WO2020045072A1

WO2020045072A1 - シール部材の製造方法および成形型

Info

Publication number: WO2020045072A1
Application number: PCT/JP2019/031761
Authority: WO
Inventors: 加藤　拓也; 祐也坂野
Original assignee: Nok株式会社
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2020-03-05
Also published as: EP3845782A4; JPWO2020045072A1; CN112400075A; US20210140544A1; EP3845782A1

Abstract

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の間隙を封止する。密封装置はシール部材を有する。シール部材は、スリーブ部分とスリーブ部分から径方向外側に広がるフランジ部分とを有する剛性材料から形成された剛性環と、フランジ部分の両面に密着する弾性材料から形成された弾性環とを有する。弾性環は、剛性環のスリーブ部分側に環状の円形部分と複数の水排出突起を有し、スリーブ部分とは反対側に円環部分を有する。シール部材を製造する成形型は、スリーブ部分が支持される円筒空間と、円形部分を形成するための環状の円形空間と、複数の水排出突起を形成するための複数の突起空間と、円形空間内に設けられて剛性環のフランジ部分に接触する複数の支柱とを有する第１の成形型を有する。

Description

シール部材の製造方法および成形型

　本発明は、シール部材の製造方法および成形型に関する。

　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固定される環状体と、環状体から半径方向内側に延びるラジアルリップ（グリースリップ）と、環状体から側方に延びる２つのサイドリップ（アキシャルリップ）とを備える。ラジアルリップは、軸受の内輪の外周面または内輪に固定される部品の外周面に接触して、軸受内部の潤滑剤(グリース）を密封する機能を有し、２つのサイドリップは、内輪のフランジに接触して、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。

特許３９９１２００号公報

　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、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のシール部材を製造するのに好適なシール部材の製造方法および成形型を提供する。

　本発明のある態様に係るシール部材の製造方法は、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に設けられるシール部材を製造する製造方法である。前記シール部材は、前記内側部材に取り付けられ、スリーブ部分と前記スリーブ部分から径方向外側に広がるフランジ部分とを有する剛性材料から形成された剛性環と、前記フランジ部分の両面に密着する弾性材料から形成された弾性環とを有しており、前記弾性環は、前記剛性環の前記スリーブ部分側に環状の円形部分と複数の水排出突起を有し、前記スリーブ部分とは反対側に円環部分を有する。この製造方法は、前記剛性環の前記スリーブ部分が支持される円筒空間と、前記円形部分を形成するための環状の円形空間と、前記複数の水排出突起を形成するための複数の突起空間と、前記円形空間内に設けられて前記剛性環の前記フランジ部分に接触する複数の支柱とを有する第１の成形型を準備することと、前記円環部分を形成するための環状の円環空間を有する第２の成形型を準備することと、前記第１の成形型の前記円筒空間内に前記剛性環の前記スリーブ部分を挿入することと、前記第２の成形型の前記円環空間内に前記剛性環のフランジ部分が配置されるように、前記第１の成形型に前記第２の成形型を組み合わせることと、前記複数の支柱に前記フランジ部分を接触させながら、前記第１の成形型の前記円環空間、ならびに前記第２の成形型の前記円形空間および前記複数の突起空間に、前記弾性環の材料を充填することと、前記弾性環の材料の硬化後に、前記第１の成形型から前記第２の成形型を分離して、前記シール部材を取り出すこととを有する。

　この製造方法によれば、第１の成形型と第２の成形型で画定される内部空間に弾性環の材料が充填される時に、第１の成形型の複数の支柱に剛性環のフランジ部分が接触させられる。したがって、材料の充填時にフランジ部分が支柱で支持すなわち補強されるので、材料の充填に伴う圧力によって、フランジ部分が変形することが抑制される。このようにして、シール部材の寸法精度を高めることができる。

　好ましくは、製造されるシール部材の各水排出突起は、前記内側部材と前記外側部材の少なくとも一方が回転する回転方向に対して鋭角で交わる傾斜側面を有し、前記第１の成形型の前記複数の支柱は、前記円形空間内において前記傾斜側面を形成する部分と異なる部分に配置されている。この場合、複数の支柱は、各水排出突起の傾斜側面の形成を阻害しないので、水排出突起の設計の自由度が確保される。

