JP2018071605A

JP2018071605A - 密封装置

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Publication number: JP2018071605A
Application number: JP2016209941A
Authority: JP
Inventors: 加藤　拓也; Takuya Kato; 拓也加藤; 雄一首藤; Yuichi Shudo
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: JP7049053B2

Abstract

【課題】リップの接触部にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる密封装置を提供する。【解決手段】密封装置１は、軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている弾性体から形成されている軸線ｘ周りに環状の弾性体部２０とを備えている。弾性体部２０は、サイドリップ２１と、中間リップ２２と、グリースリップ２３とを有している。サイドリップ２１、中間リップ２２及びグリースリップ２３は、各々の内周側面に梨地部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが形成されている。密封装置１の使用状態において、サイドリップ２１と中間リップ２２とハブ輪５５とが囲むリップ間空間Ｓの断面積Ａは３．５ｍｍ２以上となっている。グリースリップは、延び方向の長さＬと軸線ｘに沿う断面における厚さｔが、グリースリップ基端２３ｃにおいて、ｔ／Ｌ≧０．２７の関係を満たすようにその形状が設計されている。【選択図】図４

Description

本発明は、密封装置に関し、特に、軸線について互いに相対回転可能な環状の外周側部材と環状の内周側部材との間を密封する密封装置に関する。

車両、例えば自動車において、車輪を回転自在に支持するハブベアリングは、雨水、泥水及びダスト等の異物に直接曝される環境にある。このため、従来から、ハブベアリングには、軸線について互いに相対回転可能な外輪とハブとの間に形成された内部空間を密封するために密封装置が取り付けられている。この密封装置は、ハブベアリングの内部の潤滑剤の密封を図ると共に内部に異物が侵入することの防止を図っている。また、この密封装置には、低燃費化の要求等から、ハブベアリングに加える摺動抵抗（トルク抵抗）の低減が求められるようになっている。

図６は、従来のハブベアリングに取り付けられる密封装置（以下、ハブシールともいう。）の概略構成を示すための部分断面図である。図６に示すように、従来のハブシールとしての密封装置１００は、ハブベアリング２００において、互いに同軸に相対回動する外輪２０１とハブ２０２との間の環状の空間２０３を密封するために、外輪２０１とハブ２０２との間に嵌着されている。密封装置１００は、空間２０３内に存在するベアリングボール２０４の潤滑剤の漏洩の防止を図ると共に空間２０３内に異物が侵入することの防止を図っている。

密封装置１００は、図６に示すように、ハブベアリング２００の外輪２０１の内周面に嵌着される金属製の補強環１１１と、補強環１１１を覆うように一体に形成されたゴム材からなる弾性体部１１２とを備えている。密封装置１００において、弾性体部１１２は、サイドリップ１１３と、サイドリップ１１３よりも内周側に配設された中間リップ１１４と、中間リップ１１４よりも内側において内側に延びるグリースリップ１１５とを有しており、リップ１１３，１１４，１１５はハブ２０２の外周面２０２ａに摺接している。サイドリップ１１３及び中間リップ１１４は主に異物がハブベアリング２００の空間２０３内に侵入することの防止を図り、グリースリップ１１５は主に空間２０３内に存在するベアリングボール２０４の潤滑剤の漏洩の防止を図っている。

実用新案登録第３２０１２０７号公報

ハブ２０２の外周面２０２ａは加工により形成されており、このため、外周面２０２ａには加工の仕上痕が残る場合がある。ハブベアリングによっては、この仕上痕が一定の方向性を有しており、つまり、螺旋状や直線状等軸線に沿って延びる溝状の痕が複数形成されて成る仕上痕（リード目）が外周面２０２ａに形成されている場合がある。ハブ２０２の外周面２０２ａにリード目が形成されている場合、サイドリップ１１３及び／又は中間リップ１１４が、所定の接触幅（締め代）を超えてより大きな幅で外周面２０２ａに接触してしまう、所謂ベタ当たり状態となる場合がある。この場合、サイドリップ１１３及び／又は中間リップ１１４がハブ２０２の回転時にハブ２０２に与える摺動抵抗が大きくなり、ハブ２０２の駆動トルクが大きくなる。

