(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-02
(45)【発行日】2022-09-12
(54)【発明の名称】ハブシールの製造方法
(51)【国際特許分類】
F16C 33/78 20060101AFI20220905BHJP
F16J 15/3204 20160101ALI20220905BHJP
F16J 15/3232 20160101ALI20220905BHJP
F16C 19/18 20060101ALI20220905BHJP
【ＦＩ】
F16C33/78 K
F16C33/78 D
F16J15/3204 201
F16J15/3232 201
F16C19/18
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022003360
(22)【出願日】2022-01-12
【審査請求日】2022-01-12
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004385
【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100110733
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥野 正司
(74)【代理人】
【識別番号】100120846
【弁理士】
【氏名又は名称】吉川 雅也
(72)【発明者】
【氏名】首藤 雄一
(72)【発明者】
【氏名】樽川 雄一
(72)【発明者】
【氏名】廣田 一貴
【審査官】西藤 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－１６１９１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－８４３１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ ３３／７８
Ｆ１６Ｊ １５／１６－１５／４３
Ｆ１６Ｃ １９／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サイドリップを有し、ハブベアリングの外輪とハブとの間の空間の密封を図るためのハブシールの製造方法であって、使用状態における前記サイドリップの反力の値であるリップ反力Ｆを前記ハブの径の値であるハブ径Ｄで除した値（リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ）と、前記サイドリップの前記ハブに接触する面であるシール面の表面粗さの値であるリップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域である設計領域内に含まれる前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを選択し、
前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲが、前記選択された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲとなるように、前記ハブシールを設計し、
前記設計したハブシールとなるように前記ハブシールを製造し、
前記設計領域は、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄと前記リップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域であるトルク乱れ領域と、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄと前記リップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域であるシール性能低下領域とに含まれない領域であり、
前記トルク乱れ領域は、トルク乱れが生じるとされる領域であり、
前記シール性能低下領域は、シール性能が低下するとされる領域である、
ハブシールの製造方法。
【請求項2】
前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを、前記設計領域内の予め設定された領域である目標領域内から選択する、請求項１に記載のハブシールの製造方法。
【請求項3】
前記選択される前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを有する前記サイドリップが、前記ハブベアリングにおいて成立するか否かを判定して、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを選択する、請求項１又は２に記載のハブシールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハブシールの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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、軸線について相対回転可能な外輪とハブとの間に形成された空間の密封を図るために密封装置としてのハブシールが取り付けられている。このハブシールは、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進入することの防止を図っている。また、このようなハブシールには、低燃費化の要求等から、ハブシールのシールリップがハブベアリングに加える摺動抵抗（トルク抵抗）の低減や安定が求められるようになっている。このため、従来のハブシールには、トルク抵抗の低減や安定を図っているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】登録実用新案第３２０１２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方、ハブベアリングのハブの外周面は加工により形成されており、このため、ハブの外周面には加工の仕上痕（加工目）が残る場合がある。ハブベアリングによっては、この加工目が一定の方向性を有しており、つまり、螺旋状や直線状等の回転軸線周りや回転軸線に沿って延びる溝状の痕が複数形成されて成る加工目がハブベアリングの外周面に形成されている場合がある。ハブの外周面にこのような加工目が形成されている場合、加工目の方向性によっては、ハブベアリングの回転時に加工目に基づくポンプ作用が発生し、互いに隣接するシールリップにより形成される密閉空間内の空気やグリース等がこの密閉空間の外側へ放出されることがある。その結果、密閉空間内の圧力が大気の圧力よりも低くなって負圧になり、シールリップがハブの外周面に押し付けられることがある。そしてこの負圧により、ハブベアリングの回転トルクに乱れや異音が生じる場合がある。
【0005】
このようなハブベアリングの回転トルクの乱れや異音の発生を防止するために、シールリップがハブの外周面を締め付ける力（シールリップの締結力）を低下させる対策が考えられるが、シールリップの締結力の低下はシール性能を低下させる。このため、従来のハブベアリングのハブシールには、シール性能の低下を防ぎつつ、ハブベアリングの回転トルクの乱れや異音の発生を防止することができる構成が求められている。
【0006】
本発明の課題は、シールリップが接触する面に加工目が残っていても、シール性能の低下を抑制しつつ、内周側部材の回転トルクの乱れや異音の発生を抑制することができるハブシールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係るハブシールの製造方法は、サイドリップを有し、ハブベアリングの外輪とハブとの間の空間の密封を図るためのハブシールの製造方法であって、前記使用状態における前記サイドリップの反力の値であるリップ反力Ｆを前記ハブの径の値であるハブ径Ｄで除した値（リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ）と、前記サイドリップの前記ハブに接触する面であるシール面の表面粗さの値であるリップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域である設計領域に内に含まれる前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを選択し、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲが、前記選択された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲとなるように、前記ハブシールを設計し、前記設計したハブシールとなるように前記ハブシールを製造し、前記設計領域は、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄと前記リップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域であるトルク乱れ領域と、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄと前記リップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲの領域であるシール性能低下領域とに含まれない領域であり、前記トルク乱れ領域は、トルク乱れが生じるとされる領域であり、前記シール性能低下領域は、シール性能が低下するとされる領域である。
