JP2017072153A - ダストシール - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリング内の温度変化に伴う圧力変動によるトルク抵抗の過度の増加を抑制するダストシールを提供する。【解決手段】ダストシール１０はハブベアリング１の外輪２とハブ輪３との間を密封する密封装置６の外側に取り付けられるダストシール１０であって、外輪２に取り付けられる取付環１１と、取付環１１に取り付けられた弾性体部１２とを備える。弾性体部１２は、取付環１１に取り付けられた基部１４と、ハブ輪３の車輪取付フランジ７が摺動可能に当接するリップ１６と、基部１４とリップ１６とを繋ぐ蛇腹部（内圧調整部）１５を備え、内圧調整部は、蛇腹状の形状に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ダストシールに関し、特に、ベアリングにおいて密封装置の外側に取り付けられて雨水や泥水、ダスト等の異物の侵入の防止を図るために用いられるダストシールに関する。

車両、例えば自動車において、車輪を回転自在に支持するハブベアリングは、雨水や泥水、ダスト等の異物に直接晒される環境にある。このため、従来から、ハブベアリングには、このハブベアリングを外部から密封するために、密封装置が取り付けられている。この密封装置は、ハブベアリングの内部に異物が侵入することの防止を図っている。

また、ハブベアリングの長寿命化やロバスト性の向上を図るために、密封装置の外側にさらにダストシールを設け、異物がハブベアリング側へ侵入することを低減させることが行われている。ここで、ダストシールを追加した場合においても、ダストシールの追加に伴いハブベアリングに負荷されるトルク抵抗の過度の増加がないように、発生するトルク抵抗が低く維持される必要がある。

図４はハブベアリングに用いられる従来の外付けのダストシール１００を示す断面図である。ダストシール１００は、金属製の取付環１０２と、取付環１０２に一体的に形成されたゴム材からなる弾性体部１０３とを備えている。取付環１０２がハブベアリングの図示しない外輪に取り付けられて、ダストシール１００はハブベアリングに取り付けられる。弾性体部１０３は、取付環１０２の先端部が埋設された基部１０４と、基部１０４から延設されたリップ１０５とを備えている。ダストシール１００のリップ１０５は、その先端が外輪に対して相対回動可能なハブ輪１２０の車輪取付フランジの内側の曲面１２０ａとの間に隙間１０６をおいて対向して配設されている。ダストシール１００は、隙間１０６において、リップ１０５とハブ輪１２０における車輪取付フランジの曲面１２０ａとの間にラビリンスシールを形成して異物の侵入を抑制している（例えば、特許文献１参照）。

また、図５は他の従来のダストシール１１０の弾性体部１１２を示す図である。ダストシール１１０の弾性体部１１２は、取付管１１６が埋設される基部１１３と、基部１１３から延設された胴体部１１４と、胴体部１１４の先端部に延設された胴体部１１４に比べて柔軟に形成されたリップ１１５とを備えている。ダストシール１１０のリップ１１５は、図示しない外輪に対して相対回動するハブ輪１２０の車輪取付フランジの曲面１２０ａが摺動可能に、曲面１２０ａに締め代を有して当接する（例えば、特許文献１参照）。このような従来のダストシール１１０においては、柔軟なリップ１１５により発生するトルク抵抗を低減しつつ異物の侵入を抑制することができる。

特開２０１５−４８９２３号公報

図４に示すような従来の外付けのダストシール１００にあっては、リップ１０５はハブ輪１２０の車輪取付フランジの曲面１２０ａとの間に隙間１０６を形成して配設されているので、ハブベアリングにおいてダストシール１００に起因するトルク抵抗が発生することはないが、隙間１０６から異物が侵入してくる場合があった。

