(57)【要約】【課題】複数のリップシールを備えてもシールトルクの増加を防止することを可能にして、性能を向上したパックシールを提供し、そのパックシールを適用した転がり軸受を提供する。【解決手段】サイドリップシール４とメインリップシール３を有する弾性材で構成されたシール部材が一体に備えられ、円筒部３１の一端３２から外径方向に円環部３３を一体に延設した断面視Ｌ字型の芯金３と、芯金の円筒部と対向し、メインリップシールの先端部が摺接する円筒部２１と、円筒部の一端２２から外径方向に一体に延設し、芯金の円環部と対向してサイドリップシールの先端部が摺接する円環部２３で断面視Ｌ字型に構成されたスリンガー２からなるパックシールにおいて、メインリップシールの基端部５２の全部又は一部は、サイドリップシールの基端部４２の全部又は一部と近接して形成され、メインリップシールの先端部５１はサイドリップシールの先端部４１と連動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、サイドリップシールとメインリップシールを有する弾性材で構成されたシール部材が一体に備えられ、円筒部の一端から外径方向に円環部を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成された芯金と、
前記芯金の円筒部と対向し、メインリップシールの先端部が摺接する円筒部と、該円筒部の一端から外径方向に一体に延設され、前記芯金の円環部と対向してサイドリップシールの先端部が摺接する円環部とで断面視Ｌ字型に構成されたスリンガーとからなるパックシールにおいて、
メインリップシールの基端部の全部又は一部は、サイドリップシールの基端部の全部又は一部と近接して形成され、メインリップシールの先端部は、サイドリップシールの先端部と連動することを特徴とするパックシール。
【請求項２】
先端部がスリンガーの円筒部に摺接するオイルリップシールを含み、
オイルリップシールの基端部は、サイドリップシールの基端部及びメインリップシールの基端部と離間して一体に備えられ、オイルリップシールの先端部は、サイドリップシールの先端部及びメインリップシールの先端部と連動しないことを特徴とする請求項１に記載のパックシール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載のパックシールを適用した転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被保護物の内側と外側を密封するパックシールに関し、詳細には、ハブユニット軸受に使用されるパックシールの性能向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば自動車の車輪を懸架するハブユニット軸受には、軸受外部からの泥水等の侵入を防ぐとともに、軸受内部からの潤滑油の流出を防いで、軸受内部を軸受外部から密封するためにパックシールが配されている。また、パックシールをハブユニット軸受に配する場合には、ハブユニット軸受のパックシールを配置する領域が狭く、パックシールのサイズが比較的小さくなることから、パックシールに複数のリップシールを設けることによって密封性能を向上させている。
【０００３】
そのようなパックシールとして、従来から、図５（ａ）に示すように、円筒部２１の一端２２から外径方向に円環部２３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成されたスリンガー２と、円筒部３１の一端３２から外径方向に円環部３３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成された芯金３が、一方の円筒部２１と他方の円筒部３１が対向するとともに、一方の円環部２３と他方の円環部３３が対向して配されており、該芯金３には、芯金３に一体に備えられた弾性材からなるシール部材３ａによってリップシールが構成されている。また、芯金３は、図５（ｂ）に示すように、円環部３３が段部３４を有している場合もある。
【０００４】
図５に示すパックシールの場合、リップシールは、サイドリップシール４と、メインリップシール５と、オイルリップシール６が同一材料によって一体に形成されている。
前記サイドリップシール４は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部４２と、該基端部４２から円環部２３に向けて延びた先端部４１が円環部２３の内周面２３ａに摺接している。
前記メインリップシール５は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部５２と、該基端部５２から円筒部２１の一端２２側（円環部２３延設側）に向けて延びた先端部５１が円筒部２１の内周面２１ａに摺接している。
