(57)【要約】【課題】トルクを大幅に低減できて、摺接面がシールリップに対して静止している静止時において、密封性能が高い密封装置を提供すること。【解決手段】密封部材の第１アキシアルリップ５４が摺接する摺接面８４に、第１アキシアルリップ５４の周方向に交互に位置する凸部および凹部を形成する。上記周方向において、上記交互に位置する凸部および凹部は、周期性を有する。【選択図】図４
2009024805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する環状のシールリップを有する密封部材と、
上記シールリップが摺接する摺接面を有する摺接部材と
を備え、
上記摺接面は、上記シールリップの周方向に交互に位置する凸部および凹部を有し、
上記周方向において、上記交互に位置する凸部および凹部は、周期性を有していることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
請求項１に記載の密封装置において、
上記シールリップは、粘弾性材料からなっている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、密封装置に関し、特に、転がり軸受、ハブユニット、ウォータポンプまたはモータに使用されれば好適な密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、密封装置としては、特開２００５−２１４４２６号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
この密封装置は、玉軸受の外輪と内輪との間を密封している。上記外輪は、その内周面の軸方向の端部に環状のシール取付溝を有する一方、内輪は、その外周面の軸方向の端部に環状のシールリップ摺接溝を有している。
【０００４】
この密封装置は、環状部材であり、略径方向に延在する芯金部と、この芯金部に固着された弾性部とを備える。上記弾性部は、芯金部の径方向の外方に位置する固定部を有し、この固定部は、上記シール取付溝に嵌入されて固定されている。一方、上記弾性部は、芯金部の径方向の内方にシールリップを有し、このシールリップは、上記シールリップ摺接溝の軸方向の内方側の端面に摺接するようになっている。
【０００５】
上記従来の密封装置において、その密封装置を備える機械の燃費を低減するために、密封装置のトルクの大幅な低減が所望されている。
【０００６】
また、玉軸受の内輪に遠心力が作用しないことから、一般的に密封装置の密封性能が低下する上記玉軸受の停止時おいて、密封装置の密封性能を高くすることが所望されている。
【特許文献１】特開２００５−２１４４２６号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、トルクを大幅に低減できて、摺接面がシールリップに対して静止している静止時において、密封性能が高い密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
弾性を有する環状のシールリップを有する密封部材と、
上記シールリップが摺接する摺接面を有する摺接部材と
を備え、
上記摺接面は、上記シールリップの周方向に交互に位置する凸部および凹部を有し、
上記周方向において、上記交互に位置する凸部および凹部は、周期性を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、上記摺接面に周方向に交互に位置する凸部および凹部が形成されているから、上記摺接面に対して上記シールリップが相対回転（または相対移動）している際、上記摺接面の凹凸によって、シールリップに振動を与えることができて、摺接面と、シールリップとの動摩擦を低減することができる。したがって、トルクを大幅に低減させることができて、この密封装置を有する機械の燃費を低減することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記摺接面に対して上記シールリップが相対回転（または相対移動）している際に、摺接面と、シールリップとの動摩擦を低減することができるから、シールリップの摩耗を抑制できて、密封装置の寿命を延ばすことができる。
【００１１】
また、本発明によれば、摺接面に対してシールリップが静止している際に、摺接面の凹部に、シールリップの一部が入り込むように、シールリップが変形して、摺接面と、シールリップとの間の緊迫力が大きくなる。したがって、摺接面に対してシールリップが静止している状態において、密封性能を大きくすることができる。
【００１２】
また、一実施形態では、上記シールリップは、粘性を有する粘弾性材料からなっている。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記シールリップが、粘性を有する粘弾性材料からなっているから、シールリップに作用する応力（反力）に対してシールリップの変形のタイミングがずれることになる。したがって、シールリップが粘性を有さない弾性材料である場合と比較して、シールリップが摺接面に対して相対回転している際に、単位時間当たりに上記凹部に入り込んでいるシールリップの体積を小さくできて、シールリップが摺接面から受ける荷重の大きさを小さくできる。したがって、シールリップが摺接面に対して相対回転している際のトルクを更に低減することができる。
【００１４】
また、一実施形態では、摺接部材は、スリンガである。
【００１５】
