JP2015212561A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】泥水等の浸入を効果的に防止することができる密封装置を提供する。【解決手段】連続して拡径するフランジ部32を有する内側部材5と該内側部材5に対して相対的に軸回転する外側部材2とを備える機械装置1に用いられ、前記外側部材2に装着されて前記外側部材2及び内側部材5間の前記フランジ部側の隙間を密封するベアリングシール8であって、前記外側部材2に取付けられる芯金9と、前記芯金9に固着されるシール体10とを備え、前記シール体10は、前記外側部材2の外周2cより外径側に延びる堰部12と、該堰部12から前記フランジ部32側に向かって延びる第1シールリップ13とを含み、前記堰部12の外径側端部12aは、前記第1シールリップ13の外周13aより径方向外側に位置することを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、自動車等の車輪支持部の軸受装置等のような機械装置に用いられる密封装置に関し、さらに詳しくは、外輪に対してフランジ付内輪が軸回転可能に支持される軸受装置のフランジ側内輪と外輪との間に装着される密封装置に関する。
近時、自動車等の車輪支持部の軸受装置としては、ハブベアリングが多く用いられるようになった(例えば、特許文献1〜特許文献3参照)。このハブベアリングは、車体に固定される外輪に対して、車輪が取付けられるフランジ付内輪が軸回転可能に支持されるよう構成される。外輪と内輪との軸方向両端部には、軸受空間への泥水、塵埃(以下、まとめて泥水等と言う)等の浸入を防止し、或いは軸受空間に充填される潤滑剤(グリース等)の漏出を防止するための密封装置が装着される。特許文献1及び特許文献2に示される車輪用軸受装置におけるフランジ側(車輪側、アウター側)の密封装置は、外輪に嵌合される芯金と、芯金に固着されるゴム等の弾性体からなるシール体とを備える。シール体は、前記内輪に直接又はスリンガを介して弾接するシールリップを備える。
このような密封装置においては、シール体と内輪のフランジ部との隙間から泥水等が当該密封装置内に浸入すると、シールリップと内輪との弾接部に塵埃が噛み込む。そして、弾接部に塵埃が噛み込んだ状態で内輪が回転を継続すると、シールリップと内輪との相互の摺接に伴い、シールリップの先端部が摩耗して、軸受空間の密封機能が経時的に低下する。特許文献1の図2には、シール体を外輪の外周面より外径側に突出させ、この突出部分の先端部に折り曲げ部を設けてフランジ部との間にラビリンスを形成することが記載されている。このような構成のシール体によれば、密封装置内への泥水等の浸入が抑えられ、シールリップの先端部の摩耗が抑制されると解される。また、特許文献2では、シール体を特許文献1と同様に外輪の外周面より外径側に突出させ、外輪の外周面を伝う泥水等の密封装置内への浸入を抑えるようにしている。さらに、特許文献3では、シール体を外輪のアウター側端面に沿って外輪の外周面よりも外径側に突出させるとともに、シール体のフランジ部に対向する面に突起を設け、この突起とフランジ部との間にラビリンスを形成している。これによって、外輪とフランジ部との隙間から密封装置内へ泥水等が浸入することを抑えるようにしている。
特許第4507734号公報 特開2011−117529号公報 特開2013−190101号公報
ところで、前記特許文献1及び3には、外輪の外周面より外径側に突出するシール体の部分及び前記ラビリンスによって密封装置への泥水等の浸入を防止する構造が示されているが、このような構造だけでは泥水等の浸入防止効果は充分に得られないと考えられる。また、特許文献2の密封装置では、泥水等が外輪の外周部を伝って密封装置内へ浸入することは防止できないと考えられる。シール体とフランジ部との間からの泥水等の浸入は防止できない。そこで、効果的に泥水の浸入を防止する構造の開発が望まれるところであった。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、泥水等の浸入を効果的に防止することができる密封装置を提供することを目的としている。
