JP2010281381A - 密封装置および転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】リップの摩耗が起こりにくく、かつ、トルクを抑制できる密封装置およびそのような密封装置を有する転がり軸受を提供すること。
【解決手段】芯金部材40に固着された弾性部材41に、その弾性部材41の第1アキシアルリップ51と第2アキシアルリップ52とを水掻き状に連結する複数の第1連結部54を形成すると共に、その弾性部材41の第2アキシアルリップ52とラジアルリップ53とを水掻き状に連結する複数の第2連結部55を形成する。複数の第1連結部54および複数の第2連結部55の夫々を、周方向に互いに間隔をおいて配置する。
【選択図】図2

Description

本発明は、密封装置に関する。本発明は、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、軌道面を有する軌道部材に軸部材が含まれる転がり軸受(例えば、車輪用転がり軸受)、ウォータポンプ、または、転がり軸受を使用したモータに使用されれば好適な密封装置に関する。また、本発明は、密封装置を備える転がり軸受に関する。
従来、密封装置としては、特開2003−222145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、ハブユニット(車輪用転がり軸受)において、外輪と、内軸との間を密封している。この密封装置は、芯金部材と、芯金部材に固着された弾性部材とを備える。上記芯金部材は、筒状部と、径方向延在部とを有し、上記筒状部は、外輪の内周面に内嵌されて固定されている。また、上記径方向延在部は、上記筒状部から上記筒状部の略径方向に延在している。
一方、上記弾性部材は、基部、二つのアキシアルリップおよびグリースリップを有し、上記基部は、上記径方向延在部に固着されている。上記各アキシアルリップは、上記基部から延在して、上記内軸の軸方向の端面に摺動している。また、上記グリースリップは、上記基部から径方向の内方かつ軸方向の上記内軸の上記端面側とは反対側に延在して、内軸の外周面に対して間隔をおいて位置している。上記グリースリップと、内輪の外周面とは、ラビリンスシールを構成している。
特開2003−222145号公報(第1図)
上記構成の密封装置において、次に示す現象により、アキシアルリップに異常摩耗が発生したり、上記内軸の上記端面に対するアキシアルリップの面圧が大きくなって、その大きな面圧に起因してトルクが増大することがある。
詳しくは、上記ハブユニットが備えられた車両等が運転されて、密封装置で密封された密封空間の温度が上昇すると、その密封空間内の空気が密封装置を通過して外に排出される。そして、その後、上記車両等が停止して密封空間内の温度が下がった際に、上記密封空間内の圧力が外部の大気圧に対して負圧になって、この負圧に起因して、アキシアルリップが上記内軸の上記端面に押し付けられ、アキシアルリップが上記内軸の上記端面に吸着することがある。
そして、この内軸の上記端面に対するアキシアルリップの吸着に起因して、アキシアルリップの先端が異常に摩耗して、アキシアルリップの寿命が短くなったり、昇温したり、異音が発生することがある。また、上記内軸の上記端面に対するアキシアルリップの吸着に起因して、上記内軸の上記端面に対するアキシアルリップの接触面圧が高くなって、トルクが高くなることがある。
そこで、本発明の課題は、リップの内外間に気圧差が生じても、リップが被摺動部材に吸着しにくくて、リップの摩耗が起こりにくく、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。また、本発明は、そのような密封装置を備える転がり軸受を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の密封装置は、
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、
上記芯金部材の表面の少なくとも一部を覆うように、上記芯金部材の上記少なくとも一部に固着された基部と、
上記基部から延在して被摺動部材に摺動する環状の第1リップと、
上記基部から延在して上記被摺動部材に摺動するか、または、上記被摺動部材に非接触に対向してラビリンスを形成すると共に、上記第1リップに間隔をおいて位置する環状の第2リップと、
上記第1リップと、第2リップとを連結し、かつ、周方向に互いに間隔をおいて位置する複数の連結部と
を有することを特徴としている。
