(57)【要約】【課題】ガータースプリングの脱落を防止しながら、その装着性を改良した密封装置を提供すること。【解決手段】本発明の密封装置は、シール部材１４のシール基体から被摺接面側に延びて、その先端部を被摺接面に密封摺動する環状の主ラジアルシールリップ１６を有する。そして、主ラジアルシールリップ１６の背部には、ガータースプリング２１を装着するスプリング溝２０が形成されている。また、スプリング溝２０は、略Ｕ字状溝に形成され、このスプリング溝を形成する反シール基体側の垂直壁２３の高さＨをガータースプリング２１の断面直径Ｄより大きくするとともに、その上端部を凹凸に形成する。これにより、ガータースプリング２１の保持力を維持しながら、ガータースプリング２１の装着性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール部材のシール基体から被摺接面側に延びて、その先端部が被摺接面に密封摺動する環状の主ラジアルシールリップと、主ラジアルシールリップの背部にシール基体と平行に形成されたスプリング溝と、このスプリング溝内に装着されたガータースプリングとを備えた密封装置において、前記スプリング溝は、略Ｕ字状溝であって、このＵ字状溝の底部がガータースプリングの断面形状に略合致する半円形部に形成され、この半円形部のシール基体側端部と反シール基体側端部から被摺接面に直交して径方向に延びる垂直壁がそれぞれ形成され、さらに、これら垂直壁の高さがスプリングの断面直径より大きく形成されるとともに、反シール基体側の垂直壁の上端部が凹凸状に形成されていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記スプリング溝における垂直壁の高さは、上端部の凸部においてガータースプリングの断面直径の約１．２倍であることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
【請求項３】
前記スプリング溝における垂直壁のうち、シール本体側の垂直壁は、その溝内側の面が円周方向に凹凸するように形成されるとともに、凸部におけるスプリング溝の幅寸法が半円形部の端部における幅寸法に対し略一致するように、又は、やや小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用転がり軸受のシールや、ステアリング等の回転軸のシールに用いられる密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用転がり軸受のシール装置や、ステアリング等の回転軸のシール装置に用いられる密封装置においては、主ラジアルシールリップがガータリングにより摺接する回転体に対し締め付けられている。図５は、特許文献１に記載された、自動車の車輪支持用ハブユニットに使用される軸受用密封装置の例である。この例では、シール部材１０１が芯金１０２に固定されている。また、シール部材１０１のシール基体１０１ａから被摺接面（すなわち、スリンガー１０３の内輪側の円筒部材１０３ａの外周面）側に延びて、その先端部がこの被摺接面を密封摺動する環状の主ラジアルシールリップ１０４が形成されている。そして、主ラジアルシールリップ１０４の背部には、スプリング溝１０５がシール基体１０１ａと略平行に形成され、このスプリング溝１０５にガータースプリング１０６が装着されている。スプリング溝１０５は、底部がガータースプリング１０６の円形断面の円弧に合わせた円弧部１０７に形成されている。また、この円弧部１０７の反シール基体側の上部には、円弧部１０７から被摺接面に略直交して径方向に延びる垂直壁１０８が形成されている。また、円弧部１０７のシール基体側の上部は、シール基体１０１ａに連結される傾斜壁１０９に形成されている。
【０００３】
なお、上記自動車の車輪支持用ハブユニットの密封装置と同様のスプリング溝を備えた密封装置として、特許文献２に記載されたものもある。特許文献２に記載のものは、回転軸及び回転軸を支えるケース間の油漏れを防止するオイルシールに関するものである。
【０００４】