密封装置が、所謂パックシールで、スリンガを有する場合には、シールリップと、スリンガとの動摩擦が大きい場合が多く、スリンガに対するシールリップの相対回転時のトルクが大きい場合が多い。
【００１６】
上記実施形態によれば、摺接部材が、スリンガであるから、本発明の作用効果が顕著になり、スリンガに対するシールリップの相対回転時において、トルクを格段に低減できる。
【００１７】
また、一実施形態では、上記摺接部材は、転がり軸受の軌道輪である。
【００１８】
上記実施形態によれば、トルクを大幅に低減できると共に、摺接面がシールリップに対して静止している静止時において、密封性能を向上させることができる。
【００１９】
また、一実施形態では、上記摺接部材は、軸である。
【００２０】
上記実施形態によれば、トルクを大幅に低減できると共に、摺接面がシールリップに対して静止している静止時において、密封性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の密封装置によれば、トルクを大幅に低減できて、寿命を長くすることができる。また、摺接面がシールリップに対して静止している静止時において、密封性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の密封装置を有する転がり軸受としてのハブユニットの軸方向の断面図である。
【００２４】
このハブユニットは、内軸２、外輪３、内輪４、第１の玉５、第２の玉６、本発明の一実施形態の第１密封装置８、および、本発明の一実施形態の第２密封装置９を備える。
【００２５】
上記内軸２は、軸方向の一端部に、ブレーキディスク１１を取り付ける径方向に広がる円板状のブレーキディスク取付用フランジ１０を有する。このブレーキディスク取付用フランジ１０の略中心を中心とする同心円上には、複数のボルト貫通穴が形成されている。ブレーキディスク取付用フランジ１０に、ブレーキディスク１１を当接させ、さらに、ブレーキディスク１１にホイール部材１３を当接させた状態で、ホイール部材１３のブレーキディスク１１側とは反対側の端面と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間を、複数のボルト１５で固定している。
【００２６】
上記内軸２の軸方向の他端部には、内輪４が外嵌されて固定されている。軸方向において、上記内軸２における、内輪４と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間には、アンギュラ型の第１軌道溝１６が形成されている一方、内輪４の外周面には、アンギュラ型の第２軌道溝１７が形成されている。
【００２７】
上記外輪３は、内軸２におけるブレーキディスク取付用フランジ１０よりも上記他端部側に、内軸２に径方向に対向するように、配置されている。上記外輪３は、軸方向の上記他端部側に、径方向に広がる車体側取付用フランジ１４を有する。
【００２８】
この円板状の車体側取付用フランジ１４には、車体側取付用フランジ１４を車体側（ナックル）に取り付けるボルトを挿入するためのボルト貫通穴が複数形成されている。上記外輪３は、外輪３の内周面に軸方向に離間配置されたアンギュラ型の第３軌道溝２６および第４軌道溝２７を有し、アンギュラ型の第３軌道溝２６は、アンギュラ型の第４軌道溝２７よりも上記一端部側に位置している。
【００２９】
上記第１の玉５は、内軸２の第１軌道溝１６と外輪３の第３軌道溝２６との間に、保持器１８に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。上記第２の玉６は、内輪４の第２軌道溝１７と外輪３の第４軌道溝２７との間に、保持器１９に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【００３０】
上記第１密封装置８は、内軸２と外輪３との間における、軸方向の上記一端部側（ブレーキディスク取付用フランジ１０側）の開口付近に配置されている。上記第１密封装置８は、内軸２と外輪３との間の空間の上記一端部側の開口を密封している。一方、上記第２密封装置９は、内輪４と外輪３との間における、軸方向の上記他端部側（ブレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側）の開口付近に配置されている。上記第２密封装置９は、内輪４と外輪３との間の空間の上記他端部側の開口を密封している。
【００３１】
図２および図３は、上記第１密封装置８の構造を、詳細に説明する断面図である。詳しくは、図２は、組み付け位置での、芯金部材５０、粘弾性部材５１、および、摺接部材の一例としてのスリンガ５２の位置関係を示す軸方向の断面図である。図２では、粘弾性部材５１の位置として、粘弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合における、粘弾性部材の組み付け位置での位置を示している。一方、図３は、粘弾性部材５１をスリンガ５２に組み付けた状態で、かつ、粘弾性部材５１が摩耗していない非摩耗状態での、粘弾性部材５１の位置と、スリンガ５２の位置とを示す断面図である。尚、上記第２密封装置９は、第１密封装置８と同一の構造を有している。第２密封装置９についての説明は、第１密封装置８の説明をもって省略する。
【００３２】