【0008】
本発明の一態様に係るハブシールの製造方法においては、前記リップ反力Ｆを、前記ハブシールの軸線に直交する方向に対する前記サイドリップの延び方向の角度、前記サイドリップの前記延び方向の長さ、前記サイドリップの前記延び方向に直交する方向の厚さ、前記リップ表面粗さＲ、及び前記サイドリップの根元の形状の少なくとも１つに基づいて決める。
【0009】
本発明の一態様に係るハブシールの製造方法においては、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを、前記設計領域内の予め設定された領域である目標領域内から選択する。
【0010】
本発明の一態様に係るハブシールの製造方法において、前記目標領域における前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄの範囲は、０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下の範囲であり、前記目標領域における前記リップ表面粗さＲの範囲は、ＲｚＪＩＳ１０μｍ－α以上ＲｚＪＩＳ１０μｍ＋α以下の範囲内であり、前記αは、前記サイドリップの成形時の公差である。
【0011】
本発明の一態様に係るハブシールの製造方法においては、前記選択される前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを有する前記サイドリップが、前記ハブベアリングにおいて成立するか否かを判定して、前記リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及び前記リップ表面粗さＲを選択する。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係るハブシールの製造方法によれば、シールリップが接触する面に加工目が残っていても、シール性能の低下を抑制しつつ、内周側部材の回転トルクの乱れや異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施の形態に係るハブシール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3】ハブベアリングに取り付けられたハブシール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6】試験例に係るハブシールのサイドリップの反力を測定する反力測定装置の概略構成を示す図である。
【図7】試験例に係るハブシールの評価試験を行う試験装置の概略構成を示す図である。
【図8】試験例に係るハブシールのサイドリップの単位長さ当たりのリップ反力の値とリップ表面粗さとの関係を示すグラフを示す図である。
【図9】試験例に係るハブシールのサイドリップの単位長さ当たりのリップ反力の値とリップ表面粗さとの関係を示す他のグラフを示す図である。
【図10】本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図13】従来のハブシールの製造方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
図１は、本発明に係るハブシールの製造方法によって製造される、本発明の実施の形態に係るハブシール１の軸線ｘに沿う断面における断面図である。本発明に係るハブシールの製造方法によって製造されるハブシールは、サイドリップを有し、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この外周側部材に対し相対回転可能な内周側部材との間の空間の密封を図るためのハブシールである。本発明の実施の形態に係るハブシール１は、具体的には、後述するように、ハブベアリング５０に用いられ、軸線について相対回転可能な外周側部材としての外輪５１と内周側部材としてのハブ５２との間の空間を密封するために用いられる（図３参照）。
【0016】
以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向の側（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）方向の側（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、軸線ｘ方向において、密封対象空間である外輪５１とハブ５２との間の空間から離れる方向の側であり、内側とは、軸線ｘ方向において、この密封対象空間に近づく方向の側である。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）の側を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）の側を内周側とする。なお、軸線ｘは仮想の線である。
【0017】
ハブシール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、軸線ｘ周りに環状の弾性体から形成された弾性体部２０とを備えている。弾性体部２０は、サイドリップ３０と、中間リップ２１と、主リップ２２とを有している。サイドリップ３０は、後述するハブシール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、ハブ５２に内側（矢印ｂ方向側）から接触するように形成された外側（矢印ａ方向側）に向かって延びるシールリップである。中間リップ２１は、使用状態においてハブ５２に内側から接触するように形成された、サイドリップ３０よりも内周側において外側に向かって延びるシールリップである。主リップ２２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シールリップである。サイドリップ３０は、ハブ５２のトルク乱れ及びサイドリップ３０のシール性能の低下を抑制するような形状となっており、サイドリップ３０の形状は、使用状態におけるサイドリップ３０の反力の値（リップ反力Ｆ）をハブ５２の径の値（ハブ径Ｄ）で除した値（リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ）と、サイドリップ３０のハブ５２に接触する面であるシール面３１の表面粗さの値（リップ表面粗さＲ）とに基づいている。以下、ハブシール１について具体的に説明する。
【0018】
補強環１０は、例えば図１に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸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、ハブシール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、筒状の嵌合部１１と、嵌合部１１の内側の端部から内周側に曲がって外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環状又は略円環状のフランジ部１３とを有している。
【0019】
嵌合部１１は、例えば、軸線ｘを中心軸又は略中心軸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、後述するように、外輪５１の外側開口部５１ａに圧入されてその内周面に嵌合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３０、中間リップ２１、及び主リップ２２がハブシール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いる。位置調整部１２は、例えば図１に示すように、戻り部１２ａと、接続フランジ部１２ｂと、戻り部１２ｃと、リップフランジ部１２ｄとを有している。戻り部１２ａは、例えば、嵌合部１１の内側の端から曲がって外側に戻る略円錐筒状又は略円筒状の部分を有する部分である。接続フランジ部１２ｂは、例えば、戻り部１２ａの外側の端から内周側に延びる円環状又は略円環状の部分である。戻り部１２ｃは、例えば、接続フランジ部１２ｂの内周側の端から内側及び内周側に向かって斜めに延びる円錐筒状又は略円錐筒状の部分である。リップフランジ部１２ｄは、例えば、戻り部１２ｃの内周側の端から内周側に延びる円環状又は略円環状の部分である。フランジ部１３は、例えば図１に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする径方向に広がる円環状又は略円環状の部分である。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、位置調整部１２、及びフランジ部１３は、同一の材料から一体に形成された補強環１０の各部分であり、一体的に連続している。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。
【0020】
