JP2006349009A - シールリング及びシールリング付転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 外側シールリップ２２ａの締め代が大きく変化したり、摺接部が摩耗した場合でも、密封性能を低下させる事なく、低トルク化と耐久性の向上とを図る。
【解決手段】 外側シールリップ２２ａの自由状態での全体形状を、基端部から先端部に向かう程拡径した形状とする。この外側シールリップ２２ａの厚さを、全長に亙りほぼ一定とする。この外側シールリップ２２ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｐを設ける。この断面形状の内周面に対応する部分の接線ｔ₁ 、ｔ₂ の中心軸に対する傾斜角度を、この屈曲点Ｐよりも先端側で基端側よりも小さくする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば車両（自動車）の車輪を懸架装置に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニット等、各種機械装置の回転支持部に組み込む転がり軸受の開口端部を塞ぐ為のシールリング、及び、この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浸入を防止すると共に、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の向上を図る事も目的とするものである。

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１７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。

上記シールリング付転がり軸受ユニットは、外輪相当部材である外輪１と、内輪相当部材であるハブ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、図１７に示す構造は、駆動輪を支持する為の構造であるので、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。

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。

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車両の幅方向中寄りとなる側、即ち、図１７では右側を言う。これに対して、車両の幅方向外寄りとなる側、即ち、図１７では左側を外と言う。本明細書全体で同じ。）の開口部を塞ぐシールリング１４ａは、図１８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とを備えた、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。

又、上記スリンガ１６は、上記内輪素子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字形で全体を円環状としている。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本の外側、中間、内側シールリップ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、軸方向シールリップに対応する外側シールリップ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本の径方向シールリップに対応する、中間、内側シールリップ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。

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１９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本の外側、中間、内側シールリップ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、最も外径側に、軸方向外方に突出する状態で設けられた、軸方向シールリップに対応する外側シールリップ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本の中間、内側シールリップ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。上記内側シールリップ２９は、径方向シールリップに対応するものである。

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、上述した従来構造の場合には、上記各シールリング１４ａ、１４ｂを構成する３本ずつのシールリップ２２〜２４、２７〜２９のうち、それぞれ最も外径側で、最も外部空間側に位置して上記泥水等の異物に曝らされる外側シールリップ２２、２７を従来は、それぞれの基端部から先端部に亙ってほぼ均一の厚さとしていた。

上述の様なシールリング１４ａ、１４ｂによるシール性を良好にする為には、これら各シールリング１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２７〜２９の先端縁と相手面との摺接状態が適正である事が必要である。これに対して、上記各シールリング１４ａ、１４ｂを構成する各シールリップ２２〜２４、２７〜２９のうち、それぞれ最も外径側に存在する外側シールリップ２２、２７と相手面との摺接状態は、組み付け誤差や車両の走行時に於ける各部の弾性変形により不適正になり易い。

この点に就いて、内部空間１３の内端開口側を塞ぐシールリング１４ａを例にして説明すると、芯金１５とスリンガ１６との軸方向位置のずれにより、上記外側シールリップ２２の先端縁とこのスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との摺接状態が不良になる可能性がある。即ち、上記シールリング１４ａを上記内部空間１３の内端開口部に組み込む際には、上記芯金１５と上記スリンガ１６との軸方向相対位置が、組み付け誤差により或る程度ずれる可能性がある。この場合には、上記芯金１５の外側円輪部１９と上記スリンガ１６の内側円輪部２１との距離が設計値からずれる。例えば、この距離が設計値よりも小さくなった場合には、上記外側シールリップ２２の締め代（弾性変形量）が大きくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触力が高くなる。この結果、この摺接部での摺動抵抗（シールトルク）が増大する他、上記外側シールリップ２２が摩耗したり、へたり易くなって、上記シールリング１４ａの耐久性確保が難しくなる。更に、上記外側シールリップ２２の変形が大きくなり過ぎると、先端よりも少し内径側（基端側）に位置する部分が上記内側円輪部２１の外側面に接触して先端が浮き上がり、その接触部から泥水等の異物が内部空間１３に浸入して、耐久性の確保が更に難しくなる。

反対に、前記距離が設計値よりも大きくなった場合には、上記外側シールリップ２２の縮め代が小さくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触力が低くなる。この結果、上記外側シールリップ２２によるシール性能が低下し、上記内部空間１３内への異物侵入防止を有効に図りにくくなる。

又、外側シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との摺接状態が不適正となるのは、車両の走行時に於ける各部の弾性変形によっても生じる。即ち、車両の旋回時に車輪を構成するタイヤの接地面から取付フランジ９を介してハブ２に加わるモーメントに基づく転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形により、上記外側シールリップ２２、２７の先端縁と相手面との摺接状態が円周方向に関して不均一になり、やはり外側シールリップ２２、２７の耐久性低下やシール性能の低下と言った問題を生じる。この点に就いて、上記内部空間１３の内端開口側のシールリング１４ａを例にして、図２０〜２１により説明する。

図２０に矢印で示す様に、旋回走行に伴うモーメントＭが上記ハブ２に、図２０の時計方向に加わった場合に就いて説明する。この場合、各部の弾性変形により上記ハブ２の中心軸が、中立状態を表すα位置からβ位置にまで、角度θ分だけ変位する。この結果、上記ハブ２を構成する内輪素子５の内端部に外観固定したスリンガ１６の内側円輪部２１も、ほぼ上記角度θ分傾斜する。図２０に示した状態の場合には、同図の上側部分で、図２１（Ａ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５から離れる方向に変位する。この結果、上記上側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が低下する。一方、上記図２０の下側部分では、図２１（Ｂ）に示す様に上記内側円輪部２１が、芯金１５に近づく方向に変位する。この結果、上記下側部分では、上記外側シールリップ２２の締め代が増大する。一方、上記内部空間１３の外端開口部を塞ぐシールリング１４ｂに関しては、上記内端側のシールリング１４ａとは逆の動きをする。何れにしても、これらシールリング１４ａ、１４ｂのうちで上記外側シールリップ２２、２７の締め代が低下した部分では、これら各外側シールリップ２２、２７による異物侵入防止作用が損なわれる。