次に、他の密封装置の例として、特許文献３に記載された、車両装置のステアリング装置におけるダストシールとしての密封装置を図６に示す。この密封装置は、ハウジングと回転軸２０１との環状隙間２０２を密封するものであって、ハウジングに一体的に組み付けられる環状のシール本体２０３（本発明のシール基体に相当する）に、環状リップ２０４（本発明の主ラジアルシールリップに相当する）が一体的に形成されている。環状リップ２０４は、シール本体２０３から被摺接面（すなわち、回転軸２０１の外周面）側に延びて、その先端部が回転軸２０１の外周面を密封摺動するように形成されている。そして、環状リップ２０４の背部に、ガータースプリング２０５を装着するための外周環状溝２０６（本発明のスプリング溝に相当する）がシール本体２０３と略平行に形成されている。外周環状溝２０６は、略Ｕ字状溝に形成され、略Ｕ字状溝の底部はガータースプリング２０５の断面の円形状に合致する円弧部２０７に形成されている。また、円弧部２０７の上部には、被摺接面である回転軸２０１の外周面に直交して径方向に延びる垂直壁２０８，２０９が形成されている。また、垂直壁２０８，２０９のうちの反シール本体側の垂直壁２０８の高さがガータースプリング２０５の断面直径より大きく形成されている。また、垂直壁２０８，２０９のうちのシール本体側の垂直壁２０９は、シール本体２０３そのものであり、この垂直壁２０９の高さはガータースプリング２０５の断面直径より大きく形成されている。
【特許文献１】特開２００５−２２６７８７号公報
【特許文献２】実開昭６０−３３６３号公報
【特許文献３】特開２００４−２７８７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のごとく、従来の密封装置においては、ガータースプリング１０６、２０５を装着するためにスプリング溝１０５又は外周環状溝２０６が形成されている。しかし、図５に記載の従来技術のものにおいては、スプリング溝１０５の壁を形成する反シール基体側の垂直壁１０８のスプリング溝１０５の底部からの高さが、ガータースプリング１０６の断面直径よりも大きくなっている。このため、ガータースプリング１０６をスプリング溝１０５に装着するときに、この垂直壁１０８を乗り越えるようにガータースプリング１０６を拡径しなければならず、スプリング溝１０５にガータースプリング１０６を装着し難いという問題があった。また、スプリング溝１０５のシール基体側の傾斜壁１０９がシール基体１０１ａ側に傾いているため、主ラジアルシールリップ１０４のスティックスリップに伴ってガータースプリング１０６の共振が生起され、ガータースプリング１０６の締付力が変動したときに、ガータースプリング１０６がスプリング溝１０５から脱落することも予想される。
【０００６】
また、図６に記載のものでは、外周環状溝２０６がＵ字状溝をなし、Ｕ字状溝を形成する両側の垂直壁２０８、２０９の高さがガータースプリング２０５の直径よりも大きくなっている。このため、ガータースプリング２０５を外周環状溝２０６に装着するときに、反シール本体側の垂直壁２０８を乗り越えるようにガータースプリング２０５を拡径しなければならない。このため、このものでは外周環状溝２０６にガータースプリング２０５を装着し難いという問題があった。また、外周環状溝２０６を形成するシール本体側の垂直壁２０８がシール本体２０３そのものとなっているため、回転軸２０１の外周面に押し付けられる環状リップ２０４の押し付け弾性力が低下するという問題があった。なお、上記従来技術においては、ガータースプリング２０５の装着性及び保持力について格別の説明が記載されていない。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み成されたものであって、ガータースプリングの保持力を向上しながら、その装着性を改良した密封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】
【０００８】
本発明の密封装置は、シール部材のシール基体から被摺接面側に延びて、その先端部が被摺接面に密封摺動する環状の主ラジアルシールリップと、主ラジアルシールリップの背部にシール基体と平行に形成されたスプリング溝と、このスプリング溝内に装着されたガータースプリングとを備えた密封装置である。そして、スプリング溝は、略Ｕ字状溝であって、このＵ字状溝の底部がガータースプリングの断面形状に略合致する半円形部に形成され、この半円形部のシール基体側端部と反シール基体側端部から被摺接面に直交して径方向に延びる垂直壁がそれぞれ形成されている。さらに、反シール基体側の垂直壁は、高さがスプリングの断面直径より大きく形成されるとともに、上端部が凹凸状に形成されている。
