密封装置
【課題】水に対する密封性能を確保しつつ、シール本体とスリンガとの間における摺動抵抗を低減することが可能となる密封装置を提供する。
【解決手段】回転軸２と固定輪３との間に形成される環状空間Ｓに装着され、当該環状空間Ｓの軸方向外側からの水の浸入を防止する。スリンガ１１とシール本体１２とを備えている。スリンガ１１は、回転軸２に取り付けられる円筒部２１と、この円筒部２１から中間部材２３を介して径方向に延びているフランジ部２２とを有する。シール本体１２は、フランジ部２２の側面２２ａに摺接可能なサイドリップ３５を有する。中間部材２３は、軸方向外側から水に濡れるとフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる。
【解決手段】回転軸２と固定輪３との間に形成される環状空間Ｓに装着され、当該環状空間Ｓの軸方向外側からの水の浸入を防止する。スリンガ１１とシール本体１２とを備えている。スリンガ１１は、回転軸２に取り付けられる円筒部２１と、この円筒部２１から中間部材２３を介して径方向に延びているフランジ部２２とを有する。シール本体１２は、フランジ部２２の側面２２ａに摺接可能なサイドリップ３５を有する。中間部材２３は、軸方向外側から水に濡れるとフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能でかつ同心状に配置された内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着される密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車などの車両に搭載され車輪を回転可能に支持する車輪用転がり軸受装置は、同心状に配置された径方向内側の回転軸（内側部材）と径方向外側の固定輪（外側部材）とを備えており、これら回転軸と固定輪との間に介在する転動体（玉）により、固定輪に対して回転軸が回転可能となる。
そして、回転軸と固定輪との間に形成される環状空間の軸方向両端部に、密封装置が装着されており、この密封装置は、環状空間の軸方向外側から、転動体が設けられている内側へ、泥水が浸入するのを防止している。
【０００３】
このような密封装置は、例えば特許文献１に開示されているように、回転軸に取り付けられるスリンガと、固定輪に取り付けられるシール本体とを備えている。スリンガは、回転軸に嵌合される円筒部と、この円筒部から径方向外側に延びている円環板状のフランジ部とを有しており、断面Ｌ字形である。シール本体は、前記円筒部の外周面に摺接可能なラジアルリップと、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップとを有している。
【０００４】
この密封装置において、軸方向外側からの泥水の浸入を防止するためには、シール本体のリップをスリンガに所定の締め代で接触させる必要があるが、この締め代が過大となると、当該リップによるスリンガへの押圧力が大きくなる。この場合、密封装置における摺動抵抗が高くなり、固定輪と回転軸との間で生じる回転抵抗（回転トルク）が大きくなってしまう。
そこで、密封装置における摺動抵抗を低減するために、特許文献２に記載の密封装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６１８５８号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００９−１２７６５８号公報（図３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の密封装置では、シール本体として、径方向外側の第１のアキシャルリップ、径方向内側の第２のアキシャルリップ、及び、ラジアルリップを有している。そして、第２のアキシャルリップとラジアルリップとを一体的な構造としており、ラジアルリップがスリンガに対して非接触の状態となるようにしている。
【０００７】
この特許文献２に記載の密封装置によれば、特許文献１に記載の密封装置よりも摺動抵抗が低くなり、固定輪と回転軸との間で生じる回転抵抗を低減することが可能となる。
しかし、近年、車両における燃費の向上を目的として、車輪用転がり軸受装置における回転抵抗のさらなる低減が要求されており、この車輪用転がり軸受装置に装着される密封装置においても、シール本体とスリンガとの間における摺動抵抗を低減することが必要とされている。
【０００８】
なお、密封装置における摺動抵抗を低減するためにはシール本体のリップとスリンガとの間の締め代を小さくすればよいが（又は隙間をあければよいが）、この場合、密封性能の低下へと繋がる。すなわち、密封装置では、摺動抵抗の低減と密封性能の向上とは相反する関係にある。
【０００９】
そこで、本発明では、水に対する密封性能を確保しつつ、シール本体とスリンガとの間における摺動抵抗を低減することが可能となる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】
【００１０】
本発明は、相対回転可能でかつ同心状に配置される内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着され、当該環状空間の軸方向外側からの水の浸入を防止する密封装置であって、前記内側部材及び前記外側部材のうちの一方の部材に取り付けられる円筒部と、この円筒部から中間部材を介して径方向に延びている円環板状のフランジ部とを有するスリンガと、前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方の部材に取り付けられ、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップを有するシール本体とを備え、前記中間部材は、軸方向外側から水に濡れると前記フランジ部を前記サイドリップ側へ変位させる部材であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、軸方向外側から浸入しようとする水によって中間部材が濡れると、中間部材は、フランジ部をサイドリップ側へ変位させるので、このフランジ部に対してサイドリップは所定の締め代で摺接し、水の浸入を防止することができる。そして、水の浸入がない場合、つまり、中間部材が濡れていない状態では、中間部材はフランジ部をサイドリップ側へ変位させず、サイドリップとフランジ部との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことができる。以上より、浸入しようとする水に対する密封性能を確保しつつ、シール本体のサイドリップとスリンガのフランジ部との間における摺動抵抗を低減することが可能となる。
【００１２】
また、前記中間部材は、水膨張ゴムであるのが好ましい。この場合、スリンガの軸方向外側まで水が到来し、水膨張ゴムがその水分を含むと、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が内側の部分に比べて大きく膨張し、フランジ部を軸方向内側、すなわち、サイドリップ側へ倒すことができる。
【００１３】
また、前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となるテーパ面であるのが好ましい。
この場合、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が水に濡れると、当該軸方向外側の部分が内側の部分に比べて大きく膨張することとなり、この偏った膨張により、フランジ部側の接合面は、水膨張ゴムによって軸方向内側へ押され、当該フランジ部をサイドリップ側へ確実に変位させることが可能となる。
【００１４】
また、前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる段付き面であるのが好ましい。