　本発明のある態様に係るシール部材の成形型は、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に設けられるシール部材を製造するための成形型である。前記シール部材は、前記内側部材に取り付けられ、スリーブ部分と前記スリーブ部分から径方向外側に広がるフランジ部分とを有する剛性材料から形成された剛性環と、前記フランジ部分の両面に密着する弾性材料から形成された弾性環とを有しており、前記弾性環は、前記剛性環の前記スリーブ部分側に環状の円形部分と複数の水排出突起を有し、前記スリーブ部分とは反対側に円環部分を有する。この成形型は、前記剛性環の前記スリーブ部分が支持される円筒空間と、前記円形部分を形成するための環状の円形空間と、前記複数の水排出突起を形成するための複数の突起空間と、前記円形空間内に設けられて前記剛性環の前記フランジ部分に接触する複数の支柱とを有する第１の成形型と、前記円環部分を形成するための環状の円環空間を有する第２の成形型とを有する。

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。第１の実施形態に係る密封装置の第２のシール部材を製造する工程を示す断面図である。図６の後の工程を示す断面図である。第２のシール部材を製造する好ましくない工程を示す断面図である。第１の実施形態の変形例に係る第２のシール部材を示す正面図である。第１の実施形態の他の変形例に係る第２のシール部材を示す正面図である。本発明の第２の実施形態に係る密封装置の部分断面図である。本発明の第３の実施形態に係る密封構造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複数の実施の形態を説明する。

　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２１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の両面に密着している。後述するように、弾性環３２は、剛性環３４のスリーブ部分３４Ａ側に環状の円形突起（円形部分）５２と複数の水排出突起４０を有する。また、弾性環３２は、スリーブ部分３４Ａとは反対側に円環部分５１を有する。

　この実施形態では、弾性環３２の円環部分５１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、円環部分５１は、磁性金属粉によって多数のＳ極とＮ極を有する。弾性環５１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、円環部分５１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は第２のシール部材２６のスリーブ部分３４Ａに対してそれぞれ摺動する。

　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４２内に、異物が侵入することがある。逆に、空間４２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には、環状の円形突起５２が支持されている。円形突起５２は、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂに向けて突出し、図２および図４に示すように、ほぼ三角形の断面を有する。円形突起５２は、径方向内側に向かうほど、第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂから遠ざかる傾斜面５２Ａを有する。

　この実施形態においては、円形突起５２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、円形突起５２は、弾性環３２の部分である。したがって、円形突起５２は、水排出突起４０と同様に、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。

　第２のシール部材２６には、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が支持されている。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、円形突起５２の傾斜面５２Ａから、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４２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。

　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、具体的にはほぼ菱形の輪郭を有する。また、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、１つの隅が円弧状に形成されたほぼ四角形の輪郭を有する。

　より具体的には、図３に示すように、各水排出突起４０は、内側円弧面４０Ａと、外側円弧線４０Ｂと、２つの傾斜側面４０Ｃ，４０Ｄとで画定されたほぼ菱形の輪郭を有する。外側円弧線４０Ｂは、第２のシール部材２６において、剛性環３４の外周輪郭を覆う弾性環３２の外周輪郭にほぼ一致する。

　図２および図４に示すように、各水排出突起４０は、内側円弧面４０Ａと、頂面４０Ｅと、湾曲面４０Ｇと、底面４０Ｆとで画定された輪郭を有する。底面４０Ｆは、円形突起５２の傾斜面５２Ａと同一面である。頂面４０Ｅは、フランジ部分３４Ｂの面３４Ｃと平行である。湾曲面４０Ｇは、径方向内側に向かうほど、フランジ部分３４Ｂから遠ざかるよう円弧状に湾曲している。

　第１のシール部材２４の弾性環２８は、円筒部分２４Ａから環状部分２４Ｂにわたる湾曲面５０を有する。湾曲面５０は、径方向内側に向かうほど、第２のシール部材２６のフランジ部分３４Ｂから遠ざかるよう円弧状に湾曲している。水排出突起４０の湾曲面４０Ｇは、第１のシール部材２４の湾曲面５０に対向し、湾曲面５０にほぼ並行に形成されている。湾曲面５０は、湾曲面４０Ｇを有する水排出突起４０が回転可能な狭い空間４２を画定する。

