JP2004132519A

JP2004132519A - Seal ring and rolling bearing unit with seal ring

Info

Publication number: JP2004132519A
Application number: JP2002299858A
Authority: JP
Inventors: Toru Takehara; 竹原　徹; Masayoshi Shimizuya; 清水屋　雅由
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP4048906B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a structure for securing sufficient seal performance over a long period of time even if an initial fastening margin of a seal lip 22a exposed to muddy salt water is not made excessive near an outside space. <P>SOLUTION: A main seal part 30 and a sub-seal part 31 are arranged in the tip part of the seal lip 22a. In its initial stage, only the main seal part 30 slides with an inside circular ring part 21 of a slinger 16 as indicated in (A). When a sliding contact part on this main seal part 30 is abraded according to use, the sub-seal part 31 slides with the inside circular ring part 21 as indicated in (B). Thus, required seal performance can be secured even in a state of abrading the sliding contact part on this main seal part 30 without particularly enlarging a fastening margin of the main seal part 30, and the problem to be solved can be solved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両（自動車）の車輪を懸架装置に支持する為の転がり軸受ユニットの開口端部を塞ぐシールリングの改良に関する。具体的には、シール性能、即ち、転動体を設置した内部空間内への泥水等の異物の侵入、並びに、この内部空間内に封入したグリースが外部に漏出するのを防止する性能を向上させると共に、低摩擦化、低摩耗化を図るものである。そして、燃費性能や加速性能を中心とする車両の走行性能を向上させると共に、上記転がり軸受ユニットの保守・管理の簡略化を図る事を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
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シールリングを組み込んで、この転がり軸受の内部空間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２０は、この様なシールリングを備えた、シールリング付転がり軸受ユニットの１例として、車両の駆動輪を懸架装置に回転自在に支持する為の構造を示している。
【０００３】
上記シールリング付転がり軸受ユニットは、外輪１と、ハブ２と、複数個の転動体３、３とから成る。このうちのハブ２は、ハブ本体４と内輪素子５とを組み合わせて成る。又、上記各転動体３、３は、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道６、６と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道７、７との間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。使用時、即ち車両の懸架装置に車輪を回転自在に支持する際には、上記外輪１を懸架装置を構成するナックル８に固定すると共に、上記ハブ本体４に設けた取付フランジ９に車輪を結合固定する。又、このハブ本体４の中心部に設けたスプライン孔１０に、等速ジョイント１１に付属のスプライン軸１２を係合させる。
【０００４】
上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットのうちで、上記各転動体３、３を設置した内部空間１３にはグリースを封入して、これら各転動体３、３の転動面と、上記各外輪軌道６、６及び内輪軌道７、７との転がり接触部を潤滑する様にしている。又、上記外輪１の両端部内周面と、上記内輪素子５の内端部外周面及び上記ハブ本体４の中間部外周面との間には、それぞれシールリング１４ａ、１４ｂを設けて、上記内部空間１３の両端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記両シールリング１４ａ、１４ｂのうち、上記内部空間１３の内端（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中寄りとなる側を言う。これに対して、幅方向外寄りとなる側を外と言う。本明細書全体で同じ。）開口部を塞ぐシールリング１４ａは、図２１に示す様に構成している。このシールリング１４ａは、組み合わせシールリングと呼ばれるもので、芯金１５と、スリンガ１６と、シール材１７とから成る。このうちの芯金１５は、上記外輪１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１８と、この外径側円筒部１８の軸方向外端縁から直径方向内方に折れ曲がった外側円輪部１９を備えた、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００６】
又、上記スリンガ１６は、前記内輪素子５の端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２０と、この内径側円筒部２０の軸方向内端縁から直径方向外方に折れ曲がった内側円輪部２１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１７は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、３本のシールリップ２２〜２４を備え、上記芯金１５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ２３、２４の先端縁を、上記スリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させている。
【０００７】
一方、上記内部空間１３の外端側開口を塞ぐシールリング１４ｂは、図２２に示す様に、芯金２５とシール材２６とから成る。このシール材２６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、３本のシールリップ２７〜２９を備え、上記芯金２５にその基端部を結合固定している。そして、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向外方に突出する状態で設けられたシールリップ２７の先端縁を、前記取付フランジ９の基端部内側面に全周に亙って摺接させ、残り２本のシールリップ２８、２９の先端縁を、この基端部内側面と前記ハブ本体４の中間部外周面との連続部乃至この中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。
【０００８】
上記内部空間１３の両端開口部を、それぞれ上述の様なシールリング１４ａ、１４ｂで塞ぐ事により、上記内部空間１３内に泥水等の異物が入り込む事を防止すると共に、この内部空間１３内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止する。尚、上記各シールリング１４ａ、１４ｂにそれぞれ複数本ずつ設けたシールリップ２２〜２４、２７〜２９のうち、最も外部空間（シールリング付転がり軸受ユニットの周囲に存在し、泥水や塵芥等の異物が存在する空間）側に位置するシールリップ２２、２７が、最も厳しい使用条件下に曝される。具体的には、これら各シールリップ２２、２７が、外部からの泥水等の異物に直接曝される為、相手面、即ち、スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面及び取付フランジ９の基端部内側面との摺接部の摺接状態が、最も厳しくなる。尚、この取付フランジ９を含むハブ２は、例えばＳ５３Ｃの如き機械構造用炭素鋼等の鋼材により造られている。
【０００９】
何れにしても、車輪を支持する為のシールリング付転がり軸受ユニットは、その使用状態に於いて、上記外部空間に存在する、泥水や、融雪剤等の塩分を含んだ塩水に曝される場合が多い。この為、上記シールリング付転がり軸受ユニットを構成するシールリング１４ａ、１４ｂには、耐泥塩水性、具体的には、耐摩耗性及び耐食性（防錆性）が要求される。即ち、上述の様なシールリング付転がり軸受ユニットが、上記外部空間に泥水や塩水が存在する泥塩水環境下で使用される場合には、泥粒等の硬質粒子による研磨作用により、上記外部空間側に存在するシールリップ２２、２７と相手面との摺接部で、これらシールリップ２７、２７と相手面との摩耗が進行すると言った問題を生じる。
【００１０】
この様に、互いに摺接する軟質材であるゴム製のシールリップ２２、２７と、硬質材である鋼製のスリンガ１６或はハブ２との間に硬質粒子が介在する状態で、このスリンガ１６或はハブ２に生じる摩耗形態は、一般にアブレッシブ摩耗（或は３元アブレッシブ摩耗）と呼ばれている。この摩耗形態では、軟質材製のシールリップ２２、２７の表面部分に硬質粒子が食い込む様にして保持され、このシールリップ２２、２７の表面部分に保持された硬質粒子が、硬質材製の上記スリンガ１６或はハブ２を摩耗させる。この為、軟らかいゴム製のシールリップ２２、２７が摩耗するだけでなく、硬いスリンガ１６及びハブ２も摩耗する。泥塩水環境下での、シールリング付転がり軸受ユニットの摩耗形態は、上述の様なアブレッシブ摩耗であり、条件によっては、上記スリンガ１６及びハブ２側の摩耗量が、シールリップ２２、２７側の摩耗量と同等か、それ以上になる。
【００１１】
何れにしても、シールリップ２２、２７の先端縁部及びこの先端縁部が摺接する相手面が摩耗すると、これら各シールリップ２２、２７の締め代（自由状態からの弾性変形量）が減少し、摺接部の面圧が低下する為、これら各シールリップ２２、２７による密封性能が低下する。この様に、摩耗により密封性能が低下した場合でも必要とする密封性能を確保すべく、上記各シールリップ２２、２７の初期締め代を大きくすると、これら各シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との摩擦に基づく回転抵抗（トルク）が増加し、発熱やエネルギ損失の増大を招いてしまう。しかも、上記締め代を大きくすると、上記各シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との接触圧の増大に基づき、摩耗量の更なる増大や、これら各シールリップ２２、２７のへたりを生じ易くなる等、これら各シールリップ２２、２７の耐久性が悪化すると言った悪循環を生じる。逆に、上記摩擦に基づく回転抵抗や摩耗を減らすべく、上記各シールリップ２２、２７の締め代を小さくすると、これら各シールリップ２２、２７による密封性能が低下する。
【００１２】
この様な問題を解決すべく従来から、特許文献１〜３に記載された様な構造が考えられている。このうちの特許文献１に記載された従来構造は、組み合わせシールリングのスリンガの外周縁部と芯金の一部とを近接対向させて当該部分にラビリンスシールを設けている。又、特許文献２に記載された従来構造は、組み合わせシールリングの一部にラビリンスシール及びインペラ若しくは羽根状突起を形成して、この組み合わせシールリング内に入り込もうとする泥塩水等の異物を吹き飛ばすものである。更に、特許文献３に記載された従来構造は、組み合わせシールリングを構成する各シールリングにそれぞれ２本ずつ、合計４本設けたシールリップの先端縁を、相手シールリングの芯金に摺接させたものである。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−２８３２６１号公報
【特許文献２】
実開平３−８６２５０号公報
【特許文献３】
実開平２−１２７８５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１〜３に記載された従来構造の場合、回転抵抗の増大を抑えつつ、長期間に亙って十分なシール性能を発揮させる事が難しい。
先ず、特許文献１、２に記載された従来構造の場合には、車両の停止状態ではスリンガ、インペラ、羽根状突起の回転に伴うエアカーテンが惹起されず、ラビリンスシール部分のシール性能が不十分になる。又、ラビリンス隙間は小さい程シール効果が高いが、組み合わせシールリングを構成するシールリング及びスリンガの寸法精度や、この組み合わせシールリングを組み付ける転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２（図２０）との中心軸同士のずれを考慮した場合、上記ラビリンス隙間をあまり小さく設定できない。従って、ラビリンスシールを設けたとしても、泥塩水がシールリップと相手面との摺接部に侵入する事を必ずしも十分に防止できない。
【００１５】
又、特許文献３に記載された従来構造の場合には、シールリップの数が増える分、シール性能は確実に向上するものの、当然、摩擦トルクが増大する。摩擦トルクの増大は、上記ハブ２の回転抵抗の増大に結び付き、シールリング付転がり軸受ユニットを搭載した車両の、加速性能、燃費性能を中心とする性能に悪影響を及ぼす為、好ましくない。
【００１６】
ところで、一般的に、シールリップの先端縁と相手面との摺動部に泥塩水が付着するのは、降雪地や海岸地帯等で使用される、一部の車両に装着したシールリング付転がり軸受ユニットの場合である。従って、この一部の車両の転がり軸受ユニットにのみ、優れたシール性を有する代わりに摺動抵抗が大きなシールリングを組み付ける事も考えられる。この場合には、残りの車両の転がり軸受ユニットには、シール性が多少劣る代わりに摺動抵抗が小さいシールリングを組み付けて、当該車両の加速性能、燃費性能を中心とする性能向上を図れる。但し、この様な事は、車両の製造作業を著しく面倒にするだけでなく、車両を製造する段階でその使用状態を把握できない事から、現実的ではない。
本発明は、この様な事情に鑑みて、初期状態での摩擦トルクの増大を抑えつつ、泥塩水に曝される様な厳しい条件下で使用される場合でも良好なシール性能を得られるシールリング、及び、当該シールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載したシールリングは、前述した従来から知られているシールリングと同様に、弾性材により全体を円環状に造られて、先端縁を側方に存在する相手面に全周に亙り摺接させるシールリップを備える。
特に、本発明のシールリングに於いては、上記シールリップは、その先端縁部に設けられて相手面と全周に亙って摺接する主シール部に加えて、副シール部を備えたものである。この副シール部は、この主シール部よりも上記シールリップの基端寄り部分に設けられて、少なくとも未使用状態で上記相手面に対し、摺接せずに近接対向する。
