(57)【要約】【課題】軸に対して角度をもつ面に接するシールリップの断面形状を最適化し、具体的には、スラスト方向の面振れおよびリップ締め代の周期的な変化に対するシールリップの追随性を高め、シール性を向上させることを目的とする。【解決手段】シールリップは、その根元部の先端側に屈曲部を介して先端部を一体成形したもので、先端部の長さＬ１を２．０〜４．０ｍｍ、根元部の長さＬ２を０．４〜２．０ｍｍ、先端部先端部分の厚さＴ１を０．３〜０．７ｍｍ、先端部基端部分の厚さＴ２を０．９Ｔ１〜１．５Ｔ１ｍｍ、根元部の厚さＴ３を０．３〜０．７ｍｍ、先端部内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１を５０〜８０°、最先端部の尖端角度Ｑ２を６０〜１１０°に設定した密封装置において、Ｌ１／Ｌ２を２．０以上５．０以下、Ｔ１／Ｔ３を０．８５以上１．３以下に設定したことを特徴とする。【選択図】図２
2009115110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
前記シールリップは、リップ根元部の先端側に屈曲部を介してリップ先端部を一体成形したものであって、前記リップ先端部をその根元部側の基端部分から先端部分へかけてリップ径寸法が徐々に拡大するよう形成し、前記リップ先端部の長さＬ１を２．０〜４．０ｍｍ、リップ根元部の長さＬ２を０．４〜２．０ｍｍ、リップ先端部の先端部分の厚さＴ１を０．３〜０．７ｍｍ、リップ先端部の基端部分の厚さＴ２を０．９Ｔ１〜１．５Ｔ１ｍｍ、リップ根元部の厚さＴ３を０．３〜０．７ｍｍ、リップ先端部内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１を５０〜８０°、リップ最先端部の尖端角度Ｑ２を６０〜１１０°の各範囲に設定した密封装置において、
前記寸法諸元におけるＬ１／Ｌ２の値を２．０以上５．０以下に設定し、かつ、Ｔ１／Ｔ３の値を０．８５以上１．３以下に設定したことを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封技術に係る密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車関連分野においてハブシール（ハブベアリングシール）として用いられ、または一般汎用機械の分野等において用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図３に示す密封装置５１が知られている（特許文献１参照）。この密封装置５１は、ベアリングのアウターレース（ハウジング）６１に取り付けられて回転軸７１に摺動自在に密接するものであって、アウターレース６１に固定される取付環５２と、取付環５２に被着されたゴム状弾性体５３とを有し、後者のゴム状弾性体５３によって、回転軸７１の端面部７１ａに摺動自在に密接するシールリップ（サイドリップ）５４と、回転軸７１の周面部７１ｂに摺動自在に密接するシールリップ（メインリップ）５５とが一体成形されている。
【０００３】
上記密封装置５１は、メインリップ５５の大気側にサイドリップ５４が配置されていることから、対ダスト性、特に対泥水性について優れたシール効果を発揮することができるが、このサイドリップ５４につきその断面形状の最適化については未だ十分な究明がなされていない。
【０００４】
すなわち例えば上記ハブベアリングシールにおいては、軸７１は、単にその中心軸線が平行的に移動するよう偏心するだけでなく、中心軸線の傾きが変わるよう偏心することがあり、後者の場合、軸７１の端面部７１ａはいわゆるミソスリ運動をする。この場合、メインリップ５５は軸７１の周面部７１ｂとの接触角度が変わるのみであるが、サイドリップ５４については、軸７１の端面部７１ａが当該密封装置５１との間隔を周期的に変えるように動く（スラスト方向への面振れ：サイドリップ５４の締め代が周期的に変わる）ので、このスラスト方向の面振れへの追随性がシール性に大きく影響する。したがって、このスラスト方向の面振れおよびリップ締め代の周期的な変化に対するサイドリップ５４の追随性を十分に究明する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５０４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、サイドリップ、すなわち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の断面形状を最適化することを目的とし、具体的には、スラスト方向の面振れおよびリップ締め代の周期的な変化に対するシールリップの追随性を高め、もってシールリップのシール性を向上させることが可能な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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、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であって、前記シールリップは、リップ根元部の先端側に屈曲部を介してリップ先端部を一体成形したものであって、前記リップ先端部をその根元部側の基端部分から先端部分へかけてリップ径寸法が徐々に拡大するよう形成し、前記リップ先端部の長さＬ１を２．０〜４．０ｍｍ、リップ根元部の長さＬ２を０．４〜２．０ｍｍ、リップ先端部の先端部分の厚さＴ１を０．３〜０．７ｍｍ、リップ先端部の基端部分の厚さＴ２を０．９Ｔ１〜１．５Ｔ１ｍｍ、リップ根元部の厚さＴ３を０．３〜０．７ｍｍ、リップ先端部内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１を５０〜８０°、リップ最先端部の尖端角度Ｑ２を６０〜１１０°の各範囲に設定した密封装置において、前記寸法諸元におけるＬ１／Ｌ２の値を２．０以上５．０以下に設定し、かつ、Ｔ１／Ｔ３の値を０．８５以上１．３以下に設定したことを特徴とするものである。