弾性体部２０は、上述のように補強環１０に取り付けられており、例えば図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と一体的に形成されている。弾性体部２０は、例えば、基体部２３を有している。基体部２３は、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２を支持する部分であり、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２は夫々、基体部２３から延びている。中間リップ２１及び主リップ２２は、例えば、基体部２３の内周側の端部から夫々延びており、また、サイドリップ３０は、例えば、中間リップ２１よりも外周側において、中間リップ２１から径方向に離間されて、基体部２３から延びている。基体部２３は、例えば、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。
【0021】
図２は、ハブシール１のサイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２の近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。サイドリップ３０は、図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸として環状に基体部２３から外側に向かって延びており、後述するハブシール１の使用状態において、シール面３１の先端部が所定の締め代を持ってハブ５２に接触するように形成されている。サイドリップ３０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又は略円錐筒状の形状を有している。
【0022】
中間リップ２１は、図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸として環状に基体部２３から外側に向かって延びており、後述するハブシール１の使用状態において、シール面２１ａの先端部が所定の締め代を持ってハブ５２に接触するように形成されている。中間リップ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又は略円錐筒状の形状を有している。中間リップ２１はサイドリップ３０と平行に外側に向かって延びていてもよく、図１，２に示すように、サイドリップ３０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。主リップ２２は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸として環状に基体部２３から内側及び内周側に向かって延びている。主リップ２２は、後述するハブシール１の使用状態において、シール面２２ａの先端部が所定の締め代を持ってハブ５２に外周側から接触するように形成されている。サイドリップ３０のシール面３１、中間リップ２１のシール面２１ａ、及び主リップ２２のシール面２２ａ夫々には、潤滑剤としてのグリース（不図示）が塗布されている。なお、サイドリップ３０のシール面３１、中間リップ２１のシール面２１ａ、及び主リップ２２のシール面２２ａは夫々、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２の内周側に面する面である。
【0023】
シールリップの締め代は、外力によって変形していない自由状態のシールリップが、使用状態においてシールリップが接触する接触面よりも突き出る長さである。具体的には、サイドリップ３０の締め代は、図２に仮想線Ｖで示す接触面であるハブ５２の面（車輪取付フランジ５５ｂの内周面５５ｄ）よりも突出するシール面３１の部分の軸線ｘ方向の長さである。また、中間リップ２１の締め代は、仮想線Ｖで示すハブ５２の接触面（車輪取付フランジ５５ｂの移行部５５ｃ）よりも突出するシール面２１ａの部分の軸線ｘ方向の長さである。また、主リップ２２の締め代は、仮想線Ｖで示すハブ５２の接触面（軸部５５ａの外周面５５ｅ）よりも突出するシール面２２ａの部分の径方向の長さである。
【0024】
また、弾性体部２０には、例えば図１に示すように、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３０よりも外周側に設けられた外側に突出する軸線ｘ周りに環状の突起であり、後述する使用状態において、外側の先端である外側端２４ａにおいてハブ５２との間に環状の隙間を形成するように形成されている。外周環突起２４は、例えば、基体部２３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を中心軸又は略中心軸とする円錐筒状又は略円錐筒状に延びている。
【0025】
また、弾性体部２０は、例えば図１に示すように、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２５を有している。堰部２５は、後述するように、ハブシール１が外輪５１に取り付けられた状態において、外輪５１の外側端面よりも外周側に突出するように形成されている。堰部２５は、例えば図１に示すように、補強環１０のフランジ部１３の外周側の端部を覆うように形成されている。また、弾性体部２０は、例えば図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２６を有している。ガスケット部２６は、軸線ｘ周りに環状に広がっており、堰部２５の内周側の端に続いている。
【0026】
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３０、中間リップ２１、主リップ２２、基体部２３、外周環突起２４、堰部２５、及びガスケット部２６は、同一材料から一体に形成された弾性体部２０の各部分であり、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。
【0027】
なお、補強環１０の形状は上述の形状に限られず、他の形状であってもよい。補強環１０は、例えば、サイドリップ、中間リップ、及び主リップを有する公知のハブシールの補強環の形状であってもよい。例えば、補強環１０は、フランジ部１３を有していなくてもよい。また、弾性体部２０の形状は上述の形状に限られず、他の形状であってもよい。弾性体部２０は、例えば、サイドリップ、中間リップ、及び主リップを有する公知のハブシールの弾性体部の形状であってもよい。例えば、弾性体部２０は、外周環突起２４を有していなくてもよい。また、例えば、弾性体部２０は、堰部２５を有していなくてもよい。
【0028】
図３は、ハブベアリング５０に取り付けられたハブシール１の使用状態を示すための軸線ｘに沿う断面（以下、単に「断面」ともいう。）におけるハブベアリング５０の断面図であり、図４は、図３におけるハブシール１の近傍の部分拡大断面図である。なお、図示の例においては、ハブシール１の軸線ｘにハブベアリング５０の軸線が一致又は略一致している。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、自動車等の車両等に設けられ、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を中心軸又は略中心軸とする環状の外輪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を中心軸又は略中心軸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に沿って延びる円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の外側の一端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、内周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とが内周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。
【0029】
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５１ａには、ハブシール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５１ｂには、他の密封装置５８が取り付けられている。ハブシール１及び密封装置５８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、外部から雨水や泥水、ダスト等の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５８は、従来公知の密封装置であり、詳細な説明は省略する。なお、密封装置５８として、ハブシール１を適用することもできる。ハブシール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。
【0030】
図３，４に示すように、ハブシール１は、外輪５１の外側開口部５１ａに取り付けられている。具体的には、ハブシール１は、補強環１０の嵌合部１１が外輪５１の外側開口部５１ａ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５１ａの内周面５１ｃに接触しており、補強環１０と外輪５１との間の密封が図られている。また、使用状態において、図３，４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２６を外側開口部５１ａの外側に面する環状の面を形成する外側端面５１ｄ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５１ｄとフランジ部１３との間において、ガスケット部２６は圧縮されて、外輪５１とハブシール１と間の密封性の向上が図られている。また、弾性体部２０の外周環突起２４や堰部２５によっても、異物の進入の防止が図られている。