このように、従来の密封装置１００においては、リード目を有するハブ２０２を備えるハブベアリング２００に使用される場合に、ハブ２０２の回転時にサイドリップ１１３及び／又は中間リップ１１４のハブ２０２に対する接触幅が大きくなり、ハブ２０２への摺動抵抗（摩擦トルク）が大きくなり、ハブ２０２の駆動トルクが大きくなってしまう場合があった。このため、従来の密封装置に対しては、リード目を有するハブを備えるハブベアリングに使用された場合であっても、ハブの駆動トルクを上昇させずに安定させることができる構成が求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リップの接触部にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、前記軸線周りに環状の補強環と、該補強環に取り付けられている、弾性体から形成されている前記軸線周りに環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む空間の前記軸線に沿う断面における面積は３．５ｍｍ^２以上であり、前記グリースリップは、延び方向の長さＬと軸線に沿う断面における厚さｔがグリースリップの根元においてｔ／Ｌ≧０．２７の関係を満たすような形状になっており、前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側の面に梨地部が形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記グリースリップは、前記グリースリップの先端に向かうほどその厚さが薄くなっている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記梨地部の表面粗さは７μｍＲｚＪＩＳ以上である。

本発明に係る密封装置によれば、リップの接触部にリード目が形成されていても、摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。図１に示す密封装置のサブリップ、中間リップ、及びグリースリップの近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。ハブベアリングに取り付けられた密封装置の使用状態を示すための、軸線に沿う断面におけるハブベアリングの断面図である。図３における密封装置近傍の部分拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置の評価試験の結果を示すための図である。従来のハブベアリングに取り付けられる密封装置の概略構成を示すための部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。本発明に係る密封装置１は、軸線について互いに相対回転可能な外周側部材とこの外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封するための密封装置であり、密封装置１は、後述するように、ハブベアリング５０において外輪５１とハブ５２との間の空間を密封するために用いられる。

以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向（軸線方向において一方の側）を外側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向（軸線方向において他方の側）を内側とする。より具体的には、外側とは、密封対象空間である外輪とハブとの間の空間から離れる方向であり、内側とは、この密封対象空間に近づく方向である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側とする。

密封装置１は、図１に示すように軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている、弾性体から形成されている軸線ｘ周りに環状の弾性体部２０とを備えている。弾性体部２０は、サイドリップ２１と、中間リップ２２と、グリースリップ（ラジアルリップ）２３とを有している。サイドリップ２１は、後述する使用状態において内周側部材としてのハブ５２に軸線ｘ方向において他方の側（内側）から接触するように形成された、軸線ｘ方向において一方の側（外側）に向かって延びる環状のリップ状の部分である。中間リップ２２は、使用状態においてハブ５２に一方の側（内側）から接触するように形成された、サイドリップ２１よりも内周側において一方の側（外側）に向かって延びる環状のリップ状の部分である。グリースリップ２３は、使用状態においてハブ５２に外周側から接触するように形成された、中間リップ２２よりも軸線ｘ方向において他方の側（内側）において他方の側（内側）に向かって延びる環状のリップ状の部分である。

具体的には、補強環１０は、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、後述するハブベアリング５０の外輪５１の貫通孔５７に圧入されて嵌合されるように形成されており、補強環１０が外輪５１に圧入されることにより、密封装置１は、外輪５１に固定される。補強環１０は、例えば、図１に示すように、外周側に位置する筒状の嵌合部１１と、嵌合部１１の内側の端部から内周側に延びる位置調整部１２と、嵌合部１１の外側の端部から外周側に延びる円盤状のフランジ部１３とを備えている。

嵌合部１１は、軸線ｘを中心又は略中心とする円筒状又は略円筒状の部分であり、外周側の周面である外周面１１ａにおいて、貫通孔５７が外側において開放される外輪５１の部分である外側開口部５８における内周面５８ａに密着して嵌着されるように形成されている。位置調整部１２は、サイドリップ２１、中間リップ２２、及びグリースリップ２３が密封装置１において所望の位置に配置されるような形状となっており、嵌合部１１の内側の端部から外側に戻る略円錐筒状又は略円筒状の部分である戻り部１２ａと、戻り部１２ａの外側の端部から内周側に延びる円盤状の部分である接続フランジ部１２ｂと、接続フランジ部１２ｂの内周側の端部から内側及び内周側に向かって斜めに延びる略円錐筒状の戻り部１２ｃと、戻り部１２ｃの内周側の端部から内周側に延びる円盤状の部分であるシールフランジ部１２ｄとを有している。フランジ部１３は、軸線ｘを中心又は略中心とする径方向に広がる中空円盤状又は略中空円盤状の部分である。補強環１０は、金属板からプレス加工や鍛造によって一体の部材として形成されており、嵌合部１１と位置調整部１２、嵌合部１１とフランジ部１３とは、互いに一体的に連続しており結合している。補強環１０の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。

弾性体部２０は、補強環１０に取り付けられており、図１に示すように、補強環１０を外側から覆うように補強環１０と一体的に成形されている。弾性体部２０は、基体部２５を有しており、中間リップ２２及びグリースリップ２３は、基体部２５の内周側の端部から夫々延びている。また、サイドリップ２１は、中間リップ２２よりも外周側において、中間リップ２２から径方向に離間されて、基体部２５から延びている。基体部２５は、補強環１０のフランジ部１３、嵌合部１１、及び位置調整部１２に亘って、補強環１０の外側の表面に広がっている弾性体部２０の部分であり、弾性体部２０は、基体部２５において、補強環１０に一体的に取り付けられている。

