JP2017015212A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図った密封装置を提供する。【解決手段】シール本体３０は、金属環１０における円筒部１１の外周面に摺動自在に密着するメインリップ３１と、補強環２０における内向きフランジ部２２よりも大気側（Ａ）に向かって伸びるリップ根元部３３と、リップ根元部３３から径方向外側かつ大気側（Ａ）に向かって傾斜するように伸び、金属環１０における外向きフランジ部１２の端面に摺動自在に密着するサイドリップ３４と、リップ根元部３３から径方向内側かつ大気側（Ａ）に向かって傾斜するように伸び、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行することにより、金属環１０における円筒部１１の外周面に対して離れた状態から摺動自在に密着する状態となる第３シールリップ３５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

相対的に回転する軸とハウジングとを備える各種装置において、これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置が設けられる技術が広く知られている。例えば、自動車用のハブベアリングにおいては、相対的に回転する内輪（軸に相当）と外輪（ハウジングに相当）との間の環状隙間を封止するハブシール（密封装置）が設けられている。図４を参照して、このような用途に用いられる従来例に係る密封装置について説明する。図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。ただし、密封装置の構成を分かり易くするために、密封装置を構成する各部材については、外力が作用していない状態（装着前の状態）を示しており、配置関係が分かり易いように各部材を重ねて示している。

ハブベアリングにおいては、内輪２００と、外輪３００と、これらを相対的に回転可能にする複数のボール４００とが備えられている。そして、複数のボール４００が備えられている密封対象側（Ｂ）からグリスが漏れないようにし、かつその反対側の大気側（Ａ）から異物が侵入することを抑制するために、内輪２００と外輪３００との間の環状隙間を封止する密封装置５００が設けられている。

密封装置５００は、内輪２００に固定される金属環（スリンガー）５１０と、外輪３００に固定される補強環５２０及び補強環５２０に一体的に固定される弾性体製のシール本体５３０とから構成される。金属環５１０は、内輪２００の外周面に固定される円筒部５１１と、円筒部５１１における大気側（Ａ）の端部から伸びる外向きフランジ部５１２とを有している。そして、シール本体５３０は、金属環５１０における円筒部５１１の外周面に摺動自在に密着するメインリップ５３１及び補助リップ５３２と、金属環５１０における外向きフランジ部５１２の端面に摺動自在に密着するサイドリップ５３３とを備えている。このように、従来例に係る密封装置５００は３つのシールリップを備えている。これにより、砂埃や泥水などが飛散し得る環境下においても、これらの異物が密封対象側（Ｂ）に侵入してしまうことを抑制することができる。

しかしながら、自動車が使用される地域によっては、道路などが十分整備されていないことがあり、常時、泥水に曝される過酷な環境下で密封装置が使用される場合がある。このような場合には、上記従来例に係る密封装置５００でも密封性能を長期に亘り維持させることが難しく、より一層耐久性の向上が求められている。

特開２０１５−７８７３２号公報 特開２０１４−６６２７０号公報 特開２００８−２４０９４９号公報

本発明の目的は、耐久性の向上を図った密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記軸の外周面に固定される円筒部と、該円筒部における密封対象側とは反対側の端部から伸びる外向きフランジ部とを有する金属環と、
前記ハウジングの軸孔の内周面に固定される円筒部と、該円筒部における密封対象側の端部から伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
該補強環に一体的に固定される弾性体製のシール本体と、
を備え、
前記シール本体は、
前記補強環における内向きフランジ部の先端よりも径方向内側に伸び、前記金属環における円筒部の外周面に摺動自在に密着する第１シールリップと、
前記補強環における内向きフランジ部よりも前記反対側に向かって伸びるリップ根元部と、
前記リップ根元部から径方向外側かつ前記反対側に向かって傾斜するように伸び、前記金属環における外向きフランジ部の端面に摺動自在に密着する第２シールリップと、
前記リップ根元部から径方向内側かつ前記反対側に向かって傾斜するように伸び、経時的に第２シールリップの摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行することにより、前記金属環における円筒部の外周面に対して離れた状態から摺動自在に密着する状態となる第３シールリップと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、使用初期においては、第３シールリップは金属環における円筒部の外周面に対して離れた状態となっている。従って、軸とハウジングが相対的に回転する際において回転トルクを高めてしまうことはない。そして、経時的に第２シールリップの摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行すると、第３シールリップは金属環における円筒部の外周面に対して摺動自在に密着した状態となる。従って、経時的に第２シールリップの摩耗及び塑性変形の少なくとも一方が進行することで、第２シールリップによる密封性能が低下しても、第３シールリップによる密封性能が新たに発揮される。そのため、密封装置による密封機能を長期に亘り発揮させることができる。また、第３シールリップは、金属環における円筒部の外周面に対して密着するため、第３シールリップによって漏れを抑制している密封対象は、軸及び金属環が回転している場合でも、遠心力の作用によって第３シールリップの先端から漏れ出してしまうことはない。なお、仮に第３シールリップが金属環における外向きフランジ部の端面に対して密着する構成を採用した場合には、第３シールリップによって漏れを抑制している密封対象は、軸及び金属環が回転している場合には、遠心力の作用によって第３シールリップの先端から漏れ出してしまうおそれが生じてしまう。