この場合も、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が水に濡れると、当該軸方向外側の部分が内側に比べて大きく膨張することとなり、この偏った膨張により、フランジ部側の接合面は、水膨張ゴムによって軸方向内側へ押され、当該フランジ部はサイドリップ側へ確実に変位することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密封装置によれば、水が浸入しようとすると、フランジ部をサイドリップ側へ変位させることで、水に対する密封性能を確保しつつ、水の浸入がない場合には、サイドリップとフランジ部との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の密封装置が装着されている回転機器の実施の一形態を示す縦断面図である。
【図２】密封装置（第１実施形態）の断面図である。
【図３】密封装置（第１実施形態）の断面図であり、水膨張ゴムが変形した状態を示している。
【図４】第１実施形態の密封装置における水膨張ゴム及びその周囲の形状を説明する説明図である。
【図５】水膨張ゴム及びその周囲の形状の変形例（第２実施形態）を示す説明図である。
【図６】密封装置の摺動抵抗についての実験結果を示したグラフである。
【図７】密封装置の他の実施形態（第３実施形態）を示す断面図である。
【図８】密封装置のさらに他の実施形態（第４実施形態）を示す断面図である。
【図９】密封装置のさらに他の実施形態（第５実施形態）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の密封装置が装着されている回転機器の実施の一形態を示す縦断面図である。本実施形態の回転機器は、車両に搭載され車輪を回転可能に支持する車輪用転がり軸受装置１であり、この転がり軸受装置１は、同心状に配置された径方向内側の回転軸（内側部材）２と径方向外側の固定輪（外側部材）３とを備えている。
【００１８】
固定輪３は円筒形状の部材であり、車体側の懸架装置４０に固定される部材である。回転軸２は、軸本体部５と、この軸本体部５の端部に外嵌している環状の内輪部材６とからなる。これら固定輪３と回転軸２との間に転動体（玉）４が介在しており、固定輪３と回転軸２とは同心状に配置され、固定輪３に対して回転軸２は回転可能となる。
【００１９】
そして、本発明の密封装置は、固定輪３と回転軸２との間に形成されている環状空間Ｓの軸方向両端部に装着されており、各密封装置は、この環状空間Ｓの軸方向外側から、転動体４が設けられている軸方向内側（軸受部）へ、水（泥水）が浸入するのを防止する。なお、以下の実施形態において、密封装置を基準として、環状空間Ｓの軸方向外側を外部側Ａ１（Ａ２）と呼び、軸方向内側を内部側Ｂと呼ぶ。
【００２０】
具体的に説明すると、車両内側（右側）に設けられている密封装置１０は、外部側Ａ１から内部側Ｂへ泥水が浸入するのを防止する。そして、車両外側（左側）に設けられている密封装置９は、外部側Ａ２から内部側Ｂへ泥水が浸入するのを防止する。
なお、車両内側に設けられている密封装置１０と、車両外側に設けられている密封装置９とは（左右で反対向きとなっているが）同じ構成であり、以下において、車両内側に設けられている密封装置１０を説明する。
【００２１】
図２は、密封装置１０の断面図である。この密封装置１０は、泥水が外部側Ａ１から内部側Ｂへ侵入するのを防止する機能を有していると共に、内部側Ｂに設けられている（転動体４用の）潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止する機能も有している。
【００２２】
密封装置１０は、内輪部材６の外周面６ａに取り付けられ回転軸２と一体回転するスリンガ１１と、固定輪３の内周面３ａに固定されているシール本体１２とを備えている。
スリンガ１１は、全体が環状の部材であり、内輪部材６の外周面６ａに嵌合されている円筒部２１と、中間部材２３と、フランジ部２２とを有している。スリンガ１１及びシール本体１２それぞれは、周方向同じ断面形状を有している。
【００２３】
円筒部２１は、直線円筒形状である筒本体部２１ａと、この筒本体部２１ａの外部側Ａ１の端部から径方向外向きに屈曲している屈曲部２１ｂとを有している。フランジ部２２は、円環板形状であり、屈曲部２１ｂの径方向外側の端部から、中間部材２３を介して、さらに径方向外側へ延びて設けられている。これにより、スリンガ１１は断面略Ｌ字形となる。スリンガ１１は、円筒部２１とフランジ部２２とが一つの金属部材から一体的に構成されているのではなく、径方向内側と外側とに分断されており、中間部材２３が円筒部２１とフランジ部２２とを連結している構成である。
【００２４】
円筒部２１とフランジ部２２とは、例えば金属製からなるが、中間部材２３は、後に説明するが弾性部材からなる。本実施形態では、中間部材２３は水膨張ゴム２３からなり、水膨張ゴム２３と円筒部２１との接合、及び、水膨張ゴム２３とフランジ部２２との接合は、例えば加硫による接着、焼き付け等による。
【００２５】
シール本体１２は、全体が環状の部材であり、断面略Ｌ字形の環状の芯金３１と、この芯金３１に固定されているシール部材３２とを有している。芯金３１は、金属製の環状部材であり、固定輪３の内周面３ａに嵌合している円筒形状の筒部３１ａと、この筒部３１ａの内部側Ｂの端部から径方向内向きに屈曲している環状板部３１ｂとを有している。
【００２６】
シール部材３２は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ））等の弾性部材からなり、加硫による接着、焼き付け等により芯金３１に固定されている。
シール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有しており、さらに、この本体部３２ａの内周側から内輪部材６側でかつ外部側Ａ１へ延伸している主ラジアルリップ（以下、主リップという）３３と、本体部３２ａの内周側から内輪部材６側でかつ内部側Ｂへ延伸している副ラジアルリップ（以下、副リップという）３４と、本体部３２ａの径方向途中部から外部側Ａ１へ斜めに延伸しているサイドリップ３５とを有している。
【００２７】
シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、主リップ３３の先端は筒本体部２１ａの外周面２１ｃに摺接し、副リップ３４の先端は筒本体部２１ａの外周面２１ｃとの間に隙間をあけて対向しており、これらにより内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。主リップ３３の基部は先端部よりも薄くなっており、径方向の変位を容易としている。これにより、主リップ３３と筒本体部２１ａとの間に生じる摺動抵抗が小さくなるようにしている。
【００２８】
また、サイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、後に説明する中間部材２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。そして、このサイドリップ３５の先端３５ａとフランジ部２２の側面２２ａとの間において、外部側Ａ１から泥水が内部側Ｂへ侵入するのを防止する。なお、主リップ３３は、外部側Ａ１から泥水が内部側Ｂへ侵入するのを防止する機能も有している。
【００２９】
スリンガ１１の中間部材２３は、外部側Ａ１から水に濡れると、その径方向外側にあるフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる（倒れさせる）部材であり、本実施形態の中間部材２３は、水膨張ゴムである。
本実施形態では、図２に示しているように、工場組み立て時、及び、この水膨張ゴム２３が泥水で濡れていない状態（乾燥状態）では、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間には隙間ｇが形成されている。これによりフランジ部２２とサイドリップ３５との摺動抵抗をゼロとすることが可能となる。
