JP2016186319A - 密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置 - Google Patents
密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シール部材１３が径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップ１３ａ、１３ｂを備えた密封装置１６において、スリンガ１１の立板部１１ｂの外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部１７ａを備え、これとシール板１０の端部とが径方向すきまδを介して対峙されてラビリンスシールＳ３が形成されると共に、一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップ１３ｂが立板部１１ｂの側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップ１３ａの先端部に立板部１１ｂの側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部１４を一体に備え、この屈曲部１４と立板部１１ｂの側面と延出部１７ａとでＬ字状のラビリンスシールＳ２、Ｓ４が形成されている。
【選択図】図３
【解決手段】シール部材１３が径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップ１３ａ、１３ｂを備えた密封装置１６において、スリンガ１１の立板部１１ｂの外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部１７ａを備え、これとシール板１０の端部とが径方向すきまδを介して対峙されてラビリンスシールＳ３が形成されると共に、一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップ１３ｂが立板部１１ｂの側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップ１３ａの先端部に立板部１１ｂの側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部１４を一体に備え、この屈曲部１４と立板部１１ｂの側面と延出部１７ａとでＬ字状のラビリンスシールＳ２、Ｓ４が形成されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、軸受空間を密封する密封装置、特に、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。
これらの軸受部には、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、雨水や泥水等に直接曝される環境下にあるため、この雨水や泥水等が軸受内部に浸入しないように強固な密封性を有する密封装置が装着されている。近年、こうした厳しい環境下で使用されるこの種の車輪用軸受装置において、さらなる長寿命化が要求されるようになっている。なお、密封装置の中でも特に密封性を高めたものとして、シールリップを備えたシール部材が固定側部材となる外方部材に装着され、シールリップが内方部材に装着されたスリンガに摺接されている、所謂パックシールが一般的に使用されている。
また、自動車の燃費向上のため軸受部の低トルク化が進んでいる。軸受部の回転トルクのうち、密封装置の回転トルクが支配的である。すなわち、転がり抵抗に比べ密封装置の摺動抵抗が大きく、回転トルクに占める密封装置の摺動抵抗の比率が高く、車輪用軸受装置の密封装置において、さらなる低トルク化が要求されるようになっている。
従来から、密封性を高めると共に、低トルク化を図った密封装置に関しては種々提案されているが、こうした密封装置の一例を図７に示す。この密封装置５０は、シール部材５１およびスリンガ５２の組み合わせよりなり、シール部材５１は、スリンガ５２の軸方向端面５３に摺動自在に密接する第１サイドリップ５４と、第１サイドリップ５４の外側であって第１サイドリップ５４よりもシール対象の近くに配置される第２サイドリップ５５を有している。なお、この図７においては、各リップの自由状態を示すため、シール部材５１およびスリンガ５２を組み立てる以前の状態を示しており、このため、スリンガ５２を二点鎖線で示している。
シール部材５１は、金属環５６と、この金属環５６に加硫接着により接合されたゴム状弾性体５７とにより構成されている。金属環５６は、筒状部５８の軸方向一端に径方向内方へ向けてフランジ部５９が一体成形され、図示しない軸受外輪の内周面に嵌合される。
ゴム状弾性体５７は、金属環５６の筒状部５８の端面部に接合された端面ゴム部６０と、筒状部５８の内周面に接合された内周ゴム部６１と、フランジ部５９の軸方向端面に接合されたフランジゴム部６２と、スリンガ５２のフランジ部６３の軸方向端面５３に摺動自在に密接する第１サイドリップ５４と、第１サイドリップ５４の外径側に配置され、第１サイドリップ５４と同様にスリンガ５２のフランジ部６３の軸方向端面５３に摺動自在に密接する第２サイドリップ５５と、スリンガ５２の筒状部６３の外周面に摺動自在に密接するグリースリップ６４とを一体に有している。
一方、スリンガ５２は金属材よりなり、筒状部６３の軸方向一端に径方向外方へ向けてフランジ部６５が一体成形され、筒状部６３をもって図示しない軸受内輪の外周面に嵌合される。
第１および第２サイドリップ５４、５５はそれぞれ、外部の泥水やダスト等の異物が軸受内部へ侵入しないようにこれをシールするものであって、その機能から外向き構造とされ、その基端から先端へかけて径寸法が徐々に拡大するように形成されている。
ここで、第２サイドリップ５５が第１サイドリップ５４よりもシメシロの小さな形状あるいはスリンガ５２の軸方向端面５３と非接触のラビリンス構造とされ、摺動時に発生するトルクが可及的に小さくされている（例えば、特許文献１参照。）。