前記オイルリップシール６は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部６２と、該基端部６２から円筒部２１の遊端側に向けて延びた先端部６１が円筒部２１の内周面２１ａに摺接している。
【０００５】
このとき、メインリップシール５の基端部５２とオイルリップシール６の基端部６２が近接して形成されるとともに、基端部５２及び基端部６２と、サイドリップシール４の基端部４２との間には、スリンガー２の円環部２３と直交する方向に肉厚を薄く形成した、くびれ７が形成されている。このくびれ７によって、メインリップシール５の先端部４１が摩耗等によって移動した場合に、メインリップシール５の移動量は、くびれ７が変形することで吸収され、メインリップシール５の先端部５１が連動して移動することがない。
【０００６】
このような構成のパックシールでは、サイドリップシール４とメインリップシール５がスリンガー２の円環部２３方向に延出することで、外部からの泥水等の侵入を防止するダストシールの役割を果たし、オイルリップシール６がスリンガー２の円環部２３方向と逆向きに延出することで内部からの潤滑油の流出を防止するオイルシールの役割を果たす。
また、特許文献１は、メインリップシールの外径側に弾性リングを嵌め合わせ、メインリップシールを常にスリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａに押し付けることにより、ダストシールの機能を確実に果たし得る構成を開示している。この場合にも、メインリップシールの基端部とオイルリップシールの基端部が近接して形成されるとともに、それらの基端部とサイドリップシールの基端部との間にはくびれ部分が形成されて、メインリップシールがサイドリップシールの移動の影響を受けないように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−９３９６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、近年、環境保護の問題や燃料の高騰という問題が背景となって、ハブユニット軸受を回転させるときに、ハブユニット軸受の回転トルクによる動力の消費が問題視されている。この場合、リップシール（サイドリップシール４及びメインリップシール５及びオイルリップシール６）がスリンガー２と摺接するときのシールトルクが、ハブユニット軸受の回転トルクが上昇する原因の大きな部分を占めている。
そこで、本願出願人は、前記従来のパックシール１において、ダストシールの役割を果たすサイドリップシール４とメインリップシール５の双方の先端部４１，５１が、常にスリンガー２と摺接しており、シールトルクを増加させて動力の損失となっていることに着目した。
【０００９】
すなわち、サイドリップシール４の先端部４１がスリンガー２の円環部２３の内周面２３ａと摺接しているとき、メインリップシール５の先端部５１は、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａと常に摺接している。このとき、サイドリップシール４の先端部４１は摩耗しておらず、該先端部４１がスリンガー２との摺接することによってダストシールの役割を充分に果たしている健全な状態であるため、メインリップシール５までは泥水が到達しないので、本来、メインリップシール５のダストシールとしての機能は必要がない。従って、このメインリップシール５とスリンガー２との摺接によって発生したシールトルクは、ハブユニット軸受にとって無駄に増加した回転トルクとなってしまう。
また、メインリップシール５とスリンガー２が、未だダストシールとしての役割を要さない状態においても摺接していることによって、メインリップシール５の先端部５１が無駄に摩耗することとなり、サイドリップシール４の先端部４１が摩耗してダストシールとして機能できなくなったときには、メインリップシール５の先端部５１が既に摩耗してしまって、メインリップシール５もダストシールとしての役割を充分に果たせなくなる虞もあった。
そこで、サイドリップシール４が健在であって、メインリップシール５に軸受外部からの泥水等が到達していない状態では、メインリップシール５の締め代を低下させて、メインリップシール５とスリンガー２とのシールトルクを減少させることで、ハブユニット軸受の回転トルクとメインリップシール５の摩耗を軽減することが望まれるが、現在、そのような技術は知られていない。
【００１０】
