JP2005264999A

JP2005264999A - 密封装置

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Publication number: JP2005264999A
Application number: JP2004075683A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Watanabe; 竜彦渡辺
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】先端部１２２ａ側ほど大径となるように開いたサイドリップ１２２を有する密封装置１Ａにおいて、軸方向の寸法公差や組み込み公差によるサイドリップ１２２のベタ当たりや、先端部１２２ａの反転を防止する。
【解決手段】先端部１２２ａ側ほど大径となるように開いたサイドリップ１２２が軸心に対して所定角度をなす相手面１３２ａに密接される密封装置１Ａにおいて、サイドリップ１２２が、その開き角度αが先端部１２２ａ側で小さくなるように湾曲している。このため、相手面１３２ａに対するサイドリップ１２２の締め代がある程度大きくなっても、サイドリップ１２２は、開き角度αが先端部１２２ａ側ほど大きくなるような湾曲形状へは変形しにくくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部の密封手段等として用いられ、先端側ほど大径となるように開いたサイドリップにより密封を行う密封装置に関するものである。

自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部の密封手段として、従来から、例えば下記の特許文献１に記載されたような密封装置が知られている。
特開平１０−２５２７６２

図８は、特許文献１に記載されたものと同種の従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図、図９は同じく装着状態の半断面図である。まず図９において、参照符号１１０は軸受の外輪、１２０は内輪で、密封装置１００は、外輪１１０と内輪１２０の間に組み込まれて、軸受外部Ｓ２から軸受内部Ｓ１への泥水等の侵入を防止するものである。

詳しくは、密封装置１００は、外輪１１０の内周面に圧入嵌着される金属製の取付環１０１と、この取付環１０１にゴム状弾性材料で一体成形されたシールリング１０２と、クランクシャフト１２０の外周面に装着されるスリンガ１０３とを備える。シールリング１０２は、サイドリップ１０２ａと、その内周側のラジアルリップ１０２ｂを有し、サイドリップ１０２ａがスリンガ１０３の摺動鍔部１０３ａの内側面と摺動可能に密接され、ラジアルリップ１０２ｂがスリンガ１０３の内周筒部１０３ｂの円筒状外周面と摺動可能に密接される。

この密封装置１００において、スリンガ１０３の摺動鍔部１０３ａの内側面に対するサイドリップ１０２ａの密接荷重、言い換えれば締め代は、フランジ部１０３ａとサイドリップ１０２ａの軸方向の位置関係で決まり、したがって、前記締め代は、成形時におけるサイドリップ１０２ａの軸方向高さｈの寸法公差と、軸受の外輪１１０及び内輪１２０への組み込み時に生じる軸方向の組み込み公差によって変化することになる。

サイドリップ１０２ａは、先端側ほど大径となるように円錐面状に開いた形状であって、未装着状態では、図８に示されるように、軸心を通る平面で切断した断面形状が直線状をなすように形成されている。このため、図９に示される装着状態では、サイドリップ１０２ａが更に開かれるような変形を受けることによって、湾曲した断面形状となる。したがって、上述の寸法公差や組み込み公差によって、スリンガ１０３の摺動鍔部１０３ａの内側面に対するサイドリップ１０２ａの締め代が大きくなると、湾曲が更に大きくなって、摺動鍔部１０３ａとの接触面積が増大し（ベタ当たり）、早期摩耗を来したり、サイドリップ１０２ａの先端が、過大な湾曲により反転して前記摺動鍔部１０３ａの内側面から浮き上がり、シール性の低下を来すことが懸念される。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、先端部側ほど大径となるように開いたサイドリップを有する密封装置において、軸方向の寸法公差や組み込み公差によるサイドリップのベタ当たりや、先端部の反転を生じることのない密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、先端部側ほど大径となるように開いたサイドリップが軸心に対して所定角度をなす相手面に密接される密封装置において、前記サイドリップを、その開き角度が先端部側で小さくなるように形成したものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、寸法公差や組み込み公差によって、相手面に対するサイドリップの締め代がある程度大きくなっても、サイドリップは、その開き角度が先端部側ほど小さくなるように形成されているので、開き角度が先端部側ほど大きくなるような湾曲形状へは変形しにくく、その結果、相手面とベタ当たりして早期摩耗を来したり、サイドリップの先端部が相手面から浮き上がってシール性の低下を来すのを、有効に防止することができる。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置が装着される軸受を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

