JP2020029886A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デフレクタと外輪外周面との間からの泥水をシールする密封部を配設した密封装置を提供する。【解決手段】芯金１１の外円環部１７は、円筒部１６の軸方向端部から連続しており外輪２の軸方向端面に当接する環状の当接部１７ａと、この当接部１７ａの径方向外側端部から径方向外方且つフランジ８側に延びる傾斜部１７ｂと、この傾斜部１７ｂの径方向外側端部から径方向外方に延びる離間部１７ｃとを有する。第２シール部１４の外固定部３５は、デフレクタ４０の径方向内方の外輪２の軸方向端面２０と、芯金１１の傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃとの間に密封部３５ｂを有する。密封部３５ｂは、外輪２の軸方向端面２０と当接する環状の突出部２３と、この突出部２３の径方向両側に設けられた環状の凹部２４ａ、２４ｂとを有する。【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用いられる密封装置に関する。

自動車等の車両に搭載され車輪を回転可能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径方向内側の内軸と径方向外側の外輪とを備えており、これら内軸と外輪との間に介在する転動体（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可能となる。内軸の軸方向端部には、径方向外方へ延びた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泥水等の異物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。

環状空間の軸方向両端部のうち、軸方向車両外側の端部に装着されている密封装置１１０として、図３に示されるように、外輪１０２の端部内周面１２１に嵌合している芯金１１１と、この芯金１１１に固定されているシール部材１１２とを備えたものがある（従来例Ａ）。従来例Ａにおけるシール部材１１２は、弾性材料からなり、複数の内リップ部１３１，１３２，１３３を有している。これら内リップ部１３１，１３２，１３３は、フランジ１０８の側面（裾部側面）１０８ａ及び内軸１０３の外周面１０３ａに摺接している。
この密封装置１１０によれば、フランジ１０８の側面１０８ｂと外輪１０２の軸方向端面１２０との間の隙間Ｓを通った泥水が、転動体１０４が配設されている環状空間１０９へ浸入するのを防ぐことができる。

また、図３に示される密封装置１１０は、泥水を被り易い環境にある外輪１０２の外周面１２２に付着した泥水が当該外周面１２２上をフランジ１０８の側面１０８ｂに向かって流れ、前記隙間Ｓに浸入するのを抑制するために、外輪１０２の端部外周面１２２ａに外接する円筒状の外リップ部１４５を有するデフレクタ１４０を備えている。外周面１２２上をフランジ１０８の側面１０８ｂに向かって流れてくる泥水は、外リップ部１４５の軸方向端面１４５ａで堰き止めてられて外輪１０２の周方向に沿って下方へ流されることで、泥水が隙間Ｓから侵入することを抑制できるようになっている。

しかし、このような外リップ部１４５をシール部材１１２に備えても泥水が隙間Ｓから侵入することを抑制するのには十分ではないことから、本出願人は、先に、外輪の外周面上の泥水がフランジの側面と外輪の軸方向端面との間の隙間Ｓから軸受内部に浸入することを抑制する密封装置を提案している（従来例Ｂ。特許文献１参照）。

特許文献１記載の密封装置２１０では、図４に示されるように、外リップ部２４５の先端面における少なくとも車輪用転がり軸受装置に取り付けられたときに上側となる部分に、周方向に沿って端面溝２４６が形成されている。これにより、外輪２０２の上側において当該外輪２０２の外周面２２２上をフランジ２０８の側面に向かって流れて、外リップ部２４５の端面溝２４６で堰き止められた泥水は、当該端面溝２４６を乗り越えることができずにこの端面溝２４６に沿って外輪２０２の周方向に流れ易くなる。

また、密封装置２１０では、デフレクタ２４０の外リップ部２４５の内周面に軸方向に離間して一対の凸部２４８ａ，２４８ｂを設けるとともに、当該デフレクタ２４０の径方向内方に外輪２０２の軸方向端面２２０と当接する密封部２３５ｂを設け、この密封部２３５ｂに軸方向に突出して前記外輪２０２の軸方向端面２２０と当接する環状の凸部２２３を設けている。密封装置２１０では、前記凸部２２０，２４８ａ，２４８ｂによって、前記端面溝２４６で堰き止められた泥水がデフレクタ２４０の外リップ部２４５と当該外輪２０２の外周面２２２との間から軸受内部に浸入するのを抑制している。なお、図４において、参照符号２１１及び２１２は、それぞれ密封装置２１０を構成する芯金及当該芯金に加硫接着されたシール部材であり、また、２０３は、外輪２０２の径方向内側に配設される内軸である。