この為に従来は、上記モーメントＭに基づいて上記ハブ２の中心軸が傾斜し、上記外側シールリップ２２、２７の締め代が部分的に低下した場合でも、当該部分のシール性を確保できる様に、上記各外側シールリップ２２、２７の締め代を設定していた。具体的には、上記中心軸が傾斜していない状態でのこれら各外側シールリップ２２、２７の締め代を大きめに設定して、上記中心軸が傾斜しても、これら各外側シールリップ２２、２７に関する締め代を、全周に亙ってシール性確保を図れる分残る様にしていた。ところが、この様に締め代を大きめに設定した場合には、その代償として、上記各外側シールリップ２２、２７に関する摺動抵抗が増大する他、これら各外側シールリップ２２、２７が摩耗したり、へたり易くなる。摺動抵抗の増大は、上記ハブ２の回転抵抗の増大に結び付き、燃費性能や加速性能を中心とする走行性能の悪化に結び付く為、好ましくない。又、摩耗したりへたり易くなる事は、転がり軸受の耐久性低下に結び付く為、やはり好ましくない。

この様な事情に鑑みて、特許文献１、２には、軸方向シールリップに対応する、外側シールリップの締め代の変化が摺接部の圧力変化に結び付きにくくすべく、この外側シールリップの基端部に、肉厚が小さくなった括れ部を設ける構造が記載されている。この様な構造によれば組み付け誤差や旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因する外側シールリップの締め代の変化に対して、当該外側シールリップの先端縁と相手面との接触圧力の変化が鈍感になる。言い換えれば、上記締め代が変化した場合でも、この接触圧力はあまり変化しない。この為、締め代を大きめに設定した場合でも、外側シールリップの摺動抵抗を抑えられる他、この外側シールリップの摩耗も抑える事ができる。

これに対して、近年は、燃費性能や加速性能を重視する傾向にあり、シールリングに求められる条件も厳しくなってきている。この為、長期の密封性能（耐久性能）を確保する為に締め代を大きくした場合でも、シールリップの摺動抵抗をより小さく抑える事が求められている。ところが、上述した特許文献１、２に記載された構造の場合には、外側シールリップの基端部の肉厚を小さくする事のみを考慮して、この外側シールリップの先端寄りの部分等、他の部分の形状を考慮していなかった。この為、外側シールリップの締め代が大きくなったり、この締め代の変化が大きくなった場合に、この外側シールリップの先端縁と相手面との接触面積の変化、及び、この外側シールリップの相手面に対する接触位置の変化、及び、当該接触部の圧力分布の変化を十分に抑える事ができない可能性がある。

これに就いて、上記締め代が大きくなった場合のシール接触部の変化を、図１８のＥ部拡大相当図である、図２２〜２３を用いて説明する。これら図２２〜２３に示す様に、外側シールリップ２２とスリンガ１６との締め代が大きくなった場合には、この外側シールリップ２２の弾性変形量が大きくなり、この外側シールリップ２２の先端縁と内側円輪部２１の外側面との接触面積が増加する。この場合には、摺動抵抗が増大し、トルクが増大する原因となる。又、上記外側シールリップ２２の先端縁Ｐよりも内径側（基端側）に外れた部分が上記外側面に強く接触し易くなり、著しい場合には、図２３に誇張して示す様に、上記外側シールリップ２２の先端縁Ｐが上記外側面から離れる、所謂浮き上がり状態が生じる可能性がある。この浮き上がり状態が生じた場合には、外側シールリップ２２の先端Ｐに面圧のピークが作用しなくなり、この先端Ｐと内側円輪部２１の外側面との間部分を通じて異物が侵入し易くなってしまう。

前記特許文献１、２に記載された構造の場合には、外側シールリップの基端部の肉厚を小さくする事のみを考慮していた為、この外側シールリップの締め代が大きくなった場合でも、相手面との接触圧力を或る程度は抑える事ができるが、先端部の弾性変形を十分に抑える事ができるとは言えない。この為、上述の図２２〜２３に示した場合と同様に、外側シールリップの先端部の形状が変化して、この外側シールリップの先端縁と相手面との接触面積が大きくなったり、この外側シールリップの相手面に対する接触位置が変化したり、当該接触部の圧力分布が大きく変化する可能性がある。又、特許文献１、２に記載された構造の場合、上記相手面が摩耗する事を考慮していない為、外側シールリップによる密封性の向上と、この外側シールリップの摩擦抵抗の低減及び耐久性の向上と言った、相反する２つの性能を高度に両立させる事に対して、未だ改良の余地がある。

又、この様な外側シールリップ２２、２７で生じる不都合は、径方向シールリップに対応する、中間、内側シールリップ２３、２４（図１８）、内側シールリップ２９（図１９）の場合も同様に生じる。即ち、これら各シールリップ２３、２４、２９の先端縁は、径方向に存在する相手面である、スリンガ１６の内径側円筒部２０の外周面又はハブ４の中間部外周面に摺接する。この為、組立誤差等により上記各シールリップ２３、２４、２９の締め代の変化が大きくなっり、当該摺接部が摩耗した場合には、これら各シールリップ２３、２４、２９の先端縁が相手面に対し浮き上がる可能性がある。この場合には密封性能が低下する原因となる。又、上記締め代が大きくなった場合には、各シールリップ２３、２４、２９の先端縁と相手面との接触面積が大きくなったり、これら各シールリップ２３、２４、２９の相手面に対する接触位置が変化したり、当該接触部の圧力分布が大きく変化する可能性がある。この為、上記各シールリップ２３、２４、２９による密封性の向上と、これら各シールリップ２３、２４、２９の摩擦抵抗の低減及び耐久性の向上と言った、相反する２つの性能を高度に両立させる事に対して、未だ改良の余地がある。

実開平５−７３３６４号公報 実開平５−７３３６５号公報

本発明は、この様な事情に鑑みて、組立誤差等により締め代の変化が大きくなった場合でもシールリップの先端縁の相手面に対する浮き上がりを防止し、このシールリップ及び相手面が摩耗した場合でも密封性能を低下させる事なく、低トルク化と耐久性の向上とを図ると言った、相反する２つの性能を高度に両立させるべく発明したものである。
即ち、本発明は、シールリップの先端縁と相手面との摺接部の接触力の大きさを、組み付け誤差やモーメント荷重に基づくハブの中心軸の傾斜等による締め代の変化に影響されにくくでき、更に、この締め代が大きくなったり、上記摺接部が摩耗した場合でも、シールリップの先端縁の浮き上がりを防止して密封性を十分に確保できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のシールリングは、何れも前述した従来から知られているシールリングと同様に、互いに相対回転する内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシールリップを備える。