こうした従来の密封装置５０では、第２サイドリップ５５が第１サイドリップ５４よりもシメシロの小さな形状あるいはスリンガ５２の軸方向端面５３と非接触のラビリンス構造になっているため、摺動時に発生するトルクが可及的に小さくなっている反面、泥水環境下で使用された場合、泥水等がラビリンス部分を通過して雨水や泥水等が軸受内部に浸入する恐れがあり、本来、パックシールとしての強固な密封性を期待することができない。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成され、前記シール板が、外方部材の端部に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップを備え、前記シール板の軸受外方側の端部と前記スリンガの立板部の外縁とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成された密封装置において、前記一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップが前記スリンガの立板部の側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップが先端部に前記立板部の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部を備え、前記立板部の側面との間に直線状のラビリンスシールが形成されている。
このように、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成されたパックシールからなり、シール板が、外方部材の端部に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材を備え、スリンガが、内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、シール部材が、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップを備え、シール板の軸受外方側の端部とスリンガの立板部の外縁とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成された密封装置において、一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップがスリンガの立板部の側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップが先端部に立板部の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部を備え、立板部の側面との間に直線状のラビリンスシールが形成されているので、外部から泥水等が浸入するのを外径側のサイドリップで防止することができる。そして、例え、泥水等がサイドリップを通過しても、内径側のサイドリップで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置を提供することができる。
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記スリンガが前記立板部の外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部を備え、この延出部と前記シール板の軸受外方側の端部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されると共に、当該スリンガの延出部と前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されていれば、延出部とシール板とのラビリンスシールが長く形成されていると共に、サイドリップの屈曲部とスリンガの立板部および延出部によってＬ字状のラビリンスシールが形成されているので、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の軸受外方側の側面から外縁の外表面に回り込み、エラストマーに磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁された磁気エンコーダが一体に接合され、前記シール板の軸受外方側の端部と前記磁気エンコーダとが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されると共に、前記磁気エンコーダと前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されていれば、サイドリップの屈曲部とスリンガの立板部および磁気エンコーダによってＬ字状のラビリンスシールが形成されているので、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記スリンガが前記立板部から軸受内方側に延びる円筒状の折曲部を備え、前記磁気エンコーダがこの折曲部の外表面まで回り込んで接合されて軸方向に延びる延出部が構成されると共に、この延出部と前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されていれば、サイドリップの屈曲部とスリンガの立板部および延出部によってＬ字状のラビリンスシールが形成されるので、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記シール板の軸受外方側の端面と前記スリンガの立板部の軸受外方側の側面が面一に設定され、かつ、これらの面が前記外方部材の端面および前記内方部材の端面とそれぞれ面一に設定されていれば、密封装置を外方部材と内方部材との間に装着する際、押圧面がフラットな簡単な圧入治具をこれらシール板の端面とスリンガの立板部の側面に押圧するだけで、精度良く位置決め固定することができ、組立性を向上させることができると共に、この位置決め精度を高めることにより、所望の密封性を確保することができる。
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、前記密封装置が、前記請求項１乃至５いずれかに記載の密封装置で構成されている。
