JP2020133739A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物に対する封止性能が高く、回転部材に与えるトルクが小さく、水の排出性能が高く、密封対象への水からの保護性能が高い密封装置を提供する。【解決手段】相対的に回転する内側部材と外側部材との間の間隙を封止する密封装置は、外側部材に取り付けられる第１のシール部材と、内側部材に取り付けられる第２のシール部材を備える。第２のシール部材は、複数の水排出突起を有し、水排出突起は、第１のシール部材の環状部分に向けて突出し、円周方向に並べられている。第２のシール部材は、周方向に連続する円周突起を有し、円周突起は、第１のシール部材の環状部分に向けて突出し、水排出突起より径方向外側にある。第１のシール部材は、周方向に連続する環状のラビリンスリップを有し、ラビリンスリップは、第２のシール部材のフランジ部分に向けて突出し、第２のシール部材に接触せず、水排出突起と円周突起の間の間隙内に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置に関する。

例えば玉軸受のような転がり軸受は周知であり、例えば自動車のハブに使用されている。転がり軸受の内部を密封する密封装置としては、特許文献１に記載されたものがある。この密封装置は、転がり軸受の外輪に圧入される取付環と、取付環に一体に設けられたシールリングと、内輪に装着されるスリンガを有し、シールリングに形成された複数のリップがスリンガに接触する。複数のリップは、軸受内部の潤滑剤(グリース）を密封する機能と、外部から水やダスト等の異物が軸受内部へ侵入しないように封止する機能を有する。

特開２００５−３３１００２号公報

この種の密封装置は、異物に対する高い封止性能が要求される一方、回転軸に与えるトルクの低減が要求される。

また、この種の密封装置については、水（泥水または塩水を含む）の多い環境で使用される場合には、水が密封対象（例えば軸受）の内部に侵入しないように保護する機能を高めることが要求される。また、たとえ水が密封装置に侵入しても、すみやかに水を排出することができるのが望ましい。

そこで、本発明は、異物に対する封止性能が高く、回転部材に与えるトルクが小さく、水の排出性能が高く、密封対象への水からの保護性能が高い密封装置を提供する。

本発明のある態様に係る密封装置は、相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、前記外側部材に取り付けられ、環状部分を有しており、前記環状部分が前記内側部材に向けて径方向内側に広がる、第１のシール部材と、前記内側部材に取り付けられ、フランジ部分を有しており、前記フランジ部分が径方向外側に広がっており前記第１のシール部材の前記環状部分と対向する第２のシール部材とを備える。前記第２のシール部材は、複数の水排出突起を有しており、前記複数の水排出突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、互いに間隔をおいて円周方向に並べられている。前記第２のシール部材は、周方向に連続する円周突起を有しており、前記円周突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、前記水排出突起より径方向外側に配置されている。前記第１のシール部材は、周方向に連続する環状のラビリンスリップを有しており、前記ラビリンスリップは、前記環状部分から前記第２のシール部材の前記フランジ部分に向けて突出し、前記第２のシール部材に接触せず、前記第２のシール部材の前記複数の水排出突起と前記円周突起の間の間隙内に配置されている。

この密封装置において、第１のシール部材の環状部分と第２のシール部材のフランジ部分の間の空間内には、水が侵入することがありうる。しかし、この空間内には複数の水排出突起が突出しており、内側部材と外側部材の相対回転に伴って、空間内の水は、水排出突起に沿って流れて空間からすみやかに排出される。このため、密封装置は、密封対象への水からの保護性能が高い。また、複数の水排出突起の径方向外側には円周突起が配置され、複数の水排出突起と前記円周突起の間の間隙内にはラビリンスリップが配置されており、円周突起とラビリンスリップが外部からの異物の侵入を阻害する。すなわち、円周突起とラビリンスリップと水排出突起が径方向において重なるため、外部からの異物の侵入経路が複雑になり、異物に対する封止性能を高める。円周突起とラビリンスリップと水排出突起のいずれかで堰き止められた異物は、内側部材と外側部材の相対回転に起因する遠心力によって、水排出突起に沿って排出される。第１のシール部材に設けられたラビリンスリップは、第２のシール部材には接触しない。このため、回転部材（すなわち内側部材と外側部材の少なくとも一方）に与えるトルクが小さい。