本発明によれば、弾性部材が、上記第1リップと第2リップとを連結すると共に、周方向に互いに間隔をおいて位置する複数の連結部を有するから、上記連結部によって、第1リップおよび第2リップの剛性が局所的に大きくなる。すなわち、上記連結部によって、上記第1リップに、上記第1リップの変形を抑制する力を付与できると共に、上記第2リップに、上記第2リップの変形を抑制する力を付与できる。したがって、例えば、本発明の密封装置を備える車両等の運転により、密封装置が密封している密封側の温度が、外部の温度よりも高温になった後に常温に戻って、密封装置の内外に気圧差が生じたとしても、上記連結部からの力によって、第2リップが被摺動部材に摺動する場合、第1,2リップが被摺動部材に吸着するべく過度な変形をすることを防止でき、また、第2リップが被摺動部材に非接触に対向してラビリンスを形成する場合、第1リップが、被摺動部材に吸着するべく過度な変形をすることを防止できる。したがって、第2リップが被摺動部材に摺動する場合、密封装置の内外に気圧差が生じた際に、第1,2リップの異常摩耗が発生することがなくて、第1,2リップの摩耗を抑制でき、第1,2リップの寿命を長くすることができる。また、第2リップが被摺動部材に非接触に対向してラビリンスを形成する場合、密封装置の内外に気圧差が生じた際に、第1リップの異常摩耗が発生することがなくて、第1リップの摩耗を抑制でき、第1リップの寿命を長くすることができる。また、被摺動部材に対するリップの吸着が起こることがないから、第2リップが被摺動部材に摺動する場合、上記被摺動部材に対する第1,2リップの接触面圧が過大になることがなくて、トルクを抑制することができる。また、被摺動部材に対するリップの吸着が起こることがないから、第2リップが被摺動部材に非接触に対向してラビリンスを形成する場合、上記被摺動部材に対する第1リップの接触面圧が過大になることがなくて、トルクを抑制することができる。
また、本発明の転がり軸受は、
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ると共に、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、密封装置の寿命を長くすることができる。また、第2軌道部材に対する密封装置の摺動抵抗に起因するトルクを低減することができて、この転がり軸受を備える装置の燃費を低減することができる。
本発明の密封装置によれば、リップの内外間に気圧差が生じても、リップが被摺動部材に吸着することを防止できて、リップの摩耗を抑制できる。また、被摺動部材に対するリップの吸着が起こることがなくて、上記被摺動部材に対する第1,2リップまたは第1リップの接触面圧が過大になることがないから、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。 図2のAA線断面図において、弾性部材だけを示した図である。
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の軸方向の断面図である。
この車輪用転がり軸受は、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実施形態の第1密封装置8および第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、被摺動部材になっている。
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1密封装置8周辺の部分拡大断面図である。
図2に示すように、上記第1密封装置(以下、単に密封装置という)8は、金属製の芯金部材40と、ゴム製の弾性部材41とを備える。上記密封装置8は、射出成型を用いた加硫成型によって、芯金部材40と、弾性部材41とを一体成型して形成されている。上記芯金部材40は、筒状部60と、径方向延在部61とを有する。上記筒状部60は、外輪2の内周面のブレーキディスク取付用フランジ部10側の端部に、内嵌されて固定されている。また、上記径方向延在部61は、筒状部60から筒状部60の略径方向に延在している。
一方、上記弾性部材41は、基部50、環状の第1アキシアルリップ51、環状の第2アキシアルリップ52、環状のラジアルリップ53、複数の第1連結部54および複数の第2連結部55を有し、基部50は、径方向延在部61に固着されている。
上記第1アキシアルリップ51は、第2アキシアルリップ52よりも径方向の外方に位置している。上記第1アキシアルリップ51および第2アキシアルリップ52の夫々は、基部50から軸方向のブレーキディスク取付用フランジ10側かつ径方向の外輪2側(径方向の外方側)に延在している。上記第1アキシアルリップ51および第2アキシアルリップ52の夫々は、ブレーキディスク取付用フランジ10の軸方向の第1の玉5側の端面59に摺動するようになっている。
