JP2012172710A

JP2012172710A - 密封装置

Info

Publication number: JP2012172710A
Application number: JP2011033133A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kuzumaki; 義宏葛巻
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】回転体１０２とスリンガ２との金属嵌合部を介して油脂類など内部流体が外部へ滲み出すのを抑制する。
【解決手段】静止側１０１に取り付けられる複数のシールリップ１２，１３と、スリーブ２１で回転体１０２に金属嵌合されるスリンガ２を備え、シールリップ１２，１３がスリンガ２に摺動可能に密接されることにより機内への外部流体の浸入及び機外への内部流体の漏出を阻止する密封装置において、スリーブ２１に、シールリップ１２，１３の間の密閉空間Ｃに開口した複数の小孔２１ａが円周方向所定間隔で設けられる。スリーブ２１と回転体１０２との金属嵌合部の微小間隙δへ滲み出した内部流体は、回転停止時の温度低下により負圧になる密閉空間Ｃへ小孔２１ａを介して捕捉されるので、機外への滲み出しが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において軸受等へ異物や泥水等が浸入するのを防止する密封装置であって、特に、回転側に嵌着した金属製のスリンガに静止側のシールリップを摺接させる構造を備えるものに関する。

車輪のハブ用軸受を密封する密封装置には、回転側の金属製のスリンガに静止側のシールリップを摺接させる構造を備えるものが用いられている。図３は、この種の密封装置の典型的な従来例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

図３に示す密封装置は、自動車の車輪のハブ用軸受１００の外輪１０１（静止側）の内周に装着される密封装置本体１１０と、前記軸受１００の内輪（回転側）１０２の外周に嵌着されるスリーブ１２１及びその一端から延びるフランジ１２２からなる金属製のスリンガ１２０を備え、密封装置本体１１０に設けられたスラストリップ１１１が、スリンガ１２０のフランジ１２２に摺動可能に密接され、密封装置本体１１０にスラストリップ１１１の内周側に位置して設けられたラジアルリップ１１２が、スリンガ１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接される。

すなわち、この種の密封装置は、スリンガ１２０のフランジ１２２とスラストリップ１１１の密接摺動部において、内輪１０２と一体的に回転するフランジ１２２の遠心力による振り切り作用によって、軸受外部Ａから軸受内部Ｂへのダストや泥水等の浸入を阻止するものである。また、フランジ１２２とスラストリップ１１１の密接摺動部からその内周側の密閉空間Ｃへ、泥水等が僅かに浸入しても、これらはスリンガ１２０のスリーブ１２１とラジアルリップ１１２の密接摺動部においてシールされ、フランジ１２２の遠心力による振り切り作用によって、スラストリップ１１１の外周側へ押し戻される。

なお、図示の従来例では、スリンガ１２０のフランジ１２２の外側面に、磁性粉体を混入したゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で円盤状に成形され円周方向交互に異なる磁極が着磁されたパルサーリング１２３が一体的に接着されており、パルサーリング１２３の外側には、その外側面に近接対向させて磁気センサ１３０が配置されることによって磁気式ロータリーエンコーダが構成されている。

しかしながら、図示の従来例によれば、スリンガ１２０のスリーブ１２１が、内輪１０２の外周面と金属同士で嵌合しているため、軸受外部Ａから飛来する泥水などが、スリーブ１２１と内輪１０２との金属嵌合部の微小間隙δから軸受内部Ｂへ浸入するおそれがあった。また、不図示の車輪と共に軸受１００の内輪１０２が回転しているときは、軸受内部Ｂの温度上昇によってその内圧が上がるので、軸受内部Ｂに存在する不図示のグリースから分離した基油が、前記内圧によって、金属嵌合部の微小間隙δから外部へ滲み出すといった問題があった。

また、このような問題を解決するため、下記の特許文献１に開示されているように、スリーブ１２１と内輪１０２の間にシール部材（弾性部材）を介在させることが考えられるが、この場合は、新たにシール部材を設けることによって部品点数が増加し、あるいは前記シール部材をスリンガ１２０（スリーブ１２１）に一体に成形する工程などが必要になるばかりでなく、内輪１０２にスリーブ１２１を圧入嵌合する過程でシール部材が擦れて損傷を受け、金属同士での嵌合状態よりもさらに漏れを生じやすくなってしまう問題が指摘される。

