特開 2024-38949 軸受密封装置および車両用軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038949

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】軸受密封装置および車両用軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/78 20060101AFI20240313BHJP

   F16C 19/18 20060101ALI20240313BHJP

   F16J 15/3256 20160101ALI20240313BHJP

   F16J 15/3232 20160101ALI20240313BHJP

   F16J 15/3244 20160101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

F16C33/78 D

F16C19/18

F16J15/3256

F16J15/3232 201

F16J15/3244

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143336

(22)【出願日】2022-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174090

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 光

(74)【代理人】

【識別番号】100100251

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 操

(74)【代理人】

【識別番号】100205383

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 諭史

(72)【発明者】

【氏名】艾 東克隆

(72)【発明者】

【氏名】水貝 智洋

(72)【発明者】

【氏名】坂口 智也

【テーマコード（参考）】

3J006

3J043

3J216

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J006AD02

3J006AE03

3J006AE12

3J006AE23

3J006AE30

3J006AE34

3J006AE41

3J006AE42

3J006CA01

3J043AA17

3J043CA02

3J043CA05

3J043CB13

3J043CB20

3J043DA20

3J216AA02

3J216AA14

3J216AB03

3J216AB38

3J216BA16

3J216CB03

3J216CB07

3J216CB18

3J216CB19

3J216CC03

3J216CC14

3J216CC15

3J216CC38

3J216CC39

3J216CC40

3J216CC41

3J216CC53

3J216DA01

3J216DA12

3J216FA03

3J216GA03

3J216GA07

3J216GA10

3J701AA03

3J701AA32

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA73

3J701EA01

3J701EA63

3J701EA70

3J701EA77

3J701FA38

3J701GA03

3J701XB03

3J701XB37

3J701XB44

3J701XB46

(57)【要約】

【課題】低トルク化と密封性能の保持を両立できる軸受密封装置および車両用軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受密封装置１１は、外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封し、弾性材料からなるシール部材１４を備え、シール部材１４は、メインリップ１４ｂと、メインリップ１４ｂよりも外側に設けられるサイドリップ１４ｃとを有し、各リップ１４ｂ、１４ｃが所定の締め代をもってスリンガ１６に接触し、メインリップ１４ｂとサイドリップ１４ｃとスリンガ１６との間に形成される空間にグリースｇが封入されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封する軸受密封装置において、
前記軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材を備え、
前記シール部材は、第１のリップと、該第１のリップよりも外側に設けられる第２のリップとを有し、各リップが所定の締め代をもって相手部材に接触し、前記第１のリップと前記第２のリップと前記相手部材との間に形成される空間にグリースが封入されており、
前記第２のリップの前記相手部材に対する初期の平均面圧Ｐ_２は、前記第１のリップの前記相手部材に対する初期の平均面圧Ｐ_１よりも小さいことを特徴とする軸受密封装置。

【請求項2】

前記平均面圧Ｐ_２と前記平均面圧Ｐ_１の割合が１：３～１：２０であることを特徴とする請求項１記載の軸受密封装置。

【請求項3】

前記シール部材は、前記第１のリップよりも内側に設けられる第３のリップを有し、前記第１のリップと前記第３のリップと前記相手部材との間に形成される空間にもグリースが封入されており、
前記第１のリップと前記第２のリップと前記相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量が、前記第１のリップと前記第３のリップと前記相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。

【請求項4】

前記第２のリップの締め代は、前記第１のリップの締め代よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。

【請求項5】

前記相手部材は、前記内輪に嵌合されるスリーブと、該スリーブから径方向外側に広がるフランジとを有するスリンガであり、前記第１のリップおよび前記第２のリップはそれぞれ、前記スリンガの前記フランジに摺接することを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。

【請求項6】

前記フランジの表面に、前記スリンガの回転方向に対して交差するように加工目が形成されていることを特徴とする請求項５記載の軸受密封装置。

【請求項7】

自動車の車輪を回転支持する車両用軸受装置であって、
軸受空間を密封する軸受密封装置を有し、前記軸受密封装置が請求項１または請求項２記載の軸受密封装置であることを特徴とする車両用軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受密封装置および車両用軸受装置に関し、具体的には、自動車関連分野におけるハブベアリングの密封装置およびハブベアリングに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車関連分野や一般産業機械分野などに用いられる軸受では、軸受内部の空間を密封する密封装置が用いられており、例えばハブベアリングの密封装置などが知られている。このような密封装置は、軸受空間に封入されたグリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、水蒸気、泥水などの軸受内部への侵入を防止するために用いられている。近年の技術の進歩に伴い、密封装置は、密封性能が求められる他に、低トルク、長寿命など様々な性能が求められている。