【０００９】
本発明の密封装置は、上記のように構成されているので、スプリング溝を構成する主ラジアルシールリップの反シール基体側に位置する垂直壁の上端部が変形し易くなっている。このため、ガータースプリングを装着するときの拡径程度は、従来に比し小さくても装着することが可能になり装着性が向上する。また、ガータースプリングを装着したシール部材を被摺接面に装着するときは、主ラジアルシールリップが被摺接面に圧入され、このときスプリング溝が開くように変形されてガータースプリングが脱落し易くなる。しかし、スプリング溝がＵ字状溝に形成されるとともに、Ｕ字状溝の両側の垂直壁の高さがガータースプリングの断面直径より大きく形成されているので、容易に外れることがない。また、密封装置が被摺接面上に取り付けられた後、主ラジアルシールリップのスティックスリップなどに起因して振動した場合、この振動によりガータースプリングの締付力が変動し、ガータースプリングが脱落しやすくなる。しかし、この発明では、スプリング溝がＵ字状溝であり、Ｕ字状溝を形成する垂直壁の高さがガータースプリングの断面直径より大きく形成されているので、ガータースプリングの脱落が防止される。
【００１０】
前記スプリング溝における垂直壁の高さは、上端部の凸部においてガータースプリングの断面直径の約１．２倍であることが好ましい。このように構成すると、ガータースプリングの脱落を防止する高さとして十分な高さを得ることができる。また、主ラジアルシールリップの成形時において、反シール基体側の先端部まで素材を流動させることができる。
【００１１】
また、前記スプリング溝における垂直壁のうち、シール基体側の垂直壁は、Ｕ字状溝内側の面が円周方向に凹凸するように形成されるとともに、この凸部におけるスプリング溝の幅寸法が半円形部の端部における幅寸法に対し略一致するように、又は、やや小さくなるように形成されていることが好ましい。このように構成すると、凸部によりガータースプリングを弾力的に挟着することができるので、ガータースプリングの装着性及びガータースプリングの脱落防止機能を阻害することがない。一方、シール基体側の垂直壁の溝内側の面を円周方向に凹凸に形成することにより、主ラジアルシールリップのシール基体への連結部の肉厚を薄くすることができるので、主ラジアルシールリップの連結部の弾力性を大きくすることができる。したがって、主ラジアルシールリップと被摺接面との密着性を良好にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スプリング溝における反シール基体側の垂直壁の高さがガータースプリングの断面直径より大きく形成されるとともに、この垂直壁の上端部が凹凸に形成されている。したがって、本発明は、主ラジアルシールリップの振動によりガータースプリングの締付力が変動した場合におけるガータースプリングの保持力を維持しながら、ガータースプリングの装着性を向上させている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図２は、自動車における駆動輪側のハブホイールの概略構成図である。この図に示すように、ハブユニット１は、図２にように、ハブホイール２と複列外向きのアンギュラ玉軸受３とを有している。ハブホイール２は、中空状の軸部４のアウタ側よりに、径方向外向きのフランジ５が形成されている。このフランジ５には車輪（図示せず）が固定される。
【００１４】
複列外向きのアンギュラ玉軸受３は、ハブホイール２の軸部４の小径外周面に外嵌された単一軌道を有する内輪６と、２列の軌道溝を有する外輪７と、２列で配設される複数の玉８と、二つの冠形保持器８ａ，８ｂとを備えており、前述のハブホイール２の軸部４の大径部の外周面４ａを一方の内輪とする構成になっている。このようにして、複列外向きのアンギュラ玉軸受３がハブホイール２の軸部４に外装されている。また、外輪７の外周には、径方向外向きのフランジ９が設けられており、このフランジ９を介して外輪７がシャフトケース（図示せず）に固定されている。さらに、内輪６と外輪７との間に形成される環状空間Ｓのインナ側端部及びアウタ側端部には、この環状空間Ｓを密封する密封装置１０，３０がそれぞれ取り付けられている。