本発明の実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例の部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る密封装置の部分断面図である。 第１の実施形態に係る密封装置の第２のシール部材の正面図である。 図３のIV-IV線矢視断面に相当する密封装置の部分断面図である。 第１の実施形態に係る密封装置の第２のシール部材の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る密封装置の部分断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

図１は、本発明の実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例である自動車用のハブ軸受を示す。但し、本発明の用途はハブ軸受には限定されず、他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、以下の説明では、ハブ軸受は、玉軸受であるが、本発明の用途は玉軸受には限定されず、他の種類の転動体を有する、ころ軸受、針軸受などの他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、自動車以外の機械に使用される転がり軸受にも本発明は適用可能である。

このハブ軸受１は、スピンドル（図示せず）が内部に挿入される孔２を有するハブ（内側部材）４と、ハブ４に取り付けられた内輪（内側部材）６と、これらの外側に配置された外輪（外側部材）８と、ハブ４と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１０と、内輪６と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１２と、これらの玉を定位置に保持する複数の保持器１４，１５とを有する。

外輪８が固定されている一方で、ハブ４および内輪６は、スピンドルの回転に伴って回転する。

スピンドルおよびハブ軸受１の共通の中心軸線Ａｘは、図１の上下方向に延びている。図１においては、中心軸線Ａｘに対する左側部分のみが示されている。詳細には図示しないが、図１の上側は自動車の車輪が配置される外側（アウトボード側）であり、下側は差動歯車などが配置される内側（インボード側）である。図１に示した外側、内側は、それぞれ径方向の外側、内側を意味する。

ハブ軸受１の外輪８は、ハブナックル１６に固定される。ハブ４は、外輪８よりも半径方向外側に張り出したアウトボード側フランジ１８を有する。アウトボード側フランジ１８には、ハブボルト１９によって、車輪を取り付けることができる。

外輪８のアウトボード側の端部の付近には、外輪８とハブ４との間の間隙を封止する密封装置２０が配置されており、外輪８のインボード側の端部の内側には、外輪８と内輪６との間の間隙を封止する密封装置２１が配置されている。これらの密封装置２０，２１の作用により、ハブ軸受１の内部からのグリース、すなわち潤滑剤の流出が防止されるとともに、外部からハブ軸受１の内部への異物（水（泥水または塩水を含む）およびダストを含む）の流入が防止される。図１において、矢印Ｆは、外部からの異物の流れの方向の例を示す。

密封装置２０は、ハブ軸受１の回転するハブ４と、固定された外輪８のアウトボード側の円筒状の端部８Ａとの間に配置され、ハブ４と外輪８との間の間隙を封止する。密封装置２１は、ハブ軸受１の回転する内輪６と固定された外輪８のインボード側の端部８Ｂとの間に配置され、内輪６と外輪８との間の間隙を封止する。

第１の実施形態
図２に示すように、密封装置２１は、ハブ軸受１の外輪８のインボード側の端部８Ｂと、ハブ軸受１の内輪６との間隙内に配置される。密封装置２１は環状であるが、図２においては、その左側部分のみが示されている。図２から明らかなように、密封装置２２は、第１のシール部材２４と第２のシール部材２６を備える複合構造を有する。

第１のシール部材２４は、外輪８に取り付けられ、回転しない固定シール部材である。第１のシール部材２４は、弾性環２８および剛性環３０を有する複合構造である。弾性環２８は、弾性材料、例えばエラストマーで形成されている。剛性環３０は、剛性材料、例えば金属から形成されており、弾性環２８を補強する。剛性環３０は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。剛性環３０の一部は、弾性環２８に埋設されており、弾性環２８に密着している。

