JP2010276150A - 密封装置および転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部が摩耗しにくくて、耐泥水性が低下しにくく、かつ、トルクを抑制できる密封装置を提供すること。
【解決手段】弾性部材５１に、芯金部材５０の筒状部６０の内周面および径方向延在部６１の軸方向の端面に固着した環状かつ一体の基部５３と、基部５３の径方向延在部６１に固着する第１部分８０から突出する環状の突出部５４とを形成する。使用状態において、突出部５４の芯金部材５０の筒状部６０側とは反対側の環状面８１の一部８５が、周方向の全周に亘ってスリンガ５２に摺動するようにし、突出部５４の先端部８７が、基部５３の芯金部材５０の筒状部６０に固着している第２部分８３に接触するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置に関し、特に、軌道面を有する軌道部材が複数の筒部材のみからなる転がり軸受装置、車輪用転がり軸受装置、ウォータポンプ、または、転がり軸受装置を使用したモータ等に使用すれば好適な密封装置に関する。また、本発明は、密封装置と、転動体とを有する転がり軸受装置に関する。

従来、密封装置としては、特開平９−２９２０３２号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この密封装置は、シール部材および断面Ｌ字状の金属製のスリンガを備え、上記シール部材は、断面略Ｌ字状の金属製の芯金部と、その芯金部に固着された弾性部とを有する。

上記芯金部は、筒状部と、径方向延在部とを有し、径方向延在は、筒状部の内周面の軸方向の一端部から径方向の内方に広がっている。また、上記スリンガは、筒状部と、フランジ部とを有し、フランジ部は、筒状部の外周面の軸方向の他端部から径方向の外方に広がっている。上記芯金部の径方向延在部の大部分は、スリンガのフランジ部に軸方向に対向している。

上記弾性部は、スリンガのフランジ部の方に延在して、スリンガのフランジ部に摺動するシールリップ部を有する。上記スリンガのフランジ部の径方向の外方の先端は、上記シール部材に径方向に間隔をおいて対向している。

このような背景において、密封装置では、時間の経過とともに、シールリップが、そのシールリップの摺動に起因して摩耗することを避けがたい。このことから、上記従来の密封装置においては、シールリップの摩耗によって、シールリップの緊迫力が低下することを避けがたく、耐泥水性が低下することを避けがたい。

また、シールリップ部がスリンガに摺動することに起因するトルクを低減して欲しいという要請がある。

特開平９−２９２０３２号公報（第２図）

そこで、本発明の課題は、摺動部が摩耗しにくくて、耐泥水性が低下しにくく、かつ、トルクを抑制できる密封装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
筒状部と、この筒状部からこの筒状部の略径方向に延在する環状の径方向延在部とを有する芯金部材と、
上記芯金部材に固着された弾性部材と
を備え、
上記弾性部材は、
上記芯金部材の上記筒状部の周面および上記径方向延在部の軸方向の端面を覆うように、上記周面および上記端面に固着した環状かつ一体の基部と、
上記基部の上記径方向延在部に固着している部分から上記筒状部へ向けて突出する環状の突出部と
を有し、
使用状態において、上記突出部の上記筒状部側とは反対側の環状面の一部が、被摺動部材に摺動するようになっていて、上記突出部の先端部が、上記基部の上記筒状部に固着している部分に接触するようになっていることを特徴としている。

本発明によれば、使用状態において、突出部の筒状部側とは反対側の環状面の一部が、被摺動部材に摺動するようになっていると共に、突出部の先端部が、基部の筒状部に固着している部分に接触するようになっている。すなわち、本発明によれば、上記突出部の上記環状面の中央部（環状面の両端部以外の部分をいう）が被摺動部材に腹当たりすることにより、密封が行われるようになっているから、従来の構成、すなわち、アキシアルリップの先端部が被摺動部材にエッジ当たりして摺動する構成と比較して、弾性部材の摺動部の摩耗を抑制することができる。したがって、使用時間が経過しても、耐泥水性が低下しにくくなる。