しかし、この水膨張ゴム２３が泥水で濡れると、図３に示しているように、水膨張ゴム２３が変形することにより、フランジ部２２は内部側Ｂへ倒れ、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの前記隙間ｇ（図２参照）は消失し、所定の締め代が生じる。
【００３０】
なお、工場組み立て時、及び、この水膨張ゴム２３が水に濡れていない状態において、本実施形態では、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間に隙間ｇが形成されている場合を説明したが、この隙間ｇはゼロであってもよい。または、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間に（例えば０．５ミリ未満の）僅かな締め代を有していてもよく、この程度の締め代があってもフランジ部２２とサイドリップ３５との摺動抵抗は微小であり、転がり軸受装置１（図１参照）における回転抵抗の増加にほとんど影響を与えない。
【００３１】
上記のとおり水膨張ゴム２３が水（泥水）に濡れると、フランジ部２２を内部側Ｂへ変位させる（倒れさせる）のは、以下の理由による。すなわち、スリンガ１１の外部側Ａ１まで泥水が到来し、水膨張ゴム２３がその泥水の水分を含むと、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分が内部側Ｂの部分に比べて大きく膨張するため（伸張するため）、これにより、フランジ部２２を内部側Ｂ、すなわち、サイドリップ３５側へ倒すことができる。
【００３２】
水膨張ゴム２３は、ニトリルゴムなどのゴム材を主成分とし、吸水ポリマーを添加したものであることから、水分を含むことにより、当該水分を含んだ部分が膨張する。なお、本実施形態の車輪用転がり軸受装置１において、浸入しようとする程度の少量の水（泥水）は、水膨張ゴム２３において十分に吸収され、水膨張ゴム２３を通過して内部側Ｂへしみ出ることはない。また、水膨張ゴム２３は、乾燥すると元の形状に復帰することができる。
【００３３】
水膨張ゴム２３全体における吸水ポリマーの添加率（重量比）は、５０〜７０重量％とするのが好ましい。添加率が５０重量％未満であると吸水反応が鈍く、フランジ部２２を傾ける機能が弱くなるおそれがあり、７０重量％を超えるとゴム材の成分が少なくなって、加硫接着不足などの製造上の問題が発生するおそれがある。
【００３４】
この水膨張ゴム２３及びその周囲の形状について、図４により説明する。
水膨張ゴム２３は、円筒部２１の屈曲部２１ｂの径方向端部と接合されている第１接合部２４と、フランジ部２２の径方向端部と接合されている第２接合部２５と、第１接合部と第２接合部２５とを連結している連結部２６とを有している。
第１接合部２４は、屈曲部２１ｂの径方向端面２８と密着接合されている本体部分２４ａと、この本体部分２４ａから外部側Ａ１へはみ出し、屈曲部２１ｂの一部を外部側Ａ１から覆うはみ出し部２４ｂを有している。
第２接合部２５はフランジ部２２の径方向端面２７と密着接合されている本体部分２５ａと、この本体部分２５ａから外部側Ａ１へはみ出し、フランジ部２２の一部を外部側Ａ１から覆うはみ出し部２５ｂを有している。
【００３５】
水膨張ゴム２３の連結部２６は、屈曲部２１ｂの径方向端面２８及びフランジ部２２の径方向端面２７の厚さ（軸方向寸法）よりも薄く形成されている。そして、第１接合部２４、第２接合部２５及び連結部２６により、水膨張ゴム２３は、外部側Ａ１に向かって開口している凹部を有する凹形状である。なお、本実施形態では、屈曲部２１ｂの径方向端面２８と、フランジ部２２の径方向端面２７との軸方向寸法は同じである。そして、連結部２６の厚さ（軸方向寸法）を変更することにより、水膨張ゴム２３の膨張時におけるフランジ部２２の倒れ量（変位量）を調整することができる。
【００３６】
また、水膨張ゴム２３の第１接合部２４の本体部分２４ａと、円筒部２１の屈曲部２１ｂとは、径方向に突き合わせ状となって接合されており、当該本体部分２４ａとの接合面となっている円筒部２１の径方向端面２８は、軸方向に直線的な円筒形状である。
これに対して、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａと、フランジ部２２とは、径方向に突き合わせ状となって接合されているが、当該本体部分２５ａとの突き合わせ接合面となっているフランジ部２２の径方向端面２７は、外部側Ａ１が内部側Ｂよりも直径が大きいテーパ面である。このテーパ面は、水膨張ゴム２３の第２接合部２５が径方向端面２７を軸方向外側から内側へ斜めに押すことが可能となる面となる。このテーパ面により、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａを、径方向端面２７（接合面）よりも外部側Ａ１に位置させることができる。
【００３７】
この接合構造によれば、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１（図４のハッチ部分）が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２の径方向端面２７（接合面）は、水膨張ゴム２３の本体部分２５ａによって内部側Ｂへ斜めに押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００３８】
また、図５は、水膨張ゴム２３及びその周囲の形状の変形例を示す説明図である。
図４の実施形態では、フランジ部２２の接合面（径方向端面２７）をテーパ形状としたが、図５では、外部側Ａ１と内部側Ｂとで直径が異なる径違い段付き面としている。つまり、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａと、フランジ部２２とは、径方向に突き合わせ状となって接合されており、当該本体部分２５ａとの接合面となるフランジ部２２の径方向端面１２７は、外部側Ａ１が内部側Ｂよりも直径が大きい段付き面である。この段付き面は、水膨張ゴム２３の第２接合部２５が径方向端面１２７を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる面となる。この段付き面により、水膨張ゴム２３の一部２９を、フランジ部２２の径方向端面１２７（接合面）よりも外部側Ａ１に位置させることができる。
【００３９】
この接合構造においても、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２側の径方向端面１２７（接合面）は、水膨張ゴム２３の本体部分２５ａによって内部側Ｂへ押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００４０】
図６は、図２に示した密封装置１０（実施例）の摺動抵抗についての実験結果を示したグラフである。図２中の従来例は、前記特許文献１に記載のものである。このグラフは実施例及び従来例の密封装置における摺動抵抗（回転抵抗）をトルクとして測定したものである。図６に示しているように、実施例によれば、従来例の１／４程度のトルクとなり、摺動抵抗（回転抵抗）が小さくなっている。
【００４１】
図７は、密封装置１０の他の実施形態を示す縦断面図である。図２に示した実施形態と比較して異なる点は、中間部材（水膨張ゴム）２３の形状であり、その他については同じである。
図７の水膨張ゴム２３は、径方向に沿って直線的な形状であり、フラットな水膨張ゴム２３を、フランジ部２２（及び屈曲部２１ｂ）の軸方向の板厚内に収めた形態である。特に本実施形態では、水膨張ゴム２３の厚さ（軸方向寸法）は、フランジ部２２（及び屈曲部２１ｂ）の厚さと同じである。このため、外部側Ａ１及び内部側Ｂそれぞれにおいて、水膨張ゴム２３の側面と、フランジ部２２の側面（及び屈曲部２１ｂの側面）とは、凹部を有していない連続した滑らかな形状となる。
【００４２】
図８は、密封装置１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。図２に示した実施形態と比較して特に異なる点は、シール部材３２の形状及びスリンガ１１の形状である。
