JP2010151166A

JP2010151166A - 密封装置、およびこれを用いた転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2010151166A
Application number: JP2008327507A
Authority: JP
Inventors: Masao Takimoto; 将生滝本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができる密封装置、およびこれを用いた転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】シール部材５を、外輪２１の軸方向に延びてスリンガ２に押し付けけられた状態で摺接する摺接部７と、外輪２１の軸方向に伸縮可能な伸縮部８とにより形成する。伸縮部８は、車両の周囲の天候状態を検出する検出手段１２の検出信号に応じて駆動する電歪素子１０により伸縮させ、摺接部７の押圧力を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に雨水や異物等が浸入するのを防止するための密封装置、およびこれを用いた転がり軸受装置に関する。

従来より、自動車等の車輪を支持するための転がり軸受装置には、その内部に雨水や異物等が浸入するのを防止するために内外輪間を密封するための密封装置が用いられている。（例えば、特許文献１）。
図３は、従来の密封装置を示す断面図である。図中、密封装置５０は、車輪支持用の転がり軸受装置６０の外輪６１に取り付けられる円環状の芯金５１と、芯金５１に対向配置されつつ転がり軸受装置６０の内輪６２に取り付けられる円環状のスリンガ５２と、ゴム等の弾性体からなるとともに芯金５１に取り付けられたシール部材５３とを備えている。シール部材５３は、複数のシールリップ５４〜５６が形成されており、これらの外周縁がスリンガ５２の周面に押し付けられた状態で摺接することで、内外輪６２，６１間を密封し、転動体である玉６３が配置された転がり軸受装置６０内部に雨水や異物等が浸入するのを防止している。

特開２００４−７６７８４号公報（図１，図２）

上記従来例の密封装置５０は、雨天時に雨水の浸入を防止するために、シールリップ５４〜５６に大きな締め代を形成し、スリンガ５２に対するシールリップ５４〜５６の押圧力を常時大きくしてその密封性を高めている。しかし、晴天時や曇天時など、雨水が浸入するおそれのない場合であっても、シールリップ５４〜５６の押圧力が大きい状態に維持されているため、転がり軸受装置６０の回転抵抗が増大し、シールリップ５４〜５６の摺接部の摩耗が進行するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができる密封装置、およびこれを用いた転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回転輪に取り付けられるスリンガと、固定輪に取り付けられる弾性体よりなり、前記スリンガに対して押し付けられた状態で摺接する摺接部を有するシール部材と、前記摺接部による前記スリンガに対する押圧力を変化させる駆動素子と、を備えている密封装置であることを特徴としている。

上記のように構成された密封装置によれば、シール部材の摺接部によるスリンガに対する押圧力を、駆動素子により変化させることができるので、周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができる。

また、前記密封装置の周囲の天候状態を検出する検出手段と、検出された天候状態が雨天以外のときに、検出された天候状態が雨天の場合に比べて前記押圧力が低減するように前記駆動素子を駆動する制御手段と、をさらに備えていることが好ましい。
この場合、密封装置の周囲が雨天以外のときは、雨天の場合に比べて摺接部による押圧力を低減させるようにしたので、シール部材の摺接部の摩耗を抑制することができる。また、この密封装置を転がり軸受装置に用いる場合には、転がり軸受装置の回転抵抗を抑制することができる。

また、本発明は、内輪と、前記内輪に対して同軸心状でかつ相対回転自在に設けられた外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に介在する複数の転動体と、前記内輪と前記外輪との間の隙間を密封するために設けられた請求項１または２に記載の密封装置と、を備えている転がり軸受装置であることを特徴としている。
上記のように構成された転がり軸受装置の密封装置は、上述のように周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができるので、転がり軸受装置の耐久性を向上させることができる。

本発明の密封装置によれば、シール部材の摺接部によるスリンガに対する押圧力を、駆動素子により変化させることができるので、周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置を示す断面図である。この密封装置１は、自動車の車輪を支持するための転がり軸受装置２０の外輪２１（固定輪）および内輪２２（回転輪）の間に形成される環状空間Ｋに取り付けられ、内外輪２２，２１間に介在する転動体である玉２３が配置される転がり軸受装置２０の内部を密封するものであり、内輪２２に圧入されるスリンガ２と、外輪２１に圧入されるシール本体３と、駆動素子である電歪素子１０と、制御手段１１と、検出手段１２とを備えている。
スリンガ２は、内輪２２に圧入される円筒部２ａと、この円筒部２ａの外部側Ｂ端部から径方向外向きに屈曲した環状板部２ｂとを有する断面略Ｌ字状の環状部材である。シール本体３は、芯金４と、この芯金４に固定されているシール部材５とで構成されている。

芯金４は、断面略Ｌ字形の環状の芯金４ａと、外輪２１に圧入固定されている環状の芯金４ｂとで構成されている。
芯金４ａは、金属（例えば、ＳＰＣＣ）製の環状部材であり、円筒部４ａ１と、この円筒部４ａ１の内部側Ａの端部から径方向内向きに屈曲した環状板部４ａ２とで構成されている。
シール部材５は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ））等の弾性体から主に構成されており、加硫による接着、焼き付け等により芯金４に固定されている。このシール部材５は、芯金４ａを覆う断面略Ｌ字形の環状の本体部６と、スリンガ２に摺接する摺接部７と、蛇腹状の伸縮部８と、芯金４ｂを覆うとともに外輪２１に圧入された圧入部９とを有している。