このように、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置を備えた車輪用軸受装置において、密封装置が、前記請求項１乃至５いずれかに記載の密封装置で構成されているので、外部から泥水等が浸入するのを外径側のサイドリップで防止することができると共に、例え、泥水等がサイドリップを通過しても、内径側のサイドリップで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置を備えた車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る密封装置は、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成され、前記シール板が、外方部材の端部に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップを備え、前記シール板の軸受外方側の端部と前記スリンガの立板部の外縁とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成された密封装置において、前記一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップが前記スリンガの立板部の側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップが先端部に前記立板部の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部を備え、前記立板部の側面との間に直線状のラビリンスシールが形成されているので、外部から泥水等が浸入するのを外径側のサイドリップで防止することができる。そして、例え、泥水等がサイドリップを通過しても、内径側のサイドリップで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置を提供することができる。
また、本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、前記密封装置が、前記請求項１乃至５いずれかに記載の密封装置で構成されているので、外部から泥水等が浸入するのを外径側のサイドリップで防止することができると共に、例え、泥水等がサイドリップを通過しても、内径側のサイドリップで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置を備えた車輪用軸受装置を提供することができる。
互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成され、前記シール板が、外方部材の端部に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材を備え、前記スリンガが、内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップを備え、前記シール板の軸受外方側の端部と前記スリンガの立板部の外縁とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成された密封装置において、前記スリンガが立板部の外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部を備え、この延出部と前記シール板の軸受外方側の端部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されると共に、前記一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップが前記スリンガの立板部の側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップが先端部に前記立板部の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部を備え、この屈曲部と前記スリンガの立板部の側面と延出部とでＬ字状のラビリンスシールが形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方の密封装置を示す縦断面図、図３は、図２の密封装置の変形例を示す縦断面図、図４は、図２の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、図５は、図４の密封装置の変形例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
図１は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方の密封装置を示す縦断面図、図３は、図２の密封装置の変形例を示す縦断面図、図４は、図２の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、図５は、図４の密封装置の変形例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
図１に示す車輪用軸受１は車輪用軸受装置に用いられる第１世代と称されるもので、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外方部材（外輪）２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面３ａが一体に形成された一対の内輪（内方部材）３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体（ボール）４、４と、これらの転動体４、４を転動自在に保持する保持器５、５と、外方部材２と一対の内輪３、３との間に形成された環状空間の開口部に装着された密封装置６、７とを備えている。
外方部材２はＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなる。高炭素クロム軸受鋼の場合は８２０〜８６０℃でズブ焼入れされた後、１６０〜２００℃で焼戻しされ、５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理されている。また、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。一方、内輪３も外方部材２と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理され、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、転動体４はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで６２〜６７ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
