JP2012241827A - 密封装置および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付け性を維持しながら外周側からの水の浸入を効果的に防止できて、腐食が発生しにくい密封装置および転がり軸受を提供する。
【解決手段】筒状部４０と、筒状部４０の軸方向の一方側かつ筒状部４０の径方向の内方側に位置する端部６９を有する円板部４２と、円板部４２の端部６９と筒状部４０の軸方向の一方側の端部６９とを連結する連結部４１とを有する環状の芯金部材３０と、円板部４２に固着された基部６０と、基部６０から延在して被摺動部材に摺動するリップ部６１と、連結部４１から径方向の外方側に突出する径方向突出部６２とを有する環状の弾性部材３１とを備え、径方向突出部６２は、軸方向の一方側近傍であって且つ外周面に開口する円周溝８４と、弾性部材３１に比べて硬質な弾性部材からなり、円周溝８４に溶着されて弾性部材３１と一体となるように形成される硬質部８３とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、相対回転する外側軌道部材と内側軌道部材のうち、外側軌道部材に密着して取り付けられて、内側軌道部材に摺動可能に回転軸方向端部の周面を密封する密封装置、及びこの密封装置を備える転がり軸受に関する。

図５は、互いに同心的に配置されて相対回転する外側軌道部材と内側軌道部材のうち、外側軌道部材に密着して取り付けられて、内側軌道部材に摺動可能に回転軸方向端部の周面を密封する従来例の密封装置の軸方向の断面図である。非回転のハウジング２０１と、ハウジング２０１の内周に図示しない軸受を介して回転自在に挿通された回転軸２０２との間の空間を密封する密封装置１００は、芯金部材１０１と、この芯金部材１０１にゴム状弾性部材で一体成形された弾性部材１０２とからなる。

芯金部材１０１は、ハウジング２０１の内周面に内嵌されて固定される筒状部１０１ａと、筒状部１０１ａの一方側の端部から径方向の内方側に延在している円板部１０１ｂとからなる。

弾性部材１０２は、筒状部１０１ａおよび円板部１０１ｂに固着される基部１０２ａと、基部１０２ａの一方から延在して回転軸２０２の外周面に装着された金属製のスリンガ２０３に摺動するリップ部１０２ｂと、基部１０２ａの他方から延在して筒状部１０１ａの先端に固着される嵌合部１０２ｃとからなる。嵌合部１０２ｃは、径方向の外方側に突出する締め代部１０２ｄを有し、締め代部１０２ｄは、筒状部１０１ａの外周面よりも径方向の外方側に位置している。

密封装置１００は、軸受には圧入して組み付けられ、締め代部１０２ｄが弾性変形してハウジング２０１と密封装置１００との間からの水の浸入を防止して、筒状部１０１ａやハウジング２０１の腐食を防止するようになっている。（特許文献１）

しかしながら、上記の密封装置では、例えば、自動車等の車輪用軸受として使用される場合、路面に近い位置で使われ、泥水が直接はねかかる悪環境であるために、軸受の外輪と密封装置との間から軸受内部へ水が浸入し、腐食が発生するという問題がある。

そこで、上記の密封装置１００では、例えば、締め代部１０２ｄの締め代を大きくする方法も考えられるが、軸受に密封装置１００を圧入する際の圧入力が増加して組み付け性が悪化するという問題がある。そのため、密封装置では、組み付け性を維持しながら外周側からの水の浸入を効果的に防止することが課題となっていた。

特開平１０−２５２７６２号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、組み付け性を維持しながら外周側からの水の浸入を効果的に防止できて、腐食が発生しにくい密封装置および転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る密封装置の構成上の特徴は、筒状部と、前記筒状部の軸方向の一方側かつ前記筒状部の径方向の内方側に位置する端部を有する円板部と、前記円板部の前記端部と前記筒状部の前記軸方向の一方側の端部とを連結する連結部とを有する環状の芯金部材と、
前記円板部に固着された基部と、前記基部から延在して被摺動部材に摺動するリップ部と、前記連結部から前記径方向の外方側に突出する径方向突出部とを有する環状の弾性部材とを備え、
前記径方向突出部は、
前記軸方向の一方側近傍であって且つ外周面に開口する円周溝と、
前記弾性部材に比べて硬質な弾性部材からなり、前記円周溝に溶着されて前記弾性部材と一体となるように形成される硬質部とを含むことである。