これに対して、図５に示す従来のダストシール１１０にあっては、トルク抵抗を低減しつつ異物の侵入を抑制することはできるが、ハブベアリングの内部空間の温度変化に伴う圧力変動（負圧発生）の影響によりゴム材からなる曲面１２０ａに当接するリップ１０５が変形し、ハブ輪１２０の車輪取付フランジの曲面１２０ａに対するリップ１０５の接触状態が変化しトルク抵抗が増大する懸念があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベアリング内の温度変化に伴う圧力変動によるトルク抵抗の過度の増加を抑制可能なダストシールを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るダストシールは、ベアリングにおいて軸線について互いに相対回動可能な環状の外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された環状の内周側部材との間を密封する密封装置の外側に取り付けられるダストシールであって、前記軸線を中心とする環状の前記外周側部材に取り付けられる取付環と、該取付環に取り付けられ弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記取付環に取り付けられた環状の基部と、前記内周側部材に該内周側部材が摺動可能に当接する前記軸線を中心とする環状のリップと、前記基部と前記リップとを繋ぐ前記軸線を中心とする環状の内圧調整部とを備え、前記内圧調整部は、蛇腹状の形状に形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記弾性体部は、前記リップの内周側の表面に、前記リップを滑動しやすくするための表面処理部を有する。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記弾性体部は、前記内圧調整部の外周側の表面に、その表面を保護するための表面保護部を有する。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記基部は、前記取付環の先端部を覆い、前記軸線を中心とする環状に形成されている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記リップは、前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する形状を有し、外側かつ外周側に延出されている。

本発明に係るダストシールによれば、ベアリング内の温度変化に伴う圧力変動によるトルク抵抗の過度の増加を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るダストシールの軸線に沿った断面における断面図である。 本発明の実施の形態に係るダストシールがハブベアリングに取り付けられた状態を示す軸線に沿った断面における断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るダストシールを示す軸線に沿った断面における断面図である。 従来のダストシールを示す断面図である。 従来の他のダストシールを示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るダストシール１０の軸線ｘに沿った断面における断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るダストシール１０がハブベアリング１に取り付けられた状態を示す軸線ｘに沿った断面における断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダストシール１０は、例えば自動車において車輪を回転自在に支持するハブベアリングに用いられる。図２に示すようにハブベアリング１は、具体的には、外周側部材としての軸線ｘを中心とする環状の外輪２と、内周側部材としての外輪２に対して相対回動可能な軸線ｘを中心とする外輪２に部分的に包囲された環状のハブ輪３と、外輪２とハブ輪３との間に配設された複数のベアリングボール４と、ハブ輪３に取り付けられた図示しない内輪等とを備えている。ハブ輪３は、車輪取付フランジ７を一体的に有し、車輪取付フランジ７に図示しないハブボルトによって車輪が取り付けられる。

外輪２とハブ輪３との間の空間５にはハブベアリング５０の空間５を密封するように軸線ｘを中心とする環状の密封装置６が配設されている。密封装置６はハブベアリング５０のベアリングボール４等が設けられている領域内からの潤滑剤の漏洩の防止を図ると共に、この領域に雨水や泥水やダスト等の異物が侵入することの防止を図っている。

密封装置６が配設された位置よりも外側のハブ輪３の車輪取付フランジ７は、図２に示すように、より外側に行くに連れて断面において曲線状に、例えば双曲線状に拡径した曲面７ａを有する。

図２に示す密封装置６は、ハブ輪３の外周面に外嵌されたスリンガ１７と、外輪２の内周面に内嵌された弾性体部と補強環部を有する本体部１８とから構成されている。なお、図２に示す密封装置６はハブベアリング１に装着される密封装置の一例を示すものであり、密封装置６としては他の構成のものであってもよい。密封装置６は公知の密封装置を用いることができるので、その詳細な説明は省略する。

ここで、説明の便宜上、図１及び図２において、外側とは、軸線ｘ方向において矢印ａ方向とし、内側とは、軸線ｘ方向において矢印ｂ方向とする。つまり、内側とは、ハブベアリング１の内部側に面する方向の側であり、外側とは、異物が存在する大気側に面する方向の側である。また、軸線ｘに垂直な方向において、軸線ｘから離れる方向（矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（矢印ｄ方向）を内周側とする。

図２に示すようにハブベアリング１の密封装置６の外側には本実施の形態に係るダストシール１０が取り付けられている。

図１に示すように、ダストシール１０は、軸線ｘを中心とする環状の取付環１１と、取付環１１に取り付けられ弾性体から形成されている軸線ｘを中心とする環状の弾性体部１２とを備えている。