【００１８】
更に、請求項５に記載したシールリング付転がり軸受ユニットは、やはり前述した従来から知られているシールリング付転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備える。
特に、上記請求項５に記載したシールリング付転がり軸受ユニットに於いては、上記シールリングが、上述したシールリングである。
尚、上記シールリング付転がり軸受ユニットには、外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪で使用時に回転する軌道輪が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪と内輪とのうちの他方の軌道輪で使用時にも回転しない軌道輪が、懸架装置に支持される静止輪である、所謂ハブユニットを含む。
【００１９】
【作用】
前述の様に構成する本発明のシールリングは、次の様に作用するので、摩擦抵抗の増大を抑えつつ、良好なシール性能の確保と耐久性向上とを図れる。以下、その理由に就いて説明する。
本発明のシールリングの場合、使用開始直後の状態では、シールリップに設けた主シール部と副シール部とのうちの主シール部のみが、金属製の相手面と摺接する。この状態では、上記シールリップに関する摺接部は、上記主シール部の１個所のみである為、摩擦抵抗を低く抑えて、上記シールリングを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクが増大するのを抑えられる。しかも、次述する様に、上記主シール部に関する摺接部が摩耗した場合には、上記副シール部がシール性の確保に寄与するので、上記主シール部に関する締め代を、摩耗時の事を考慮して大きめに設定する必要はない。この為、上記主シール部と相手面との摺接部の面圧を低減して、上記摩擦抵抗をより一層低減できる。更には、副シール部を設けたシールリップに関するシール性能を、この副シール部の存在に基づいて確保できる。この為、この副シール部を設けたシールリップ以外のシールリップの数を減らしたり、その締め代を低減する事が可能となり、摩擦部分を減らしたり、摩擦力を低く抑える事により、更なる摩擦抵抗の低減を図れる
。
【００２０】
上記相手面と副シール部とは、上記主シール部が泥塩水環境に曝される事で、これら相手面と主シール部とが摩耗し、この主シール部の締め代が低下した状態で、始めて摺接する。即ち、この主シール部と相手面との摺接部が泥塩水環境に曝されると、前述の様なアブレッシブ摩耗に基づき、上記主シール部と相手面とが摩耗して、この主シール部に関する締め代が低下しつつ、上記シールリップが、その先端部を上記相手面に近づける方向に変位する。
そして、上記主シール部及び相手面の摩耗が或る程度進行した状態で、この主シール部だけでなく副シール部も相手面に摺接し始める。この様に副シール部と相手面とが摺接し始めた状態で、これら副シール部及び相手面は、何れも摩耗していない。即ち、この状態では、副シール部はシールリップを形成した直後のままの形状（性状）であり、相手面は加工直後の平滑面のままである。従って、新たに摺接し始めた、上記副シール部と相手面との摺接状態は良好であり、当該部分のシール性能が良好になって、それ以上の泥塩水侵入を阻止する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、複数の転動体３、３を設けた内部空間１３（図２０参照）の内端開口部を塞ぐシールリング１４ａを構成するシールリップ２２ａの形状を工夫する事により、このシールリップ２２ａによるシール性並びにこのシールリップ２２ａの耐久性の向上を図る点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図２１に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分、並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２２】
組み合わせシールリングであるシールリング１４ａを構成するシール材１７には、３本のシールリップ２２ａ、２３、２４を設け、これら各シールリップ２２ａ、２３、２４の先端縁部を、スリンガ１６に摺接させている。これら各シールリップ２２ａ、２３、２４のうち、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ａの先端部に、主シール部３０と副シール部３１とを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３０と上記スリンガ１６とが何れも摩耗していない状態で、この主シール部３０の先端縁を、このスリンガ１６を構成する内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させると共に、上記副シール部３１の先端縁をこの内側円輪部２１の外側面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。言い換えれば、新品時の状態では、上記副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とは非接触である。
【００２３】
上述の様に構成する本例のシールリング１４ａの場合、使用開始直後の状態では、図１（Ａ）に示す様に、上記シールリップ２２ａに設けた上記主シール部３０と副シール部３１とのうちの主シール部３０のみが、金属製の相手面である、上記内側円輪部２１の外側面と摺接する。言い換えれば、上記副シール部３１の先端縁は、この外側面とは擦れ合わない。この様に、使用開始直後の状態では、上記シールリップ２２ａに関する摺接部は、上記主シール部３０の１個所のみである。この為、摩擦抵抗を低く抑えて、上記シールリング１４ａを組み込んだ、例えば前述の図２０に示す様なシールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクが増大する事を抑えられる。
【００２４】
しかも本例の場合には、上記主シール部３０に関する締め代を、摩耗時の事を考慮して大きめに設定する必要はない。この理由は、図１（Ｂ）に示す様に、上記主シール部３０に関する摺接部、即ち、この主シール部３０の先端縁とこの先端縁が対向する上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗した場合には、上記副シール部３１がシール性の確保に寄与する為である。即ち、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摩耗時には、上記副シール部３１が、上記シールリング１４ａとしてのシール性能を確保する。従って、上記主シール部３０に関する締め代を、上記摩耗時にもこの主シール部３０のみで必要とするシール性能を確保できる程に大きくする必要はない。従って、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の面圧を低減して、上記摩擦抵抗をより一層低減できる。
【００２５】
更には、上記副シール部３１を設けた上記シールリップ２２ａに関するシール性能を、この副シール部３１の存在に基づいて確保できる。この為、この副シール部３１を設けたシールリップ２２ａ以外のシールリップ２３、２４の締め代を低減する事が可能となる。そして、これら各シールリップ２３、２４の締め代を低減した場合には、これら各シールリップ２３、２４と前記スリンガ１６との摺接部の面圧低減により、これら各摺接部での摩擦抵抗を低減して、上記シールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの回転トルクのより一層の低減を図れる。
【００２６】
上述の様に構成する本例のシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットを、泥塩水に曝される厳しい条件下で使用すると、上記主シール部３０の先端部及び上記内側円輪部２１の外側面が次第に摩耗し、この主シール部３０の締め代が次第に低下する。そして、この主シール部３０の締め代が或る程度低下した状態で、図１（Ｂ）に示す様に、上記副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とが摺接し始める。即ち、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部が泥塩水環境に曝されると、前述の様なアブレッシブ摩耗に基づき、上記主シール部３０と上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗して、この主シール部３０に関する締め代が低下しつつ、上記シールリップ２２ａが自身の弾性に基づき、その先端部を上記内側円輪部２１の外側面に近づける方向（図１の時計方向）に変位する。
【００２７】
そして、上記主シール部３０及び上記内側円輪部２１の外側面の摩耗が或る程度進行した状態で、図１（Ｂ）に示す様に、上記主シール部３０だけでなく、上記副シール部３１も、上記内側円輪部２１の外側面に摺接し始める。即ち、上記主シール部３０の摩耗が進行すると、上記シールリップ２２ａの先端部は、上記主シール部３０と上記副シール部３１との２個所位置で、上記内側円輪部２１の外側面と摺接する。
【００２８】
この様に副シール部３１と内側円輪部２１の外側面とが摺接し始めた状態で、これら副シール部３１の先端縁及び内側円輪部２１の外側面のうちでこの先端縁と摺接する部分は、何れも摩耗していない。即ち、この状態では、上記副シール部３１の先端縁は、ゴムにより前記シールリップ１４ａを形成した直後のままの形状（性状）であり、上記内側円輪部２１の外側面は加工直後の平滑面のままである。従って、新たに摺接し始めた、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接状態は良好であり、当該部分のシール性能が良好になって、それ以上の泥塩水侵入を阻止する。しかも、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部に達する異物は、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面と摺接部を通過した、少量の異物のみである。従って、上記副シール部３１と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部に入り込む異物は極少量であるだけでなく、この摺接部の摩耗の進行は遅いものとなる。この結果、長期間に亙って良好なシール性能を維持できる。
【００２９】
次に、図２は、請求項１、２、４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、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ｂの先端部に、主シール部３０と２本の副シール部３１、３１ａとを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３０とスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面とが何れも摩耗していない状態で、この主シール部３０の先端縁を、この内側円輪部２１の外側面に全周に亙って摺接させると共に、上記両副シール部３１、３１ａの先端縁をこの内側円輪部２１の外側面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。この状態では、外径寄りの副シール部３１の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との間の隙間の幅寸法が、内径寄りの副シール部３１ａの先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との間の隙間の幅寸法よりも小さくなる。
【００３０】
上述の様に構成する本例の場合、使用に伴って上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面とが摩耗すると、先ず、外径側の副シール部３１とこの内側円輪部２１の外側面とが摺接する。そして、上記主シール部３０の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の摩耗が更に進み、上記外径側の副シール部３１とこの内側円輪部２１の外側面との摺接部も摩耗すると、図２（Ｂ）に示す様に、内径側の副シール部３１ａも、上記内側円輪部２１の外側面と摺接し始める。この結果、前述した第１例の場合に比べて、より長期間に亙って十分なシール性を確保できる。その他の構成及び作用は、上記第１例の場合と同様である。
【００３１】
次に、図３は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、前述の図１に示した第１例の場合と同様に、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２２ａの先端部に、主シール部３０と副シール部３１とを設けている。更に本例の場合には、中間部に、軸方向内方に突出する状態で形成されたシールリップ２３ａにも、主シール部３２と副シール部３３とを設けている。即ち、このシールリップ２３ａの内周面の先端部に主シール部３２を、この内周面でこの主シール部３２よりも少し基端寄り部分に副シール部３３を、それぞれ形成している。そして、新品の状態で、上記主シール部３２の先端縁をスリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面に摺接させ、副シール部３３の先端縁をこの内径側円筒部２０の外周面に、微小隙間を介して近接対向させている。
【００３２】
この様に構成する本例の場合、長期間に亙る使用に伴って上記外径側のシールリップ２２ａを異物が通過する様になり、上記中間のシールリップ２３ａの主シール部３２と上記内径側円筒部２０の外周面との摺接部が摩耗すると、このシールリップ２３ａの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面とが摺接し始める。この結果、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を、上記第１例の場合よりも、更に長期間に亙って確保できる。その他の構成及び作用は、この第１例の場合と同様である。
【００３３】
次に、図４は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、中間部に、軸方向内方に突出する状態で設けられたシールリップ２３ｂの先端部に、主シール部３２と２本の副シール部３３、３３ａとを、それぞれ全周に亙って設けている。そして、新品の状態、即ち、上記主シール部３２とスリンガ１６を構成する内径側円筒部２０の外周面とが何れも摩耗していない状態で、上記主シール部３２の先端縁を、この内径側円筒部２０の外周面に全周に亙って摺接させると共に、上記副シール部３３、３３ａの先端縁をこの内径側円筒部２０の外周面に、全周に亙って微小隙間を介して対向させている。この状態では、上記主シール３２寄りの副シール部３３の先端縁と上記内径円筒部２０の外周面との間の隙間の幅寸法が、上記主シール３２から遠い側の副シール部３３ａの先端縁と上記内径円筒部２０の外周面との間の隙間の幅寸法よりも小さくなる。
【００３４】