【００１５】
以下密封装置１０，３０について密封装置１０を例にとり説明する。なお、密封装置３０につては特に説明しないが、以下に説明するインナ側端部の密封装置１０の特徴を有するように構成されている。図３は、インナ側端部の密封装置１０周りの拡大図である。
【００１６】
密封装置１０は、内輪６に固定されるスリンガー１１と、外輪７に固定されるシール環体１２とからなる。スリンガー１１は、ステンレス鋼等の金属板を用い、打抜き加工や塑性加工により一体成型されたものであって、内輪６の外周面に固定される円筒部１１ａと、円筒部１１ａのインナ側端部から外輪７に向かって径方向に延びるフランジ部１１ｂとから形成されている。シール環体１２は、断面Ｌ型の芯金１３と、シール部材１４とを有する。
【００１７】
芯金１３は、低炭素鋼板等の金属板を用い、打抜き加工や塑性加工により一体成型されたものである。芯金１３は、スリンガー１１の円筒部１１ａに対向するように配置されるとともに、外輪７の内周面に固定される円筒部１３ａと、この円筒部１３ａの環状空間Ｓの内部側上端部からスリンガー１１の円筒部１１ａに向かうフランジ部１３ｂとにより構成されている。シール部材１４は、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等のゴム材料、若しくはその他の弾性材料からなり、芯金１３の内面に固定されている。また、シール部材１４は、芯金１３の内面に固定されているシール基体１５と、シール基体１５の下方からスリンガー１１の円筒部１１ａの外周面における中央部に延びて、この外周面に弾性的に摺接する主ラジアルシールリップ１６を有する。また、シール部材１４は、シール基体１５の下方からスリンガー１１の円筒部１１ａの外周面における環状空間Ｓの内部側に延びて、この外周面に弾性的に摺接する補助ラジアルシールリップ１７を有する。さらに、シール部材１４は、シール基体１５からスリンガー１１のフランジ部１１ｂの環状空間Ｓ側の内部側表面に延びて、この内部側表面に弾性的に摺接するアキシャルシールリップ１８を備えている。なお、上記における円筒部１１ａの外周面は、本発明にいう被摺接面である。
【００１８】
そして、図１に示すように、主ラジアルシールリップ１６の背部１６ａには、シール基体１５と略平行にＵ字状のスプリング溝２０が形成され、このスプリング溝２０に、ガータースプリング２１が装着されている。
【００１９】
スプリング溝２０は、略Ｕ字状溝であって、このＵ字状溝の底部がガータースプリング２１の断面形状に略合致する半円形部２２に形成されるとともに、この半円形部２２の上部が、半円形部２２の両端から被摺接面（円筒部１１ａの外周面）に直交して径方向に延びる垂直壁２３，２４に形成されている。したがって、垂直壁２３，２４はシール基体１５と略平行になる。また、これら垂直壁２３，２４のうち、反シール基体側に位置する垂直壁２３は、その上端部が凹凸状に形成されている。また、この垂直壁２３の高さＨ（すなわち、凸部２３ａのスプリング溝２０の底部からの高さ）は、ガータースプリング２１の断面直径の約１．２倍に形成されている。
【００２０】
一方、スプリング溝２０における垂直壁２３，２４のうち、シール基体側の垂直壁２４は、図４に示すように、Ｕ字状溝の内面が円周方向に凹凸するように形成されるとともに、凸部２４ａにおけるスプリング溝２０の幅寸法が半円形部２２の端部におけるスプリング溝２０の幅寸法に対し略一致するように、又は、やや小さくなるように形成されている。また、この垂直壁２４の高さ（スプリング溝２０の底部からの高さ）は、垂直壁２３の高さＨと略同一に形成されている。
【００２１】
上記のように構成される本実施の形態に係る密封装置によれば、次のような作用効果を奏することができる。