本発明に係る密封装置は、連続して拡径するフランジ部を有する内側部材と該内側部材に対して相対的に軸回転する外側部材とを備える機械装置に用いられ、前記外側部材に装着されて前記外側部材及び内側部材間の前記フランジ部側の隙間を密封する密封装置であって、前記外側部材に取付けられる芯金と、前記芯金に固着されるシール体とを備え、前記シール体は、前記外側部材の外周より外径側に延びる堰部と、該堰部から前記フランジ部側に向かって延びる第1シールリップとを含み、前記堰部の外径側端部は、前記第1シールリップの外周より径方向外側に位置することを特徴とする。
本発明によれば、シール体が外側部材の外周より外径側に延びる堰部を含んでいるから、外側部材の外周を伝う泥水等が、当該密封装置内に直接浸入することが抑制される。また、第1シールリップが堰部から内側部材のフランジ部に向かって延びることによって、泥水等が堰部とフランジ部との間から密封装置内に直接浸入しようとすることが抑制される。しかも、この堰部の外径側端部が、前記第1シールリップの外周より径方向外側に位置することにより、泥水等が、直接第1シールリップに向かって流入することが抑制され、第1シールリップの寿命を延ばすことができる。
本発明において、前記シール体には、さらに第2シールリップが、前記第1シールリップよりも径方向内側であって前記外側部材の内周よりも径方向外側に位置するように設けられているものとしても良い。
本発明によれば、第2シールリップがさらに設けられていることによって、第1シールリップと第2シールリップとの相乗効果で、一層密封性が高められる。そして、第2シールリップが外側部材の内周よりも外側に位置するよう設けられているから、シール体が一体に固着された芯金を押して外側部材の内周に取付けるような場合に、取付作業の邪魔にならず、当該第2シールリップが傷つく懸念がない。
本発明において、前記第1シールリップは、その外径側の面が、基端部から先端部に向け拡径するように傾斜しているものとしても良い。
本発明によれば、仮に堰部を乗り越えて泥水等が第1シールリップに至っても、泥水等は第1シールリップの基端部側に誘導されるので、第1シールリップとフランジ部との間に塵埃等が噛み込み難く、第1シールリップの先端部の摩耗が抑制される。
本発明において、前記堰部は、一定の厚みであるとともに、軸方向に直交するように延びているものとしても良い。
本発明によれば、泥水等が、外側部材の外周を伝って堰部を乗り越え、当該密封装置内に浸入することをより効果的に抑制することができる。
本発明の密封装置によれば、泥水等の密封装置への浸入を効果的に防止することができ、外側部材及び内側部材間の隙間の密封機能を向上させることができる。
本発明に係る密封装置が適用される軸受装置の一例を示す概略的縦断面図である。 図1のX部の拡大図であって、本発明に係る密封装置の第一の実施形態を示す図である。 本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す図2と同様図である。 本発明に係る密封装置の第三の実施形態を示す図2と同様図である。 本発明に係る密封装置の第四の実施形態を示す図2と同様図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は、自動車の車輪(不図示)を軸回転可能に支持する軸受装置(機械装置)1を示す。この軸受装置1は、大略的に、外側部材としての外輪2と、ハブ輪3と、ハブ輪3の車体側に嵌合一体とされる内輪部材4と、外輪2とハブ輪3及び内輪部材4との間に介装される2列の転動体(ボール)6…とを含んで構成される。この例では、ハブ輪3及び内輪部材4が内側部材としての内輪5を構成する。外輪2は、自動車の車体(不図示)に固定される。また、ハブ輪3にはドライブシャフト(不図示)が同軸的にスプライン嵌合される。内輪5(ハブ輪3及び内輪部材4)は、外輪2に対して、軸L回りに回転可能とされる。外輪2及び内輪5は、相対的に軸回転する2部材として構成され、該2部材間に環状空間Sが形成される。環状空間S内には、2列の転動体6…が、リテーナ6aに保持された状態で、外輪2の軌道輪2a、ハブ輪3及び内輪部材4の軌道輪3a,4aを転動可能に介装されている。ハブ輪3は、円筒状のハブ輪本体30と、ハブ輪本体30より立上基部31を介して径方向外側に連続して拡径するよう形成されたハブフランジ(フランジ部)32を有し、ハブフランジ32にボルト33及び不図示のナットによって車輪が取付固定される。以下において、軸L方向に沿って車輪に向く側(図1において右側を向く側)を車輪側、車体に向く側(同左側を向く側)を車体側と言う。