【0031】
使用状態において、サイドリップ３０のシール面３１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２１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、主リップ２２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３０及び中間リップ２１によって、貫通孔５７内への異物の進入の防止が図られており、主リップ２２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。
【0032】
上述のように、ハブシール１において、サイドリップ３０のシール面３１、中間リップ２１のシール面２１ａ、及び主リップ２２のシール面２２ａには夫々グリースが塗布されている。このため、使用状態において、図４に示すように、サイドリップ３０と車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄとの夫々の接触面の間にはグリースＧが介在している。同様に、中間リップ２１と車輪取付フランジ５５ｂの移行部５５ｃとの夫々の接触面の間にはグリースＧが介在し、また、主リップ２２と軸部５５ａの外周面５５ｅとの夫々の接触面の間にはグリースＧが介在している。
【0033】
サイドリップ３０が接触するハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄにハブベアリング５０の製造の際の加工によって形成された加工目が残っている場合がある。この加工目が例えば一定の方向性を有している溝を形成していると、また、この加工目の面粗度の度合いによって、ハブ５２の回転時にこの加工目に基づいてポンプ作用が発生することがある。このポンプ作用によって、サイドリップ３０と、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂと、中間リップ２１と、基体部２３とによって囲まれた空間Ｓ内の空気やグリースＧ等が空間Ｓから外部へ放出され、空間Ｓ内の圧力が外部の大気の圧力よりも低下して、空間Ｓ内が負圧になる場合がある。空間Ｓが負圧になると、サイドリップ３０が車輪取付フランジ５５ｂ側に引き寄せられて、サイドリップ３０が車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄに更に押し付けられる。これにより、ハブ５２の回転トルクに乱れや異音が生じることがある。
【0034】
本発明者らは、上述のハブ５２の回転トルクの乱れ（以下、「トルク乱れ」ともいう。）の発生と、サイドリップ３０のリップ反力Ｆ及びサイドリップ３０のシール面３１のリップ表面粗さＲとの関係について鋭意研究した結果、ハブ５２のトルク乱れの発生と、サイドリップ３０のリップ反力Ｆ及びハブ５２のハブ径Ｄ、並びにサイドリップ３０のシール面３１のリップ表面粗さＲとの間に関係性があるという知見を得た。また、サイドリップ３０のシール性能の低下と、サイドリップ３０のリップ反力Ｆ及びハブ５２のハブ径Ｄ、並びにサイドリップ３０のシール面３１のリップ表面粗さＲとの間に関係性があるという知見を得た。本発明はこの知見に基づいて成されたものである。以下、この知見とこの知見に基づく本発明に係るハブシール及びハブシールの製造方法ついて説明する。なお、ハブ５２のハブ径Ｄは、ハブシール１の径方向の寸法が関連するハブ輪５５の部分の径である。ハブ５２のハブ径Ｄは、例えば、サイドリップ３０の径の寸法の設定に関連するハブ輪５５の部分の径である。具体的には例えば、ハブ径Ｄは、ハブ輪５５の軸部５５ａの外周面５５ｅの直径や、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの移行部５５ｃのいずれかの位置の径である。
【0035】
本発明者らは、ハブシールの使用状態においてサイドリップの形成する空間（空間Ｓ参照）に負圧が発生した際に発生するハブの回転トルクの乱れや異音は、サイドリップのシール面の接触面（摺動面）にグリースの油膜が形成されなくなり、摺動するハブに断続的にサイドリップの接触面が引っ掛かり、スティックスリップが発生することが原因であると推定した。また、サイドリップのシール面の接触面（摺動面）にグリースの油膜が形成されなくなる理由は、サイドリップの反力の大きさ、及びサイドリップのシール面の表面粗さの大きさに関係すると推定した。そこで本発明者らは、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの値、及びサイドリップ３０のシール面３１のリップ表面粗さＲの値が夫々異なるハブシール１を複数作成し、これら作成した複数のハブシール１に対して、ハブのトルク乱れの発生及びシール性能の低下を確認する評価試験を行った。
【0036】
＜試験例＞
サイドリップ３０のリップ反力Ｆは、図４に示すように、ハブシール１の使用状態において、サイドリップ３０がハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄに加える軸線ｘ方向の力である。サイドリップ３０のリップ反力Ｆを決めるサイドリップ３０の要素には、一例として、図５に示す、径方向に対するサイドリップ３０の延び方向ｅの角度（リップ角度Ａ）、サイドリップ３０の延び方向の長さ（リップ長さＬ）、サイドリップ３０の延び方向に直交する方向の厚さ（リップ厚さＤＬ）、サイドリップ３０のシール面３１の表面粗さ（リップ表面粗さＲ）、及びサイドリップ３０の根元の形状がある。
サイドリップ３０のリップ反力Ｆは、図４に示すように、ハブシール１の使用状態において、サイドリップ３０がハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄに加える軸線ｘ方向の力である。サイドリップ３０のリップ反力Ｆを決めるサイドリップ３０の要素には、一例として、図５に示す、径方向に対するサイドリップ３０の延び方向ｅの角度（リップ角度Ａ）、サイドリップ３０の延び方向の長さ（リップ長さＬ）、サイドリップ３０の延び方向に直交する方向の厚さ（リップ厚さＤＬ）、サイドリップ３０のシール面３１の表面粗さ（リップ表面粗さＲ）、及びサイドリップ３０の根元の形状がある。
【0037】
図５に示すように、これらのサイドリップ３０の要素は、サイドリップ３０の軸線ｘに沿う断面における値である。サイドリップ３０の延び方向ｅは、サイドリップ３０の断面におけるシール面３１の輪郭線が延びる方向である。なお、サイドリップ３０の断面におけるシール面３１の輪郭線は直線又は略直線である。また、リップ長さＬは、図５に示すように、サイドリップ３０の断面におけるシール面３１の輪郭線の長さであり、サイドリップ３０のシール面３１の先端（シール面先端３２）とサイドリップ３０のシール面３１の根本端（シール面根元端３３）との間の長さである。また、サイドリップ３０のリップ厚さＤＬは、サイドリップ３０の延び方向に亘って一定となっており、サイドリップ３０の外周側に面する面である外周面３４とシール面３１との間の間隔である。なお、サイドリップ３０の断面における外周面３４の輪郭線は直線又は略直線である。また、サイドリップ３０のリップ厚さＤＬは、サイドリップ３０の延び方向に亘って一定でなくてもよく、例えばサイドリップ３０の延び方向に亘って略一定となっていてもよく、先細形状になっていてもよい。
【0038】
図２，５に示すように、サイドリップ３０は、リップ先端部３５とリップ根本部３６とを有しており、サイドリップ３０のリップ反力Ｆを決める要素であるサイドリップ３０の根元の形状は、リップ根本部３６の特定の部位の形状や寸法である。リップ根本部３６において外周面３６ａは、例えば、基体部２３に滑らかにつながるように湾曲した面となっており、図５に示すように、リップ根本部３６の外周面３６ａは、断面において内周側に凸の曲線を描く。また、リップ根本部３６の内周面３６ｂは、図５に示すように、主として軸線ｘに沿って延びる円筒面又は略円筒面であり、内周面３６ｂの両端部は夫々、シール面３１及び基体部２３に滑らかにつながっており、湾曲している。サイドリップ３０のリップ反力Ｆを決める要素であるサイドリップ３０の根元の形状は、具体的には例えば、リップ根本部３６の径方向の厚さリップ厚さＤＬｂや外周面３６ａの曲率、内周面３６ｂの両端部の曲率等である。また、内周面３６ｂが湾曲した面である場合は、内周面３６ｂの曲率も、サイドリップ３０のリップ反力Ｆを決める要素であるサイドリップ３０の根元の形状となる。なお、リップ先端部３５は、シール面３１、外周面３４、及びシール先端縁３７が囲む部分であり、リップ根本部３６は、基体部２３につながる部分であり、リップ先端部３５と基体部２３との間の部分である。また、リップ根本部３６の径方向の厚さＤＬｂは、例えば図５に示すように、リップ根本部３６の外周面３６ａの最も内周側の位置における径方向の厚さである。なお、図５における仮想線Ｂ１は、リップ先端部３５とリップ根本部３６との仮想の境界線であり、図５における仮想線Ｂ２は、リップ根本部３６と基体部２３との仮想の境界線である。
