(57)【要約】【課題】アキシャルリップの適正締め代範囲を広げることができ、締め代の管理が比較的容易になる運動用シールを提供する。【解決手段】径方向へ延びる摺動面８に全周が接触するように軸方向へ突出する１個のアキシャルリップ４を有する運動用シール１において、弾性変形していない自由状態におけるアキシャルリップ４を径方向Ｒの外側へ行くにしたがって摺動面８に近づくように屈曲させ、この屈曲部が締め代の増加に伴って少しずつ伸びるようにアキシャルリップ４を形成する。締め代を大きくしていくと屈曲部が伸び、この屈曲部の断面が略直線状になった後にアキシャルリップの先端部以外（根元の一部）が初めて摺動面８に接触してリップ反力が増大するため、アキシャルリップ４の適正締め代範囲を広くすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向へ延びる摺動面に全周が接触するように軸方向へ突出する１個のアキシャルリップを有する運動用シールであって、
弾性変形していない自由状態における前記アキシャルリップを径方向の外側へ行くにしたがって前記摺動面に近づくように屈曲させ、この屈曲部が締め代の増加に伴って少しずつ伸びることを特徴とする運動用シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向へ延びる摺動面に全周が接触するように軸方向へ突出するアキシャルリップを有する運動用シールの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
径方向へ延びる摺動面に全周が接触するように軸方向へ突出し、相対的に回転する前記摺動面に摺動してダストシールとして機能するアキシャルリップを有する運動用シールの一例として、自動車の車輪を懸架するハブユニット軸受の内部に封入したグリースの漏洩防止並びに外部の雨水及び泥等の侵入防止を行うために使用されるハブシール（パックシール）がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。
このような運動用シールにおけるアキシャルリップの形状は、弾性変形していない自由状態で円錐面状（円錐台の斜面状）であり、その断面は直線形状であるものが一般的である（例えば、特許文献１及び２参照。）。
また、外側及び内側の２個のアキシャルリップ（第１アキシャルリップ及び第２アキシャルリップ）を備えた構成において、外側アキシャルリップの摺動面（スリンガのフランジ部）への接触面積を小さくして摺動発熱の発生領域の縮減及び押圧力の増大を図ること、並びに、２個のアキシャルリップ間の空間を拡大してこれらのアキシャルリップの接触可能性の減少及びシール効果の向上を図ることを目的として、外側アキシャルリップの内側アキシャルリップ側の面を凹面にしたものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７９１３号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８１３２号公報
【特許文献３】特開２００９−０２４８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アキシャルリップを有する運動用シールは、アキシャルリップを含む弾性部材及び芯金等の構成部品並びに周囲の部品の寸法のばらつき並びに組付け誤差等により、摺動面に対するアキシャルリップの締め代が変動する。
特許文献１及び２のような、１個のアキシャルリップを有し、弾性変形していない自由状態におけるアキシャルリップの断面が直線形状である運動用シールでは、適正締め代範囲が狭く、締め代の管理が難しいという問題がある。
例えば、適正締め代範囲よりも大きい締め代では、アキシャルリップの摺動面に対する反力（リップ反力）が急激に増大するため回転抵抗及び磨耗量が増大し、適正締め代範囲よりも小さい締め代では、リップ反力が急激に減少するためシール効果が低下する。
その上、アキシャルリップの締め代が大きいと、リップ先端以外の部分（根元に近い部分）が接触し、この部分から磨耗が進行するため、リップ寿命が短くなる。
【０００５】
特許文献３のような、２個のアキシャルリップを有し、外側アキシャルリップの内側アキシャルリップ側の面を凹面にした運動用シールは、上述の一定の目的を達するものであるが、摺動面に摺動するアキシャルリップが２個あり、これら２個のアキシャルリップの形状が異なることから、２個のアキシャルリップの寸法のばらつきが大きくなり、摺動面の傾きの影響等による２個のアキシャルリップの締め代の変動が大きくなる。
よって、特許文献１及び２のような１個のアキシャルリップを有する構成と同様に、アキシャルリップの適正締め代範囲が狭く、締め代の管理が難しいという問題がある。
また、特許文献３には、後述する本発明の構成のような、弾性変形していない自由状態におけるアキシャルリップを径方向の外側へ行くにしたがって摺動面に近づくように屈曲させ、この屈曲部を締め代の増加に伴って少しずつ伸びるように形成した、１個のアキシャルリップを有する運動用シールについての開示はない。