第１のシール部材２４は、円筒部分２４Ａ、環状部分２４Ｂ、およびラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄを有する。円筒部分２４Ａは、外輪８に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、円筒部分２４Ａは、外輪８の端部８Ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。環状部分２４Ｂは、円環状であって、円筒部分２４Ａの径方向内側に配置され、内輪６に向けて径方向内側に広がる。円筒部分２４Ａと環状部分２４Ｂは、剛性環３０と弾性環２８から構成されている。

ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄは、環状部分２４Ｂの内側端から第２のシール部材２６に向けて延び、ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄの先端は第２のシール部材２６に接触する。ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄは、弾性環２８から構成されている。

第２のシール部材２６は、スリンガーすなわち回転シール部材とも呼ぶことができる。第２のシール部材２６は、内輪６に取り付けられており、内輪６の回転時に、第２のシール部材２６は内輪６とともに回転し、外部から飛散して来る異物を跳ね飛ばす。

この実施形態では、第２のシール部材２６も、弾性環３２および剛性環３４を有する複合構造である。剛性環３４は、剛性材料、例えば金属から形成されている。

剛性環３４は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。具体的には、円筒状のスリーブ部分３４Ａと、スリーブ部分３４Ａから径方向外側に広がる円環状のフランジ部分３４Ｂを備える。スリーブ部分３４Ａは、内輪６に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、スリーブ部分３４Ａには、内輪６の端部が締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。

フランジ部分３４Ｂは、スリーブ部分３４Ａの径方向外側に配置され、径方向外側に広がっており、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと対向する。この実施形態では、フランジ部分３４Ｂは平板であり、スリーブ部分３４Ａの軸線に対して垂直な平面内にある。

弾性環３２は、剛性環３４のフランジ部分３４Ｂに密着している。この実施形態では、弾性環３２は、内輪６の回転速度を計測するために設けられている。具体的には、弾性環３２は、磁性金属粉およびセラミックス粉を含有するエラストマー材料で形成されており、磁性金属粉によって多数のＳ極とＮ極を有する。弾性環３２においては、円周方向に等角間隔をおいて多数のＳ極とＮ極が交互に配置されている。図示しない磁気式ロータリーエンコーダーによって、弾性環３２の回転角度を測定することができる。弾性環３２の材料は、金属粉を含有するため、通常のエラストマー材料よりも硬度が高く、異物による損傷を受けにくい。

第１のシール部材２４のラジアルリップ２４Ｃは、環状部分２４Ｂの内側端から半径方向内側に延びるグリースリップである。グリースリップ２４Ｃは、第２のシール部材２６のスリーブ部分３４Ａに向けて延び、グリースリップ２４Ｃの先端は、スリーブ部分３４Ａに接触する。グリースリップ２４Ｃは、半径方向内側かつアウトボード側に向けて延び、主にハブ軸受１の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。

ラジアルリップ２４Ｄは、環状部分２４Ｂの内側端から側方に延びるダストリップである。ダストリップ２４Ｄは、半径方向外側かつインボード側に向けて延びる。ダストリップ２４Ｄも、第２のシール部材２６のスリーブ部分３４Ａに向けて延び、ダストリップ２４Ｄの先端は、スリーブ部分３４Ａに接触する。ダストリップ２４Ｄは、主に外部からハブ軸受１の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。

第１のシール部材２４が固定された外輪８に取り付けられている一方、内輪６および第２のシール部材２６は回転するので、ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄの各々は第２のシール部材２６のスリーブ部分３４Ａに対して摺動する。

第１のシール部材２４の円筒部分２４Ａのインボード側の先端と、第２のシール部材２６の外端縁との間には、環状の間隙３６が設けられている。間隙３６を通じて、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂの間の空間３８内に、異物が侵入することがある。逆に、空間３８内の異物は、間隙３６を通じて排出することができる。

図３は第２のシール部材２６の正面図であり、図４は図３のIV-IV線矢視断面に相当する密封装置２１の部分断面図である。図２は、図３のII-II線に沿って見た密封装置２１の断面図である。図５は第２のシール部材２６の斜視図である。

