもハブユニットの軸方向の外方に位置している。上記フランジ部６６の径方向の内方の一部を除いた大部分は、径方向延在部６１に対して隙間を介して軸方向に対向している。

上記弾性部材５１は環状に形成され、軸方向延在部６０の内周面全面と、軸方向延在部６０の内周面につながる径方向延在部６１の軸方向の外方側の端面全面とを覆うように、芯金部材５０に固着されている。上記弾性部材は、基部５３と、第１アキシアルリップ５４と、第２アキシアルリップ５５とを有する。上記弾性部材５１は、具体的には、ゴム材からなる。ゴム材としては、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、または、フッ素ゴムが好適に用いられる。

上記基部５３は、軸方向延在部６０の内周面および径方向延在部６１の軸方向の外方側の端面に沿うように配置されている。上記基部５３は、軸方向延在部６０の内周面および径方向延在部６１の上記外方側の端面に固着されている。上記第１アキシアルリップ５４は、基部５３から外輪３（図１参照）側かつ軸方向の外方側（フランジ部６６側）に延在している。

上記第２アキシアルリップ５５は、第１アキシアルリップ５４の径方向の内軸２（図１参照）側（径方向の内方側）に、第１アキシアルリップ５４に対して径方向に間隔をおいて位置している。上記第２アキシアルリップ５５は、第１部分５６と、第２部分５７と、屈曲部７２とを有する。上記第１部分５６は、基部５３から径方向の内軸２側かつ軸方向の外方側に延在している一方、第２部分５７は、径方向の外輪３側かつ軸方向の外方側に延在している。上記屈曲部７２は、第１部分５６と第２部分５７との間に位置し、第１部分５６と第２部分５７とを連結している。上記屈曲部７２は、断面略Ｖ字状または断面略Ｕ字状の形状を有している。軸方向の断面において、上記屈曲部７２の先端は、径方向の最内方に位置している。

図２に示すように、弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合の弾性部材５１の位置は、組み付け位置において、スリンガ５２と重なっている。詳しくは、弾性部材５１の第１アキシアルリップ５４の軸方向の外方の先端部、および、弾性部材５１の第２アキシアルリップ５５の軸方向の外方の先端部は、スリンガ５２のフランジ部６６と重なり、第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２は、スリンガ５２の固定部６５と重なっている。

また、図２に示すように、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれる前の状態において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８は、凹面である一方、第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、円錐面になっている。軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８の曲率は、軸方向の外方（フランジ部６６側）にいくにしたがって大きくなっている。具体的には、軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８は、基部５３側に位置する略円錐面状の部分と、この円錐面状の部分に滑らかにつながると共に、軸方向の外方（フランジ部６６側）にいくにしたがって曲率が大きくなっている略回転楕円面の一部からなる部分とからなっている。

上記第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、軸方向の断面において、一端から他端まで微分可能になっており、上記表面５９は、滑らかにつながっている。

図３に示すように、第１アキシアルリップ５４、および、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７は、組み付け時において、芯金部材５０と弾性部材５１とを有するシール部材とスリンガ５２との軸中心を中心とする相対回転によりスリンガ５２のフランジ部６６に摺動するようになっている。また、図３に示すように、組み付け状態、かつ、組込後の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５は、スリンガ５２の固定部６５に対して径方向に間隔をおいて位置している。すなわち、図２および図３に示すように、組み付け時に、第１アキシアルリップ５４、および、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７が、スリンガ５２のフランジ部６６の表面に沿って径方向の外方に移動することによって、第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２が、径方向の外方に移動して、屈曲部７２が、固定部６５の外周面から径方向の外方に浮上するようになっている。

図２に示すように、第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２が、軸方向においてスリンガ５２の突出部７０とスリンガ５２のフランジ部６６との間に位置している状態で、かつ、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれた後の組込後の未使用時において、屈曲部７２は、軸方向においてスリンガ５２の突出部７０に重なる部分（図２から、これは、屈曲部７２の径方向の内方の部分に相当している）を有している。