また、本発明によれば、上記突出部の上記環状面の上記中央部が、被摺動部材に腹当たりする構成であるから、従来のエッジ当たりの構成と比較して、上記突出部の摺動部が、被摺動部材を強圧することがない。したがって、トルクを抑制することができる。

また、本発明によれば、使用状態において、突出部の先端部が、基部の筒状部に固着している部分に接触するようになっているから、使用状態において、上記突出部を位置決めできる。したがって、突出部の環状面の上記中央部が被摺動部材を押圧する力と、所望の力との差異を小さくできて、密封装置の密封性能を所望の性能に近いものにすることができる。

また、本発明によれば、使用状態において、突出部の先端部が、基部の筒状部に固着している部分に接触するようになっていて、上記突出部がより径方向の広い範囲を覆うようになっているから、従来の構成と比較して、より多くの外部からの異物が、上記突出部ではじき返されることになる。したがって、従来の構成と比較して、密封装置の耐泥水性を向上させることができる。

また、本発明の転がり軸受装置は、
本発明の密封装置と、
上記筒状部が固定される周面と、軌道面とを有する第１軌道部材と、
上記被摺動部材を含むかまたは上記被摺動部材が固定され、かつ、軌道面を有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、密封装置の摺動部の摩耗を抑制できて、密封装置の耐泥水性の低下を抑制できる。また、密封装置に起因するトルクを抑制できる。

本発明の密封装置によれば、摺動部が摩耗しにくくて、耐泥水性が低下しにくく、かつ、トルクを抑制できる。

本発明の第１実施形態である車輪用転がり軸受装置の軸方向の断面図である。 図１における第１密封装置周辺の部分拡大断面図である。 第２実施形態のウォータポンプの密封装置周辺の拡大断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である車輪用転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

この車輪用転がり軸受装置は、第１軌道部材としての外輪２、第２軌道部材としての内軸３、内輪４、複数の第１の玉５、複数の第２の玉６、第１密封装置８および本発明の第１実施形態の第２密封装置９を備える。上記第１の玉５および第２の玉６は、転動体を構成する。

上記内軸３は、軸方向の一端部に、ブレーキディスク１１を取り付けるための径方向に広がる円板状のブレーキディスク取付用フランジ１０を有する。このブレーキディスク取付用フランジ１０の略中心を中心とする同心円上には、複数のボルト貫通穴が形成されている。上記ブレーキディスク取付用フランジ１０に、ブレーキディスク１１を当接させ、さらに、ブレーキディスク１１にホイール部材１３を当接させた状態で、ホイール部材１３のブレーキディスク１１側とは反対側の端面と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間を、複数のボルト１５で固定している。

上記内軸３の軸方向の他端部には、内輪４が外嵌されて固定されている。上記内軸３における、内輪４と、ブレーキディスク取付用フランジ１０との間には、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝１６が形成されている。また、上記内輪４の外周面には、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝１７が形成されている。

上記外輪２は、内軸３におけるブレーキディスク取付用フランジ１０よりも上記他端部側に、内軸３に径方向に対向するように、配置されている。上記外輪２は、軸方向の上記他端部側に、径方向に広がる車体側取付用フランジ１４を有する。この円板状の車体側取付用フランジ１４には、車体側取付用フランジ１４を車体側（ナックル）に取り付けるボルトを挿入するためのボルト貫通穴が複数形成されている。上記外輪２は、外輪２の内周面に軸方向に離間配置された第１軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝２６および第２軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝２７を有している。上記第１軌道溝２６は、第２軌道溝２７よりも上記一端部側に位置している。

上記複数の第１の玉５は、内軸３の軌道溝１６と外輪２の第１軌道溝２６との間に、保持器１８に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。また、上記複数の第２の玉６は、内輪４の軌道溝１７と外輪２の第２軌道溝２７との間に、保持器１９に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。