上述の様に構成する本例の場合、使用に伴って上記主シール部３２の先端縁と上記内径円筒部２０の外周面とが摩耗すると、先ず、この主シール部３２寄りの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面とが摺接する。そして、上記主シール部３２の先端縁とこの内径側円筒部２０の外周面との摺接部の摩耗が更に進み、上記主シール部３２寄りの副シール部３３とこの内径側円筒部２０の外周面との摺接部も摩耗すると、上記主シール部３２から遠い側の副シール部３３ａも、上記内径側円筒部２０の外周面と摺接し始める。この結果、上述した第３例の場合に比べて、より長期間に亙って十分なシール性を確保できる。その他の構成及び作用は、上述した第３例の場合と同様である。
【００３５】
次に、図５は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、前述の図１に示した第１例の構造から、中間のシールリップ２３（図１参照）を省略している。そして、このシールリップ２３を省略した分、シールリング１４ａ全体としての摺動抵抗を低減し、このシールリング１４ａを組み込んだシールリング付転がり軸受の回転抵抗の低減を可能にしている。本例の場合、外径寄りのシールリップ２２ａに主シール部３０と副シール部３１とを設ける事により、このシールリップ２２ａのシール性能を向上させているので、上記中間のシールリップ２３を省略しても、上記シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保できる。その他の構成及び作用は、上記第１例の場合と同様である。
【００３６】
次に、図６は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、前述の図２に示した第２例の構造から、中間のシールリップ２３（図２参照）を省略して、シールリング付転がり軸受の回転抵抗の低減を可能にしている。本例の場合、外径寄りのシールリップ２２ｂに主シール部３０と２本の副シール部３１、３１ａとを設ける事により、このシールリップ２２ｂのシール性能を向上させているので、上記中間のシールリップ２３を省略しても、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保できる。その他の構成及び作用は、上記第２例の場合と同様である。
【００３７】
次に、図７は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合には、シールリング１４ａを構成するスリンガ１６ａの外径側半部を、外周縁に向う程軸方向に関して芯金１５に近づく方向に傾斜した傾斜部３４としている。そして、シール材１７に設けた３本のシールリップ２２ａ、２３、２４のうち、最も外径寄りのシールリップ２２ａの先端部を、上記傾斜部３４の外側面（内周面）に摺接させている。
【００３８】
この傾斜部３４は、部分球面状或は部分円すい状に形成している。部分球面状とする場合、好ましくは、上記シールリング１４ａが組み付けられる転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２との揺動変位の中心（図２０参照）をその中心とする半径Ｒの部分球面とする。又、部分円すい状とする場合、好ましくは、この部分球面の中央部に関する接線で、上記外輪１及びハブ２の中心軸に対し角度αだけ傾斜した直線をその母線とする形状とする。
【００３９】
この様な傾斜部３４に上記シールリップ２２ａの先端部を摺接させると、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが相対的に傾斜して互いに不一致になった場合でも、上記シールリップ２２ａの締め代（弾性変形量）が変化しない。これに対して、上記傾斜部３４を設けない従来構造の場合には、上記両中心軸同士が相対的に傾斜すると、周方向に関して、シールリップの締め代が大きくなる部分と小さくなる部分とが発生する。この為、この締め代が小さい部分でも必要とするシール性能を確保できる様に、上記両中心軸が傾斜していない（一致している）状態での締め代を大きめに設定する必要があった。これに対して、本例の構造を採用すれば、上記両中心軸同士が傾斜した場合の締め代の変化をなくすか僅少に抑えられる為、上記締め代を過大にしなくても、上記両中心軸が不一致になった状態でのシール性能を確保できる。この様に締め代を過大にする必要がなくなる事は、上記シールリップ２２ａに関する摺接部の摺動抵抗の低減による、シール付転がり軸受ユニットの回転抵抗の低減に寄与する。
上記傾斜部３４を設けた点以外の構成及び作用は、前述の図１に示した第１例の場合と同様である。尚、本例の様に、傾斜部３４を設けたスリンガ１６ａと、前述の図２〜６に示した第２〜６例の構造とを組み合わせる事もできる。
【００４０】
次に、図８は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例の場合には、組み合わせシールリングを、それぞれにシール材３５ａ、３５ｂを添着した芯金３６ａ、３６ｂを組み合わせて構成している。そして、各シール材３５ａ、３５ｂに、１本乃至２本設けたシールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃの先端部を、相手芯金３６ａ、３６ｂの一部に摺接させている。本例の場合、これら各シールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃに、それぞれ主シール部３８ａ、３８ｂ、３８ｃと副シール部３９ａ、３９ｂ、３９ｃを設けている。これら主シール部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び副シール部３９ａ、３９ｂ、３９ｃの機能は、先に述べた各例の場合と同様である。この様な構造を有する本例は、各芯金３６ａ、３６ｂにそれぞれシール材３５ａ、３５ｂを、加硫成形により添着する必要がある為、多少コストは嵩むが、高度のシール性を非常に長期間に亙って維持できる。
【００４１】
次に、図９は、請求項１、２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、上述した第８例の構造から、最も内径寄りのシールリップ３７ｃ（図８参照）を省略し、残りのシールリップ３７ａ、３７ｂを、スリンガ４０に摺接させている。この様な本例の場合、上記シールリップ３７ｃを省略した事で、シール性能は上記第８例に比べて若干劣るが、コスト並びに摺動抵抗の低減を図れる。その他の構成及び作用は、上記第８例の場合と同様である。
【００４２】
次に、図１０は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１０例を示している。本例の場合にも、上述した第８例の場合と同様に、組み合わせシールリングを、それぞれにシール材３５ａ、３５ｂを添着した芯金３６ａ、３６ｂを組み合わせて構成している。特に、本例の場合には、外径側の芯金３６ｂの内径側半部に、内周縁に向かう程他の芯金３６ａの円輪部に向かう方向に傾斜した、傾斜部４１を形成している。この傾斜部４１は、前述の図７に示した第７例の傾斜部３４と同様に、シールリング１４ａが組み付けられる転がり軸受ユニットを構成する外輪１とハブ２との揺動変位の中心（図２０参照）をその中心とする半径Ｒの部分球状としている。
【００４３】
本例の場合、この様な傾斜部４１の内側面（外周面）に、３本のシールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃのうちの中間のシールリップ３７ｂの先端部を、全周に亙って摺接させている。従って、このシールリップ３７ｂに関する締め代は、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが不一致になった場合でも変化しない。従って、他の２本のシールリップ３７ａ、３７ｃの締め代変化に伴うシール性低下を、上記中間のシールリップ３７が補償して、シールリング１４ａ全体としてのシール性能を確保する。従って、上記中心軸同士のずれを考慮して、上記各シールリップ３７ａ、３７ｂ、３７ｃの締め代を過大に設定する必要がなく、上記シールリング１４ａの摺動抵抗の低減を図れる。尚、上記傾斜部４１は、上記半径Ｒの円弧に接する直線を母線とする部分円すい状としても良い。その他の構成及び作用は、前述の図８に示した第８例と同様である。
【００４４】
次に、図１１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１１例を示している。本例の場合には、上述した第１０例の構造から、最も内径寄りのシールリップ３７ｃ（図１０参照）を省略し、残りのシールリップ３７ａ、３７ｂを、スリンガ４０ａに摺接させている。そして、このスリンガ４０ａの内径寄り半部に、上述した第１０例と同様の傾斜部４１を形成している。この様な本例の場合、上記シールリップ３７ｃを省略した事で、シール性能は上記第１０例に比べて若干劣るが、コスト並びに摺動抵抗の低減を図れる。その他の構成及び作用は、上記第１０例の場合と同様である。
【００４５】
次に、図１２は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１２例を示している。本例の構造は、１対のシールリング４２、４３を組み合わせて成る。これら両シールリング４２、４３のうち、一方（図１２の左方）のシールリング４２は、外周縁を外径側部材の内周面に係止した状態で、内周縁部に設けたシールリップ４４を内径側部材の外周面に摺接させる。これに対して、他方（図１２の右方）のシールリング４３は、内周縁を内径側部材の内周面に係止した状態で、外周縁部に設けたシールリップ４５を外径側部材の内周面に摺接させる。更に、上記一方のシールリング４２の側面から上記他方のシールリング４３に向けて延出したシールリップ４６の先端縁を、この他方のシールリング４３を構成する芯金４７の側面に、全周に亙って摺接させている。この様な基本構成を有する本例の場合は、この芯金４７と摺接するシールリップ４６の先端部に、主シール部４８と副シール部４９とを設けている。この様な本例の場合も、上記シールリップ４６に関する摺接部のシール性能を長期間に亙って十分に確保できる。
【００４６】
次に、図１３は、請求項１、２、３、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第１３例を示している。先に述べた第１〜１２例が、何れも転動体３を設置した内部空間１３の内端開口部を塞ぐシールリングに関して本発明を適用した場合に就いて示しているのに対して、本例の場合には、上記内部空間１３の外端（図１３の左端）開口部を塞ぐシールリング１４ｂに関して本発明を適用している。この為に本例の場合には、このシールリング１４ｂを構成するシール材２６に設けた３本のシールリップ２７ａ、２８ａ、２９のうち、最も上記内部空間１３寄りのシールリップ２９を除く、残り２本のシールリップ２７ａ、２８ａに、それぞれ主シール部５０ａ、５０ｂと副シール部５１ａ、５１ｂとを設けている。
【００４７】
上記シールリング１４ｂの新品時の状態では、これら主シール部５０ａ、５０ｂと副シール部５１ａ、５１ｂとのうちの主シールリップ５０ａ、５０ｂの先端縁が、それぞれハブ本体４の表面に、全周に亙って摺接する。又、この状態で上記各副シールリップ５１ａ、５１ｂの先端縁は、ハブ本体４の表面に、微小隙間を介して対向する。これに対して、上記各主シールリップ５０ａ、５０ｂに関する摺接部で摩耗が進行すると、上記各副シール部５１ａ、５１ｂが、上記ハブ本体４の表面に摺接する。尚、本例の場合も、上記各シールリップ２７ａ、２８ａに設ける副シール部の数を複数としても良い。更には、上記内部空間１３寄りのシールリップ２９にも副シール部を設けたり、最も外寄りのシールリップ２７ａにのみ、或は、中間のシールリップ２８ａにのみ、副シール部を設ける事もできる。
【００４８】
次に、図１４は、請求項１、２、５、６、７、８に対応する、本発明の実施の形態の第１４例を示している。本例の場合には、上述の第１３例から中間のシールリップ２８ａ（図１３参照）を省略すると共に、外輪１とハブ本体４との間でシールリング１４ｂよりも外部空間寄り部分に、ラビリンスシール５２を設けている。このラビリンスシール５２を設ける為に本例の場合には、上記ハブ本体４の外周面に形成された取付フランジ９の内側面に庇部５３を、全周に亙って形成している。そして、この庇部５３の内周面と上記外輪１の外端部外周面とを近接対向させて、これら両周面同士の間の隙間を、上記ラビリンスシール５２としている。
【００４９】
更に本例の場合には、上記庇部５３の内周面と上記外輪１の端部外周面とを、部分球状曲面又はこの部分球状曲面に接する部分円すい状曲面とし、好ましくは、上記外輪１に対する上記ハブ本体４の揺動中心をその中心とする、曲率半径がＲである部分球状曲面又はこの部分球状曲面に接する部分円すい状曲面としている。この構成により、上記ラビリンスシール５２の隙間厚さｔを十分に小さくしている。即ち、車両の走行時に加わるモーメント荷重により上記外輪１の中心軸とハブ本体４の中心軸とが不一致になった場合でも、上記庇部５３の内周面と上記外輪１の端部外周面との距離である上記ラビリンスシール５２の隙間厚さｔが変化しない様にして、この隙間厚さｔを十分に小さくする事を可能にし、上記ラビリンスシール５２のシール性能を良好にしている。本例の場合、この様なラビリンスシール５２の存在に基づき、低廉化と摺動抵抗の低減とを目的として上記シールリング１４ｂの中間のシールリップ２８ａを省略しても、必要とするシール性能を十分に確保できる様にしている。但し、中間のシールリップ２８ａを設ければ（図１３の構造に図１４のラビリンスシール５２を設ければ）、より良好なシール性能をより長期間に亙って維持できる。
【００５０】
尚、上述した各例では、各シールリップに設ける副シール部の数を多くても１乃至２としているが、１本のシールリップに設ける副シール部の数を３以上とする事もできる。そして、この副シール部の数を増やせば、当該シールリップによるシール性能を更に向上させる事ができる。要するに、上記副シール部の数は、シールリング内部のスペースや、要求されるシール性能を考慮して決定する。又、副シール部を何れのシールリップに就いていくつ設けるかに就いても、シールリング内部のスペースや、要求されるシール性能を考慮して決定すれば良く、図示の実施の形態に限定されるものではない。
【００５１】
又、最も内部空間１３側に位置するシールリップ（例えば、図１のシールリップ２４）の向きは、特に問わない。但し、例えば図１に示す様に、先端縁に向かう程上記内部空間１３から離れる方向に傾斜させれば、上記内部空間１３内に存在するグリースが、他のシールリップの先端縁と相手面との摺接部に微量ずつ供給され易くなる。この為、これら各摺接部の摩擦を低減して、各シールリップの耐摩耗性や低トルク性が向上する。更に、上記最も内部空間１３側に存在するシールリップ（グリースリップ）の締め代を、ほぼゼロに設定して、このシールリップの先端縁と相手面との接触圧力を低減する事により、必要とするシール性を維持しつつ、シールトルクを効果的に低減する事もできる。又、本発明の効果を得る面からは、シール材に用いられるゴム材料の種類は問わない。例えば、シールリング付転がり軸受ユニット部分での放電を緩和してラジオノイズを防止する面から、導電性ゴム材料を使用する事もできる。
【００５２】