【0039】
上記評価試験を実施する試験例として、リップ反力Ｆが異なるハブシール１を２５個（試験例１～２５）作成した。上述のリップ反力Ｆを決めるサイドリップ３０の要素である、リップ角度Ａ、リップ厚さＤＬ、リップ長さＬ、リップ表面粗さＲ、及びリップ根本部３６の形状を種々の値や形状に夫々設定することにより、試験例１～２５のリップ反力Ｆを夫々異なるリップ反力Ｆとした。また、試験例１～２５のサイドリップ３０以外の部分は、互いに同じとなるようにした。但し、試験例１～２５のサイドリップ３０以外の部分の間の製造上のバラツキ等の違いは許容するものとした。
【0040】
試験例１～２５のリップ反力Ｆの測定は、図６に示す反力測定装置Ｅ１を用いて行った。具体的には、下アームＥ３にハブシール１（試験例１～２５）を固定し、円盤Ｅ４が取り付けられたロードセルＥ５を上アームＥ２に取り付け、上アームＥ２を下アームＥ３側に動かし、ハブシール１のサイドリップ３０に円盤Ｅ４を接触させ、この時サイドリップ３０から円盤Ｅ４が受ける力をロードセルＥ５によって計測し、リップ反力Ｆを測定した。なお、下アームＥ３には、サイドリップ３０が上アームＥ２側になるような姿勢でハブシール１を固定した。また、計測するリップ反力Ｆは、サイドリップ３０の円盤Ｅ４に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態におけるサイドリップ３０の締め代に対応する幅となった時のリップ反力Ｆとした。
【0041】
＜評価試験＞
上述の試験例１～２５に対して評価試験を行った。評価試験は、図７に示す試験装置Ｅ１０を用いて行った。試験装置Ｅ１０は、軸線周りに回転可能な回転軸Ｅ１１を有しており、回転軸Ｅ１１の先端には、ハブ疑似体Ｅ１２が取り付けられている。ハブ疑似体Ｅ１２は、図４に示すハブシール１の使用状態において、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２が接触する、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄ及び移行部５５ｃ、並びにハブ輪５５の軸部５５ａの外周面５５ｅと同じ形状の面Ｅ１３を有している。また、試験装置Ｅ１０は、外輪疑似体Ｅ１４を有しており、外輪疑似体１４は、図４に示すハブシール１の使用状態において補強環１０が圧入される、外輪５１の外側開口部５１ａと同じ形状の部分である固定部Ｅ１５を有している。つまり、固定部１５は、外輪５１の外側開口部５１ａの内周面５１ｃ及び外側端面５１ｄと同じ形状の面を有している。この外輪疑似体Ｅ１４とハブ疑似体Ｅ１２との間にハブシール１が取り付けられる。具体的には、外輪疑似体Ｅ１４の固定部Ｅ１５に補強環１０が圧入され、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２が、ハブ疑似体Ｅ１２の面Ｅ１３に接触する。この時、サイドリップ３０の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態におけるサイドリップ３０の締め代に対応する幅となっており、中間リップ２１の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態における中間リップ２１の締め代に対応する幅となっており、主リップ２２の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態における主リップ２２の締め代に対応する幅となっている。これにより、試験装置Ｅ１０の内部が密閉される。試験装置Ｅ１０において外輪疑似体Ｅ１４及びハブ疑似体Ｅ１２の外部には、泥水を貯める密閉空間を形成する密閉ヘッドＥ１６が形成されており、密閉ヘッドＥ１６内には泥水が封入されている。また、外輪疑似体Ｅ１４の内周面には、ハブシール１近傍の位置に、漏水センサＥ１７が取り付けられている。漏水センサＥ１７は、泥水がハブシール１を超えて内部側に漏れ出た場合、この漏れ出た泥水を検知する。なお、ハブシール１を超えて漏れ出た泥水は、外輪疑似体Ｅ１４の内周面の下側の部分上であって、ハブシール１の近傍の位置に溜まる。また、回転軸Ｅ１１のトルクをトルク計測器Ｅ１８を用いて検出する。例えば、トルク計測器Ｅ１８は所定の周期で回転軸Ｅ１１のトルクを検出する。
上述の試験例１～２５に対して評価試験を行った。評価試験は、図７に示す試験装置Ｅ１０を用いて行った。試験装置Ｅ１０は、軸線周りに回転可能な回転軸Ｅ１１を有しており、回転軸Ｅ１１の先端には、ハブ疑似体Ｅ１２が取り付けられている。ハブ疑似体Ｅ１２は、図４に示すハブシール１の使用状態において、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２が接触する、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄ及び移行部５５ｃ、並びにハブ輪５５の軸部５５ａの外周面５５ｅと同じ形状の面Ｅ１３を有している。また、試験装置Ｅ１０は、外輪疑似体Ｅ１４を有しており、外輪疑似体１４は、図４に示すハブシール１の使用状態において補強環１０が圧入される、外輪５１の外側開口部５１ａと同じ形状の部分である固定部Ｅ１５を有している。つまり、固定部１５は、外輪５１の外側開口部５１ａの内周面５１ｃ及び外側端面５１ｄと同じ形状の面を有している。この外輪疑似体Ｅ１４とハブ疑似体Ｅ１２との間にハブシール１が取り付けられる。具体的には、外輪疑似体Ｅ１４の固定部Ｅ１５に補強環１０が圧入され、サイドリップ３０、中間リップ２１、及び主リップ２２が、ハブ疑似体Ｅ１２の面Ｅ１３に接触する。この時、サイドリップ３０の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態におけるサイドリップ３０の締め代に対応する幅となっており、中間リップ２１の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態における中間リップ２１の締め代に対応する幅となっており、主リップ２２の面Ｅ１３に対する接触幅が、上記ハブシール１の使用状態における主リップ２２の締め代に対応する幅となっている。これにより、試験装置Ｅ１０の内部が密閉される。試験装置Ｅ１０において外輪疑似体Ｅ１４及びハブ疑似体Ｅ１２の外部には、泥水を貯める密閉空間を形成する密閉ヘッドＥ１６が形成されており、密閉ヘッドＥ１６内には泥水が封入されている。また、外輪疑似体Ｅ１４の内周面には、ハブシール１近傍の位置に、漏水センサＥ１７が取り付けられている。漏水センサＥ１７は、泥水がハブシール１を超えて内部側に漏れ出た場合、この漏れ出た泥水を検知する。なお、ハブシール１を超えて漏れ出た泥水は、外輪疑似体Ｅ１４の内周面の下側の部分上であって、ハブシール１の近傍の位置に溜まる。また、回転軸Ｅ１１のトルクをトルク計測器Ｅ１８を用いて検出する。例えば、トルク計測器Ｅ１８は所定の周期で回転軸Ｅ１１のトルクを検出する。
【0042】
試験時間経過後に漏水センサＥ１７の検出結果を確認し、試験中に漏水センサＥ１７が作動したか否かを確認した。試験中に漏水センサＥ１７が作動した場合は、泥水の漏れが有ったと判断し、シール性能低下と評価した。また、トルク計測器Ｅ１８の検出値若しくはこの検出値に基づく算出値が所定の閾値よりも大きい場合、トルク乱れ有りと判断した。トルク乱れの有無は、例えば、所定の試験時間の間に検出されたトルク計測器Ｅ１８の検出値が記憶され、この記憶された所定の試験時間の間に検出された検出値又はこれらの検出値に基づく算出値が、所定の閾値からどの程度乱れているかが算出されることにより、判断される。例えば、所定のトルク測定時間の間に、所定のサンプリング周期でトルク計測器Ｅ１８に検出されたトルク検出値又はこれらのトルク検出値に基づく算出値のうち、所定の閾値よりも小さいトルク検出値又は算出値の割合（トルク安定度）を算出し、この割合（トルク安定度）が他の所定の閾値以下の場合、トルク乱れ有りと判断する。また、所定のサンプリング周期でトルク計測器Ｅ１８に検出されたトルク検出値又はこれらのトルク検出値に基づく算出値の平均値を求め、この平均値と更に他の所定の閾値とを比較して、トルク乱れの有無を判断してもよい。上記トルク検出値に基づく算出値は、例えば、所定のサンプリング周期でトルク計測器Ｅ１８に検出されたトルク検出値の標準偏差である。上述のトルク乱れの有無の判断方法は一例であり、他の方法によってトルク乱れの有無の判断をしてもよい。
【0043】
試験例１～２５の評価試験結果を図８のグラフに示す。また、試験例１～２５夫々のサイドリップ３０の単位長さ当たりのリップ反力Ｆの値と、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲとを図８のグラフに示す。また、試験例１～２５のサイドリップ３０の単位長さ当たりのリップ反力Ｆの値と、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲとの関係を図８のグラフに示す。なお、サイドリップ３０の単位長さ当たりのリップ反力Ｆの値とは、サイドリップ３０のリップ反力Ｆを、ハブ疑似体Ｅ１２の面Ｅ１３におけるハブ輪５５の軸部５５ａの外周面５５ｅに対応する部分の直径の値（ハブ疑似体径ＤＥ）で除した値（リップ反力Ｆ／ハブ疑似体径ＤＥ）である。なお、ハブ疑似体径ＤＥはハブ径Ｄに対応する値である。図８のグラフには、各試験例１～２５のリップ反力Ｆ／ハブ疑似体径ＤＥの値が横軸に、各試験例１～２５のリップ表面粗さＲの値が縦軸に示されている。なお、図８において、白抜きの丸はトルク乱れが発生しなかった試験例に対応するプロットであり、黒塗りの丸はトルク乱れが発生した試験例に対応するプロットである。
