JP2017036740A - 密封装置 - Google Patents

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優樹 三間
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Abstract

【課題】スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させることができる密封装置を提供する。
【解決手段】車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置1において、外輪3の端部内周面に嵌合して外輪に固定される芯金22と、この芯金に固着されるシール部材23とで構成されるシール本体20と、フランジ11の側面に当接するように内軸4の外周面7bに嵌合して内軸に固定されるスリンガ21とを備えている。シール部材は、シール本体と対向するスリンガの内側面21aに摺接するリップ部24を有している。フランジの側面11aと当接するスリンガの外側面21bであって、少なくともスリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜30が形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、車輪用転がり軸受装置における内軸と外輪との間の環状空間の端部に装着され、当該環状空間に泥水などが浸入するのを防止する密封装置に関する。
自動車などの車両に搭載され、車輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受装置は、同心状に配置された内軸と外輪とを備えており、これら内軸と外輪との間に配設された転動体(玉やテーパローラ)によって、例えば、外輪に対して内軸が回転自在にされている。内軸の軸方向車両外側の端部には、径外方向に延びるフランジが設けられており、このフランジに車輪及びブレーキディスクが取り付けられる。
このような車輪用転がり軸受装置では、内軸と外輪との間に形成され、転動体が配設されている環状空間に外部から泥水などが浸入するのを防ぐために、当該環状空間の軸方向両端部に密封装置が装着されている。
図3は、内軸51と外輪52との間の環状空間53の軸方向車両外側の端部に装着される従来の密封装置54の一例を示している。密封装置54は、外輪52の端部内周面52aに嵌合して当該外輪52に固定される芯金55、及びこの芯金55に固着されるシール部材56を有するシール本体57と、フランジ58の側面58aに当接するように内軸51の外周面51aに嵌合して当該内軸51に固定される断面C字状のスリンガ59とを備えている。
シール部材56は、シール本体57と対向するスリンガ59の内側面59aに摺接するリップ部60、61、62を有している。また、シール部材56は、径外方向の端部に短円筒形状のデフレクタ63を有している。密封装置54では、これらリップ部60、61、62及びデフレクタ63によって、外部から環状空間53に泥水などが浸入するのを防いでいるが、スリンガ59を内軸51に嵌合させる構成を採用する場合、このようなリップ部60、61、62及びデフレクタ63だけでは十分な耐泥水性を確保することができない。
すなわち、金属製のスリンガ59を、同じく金属製の内軸51に嵌合させる場合、スリンガ59と内軸51との合わせ面(当接面)には、わずかではあるが隙間ができることがあり、この隙間を経由して環状空間53内に泥水などが浸入する虞がある。
そこで、フランジ58の根元のR部58bと、当該R部58bに対向して配設されるスリンガ59のR部59bとの間の隙間64にグリースを封入して、外部からの泥水などを当該グリースで遮断することが行われている。なお、図3では、分かりやすくするために、前記合わせ面における隙間及びR部58bとR部59bとの間の隙間64を誇張して描いている。
しかし、グリースを隙間64に封入することにより当該グリースから内部側への泥水などの侵入はある程度防止できるものの、当該グリースよりも外部側の合わせ面(図3において、mで示される部分)には泥水などが浸入する虞がある。泥水が浸入すると金属製の内軸51及びスリンガ59、とりわけ機械構造用炭素鋼(高炭素鋼)のS55Cで作製されることが一般的である内軸51に腐食が発生し、この腐食が進行すると腐食金属が軸受内に入り、当該軸受の寿命を低下させる虞がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させ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。
本発明の一態様に係る密封装置は、同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
を備えており、
前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている。
上記発明によれば、スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る密封装置が装着されている車輪用転がり軸受装置の断面説明図である。 図1に示される密封装置の拡大断面説明図である。 従来の密封装置の拡大断面説明図である。
〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る密封装置は、
(1)同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
を備えており、