本発明の目的は、複数のリップシールを備えてもシールトルクの増加を防止することを可能にして、性能を向上したパックシールを提供し、そのパックシールを適用した転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明が成した技術的手段は、少なくとも、サイドリップシールとメインリップシールを有する弾性材で構成されたシール部材が一体に備えられ、円筒部の一端から外径方向に円環部を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成された芯金と、前記芯金の円筒部と対向し、メインリップシールの先端部が摺接する円筒部と、該円筒部の一端から外径方向に一体に延設され、前記芯金の円環部と対向してサイドリップシールの先端部が摺接する円環部とで断面視Ｌ字型に構成されたスリンガーとからなるパックシールにおいて、メインリップシールの基端部の全部又は一部は、サイドリップシールの基端部の全部又は一部と近接して形成され、メインリップシールの先端部は、サイドリップシールの先端部と連動することを特徴とするパックシールとしたことである。また、先端部がスリンガーの円筒部に摺接するオイルリップシールを含み、オイルリップシールの基端部と、サイドリップシールの基端部及びメインリップシールの基端部は、離間して一体に備えられ、オイルリップシールの先端部は、サイドリップシールの先端部及びメインリップシールの先端部と連動しないようにしても良い。また、上述のパックシールを適用した転がり軸受としても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数のリップシールを備えてもシールトルクの増加を防止することを可能にして、性能を向上したパックシールを提供し、そのパックシールを適用した転がり軸受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】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係るパックシール１について、添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態のパックシール１は、リップシールの構成に特徴を有し、芯金３及びスリンガー２は、従来の構成によるパックシール１を使用可能であるので、ここでは、その特徴部分であるリップシールの構成を中心に説明し、上記芯金３及びスリンガー２の構成の説明は省略する。
なお、ハブユニット軸受の構成は従来の一般的なハブユニット軸受の構成と同様であり、例えば、車体側に固定される固定輪（例えば外輪）と、該外輪と相対回転可能に外輪の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する回転輪（例えば内輪）と、内外輪間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体とを備える構成が適用可能である。
【００１４】
本実施形態によるリップシールは、図１（ａ）に示すように、サイドリップシール４と、メインリップシール５が同一材料によって一体に形成されている。なお、リップシールが形成される材料として、本実施形態では、ニトリルゴムやアクリルゴム等の弾性材が使用される。なお、リップシールを形成する材料は、これに限定されず、スリンガー２と摺接して軸受の内部を密封することができれば、どのような材料で形成されていても良い。例えば、ゴムやプラスチックや合成樹脂等で形成されていても良い。
なお、パックシールは、従来と同様に、サイドリップシール４とメインリップシール５がスリンガー２の円環部２３方向に延出することで、外部からの泥水等の侵入を防止するダストシールの役割を果たして、軸受内部を密封する。
【００１５】
前記サイドリップシール４は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部４２と、該基端部４２からスリンガー２の円環部２３に向けて延びた先端部４１が、スリンガー２の円環部２３の内周面２３ａに摺接している。
前記メインリップシール５は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部５２と、該基端部５２からスリンガー２の円筒部２１の一端２２側（円環部２３延設側）に向けて延びた先端部５１が、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａに摺接している。
【００１６】
本実施形態によるパックシールの特徴的な構成として、メインリップシール５の基端部５２の全部は、サイドリップシール４の基端部４２の全部と近接して形成されるとともに、そのメインリップシール５の基端部５２とサイドリップシール４の基端部４２が分岐する分岐部分９は、肉厚に形成されている（図中の寸法Ｄ１参照）。
また、サイドリップシール４の締め代（図２中の実線及び寸法Ｄ３参照）と、メインリップシール５の締め代（図２中の実線及び寸法Ｄ４参照）との関係は、Ｄ３＞Ｄ４の関係を有する。さらに、サイドリップシール４とメインリップシール５の剛性は、サイドリップシール４の剛性の方がメインリップシール５の剛性よりも高く設定されている。
【００１７】