サイドリップ２１は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から外側に向かって延びており、密封装置１がハブベアリング５０において所望の位置に取り付けられた後述する密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ５２（ハブ輪５５）に接触するように形成されている。サイドリップ２１は、例えば、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。

中間リップ２２は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から外側に向かって延びており、密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ５２（ハブ輪５５）に接触するように形成されている。中間リップ２２は、例えば、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。中間リップ２２はサイドリップ２１と平行に外側に向かって延びていてもよく、図１に示すように、サイドリップ２１よりも軸線ｘに対する傾きが緩くなっていてもよい。またその逆であってもよい。

グリースリップ２３は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から内側及び内周側に向かって延びている。グリースリップ２３は、密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってハブ５２（ハブ輪５５）に接触するように形成されている。

また、グリースリップ２３は、延び方向の長さＬと軸線ｘに沿う断面における厚さｔがｔ／Ｌ≧０．２７の関係を満たすようにその形状が設計されている。グリースリップ２３の延び方向の長さである延び方向長さＬは、図２に示すように、グリースリップ２３の根元（基体部２５との結合部）であるグリースリップ基端２３ｃと、グリースリップ２３の先端であるグリースリップ先端２３ｄとの間の延び方向における間隔である。また、グリースリップ２３の厚さである断面厚さｔは、軸線ｘに沿う断面におけるグリースリップ２３の延び方向に直交する方向の厚さである。本実施の形態においては、図２に示す、グリースリップ２３のグリースリップ基端２３ｃにおけるグリースリップ２３の厚さ（断面厚さｔ１）が、上記ｔ／Ｌ≧０．２７の関係を満たすようにその形状が設計されている。つまり、ｔ１／Ｌ≧０．２７となるような形状をグリースリップ２３は有している。グリースリップ２３の断面厚さｔは、グリースリップ基端２３ｃにおける断面厚さｔ１が最大値となっており、グリースリップ２３は、グリースリップ先端２３ｄに向かうほどその厚さが薄くなっており、グリースリップ先端２３ｄにおけるグリースリップ２３の厚さ（断面厚さｔ２）が最小値となっている。グリースリップ２３は、延び方向に一様な厚さ（断面厚さｔ＝一定）となっていてもよく、グリースリップ先端２３ｄに向かうほどその厚さが厚くなっていてもよい。グリースリップ２３の断面形状は、他の形状であってもよい。例えば、断面において、グリースリップ２３の外周面の輪郭は直線や略直線ではなく曲線であってもよく、同様に、断面において、グリースリップ２３の内周側面２３ａの輪郭は直線や略直線ではなく曲線であってもよい。

また、弾性体部２０には、外周環突起２４が形成されている。外周環突起２４は、サイドリップ２１よりも外周側に配設された外側に突出する軸線ｘ周りに環状の突起であり、外側の先端である外側端２４ａにおいてハブ５２（ハブ輪５５）との間に間隙を形成するように形成されている。外周環突起２４は、具体的には、基体部２５の外周側の端部から外側に向かって突出しており、軸線ｘを中心又は略中心として延びている。外周環突起２４は、図１に示すように、基体部２５から外側及び外周側に向かって斜めに突出している。

また、弾性体部２０は、外周環突起２４よりも外周側に、外周側に向かって突出する環状の部分である堰部２６を有している。堰部２６は、後述するように、密封装置１が外輪５１に取り付けられた状態において、外輪５１の軸線ｘ方向において密封装置１に接触する部分である外側端面５８ｂよりも外周側に突出するように形成されている。堰部２６は、例えば、図１に示すように、補強環１０のフランジ部１３の外周側の端部を外周側において覆うように形成されている。

弾性体部２０は、また、図１に示すように、補強環１０のフランジ部１３の内側の表面を少なくとも部分的に覆うガスケット部２７を有している。ガスケット部２７は、軸線ｘ周りに環状に広がっており、堰部２６の内周側の端部に続いている。

弾性体部２０は、補強環１０に一体的に取り付けられており、上述のサイドリップ２１、中間リップ２２、グリースリップ２３、外周環突起２４、基体部２５、堰部２６、及びガスケット部２７は、一体の部材として形成された弾性体部２０の部分であり、一体的に連続している。弾性体部２０の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。

また、サイドリップ２１、中間リップ２２、及びグリースリップ２３は、各々の内周側の面（内周側面２１ａ，２２ａ，２３ａ）に梨地部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが形成されている。