環状空間Sは、軸受空間を形成し、この環状空間(以下、軸受空間と言う)Sの軸L方向に沿った両端部であって、外輪2とハブ輪3との間、及び外輪2と内輪部材4との間には、ベアリングシール7,8が装着される。軸受空間Sの軸L方向に沿った両端部はベアリングシール7,8によって密封される。これによって、軸受空間S内への泥水等の浸入や軸受空間S内に充填される潤滑剤(グリース等)の外部への漏出が防止される。ベアリングシール7,8のうち、車輪側のベアリングシール8が本発明に係る密封装置に相当する。
このベアリングシール(密封装置)8の実施の形態について、図2〜図5をも参照して説明する。図2は第一の実施形態を示し、図例のベアリングシール8は、外輪2の内径部(内周部)2bに嵌合される芯金9と、芯金9に固着されたゴム製(弾性体製)のシール体10とを備える。芯金9は、外輪2の内径部(内周)2bに嵌合される円筒部9aと、円筒部9aの軸受空間S側(車体側)の一端部9aaより内径方向に延出された内向鍔部9bと、円筒部9aの軸受空間Sとは反対側(車輪側)の他端部9abより外径方向に延出された外向鍔部9cとを有する。外向鍔部9cは、当該芯金9が外輪2の内径部2bに嵌合されたときには、外輪2の軸L方向車輪側端面2cに当接するように形成されている。
シール体10は、芯金9に固着されるシール体基部11と、このシール体基部11から張出すように設けられる後記する複数のシールリップとを含んで構成される。シール体基部11は、芯金9における内向鍔部9bの軸受空間Sとは反対側の面(車輪側の面)9ba、円筒部9aの内径面9ac及び外向鍔部9cの軸受空間Sとは反対側の面9caを覆う。シール体基部11は、さらに、内向鍔部9bの内径側端縁部9bbを回り込んで軸受空間S側の面(車体側の面)9bcの一部を覆っている。また、シール体基部11は、外向鍔部9cの外径側端縁部9cbを回り込んで軸受空間S側の面に形成された段差面9ccを覆っている。シール体10は、シール体基部11の外向鍔部9cを覆う部分からさらに外径側に延び外輪2の外径部(外周)2dより外径側に突出する堰部12を含んでいる。また、シール体10は、シール体基部11からフランジ部32側に向かって延びる第1シールリップ13及び第2シールリップ14をさらに含む。堰部12は、軸L方向に直交するように延び、且つ、軸L方向に沿った厚みが一定となるように形成されている。堰部12は、その厚みが第1シールリップ13及び第2シールリップ14の厚みより厚くなるように形成されている。堰部12の外径側端部12aは、第1シールリップ13の外周13aより径方向外側に位置している。第1シールリップ13は、堰部12の基端側から延びるとともに堰部12の外径側端部12aよりも外径側に突出しないように形成される。なお、本実施形態において、堰部12に設けられている第1シールリップ13は1個であるが、堰部12は、第1シールリップ13の他にもシールリップを配設可能な程度に外径側に突出している(本実施形態では外輪の外径部2dよりも外径側に1.0〜10mm突出している)。第2シールリップ14は、第1シールリップ13よりも径方向内側であって外輪2の内径部2bよりも径方向外側に位置するように設けられている。そして、第1シールリップ13及び第2シールリップ14は、ともに、その外径側の面及び内径側の面が、シール体基部11側の基端部から先端部に向け拡径するようにテーパ状に傾斜している。加えて、本実施形態のシール体10は、第2シールリップ14より内径側に、シール体基部11からフランジ部32側及び立上基部31に向かって延びる2個のアキシャルリップ(シールリップ)15,16と、ハブ輪本体30に向かって延びるラジアルリップ(シールリップ)17とを備えている。