請求項１の密封装置によれば、径方向突出部の一方側近くであって且つ外周面に開口する円周溝に、弾性部材に比べて硬質な弾性部材からなる硬質部が弾性部材と一体となるように形成されているので、密封装置を、軸方向の一方側が、軸方向の密封側とは反対側の外部側に位置するように設置することにより、密封性を高めることができるので、外周側から水が浸入することを外部側（密封室の開口側）で効率的に防止できる。例えば、軸受に密封装置を装着する場合、硬質部と外側軌道部材との接触面圧が高まることで、弾性部材と外側軌道部材との間へ水が浸入することを外部側（密封室の開口側）で効率的に防止できる。
また、請求項１の密封装置によれば、硬質部は一部分のみであるので、例えば、軸受に密封装置を圧入する際の圧入力はほとんど増加しないので組み付け性を維持できる。

上記の課題を解決するため、請求項２に係る転がり軸受の構成上の特徴は、内周軌道面を有する外側軌道部材と、
外周軌道面を有する内側軌道部材と、
前記内周軌道面と前記外周軌道面との間に配置された転動体と、
前記外側軌道部材と前記内側軌道部材とが画定する環状の室の軸方向の一方側の開口を密封する請求項１に記載の密封装置とを備えることである。

請求項２の転がり軸受によれば、軸受に密封装置を圧入する際の圧入力はほとんど増加しないので組み付け性を維持しながら、密封装置のより外部側で、外側軌道部材と密封装置との間からの水の浸入を防止できて、外側軌道部材および密封装置の腐食を抑制することができる。

本発明によれば、組み付け性を維持しながら外周側からの水の浸入を効果的に防止できて、腐食が発生しにくい密封装置および転がり軸受を提供することができる。

本発明の一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の密封装置の軸方向の断面図である。 図２の密封装置の径方向突出部の拡大断面図である。 図３の締め代部と接触面圧との関係を示す図である。 従来例の密封装置の軸方向の断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である車輪用転がり軸受１（転がり軸受）の軸方向の断面図である。

車輪用転がり軸受１は、外側軌道部材としての外輪２、内側軌道部材としての内軸３、内輪４、複数の第１の玉５（転動体）、複数の第２の玉６（転動体）、第１密封装置８（密封装置）および第２密封装置９（密封装置）を備える。第１の玉５および第２の玉６は、転動体を構成する。内軸３は、被摺動部材を構成している。

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。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。

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。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、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。

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。外輪２は、軸方向の他端部側に、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。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。第１軌道溝２６は、第２軌道溝２７よりも一端部側に位置している。

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、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。

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。第１密封装置８は、内軸３と外輪２との間における一端部側の開口を密封している。

一方、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。第２密封装置９は、内輪４と外輪２との間における他端部側の開口を密封している。

図２は、図１の第１密封装置（以下、単に、密封装置という）８の軸方向の断面図である。

密封装置８は、環状の芯金部材３０と、環状の弾性部材３１とを備え、芯金部材３０は、筒状部４０と、連結部４１と、円板部４２とを有する。筒状部４０は、円筒外周面６６を有し、その円筒外周面６６は、外輪２の内周円筒面６８に圧入により内嵌されて固定されている。

円板部４２は、筒状部４０よりも軸方向の一方側かつ径方向の内方側に位置する端部６９を有している。円板部４２は、その端部６９から径方向の内方側に延在している。

連結部４１は、円板部４２の端部６９と、筒状部４０の軸方向の一方側としての軸方向の外方側（軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側）の端部とを連結している。連結部４１は、筒状部４０の軸方向の外方側（軸方向の密封側とは反対側）の端部から筒状部４０の径方向の内方側かつ軸方向の外方側に延在している。

図２に示すように、円板部４２は、第１径方向延在部５１、屈曲部５２、軸方向延在部５３および第２径方向延在部５４を有する。第１径方向延在部５１は、連結部４１の径方向の内方側の端部から径方向の内方側に延在している。屈曲部５２は、第１径方向延在部５１の径方向の内方側の端部から径方向の内方かつ軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側に屈曲している。軸方向延在部５３は、屈曲部５２から軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側に延在している。第２径方向延在部５４は、軸方向延在部５３の軸方向のレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側の端部から径方向の内方に延在している。