上記本体部６は、芯金４ａの円筒部４ａ１の領域を覆う円筒被覆部６ａと、芯金４ａの環状板部４ａ２の領域を覆う環状被覆部６ｂとを有している。環状被覆部６ｂの内部側Ａ側面の径方向外端部は、円筒被覆部６ａの外周面と外輪２１の内周面との間に若干の隙間をあけて後述する電歪素子１０に固定されている。
上記摺接部７は、本体部６の環状被覆部６ｂの内周端から外部側Ｂの径方向斜め外向きにスカート状に延伸している外側シールリップ７ａと内側シールリップ７ｂとを有している。この外側シールリップ７ａおよび内側シールリップ７ｂは、ともにスリンガ２の環状板部２ｂに押し付けられた状態で摺接するようになっており、外部側Ｂから雨水や異物等が内部側Ａに浸入するのを防止している。

上記伸縮部８は、本体部６より軟質の合成ゴム等からなり、円筒被覆部６ａの外部側Ｂ端部に軸方向へ伸縮自在に一体形成されている。上記圧入部９は、芯金４と同等材からなり、伸縮部８の外部側Ｂ端部に一体形成されているとともに、径方向外周面は外輪２１に圧入された状態で固定されている。これにより、伸縮部８を伸縮させることにより、本体部６および摺接部７を圧入部９に対して軸方向に移動させることができる。

上記電歪素子１０は、その径方向外側面が外輪２１に固定されており、電歪素子１０に所定の電圧を印加させると、電歪素子１０が外輪２１に対して軸方向に伸縮するようになっている。この電歪素子１０が伸縮すると、シール部材５の伸縮部８が本体部６を介して伸縮するようになっている（図２参照）。

電歪素子１０は、制御手段１１により制御されるようになっている。制御手段１１には、車両の周囲（密封装置の周囲）の天候状態が雨天（降雪も含む）であることを検出する検出手段１２の検出信号が入力されるようになっている。検出手段１２としては、例えば車両のフロントガラスに付着した雨水や雪などの水滴を検出する水滴センサや、ワイパーの作動状態を検出するセンサ、または車載カメラ、湿度計などを用いることにより、雨天であることを検出することができる。この検出手段１２の検出信号に基づいて、電歪素子１０の伸縮動作が制御される。
具体的には、検出手段１２が検出状態（雨天）の場合は、電歪素子１０を軸方向の外部側Ｂに伸長させ、シール部材５の伸縮部８を収縮させるとともに摺接部７の外側シールリップ７ａおよび内側シールリップ７ｂをスリンガ２の環状板部２ｂ側に移動させ、その押圧力を増大させる。また、検出手段１２が非検出状態（晴天または曇天）の場合は、電歪素子１０を軸方向の内部側Ａに収縮させ、シール部材５の伸縮部８を伸長させるとともに摺接部７の外側シールリップ７ａおよび内側シールリップ７ｂをスリンガ２の環状板部２ｂから離反する内部側Ａに移動させ、その押圧力を低減させる。

上記のように構成された本実施形態の密封装置１によれば、電歪素子１０を伸縮させることにより、シール部材５の摺接部７によるスリンガ２に対する押圧力を変化させることができるので、周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができる。
また、雨天以外のとき（晴天時や曇天時）には、雨天の場合に比べて摺接部７の押圧力を低減させるようにしたので、転がり軸受装置２０の回転抵抗増大や、シール部材５の摺接部７の摩耗進行を抑制することができる。また、上記密封装置１は、検出手段１２により天候状態を検出し、この検出信号に基づいて電歪素子１０を自動的に伸縮させるようにしたので、天候状態が変化したときに密封性能を変更する作業が不要になる。
さらに、上記の転がり軸受装置２０は、上述のように密封装置１を周辺環境や天候状態に応じて適切な密封性能を発揮することができるので、転がり軸受装置２０の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。上記実施形態では、電歪素子１０を検出手段１２の検出信号に基づいて自動的に伸縮させているが、手動により伸縮させることも可能である。
また、電歪素子１０を伸長させることによりシール部材５の伸縮部８を収縮させているが、例えば、電歪素子１０を伸縮部８内に内蔵させ、電歪素子１０を収縮させることにより伸縮部８を収縮させるようにしてもよい。
さらに、電歪素子１０は、軸方向に伸縮するものであるが、径方向に伸縮するものであってもよい。この場合、シール部材５にはスリンガ２の円筒部２ａに押し付けた状態で摺接する摺接部を形成し、この摺接部の押圧力を電歪素子１０の伸縮により変化させればよい。
また、駆動素子として電歪素子１０を使用しているが、磁歪素子や形状記憶素子を使用することも可能である。

本発明の一実施形態に係る密封装置の伸縮部を伸長させた状態を示す断面図である。上記密封装置の伸縮部を収縮させた状態を示す断面図である。従来の密封装置を示した断面図である。

符号の説明

１密封装置
２スリンガ
５シール部材
７摺接部
１０電歪素子（駆動素子）
１１制御手段
１２検出手段
２０転がり軸受装置
２１外輪（固定輪）
２２内輪（回転輪）
２３玉（転動体）

Claims

回転輪に取り付けられるスリンガと、
固定輪に取り付けられる弾性体よりなり、前記スリンガに対して押し付けられた状態で摺接する摺接部を有するシール部材と、
前記摺接部による前記スリンガに対する押圧力を変化させる駆動素子と、
を備えていることを特徴とする密封装置。
前記密封装置の周囲の天候状態を検出する検出手段と、
検出された天候状態が雨天以外のときに、検出された天候状態が雨天の場合に比べて前記押圧力が低減するように前記駆動素子を駆動する制御手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
内輪と、
前記内輪に対して同軸心状でかつ相対回転自在に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に転動自在に介在する複数の転動体と、
前記内輪と前記外輪との間の隙間を密封するために設けられた請求項１または２に記載の密封装置と、
を備えていることを特徴とする転がり軸受装置。