図８のシール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有している。さらに、シール部材３２は、図２の実施形態と同様に、本体部３２ａの径方向途中部から外部側Ａ１へ斜めに延伸している第１のサイドリップ３５を有している。そして、図８のシール部材３２は、第１のサイドリップ３５よりも径方向内側に位置し、外部側Ａ１へ斜めに延伸している第２のサイドリップ３６を有している。
【００４３】
そして、シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、第２のサイドリップ３６の先端３６ａは、円筒部２１（屈曲部２１ｂ）の側面に摺接し、第２のサイドリップ３６の中間角部３６ｂは、筒本体部２１ａの外周面２１ｃとの間に隙間をあけて対向している。これにより内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。
また、第１のサイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、水膨張ゴム２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。
この実施形態では、径方向について、第１のサイドリップ３５の先端３５ａと第２サイドリップ３６の先端３６ａとの間に、水膨張ゴム２３が位置する構成となる。
【００４４】
図９は、密封装置１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。図２に示した実施形態と比較して特に異なる点は、シール部材３２の形状及びスリンガ１１の形状である。
図９のシール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有している。さらに、シール部材３２は、本体部３２ａの径方向内側部から外部側Ａ１へ斜めに延伸している第１のサイドリップ３５と、本体部３２ａの径方向内側部から内部側Ｂへ斜めに延伸している第２のサイドリップ３６とを有している。
【００４５】
スリンガ１１は、円筒部２１と、水膨張ゴム（中間部材）２３と、フランジ部２２とを有している。円筒部２１は、直線円筒形状である筒本体部２１ａと、この筒本体部２１ａの外部側Ａ１の端部から径方向外向きに屈曲している第１の屈曲部２１ｂと、この筒本体部２１ａの内部側Ｂの端部から径方向外向きに屈曲している第２の屈曲部２１ｄとを有している。
【００４６】
そして、シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、第２のサイドリップ３６の先端３６ａは、第２の屈曲部２１ｄの側面に摺接しており、内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。
また、第１のサイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、水膨張ゴム２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。
この実施形態では、第１のサイドリップ３５と第２サイドリップ３６とが、軸方向両側に斜めに向けて突出した形態となる。
なお、この実施形態では、シール本体１２をスリンガ１１に組み込んだ後で、スリンガ１１の内部側Ｂを径方向外側に折り曲げて（かしめて）第２の屈曲部２１ｄを形成する。
【００４７】
前記図７、図８及び図９それぞれに示した密封装置１０においても、水膨張ゴム２３は、外部側Ａ１から水に濡れるとフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる部材である。つまり、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２の径方向端面２７（接合面）は、水膨張ゴム２３によって内部側Ｂへ斜めに押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００４８】
以上の前記各実施形態に係る密封装置１０によれば、外部側Ａ１から浸入しようとする泥水によって水膨張ゴム２３が濡れると、この水膨張ゴム２３は、フランジ部２２をサイドリップ３５側へ傾かせるので、サイドリップ３５の先端３５ａはフランジ部２２に対して所定の締め代で摺接し、泥水の浸入を防止することができる。
そして、水の浸入がない場合、つまり、水膨張ゴム２３が濡れていない状態では、フランジ部２２はサイドリップ３５側へ傾かず、サイドリップ３５の先端３５ａとフランジ部２２との間の摺動抵抗を低い状態とする（又はゼロとする）ことができる。
【００４９】
さらに、水膨張ゴム２３が水分を含むと、水膨張ゴム２３自体の硬さが低下するため、サイドリップ３５の先端３５ａがフランジ部２２に摺接しても、このフランジ部２２を弾性的に支持している水膨張ゴム２３がクッションの作用を奏し、フランジ部２２とサイドリップ３５との締め代を均一に保つことができ、また、その締め代が生じている状態でも、摺動抵抗の増加はほとんど発生しない。
【００５０】
以上の密封装置１０を備えた車輪用転がり軸受装置１（図１参照）によれば、内部側Ｂへと泥水が浸入しようとすると、フランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させることで、泥水に対する密封性能を確保することができ、また、水の浸入がない場合には、サイドリップ３５とフランジ部２２との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことで、固定輪３（外側部材）に対する回転軸２（内側部材）の回転抵抗の低減に貢献することができる。
さらに、密封装置１０のサイドリップ３５における摺動抵抗が低減される（又はゼロとなる）ことから、サイドリップ３５の摩耗が抑えられ長寿命化が可能となる。
【００５１】
本発明の密封装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよく、図１に示した実施形態では、径方向内側の部材（回転軸２）が回転し、径方向外側の部材（固定輪３）が固定状態（静止状態）である場合を説明したが、外側部材が回転してもよい。そして、スリンガ１１とシール本体１２との取り付け対象を、前記実施形態と反対としてもよい。つまり、スリンガ１１を外側部材に取り付け、シール本体１２を内側部材に取り付けてもよい。
また、前記実施形態では中間部材２３を、水膨張ゴムとして説明したが、ゴム以外であってもよく、水を含むと膨張する樹脂であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２：回転軸（内側部材）、 ３：固定輪（外側部材）、 ９：密封装置、 １０：密封装置、 １１：スリンガ、 １２：シール本体、 ２１：円筒部、 ２２：フランジ部、 ２２ａ：側面、 ２３：水膨張ゴム（中間部材）、 ２７：径方向端面（テーパ面）、 ３３：主リップ（ラジアルリップ）、 ３５：サイドリップ、 １２７：径方向端面（段付き面）、 Ａ１：外部側、 Ａ２：外部側、 Ｂ：内部側、 Ｓ：環状空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転可能でかつ同心状に配置された内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着される密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車などの車両に搭載され車輪を回転可能に支持する車輪用転がり軸受装置は、同心状に配置された径方向内側の回転軸（内側部材）と径方向外側の固定輪（外側部材）とを備えており、これら回転軸と固定輪との間に介在する転動体（玉）により、固定輪に対して回転軸が回転可能となる。
そして、回転軸と固定輪との間に形成される環状空間の軸方向両端部に、密封装置が装着されており、この密封装置は、環状空間の軸方向外側から、転動体が設けられている内側へ、泥水が浸入するのを防止している。
【０００３】