【0003】

軸受密封装置としては、例えば、外輪および内輪のいずれか一方の軌道輪に嵌合されるスリンガと、該スリンガに摺接するシール部材とを有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような軸受密封装置において、例えば、シール部材は芯金に取り付けられ、リップによってスリンガの表面に摺接する。また、特許文献２には、軸に対して角度をもつ面に摺動自在に密接するシールリップを有する密封装置が記載されている。この密封装置は、リップ先端部の長さ、リップ根元部の長さ、リップ先端部の先端部分の厚さ、リップ先端部の基端部分の厚さ、リップ根元部の厚さなどが所定の範囲に設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１０１２３５号公報

【特許文献2】特開２００９－１１５１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、ハブベアリングの密封装置で発生するトルクは、全体の半分も占めるとされている。密封装置を低トルク化するためには、例えば、相手部材に対するリップの緊迫力を低減することが考えられるが、その反面、密封性能が低下するおそれがある。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低トルク化と密封性能の保持を両立できる軸受密封装置および車両用軸受装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の軸受密封装置は、外輪および内輪の間に装着され軸受空間を密封する軸受密封装置において、上記軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材を備え、上記シール部材は、第１のリップと、該第１のリップよりも外側に設けられる第２のリップとを有し、各リップが所定の締め代をもって相手部材に接触し、上記第１のリップと上記第２のリップと上記相手部材との間に形成される空間にグリースが封入されており、上記第２のリップの初期の上記相手部材に対する平均面圧Ｐ_２は、上記第１のリップの初期の上記相手部材に対する平均面圧Ｐ_１よりも小さいことを特徴とする。

【0008】

リップの初期の相手部材に対する平均面圧Ｐは、下記の式（１）より算出できる。
平均面圧Ｐ＝Ｆ／Ａ・・・（１）
Ｆ：リップ全周における相手部材に対する反力（＝緊迫力）、Ａ：リップの接触面積
上記の式（１）中、リップの反力Ｆは、解析モデルを用いた解析値や、ロードセルを用いて測定した測定値が用いられる。また、接触面積Ａは、下記の式（２）より算出できる。
Ａ＝π（（ｒ＋Ｗ）^２－ｒ^２）・・・（２）
π：円周率、ｒ：リップの接触円の内径、Ｗ：接触幅
リップの接触円の内径ｒおよび接触幅Ｗは、後述の図４に示す。接触幅Ｗは、リップの反力Ｆの解析と同一モデルの解析モデルを用いた解析値や、光学顕微鏡を用いて測定した測定値が用いられる。

【0009】

上記平均面圧Ｐ_２と上記平均面圧Ｐ_１の割合が１：３～１：２０であることを特徴とする。

【0010】

上記シール部材は、上記第１のリップよりも内側に設けられる第３のリップを有し、上記第１のリップと上記第３のリップと上記相手部材との間に形成される空間にもグリースが封入されており、上記第１のリップと上記第２のリップと上記相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量が、上記第１のリップと上記第３のリップと上記相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量以上であることを特徴とする。

【0011】

上記第２のリップの締め代は、上記第１のリップの締め代よりも大きいことを特徴とする。

【0012】

上記相手部材は、上記内輪に嵌合されるスリーブと、該スリーブから径方向外側に広がるフランジとを有するスリンガであり、上記第１のリップおよび上記第２のリップはそれぞれ、上記スリンガの上記フランジに摺接することを特徴とする。

【0013】

上記フランジの表面に、上記スリンガの回転方向に対して交差するように加工目が形成されていることを特徴とする。

【0014】

本発明の車両用軸受装置は、自動車の車輪を回転支持する車両用軸受装置であって、軸受空間を密封する軸受密封装置を有し、上記軸受密封装置が本発明の軸受密封装置であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の軸受密封装置は、弾性材料からなるシール部材を備え、シール部材は、第１のリップ（例えばメインリップ）と、該第１のリップよりも外側に設けられる第２のリップ（例えばサイドリップ）とを有し、各リップが所定の締め代をもって相手部材に接触し、第１のリップと第２のリップと相手部材との間に形成される空間にグリースが封入されているので、遠心力によりサイドリップの接触部にグリースが供給されやすく、特にサイドリップの低トルク化を図りやすい。また、当該空間にグリースが長期的に保持されることで、例えば密封性能を従来品と同レベルに維持できる。