図２から図５に示すように、第２のシール部材２６は、フランジ部分３４Ｂから第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂに向けて突出する複数の水排出突起４０を有する。これらの水排出突起４０は、同形同大を有しており、円周方向に互いに等角間隔をおいて並べられている。図２に示すように、これらの水排出突起４０は、フランジ部分３４Ｂに支持されており、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂの間の空間３８内に突出する。

この実施形態においては、複数の水排出突起４０は、フランジ部分３４Ｂの環状部分２４Ｂに対向する面３４Ｃを覆う弾性環３２の部分に一体に取り付けられている。すなわち、水排出突起４０は、弾性環３２の部分である。したがって、水排出突起４０は、弾性環３２と同じ材料、すなわち磁性金属粉およびセラミックス粉を含有するエラストマー材料から形成されている。但し、水排出突起４０は、剛性材料から形成されてもよく、この場合には、フランジ部分３４Ｂに一体に成形されてもよい。

この実施形態においては、図３に示すように、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の軸線方向に沿って見た場合、ほぼ四角形、具体的にはほぼ平行四辺形の輪郭を有する。より具体的には、図３に示すように、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の周方向および径方向に対して傾斜した２つの側面４０Ａ，４０Ｂを有する。各水排出突起４０の側面４０Ａ，４０Ｂは互いにほぼ平行である。

図３において、矢印Ｒ１は、ハブ軸受１が設けられた自動車の前進時の第２のシール部材２６の回転方向（内輪６の回転方向）を示す。水排出突起４０の側面４０Ａは、回転方向Ｒ１に対して鋭角をもって交差し、側面４０Ｂは、回転方向Ｒ１に対して鈍角をもって交差する。

但し、変形例として、図３の円Ａ内に示すように、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の径方向に沿って（周方向に対して垂直に）延びる２つの側面４０Ａ，４０Ｂを有していてもよい。図３の円Ａは、仮想線の円で囲んだ領域に相当する。この場合、各水排出突起４０の傾斜側面４０Ａ，４０Ｂの間隔は、第２のシール部材２６の径方向内側ほど小さくなる。

あるいは、他の変形例として、図３の円Ｂ内に示すように、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の軸線方向に沿って見た場合、ほぼ台形の輪郭を有してもよい。図３の円Ｂは、仮想線の円で囲んだ領域に相当する。この場合、各水排出突起４０の傾斜側面４０Ａ，４０Ｂの間隔は、第２のシール部材２６の径方向外側ほど小さくなる。図示しないが、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の軸線方向に沿って見た場合、ほぼ二等辺三角形の輪郭を有してもよい。

図２および図４に示すように、各水排出突起４０は、第２のシール部材２６の側方から見た場合、フランジ部分３４Ｂから先端に向けて先細となる断面形状を有し、傾斜または湾曲した外周面４０Ｃを有する。外周面４０Ｃは、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂから離れるほど径方向外側に位置するよう傾斜または湾曲している。

第２のシール部材２６は、周方向に連続する円周突起４２をさらに有する。円周突起４２は、フランジ部分３４Ｂから第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂに向けて突出する。円周突起４２は、水排出突起４０より径方向外側に配置されている。この実施形態では、円周突起４２は第２のシール部材２６の最外端縁に設けられている。

この実施形態においては、円周突起４２は、フランジ部分３４Ｂの環状部分２４Ｂに対向する面３４Ｃを覆う弾性環３２の部分に一体に取り付けられている。すなわち、円周突起４２は、弾性環３２の部分である。したがって、円周突起４２は、弾性環３２と同じ材料、すなわち磁性金属粉およびセラミックス粉を含有するエラストマー材料から形成されている。但し、円周突起４２は、剛性材料から形成されてもよく、この場合には、フランジ部分３４Ｂに一体に成形されてもよい。