特に、請求項１に記載したシールリングに於いては、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な芯金と、この芯金に結合固定されて、使用時にその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軸方向シールリップを有するゴム状弾性体とを備える。又、この軸方向シールリップは、自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程拡径しており、且つ、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、且つ、自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも小さくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が径方向外側に凹状に湾曲する曲線となっている。

又、請求項２に記載したシールリングに於いては、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な芯金と、この芯金に結合固定されて、使用時にその先端縁を径方向に存在する相手面に全周に亙り摺接させる径方向シールリップを有するゴム状弾性体とを備える。又、この径方向シールリップは、自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程縮径しており、且つ、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、且つ、自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも大きくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が軸方向に関して先端側に向かう方向に凹状に湾曲する曲線となっている。

又、請求項３に記載した本発明のシールリング付転がり軸受ユニットは、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、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の転動体と、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材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、本発明の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、上述の請求項１又は請求項２に記載したシールリングである。

本発明のシールリングのうち、請求項１に記載したシールリングは、軸方向シールリップの自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程拡径しており、且つ、この軸方向シールリップの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも小さくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が径方向外側に凹状に湾曲する曲線となっている。又、請求項２に記載したシールリングは、径方向シールリップの自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程縮径しており、且つ、この径方向シールリップの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも大きくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が軸方向に関して先端側に向かう方向に凹状に湾曲する曲線となっている。この為、シールリップの締め代が大きくなった場合でも、このシールリップの先端縁と相手面との接触面積を十分に小さくできる。即ち、上記締め代の変化が大きくなった場合でも、この締め代の変化が上記接触面積の変化に及ぼす影響を小さく抑えると共に、当該接触部の圧力分布の変化を小さく抑える事ができる。この為、締め代が大きくなったり、摺接部が摩耗した場合でも、上記シールリップの先端縁の浮き上がりを防止して、密封性の向上を図れる。又、締め代が大きくなった場合でも、上記接触面積を小さく抑える事ができ、低トルク化と耐久性の向上とを図れる。

又、本発明の場合には、軸方向シールリップ又は径方向シールリップが、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増している為、このシールリップの変形を、基端部等、先端部以外の部分に或る程度集中させて、このシールリップの締め代の変化がこのシールリップの先端縁と相手面との摺接部の接触力に与える影響をより小さくできる。特に、シールリップの厚さを、基端部から先端部に向かう程漸増させた場合には、このシールリップの変形を基端部に、より集中させる事ができ、上記締め代の変化が上記摺接部の接触力に与える影響をより小さくできる。この為、締め代の変化に拘らず、上記シールリップの先端部の接触形状及び接触荷重が、大きく変化する事をより有効に防止できる。更に、このシールリップが、先端部以外の部分で変形し易くなる為、先端部の内周面の一部に過大な引張り応力が集中する事がなくなる。この為、シールリップのへたり（永久変形）を最小限に抑える事ができる。従って、このへたりによる接触荷重の低下を最小限に抑える事ができ、上記シールリップの先端縁と相手面との初期の接触圧力をより小さくする事ができる。

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、上述の様に構成し作用する為、異物の侵入防止に対して重要な、軸方向シールリップ等、シールリップの先端縁と相手面との摺接部の接触力を、組み付け誤差や運転時に於ける各部の変位に関わらず適正にできる。又、相手面の変位に対するシールリップの先端縁の追従性を良好にできる。そして、このシールリップの摩擦低減及びトルク低減と、密封性能の向上とを高度に両立できる。この為、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本発明を適用した場合に、燃費性能や加速性能を中心とする上記車両の走行性能の向上を図れると共に、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。

本発明のシールリング付転がり軸受ユニットを実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、シールリングを請求項１に記載したシールリングとすると共に、このシールリングを、複数本のシールリップを備えたものとし、軸方向シールリップを、これら複数本のシールリップのうちの最も外径側に位置する外側シールリップとする。

又、より好ましくは、請求項５に記載した様に、軸方向シールリップ又は径方向シールリップを、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、この先端部近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在するものとする。
このより好ましい構成の場合、軸方向シールリップ又は径方向シールリップを、基端部近傍に設けた最小肉厚部から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部に向けて厚さが漸増する先太形状としている。この為、上記シールリップの締め代が大きく変化した場合でも、このシールリップの先端部の接触形状及び接触状態が大きく変化するのをより有効に防止できる。又、このシールリップの相手面と摺接する先端縁の近傍に最大肉厚部を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、上記シールリップの先端寄り部分が大きく変形する事がない。この結果、より高い密封性能を有する長寿命なシールリング付転がり軸受ユニットを得られる。

又、より好ましくは、上述の請求項５に記載した構成で、軸方向シールリップの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状を軸方向シールリップの内周面で基端部から外れた部分と連続させる。

更に、より好ましくは、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の軌道輪相当部材を、使用時に車輪を結合国定するハブとし、これら外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの、使用時にも回転しない他方の軌道輪相当部材を、懸架装置に支持される静止論とする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１〜３は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例のシールリング１４ａは、互いに相対回転自在とした２個の部材である、外輪相当部材である外輪１と、内輪相当部材であるハブ２との間に装着して、これら外輪１及びハブ２の内部を外部と遮断する為に、この外輪１の内端部に内嵌固定自在な芯金１５と、この芯金１５に結合したゴム状弾性体である、シール材１７ａとを備える。又、このシール材１７ａは、複数本（図示の例の場合には３本）の外側、中間、内側シールリップ２２ａ、２３、２４を備える。そして、これら各シールリップ２２ａ、２３、２４の先端縁を、上記ハブ２を構成する内輪素子５の内端部外周面に外嵌固定自在な金属製のスリンガ１６に摺接させている。尚、本実施例の特徴は、複数の転動体３、３（図１８、２１参照）を設けた内部空間１３の内端開口部を塞ぐシールリング１４ａの、複数本のシールリップ２２ａ、２３、２４のうち、最も外径側に位置し、サイドリップと呼ばれ、軸方向シールリップに相当する、外側シールリップ２２ａの形状を工夫する事により、この外側シールリップ２２ａによる密封性能の向上と、この外側シールリップ２２ａの耐久性の向上及びシールトルクの低減とを図る点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１７〜１９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、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合には、上記外側シールリップ２２ａの先端縁を、側方に存在するスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面に全周に亙り摺接させている。又、上記外側シールリップ２２ａの厚さを、全長に亙りほぼ一定とすると共に、この外側シールリップ２２ａの自由状態での全体形状を、基端部から先端部に向かう程拡径させている。更に、図２、図３（ａ）に示す様に、上記外側シールリップ２２ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する（この仮想平面で切断した場合の）断面形状の、内周面に対応する部分の先端寄り中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｐを設けている。そして、上記断面形状の内周面に対応する部分の、屈曲点Ｐの両側に存在する２直線の接線ｔ₁ 、ｔ₂ を、この屈曲点Ｐで交わらせている。又、これら接線ｔ₁ 、ｔ₂ の中心軸に対する傾斜角度α₁ 、α₂ に関して、上記屈曲点Ｐよりも先端側の接線に関する角度α₂ を、この屈曲点Ｐよりも基端側の接線に関する角度α₁ よりも小さくしている（α₂ ＜α₁ ）。言い換えれば、上記外側シールリップ２２ａの内周面が先端に向かう程拡径する程度を、屈曲点Ｐよりも先端側で、この屈曲点Ｐよりも基端側よりも小さくしている。