前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている。
本態様に係る密封装置では、フランジの側面と当接するスリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されているので、外部からの泥水などは当該シール膜によってフランジとスリンガとの間の隙間に浸入することが防止される。このため、浸入した泥水によって金属製のフランジやスリンガが腐食することが防止される。その結果、従来技術のように腐食金属が軸受内部に入り込むことがなく、密封装置のシール性を向上させて軸受装置の寿命を長くすることができる。
(2)上記(1)の密封装置において、前記封止剤は、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とすることが好ましい。この場合、クロロスルホン化ポリエチレンは、機械的強度、耐屈曲疲労性、耐水性に優れているので、外部からの異物浸入に対し、密封装置のシール性を向上させることができる。
(3)上記(1)又は(2)の密封装置において、前記シール膜の厚さは10〜60μmであることが好ましい。この場合、シール性を確保しつつ、余分な封止剤がフランジとスリンガとの合わせ面からはみ出すのを防止することができる。
〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の密封装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は、本発明の一実施形態に係る密封装置1が装着されている車輪用転がり軸受装置Bの断面説明図であり、図2は、図1に示される密封装置1の拡大断面説明図である。
車輪用転がり軸受装置B(以下、単に「軸受装置」ともいう)は、自動車の車体に設けられている懸架装置2に対して車輪を回転自在に支持するものであり、外輪3と内軸4とを備えている。
外輪3は円筒形状の部材であり、当該外輪3の外周面3aに形成されたフランジ5がボルト6により車体側の懸架装置2に固定される。
内軸4は、軸本体部7と、この軸本体部7の車両内側の端部に外嵌され、かしめにより固定されている環状の内輪部材8とで構成されている。外輪3の内周側に形成された外輪軌道面3bと、内軸4を構成する軸本体部7及び内輪部材8の各外周側において外輪軌道面3bと対向するように形成された内輪軌道面7a、8aとの間には転動体である玉9が配設されている。玉9は、外輪3と内軸4との間に軸方向に沿って2列配設されており、また、各列に複数の玉9が配設されている。各列の複数の玉9は、保持器10により周方向に沿って所定間隔で保持されている。
外輪3と内軸4は同心状に配置されており、本実施形態では、外輪3に対して内軸4が回転自在となっている。軸本体部7の車両外側の端部には、車輪及びブレーキディスク(図示せず)を取り付けるためのフランジ11が形成されている。
以下の構成により、軸受装置Bは、複列のアンギュラ玉軸受を構成し、図示しない車輪及びブレーキディスクがフランジ11に固定された内軸4を、車両に対して回転自在に支持することができる。
外輪3の軸方向両端部と内軸4との間、より詳細には、外輪3の軸方向車両外側端部と軸本体部7との間、及び、外輪3の軸方向車両内側端部と内輪部材8との間には、それぞれ密封装置1、12が取り付けられている。これらの密封装置1、12は外輪3の径方向外側から、外輪3と内軸4との間に形成される環状空間13に泥水などが浸入するのを防ぐ役割を有している。そして、これらの密封装置1、12のうち、車両外側(図1〜2において左側)に配設される密封装置が本発明の一実施形態に係る密封装置1である。
密封装置1は、図2に詳細に示されるように、シール本体20とスリンガ21とを備えている。シール本体20は、外輪3の軸方向車両外側端部の内周面に嵌合され当該外輪3に固定される芯金22と、この芯金22に固着されるシール部材23とで構成されている。
芯金22は、SPCCなどの鋼板をプレス加工することによって環状に形成されている。芯金22は、外輪3の軸方向車両外側端部の内周面に嵌合される円筒部22aと、この円筒部22aの軸方向車両外側の端部から径外方向に延びて外輪3の軸方向端面3cに当接する外円環部22bと、円筒部22aの軸方向車両外側の端部から径内方向に延びる内円環部22cとを有している。円筒部22aは、鋼板が折り曲げられた二重構造を有しており、外円環部22bは外周側の部分の端部から径外方向に延びており、内円環部22cは、内周側の部分の端部から径内方向に延びている。
シール部材23は、ニトリルゴムなどのゴムを円環状に形成したものであり、芯金22に加硫接着している。シール部材23のゴムの硬度は、JIS−K6253に基づきデュロメータタープAにより23℃の環境下で測定したデュロメータ硬度A硬さで、例えば70〜80度のものを用いることができる。
シール部材23は、芯金22の内円環部22cに固定されており、スリンガ21の内側面21aに摺接する3つのリップ部24,25,26と、芯金22の外円環部22bに固定されており、スリンガ21の内側面21aとの間にわずかな隙間を有するデフレクタ27とを備えている。リップ部24,25は、内円環部22cの軸方向車両外側の面から車両外側且つ径外方向に延びており、リップ部26は、内円環部22cの径内方向端部から径内方向且つ軸方向車両内側に延びている。これらのリップ部24,25,26及びデフレクタ27は、外部からの泥水、砂、小石などの異物が軸受内部に浸入するのを防止する機能、及び環状空間13に配設されている玉9用の潤滑剤が外部に漏れるのを防止する機能を有している。