ハブユニット組立時において、密封装置１０、３０が組み付けされるが、この組み付けにおいては、まず、シール部材１４にガータースプリング２１が装着される。このとき、スプリング溝２０は、半円形部２２の両端から被摺接面である円筒部１１ａの外周面に直交して径方向に延びる垂直壁２３，２４のうち、反シール基体側に位置する垂直壁２３の上端部が凹凸状に形成されている。このため、垂直壁２３の上端部が変形し易くなっている。したがって、ガータースプリング２１を装着するときの拡径程度は、従来に比し小さくても装着することが可能になり装着性が向上する。
【００２２】
また、ガータースプリング２１を装着したシール部材１４を、被摺接面である円筒部１１ａの外周面に装着する際、主ラジアルシールリップ１６が被摺接面に外嵌されるが、このときスプリング溝２０が開くように変形されてガータースプリング２１が脱落しやすくなる。しかし、スプリング溝２０がＵ字状溝に形成されるとともに、Ｕ字状溝を構成する両側の垂直壁２３，２４の高さＨがガータースプリング２１の断面直径Ｄより大きく形成されているので、容易に外れることがない。
【００２３】
また、密封装置１０が被摺接面上に取り付けられた後、主ラジアルシールリップ１６のスティックスリップなどに起因して密封装置１０が振動した場合、この振動によりガータースプリング２１の締付力が変動し、ガータースプリング２１が脱落する恐れがある。しかし、この実施の形態では、スプリング溝２０がＵ字状溝であり、Ｕ字状溝を形成する垂直壁２３，２４の高さが、ガータースプリング２１の断面直径Ｄより大きく形成されているので、ガータースプリング２１の脱落が防止される。
【００２４】
反シール基体側の垂直壁２３の高さは、上端部の凸部２３ａにおいてガータースプリング２１の断面直径の約１．２倍に構成されている。この約１．２倍の高さは、ガータースプリングの装着性、ガータースプリング２１の脱落の防止、主ラジアルシールリップ１６の成型の容易性などの点を考えて最適と考えられる。なお、反シール基体側の垂直壁２３の高さを大きくし過ぎると、成型時に素材の流動が不完全になりやすくなるという問題が生ずる。
【００２５】
また、スプリング溝２０のシール基体１５側の垂直壁２４におけるＵ字状溝内側の内面を円周方向に凹凸するように形成しているので、ガータースプリング２１の装着性及びガータースプリング２１の脱落防止機能を阻害することなく、主ラジアルシールリップ１６のシール基体１５への連結部２５（図１参照）の肉厚を薄くすることができる。また、この場合において、凸部２３ａにおけるスプリング溝２０の幅寸法が半円形部２２の端部におけるスプリング溝２０の幅寸法に対し略一致するように、又は、やや小さくなるように形成されている。したがって、主ラジアルシールリップ１６の連結部２５の弾力性を大きくすることができるとともに、主ラジアルシールリップ１６と被摺接面との密着性を良好にすることができる。
【００２６】
上記実施の形態では、駆動輪用のハブユニット１を例に挙げて説明したが、本発明は従動輪用のハブユニットに適用することもできる。また、前記実施の形態のような軸受用のハブユニットに取り付けられる密封装置に限らず、前述の従来例に掲げたような回転軸とハウジングとの環状隙間をシールする密封装置として、また、ステアリングのオイルシールとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る密封装置の要部断面図である。
【図２】同密封装置を用いたハブユニットの断面図である。
【図３】同密封装置の全体構成図である。
【図４】同密封装置におけるスプリング溝の部分斜視図である。
【図５】従来の密封装置の一例におけるスプリング溝の拡大図である。
【図６】従来の密封装置の他の例におけるスプリング溝の拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｄ…ガータースプリングの断面直径、Ｈ…垂直壁の高さ、１０，３０…密封装置、１４…シール部材、１５…シール基体、１６…主ラジアルシールリップ、１６ａ…背部、２０…スプリング溝、２１…ガータースプリング、２２…半円形部、２３，２４…垂直壁、２３ａ，２４ａ…凸部。
【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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