【0016】

さらに、第２のリップの初期の平均面圧Ｐ_２は、第１のリップの初期の平均面圧Ｐ_１よりも小さい（好ましくは、平均面圧Ｐ_２：平均面圧Ｐ_１＝１：３～１：２０である）ので、特に、サイドリップの緊迫力の低下によって低トルク化を図ることができる。この場合、サイドリップの緊迫力を低下させたとしても、上記空間にグリースが保持されることで外部の異物の侵入を阻止しやすく、密封性能を維持しやすい。

【0017】

シール部材は、第１のリップよりも内側に設けられる第３のリップ（例えばグリースリップ）を有し、第１のリップと第３のリップと相手部材との間に形成される空間にもグリースが封入されており、第１のリップと第２のリップと相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量が、第１のリップと第３のリップと相手部材との間の空間に封入されるグリースの封入量以上であるので、外部の異物の侵入を阻止しやすく、密封性能をより維持しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の軸受密封装置が適用されるハブベアリングの一例を示す縦断面図である。

【図2】本発明の軸受密封装置の構成部材を示す拡大端面図である。

【図3】本発明の軸受密封装置を示す拡大断面図である。

【図4】リップとスリンガの接触部付近の模式図である。

【図5】スリンガの一例を軸方向に沿って見た平面図である。

【図6】泥水浸入試験機の模式図である。

【図7】比較例１の接触部における写真などである。

【図8】比較例２の接触部における写真などである。

【図9】実施例１の接触部における写真である。

【図10】実施例２の接触部における写真である。

【図11】グリースの塗布状態を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の軸受密封装置を有する車両用軸受装置の一例としてハブベアリングを示す縦断面図である。図１に示すハブベアリングは、車軸を回転可能に支持する駆動輪側の車軸用軸受装置でもある。

【0020】

図１に示すように、ハブベアリング１は、外周に車体（図示省略）に取り付けられる車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に複列の外側軌道面２ａ、２ａが形成された外方部材（外輪）２と、一端部に車輪（図示省略）が取り付けられる車輪取付フランジ４ｂを一体に有し、外周に上記複列の外側軌道面２ａ、２ａに対向する一方の内側軌道面４ａ、および該内側軌道面４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｃが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション６が形成されたハブ輪４と、小径段部４ｃに圧入され、外周に他方の内側軌道面５ａが形成された内輪５とを備えている。

【0021】

回転側部材となる内方部材３は、内側軌道面４ａ、５ａを有し、固定側部材となる外方部材２は、複列の外側軌道面２ａ、２ａを有する。複列の外側軌道面２ａ、２ａと、これらに対向する内側軌道面４ａ、５ａ間には複列の転動体（ボール）７が保持器８によって転動自在に収容されている。また、ハブ輪４と内輪５とからなる内方部材３と、外方部材２との間に形成される環状空間には軸受密封装置１１、１８がそれぞれ装着され、軸受空間９に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダストなどが軸受空間９に侵入するのを防止している。

【0022】

アウトボード側（図中左側）の軸受密封装置１８は、外方部材２に内嵌され、円環状に形成された芯金１９と、この芯金１９に一体に加硫接着されたシール部材２０とからなる。シール部材２０はニトリルゴムなどの弾性部材からなり、２本のシールリップ２０ｂ、２０ｃと単一のシールリップ２０ａを備え、それぞれの先端縁をハブ輪４の表面、具体的には、車輪取付フランジのインボード側基部の円弧状に形成された摺接面に直接摺接させている。

【0023】

一方、図１において、インボード側（図中右側）の軸受密封装置１１が本発明の軸受密封装置である。詳細については、図２および図３を用いて説明する。

【0024】

まず、図２に、軸受密封装置の構成部材であるシールリングとスリンガ部材をそれぞれ示す。図２において、各部材は、軸受密封装置の組み立て前の状態を示す。図２は、環状のシールリングとスリンガ部材をそれぞれ軸方向で切断した切断面を示しており、図２（ａ）がシールリングを示し、図２（ｂ）がスリンガ部材を示す。これらは環状であるが、図２においては、その上側部分のみを示している。

【0025】

図２（ａ）に示すように、シールリング１２は、外方部材に内嵌され、断面Ｌ字状に形成された芯金１３と、この芯金１３に一体に加硫接着されたシール部材１４を有する。芯金１３は、外輪に嵌合されるスリーブ１３ａと、スリーブ１３ａから径方向内側に広がるフランジ１３ｂとを有する。シール部材１４はゴムなどの弾性部材からなり、リップとして、内側から順に、グリースリップ１４ａ、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃを有している。グリースリップ１４ａが本発明の第３のリップに相当し、メインリップ１４ｂが本発明の第１のリップに相当し、サイドリップ１４ｃが本発明の第２のリップに相当する。本発明の軸受密封装置において、軸受空間側を内側（密封側ともいう）、反対側を外側（大気側ともいう）という。