このような密封装置は、例えば特許文献１に開示されているように、回転軸に取り付けられるスリンガと、固定輪に取り付けられるシール本体とを備えている。スリンガは、回転軸に嵌合される円筒部と、この円筒部から径方向外側に延びている円環板状のフランジ部とを有しており、断面Ｌ字形である。シール本体は、前記円筒部の外周面に摺接可能なラジアルリップと、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップとを有している。
【０００４】
この密封装置において、軸方向外側からの泥水の浸入を防止するためには、シール本体のリップをスリンガに所定の締め代で接触させる必要があるが、この締め代が過大となると、当該リップによるスリンガへの押圧力が大きくなる。この場合、密封装置における摺動抵抗が高くなり、固定輪と回転軸との間で生じる回転抵抗（回転トルク）が大きくなってしまう。
そこで、密封装置における摺動抵抗を低減するために、特許文献２に記載の密封装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６１８５８号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００９−１２７６５８号公報（図３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の密封装置では、シール本体として、径方向外側の第１のアキシャルリップ、径方向内側の第２のアキシャルリップ、及び、ラジアルリップを有している。そして、第２のアキシャルリップとラジアルリップとを一体的な構造としており、ラジアルリップがスリンガに対して非接触の状態となるようにしている。
【０００７】
この特許文献２に記載の密封装置によれば、特許文献１に記載の密封装置よりも摺動抵抗が低くなり、固定輪と回転軸との間で生じる回転抵抗を低減することが可能となる。
しかし、近年、車両における燃費の向上を目的として、車輪用転がり軸受装置における回転抵抗のさらなる低減が要求されており、この車輪用転がり軸受装置に装着される密封装置においても、シール本体とスリンガとの間における摺動抵抗を低減することが必要とされている。
【０００８】
なお、密封装置における摺動抵抗を低減するためにはシール本体のリップとスリンガとの間の締め代を小さくすればよいが（又は隙間をあければよいが）、この場合、密封性能の低下へと繋がる。すなわち、密封装置では、摺動抵抗の低減と密封性能の向上とは相反する関係にある。
【０００９】
そこで、本発明では、水に対する密封性能を確保しつつ、シール本体とスリンガとの間における摺動抵抗を低減することが可能となる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】
【００１０】
本発明は、相対回転可能でかつ同心状に配置される内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着され、当該環状空間の軸方向外側からの水の浸入を防止する密封装置であって、前記内側部材及び前記外側部材のうちの一方の部材に取り付けられる円筒部と、この円筒部から中間部材を介して径方向に延びている円環板状のフランジ部とを有するスリンガと、前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方の部材に取り付けられ、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップを有するシール本体とを備え、前記中間部材は、軸方向外側から水に濡れると前記フランジ部を前記サイドリップ側へ変位させる部材であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、軸方向外側から浸入しようとする水によって中間部材が濡れると、中間部材は、フランジ部をサイドリップ側へ変位させるので、このフランジ部に対してサイドリップは所定の締め代で摺接し、水の浸入を防止することができる。そして、水の浸入がない場合、つまり、中間部材が濡れていない状態では、中間部材はフランジ部をサイドリップ側へ変位させず、サイドリップとフランジ部との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことができる。以上より、浸入しようとする水に対する密封性能を確保しつつ、シール本体のサイドリップとスリンガのフランジ部との間における摺動抵抗を低減することが可能となる。
【００１２】
また、前記中間部材は、水膨張ゴムであるのが好ましい。この場合、スリンガの軸方向外側まで水が到来し、水膨張ゴムがその水分を含むと、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が内側の部分に比べて大きく膨張し、フランジ部を軸方向内側、すなわち、サイドリップ側へ倒すことができる。
【００１３】
また、前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となるテーパ面であるのが好ましい。
この場合、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が水に濡れると、当該軸方向外側の部分が内側の部分に比べて大きく膨張することとなり、この偏った膨張により、フランジ部側の接合面は、水膨張ゴムによって軸方向内側へ押され、当該フランジ部をサイドリップ側へ確実に変位させることが可能となる。
【００１４】
また、前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる段付き面であるのが好ましい。
この場合も、水膨張ゴムのうちの軸方向外側の部分が水に濡れると、当該軸方向外側の部分が内側に比べて大きく膨張することとなり、この偏った膨張により、フランジ部側の接合面は、水膨張ゴムによって軸方向内側へ押され、当該フランジ部はサイドリップ側へ確実に変位することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密封装置によれば、水が浸入しようとすると、フランジ部をサイドリップ側へ変位させることで、水に対する密封性能を確保しつつ、水の浸入がない場合には、サイドリップとフランジ部との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の密封装置が装着されている回転機器の実施の一形態を示す縦断面図である。
【図２】密封装置（第１実施形態）の断面図である。
【図３】密封装置（第１実施形態）の断面図であり、水膨張ゴムが変形した状態を示している。
【図４】第１実施形態の密封装置における水膨張ゴム及びその周囲の形状を説明する説明図である。
【図５】水膨張ゴム及びその周囲の形状の変形例（第２実施形態）を示す説明図である。
【図６】密封装置の摺動抵抗についての実験結果を示したグラフである。
【図７】密封装置の他の実施形態（第３実施形態）を示す断面図である。
【図８】密封装置のさらに他の実施形態（第４実施形態）を示す断面図である。
【図９】密封装置のさらに他の実施形態（第５実施形態）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の密封装置が装着されている回転機器の実施の一形態を示す縦断面図である。本実施形態の回転機器は、車両に搭載され車輪を回転可能に支持する車輪用転がり軸受装置１であり、この転がり軸受装置１は、同心状に配置された径方向内側の回転軸（内側部材）２と径方向外側の固定輪（外側部材）３とを備えている。
【００１８】
固定輪３は円筒形状の部材であり、車体側の懸架装置４０に固定される部材である。回転軸２は、軸本体部５と、この軸本体部５の端部に外嵌している環状の内輪部材６とからなる。これら固定輪３と回転軸２との間に転動体（玉）４が介在しており、固定輪３と回転軸２とは同心状に配置され、固定輪３に対して回転軸２は回転可能となる。
【００１９】