一方、上記ラジアルリップ53は、基部50から軸方向の第1の玉5(図1参照)側かつ径方向の内方側に延在している。上記ラジアルリップ53は、内軸3の外周面に摺動するようになっている。
上記各第1連結部54は、幕状の形状を有している。上記各第1連結部54は、第1アキシアルリップ51の内周面と、第2アキシアルリップ52の外周面との間を水掻き状に連結している。上記各第1連結部54は、径方向と周方向に垂直な方向とを含む平面上に存在している。上記密封装置8の使用状態において、各第1連結部54は、内軸3に間隔をおいて位置している。上記複数の第1連結部54は、密封装置8の周方向に等間隔に配置されている。
上記第1連結部54は、第1アキシアルリップ51および第2アキシアルリップ52が、予め定められた位置に位置決めされて、ブレーキディスク取付用フランジ部(以下、単に、フランジ部という)10の端面59から力を受けて、変形する際、第1アキシアルリップ51の変形を抑制する力を、第1アキシアルリップ51に付与すると共に、第2アキシアルリップ52の変形を抑制する力を、第2アキシアルリップ52に付与するようになっている。
上記第1アキシアルリップ51および第2アキシアルリップ52の夫々は、仮に第1連結部54が存在しなかったら生じていただろう変形よりも程度の小さい変形をしている。
また、上記密封装置8が外輪2および内軸3に組み付けられた後において、第1アキシアルリップ51の内外に気圧差が発生した場合において、第1アキシアルリップ51は、第1連結部54の存在によって、上記気圧差に基づく変形が緩和されるような力を受け、上記気圧差に基づいて過度な変形が生じないようになっている。
また、上記密封装置8が外輪2および内軸3に組み付けられた後において、第2アキシアルリップ52の内外に気圧差が発生した場合において、第2アキシアルリップ52は、第1連結部54の存在によって、上記気圧差に基づく変形が緩和されるような力を受け、上記気圧差に基づいて過度な変形が生じないようになっている。
上記各第2連結部55は、幕状の形状を有している。上記各第2連結部55は、第2アキシアルリップ52のラジアルリップ53側の環状面と、ラジアルリップ53の第2アキシアルリップ52側の環状面との間を水掻き状に連結している。
上記各第2連結部55は、径方向と周方向に垂直な方向とを含む平面上に存在している。上記密封装置8の使用状態において、各第2連結部55は、内軸3に間隔をおいて位置している。上記複数の第2連結部55は、密封装置8の周方向に等間隔に配置されている。
上記第2連結部55は、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53が、予め定められた位置に位置決めされて、フランジ部10の端面59または外周面から力を受けて、変形する際、第2アキシアルリップ52の変形を抑制する力を、第2アキシアルリップ52に付与すると共に、ラジアルリップ53の変形を抑制する力を、ラジアルリップ53に付与するようになっている。
上記第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53の夫々は、仮に第2連結部55が存在しなかったら生じていただろう変形よりも程度の小さい変形をしている。
また、上記密封装置8が外輪2および内軸3に組み付けられた後において、第2アキシアルリップ52の内外に気圧差が発生した場合において、第2アキシアルリップ52は、第2連結部55の存在によって、上記気圧差に基づく変形が緩和されるような力を受け、上記気圧差に基づいて過度な変形が生じないようになっている。
また、上記密封装置8が外輪2および内軸3に組み付けられた後において、ラジアルリップ53の内外に気圧差が発生した場合において、ラジアルリップ53は、第2連結部55の存在によって、上記気圧差に基づく変形が緩和されるような力を受け、上記気圧差に基づいて過度な変形が生じないようになっている。
図3は、図2のAA線断面図において、弾性部材41だけを示した図である。
図3に示すように、上記第1連結部54は、6つ存在し、6つの第1連結部54が、周方向に6等配されている。また、上記第2連結部55も、6つ存在し、6つの第2連結部55は、周方向に6等配されている。上記第1連結部54と、第2連結部55とは、周方向の同じ位相の箇所に形成されている。