そして、上記外側シールリップ２２ａを前記スリンガ１６の内側円輪部２１の外側面に、締め代ｄ｛図３（ｂ）｝を持たせて接触させている。尚、この締め代ｄは、自由状態での外側シールリップ２２ａの軸方向の全長をＬ₂ （図２）とし、組み付け状態での外側シールリップ２２ａの軸方向の全長をＬ₃ （図１）とした場合に、Ｌ₂ −Ｌ₃ で表される大きさである。

上述の様に構成する本実施例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、外側シールリップ２２ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｐを設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線ｔ₁ 、ｔ₂ の中心軸に対する傾斜角度α₁ 、α₂ を、上記屈曲点Ｐよりも先端側で基端側よりも小さくしている（α₂ ＜α₁ ）。この為、シールリング１４ａとスリンガ１６ａの内側円輪部２１の外側面との締め代ｄが大きくなっても、上記外側シールリップ２２ａの先端縁とこの外側面との接触角度β｛図３（ｂ）｝と、軸方向に関する上記屈曲点Ｐと当該接触位置Ｑとの距離Ｌ₁ ｛図１、３（ｂ）｝との大きさを十分に確保できる。言い換えれば、上記外側シールリップ２２ａの先端縁を上記内側円輪部２１の外側面に極く狭い面積で接触させ、この外側シールリップ２２ａの先端縁近傍に存在する内周面（接線ｔ₂ に対応する内周面）の、先端縁以外の部分を、上記内側円輪部２１の外側面から十分に離隔させる事ができる。

即ち、図３（ａ）に示す様な状態から、上記シールリップ２２ａの先端縁に上記内側円輪部２１の外側面を、図３（ａ）に矢印イで示す軸方向に押し付けた場合を考える。この場合、上記外側シールリップ２２ａは全体的に変形するが、上記屈曲点Ｐよりも先端側の接線ｔ₂ に関する傾斜角度α₂ は小さい為、図３（ｂ）に示す様に、上記外側シールリップ２２ａの先端寄り部分の開き角度γを比較的小さくできる。一方、この外側シールリップ２２ａは、自由状態での上記屈曲点Ｐよりも基端側の接線ｔ₁ に関する傾斜角度α₁ が上記傾斜角度α₂ よりも大きい（α₁ ＞α₂ ）為、上記外側シールリップ２２ａの基端寄り部分は軸方向の変形量が大きくなる。この為、この外側シールリップ２２ａは、締め代ｄが大きくなった場合でも、軸方向に関する必要な変形量を確保しつつ、先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との接触角度βを十分に確保できる。

これに対して、前述の図１８、２２、２３に示した従来構造の場合には、図４（ａ）に示す様に、軸方向シールリップに対応する、外側シールリップ２２の内周面に、本発明で規定する屈曲点Ｐ（図１〜３参照）が存在せず、自由状態での先端寄り部分の内周面の形状が、母線が単一の直線ｔ₃ である部分円すい筒状となっている。この為、外側シールリップ２２の必要な変形量を確保すべく、上記直線ｔ₃ の中心軸に対する傾斜角度を比較的大きな角度α₁ とした場合には、外側シールリップ２２の先端縁にスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面を、図４（ａ）の矢印イで示す軸方向に押し付けた場合に、図４（ｂ）に示す様に、上記外側シールリップ２２の先端寄り部分の中心軸に対する開き角度がほぼ９０度になる。従って、この外側シールリップ２２の先端寄り部分が上記内側円輪部２１の外側面に、広い面積で接触し易くなってしまう。

本実施例の場合には、この様な従来構造の場合と異なり、上記締め代ｄが大きくなった場合でも、外側シールリップ２２ａの先端縁を内側円輪部２１の外側面に極く狭い面積で接触させ、この外側シールリップ２２ａの先端縁近傍に存在する内周面の、先端縁以外の部分を、この内側円輪部２１の外側面から十分に離隔させる事ができる。この為、上記外側シールリップ２２ａの先端縁と内側円輪部２１の外側面との接触面積及び接触幅を小さく抑える事ができる。

即ち本実施例によれば、上記外側シールリップ２２ａの締め代ｄの変化が大きくなった場合でも、この締め代ｄの変化が上記接触面積及び接触幅の変化に及ぼす影響を小さく抑えると共に、当該接触部の圧力分布の変化を小さく抑える事ができる。この為、組み付け誤差や旋回走行等に伴うハブ２の中心軸の傾斜等により締め代ｄが大きくなったり、スリンガ１６の内側円輪部２１が摩耗する等、摺接部が摩耗した場合でも、外側シールリップ２２ａの先端縁の浮き上がりを防止して、密封性の向上を図れる。従って、この外側シールリップ２２ａの初期締め代を大きく設定しても、中立状態（初期設定状態）での上記接触幅を過大にする事なく、十分にシール性を確保しつつ、当該摺接部での摩擦抵抗を低減して、低トルク化と耐久性の向上とを図れる。

