JP2018059594A

JP2018059594A - 密封装置

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Publication number: JP2018059594A
Application number: JP2016198667A
Authority: JP
Inventors: 麻理千田; Mari Senda
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: BR102017019830A2; CA2979110C; CA2979110A1; MX2017012786A; JP6857479B2; US20180135700A1; US10677291B2

Abstract

【課題】相対回転する２部材のうちの一方に装着されるシールリップと他方に装着されるシールフランジとを摺接させる構造の密封装置において、耐泥水性を向上させる。
【解決手段】相対回転する２部材のうちの一方１０１に装着される密封装置本体１と、他方１０２に装着されるシールフランジ２２とを備え、密封装置本体１が、シールフランジ２２に摺動可能に密接されるシールリップ１２と、このシールリップ１２よりも外側に位置する筒部１８が設けられた構造を備える密封装置において、密封装置本体１に、シールリップ１２より外側に位置してラビリンスリップ１５が設けられ、このラビリンスリップ１５は、筒部１８と径方向に対向するシールフランジ２２の端部と径方向反対側を向いて延びると共に先端がシールフランジ２２と軸方向に近接対向され、筒部１８及びラビリンスリップ１５とシールフランジ２２との間にラビリンス隙間３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等に用いられ、相対回転する２部材のうちの一方に装着されるシールリップが、他方に装着されるシールフランジと摺動可能に密接した構造を備える密封装置に関する。

自動車のハブベアリングへ外部から泥水等が浸入するのを防止する密封装置としては、回転側のシールフランジに静止側のシールリップを摺動可能に密接させた構造を備えるものが用いられている。

図３は、この種の密封装置の従来例を示すもので、すなわち自動車のハブベアリング１００における静止側である外輪１０１の内周に装着される密封装置本体１１０と、ハブベアリング１００における回転側である内輪１０２の外周に嵌着されるスリーブ１２１及びその一端から延びるシールフランジ１２２からなるスリンガ１２０を備え、密封装置本体１１０に設けられたサイドリップ１１１が、スリンガ１２０のシールフランジ１２２に摺動可能に密接され、密封装置本体１１０にサイドリップ１１１の内周側に位置して設けられたラジアルリップ１１２が、スリンガ１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接される。

また、スリンガ１２０のフランジ１２２の外側面に、磁性粉体を混入したゴム弾性体で円盤状に成形され円周方向交互に異なる磁極が着磁されたパルサーリング１２３が一体的に接着されており、パルサーリング１２３の外側に、その外側面と軸方向に対向する磁気センサ（不図示）が配置されることによって、磁気式ロータリーエンコーダが構成されている。

すなわち、この種の密封装置は、スリンガ１２０のシールフランジ１２２と、密封装置本体１１０のサイドリップ１１１との摺動部において、内輪１０２と一体的に回転するシールフランジ１２２の振り切り作用によって、外部Ａからベアリング内部Ｂへの泥水等の浸入を阻止するものである。また、シールフランジ１２２とサイドリップ１１１の密接摺動部からその内周側の密閉空間Ｃへ、泥水等が僅かに浸入しても、これらはスリンガ１２０のスリーブ１２１とラジアルリップ１１２との密接摺動部においてシールされ、シールフランジ１２２の振り切り作用によって、サイドリップ１１１の外周側へ戻される。

また、この種の密封装置は、過酷な環境であっても、外部Ａからの泥水等がサイドリップ１１１にかかりにくくすることによって耐泥水性を向上させる目的で、サイドリップ１１１の外側には、密封装置本体１１０における外径筒状部１１３とスリンガ１２０のシールフランジ１２２の外径端部が径方向に対向した非接触式シールであるラビリンスシール１３０を設けている（例えば下記の先行技術文献参照）。

特開２０１３−０４４４１９号公報特開２０１３−２４９９２７号公報特開２００７−２８５４９９号公報

ところが、先行技術文献に記載のようにサイドリップ１１１の外側に設けたラビリンスシール１３０は、接触式シールのような摩擦トルクや摺動発熱を生じないといった利点はあるものの、基本的にはシールフランジ１２２の外径端部と密封装置本体１１０の外径筒状部１１３との間の隙間を狭めただけであるため、接触式のものに比較してシール性がやや劣り、この点で改良の余地があった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、相対回転する２部材のうちの一方に装着されるシールリップと他方に装着されるシールフランジとを摺接させる構造の密封装置において、耐泥水性を向上させることにある。