円周突起４２は、フランジ部分３４Ｂから先端に向けて先細となる断面形状を有する。具体的には、この実施形態では、円周突起４２の内周面は、フランジ部分３４Ｂから離れるほど大きい直径を有し、円周突起４２の外周面は、フランジ部分３４Ｂから離れるほど小さい直径を有する。

他方、水排出突起４０および円周突起４２が対向する第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂは、概略的には（後述するラビリンスリップ４６を除いて）、インボード側に向かうほど、径方向外側に位置して、円筒部分２４Ａの内周面に到達する面を有する。より詳細には、環状部分２４Ｂは、第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂに向かうほど、径方向外側に位置するよう傾斜または湾曲しているほぼ円錐台状の内周面４４を有する。内周面４４には、複数の水排出突起４０の外周面４０Ｃが対向し、内周面４４と外周面４０Ｃの間には狭い間隙が設けられている。

第１のシール部材２４は、周方向に連続する環状のラビリンスリップ４６をさらに有する。ラビリンスリップ４６は、環状部分２４Ｂから第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂに向けて突出し、第２のシール部材２６に接触せず、第２のシール部材２６の複数の水排出突起４０と円周突起４２の間の間隙内に配置されている。

ラビリンスリップ４６は、環状部分２４Ｂから径方向外側に向けて斜めに突出する円錐台形状を有する。ラビリンスリップ４６の内周面は、内周面４４と面一であって（すなわち内周面４４と滑らかに連なっており）、フランジ部分３４Ｂに向かうほど、径方向外側に位置するよう傾斜している。ラビリンスリップ４６の外周面も、フランジ部分３４Ｂに向かうほど、径方向外側に位置するよう傾斜している。

第１のシール部材２４の円筒部分２４Ａは、第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂと円周突起４２の径方向外側に配置されている。円筒部分２４Ａの内周面の少なくとも一部は、インボード側ほど直径が大きくなるよう傾斜しており、この部分と第２のシール部材２６の円周突起４２の間に、ほぼ一様な間隔を持つ傾斜間隙４８が設けられている。傾斜間隙４８は、環状部分２４Ｂから離れるほど径方向外側に位置するよう傾斜している。

図２および図４に示すように、第１のシール部材２４の水排出突起４０および円周突起４２は、第２のシール部材２６に接触せず、第２のシール部材２６のラビリンスリップ４６は、第１のシール部材２４に接触しない。したがって、これらは、第２のシール部材２６ひいては内輪６に与えられるトルクの上昇要因にならない。また、水排出突起４０および円周突起４２は、第２のシール部材２６に衝突することがなく、ラビリンスリップ４６は、第１のシール部材２４に衝突することがない。

上記の通り、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂを覆う弾性環３２の間の空間３８（図２参照）内には、異物（水およびダストを含む）が侵入することがありうる。しかし、空間３８内には複数の水排出突起４０が突出しており、内輪６と外輪８の相対回転に伴って、空間３８内の水は、水排出突起４０に沿って流れて空間３８から傾斜間隙４８と間隙３６を通じてすみやかに排出される。このため、密封装置２１は、密封対象であるハブ軸受１への水からの保護性能が高い。密封装置２１自体についても、水（泥水または塩水を含む）の存在により加速する劣化が低減される。傾斜間隙４８と間隙３６は環状であるため、空間３８から水が傾斜間隙４８と間隙３６の一部を介して流出する一方で、密封装置２１の外側の空気が傾斜間隙４８と間隙３６の他の一部を介して空間３８の内部に流入する。空間３８の内部に流入する空気は、空間３８からの水の流出を促進するとともに、空間３８の内部が負圧になることを防止してリップ２４Ｃ，２４Ｄが予期せぬ変形をするおそれを低減する。