そして、本発明の密封装置は、固定輪３と回転軸２との間に形成されている環状空間Ｓの軸方向両端部に装着されており、各密封装置は、この環状空間Ｓの軸方向外側から、転動体４が設けられている軸方向内側（軸受部）へ、水（泥水）が浸入するのを防止する。なお、以下の実施形態において、密封装置を基準として、環状空間Ｓの軸方向外側を外部側Ａ１（Ａ２）と呼び、軸方向内側を内部側Ｂと呼ぶ。
【００２０】
具体的に説明すると、車両内側（右側）に設けられている密封装置１０は、外部側Ａ１から内部側Ｂへ泥水が浸入するのを防止する。そして、車両外側（左側）に設けられている密封装置９は、外部側Ａ２から内部側Ｂへ泥水が浸入するのを防止する。
なお、車両内側に設けられている密封装置１０と、車両外側に設けられている密封装置９とは（左右で反対向きとなっているが）同じ構成であり、以下において、車両内側に設けられている密封装置１０を説明する。
【００２１】
図２は、密封装置１０の断面図である。この密封装置１０は、泥水が外部側Ａ１から内部側Ｂへ侵入するのを防止する機能を有していると共に、内部側Ｂに設けられている（転動体４用の）潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止する機能も有している。
【００２２】
密封装置１０は、内輪部材６の外周面６ａに取り付けられ回転軸２と一体回転するスリンガ１１と、固定輪３の内周面３ａに固定されているシール本体１２とを備えている。
スリンガ１１は、全体が環状の部材であり、内輪部材６の外周面６ａに嵌合されている円筒部２１と、中間部材２３と、フランジ部２２とを有している。スリンガ１１及びシール本体１２それぞれは、周方向同じ断面形状を有している。
【００２３】
円筒部２１は、直線円筒形状である筒本体部２１ａと、この筒本体部２１ａの外部側Ａ１の端部から径方向外向きに屈曲している屈曲部２１ｂとを有している。フランジ部２２は、円環板形状であり、屈曲部２１ｂの径方向外側の端部から、中間部材２３を介して、さらに径方向外側へ延びて設けられている。これにより、スリンガ１１は断面略Ｌ字形となる。スリンガ１１は、円筒部２１とフランジ部２２とが一つの金属部材から一体的に構成されているのではなく、径方向内側と外側とに分断されており、中間部材２３が円筒部２１とフランジ部２２とを連結している構成である。
【００２４】
円筒部２１とフランジ部２２とは、例えば金属製からなるが、中間部材２３は、後に説明するが弾性部材からなる。本実施形態では、中間部材２３は水膨張ゴム２３からなり、水膨張ゴム２３と円筒部２１との接合、及び、水膨張ゴム２３とフランジ部２２との接合は、例えば加硫による接着、焼き付け等による。
【００２５】
シール本体１２は、全体が環状の部材であり、断面略Ｌ字形の環状の芯金３１と、この芯金３１に固定されているシール部材３２とを有している。芯金３１は、金属製の環状部材であり、固定輪３の内周面３ａに嵌合している円筒形状の筒部３１ａと、この筒部３１ａの内部側Ｂの端部から径方向内向きに屈曲している環状板部３１ｂとを有している。
【００２６】
シール部材３２は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ））等の弾性部材からなり、加硫による接着、焼き付け等により芯金３１に固定されている。
シール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有しており、さらに、この本体部３２ａの内周側から内輪部材６側でかつ外部側Ａ１へ延伸している主ラジアルリップ（以下、主リップという）３３と、本体部３２ａの内周側から内輪部材６側でかつ内部側Ｂへ延伸している副ラジアルリップ（以下、副リップという）３４と、本体部３２ａの径方向途中部から外部側Ａ１へ斜めに延伸しているサイドリップ３５とを有している。
【００２７】
シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、主リップ３３の先端は筒本体部２１ａの外周面２１ｃに摺接し、副リップ３４の先端は筒本体部２１ａの外周面２１ｃとの間に隙間をあけて対向しており、これらにより内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。主リップ３３の基部は先端部よりも薄くなっており、径方向の変位を容易としている。これにより、主リップ３３と筒本体部２１ａとの間に生じる摺動抵抗が小さくなるようにしている。
【００２８】
また、サイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、後に説明する中間部材２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。そして、このサイドリップ３５の先端３５ａとフランジ部２２の側面２２ａとの間において、外部側Ａ１から泥水が内部側Ｂへ侵入するのを防止する。なお、主リップ３３は、外部側Ａ１から泥水が内部側Ｂへ侵入するのを防止する機能も有している。
【００２９】
スリンガ１１の中間部材２３は、外部側Ａ１から水に濡れると、その径方向外側にあるフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる（倒れさせる）部材であり、本実施形態の中間部材２３は、水膨張ゴムである。
本実施形態では、図２に示しているように、工場組み立て時、及び、この水膨張ゴム２３が泥水で濡れていない状態（乾燥状態）では、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間には隙間ｇが形成されている。これによりフランジ部２２とサイドリップ３５との摺動抵抗をゼロとすることが可能となる。
しかし、この水膨張ゴム２３が泥水で濡れると、図３に示しているように、水膨張ゴム２３が変形することにより、フランジ部２２は内部側Ｂへ倒れ、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの前記隙間ｇ（図２参照）は消失し、所定の締め代が生じる。
【００３０】
なお、工場組み立て時、及び、この水膨張ゴム２３が水に濡れていない状態において、本実施形態では、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間に隙間ｇが形成されている場合を説明したが、この隙間ｇはゼロであってもよい。または、フランジ部２２の側面２２ａとサイドリップ３５の先端３５ａとの間に（例えば０．５ミリ未満の）僅かな締め代を有していてもよく、この程度の締め代があってもフランジ部２２とサイドリップ３５との摺動抵抗は微小であり、転がり軸受装置１（図１参照）における回転抵抗の増加にほとんど影響を与えない。
【００３１】
上記のとおり水膨張ゴム２３が水（泥水）に濡れると、フランジ部２２を内部側Ｂへ変位させる（倒れさせる）のは、以下の理由による。すなわち、スリンガ１１の外部側Ａ１まで泥水が到来し、水膨張ゴム２３がその泥水の水分を含むと、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分が内部側Ｂの部分に比べて大きく膨張するため（伸張するため）、これにより、フランジ部２２を内部側Ｂ、すなわち、サイドリップ３５側へ倒すことができる。
【００３２】
水膨張ゴム２３は、ニトリルゴムなどのゴム材を主成分とし、吸水ポリマーを添加したものであることから、水分を含むことにより、当該水分を含んだ部分が膨張する。なお、本実施形態の車輪用転がり軸受装置１において、浸入しようとする程度の少量の水（泥水）は、水膨張ゴム２３において十分に吸収され、水膨張ゴム２３を通過して内部側Ｂへしみ出ることはない。また、水膨張ゴム２３は、乾燥すると元の形状に復帰することができる。
【００３３】
水膨張ゴム２３全体における吸水ポリマーの添加率（重量比）は、５０〜７０重量％とするのが好ましい。添加率が５０重量％未満であると吸水反応が鈍く、フランジ部２２を傾ける機能が弱くなるおそれがあり、７０重量％を超えるとゴム材の成分が少なくなって、加硫接着不足などの製造上の問題が発生するおそれがある。
【００３４】
この水膨張ゴム２３及びその周囲の形状について、図４により説明する。