又、本実施例の場合には、上記外側シールリップ２２ａを、基端部から先端部に亙り厚さをほぼ一定としている為、基端部から先端部に向かう程厚さを漸減させる場合と異なり、この外側シールリップ２２ａの変形を、基端部等、先端部以外の部分に或る程度集中させて、この外側シールリップ２２ａの締め代ｄの変化がこのシールリップ２２ａの先端縁と内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触力に与える影響をより小さくできる。この為、締め代ｄの変化に拘らず、上記外側シールリップ２２ａの先端部の接触形状及び接触荷重が、大きく変化する事をより有効に防止できる。更に、この外側シールリップ２２ａが、先端部以外の部分で変形し易くなる為、先端部の内周面の一部に過大な引張り応力が集中する事がなくなる。この為、外側シールリップ２２ａのへたり（永久変形）を最小限に抑える事ができる。従って、このへたりによる接触荷重の低下を最小限に抑える事ができ、このシールリップ２２ａの先端縁と内側円輪部２１の外側面との初期の接触圧力をより小さくする事ができる。この結果、本実施例によれば、組み付け誤差やモーメント荷重に基づくハブ２の中心軸の傾斜による締め代ｄの変化が、外側シールリップ２２ａの先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触力に与える影響をより小さくできる。

尚、外側シールリップ２２ａの先端縁を上記内側円輪部２１の外側面に締め代ｄを持って押し付けた場合に、軸方向に関する前記屈曲点Ｐと、外側シールリップ２２ａの先端縁及び内側円輪部２１の外側面の接触位置Ｑとの距離Ｌ₁ は、最大締め代時でも０．１mm以上確保する事が好ましい。この距離Ｌ₁ が０．１mmよりも小さいと、実際の車両の走行時に、転がり軸受ユニットに偏心量、傾斜度等による振れが発生した場合に、外側シールリップ２２ａの内径寄り部分（基端寄り部分）の内周面が接触して当該摺接部の接触幅が増大する。従って、より好ましくは、上記内側円輪部２１の外側面と外側シールリップ２２の先端縁との摩耗を考慮して、上記距離Ｌ₁ を０．３mm以上とする。又、上記外側シールリップ２２の先端縁から径方向外側に連続する先端面３０と、上記内側円輪部２１の外側面とのなす角度をδとした場合に、外側シールリップ２２ａの先端縁とこの外側面との前記接触角度βと、この角度δとが、δ＞βの関係を維持する様にする事が好ましい。この関係を維持する事により、泥水等の異物が内部空間１３内に侵入するのを、より有効に抑える事ができる。これに対して、角度βが角度δよりも大きくなる（γ＞δ）と、泥水等の異物が内部空間内に浸入し易くなり、シール性を有効に確保する事ができなくなってしまう。

次に、図５〜６は、請求項１、３〜５に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、サイドリップと呼ばれる、最も外径側に位置する外側シールリップ２２ｂの基端部を、周面側から厚さ方向中央部に向け括れさせる事により、この基端部に最小肉厚部３１を設けている。即ち、この最小肉厚部３１の外周面を、内径側に凹んだ凹形状としている。又、この最小肉厚部３１の内周面を、内径側に突出する凸形状としている。そして上記外側シールリップ２２ｂを、上記最小肉厚部３１から先端部に向かうに従って、厚さが漸増する形状に形成している。又、上記外側シールリップ２２ｂの内周面に屈曲点Ｐに対応する折れ曲がり縁を設け、この外側シールリップ２２ｂの自由状態での断面形状の、内周面に対応する接線ｔ₁ 、ｔ₂ に関して、上記屈曲点Ｐよりも先端側の接線ｔ₂ の中心軸に対する傾斜角度α₂ を、基端側の接線ｔ₁ の中心軸に対する傾斜角度α₁ よりも小さくしている（α₂ ＜α₁ ）。又、上記外側シールリップ２２ｂの先端部近傍に、厚さが最大になった最大肉厚部３２を設けている。更に、この外側シールリップ２２ｂの先端寄り部分で、この最大肉厚部５２よりも先端側に位置する部分を、外径寄り部分を全周に亙り除去した、先細り形状としている。そして、上記外側シールリップ２２ｂの全体形状を、先端縁（径方向外端縁）に向かう程、転がり軸受の軸方向外側に向かう方向（図５、６の右方）に傾斜した形状としている。

上述の様に構成する本実施例のシールリング及びこれを組み込んだシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、上記外側シールリップ２２ｂの変形を、基端部に設けた最小肉厚部３１に、より集中させて、この外側シールリップ２２ｂの締め代の変化がこの外側シールリップ２２ｂの先端縁とスリンガ１６の内側円輪部２１の側面との摺接部の接触力に与える影響をより小さくできる。この為、組み付け誤差や旋回走行等に伴うハブ２の中心軸の傾斜に拘らず、上記摺接部の接触力の変化をより小さくできる。従って、上記外側シールリップ２２ｂの中立状態（初期設定状態）での接触力を過大にする事なく、十分にシール性を確保して、上記摺接部での摩擦抵抗の低減と耐久性の向上とを図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の実施例１の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

次に、図７〜８は、やはり請求項１、３〜５に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、上述の図５〜６に示した実施例２の構造で、外側シールリップ２２ｃの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｐを設けている。そして、この断面形状の屈曲点Ｐよりも先端側部分を、径方向外側に凹状に湾曲する円弧としている。従って、上記外側シールリップ２２ｃの内周面の、上記屈曲点Ｐよりも先端側が、断面形状が上記円弧である曲面部３３となっている。

この様な本実施例の場合も、上述の各実施例の場合と同様に、シールリング１４ａとスリンガ１６との締め代が大きくなっても、上記外側シールリップ２２ｃの先端縁とスリンガ１６の内側円輪部２１の外側面との接触角度βと、軸方向に関する上記屈曲点Ｐと当該接触位置Ｑとの距離Ｌ₁ との大きさを十分に確保できる。言い換えれば、上記外側シールリップ２２ｃの先端縁を上記内側円輪部２１の側面に極く狭い面積で接触させ、この外側シールリップ２２ｃの先端縁近傍に存在する内周面の、先端縁以外の部分を、この内側円輪部２１の外側面から十分に離隔させる事ができる。この結果、組み付け誤差やモーメント荷重に基づくハブ２の中心軸の傾斜による締め代の変化が、外側シールリップ２２ｃの先端縁と上記内側円輪部２１の外側面との摺接部の接触面積の変化に及ぼす影響を小さくでき、しかも、この締め代が大きくなったり、上記摺接部が摩耗した場合でも、外側シールリップ２２ｃの先端縁の浮き上がりを防止できる。更に、上記締め代が大きくなった場合でも、上記接触面積を小さく押させる事ができ、耐久性の向上と低トルク化とを図れる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の図５〜６に示した実施例２の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