又、シールリング付転がり軸受ユニットの基本構造に関しても、図２０に示した様な内輪回転の構造に限らず、外輪回転の構造に適用する事もできる。或いは、上記図２０に示す様な、ハブ本体４に直接内輪軌道７を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１５に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、図１６〜１８に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。又、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１９に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる。勿論、第１世代、第３世代のハブユニットで転動体を玉から円すいころに変えた構造にも、本発明は適用可能である。更には、車両用以外のシール付転がり軸受ユニットでも、例えば鉄道車両や建設機械等の回転支持部の様に、泥塩水環境下等で、アブレッシブ摩耗によるシール性能の低下が懸念される用途であれば、本発明を適用して上述した様な作用・効果を得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のシールリング及びシールリング付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用して、シールリップの先端部と相手面との摺接部で生じる摩耗に基づくシール性能の劣化を防止できる。この為、上記シールリップの初期締め代を過大にする必要をなくして、例えば車両の車輪支持用のシールリング付転がり軸受ユニットに適用した場合に、燃費性能や加速性能を中心とする上記車両の走行性能を向上させると共に、上記シールリング付転がり軸受ユニットの耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示しており、（Ａ）は新品時の状態を、（Ｂ）は摩耗が進行した状態をそれぞれ示す、図２１と同様の断面図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の断面図。
【図３】同第３例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図４】同第４例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図５】同第５例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図６】同第６例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図７】同第７例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図８】同第８例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図９】同第９例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１０】同第１０例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１１】同第１１例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１２】同第１２例を示す、図１（Ａ）と同様の断面図。
【図１３】同第１３例を示す、図２２と同様の断面図。
【図１４】同第１４例を示す、図２２と同様の断面図。
【図１５】本発明の対象となるシールリング付転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１６】同第３例を示す断面図。
【図１７】同第４例を示す断面図。
【図１８】同第５例を示す断面図。
【図１９】同第６例を示す断面図。
【図２０】同第１例を示す断面図。
【図２１】図２０のＡ部に組み付けているシールリングの部分拡大断面図。
【図２２】同Ｂ部に組み付けているシールリングの部分拡大断面図。
【符号の説明】
１　　外輪
２　　ハブ
３　　転動体
４　　ハブ本体
５　　内輪素子
６　　外輪軌道
７　　内輪軌道
８　　ナックル
９　　取付フランジ
１０　　スプライン孔
１１　　等速ジョイント
１２　　スプライン軸
１３　　内部空間
１４ａ、１４ｂ　シールリング
１５　　芯金
１６、１６ａ　スリンガ
１７　　シール材
１８　　外径側円筒部
１９　　外側円輪部
２０　　内径側円筒部
２１　　内側円輪部
２２、２２ａ、２２ｂ　シールリップ
２３、２３ａ、２３ｂ　シールリップ
２４　　シールリップ
２５　　芯金
２６　　シール材
２７、２７ａ　シールリップ
２８、２８ａ　シールリップ
２９　　シールリップ
３０　　主シール部
３１、３１ａ　副シール部
３２　　主シール部
３３　　副シール部
３４　　傾斜部
３５ａ、３５ｂ　シール材
３６ａ、３６ｂ　芯金
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ　シールリップ
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ　主シール部
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ　副シール部
４０、４０ａ　スリンガ
４１　　傾斜部
４２　　シールリング
４３　　シールリング
４４　　シールリップ
４５　　シールリップ
４６　　シールリップ
４７　　芯金
４８　　主シール部
４９　　副シール部
５０ａ、５０ｂ　主シール部
５１ａ、５１ｂ　副シール部
５２　　ラビリンスシール
５３　　庇部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a seal ring for closing an open end of a rolling bearing unit for supporting, for example, wheels of a vehicle (automobile) on a suspension device. Specifically, the sealing performance, that is, the performance of preventing foreign matter such as muddy water from entering the internal space where the rolling elements are installed and preventing the grease sealed in the internal space from leaking to the outside is improved. At the same time, the friction and the wear are reduced. It is another object of the present invention to improve the running performance of a vehicle, mainly fuel efficiency and acceleration performance, and to simplify maintenance and management of the rolling bearing unit.
[0002]
[Prior art]
Rolling bearings such as ball bearings, cylindrical roller bearings, and tapered roller bearings are incorporated in the rotation support portions of various types of mechanical devices. Sealing rings are incorporated in such rolling bearings to prevent grease sealed in the internal space of the rolling bearings from leaking out, and to prevent various foreign substances such as rainwater, mud, and dust existing outside from rolling bearings. To prevent them from getting inside. FIG. 20 shows a structure for rotatably supporting a drive wheel of a vehicle on a suspension device as an example of a rolling bearing unit with a seal ring having such a seal ring.
[0003]
The rolling bearing unit with a seal ring includes an outer ring 1, a hub 2, and a plurality of rolling elements 3,3. The hub 2 is formed by combining the hub body 4 and the inner ring element 5. Each of the rolling elements 3, 3 is composed of a double row of outer raceways 6, 6 formed on the inner peripheral surface of the outer race 1 and a double row of inner raceways 7, 7 formed on the outer peripheral surface of the hub 2. Between them, a plurality of them are provided so as to freely roll. In use, that is, when the wheels are rotatably supported on the suspension system of the vehicle, the outer ring 1 is fixed to the knuckle 8 constituting the suspension system, and the wheels are connected to the mounting flange 9 provided on the hub body 4. Fix it. Further, a spline shaft 12 attached to the constant velocity joint 11 is engaged with a spline hole 10 provided at the center of the hub body 4.
[0004]
In the rolling bearing unit with a seal ring as described above, grease is sealed in the internal space 13 in which the rolling elements 3 are installed, and the rolling surfaces of the rolling elements 3 and The rolling contact portions between the outer raceways 6, 6 and the inner raceways 7, 7 are lubricated. Seal rings 14a and 14b are provided between inner peripheral surfaces of both ends of the outer ring 1 and outer peripheral surfaces of the inner end of the inner ring element 5 and the intermediate portion of the hub body 4, respectively. The openings at both ends of the space 13 are closed.
[0005]
Of the two seal rings 14a and 14b, the inner end of the internal space 13 (the inner side in the axial direction refers to the side that is closer to the center in the width direction when assembled to the vehicle. The same side is referred to as the outside. The same applies throughout the specification.) The seal ring 14a for closing the opening is configured as shown in FIG. The seal ring 14a is called a combination seal ring, and includes a metal core 15, a slinger 16, and a seal material 17. Of these, the core metal 15 is bent radially inward from the axially outer end edge of the outer cylindrical portion 18 which can be fitted and fixed on the inner peripheral surface of the end of the outer race 1. The outer ring portion 19 has an L-shaped cross section, and the whole is annular.
[0006]
The slinger 16 has an inner cylindrical portion 20 that can be fitted and fixed to the outer peripheral surface of the end of the inner ring element 5, and an inner side that is bent radially outward from the inner axial edge of the inner cylindrical member 20. It has an annular shape with an L-shaped cross section and a circular ring portion 21. The seal member 17 is made of an elastic material such as an elastomer such as rubber, and has three seal lips 22 to 24. The base end of the seal member 17 is fixedly connected to the core metal 15. Then, the leading edge of the seal lip 22, which is called the side lip and is provided so as to protrude inward in the axial direction on the outermost diameter side, is entirely covered with the outer surface of the inner annular portion 21 constituting the slinger 16. , And the leading edges of the remaining two seal lips 23 and 24 are slidably contacted with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20 constituting the slinger 16 over the entire circumference.