上述した技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係る密封装置は、相対回転する２部材のうちの一方に装着される密封装置本体と、他方に装着されるシールフランジとを備え、前記密封装置本体が、前記シールフランジに摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップよりも外側に位置する筒部が設けられた構造を備える密封装置において、前記密封装置本体に、前記シールリップより外側に位置してラビリンスリップが設けられ、このラビリンスリップは、前記筒部と径方向に対向する前記シールフランジの端部と径方向反対側を向いて延びると共に先端が前記シールフランジと軸方向に近接対向され、前記筒部及び前記ラビリンスリップと前記シールフランジとの間にラビリンス隙間が形成されたことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、シールフランジが、ラビリンスリップの先端との対向位置より先端側で前記ラビリンスリップ側へ傾斜していることを特徴とするものである。

本発明に係る密封装置によれば、ラビリンスリップが、シールリップより外側で外部からの泥水等の浸入を抑制するラビリンス隙間を構成するため、耐泥水性を向上させてシールリップのシール性を長期にわたって維持することができる。特に、前記シールリップより外側に位置するラビリンスリップが、シールフランジの端部と径方向反対側を向いて延びると共に先端がシールフランジと軸方向に近接対向しているため、シールフランジを、ラビリンスリップの先端との対向位置より外側でラビリンスリップ側へ大きく屈曲させなくても、高いラビリンスシール効果を得ることができる。

本発明に係る密封装置の第一の実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。従来の密封装置の一例を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、第一の実施の形態を示すものである。

図１における参照符号１００は自動車のハブベアリングであって、自動車における不図示のナックルに固定された外輪１０１と、車輪側の不図示のハブ又はこのハブに一体的に嵌着された内輪１０２と、これらの間に転動可能に配置された不図示の多数の鋼球からなる。なお、外輪１０１は、請求項１に記載された「相対回転する２部材のうちの一方」に相当し、内輪１０２は、請求項１に記載された「他方」に相当する。

第一の実施の形態の密封装置は、ベアリング内部Ｂへ、ハブベアリング１００の外部Ａからの泥水などが浸入するのを防止すると共に、ベアリング内部Ｂに潤滑のために封入されたグリースが外部Ａへ流出するのを防止するもので、ハブベアリング１００の外輪１０１の内周面に装着される密封装置本体１と、ハブベアリング１００の内輪１０２の外周面に装着されるスリンガ２を備えている。

密封装置本体１は、金属製の補強環１１と、この補強環１１に一体成形されたゴム弾性体からなるサイドリップ１２、ラジアルリップ１３、グリースリップ１４、ラビリンスリップ１５及び外周シール部１６を備える。なお、サイドリップ１２及びラジアルリップ１３は、請求項１に記載された「シールリップ」に相当する。

スリンガ２は、金属板のプレス加工等により製作されたものであって、ハブベアリング１００の内輪１０２の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌合されるスリーブ２１と、その外部Ａ側の端部から外径側へ円盤状に展開するシールフランジ２２を備える。

密封装置本体１における補強環１１は、金属板のプレス加工等により製作されたものであって、円筒状の嵌合筒部１１ａと、この嵌合筒部１１ａのベアリング内部Ｂ側の端部から内径側へ延びる内向きフランジ１１ｂからなる。このうち、嵌合筒部１１ａは、ハブベアリング１００の外輪１０１の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌合されるように、外径が、外輪１０１の内周面より僅かに大径に形成されており、その先端近傍には、肉厚を内周側へ減少させた薄肉部１１ｃが形成されている。

密封装置本体１におけるサイドリップ１２は、補強環１１の内向きフランジ１１ｂにおけるベアリング内部Ｂと反対側を向いた面にゴム弾性体で成形された基部弾性層１７から、ベアリング内部Ｂと反対側へ向けて大径となるような円錐筒状をなして延びており、軸方向へ適当に曲げ変形を受けた状態で、スリンガ２のシールフランジ２２の内側面に、先端部の全周が摺動可能に密接されるものである。

密封装置本体１におけるラジアルリップ１３は、サイドリップ１２より内周側に位置して、基部弾性層１７の内径端部からベアリング内部Ｂと反対側へ向けて小径となるような円錐筒状をなして延びており、適当に拡径変形を受けた状態で、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に、先端近傍の内径部の全周が摺動可能に密接されるものである。