上記スリンガ５２は、ステンレス鋼材からなり、具体的には、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼や、ＳＵＳ４０３ステンレス鋼からなる。また、上記粘弾性部材５１は、アクリル系粘弾性材料、スチレン系粘弾性材料、シリコン系粘弾性材料、ニトリル系粘弾性材料、水素化ニトリル系粘弾性材料、フッ素系粘弾性材料、または、ジエン系粘弾性材料等の粘弾性材料からなっている。例えば、上記粘弾性部材５１は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、または、フッ素ゴム等からなっている。
【００３３】
図２に示すように、第１密封装置（以下、単に密封装置という）８は、芯金部材５０と、粘弾性部材５１と、スリンガ５２とを有する。芯金部材５０は環状に形成され、断面Ｌ字状の形状を有している。芯金部材５０は、筒状の軸方向延在部６０と、径方向延在部６１からなる。上記軸方向延在部６０は、外輪３（図１参照、図２には、図示せず）の内周面に内嵌されて固定されている。上記径方向延在部６１は、軸方向延在部６０の内周面における軸方向の上記他端部側（図２の紙面における左側）から径方向の内方に延在している。
【００３４】
上記スリンガ５２は環状に形成され、断面Ｌ字状の形状を有している。上記スリンガ５２は、筒状の固定部６５と、固定部６５につながるフランジ部６６とを有する。上記固定部６５は、内軸２の外周面に外嵌されて固定されている。尚、第２密封装置９においては、スリンガが固定されている部材が、内輪４であることは言うまでもない。上記フランジ部６６は、固定部６５の外周面の軸方向の外方側（紙面における右側）の端部から径方向の外方側に延在している。上記フランジ部６６は、芯金部材５０の径方向延在部６１よりも軸方向の外方に位置している。上記フランジ部６６の径方向の内方の一部を除いた大部分は、径方向延在部６１に対して隙間を介して軸方向に対向している。
【００３５】
上記粘弾性部材５１は、軸方向延在部６０の内周面全面と、軸方向延在部６０の内周面につながる径方向延在部６１の軸方向の外方側の端面全面とを覆うように環状に形成され、芯金部材５０に固着されている。上記粘弾性部材５１は、基部５３と、第１アキシアルリップ５４と、第２アキシアルリップ５５とを有する。
【００３６】
上記基部５３は、軸方向延在部６０の内周面および径方向延在部６１の上外方側の端面に沿うように配置されている。上記基部５３は、軸方向延在部６０の内周面および径方向延在部６１の上記外方側の端面に固着されている。上記第１アキシアルリップ５４は、基部５３から外輪３（図１参照）側かつ軸方向の外方側（フランジ部６６側）に延在している。
【００３７】
上記第２アキシアルリップ５５は、第１アキシアルリップ５４の径方向の内軸２（図１参照）側（径方向の内方側）に、第１アキシアルリップ５４に対して径方向に間隔をおいて位置している。上記第２アキシアルリップ５５は、第１部分５６と、第２部分５７とを有する。上記第１部分５６は、基部５３から径方向の内軸２側かつ軸方向の外方側に延在している。上記第２部分５７は、第１部分５６の軸方向の外方側の先端につながると共に、径方向の外輪３側かつ軸方向の外方側に延在している。
【００３８】
図２に示すように、粘弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合の粘弾性部材５１の位置は、組み付け位置において、スリンガ５２と重なっている。詳しくは、粘弾性部材５１の第１アキシアルリップ５４の軸方向の外方の先端部、および、粘弾性部材５１の第２アキシアルリップ５５の軸方向の外方の先端部は、スリンガ５２のフランジ部６６と重なり、第２アキシアルリップ５５における、第１部分５６と第２部分５７との間の接続部近傍の屈曲部（第２アキシアルリップ５５の固定部６５に径方向に対向する部分の一部）は、スリンガ５２の固定部６５と重なっている。
【００３９】
また、図２に示すように、粘弾性部材５１がスリンガ５３に組み込まれる前の状態において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８は、凹面である一方、第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、円錐面になっている。軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８の曲率は、軸方向の外方（フランジ部６６側）にいくにしたがって大きくなっている。具体的には、軸方向の断面において、第１部分５６の径方向の内方の表面５８は、基部５３側に位置する略円錐面状の部分と、この円錐面状の部分に滑らかにつながると共に、軸方向の外方（フランジ部６６側）にいくにしたがって曲率が大きくなっている略回転楕円面の一部からなる部分とからなっている。
【００４０】
上記第２部分５７の径方向の内方の表面５９は、軸方向の断面において、一端から他端まで微分可能になっており、上記表面５９は、滑らかにつながっている。
【００４１】
図３に示すように、第１アキシアルリップ５４、および、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７は、組み付け時において、芯金部材５０と粘弾性部材５１とを有するシール部材とスリンガ５２との軸中心を中心とする相対回転によりスリンガ５２のフランジ部６６に摺接するようになっている。また、図３に示すように、組み付け状態、かつ、組込後の非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５は、スリンガ５３の固定部６５に対して径方向に間隔をおいて位置している。すなわち、図２および図３に示すように、組み付け時に、第１アキシアルリップ５４、および、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７が、スリンガ５２のフランジ部６６の表面に沿って径方向の外方に移動することによって、第１部分５６と第２部分５７との間の上記屈曲部が、径方向の外方に移動して、上記屈曲部が、固定部６５の外周面から径方向の外方に浮上するようになっている。