【0026】

グリースリップ１４ａは、主に軸受空間内部からのグリースの流出を防止する役割を担い、径方向内側かつ軸受空間内側に向かって斜めに延びている。一方、メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃは、主に外部から軸受空間内部への異物の流入を防止する役割を担っている。メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃは、途中で屈曲して、先端が径方向外側かつ軸受空間外側に向かって斜めに延びている。

【0027】

図２（ａ）において、各リップの長さは、グリースリップ１４ａ、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃの順に長くなるように形成されている。なお、メインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃのリップ長さはそれぞれ、屈曲した箇所から先端までの長さである。例えば、各リップの幅は、メインリップ１４ｂの方が、サイドリップ１４ｃよりも大きく（幅広）なっている。

【0028】

シールリング１２において、芯金１３のスリーブ１３ａの軸方向に延びる先端部は弾性部材１４によって覆われている。当該先端部を覆った部分の弾性部材が最も軸受空間外側に位置している。図２（ａ）に示すように、弾性部材１４の軸方向端面１４ｄとメインリップ１４ｂの先端との距離をＤ_ｂ、弾性部材１４の軸方向端面１４ｄとサイドリップ１４ｃの先端との距離をＤ_ｃとすると、Ｄ_ｂの方が大きい（Ｄ_ｂ＞Ｄ_ｃ）ことが好ましい。この場合、具体的な数値として、Ｄ_ｂが０．６０ｍｍ～１．２ｍｍであり、Ｄ_ｃが０．２０ｍｍ～０．８０ｍｍである。

【0029】

図２（ｂ）に示すように、スリンガ部材１５は、内輪に外嵌され、断面Ｌ字状に形成されたスリンガ１６と、スリンガ１６に一体に接着された弾性部材１７とを有する。また、スリンガ１６は、内輪に嵌合されるスリーブ１６ａと、スリーブ１６ａから径方向外側に広がるフランジ１６ｂとを有する。スリンガ１６の材質は特に限定されないが、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系など）、マルテンサイト系ステンレス鋼鈑（ＳＵＳ４４０Ｃ系など）、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系など）などを用いることができ、これらをプレス加工にて形成される。これらの中でも、マルテンサイト系ステンレス鋼鈑が好ましく、耐食性の点から、熱処理したマルテンサイト系ステンレス鋼鈑がより好ましい。なお、シールリング１２の芯金１３も同様の材質を用いることができる。

【0030】

次に、図３に軸受密封装置の拡大断面図を示す。軸受密封装置１１は外方部材（外輪）と内輪との間に装着される。軸受密封装置１１は、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃが所定の締め代をもってスリンガ１６に接触するように装着される。図３では、メインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃは所定の軸方向締め代をもってスリンガ１６のフランジ１６ｂに接触する。なお、図３において、変形前のメインリップ１４ｂ、サイドリップ１４ｃをそれぞれ点線で示している。また、グリースリップ１４ａは所定の径方向締め代をもってスリンガ１６のスリーブ１６ａに接触する。

【0031】

本発明では、シール部材１４は、メインリップ１４ｂとサイドリップ１４ｃと相手部材であるスリンガ１６との間に形成される空間Ｓにグリースｇが封入されていることを特徴としている。この空間Ｓは環状に形成される。回転時には、グリースｇは遠心力によって、サイドリップ１４ｃとスリンガ１６のフランジ１６ｂとの接触部付近に溜まる。これにより、接触部にグリースｇを供給しやすくなることから、サイドリップ１４ｃによるトルクを低減させることができる。また、このグリースｇが外部の異物の侵入を阻止する役割も果たすことで、密封性能の保持にも繋がる。

【0032】

空間Ｓにグリースを封入する方法としては、特に限定されず、例えば、メインリップ１４ｂの先端外側や、サイドリップ１４ｃの先端内側にグリースを塗布することなどが挙げられる。後述の図１１に示すように、２つのリップの間にスポット状に塗布してもよい。

【0033】

空間Ｓに封入されるグリースの封入量は、例えば、０．１ｇ～１．０ｇであり、好ましくは０．１ｇ～０．５ｇであり、より好ましくは０．１ｇ～０．３ｇである。

【0034】

このように２つのリップで構成された密封空間Ｓに封入されたグリースｇは、長期的に保持されてトルクの低減などの効果を発揮する。ここで、グリースｇをより長期に保持する（グリース漏れを抑制する）構成について図４、図５を用いて説明する。

