JP2009068687A - 金属嵌合部のシール構造およびこれに用いる金属部品 - Google Patents

Abstract

【課題】金属部品同士の嵌合部（金属嵌合部）のシール性を確保し、しかも嵌合作業の作業性を向上させることができる金属嵌合部のシール構造を提供する。
【解決手段】金属部品同士を互いに嵌合する金属嵌合部のシール構造であって、シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、金属部品同士を嵌合し、嵌合後潤滑材を金属部品同士の間に介在させて金属部品同士の間の微小スキマを埋める。また、一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ等よりなる潤滑材保持部を設け、潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属部品同士を互いに嵌合する金属嵌合部のシール構造と、これに用いる金属部品に関するものである。

従来から、図５または図６に示す密封装置が知られており、この密封装置は、スリンガー５１とリップシール５２との組み合わせよりなるハブベアリングシールとされている（特許文献１または２参照）。

スリンガー５１は、所定の金属材よりなり、筒状部５１ａの軸方向一端に径方向外方へ向けてフランジ部５１ｂを一体成形したものであって、筒状部５１ａをもって所定の金属材よりなるベアリング内輪６１の外周面に嵌合されている。

リップシール５２は、所定の金属材よりなる取付環５３にゴム状弾性体５４を被着したものであって、取付環５３の筒状部５３ａをもって所定の金属材よりなるベアリング外輪６２の内周面に嵌合されている。ゴム状弾性体５４には、スリンガー５１に摺動自在に密接する複数のシールリップ５５と、ベアリング外輪６２の内周面に密接する外周シール部５６とが一体成形されている。

上記密封装置において、スリンガー５１とリップシール５２の間はシールリップ５５によりシールされ、リップシール５２とベアリング外輪６２の間は外周シール部５６によりシールされる構成とされている。

しかしながら、スリンガー５１とベアリング内輪６１は共に金属であって両者５１，６１の間にはゴム状弾性体が介在していないことから、両者５１，６１は金属嵌合部を形成し、金属嵌合部には微小スキマ（図示せず）が形成されることがあり、この微小スキマを経由して機外Ａの泥水等の異物が機内Ｂへ侵入することがある。

また、金属部品同士を嵌合する場合には、嵌合しろ（代）が設定されるのに伴って両者を強く圧入しなければならないことから、嵌合しにくいと云う作業性の問題もある。

特開２００７−１０７６７４号公報 特開２００７−７８１０８号公報

本発明は以上の点に鑑みて、金属部品同士の嵌合部（金属嵌合部）のシール性を確保することができ、しかも嵌合作業の作業性を向上させることができる金属嵌合部のシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるシール構造は、金属部品同士を互いに嵌合する金属嵌合部のシール構造であって、シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、前記潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、前記金属部品同士を嵌合し、嵌合後前記潤滑材を前記金属部品同士の間に介在させて前記金属部品同士の間の微小スキマを埋めることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるシール構造は、上記した請求項１記載のシール構造において、一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等よりなる潤滑材保持部を設け、前記潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより前記一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３によるシール構造は、上記した請求項１または２記載のシール構造において、互いに嵌合する金属部品同士の組み合わせは、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環、または金属スリーブと、これらを取り付ける相手取付部品との組み合わせよりなることを特徴するものである。

また、本発明の請求項４による金属部品は、上記した請求項２記載のシール構造に用いられる金属部品であって、スポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等の多孔質体よりなり潤滑材を含浸させた潤滑材保持部を一方の金属部品の嵌合面と接触する部位に設けたことを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求項５による金属部品は、上記した請求項４記載の金属部品において、当該金属部品は、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環、または金属スリーブであることを特徴するものである。

上記構成を備えた本発明のシール構造のように、シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、この潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、嵌合後金属部品同士の間に介在させて金属部品同士の間の微小スキマを埋めるようにすると、この潤滑材によって金属部品同士の間の漏れ流路を閉塞することが可能となり、また潤滑材の潤滑作用によって嵌合時、金属部品同士を容易に圧入することが可能となる。

