(57)【要約】【課題】厳しい環境下で使用する場合でも、優れたシール性能を長期間に亙り確保し、更に、回転トルクの低減を図る。【解決手段】スリンガ１８の表面の総てと、シール部材１６の表面で、外部に露出する部分の総てとに、硬質炭素皮膜を形成する。この結果、各シールリップ２３〜２５の先端縁と、上記スリンガ１８の表面で、これら各シールリップ２３〜２５が摺接する部分との間に微小な隙間が生じにくくなる。又、当該摺接部での摺動性が向上する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受装置を構成する回転側部材の周面と静止側部材の周面との間に存在して複数個の転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐ為、上記静止側部材に保持したシールリングと、上記回転側部材に固定したスリンガとを備え、上記シールリングを構成する弾性材製のシールリップの先端縁を上記スリンガの表面に全周に亙って摺接させたシール装置に於いて、このスリンガの表面のうちの上記シールリップが摺接する被摺接部を含む部分と、このシールリップの表面のうちの先端縁を含む部分とのうちの少なくとも一方の部分に、硬質炭素皮膜を形成した事を特徴とするシール装置。
【請求項２】
回転側周面に回転側軌道を有する回転側部材と、静止側周面に静止側軌道を有する静止側部材と、これら回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転側周面と静止側周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐシール装置とを備えた転がり軸受装置に於いて、このシール装置が、請求項１に記載したシール装置である事を特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、泥水、油、粉塵等の異物が周囲に多量に存在する環境下で使用する転がり軸受装置、例えば自動車用ハブユニットやウォータポンプ用の軸受ユニットに組み付けるシール装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種機械装置の回転支持部には、玉軸受、ころ軸受、円すいころ軸受等の転がり軸受により構成する転がり軸受装置が組み込まれている。そして、この様な転がり軸受装置は、その開口端部に設けたシール装置により、内部に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する水、粉塵等の各種異物が内部に入り込む事を防止する。この様なシール装置を組み付けた転がり軸受装置の１例を、本発明の実施の形態の第１例を示す図１により説明する。
【０００３】
この図１は、本発明の対象となるシール装置を組み込んだ転がり軸受装置の１例として、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為の自動車用ハブユニットのうちの、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の自動車用ハブユニットの１例を示している。静止側部材である外輪１は、その外周面に形成した取付部２により、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。この様な外輪１の内径側には回転側部材である内輪相当部材３を、この外輪１と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材３が回転する様にしている。この内輪相当部材３は、ハブ４と内輪５とから成る。このうちのハブ４の中心部にはスプライン孔６を、外端（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図１〜２の左端）部外周面には取付フランジ７を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔６には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ７には図示しない車輪を固定する。
【０００４】