【０００６】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、アキシャルリップの適正締め代範囲を広げることができ、締め代の管理が比較的容易になる運動用シールを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る運動用シールは、前記課題解決のために、径方向へ延びる摺動面に全周が接触するように軸方向へ突出する１個のアキシャルリップを有する運動用シールであって、弾性変形していない自由状態における前記アキシャルリップを径方向の外側へ行くにしたがって前記摺動面に近づくように屈曲させ、この屈曲部が締め代の増加に伴って少しずつ伸びるものである。
このような構成によれば、弾性変形していない自由状態でアキシャルリップを径方向の外側へ行くにしたがって摺動面に近づくように屈曲させ、この屈曲部が締め代の増加に伴って少しずつ伸びるようにアキシャルリップを形成していることから、締め代を大きくしていくと屈曲部が伸び、この屈曲部の断面が略直線状になった後にアキシャルリップの先端部以外（根元の一部）が初めて摺動面に接触してリップ反力が増大するため、アキシャルリップの適正締め代範囲を広くすることができる。
また、締め代が大きいときでもリップの先端から順次磨耗を進行させることができるため、べた当たりが生じてリップの根元の方から磨耗が進行するような不適切な磨耗が進行する場合と比較して、耐泥水機能に大きく関わるアキシャルリップの磨耗代を大きく設定することを可能になるため、運動用シールの長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明に係る運動用シールによれば、アキシャルリップの適正締め代範囲を広げることができるため締め代の管理が比較的容易になるとともに、アキシャルリップの磨耗代を大きく設定することを可能になるため運動用シールの長寿命化を図ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る運動用シールを使用したハブユニット軸受を示す縦断面側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る運動用シールの要部を拡大して示す縦断側面図であり、（ａ）はアキシャルリップと摺動面とが通常の接触状態で締め代が小さい場合を、（ｂ）は同じく通常の接触状態で締め代が大きい場合を、（ｃ）はさらに締め代が大きくアキシャルリップの根元の一部も摺動面に接触している状態を示している。
【図３】数値解析用の諸元を示す縦断側面図である。
【図４】締め代によるリップ反力の変化を示す図であり、アキシャルリップの断面が直線形状である場合とアキシャルリップの断面が屈曲形状である場合とを比較して示している。
【図５】アキシャルリップの屈曲部の曲率による締め代の増加率の変化を示す図である。
【図６】アキシャルリップの屈曲形状のバリエーションを示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
また、運動用シール１の回転半径方向を径方向（図中矢印Ｒ参照。）といい、運動用シール１の回転軸芯方向（軸方向）から見た図を正面図とする。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る運動用シール１を、自動車の車輪を懸架するハブユニット軸受１１の内部に封入したグリースの漏洩防止並びに外部の雨水及び泥等の侵入防止を行うために使用されるハブシール（パックシール）として使用した例を示している。
ハブユニット軸受１１は、回転側フランジ１４と一体化された内輪１２と、固定側フランジ１５と一体化された外輪１３とが、図示しない保持器により保持された転動体１６，１６，…を介して回転軸芯まわりに相対的に回転するものであり、内輪１２と外輪１３との間には潤滑剤として図示しないグリースが封入され、内輪１２と外輪１３との間の環状開口を塞ぐように、正面視略円環状の運動用シール１，１が装着される。
【００１２】
図２に示すように、本発明の実施の形態に係る運動用シール１は、図１の外輪１３の内周面に内嵌され鋼板等からなる断面Ｌ字状である環状の芯金２に、合成ゴム等からなるシール体３を加硫接着し、シール体３をアキシャルリップ４、ラジアルリップ５及び内側リップ（ダストリップ）６からなるリップ構造を備えたものとしている。
なお、前記合成ゴムとしては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）又はフッ素ゴム（ＦＰＡ）等が好適に用いられる。
【００１３】
また、図２に示すように、鋼板等からなる断面Ｌ字状である環状のスリンガ７が図１の内輪１２の外周面に外嵌され、スリンガ７の径方向へ延びる摺動面８にアキシャルリップ４が摺接し、スリンガ７の軸方向へ延びる摺動面９にラジアルリップ５が摺接する。
ここで、アキシャルリップ４は運動用シール１の外部から雨水及び泥等の異物の浸入を防止するためのもの、ラジアルリップ５はハブユニット軸受１１内部のグリースの漏洩を防止するとともに外部からの異物の浸入を防止するためのもの、内側リップ６はラビリンスシール効果により外部からの異物の浸入を減少させるためのものである。
【００１４】
さらに、図２に示すように、運動用シール１は、その軸方向へ突出する１個のアキシャルリップ４の形状が、スリンガ７の径方向へ延びる摺動面８に近づくにしたがって外径が大きくなるような略円錐面状（略円錐台の斜面状）であり、２点鎖線で示すアキシャルリップ４が弾性変形していない自由状態において、径方向の外側へ行くにしたがって摺動面８に近づくように、断面が円弧状に屈曲しており、このような形状のアキシャルリップ４の先端の全周が摺動面８に摺接する。