水膨張ゴム２３は、円筒部２１の屈曲部２１ｂの径方向端部と接合されている第１接合部２４と、フランジ部２２の径方向端部と接合されている第２接合部２５と、第１接合部と第２接合部２５とを連結している連結部２６とを有している。
第１接合部２４は、屈曲部２１ｂの径方向端面２８と密着接合されている本体部分２４ａと、この本体部分２４ａから外部側Ａ１へはみ出し、屈曲部２１ｂの一部を外部側Ａ１から覆うはみ出し部２４ｂを有している。
第２接合部２５はフランジ部２２の径方向端面２７と密着接合されている本体部分２５ａと、この本体部分２５ａから外部側Ａ１へはみ出し、フランジ部２２の一部を外部側Ａ１から覆うはみ出し部２５ｂを有している。
【００３５】
水膨張ゴム２３の連結部２６は、屈曲部２１ｂの径方向端面２８及びフランジ部２２の径方向端面２７の厚さ（軸方向寸法）よりも薄く形成されている。そして、第１接合部２４、第２接合部２５及び連結部２６により、水膨張ゴム２３は、外部側Ａ１に向かって開口している凹部を有する凹形状である。なお、本実施形態では、屈曲部２１ｂの径方向端面２８と、フランジ部２２の径方向端面２７との軸方向寸法は同じである。そして、連結部２６の厚さ（軸方向寸法）を変更することにより、水膨張ゴム２３の膨張時におけるフランジ部２２の倒れ量（変位量）を調整することができる。
【００３６】
また、水膨張ゴム２３の第１接合部２４の本体部分２４ａと、円筒部２１の屈曲部２１ｂとは、径方向に突き合わせ状となって接合されており、当該本体部分２４ａとの接合面となっている円筒部２１の径方向端面２８は、軸方向に直線的な円筒形状である。
これに対して、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａと、フランジ部２２とは、径方向に突き合わせ状となって接合されているが、当該本体部分２５ａとの突き合わせ接合面となっているフランジ部２２の径方向端面２７は、外部側Ａ１が内部側Ｂよりも直径が大きいテーパ面である。このテーパ面は、水膨張ゴム２３の第２接合部２５が径方向端面２７を軸方向外側から内側へ斜めに押すことが可能となる面となる。このテーパ面により、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａを、径方向端面２７（接合面）よりも外部側Ａ１に位置させることができる。
【００３７】
この接合構造によれば、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１（図４のハッチ部分）が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２の径方向端面２７（接合面）は、水膨張ゴム２３の本体部分２５ａによって内部側Ｂへ斜めに押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００３８】
また、図５は、水膨張ゴム２３及びその周囲の形状の変形例を示す説明図である。
図４の実施形態では、フランジ部２２の接合面（径方向端面２７）をテーパ形状としたが、図５では、外部側Ａ１と内部側Ｂとで直径が異なる径違い段付き面としている。つまり、水膨張ゴム２３の第２接合部２５の本体部分２５ａと、フランジ部２２とは、径方向に突き合わせ状となって接合されており、当該本体部分２５ａとの接合面となるフランジ部２２の径方向端面１２７は、外部側Ａ１が内部側Ｂよりも直径が大きい段付き面である。この段付き面は、水膨張ゴム２３の第２接合部２５が径方向端面１２７を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる面となる。この段付き面により、水膨張ゴム２３の一部２９を、フランジ部２２の径方向端面１２７（接合面）よりも外部側Ａ１に位置させることができる。
【００３９】
この接合構造においても、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２側の径方向端面１２７（接合面）は、水膨張ゴム２３の本体部分２５ａによって内部側Ｂへ押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００４０】
図６は、図２に示した密封装置１０（実施例）の摺動抵抗についての実験結果を示したグラフである。図２中の従来例は、前記特許文献１に記載のものである。このグラフは実施例及び従来例の密封装置における摺動抵抗（回転抵抗）をトルクとして測定したものである。図６に示しているように、実施例によれば、従来例の１／４程度のトルクとなり、摺動抵抗（回転抵抗）が小さくなっている。
【００４１】
図７は、密封装置１０の他の実施形態を示す縦断面図である。図２に示した実施形態と比較して異なる点は、中間部材（水膨張ゴム）２３の形状であり、その他については同じである。
図７の水膨張ゴム２３は、径方向に沿って直線的な形状であり、フラットな水膨張ゴム２３を、フランジ部２２（及び屈曲部２１ｂ）の軸方向の板厚内に収めた形態である。特に本実施形態では、水膨張ゴム２３の厚さ（軸方向寸法）は、フランジ部２２（及び屈曲部２１ｂ）の厚さと同じである。このため、外部側Ａ１及び内部側Ｂそれぞれにおいて、水膨張ゴム２３の側面と、フランジ部２２の側面（及び屈曲部２１ｂの側面）とは、凹部を有していない連続した滑らかな形状となる。
【００４２】
図８は、密封装置１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。図２に示した実施形態と比較して特に異なる点は、シール部材３２の形状及びスリンガ１１の形状である。
図８のシール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有している。さらに、シール部材３２は、図２の実施形態と同様に、本体部３２ａの径方向途中部から外部側Ａ１へ斜めに延伸している第１のサイドリップ３５を有している。そして、図８のシール部材３２は、第１のサイドリップ３５よりも径方向内側に位置し、外部側Ａ１へ斜めに延伸している第２のサイドリップ３６を有している。
【００４３】
そして、シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、第２のサイドリップ３６の先端３６ａは、円筒部２１（屈曲部２１ｂ）の側面に摺接し、第２のサイドリップ３６の中間角部３６ｂは、筒本体部２１ａの外周面２１ｃとの間に隙間をあけて対向している。これにより内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。
また、第１のサイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、水膨張ゴム２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。
この実施形態では、径方向について、第１のサイドリップ３５の先端３５ａと第２サイドリップ３６の先端３６ａとの間に、水膨張ゴム２３が位置する構成となる。
【００４４】
図９は、密封装置１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。図２に示した実施形態と比較して特に異なる点は、シール部材３２の形状及びスリンガ１１の形状である。
図９のシール部材３２は、芯金３１の筒部３１ａの内周側及び環状板部３１ｂの外部側Ａ１及び径方向内側を覆う本体部３２ａを有している。さらに、シール部材３２は、本体部３２ａの径方向内側部から外部側Ａ１へ斜めに延伸している第１のサイドリップ３５と、本体部３２ａの径方向内側部から内部側Ｂへ斜めに延伸している第２のサイドリップ３６とを有している。
【００４５】
スリンガ１１は、円筒部２１と、水膨張ゴム（中間部材）２３と、フランジ部２２とを有している。円筒部２１は、直線円筒形状である筒本体部２１ａと、この筒本体部２１ａの外部側Ａ１の端部から径方向外向きに屈曲している第１の屈曲部２１ｂと、この筒本体部２１ａの内部側Ｂの端部から径方向外向きに屈曲している第２の屈曲部２１ｄとを有している。
【００４６】