又、静止側周面である上記外輪１の内周面に、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道８、８を、上記ハブ４の中間部外周面及び上記内輪５の外周面に、それぞれが回転側軌道である内輪軌道９、９を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に転動体１０、１０を、それぞれ複数個ずつ設けて、上記外輪１の内側での上記内輪相当部材３の回転を自在としている。尚、上記ハブ４及び内輪５の外周面が、請求項に記載した回転側周面に相当する。又、上記各転動体１０、１０は、それぞれ保持器１１、１１により、転動自在に保持している。又、図示の例では転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用のハブユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。更に、上記外輪１の内端（車両への組み付け時に幅方向中央側になる端を言い、図１〜２の右端）部内周面と上記内輪５の内端部外周面との間にシール装置１２を、この外輪１の外端部内周面と上記ハブ４の中間部外周面との間にシールリング１３を、それぞれ設けている。そして、これらシール装置１２及びシールリング１３により、上記外輪１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間で上記各転動体１０、１０を設置した、空間１４の両端開口を塞いでいる。
【０００５】
これらシール装置１２とシールリング１３とのうち、上記空間１４の内端開口部を塞ぐシール装置１２は、図２に示す様に、それぞれが円環状に形成された芯金１５とシール部材１６とから成るシールリング１７と、同じく円環状に形成されたスリンガ１８とを備える。このうちのシールリング１７を構成する上記芯金１５は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様な芯金１５は、上記外輪１の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１９と、この外径側円筒部１９の軸方向外端縁（図２の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部２０とを備えた、断面略Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００６】
又、上記スリンガ１８は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様なスリンガ１８は、前記内輪５の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２１と、この内径側円筒部２１の内端縁（図２の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部２２とを備えた、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００７】
又、上記シール部材１６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２３、２４、２５を備え、上記芯金１５にその基端部を結合固定している。そして、前記空間１４の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２３の先端縁を、上記スリンガ１８を構成する外側円輪部２２の内側面に摺接させ、残り２本のシールリップである中間シールリップ２４及び内側シールリップ２５の先端縁を、上記スリンガ１８を構成する内径側円筒部２１の外周面に摺接させている。そして、この様なシール装置１２と、次述するシールリング１３とにより、上記空間１４内からのグリースの漏洩を防止すると共に、外部からこの空間１４内に、水、泥水、油、塵挨等の異物が侵入する事を防止している。
【０００８】
一方、上記空間１４の外端開口部を塞ぐシールリング１３は、それぞれが円環状に形成された芯金２６とシール部材２７とから成る。このうちの芯金２６は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。又、上記シール部材２７は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により、一体成形している。この様なシール部材２７は上記芯金２６に対し、この芯金２６を成形型のキャビティ内にセットした状態でモールド成形する事により、この芯金２６に対し接合固定している。この接合固定は、例えば、ゴムと芯金２６との接着を、このゴムの加硫と同時に行なう、所謂加硫接着により行なう。この様なシール部材２７は、このシール部材２７に設けた各シールリップ２８ａ、２８ｂ、２８ｃの先端縁を、それぞれ前記ハブ４の表面に摺接させる事により、前記空間１４の外端開口部を密封している。尚、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１が存在する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２１８６３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成する自動車用ハブユニットや、後述するウォータポンプ用の軸受ユニット（後述する図４参照）等に組み込む、スリンガ１８、１８ａ付のシール装置１２、１２ａの場合には、近年の自動車の高性能化等に伴って、高いシール性能が求められている。