複数の水排出突起４０の径方向外側には円周突起４２が配置され、複数の水排出突起４０と円周突起４２の間の間隙内にはラビリンスリップ４６が配置されており、円周突起４２とラビリンスリップ４６が外部からの異物の侵入を阻害する。すなわち、円周突起４２とラビリンスリップ４６と水排出突起４０が径方向において重なるため、外部からの異物の侵入経路が複雑になり、異物に対する封止性能を高める。円周突起４２とラビリンスリップ４６と水排出突起４０のいずれかで堰き止められた異物は、内輪６と外輪８の相対回転に起因する遠心力によって、水排出突起４０に沿って傾斜間隙４８と間隙３６を通じて排出される。

第１のシール部材２４には、ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄが設けられていることにより、異物の阻止の確実性を高めることができる。上記のように、密封装置２１は、水排出突起４０による異物の排出性能が高いため、第２のシール部材２６のスリーブ部分３４Ａに対するラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄの接触圧を高める必要がない。したがって、水の排出性能を高めながら、ラジアルリップ２４Ｃ，２４Ｄが第２のシール部材２６に摺動することに起因するトルクを抑制または低減することができる。

上記のように、密封装置２１は、水排出突起４０による異物の排出性能が高いため、第１のシール部材２４は、第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂに接触する部分、例えば、異物の侵入を阻止するためのアキシャルリップを有しない。このため、第１のシール部材２４の部分が第２のシール部材２６に摺動することに起因するトルクを排除することができる。したがって、自動車のエネルギー効率を高めることができる。

上記のように、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂの内周面４４は、円錐台状であり、内周面４４の延長線上のラビリンスリップ４６は、環状部分２４Ｂから径方向外側に向けて斜めに突出する円錐台形状を有する。したがって、内輪６と外輪８の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、環状部分２４Ｂの内周面４４に沿って移動し、内周面４４に滑らかに連なるラビリンスリップ４６の内周面に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、環状部分２４Ｂの内周面４４に沿って移動し、内周面４４に滑らかに連なるラビリンスリップ４６の内周面に沿ってすみやかに排出される（図２および図４を反時計方向に９０度回転させれば、この効果は明確に理解できよう）。

また、円周突起４２は、フランジ部分３４Ｂから先端に向けて先細となる断面形状を有する。したがって、内輪６と外輪８の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、先細な円周突起４２に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、先細な円周突起４２に沿ってすみやかに排出される（図２および図４を反時計方向に９０度回転させれば、この効果は明確に理解できよう）。

さらに、第１のシール部材２４の円筒部分２４Ａと第２のシール部材２６の円周突起４２の間に、傾斜間隙４８が設けられ、傾斜間隙４８は、環状部分２４Ｂから離れるほど径方向外側に位置するよう傾斜している。したがって、内輪６と外輪８の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、傾斜間隙４８に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、傾斜間隙４８に沿ってすみやかに排出される（図２および図４を反時計方向に９０度回転させれば、この効果は明確に理解できよう）。

この実施形態では、図３に示すように、内輪６の回転方向での各水排出突起４０の長さは、第１のシール部材２４と第２のシール部材２６の径方向での各水排出突起４０の長さより大きい。したがって、水排出突起４０に硬い異物が衝突して水排出突起４０が損傷したり、水流によって水排出突起４０が摩耗したりしても、水排出突起４０全体が短期間で消滅することがない。すなわち、水排出突起４０は長い寿命を有する。

この実施形態では、各水排出突起４０は、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂの間の空間３８内に突出する。したがって、図２および図４から明らかなように、複数の水排出突起４０は、第１のシール部材２４の最大直径の範囲内に配置されている。このため、密封装置２１ひいてはハブ軸受１を大型化する必要はない。

この実施形態では、水排出突起４０および円周突起４２は、弾性環３２と同じ材料、すなわち磁性金属粉およびセラミックス粉を含有するエラストマー材料から形成されている。水排出突起４０は、金属粉およびセラミックス粉を含有するので、硬い異物の衝撃への耐久性が高く、耐摩耗性が高い。

この実施形態では、水排出突起４０および円周突起４２は、第２のシール部材２６の剛性環３４のフランジ部分３４Ｂを覆う弾性環３２に一体に取り付けられている。したがって、部品点数が削減されるので、密封装置２１の組み立てが容易である。