【００４２】
上述のように、粘弾性部材５１がスリンガ５２から力を受けないと仮定した場合の上記屈曲部の位置は、固定部６５に重なるように設定されている。第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、上記屈曲部は、スリンガ５２の固定部６５に接触して、固定部６５に摺接するようになっている。すなわち、上記屈曲部は、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、ラジアルリップの役割を果たすようになっている。
【００４３】
上記第１アキシアルリップ５４と第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２との形成する空間や、第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２とが対向する空間には、それぞれ潤滑剤として適量のグリースが封入または塗布されている。上記グリースは、第１アキシアルリップ５４とスリンガ５２との摺接面および第２アキシアルリップ５５とスリンガ５２との摺接面の潤滑に用いられるようになっている。
【００４４】
図４（Ａ）,（Ｂ）は、粘弾性部材５１をスリンガ５２に組み付けた状態で、かつ、粘弾性部材５１が摩耗していない非摩耗状態において、第１アキシアルリップ５４が接触するスリンガ５２の摺接面（径方向においてある範囲の値をとる）内に位置すると共に、径方向の値が同一である環状部８０において、環状部８０の一部の周方向の位置に対する軸方向の変位を示す図である。
【００４５】
詳しくは、図４（Ａ）は、粘弾性部材５１の第１アキシアルリップ５４とスリンガ５２の摺接面とが相対移動（相対回転）していない状態を示す模式図で、図４（Ｂ）は、粘弾性部材５１の第１アキシアルリップ５４とスリンガ５２の摺接面とが図４（Ａ）,（Ｂ）にａで示す方向に相対移動（相対回転）している状態を示す模式図である。
【００４６】
図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、上記環状部８０の軸方向の位置は、周方向の位置によって変動しており、環状部８０は、周方向の位置に対してうねっている。図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）,（Ｂ）にａで示す第１アキシアルリップ５４の周方向に対する環状部８０の軸方向の位置は、正弦（サイン）曲線の形状で変位しており、環状部８０の軸方向の変位は、周期性を有している。上記環状部８０が描く正弦曲線の振幅の値Ａ０（軸方向の最内方の位置と軸方向の最外方の位置との差として定義する）は、２０μｍ以上２００μｍ以下に設定されている。また、上記正弦曲線の一周期の周方向の長さλ０は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。
【００４７】
図５は、スリンガ５２のフランジ部６６における軸方向の径方向延在部６１側の端面８３（図３参照）を示す模式平面図である。
【００４８】
図５において、参照番号８４は、第１アキシアルリップ５４が摺接するスリンガ５２の摺接面を示し、参照番号８７の線分は、上記うねりが形成されている径方向の範囲を示すと共に、同じ位相の点を示している（実際には、この線分８７は存在しない）。線分８７の夫々の延長線は、フランジ部６６の環状の端面８３の中心Ｐを通過し、線分８７の夫々は、全て同じ径方向の範囲に位置している。複数の線分８７は、周方向に等間隔に位置している。
【００４９】
図５に示すように、うねりは、摺接面８４の全体に形成され、うねりの一周期の長さは、径方向の外方に行くにしたがって、大きくなっている。
【００５０】
摺接面８４においてうねりの一周期の長さが最も短い円周８８において、その一周期の長さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ未満に設定される一方、摺接面８４においてうねりの一周期の長さが最も長い円周８９において、その一周期の長さは、１ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下に設定されている。
【００５１】
また、摺接面８４の範囲内の全てにおいて、うねりの振幅は、同一で２０μｍ以上２００μｍ以下に設定されている。このうねりは、プレス成形によって形成されている。
【００５２】
尚、粘弾性部材５１をスリンガ５２に組み付けた状態で、かつ、粘弾性部材５１が摩耗していない非摩耗状態において、第２アキシアルリップ５５が接触するスリンガ５２のフランジ部６６の部分であるスリンガの摺接面９４（図３参照）の位置に対する軸方向の変位も、上記摺接面８４と同様に、摺接面９４の全体において、周方向の位置に対してうねっていて、正弦（サイン）曲線の形状に変位している。
【００５３】