但し、従来のシール装置１２、１２ａの場合には、要求されるシール性能を十分に確保できない可能性がある。即ち、従来のシール装置１２、１２ａの場合、各シールリップ２３〜２５の先端縁とスリンガ１８、１８ａの表面とが摺接する事により、これら先端縁と表面との摺接部に摩耗が発生し、これら先端縁と表面との間に微小な隙間が生じる可能性がある。特に、自動車が悪路を走行する場合等、泥水や粉塵がシールリップ２３〜２５とスリンガ１８、１８ａとの摺接部に入り込み易くなる様な環境下で使用した場合には、この摺接部での摩耗が、より高頻度で顕著に発生し易くなり、上記微小な隙間がより生じ易くなる。この様にシールリップ２３〜２５の先端縁とスリンガ１８、１８ａの表面との間に微小な隙間が生じると、外部から水、油、粉塵等の異物が、転がり軸受装置（自動車用ハブユニットやウォータポンプ用の軸受ユニット等）内に、微量ずつではあるが、徐々に侵入する可能性がある。
【００１１】
この様な水、油、粉塵等の異物の侵入は、転がり接触部の潤滑を図るグリースに乳化等の変質を生じさせ、潤滑不良に基づいてこの転がり接触部に早期剥離等の損傷を生じる可能性がある。しかも、この様な損傷が著しくなる場合には、耐用年数の経過により自動車を廃棄処分する前に、転がり軸受装置が寿命に至る可能性もある。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、長期間に亙り優れたシール性能を確保できる構造を実現すべく発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のシール装置及び転がり軸受装置のうち、請求項１に記載したシール装置は、転がり軸受装置を構成する回転側部材の周面と静止側部材の周面との間に存在して複数個の転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐ為、上記静止側部材に保持したシールリングと、上記回転側部材に固定したスリンガとを備える。又、このシールリングを構成する弾性材製のシールリップの先端縁を、上記スリンガの表面（周面或は側面）に、全周に亙って摺接させている。
特に、請求項１に記載したシール装置に於いては、このスリンガの表面のうちの上記シールリップが摺接する被摺接部を含む部分と、このシールリップの表面のうちの先端縁を含む部分とのうちの少なくとも一方の部分に、硬質炭素皮膜を形成している。
【００１３】
又、請求項２に記載した転がり軸受装置は、回転側周面に回転側軌道を有する回転側部材と、静止側周面に静止側軌道を有する静止側部材と、これら回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転側周面と静止側周面との間に存在する空間の端部開口を塞ぐシール装置とを備える。特に、請求項２に記載した転がり軸受装置に於いては、このシール装置が、上述した請求項１に記載したシール装置である。
【００１４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシール装置の場合には、このシール装置を構成するシールリップの先端縁と、この先端縁が摺接するスリンガの被摺接部との間に、微小な隙間が生じにくくなり、シール性能の向上を図れる。この為、水や泥水、油、塵芥等の異物に曝される厳しい環境下で使用する場合でも、優れたシール性能を長期間に亙り発揮できる。しかも、上記先端縁と被摺接部との間での摺動性を向上できる為、シール装置の回転トルクの低減を図れる。この結果、本発明のシール装置を組み込んだ自動車用ハブユニットやウォータポンプ用の軸受ユニット等の、各種転がり軸受装置の性能向上に寄与できる。
【００１５】
次に、本発明によりこの様な作用・効果を得られる理由を詳しく説明する。本発明の場合には、上記スリンガの表面のうちの上記シールリップが摺接する被摺接部を含む部分と、このシールリップの表面のうちの先端縁を含む部分とのうちの、少なくとも一方の部分に、硬質炭素皮膜を形成している。この為、当該摺接部での耐摩耗性を向上できると共に、摺動性を向上できる。又、Ｃ及びＨのみから成る硬質炭素皮膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれるもので、上記先端縁と被摺接部との近傍に存在するグリース中の基油が、鉱油、ポリα−オレフィン油等の炭化水素系である場合には、上記硬質炭素皮膜の構造がこの基油の構造と近似する。この為、当該摺接部での基油の濡れ性を改善でき、この摺接部での良好な潤滑状態を確保できる。この為、シール装置の回転トルクを安定して低減できると共に、硬質炭素皮膜自体の摩耗を十分に小さく抑える事ができ、上述の様な厳しい環境下で使用する場合でも、優れたシール性能を長期間に亙り維持できる。