水排出突起４０および円周突起４２を形成する手法は、例えば、型を用いたプレス加工または射出成形であってよく、この場合、弾性環３２を形成すると同時に水排出突起４０および円周突起４２を形成してもよい。但し、フランジ部分３４Ｂに水排出突起４０および円周突起４２を接着で接合してもよいし、弾性環３２に対する切削加工で水排出突起４０および円周突起４２を形成してもよい。

第２の実施形態
図６は、本発明の第２の実施形態に係る密封装置２１を示す部分断面図である。図６において、すでに説明した構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。

この実施形態においては、第１のシール部材２４は、環状の第２のラビリンスリップ５０をさらに有する。第２のラビリンスリップ５０は、環状部分２４Ｂから第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂに向けて突出するが、第２のシール部材２６に接触しない。第２のラビリンスリップ５０は、弾性環２８から構成されている。第２のラビリンスリップ５０は、複数の水排出突起４０に径方向において重なり、複数の水排出突起４０よりも径方向内側に配置されている。

第２のラビリンスリップ５０は、複数の水排出突起４０に径方向において重なるため、外部からの異物の侵入経路がさらに複雑になり、異物に対する封止性能を高める。第２のラビリンスリップ５０は、第１のシール部材２４に設けられ、第２のシール部材２６には接触しない。このため、第２のラビリンスリップ５０は、第２のシール部材２６ひいては内輪６に与えられるトルクの上昇要因にならない。第２のラビリンスリップ５０は、複数の水排出突起４０よりも径方向内側に配置されており、第２のラビリンスリップ５０で堰き止められた異物は、内輪６と外輪８の相対回転に伴って、水排出突起４０の傾斜側面に沿って空間４２から排出される。

他の変形例
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

例えば、上記の実施形態においては、内側部材であるハブ４および内輪６が回転部材であり、外側部材である外輪８が静止部材である。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、互いに相対回転する複数の部材の密封に適用されうる。例えば、内側部材が静止し、外側部材が回転してもよいし、これらの部材のすべてが回転してもよい。

本発明の用途は、ハブ軸受１の密封に限定されない。例えば、自動車の差動歯車機構またはその他の動力伝達機構、自動車の駆動シャフトの軸受またはその他の支持機構、ポンプの回転軸の軸受またはその他の支持機構などにも本発明に係る密封装置または密封構造を使用することができる。

実施形態の密封装置２１の剛性環３０は、単一の部品であるが、剛性環３０を径方向に互いに分離した複数の剛性環に置換してもよい。

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。

条項１． 相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、
前記外側部材に取り付けられ、環状部分を有しており、前記環状部分が前記内側部材に向けて径方向内側に広がる、第１のシール部材と、
前記内側部材に取り付けられ、フランジ部分を有しており、前記フランジ部分が径方向外側に広がっており前記第１のシール部材の前記環状部分と対向する第２のシール部材とを備え、
前記第２のシール部材は、複数の水排出突起を有しており、前記複数の水排出突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、互いに間隔をおいて円周方向に並べられており、
前記第２のシール部材は、周方向に連続する円周突起を有しており、前記円周突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、前記水排出突起より径方向外側に配置されており、
前記第１のシール部材は、周方向に連続する環状のラビリンスリップを有しており、前記ラビリンスリップは、前記環状部分から前記第２のシール部材の前記フランジ部分に向けて突出し、前記第２のシール部材に接触せず、前記第２のシール部材の前記複数の水排出突起と前記円周突起の間の間隙内に配置されている
ことを特徴とする密封装置。

条項２． 前記ラビリンスリップは、前記環状部分から径方向外側に向けて斜めに突出する円錐台形状を有する
ことを特徴とする条項１に記載の密封装置。

この条項によれば、内側部材と外側部材の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、斜めに突出するラビリンスリップに沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、斜めに突出するラビリンスリップに沿ってすみやかに排出される。