この軸受は、自動車の懸架装置において、車輪を回転自在に支持するものであって、外輪２の内周に、ハブ４及び内輪３を、円周方向に並んだ２列の球体５，６を介して回転自在に支持している。外輪２は非回転であって、その外周に形成したフランジ２１を介して、懸架装置における不図示のナックルに固定されている。内輪３は、ハブ４の軸方向一端外周に一体的に嵌着され、外輪２との間で、一方の列の球体５の軌道を形成している。ハブ４は、その軸方向他端寄りに形成された取付フランジ４１において、不図示の車輪に結合され、外輪２との間で、他方の列の球体６の軌道を形成している。更に、ハブ４の内周に形成されたスプライン孔４２には、不図示の等速ジョイントにおける一方の回転軸が、スプライン嵌合される。

２列の球体５，６の軸方向両側は、密封装置１Ａ，１Ｂによって密封されている。この密封装置１Ａ，１Ｂは、軸受外部から球体５，６が保持された軸受内部へ塵埃や泥水等が侵入するのを防止するものである。

図２は、本発明を図１における一方の密封装置１Ａに適用した第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図、図３は、図２の形態による密封装置１Ａの装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

図３に示されるように、この密封装置１Ａは、外輪２の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１にゴム状弾性材料で一体成形されたシールリング１２と、内輪３の外周面に装着されるスリンガ１３とを備える。

取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、すなわち外輪２の内周面に圧入嵌着される外周筒部１１ａと、その軸受内部Ｓ１側の端部から内周側へ延びる内周鍔部１１ｂからなる。

シールリング１２は、取付環１１における外周筒部１１ａの内周面から内周鍔部１１ｂの内側面にかけて一体的に加硫接着された基部ゴム層１２１と、その内周部から延びるサイドリップ１２２、ラジアルリップ１２３及びグリースリップ１２４からなる。

スリンガ１３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなす。すなわち内輪３の外周面に圧入嵌着される内周筒部１３１と、その軸受外部Ｓ２側の端部から外周側へ軸心と直交する平面状に展開した円盤状の摺動鍔部１３２とからなる。

内周筒部１３１の軸受内部Ｓ１側の端部には、内輪３の外周面への圧入を容易にするための内周側の面取り１３１ａと、圧入の際のラジアルリップ１２３のめくれや損傷を防止するための外周側の面取り１３１ｂが形成されている。また、摺動鍔部１３２の外径は、取付環１１における外周筒部１１ａに延在された基部ゴム層１２１の膜状端部１２１ａの内周面よりも小径であり、したがって両者間には環状の隙間Ｇ１が形成される。

シールリング１２におけるサイドリップ１２２は、先端部１２２ａ側ほど大径となるように開いており、図２に示されるように、このサイドリップ１２２は、その開き角度α（軸心に対する開き角度）が先端部１２２ａ側ほど小さくなるように、根元１２２ｂから先端部１２２ａにかけて、全体が椀状に湾曲して形成されている。そしてこのサイドリップ１２２は、スリンガ１３における摺動鍔部１３２との間で適当に軸方向変形を受けることによって更に開いた状態で、先端部１２２ａが、軸心に対して略垂直な平面状をなす前記摺動鍔部１３２の内側面１３２ａに、摺動可能に密接されるものである。なお、摺動鍔部１３２の内側面１３２ａは、請求項１に記載された相手面に相当する。

シールリング１２におけるラジアルリップ１２３は、基部ゴム層１２１におけるサイドリップ１２２の根元１２２ｂよりも内周側の位置から、軸受内部Ｓ１と反対側へ向けて、先端側ほど小径となるような円錐筒状をなすように突出している。図２に示される未装着状態では、ラジアルリップ１２３における先端内周に略Ｖ字形の突出形状に形成されたシールエッジ部１２３ａの内径は、スリンガ１３の内周筒部１３１の外径よりも小径であり、したがって図３に示される装着状態では、この内周筒部１３１の円筒状外周面に、適当な締め代をもって摺動可能に密接される。また、このラジアルリップ１２３の外周には、必要に応じて、前記内周筒部１３１に対する緊迫力を補償するためのエキステンションスプリング１４が嵌着される。