[0007]
On the other hand, the seal ring 14b for closing the opening on the outer end side of the internal space 13 includes a core metal 25 and a seal material 26 as shown in FIG. The seal member 26 is made of an elastic material such as an elastomer such as rubber, has three seal lips 27 to 29, and has its base end fixed to the core metal 25. The distal end edge of the seal lip 27, which is provided on the outermost diameter side and protrudes outward in the axial direction, is called a side lip, and is slid over the entire inner surface of the base end portion of the mounting flange 9. The tip edges of the remaining two seal lips 28, 29 are connected to the continuous portion between the inner surface of the base end portion and the outer peripheral surface of the intermediate portion of the hub body 4 or the outer peripheral surface of the intermediate portion over the entire circumference. Sliding contact.
[0008]
By closing the openings at both ends of the internal space 13 with the seal rings 14a and 14b as described above, foreign substances such as muddy water can be prevented from entering the internal space 13 and sealed in the internal space 13. Prevents leaked grease from leaking to the outside. Of the seal lips 22 to 24 and 27 to 29 provided on each of the seal rings 14 a and 14 b, a plurality of seal lips 22 to 24 and 27 to 29 are located in the outermost space (existing around the rolling bearing unit with the seal ring, such as muddy water and dust). The seal lips 22, 27 located on the side of the space where the lip exists) are exposed to the most severe use conditions. More specifically, since each of these seal lips 22 and 27 is directly exposed to foreign matter such as muddy water from the outside, the mating surface, that is, the outer surface of the inner annular portion 21 and the mounting flange 9 constituting the slinger 16 are formed. The sliding contact state of the sliding contact portion with the inner surface of the base end portion is the most severe. The hub 2 including the mounting flange 9 is made of a steel material such as carbon steel for machine structure such as S53C.
[0009]
In any case, the rolling bearing unit with the seal ring for supporting the wheel is exposed to muddy water or salt water containing salt such as a snow melting agent that exists in the external space in the use state. There are many. For this reason, the seal rings 14a and 14b constituting the rolling bearing unit with the seal ring are required to have a mud salt water resistance, specifically, abrasion resistance and corrosion resistance (rust prevention). That is, when the rolling bearing unit with a seal ring as described above is used in a muddy salt water environment where muddy water or salt water exists in the external space, the external space is polished by hard particles such as mud particles. The sliding contact between the seal lips 22 and 27 and the mating surface on the side causes a problem that wear between the seal lips 27 and 27 and the mating surface progresses.
[0010]
In this manner, in a state where the hard particles are interposed between the rubber seal lips 22 and 27 as the soft material and the steel slinger 16 or the hub 2 as the hard material, the slinger 16 or the slider 16 slides on each other. The type of wear that occurs on the hub 2 is generally called abrasive wear (or three-way abrasive wear). In this wear mode, the hard particles are held so as to bite into the surface portions of the soft material seal lips 22, 27, and the hard particles held on the surface portions of the seal lips 22, 27 are hard material Wear the slinger 16 or hub 2. Therefore, not only the seal lips 22, 27 made of soft rubber are worn, but also the hard slinger 16 and the hub 2 are worn. The wear mode of the rolling bearing unit with the seal ring in the muddy salt water environment is the above-described abrasive wear, and depending on the conditions, the wear amount of the slinger 16 and the hub 2 side is reduced by the seal lip 22 and 27 side. It is equal to or greater than the amount of wear.
[0011]
In any case, when the tip edges of the seal lips 22 and 27 and the mating surface with which the tip edges slide are worn, the interference (the amount of elastic deformation from the free state) of the seal lips 22 and 27 decreases. Since the surface pressure of the sliding contact portion is reduced, the sealing performance of the seal lips 22 and 27 is reduced. As described above, even if the sealing performance is deteriorated due to abrasion, the initial tightening margin of each of the seal lips 22 and 27 is increased to secure the required sealing performance. Rotational resistance (torque) based on friction with the surface increases, causing heat generation and energy loss to increase. In addition, when the interference is increased, the amount of wear is further increased and the set of the seal lips 22, 27 is reduced based on the increase in the contact pressure between the leading edge of each of the seal lips 22, 27 and the mating surface. A vicious cycle occurs such that the durability of each of these seal lips 22 and 27 is deteriorated, for example. Conversely, when the interference of the seal lips 22 and 27 is reduced to reduce rotational resistance and wear due to the friction, the sealing performance of the seal lips 22 and 27 is reduced.
[0012]
In order to solve such a problem, structures as described in Patent Documents 1 to 3 have been conventionally considered. In the conventional structure described in Patent Literature 1 among these, a labyrinth seal is provided in a portion where the outer peripheral edge of the slinger of the combined seal ring and a part of the core metal are closely opposed to each other. Further, the conventional structure described in Patent Document 2 is one in which a labyrinth seal and an impeller or a wing-like projection are formed in a part of the combined seal ring to blow off foreign matters such as muddy salt water that is going to enter the combined seal ring. It is. Further, in the conventional structure described in Patent Document 3, the tip edges of the four seal lips, two in each of the seal rings constituting the combined seal ring, are brought into sliding contact with the core metal of the mating seal ring. It is a thing.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-62-283261
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 3-86250
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-127859
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the conventional structures described in Patent Documents 1 to 3 described above, it is difficult to exhibit sufficient sealing performance over a long period of time while suppressing an increase in rotational resistance.
First, in the case of the conventional structures described in Patent Documents 1 and 2, when the vehicle is stopped, the air curtain accompanying the rotation of the slinger, the impeller, and the wing-like projection is not caused, and the sealing performance of the labyrinth seal portion is insufficient. become. The smaller the labyrinth clearance is, the higher the sealing effect is. However, the dimensional accuracy of the seal ring and the slinger constituting the combined seal ring, the outer ring 1 and the hub 2 (FIG. 20) constituting the rolling bearing unit for assembling the combined seal ring. In consideration of the deviation between the center axes, the labyrinth gap cannot be set too small. Therefore, even if the labyrinth seal is provided, it is not always possible to sufficiently prevent muddy salt water from entering the sliding contact portion between the seal lip and the mating surface.
[0015]
Further, in the case of the conventional structure described in Patent Document 3, although the sealing performance is surely improved as the number of seal lips increases, the friction torque naturally increases. An increase in the friction torque is not preferable because it leads to an increase in the rotational resistance of the hub 2 and adversely affects the performance of the vehicle equipped with the rolling bearing unit with the seal ring, mainly the acceleration performance and the fuel consumption performance.
[0016]
By the way, in general, muddy salt water adheres to the sliding portion between the leading edge of the seal lip and the mating surface because of rolling with a seal ring mounted on some vehicles used in snowfall areas or coastal areas. This is the case of the bearing unit. Therefore, it is conceivable to mount a seal ring having a large sliding resistance instead of having excellent sealing properties only on the rolling bearing units of some of the vehicles. In this case, the rolling bearing unit of the remaining vehicle is provided with a seal ring having a small sliding resistance instead of a slightly inferior sealing property, so that the performance of the vehicle, mainly the acceleration performance and the fuel consumption performance, can be improved. However, such a situation is not realistic because not only does the manufacturing operation of the vehicle become extremely troublesome, but also the use state cannot be grasped at the stage of manufacturing the vehicle.
In view of such circumstances, the present invention provides a seal ring that can obtain a good seal performance even under severe conditions such as exposure to muddy salt water while suppressing an increase in friction torque in an initial state. The present invention has been made to realize a rolling bearing unit with a seal ring incorporating the seal ring.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Of the seal ring and the rolling bearing unit with the seal ring of the present invention, the seal ring described in claim 1 is formed in an annular shape entirely by an elastic material similarly to the above-described conventionally known seal ring. And a seal lip for bringing the leading edge into sliding contact over the entire periphery with a mating surface present on the side.
In particular, in the seal ring of the present invention, the seal lip has a sub-seal portion in addition to the main seal portion provided on the leading edge thereof and slidably in contact with the mating surface over the entire circumference. It is. The sub-seal portion is provided closer to the base end of the seal lip than the main seal portion, and at least in an unused state, closely opposes the mating surface without sliding.
[0018]
Further, the rolling bearing unit with a seal ring according to the fifth aspect has an outer ring having an outer raceway on an inner peripheral surface and an inner ring on an outer peripheral surface, similarly to the above-described conventionally known rolling bearing unit with a seal ring. An inner ring having a raceway, a plurality of rolling elements rotatably provided between the outer raceway and the inner raceway, and a space existing between an inner peripheral surface of the outer race and an outer peripheral surface of the inner race. A seal ring for closing the end opening.
In particular, in the rolling bearing unit with a seal ring according to the fifth aspect, the seal ring is the above-described seal ring.
In the rolling bearing unit with a seal ring, a raceway ring that rotates during use with one of the outer race and the inner race is a hub that couples and fixes the wheels during use. A so-called hub unit, which is a stationary wheel supported by a suspension device, includes a so-called hub unit which does not rotate when used in the other race.
[0019]
[Action]
Since the seal ring of the present invention configured as described above operates as follows, it is possible to secure good sealing performance and improve durability while suppressing an increase in frictional resistance. Hereinafter, the reason will be described.
In the case of the seal ring of the present invention, in the state immediately after the start of use, only the main seal portion of the main seal portion and the sub seal portion provided on the seal lip is in sliding contact with the mating metal surface. In this state, since the sliding portion relating to the seal lip is only one portion of the main seal portion, the frictional resistance is suppressed low, and the rotational torque of the rolling bearing unit with the seal ring incorporating the seal ring increases. Can be suppressed. In addition, as described below, when the sliding contact portion related to the main seal portion is worn, the auxiliary seal portion contributes to ensuring the sealing performance. It is not necessary to set a large value in consideration of the above. For this reason, the surface pressure of the sliding contact portion between the main seal portion and the mating surface can be reduced, and the frictional resistance can be further reduced. Further, the sealing performance of the seal lip provided with the sub-seal portion can be secured based on the presence of the sub-seal portion. For this reason, it is possible to reduce the number of seal lips other than the seal lip provided with the sub-seal part, and to reduce the interference thereof. Resistance can be reduced
.
[0020]
The mating surface and the sub-seal portion, in the state where the main seal portion is exposed to a muddy salt environment, the mating surface and the main seal portion are worn, and the interference of the main seal portion is reduced, Sliding contact for the first time. That is, when the sliding contact portion between the main seal portion and the mating surface is exposed to a muddy salt environment, the main seal portion and the mating surface wear due to the abrasive wear as described above, and The sealing lip is displaced in a direction in which the leading end thereof approaches the mating surface while the interference of the seal lip is reduced.
Then, in a state where the wear of the main seal portion and the mating surface has progressed to a certain extent, not only the main seal portion but also the sub seal portion starts to slide on the mating surface. In the state where the sub-seal portion and the mating surface have started to slide, the sub-seal portion and the mating surface are not worn. That is, in this state, the sub-seal portion has the shape (properties) immediately after the formation of the seal lip, and the mating surface remains the smooth surface immediately after processing. Therefore, the state of sliding contact between the sub seal portion and the mating surface, which has newly started sliding contact, is good, and the sealing performance of the portion is improved, and further intrusion of muddy salt water is prevented.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention corresponding to the first and second aspects. The feature of the present embodiment is that the shape of the seal lip 22a constituting the seal ring 14a for closing the inner end opening of the internal space 13 (see FIG. 20) provided with the plurality of rolling elements 3, 3 is improved. The point is to improve the sealing properties of the seal lip 22a and the durability of the seal lip 22a. Since the configuration and operation of the other parts are the same as those of the conventional structure shown in FIG. 21 described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted or simplified. The following description will focus on parts different from the above-described conventional structure.