上記第１密封装置８は、内軸３と外輪２との間における、軸方向の上記一端部側（ブレーキディスク取付用フランジ１０側）の開口付近に配置されている。上記第１密封装置８は、内軸３と外輪２との間における上記一端部側の開口を密封している。

一方、上記第２密封装置９は、内輪４と外輪２との間における、軸方向の上記他端部側（車体取付用フランジ１４側）の開口付近に配置されている。上記第２密封装置９は、内輪４と外輪２との間における上記他端部側の開口を密封している。

図２は、図１における第２密封装置９周辺の部分拡大断面図である。

図２に示すように、上記第２密封装置（以下、単に密封装置という）９は、環状の芯金部材５０と、環状の弾性部材５１と、被摺動部材の一例としての環状のスリンガ５２とを備え、芯金部材５０と、弾性部材５１とは、互いに固定されて一体になっている。

上記芯金部材５０は、断面Ｌ字状の形状を有している。上記芯金部材５０は、筒状部６０と、環状の径方向延在部６１とからなる。上記筒状部６０は、外輪２（図１参照）の内周面に内嵌されて固定されている。上記筒状部６０は、略軸方向に延在している。一方、径方向延在部６１は、筒状部６０の軸方向の上記他端部側（図２の紙面における左側）から径方向の内方に延在している。

上記スリンガ５２は、断面Ｌ字状の形状を有している。上記スリンガ５２は、筒状部６５と、環状のフランジ部６６とを有する。上記筒スリンガ５２の筒状部６５は、内輪４（図１参照）の外周面に外嵌されて固定されている。

上記スリンガ５２の筒状部６５は、略軸方向に延在する一方、フランジ部６６は、筒状部６５の外周面の軸方向の一端部側（図２の紙面における右側）から径方向の外方に延在している。上記フランジ部６６は、芯金部材５０の径方向延在部６１よりも軸方向の外方に位置している。上記フランジ部６６において径方向の内方の一部を除いた大部分は、上記芯金部材５０の径方向延在部６１に対して隙間を介して軸方向に対向している。

上記弾性部材５１は、基部５３と、突出部５４と、アキシアルリップ５５と、ラジアルリップ５６とを有する。上記弾性部材５１は、具体的には、ゴム材からなる。ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムが好適に用いられることができる。

上記基部５３は、一体かつ環状であって、芯金部材５０の筒状部６０の内周面全面と、その筒状部６０の内周面につながる径方向延在部６１の軸方向の外方側の端面の全面と、径方向延在部６１の径方向の内方の端部とを覆うように、芯金部材５０に固着されている。

上記突出部５４は、基部５３の径方向延在部６１に固着している部分（以下、第１部分という）８０から突出して延在している。上記突出部５４は、湾曲した形状を有している。図２に示すように、上記突出部５４の筒状部６０側とは反対側の環状面８１の一部８５は、周方向の全周に亘ってフランジ部６６に腹当たりしている。上記環状面８１の一部８５は、突出部５４の摺動部をなし、フランジ部６６に摺動するようになっている。また、上記突出部５４の先端部８７は、基部５３の筒状部６０に固着している部分（以下、第２部分という）８３に接触している。上記突出部５４は、上記第１部分から上記環状面８１の一部８５までの間に、上記環状面８１の一部８５での上記突出部５４の厚さよりも薄い厚さの部分８６を有する。また、上記先端部８７は、上記環状面８１の一部８５での上記突出部５４の厚さよりも薄くなっている。この部分８６、先端部８７が弾性変形しやすいことで上記環状面８１の一部８５のフランジ６６への接触面圧を抑制している。

上記突出部５４の先端部８７は、スリンガ５２に組み付けられる前、基部５３に対して間隔をおいて位置している。上記突出部５４は、スリンガ５２に組み付けられるにつれて、スリンガ５２のフランジ部６６から軸方向の力を受けて変形するようになっている。上記突出部５４は、フランジ部６６からの力に起因する変形によって、組み付け状態において、上記第２部分８３に接触するようになっている。