グリースリップ１２４は、ラジアルリップ１２３を潤滑するためのグリース（不図示）を保持するものであって、スリンガ１３の内周筒部１３１の外周面と非接触となっている。

以上の構成を備える密封装置１Ａは、図３に示されるように、取付環１１の外周筒部１１ａにおいて外輪２の内周面に密封的に嵌着され、サイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３が、内輪３と一体的に回転するスリンガ１３の摺動鍔部１３２及び内周筒部１３１に、摺動可能に密接されることによって、軸受外部Ｓ２から軸受内部Ｓ１へ塵埃や泥水等が侵入するのを防止するものである。

スリンガ１３の摺動鍔部１３２は、これと接触する流体や異物に対して遠心力を与えるので、軸受外部Ｓ２側から隙間Ｇ１を通じてサイドリップ１２２の先端部１２２ａとスリンガ１３の摺動鍔部１３２との摺動部へ介入しようとする泥水等は、前記遠心力によって振り切られて外周側へ排除される。また、僅かな泥水等が、サイドリップ１２２とスリンガ１３の摺動鍔部１３２との摺動部を内周側へ通過しても、この泥水等は、更にラジアルリップ１２３とスリンガ１３の内周筒部１３１との摺動部において封止されるので、結局、前記摺動鍔部１３２の振り切り作用によって、この摺動鍔部１３２とサイドリップ１２２との摺動部へ押し戻され、更にその外周から軸受外部Ｓ２側へ排出される。

ここで、スリンガ１３の摺動鍔部１３２の内側面１３２ａに対するサイドリップ１２２の密接荷重、言い換えれば締め代は、摺動鍔部１３２とシールリング１２との軸方向の位置関係で決まり、したがって、前記締め代は、成形時におけるサイドリップ１２２の軸方向高さｈの寸法公差と、軸受の外輪２への取付環１１（シールリング１２）の組み込み時、及び内輪３へのスリンガ１３の組み込み時に生じる軸方向の組み込み公差によって変化することになる。

しかしながら、この形態によれば、上述の寸法公差や組み込み公差によって、スリンガ１３の摺動鍔部１３２の内側面１３２ａに対するシールリング１２のサイドリップ１２２の締め代がある程度大きくなっても、摺動鍔部１３２とのベタ当たりが生じにくい。これは、サイドリップ１２２は、その開き角度αが先端部１２２ａ側ほど小さくなるように、根元１２２ｂから先端部１２２ａにかけての全体が湾曲して形成されているため、その形状から、開き角度αが先端部１２２ａ側ほど大きくなるような湾曲形状へは変形しにくいからである。

したがって、サイドリップ１２２が、摺動鍔部１３２とのベタ当たりによって早期摩耗を来したり、サイドリップ１２２の先端部１２２ａが、摺動鍔部１３２の内側面１３２ａから浮き上がってシール性の低下を来すのを、有効に防止することができる。

次に図４は、本発明を図１における一方の密封装置１Ａに適用した第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図、図５は、図４の形態による密封装置１Ａの装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

この形態による密封装置１Ａも、軸受の外輪２の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１にゴム状弾性材料で一体成形されたシールリング１２と、軸受の内輪３の外周面に装着されるスリンガ１３とを備え、取付環１１及びスリンガ１３は、基本的には先に説明した図２及び図３に示される第一の形態と同様のものである。

第一の形態と異なるところは、シールリング１２におけるサイドリップ１２２が、図４に示される未装着状態では、根元１２２ｂから突出方向中間部１２２ｃにかけては開き角度α_１が略一定の円錐筒状をなし、先端部１２２ａで開き角度α_２が相対的に小さくなっている点にある。シールリング１２における他の部分、すなわち基部ゴム層１２１、ラジアルリップ１２３及びグリースリップ１２４等は、図２及び図３と同様に形成されている。

したがって、この第二の形態においても、成形時におけるサイドリップ１２２の寸法公差や、軸受の外輪２及び内輪３に対する軸方向の組み込み公差によって、スリンガ１３の摺動鍔部１３２の内側面１３２ａに対するサイドリップ１２２の締め代が大きくなった場合の、摺動鍔部１３２へのサイドリップ１２２のベタ当たりが生じにくくなる。これは、締め代の増大によって、サイドリップ１２２は、その根元１２２ｂから中間部１２２ｃにかけての円錐筒状部分が、図３に示されるように、開き角度が先端部１２２ａ側ほど大きくなるような湾曲変形を受けても、開き角度が小さくなっている先端部１２２ａが、前記中間部１２２ｃを摺動鍔部１３２から離すように支持するからである。このため、第一の形態と同様、サイドリップ１２２が、摺動鍔部１３２とのベタ当たりによって早期摩耗を来したり、先端部１２２ａが、摺動鍔部１３２の内側面１３２ａから浮き上がってシール性の低下を来すのを、有効に防止することができる。