[0022]
The seal member 17 constituting the seal ring 14a, which is a combination seal ring, is provided with three seal lips 22a, 23, and 24, and the leading edge portions of the seal lips 22a, 23, and 24 are slid on the slinger 16. Let me. Of these seal lips 22a, 23, and 24, the main seal portion 30 and the sub-seal are provided at the distal end of the seal lip 22a, which is called the side lip and is provided on the outermost diameter side so as to protrude inward in the axial direction. The part 31 is provided concentrically with each other over the entire circumference. Then, in a new state, that is, in a state where neither the main seal portion 30 nor the slinger 16 is worn, the leading edge of the main seal portion 30 is brought into contact with the inner annular portion 21 constituting the slinger 16. The outer seal surface is slid over the entire circumference, and the leading edge of the auxiliary seal portion 31 is opposed to the outer surface of the inner annular portion 21 via a small gap over the entire circumference. In other words, in a new state, the leading edge of the sub seal portion 31 and the outer surface of the inner ring portion 21 are not in contact with each other.
[0023]
In the case of the seal ring 14a of the present example configured as described above, immediately after the start of use, as shown in FIG. 1A, the main seal portion 30 and the sub seal portion 31 provided on the seal lip 22a Of these, only the main seal portion 30 is in sliding contact with the outer surface of the inner ring portion 21 which is a metal mating surface. In other words, the leading edge of the auxiliary seal portion 31 does not rub against the outer surface. As described above, in the state immediately after the start of use, the sliding contact portion relating to the seal lip 22a is only one portion of the main seal portion 30. Therefore, it is possible to suppress the frictional resistance to be low and to suppress an increase in the rotational torque of the rolling bearing unit with the seal ring as shown in FIG. 20, for example, incorporating the seal ring 14a.
[0024]
Moreover, in the case of the present example, it is not necessary to set the interference of the main seal portion 30 to be relatively large in consideration of the time of wear. The reason for this is that, as shown in FIG. 1B, the sliding portion relating to the main seal portion 30, that is, the outer surface of the inner annular portion 21 where the front end edge of the main seal portion 30 and the front end edge face each other. This is because the sub-seal portion 31 contributes to ensuring the sealing performance when the abrasion occurs. That is, when the leading edge of the main seal portion 30 and the outer surface of the inner annular portion 21 are worn, the sub seal portion 31 ensures the sealing performance of the seal ring 14a. Therefore, the interference with respect to the main seal portion 30 does not need to be large enough to ensure the sealing performance required only by the main seal portion 30 even during the abrasion. Therefore, the surface pressure of the sliding contact portion between the main seal portion 30 and the outer surface of the inner circular portion 21 can be reduced, and the frictional resistance can be further reduced.
[0025]
Further, the sealing performance of the seal lip 22a provided with the sub-seal portion 31 can be secured based on the presence of the sub-seal portion 31. For this reason, it is possible to reduce the interference of the seal lips 23 and 24 other than the seal lip 22a provided with the auxiliary seal portion 31. When the interference of the seal lips 23 and 24 is reduced, the surface pressure of the sliding contact between the seal lips 23 and 24 and the slinger 16 is reduced, so that the frictional resistance at the sliding contact is reduced. And the rotational torque of the rolling bearing unit with the seal ring incorporating the seal ring 14a can be further reduced.
[0026]
When the rolling bearing unit with a seal ring incorporating the seal ring 14a of the present embodiment configured as described above is used under severe conditions exposed to muddy salt water, the tip of the main seal portion 30 and the inner circular portion are used. The outer side surface of 21 gradually wears, and the interference of the main seal portion 30 gradually decreases. Then, with the interference of the main seal portion 30 lowered to some extent, as shown in FIG. 1B, the leading edge of the sub seal portion 31 and the outer surface of the inner annular portion 21 slide. Start contacting. That is, when the sliding portion between the main seal portion 30 and the outer surface of the inner circular portion 21 is exposed to a muddy salt environment, the main seal portion 30 and the inner circular portion are formed based on the abrasive wear described above. As the outer surface of the ring portion 21 is worn, the interference with respect to the main seal portion 30 is reduced, and the tip of the seal lip 22a is attached to the outer surface of the inner circular portion 21 based on its own elasticity. It is displaced in the approaching direction (clockwise in FIG. 1).
[0027]
In a state where the outer surfaces of the main seal portion 30 and the inner annular portion 21 have been worn to some extent, as shown in FIG. 1B, not only the main seal portion 30 but also the sub seals are formed. The part 31 also starts to slide on the outer surface of the inner ring part 21. That is, as the wear of the main seal portion 30 progresses, the tip of the seal lip 22a is brought into contact with the outer surface of the inner annular portion 21 at two positions of the main seal portion 30 and the sub seal portion 31. Make sliding contact.
[0028]
In the state where the sub-seal portion 31 and the outer surface of the inner circular portion 21 have started to make sliding contact with each other, the front end edge of the sub-seal portion 31 and the outer peripheral surface of the inner circular portion 21 are in contact with the front edge. Neither part in contact is worn. That is, in this state, the tip edge of the sub-seal portion 31 has the shape (properties) immediately after the seal lip 14a is formed of rubber, and the outer surface of the inner circular portion 21 is smooth immediately after processing. It remains a face. Accordingly, the state of sliding contact between the sub-seal portion 31 and the outer surface of the inner circular ring portion 21, which has newly started sliding contact, is good, and the sealing performance of the portion is good, and further muddy salt water can be obtained. Prevent intrusion. In addition, foreign matter reaching the sliding contact portion between the sub-sealing portion 31 and the outer surface of the inner circular portion 21 causes the leading edge of the main sealing portion 30 and the outer contact surface of the inner circular portion 21 to slide. Only a small amount of foreign matter that has passed. Therefore, not only a very small amount of foreign matter enters the sliding contact portion between the auxiliary seal portion 31 and the outer surface of the inner ring portion 21, but also the progress of wear of the sliding contact portion is slow. As a result, good sealing performance can be maintained over a long period of time.
[0029]
Next, FIG. 2 shows a second example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, and 4. In the case of this example, the main seal portion 30 and the two sub seal portions 31 are provided at the distal end of the seal lip 22b, which is called the side lip and is provided so as to protrude inward in the axial direction on the outermost diameter side. , 31a are provided concentrically with each other over the entire circumference. Then, in a new state, that is, in a state where neither the main seal portion 30 nor the outer side surface of the inner ring portion 21 of the slinger 16 is worn, the leading edge of the main seal portion 30 is The outer peripheral surface of the inner ring portion 21 is slidably contacted with the outer peripheral surface of the inner ring portion 21 through a small gap over the entire peripheral surface. Facing each other. In this state, the width dimension of the gap between the leading edge of the sub-sealing portion 31 closer to the outer diameter and the outer surface of the inner ring portion 21 is equal to the width of the leading edge of the sub-sealing portion 31a closer to the inner diameter and the inner ring. It becomes smaller than the width dimension of the gap between the outer surface of the portion 21.
[0030]
In the case of the present embodiment configured as described above, if the leading edge of the main seal portion 30 and the outer surface of the inner circular ring portion 21 are worn with use, first, the outer-diameter side sub seal portion 31 and the The outer surface of the inner ring portion 21 is in sliding contact with the outer surface. Further, the wear of the sliding contact portion between the leading edge of the main seal portion 30 and the outer surface of the inner ring portion 21 further progresses, and the outer seal member 31 on the outer diameter side and the outer surface of the inner ring portion 21 are further increased. 2B, the sub-seal portion 31a on the inner diameter side also starts to slide on the outer surface of the inner ring portion 21, as shown in FIG. 2B. As a result, compared to the case of the above-described first example, sufficient sealing performance can be secured for a longer period. Other configurations and operations are the same as those of the first example.
[0031]
Next, FIG. 3 shows a third example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 3. In the case of this example, similarly to the case of the first example shown in FIG. 1 described above, a seal lip 22a provided in a state of projecting inward in the axial direction on the outermost side is called a side lip. A main seal portion 30 and a sub seal portion 31 are provided at the distal end. Further, in the case of the present example, the main seal portion 32 and the sub seal portion 33 are also provided on the seal lip 23a formed in the intermediate portion so as to protrude inward in the axial direction. That is, the main seal portion 32 is formed at the distal end of the inner peripheral surface of the seal lip 23a, and the sub-seal portion 33 is formed at a portion of the inner peripheral surface slightly closer to the base end than the main seal portion 32. Then, in a new state, the leading edge of the main seal portion 32 is slidably contacted with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20 constituting the slinger 16, and the leading edge of the auxiliary seal portion 33 is placed on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20. The surface is closely opposed via a minute gap.
[0032]
In the case of this example having such a configuration, the foreign matter passes through the outer-diameter-side seal lip 22a as the device is used for a long period of time, and the main seal portion 32 of the intermediate seal lip 23a and the inner-diameter-side seal lip 23a. When the sliding contact portion with the outer peripheral surface of the cylindrical portion 20 is worn, the sub-seal portion 33 of the seal lip 23a and the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20 begin to slide. As a result, the sealing performance of the entire seal ring 14a can be ensured for a longer time than in the case of the first example. Other configurations and operations are the same as those of the first example.
[0033]
Next, FIG. 4 shows a fourth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4. In the case of this example, the main seal portion 32 and the two sub-seal portions 33 and 33a are all provided at the distal end portion of the seal lip 23b provided in the intermediate portion so as to protrude inward in the axial direction. It is provided around the circumference. Then, in a new state, that is, in a state where neither the main seal portion 32 nor the outer peripheral surface of the inner diameter side cylindrical portion 20 constituting the slinger 16 is worn, the distal end edge of the main seal portion 32 is moved to the inner diameter. The outer peripheral surface of the side cylindrical portion 20 is slidably contacted over the entire circumference, and the leading edges of the sub-seal portions 33, 33a are provided with a small clearance over the entire outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20. Facing each other. In this state, the width dimension of the gap between the distal end edge of the sub seal portion 33 near the main seal 32 and the outer peripheral surface of the inner diameter cylindrical portion 20 is equal to the width of the distal end of the sub seal portion 33a far from the main seal 32. The width is smaller than the width of the gap between the edge and the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20.
[0034]
In the case of the present embodiment configured as described above, if the leading edge of the main seal portion 32 and the outer peripheral surface of the inner diameter cylindrical portion 20 are worn with use, first, the sub seal portion 33 near the main seal portion 32 is worn. And the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20 is in sliding contact. Then, the abrasion of the sliding contact portion between the leading edge of the main seal portion 32 and the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 20 further progresses, and the sub seal portion 33 near the main seal portion 32 and the inner cylindrical portion 20 have When the sliding contact portion with the outer peripheral surface also wears, the sub seal portion 33a farther from the main seal portion 32 also starts to slide on the outer peripheral surface of the inner diameter side cylindrical portion 20. As a result, compared to the case of the above-described third example, sufficient sealing performance can be ensured for a longer period. Other configurations and operations are the same as those of the above-described third example.