フランジ部32の車体側フランジ面は、第1フランジ面32a及び段差状の第2フランジ面32bを備えている。第1フランジ面32aは、立上基部31の湾曲する凹曲面31aを経て、外輪2の軸L方向に沿った車輪側端面2cに対向する位置まで延びるよう形成されている。また、第2フランジ面32bは、第1フランジ面32aより外径側に連続するとともに、前記外輪2の軸方向端面2cに対して軸L方向に遠ざかるよう段差状に形成されている。そして、第1シールリップ13は第2フランジ面32bに弾接するよう構成されている。第2シールリップ14及びアキシャルリップ15,16は第1フランジ面32a及び立上基部31の凹曲面31aに弾接するよう構成されている。ラジアルリップ17はハブ輪本体30の外径面30aに弾接するよう構成されている。図2において、各シールリップ13〜17の2点鎖線で示す部分は、これらシールリップ13〜17の弾性変形前の原形状を示している。これら各シールリップ13〜17は、全てそれぞれの前記対向面に弾接するよう形成されているが、少なくともいずれかはその対向面に近接するようにしても良い。第2シールリップ14が弾接又は近接する第1フランジ面32aは第2フランジ面32bよりも外輪2の軸方向端面2c近いことから、第2シールリップ14の軸L方向長さは第1シールリップ13の軸L方向長さより小とされている。
前記のように構成されるベアリングシール8は、図1及び図2に示すように軸受装置1における外輪2及び内輪5間のフランジ部32側の隙間に装着される。即ち、当該ベアリングシール8を構成する芯金9の円筒部9aが外輪2の内径部2bに嵌合され、この嵌合状態では芯金9の外向鍔部9cが外輪2の車輪側端面2cに当接される。ベアリングシール8は、白抜矢印aのように芯金9の円筒部9aの延長線上のシール体基部11に治具(不図示)が宛てがわれて嵌合される。この時、第2シールリップ14が外輪2の内径部2bより径方向外側に位置しているから、第2シールリップ14が嵌合作業の邪魔にならず、第2シールリップ14が治具によって傷つくことがない。シール体基部11の一部は、外向鍔部9cの外径側端部9cbを回り込んで段差面9ccを覆うように形成されているため、外向鍔部9cが車輪側端面2cに当接した状態において、外輪2の車輪側端面2cと段差面9ccとの間に圧縮状態で介在される。したがって、外部からの泥水等が芯金9と外輪2との嵌合部に浸入することが防止される。内輪5が軸L回りに回転すると、各シールリップ13〜17は、内輪5のそれぞれの前記各対向面に対して弾性的に相対摺接する。このように各シールリップ13〜17が内輪5に対して弾性的に相対摺接することによって、外部からの泥水等の軸受空間S内への浸入、或は、軸受空間S内に充填される潤滑剤の漏出が防止される。特に、シール体10には、堰部12が、軸L方向に直交し外輪2の外径部2dより径方向外側に延びるように形成されているから、外輪2の外径部2dを伝う泥水等がフランジ部32と堰部12との間に浸入し難くなる。したがって、フランジ部32と堰部12との間に浸入する泥水等の量が抑制される。しかも、堰部12の外径側端部12aが、第1シールリップ13の外周13aより径方向外側に位置するから、第1シールリップ13に向かって直接泥水等が流れ込むことが抑制される。これによって、第1シールリップ13の先端部と第2フランジ面32bとの間に塵埃等が噛み込むことが少なくなり、摺接に伴う第1シールリップ13の先端部の摩耗が抑えられ、第1シールリップ13及びベアリングシール8の長寿命化が図られる。