【００１６】
尚、上記硬質炭素皮膜を形成する方法として、炭化水素ガスをパルス的（断続的）に発生させたプラズマで分解して成膜するプラズマＣＶＤ（化学的気相蒸着）法、炭素又は炭化水素イオンを用いるイオンビーム蒸着法、プラズマイオン注入法、非平衡型マグネトロンスパッタリング法等を使用できる。このうちのプラズマＣＶＤ法及びプラズマイオン注入法によれば、スリンガの表面だけでなく、弾性材の一種であるゴムの表面にも処理が可能となる。又、これら２種類の硬質炭素皮膜形成方法のうち、プラズマイオン注入法を使用する事が、得られた硬質炭素皮膜で、ゴムの表面と硬質炭素皮膜との間につなぎの役目を果たす傾斜組成層を形成でき、このゴムに対するこの硬質炭素皮膜の優れた密着性を確保できる面から好ましい。
【００１７】
次に、上記プラズマ注入法により上記ゴム表面に硬質炭素皮膜を形成する、成膜プロセスの１例を説明する。この成膜プロセスは、先ず、第一段階で、アルゴン（Ar）とメタン（ＣＨ4 ）との混合ガスプラズマにより中電圧パルス（−５〜−１０kV）で表面スパッタを行ない、ゴムの表面をクリーニングする。次に、第二段階で、比較的高い電圧（−１５〜−３５kV）の領域を使用して、メタンガスプラズマによるイオン注入で、０．１μｍ程度のカーボンミキシング傾斜層を形成する。続いて、この様なイオン注入段階と同じパルス電圧を使用して、先に注入したカーボン単原子と、アセチレンガス（Ｃ2 Ｈ2 ）に代表される直鎖状炭化水素とのバインディングを行なう。続いて、硬質炭素皮膜の成膜段階で、イオン加速電圧を（−２〜−５kVに）低くすると共に、プラズマガス圧を（０．５〜２Paに）高くし、パルスの繰り返し数を可能な限り高く（例えば２０００〜１００００pps に）して、所定の成膜速度を得られる様にする。更に必要に応じて、最終段階として、窒素やカーボン等のイオン注入や、アルゴンによる表面トリートメントを行なう。
【００１８】
尚、金属製のスリンガの表面に硬質炭素皮膜を形成する方法としては、上述したプラズマＣＶＤ法等の各処理方法の何れも使用できるが、耐食性を考慮してこのスリンガに使用するステンレス等の材質を想定すると、硬質炭素皮膜との密着性を確保する面から、Si、Ti、SiＣ、ＷＣ、Cr等の金属或は非金属中間層を介在させる事が好ましい。
【００１９】
又、上述した硬質炭素皮膜の膜厚は、好ましくは０．５〜１０μｍとし、より好ましくは１〜５μｍとする。更に好ましくは、この硬質炭素皮膜の成膜時間やガス圧の調節し易さ等の面から、上記膜厚を１〜３μｍとする。これに対して、この膜厚が０．５μｍよりも小さくなる場合には、下地表面が部分的に露出し、耐摩耗性等の改善が不十分となる為、好ましくない。逆に、この膜厚が１０μｍよりも大きくなる場合には、上記硬質炭素皮膜の内部応力が増大して、自己破壊が発生し易くなり、結果として耐摩耗性等の改善効果を長期間維持できなくなる為、やはり好ましくない。
【００２０】
又、前記スリンガの材料としては、ステンレス鋼板等、水や油、泥水等による腐食に対して、所定以上の優れた耐食性を有する金属板を、好ましく使用できる。尚、上記ステンレス鋼板の種類は特に限定するものではないが、例えばオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系等のステンレス鋼が使用可能である。このうちのオーステナイト系のステンレス鋼は、クロム（Cr）を１６重量％以上、その他ニッケル（Ni）等を含むステンレス鋼で、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等が好ましい。又、上記フェライト系のステンレス鋼は、クロムを１３重量％以上、その他モリブデン（Mo）等を含むステンレス鋼で、例えばＳＵＳ４３０等が好ましい。又、上記マルテンサイト系のステンレス鋼は、クロムを１３重量％以上、更に炭素（Ｃ）を多く含み、熱処理により硬度を高くできるが、耐食性がやや劣るステンレス鋼で、例えばＳＵＳ４４０Ｃ等が好ましい。又、上記析出硬化系のステンレス鋼は、クロムを１７重量％以上含み、冷延（冷間圧延）後に析出硬化熱処理により、徹細なアルミニウム（Al）を含む金属間化合物をマルテンサイト地に生じさせ、硬度を高くしたステンレス鋼で、例えばＳＵＳ６３１等が好ましい。尚、耐食性を優先させる場合には、上記オーステナイト系、フェライト系のステンレス鋼が好適であるが、熱処理による硬化を図れない分、上記スリンガの被摺接部の耐摩耗性を十分に確保できない可能性がある。この為、シールリップの先端縁とスリンガとが高速で摺接し、このスリンガの摩耗が特に問題となる場合には、熱処理による硬化が可能なマルテンサイト系又は析出硬化系のステンレス鋼を使用する事が好ましい。そして、このマルテンサイト系又は析出硬化系のステンレス鋼を使用する場合で、スリンガの表面に硬質炭素皮膜を設けた場合には、このステンレス鋼で耐食性が劣る事を補える。