摺接面９４においても、摺接面８４と同様に、摺接面９４において、うねりの一周期の長が最も短い径方向の最内方の円周において、その一周期の長さが、１ｍｍ以上１０ｍｍ未満に設定される一方、摺接面９４において、うねりの一周期の長さが最も長い径方向の最外方の円周において、その一周期の長さが、１ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下に設定されている。
【００５４】
また、摺接面９４の範囲内の全てにおいて、うねりの振幅は、同一で２０μｍ以上２００μｍ以下に設定されている。このうねりは、プレス成形によって形成されている。
【００５５】
図６は、上記実施形態に対して第２アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりを省略した密封装置において、第１アキシアルリップが摺接するスリンガの部分においては、そのスリンガの部分のうねりの形状を、上記実施形態の形状にした密封装置、そのスリンガの部分のうねりを省略した密封装置、および、そのスリンガの部分のうねりの形状を、上記実施形態の形状以外の形状にした密封装置における、第１アキシアルリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係を示した図である。
【００５６】
更に詳しく述べると、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分にうねりが存在しないサンプル、および、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分に、振幅の値が１００μｍである一方、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分の径方向の中央の円周の一周期の長さが、互いに異なる正弦形状のうねりを形成した複数のサンプルにおいて、一実験例における、第１シールリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係を示す図である。
【００５７】
図６に示すように、一周期の長さが２０ｍｍである場合、各回転数において、回転トルクの値が、うねりを有していないサンプルに対して約５％程度低減されている一方、一周期の長さが１０ｍｍであるサンプルは、うねりを有さないサンプルに対して、各回転数において、回転トルクが約２０％程度軽減されている。また、一周期の長さが２ｍｍであるサンプルでは、うねりを有さないサンプルに対して、各回転数において、回転トルクが約４０％程度軽減されている。
【００５８】
このことから、うねりの一周期の長さを２０ｍｍ以下に設定すると、回転トルクの値を低減でき、うねりの一周期の長さを１０ｍｍ以下に設定すると、回転トルクの値を約２０％程度大幅に低減できる。また、うねりの一周期の長さを２ｍｍ以下に設定すると、回転トルクの値を約４０％程度急激に低減できる。
【００５９】
図７は、上記実施形態に対して第２アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりを省略した密封装置において、第１アキシアルリップが摺接するスリンガの部分においては、そのスリンガの部分のうねりの形状を、上記実施形態の形状にした密封装置、そのスリンガの部分のうねりを省略した密封装置、および、そのスリンガの部分のうねりの形状を、上記実施形態の形状以外の形状にした密封装置における、第１アキシアルリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係との関係を示した図である。
【００６０】
更に詳しく述べると、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分にうねりが存在しないサンプル、および、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分の径方向の中央の円周の一周期の長さが５ｍｍである一方、第１アキシアルリップが摺接するスリンガ部分の振幅の大きさが、互いに異なる正弦形状のうねりを形成した複数のサンプルにおいて、一実験例における、第１シールリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係を示す図である。
【００６１】
図７に示すように、振幅が１０μｍのサンプルでは、うねりを有さないサンプルに対して、各回転数において、回転トルクの値が、うねりを有していないサンプルに対して殆ど変化しない一方、振幅が２０μｍのサンプルでは、各回転数において、回転トルクの値が、約２５％程度軽減されている。また、振幅が、５０、１００および２００μｍのサンプルでは、各回転数において、回転トルクの値が約４０％程度大幅に低減されている。
【００６２】
このことから、うねりの振幅を２０μｍ以上に設定すると、回転トルクの値を約２５％程度低減でき、うねりの振幅を５０μｍ以上２００μｍ以下に設定すると、回転トルクの値を約４０％程度大幅に低減できる。
【００６３】
本発明者は、うねりの一周期の長さと、リップの接触切れとの関係を調査した。そして、うねりの一周期の長さが１ｍｍと短くなりすぎると、リップの接触切れが発生して、密封装置の密封性が低下すること、および、うねりの一周期の長さが２００μｍより大きくなると、リップの接触切れが発生して密封性が低下することを確認した。
【００６４】