この車輪用軸受１は、一対の内輪３、３の小径側（正面側）端面３ｂ、３ｂが突き合された状態でセットされた、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。また、密封装置６、７によって、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
なお、ここでは、車輪用軸受１として転動体４にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されたものを例示したが、これに限らず転動体４に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。
密封装置６、７のうちアウター側の密封装置６は、固定側部材となる外方部材２のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金８と、この芯金８に加硫接着により一体に接合され、合成ゴム等で形成されたシール部材９とからなる一体型のシールで構成されている。
また、インナー側の密封装置７は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１０と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。シール板１０は、外方部材２に装着される芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材１３とからなる。
ここでインナー側の密封装置７について図２に基づいて説明する。芯金１２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。この芯金１２は、外方部材２の端部内周に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａから径方向内方に延びる内径部１２ｂとを備えている。そして、嵌合部１２ａの先端部を覆うようにシール部材１３が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、適切な嵌合力を確保することができると共に、シール部材１３の圧着により嵌合面から泥水等が浸入するのを防止して気密性を高めることができる。
シール部材１３は、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ１３ａ、１３ｂと、このサイドリップ１３ａ、１３ｂの内径側に径方向内方に傾斜して延びるグリースリップ１３ｃを有している。そして、シール部材１３は芯金１２の嵌合部１２ａの端部外表面から内径部１２ｂの内縁まで回り込んで固着されている。なお、シール部材１３の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
一方、スリンガ１１はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌの字状に形成され、内輪３の外径面３ｃに圧入される円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂを備えている。
ここで、シール部材１３の一対のサイドリップ１３ａ、１３ｂのうち内径側のサイドリップ１３ｂは立板部１１ｂのアウター側（軸受内方側）の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、外径側のサイドリップ１３ａは、その先端部が立板部１１ｂのアウター側の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部１４を一体に備え、この屈曲部１４が立板部１１ｂのアウター側の側面に所定の軸方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールＳ２が形成されている。また、グリースリップ１３ｃが円筒部１１ａの外径面に所定の径方向シメシロを介して摺接されている。さらに、シール板１０のインナー側（軸受外方側）の端部とスリンガ１１の立板部１１ｂの外縁とが所定の径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールＳ１が形成されている。
また、シール板１０のインナー側の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂのインナー側の側面が略面一に設定されると共に、これらの面が外方部材２の端面２ｂおよび内輪３の大径側端面（大端面）３ｄとそれぞれ略面一に設定されている。これにより、密封装置７を外方部材２と内輪３との間に装着する際、押圧面がフラットな簡単な圧入治具をこれらシール板１０のインナー側の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂのインナー側の側面に押圧するだけで、精度良く位置決め固定することができ、組立性を向上させることができると共に、この位置決め精度を高めることにより、所望の密封性を確保することができる。なお、ここでいう「略面一」の略とは、例えば、設計の狙い値であって実質的に段差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる段差は当然許容されるべきものである。
本実施形態では、一対のサイドリップ１３ａ、１３ｂのうち内径側のサイドリップ１３ｂは立板部１１ｂのアウター側（軸受内方側）の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、外径側のサイドリップ１３ａの先端部に立板部１１ｂのアウター側の側面に沿って同じ幅で径方向外方に延びる屈曲部１４を一体に備え、立板部１１ｂのアウター側の側面との間に直線状の長いラビリンスシールＳ２が形成されているので、外部から泥水等が浸入するのをこの外径側のサイドリップ１３ａで防止することができる。例え、泥水等がサイドリップ１３ａを通過しても、内径側のサイドリップ１３ｂで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置７を提供することができる。
また、サイドリップ１３ａの屈曲部１４により、シール部材１３に断面がすり鉢状の環状空間１５が形成されているため、外部から泥水等がラビリンスシールＳ１を通過して密封装置７内に浸入しても、環状空間１５が樋の機能を発揮して泥水等が路面側（図中下方）に流動し、ラビリンスシールＳ１から外部に排出させることができる。これにより、泥水等がリップ近傍に滞留するのを防止して、安定した密封性を確保することができる。