具体的には、図２に示すように、サイドリップ２１の内周側の面である内周側面２１ａ（図２において点線に面する面）には、梨地処理がなされており、内周側面２１ａの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部２１ｂが形成されている。このように、サイドリップ２１の内周側面２１ａは梨地部２１ｂとなっている。例えば、梨地部２１ｂの表面粗さは、７μｍＲｚＪＩＳ以上である。なお、表面粗さの値は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準じて求められる値である（以下同じ。）。

同様に、図２に示すように、中間リップ２２の内周側の面である内周側面２２ａ（図２において点線に面する面）には、梨地処理がなされており、内周側面２２ａの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部２２ｂが形成されている。このように、中間リップ２２の内周側面２２ａは梨地部２２ｂとなっている。例えば、梨地部２２ｂの表面粗さは、７μｍＲｚＪＩＳ以上である。

同様に、図２に示すように、グリースリップ２３の内周側の面である内周側面２３ａ（図２において点線に面する面）には、梨地処理がなされており、内周側面２３ａの表面には微小な凹凸が形成されて梨地部２３ｂが形成されている。このように、グリースリップ２３の内周側面２３ａは梨地部２３ｂとなっている。例えば、梨地部２３ｂの表面粗さは、７μｍＲｚＪＩＳ以上である。

また、サイドリップ２１、中間リップ２２、及びグリースリップ２３の夫々の内周側面２１ａ，２２ａ，２３ａには、潤滑剤としてのグリースＧが塗布されていてもよい。つまり、図２に示すように、内周側面２１ａ，２２ａ，２３ａには夫々点線に沿ってグリースＧが塗布されていてもよい。後述する使用状態においては、密封装置１には上述のようにグリースＧが塗布されて使用される。

グリースＧは、増ちょう剤にウレア基を含むウレア系の増ちょう剤を含んでいない。若しくは、グリースＧは、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量含んでいる。グリースＧが増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量含んでいる場合、グリースＧの増ちょう剤におけるウレア系の増ちょう剤の割合は、後述するグリースＧの効果である、ハブ５２が回転した際にリード目に沿ってグリースＧが掻き出されることが抑制される効果を奏することができる範囲であればよい。

グリースＧとしては、上述の条件を満たす従来公知のグリースを適用することができる。グリースＧとしては、例えば以下のようなグリースがある。

基油の種類は、通常潤滑油の基油として使用されている油（鉱油系、合成油系又は天然油系の潤滑油）を全て使用可能である。具体的には、鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油又はこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油は、単独又は混合物として用いることができ、所望する基油動粘度に調整される。但し、シール部材の弾性材料として一般的なニトリルゴムとの相性を考慮すると、鉱油又は炭化水素系油が好ましい。

増ちょう剤は、例えば金属成分がＬｉやＮａ等の金属石けん、金属成分がＬｉ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ等である複合金属石けん等の金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレタン化合物等の非石けん類、アミノ酸系ゲル化剤（Ｎ−２−エチルヘキサノイル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミドやＮ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ｎ−ジブチルアミド等）、ベンジリデンソルビトール誘導体（ジベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール及び非対称のジアルキルベンジリデンソルビトール等）を適宜選択して使用することができる。これらの増ちょう剤は、単独又は混合物として用いることができる。なお、ウレア系の増ちょう剤には、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物を用いたものがある。

グリースＧには、目的に応じて添加剤を添加してもよい。例えば、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛やジチオカルバミン酸亜鉛等の酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体等の防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等、従来から潤滑に使用される添加剤を単独又は混合して添加することができる。

次いで、密封装置１の使用状態について説明する。図３は、ハブベアリング５０に取り付けられた密封装置１の使用状態を示すための、軸線ｘに沿う断面におけるハブベアリング５０の断面図であり、図４は、図３における密封装置１近傍の部分拡大断面図である。図３に示すように、ハブベアリング５０は従来公知のハブベアリングであり、車両等に設けられ、アクスル又は懸架装置において車輪を回転自在に支持する。ハブベアリング５０は、具体的には、図３に示すように、外周側部材としての軸線ｘを中心又は略中心とする環状の外輪５１と、外輪５１に対して相対回転可能であり外輪５１に部分的に包囲された軸線ｘを中心又は略中心とする内周側部材としてのハブ５２と、外輪５１とハブ５２との間に配設された複数のベアリングボール５３とを備えている。車両等に取り付けられたハブベアリング５０の使用状態において、外輪５１は固定され、ハブ５２が外輪５１に対して相対回動可能になる。ハブ５２は、具体的には、内輪５４とハブ輪５５とを有しており、ハブ輪５５は、軸線ｘに沿って延びる筒状又は略円筒状の軸部５５ａと、車輪取付フランジ５５ｂとを有している。車輪取付フランジ５５ｂは、軸部５５ａの一端（ハブベアリング５０において外側の端部）から外周側に向かって円盤状に広がる部分であり、図示しない車輪が複数本のハブボルトによって取り付けられる部分である。軸部５５ａと車輪取付フランジ５５ｂとは、内側において滑らかに繋がっており、軸部５５ａと車輪取付フランジ５５ｂとが内側において繋がっている部分である移行部５５ｃは、軸線ｘに沿う断面において円弧状の又は弧状の滑らかな曲線を描く輪郭を有している。内輪５４は、外輪５１と内輪５４との間の空間内にベアリングボール５３を保持するために、ハブ輪５５の軸部５５ａの内側（矢印ｂ方向側）の端部に嵌合されている。外輪５１とハブ５２との間の空間内において、ベアリングボール５３は保持器５６によって保持されている。