特開２００１−２１５１３２号公報

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、金属製のスリンガに非回転のシールリップを摺接させる構造の密封装置において、回転体とスリンガとの金属嵌合部を介して泥水など外部流体が浸入したり、油脂類など内部流体が前記金属嵌合部を介して外部へ滲み出したりするのを有効に抑制することにある。

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、本発明に係る密封装置は、静止側に取り付けられる複数のシールリップと、スリーブで回転体に金属嵌合されるスリンガを備え、前記シールリップが前記スリンガに摺動可能に密接されることにより機内への外部流体の浸入及び機外への内部流体の漏出を阻止する密封装置において、前記スリーブに、前記複数のシールリップの間の密閉空間に開口した複数の小孔が円周方向所定間隔で設けられたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、回転体の回転時には温度上昇によって内圧が上がるので、内部流体の一部が、スリーブと回転体との金属嵌合部の微小間隙へ滲み出すが、回転体の回転停止時には温度低下によって、複数のシールリップの間の密閉空間が負圧になるため、前記微小間隙へ介入した内部流体が前記スリーブに開設した複数の小孔を介して、前記密閉空間へ捕捉され、機外への滲み出しが抑制される。また、前記金属嵌合部内を機内から前記小孔にかけて導入される内部流体が、前記金属嵌合部への外部流体の浸入を阻む作用を奏する。

本発明に係る密封装置によれば、回転体とこれに装着されるスリンガとの金属嵌合部を介して泥水など外部流体が浸入したり、油脂類など内部流体が前記金属嵌合部を介して外部へ滲み出したりするのを、前記金属嵌合部にシール部材を介在させることなく、有効に防止することができる。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す、軸受への装着状態の片側断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の片側断面図である。従来の密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。

以下、本発明に係る密封装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す、軸受への装着状態の片側断面図、図２は、未装着状態の片側断面図である。

まず図１において、参照符号１００は自動車の車輪のハブ用軸受であって、自動車の懸架装置における不図示のナックルに固定された外輪１０１と、車輪側の不図示のハブに一体的に嵌着された内輪１０２と、その間に転動可能に配置された不図示の多数の鋼球からなる。なお、外輪１０１は、請求項１に記載された静止側に相当し、内輪１０２は、請求項１に記載された回転体に相当する。

図示の実施の形態による密封装置は、軸受１００の内部空間（以下、軸受内部Ｂという）へ、軸受１００の外部空間（以下、軸受外部Ａという）からの泥水などが浸入するのを防止すると共に、軸受内部Ｂに潤滑のために封入されたグリースが軸受外部Ａへ流出するのを防止するもので、軸受１００の外輪１０１の内周に取り付けられる密封装置本体１と、軸受１００の内輪１０２の外周に取り付けられるスリンガ２を備えている。なお、グリースは請求項１に記載された内部流体に相当する。

密封装置本体１は、図１及び図２に示すように、金属製の補強環１１と、この補強環１１にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体成形されたスラストリップ１２、ラジアルリップ１３、グリースリップ１４、及び外周シール部１５を備える。なお、スラストリップ１２及びラジアルリップ１３は、請求項１に記載された複数のシールリップに相当する。

密封装置本体１の補強環１１は、金属板のプレス加工等により製作されたものであって、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、すなわち円筒状の外径筒部１１ａと、この外径筒部１１ａの軸受内部Ｂ側の端部から内径側へ延びる内向きフランジ１１ｂからなる。このうち、外周筒部１１ａは、軸受１００の外輪１０１の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌合されるように、外径が、外輪１０１の内周面より僅かに大径に形成されており、その先端部には、肉厚を内周側へ減少させた薄肉部１１ｃが形成されている。