グリースまたは油等の潤滑材は、これを金属部品の嵌合面に塗布するが、塗布する方法として、一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等よりなる潤滑材保持部を設け、潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するようにしても良く、このようにすると、潤滑材保持部が長期間に亙って潤滑材を保持することから、嵌合工程の直前に潤滑材の塗布工程を実施するのを省略することが可能となる（製品出荷時に潤滑材保持部に潤滑材を含浸させておくことにより、ユーザーは製品組み付け時に塗布工程を実施することなく直ちに嵌合工程を実施することが可能となる）。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明のシール構造は上記したように、金属部品同士を互いに嵌合する金属嵌合部のシール構造であって、シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、金属部品同士を嵌合し、嵌合後潤滑材を金属部品同士の間に介在させて金属部品同士の間の微小スキマを埋めるようにしたために、潤滑材によって金属部品同士の間の漏れ流路を閉塞することが可能とされ、また潤滑材の潤滑作用によって嵌合時、金属部品同士を容易に圧入することが可能とされている。したがって本発明所期の目的どおり、金属部品同士の嵌合部（金属嵌合部）のシール性を確保することができ、しかも嵌合作業の作業性を向上させることができる。

また、一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ等よりなる潤滑材保持部を設け、潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するようにした場合には、潤滑材保持部が長期間に亙って潤滑材を保持することから、嵌合工程直前の塗布工程を省略することができる。

本発明のシール構造が適用される金属部品の種類は特に限定されないが、請求項３または５に記載したように金属部品を、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環、または金属スリーブ等とすると、少なくともこれらの金属部品について上記作用効果を得ることができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）スリンガーおよびリップシールの組み合わせよりなる密封装置においては従来、ドライ組み付けを実施しており、金属嵌合部において気密性が十分に確保されない可能性がある。
（２）そこで、金属嵌合部の嵌合時に、グリースを塗布し、嵌合する。またはシール嵌合時に嵌合部にグリースを塗布して組み付けする。これにより嵌合部にグリースが介在し、微小スキマを埋めることにより、気密性の向上が図れる。
（３）グリースは、水よりも粘度の高いものであれば良いが、ベアリング内にグリースが充填される場合には、このベアリング内のグリースと同仕様のグリースを用いるのが好ましい。塗布は、シール（ハブベアリングシール）側、ハウジング（ベアリング）側のどちらでも良い。

（４）本発明は、金属性スリーブを有し、金属スリーブと軸とが嵌合されるベアリングシール、ハブシール、磁気エンコーダーに適用される。
（５）軸と嵌合される金属スリーブの端部に油、グリースなどの潤滑材を含有したスポンジ、ゴムなどの部材を有する上記シール、磁気エンコーダー。
（６）本発明の形状により金属スリーブに軸を挿入する際に、油などの潤滑材を含んだスポンジ、フェルトまたは不織布などの多孔質体（潤滑材保持部）、好ましくは弾性多孔質体が軸に接触する。このときに、軸に潤滑材が塗布されるので、軸挿入性が向上する。さらに軸に塗布された潤滑材によって軸とスリーブ間のすきまが埋まるので、金属スリーブ／軸間の密封性が向上する。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るシール構造を備えた密封装置の要部断面を示しており、当該密封装置は、スリンガー１およびリップシール２の組み合わせよりなるハブベアリングシールとされている。

スリンガー１は、所定の金属材よりなり、筒状部１ａの軸方向一端に径方向外方へ向けてフランジ部１ｂを一体成形したものであって、筒状部１ａをもって所定の金属材よりなるベアリング内輪１１の外周面に嵌合されるものである。

リップシール２は、所定の金属材よりなる取付環（金属環）３にゴム状弾性体４を被着（加硫接着）したものであって、取付環３の筒状部３ａをもって所定の金属材よりなるベアリング外輪１２の内周面に嵌合されるものである。ゴム状弾性体４には、スリンガー１に摺動自在に密接する複数のシールリップ５と、ベアリング外輪１２の内周面に密接する外周シール部６とが一体成形されており、シールリップ５としては、スリンガー１のフランジ部１ｂの内側端面に摺動自在に密接するサイドリップ５ａと、スリンガー１の筒状部１ａの外周面に摺動自在に密接するラジアルリップ（ダストリップ）５ｂと、機内Ｂのグリースをシールするためのグリースリップ５ｃとが設けられている。

上記密封装置において、スリンガー１とリップシール２の間はシールリップ５によりシールされ、リップシール２とベアリング外輪１２の間は外周シール部６によりシールされる構成とされている。