条項３． 前記第１のシール部材の前記環状部分は、円錐台形状の内周面を有し、前記内周面は前記ラビリンスリップの内周面に滑らかに連なる
ことを特徴とする条項２に記載の密封装置。

この条項によれば、内側部材と外側部材の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、環状部分の内周面に沿って移動し、内周面に滑らかに連なるラビリンスリップの内周面に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、環状部分の内周面とラビリンスリップの内周面に沿ってすみやかに排出される。

条項４． 前記円周突起は、前記フランジ部分から先端に向けて先細となる断面形状を有する
ことを特徴とする条項１から３のいずれか１項に記載の密封装置。

この条項によれば、内側部材と外側部材の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、先細な円周突起に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、先細な円周突起に沿ってすみやかに排出される。

条項５． 前記第１のシール部材は、前記環状部分の外側に配置された円筒部分を有しており、
前記円筒部分は、前記第２のシール部材の前記フランジ部分と前記円周突起の径方向外側に配置され、前記円筒部分と前記円周突起の間に、傾斜間隙が設けられ、前記傾斜間隙は、前記環状部分から離れるほど径方向外側に位置するよう傾斜している
ことを特徴とする条項１から４のいずれか１項に記載の密封装置。

この条項によれば、内側部材と外側部材の相対回転に起因する遠心力によって、異物は、傾斜間隙に沿ってすみやかに排出される。また、相対回転停止後、重力によって、異物は、傾斜間隙に沿ってすみやかに排出される。

１ ハブ軸受
２ 孔
４ ハブ（内側部材）
６ 内輪（内側部材）
８ 外輪（外側部材）
２１ 密封装置
２４ 第１のシール部材
２４Ａ 円筒部分
２４Ｂ 環状部分
２４Ｃ，２４Ｄ ラジアルリップ
２６ 第２のシール部材
３４Ａ スリーブ部分
３４Ｂ フランジ部分
４０ 水排出突起
４２ 円周突起
４４ 内周面
４６ ラビリンスリップ
４８ 傾斜間隙
５０ 第２のラビリンスリップ

Claims (5)

1. 相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、
   前記外側部材に取り付けられ、環状部分を有しており、前記環状部分が前記内側部材に向けて径方向内側に広がる、第１のシール部材と、
   前記内側部材に取り付けられ、フランジ部分を有しており、前記フランジ部分が径方向外側に広がっており前記第１のシール部材の前記環状部分と対向する第２のシール部材とを備え、
   前記第２のシール部材は、複数の水排出突起を有しており、前記複数の水排出突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、互いに間隔をおいて円周方向に並べられており、
   前記第２のシール部材は、周方向に連続する円周突起を有しており、前記円周突起は、前記フランジ部分から前記第１のシール部材の前記環状部分に向けて突出し、前記水排出突起より径方向外側に配置されており、
   前記第１のシール部材は、周方向に連続する環状のラビリンスリップを有しており、前記ラビリンスリップは、前記環状部分から前記第２のシール部材の前記フランジ部分に向けて突出し、前記第２のシール部材に接触せず、前記第２のシール部材の前記複数の水排出突起と前記円周突起の間の間隙内に配置されている
   ことを特徴とする密封装置。
2. 前記ラビリンスリップは、前記環状部分から径方向外側に向けて斜めに突出する円錐台形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記第１のシール部材の前記環状部分は、円錐台形状の内周面を有し、前記内周面は前記ラビリンスリップの内周面に滑らかに連なる
   ことを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
4. 前記円周突起は、前記フランジ部分から先端に向けて先細となる断面形状を有する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の密封装置。
5. 前記第１のシール部材は、前記環状部分の外側に配置された円筒部分を有しており、
   前記円筒部分は、前記第２のシール部材の前記フランジ部分と前記円周突起の径方向外側に配置され、前記円筒部分と前記円周突起の間に、傾斜間隙が設けられ、前記傾斜間隙は、前記環状部分から離れるほど径方向外側に位置するよう傾斜している
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の密封装置。

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