上記アキシアルリップ５５は、突出部５４の径方向の内輪４（図１参照）側（径方向の内方側）に、突出部５４に対して径方向に間隔をおいて位置している。上記アキシアルリップ５５は、第１部分９１と、第２部分９２とを有する。上記第１部分９１は、基部５３から径方向の内輪４側かつ軸方向の外方側に延在している。上記第２部分９２は、第１部分９１の軸方向の外方側の先端につながると共に、径方向の外輪２側かつ軸方向の外方側に延在している。

上記アキシアルリップ５５の第２部分９２、および、アキシアルリップ５５の第１部分９１と第２部分９２との屈曲部９４は、組み付け時において、車輪用転がり軸受装置の中心軸を略中心とする弾性部材５１と、スリンガ５２との相対回転により、スリンガ５２に摺動するようになっている。

上記ラジアルリップ５６は、基部５３において径方向延在部６１の径方向の内方の端部に固着している部分から径方向の内方かつ軸方向のフランジ部６６側とは反対側に延在している。上記ラジアルリップ５６は、スリンガ５２の筒状部６５の外周面に摺動するようになっている。

上記突出部５４とアキシアルリップ５５とスリンガ５２とで形成される空間や、アキシアルリップ５５とスリンガ５２とで囲まれた空間や、アキシアルリップ５５とラジアルリップ５６とスリンガ５２とで囲まれた空間には、潤滑剤としてのグリースが適量封入または塗布されている。そして、上記グリースによって突出部５４とスリンガ５２との摺動部、アキシアルリップ５５とスリンガ５２との摺動部、および、ラジアルリップ５６とスリンガ５２との摺動部が潤滑されるようになっている。また、図２において、密封装置９より軸方向の内方側（図２において左側）に位置する玉１８、１９が配置される玉配置室には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。

上記実施形態の密封装置９によれば、使用状態において、突出部５４の芯金部材５０の筒状部６０側とは反対側の環状面８１の一部（以下、摺動部という）８５が、周方向の全周に亘ってスリンガ５２のフランジ部６６に摺動するようになっていると共に、突出部５４の先端部８７が、基部５３の第２部分（基部５３の筒状部６０の内周面に固着している部分）８３に接触するようになっている。すなわち、上記密封装置９によれば、上記突出部５４の環状面８１の中央部がフランジ部６６に腹当たりすることにより、密封が行われるようになっているから、従来構成、すなわち、アキシアルリップの先端部が被摺動部材にエッジ当たりして摺動する構成と比較して、突出部５４の摺動部８５の摩耗を抑制することができる。したがって、耐泥水性が低下しにくくなる。

また、上記実施形態の密封装置９によれば、上記突出部５４の環状面８５の中央部がフランジ部６６に腹当たりする構成であるから、従来のエッジ当たりの構成と比較して、突出部５４の摺動部８５が、フランジ部６６を強圧することがない。したがって、トルクを抑制することができる。

また、上記実施形態の密封装置９によれば、使用状態において、突出部５４の先端部８７が、基部５３の筒状部６０に固着している第２部分８３に接触するようになっているから、使用状態において、突出部５４を位置決めできる。したがって、上記突出部５４の環状面８１の中央部がフランジ部６６を押圧する力と、所望の力との差異を小さくできて、密封装置９の密封性能を所望の性能に近いものにすることができる。

また、上記実施形態の密封装置９によれば、使用状態において、突出部５４の先端部８７が、基部５３の第２部分８３に接触するようになっていて、突出部５４がより径方向の広い範囲を覆うようになっているから、従来の構成と比較して、より多くの外部からの異物が、突出部５４ではじき返されることになる。したがって、従来の構成と比較して、密封装置９の耐泥水性を向上させることができる。