【0035】

図４はサイドリップとスリンガの接触部付近の模式図を示している。なお、図４ではグリースの図示を省略している。ここで、大気側においてサイドリップ１４ｃがスリンガのフランジ１６ｂに接する角度をα、密封側において接する角度をβとすると、グリース保持の観点から、α＞βの関係であることが好ましい。なお、図中のＷはリップの接触幅を示し、ｒは、リップの接触円の内径を示す。

【0036】

図５は、スリンガの一例をスリーブ側から軸方向に沿って見た平面図である。スリンガにおいて、リップと摺接するスリンガの表面は、例えば研削などの加工によって凹凸が生じ、加工目が生じる場合がある。その場合、グリース保持の観点から、スリンガの回転方向と反対向きの加工目を形成することが好ましい。例えば図５において、スリンガ１６が反時計周り（回転方向Ｘ）に回転するとした場合、スリンガ１６のフランジ１６ｂの表面に、回転方向Ｘとは反対側に向かって外径側から内径側にかけて加工目１６ｃが形成される。図５では、スパイラル状に加工目１６ｃが形成されている。このように、スリンガ１６の回転方向に対して加工目が交差するように形成されるとよい。また、スリンガ１６において、フランジ１６ｂに限らず、スリーブ１６ａに上記のような加工目が形成されてもよい。なお、スリンガ１６が両方向に回転する場合、ここでは、主に回転する方向を回転方向とする。

【0037】

また、図３に示すように、グリースリップ１４ａとメインリップ１４ｂとスリンガ１６との間に形成される空間にもグリースｇが封入されていてもよい。この空間も環状に形成される。この場合、回転時には、グリースｇは遠心力によって、メインリップ１４ｂとスリンガ１６のフランジ１６ｂとの接触部付近に溜まる。これにより、接触部にグリースｇを供給しやすくなることから、メインリップ１４ｂによるトルクも低減させることができる。グリースリップ１４ａとメインリップ１４ｂとスリンガ１６との間に形成される空間に封入されるグリースの封入量は、例えば、０．１ｇ～１．０ｇであり、好ましくは０．１ｇ～０．５ｇであり、より好ましくは０．１ｇ～０．３ｇである。

【0038】

空間Ｓに封入されるグリースｇの封入量は、グリースリップ１４ａとメインリップ１４ｂとスリンガ１６との間に形成される空間に封入されるグリースｇの封入量以上であることが好ましく、当該グリースｇの封入量よりも多くてもよい。

【0039】

リップ間に封入されるグリースｇには、例えば、軸受空間内の潤滑剤として封入されるグリースとは異なるグリースが用いられる。グリースｇは、基油と増ちょう剤を含み、必要に応じて、酸化防止剤や防錆剤などの添加剤を含む。グリースｇの混和ちょう度（ＪＩＳ Ｋ ２２２０）は、例えば２６５～３４０であり、２８０～３１０であってもよい。

【0040】

グリースｇの基油は、通常、グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、鉱油、ポリ－α－オレフィン（ＰＡＯ）油などの合成炭化水素油、エステル油、エーテル油、シリコーン油、フッ素油などが挙げられる。基油の４０℃における動粘度は、例えば１０ｍｍ^２／ｓ～１２０ｍｍ^２／ｓである。ここで、リップ間の密封空間に封入されたグリースｇは、回転するにつれて重力方向へ徐々に移動する。つまり、自重でシールの下半分に徐々に移動する。そして、基油粘度が高いと流動しにくいことから、自重で一度下半分に移動すると、上半分にならされにくくなる。一方、基油粘度が低いと流動しやすいことから、自重で下半分に移動したとしても、再び上半分にならされやすい。このような観点から、基油の４０℃における動粘度は、１００ｍｍ^２／ｓ以下が好ましく、５０ｍｍ^２／ｓ以下がより好ましく、３０ｍｍ^２／ｓ以下であってもよい。

【0041】

グリースｇの増ちょう剤は、通常グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、金属石けん、複合金属石けんなどの石けん系増ちょう剤、ベントン、シリカゲル、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物などの非石けん系増ちょう剤を使用できる。

【0042】

また、各リップのスリンガ１６に対する初期の平均面圧は、適宜設定することができる。本発明において、例えば、サイドリップ１４ｃのスリンガ１６に対する初期の平均面圧Ｐ_２は、メインリップ１４ｂのスリンガ１６に対する初期の平均面圧Ｐ_１よりも小さく設定される。この関係にすることにより、サイドリップ１４ｃに比べてメインリップ１４ｂの摩耗が速くなるが、サイドリップ１４ｃが残存することから、これらリップ間に封入されたグリースｇを保持しやすくなる。なお、リップのスリンガに対する初期の平均面圧は、上述の方法で算出できる。