密封装置本体１におけるグリースリップ１４は、ラジアルリップ１３よりベアリング内部Ｂ側にあって、ベアリング内部Ｂ側へ向けて小径となるような円錐筒状をなして延びており、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に、先端近傍の内径部が摺動可能に密接されるものである。

密封装置本体１におけるラビリンスリップ１５は、サイドリップ１２の外周側、言い換えればサイドリップ１２より外部Ａ側に位置して設けられていて、補強環１１における嵌合筒部１１ａの内周面に被着された基部弾性層１７の外径部１７ａから、サイドリップ１２と径方向反対側、すなわち内径側へ延び、先端がスリンガ２のシールフランジ２２の内側面と軸方向に近接対向されている。

また、スリンガ２のシールフランジ２２は、ラビリンスリップ１５の先端との対向位置より外径側がラビリンスリップ１５側へ傾斜しており、その外径端部が、ラビリンスリップ１５の基部から延びて補強環１１における嵌合筒部１１ａの先端部の内周面に被着された筒状弾性層１８の内周面に近接対向している。一方、ラビリンスリップ１５の外側面１５ａは、シールフランジ２２の傾斜した外径部２２ａとほぼ平行な傾斜面をなしている。なお、筒状弾性層１８は、請求項１に記載された「筒部」に相当するものである。

密封装置本体１における外周シール部１６は、補強環１１における嵌合筒部１１ａの先端部に形成された薄肉部１１ｃの外周面にゴム弾性体で成形されており、ハブベアリング１００の外輪１０１の内周面に適当なつぶし代で密接されるものである。

スリンガ２のシールフランジ２２の外側面には、パルサーリング２４が一体的に接着されている。このパルサーリング２４は、ゴム弾性体又は合成樹脂材に磁性体の微粉末を添加した材料で円盤状に成形され、Ｓ極とＮ極が円周方向所定ピッチで交互に着磁（多極着磁）されたものであって、その軸方向外側に不図示の磁気センサが配置されることによって、磁気式ロータリーエンコーダを構成するものである。すなわち、このロータリーエンコーダは、スリンガ２と一体のパルサーリング２４がハブベアリング１００の内輪１０２と共に回転すると、磁気センサの正面を、パルサーリング２４に着磁されたＮ極とＳ極が回転方向へ交互に通過するので、これによる磁界の変化に対応した波形の信号が磁気センサから出力され、このパルスのカウントによって回転を計測することができるようになっている。

以上のように構成された密封装置は、ハブベアリング１００の内輪１０２と一体回転するスリンガ２のシールフランジ２２に、ハブベアリング１００の外輪１０１に取り付けられた非回転の密封装置本体１のサイドリップ１２が密接摺動すると共に、回転するシールフランジ２２の振り切り作用によって、外部Ａから飛来する泥水等の浸入を阻止するものである。また、外部Ａの泥水等が、シールフランジ２２とサイドリップ１２との密接摺動部からその内周側の空間Ｃへ僅かに浸入したとしても、これらはスリンガ２のスリーブ２１と密接摺動されるラジアルリップ１３によってシールされるので、ベアリング内部Ｂへ容易に浸入することはできず、結局、シールフランジ２２の振り切り作用によって、サイドリップ１２の外周側（外部Ａ）へ戻される。

ここで、密封装置本体１のサイドリップ１２とスリンガ２のシールフランジ２２による摺動シール部より外側（外周側）では、密封装置本体１の筒状弾性層１８及びラビリンスリップ１５とスリンガ２のシールフランジ２２との間に、ラビリンス隙間３が形成されることから、外部Ａから飛来する泥水等がサイドリップ１２の摺動部へ浸入するのを有効に抑制することができる。

すなわち、外部Ａからサイドリップ１２の摺動部へ浸入しようとする泥水等は、ラビリンス隙間３を通らなければならず、この隙間３は、シールフランジ２２の傾斜した外径部２２ａにおける傾斜方向と反対側の外径縁２２ｂと筒状弾性層１８との間で狭まった部分３ａと、その内側で徐々に広がった部分を介して、シールフランジ２２の傾斜した外径部２２ａとラビリンスリップ１５の外側面１５ａとの間を内径側へ斜めに延びる部分３ｂと、その内径側にあって、シールフランジ２２の内側面とこれに軸方向に対向するラビリンスリップ１５の先端との間で狭まった部分３ｃを有する。