このように構成されたサイドリップシール４とメインリップシール５にスリンガー２を嵌合させた場合には、図１及び、図２中の二点鎖線で示すように、円環部２３に向けて外径方向に延びたサイドリップシール４の先端部４１は、スリンガー２の円環部２３の内周面２３ａに当接した際、反時計回りに押し上げられ（図中左回り円弧矢印参照）、該内周面２３ａに沿って変形しながら摺接するとともに、円筒部２１に向けて延びたメインリップシール５の先端部５１は、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａに当接した際、反時計回りに押し上げられ（図中左向き円弧矢印参照）、該内周面２１ａに沿って変形しながら摺接する。
【００１８】
このとき、サイドリップシール４には、その剛性が高く設定されるとともに、メインリップシール５よりも大きな締め代を有しているので、サイドリップシール４の先端部４１が反時計回りに押し上げられたことによって反時計回りの大きな力が発生する。さらに、このサイドリップシール４に発生した力は、サイドリップシール４の基端部４２を反時計回りに移動させるように作用する。すなわち、サイドリップシール４の基端部４２とメインリップシール５の基端部５２が形成する分岐部分９が、サイドリップシール４に連動して反時計回りに持ち上げられる。
【００１９】
前記分岐部分９からは、メインリップシール５の基端部５２が延出しているので、前記分岐部分９が反時計回りに持ち上げられることによって、メインリップシール５の基端部５２も反時計回りに持ち上げられる。これにより、メインリップシール５の先端部５１がサイドリップシール４に連動して移動することとなる。
この場合、メインリップシール５の先端部５１は、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａから離間する方向に引き上げられるので、メインリップシール５の締め代が、引き上げられる前と比べて少なくなる。従って、メインリップシール５の先端部５１とスリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａとのあたりが弱くなるので、リップトルクが減少するとともに、先端部５１の摩耗を軽減することができる。
【００２０】
この際、メインリップシール５は、サイドリップシール４よりも剛性が低く設定されているので、メインリップシール５の先端部５１には、時計回りの引っ張り応力（図３中、左回り円弧矢印Ｂ参照）が作用し、メインリップシール５が反時計方向（図３中、右回り円弧矢印Ａ参照）に突出した円弧状に変形する。この変形によって、メインリップシール５の先端部５１は、スリンガー２（図中の破線参照）の円筒部２１の内周面２１ａに対して、切り立った交差角で対峙することとなる。メインリップシール５の先端部５１とスリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａとの交差角が切り立った場合（図中の実線参照）の接触幅（図中の寸法Ｄ６参照）は、交差角が切り立っていない場合（図中の２点鎖線参照）の接触幅（図中の寸法Ｄ５参照）よりも短い幅で接触するので、メインリップシール５のリップトルクは更に減少する。
【００２１】
また、サイドリップシール４の先端部４１の摩耗が進行するにつれて（図４参照）、サイドリップシール４の先端部４１の形状は、その先端が削り取られて短くなり（図中の符号４１ａと符号４１参照）、これにより、サイドリップシール４の先端部４１は徐々に時計回りに移動する。サイドリップシール４の先端部４１が時計回りに移動すると、基端部４２（分岐部分９）も時計回りに移動し、分岐部分９と一体に形成されているメインリップシール５も反時計回りに移動する。これにより、メインリップシール５の先端部５１は、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａに近づく方向に引き下げられ（図中の符号５１ａと符号５１参照）、メインリップシール５は、徐々に、本来の締め代を取り戻す。なお、このときまで、メインリップシール５の摩耗は軽減されているので、摩耗したサイドリップシール４の代わりとして、ダストシールの役割を充分に果たすことができる。従って、サイドリップシール４とメインリップシール５からなるダストシールの寿命が延長する効果を得ることができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、メインリップシール５の基端部５２の全部と、サイドリップシール４の基端部４２の全部と近接して形成した場合を説明したが、メインリップシール５の先端部５１が、サイドリップシール４の先端部４１と連動する限りにおいて、これに限定されるものではなく、他の構成であっても良い。例えば、図示を省略するが、メインリップシール５の基端部５２の全部が、サイドリップシール４の基端部４２の一部と近接して形成されていても良い。すなわち、サイドリップシール４の内径側からメインリップシール５の基端部５２が延出していても良い。
また、他の例では、図示を省略するが、メインリップシール５の基端部５２の一部が、サイドリップシール４の基端部４２の全部と近接して形成されていても良い。すなわち、メインリップシール５の内径側からサイドリップシール４の基端部４２が延出していても良い。