【0043】

以下に、リップの軸方向締め代の最適化による低トルク化について説明する。シールの密封性の確保において、メインリップ１４ｂの初期の平均面圧Ｐ_１は重要な要素の１つである。平均面圧Ｐ_１は、特に限定されないが、一般的なシール部材と同等であることが好ましく、具体的には、０．５０ＭＰａ以上が好ましく、０．６８ＭＰａ以上がより好ましい。一方、本発明において、サイドリップ１４ｃはグリースを保持する役割として重要であり、相手部材に接触していれば十分グリースを保持することが可能である。しかし、サイドリップ１４ｃは、塵埃、泥水と接し、ある程度の密封性を確保しないと、早期に異物の侵入が起き得る。そこで、路面で走っている自動車のタイヤが下半分泥水に浸漬していると仮定して、この場合、水が浸入しようとする圧力がシール半径深さの水圧である。よって、サイドリップ１４ｃの平均面圧Ｐ_２の下限値は、シール半径深さの水圧であることが好ましい。

【0044】

実施例の泥水浸入試験で使用したシール部材１４のサイドリップ１４ｃの平均面圧は０．５５ＭＰａで、周囲の水圧０．００３５ＭＰａに対して十分大きくなっている。本来であれば、サイドリップの平均面圧は、理論上０．００３５ＭＰａがあれば十分であるが、実用上、０．０３５ＭＰａが下限値の適正値であると考えられる。

【0045】

ところで、サイドリップ１４ｃの平均面圧Ｐ_２を下限値に設定すると、サイドリップ１４ｃの締め代が過少となる可能性がある。締め代設定時の圧入精度やゴム加工上の精度などを考慮すると、少なくともある程度（下限値）の締め代が必要と考えられる。そのため、平均面圧のＰ_２の下限値は、締め代の下限値に基づいて設定することが好ましい。例えば、実施例のシール部材では、平均面圧Ｐ_２を０．０３５ＭＰａとすると、軸方向の締め代が約０．０２ｍｍである。締め代設定時の圧入精度や、ゴム加工上の精度など少なくとも０．１５ｍｍが必要である。そのため、この場合、好ましい平均面圧は、締め代０．１５ｍｍ時の０．１９ＭＰａとなる。

【0046】

平均面圧Ｐ_２と平均面圧Ｐ_１の割合は特に限定されないが、１：３～１：２０であることが好ましく、１：３～１：５であることがより好ましい。例えば、上記の数値を用いて言えば、平均面圧Ｐ_２が０．０３５ＭＰａ、平均面圧Ｐ_１が０．６８ＭＰａの場合、平均面圧Ｐ_２と平均面圧Ｐ_１の比は１：１９．４となる。また、平均面圧Ｐ_２が０．１９ＭＰａ、平均面圧Ｐ_１が０．６８ＭＰａの場合、平均面圧Ｐ_２と平均面圧Ｐ_１の比は１：３．６となる。

【0047】

また、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂ、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは特に限定されないが、例えば０．１５ｍｍ～１．５ｍｍであり、０．３０ｍｍ～１．２ｍｍであってもよい。グリースｇの保持性の観点では、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂよりも大きいことが好ましい。この場合、例えば、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃは０．６０ｍｍ～１．２ｍｍであり、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂは０．３０ｍｍ～０．８０ｍｍである。

【0048】

グリースリップ１４ａの締め代Ｔ_ａ（図示省略）については、特に限定されないが、メインリップ１４ｂの締め代Ｔ_ｂ、サイドリップ１４ｃの締め代Ｔ_ｃの両方よりも小さいことが好ましい。

【0049】

シール部材１４の材質としては、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴムなどが用いられる。これらのゴムは、耐熱性の限界をこえて使用すると、熱劣化し、硬化して弾性が損なわれ、極端な場合はリップにクラックが生じ、シール性能が低下するおそれがある。このため、使用環境（温度）に応じて適宜選択することが好ましい。

【0050】

シール部材１４の各リップが摺接するスリンガ１６の材質は、熱処理したマルテンサイト系ステンレス鋼鈑が好ましい。熱処理としては、例えば、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの各種熱処理を適用できる。熱処理により耐食性や硬さＨＲＣ（ＪＩＳ Ｚ ２２４５）を向上させることができる。

【0051】

スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の硬さＨＲＣは１０より大きいことが好ましく、１５～７０がより好ましい。硬さＨＲＣをこれらの範囲にすることで、例えば、リップ１４ｂ、１４ｃとスリンガ１６の接触部に硬質粒子が侵入して、スリンガ１６を攻撃するような場合であっても、スリンガ１６の摩耗速度を低下させることができる。上記硬さＨＲＣは１５～４５であってもよく、１５～３０であってもよく。また、硬さＨＲＣを増大させることで摩耗速度を一層抑えられる傾向があることから、その観点では上記硬さＨＲＣは５０～７０が好ましい。