尚、上記実施形態の密封装置９では、密封を行っている部分が、突出部５４と、アキシアルリップ５５と、ラジアルリップ５６とからなっていたが、この発明では、密封を行っている部分が、突出部と、一以上のアキシアルリップとからなり、ラジアルリップが存在しなくても良い。また、この発明では、密封を行っている部分が、突出部と、一以上のラジアルリップとからなり、エッジ当たりするアキシアルリップが存在しなくても良い。すなわち、この発明では、弾性部材が、少なくとも一つの突出部を有していさえすれば、他にどのようなシールリップが存在しても良く、また、シールリップが存在しなくても良い。

また、上記実施形態の密封装置９では、被摺動部材がスリンガ５２であって、突出部５４が、スリンガ５２のフランジ部６６に腹当たりするようになっていた。しかしながら、この発明では、密封装置は、スリンガを有さなくても良く、使用時において、突出部が、外輪、内輪、中間輪または内軸の軸方向の端面に腹当たりするようになっていても良い。尚、この場合、上記実施形態と異なり、被摺動部材が、第２軌道部材に固定されるのではなく、被摺動部材が、第２軌道部材そのものであって、被摺動部材が、第２軌道部材に含まれることになることは言うまでもない。

また、上記実施形態の密封装置９では、芯金部材５０を、静止部材である外輪２に固定したが、この発明では、芯金部材を、回転部材側に固定しても良い。

また、上記実施形態の密封装置９では、芯金部材５０およびスリンガ５２の両方が、断面略Ｌ字状の形状を有していたが、この発明では、芯金部材およびスリンガのうちの少なくとも一方が、断面Ｌ字形状でなくても良い。

また、上記実施形態の密封装置９では、上記突出部５４の先端部８７は、スリンガ５２に接触する前に、基部５３の第２部分８３に対して間隔をおいて位置するようになっていたが、この発明では、突出部が被摺動部材に接触する前に、突出部の先端部が、基部の芯金部材の筒状部に固着されている部分に接触する構成であっても良い。

また、上記実施形態の車輪用転がり軸受装置では、第１実施形態の密封装置９を、転動体（玉）配置室（潤滑剤封入室）の軸方向の上記他端部側（車体取付用フランジ１４側）の開口付近のみに配置したが、この発明では、本発明の密封装置を、転動体配置室（潤滑剤封入室）の軸方向のブレーキディスク取付用フランジ側のみに配置しても良い。また、この発明では、本発明の密封装置を、転動体配置室（潤滑剤封入室）の軸方向の両側の開口の近傍に、配置しても良い。また、車輪用転がり軸受装置において、転動体は、玉でなくて、ころであっても良い、また、玉ところの両方であっても良い。転動体が、ころであるとは、転動体が、円錐ころである場合と、円筒ころである場合と、凸面ころである場合とを含むが、転動体がころである場合、転動体が円錐ころであると好ましい。尚、本発明の一実施形態の密封装置９は、内輪４と外輪２との間における軸方向の上記他端部側の開口付近に配設され、ブレーキディスク取付け用フランジ１０がない側に配設されているから、内輪４にスリンガ５０を、外輪２に芯金部材５０を容易に取り付けることができる。

図３は、第２実施形態のウォータポンプの密封装置９９周辺の拡大断面図である。

このウォータポンプは、ポンプ軸１００と、メカニカルシール１０１と、ポンプハウジング１０２と、外輪１０５と、本発明の一実施形態の密封装置９９とを有している。上記ポンプハウジング１０２は、ポンプハウジング１０２を貫通する水抜き穴１０７を有している。また、外輪１０５は、ポンプハウジング１０２の内周面に内嵌されて固定されている。

上記ポンプ軸１００、外輪１０５、および、密封装置９９は、ウォータポンプのウォータポンプ軸受装置の一部をなしている。すなわち、図示しないが、外輪１０５の内周面の図３に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている一方、ポンプ軸１００の外周面の図３に矢印ａで示す側には、軸方向に間隔をおいて、密封装置９９に近い方から、深溝型の軌道溝と、円筒軌道面が形成されている。