特開２０１４−１７３６７７号公報

特許文献１記載の密封装置２１０では、前記凸部２２３を有する密封部２３５ｂを設けるために、芯金２１１の外円環部２１７に外輪２０２の軸方向端面２２０と離間している非当接部２１７ｂを形成しているが、この非当接部２１７ｂは、主に切削加工により形成されている。
しかし、切削加工は手間と時間を要するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、デフレクタと外輪外周面との間からの泥水をシールする密封部を配設するためのスペースを簡単に提供することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、
（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に隙間を有して対向する側面を有した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、前記内軸と前記外輪との間の環状空間に泥水が浸入するのを防ぐ密封装置であって、
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円筒部及び当該円筒部から径方向外方へ延びて前記外輪の軸方向端面に当接する外円環部を有する芯金と、
前記円筒部に固定されている内固定部と、当該内固定部から延びて前記内軸に設けられているシール面に摺接する内リップ部と、を有する第１シール部と、
前記外円環部に固定されている外固定部と、当該外固定部から前記フランジの前記側面に近づく側に延びて当該側面に隙間を有して対向する環状突部、及び、前記外固定部から前記フランジの前記側面と離れる側へ延びて前記外輪の端部外周面に当接する円筒状の外リップ部とで構成されるデフレクタと、を有する第２シール部と、を備え、
前記芯金の外円環部は、前記円筒部の軸方向端部から連続しており前記外輪の軸方向端面に当接する環状の当接部と、この当接部の径方向外側端部から径方向外方且つ前記フランジ側に延びる傾斜部と、この傾斜部の径方向外側端部から径方向外方に延びる離間部とを有しており、
前記第２シール部の外固定部は、前記デフレクタの径方向内方の外輪の軸方向端面と、前記芯金の傾斜部及び離間部との間に密封部を有しており、
前記密封部は、前記外輪の軸方向端面と当接する環状の突出部と、この突出部の径方向両側に設けられた環状の凹部とを有する
ことを特徴とする。

本発明の密封装置では、第２シール部の密封部を設けるためのスペースを、外輪の軸方向端面と離間して配設される、芯金の傾斜部と離間部とで提供することができ、かかる傾斜部及び離間部は、芯金を構成する鋼板等の素材の曲げ加工又はプレス加工により簡単に形成することができる。

（２）上記（１）の密封装置において、前記外リップ部の内周面に、径方向内方に突出して前記外輪の外周面に当接する環状の凸部が軸方向に少なくとも２か所形成されていることが望ましい。この場合、環状の凸部を外輪の外周面に当接させることにより、外リップ部の内周面と外輪の外周面との間から泥水が軸受内部に浸入するのを抑制することができる。

本発明の密封装置によれば、デフレクタと外輪外周面との間からの泥水をシールする密封部を配設するためのスペースを簡単に提供することができる。

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転がり軸受装置の断面説明図である。 本発明の一実施形態に係る密封装置の断面説明図である。 従来の密封装置の一例の断面説明図である。 従来の密封装置の他の例の断面説明図である。

以下、本発明の密封装置の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。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及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１０が用いられている車輪用転がり軸受装置１の断面説明図であり、図２は、図１における密封装置１０の断面説明図である。なお、図２では、分かり易くするために、外輪２及び内軸３（フランジ８及び軸本体部６）を二点鎖線により示している。

〔車輪用転がり軸受装置１〕
図１に示されるように、車輪用転がり軸受装置１（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５０に対して車輪を回転可能に支持するものであり、径方向外側の外輪２と径方向内側の内軸３とを備えている。

外輪２は円筒形状の部材であり、車体側の懸架装置５０に固定される。
内軸３は、軸本体部６と、この軸本体部６の車両内側（図１において左側）Ａ１の端部に外嵌して固定されている環状の内輪部材７とを有している。外輪２と内軸３との間には２列でかつ各列に複数の玉（転動体）４が介在している。外輪２と内軸３とは同心状に配置され、本実施形態では、外輪２に対して内軸３が回転自在となる。また、この軸受装置１は、複数の玉４を保持する保持器５を備えている。

フランジ８の側面２８は、図２に示されるように、軸本体部６の外周面６ａと滑らかに連続する第１側面２８ａと、この第１側面２８ａの径方向外方において第１側面２８ａよりも車両外側Ａ２に設けられている第２側面２８ｂと、この第２側面２８ｂの径方向外方において第２側面２８ｂよりもさらに車両外側２Ａに設けられている第３側面２８ｃとを有している。第１側面２８ａと第２側面２８ｂとの間には鈍角の角部２９ａが形成されている。また、第２側面２８ｂと第３側面２８ｃとの間には略直角の角部２９ｂが形成されており、フランジ８の側面２８は第２側面２８ｂと第３側面２８ｃとの間に外周面２８ｄを有している。