【0052】

スリンガ１６においてメインリップ１４ｂおよびサイドリップ１４ｃと摺接する部分の表面粗さは特に限定されないが、例えばＲａ０．０５～０．２０μｍである。

【0053】

本発明の軸受密封装置は、図３の構成に限定されるものではない。例えば、図３では、シール部材１４のグリースリップ１４ａを所定の径方向締め代をもってスリンガ１６に接触させる構成としたが、非接触の構成としてもよい。例えば、グリースリップ１４ａを、スリンガ１６のスリーブ１６ａと僅かな径方向隙間を介して対向するラビリンスシール構造としてもよい。この場合、シールトルクを低減して、車両の燃費向上などを図ることができる。

【0054】

また、シール部材１４において、メインリップ１４ｂが、径方向内側かつ軸受空間外側に向かって延びるように形成されていてもよい。この場合、メインリップ１４ｂがスリンガ１６のスリーブ１６ａに摺接するようにしてもよい。

【0055】

図３では、シール部材１４は３枚リップ構造としたが、４枚以上のリップ構造であってもよい。

【0056】

図１では、ハブベアリング１の転動体７にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体７に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であってもよい。また、本発明の軸受密封装置が適用されるハブベアリングの構造は、図１の構造に限定されるものではない。

【0057】

本発明の軸受密封装置は、ハブベアリングに限らず、例えば、自動車の差動歯車機構、ポンプ（ウォータポンプなど）の回転軸の軸受などにも使用することができる。

【実施例0058】

メインリップとサイドリップとスリンガとの間に形成される空間にグリースが保持されることについて評価した。

【0059】

図６に示す泥水浸入試験機を用いて、下記のシール部材とスリンガとの各組み合わせからなる軸受密封装置による泥水浸入試験を実施した。図６に示すように、泥水中に半分浸漬された場合を想定して密封性試験を実施した。試験機２１は、回転軸２２と、回転軸２２と一体に回転する内輪２３と、固定輪である外輪２４と、内輪２３と外輪２４の間の空間を密封する軸受密封装置２５と、軸受密封装置２５の大気側に位置する収容室２６と、収容室２６の内部に貯留した泥水２７と、泥水２７を撹拌するプロペラ２８とを有する。図６に示すように、試験機２１は、軸受密封装置２５を泥水２７に半分浸漬させながら所定の回転速度で回転させる構成となっている。そして、軸受密封装置２５の寿命となった場合、内部に泥水が浸入し、密封側にある通電センサ２９により通電が検出される構成となっている。

【0060】

試験は以下の条件で行い、泥水の浸入が検出されるまでの時間を測定した。
・シール部材：シールＡ（サイドリップのみ、メインリップとグリースリップを切除）、Ｄ_ｃ＝０．６ｍｍ、グリースの長期保持不可な構造
シールＢ（サイドリップとメインリップ、グリースリップは非接触）、Ｄ_ｂ＝１．０ｍｍ、Ｄ_ｃ＝０．６ｍｍ、グリースの長期保持可能な構造
・スリンガ：スリンガＡ（ＳＵＳ４４０Ｃ：熱処理なし）、硬さＨＲＣ１９．０、摺動方向粗さＲａ０．１１４６
スリンガＢ（ＳＵＳ４４０Ｃ：熱処理あり）、硬さＨＲＣ５９．８、摺動方向粗さＲａ０．１１４４
・回転速度：１１００ｒｐｍ
・軸偏心：０ｍｍ狙い
・泥水組成：関東ローム（ＪＩＳ Ｚ ８９０１、試験用粉体１の８種）、１０質量％
・グリースＡ：（基油：鉱油（４０℃における動粘度９４．４ｍｍ^２／ｓ）、混和ちょう度２８９、ウレア系）
・グリース塗布量：サイドリップ０．１５ｇ、メインリップ０．１５ｇ

【0061】

【表1】

【0062】

比較例１の泥水浸入試験後の接触部の状態を図７に示す。比較例１は運転時間が３時間であったが、その時間でもシールＡとスリンガＡの接触部に摺動痕が確認された。また、スリンガＡの摺動痕に黒い凹みが観察された。この黒い凹みについて、ラマン分光分析装置で分析したところ、黒錆びと同様の波形が確認された。そのため、スリンガＡの接触部に生じたこの黒い凹みは、黒錆びと考えられる。