また、図２より明らかなように、弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合の屈曲部７２の位置は、固定部６５に重なるように設定されている。第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、屈曲部７２は、スリンガ５２の固定部６５に接触して、固定部６５に摺動するようになっている。

上記第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下して、第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２が、スリンガ５２の固定部６５に接触している状態においても、スリンガ５２の突出部７０が、第２アキシアルリップ５５に間隔をおいて位置するようになっている。

また、図３に示すように、組み付け状態、かつ、組込後の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２が、軸方向においてスリンガ５２の突出部７０とスリンガ５２のフランジ部６６との間に位置している状態で、屈曲部７２が、軸方向においてスリンガ５２の突出部７０に重なる部分（図３から、これは、屈曲部７２の径方向の内方の部分に相当している）を有している。

如何なる状態においても、第２アキシアルリップ５５と、スリンガ５２の固定部６５の突出部７０とは、狭い通路を介して径方向に対向している。如何なる状態においても、第２アキシアルリップ５５と、スリンガ５２の固定部６５の突出部７０とは、ラビリンスシールを構成している。

上記第１アキシアルリップ５４と第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２の形成する空間や、第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２とが対向する空間には、潤滑剤として適量のグリースが封入または塗布されている。このグリースによって、第１アキシアルリップ５４とスリンガ５２との摺動部、および、第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２との摺動部の潤滑が行われるようになっている。

図４は、一実験例における、比較品の密封装置および上記実施形態の密封装置の夫々において、各リップが非摩耗な状態になっている場合における、各リップの全接触荷重に対する接触荷重比と、比較品の密封装置２７０の全接触荷重に対する上記実施形態の密封装置の全接触荷重の比を示す図である。

ここで、上記比較品の密封装置２７０とは、図７に示す芯金部材２５０、弾性部材２５１および断面Ｌ字状のスリンガ２５２を有する所謂パックシール型の密封装置であって、１つのアキシアルリップ２７１と、２つのラジアルリップ（主リップ２７２および補助リップ２７３）とを有する密封装置である。

図７は、比較例の密封装置２７０において、弾性部材２５１がスリンガ２５２から力を受けないと仮定した場合における、弾性部材２５１の組み付け位置での、弾性部材２５１の存在位置を示している。

図４に示すように、比較品の密封装置２７０においては、ラジアルリップ（２つの合計）の全接触荷重に対する接触荷重比が、８割にも達する一方、アキシアルリップの全接触荷重に対する接触荷重比は、２割程度になっている。このことから、ラジアルリップの接触荷重を低減できれば、トルクを大幅に低減することができる。

したがって、２つのアキシアルリップを有するのみで、ラジアルリップを有さない上記実施形態の密封装置においては、比較品の全接触荷重に対する全接触荷重の接触荷重比が、４割しか達しておらず、接触荷重を急激に低減することができる。

図５は、一実験例における、上記比較品の密封装置２７０と、上記実施形態の密封装置の夫々における、回転数と、回転トルクとの関係を示す図である。

回転数が低い領域から高い領域にわたって、比較品に対して上記実施形態の密封装置のトルクは、比較品の密封装置のトルクの５割程度になっている。すなわち、上記実施形態の密封装置のトルクは、比較品と比較して、急激に小さくなっている。なお、この試験は、上記実施形態の密封装置も比較品の密封装置２７０も潤滑剤（グリース等）を使用せずに実施している。

上記実施形態の密封装置によれば、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下する迄、弾性部材５１がスリンガ５２の固定部６５と非接触な状態になっていて、ラジアルリップが存在しない状態になっているから、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下する迄、ラジアルリップを有する密封装置と比較して、トルクを５０％程度急激に低減することができる。したがって、この密封装置を有する自動車等の燃費を低減することができて、この密封装置を有する自動車等のＣＯ_２排出量を低減でき、地球温暖化の抑制に貢献できる。

また、上記実施形態の密封装置においては、ラジアル接触リップが存在する構成と比較して、非摩耗の初期状態において、ラジアル方向の接触リップが存在しないことから、トルクを格段に小さくできる一方、ラジアル方向の接触リップがないことに起因する軸方向の摩擦力がなくなり、スリンガ５２に対して、芯金部材５０および弾性部材５１が、軸方向に移動し易くなる恐れがある。