ここで、ラビリンスシールＳ１の径方向すきまδは０．５〜０．８ｍｍ（片側）に設定されると共に、屈曲部１４と立板部１１ｂとで形成されるラビリンスシールＳ２の軸方向すきまδａは０．１〜０．４ｍｍに設定されている。入口側のラビリンスシールＳ１のすきまδが０．８ｍｍを超えると外部から泥水等の異物が内部に浸入し易くなると共に、０．５ｍｍ未満では、シール部材１３やスリンガ１１の製造寸法のバラツキや真円度等によって両者が干渉する恐れがあるから好ましくない。同様に、内部側のラビリンスシールＳ２の軸方向すきまδａが０．４ｍｍを超えると泥水等が通過し易くなると共に、０．１ｍｍ未満では、シール部材１３やスリンガ１１の製造寸法のバラツキや面振れによって両者が干渉する恐れがあるから好ましくない。なお、屈曲部１４が直線状に延びて形成されているため、サイドリップ１３ａの根元部に比べ剛性が小さくなっているため、例えこの屈曲部１４が立板部１１ｂの側面に接触しても大きなトルク変動はない。
図３に、前述した密封装置７（図２）の変形例を示す。この密封装置１６は、基本的には前述した密封装置７のスリンガ１１の形状が一部異なるだけで、その他同一部品や同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
この密封装置１６は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１０とスリンガ１７とからなるパックシールで構成されている。スリンガ１７はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて形成され、図示しない内輪の外径面に圧入される円筒部１１ａと、その立板部１１ｂの外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部１７ａを一体に備えている。そして、シール板１０のインナー側の端部とスリンガ１７の延出部１７ａとが所定の径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールＳ３が形成されている。
ここで、スリンガ１７の延出部１７ａとシール部材１３の外径側のサイドリップ１３ａの屈曲部１４とが所定の径方向すきまδｒを介して対峙され、ラビリンスシールＳ４が形成されている。本実施形態では、前述した密封装置７のラビリンスシールＳ１に比べ、ラビリンスシールＳ３が長く形成されていると共に、サイドリップ１３ａの屈曲部１４とスリンガ１７の立板部１１ｂおよび延出部１７ａによってＬ字状のラビリンスシールＳ２とラビリンスシールＳ４が形成されているので、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
図４に、前述した密封装置７（図２）の他の変形例を示す。この密封装置１８は、基本的には前述したスリンガ１１の構成が異なるだけで、その他同一部品や同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
この密封装置１８は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１９と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ２０とからなるパックシールで構成されている。スリンガ２０はフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて形成され、図示しない内輪の外径面に圧入される円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂを備えている。そして、立板部１１ｂのインナー側の側面から外縁の外表面に回り込んで磁気エンコーダ２０ａが加硫接着等で一体に接合されている。この磁気エンコーダ２０ａは、ゴム等のエラストマーにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。
シール板１９は、図示しない外方部材に装着される芯金２１と、この芯金２１に加硫接着により一体に接合されたシール部材１３とからなる。芯金２１は、オーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、図示しない外方部材の端部内周に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部２１ａと、この嵌合部２１ａから径方向内方に延びる内径部１２ｂとを備えている。そして、嵌合部２１ａの先端部を覆うようにシール部材１３が回り込んで接合されてハーフメタル構造をなしている。また、シール板１９のインナー側の端部とスリンガ２０の磁気エンコーダ２０ａとが所定の径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールＳ５が形成されている。
ここで、スリンガ２０の磁気エンコーダ２０ａとシール部材１３の外径側のサイドリップ１３ａの屈曲部１４とが所定の径方向すきまδｒを介して対峙され、ラビリンスシールＳ４が形成されている。本実施形態では、前述した密封装置７のラビリンスシールＳ１に比べ、ラビリンスシールＳ５が長く形成されていると共に、サイドリップ１３ａの屈曲部１４とスリンガ２０の立板部１１ｂおよび磁気エンコーダ２０ａによってＬ字状のラビリンスシールＳ２とラビリンスシールＳ４が形成されているので、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
図５に、前述した密封装置１８（図４）の変形例を示す。この密封装置２２は、基本的には前述したスリンガ２０の構成が一部異なるだけで、その他同一部品や同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