取付環１１は、例えば金属製であり断面が略鉤形に形成されており、軸線ｘを中心とする円筒状の円筒部１１ａと、円筒部１１ａの外側の端部から内周側に延設された軸線ｘを中心とする円盤状のフランジ部１１ｂと、フランジ部１１ｂの内周側の端部から延設された軸線ｘを中心とする円筒状の円筒部１１ｃとを有する。ダストシール１０は、図２に示すように、取付環１１の円筒部１１ａが外輪２の外周面に嵌め込まれ、フランジ部１１ｂが外輪２の外側の側端面に当接するまで押し込まれることによって、外輪２の外周面に取り付けられる。

弾性体部１２は、例えば、取付環１１の外側の円筒部１１ｃに取り付けられた環状の基部１４と、ハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａが摺動可能に当接する軸線ｘを中心とする環状のリップ１６と、基部１４とリップ１６とを繋ぐ軸線ｘを中心とする環状の内圧調整部としての蛇腹状の形状に形成された蛇腹部１５とを備えている。

基部１４は、具体的には、軸線ｘを中心とする環状に形成されており、取付環１１の先端部である円筒部１１ｃを覆っており、基部１４には取付環１１の円筒部１１ｃが埋設されている。

蛇腹部１５は、軸線ｘ方向に並んで連結された環状の凹部及び凸部が一組、又は複数組繰り返されて形成されており、例えば、図１に示すように、基部１４の外側の端部から外側へ行くに連れて内周側に向かい次に外周側に向かって凹部を形成し、この凹部からさらに外側へ行くに連れて、外周側へ向かい次に内周側へ向かう凸部を形成し、リップ１６の内部側の端部に繋がっている。なお、蛇腹部１５の形状としては、図１に示す例では１つの凹部と凸部とを有するが、これに限らず、他の形状であってもよく、例えば２つの凹部の間に１つの凸部があってもよく、あるいは凹部と凸部とは２回ずつ繰り返されてもよい。また、蛇腹部１５は、後述するようにダストシール１０が覆う内部体積を変化させて内圧調整が可能である形状であればよく、図１に示す例のように断面において軸線ｘの方向に凹部と凸部とが繰り返される形状に限らず、例えば、蛇腹部１５の周面上に軸線ｘ方向に延びる凹溝と凸溝とが周方向に繰り返し形成された形状であってもよい。ここで、蛇腹部１５は、後述するように、ダストシール１０が車輪取付フランジ７の曲面７ａとの間に形成する空間である空間８の体積を変化可能に空間８内の圧力変動に追随して柔軟に変形できるように形成されていればよいのであり、「蛇腹状の形状」とは規則性のある蛇腹状の形状に限らず不規則的に配列した形状のものであってもよい。

リップ１６は、図１に示すように、軸線ｘ方向において外側（矢印ａ方向）に向かうに連れて拡径する形状を有しており、外側（矢印ａ方向）かつ外周側（矢印ｃ方向）に延出されている。また、リップ１６は、ハブベアリング１において図２に示すように、所定の締め代（接触幅）を持ってハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに当接する。

弾性体部１２の弾性体としは、例えば、各種ゴム材がある。ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。取付環１１の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。弾性体部１２は成形型を用いて加硫（架橋）成型によって成形される。例えば、この加硫成型の際に、取付環１１は成形型の中に配置されており、弾性体部１２が加硫（架橋）接着により取付環１１に接着され、弾性体部１２が取付環１１と一体的に成形される。

次いで、上述の構成を有するダストシール１０の作用について説明する。ハブベアリング１の作動時等に、内部のベアリングボール４等が配設された空間５における温度変化に伴って空間５に圧力変動が生じ、特に負圧が形成される場合には、ダストシール１０とハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａとで囲まれた密封装置６の外側にある空間８（図２参照）にも負圧が形成される。弾性体部１２のリップ１６は、空間８における負圧の影響を受け、ハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに強く吸着され、リップ１６の曲面７ａに対する接触状態が、トルク抵抗の過度の増加をもたらすように変化する恐れが生じる。これに対して、ダストシール１０は蛇腹部１５を備えているので、空間８に負圧が生じると蛇腹部１５の輪郭線が直線状に伸長して蛇腹部１５が外周側（矢印ｃ方向）から内周側（矢印ｄ方向）へ柔軟に変形移動し、これによって、空間５における温度変化に伴う負圧の影響を緩和するように空間８内の体積が縮小される。例えば、空間５に負圧が形成された場合には、空間８の負圧による影響を緩和するように蛇腹部１５が内周側に変形移動し空間８の体積を縮小し、空間８内の負圧の状態が解消される。また、この後に空間５における温度上昇に伴い空間８における圧力が上昇した場合には、空間８内の体積が増大するように蛇腹部１５の輪郭線が直線状又は弧状になっていた状態から蛇腹状に戻り、空間８内の圧力は外気と同じになるように調整される。