弾性部材３１は、基部６０と、リップ部６１と、径方向突出部６２とを有する。基部６０は、円板部４２の軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側の端面および円板部４２の軸方向の内方側の端部を覆うように円板部４２に固着されている。

リップ部６１は、アキシアルリップ７０と、第１ラジアルリップ７１と、第２ラジアルリップ７２とを有する。アキシアルリップ７０は、基部６０から径方向の外方かつ軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側に延在して、ブレーキディスク取付用フランジ１０の軸方向の端面に摺動している。また、第１ラジアルリップ７１は、基部６０の径方向の内方側の端部から径方向の内方かつ軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側に延在して、内軸３の外周面に摺動している。また、第２ラジアルリップ７２は、基部６０の径方向の内方かつ軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側とは反対側に延在して、内軸３の外周面に摺動している。

径方向突出部６２は、芯金部材３０の連結部４１から径方向の外方側に突出している。径方向突出部６２は、締め代部６７を有し、この締め代部６７は、筒状部４０の外周面よりも径方向の外方側に位置している。

図３は、図２の密封装置８の径方向突出部６２の拡大断面図である。

径方向突出部６２の締め代部６７は、第１外周面８０と、第２外周面８１と、第３外周面８２と、円周溝８４と、硬質部８３とを有する。第１外周面８０は、芯金部材３０の筒状部４０の連結部４１側の端部に円筒外周面８９を介して連なっている。第１外周面８０は、円錐外周面であり、軸方向の外部側（軸方向のブレーキディスク取付用フランジ１０側）にいくにしたがって、外径が大きくなっている。

第２外周面８１は、円筒状の外周面であり第１外周面８０の軸方向の外部側の端部につながっている。

第３外周面８２は、第２外周面８１の軸方向の外部側の端部につながっている。第３外周面８２は、円錐外周面である。第３外周面８２は、軸方向の外部側にいくにしたがって、外径が小さくなっている。

円周溝８４は、第２外周面８１に開口して円周に溝が形成され、円周溝８４の底面は径方向には円筒外周面８９と略同一であり、軸方向には第３外周面８２の近傍に配置される。

硬質部８３は、弾性部材３１に比べて硬質な弾性部材からなる。例えば、弾性部材３１は汎用性と価格のバランスに優れるニトリルゴムからなり、硬質部８３は硬度が弾性部材３１の略２倍の硬質ニトリルゴムからなる。硬質部８３は、円周溝８４を埋めるように溶着されて弾性部材３１と一体となるように形成される。

図３に示すように、第２外周面８１および硬質部８３は、連結部４１に径方向に重なっている。また、第２外周面８１および硬質部８３と、連結部４１との径方向の間には、径方向突出部６２の一部である圧接部８８が隙間無く存在している。締め代部６７は、外輪２（図２参照）の内周面に対して密封装置８を押圧する際に、締め代となる部分を構成している。

図４は、締め代部が、単一の弾性部材からなる従来の密封装置と、上記実施形態の密封装置８とにおいて、図３の締め代部６７位置と接触面圧との関係を示す図である。締め代部６７位置とは、締め代部６７が外輪２の内周面に対して押圧する第２外周面８１の両端の間を軸方向に等間隔で区切ったときの軸方向の座標の位置を示している。締め代部６７位置の「０」は、第２外周面８１の第３外周面８２側の端Ａ（図３参照）を示し、締め代部６７位置の「５０」は、第２外周面８１の第１外周面８０側の端Ｂ（図３参照）を示している。

図４に示すように、黒の三角で示される本発明例の密封装置８によれば、締め代部６７位置の「５」近傍において、即ち、硬質部８３が設けられている位置において、接触面圧を、黒の菱形で示される従来の密封装置の接触面圧に対して７８％あまりも増加させることができる。そのため、本発明の密封装置８によれば、外部側の密封性能を格段に増大させることができる。

以上のように、本実施の形態に係る密封装置８および転がり軸受１によれば、密封装置８の弾性部材の一部に硬質部８３が設けられていることにより、外輪２の内周面への接触面圧が高まることで、外部側の密封性能を格段に増大させることができるので、外周側からの水の浸入を効果的に防止できて、腐食が発生しにくい密封装置および転がり軸受を提供することができる。

また、本実施の形態に係る密封装置８および転がり軸受１によれば、硬質部８３は一部分のみであるので軸受に密封装置を圧入する際の圧入力はほとんど増加しないので組み付け性を維持することができ、さらに、軸受の回転トルクを増加させることはない。