以上説明したように、本発明によれば、耐久性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係る密封装置の使用初期の状態を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る密封装置の長期間使用した後の状態を示す模式的断面図である。 図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。本実施例においては、自動車用のハブベアリングに設けられるハブシールとして用いられる密封装置を例にして説明する。

＜ハブベアリング＞
図１を参照して、本実施例に係る密封装置（ハブシール）が適用されるハブベアリングの概略構成を説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置１００の模式的断面図である。ただし、密封装置１００の構成を分かり易くするために、密封装置１００を構成する各部材については、外力が作用していない状態（装着前の状態）を示しており、配置関係が分かり易いように各部材を重ねて示している。また、密封装置１００は回転対称形状であり、図１においては、密封装置１００の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。

ハブベアリングにおいては、相対的に回転する軸としての内輪２００と、ハウジングとしての外輪３００とを備えている。また、ハブベアリングは、内輪２００と外輪３００を相対的に回転可能にする複数のボール４００を備えている。複数のボール４００が備えられている領域には十分な量のグリスが備えられている。なお、図においては、一つのボール４００の一部のみ示されている。そして、複数のボール４００が備えられている密封対象側（Ｂ）からグリスが漏れないようにし、かつその反対側の大気側（Ａ）から異物が侵入することを抑制するために、内輪２００と外輪３００との間の環状隙間を封止する密封装置１００が設けられている。なお、ボール４００の代わりにローラ（コロ）を適用することも可能である。

＜密封装置＞
特に、図１を参照して、本実施例に係る密封装置１００の構成について説明する。本実施例に係る密封装置１００は、内輪２００に固定される金属環（スリンガー）１０と、外輪３００に固定される補強環２０及び補強環２０に一体的に固定される弾性体製（例えば、ゴム製）のシール本体３０とから構成される。なお、本実施例においては、一体成形によって、シール本体３０は補強環２０に一体的に固定されている。

金属環１０は、内輪２００の外周面に固定される円筒部１１と、円筒部１１における密封対象側とは反対側（大気側（Ａ））の端部から伸びる外向きフランジ部１２とを有している。また、補強環２０は、外輪３００の軸孔の内周面に固定される円筒部２１と、円筒部２１における密封対象側（Ｂ）の端部から伸びる内向きフランジ部２２とを有している。

シール本体３０は、金属環１０における円筒部１１の外周面に摺動自在に密着するメインリップ３１（第１シールリップ）及び補助リップ３２を備えている。メインリップ３１は、補強環２０における内向きフランジ部２２の先端よりも径方向内側に伸びるように構成されている。より具体的には、メインリップ３１は、内向きフランジ部２２の先端付近から径方向内側かつ大気側（Ａ）に向かって伸び、円筒部１１の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。また、補助リップ３２は、内向きフランジ部２２の先端付近から径方向内側かつ密封対象側（Ｂ）に向かって伸び、円筒部１１の外周面に摺動自在に
密着するように構成されている。

また、シール本体３０は、補強環２０における内向きフランジ部２２よりも大気側（Ａ）に向かって伸びるリップ根元部３３を備えている。更に、シール本体３０は、リップ根元部３３から径方向外側かつ大気側（Ａ）に向かって傾斜するように伸び、金属環１０における外向きフランジ部１２の端面に摺動自在に密着する第２シールリップとしてのサイドリップ３４を備えている。

そして、シール本体３０は、リップ根元部３３から径方向内側かつ大気側（Ａ）に向かって傾斜するように伸びる第３シールリップ３５を備えている。この第３シールリップ３５は、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行することにより、金属環１０における円筒部１１の外周面に対して離れた状態から摺動自在に密着する状態となるように構成されている。

ここで、密封装置１００に外力が作用していない状態において、メインリップ３１，補助リップ３２及び第３シールリップ３５の先端の内径は、いずれも金属環１０における円筒部１１の外径よりも小さくなるように設定されている（図１参照）。つまり、いずれのシールリップも円筒部１１に対して締め代を有している。また、密封装置１００に外力が作用していない状態において、サイドリップ３４は、金属環１０における外向きフランジ部１２の端面に対して締め代を有している。ここで、サイドリップ３４の締め代は、第３シールリップ３５の締め代よりも十分大きくなるように設定されている。また、メインリップ３１，補助リップ３２及びサイドリップ３４のリップ先端の摺動部には、グリスＧが塗布される（図２参照）。