次に図６は、本発明を図１における他方の密封装置１Ｂに適用した第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。なお、この図６は、図１とは逆向きの断面として示されており、すなわち図６における左側が軸受内部Ｓ１であって、外輪２と取付フランジ４１の間の隙間Ｇ２が軸受外部へ連なっている。

密封装置１Ｂは、外輪２の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１にゴム状弾性材料で一体成形されたシールリング１２からなる。

取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、外輪２の内周面に圧入嵌着される外周筒部１１ｃと、その軸受外部Ｓ２側の端部から内周側へ折り返すように形成された環状の折り返し部１１ｄと、その内周から延びる内周鍔部１１ｅからなる。

シールリング１２は、取付環１１における折り返し部１１ｄの外周面から内周鍔部１１ｅの外側面にかけて一体的に加硫接着された基部ゴム層１２５と、その径方向中間部１２５ａから延びるサイドリップ１２６と、基部ゴム層１２５の内周部１２５ｂから延びるダストリップ１２７及びグリースリップ１２８からなる。取付環１１における折り返し部１１ｄの外周側に廻り込むように延在された基部ゴム層１２５の外周部は、外輪２の内周面に対して適当なつぶし代をもって密接されるガスケット部１２５ｃとなっている。

シールリング１２におけるサイドリップ１２６は、先端部１２６ａ側ほど大径となるように開いており、その開き角度α（軸心に対する開き角度）が先端部１２６ａ側ほど小さくなるように、根元１２６ｂから先端部１２６ａにかけて、全体が椀状に湾曲して形成されている。そしてこのサイドリップ１２６は、ハブ４における取付フランジ４１との間で適当に軸方向変形を受けることによって更に開いた状態で、先端部１２６ａが、軸心に対して略垂直な平面状をなす前記取付フランジ４１の内側面４１ａに、摺動可能に密接されるものである。なお、取付フランジ４１の内側面４１ａは、請求項１に記載された相手面に相当する。

シールリング１２におけるダストリップ１２７は、基部ゴム層１２５におけるサイドリップ１２６の根元１２６ｂよりも内周側の位置から、軸受内部Ｓ１と反対側へ向けて、先端側が僅かに大径になるような円錐筒状をなすように突出している。なお、ハブ４は、球体６（図１参照）を保持している軌道部から延びる円筒状の外周面４ａから、取付フランジ４１の内側面４１ａへの移行部が、連続した曲面４ｂとなっており、ダストリップ１２７の先端部１２７ａは、この曲面４ｂに、適当な締め代をもって摺動可能に密接される。

最も軸受内部Ｓ１側にあるグリースリップ１２８は、先端が軸受内部Ｓ１側を向いており、ハブ４の円筒状の外周面４ａに僅かな締め代をもって摺動可能に密接し、又は僅かな隙間をもって近接対向している。

以上の構成を備える密封装置１Ｂは、取付環１１の外周筒部１１ｃにおいて外輪２の内周面に嵌着されると共に、シールリング１２における基部ゴム層１２５のガスケット部１２５ｃによって外輪２との間が密封される。そして、サイドリップ１２６及びダストリップ１２７が、ハブ４の取付フランジ４１の内側面４１ａ及び曲面４ｂに、摺動可能に密接されることによって、外輪２と取付フランジ４１の間の隙間Ｇ２から軸受内部Ｓ１へ塵埃や泥水等が侵入するのを防止するものである。

ハブ４の取付フランジ４１の内側面４１ａは、これと接触する流体や異物に対して遠心力を与えるので、隙間Ｇ２を通じてサイドリップ１２６の先端部１２６ａと取付フランジ４１の内側面４１ａとの摺動部へ介入しようとする泥水等は、前記遠心力によって振り切られて外周側へ排除される。また、僅かな泥水等が、サイドリップ１２６と取付フランジ４１との摺動部を内周側へ通過しても、この泥水等は、更にダストリップ１２７とハブ４の曲面４ｂとの摺動部において封止されるので、結局、遠心力によって、サイドリップ１２６と取付フランジ４１との摺動部へ押し戻され、更にその外周へ排出される。