上記実施形態の密封装置8によれば、弾性部材41が、第1アキシアルリップ51と、第2アキシアルリップ52とを水掻き状に連結すると共に、周方向に互いに間隔をおいて位置する複数の第1連結部54を有するから、第1連結部54によって、第1アキシアルリップ51および第2アキシアルリップ52の剛性を局所的に大きくすることができる。すなわち、上記第1連結部54によって、第1アキシアルリップ51に、第1アキシアルリップ51の変形を抑制する力を付与できると共に、第2アキシアルリップ52に、第2アキシアルリップ52の変形を抑制する力を付与できる。したがって、車両用転がり軸受の運転により、密封装置8が密封している密封側の温度が、外部の温度よりも高温になった後に常温に戻って、密封装置8の内外に気圧差が生じたとしても、第1連結部54からの力によって、第1,2アキシアルリップ51,52が内軸3の端面59に吸着するべく過度な変形をすることを防止できる。したがって、上記密封装置8の内外に気圧差が生じた際に、第1,2アキシアルリップ51,52の異常摩耗が発生することがなくて、第1,2アキシアルリップ51,52の摩耗を抑制でき、第1,2アキシアルリップ51,52の寿命を長くすることができる。また、上記内軸3の端面59に対する第1,2アキシアルリップ51,52の吸着が起こることがないから、内軸3に対する第1,2アキシアルリップ51,52の接触面圧が過大になることがなくて、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8によれば、弾性部材41が、第2アキシアルリップ52と、ラジアルリップ53とを水掻き状に連結すると共に、周方向に互いに間隔をおいて位置する複数の第2連結部55を有するから、第2連結部55によって、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53の剛性を局所的に大きくすることができる。すなわち、上記第2連結部55によって、第2アキシアルリップ52に、第2アキシアルリップ52の変形を抑制する力を付与できると共に、ラジアルリップ53に、ラジアルリップ53の変形を抑制する力を付与できる。したがって、車両用転がり軸受の運転により、密封装置8が密封している密封側の温度が、外部の温度よりも高温になった後に常温に戻って、密封装置8の内外に気圧差が生じたとしても、第2連結部55からの力によって、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53が内軸3の端面59に吸着するべく過度な変形をすることを防止できる。したがって、上記密封装置8の内外に気圧差が生じた際に、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53の異常摩耗が発生することがなくて、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53の摩耗を抑制でき、第2アキシアルリップ52およびラジアルリップ53の寿命を長くすることができる。また、上記内軸3の端面59に対する第2アキシアルリップ52の吸着が起こることがないから、内軸3に対する第2アキシアルリップ52の接触面圧が過大になることがなくて、トルクを抑制することができる。また、同様に、上記内軸3の外周面に対するラジアルリップ53の吸着が起こることがないから、内軸3に対するラジアルリップ53の接触面圧が過大になることがなくて、トルクを抑制することができる。
尚、上記実施形態の密封装置8では、6つの第1,第2連結部54,55を、周方向に略等間隔に形成したが、この発明では、6以外の複数の整数の連結部を、周方向に略等間隔に配置しても良く、2以上の連結部を、周方向に等間隔でない間隔で形成しても良い。
また、上記実施形態の密封装置8では、第1連結部54の数と、第2連結部55の数とが同一で、かつ、第1連結部54と、第2連結部55とが、周方向の同じ位相の箇所に形成されていたが、この発明では、第1連結部と、第2連結部との数は、一致していなくても良く、また、第1連結部と、第2連結部とを、周方向の同じ位相の箇所に形成しなくても良い。
また、上記実施形態の密封装置8では、使用状態において、第1,2連結部54,55が、内軸3に間隔をおいて位置していたが、この発明では、連結部は、密封装置の使用状態で、被摺動部材に接触していても良い。
また、上記実施形態の密封装置8では、第1,2連結部54,55が、径方向と周方向に垂直な方向とを含む平面上に存在していたが、この発明では、連結部は、径方向と周方向に垂直な方向とを含む平面上に存在していなくても良い。この発明では、連結部は、二つのリップを連結していさえすれば良い。