　水排出突起４０の湾曲面４０Ｇの代わりに、径方向内側に向かうほど、フランジ部分３４Ｂから遠ざかるよう傾斜する傾斜面を設けてもよい。この場合、第１のシール部材２４には、フランジ部分３４Ｂから遠ざかるよう傾斜し、水排出突起４０の傾斜面にほぼ並行な傾斜面を設けてもよい。

　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。内側円弧面４０Ａおよび外側円弧線４０Ｂは、回転方向Ｒ１に沿って円弧状に延びている。すなわち、内側円弧面４０Ａおよび外側円弧線４０Ｂの各々は、スリーブ部分３４Ａと同心の円（図示せず）に重なっている。一方、傾斜側面４０Ｃは、回転方向Ｒ１に対して鋭角をもって交差し、傾斜側面４０Ｄは、回転方向Ｒ１に対して鈍角をもって交差する。

　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４２（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４２内には複数の水排出突起４０が突出しており、各水排出突起４０は、内輪６の回転方向Ｒ１に対して鋭角で交わる傾斜側面４０Ｃを有する（図３参照）。したがって、内輪６と第２のシール部材２６の回転に伴って、空間４２内の水は、図３において矢印ｆ１で示すように、第２のシール部材２６の回転に相対的に、傾斜側面４０Ｃに沿って、内輪６と第２のシール部材２６の回転方向Ｒ１とは反対方向に流れる。回転方向Ｒ１に対して鋭角で交わる傾斜側面４０Ｃは、円滑な水の流れを促進する。このように流れた水は、空間４２から間隙３６（図２参照）を介し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。また、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。間隙３６は環状であるため、空間４２から水が間隙３６の一部を介して流出する一方で、密封装置２１の外側の空気が間隙３６の他の一部を介して空間４２の内部に流入する。空間４２の内部に流入する空気は、空間４２からの水の流出を促進する。また、空間４２の内部が負圧になってリップ２４Ｃ，２４Ｄが予期せぬ変形をするおそれが低減される。

　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による水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による水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。

　水排出突起４０を形成する手法は、例えば、成形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円形突起５２および水排出突起４０が形成される。

　図２から図５に示すように、第２のシール部材２６の弾性環３２の円形突起５２には、成形型の後述する支柱７６の痕跡である孔５５が形成されている。孔５５は、同形同大を有しており、円周方向に等角間隔をおいて並べられている。この実施形態では、図３に示すように、水排出突起４０と同じ数の孔５５が、隣り合う水排出突起４０の間に配置されている。孔５５同士の角間隔は、水排出突起４０同士の角間隔と同じである。孔５５は矩形であるが、円形またはその他の形状であってもよい。

　以下、第２のシール部材２６の製造方法を説明する。図６に示すように、第２のシール部材２６を製造するための成形型６０を準備する。成形型６０は、第１の成形型６１と第２の成形型６２を有する割り型である。第１の成形型６１は下方に配置され、第２の成形型６２は上方に配置され、第１の成形型６１の平坦な上面６１Ａに、第２の成形型６２の平坦な下面６２Ａが接触させられる。

　下方に配置される第１の成形型６１は、円筒空間７４と、環状の円形空間７２と、複数の突起空間７０とを有する。円筒空間７４は、剛性環３４のスリーブ部分３４Ａを支持する。具体的には、円筒空間７４にはスリーブ部分３４Ａが挿入される。

　円形空間７２は、円筒空間７４の径方向外側に配置されている。円形空間７２は、弾性環３２の環状の傾斜した円形突起５２を形成する空間である。円形空間７２内には、複数の支柱７６が形成されている。支柱７６は、剛性環３４のフランジ部分３４Ｂに接触させられる。