密封装置本体１のスラストリップ１２は、補強環１１の内向きフランジ１１ｂにおける軸受外部Ａ側を向いた面にゴム状弾性材料で形成された基部弾性体１６から、軸受外部Ａ側へ向けて先端が大径となるような円錐筒状をなして延びており、ラジアルリップ１３は、スラストリップ１２の内周側に位置して、前記基部弾性体１６の内径端部から軸受外部Ａ側へ向けて先端が小径となるような円錐筒状をなして延びており、グリースリップ１４は、ラジアルリップ１３の軸受内部Ｂ側にあって、軸受外部Ａ側へ向けて屈曲すると共にフック状の断面形状に形成されている。

また、外周シール部１５は、補強環１１における外径筒部１１ａの先端部に形成された薄肉部１１ｃの外周面へ廻り込んだ基部弾性体１６の端部に隆起形成されたものであって、軸受１００の外輪１０１の内周面に適当なつぶし代で密接されるようになっている。

なお、この密封装置本体１は、所定のゴム加硫成形用金型内に、補強環１１を位置決めセットして型締めし、前記金型と補強環１１との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、スラストリップ１２、ラジアルリップ１３、グリースリップ１４、外周シール部１５及び基部弾性体１６の加硫成形と、補強環１１への加硫接着を同時に行って製作されたものである。

スリンガ２は、金属板のプレス加工等により製作されたものであって、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、軸受１００の内輪１０２の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌合されるスリーブ２１と、その軸受外部Ａ側の端部から外径側へ円盤状に展開するフランジ２２からなる。

密封装置本体１におけるスラストリップ１２は、図２に示される原形から軸方向へ適当に変形を受けた状態で、スリンガ２のフランジ２２の内側面に、先端部の全周が摺動可能に密接され、ラジアルリップ１３は、図２に示される原形から適当に拡径変形を受けた状態で、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に、先端近傍の内周エッジ部１３ａ（図２参照）の全周が摺動可能に密接される。そして最も軸受内部Ｂ側にあるグリースリップ１４は、スリンガ２のスリーブ２１の外周面とは非接触であって、軸受内部Ｂに封入されたグリースの一部を、ラジアルリップ１３の背面側に保持することによって、ラジアルリップ１３の密接摺動部Ｓ_２の潤滑を維持するものである。

また、スリンガ２におけるフランジ２２の外側面には、パルサーリング２３が一体的に接着されている。このパルサーリング２３は、ゴム状弾性材料又は合成樹脂材料にフェライトや希土類等の磁性体の微粉末を添加した磁性材料で円盤状に成形され、Ｓ極とＮ極が円周方向所定ピッチで交互に着磁（多極着磁）されたものである。

パルサーリング２３の外側には、このパルサーリング２３と共に磁気式ロータリーエンコーダを構成する磁気センサ３が非回転状態で配置されている。すなわち、スリンガ２と共にパルサーリング２３が軸受１００の内輪１０２と一体的に回転することによって、磁気センサ３の検出面の正面を、パルサーリング２３に着磁されたＮ極とＳ極が回転方向へ交互に通過すると、これによる磁界の変化に対応した波形のパルス状の信号が磁気センサ３から出力されるので、このパルスのカウントによって回転を計測することができるようになっている。

スリンガ２におけるスリーブ２１には、図２に示すように、多数の小孔２１ａが円周方向所定間隔で開設されている。そしてこれらの小孔２１ａは、図１に示す装着状態において、スラストリップ１２とラジアルリップ１３によって画成された環状の密閉空間Ｃに開口している。

以上のように構成された密封装置は、軸受１００の内輪１０２と一体回転するスリンガ２のフランジ２２と、軸受１００の外輪１０１に取り付けられた非回転の密封装置本体１のスラストリップ１２との密接摺動部Ｓ_１において、遠心力によるフランジ２２の振り切り作用によって、軸受外部Ａから飛来するダストや泥水等の浸入を阻止するものである。また、ダストや泥水等が、フランジ２２とスラストリップ１２との密接摺動部Ｓ_１からその内周側（密閉空間Ｃ）へ僅かに浸入したとしても、これらはスリンガ２のスリーブ２１とラジアルリップ１３の密接摺動部Ｓ_２においてシールされるので、軸受内部Ｂへ容易に浸入することはできず、結局、フランジ２２の遠心力による振り切り作用によって、スラストリップ１２の外周側へ押し戻される。