しかしながら、上記実施形態の密封装置によれば、上記屈曲部７２が軸方向において突出部７０とスリンガ５２のフランジ部６６との間に位置している状態で、かつ、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれた後の組込後の未使用時において、屈曲部７２が、軸方向において突出部７０に重なる部分を有しているから、たとえ、スリンガ５２に対して、弾性部材５１および芯金部材５０が、軸方向に移動したとしても、突出部７０によって、屈曲部７２の軸方向の移動が妨げられ、屈曲部７２の軸方向の位置が、突出部７０とフランジ部６６との間に制限され、弾性部材５１および芯金部材５０が、スリンガ５２に対して際限なく軸方向に移動することがない。したがって、スリンガ５２と、弾性部材５１および芯金部材５０とが、ばらけることがない。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第２アキシアルリップ５５と、スリンガ５２の固定部６５の突出部７０とが、狭い通路を介して径方向に対向し、第２アキシアルリップ５５と、スリンガ５２の固定部６５の突出部７０とが、ラビリンスシールを構成しているから、密封装置の密封性能を向上させることができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第１部分５６の径方向の内方の表面５８が、弾性部材５１がスリンガ５２に組み込まれる前の組込前の状態で凹面であるから、第１部分が凸面である場合と異なり、組込後の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５を、スリンガ５２の固定部６５に対して非接触にするのに、第２アキシアルリップ５５の第１部分５６の基部５３側の一部分を、集中的かつ過度に変形させる必要がなく、第１部分５６全体を、その延在方向に略均等に変形させることによって、第２アキシアルリップ５５を、スリンガ５２の固定部６５に非接触にすることができる。すなわち、第１部分５６の一部に局所的で過大な応力がかかることがないから、第２アキシアルリップ５５の耐久力を格段に向上させることができて、密封装置の寿命を長くすることができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、組込前の状態で円錐面であるから、第２部分５７の径方向の内方の表面が凹面である場合と比較して、第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２のフランジ部６６との接触面圧を小さくすることができて、第２アキシアルリップ５５の摩耗を抑制することができる。したがって、上記第２アキシアルリップ５５の屈曲部７２が、スリンガ５２の固定部６５に接触するまでの時間を、長くすることができて、第２部分の径方向の内方の表面が凹面である場合と比較して、トルクが格段に小さい状態を、長期に亘って持続することができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第２部分５７の径方向の内方の表面５９が、滑らかにつながっているから、組込時に第２アキシアルリップ５５の変形に起因して生じる応力を、第２部分５７全体で略均等に分配して負担することができる。また、組込時に第２アキシアルリップ５５を、径方向の外方に容易に変形させることができ、かつ、第２アキシアルリップ５５の使用時の非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５と、スリンガ５２の固定部６５との間に、所定のクリアランスを容易かつ正確に生成することができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、組込前の状態において、軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方の面の曲率が、軸方向の外方にいくにしたがって大きくなっているから、組込時に第２アキシアルリップ５５の変形に起因して生じる応力を、第１部分５６全体で略均等に分配して負担することができ、第１部分５６に局所的な応力の集中が発生することを確実に防止することができる。したがって、密封装置の寿命を更に延ばすことができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、屈曲部７２が、スリンガ５２の固定部６５に接触して、固定部６５に摺動するようになっているから、第２アキシアルリップ５５の摩耗がすすんだとしても、ラジアルリップとしての屈曲部７２で、外部からの泥水がハブユニットの玉８,９配置空間に、浸入することを抑制できる。

尚、上記実施形態の密封装置では、スリンガ５２の外周面に形成された突出部７０が、環状であったが、この発明では、スリンガの外周面に形成される突出部は、環状でなくても良い。

また、上記実施形態の密封装置では、第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、組込前の状態で円錐面であったが、この発明では、第２部分の径方向の内方の表面は、組込前の状態で凸面であっても良い。