すなわちラビリンス隙間３は、軸方向から斜め内径方向へ急激に屈曲した複雑な形状となっており、しかも隙間３の広さは、３ａ＞３ｂ＞３ｃとなっているので、外部Ａからラビリンス隙間３をサイドリップ１２側へ向けて通過しようとする泥水等に大きな圧力損失を与えることができる。このため、シールフランジ２２の外径部を直角に曲げて円筒状に延ばすことによって長いラビリンス隙間を形成しなくても、泥水等がサイドリップ１２の摺動部側へ浸入しにくいものとなり、したがってサイドリップ１２及びラジアルリップ１３のシール性を長期にわたって維持することができる。しかもラビリンスリップ１５はスリンガ２のシールフランジ２２に対して非接触であるため、トルクの上昇や発熱をきたすことがない。

次に図２は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、密封装置本体１におけるラビリンスリップ１５の外側面１５ａが、軸心Ｏとほぼ直交する平面をなしていることにある。それ以外の部分は、第一の実施の形態と同様である。

第二の実施の形態によれば、密封装置本体１の筒状弾性層１８及びラビリンスリップ１５とスリンガ２のシールフランジ２２との間に形成されるラビリンス隙間３は、シールフランジ２２の傾斜した外径部２２ａにおける傾斜方向と反対側の外径縁２２ｂと密封装置本体１における筒状弾性層１８との間で狭まった部分３ａと、その内側で徐々に広がった部分を介して、シールフランジ２２の傾斜した外径部２２ａにおける傾斜方向側の外径縁２２ｃとラビリンスリップ１５の外側面１５ａとの間で狭まった部分３ｄと、その内径側の徐々に広がった部分を介して、シールフランジ２２の内側面とこれに軸方向に対向するラビリンスリップ１５の先端との間で狭まった部分３ｃを有する。

すなわちラビリンス隙間３は、狭い部分と広い部分が交互に形成され、しかも狭まった部分３ａ，３ｄ，３ｃはサイドリップ１２に近いものほど狭くなっているので、ラビリンス隙間３を通過しようとする泥水等に繰り返し圧力損失を与えることができる。このため、シールフランジ２２の外径部を直角に曲げて円筒状に延ばすことによって長いラビリンス隙間を形成しなくても、泥水等がサイドリップ１２の摺動部側へ浸入しにくいものとなり、したがってサイドリップ１２及びラジアルリップ１３のシール性を長期にわたって維持することができる。しかもラビリンスリップ１５はスリンガ２のシールフランジ２２に対して非接触であるため、トルクの上昇や発熱をきたすことがない。

なお、図示の実施の形態は、本発明を、磁気式ロータリーエンコーダが併設された密封装置に適用したものであるが、磁気式ロータリーエンコーダを設けないものについても同様に実施することができる。

１密封装置本体
１１補強環
１２サイドリップ（シールリップ）
１３ラジアルリップ（シールリップ）
１４グリースリップ
１５ラビリンスリップ
１６外周シール部
１７基部弾性層
１８筒状弾性層（筒部）
２スリンガ
２２シールフランジ
２２ａ傾斜した外径部
３ラビリンス隙間
１００ハブベアリング
１０１外輪（相対回転する２部材のうちの一方）
１０２内輪（相対回転する２部材のうちの他方）
Ａ外部
Ｂベアリング内部

Claims

相対回転する２部材のうちの一方に装着される密封装置本体と、他方に装着されるシールフランジとを備え、前記密封装置本体が、前記シールフランジに摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップよりも外側に位置する筒部が設けられた構造を備える密封装置において、前記密封装置本体に、前記シールリップより外側に位置してラビリンスリップが設けられ、このラビリンスリップは、前記筒部と径方向に対向する前記シールフランジの端部と径方向反対側を向いて延びると共に先端が前記シールフランジと軸方向に近接対向され、前記筒部及び前記ラビリンスリップと前記シールフランジとの間にラビリンス隙間が形成されたことを特徴とする密封装置。
シールフランジが、ラビリンスリップの先端との対向位置より先端側で前記ラビリンスリップ側へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。