【0044】
本評価試験の結果から、図８に示すような、トルク乱れ領域を設定することができ、また、シール性能低下領域を設定することができることが分かる。トルク乱れ領域は、トルク乱れが生じるとされる領域であり、トルク乱れ領域内の値となるサイドリップ３０は、トルク乱れが発生するサイドリップ３０であると判断できる。また、シール性能低下領域は、シール性能が低下するとされる領域であり、シール性能低下領域内の値となるサイドリップ３０は、泥水が漏れ、シール性能が低下するサイドリップ３０であると判断できる。リップ反力Ｆの値が小さいとシール性能は低下し、また、リップ表面粗さＲの値が大きいとシール性能は低下する。
【0045】
このように、本評価試験の結果から、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値（リップ反力Ｆ／ハブ疑似体径ＤＥ）及びサイドリップ３０のリップ表面粗さＲと、トルク乱れの発生との間には関係があり、また、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値及びサイドリップ３０のリップ表面粗さＲと、シール性能の低下との間には関係があることが分かる。また、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値とサイドリップ３０のリップ表面粗さＲとの値に対して、トルク乱れの発生する領域を設定できることが分かり、また、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値とサイドリップ３０のリップ表面粗さＲとの値に対して、シール性能が低下する領域を設定できることが分かる。
【0046】
トルク乱れ領域及びシール性能低下領域の設定は、上述のような評価試験によって得られるサイドリップ３０の単位長さ当たりのリップ反力Ｆ（リップ反力Ｆ／ハブ疑似体径ＤＥ）の値と、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値に基づいて設定することができる。トルク乱れ領域の設定は、図８に示すようなグラフ上に評価試験結果をプロットし、トルク乱れ有りのプロット全てが含まれるような領域を設定してなされる。トルク乱れ領域の境界線は、トルク乱れ有りのプロットを滑らかな線でつなぐことによって設定することができる。また、トルク乱れ領域の境界線は、トルク乱れ有りのプロット含むような、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が大きくなるほど、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値が大きくなるような線を描くことによって設定できる。これは、リップ反力Ｆが増すほどスティックスリップが発生しやすくなると考えられるため、トルク乱れ領域の境界線は、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が大きくなるほど、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値が大きくなるような線となると考えられる。トルク乱れ領域の境界線は、例えば、傾斜した直線であり、また、例えば、リップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が大きくなるに連れて接線の傾きが減少していく二次関数的な曲線である。トルク乱れ領域の境界線は、傾斜した直線や、上述の二次関数的な曲線に限られず、トルク乱れ有りのプロットに基づいて種々の線となる。
【0047】
シール性能低下領域の設定は、図８に示すようなグラフ上に評価試験結果をプロットし、シール性能低下有りのプロット全てが含まれるような領域を設定してなされる。シール性能低下領域の境界線は、シール性能低下有りのプロットを滑らかな線でつなぐことによって設定することができる。また、シール性能低下領域の境界線は、シール性能低下有りのプロット含むような、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値が大きくなるほど、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が大きくなるような線を描くことによって設定できる。リップ反力Ｆが増すほど泥水は進入し難くなり、また、リップ表面粗さＲが大きくなるほど泥水は進入しやすくなると考えられるため、シール性能低下領域の境界線は、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値が大きくなるほど、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が大きくなるような線となると考えられる。シール性能低下領域の境界線は、例えば、傾斜した直線であり、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値が大きくなるに連れて接線の傾きが減少していく二次関数的な曲線である。シール性能低下領域の境界線は、傾斜した直線や、上述の二次関数的な曲線に限られず、シール性能低下有りのプロットに基づいて種々の線となる。
【0048】
なお、図８に示すように、試作例１～２５には、シール性能低下有りとなるサイドリップ３０はなかった。このような場合は、評価試験結果の中から最もシール性能低下領域に近いと想定されるプロットを、リップ表面粗さＲ毎に又はリップ表面粗さＲの所定の範囲毎に選択し、この選択されたプロットに基づいてシール性能低下領域を設定することができる。例えば、上述のように選択されたプロットを滑らかな線で結んでシール性能低下領域を設定することができる。また、上述のように選択されたプロット夫々をシール性能低下領域に近づく方向に所定の幅だけ移動させ、これらを滑らかな線で結んでシール性能低下領域を設定することができる。具体的には例えば図８に示すシール性能低下領域の境界線のように、評価試験結果（プロット）の中で、リップ表面粗さＲが近接するプロットの群夫々においてリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が最も小さいプロットを選択し、これら選択されたプロットよりもリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値が所定の幅だけ小さくなる側を通る線をシール性能低下領域の境界線とすることができる。
【0049】
図８に示すように、トルク乱れ領域及びシール性能低下領域を設定することにより、トルク乱れが起こらず、シール性能の低下も起こらないと考えられる、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値及びサイドリップ３０のリップ表面粗さＲの範囲である設計領域が設定できる。設計領域は、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値及びサイドリップ３０のリップ表面粗さＲが、トルク乱れ領域とシール性低下領域とに含まれない領域である。また、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値及びサイドリップ３０のリップ表面粗さＲの範囲として、設計領域内の特定の領域（目標領域）を設定してもよい。特定の目標領域は、例えば、トルク乱れ領域の境界線及びシール性能低下領域の境界線夫々から所定の幅離れた設計領域内の領域である。また、特定の目標領域は、例えば、設計領域内の特定のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値の範囲であり、設計領域内の特定のリップ表面粗さＲの範囲である。
【0050】
具体的には例えば、図８に破線枠で示す領域（目標領域Ｉ）に入るサイドリップ３０は、トルク乱れが発生せず、シール性能が低下せず、目標領域Ｉを、トルク乱れが発生せず且つシール性能が低下しないサイドリップ３０の領域に設定できる。例えば、「リップ反力Ｆ／ハブ疑似体径ＤＥ」の値が０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下、リップ表面粗さＲの値がＲｚＪＩＳ１０μｍ－α以上ＲｚＪＩＳ１０μｍ＋α以下の領域を、目標領域Ｉに設定できる。なお、αは、例えば、サイドリップ３０の成形時の公差であり、サイドリップ３０の製造上発生し得るリップ表面粗さＲのバラツキを考慮した値である。
【0051】