この密封装置２２は、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１９と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ２３とからなるパックシールで構成されている。スリンガ２３はフェライト系のステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて形成され、図示しない内輪の外径面に圧入される円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂおよびこの立板部１１ｂからアウター側に延びる円筒状の折曲部１７ａを備えている。そして、立板部１１ｂのインナー側の側面から折曲部１７ａの外表面まで回り込んで磁気エンコーダ２３ａが加硫接着等で一体に接合され、軸方向アウター側に延びる延出部２４を構成している。
ここで、スリンガ２３の延出部２４とシール部材１３の外径側のサイドリップ１３ａの屈曲部１４とが所定の径方向すきまδｒを介して対峙され、ラビリンスシールＳ４が形成されている。本実施形態では、サイドリップ１３ａの屈曲部１４とスリンガ２３の立板部１１ｂおよび延出部２４によってＬ字状のラビリンスシールＳ２とラビリンスシールＳ４が形成されているので、前述した密封装置１８と同様、トルク増大を来すことなく外部から泥水等が浸入するのを一層防止することができる。
図６は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この車輪用軸受装置は、前述した車輪用軸受１（図１）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
図６に示す車輪用軸受装置は駆動輪側の第３世代と称され、内方部材２５と外方部２６、および両部材２５、２６間に転動自在に収容された複列の転動体４、４とを備えている。内方部材２５は、ハブ輪２７と、このハブ輪２７に圧入固定された内輪３とからなる。
ハブ輪２７は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ２８を一体に有し、この車輪取付フランジ２８の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト２８ａが植設されている。また、ハブ輪２７の外周には一方（アウター側）の内側転走面２７ａと、この内側転走面２７ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２７ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２７ｃが形成されている。内輪３は外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪２７の小径段部２７ｂに所定のシメシロを介して圧入固定されている。
ハブ輪２７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面２７ａをはじめ、後述するシール２９のシールランド部となる車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂから小径段部２７ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ２８の基部２８ｂの耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ２８に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有することになり、ハブ輪２７の強度・耐久性が向上する。
外方部材２６は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２６ｂを一体に有し、内周に前記内方部材２５の内側転走面２７ａ、３ａに対向する複列の外側転走面２６ａ、２６ａが一体に形成されている。この外方部材２６は、ハブ輪２７と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面２６ａ、２６ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面２６ａ、２７ａと２６ａ、３ａ間に複列の転動体４、４が収容され、保持器５、５によりこれら複列の転動体４、４が転動自在に保持されている。
また、外方部材２６と内方部材２５との間に形成される環状空間の開口部には密封装置２９、７が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
なお、ここでは、転動体４にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体４に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪２７の外周に直接内側転走面２７ａが形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第２世代構造であっても良い。
本実施形態では、アウター側の密封装置２９は、芯金３０と、この芯金３０に一体に加硫接着されたシール部材３１とからなる一体型の密封装置で構成され、シール部材３１は、断面が円弧状に形成された車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂに摺接するサイドリップ３１ａとダストリップ３１ｂおよびグリースリップ３１ｃを備えている。
一方、インナー側の密封装置７は、前述したように、互いに対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成された環状のシール板１０と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ１１とからなるパックシールで構成されているので、外部から泥水等が浸入するのをこの外径側のサイドリップ１３ａで防止することができると共に、例え、泥水等がサイドリップ１３ａを通過しても、内径側のサイドリップ１３ｂで泥水等が軸受内部に浸入するのを防止することができ、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有し、低トルク化を図った密封装置７を備えた車輪用軸受装置を提供することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る密封装置は、第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１ 車輪用軸受
２、２６ 外方部材
２ａ、２６ａ 外側転走面
２ｂ 外方部材の端面
３ 内輪
３ａ、２７ａ 内側転走面
３ｂ 内輪の小径側端面