図例のようにフランジ部32の車体側フランジ面が第1フランジ面32a及び第2フランジ面32bからなる場合、通常、第1フランジ面32aはハブ輪本体30の外径面30a及び立上基部31の凹曲面31aと共に研磨加工されるが、第2フランジ面32bは研磨されない。そのため、第2フランジ面32bは第1フランジ面32aよりも粗くなり、第1シールリップ13は、塵埃等を噛み込むと、その先端部が摺接に伴い摩耗する虞が助長される。しかし、本実施形態では、前記のように堰部12によって塵埃等の噛み込みが抑えられるから、噛み込みによる摩耗の助長が抑えられる。また、本実施形態の場合、第1シールリップ13に加えて第2シールリップ14が設けられているため、外部から泥水等の軸受空間S内への浸入がより効果的に防止される。加えて、第2シールリップ14は研磨された第1フランジ面32aに弾接するから、弾性的摺接に伴う内輪5の回転トルクの増大が抑えられる。そして、仮に、第1シールリップ13及び第2シールリップ14と第2フランジ面32b及び第1フランジ面32aとの弾接部を泥水等が通過しても、その浸入方向の下流側には、さらに3個のシールリップ15,16,17が内輪5に弾接しているから、軸受空間S内への泥水等の浸入が阻止される。
図3は、本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す。本実施形態の密封装置としてのベアリングシール8Aは、第2フランジ面32bに弾接する第1シールリップ13が複数(本実施形態では2個)ある点で、第一の実施形態のベアリングシール8と異なる。この例でも、堰部12の外径側端部12aは、最も外径側の第1シールリップ13の外周13aより径方向外側に位置している。したがって、第1シールリップ13が増えることによって、より密封性が高められる。しかし、第2フランジ面32bの表面状態や第1シールリップ13の弾接状態によっては、内輪5の回転トルクが増大することがあり、密封性と回転トルクとの関係において、要求される仕様に応じて、両ベアリングシール8,8Aが適宜選択採用される。
その他の構成は第一の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
図4は、本発明に係る密封装置の第三の実施形態を示す。本実施形態の密封装置としてのベアリングシール8Bは、第1シールリップ13が2個ある点で第二の実施形態のベアリングシール8Aと共通するが、2個の第1シールリップ13が第2フランジ面32bに近接し、第2シールリップ14が第1フランジ面32aに近接する点で、同ベアリングシール8Aと異なる。このように、第1シールリップ13,13及び第2シールリップ14がそれぞれ、第2フランジ面32b、第1フランジ面32aに近接することから、そのラビリンス効果によって、外部から軸受空間S内への泥水等の浸入防止が効果的になされる。この場合、第1及び第2シールリップ13,14が内輪5に対して近接しているだけであるから、これらシールリップ13,14による内輪5の回転トルクの増大はなく、前記と同様、要求される仕様に応じて、両ベアリングシール8A,8Bが適宜選択採用される。
その他の構成は第2の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
図5は、本発明に係る密封装置の第四の実施形態を示す。本実施形態の密封装置としてのベアリングシール8Cは、第2フランジ面32bに弾接するシールリップ13が2個ある点で、第二の実施形態のベアリングシール8Aと共通する。しかし、芯金9が外向鍔部9cの外径側端部9cbより車体側に延びる円筒部9dを有している点、当該円筒部9dが外輪2の外径部2dに嵌合されている点、シール体10のシール体基部11がこの円筒部9dの外径面9daを覆うように構成されている点で、第二の実施形態のベアリングシール8Aと異なる。シール体基部11は、さらに、円筒部9dの車体側端縁部9dbを回り込んで、外輪2の外径部2dとの嵌合面に形成された段差面9dcを覆っている。第2円筒部9dと外輪2との嵌合状態では、段差面9dcを覆うシール体基部11の一部が、外輪2の外径部2dと段差面9dcとの間に圧縮状態で介在される。本実施形態では、芯金9が、外輪2の内径部2b及び外径部2dの両方に嵌合される形状とされているから、泥水等が外部からこれら嵌合部間に浸入することが抑制される。しかも、嵌合部の入口となる段差面9dcと外径部2dとの間にはシール体基部11の一部が圧縮状態で介在するから、この泥水の浸入の防止がより確実になされる。そして、堰部12は、シール体基部11の前記外径側端部9cbに対応する部分から、軸L方向に直交し外輪2の外径部2dより径方向外側に延びるように形成されており、前記と同様の機能を奏する。