スリンガ21は、ステンレスなどの金属板をプレス加工することで環状に形成されている。本実施形態におけるスリンガ21は、軸方向断面がC字状を呈しており、外周部21c、中央部21d及び内周部21eを有している。スリンガ21は、当該スリンガ21の外側面12bがフランジ11の車両内側の側面11aに当接するように、当該スリンガ21の内周部21eを軸本体部7の外周面7bに嵌合させることで、当該軸本体部7に固定されている。なお、本明細書において、スリンガ21の内側面21aとは、断面C字状のスリンガ21の2つの側面のうちシール本体20と対向する側面のことであり、スリンガ21の外側面21bとは、かかる側面の裏側の側面、すなわちフランジ11の側面11aと当接する側の側面のことである。
本実施形態では、フランジ11の側面11aと当接するスリンガ21の外側面21bであって、少なくとも当該スリンガ21の径方向外側端部の外側面21bに封止剤からなるシール膜30が形成されている。本実施形態では、フランジ11の側面11aと当接するスリンガ21の中央部の外側面21bのうち、nで示される径方向外側の領域にシール膜30が形成されている。
シール膜30を構成する封止剤としては、例えばクロロスルホン化ポリエチレン、クロロプレンゴム(ポリクロロプレン)などを用いることができるが、機械的強度、耐屈曲疲労性、耐水性の点より、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とするものを用いることが好ましい。クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とするものを用いることで、外部からの異物浸入に対し、密封装置のシール性を向上させることができる。
シール膜30は、例えばクロロスルホン化ポリエチレンを有機溶媒で溶かしたものをスリンガ21の外側面21bの所定領域に塗布し乾燥させることで、当該外側面21bに形成することができる。塗布後、所定時間が経過すると有機溶媒が蒸発し、封止剤だけがスリンガ21の外側面21bに残る。封止剤からなるシール膜30が形成されたスリンガ21が内軸4の軸本体部7に嵌合される。軸本体部7に嵌合されるスリンガ21の内周部21eではなく、フランジ11の側面11aに当接されるスリンガ21の中央部21dの外側面21bにシール膜30が形成されるので、スリンガ21を軸本体部7に嵌合させるときに当該シール膜30が剥がれるようなことはない。
かかるシール膜30を形成することで外部からの泥水などがフランジ11とスリンガ21との間の隙間に浸入することが防止される。このため、浸入した泥水によって金属製のフランジ11やスリンガ21が腐食することが防止される。その結果、従来技術のように腐食金属が軸受内部に入り込むことがなく、密封装置1のシール性を向上させて軸受装置Bの寿命を長くすることができる。また、フランジ11とスリンガ21との間の隙間へのグリースの封入を省略することができる。
シール膜30の厚さは、本発明において特に限定されるものではないが、概ね10〜60μmとすることができる。10μmよりも薄いと、十分なシール性を確保することができないことがあり、一方、60μmよりも厚くなると、余分な封止剤がフランジ11とスリンガ21との合わせ面からはみ出す場合がある。
〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、シール部材として3つのリップ部及びデフレクタを有するものを採用しているが、リップ部の数及び形状、並びにデフレクタの形状などの構成は、本発明において特に限定されるものではなく、公知のシール部材の構成を適宜採用することができる。
また、前述した実施形態では、スリンガ21の中央部21dの外側面21bの一部(径方向外側端部領域)にシール膜30を形成しているが、中央部21dの外側面21bの全面にシール膜30を形成することもできる。
1:密封装置 2:懸架装置 3 :外輪 3a:外周面
3b:外輪軌道面 3c:軸方向端部 4:内軸
5:フランジ 6:ボルト 7:軸本体部 7a:内輪軌道面
7b:外周面 8:内輪部材 8a:内輪軌道面 9:玉
10:保持器 11:フランジ 11a:側面 12:密封装置
13:環状空間 20:シール本体 21:スリンガ
21a:内側面 21b:外側面 21c:外周部 21d:中央部
21e:内周部 22:芯金 22a:円筒部 22b:外円環部
22c:内円環部 23:シール部材 24:リップ部
25:リップ部 26:リップ部 27:デフレクタ 30:シール膜
B:転がり軸受装置

Claims (3)

  1. 同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
    前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
    前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
    を備えており、
    前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
    前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている、密封装置。
  2. 前記封止剤は、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とする、請求項1に記載の密封装置。
  3. 前記シール膜の厚さは10〜60μmである、請求項1又は請求項2に記載の密封装置。
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