【００２１】
又、上記シールリップを構成する弾性材の種類は、特に限定するものではなく、シール装置を使用する環境により、耐熱性、耐水性、耐油性、耐薬品性等を考慮して、一般にシールリップ用に使用するゴム材料中から、適宜選定する。又、上記シールリップの表面に硬質炭素皮膜を形成する場合には、このシールリップを構成する弾性材は、この硬質炭素皮膜を形成できるものとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例として、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の自動車用ハブユニットに組み込むシール装置に、本発明を適用した場合に就いて示している。尚、この自動車用ハブユニットの基本構成は、前述の［従来の技術］の部分で、本発明の対象となるシール装置を組み込んだ転がり軸受装置の１例として、図１を使用して説明した通りであるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２３】
本例の場合、外輪１の内端部内周面と内輪５の内端部外周面との間にシール装置１２を、この外輪１の外端部内周面とハブ４の中間部外周面との間にシールリング１３を、それぞれ設けている。そして、静止側部材である上記外輪１の内周面と、上記内輪５及びハブ４により構成する回転側部材である内輪相当部材３の外周面との間で、各転動体１０、１０を設置した空間１４の両端開口を塞いでいる。上記シール装置１２とシールリング１３とのうち、上記空間１４の内端開口部を塞ぐシール装置１２は、図２に示す様に、それぞれが円環状に形成された芯金１５とシール部材１６とから成るシールリング１７と、同じく円環状に形成されたスリンガ１８とを備える。
【００２４】
このうちのスリンガ１８は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼板製としている。又、上記シールリング１７を構成するシール部材１６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造っている。この弾性材の種類は、硬質炭素皮膜を形成できるものであれば、特に限定しないが、シール装置１２を使用する環境により、耐熱性、耐水性、耐油性、耐薬品性等を考慮して、適宜選定する。
【００２５】
特に、本例の場合には、上記スリンガ１８の表面の総てと、上記シール部材１６の表面で外部に露出した部分の総てとに、硬質炭素皮膜を形成している。又、本例の場合には、上記スリンガ１８の表面に硬質炭素皮膜を形成する為に、非平衡型マグネトロンスパッタリング法を使用している。又、上記スリンガ１８の表面に、Crの第一中間層を介して、ＷＣの第二中間層を設けた後、その上に硬質炭素皮膜を形成している。膜厚は、第一、第二両中間層で合わせて０．１μｍ、硬質炭素皮膜で０．９μｍの、合計で１μｍとしている。又、アルゴン（Ar）プラズマ中で、アルゴンイオンで各ターゲットを叩く事により、基材上に皮膜を形成している。
【００２６】
又、本例の場合には、上記シール部材１６の表面に上記硬質炭素皮膜を形成する為に、プラズマイオン注入法を使用している。即ち、このシール部材１６に硬質炭素皮膜を形成する場合に、上記シールリング１７のうち、上記芯金１５部分にマスキングを施したものを、真空容器中に入れて、株式会社栗田製作所製の３Ｄプラズマパック表面処理装置を用いて、弾性材の表面に厚さが１μｍの硬質炭素皮膜を形成している。又、この硬質炭素皮膜の形成前に、窒素によるプラズマイオンスパッタクリーニングを施した後、プラズマによるカーボンイオン注入を行ない、基材と硬質炭素皮膜の剥離強度を向上させるカーボンミキシング傾斜層を、０．１μｍの厚さで形成している。
【００２７】
上述の様に構成する本発明のシール装置１２の場合には、各シールリップ２３〜２５の先端縁と、これら各先端縁が摺接するスリンガ１８の被摺接面との間に、微小な隙間が生じにくくなり、シール性能の向上を図れる。この為、水や泥水、油、塵芥等の異物に曝される厳しい環境下で使用する場合でも、優れたシール性能を長期間に亙り発揮できる。しかも、本発明の場合には、上記各先端縁と被摺接面との間での摺動性を向上できる為、シール装置１２の回転トルクの低減を図れる。この結果、本発明のシール装置を組み込んだ自動車用ハブユニットの性能向上に寄与できる。
【００２８】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第２例として、ウォータポンプ用の軸受ユニットに組み付けるシール装置に、本発明を適用した場合に就いて示している。自動車用エンジンの冷却水を循環する為のウォータポンプ２９の回転軸３０は、軸受ユニット３１により回転自在に支持している。本例は、この様な軸受ユニット３１に組み付けるシール装置１２ａ（図４参照）に、本発明を適用した場合に就いて示している。尚、図３は、冷却水の放熱を行なうラジエータに送風する為の冷却ファン３２と上記ウォータポンプ２９とを、単一の回転軸３０により回転駆動する駆動機構を示している。