外輪１０５の上記軌道溝と、ポンプ軸１００の上記軌道溝との間には、保持器に保持された状態の玉が、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。また、外輪１０５の上記円筒軌道面と、ポンプ軸１００の上記円筒軌道面との間には、保持器に保持された状態の円筒ころが、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記密封装置９９の芯金部材１５０は、第１軌道部材としての外輪１０５の内周面に内嵌されて固定されている一方、密封装置９９のスリンガ１５２は、第２軌道部材としてのポンプ軸１００の外周面に外嵌されて固定されている。また、上記密封装置９９の弾性部材１５１は、芯金部材１５０に固着されている。上記スリンガ１５２は、被摺動部材を構成している。上記密封装置９９は、外輪１０５と、ポンプ軸１００との間における、メカニカルシール１０１側の開口を密封している。このようにして、メカニカルシール１０１から矢印ｂで示す方向に漏れだしたポンプ室の冷却水が、ウォータポンプ軸受装置の内部に入ることを防止している。

上記漏れだしたポンプ室の冷却水は、ポンプハウジング１０２に形成された水抜き穴１０７を介して矢印ｃに示す方向に外部に確実に排出されるようになっている。尚、図３において、１１１は、メカニカルシール１０１のゴムスリーブを示し、１１０は、メカニカルシール１０１のコイルバネを示している。

図３に示すウォータポンプのように、本発明の密封装置９９を、ウォータポンプに設置すると、上記漏れだしたポンプ室の冷却水が、密封装置９９内に浸入することを大きく抑制でき、ウォータポンプ軸受装置の寿命を長くすることができる。

尚、上記実施形態では、本発明の密封装置を、車輪用転がり軸受装置や、ウォータポンプに設定した。しかしながら、本発明の密封装置を、軌道面を有する軌道部材が外輪および内輪である転がり軸受装置において、上記外輪と上記内輪との間の少なくとも一方の開口を密封するように配置しても良い。また、本発明の密封装置を、モータにおける、ロータ部材とステータ部材との間に配設する転がり軸受装置に設置しても良い（尚、この明細書では、転がり軸受装置を、密封装置と、転動体と、その転動体が転動する軌道面とを有する装置として定義する）。

また、本発明の転がり軸受装置は、第１軌道部材は、一体部材であっても、複数の部材からなっていても良く、第２軌道部材も、一体部材であっても、複数の部材からなっていても良い。また、この発明の転がり軸受装置は、転動体が、単列で配置されても良く、転動体が、２列以上に亘って配置されていても良い。

２,１０５ 外輪
４ 内輪
５ 第１の玉
６ 第２の玉
９ 密封装置
５０,１５０ 芯金部材
５１,１５１ 弾性部材
５２,１５２ スリンガ
５３ 基部
５４ 突出部
８０ 基部の径方向延在部に固着している部分
８１ 突出部の芯金部材の筒状部と反対側の環状面
８３ 基部の芯金部材の筒状部に固着している部分
８５ 突出部の環状面の摺動部
８７ 突出部の先端部
９９ 密封装置
１００ ポンプ軸

Claims (2)

1. 筒状部と、この筒状部からこの筒状部の略径方向に延在する環状の径方向延在部とを有する芯金部材と、
   上記芯金部材に固着された弾性部材と
   を備え、
   上記弾性部材は、
   上記芯金部材の上記筒状部の周面および上記径方向延在部の軸方向の端面を覆うように、上記周面および上記端面に固着した環状かつ一体の基部と、
   上記基部の上記径方向延在部に固着している部分から上記筒状部へ向けて突出する環状の突出部と
   を有し、
   使用状態において、上記突出部の上記筒状部側とは反対側の環状面の一部が、被摺動部材に摺動するようになっていて、上記突出部の先端部が、上記基部の上記筒状部に固着している部分に接触するようになっていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置と、
   上記筒状部が固定される周面と、軌道面とを有する第１軌道部材と、
   上記被摺動部材を含むかまたは上記被摺動部材が固定され、かつ、軌道面を有する第２軌道部材と、
   上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と
   を備えることを特徴とする転がり軸受装置。

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