以上、説明したように、本発明の第１の実施の形態に係るダストシール１０によれば、ダストシール１０の弾性体部１２は、蛇腹状の形状に形成された内圧調整部としての蛇腹部１５を備えているので、ハブベアリング１の空間５の温度変化に伴って空間８に圧力変動が生じ負圧が生じる場合においても、蛇腹部１５が移動変形することによって空間８の体積を縮小させ空間８における負圧を低減または解消させることができる。このため、リップ１６のハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに対する接触状態が所望の状態から変化することを抑制することができ、車輪取付フランジ７の曲面７ａに対するトルク抵抗が増大しないようにすることができる。

また、リップ１６は、外側（矢印ａ方向）かつ外周側（矢印ｃ方向）に延出されていると共に所定の締め代（接触幅）を持ってハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに当接しているので、ダストシール１０の外周側から雨水や泥水やダスト等の異物が侵入しようとする場合に、リップ１６はそれらの異物によってより強く曲面７ａを密封するように曲面７ａに押圧され、異物が空間８内に侵入することを有効に防止することができる。

また、リップ１６は、蛇腹部１５による圧力調整機能によって空間８内の圧力が一定的な姿勢に維持されるので、常に適正な姿勢でハブ輪３の曲面７ａに当接することが可能になり、所望しない姿勢で曲面７ａに当接するようなことを回避することができ、リップ１６の長寿命化を図ることが可能になる。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るダストシール１０によれば、ハブベアリング１内の温度変化に伴う圧力変動によるトルク抵抗の過度の増加を抑制することができる。

次いで、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るダストシール２０について説明する。以下、上述の第１の実施の形態に係るダストシール１０と同一の構成要素及び同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

本発明の第２の実施の形態に係るダストシール２０の弾性体部１２は、リップ１６の内周側（矢印ｄ方向）の表面である内周面１６ａに、リップ１６がハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに対して滑動しやすくするための表面処理部２２を有している。表面処理部２２は、例えば、リップ１６の内周面１６ａに形成された一定厚さの膜である。表面処理部２２としては、リップ１６の内周面１６ａに形成した表面粗さの小さいコーティング膜であってもよく、あるいはリップ１６の内周面１６ａをその表面粗さが小さくなるように例えば化学処理や研磨処理によって処理した処理部であってもよい。表面処理部２２を構成するコーティング膜としては、例えば、イソシアネート基含有1，2−ポリブタジエンに又はこれに水酸基含有1,2−ポリブタジエンが配合された1,2−ポリブタジエン混合物に、ポリエチレン樹脂およびフッ素樹脂を含有させた有機溶媒よりなる加硫ゴム用コーティング剤等のゴム用コーティング剤を用いて形成されたコーティング膜を用いることができる。また、コーティング膜としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングによって形成されるコーティング膜や、梨地処理によって形成されるコーティング膜がある。