しかしながら、スリンガー１とベアリング内輪１１は共に金属であって両者１，１１の間にはゴム状弾性体が介在しないことから、両者１，１１は金属嵌合部を形成し、金属嵌合部に微小スキマ（図示せず）が形成され、微小スキマを経由して機外Ａの泥水等の異物が機内Ｂへ侵入することが懸念される。そこで、当該実施例では以下の対策が施されている。

すなわち、上記スリンガー１およびベアリング内輪１１を互いに嵌合するに際して、一方の金属嵌合面であるスリンガー１の嵌合面（筒状部１ａの内周面）にグリースまたは油等よりなる潤滑材Ｇを塗布し、潤滑材Ｇを塗布した状態でスリンガー１およびベアリング内輪１１を嵌合し（図上矢印）、嵌合後、潤滑材Ｇを嵌合面間（筒状部１ａの内周面およびベアリング内輪１１の外周面間）に介在させて嵌合面間のシール作用をなさしめる。

また、上記スリンガー１およびベアリング内輪１１の組み合わせよりなる金属嵌合部をシールするために、シール媒体としてグリースまたは油等よりなる潤滑材Ｇを用意し、この潤滑材Ｇを一方の金属嵌合面であるスリンガー１における筒状部１ａの内周面に塗布し、次いでスリンガー１をベアリング内輪１１に嵌合する（図上矢印）。嵌合後、潤滑材Ｇは金属嵌合部すなわちスリンガー１の筒状部１ａの内周面およびベアリング内輪１１の外周面間に介在し、よって金属嵌合部に微小スキマが形成される場合にこれを埋めることになる。

尚、上記説明では、潤滑材Ｇを一方の金属嵌合面であるスリンガー１の筒状部１ａの内周面に塗布することにしたが、これに代えて、他方の金属嵌合面であるベアリング内輪１１の外周面に塗布することにしても良く、あるいはスリンガー１の筒状部１ａの内周面およびベアリング内輪１１の外周面の双方に塗布することにしても良い。

また、金属嵌合部においては、円周上のどこに微小スキマが形成されるか不明であることから、どこに微小スキマが形成されても対応できるように、全周に亙って潤滑材Ｇを塗布することとする。また、潤滑材Ｇは軸方向に所定の幅をもって塗布するものである。

金属嵌合部は、所定の嵌合しろを設定されることから、潤滑材Ｇが塗布されても嵌合が脱落することはない。

塗布する潤滑材Ｇの種類としては、潤滑材Ｇが金属嵌合部から容易に流失しないように粘性の高いものが好ましいが、特に限定されるものではない。ベアリングでは転動体の作動を円滑にすべくベアリング内部（機内）Ｂにグリース（図示せず）が充填されることが多いが、この場合、金属嵌合部に塗布する潤滑材Ｇはベアリング内部Ｂのグリースと同仕様のものであっても良い。

第二実施例・・・
また、第二実施例として図２に示すように、ハブベアリングシールの仕様として上記第一実施例に係る構成から外周シール部６を省略したものがあり、この場合には、リップシール２の取付環３とベアリング外輪１２は共に金属であって両者３，１２の間にはゴム状弾性体が介在しないことから、両者３，１２は金属嵌合部を形成し、金属嵌合部に微小スキマ（図示せず）が形成され、この微小スキマを経由して機外Ａの泥水等の異物が機内Ｂへ侵入することが懸念される。そこで、この場合には上記第一実施例における対策に加えて、以下の対策が施されている。

すなわち、上記リップシール２の取付環３およびベアリング外輪１２を互いに嵌合するに際して、一方の金属嵌合面であるリップシール２の取付環３の嵌合面（筒状部３ａの外周面）にグリースまたは油等よりなる潤滑材Ｇを塗布し、潤滑材Ｇを塗布した状態でリップシール２の取付環３およびベアリング外輪１２を嵌合し（図上矢印）、嵌合後、潤滑材Ｇを嵌合面間（筒状部３ａの外周面およびベアリング外輪１２の内周面間）に介在させて嵌合面間のシール作用をなさしめる。

また、上記リップシール２の取付環３およびベアリング外輪１２の組み合わせよりなる金属嵌合部をシールするために、シール媒体としてグリースまたは油等よりなる潤滑材Ｇを用意し、この潤滑材Ｇを一方の金属嵌合面であるリップシール２の取付環３の筒状部３ａの外周面に塗布し、次いでリップシール２をベアリング外輪１２に嵌合する（図上矢印）。嵌合後、潤滑材Ｇは金属嵌合部すなわちリップシール２の取付環３の筒状部３ａの外周面およびベアリング外輪１２の内周面間に介在し、よって金属嵌合部に微小スキマが形成される場合にこれを埋めることになる。