外輪２の軸方向両端部と内軸３との間には、密封装置１０，６０が取り付けられている。これら密封装置１０，６０によって、外輪２の径方向外側から、外輪２と内軸３との間に形成される環状空間９に、泥水等の異物が浸入するのを防ぐ。そして、これら密封装置１０，６０のうち、車両外側Ａ２の密封装置１０に、以下の実施形態に係る密封装置が用いられている。

〔密封装置１０〕
密封装置１０は、外輪２の軸方向一端部に固定されている円環状の芯金１１と、この芯金１１に取り付けられた第１シール部１３及び第２シール部１４を有するシール部材１２とを備えている。

［芯金１１］
芯金１１は、ＳＰＣＣ等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おり、外輪２の端部内周面２１に嵌合して外輪２に固定されている円筒部１６と、この円筒部１６の軸方向車両外側Ａ２の端部から径方向外方へ延びて外輪２の軸方向端面２０に当接する外円環部１７とを有している。さらに、芯金１１は、円筒部１６の軸方向車両内側Ａ１の端部に連続する屈曲部１８と、この屈曲部１８から径方向内方へ延びている内円環部１９とを有している。

外円環部１７は、外輪２の軸方向端面２０に当接することで、密封装置１０全体を軸方向に関して位置決めする。また、外円環部１７は、軸方向端面２０に当接した状態で、フランジ８の側面２８と、シール部材１２の一部（後述する外固定部３５の本体部３５ａ）を挟んで、対向した配置となる。

本実施形態における外円環部１７は、円筒部１６の軸方向端部から連続しており外輪２の軸方向端面２０に当接する環状の当接部１７ａと、この当接部１７ａの径方向外側端部から径方向外方且つフランジ８側に延びる傾斜部１７ｂと、この傾斜部１７ｂの径方向外側端部から径方向外方に延びる離間部１７ｃとを有している。傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃは、例えば芯金１１を構成する鋼板をプレス加工することで形成することができる。
傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃと、外輪２の軸方向端面２０との間のスペースに後述する第２シール部の密封部が配設される。

［シール部材１２］
シール部材１２は、ニトリルゴム等の弾性材を円環状に形成したものであり、芯金１１に加硫接着している。シール部材１２のうち、第１シール部１３は、芯金１１の円筒部１６、屈曲部１８及び内円環部１９に固定されている部分であり、また、第２シール部１４は、芯金１１の外円環部１７に固定されている部分及びその径方向外側の部分である。なお、本実施形態では、第１シール部１３と第２シール部１４とは一体である。

シール部材１２の第１シール部１３は、円筒部１６、屈曲部１８及び内円環部１９に固定されている内固定部３０と、この内固定部３０から内軸３に向かって延びている内リップ部３１，３２，３３とを有している。内リップ部３１，３２，３３は、内軸３に設けられているシール面に摺接する。

本実施形態では、第１の内リップ部３１が摺接するシール面は、フランジ８の側面２８（第１側面２８ａ）であり、第２及び第３の内リップ部３２，３３が摺接するシール面は、軸本体部６の外周面６ａである。これら内リップ部３１，３２，３３は、外輪２の径方向外方（つまり、外部）の泥水、砂、小石等の異物が浸入するのを防止する機能、及び、環状空間９に設けられている玉４用の潤滑剤が外部へ漏れるのを防止する機能を有している。

シール部材１２の第２シール部１４は、芯金１１の外円環部１７に固定されている外固定部３５と、この外固定部３５と一体であるデフレクタ４０とを有している。

第２シール部１４の外固定部３５は、外円環部１７（当接部１７ａ、傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃ）よりもフランジ８側の本体部３５ａと、傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃと軸方向端面２０との間の密封部３５ｂとを有している。密封部３５ｂは、芯金１１の当接部１７ａよりも軸方向に（外輪２側へ）突出した環状の突出部２３と、当該突出部２３の径方向両側に設けられ当接部１７ａよりも軸方向に（フランジ８側へ）凹んでいる環状の凹部２４ａ、２４ｂとを有している。

芯金１１の当接部１７ａが軸方向端面２０に当接した状態で、突出部２３は押圧されて軸方向端面２０と密着する。そして、凹部２４ａ，２４ｂは、突出部２３の押圧による非圧縮変形を妨げない機能を有する。