　各突起空間７０は、円形空間７２に連通する。突起空間７０は、弾性環３２の複数の水排出突起４０を形成するための空間である。

　第１の成形型６１の平面図は示さないが、第２のシール部材２６を示す図３から当業者には理解されるであろう。複数の支柱７６の痕跡が孔５５であり、支柱７６は、同形同大を有しており、円周方向に等角間隔をおいて並べられている。水排出突起４０を形成する突起空間７０も、同形同大を有しており、円周方向に等角間隔をおいて並べられている。突起空間７０と同じ数の支柱７６が、隣り合う突起空間７０の間に配置されている。

　上方に配置される第２の成形型６２は、環状の円環空間６４を有する。円環空間６４は、弾性環３２の円環部分５１を形成するための空間である。円環空間６４の内部には、剛性環３４のフランジ部分３４Ｂが配置される。

　第１の成形型６１と第２の成形型６２を準備した後、図６の矢印Ａで示すように、第１の成形型６１の円筒空間７４内に剛性環３４のスリーブ部分３４Ａを挿入する。さらに、図６の矢印Ｂで示すように、第２の成形型６２の円環空間６４内に剛性環３４のフランジ部分３４Ｂが配置されるように、第１の成形型６１に第２の成形型６２を組み合わせる。この時、第１の成形型６１の平坦な上面６１Ａに、第２の成形型６２の平坦な下面６２Ａが接触させられる。

　第１の成形型６１に第２の成形型６２を組み合わせた状態が図７に示されている。図７から明らかなように、剛性環３４のフランジ部分３４Ｂの周囲には、円環部分５１、円形突起５２および水排出突起４０を有する弾性環３２を形成するための内部空間、すなわち円環空間６４、円形空間７２および突起空間７０が存在する。成形型６０においては、突起空間７０内に配置された複数の支柱７６だけがフランジ部分３４Ｂの径方向外側の部分に接触する。

　この製造方法では、複数の支柱７６にフランジ部分３４Ｂを接触させながら、第１の成形型６１の円環空間６４、ならびに第２の成形型６２の円形空間７２および複数の突起空間７０に、弾性環３２の材料であるエラストマー材料を充填する。弾性環３２の材料の充填の手法は、上記のように、プレス加工でもよいし、射出成形でもよい。

　プレス加工の場合には、典型的には、第１の成形型６１に第２の成形型６２を組み合わせる前に、弾性環３２の材料が成形型６０の所要の箇所に配置され、成形型６１，６２によって材料がプレスされる。この場合、材料が支柱７６とフランジ部分３４Ｂの間の隙間に侵入し、孔５５の一部を閉塞してもよい。

　射出成形の場合には、典型的には、第１の成形型６１に第２の成形型６２を組み合わせた後に、弾性環３２の材料が成形型６０の内部空間に注入される。

　成形型６０内に充填された弾性環３２の材料が硬化した後、第１の成形型６１から第２の成形型６２を分離して、図３から図５に示す第２のシール部材２６が取り出される。この後、弾性環３２の円環部分５１に分散されている磁性金属粉に対する着磁処理を行い、多数のＳ極とＮ極を形成する。このようにして、第２のシール部材２６が完成する。

　この製造方法によれば、第１の成形型６１と第２の成形型６２で画定される内部空間に弾性環３２の材料が充填される時に、第１の成形型６１の複数の支柱７６に剛性環３４のフランジ部分３４Ｂが接触させられる。したがって、材料の充填時にフランジ部分３４Ｂが支柱７６で支持すなわち補強されるので、エラストマー材料の充填に伴う圧力によって、フランジ部分３４Ｂが変形することが抑制される。このようにして、第２のシール部材２６の寸法精度を高めることができる。

　図８は、支柱７６を有しない比較例の成形型６０Ｂを用いた第２のシール部材２６の製造方法を示す。この成形型６０Ｂの第１の成形型６１は、支柱７６を有しない。他の特徴は、上記の成形型６０と同じである。この比較例では、フランジ部分３４Ｂの径方向外側の部分は、成形型６０のいかなる部分にも接触しない。したがって、エラストマー材料の充填に伴う圧力によって、フランジ部分３４Ｂが変形してしまう。特に、弾性環３２の円環部分５１は厚く、大面積を有するため、円環空間６４に充填されるエラストマー材料の力によって、フランジ部分３４Ｂはスリーブ部分３４Ａ側に変形するおそれがある。図７に示す成形型６０を用いることにより、フランジ部分３４Ｂの変形が抑制される。