尚、上記説明では、潤滑材Ｇを一方の金属嵌合面であるリップシール２の取付環３の筒状部３ａの外周面に塗布することにしたが、これに代えて、他方の金属嵌合面であるベアリング外輪１２の内周面に塗布することにしても良く、あるいはリップシール２の取付環３の筒状部３ａの外周面およびベアリング外輪１２の内周面の双方に塗布することにしても良い。

また、金属嵌合部においては、円周上のどこに微小スキマが形成されるか不明であることから、どこに微小スキマが形成されても対応できるように、全周に亙って潤滑材Ｇを塗布することとする。また、潤滑材Ｇは軸方向に所定の幅をもって塗布するものである。

金属嵌合部は、所定の嵌合しろを設定されることから、潤滑材Ｇが塗布されても嵌合が脱落することはない。

塗布する潤滑材Ｇの種類としては、潤滑材Ｇが金属嵌合部から容易に流失しないように粘性の高いものが好ましいが、特に限定されるものではない。ベアリングでは転動体の作動を円滑にすべくベアリング内部（機内）Ｂにグリース（図示せず）が充填されることが多いが、この場合、金属嵌合部に塗布する潤滑材Ｇはベアリング内部Ｂのグリースと同仕様のものであっても良い。

第三実施例・・・
図３は、本発明の第三実施例に係るシール構造を備えた磁気エンコーダー７の要部断面を示している。

磁気エンコーダー７は、所定の金属材よりなる取付環（金属環）８を有し、この取付環８は筒状部８ａの軸方向一端に径方向外方へ向けてフランジ部８ｂを一体成形したものであって、筒状部８ａをもって所定の金属材よりなる軸１３の外周面に嵌合されるものである。取付環８のフランジ部８ｂの外側端面には、円周方向に多磁極化された環状の磁性体ゴムよりなるエンコーダー本体（エンコーダーゴム）９が被着されている。

上記磁気エンコーダー７において、取付環８および軸１３は共に金属であって両者８，１３の間にはゴム状弾性体が介在しないことから、両者８，１３は金属嵌合部を形成し、金属嵌合部に微小スキマ（図示せず）が形成され、微小スキマを経由して機外の泥水等の異物が機内へ侵入することが懸念される。そこで、当該実施例では以下の対策が施されている。

すなわち、上記磁気エンコーダー７の取付環８および軸１３を互いに嵌合するに際して、一方の金属嵌合面である軸１３の外周面に油またはグリース等よりなる潤滑材（図示せず）を塗布し、潤滑材を塗布した状態で磁気エンコーダー７の取付環８および軸１３を嵌合し（図上矢印）、嵌合後、潤滑材を嵌合面間（筒状部８ａの内周面および軸１３の外周面間）に介在させて嵌合面間のシール作用をなさしめる。

また、上記磁気エンコーダー７の取付環８および軸１３の組み合わせよりなる金属嵌合部をシールするために、シール媒体としてグリースまたは油等よりなる潤滑材Ｇを用意し、この潤滑材Ｇを一方の金属嵌合面である磁気エンコーダー７の取付環８の筒状部８ａの内周面に塗布し、次いで磁気エンコーダー７を軸１３に嵌合する（図上矢印）。嵌合後、潤滑材Ｇは金属嵌合部すなわち磁気エンコーダー７の取付環８の内周面および軸１３の外周面間に介在し、よって金属嵌合部に微小スキマが形成される場合にこれを埋めることになる。

潤滑材は、ヘラやブラシ等の冶具を用いて塗布するのではなく、以下の方法もしくは構成によってこれを行なうものとされている。

すなわち図３に示したように、一方の金属部品である磁気エンコーダー７の取付環８の筒状部８ａの軸方向端部（嵌合時における先端側（相手部品側）の端部）に、スポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等の多孔質体よりなる潤滑材保持部１０を設け、この潤滑材保持部１０に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより、他方の金属部品である軸１３の嵌合面（外周面）に潤滑材を塗布する。