また、上記実施形態の密封装置8では、アキシアルリップ51,52が、内軸3の軸方向の端面59(図2参照)に摺動する構成であったが、この発明では、少なくとも一つのリップが、内軸の外周面、スリンガ(軸方向の半断面において断面略L字状の形状を有する部材)のフランジ部の軸方向の端面、スリンガの周面、内輪の軸方向の端面、内輪の外周面、外輪の軸方向の端面、または、外輪の内周面等に摺動する構成であっても良い。
また、上記実施形態の密封装置8では、第1アキシアルリップ51と、第2アキシアルリップ52とを、第1連結部54で連結すると共に、第2アキシアルリップ52と、ラジアルリップ53とを、第2連結部55で連結した。しかしながら、この発明の密封装置は、アキシアルリップとアキシアルリップとを連結する連結部しか有していなくても良い。また、この発明の密封装置は、アキシアルリップとラジアルリップとを連結する連結部しか有していなくても良い。尚、この明細書では、ラジアルリップを、周面に摺接するリップとして定義する。
また、この発明では、密封装置が、3以上のアキシアルリップを有し、連結部は、その3以上のアキシアルリップが形成する2以上のスペース(アキシアルリップとそのアキシアルリップに隣接するアキシアルリップとのスペース)に配置されていても良い。もっと言うと、この発明の密封装置は、N(2以上の自然数)のリップを有する場合に、(N−1)以下存在するリップとリップとの間のスペースのいずれか一つまたはそれらスペースのいずれか2以上のスペースに配置されていても良い。
また、この発明の密封装置8は、接触シールを3つ有していたが、この発明では、リップを2以上有し、更に、その2以上のリップの中に、非接触シール(ラビリンスシール)が含まれていても良い。そして、例えば、接触シールと、ラビリンスシールとの間に、水掻き状の(幕状の)連結部を形成しても良い。ただし、連結部が連結するシールのうちの少なくとも一つのシールは、接触シールである必要がある。
また、上記車輪用転がり軸受では、玉配置室の軸方向の一端側の開口の近傍に、本発明の密封装置8が配置されていたが、本発明の密封装置は、車輪用転がり軸受の転動体配置室(潤滑剤封入室)の軸方向の両側、又は、軸方向の他端側の開口の近傍のみに配置されても良い。
また、上記実施形態では、転がり軸受が、内軸3を有する車輪用転がり軸受であったが、この発明の転がり軸受は、軌道面を有する部材が複数(2以上)の筒部材のみからなる構成であっても良い。また。この発明の転がり軸受は、ウォータポンプ、または、モータ等であっても良く、転動体および軌道面を有する如何なる転がり軸受であっても良い(尚、この明細書では、転がり軸受を、転動体と、こ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、この発明の転がり軸受は、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、円筒ころである場合および凸面ころである場合を含むが、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。また、この発明の転がり軸受は、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 外輪
3 内軸
4 内輪
5 第1の玉
6 第2の玉
8 密封装置
40 芯金部材
41 弾性部材
50 基部
51 第1アキシアルリップ
52 第2アキシアルリップ
53 ラジアルリップ
54 第1連結部
55 第2連結部
60 筒状部
61 径方向延在部

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、
    上記芯金部材の表面の少なくとも一部を覆うように、上記芯金部材の上記少なくとも一部に固着された基部と、
    上記基部から延在して被摺動部材に摺動する環状の第1リップと、
    上記基部から延在して上記被摺動部材に摺動するか、または、上記被摺動部材に非接触に対向してラビリンスを形成すると共に、上記第1リップに間隔をおいて位置する環状の第2リップと、
    上記第1リップと、第2リップとを連結し、かつ、周方向に互いに間隔をおいて位置する複数の連結部と
    を有す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ると共に、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。
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