この密封装置１Ｂにおいては、ハブ４の取付フランジ４１の内側面４１ａに対するサイドリップ１２６の密接荷重、言い換えれば締め代は、取付フランジ４１とシールリング１２との軸方向の位置関係で決まり、したがって、前記締め代は、成形時におけるサイドリップ１２６の軸方向高さｈの寸法公差と、取付環１１の外周筒部１１ｃを軸受の外輪２へ圧入した時の軸方向の組み込み公差によって変化することになる。

しかしながら、この形態によれば、上述の寸法公差や組み込み公差によって、ハブ４の取付フランジ４１の内側面４１ａに対するシールリング１２のサイドリップ１２６の締め代がある程度大きくなっても、取付フランジ４１とのベタ当たりが生じにくい。これは、サイドリップ１２６は、その開き角度αが先端部１２６ａ側ほど小さくなるように、根元１２６ｂから先端部１２６ａにかけての全体が湾曲して形成されているため、その形状から、開き角度αが先端部１２６ａ側ほど大きくなるような湾曲形状へは変形しにくいからである。

したがって、サイドリップ１２６が、ハブ４の取付フランジ４１とのベタ当たりによって早期摩耗を来したり、サイドリップ１２６の先端部１２６ａが、取付フランジ４１の内側面４１ａから浮き上がってシール性の低下を来すのを、有効に防止することができる。

次に図７は、本発明を図１における他方の密封装置１Ｂに適用した第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

この形態による密封装置１Ｂも、軸受の外輪２の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１にゴム状弾性材料で一体成形されたシールリング１２とを備え、基本的には先に説明した図６に示される第三の形態と同様のものである。

第三の形態と異なるところは、シールリング１２におけるサイドリップ１２６が、第二の形態と同様、根元１２６ｂから突出方向中間部１２６ｃにかけては開き角度α_１が略一定の円錐筒状をなし、先端部１２６ａで開き角度α_２が相対的に小さくなっている点にある。シールリング１２における他の部分、すなわち基部ゴム層１２５、ダストリップ１２７及びグリースリップ１２８等は、図６と同様に形成されている。

したがって、この第四の形態においても、成形時におけるサイドリップ１２６の寸法公差や、軸受の外輪２に対する軸方向の組み込み公差によって、ハブ４の取付フランジ４１の内側面４１ａに対するサイドリップ１２６の締め代が大きくなった場合の、取付フランジ４１へのサイドリップ１２６のベタ当たりが生じにくくなる。これは、締め代の増大によって、サイドリップ１２６は、その根元１２６ｂから中間部１２６ｃにかけての円錐筒状部分が、開き角度が先端部１２６ａ側ほど大きくなるような湾曲変形を受けても、開き角度が小さくなっている先端部１２６ａが、前記中間部１２６ｃを取付フランジ４１から離すように支持するからである。このため、第三の形態と同様、サイドリップ１２６が、取付フランジ４１とのベタ当たりによって早期摩耗を来したり、先端部１２６ａが、取付フランジ４１の内側面４１ａから浮き上がってシール性の低下を来すのを、有効に防止することができる。

本発明に係る密封装置が装着される軸受を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明を図１における一方の密封装置１Ａに適用した第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。図２の形態による密封装置１Ａの装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明を図１における一方の密封装置１Ａに適用した第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。図４の形態による密封装置１Ａの装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明を図１における他方の密封装置１Ｂに適用した第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。本発明を図１における他方の密封装置１Ｂに適用した第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ密封装置
１１取付環
１２シールリング
１２１，１２５基部ゴム層
１２２，１２６サイドリップ
１２２ａ，１２６ａ先端部
１２３ラジアルリップ
１２４，１２８グリースリップ
１３スリンガ
１３１内周筒部
１３２摺動鍔部
１３２ａ，４１ａ内側面（相手面）
２外輪
３内輪
４ハブ
４ａ外周面
４ｂ曲面
４１取付フランジ
Ｇ１，Ｇ２隙間
Ｓ１軸受内部
Ｓ２軸受外部

Claims

先端部（１２２ａ，１２６ａ）側ほど大径となるように開いたサイドリップ（１２２，１２６）が軸心に対して所定角度をなす相手面（１３２ａ，４１ａ）に密接される密封装置において、前記サイドリップ（１２２，１２６）を、その開き角度が先端部（１２２ａ，１２６ａ）側で小さくなるように形成したことを特徴とする密封装置。