[0035]
Next, FIG. 5 shows a fifth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 2. In the case of this example, the intermediate seal lip 23 (see FIG. 1) is omitted from the structure of the first example shown in FIG. The elimination of the seal lip 23 reduces the sliding resistance of the seal ring 14a as a whole, thereby reducing the rotational resistance of a rolling bearing with a seal ring incorporating the seal ring 14a. In the case of this example, the sealing performance of the seal lip 22a is improved by providing the main seal portion 30 and the sub-seal portion 31 on the seal lip 22a closer to the outer diameter, so that the intermediate seal lip 23 is omitted. Even so, the sealing performance of the entire seal ring 14a can be ensured. Other configurations and operations are the same as those of the first example.
[0036]
Next, FIG. 6 shows a sixth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, and 4. In the case of this example, the intermediate seal lip 23 (see FIG. 2) is omitted from the structure of the above-described second example shown in FIG. 2 to reduce the rotational resistance of the rolling bearing with the seal ring. I have. In the case of this example, the sealing performance of the seal lip 22b is improved by providing the main seal portion 30 and the two sub seal portions 31 and 31a on the seal lip 22b closer to the outer diameter. Even if the seal lip 23 is omitted, the sealing performance of the entire seal ring 14a can be ensured. Other configurations and operations are the same as those in the second example.
[0037]
Next, FIG. 7 shows a seventh example of the embodiment of the present invention corresponding to the first and second aspects. In the case of this example, the outer diameter side half of the slinger 16a constituting the seal ring 14a is formed as an inclined portion 34 which is inclined in a direction closer to the core metal 15 with respect to the axial direction toward the outer peripheral edge. Then, of the three seal lips 22 a, 23, and 24 provided on the seal member 17, the tip of the seal lip 22 a closest to the outer diameter is brought into sliding contact with the outer surface (inner peripheral surface) of the inclined portion 34. ing.
[0038]
The inclined portion 34 is formed in a partially spherical shape or a partially conical shape. In the case of a partial spherical shape, preferably, a partial spherical surface having a radius R centered on the center of the oscillating displacement (see FIG. 20) between the outer ring 1 and the hub 2 constituting the rolling bearing unit to which the seal ring 14a is assembled. And In the case of a partial conical shape, preferably, a straight line inclined by an angle α with respect to the central axis of the outer ring 1 and the hub 2 at a tangent line with respect to the central portion of the partial spherical surface is used as a generating line.
[0039]
When the tip of the seal lip 22a is slid on such an inclined portion 34, the center axis of the outer ring 1 and the center axis of the hub 2 are relatively inclined due to the moment load applied when the vehicle is running, and are not coincident with each other. , The interference (the amount of elastic deformation) of the seal lip 22a does not change. On the other hand, in the case of the conventional structure in which the inclined portion 34 is not provided, when the two central axes are relatively inclined, the portion where the interference of the seal lip is increased and the portion where the seal lip is decreased in the circumferential direction. appear. For this reason, it is necessary to set a large margin in a state where the two central axes are not inclined (coincident) so that the required sealing performance can be secured even in a part where the margin is small. . On the other hand, if the structure of this example is adopted, the change in the interference when the two central axes are inclined can be eliminated or slightly suppressed. Sealing performance can be ensured when the shafts are not aligned. The fact that the tightening margin does not need to be excessively large contributes to a reduction in the rotational resistance of the rolling bearing unit with seal by reducing the sliding resistance of the sliding contact portion with respect to the seal lip 22a.
The configuration and operation other than the point that the inclined portion 34 is provided are the same as those of the first example shown in FIG. 1 described above. Note that, as in this example, the slinger 16a provided with the inclined portion 34 can be combined with the above-described structures of the second to sixth examples shown in FIGS.
[0040]
Next, FIG. 8 shows an eighth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 3. In the case of the present example, the combination seal ring is configured by combining the core metals 36a and 36b to which the seal materials 35a and 35b are respectively attached. The tips of one or two sealing lips 37a, 37b, 37c provided on each of the sealing materials 35a, 35b are slidably contacted with a part of the mating cores 36a, 36b. In the case of this example, the main sealing portions 38a, 38b, 38c and the sub-sealing portions 39a, 39b, 39c are provided on these seal lips 37a, 37b, 37c, respectively. The functions of the main seal portions 38a, 38b, 38c and the sub seal portions 39a, 39b, 39c are the same as in the above-described respective examples. In this example having such a structure, the sealing materials 35a and 35b need to be attached to the respective cores 36a and 36b by vulcanization molding. Can be maintained over time.
[0041]
Next, FIG. 9 shows a ninth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 2. In the case of this example, the seal lip 37c closest to the inner diameter (see FIG. 8) is omitted from the structure of the above-described eighth example, and the remaining seal lips 37a and 37b are brought into sliding contact with the slinger 40. In the case of this example, the sealing performance is slightly inferior to that of the eighth example by omitting the seal lip 37c, but the cost and the sliding resistance can be reduced. Other configurations and operations are the same as those of the eighth example.
[0042]
Next, FIG. 10 shows a tenth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 3. Also in the case of this example, similarly to the case of the above-described eighth example, the combined seal ring is configured by combining the core metals 36a and 36b with the seal members 35a and 35b attached thereto, respectively. In particular, in the case of the present example, an inclined portion 41 is formed in the inner diameter side half of the outer diameter cored bar 36b so as to be inclined toward the circular portion of the other cored bar 36a toward the inner peripheral edge. ing. The inclined portion 41 is, like the inclined portion 34 of the seventh example shown in FIG. 7 described above, the center of the swing displacement between the outer ring 1 and the hub 2 constituting the rolling bearing unit to which the seal ring 14a is assembled (see FIG. 7). 20) is partially spherical with a radius R having the center as the center.
[0043]
In the case of the present example, the tip of the middle seal lip 37b among the three seal lips 37a, 37b, 37c is slid over the entire circumference on the inner surface (outer peripheral surface) of such an inclined portion 41. In contact. Therefore, the interference with respect to the seal lip 37b does not change even when the center axis of the outer ring 1 and the center axis of the hub 2 are not coincident due to a moment load applied during running of the vehicle. Accordingly, the intermediate seal lip 37 compensates for a decrease in sealing performance due to a change in the interference of the other two seal lips 37a and 37c, thereby ensuring the sealing performance of the entire seal ring 14a. Therefore, it is not necessary to excessively set the interference of the seal lips 37a, 37b, and 37c in consideration of the deviation between the center axes, and the sliding resistance of the seal ring 14a can be reduced. The inclined portion 41 may have a partial cone shape with a straight line that is in contact with the arc having the radius R as a generating line. Other configurations and operations are the same as those of the above-described eighth example shown in FIG.
[0044]
Next, FIG. 11 shows an eleventh embodiment of the present invention corresponding to the first and second aspects. In the case of this example, the seal lip 37c closest to the inner diameter (see FIG. 10) is omitted from the structure of the above-described tenth example, and the remaining seal lips 37a and 37b are brought into sliding contact with the slinger 40a. An inclined portion 41 similar to that of the above-described tenth example is formed in a half portion near the inner diameter of the slinger 40a. In the case of this example, the sealing performance is slightly inferior to that of the tenth example by omitting the seal lip 37c, but cost and sliding resistance can be reduced. Other configurations and operations are the same as those in the case of the tenth example.
[0045]
Next, FIG. 12 shows a twelfth example of the embodiment of the present invention corresponding to claim 1. The structure of this embodiment is formed by combining a pair of seal rings 42 and 43. One (left side of FIG. 12) of these two seal rings 42, 43 is a seal lip provided on the inner peripheral edge portion with the outer peripheral edge locked on the inner peripheral surface of the outer diameter side member. 44 is brought into sliding contact with the outer peripheral surface of the inner diameter side member. On the other hand, the seal ring 43 on the other side (right side in FIG. 12) has a seal lip 45 provided on the outer peripheral edge portion with the inner peripheral edge locked on the inner peripheral surface of the inner diameter side member. To the inner peripheral surface of Further, the leading edge of the seal lip 46 extending from the side surface of the one seal ring 42 toward the other seal ring 43 is attached to the side surface of the metal core 47 constituting the other seal ring 43 over the entire circumference. It is in sliding contact over. In the case of this example having such a basic configuration, a main seal portion 48 and a sub-seal portion 49 are provided at the end of a seal lip 46 that comes into sliding contact with the core bar 47. In the case of this embodiment as well, the sealing performance of the sliding contact portion with respect to the seal lip 46 can be sufficiently ensured for a long period of time.
[0046]
Next, FIG. 13 shows a thirteenth embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 3, 5, and 6. While the first to twelfth examples described above all show the case where the present invention is applied to the seal ring that closes the inner end opening of the internal space 13 in which the rolling elements 3 are installed, the present invention In the case of an example, the present invention is applied to a seal ring 14b that closes an opening at the outer end (left end in FIG. 13) of the internal space 13. For this reason, in the case of the present example, of the three seal lips 27a, 28a, 29 provided on the seal member 26 constituting the seal ring 14b, except for the seal lip 29 closest to the internal space 13, the remaining The two seal lips 27a and 28a are provided with main seal portions 50a and 50b and sub seal portions 51a and 51b, respectively.
[0047]
In the new state of the seal ring 14b, the leading edges of the main seal lips 50a, 50b of the main seal portions 50a, 50b and the sub seal portions 51a, 51b are respectively formed on the surface of the hub body 4 over the entire circumference. To slide over. In this state, the leading edge of each of the sub-seal lips 51a and 51b faces the surface of the hub body 4 via a minute gap. On the other hand, when the abrasion progresses at the sliding portions related to the main seal lips 50a, 50b, the sub seal portions 51a, 51b slide on the surface of the hub body 4. Note that, in the case of the present example as well, the number of sub-seal portions provided on the seal lips 27a and 28a may be plural. Further, a sub-seal portion may be provided also at the seal lip 29 near the internal space 13, or a sub-seal portion may be provided only at the outermost seal lip 27a or only at the intermediate seal lip 28a. .
[0048]
Next, FIG. 14 shows a fourteenth embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 5, 6, 7, and 8. In the case of the present example, the intermediate seal lip 28a (see FIG. 13) is omitted from the thirteenth example, and a labyrinth is provided between the outer ring 1 and the hub body 4 in a portion closer to the outer space than the seal ring 14b. A seal 52 is provided. In the case of the present example, in order to provide the labyrinth seal 52, an eave portion 53 is formed on the entire inner surface of the mounting flange 9 formed on the outer peripheral surface of the hub main body 4 over the entire circumference. The inner peripheral surface of the eave portion 53 and the outer peripheral surface of the outer end portion of the outer ring 1 are closely opposed to each other, and the gap between these two peripheral surfaces is the labyrinth seal 52.