図４（Ａ）のように、相対移動していない状態では、第１アキシアルリップ５４がスリンガ５２の摺接面のうねりに入り込み、第１アキシアルリップ５４とスリンガ５２の摺接面が周方向全体で接触している、または、ラビリンスシールとして十分に機能する隙間のみが形成されていると、十分な密封性が得られるためと考えられる。また、図４（Ｂ）のように相対移動している状態では、第１アキシアルリップ５４に対するスリンガ５２の相対回転による遠心力で密封装置の密封性が補助される。そして、うねりを有するスリンガ５２の摺接面による第１アキシアルリップ５４への周期的な応力付与がなされ、粘弾性を有する第１アキシアルリップ５４がこの周期的な応力付与に対する変形の遅れにより、第１アキシアルリップ５４が、うねりを有するスリンガ５２の摺接面の一部（第１シールリップ側に突出した部分）のみと接触することで、摺動面積が減少し、回転トルクが減少すると考えられる。
【００６５】
上記実施形態の密封装置によれば、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下する迄、粘弾性部材５１がスリンガ５２の固定部６５と非接触な状態になっていて、ラジアルリップが存在しない状態になっているから、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下する迄、ラジアルリップを有する密封装置と比較して、トルクを急激に低減することができる。したがって、この密封装置を有する自動車等の燃費を低減することができて、この密封装置を有する自動車等のＣＯ２排出量を低減でき、地球温暖化の抑制に貢献できる。
【００６６】
また、上記実施形態の密封装置によれば、スリンガ５２の摺接面８４および９４の夫々に、正弦関数形状のうねりが形成され、周方向に交互に位置する凸部および凹部が形成されているから、摺接面８４,９４に対してアキシアルリップ５４,５５が相対回転している際、上記摺接面８４,９４のうねり（凹凸）によって、アキシアルリップ５４,５５に振動を与えることができて、摺接面８４,９４と、アキシアルリップ５４,５５との動摩擦を低減することができる。したがって、回転トルクを大幅に低減させることができて、この密封装置を有する機械の燃費を低減することができる。
【００６７】
また、上記実施形態の密封装置によれば、上記摺接面８４および９４の夫々に対してアキシアルリップ５４,５５が相対回転している際に、摺接面８４,９４と、アキシアルリップ５４,５５との動摩擦を低減することができるから、アキシアルリップ５４,５５の摩耗を抑制できて、密封装置８,９の寿命を延ばすことができる。
【００６８】
また、上記実施形態の密封装置によれば、上記摺接面８４,９４に対してアキシアルリップ５４,５５が静止している際に、図４（Ａ）に示すように、摺接面８４,９４の凹部に、アキシアルリップ５４,５５が入り込むように、アキシアルリップ５４,５５が変形して、摺接面８４,９４と、アキシアルリップ５４,５５との間の緊迫力が大きくなる。したがって、摺接面８４,９４に対してアキシアルリップ５４,５５が静止している状態において、密封性能を大きくすることができる。
【００６９】
また、上記実施形態の密封装置によれば、上記アキシアルリップ５４,５５が、粘性および弾性を有する粘弾性材料からなっているから、アキシアルリップ５４,５５に作用する応力（反力）に対してアキシアルリップ５４,５５の変形のタイミングがずれることになる。したがって、アキシアルリップ５４,５５が粘性を有さない単なる弾性材料である場合と比較して、アキシアルリップ５４,５５が摺接面８４,９４に対して相対回転している際に、単位時間当たりにうねりの凹部に入り込んでいるアキシアルリップ５４,５５の体積を小さくできて、アキシアルリップ５４,５５が摺接面８４,９４から受ける荷重の大きさが小さくなる。したがって、アキシアルリップ５４,５５が摺接面８４,９４に対して相対回転している際のトルクを更に低減することができる。
【００７０】
また、上記実施形態の密封装置は、ハブユニットに設置された所謂パックシールで、スリンガを有し、スリンガとの動摩擦が大きいから、スリンガに対するシールリップの相対回転時において、トルクを低減できるという本発明の作用効果が特に顕著になる。
【００７１】
また、上記実施形態の密封装置によれば、第２アキシアルリップ５５の第２部分５７の摩耗によって、第２アキシアルリップ５５のフランジ部６６に対する緊迫力が所定力以上低下した状態で、上記屈曲部が、スリンガ５２の固定部６５に接触して、固定部６５に摺接するようになっているから、第２アキシアルリップ５５の摩耗がすすんだとしても、外部からの泥水がハブユニットの玉８,９配置空間に、浸入することを抑制できる。
【００７２】
尚、上記実施形態の密封装置では、アキシアルリップ５４,５５が摺接するスリンガ５２の摺接面８４,９４に、その摺接面８４,９４の周方向において、正弦関数の形状で変位するうねりを形成した。しかしながら、この発明では、図８（図８は、変形例の図４に対応する図（シールリップは省略）である）に示すように、摺接面８７に、その摺接面８７の周方向において、パルス波において、そのパルス波の角部をＲ状にして形成した波（振幅がＡ１で一周期の長さがλ１）の形状で変位するうねりを形成しても良い。この発明では、摺接面に形成されるうねりは、その摺接面の周方向に周期を有する波の形状で変位するうねりであれば如何なるうねりであっても良い。また、摺接面８４,９４のいずれか一方のみにうねりを形成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態の密封装置は、ハブユニットの転動体（玉でなくて、ころであっても良い、また、玉ところの両方であっても良い）配置空間の軸方向の両側の開口を密封するように配置されたが、この発明では、ハブユニットの転動体（玉でなくて、ころであっても良い、また、玉ところの両方であっても良い）配置空間（潤滑剤封入空間）の軸方向の片側の開口の近傍にみに配置されても良い。