また、上記実施形態の密封装置では、軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方に位置する凹面である表面５８は、基部５３側に位置する略円錐面状の部分と、この円錐面状の部分に滑らかにつながると共に、軸方向の外方（フランジ部６６側）にいくにしたがって曲率が大きくなっている略回転楕円面の一部からなる部分とからなっていたが、この発明では、軸方向の断面において、第１部分の径方向の内方に位置する表面全体が、円錐面、または、軸方向の外方（フランジ部側）にいくにしたがって曲率が大きくなっている回転楕円面の一部からなる部分であっても良い。この発明では、第１部分の径方向の内方に位置する表面は、軸方向の断面において、軸方向の外方（フランジ部側）にいくにしたがって曲率が大きくなっている形状であれば、如何なる形状であっても良い。

また、上記ハブユニットでは、玉配置空間（潤滑剤封入空間）の軸方向の両側の開口の近傍に、本発明の密封装置が配置されていたが、本発明の密封装置は、ハブユニットの転動体（玉でなくて、ころであっても良い、また、玉ところの両方であっても良い）配置空間（潤滑剤封入空間）の軸方向の片側の開口の近傍にみに配置されても良い。

図６は、本発明の密封装置９９を備えたウォータポンプの上記密封装置９９周辺の拡大断面図である。

このウォータポンプは、ポンプ軸１００と、メカニカルシール１０１と、ポンプハウジング１０２と、外輪１０５と、本発明の密封装置９９とを有している。上記ポンプハウジング１０２は、ポンプハウジング１０２を貫通する水抜き穴１０７を有している。また、外輪１０５は、ポンプハウジング１０２の内周面に内嵌されて固定されている。

上記ポンプ軸１００、外輪１０５、および、密封装置９９は、ウォータポンプのウォータポンプ軸受の一部をなしている。すなわち、図示しないが、外輪１０５の内周面の図６に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている一方、ポンプ軸１００の外周面の図６に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている。

外輪１０５の上記軌道溝と、ポンプ軸１００の上記軌道溝との間には、保持器に保持された状態の玉が、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。また、外輪１０５の上記円筒軌道面と、ポンプ軸１００の上記円筒軌道面との間には、保持器に保持された状態の円筒ころが、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記密封装置９９の芯金部１５０は、外輪１０５の内周面に内嵌されて固定されている一方、密封装置９９のスリンガ１５２は、ポンプ軸１００の外周面に外嵌されて固定されている。上記密封装置９９は、外輪１０５と、ポンプ軸１００との間における、メカニカルシール１０１側の開口を密封している。このようにして、メカニカルシール１０１から矢印ｂで示す方向に漏れだしたポンプ室の冷却水が、ウォータポンプ軸受の内部に入ることを防止している。

上記漏れだしたポンプ室の冷却水は、ポンプハウジング１０２に形成された水抜き穴１０７を介して矢印ｃに示す方向に外部に確実に排出されるようになっている。尚、図６において、１１１は、メカニカルシール１０１のゴムスリーブを示し、１１０は、メカニカルシール１０１のコイルバネを示している。

図６に示すウォータポンプのように、本発明の密封装置を、ウォータポンプに設置すると、ウォータポンプにおけるウォータポンプ軸受のトルクを低減できて、ウォータポンプを有する自動車等の燃費を低減できる。

また、第１アキシアルリップ１５４よりも径方向の内方に位置する第２アキシアルリップ１５５の屈曲部１７２が、軸方向においてスリンガ１５２の突出部１７０とスリンガ１５２のフランジ部１６６との間に位置している状態で、かつ、弾性部材１５１がスリンガ１５２に組み込まれた後の組込後の未使用時において、屈曲部１７２は、軸方向において突出部１７０に重なる部分を有している。したがって、たとえ、スリンガ１５２に対して、弾性部材１５１および芯金部材１５０が、軸方向に移動したとしても、突出部１７０によって、屈曲部１７２の軸方向の移動が妨げられ、屈曲部１７２の軸方向の位置が、突出部１７０とフランジ部１６６との間に制限され、弾性部材１５１および芯金部材１５０が、スリンガ１５２に対して際限なく軸方向に移動することがない。したがって、ウォータポンプの搬送時や組み立て時に、スリンガ１５２に対して芯金部１５０および弾性部１５１がばらけることを防止できる。