【００２９】
即ち、上記回転軸３０は、上記ウォータポンプ２９のハウジング３３に支持した上記軸受ユニット３１により、その中間部を回転自在に支持している。又、上記回転軸３０の内端部（図３の右端部）で上記ハウジング３３内に位置する部分にインペラ３４を、同じく外端部（図３の左端部）で上記ハウジング３３外に位置する部分に従動プーリ３５を、それぞれ固定している。そして、この従動プーリ３５と、図示しないクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリとの間に無端ベルト３６を掛け渡して、エンジンの運転時に上記回転軸３０を回転駆動自在としている。
【００３０】
又、上記従動プーリ３５を上記回転軸３０の外端部に固定する為の内側ハブ３７の外半部（図３の左半部）に上記冷却ファン３２を、転がり軸受３８及び流体継手３９を介して支持している。一方、上記回転軸３０の一部で上記インペラ３４と上記軸受ユニット３１との間部分と、上記ハウジング３３との間にメカニカルシール４０を設けて、このハウジング３３内を流通する冷却水がこの軸受ユニット３１側に入り込まない様にしている。又、このメカニカルシール４０を超えて上記軸受ユニット３１側に侵入した冷却水が、この軸受ユニット３１内に侵入するのを防止すべく、この軸受ユニット３１の内端（図３〜４の右端）開口部に、図４に示す様なシール装置１２ａを設けている。
【００３１】
このシール装置１２ａは、それぞれが円環状に形成した芯金１５ａとシール部材１６ａとから成るシールリング１７ａと、同じく円環状に形成したスリンガ１８ａとを備える。このうちのシールリング１７ａを構成する上記芯金１５ａは、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、円環状に形成している。又、上記シール部材１６ａは、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造っている。この様なシール部材１６ａは上記芯金１５ａに対し、この芯金１５ａを成形型のキャビティ内にセットした状態でモールド成形する事により、この芯金１５ａと接合固定している。この様なシール部材１６ａは、２本の外側シールリップ４１、４２、及び、１本の内側シールリップ４３を備える。そして、上記シール部材１６ａの外周縁を、上記軸受ユニット３１を構成する静止側部材である外輪４４の内端部内周面に全周に亙って設けた係止溝４５に、全周に亙って隙間なく係止している。
【００３２】
又、上記スリンガ１８ａは、前述の図１〜２に示した第１例で使用したスリンガ１８（図１〜２参照）と同様に、ステンレス鋼板製としている。この様なスリンガ１８ａは、回転側部材である前記回転軸３０の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２１ａと、この内径側円筒部２１ａの内端縁（図４の右端縁）から直径方向内方に折れ曲がった外側円輪部２２ａと、この外側円輪部２２ａの外端縁から軸方向外方（図４の左方）にほぼ直角に折れ曲がった外径側円筒部４６とを備えた、断面略Ｕ字形で全体を円環状としている。そして、上記３本のシールリップ４１、４２、４３のうちの第二の外側シールリップ４２及び内側シールリップ４３を、上記内径側円筒部２１ａ並びに上記回転軸３０の外周面に摺接させると共に、上記第一の外側シールリップ４１を上記外径側円筒部４６の外周面に摺接させている。
【００３３】
特に、本例の場合には、上記スリンガ１８ａの表面の総てと、上記シール部材１６ａの表面のうち、外部に露出した部分の総てとに、硬質炭素皮膜を形成している。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００３４】
【実施例】
本発明の効果を確認する為に、本発明者が行なった試験に就いて説明する。この試験は、前述の図２に示した第１例のシール装置１２と同様の構造を有する実施例で、シール部材１６とスリンガ１８との表面にそれぞれ厚さが１μｍの硬質炭素皮膜を設けたものと、この実施例と同様の構造を有し、シール部材及びスリンガの表面に硬質炭素皮膜を形成していない、比較例とを使用した。そして、円筒状のハウジングの内側に回転軸を回転自在に支持すると共に、このハウジングの内周面とこの回転軸の外周面との間の２個所位置に、上記実施例（又は比較例）のシール装置１２を組み付けた状態で、この回転軸を所定時間回転させ、シール部材１６を構成する外側シールリップ２３とスリンガ１８との摺接部の摩耗状態を比較した。