なお、上記実施形態の密封装置８では、弾性部材３１はニトリルゴム、硬質部８３は硬質ニトリルゴムとしたが、これに限るものではなく、弾性部材に比べて硬質部の硬度が大きく高いものであれば良く、例えば１．５倍以上であれば顕著な効果が期待できる。

また、上記実施形態の密封装置８では、芯金部材３０の円板部４２が、第１径方向延在部５１、屈曲部５２、軸方向延在部５３および第２径方向延在部５４を有していたが、本発明では、芯金部材の円板部は、連結部４１の筒状部４０側とは反対側の端部よりも径方向の内方側の領域に延在していさえすれば、如何なる方向にどのように延在していても良い。

また、上記実施形態の密封装置８では、アキシアルリップ７０が一つ存在すると共に、ラジアルリップ７１,７２が二つ存在する構成であったが、本発明では、アキシアルリップは、存在しなくても良く、二以上存在しても良い。また、本発明では、ラジアルリップは、存在しなくても良く、一つのみ存在しても良く、または、三つ以上存在しても良い。

また、上記実施形態の密封装置８では、ラビリンスシールが、存在しない構成であったが、本発明では、ラビリンスシールが存在しても良い。

また、上記実施形態の車輪用転がり軸受１では、外輪２と、内軸３および内輪４とで画定される玉配置室７７（図２参照）の軸方向の一端側の開口の近傍に、本発明の密封装置８を配置していたが、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、軸方向の他端側のみに配置されても良い。

また、上記実施形態の車輪用転がり軸受１では、外側軌道部材が、外輪２であったが、本発明では、外側軌道部材は、ハウジングであっても良い。また、上記実施形態の車輪用転がり軸受１では、内側軌道部材が、内軸３であったが、本発明では、内側軌道部材は、軸に外嵌された内輪であっても良い。そして、軸や、内輪や、軸または内輪に外嵌されたスリンガを、被摺動部材として、密封装置のシール部が、その被摺動部材の外周面や軸方向の端面に摺動する構成であっても良い。

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１であったが、本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、本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、本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、本発明の転がり軸受は、外側軌道部材は、一体部材であっても、複数の部材からなっていても良く、内側軌道部材も、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、本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。

１：車輪用転がり軸受（転がり軸受）、 ２：外輪（外側軌道部材）、 ３：内軸（内側軌道部材）、 ４：内輪（内側軌道部材）、 ５：第１の玉（転動体）、 ６：第２の玉（転動体）、 ８：第１密封装置（密封装置）、 ９：第２密封装置（密封装置）、 １６：内軸の軌道溝、 １７：内輪の軌道溝、 ２６：外輪の第１軌道溝、 ２７：外輪の第２軌道溝、 ３０：芯金部材、 ３１：弾性部材、 ４０：筒状部、 ４１：連結部、 ４２：円板部、 ６０：基部、 ６１：リップ部、 ６２：径方向突出部、 ６７：締め代部、 ６９：端部、 ８０：第１外周面、 ８１：第２外周面、 ８２：第３外周面、 ８３：硬質部、 ８４：円周溝、 ８８：圧接部、 ８９：円筒外周面、 Ａ，Ｂ：端

Claims (2)

1. 筒状部と、前記筒状部の軸方向の一方側かつ前記筒状部の径方向の内方側に位置する端部を有する円板部と、前記円板部の前記端部と前記筒状部の前記軸方向の一方側の端部とを連結する連結部とを有する環状の芯金部材と、
   前記円板部に固着された基部と、前記基部から延在して被摺動部材に摺動するリップ部と、前記連結部から前記径方向の外方側に突出する径方向突出部とを有する環状の弾性部材とを備え、
   前記径方向突出部は、
   前記軸方向の一方側近傍であって且つ外周面に開口する円周溝と、
   前記弾性部材に比べて硬質な弾性部材からなり、前記円周溝に溶着されて前記弾性部材と一体となるように形成される硬質部とを含むことを特徴とする密封装置。
2. 内周軌道面を有する外側軌道部材と、
   外周軌道面を有する内側軌道部材と、
   前記内周軌道面と前記外周軌道面との間に配置された転動体と、
   前記外側軌道部材と前記内側軌道部材とが画定する環状の室の軸方向の一方側の開口を密封する請求項１に記載の密封装置とを備える転がり軸受。

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