【００７４】
また、上記実施形態の密封装置は、ハブユニットの玉配置空間（潤滑剤封入空間）の軸方向の両側の開口の近傍に、設置されたが、本発明の密封装置は、ウォータポンプや、転がり軸受に配置されても良い。また、摺接面８４,９４のいずれか一方のみにうねりを形成しても良い。
【００７５】
図９は、本発明の一実施形態の密封装置９９を備えたウォータポンプの上記密封装置９９周辺の拡大断面図である。
【００７６】
このウォータポンプは、ポンプ軸１００と、メカニカルシール１０１と、ポンプハウジング１０２と、外輪１０５と、本発明の一実施形態の密封装置９９とを有している。密封装置９９は、芯金部１５０、粘弾性部１５１およびスリンガ１５２を備え、粘弾性部１５１は、第１アキシアルリップ１５４および第２アキシアルリップ１５５を有している。粘弾性部１５１は、アクリル系粘弾性材料、スチレン系粘弾性材料、シリコン系粘弾性材料、ニトリル系粘弾性材料、水素化ニトリル系粘弾性材料、フッ素系粘弾性材料、または、ジエン系粘弾性材料等の粘弾性材料からなっている。
【００７７】
上記実施形態の密封装置で詳細に説明したように、第１アキシアルリップ１５４が摺接するスリンガ１５２の摺接面１５８は、その摺接面１５８の周方向によって変位するうねり（上記実施形態のスリンガ５２（図３参照）に形成されたうねりと同一のうねり）が形成され、第２アキシアルリップ１５５が摺接するスリンガ１５２の摺接面１５９は、その摺接面１５９の周方向の位置によって変位するうねり（上記実施形態のスリンガ５２に形成されたうねりと同一のうねり）が形成されている。
【００７８】
上記ポンプハウジング１０２は、ポンプハウジング１０２を貫通する水抜き穴１０７を有している。また、外輪１０５は、ポンプハウジング１０２の内周面に内嵌されて固定されている。
【００７９】
上記ポンプ軸１００、外輪１０５、および、密封装置９９は、ウォータポンプのウォータポンプ軸受の一部をなしている。すなわち、図示しないが、外輪１０５の内周面の図９に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている一方、ポンプ軸１００の外周面の図９に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている。
【００８０】
外輪１０５の上記軌道溝と、ポンプ軸１００の上記軌道溝との間には、保持器に保持された状態の玉が、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。また、外輪１０５の上記円筒軌道面と、ポンプ軸１００の上記円筒軌道面との間には、保持器に保持された状態の円筒ころが、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【００８１】
上記密封装置９９の芯金部１５０は、外輪１０５の内周面に内嵌されて固定されている一方、密封装置９９のスリンガ１５２は、ポンプ軸１００の外周面に外嵌されて固定されている。上記密封装置９９は、外輪１０５と、ポンプ軸１００との間における、メカニカルシール１０１側の開口を密封している。このようにして、メカニカルシール１０１から矢印ｂで示す方向に漏れだしたポンプ室の冷却水が、ウォータポンプ軸受の内部に入ることを防止している。
【００８２】
上記漏れだしたポンプ室の冷却水は、ポンプハウジング１０２に形成された水抜き穴１０７を介して矢印ｃに示す方向に外部に確実に排出されるようになっている。尚、図９において、１１１は、メカニカルシール１０１のゴムスリーブを示し、１１０は、メカニカルシール１０１のコイルバネを示している。
【００８３】
図９に示すウォータポンプのように、本発明の密封装置を、ウォータポンプに設置すると、ウォータポンプにおけるウォータポンプ軸受のトルクを低減できて、ウォータポンプを有する自動車等の燃費を低減できる。
【００８４】
図１０は、本発明の一実施形態の密封装置が設置された玉軸受の軸方向の断面図である。
【００８５】
この玉軸受は、外輪２０１、摺接部材の一例としての内輪２０２、複数の玉２０３、本発明の一実施形態の密封装置２０４を備える。
【００８６】
上記外輪２０１は、内周面の軸方向の端部に環状のシール取付溝を有する一方、内輪２０２は、外周面の軸方向の端部に環状のシールリップ摺接溝を有している。
【００８７】
この密封装置２０４は、環状であり、略径方向に延在する芯金部２１０と、この芯金部２１０に固着された粘弾性部２１１とを備える。上記粘弾性部２１１は、芯金部２１０の径方向の外方に位置する固定部２１３を有し、この固定部２１３は、上記シール取付溝に嵌入されて固定されている。一方、粘弾性部２１１は、芯金部２１０の径方向の内方にシールリップを２１５有し、このシールリップ２１５は、上記シールリップ摺接溝の軸方向の内方側の端面２１７に摺接するようになっている。上記粘弾性部２１１は、アクリル系粘弾性材料、スチレン系粘弾性材料、シリコン系粘弾性材料、ニトリル系粘弾性材料、水素化ニトリル系粘弾性材料、フッ素系粘弾性材料、または、ジエン系粘弾性材料等の粘弾性材料からなっている。
【００８８】