外輪５１は、軸線ｘ方向に延びる貫通孔５７を有しており、この貫通孔５７には、ハブ５２のハブ輪５５の軸部５５ａが挿入されており、軸部５５ａと貫通孔５７との間に軸線ｘに沿って延びる環状の空間が形成されている。この空間内には、上述のようにベアリングボール５３が収容されて保持器５６によって保持されており、また、潤滑剤が塗布又は注入されている。軸部５５ａと貫通孔５７との間の空間が外側（矢印ａ方向側）において開放された開口を形成する外輪５１の外側開口部５８には、密封装置１が取り付けられ、軸部５５ａと貫通孔５７との間の空間が内側（矢印ｂ方向側）において開放された開口を形成する外輪５１の内側開口部５８´には、他の密封装置５９が取り付けられている。密封装置１，５９によって、軸部５５ａ及び内輪５４と貫通孔５７との間の空間の密封が図られており、内部の潤滑剤が外部に漏れ出ることの防止が図られており、外部から異物が内部に侵入することの防止が図られている。密封装置５９は、従来公知の密封装置であり、詳細な説明は省略する。また、密封装置５９として、密封装置１を適用することもできる。この場合、ハブベアリング５０において、外側は矢印ｂ方向となり、内側は矢印ａ方向となる。密封装置１が適用されるハブベアリングの構成は、上述のハブベアリング５０の構成に限られない。

図４に示すように、密封装置１は、外輪５１の外側開口部５８に取り付けられている。具体的には、密封装置１は、補強環１０の嵌合部１１が外輪５１の外側開口部５８内に圧入されて嵌着されることにより、外輪５１に固定されている。補強環１０の嵌合部１１の外周面１１ａは、外輪５１の外側開口部５８の内周方向に面する内周面５８ａに密着しており、補強環１０と外輪５１との間の密閉が図られている。また、使用状態において、図４に示すように、補強環１０は、そのフランジ部１３が、内側に広がる弾性体部２０のガスケット部２７を外側開口部５８の外側に面する環状の面を形成する外側端面５８ｂに押し付けるように、外輪５１に取り付けられている。これにより、外側端面５８ｂとフランジ部１３との間において、ガスケット部２７は圧縮されて、外側端面５８ｂにおいて外輪５１と密封装置１と間の密閉性の向上が図られている。ガスケット部２７には、図１，４に示すように、内側に向かって突出する環状の突起であるビード２７ａが形成されていることが好ましい。使用状態においてビード２７ａが外側開口部５８の外側端面５８ｂに押し付けられることにより、外側端面５８ｂにおいて外輪５１と密封装置１との間の密閉性の更なる向上を図ることができる。ガスケット部２７は、ビード２７ａを有していなくてもよい。

また、使用状態において、弾性体部２０の堰部２６は、外側開口部５８の外側端面５８ｂを外周側に超えて、外側開口部５８の外周方向に面する外周面５８ｃを外周側に超えて突出している。このため、使用状態において、外輪５１の外側開口部５８の外周面５８ｃを伝って、雨水、泥水及びダスト等の異物が外側に向かって移動してきたとしても、異物は堰部２６の内側に向かう面である内側面２６ａにぶつかり、異物の更なる外側に向かう移動が遮られる。このように、外輪５１の外側開口部５８の外周面５８ｃを伝って異物がサイドリップ２１方向に侵入することが抑制されている。

使用状態において、サイドリップ２１は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分（接触幅）においてハブ輪５５の表面、例えば、車輪取付フランジ５５ｂの内側に面する面（内側面５５ｄ）にハブ輪５５が摺動可能に接触している。また、中間リップ２２は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分（接触幅）においてハブ輪５５の表面、例えば、移行部５５ｃにハブ輪５５が摺動可能に接触している。また、グリースリップ２３は、その先端部が上述の所定の締め代に対応する部分（接触幅）においてハブ輪５５の表面、例えば、軸部５５ａの外周側の面である外周面５５ｅにハブ輪５５が摺動可能に接触している。サイドリップ２１及び中間リップ２２によって、貫通孔５７内への異物の侵入の防止が図られており、グリースリップ２３によって、貫通孔５７内からの潤滑剤の流出の防止が図られている。