スポンジ等よりなる潤滑材保持部１０は環状に成形され、同じく環状に形成された取付環８の段差状の装着部８ｃに接着または嵌着等の固定手段によって固定されている。またこの潤滑材保持部１０は、嵌合時に径方向に圧縮されることによって潤滑材がにじみ出るよう、軸１３に対して所定の嵌合しろを設定されている。

以上の方法もしくは構成によれば、潤滑材保持部１０に予め潤滑材を含浸させておくことにより、潤滑材保持部１０が潤滑材を長期間に亙って保持することから、嵌合工程の直前に実施すべき潤滑材の塗布工程を省略することができる。

尚、図３では、潤滑材保持部１０の断面形状を四角形としたが、これに限定されず、例えばコ字形（図４（Ａ））やＬ字形（図４（Ｂ）または（Ｃ））等としても良い。

また、図３の磁気エンコーダー７は、図１または図２のリップシール２と組み合わせればハブベアリングシールの一例となり、またその構成からエンコーダー本体９を省略すると、残る取付環８は金属スリーブの一例となる。

本発明の内容は、これを金属部品の嵌合方法として捉えることもでき、この場合、本発明は以下のように特定される。
（１）金属部品同士を互いに嵌合する金属部品の嵌合方法であって、シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、前記潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、前記金属部品同士を嵌合し、嵌合後前記潤滑材を前記金属部品同士の間に介在させて前記金属部品同士の間の微小スキマを埋めることを特徴とする金属部品の嵌合方法。
（２）上記（１）記載の金属部品の嵌合方法において、一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等よりなる潤滑材保持部を設け、前記潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより前記一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布することを特徴とする金属部品の嵌合方法。
（３）上記（１）または（２）記載の金属部品の嵌合方法において、互いに嵌合する金属部品同士の組み合わせは、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環または金属スリーブと、これらを取り付ける相手取付部品との組み合わせよりなることを特徴する金属部品の嵌合方法。

本発明の第一実施例に係るシール構造を備えた密封装置（ハブベアリングシール）の要部断面図 本発明の第二実施例に係るシール構造を備えた密封装置（ハブベアリングシール）の要部断面図 本発明の第三実施例に係るシール構造を備えた磁気エンコーダーの要部断面図 （Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）とも第三実施例に係る潤滑材保持部の他の形状例を示す説明図 従来例に係る密封装置の要部断面図 他の従来例に係る密封装置の要部断面図

符号の説明

１ スリンガー
１ａ，３ａ，８ａ 筒状部
１ｂ，８ｂ フランジ部
２ リップシール
３，８ 取付環
４ ゴム状弾性体
５ シールリップ
６ 外周シール部
７ 磁気エンコーダー
８ｃ 装着部
９ エンコーダー本体
１０ 潤滑材保持部
１１ ベアリング内輪
１２ ベアリング外輪
１３ 軸
Ｇ 潤滑材

Claims (5)

1. 金属部品同士を互いに嵌合する金属嵌合部のシール構造であって、
   シール媒体としてグリースまたは油等の潤滑材を用い、
   前記潤滑材を少なくとも一方の金属部品の嵌合面に塗布し、前記金属部品同士を嵌合し、嵌合後前記潤滑材を前記金属部品同士の間に介在させて前記金属部品同士の間の微小スキマを埋めることを特徴とする金属嵌合部のシール構造。
2. 請求項１記載のシール構造において、
   一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布するにつき、他方の金属部品にスポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等よりなる潤滑材保持部を設け、前記潤滑材保持部に潤滑材を含浸させ、含浸した潤滑材が嵌合時ににじみ出ることにより前記一方の金属部品の嵌合面に潤滑材を塗布することを特徴とする金属嵌合部のシール構造。
3. 請求項１または２記載のシール構造において、
   互いに嵌合する金属部品同士の組み合わせは、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環、または金属スリーブと、これらを取り付ける相手取付部品との組み合わせよりなることを特徴する金属嵌合部のシール構造。
4. 請求項２記載のシール構造に用いられる金属部品であって、
   スポンジ、フェルト、不織布または多孔質ゴム等の多孔質体よりなり潤滑材を含浸させた潤滑材保持部を一方の金属部品の嵌合面と接触する部位に設けたことを特徴とする金属部品。
5. 請求項４記載の金属部品において、
   当該金属部品は、リップシールが摺動自在に密接するスリンガー、リップシールの取付環、磁気エンコーダーの取付環、または金属スリーブであることを特徴する金属部品。

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