上述の評価試験の結果に基づき、本発明の実施の形態に係るハブシール１においては、サイドリップ３０のリップ反力Ｆの単位長さ当たりの値であるサイドリップ３０の「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値、及びリップ表面粗さＲが、設計領域内に入るサイドリップ３０となっている。具体的には例えば、本発明の実施の形態に係るハブシール１においては、サイドリップ３０のリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄの値及びリップ表面粗さＲが、図８に示す目標領域Ｉ内に入るサイドリップ３０となっている。つまり、ハブシール１のサイドリップ３０の「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値は、０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下である。サイドリップ３０のリップ角度Ａ、リップ厚さＤＬ、リップ長さＬ、リップ表面粗さＲ、及びリップ根本部３６の形状の少なくとも１つに基づいてリップ反力Ｆが調整され、ハブシール１のサイドリップ３０の形状は、「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値が０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下となるような形状になっている。例えば、サイドリップ３０のリップ角度Ａ、リップ厚さＤＬ、リップ長さＬ、リップ表面粗さＲ、及びリップ根本部３６の形状の少なくとも１つの値を調整することにより、ハブシール１のサイドリップ３０の形状は、「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値が０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下となるような形状になっている。また、ハブシール１のサイドリップ３０のリップ表面粗さＲの値は、ＲｚＪＩＳ１０μｍ－α以上ＲｚＪＩＳ１０μｍ＋α以下である。αは、上述のように、サイドリップ３０の製造上発生し得るリップ表面粗さＲのバラツキを考慮した値であり、例えば、α＝３μｍである。
【0052】
上述のように、トルク乱れ領域の境界及びシール性能低下領域の境界は、評価試験の結果に基づいて、安全率についての設計思想等に基づいて、また、ハブシール１の形状等の他の要素に基づいて、種々の境界とすることができ、これに伴って、設計領域も種々の領域とすることができる。また、目標領域についても同様に、種々の領域にすることができる。例えば、図９に示すようなトルク乱れ領域、シール性能低下領域、設計領域、及び目標領域となってもよい。
【0053】
サイドリップ３０のリップ反力Ｆの調整について、例えば、リップ角度Ａを９０°へ近づけるほど、リップ反力Ｆは高くなる。また、リップ厚さＤＬを大きくするほど、リップ反力Ｆは高くなる。また、リップ長さＬを大きくすると、リップ反力Ｆは高くなる。但し、リップ厚さＤＬやサイドリップ３０の弾性率との関係にて、リップ長さＬが所定の長さを超えると反力は下がると考えられる。また、リップ表面粗さＲを大きくするとリップ反力Ｆは下がる。また、リップ根本部３６の形状をリップ根本部３６の弾性率が高くなる形状にすると、リップ根本部３６の剛性が上がり、リップ反力Ｆは高くなる。リップ根本部３６の弾性率が高くなるようにするには、例えば、リップ根本部３６のリップ厚さＤＬｂを大きくすることが考えられる。
【0054】
＜ハブシール１の製造方法＞
上述のように、「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲが、図８に示す設計領域内に入るサイドリップ３０は、空間Ｓが負圧になってもトルク乱れが発生せず又はトルク乱れの発生が抑制され、これにより異音が発生せず又は異音の発生が抑制され、また、シール性能が低下しない又はシール性能の低下が抑制される。本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法においては、上述の評価試験を行って予め設計領域を設定しておき、ハブシール１の弾性体部２０を弾性体から形成する弾性体部形成工程において、この予め設定された設計領域内に入る「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲを選択し、この選択した「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲとなるサイドリップ３０を設計し、この設計したサイドリップ３０を製造する。これにより、サイドリップ３０が、トルク乱れ及びシール性能の低下を抑制するような形状となる。また、サイドリップ３０が、トルク乱れ及びシール性能の低下を抑制するような形状となるハブシール１を簡単に且つ短期間で設計することができる。
上述のように、「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲが、図８に示す設計領域内に入るサイドリップ３０は、空間Ｓが負圧になってもトルク乱れが発生せず又はトルク乱れの発生が抑制され、これにより異音が発生せず又は異音の発生が抑制され、また、シール性能が低下しない又はシール性能の低下が抑制される。本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法においては、上述の評価試験を行って予め設計領域を設定しておき、ハブシール１の弾性体部２０を弾性体から形成する弾性体部形成工程において、この予め設定された設計領域内に入る「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲを選択し、この選択した「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲとなるサイドリップ３０を設計し、この設計したサイドリップ３０を製造する。これにより、サイドリップ３０が、トルク乱れ及びシール性能の低下を抑制するような形状となる。また、サイドリップ３０が、トルク乱れ及びシール性能の低下を抑制するような形状となるハブシール１を簡単に且つ短期間で設計することができる。
【0055】
また、ハブシールの製造方法においては、上述の選択された「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲとなるサイドリップ３０を、サイドリップ３０のリップ反力Ｆを、サイドリップ３０のリップ角度Ａ、リップ長さＬ、リップ厚さＤＬ、リップ表面粗さＲ、及びリップ根本部３６の形状の少なくとも１つを調整して設計する。
【0056】
具体的には例えば、ハブシールの製造方法においては、サイドリップ３０の形状を、サイドリップ３０の「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値及びリップ表面粗さＲが、図８に示す目標領域Ｉ内に入るような形状に設計する。より具体的には例えば、ハブシールの製造方法は、サイドリップ３０の「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」の値が０．０５Ｎ／ｍｍ以上０．０９Ｎ／ｍｍ以下となり、また、サイドリップ３０のリップ表面粗さＲがＲｚＪＩＳ１０μｍ－α以上ＲｚＪＩＳ１０μｍ＋α以下となるように、サイドリップ３０を設計する。
【0057】
以下、ハブシール１の製造方法を具体的に説明する。図１０には、ハブシール１の製造するハブシール製造処理のフローチャートが示されている。
【0058】
図１０に示すように、ハブシール製造処理においては、先ず、リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄとリップ表面粗さＲとに基づいて予め設定された、設計領域、トルク乱れ領域、及びシール性能低下領域を有するサイドリップ設計標準データを参照する（ステップＳ１）。サイドリップ設計標準データは、設計領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせと、トルク乱れ領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせと、シール性能低下領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせが格納されたデータであり、視覚的には、図８，９に示すデータである。
【0059】
次いで、ステップＳ２において、サイドリップ設計標準データから、設計領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせを選択する。次いで、ステップ２において選択された「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲを有するサイドリップ３０を有するハブシール１を設計する（ステップＳ３）。次いで、ステップ３において設計したハブシール１を製造する（ステップＳ４）。
【0060】
次いで、図１０に示すハブシール製造処理のステップＳ１において参照されるサイドリップ設計標準データの作成処理について説明する。サイドリップ設計標準データの作成処理は、図１０に示すハブシール製造処理に先だって予め行われている。サイドリップ設計標準データの作成処理によって一度作成されたサイドリップ設計標準データは、ハブシール製造処理の実施の度に使用することができる。図１１には、図１０に示すハブシール製造処理のステップ１において参照するサイドリップ設計標準データの作成処理を示すフローチャートが示されている。
【0061】
サイドリップ設計標準データ作成処理において、「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせが互いに異なるサイドリップ３０を有する複数のハブシール１（サンプルハブシール）を準備する（ステップＳ１１）。次いで、ステップＳ１１において準備したサンプルハブシール夫々に対して、上述のハブのトルク乱れの発生及びシール性能の低下を確認する評価試験を実施する（ステップＳ１２）。