また、使用状態において、外周環突起２４の外側端２４ａは、軸線ｘ方向において微小な隙間を空けてハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄに対向しており、外周環突起２４は、車輪取付フランジ５５ｂに接触していない。外周環突起２４は、外側端２４ａと車輪取付フランジ５５ｂとの間に微小な空間を形成してラビリンスシールを形成するようにしてもよい。

図４に示すように、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄには、外周側に段差５５ｆが形成されていてもよい。段差５５ｆにおいて、内側面５５ｄの外周側の部分が内周側の部分より外側に凹んでいる。外周環突起２４は、この段差５５ｆよりも外周側において延びている。

上述のように、密封装置１がハブベアリング５０に取り付けられた使用状態において、サイドリップ２１は内周側面２１ａの所定の締め代の部分においてハブ輪５５（車輪取付フランジ５５ｂ）に接触しており、中間リップ２２は内周側面２２ａの所定の締め代の部分においてハブ輪５５（車輪取付フランジ５５ｂ）に接触しており、サイドリップ２１と中間リップ２２とハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂとは、環状の空間であるリップ間空間Ｓを画成している。この使用状態においてサイドリップ２１と中間リップ２２とハブ輪５５とが囲むリップ間空間Ｓの軸線ｘに沿う断面における面積（断面積）であるリップ間空間断面積Ａは３．５ｍｍ^２以上となっている。つまり、サイドリップ２１と中間リップ２２とは、使用状態におけるリップ間空間Ｓの断面積であるリップ間空間断面積ＡがＡ≧３．５ｍｍ^２となるように、夫々の形状が設計されている。

上述のように、密封装置１は、使用状態において、サイドリップ２１が所定の締め代でハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄに接触し、中間リップ２２が所定の締め代で車輪取付フランジ５５ｂの移行部５５ｃに接触し、また、グリースリップ２３が所定の締め代でハブ輪５５の軸部５５ａの外周面５５ｅに接触して、密封装置１は、外輪５１とハブ５２との間の空間の密封を図っている。

密封装置１によれば、ハブ輪５５の外周面５５ｅや移行部５５ｃ、内側面５５ｄに加工の仕上痕であるリード目が形成されている場合であっても、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のベタ当たりが発生することを抑制することができる。これは、サイドリップ２１と中間リップ２２とハブ輪５５とが囲むリップ間空間Ｓの断面積であるリップ間空間断面積Ａが３．５ｍｍ^２以上となっているからである。従来の密封装置において、ハブ輪にリード目が形成されている場合に、サブリップや中間リップ、グリースリップのベタ当たりが発生する理由は、サイドリップと中間リップとハブ輪とが囲む空間にリード目のポンプ効果により負圧が発生するためであると考えられている。これに対して、密封装置１においては、使用状態におけるリップ間空間断面積Ａが３．５ｍｍ^２以上となるように、サイドリップ２１や中間リップ２２の形態が設計されている。このため、使用状態においてハブ５２が回転しても、リップ間空間Ｓに対するリード目によるポンプ効果の影響は低くなっている。つまり、リップ間空間断面積ＡをＡ≧３．５ｍｍ^２とすることにより、リップ間空間Ｓに対するリード目のポンプ効果の影響を低減させることができ、リード目のポンプ効果によりリップ間空間Ｓにリップ２１〜２３の接触幅を増大させるような負圧が発生することの防止を図ることができる。このため、密封装置１においては、ハブ輪５５にリード目が形成されている場合であっても、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。

リップ間空間Ｓのリップ間空間断面積Ａは大きければ大きいほどよい。リップ間空間断面積Ａは大きければ大きいほど、リード目のポンプ効果の影響をより低減させることができるからである。但し、リップ間空間断面積Ａの大きさの上限値は、具体的な適用対象（ハブベアリング）に対応した密封装置１の具体的な形態に応じて決めることができる。若しくは、リップ間空間断面積Ａの大きさの上限値は、具体的な適用対象（ハブベアリング）に対応した密封装置１の具体的な形態に応じて決まってくる。また、密封装置１の最適なリップ間空間断面積Ａの大きさは、例えば、密封装置１の具体的な態様における径方向の大きさ、例えばサイドリップ２１や中間リップ２２の径の大きさに基づいて設定することができる。