次に、図９は、やはり請求項１、３〜５に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、前述の図５〜６に示した実施例２の構造で、スリンガ１６を構成する内側円輪部２１の内側面（図９の右側面）及び外周縁に磁気エンコーダ３４を、接着、焼き付け等により添着している。この磁気エンコーダ３４は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材にフェライト等の強磁性の粉末を混入した円環状の素材に、円周方向に関して交互に異なる方向の磁場を加えて成る。そして、上記磁気エンコーダ３４の側面にＮ極とＳ極とを、円周方向に関して交互且つ等間隔に配置している。シールリング付転がり軸受ユニットの使用時には、外輪１に固定の部分に磁気センサ３５を固定し、この磁気センサ３５の検出部を、被検出部である上記磁気エンコーダ３４の側面に対向させる事により、ハブ２に固定した車輪の回転速度を検出自在とする、回転速度検出装置を構成する。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図５〜６に示した実施例２の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

次に、図１０は、請求項１〜５に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、前述の図５〜６に示した実施例２の構造で、３本のシールリップ２２ｂ、２３ａ、２４のうち、径方向シールリップに対応する、中間に位置する中間シールリップ２３ａの、自由状態での全体形状を、基端部から先端部に向かう程縮径した形状に形成している。又、この中間シールリップ２３ａを、基端部に最小肉厚部３６を設け、この最小肉厚部３６から先端部に向かうに従って厚さを漸増させると共に、この先端部近傍に厚さが最大となる最大肉厚部３７を設けた形状としている。更に、上記中間シールリップ２３ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の先端寄り中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｐ´を設けている。そして、この屈曲点Ｐ´の両側に存在する２直線の接線ｔ₄ 、ｔ₅ を、上記屈曲点Ｐ´で交わらせると共に、これら接線ｔ₄ 、ｔ₅ の中心軸に対する傾斜角度α₄ 、α₅ を、上記屈曲点Ｐ´よりも先端側で基端側よりも大きくしている（α₅ ＞α₄ ）。言い換えれば、中間シールリップ２３ａの内周面が縮径する程度を、屈曲点Ｐ´よりも先端側で、基端側よりも大きくしている。そして、上記中間シールリップ２３ａの先端縁を、スリンガ１６を構成する内径側円筒部２０（図１、５等参照）の外周面に、全周に亙り摺接させている。

この様な本実施例の場合には、芯金１５を構成する外径側円筒部１８と上記内径側円筒部２０との距離が適正位置から変化した場合でも、中間シールリップ２３ａの先端縁と内径側円筒部２０の外周面との接触角度の大きさと、径方向に関する上記屈曲点Ｐ´と上記中間シールリップ２３ａの先端縁と内径側円筒部２０の外周面との接触位置との距離の大きさとを十分に確保できる。言い換えれば、上記中間シールリップ２３ａの先端縁を上記内径側円筒部２０の外周面に極く狭い面積で接触させ、この中間シールリップ２３ａの先端縁近傍に存在する内周面の、先端縁以外の部分を、この内径側円筒部２０の外周面から十分に離隔させる事ができる。この結果、上記中間シールリップ２３ａの締め代が大きくなったり、この中間シールリップ２３ａの先端縁と上記内径側円筒部２０の外周面との摺接部が摩耗した場合でも、この中間シールリップ２３ａの先端縁の浮き上がりを防止できる。又、上記締め代が大きくなった場合でも、上記接触面積を小さく抑える事ができ、耐久性の向上と低トルク化とを図れる。
その他の構成及び作用に就いては、前述の図５〜６に示した実施例２の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
尚、図示は省略するが、中間シールリップ２８ａの形状は本実施例の場合と別の形状に規制しても良い。即ち、本実施例の構造で、中間シールリップ２８ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の先端寄り中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設け、上記断面形状のこの屈曲点よりも先端側部分を、軸方向に関して先端側に向かう方向（図１０の右方）に凹状に湾曲する曲線とする事もできる。この様に構成した場合にも、本実施例の場合と同様の効果を得られる。

次に、図１１は、請求項１、３〜５に対応する、本発明の実施例６を示している。上述の各実施例の場合に、外輪１（図１等参照）の内端部内周面とハブ２の中間部外周面との間を塞ぐシールリング１４ａ（図１等参照）に本発明を適用していたのに対し、本実施例の場合には、外輪１の外端部内周面とハブ２の外端寄り部分外周面との間を塞ぐシールリング１４ｂに本発明を適用している。本実施例の場合には、複数本（図示の例の場合には３本）の外側、中間、内側シールリップ２７ａ、２８ａ、２９のうち、最も外径側に位置する外側シールリップ２７ａの自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に、折れ曲がり縁に対応する屈曲点Ｒを設けている。そして、この断面形状の内周面に対応する部分の、屈曲点Ｒの両側に存在する２直線に関する接線を、上記屈曲点Ｒで交わらせると共に、これら接線の中心軸に対する傾斜角度を、上記屈曲点Ｒよりも先端側で基端側よりも小さくしている。本実施例の場合には、上述の各実施例の場合とは本発明を適用するシールリング１４ｂの基本的構造が異なるが、外側シールリップ２７ａの形状を上述の様に構成した事により得られる作用及び効果は、上述の各実施例の場合と同様である。更に、本実施例の場合には、複数本のシールリップ２７ａ、２８ａ、２９のうち、中間シールリップ２８ａも、自由状態での内周面に対応する断面形状の中間部に屈曲点Ｒ´を設けたものとし、外側シールリップ２７ａの場合と同様に、形状を規制している。
シールリップ２７ａ、２８ａ、２９の基本的構造は、前述の図１７、１９に示した従来構造のシールリング１４ｂの場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