【００２３】
本実施形態によるパックシールでは、サイドリップシール４の基端部４２及びメインリップシール５に加えて、上記芯金３の内周端３３ａに、軸受内部からの潤滑油の流出を防止するオイルリップシール６が設けられている。該オイルリップシール６は、芯金３の内周端３３ａに一体に固定された基端部６２と、該基端部６２からスリンガー２の円筒部２１の遊端側に向けて延びた先端部６１が、スリンガー２の円筒部２１の内周面２１ａに摺接している。
また、サイドリップシール４の基端部４２及びメインリップシール５の基端部５２と、オイルリップシール６の基端部６２との間には、スリンガー２の円筒部２１と直交する方向にくびれ８が形成されている。この場合、該くびれ８の肉厚（図中の寸法Ｄ２参照）は、前記サイドリップシール４の基端部４２とメインリップシール５の基端部５２の分岐部分９の肉厚（図中の寸法Ｄ１参照）よりも薄い厚みに形成されている。
【００２４】
これにより、サイドリップシール４が、その締め代によって反時計回りに押し上げられた場合に、前記肉厚に形成された分岐部分９は変形し難いので、基端部４２（分岐部分９）の移動量は、肉厚が薄く剛性の低いくびれ８に集中し、該くびれ８が図中右肩上がりに変形する。従って、このくびれ８が変形することによって、分岐部分９の移動量は、オイルリップシール６には伝達されず、オイルリップシール６は、サイドリップシール４及びメインリップシール５の連動の影響を受けることなく、設定された締め代で、オイルシールの役割を果たすことができる。
【００２５】
本実施形態では、パックシール１に配されるリップシールとして、ダストシールとしてのサイドリップシール及びメインリップシールが配された場合を説明したが、これに限定されず、ダストシールは３つ以上配されていても良い。その場合であっても、サイドリップシールの締め代によって、その他のダストシールが反時計回りに引き上げられて、シールトルクと摩耗が軽減されるとともに、サイドリップシールの摩耗にともなって、その他のダストシールが、サイドリップシールの代わりにダストシールの役割を果たす。
その際、スリンガー２の円環部２３の内周面２３ａと摺接するリップを複数設けた場合には、それらのリップの剛性と締め代に差を持たせるようにして、初期状態において、剛性を弱く設定したリップのシールトルクと摩耗を軽減するようにしても良い。
また、本実施形態では、パックシール１にオイルシールの役割をするオイルリップシール６を備えた場合を説明したが、これに限定されず、オイルリップシール６を備えない構成としても良い。
【００２６】
本実施形態におけるパックシール１が備える芯金３及びスリンガー２は、図１及び図２の形状に限定されず、その他の一般的な芯金及びスリンガーを使用しても良い。例えば、例えば、図５に示すような、従来の芯金及びスリンガーが適用されていても良い。
なお、本実施形態におけるパックシール１をハブユニット軸受に適用した場合には、パックシール１の回転トルクを軽減することができるので、動力が無駄に損なわれることが無く、燃費向上の効果を期待することができる。さらに、長期間にわたって軸受内部が密封されるので、パックシールの交換時期の延長（寿命の延長）による車両品質が向上する。また、本実施形態におけるパックシール１は、回転トルクの軽減と長寿命なパックシールを望まれる軸受ユニットであれば、ハブユニット軸受以外の軸受ユニットに適用することも本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるパックシールを示す断面図である。
【図２】パックシールのスリンガーを嵌め合わせる前後におけるサイドリップシール及びメインリップシールの形状の変化を示す説明断面図である。
【図３】メインリップシールの形状の変化を示す拡大断面図である。
【図４】メインリップシールの形状の変化を示す拡大断面図である。
【図５】従来のパックシールを示す説明断面図であり、（ａ）は、芯金の円環部が直線状に形成された例を示し、（ｂ）は芯金の円環部に段部を有する例を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  パックシール
２  スリンガー
３  芯金
４  サイドリップシール
５  メインリップシール
２１  スリンガーの円筒部
２２  スリンガーの円筒部の一端
２３  スリンガーの円環部
３１  芯金の円筒部
３２  芯金の円筒部の一端
３３  芯金の円環部
３ａ  シール部材
４１  サイドリップシールの先端部
４２  サイドリップシールの基端部
５１  メインリップシールの先端部
５２  メインリップシールの基端部
【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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