　この実施形態では、第１の成形型６１の複数の支柱７６は、隣り合う突起空間７０の間に配置されており、突起空間７０には重ならない。したがって、支柱７６は、水排出突起４０の形成を阻害しないので、水排出突起４０の設計の自由度が確保される。

　この実施形態では、第１の成形型６１が下型であり、第２の成形型６２が上型であるが、第１の成形型６１を上型として用い、第２の成形型６２を下型として用いてもよい。

　図９および図１０は、それぞれこの実施形態の変形例に係る第２のシール部材２６を示す。図９に示す変形例では、水排出突起４０と同じ数の孔５５が水排出突起４０（および水排出突起４０に重なる円形突起５２）に形成されている。したがって、第１の成形型６１においては、突起空間７０と同じ数の支柱７６が突起空間７０（および突起空間７０に重なる円形空間７２）内に配置されている。図１０に示す変形例では、水排出突起４０と同じ数の孔５５が水排出突起４０の傾斜側面４０Ｄに重なるように円形突起５２に形成されている。したがって、第１の成形型６１においては、突起空間７０と同じ数の支柱７６が突起空間７０の傾斜側面４０Ｄを形成する部分に重なるように円形空間７２に形成されている。

　図９の変形例でも図１０の変形例でも、孔５５は、水の流出を促す水排出突起４０の傾斜側面４０Ｃ（図３参照）に重ならない。したがって、第１の成形型６１においては、支柱７６は、円形空間７２内において傾斜側面４０Ｃを形成する部分とは異なる部分に配置されている。このように、支柱７６は、各水排出突起４０の傾斜側面４０Ｃの形成を阻害しないので、水排出突起４０の設計の自由度が確保される。

　第１の実施形態ならびに図９および図１０の変形例では、水排出突起４０と同じ数の貫通孔５５が設けられている（突起空間７０と同じ数の支柱７６が設けられている）。しかし、支柱７６の数は、突起空間７０の数と異なっていてもよい。

第２の実施形態
　図１１は、本発明の第２の実施形態に係る密封装置２１を示す断面図である。図１１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。第２の実施形態に係る密封装置２１は、第１の実施形態と詳細が異なる第１のシール部材２４と第２のシール部材２６を有する。但し、水排出突起４０による水の流出促進効果は、第２の実施形態でも達成される。

　第２のシール部材２６の弾性環３２は、傾斜した円形突起５２の代わりに、平坦な環状の円形部分５３を剛性環３４のスリーブ部分３４Ａ側に有する。複数の水排出突起４０は、円形部分５３の環状部分２４Ｂ側の面５３Ａから、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４２内に突出する。すなわち、水排出突起４０の底面４０Ｆは、円形突起５２の傾斜面５２Ａと同一面である。円形部分５３には、成形型の支柱７６の痕跡である孔５５が形成されている。

　図２と図１１の対比から明らかなように、第２の実施形態に係る第２のシール部材２６は、上記の成形型６０と実質的に同一の成形型を用いて、上記の製造方法によって製造することが可能である。

第３の実施形態
　上記の第１および第２の実施形態は、ハブ軸受１のインボード側の密封装置２１に関する。本発明の第３の実施形態は、ハブ軸受１のアウトボード側の密封装置２０を含む密封構造に関する。

　図１２に示すように、密封装置２０は、ハブ４とともに回転する回転シール部材（シール部材）１６０と、外輪８に固定された固定シール部材１６７を有する。

　回転シール部材１６０は、ハブ４の周囲に固定されている。固定シール部材１６７と回転シール部材１６０は環状であるが、図１２においては、それらの左側部分のみが示されている。

　固定シール部材１６７は、弾性環１６８および剛性環１６９を有する複合構造である。剛性環１６９の一部は、弾性環１６８に埋設されており、弾性環１６８に密着している。剛性環１６９の断面Ｕ字形の部分は、外輪８の端部８Ａの内周面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）。