【００１５】
このような形状の１個のアキシャルリップ４を有する運動用シール１において、図２（ａ）の２点鎖線の自由状態から図２（ａ）の実線、図２（ｂ）の実線のように締め代を大きくしていくと、締め代の増加に伴ってアキシャルリップ４の屈曲部が少しずつ伸びた状態となり、図２（ｂ）のように締め代が大きい状態でもアキシャルリップ４の先端部のみが摺動面８に接触している。
そして、さらに図２（ｃ）のように締め代を大きくすると、アキシャルリップ４の屈曲部がさらに伸び、この屈曲部の断面が略直線状になるため、この状態でアキシャルリップ４の先端部以外（根元の一部）が初めて摺動面８に接触する。
【００１６】
したがって、図２（ｃ）の状態になる直前まで締め代を大きくしても、アキシャルリップ４が摺動面８にべた当たりすることがなく、リップ反力が急激に増大して磨耗が促進される状態になることがないため、従来の１個のアキシャルリップを有し、弾性変形していない自由状態におけるアキシャルリップの断面が直線形状である運動用シールや、従来の２個のアキシャルリップを有する運動用シールと比較して、アキシャルリップ４の適正締め代範囲を広くすることができる。
【００１７】
また、アキシャルリップ４を、弾性変形していない自由状態で径方向の外側へ行くにしたがって摺動面８に近づくように屈曲させていることにより、締め代が大きいときでもリップの先端から順次磨耗を進行させることができるため、べた当たりが生じてリップの根元の方から磨耗が進行するような不適切な磨耗が進行する場合と比較して、耐泥水機能に大きく関わるアキシャルリップ４の磨耗代を大きく設定することを可能になるため、運動用シール１の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
次に、ＦＥＭ（Finite Element Method）による数値解析例について説明する。
図３に示す弾性変形していない自由状態である軸方向へ突出する前記形状の１個のアキシャルリップ４において、リップ厚みをｔ、屈曲部の先端から根元までの距離（直線（弦）の長さ）をＬ、屈曲部の曲率半径をｒ、締め代をＡとして数値解析を行った。
【００１９】
図４に示す締め代Ａによるリップ反力の変化により、アキシャルリップ４の断面が直線形状である場合におけるリップ反力が急激に増大する直前の点Ｐ１の締め代Ａ１よりも、アキシャルリップ４の断面が屈曲形状である場合におけるリップ反力が急激に増大する直前の点Ｐ２における締め代Ａ２の方が大きく、したがって、アキシャルリップ４の断面が直線形状である運動用シールよりも本願発明のアキシャルリップ４の断面が屈曲形状である運動用シール１の方が、アキシャルリップ４の適正締め代範囲を広くすることができることがわかる。
【００２０】
図５は、アキシャルリップの屈曲部４の曲率（１／ｒ）に対応する無次元量（Ｌ／ｒ）による適正締め代範囲の増加率の変化を示す図であり、アキシャルリップ４の断面が直線形状である場合（Ｌ／ｒ＝０）を１００％としている。
図５より、Ｌ／ｒが大きくなると（屈曲部４の曲率が大きくなると）、適正締め代範囲が広くなることがわかる。
例えば、アキシャルリップ４の断面が直線形状である場合（Ｌ／ｒ＝０）の適正締め代範囲に対して、アキシャルリップ４の断面が屈曲形状である場合は、Ｌ／ｒ＝０．５で約２０％、Ｌ／ｒ＝１で約４０％、適正締め代範囲が広くなる。
なお、本願発明の締め代Ａの増加に伴ってアキシャルリップ４の屈曲部が少しずつ伸びて略真っ直ぐになるという条件では、数値計算結果により、０．３＜Ｌ／ｒ＜１．５及び２＜Ｌ／ｔ＜３０が望ましい範囲である。
【００２１】
以上の説明においては、アキシャルリップ４が弾性変形していない自由状態において、アキシャルリップ４の断面が、径方向の外側へ行くにしたがって摺動面８に近づくように円弧状に屈曲している場合を示したが、アキシャルリップ４の断面は、図６に示すような直線を組み合わせて多段に屈折する形状等であってもよく、すなわち、アキシャルリップ４の屈曲部は、弾性変形していない自由状態において径方向の外側へ行くにしたがって摺動面８に近づくように屈曲しており、締め代の増加に伴って少しずつ伸びるように形成されていればよい。
また、以上の説明においては、本発明の運動用シールがハブシール（パックシール）である構成を示したが、そのリップ構造は図２のような構造に限定されるものではなく、本発明の運動用シールは、径方向へ延びる摺動面に全周が接触するように軸方向へ突出するアキシャルリップを有するものであればよく、様々な用途に使用できるものである。
【符号の説明】
【００２２】
Ａ  締め代
Ｌ  屈曲部の先端から根元までの直線（弦）の長さ
ｒ  屈曲部の曲率半径
Ｒ  径方向
１  運動用シール
２  芯金
３  シール体
４  アキシャルリップ
５  ラジアルリップ
６  内側リップ
７  スリンガ
８，９  摺動面
１１  ハブユニット軸受
１２  内輪
１３  外輪
１４  回転側フランジ
１５  固定側フランジ
１６  転動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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