弾性体部１２が表面処理部２２を備えることによって、リップ１６がハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに対して低トルクで滑動しトルク抵抗の過度の増加を抑制することが可能になり、また、リップ１６が曲面７ａに対して低トルクで滑動することによって蛇腹部１５による前述の圧力調整機能が円滑に作動することが可能になり、リップ１６の長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態に係るダストシール２０の弾性体部１２は、内圧調整部としての蛇腹部１５の外周側（矢印ｃ方向）の表面である外周面１５ａに、その表面を強化あるいは保護するための表面保護部２３を有している。表面保護部２３は、例えば、一定厚さに形成された膜である。蛇腹部１５の外周側の表面は、外部の過酷な環境に直接的に晒される面であり、また、蛇腹部１５は、蛇腹状に凹凸形状を有し空間８内の圧力調整を行うために頻繁に変形移動する部位である。このために、表面保護部２３は、外部付着物が表面に付着して表面が劣化したり温度変化やオゾン等の環境要因により表面が劣化したりすることから、その表面を強化あるいは保護し、蛇腹部１５の長寿命化を図るものである。表面保護部２３としては、蛇腹部１５の柔軟な変形性を損なうことなく、蛇腹部１５の外周側の表面に形成された耐環境性の高い保護膜としてのコーティング膜であってもよく、あるいは耐環境性が高くなるように蛇腹部１５の外周側の表面に化学処理を施して形成された部分である保護部であってもよい。表面保護部２３のコーティング膜としては、ＤＬＣコーティングによって形成されるコーティング膜や、上述の有機溶媒よりなる加硫ゴム用コーティング剤等のゴム用コーティング剤によって形成されるコーティング膜等を用いることができる。

弾性体部１２が表面保護部２３を備えることによって、過酷な環境に直接的に晒される蛇腹部１５の外周側の表面が表面保護部２３によって補強されるので、蛇腹部１５は長期間に渡って圧力調整機能を維持することができ、ダストシール２０の長寿命化を図ることができる。

なお、ダストシール２０は、表面処理部２２と表面保護部２３の両者を備えるのが望ましいが、いずれか一方を備えることでもよい。

上述のように、本発明の第２の実施の形態に係るダストシール２０によれば、上記の第１の実施の形態に係るダストシール１０が奏する効果に加えて、ダストシール２０の弾性体部１２は、リップ１６の内周側の表面である内周面１６ａに表面処理部２２を有するので、リップ１６がハブ輪３の車輪取付フランジ７の曲面７ａに対して低トルクで滑動し、トルク抵抗の過度の増加を抑制することが可能になり、また、蛇腹部１５による圧力調整機能が円滑に作動することが可能になり、リップ１６の長寿命化を図ることができる。

また、ダストシール２０の蛇腹部１５は表面保護部２３を有するので、過酷な環境に直接的に晒される側を補強することによって蛇腹部１５は長期間に渡って圧力調整機能を維持することができ、ダストシール２０の長寿命化を図ることが可能になる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るダストシールに限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１ ハブベアリング
２、１００ 外輪
３、１２０ ハブ輪
４ ベアリングボール
５、８ 空間
６ 密封装置
７ 車輪取付フランジ
７ａ、１２０ａ 曲面
１０、２０、１００、１１０ ダストシール
１１、１０２、１１６ 取付環
１１ａ、１１ｃ 円筒部
１１ｂ フランジ部
１２、１０３、１１２ 弾性体部
１４、１０４、１１３ 基部
１５ 蛇腹部（内圧調整部）
１５ａ 外周面
１６、１０５、１１５ リップ
１６ａ 内周面
１７ スリンガ
１８ 本体部
２２ 表面処理部
２３ 表面保護部
１０６ 隙間

Claims (5)

1. ベアリングにおいて軸線について互いに相対回動可能な環状の外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された環状の内周側部材との間を密封する密封装置の外側に取り付けられるダストシールであって、
   前記軸線を中心とする環状の前記外周側部材に取り付けられる取付環と、該取付環に取り付けられ弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部とを備え、
   前記弾性体部は、前記取付環に取り付けられた環状の基部と、前記内周側部材に該内周側部材が摺動可能に当接する前記軸線を中心とする環状のリップと、前記基部と前記リップとを繋ぐ前記軸線を中心とする環状の内圧調整部とを備え、
   前記内圧調整部は、蛇腹状の形状に形成されている
   ことを特徴とするダストシール。
2. 前記弾性体部は、前記リップの内周側の表面に、前記リップを滑動しやすくするための表面処理部を有することを特徴とする請求項１記載のダストシール。
3. 前記弾性体部は、前記内圧調整部の外周側の表面に、その表面を保護するための表面保護部を有することを特徴とする請求項１記載のダストシール。
4. 前記基部は、前記取付環の先端部を覆い前記軸線を中心とする環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダストシール。
5. 前記リップは、前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する形状を有し、外側かつ外周側に延出されていることを特徴とする請求項１記載のダストシール。

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