　弾性環１６８は、環状部分１６８Ａ、傾斜連結部分１６８Ｂ、およびリップ１７２，１７４を有する。環状部分１６８Ａは、円環状であって、外輪８の端部８Ａの端面に接触させられており、ハブ軸受１の中心軸線Ａｘに対して直交するように、ハブ４の円筒部分の外周面４Ａに向けて半径方向内側に向けて広がっている。また、環状部分１６８Ａは、アウトボード側フランジ１８のフランジ面４Ｂと対向する。

　傾斜連結部分１６８Ｂは、環状部分１６８Ａの半径方向内側に配置されている。傾斜連結部分１６８Ｂは、環状部分１６８Ａから半径方向内側かつインボード側に向けて斜めに延び、屈曲して、さらにハブ軸受１の中心軸線Ａｘに対して直交するように半径方向内側に向けて延びている。

　リップ１７２，１７４は、傾斜連結部分１６８Ｂからハブ軸受１のハブ４に向けて延びる。リップ１７２，１７４の各々は、弾性材料のみから形成されており、傾斜連結部分１６８Ｂから延びる薄板状の円環であって、それぞれの先端は回転シール部材１６０に接触する。固定シール部材１６７が固定された外輪８に取り付けられている一方、ハブ４は回転するので、リップ１７２，１７４はハブ４に固定された回転シール部材１６０に対して摺動する。リップ１７２は、ラジアルリップすなわちグリースリップであって、半径方向内側かつイン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。リップ１７４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ダストリップである。

　外輪８の端部８Ａと、ハブ４のフランジ面４Ｂとの間には、環状の間隙１８０が設けられている。間隙１８０を通じて、密封装置２０の環状部分１６８Ａとフランジ面４Ｂの間の空間１８２内に、異物が侵入することがある。逆に、空間１８２内の異物は、間隙１８０を通じて排出することができる。

　回転シール部材１６０は、剛性環１６２と弾性環１６４を有する複合構造である。剛性環１６２は、剛性材料、例えば金属から形成されている。剛性環１６２は、スリーブ部分１６２Ａと、スリーブ部分１６２Ａから径方向外側に広がるフランジ部分１６２Ｂを有する。スリーブ部分１６２Ａには、ハブ４の円筒部分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１６２Ｂは、ハブ４のフランジ面４Ｂに接触させられている。

　弾性環１６４は、フランジ部分１６２Ｂの両面に密着する。弾性環１６４は、剛性環１６２のスリーブ部分１６２Ａ側に環状の円形部分１８６と複数の水排出突起１４０を有する。また、弾性環１６４は、スリーブ部分１６２Ａとは反対側に環状シール突起（円環部分）１８８を有する。水排出突起１４０は、同形同大を有しており、円周方向に等角間隔をおいて並べられている。これらの水排出突起１４０は、空間１８２内に突出する。

　複数の水排出突起１４０は、円形部分１８６に一体に取り付けられている。弾性環１６４は、弾性材料、例えばエラストマー材料から形成されている。弾性環１６４は、樹脂材料、エラストマー材料、金属粉とセラミックス粉の少なくとも一方を含有する樹脂材料、または金属粉とセラミックス粉の少なくとも一方を含有するエラストマー材料から形成されてもよい。弾性環１６４が金属粉とセラミックス粉の少なくとも一方を含有する場合には、水排出突起１４０および円形部分１８６は、硬い異物の衝撃への耐久性が高く、耐摩耗性が高い。円形部分１８６には、成形型の支柱７６の痕跡である孔５５が形成されている。

　環状シール突起１８８は、回転シール部材１６０とフランジ面４Ｂに挟まれ、水がフランジ面４Ｂに接触することを防止または低減する。これにより、ハブ４の錆の発生が抑制される。

　各水排出突起１４０の詳細の説明は、省略するが、水排出突起１４０は、第１実施形態の水排出突起４０の傾斜側面４０Ｃと同様に、空間１８２内の水の流出を促す傾斜側面を有する。

　固定シール部材１６７は、環状の外側ラビリンスリップ１９２を有する。外側ラビリンスリップ１９２は、弾性環１６８の環状部分１６８Ａからハブ４のアウトボード側フランジ１８に向けて突出するが、ハブ４にも回転シール部材１６０にも接触しない。外側ラビリンスリップ１９２は、複数の水排出突起１４０に径方向において重なり、複数の水排出突起１４０よりも径方向外側に配置されている。