また、密封装置１においては、上述のようにグリースリップ２３の断面厚さｔと延び方向長さＬとの関係がｔ／Ｌ≧０．２７となっている。このため、グリースリップ２３の剛性を適切に調整でき、グリースリップ２３のベタ当たりを抑制することができ、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。グリースリップ２３の断面厚さｔと延び方向長さＬとの関係がｔ／Ｌ≧０．２７となっている場合、密封装置１の使用環境を２０℃〜１２０℃に変化させた場合であっても、つまりハブベアリング５０の貫通孔５７内の圧力を変化させた場合であっても、グリースリップ２３のベタ当たりを抑制することができる。

また、密封装置１においては、サイドリップ２１、中間リップ２２、及びグリースリップ２３は、夫々内周側面２１ａ〜２３ａに梨地処理がなされており、夫々内周側面２１ａ〜２３ａに梨地部２１ｂ〜２３ｂが形成されている。そして、梨地部２１ｂ〜２３ｂの表面粗さは、７μｍＲｚＪＩＳ以上となっている。このため、リード目のポンプ効果の低減を図ることができ、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のベタ当たりを抑制でき、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。

また、梨地部２１ｂ〜２３ｂは、その表面粗さが大きいほど、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗を小さくすることができる。しかしながら、梨地部２１ｂ〜２３ｂの表面粗さが大きいほど、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のシール性は低下する。シール性のみを考慮した場合、梨地部２１ｂ〜２３ｂの表面粗さは、５μｍＲｚＪＩＳ以上２０μｍＲｚＪＩＳ以下の値が好ましい。

各リップ２１〜２３に塗布されるグリースＧとして、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースを使用した場合、ハブ５２が回転した際にリード目に沿ってグリースＧは掻き出されやすくなる。これは、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースは、金属に付着しやすい傾向があるためであると考えられる。ハブ５２の回転の際にリード目に沿ってグリースＧが掻き出されると、リップ間空間Ｓに負圧が発生することになる。このため、ウレア系の増ちょう剤を含むグリースを使用した場合、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のベタ当たりが発生し、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗が増大することになる。密封装置１においては、各リップ２１〜２３に塗布されるグリースＧとして、ウレア系の増ちょう剤を含まないグリース、または、増ちょう剤にウレア系の増ちょう剤を少量のみ含むグリースが使用されている。このため、ハブ５２が回転した際にリード目に沿ってグリースＧが掻き出されることが抑制され、リップ２１〜２３の接触幅を増大させるような負圧が発生することの防止を図ることができ、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の増大を抑制することができる。

次いで、本発明の実施の形態に係る密封装置１の評価試験結果について説明する。本発明者は、上記本発明の実施の形態に係る密封装置１を製作し（試験例１）、この密封装置１のトルク性能（摺動抵抗）の評価試験を行った。図５は、この評価試験の結果を示すグラフを示す図である。

試験例１においては、リップ間空間断面積ＡをＡ＝４．０ｍｍ^２とし、サイドリップ２１の先端であるサイドリップ先端２１ｃと、中間リップ２２の先端である中間リップ先端２２ｄとの間の径方向における間隔であるリップ間距離Ｗ（図２参照）をＷ＝３．２ｍｍとし、また、中間リップ２２の基体部２５との結合部である中間リップ２２の内側の端部である中間リップ基端２２ｃと中間リップ先端２２ｄとの間の軸線ｘ方向における間隔である中間リップ高さＨ（図２参照）をＨ＝２．９ｍｍとした。リップ間距離Ｗは、詳細には、サイドリップ先端２１ｃの内周側の縁部と中間リップ先端２２ｄの外周側の縁部との間の径方向における間隔である。また、中間リップ高さＨは、軸線ｘ方向における中間リップ２２の長さである。また、グリースリップ２３の延び方向長さＬをＬ＝１．２４ｍｍとし、グリースリップ基端２３ｃにおけるグリースリップ２３の厚さ（断面厚さｔ１）をｔ１＝０．３８ｍｍとし、グリースリップ先端２３ｄにおけるグリースリップ２３の厚さ（断面厚さｔ２）をｔ２＝０．１７ｍｍとした。また、梨地部２１ｂ〜２３ｂの表面粗さは、１０．７μｍＲｚＪＩＳとし、グリースＧの増ちょう剤として、Ｌｉを含む金属石鹸を用いた。

評価試験は、試験例１を試験用のハブベアリング（図３参照）に取り付け、雰囲気温度を３０℃とし、貫通孔５７内の圧力であるベアリング内圧力を２２ｋＰａとした条件の下で行った。評価試験において評価は、下記の所定の工程を１サイクルとし、これを１０サイクル行った際のハブ輪（ハブ）の駆動トルクを各サイクルにおいて測定することにより行った。上述の１サイクルにおいては、先ず、１０ｒｐｍの回転速度でハブを１０分間回転し、その後、１０００ｒｐｍの回転速度でハブを６０分間回転する。また、試験用のハブベアリングのハブ輪の内周側面（図３参照、移行部５５ｃ、内側面５５ｄ、外周面５５ｅ）にはリード目が形成されていた。