尚、本発明は、外側シールリップ２２ａ〜２２ｃ、２７ａと、中間シールリップ２３、２３ａ、２８ａと、内側シールリップ２４、２９との形状を、上述した各実施例のものに限定するものではない。例えば、請求項１に係る本発明は、少なくとも何れかの軸方向シールリップを、自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程拡径したもので、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、且つ、自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも小さくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が径方向外側に凸状に湾曲する曲線となったものであれば良い。

次に、本発明の効果を確認する為に行なったＦＥＭ解析を用いたシミュレーションの結果を説明する。先ず、第一のシミュレーションでは、前述の図１〜３、５、６に示した実施例１、２の構造を用いて、外側シールリップ２２ａ、２２ｂの軸方向の締め代の変化に対する、当該摺接部の接触幅（径方向寸法）の変化を求めた。又、この締め代は、シール材１７ａ等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との３種類で、各締め代に、実際の車両走行時のシールリング付転がり軸受ユニットで発生する「ＴＩＲ」（トータルインジケータリーディング）の代表値（ＴＩＲ分）を加えた３種類の締め代とした。この「ＴＩＲ分」としては、外輪１に対しハブ２（図１等参照）を０．４mmＴＩＲさせた場合を想定した。尚「ＴＩＲ」とは、偏心量、傾斜度等を含んだ全振れ量を言う。

この様な条件の下、上述の実施例１、２と、本発明の範囲から外れる比較例１、２とのシールリング１４ａで、外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の先端縁とスリンガ１６との摺接部での締め代を３種類に変えたものを用いて、外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の軸方向の締め代の変化に対する、当該摺接部の接触幅（径方向寸法）の変化を求めた。又、上記比較例１、２のうち、比較例１は前述の図１７〜１９に示した従来構造と同様の構造を有するものとし、比較例２は、前記特許文献１、２に記載された従来構造の別例と同様の構造を有するものとした。

図１２は、この様にして行なった第一のシミュレーションの結果を示している。この図１２に横軸で示した「ｍｉｎ」は実際の車両走行時のＴＩＲ分を含めた前記締め代の最小値を、「ｍｉｄ」はこの締め代の中間値を、「ｍａｘ」はこの締め代の最大値を、それぞれ表している。又、後述する図１４にその結果を示す第一の実験結果を考慮して、最小縮め代時でも十分な耐久性を確保する為に、最小締め代（ＴＩＲ分は含まない。）時の、自由状態での外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の軸方向の全長Ｌ₂ に対する、縮め代ｄ（＝Ｌ₂ −Ｌ₃ ）（図１〜３参照）の割合は、２０％に設定している。又、図１２に縦軸で示した接触幅は、比較例１の外側シールリップ２２の締め代が「ｍａｘ」での接触幅を１０とした場合の相対値として表している。図１２に示した第一のシミュレーションの結果から明らかな様に、実施例１、２の場合には、上記締め代が大きくなる場合でも、外側シールリップ２２ａ、２２ｂの先端縁とスリンガ１６ａとの接触面積の増大を小さく抑える事ができた。

次に、図１３は、上記締め代が「ｍａｘ」での外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の接触部の面圧分布を求めた、第二のシミュレーションの結果を示している。比較例１、２、実施例１、２は、上記第一のシミュレーションの場合と同様である。図１２に示した結果から明らかな様に、比較例１、２では、何れも最大面圧が作用する位置が、外側シールリップ２２の先端よりも内径側に存在しており、しかも、この外側シールリップ２２の先端部の面圧は殆ど０であった。この事から、比較例１、２では、外側シールリップ２２の先端縁がスリンガ１６の内側円輪部２１（図１等参照）の外側面から浮き上がっている事が分かる。これに対して、実施例１、２の場合には、何れも外側シールリップ２２ａ、２２ｂの先端に最大面圧が作用しており、この先端に接触圧が理想的に作用している事が分かる。

次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を説明する。先ず、第一の実験は、前述の図１〜３に示した実施例１と同様の構造を有するシールリング１４ａを用いて、外側シールリップ２２ａの自由状態での軸方向の全長Ｌ₂ に対する、この外側シールリップ２２ａのこの軸方向に関する締め代ｄ（＝Ｌ₂ −Ｌ₃ ）（図１〜３参照）の割合が、上記シールリング１４ａのシール寿命に及ぼす影響を求めた。この為に、第一の実験では、上記シールリング１４ａで、外側シールリップ２２ａの自由状態での軸方向の全長Ｌ₂ に対する、この外側シールリップ２２ａの軸方向の締め代（Ｌ₂ −Ｌ₃ ）の割合を種々に変えたものを用いた。そして、玉軸受の軸方向端部に上記シールリング１４ａを組み込んだ状態で、この玉軸受の中心軸位置迄、関東ローム粉を１５％溶かした泥水を給排するサイクルを、一定時間毎に繰り返した。又、上記玉軸受を構成する内輪と外輪との相対回転数を１０００ｍｉｎ^-1とし、外輪に対し内輪（軸）を０．４mmＴＩＲ（トータルインジケータリーディング）させた。そして、第一の実験は、この様な条件の下で、各シールリング１４ａのシール寿命を求めた。尚、３本のシールリップ２２ａ、２３、２４のうち、最も内側に位置する内側シールリップ２４よりも泥水が内側に侵入した（泥水が３枚のシールリップ２２ａ、２３、２４を通過した）時点を、シール寿命に達したとした。

図１４は、この様にして行なった第一の実験の結果を示している。尚、上記シール寿命は、図１４に実線で示した基準値以上である事が、実用上必要とされる。この図１４に示した第一の実験結果から明らかな様に、上記締め代の割合を２０％以上とすればシールリング１４ａのシール寿命を十分に確保できることが分かる。

次に、前述の第一、第二のシミュレーションで使用した実施例１、２、比較例１、２を使用して、外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の各締め代での回転トルクと、耐久寿命との関係を求めた第二、第三の実験の結果を説明する。実験条件は上述の第一の実験の場合と同様であり、玉軸受にシールリング１４ａを組み込んだ状態で、この玉軸受の中心軸位置迄、関東ローム粉を１５％溶かした泥水を給排するサイクルを、一定時間毎に繰り返した。又、上記玉軸受を構成する内輪と外輪との相対回転数を１０００ｍｉｎ^-1とし、外輪に対し内輪（軸）を０．４mmＴＩＲさせた。そして、この様な条件の下、第二の実験では、前述の第一、第二のシミュレーションで使用した実施例１、２と比較例１、２とのシールリング１４ａで、外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の各締め代と回転トルクとの関係を求めた。