第２シール部１４のデフレクタ４０は、外固定部３５の径方向外側の端部からフランジ８の側面２８に近づく側に軸方向に延びる環状突部４１と、外固定部３５の径方向外側の端部からフランジ８の側面２８と離れる側へ軸方向に延びる外リップ部４５とで構成されている。デフレクタ４０は、数ミリ程度の厚さを有する円筒状に形成されている。

デフレクタ４０の環状突部４１は、環状に形成されており、その先端部４２がフランジ８の側面２８と隙間した状態で対向している。先端部４２の内周縁４２ａは、側面２８の第２角部２９ｂと径方向位置が揃えられている。環状突部４１の内部には、芯金１１が存在していない。

密封装置１０を外輪２に装着した状態で、先端部４２の内周縁４２ａと側面２８の第２角部２９ｂとの軸方向の間隔は、例えば１．０ｍｍ程度である。この程度の間隔を生じさせることで、高速回転（例えば１０００ｒｐｍ）時において、その内周面はこの先端部４２の内周縁４２ａとフランジ８の第２角部２９ｂとの間付近に表面張力による水の膜が形成され、この水の膜により泥水が内リップ部３１側へ浸入するのを防ぐことができる。
さらに、デフレクタ４０の外リップ部４５は、円筒状（環状）に形成されており、外輪２の端部外周面２２ａに当接している。外リップ部４５の内部には、環状突部４１と同様に、芯金１１が存在していない。

外リップ部４５の先端面、すなわちデフレクタ４０における軸方向の車両内側Ａ１の端面には、端面溝４６が形成されている。本実施形態における端面溝４６は、外リップ部４５の周方向に沿って全周に亘って設けられている。端面溝４６は、軸方向の車両外側Ａ２に向かって凹状に形成されており、例えば深さ０．１〜１．０ｍｍ程度、幅数ｍｍ程度に形成されている。

また、デフレクタ４０の外周面には、周面溝４７が軸方向に等間隔に複数（図示例では５つ）形成されている。本実施形態における周面溝４７は、外リップ部４５の周方向に沿って全周に亘って設けられている。周面溝４７は、径方向内側に向かって凹状に形成されており、例えば半径０．１〜１．０ｍｍ程度で深さ０．１〜０．６ｍｍ程度の断面円弧形状に形成されている。

また、外リップ部４５の先端部の内周部には、当該外リップ部４５の基部の内周面よりも径方向内方に突出して外輪２の外周面２２のうち端部外周面２２ａに当接する環状の凸部４８ａ，４８ｂが軸方向に２カ所形成されている。外リップ部４５の先端側に配設されている第１凸部４８ａと基端側に配設されている第２凸部４８ｂとの間には、外リップ部４５の基部の内周面よりも径方向外方に入りこんでいる環状の凹部４９ａが形成されている。また、第１凸部４８ａよりも先端側にはテーパ部４９ｂが形成されている。さらに、第２凸部４８ｂよりも外リップ部４５の基端側の部分には、端部外周面２２ａとの間に隙間４９ｃが形成されている。これらにより、第１凸部４８ａ及び第２凸部４８ｂを端部外周面２２ａに全周に亘って線接触させることができ、密封性能を高めることが可能となる。そして、凹部４９ａ、テーパ部４９ｂ、及び隙間４９ｃは、第１凸部４８ａ及び第２凸部４８ｂの押圧による非圧縮変形を妨げない機能を有する。

前述したように、本実施形態に係る密封装置１０では、第２シール部１４の密封部３５ｂを配設するためのスペースを、芯金１１の傾斜部１７ｂ及び離間部１７ｃにより提供している。かかる傾斜部１７ｂ及び離間部１７は、当該芯金１１を構成する素材をプレス加工することで簡単に形成することができる。

また、密封装置１０は、外リップ部４５の先端面に周方向に沿って端面溝４６が形成されている。これにより、外輪２の上側において外周面２２上をフランジ８の側面２８に向かって流れて、外リップ部４５の端面溝４６（先端面）で堰き止められた泥水は、端面溝４６を乗り越えることができずにこの端面溝４６に沿って外輪２の周方向に流れ易くなる。したがって、外輪２の外周面２２上の泥水がフランジ８の側面２８と外輪２の軸方向端面２０との間の隙間Ｓから浸入することを抑制し、もって泥水による密封装置１０の寿命低下を防ぐことができる。

また、密封装置１０は、デフレクタ４０の外周面に周方向に沿って環状の周面溝４７が形成されている。これにより、デフレクタ４０の端面溝４６（先端面）を乗り越えた泥水は、周面溝４７内をデフレクタ４０の周方向に沿って下方へ流れるので、この泥水が隙間Ｓから浸入することを抑制できる。