なお、図例の外輪2の外径部2dは、軸L方向に沿って同径であることを示しているが、車輪側に向け漸次縮径するテーパ形状の場合もあり、この場合は、第2円筒部9dは、外径部2dに整合するテーパ形状とされる。また、図5の形態から、外輪2の内径部2bに嵌合する円筒部9aを省略し、内向鍔部9bと外向鍔部9cとが連続するような芯金に変更しても良い。この場合であっても、円筒部9dは外輪2の外径部2dに嵌合されているため、ベアリングシール8Cは、外輪2に装着される。その他の構成は第2の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。
なお、第1シールリップ13の形状は特に限定されず、例えば、第1シールリップ13が軸方向に平行に延びるように形成しても良い。また、第1シールリップ13の外周13aが堰部12の外径側端部12aよりも内径側に位置するならば、第1シールリップ13を堰部12の外径側から延びるように形成しても良い。
また、前記実施形態では、堰部12が軸L方向に直交するように延びているが、これに限らない。例えば、堰部12がフランジ部32に向かいつつ軸L方向に交差して延びるように形成しても良い。
さらに、前記実施形態では、本発明に係る密封装置が、自動車用の軸受装置に適用される例について述べたが、これに限らず、フランジ部を有する内側部材と該内側部材に対して相対的に軸回転する外側部材とを備えるものであれば、他の機械装置にも等しく適用可能である。また、芯金及びこれに固着されるシール体の形状も図例のものに限定されず、芯金と外輪(外側部材)との嵌合形状等も図例に限定されるものではない。さらに、アキシャルリップ15,16及びラジアルリップ17の形状や数等も図例のものに限定されず、他の態様も採用可能である。また、例示した各実施形態では、いずれも第2シールリップを備えているが、第1シールリップ13のみで、所望の密封性が得られる場合には、第2シールリップをなしとしても良い。
1 軸受装置(機械装置)
2 外輪(外側部材)
2b 外輪の内径部(内周)
2c 外輪の軸方向端面
2d 外輪の外径部(外周)
5 内輪(内側部材)
32 フランジ部
8,8A,8B,8C ベアリングシール(密封装置)
9 芯金
10 シール体
12 堰部
12a 外径側端部
13 第1シールリップ
13a 第1シールリップの外周
14 第2シールリップ
L 軸

Claims (4)

  1. 連続して拡径するフランジ部を有する内側部材と該内側部材に対して相対的に軸回転する外側部材とを備える機械装置に用いられ、前記外側部材に装着されて前記外側部材及び内側部材間の前記フランジ部側の隙間を密封する密封装置であって、
    前記外側部材に取付けられる芯金と、前記芯金に固着されるシール体とを備え、
    前記シール体は、前記外側部材の外周より外径側に延びる堰部と、該堰部から前記フランジ部側に向かって延びる第1シールリップとを含み、
    前記堰部の外径側端部は、前記第1シールリップの外周より径方向外側に位置することを特徴とする密封装置。
  2. 請求項1に記載の密封装置において、
    前記シール体には、さらに第2シールリップが、前記第1シールリップよりも径方向内側であって前記外側部材の内周よりも径方向外側に位置するように設けられていることを特徴とする密封装置。
  3. 請求項1又は2に記載の密封装置において、
    前記第1シールリップは、その外径側の面が、基端部から先端部に向け拡径するように傾斜していることを特徴とする密封装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の密封装置において、
    前記堰部は、一定の厚みであるとともに、軸方向に直交するように延びていることを特徴とする密封装置。
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