[0049]
Further, in the case of the present example, the inner peripheral surface of the eave portion 53 and the outer peripheral surface of the end of the outer ring 1 are formed into a partial spherical curved surface or a partial conical curved surface in contact with the partial spherical curved surface. And a partial spherical curved surface having a radius of curvature of R or a partial conical curved surface in contact with the partial spherical curved surface, with the center of oscillation of the hub body 4 as the center. With this configuration, the gap thickness t of the labyrinth seal 52 is sufficiently reduced. That is, even when the center axis of the outer ring 1 and the center axis of the hub body 4 are not coincident due to a moment load applied during traveling of the vehicle, the inner peripheral surface of the eaves 53 and the outer peripheral surface of the end of the outer ring 1 The gap thickness t of the labyrinth seal 52, which is the distance of the labyrinth seal 52, does not change, so that the gap thickness t can be made sufficiently small, and the sealing performance of the labyrinth seal 52 is improved. In the case of this example, based on the existence of such a labyrinth seal 52, even if the seal lip 28a in the middle of the seal ring 14b is omitted for the purpose of cost reduction and reduction of sliding resistance, the required sealing performance is obtained. We are trying to secure enough. However, if the intermediate seal lip 28a is provided (the labyrinth seal 52 of FIG. 14 is provided in the structure of FIG. 13), better sealing performance can be maintained for a longer period of time.
[0050]
In each of the above-described examples, the number of sub-seal portions provided on each seal lip is at most one or two. However, the number of sub-seal portions provided on one seal lip may be three or more. If the number of the sub-sealing portions is increased, the sealing performance of the sealing lip can be further improved. In short, the number of the sub-sealing portions is determined in consideration of the space inside the seal ring and the required sealing performance. In addition, the number of sub-seal portions provided for each of the seal lips may be determined in consideration of the space inside the seal ring and the required sealing performance, and is not limited to the illustrated embodiment. Not something.
[0051]
The direction of the seal lip located closest to the inner space 13 (for example, the seal lip 24 in FIG. 1) is not particularly limited. However, for example, as shown in FIG. 1, if the grease is inclined in a direction away from the internal space 13 toward the distal end edge, the grease existing in the internal space 13 may be in contact with the distal end edge of another seal lip and the mating surface. , It is easy to be supplied in small amounts to the sliding contact part of. For this reason, the friction of each sliding contact portion is reduced, and the wear resistance and low torque property of each seal lip are improved. Further, by setting the interference of the seal lip (grease slip) which is present at the innermost space 13 side almost to zero, and reducing the contact pressure between the leading edge of the seal lip and the mating surface, it becomes necessary. It is also possible to effectively reduce the sealing torque while maintaining the sealing performance. Further, from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention, the type of the rubber material used for the sealing material is not limited. For example, a conductive rubber material may be used from the viewpoint of alleviating the discharge at the rolling bearing unit with a seal ring and preventing radio noise.
[0052]
Also, the basic structure of the rolling bearing unit with a seal ring is not limited to the inner ring rotation structure as shown in FIG. 20, but can be applied to the outer ring rotation structure. Alternatively, the present invention is not limited to the so-called third-generation hub unit in which the inner raceway 7 is formed directly on the hub body 4 as shown in FIG. 20, but also the so-called first-generation hub unit as shown in FIG. 18 can also be applied to the second generation hub unit. Further, the present invention is not limited to a structure using balls as rolling elements, but can be applied to a hub unit using tapered rollers as rolling elements as shown in FIG. Of course, the present invention is also applicable to a structure in which the rolling elements are changed from balls to tapered rollers in the first and third generation hub units. Furthermore, even in rolling bearing units with seals other than for vehicles, for example, in applications where there is a concern that the sealing performance may be degraded due to abrasive wear, such as in a muddy salt water environment, such as a rotating support portion of a railway vehicle or a construction machine. If the present invention is applied, the operation and effect as described above can be obtained.
[0053]
【The invention's effect】
The seal ring and the rolling bearing unit with the seal ring of the present invention are configured and operated as described above, and can prevent the deterioration of the seal performance due to the wear generated at the sliding contact portion between the tip of the seal lip and the mating surface. . For this reason, the initial tightening margin of the seal lip does not need to be excessive, and, for example, when applied to a rolling bearing unit with a seal ring for supporting a wheel of a vehicle, the fuel consumption and acceleration performance of the vehicle are mainly adjusted. The running performance can be improved, and the durability of the rolling bearing unit with the seal ring can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show a first example of an embodiment of the present invention, in which FIG. 21A is a cross-sectional view similar to FIG. 21, showing a new state, and FIG.
FIG. 2 is a sectional view similar to FIG. 1, showing the second example;
FIG. 3 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the third example.
FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the fourth example.
FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the fifth example.
FIG. 6 is a sectional view, similar to FIG. 1A, showing the sixth example.
FIG. 7 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the seventh example;
FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the eighth example.
FIG. 9 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the ninth example;
FIG. 10 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the tenth example;
FIG. 11 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the eleventh example;
FIG. 12 is a sectional view similar to FIG. 1A, showing the twelfth example;
FIG. 13 is a sectional view similar to FIG. 22, showing a thirteenth example;
FIG. 14 is a sectional view similar to FIG. 22, showing a fourteenth example;
FIG. 15 is a sectional view showing a second example of a rolling bearing unit with a seal ring to which the present invention is applied.
FIG. 16 is a sectional view showing the third example.
FIG. 17 is a sectional view showing the fourth example.
FIG. 18 is a sectional view showing the fifth example.
FIG. 19 is a sectional view showing the sixth example.
FIG. 20 is a sectional view showing the first example.
FIG. 21 is a partially enlarged cross-sectional view of a seal ring assembled to a part A in FIG. 20;
FIG. 22 is a partially enlarged cross-sectional view of the seal ring assembled to the part B.
[Explanation of symbols]
1 outer ring
2 hub
3 rolling elements
4 Hub body
5 Inner ring element
6 Outer ring track
7 Inner ring track
8 Knuckles
9 Mounting flange
10 spline holes
11 Constant velocity joint
12 Spline shaft
13 Interior space
14a, 14b Seal ring
15 core metal
16, 16a Slinger
17 Sealing material
18 Outer diameter side cylindrical part
19 Outer ring part
20 Inner diameter side cylindrical part
21 Inner ring part
22, 22a, 22b Seal lip
23, 23a, 23b Seal lip
24 Seal lip
25 core
26 Sealing material
27, 27a Seal lip
28, 28a Seal lip
29 seal lip
30 Main seal
31, 31a Secondary seal part
32 Main seal
33 Secondary seal part
34 Inclined part
35a, 35b Sealing material
36a, 36b Core
37a, 37b, 37c Seal lip
38a, 38b, 38c Main seal part
39a, 39b, 39c Secondary seal part
40, 40a Slinger
41 Inclined part
42 Seal ring
43 Seal ring
44 Seal lip
45 seal lip
46 Seal lip
47 core
48 Main seal
49 Secondary seal part
50a, 50b Main seal part
51a, 51b Secondary seal part
52 Labyrinth seal
53 Eaves

Claims

弾性材により全体を円環状に造られて、先端縁を相手面に全周に亙り摺接させるシールリップを備えたシールリングに於いて、このシールリップは、その先端縁部に設けられて相手面と全周に亙って摺接する主シール部に加えて、この主シール部よりも上記シールリップの基端寄り部分に設けられて、少なくとも未使用状態で上記相手面に対し近接対向する副シール部を備えたものである事を特徴とするシールリング。In a seal ring having a seal lip made entirely of an elastic material and having a leading edge slidably in contact with the mating surface over the entire circumference, the seal lip is provided at the leading edge portion to form a mating ring. In addition to the main seal portion which is in sliding contact with the surface over the entire circumference, a sub seal which is provided closer to the base end of the seal lip than this main seal portion and which is at least unused and closely opposes the mating surface. A seal ring characterized by having a seal portion.

シールリングが複数のシールリップを備えたものであり、主シール部及び副シール部を設けたシールリップが、最も外部空間寄りに設けられたシールリップである、請求項１に記載したシールリング。The seal ring according to claim 1, wherein the seal ring includes a plurality of seal lips, and the seal lip provided with the main seal portion and the sub seal portion is a seal lip provided closest to the outer space.

シールリングが３本以上のシールリップを備えたものであり、主シール部及び副シール部を備えたシールリップが、最も外部空間寄りに設けられたシールリップ及び中間に設けられたシールリップである、請求項１に記載したシールリング。The seal ring is provided with three or more seal lips, and the seal lip provided with the main seal portion and the sub seal portion is a seal lip provided closest to the outer space and a seal lip provided in the middle. The seal ring according to claim 1.

副シール部が、１本のシールリップに関して、複数設けられている、請求項１〜３の何れかに記載したシールリング。The seal ring according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of auxiliary seal portions are provided for one seal lip.

内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備えたシールリング付転がり軸受ユニットに於いて、このシールリングが、請求項１〜４の何れかに記載したシールリングである事を特徴とするシールリング付転がり軸受ユニット。An outer ring having an outer raceway on an inner peripheral surface, an inner racer having an inner raceway on an outer peripheral surface, a plurality of rolling elements rotatably provided between the outer raceway and the inner raceway, and an inner periphery of the outer raceway In a rolling bearing unit with a seal ring provided with a seal ring for closing an end opening of a space existing between the surface and the outer peripheral surface of the inner ring, the seal ring is any one of claims 1 to 4. A rolling bearing unit with a seal ring, which is the seal ring described above.

外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪で使用時に回転する軌道輪が、使用時に車輪を結合固定するハブであり、上記外輪と内輪とのうちの他方の軌道輪で使用時にも回転しない軌道輪が、懸架装置に支持される静止輪である、請求項５に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。A raceway ring that rotates during use with one of the outer ring and the inner ring is a hub that couples and fixes the wheels during use, and a raceway that does not rotate during use with the other of the outer ring and the inner ring. The rolling bearing unit with a seal ring according to claim 5, wherein the wheel is a stationary wheel supported by a suspension device.

外輪とハブとの間でシールリングよりも外部空間寄り部分にラビリンスシールを設けた、請求項６に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。7. The rolling bearing unit with a seal ring according to claim 6, wherein a labyrinth seal is provided between the outer ring and the hub at a portion closer to the outer space than the seal ring.

ラビリンスシールが、ハブを構成するハブ本体の外周面に設けた取付フランジの側面に形成された庇部の内周面と外輪の端部外周面との間に存在する隙間であり、これら庇部の内周面と外輪の端部外周面とが、この外輪に対する上記ハブ本体の揺動中心をその中心とする部分球状曲面又はこの部分球状凸面に接する部分円すい状曲面である、請求項７に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。The labyrinth seal is a gap that exists between the inner peripheral surface of the eave portion formed on the side surface of the mounting flange provided on the outer peripheral surface of the hub body constituting the hub and the outer peripheral surface of the end of the outer ring. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface at the end of the outer ring are a partial spherical curved surface centered on the swing center of the hub body with respect to the outer ring or a partial conical curved surface in contact with the partial spherical convex surface. Rolling bearing unit with seal ring described.