【０００８】
条件値・・・
Ｌ１＝２．０〜４．０ｍｍ（２．０≦Ｌ１≦４．０）、
Ｌ２＝０．４〜２．０ｍｍ（０．４≦Ｌ２≦２．０）、
Ｔ１＝０．３〜０．７ｍｍ（０．３≦Ｔ１≦０．７）、
Ｔ２＝０．９Ｔ１〜１．５Ｔ１ｍｍ（０．９Ｔ１≦Ｔ２≦１．５Ｔ１）、
Ｔ３＝０．３〜０．７ｍｍ（０．３≦Ｔ３≦０．７）、
Ｑ１＝５０〜８０°（５０≦Ｑ１≦８０）、
Ｑ２＝６０〜１１０°（６０≦Ｑ２≦１１０）、
提唱値・・・
２．０≦Ｌ１／Ｌ２≦５．０、かつ、０．８５≦Ｔ１／Ｔ３≦１．３。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する本発明において、Ｌ１／Ｌ２はリップ先端部とリップ根元部のリップ長さ比、Ｔ１／Ｔ３はリップ先端部の先端部分とリップ根元部のリップ厚さ比であり、リップ先端部の先端部分が薄過ぎたりリップ根元部が短過ぎたりすると、リップが撓み過ぎることになって面圧が不足し、漏れにつながる。また反対に、リップ先端部の先端部分が厚過ぎたりリップ根元部が長過ぎたりすると、リップが十分に撓まず面圧が過大となり、摺動摩耗による漏れにつながる。中庸の最適範囲は上記したように、Ｌ１／Ｌ２の値は２．０以上５．０以下、Ｔ１／Ｔ３の値は０．８５以上１．３以下の各領域である。尚、本発明は、リップ先端部の長さＬ１が２．０〜４．０ｍｍと比較的長い場合におけるＬ１／Ｌ２およびＴ１／Ｔ３の最適値を提唱するものである。
【００１０】
したがって、リップ先端部とリップ根元部のリップ長さ比、およびリップ先端部の先端部分とリップ根元部のリップ厚さ比をそれぞれ最適化した本発明によれば、シールリップの接触面圧が適切に設定されることから、スラスト方向の面振れおよびリップ締め代の周期的な変化に対するシールリップの追随性を高めることができ、延いては、極めて優れたシール性ないし対泥水性を発揮する密封装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は例えば自動車用車輪懸架装置におけるベアリング部にハブシール（ハブベアリングシール）として用いられるものであって、以下のように構成されている。
【００１３】
すなわち先ず、上記ベアリング部における取付部材（ハウジング）であるアウターレース１１に固定される金属製の取付環（金属環）２が設けられており、この取付環２にゴム状弾性体３が被着（加硫接着）されている。取付環２は、アウターレース１１の内周面に嵌合される筒状部２ａの軸方向一端に径方向内方へ向けて内向きのフランジ部２ｂを一体成形したものである。ゴム状弾性体３は、取付環２の主にフランジ部２ｂの端面に被着されており、その構成要素として、アウターレース１１の内周面に静止的に密接する外周シール部４と、回転軸２１の端面部２１ａに摺動自在に密接するシールリップ（サイドリップ）５と、回転軸２１の周面部（外周面）２１ｂに摺動自在に密接するシールリップ（メインリップ）６およびサブリップ（グリースリップ）７とを一体に有している。サイドリップ５は、図では１つのみ設けられているが、複数設けられていても良い。回転軸２１は、図では端面部２１ａと周面部２１ｂが一体成形されているが、周面部２１ｂを有する通常の回転軸２１に、端面部を有する金属環（スリンガー等、図示せず）を別途嵌合するものであっても良い。また、端面部２１ａは必ずしも軸直角平面でなくても良く、軸（軸の中心軸線）に対して角度をもった面であれば良い（断面円弧状の曲面を含む）。
【００１４】
上記したように、本発明はサイドリップ５の断面形状を最適化することを目的とするものであって、当該実施例においてサイドリップ５は、図２の模式図に拡大して示すように、その根元部５ａの先端側（図では右端側）に屈曲部（変曲部）５ｂを介して先端部５ｃを一体成形したものとされている。リップ根元部５ａは、略円筒面状に成形され、所定の長さＬ２および厚さＴ３を有している。リップ先端部５ｃは、その根元部５ａ側の基端部分（図では左端部分）から先端部分（図では右端部分）へかけて径寸法（内径寸法および外径寸法とも）が徐々に拡大するよう円錐面状に成形され、その内周面において軸直角平面と交差する所定の傾斜角度Ｑ１を有し、また所定の長さＬ１を有している。また、リップ先端部５ｃはその厚さをその基端部分から先端部分へかけて徐々に小さくするよう成形されており、すなわち基端部分の厚さをＴ２、先端部分の厚さをＴ１として、Ｔ２＞Ｔ１となるように設定されている。一方、リップ根元部５ａの厚さがその基端部分から先端部分へかけて徐々に小さくなるように成形されている場合には、請求項１に記載したリップ根元部の厚さＴ３はこのうちの大きい方の、基端部分の厚さＴ３のことを云う。また、リップ先端部５ｃはその最先端（リップ先端部５ｃ内周面の最先端）に、所定の尖端角度Ｑ２をもつリップ最先端部５ｄが設けられており、このリップ最先端部５ｄからリップ先端部５ｃの内周面へかけての表面部位（リップ先端部５ｃ内周面の先端部位）が軸２１の端面部２１ａに摺動自在に密接する。
【００１５】
上記各部位の寸法諸元は以下のように設定されており、これらの数値がＬ１／Ｌ２の値およびＴ１／Ｔ３の値を定めるに当たっての前提条件とされている。
（１）
リップ先端部５ｃの長さＬ１：２．０〜４．０ｍｍ、更に好ましくは、２．２〜３．０ｍｍ（２．０≦Ｌ１≦４．０、更に好ましくは、２．２≦Ｌ１≦３．０）
（２）
リップ根元部５ａの長さＬ２：０．４〜２．０ｍｍ、更に好ましくは、０．５〜１．５ｍｍ（０．４≦Ｌ２≦２．０、更に好ましくは、０．５≦Ｌ２≦１．５）
（３）
リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１：０．３〜０．７ｍｍ、更に好ましくは、０．４〜０．６ｍｍ（０．３≦Ｔ１≦０．７、更に好ましくは、０．４≦Ｔ１≦０．６）