３ｃ 内輪の外径面
３ｄ 内輪の大径側端面
４ 転動体
５ 保持器
６、２９ アウター側の密封装置
７、１６、１８、２２ インナー側の密封装置
８、１２、２１、３０ 芯金
９、１３、３１ シール部材
１０、１９ シール板
１１、１７、２０、２３ スリンガ
１１ａ 円筒部
１１ｂ 立板部
１２ａ 嵌合部
１２ｂ 内径部
１３ａ、１３ｂ、３１ａ サイドリップ
１３ｃ、３１ｃ グリースリップ
１４ 屈曲部
１５ 環状空間
１７ａ、２４ 延出部
２０ａ、２３ａ 磁気エンコーダ
２５ 内方部材
２６ｂ 車体取付フランジ
２７ ハブ輪
２７ｂ 小径段部
２７ｃ セレーション
２８ 車輪取付フランジ
２８ａ ハブボルト
２８ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
３１ｂ ダストリップ
５０ 密封装置
５１ シール部材
５２ スリンガ
５３ スリンガの軸方向端面
５４ 第１サイドリップ
５５ 第２サイドリップ
５６ 金属環
５７ ゴム状弾性体
５８ 金属環の筒状部
５９ 金属環のフランジ部
６０ 端面ゴム部
６１ 内周ゴム部
６２ フランジゴム部
６３ スリンガの筒状部
６４ グリースリップ
６５ スリンガのフランジ部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ ラビリンスシール
δ、δｒ 径方向すきま
δａ 軸方向すきま
２、２６ 外方部材
２ａ、２６ａ 外側転走面
２ｂ 外方部材の端面
３ 内輪
３ａ、２７ａ 内側転走面
３ｂ 内輪の小径側端面
３ｃ 内輪の外径面
３ｄ 内輪の大径側端面
４ 転動体
５ 保持器
６、２９ アウター側の密封装置
７、１６、１８、２２ インナー側の密封装置
８、１２、２１、３０ 芯金
９、１３、３１ シール部材
１０、１９ シール板
１１、１７、２０、２３ スリンガ
１１ａ 円筒部
１１ｂ 立板部
１２ａ 嵌合部
１２ｂ 内径部
１３ａ、１３ｂ、３１ａ サイドリップ
１３ｃ、３１ｃ グリースリップ
１４ 屈曲部
１５ 環状空間
１７ａ、２４ 延出部
２０ａ、２３ａ 磁気エンコーダ
２５ 内方部材
２６ｂ 車体取付フランジ
２７ ハブ輪
２７ｂ 小径段部
２７ｃ セレーション
２８ 車輪取付フランジ
２８ａ ハブボルト
２８ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
３１ｂ ダストリップ
５０ 密封装置
５１ シール部材
５２ スリンガ
５３ スリンガの軸方向端面
５４ 第１サイドリップ
５５ 第２サイドリップ
５６ 金属環
５７ ゴム状弾性体
５８ 金属環の筒状部
５９ 金属環のフランジ部
６０ 端面ゴム部
６１ 内周ゴム部
６２ フランジゴム部
６３ スリンガの筒状部
６４ グリースリップ
６５ スリンガのフランジ部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ ラビリンスシール
δ、δｒ 径方向すきま
δａ 軸方向すきま
Claims (6)
- 互いに対向配置された環状のシール板とスリンガで構成され、
前記シール板が、外方部材の端部に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材を備え、
前記スリンガが、内方部材に圧入される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部を備えると共に、
前記シール部材が、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップを備え、
前記シール板の軸受外方側の端部と前記スリンガの立板部の外縁とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成された密封装置において、
前記一対のサイドリップのうち内径側のサイドリップが前記スリンガの立板部の側面にシメシロを介して摺接され、外径側のサイドリップが先端部に前記立板部の側面に沿って径方向外方に延びる屈曲部を備え、前記立板部の側面との間に直線状のラビリンスシールが形成されていることを特徴とする密封装置。 - 前記スリンガが前記立板部の外縁から軸方向に延びる円筒状の延出部を備え、この延出部と前記シール板の軸受外方側の端部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されると共に、当該スリンガの延出部と前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されている請求項１に記載の密封装置。
- 前記スリンガの立板部の軸受外方側の側面から外縁の外表面に回り込み、エラストマーに磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁された磁気エンコーダが一体に接合され、前記シール板の軸受外方側の端部と前記磁気エンコーダとが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されると共に、前記磁気エンコーダと前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されている請求項１に記載の密封装置。
- 前記スリンガが前記立板部から軸受内方側に延びる円筒状の折曲部を備え、前記磁気エンコーダがこの折曲部の外表面まで回り込んで接合されて軸方向に延びる延出部が構成されると共に、この延出部と前記外径側のサイドリップの屈曲部とが径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシールが形成されている請求項３に記載の密封装置。
- 前記シール板の軸受外方側の端面と前記スリンガの立板部の軸受外方側の側面が面一に設定され、かつ、これらの面が前記外方部材の端面および前記内方部材の端面とそれぞれ面一に設定されている請求項１に記載の密封装置。
- 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封する密封装置と、を備えた車輪用軸受装置において、
前記密封装置が、前記請求項１乃至５いずれかに記載の密封装置で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
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