図１５は、この様にして行なった第二の実験結果を示している。この図１５に示した実験結果から明らかな様に、比較例１、２では締め代が増大するのに従って、トルクが急激に増大した。これに対して、実施例１、２では、締め代の増大に拘らず、外側シールリップ２２ａ、２２ｂと相手面との接触面積の増大を小さく抑える事ができた為、トルクの増加量を小さくでき、低トルク化を図れる事が分かった。

又、第三の実験では、上述の実験条件の下、第一、第二のシミュレーションで使用した実施例１、２と比較例１、２とのシールリング１４ａで、外側シールリップ２２ａ、２２ｂ、２２の各締め代とシールリング１４ａの寿命との関係を求めた。図１６に示す第三の実験結果から明らかな様に、比較例１、２では、締め代の増大に従って、外側シールリップ２２と相手面との接触面積が増大し、最大面圧が作用する位置が外側シールリップ２２の先端よりも内径側になり、この先端に接触圧が作用しない領域が発生、即ち、先端が浮き上がっている状態となった為、締め代「ｍａｘ」では基準値よりも短寿命になった。これに対して、実施例１、２の場合には、総ての締め代でシールリップ２２ａ、２２ｂの先端に面圧のピークが作用した為、総ての締め代で、シールリング１４ａの寿命を十分に確保できた。

本発明の実施例１のシールリング付転がり軸受ユニットを示す、図１７のＡ部拡大断面相当図 図１から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。 実施例１で、（ａ）は外側シールリップの自由状態を、（ｂ）はこの外側シールリップにスリンガを締め代を持たせて接触させた状態を、それぞれ示す、図２のＢ部拡大断面相当図。 従来構造で、（ａ）は外側シールリップの自由状態を、（ｂ）はこの外側シールリップにスリンガを締め代を持たせて接触させた状態を、それぞれ示す、図１８のＣ部拡大断面相当図。 本発明の実施例２のシールリング付転がり軸受ユニットを示す、図１と同様の図。 図５から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。 本発明の実施例３のシールリング付転がり軸受ユニットを示す、図１と同様の図。 図７から芯金及びシール材のみを取り出して示す図。 本発明の実施例４の回転速度検出機能を備えたシールリング付転がり軸受ユニットを示す、図１と同様の図。 本発明の実施例５を示す、図２と同様の図。 本発明の実施例６のシールリング付転がり軸受ユニットを示す、図１７のＤ部拡大断面相当図。 実施例１、２の効果を確認する為に行なった第一のシミュレーションの結果を、外側シールリップの締め代と当該摺接部での接触幅（径方向に関する寸法）との関係で示すグラフ。 同じく第二のシミュレーションの結果を、外側シールリップの摺接部での径方向に関する面圧分布を示すグラフ。 実施例１で、外側シールリップの締め代の割合とシールリングの寿命との関係を求める為に行なった第一の実験結果を示すグラフ。 実施例１、２の効果を確認する為に行なった第二の実験結果を、外側シールリップの締め代とトルクとの関係で示すグラフ。 同じく第三の実験結果を、外側シールリップの締め代とシールリングの寿命との関係で示すグラフ。 従来構造の１例を示す、シールリング付転がり軸受ユニットの断面図 図１７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 同Ｄ部に組み付けているシールリングの部分拡大断面図 車両の走行時に加わるモーメント荷重によりハブが傾斜する状態を示す、シールリング付転がり軸受ユニットの断面図 図２０に示したシールリング付転がり軸受ユニットに組み付けているシールリングのスリンガの変位状態を示す部分拡大断面図 従来構造で締め代が大きい場合の外側シールリップの接触状態を示す、図１８のＥ部拡大断面図。 締め代がより大きくなった場合に外側シールリップの先端がスリンガの側面から浮き上がる状態を誇張して示す、図２２と同様の図。

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 スリンガ
１７、１７ａ 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、２２ｃ 外側シールリップ
２３、２３ａ 中間シールリップ
２４ 内側シールリップ
２５ 芯金
２６ シール材
２７、２７ａ 外側シールリップ
２８、２８ａ 中間シールリップ
２９ 内側シールリップ
３０ 先端面
３１ 最小肉厚部
３２ 最大肉厚部
３３ 曲面部
３４ 磁気エンコーダ
３５ 磁気センサ
３６ 最小肉厚部
３７ 最大肉厚部

Claims (5)

1. 互いに相対回転する内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシールリップを備えたシールリングに於いて、
   上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な芯金と、この芯金に結合固定されて、使用時にその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軸方向シールリップを有するゴム状弾性体とを備え、この軸方向シールリップは、自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程拡径しており、且つ、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、且つ、自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも小さくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が径方向外側に凹状に湾曲する曲線となっている事を特徴とするシールリング。
2. 互いに相対回転する内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシールリップを備えたシールリングに於いて、
   上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の周面に嵌合固定自在な芯金と、この芯金に結合固定されて、使用時にその先端縁を径方向に存在する相手面に全周に亙り摺接させる径方向シールリップを有するゴム状弾性体とを備え、この径方向シールリップは、自由状態での全体形状が基端部から先端部に向かう程縮径しており、且つ、基端部から先端部に亙り厚さが一定、若しくは基端部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、且つ、自由状態での中心軸を含む仮想平面に関する断面形状の、内周面に対応する部分の中間部に折れ曲がり縁に対応する屈曲点を設けており、この断面形状の内周面に対応する部分の接線の中心軸に対する傾斜角度が、上記屈曲点よりも先端側で基端側よりも大きくなるか、若しくは上記屈曲点よりも先端側部分が軸方向に関して先端側に向かう方向に凹状に湾曲する曲線となっている事を特徴とするシールリング。
3. 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、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の転動体と、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材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又は請求項２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。
4. シールリングが請求項１に記載したシールリングである、請求項３に記載したシールリング付転がり軸受ユニットであって、上記シールリングが複数本のシールリップを備えたものであり、軸方向シールリップが、これら複数本のシールリップのうちの最も外径側に位置する外側シールリップであるシールリング付転がり軸受ユニット。
5. 軸方向シールリップ又は径方向シールリップが、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端部に向かう程厚さが漸増しており、この先端部近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在するものである、請求項３又は請求項４に記載したシールリング付転がり軸受ユニット。
   

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