（４）
リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２：０．９×Ｔ１〜１．５×Ｔ１、更に好ましくは、０．９５Ｔ１〜１．２Ｔ１ｍｍ（０．９Ｔ１≦Ｔ２≦１．５Ｔ１、更に好ましくは、０．９５Ｔ１≦Ｔ２≦１．２Ｔ１）
（５）
リップ根元部５ａの厚さＴ３：０．３〜０．７ｍｍ、更に好ましくは、０．４〜０．５ｍｍ（０．３≦Ｔ３≦０．７、更に好ましくは、０．４≦Ｔ３≦０．５）
（６）
リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１：５０〜８０°、更に好ましくは、６０〜７０°（５０≦Ｑ１≦８０、更に好ましくは、６０≦Ｑ１≦７０）
（７）
リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２：６０〜１１０°、更に好ましくは、８０〜９０°（６０≦Ｑ２≦１１０、更に好ましくは、８０≦Ｑ２≦９０）
【００１６】
上記したように、リップ先端部５ｃとリップ根元部５ａのリップ長さ比Ｌ１／Ｌ２およびリップ先端部５ｃの先端部分とリップ根元部５ａのリップ厚さ比Ｔ１／Ｔ３は接触面圧に及ぼす影響がきわめて大きいものであって、リップ先端部５ｃが薄過ぎたりリップ根元部５ａが短過ぎたりすると、リップ５が撓み過ぎて接触面圧が不足し、漏れにつながる。反対に、リップ先端部５ｃが厚過ぎたりリップ根元部５ａが長過ぎたりすると、リップ５は十分に撓むことができずに接触面圧が過大となり、摺動摩耗が促進されて漏れにつながる。この点につき、本願発明者らが行なった泥水漏れ試験の結果から知得したところによると、上記各寸法諸元による条件のもとで、Ｌ１／Ｌ２の値はこれを２．０以上５．０以下、更に好ましくは、２．０以上４．４以下、Ｔ１／Ｔ３の値はこれを０．８５以上１．３以下、更に好ましくは、１．０以上１．２以下の各領域内に設定すれば、面圧は適正となり、泥水漏れは発生せず、良好な結果を得ることができた。
【００１７】
２．０≦Ｌ１／Ｌ２≦５．０、一層好ましくは、２．０≦Ｌ１／Ｌ２≦４．４
かつ
０．８５≦Ｔ１／Ｔ３≦１．３、一層好ましくは、１．０≦Ｔ１／Ｔ３≦１．２
【００１８】
泥水漏れ試験の一例を示すと、以下のとおりである（下記表１を参照）。
【００１９】
［実施例１（試料１）］
当該試料１では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は２．５３ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は０．６５ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．４５ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．４５ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．４５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６２°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８７°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は３．８９、Ｔ１／Ｔ３の値は１．００に設定されている。
【００２０】
［実施例２（試料２）］
当該試料２では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は２．５３ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は１．１０ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．４５ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．４５ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．４５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６２°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８７°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は２．３０、Ｔ１／Ｔ３の値は１．００に設定されている。
【００２１】
［実施例３（試料３）］
当該試料３では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は２．５０ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は１．１０ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．５０ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．５０ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．４５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６２°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８７°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は２．２７、Ｔ１／Ｔ３の値は１．１１に設定されている。
【００２２】
［比較例１（試料４）］