尚、上記実施例では、本発明の密封装置を、ハブユニットや、ウォータポンプに設定した。しかしながら、本発明の密封装置を、モータにおける、ロータとステータとの間に設定しても良く、この場合、モータの運転コストを低減することができる。本発明の密封装置を、単なる転がり軸受の内輪と外輪との間に配設しても良い。本発明の密封装置は、内周面を有する第１部材と、外周面を有する第２部材とを有し、かつ、上記第１部材と、上記第２部材とが、上記第１部材の内周面の径方向に対向する装置であれば、如何なる機械にも設置することができる。そして、本発明の密封装置を設置した機械の運転コストを低減することができると共に、その機械において密封装置がばらけることを防止できる。

本発明の一実施形態の密封装置を有するハブユニットの軸方向の断面図である。 上記実施形態の密封装置全体の拡大断面図である。 上記実施形態の密封装置の第１および第２アキシアルリップ周辺の拡大断面図である。 一実験例における、比較品の密封装置および上記実施形態の密封装置の夫々における、各リップの全接触荷重に対する接触荷重比と、比較品の密封装置の全接触荷重に対する上記実施形態の密封装置の全接触荷重の比を示す図である。 一実験例における、上記比較品の密封装置と、上記実施形態の密封装置の夫々における、回転数と、回転トルクとの関係を示す図である。 本発明の密封装置を備えたウォータポンプの上記密封装置周辺の拡大断面図である。 比較品の密封装置全体の拡大断面図である。

符号の説明

２ 内軸
３ 外輪
４ 内輪
５ 第１の玉
６ 第２の玉
８ 第１密封装置
９ 第２密封装置
５０,１５０ 芯金部材
５１,１５１ 弾性部材
５２,１５２ スリンガ
５３ 基部
５４,１５４ 第１アキシアルリップ
５５,１５５ 第２アキシアルリップ
５６ 第１部分
５７ 第２部分
５８ 第１部分の径方向の内方の表面
５９ 第２部分の径方向の内方の表面
６０ 軸方向延在部
６１ 径方向延在部
６５,１６５ 固定部
６６,１６６ フランジ部
７０,１７０ 突出部
７２,１７２ 第２アキシアルリップの屈曲部
９９ 密封装置

Claims (2)

1. 筒状の固定部と、この固定部から上記固定部の略径方向に延在する径方向延在部とを有する芯金部材と、
   上記芯金部材に固定された弾性部材と、
   外周に突出部を有する筒状の固定部と、この固定部から略上記径方向に延在するフランジ部とを有するスリンガと
   を備え、
   上記弾性部材は、
   上記芯金部材の上記径方向延在部に固定されている基部と、
   上記基部から延在して、上記フランジ部に摺動する第１アキシアルリップと、
   上記第１アキシアルリップと上記スリンガの上記固定部との間に位置して上記フランジ部に摺動する第２アキシアルリップと
   からなり、
   上記第２アキシアルリップは、上記基部から上記スリンガの上記固定部に近づく方向に延在する第１部分と、上記第１部分に屈曲部を介してつながると共に、上記スリンガの上記固定部に対して遠ざかる方向に延在して上記フランジ部に摺動する第２部分とを有する一方、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の使用時の非摩耗状態において、上記スリンガの上記固定部に対して間隔をおいて位置しており、
   上記屈曲部が上記軸方向において上記突出部と上記スリンガの上記フランジ部との間に位置している状態で、上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の組込後の未使用時に、上記屈曲部は、上記軸方向において上記スリンガの上記固定部の上記突出部に重なる部分を有していることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   上記突出部は、環状であって、上記スリンガの上記固定部の周方向に延在しており、
   上記弾性部材が上記スリンガに組み込まれた後の状態で、かつ、上記第２アキシアルリップの摩耗によって上記第２アキシアルリップの上記フランジ部に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、上記屈曲部は、上記スリンガの上記固定部に摺動することを特徴とする密封装置。

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