又、本試験では、上記ハウジングの内周面と上記回転軸の外周面との間で、上記シール装置１２により塞がれた空間内に、鉱油−ウレア系のグリースと関東ローム粉（ＪＩＳ＃８）との混合物を封入した。又、この関東ローム粉は、この混合物中に３０重量％を混入した。尚、この様に上記空間内に関東ローム粉を封入したのは、シール装置１２を組み込んだハブユニットを使用した自動車で、悪路走行時等に砂塵や泥水がこの空間内に侵入する事を想定した為である。そして、上記スリンガ１８を圧入固定した上記回転軸を、１０００min-1 で１００hr回転させた。又、上記スリンガ１８に対する上記外側シールリップ２３の先端縁の締め代を、３００μｍとした。そして、試験終了後に、この外側シールリップ２３の先端縁と上記スリンガ１８の表面との摩耗高さ（深さ）を測定した。尚、上記シール装置１２を構成するシール部材１６は、ＨＡＦカーボンブラックを補強剤とし、硫黄を加硫剤とした、硬さが７５（ＪＩＳ−Ａ）であるアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）により造った。この様な条件で行なった試験結果を、次の表１に示している。
【００３５】
【表１】
2004197755.tif 000003
【００３６】
この表１に示した試験結果から明らかな様に、比較例の場合には、上記グリース中に混入された関東ローム粉が、上記外側シールリップ２３の先端縁と上記スリンガ１８の側面との摺接部を研摩する研摩材として作用して、この摺接部に発生する摩耗が大きくなった。これに対して、本発明品の場合には、この摺接部での摩耗は、殆ど発生しなかった。この事から明らかな様に、本発明のシール装置を組み込んだハブユニットを使用した自動車で、悪路を走行等する場合でも、長寿命を確保できる。又、本試験で回転軸の回転トルク（動トルク）を検出したところ、実施例の場合には、比較例の場合よりも回転トルクが約５％低くなり、各シールリップ２３〜２５の先端縁と、スリンガ１８の表面でこれら先端縁との被摺接部とに硬質炭素皮膜を形成する事が、低トルク化にも寄与する事を確認でき
た。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた様に構成され作用するので、水、油、泥水、塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、優れたシール性能を長期間に亙り確保できる。この為、この様な厳しい環境下で使用する転がり軸受装置の、耐久性を中心とする性能向上に寄与できる。更に、低トルク化を図れる為、本発明のシール装置を組み込んだ転がり軸受装置のうち、ハブユニットを使用した自動車の燃費性能及び走行性能等、各種運転性能の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例のシール装置を、ハブユニットに組み込んだ状態で示す断面図。
【図２】図１の右端部に組み込んだシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例のシール装置を、ウォーターポンプに組み込んだ状態で示す断面図。
【図４】一部を省略して示す、図３のＡ部拡大断面図。
【符号の説明】
１    外輪
２    取付部
３    内輪相当部材
４    ハブ
５    内輪
６    スプライン孔
７    取付フランジ
８    外輪軌道
９    内輪軌道
１０    転動体
１１    保持器
１２、１２ａ  シール装置
１３    シールリング
１４    空間
１５、１５ａ  芯金
１６、１６ａ  シール部材
１７、１７ａ  シールリング
１８、１８ａ  スリンガ
１９    外径側円筒部
２０    内側円輪部
２１、２１ａ  内径側円筒部
２２、２２ａ  外側円輪部
２３    外側シールリップ
２４    中間シールリップ
２５    内側シールリップ
２６    芯金
２７    シール部材
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ  シールリップ
２９    ウォーターポンプ
３０    回転軸
３１    軸受ユニット
３２    冷却ファン
３３    ハウジング
３４    インペラ
３５    従動プーリ
３６    無端ベルト
３７    内側ハブ
３８    転がり軸受
３９    流体継手
４０    メカニカルシール
４１    第一の外側シールリップ
４２    第二の外側シールリップ
４３    内側シールリップ
４４    外輪
４５    係止溝
４６    外径側円筒部
【図１】
2004197755.tif 000004
【図２】
2004197755.tif 000005
【図３】
2004197755.tif 000006
【図４】
2004197755.tif 000007