当該試料４では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は２．１５ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は０．９０ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．４０ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．５２ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．５５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６２°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８９°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は２．３９、Ｔ１／Ｔ３の値は０．７３に設定されている。
【００２３】
［比較例２（試料５）］
当該試料５では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は１．８５ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は１．２０ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．３８ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．５９ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．６５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６７°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８２°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は１．５４、Ｔ１／Ｔ３の値は０．５８に設定されている。
【００２４】
［比較例３（試料６）］
当該試料６では、リップ先端部５ｃの長さＬ１は１．８５ｍｍ、リップ根元部５ａの長さＬ２は０．７０ｍｍ、リップ先端部５ｃの先端部分の厚さＴ１は０．５０ｍｍ、リップ先端部５ｃの基端部分の厚さＴ２は０．５１ｍｍ、リップ根元部５ａの厚さＴ３は０．５５ｍｍ、リップ先端部５ｃ内周面の軸直角平面に対する傾斜角度Ｑ１は６７°、リップ最先端部５ｄの尖端角度Ｑ２は８２°であり、よってＬ１／Ｌ２の値は２．６４、Ｔ１／Ｔ３の値は０９１に設定されている。
【００２５】
［試験条件・結果］
上記試料１〜６のサイドリップ５を有するハブベアリングシールを用いて、軸回転数１０００ｒｐｍ、サイドリップ５の面振れ量（軸端面の移動量、締め代の変化量）０．２５ｍｍにおける泥水シール試験を行ない、そのときのサイドリップ５から泥水が漏れ出すまでの時間を測定した。結果は下記表１における「泥水試験の漏れ時間」に示すとおりで、本件条件のサイドリップ５では、実施例１〜３において泥水漏れが生じるまでの時間がしきい値の２５０時間よりも長く、よって軸２１の偏心および振れを伴う際のシール性に優れることが確認された。
【００２６】
【表１】
2009115110.tif 000003
【００２７】
結果の良好な実施例１〜３はいずれも、リップ長さ比Ｌ１／Ｌ２およびリップ厚さ比Ｔ１／Ｔ３がともに、本発明の上記２．０≦Ｌ１／Ｌ２≦５．０、一層好ましくは、２．０≦Ｌ１／Ｌ２≦４．４、かつ、０．８５≦Ｔ１／Ｔ３≦１．３、一層好ましくは、１．０≦Ｔ１／Ｔ３≦１．２の領域内のものである。尚、比較例３では、Ｌ１／Ｌ２の値およびＴ１／Ｔ３の値は本件条件を満たしているが、Ｌ１が２ｍｍ未満の短いリップなので、十分な効果を得ることができない。
【００２８】
サイドリップ５の接触面圧については、０．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満であることが好ましい。０．５ＭＰａ未満であると、面圧不足による漏れが発生し、３．５ＭＰａ以上であると、リップ摩耗が促進し、漏れにつながる。更に好ましいのは、１．５ＭＰａ以上２．５ＭＰａ未満の範囲である。
【００２９】
また、サイドリップ５の接触幅については、０．００５ｍｍ以上０．０３ｍｍ未満であることが好ましい。０．００５ｍｍ未満であると、面圧が高くなり過ぎてリップ先端に応力が集中して摩耗が進行してしまい、結果、漏れにつながる。また、０．０３ｍｍ以上であると、面圧の最大値がリップ先端（リップ最先端部５ｄ）以外の部位に発生してしまい、結果、シール信頼性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図
【図２】同密封装置におけるサイドリップの断面模式図
【図３】従来例に係る密封装置の要部断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  密封装置
２  取付環
２ａ  筒状部
２ｂ  フランジ部
３  ゴム状弾性体
４  外周シール部
５  シールリップ（サイドリップ）
５ａ  根元部
５ｂ  屈曲部
５ｃ  先端部
５ｄ  最先端部
６  シールリップ（メインリップ）
７  シールリップ（グリースリップ）
１１  アウターレース（ハウジング）
２１  回転軸（軸）
２１ａ  端面部（面）
２１ｂ  周面部
【図１】
2009115110.tif 000004
【図２】
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【図３】
2009115110.tif 000006