【0063】

比較例２の泥水浸入試験後の接触部の状態を図８に示す。比較例２では、スリンガＢの摺動痕に黒錆びのようなものは観察されなかった。これは、ＳＵＳ４４０Ｃを熱処理することで耐食性が増加したためと考えられる。しかし、Ａ部の拡大画像などに示すように、スリンガＢの摺動痕に、凹凸のような部分が観察された。レーザー顕微鏡で摺動方向の粗さ曲線を取得したところ、数ミクロンの凹みであった。

【0064】

実施例１の泥水浸入試験後の接触部の状態を図９に示す。スリンガＡのサイドリップとの接触部では、矢印のように、変色した部分（黒錆び）が観察された。一方、スリンガＡのメインリップとの接触部には黒錆びのようなものは観察されなかった。これは、泥水がスリンガとサイドリップとの接触部を通過し、腐食を引き起こしたと考えられる。メインリップの周囲には潤沢なグリースが保持され、泥水が浸入しても、グリースに含まれる防錆剤で保護されると考えられる。

【0065】

実施例２の泥水浸入試験後の接触部の状態を図１０に示す。実施例２では、比較例２のスリンガＢで見られた数ミクロンの凹みは観察されなかった。

【0066】

以上の結果から、リップ１枚のみでは、グリースを塗布しても、運転した際に、遠心力やグリースの自重により、接触部にグリースを長期保持することが困難であり、グリース中の防錆剤の保護力、また、過剰摩耗が起き得る。一方、シールＢではリップ２枚で、グリースがサイドリップとメインリップの間の空間内に封鎖されることで、接触部にグリースを常に供給することが可能である。表１に示すように、シールＢの運転時間は、シールＡより約２５倍長くなった。

【0067】

次に、グリースの自重による重力方向への移動について検討した。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、試験前において、各グリースを、サイドリップとメインリップの間およびグリースリップとメインリップの間に、スポット状に塗布した。なお、この試験では、下半分よりも上半分の方が多めになるように塗布した。得られた軸受密封装置を下記の試験条件で運転させ、試験後に上半分と下半分のグリースの重量をそれぞれ測定した。結果を表２に示す。
・グリースＡ：（基油：鉱油（４０℃における動粘度９４．４ｍｍ^２／ｓ）、混和ちょう度２８９、ウレア系）
・グリースＢ：（基油：ＰＡＯ油（４０℃における動粘度１７ｍｍ^２／ｓ）、混和ちょう度２８５、リチウム石鹸系）
・グリース塗布量：サイドリップ０．３ｇ（上半分０．２ｇ、下半分０．１ｇ）、メインリップ０．３ｇ（上半分０．１５ｇ、下半分０．１５ｇ）
・運転時間：１８ｈ
・試験環境：室温（２７℃）

【0068】

【表2】

【0069】

グリースＡを用いた場合、試験前には上半分を多めに塗布しても、試験後には下半分のグリース量が上半分よりも多い結果となった。グリースの基油の粘度が比較的高く、自重で下半分に移動したが、再び上半分に戻ることが比較的困難であったと考えられる。一方、グリースＢを用いた場合は、試験後において上半分のグリース量が下半分よりも多い結果となった。グリースの基油の粘度が低く、グリースが全周においてリップ間でならされやすいためと考えられる。

【0070】

以上より、本実施例に係る軸受密封装置は、グリースを長期保持可能な構造であり、泥水が浸入するまでの運転時間を大幅に延長でき、その結果、密封性を向上することができた。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明の軸受密封装置は、低トルク化と密封性能の保持を両立できるので、グリースを軸受空間内に密封する密封型の転がり軸受の軸受密封装置として広く利用できる。

【符号の説明】

【0072】

１ ハブベアリング（車両用軸受装置）
２ 外方部材（外輪）
３ 内方部材
４ ハブ輪
５ 内輪
６ セレーション
７ 転動体
８ 保持器
９ 軸受空間
１１ 軸受密封装置（インナー側）
１２ シールリング
１３ 芯金
１４ シール部材
１４ａ グリースリップ（第３のリップ）
１４ｂ メインリップ（第１のリップ）
１４ｃ サイドリップ（第２のリップ）
１４ｄ 端面
１５ スリンガ部材
１６ スリンガ
１６ａ スリーブ
１６ｂ フランジ
１６ｃ 加工目
１７ 弾性部材
１８ 軸受密封装置（アウター側）
１９ 芯金
２０ シール部材
２０ａ～２０ｃ シールリップ
２１ 試験機
２２ 回転軸
２３ 内輪
２４ 外輪
２５ 軸受密封装置
２６ 収容室
２７ 泥水
２８ プロペラ
２９ 通電センサ
ｇ グリース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】