＜長期使用による密封装置の状態変化メカニズム＞
特に、図２及び図３を参照して、本実施例に係る密封装置１００の長期使用に伴う状態変化のメカニズムについて説明する。図２は本発明の実施例に係る密封装置の使用初期の状態を示す模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置の長期間使用した後の状態を示す模式的断面図である。

密封装置１００が内輪２００と外輪３００との間の環状隙間に装着された状態においては、サイドリップ３４は、図１に示す状態から径方向外側に撓むように変形した状態で、金属環１０における外向きフランジ部１２の端面に摺動自在に密着した状態となる（図２参照）。密封装置１００の使用初期の状態においては、サイドリップ３４は摺動による摩耗が生じておらず、かつサイドリップ３４の剛性は十分に高い状態となっている。そのため、サイドリップ３４の径方向外側への撓み変形によって、第３シールリップ３５の根本付近がリップ根元部３３により径方向外側に引っ張られた状態となり、第３シールリップ３５は金属環１０における円筒部１１の外周面から離れた状態となっている。

そして、密封装置１００が長期に亘って使用されると、サイドリップ３４は経時的に摺動摩耗が進行する。また、泥水などによって、サイドリップ３４における密封対象側（Ｂ）の面が押圧された状態が続くと、サイドリップ３４は経時的に塑性変形してしまう。このように、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行すると、サイドリップ３４の径方向外側への撓み量が徐々に少なくなっていく。これにより、第３シールリップ３５の根本付近に対するリップ根元部３３により径方向外側に引っ張られる力は徐々に小さくなり、第３シールリップ３５の先端は金属環１０における円筒部１１の外周面に徐々に近づいていく。そして、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方がある程度進行すると、第３シールリップ３５の先端は金属環１０における円筒部１１の外周面に対して摺動自在に密着した状態となる。これにより、第３シールリップ３５によっても、密封性能が発揮される。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、使用初期においては、第３シールリップ３５によって、サイドリップ３４の摺動部に塗布されているグリスＧがメインリップ３１側に流れてしまうことを抑制することができる（図２参照）。そして、本実施例に係る密封装置１００によれば、使用初期においては、第３シールリップ３５は金属環１０における円筒部１１の外周面に対して離れた状態となっている。従って、内輪２００と外輪３００が相対的に回転する場合の回転トルクを高めてしまうことはない。そして、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行すると、第３シールリップ３５は金属環１０における円筒部１１の外周面に対して摺動自在に密着した状態となる。従って、経時的にサイドリップ３４の摩耗及び塑性変形の少なくとも一方が進行することで、サイドリップ３４による密封性能が低下しても、第３シールリップ３５による密封性能が新たに発揮される。そのため、密封装置１００による密封機能を長期に亘り発揮させることができる。また、第３シールリップ３５は、金属環１０における円筒部１１の外周面に対して密着するため、第３シールリップ３５によって漏れを抑制している密封対象は、内輪２００及び金属環１０が回転している場合でも、遠心力の作用によって第３シールリップ３５の先端から漏れ出してしまうことはない。以上のように、本実施例に係る密封装置１００によれば、耐久性を向上させることができる。

１０ 金属環
１１ 円筒部
１２ 外向きフランジ部
２０ 補強環
２１ 円筒部
２２ 内向きフランジ部
３０ シール本体
３１ メインリップ
３２ 補助リップ
３３ リップ根元部
３４ サイドリップ
３５ 第３シールリップ
１００ 密封装置
２００ 内輪
３００ 外輪
４００ ボール

Claims (1)

1. 相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記軸の外周面に固定される円筒部と、該円筒部における密封対象側とは反対側の端部から伸びる外向きフランジ部とを有する金属環と、
   前記ハウジングの軸孔の内周面に固定される円筒部と、該円筒部における密封対象側の端部から伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
   該補強環に一体的に固定される弾性体製のシール本体と、
   を備え、
   前記シール本体は、
   前記補強環における内向きフランジ部の先端よりも径方向内側に伸び、前記金属環における円筒部の外周面に摺動自在に密着する第１シールリップと、
   前記補強環における内向きフランジ部よりも前記反対側に向かって伸びるリップ根元部と、
   前記リップ根元部から径方向外側かつ前記反対側に向かって傾斜するように伸び、前記金属環における外向きフランジ部の端面に摺動自在に密着する第２シールリップと、
   前記リップ根元部から径方向内側かつ前記反対側に向かって傾斜するように伸び、経時的に第２シールリップの摩耗及び塑性変形のうちの少なくとも一方が進行することにより、前記金属環における円筒部の外周面に対して離れた状態から摺動自在に密着する状態となる第３シールリップと、
   を備えることを特徴とする密封装置。

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