図１０に示すように、上記端面２１７のシールリップ２１５が摺接する摺接面２１９は、環状である。上記摺接面２１９には、上述の摺接面８４（図５等参照）と同一のうねりが形成されている。
【００８９】
この玉軸受によれば、本発明の密封装置２０４を備えているから、回転トルクを低減できて、この玉軸受を備える機械の燃費を低減できる。
【００９０】
この実施形態では、密封装置のシールリップは、軸方向の端面に摺接するアキシアルリップであったが、この発明では、密封装置のシールリップは、軸や、転がり軸受の軌道輪の周面（軸の外周面、転がり軸受の内輪の外周面、転がり軸受の外輪の内周面）に摺接していても良い。例えば、密封装置を次のように形成しても良い。
【００９１】
すなわち、密封装置の径方向の外方の端部が、外輪に固定される一方、密封装置の径方向の内方の端部を構成するラジアルリップが、内輪の外周面（図１０においては、外周面２９０に相当）に摺接する。
【００９２】
そして、内輪の外周面のラジアルリップが摺接する摺接面を含む軸方向の範囲に、内輪の径方向の位置が、内輪の周方向の位置で周期性を有しながら変位するうねりを形成する。このうねりの一周期の長さは、うねりが形成された軸方向の位置によらず、一定である。この例においても、うねりの波長を２〜２０ｍｍの範囲に設定すると共に、うねりの振幅を２０〜２００μｍの範囲に設定する。上記軸方向の範囲において、径方向に延在するように形成されたうねりの周方向の位相は、全てそろっている。この構成を有する変形例においても、転がり軸受の運転時において、回転トルクを低減できると共に、転がり軸受の静止時において、密封性能を格段に向上させることができる。
【００９３】
上述の全ての実施形態では、シールリップが摺接面に対して回転運動する構成を有していた。しかしながら、シールリップが、摺接する摺接面がシールリップに対して回転運動する構成でも、相対回転しながら軸方向に移動する構成であっても良い。
【００９４】
また、上記実施形態では、摺接部材にプレス成形でうねりを形成したが、この発明では、摺接部材にエッチングや切削等、プレス成形以外の方法で、うねりを形成しても良い。
【００９５】
また、上記実施形態では、本発明の密封装置を、ハブユニットや、ウォータポンプや、転がり軸受や、動力伝達軸に設定した。しかしながら、本発明の密封装置を、モータにおける、ロータとステータとの間等に設置しても良く、本発明の密封装置を、ハブユニット、ウォータポンプ、転がり軸受、および、動力伝達軸以外の装置に設定しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態の密封装置を有するハブユニットの軸方向の断面図である。
【図２】上記実施形態の密封装置全体の拡大断面図である。
【図３】上記実施形態の密封装置の第１および第２アキシアルリップ周辺の拡大断面図である。
【図４】粘弾性部材をスリンガに組み付けた状態において、第１アキシアルリップが接触するスリンガの摺接面内に位置すると共に、径方向の値が同一である環状部において、環状部の周方向の位置に対する軸方向の変位を示す図である。
【図５】スリンガのフランジ部における軸方向の径方向延在部側の端面を示す模式平面図である。
【図６】上記実施形態に対して第２アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりを省略する一方、第１アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりの形状を変化させた複数の密封装置において、第１アキシアルリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係を示した図である。
【図７】上記実施形態に対して第２アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりを省略する一方、第１アキシアルリップが摺接するスリンガの部分のうねりの形状を変化させた複数の密封装置において、第１アキシアルリップに対するスリンガの相対回転の回転数と、回転トルクとの関係を示した図である。
【図８】うねりの別の形状を示す図である。
【図９】本発明の密封装置を備えたウォータポンプの密封装置周辺の拡大断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の密封装置が設置された玉軸受の軸方向の断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
２  内軸
３  外輪
４  内輪
５  第１の玉
６  第２の玉
８  第１密封装置
９  第２密封装置
５２  スリンガ
５３  基部
５４  第１アキシアルリップ
５５  第２アキシアルリップ
８４,８７,９４,１５８,１５９,２１９  摺接面
９９  密封装置
Ａ０,Ａ１  振幅
λ０,λ１  一周期の長さ
【図１】
2009024805.tif 000003
【図２】
2009024805.tif 000004
【図３】
2009024805.tif 000005
【図４】
2009024805.tif 000006
【図５】
2009024805.tif 000007
【図６】
2009024805.tif 000008
【図７】
2009024805.tif 000009
【図８】
2009024805.tif 000010
【図９】
2009024805.tif 000011
【図１０】
2009024805.tif 000012