また、密封装置１０は、外リップ部４５の先端部の内周部に、径方向内方に突出して外輪２の端部外周面２２ａに当接する環状の凸部４８ａ，４８ｂが軸方向に２カ所形成されている。これにより、外リップ部４５の端面溝４６（先端面）で堰き止められた泥水が外リップ部４５と外輪２の間に浸入することを抑制すると共に水の浸入により発生した錆が外輪２の軸方向端面２０側に進行することをくい止めることができる。

また、実施形態に係る車輪用転がり軸受装置１は、フランジ８の側面２８に角部２９ｂが形成されており、デフレクタ４０を構成する環状突部４１の先端部４２の内周縁４２ａと前記角部２９ｂとの径方向位置が揃っている。これにより、フランジ８の側面２８は外周面２８ｄを有しており、この外周面２８ｄに対してデフレクタ４０の外周面上を通過した泥水が降りかかる。そして、外周面２８ｄに降りかかった泥水は遠心力により径方向外方へ飛ばされるので、泥水がフランジ８の側面２８と外輪２の軸方向端面２０との間の隙間Ｓから浸入することを抑制できる。また、車両下側において、隙間Ｓから水が抜けやすくなり、隙間Ｓに水が滞留することを防止できる。

〔その他の変形例〕
本開示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、密封部に環状の突出部を１つだけ形成しているが、複数の突出部を形成することもできる。

１ ： 軸受装置
２ ： 外輪
３ ： 内軸
４ ： 玉（転動体）
５ ： 保持器
６ ： 軸本体部
６ａ： 外周面
８ ： フランジ
９ ： 環状空間
１０ ： 密封装置
１１ ： 芯金
１２ ： シール部材
１３ ： 第１シール部
１４ ： 第２シール部
１６ ： 円筒部
１７ ： 外円環部
１７ａ： 当接部
１７ｂ： 傾斜部
１７ｃ： 離間部
１８ ： 屈曲部
１９ ： 内円環部
２０ ： 軸方向端面
２２ ： 外周面
２２ａ： 端部外周面
２３ ： 突出部
２４ａ： 凹部
２４ｂ： 凹部
２８ ： 側面
２８ａ： 第１側面
２８ｂ： 第２側面
２８ｃ： 第３側面
２８ｄ： 外周面
２９ａ： 角部
２９ｂ： 角部
３０ ： 内固定部
３１ ： 内リップ部
３２ ： 内リップ部
３３ ： 内リップ部
３５ ： 外固定部
３５ａ： 本体部
３５ｂ： 密封部
４０ ： デフレクタ
４２ ： 先端部
４２ａ： 内周縁
４５ ： 外リップ部
４６ ： 端面溝
４７ ： 周面溝
４８ａ： 凸部
４９ｂ： 凸部
４９ｃ： テーパ部
５０ ： 懸架装置

Claims (2)

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に隙間を有して対向する側面を有した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、前記内軸と前記外輪との間の環状空間に泥水が浸入するのを防ぐ密封装置であって、
   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円筒部及び当該円筒部から径方向外方へ延びて前記外輪の軸方向端面に当接する外円環部を有する芯金と、
   前記円筒部に固定されている内固定部と、当該内固定部から延びて前記内軸に設けられているシール面に摺接する内リップ部と、を有する第１シール部と、
   前記外円環部に固定されている外固定部と、当該外固定部から前記フランジの前記側面に近づく側に延びて当該側面に隙間を有して対向する環状突部、及び、前記外固定部から前記フランジの前記側面と離れる側へ延びて前記外輪の端部外周面に当接する円筒状の外リップ部とで構成されるデフレクタと、を有する第２シール部と、を備え、
   前記芯金の外円環部は、前記円筒部の軸方向端部から連続しており前記外輪の軸方向端面に当接する環状の当接部と、この当接部の径方向外側端部から径方向外方且つ前記フランジ側に延びる傾斜部と、この傾斜部の径方向外側端部から径方向外方に延びる離間部とを有しており、
   前記第２シール部の外固定部は、前記デフレクタの径方向内方の外輪の軸方向端面と、前記芯金の傾斜部及び離間部との間に密封部を有しており、
   前記密封部は、前記外輪の軸方向端面と当接する環状の突出部と、この突出部の径方向両側に設けられた環状の凹部とを有することを特徴とする、密封装置。
2. 前記外リップ部の内周面に、径方向内方に突出して前記外輪の外周面に当接する環状の凸部が軸方向に少なくとも２か所形成されている、請求項１に記載の密封装置。
   

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