一方、軸受１００の外輪１０１と、その内周面に圧入によって取り付けられた密封装置本体１における補強環１１の外径筒部１１ａとの間は、この外径筒部１１ａに一体的に形成された外周シール部１５が、外輪１０１の内周面と密接することによって密封されているのに対し、軸受１００の内輪１０２と、その外周面に圧入によって取り付けられたスリンガ２のスリーブ２１は金属嵌合となっているので、その嵌合面間には微小間隙δが存在している。

ここで、不図示の車輪と共に軸受１００の内輪１０２が回転しているときは、軸受内部Ｂの温度が上昇し、内圧が上昇するので、軸受内部Ｂに充填されているグリースから分離した基油の一部が、前記内圧や毛細管現象などによって、スリンガ２のスリーブ２１と軸受１００の内輪１０２との金属嵌合部の微小間隙δへ滲み出すが、スリンガ２のフランジ２２とスラストリップ１２の密接摺動部Ｓ_１で生じる摺動発熱と、スリンガ２のスリーブ２１とラジアルリップ１３の密接摺動部Ｓ_２で生じる摺動発熱によって、スラストリップ１２とラジアルリップ１３の間の密閉空間Ｃの空気圧が高くなっており、この空気圧は、スリーブ２１に円周方向所定間隔で開設された多数の小孔２１ａを介して、前記金属嵌合部のうち軸受外部Ａ側へ偏在した位置に作用しているので、軸受外部Ａへの滲み出しが抑制される。

次に、車輪の停止と共に軸受１００の内輪１０２が回転を停止すると、軸受内部Ｂの温度が低下し、その内圧は低下して行くが、スラストリップ１２とラジアルリップ１３の間の密閉空間Ｃの温度も低下してその空気圧が負圧になり、この負圧は、スリーブ２１に円周方向所定間隔で開設された多数の小孔２１ａを介して、スリンガ２のスリーブ２１と軸受１００の内輪１０２との金属嵌合部のうち軸受外部Ａ側へ偏在した位置に作用するので、前記金属嵌合部の微小間隙δへ介入しているグリースの基油は、前記多数の小孔２１ａを介して前記密閉空間Ｃへ捕捉される。このため、軸受外部Ａへの基油の滲み出しが抑制される。

しかも、スリンガ２のスリーブ２１と軸受１００の内輪１０２との金属嵌合部内には、上述のような作用によって、軸受内部Ｂから小孔２１ａの開設位置にかけてグリースの基油が導入されるので、この基油によって、軸受外部Ａ側から前記金属嵌合部への泥水などの浸入が抑制される。

なお、この小孔２１ａは、孔径が大きいほど、スリンガ２のスリーブ２１と軸受１００の内輪１０２との金属嵌合部を介して軸受外部Ａ側からの泥水等が密閉空間Ｃへ入り込みやすくなるため、孔径を0.2〜0.6ｍｍ程度とすることが好ましい。また、小孔２１ａの数が少なすぎると、密閉空間Ｃへの基油の捕捉が起こりにくくなり、多すぎるとスリーブ２１の強度が損なわれてしまうため、図２に示す小孔２１ａ，２１ａ，・・・の開設間隔Ｐは、1〜3ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、図示の実施の形態は、本発明を、磁気式ロータリーエンコーダが併設された密封装置に適用したものであるが、磁気式ロータリーエンコーダを設けないものについても同様に実施することができる。

１密封装置本体
１２スラストリップ（シールリップ）
１３ラジアルリップ（シールリップ）
２スリンガ
２１スリーブ
２１ａ小孔
２２フランジ
１００軸受
１０１外輪（静止側）
１０２内輪（回転体）
Ａ軸受外部
Ｂ軸受内部
Ｃ密閉空間

Claims

静止側に取り付けられる複数のシールリップと、スリーブで回転体に金属嵌合されるスリンガを備え、前記シールリップが前記スリンガに摺動可能に密接されることにより機内への外部流体の浸入及び機外への内部流体の漏出を阻止する密封装置において、前記スリーブに、前記複数のシールリップの間の密閉空間に開口した複数の小孔が円周方向所定間隔で設けられたことを特徴とする密封装置。