上記評価試験から表１及び図５に示すような結果が得られた。

表１は、１番目のサイクル（第１サイクル）で測定された駆動トルクの平均値に対する各サイクル（第２〜第１０サイクル）で測定された駆動トルクの平均値の比であるトルク相対値（第ｎサイクルの駆動トルク／第１サイクルの駆動トルク）を表している。なお、上述の第１〜第１０サイクルの各サイクルにおいて測定された駆動トルクとは、ハブの回転速度が１０００ｒｐｍである時の駆動トルクである。図５には、第１〜第１０サイクルの間のトルク相対値の変化を示すグラフが記載されている。表１及び図５に示すように、各サイクルのトルク相対値は１．０８〜１．３４の間で推移しており、各サイクルにおいてトルク相対値の変化は小さく、また、サイクル数が増えていってもトルク相対値が大きく上昇していかないことが分かる。このように、各サイクルにおいてハブ輪の駆動トルクは安定していた。つまり、各サイクルにおいて、リップ間空間Ｓに負圧が発生することが抑制され、サイドリップ２１、中間リップ２２、及びグリースリップ２３のベタ当たりの発生が抑制されていることが分かった。このように、本評価試験から、本密封装置１によれば、サイドリップ２１や中間リップ２２、グリースリップ２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の増大を抑制できることが分かった。

上述のように、本発明の実施の形態に係る密封装置１によれば、各リップ２１〜２３の接触部（ハブ輪５５）にリード目が形成されていても、各リップ２１〜２３のハブ輪５５に対する摺動抵抗の上昇を抑制して摺動抵抗を安定させることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

また、本実施の形態に係る密封装置１は、ハブベアリングに適用されるものとしたが、本発明に係る密封装置の適用対象はこれに限られるものではなく、他の車両や汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して、本発明は適用可能である。

１，５９，１００密封装置
１０，１１１補強環
１１嵌合部
１１ａ外周面
１２位置調整部
１２ａ戻り部
１２ｂ接続フランジ部
１２ｃ戻り部
１２ｄシールフランジ部
１３フランジ部
２０，１１２弾性体部
２１，１１３サイドリップ
２１ａ〜２３ａ内周側面
２１ｂ〜２３ｂ梨地部
２１ｃサイドリップ先端
２２，１１４中間リップ
２２ｃ中間リップ基端
２２ｄ中間リップ先端
２３，１１５グリースリップ
２３ｃグリースリップ基端
２３ｄグリースリップ先端
２４外周環突起
２４ａ外側端
２５基体部
２６堰部
２６ａ内側面
２７ガスケット部
２７ａビード
５０，２００ハブベアリング
５１，２０１外輪
５２，２０２ハブ
５３，２０４ベアリングボール
５４内輪
５５ハブ輪
５５ａ軸部
５５ｂ車輪取付フランジ
５５ｃ移行部
５５ｄ内側面
５５ｅ，２０２ａ外周面
５５ｆ段差
５６保持器
５７貫通孔
５８外側開口部
５８ａ内周面
５８ｂ外側端面
５８ｃ外周面
５８´ 内側開口部
２０３空間
Ａリップ間空間断面積
Ｇグリース
Ｈ中間リップ高さ
Ｌ延び方向長さ
Ｓリップ間空間
ｔ，ｔ１，ｔ２断面厚さ
Ｗリップ間距離
ｘ軸線

Claims

軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、
前記軸線周りに環状の補強環と、
該補強環に取り付けられている、弾性体から形成されている前記軸線周りに環状の弾性体部とを備え、
前記弾性体部は、使用状態において前記内周側部材に前記軸線において他方の側から接触するように形成された前記軸線において一方の側に向かって延びるサイドリップと、前記使用状態において前記内周側部材に前記他方の側から接触するように形成された前記サイドリップよりも内周側において前記一方の側に向かって延びる中間リップと、前記使用状態において前記内周側部材に外周側から接触するように形成された前記中間リップよりも前記他方の側において該他方の側に向かって延びるグリースリップとを有しており、
使用状態において、前記サイドリップと前記中間リップと前記内周側部材とが囲む空間の前記軸線に沿う断面における面積は３．５ｍｍ^２以上であり、
前記グリースリップは、延び方向の長さＬと軸線に沿う断面における厚さｔがグリースリップの根元においてｔ／Ｌ≧０．２７の関係を満たすような形状になっており、
前記サイドリップ、前記中間リップ、及び前記グリースリップは、各々の内周側の面に梨地部が形成されていることを特徴とする密封装置。
前記グリースリップは、前記グリースリップの先端に向かうほどその厚さが薄くなっていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
前記梨地部の表面粗さは７μｍＲｚＪＩＳ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。