【0062】
次いで、ステップＳ１２における評価試験の結果から、各サンプルハブシールの「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせを、設計領域、トルク乱れ領域、又はシール性能低下領域に分類して、記憶する（ステップＳ１３）。これによりサイドリップ設計標準データが作成される。ステップＳ１３における分類は、図８，９で示すような「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲのグラフ上に、各サンプルハブシールの「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲをプロットし、また、ステップＳ１２の各サンプルハブシールの評価結果を対応するプロットに結び付け、上述したように、トルク乱れ領域の境界及びシール性能低下領域の境界を夫々設定し、トルク乱れ領域、シール性能低下領域、及び設計領域を設定しておこなう。これにより、各サンプルハブシールの「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせが、設計領域、トルク乱れ領域、又はシール性能低下領域に分類される。なお、サンプルハブシールの「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせの、設計領域、トルク乱れ領域、又はシール性能低下領域への分類方法は、上述の視覚的な方法に限られない。例えば、サンプルハブシールの「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせの、設計領域、トルク乱れ領域、又はシール性能低下領域への分類方法は、計算に基づく方法であってもよい。
【0063】
また、図１２には、図１０に示すハブシールの製造方法のステップＳ２における「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせを選択するサイドリップ要素選択処理を示すフローチャートが示されている。サイドリップ要素選択処理においては、先ず、ハブシール１が適用されるハブベアリングの諸元に基づいて、ハブ径Ｄを設定する（ステップＳ２１）。次いで、図１０に示すハブシールの製造方法のステップＳ１において参照したサイドリップ設計標準データから、設計領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせを選択する（ステップＳ２２）。次いで、ステップＳ２２において選択された「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲを有するサイドリップ３０を設計する（ステップＳ２３）。次いで、ステップＳ２３において設計されたサイドリップ３０がハブシール１の適用されるハブベアリングの構造上成立するかを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において、成立すると判定された場合（ステップＳ２４においてＹｅｓ）、ステップＳ２５において、ステップＳ２２において選択された「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせを、選択する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの組み合わせとして確定する。一方、ステップＳ２４において、成立しないと判定された場合（ステップＳ２４においてＮｏ）、ステップＳ２２に戻り、設計領域に属する「リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ」及びリップ表面粗さＲの異なる組み合わせを選択する。
【0064】
図１３は、従来のハブシールの製造方法のフローチャートを示す図である。従来のハブシールの製造方法では、ハブシールの適用対象のハブベアリングの諸元に基づいて、ハブシールを設計し、この設計したハブシールを試作し、試作されたハブシールに対してハブのトルク乱れの発生及びシール性能の低下を確認する評価試験を実施する。そして、この評価試験から設計したハブシールが要求を満たさないと判断されると、新たにハブシールを設計し、新たに設計されたハブシールを製造して、これに対して評価試験を実施する。この新たなハブシールの設計及びその製造、この新たに製造されたハブシールに対する評価試験の実施には長期間を要する。一方、本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法によれば、サイドリップ設計標準データを一度作成すれば、評価試験を行うことなくサイドリップ３０の設計ができ、ハブシール１をより短期で製造できる。
【0065】
このように、本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法によれば、使用状態においてサイドリップ３０が接触するハブ輪５５の車輪取付フランジ５５ｂの内側面５５ｄや移行部５５ｃに加工目が残っていても、シール性能の低下を抑制しつつ、ハブベアリング５０の回転トルクの乱れや異音の発生を抑制することができる。
【0066】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るハブシールの製造方法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。
【符号の説明】
【0067】
１…ハブシール、１０…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…リップフランジ部、１３…フランジ部、２０…弾性体部、２１…中間リップ、２１ａ…シール面、２２…主リップ、２２ａ…シール面、２３…基体部、２４…外周環突起、２４ａ…外側端、２５…堰部、２６…ガスケット部、３０…サイドリップ、３１…シール面、３２…シール面先端、３３…シール面根元端、３４…外周面、３５…リップ先端部、３６…リップ根本部、３６ａ…外周面、３６ｂ…内周面、３７…シール先端縁、５０…ハブベアリング、５１…外輪、５１ａ…外側開口部、５１ｂ…内側開口部、５１ｃ…内周面、５１ｄ…外側端面、５２…ハブ、５３…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…外周面、５６…保持器、５７…貫通孔、５８…他のハブシール、Ｅ１…反力測定装置、Ｅ２…上アーム、Ｅ３…下アーム、Ｅ４…円盤、Ｅ５…ロードセル、Ｅ１０…試験装置、Ｅ１１…回転軸、Ｅ１２…ハブ疑似体、Ｅ１３…面、Ｅ１４…外輪疑似体、Ｅ１５…固定部、Ｅ１６…密閉ヘッド、Ｅ１７…漏水センサ、Ｅ１８…トルク計測器、Ａ…リップ角度、Ｂ１，Ｂ２…境界線、Ｄ…ハブ径、ＤＥ…ハブ疑似体径、ＤＬ，ＤＬｂ…リップ厚さ、ｅ…延び方向、Ｆ…リップ反力、Ｇ…グリース、Ｉ…目標領域、Ｌ…リップ長さ、Ｒ…リップ表面粗さ、Ｓ…空間、ｘ…軸線
【要約】
【課題】シールリップが接触する面に加工目が残っていても、シール性能の低下を抑制しつつ内周側部材の回転トルクの乱れや異音の発生を抑制する。
【解決手段】使用状態におけるサイドリップ３０の反力の値であるリップ反力Ｆをハブ５２の径の値であるハブ径Ｄで除した値（リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ）と、サイドリップ３０のシール面３１の表面粗さの値であるリップ表面粗さＲとに基づいて予め設定されたリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲの領域である設計領域内に含まれるリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲを選択し、リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲが、選択されたリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲとなるように、ハブシールを設計し、設計したハブシールとなるようにハブシールを製造する。
【選択図】図１０
【解決手段】使用状態におけるサイドリップ３０の反力の値であるリップ反力Ｆをハブ５２の径の値であるハブ径Ｄで除した値（リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ）と、サイドリップ３０のシール面３１の表面粗さの値であるリップ表面粗さＲとに基づいて予め設定されたリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲの領域である設計領域内に含まれるリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲを選択し、リップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲが、選択されたリップ反力Ｆ／ハブ径Ｄ及びリップ表面粗さＲとなるように、ハブシールを設計し、設計したハブシールとなるようにハブシールを製造する。
【選択図】図１０
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】