そして、シール本体１２及びスリンガ１１を環状空間Ｓに組み付けた状態で、第２のサイドリップ３６の先端３６ａは、第２の屈曲部２１ｄの側面に摺接しており、内部側Ｂの潤滑剤が外部側Ａ１へ漏れるのを防止している。
また、第１のサイドリップ３５の先端３５ａは、フランジ部２２の内部側Ｂの側面２２ａと対向しており、水膨張ゴム２３の機能により、当該側面２２ａと摺接可能である。
この実施形態では、第１のサイドリップ３５と第２サイドリップ３６とが、軸方向両側に斜めに向けて突出した形態となる。
なお、この実施形態では、シール本体１２をスリンガ１１に組み込んだ後で、スリンガ１１の内部側Ｂを径方向外側に折り曲げて（かしめて）第２の屈曲部２１ｄを形成する。
【００４７】
前記図７、図８及び図９それぞれに示した密封装置１０においても、水膨張ゴム２３は、外部側Ａ１から水に濡れるとフランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させる部材である。つまり、水膨張ゴム２３のうちの外部側Ａ１の部分Ｐ１が水に濡れると、当該部分Ｐ１が他方側の部分Ｐ２に比べて大きく膨張する（伸張する）こととなり、この偏った膨張により、フランジ部２２の径方向端面２７（接合面）は、水膨張ゴム２３によって内部側Ｂへ斜めに押され、当該フランジ部２２をサイドリップ３５側へ確実に傾かせることが可能となる。
【００４８】
以上の前記各実施形態に係る密封装置１０によれば、外部側Ａ１から浸入しようとする泥水によって水膨張ゴム２３が濡れると、この水膨張ゴム２３は、フランジ部２２をサイドリップ３５側へ傾かせるので、サイドリップ３５の先端３５ａはフランジ部２２に対して所定の締め代で摺接し、泥水の浸入を防止することができる。
そして、水の浸入がない場合、つまり、水膨張ゴム２３が濡れていない状態では、フランジ部２２はサイドリップ３５側へ傾かず、サイドリップ３５の先端３５ａとフランジ部２２との間の摺動抵抗を低い状態とする（又はゼロとする）ことができる。
【００４９】
さらに、水膨張ゴム２３が水分を含むと、水膨張ゴム２３自体の硬さが低下するため、サイドリップ３５の先端３５ａがフランジ部２２に摺接しても、このフランジ部２２を弾性的に支持している水膨張ゴム２３がクッションの作用を奏し、フランジ部２２とサイドリップ３５との締め代を均一に保つことができ、また、その締め代が生じている状態でも、摺動抵抗の増加はほとんど発生しない。
【００５０】
以上の密封装置１０を備えた車輪用転がり軸受装置１（図１参照）によれば、内部側Ｂへと泥水が浸入しようとすると、フランジ部２２をサイドリップ３５側へ変位させることで、泥水に対する密封性能を確保することができ、また、水の浸入がない場合には、サイドリップ３５とフランジ部２２との間の摺動抵抗を低減する（又はゼロとする）ことで、固定輪３（外側部材）に対する回転軸２（内側部材）の回転抵抗の低減に貢献することができる。
さらに、密封装置１０のサイドリップ３５における摺動抵抗が低減される（又はゼロとなる）ことから、サイドリップ３５の摩耗が抑えられ長寿命化が可能となる。
【００５１】
本発明の密封装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよく、図１に示した実施形態では、径方向内側の部材（回転軸２）が回転し、径方向外側の部材（固定輪３）が固定状態（静止状態）である場合を説明したが、外側部材が回転してもよい。そして、スリンガ１１とシール本体１２との取り付け対象を、前記実施形態と反対としてもよい。つまり、スリンガ１１を外側部材に取り付け、シール本体１２を内側部材に取り付けてもよい。
また、前記実施形態では中間部材２３を、水膨張ゴムとして説明したが、ゴム以外であってもよく、水を含むと膨張する樹脂であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２：回転軸（内側部材）、 ３：固定輪（外側部材）、 ９：密封装置、 １０：密封装置、 １１：スリンガ、 １２：シール本体、 ２１：円筒部、 ２２：フランジ部、 ２２ａ：側面、 ２３：水膨張ゴム（中間部材）、 ２７：径方向端面（テーパ面）、 ３３：主リップ（ラジアルリップ）、 ３５：サイドリップ、 １２７：径方向端面（段付き面）、 Ａ１：外部側、 Ａ２：外部側、 Ｂ：内部側、 Ｓ：環状空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能でかつ同心状に配置される内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着され、当該環状空間の軸方向外側からの水の浸入を防止する密封装置であって、
前記内側部材及び前記外側部材のうちの一方の部材に取り付けられる円筒部と、この円筒部から中間部材を介して径方向に延びている円環板状のフランジ部と、を有するスリンガと、
前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方の部材に取り付けられ、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップを有するシール本体と、
を備え、
前記中間部材は、軸方向外側から水に濡れると前記フランジ部を前記サイドリップ側へ変位させる部材であることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記中間部材は、水膨張ゴムである請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となるテーパ面である請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる段付き面である請求項２に記載の密封装置。
【請求項１】
相対回転可能でかつ同心状に配置される内側部材と外側部材との間に形成される環状空間に装着され、当該環状空間の軸方向外側からの水の浸入を防止する密封装置であって、
前記内側部材及び前記外側部材のうちの一方の部材に取り付けられる円筒部と、この円筒部から中間部材を介して径方向に延びている円環板状のフランジ部と、を有するスリンガと、
前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方の部材に取り付けられ、前記フランジ部の側面に摺接可能なサイドリップを有するシール本体と、
を備え、
前記中間部材は、軸方向外側から水に濡れると前記フランジ部を前記サイドリップ側へ変位させる部材であることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記中間部材は、水膨張ゴムである請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となるテーパ面である請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記水膨張ゴムと前記フランジ部とは、径方向に突き合わせ状となって接合され、前記フランジ部の接合面は、前記水膨張ゴムが当該接合面を軸方向外側から内側へ押すことが可能となる段付き面である請求項２に記載の密封装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５１６３７（Ｐ２０１２−２５１６３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３６７（Ｐ２０１１−１２６３６７）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００１６７１９６）光洋シーリングテクノ株式会社 (57)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００１６７１９６）光洋シーリングテクノ株式会社 (57)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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