　図２と図１２の対比から明らかなように、第３の実施形態に係る回転シール部材１６０は、上記の成形型６０と実質的に同一の成形型を用いて、上記の製造方法によって製造することが可能である。

他の変形例
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。

　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。

１　ハブ軸受
４　ハブ（内側部材）
６　内輪（内側部材）
８　外輪（外側部材）
２０　密封装置
２１　密封装置
２４　第１のシール部材
２６　第２のシール部材
３２　弾性環
３４　剛性環
３４Ａ　スリーブ部分
３４Ｂ　フランジ部分
４０　水排出突起
５１　円環部分
５２　円形突起（円形部分）
７０　突起空間
７２　円形空間
７４　円筒空間
６０　成形型
６１　第１の成形型
６４　円環空間
６２　第２の成形型
７６　支柱
５３　円形部分
１４０　水排出突起
１６０　回転シール部材（シール部材）
１６７　固定シール部材
１６８　弾性環
１６８Ａ　環状部分
１６８Ｂ　傾斜連結部分
１６９　剛性環
１８６　円形部分
１８８　環状シール突起（円環部分）

Claims

　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に設けられるシール部材を製造する製造方法であって、前記シール部材は、前記内側部材に取り付けられ、スリーブ部分と前記スリーブ部分から径方向外側に広がるフランジ部分とを有する剛性材料から形成された剛性環と、前記フランジ部分の両面に密着する弾性材料から形成された弾性環とを有しており、前記弾性環は、前記剛性環の前記スリーブ部分側に環状の円形部分と複数の水排出突起を有し、前記スリーブ部分とは反対側に円環部分を有し、
　前記剛性環の前記スリーブ部分が支持される円筒空間と、前記円形部分を形成するための環状の円形空間と、前記複数の水排出突起を形成するための複数の突起空間と、前記円形空間内に設けられて前記剛性環の前記フランジ部分に接触する複数の支柱とを有する第１の成形型を準備することと、
　前記円環部分を形成するための環状の円環空間を有する第２の成形型を準備することと、
　前記第１の成形型の前記円筒空間内に前記剛性環の前記スリーブ部分を挿入することと、
　前記第２の成形型の前記円環空間内に前記剛性環のフランジ部分が配置されるように、前記第１の成形型に前記第２の成形型を組み合わせることと、
　前記複数の支柱に前記フランジ部分を接触させながら、前記第１の成形型の前記円環空間、ならびに前記第２の成形型の前記円形空間および前記複数の突起空間に、前記弾性環の材料を充填することと、
　前記弾性環の材料の硬化後に、前記第１の成形型から前記第２の成形型を分離して、前記シール部材を取り出すことと
を有するシール部材の製造方法。
　製造されるシール部材の各水排出突起は、前記内側部材と前記外側部材の少なくとも一方が回転する回転方向に対して鋭角で交わる傾斜側面を有し、
　前記第１の成形型の前記複数の支柱は、前記円形空間内において前記傾斜側面を形成する部分と異なる部分に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシール部材の製造方法。
　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に設けられるシール部材を製造するための成形型であって、前記シール部材は、前記内側部材に取り付けられ、スリーブ部分と前記スリーブ部分から径方向外側に広がるフランジ部分とを有する剛性材料から形成された剛性環と、前記フランジ部分の両面に密着する弾性材料から形成された弾性環とを有しており、前記弾性環は、前記剛性環の前記スリーブ部分側に環状の円形部分と複数の水排出突起を有し、前記スリーブ部分とは反対側に円環部分を有し、
　前記剛性環の前記スリーブ部分が支持される円筒空間と、前記円形部分を形成するための環状の円形空間と、前記複数の水排出突起を形成するための複数の突起空間と、前記円形空間内に設けられて前記剛性環の前記フランジ部分に接触する複数の支柱とを有する第１の成形型と、
　前記円環部分を形成するための環状の円環空間を有する第２の成形型と
を有する成形型。