JP4417190B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、二つのシールリングを組み合わせた、いわゆるパックシールと呼ばれる密封装置に関する。この密封装置は、例えば自動車の車輪支持部位等に好適に使用することができる。

パックシールと呼ばれる密封装置は、非回転のハウジング（外輪部材）に取り付けられる外径側シールリングと、回転軸（内輪部材）に取り付けられる内径側シールリングとを組み合わせた構成である。外径側シールリングは、円筒部とその軸方向一端から径方向内向きに延びる環状板部とを有する金属環と、この金属環の環状板部に加硫接着されたサイドリップおよびラジアルリップとを有し、両リップを内径側シールリングに接触させることで、ハウジングと回転軸との対向間で密封対象空間と外部とを仕切るようになっている（例えば特許文献１参照。）。サイドリップは、ラジアルリップより外側に配置されて内径側シールリングの金属環における環状板部の内側面に接触されており、主として外部からの水分や塵埃の浸入を防止するためのものである。ラジアルリップは、内径側シールリングの金属環における円筒部の外周面に接触されており、主として密封対象空間内の潤滑剤の漏洩を防止するためのものである。

近年、上記回転軸のトルク低減を図るために、上記密封装置の摩擦抵抗を可及的に軽減することが要求されている。
特開昭６２−２８３２６１号

本発明は、二つのシールリングを組み合わせた密封装置において、密封性を損なうことなく、摩擦抵抗を軽減することを解決すべき課題としている。

本発明に係る密封装置は、外輪部材に固定される外径側シールリングと、内輪部材に固定される内径側シールリングとを組み合わせた密封装置であって、前記外径側シールリングは密封対象空間側に、前記内径側シールリングは外部側に配置されており、前記外径側シールリングは、前記外輪部材の内周に圧入嵌合される金属環に、前記内輪部材に接触するリップを被着した構成であり、前記内径側シールリングは、前記内輪部材の外周に圧入嵌合される金属環に、前記外径側シールリングの金属環に接触するラジアルリップおよびサイドリップを被着した構成であり、前記内径側シールリングのラジアルリップをサイドリップよりも外側に配置し、サイドリップ外周面の付け根部とラジアルリップ内周面の付け根部とが互いに対向する箇所に凹部となる空間を設け、このラジアルリップを外部側から密封対象空間側へ向けて倒れて接触する接触角にするとともに、このラジアルリップにおいて相手と接触する側の面にリブを設けたことを特徴としている。

なお、外輪部材とはケースまたはハウジングや転がり軸受の外輪等のことであり、また、内輪部材とはシャフトや転がり軸受の内輪等のことである。

要するに、本発明では、外径側シールリングで主として密封対象空間内の潤滑剤の漏洩を防止したうえで、この外径側シールリングよりも外側に配置される内径側シールリングで主として外部からの水分や塵埃の浸入を防止するようになっている。そして、内径側シールリングにおいてサイドリップより外側に配置されるラジアルリップを、外側から密封対象空間側へ向けて倒れる接触角にしているから、ラジアルリップに外側から比較的大量の水分がかかったときにラジアルリップが蓋を閉じるように動くので、十分な密封性が確保される。しかも、内径側シールリングのラジアルリップは、その端縁とリブとが外径側シールリングの金属環に線接触するようになり、これにより、従来例のように面接触させている場合に比べて、摩擦抵抗が軽減される。このように本発明の密封装置は、十分な密封性を確保しながら、トルク軽減が可能になる。

好ましくは、前記外径側シールリングの金属環は、密封対象空間側から外側へ向けて拡径された大小２段の円筒部を有し、この金属環の小径円筒部と大径円筒部とを連接する大径環状板部に前記内径側シールリングのサイドリップを軸方向から接触させ、前記大径円筒部の内周面に前記内径側シールリングのラジアルリップを径方向から接触させたものとすることができる。この場合、内径側シールリングのラジアルリップの接触部とサイドリップの接触部とを、径方向でずらして配置しているので、例えば軸方向隣り合わせに並べる場合に比べて密封性が向上する。

好ましくは、前記ラジアルリップは、その付け根側から径方向斜め外向きに延び、さらに逆の傾きで径方向斜め外向きに延びた横向きＶ字形状に形成されたものとすることができる。この場合、ラジアルリップが比較的柔軟に弾性変形しうるようになり、接触圧を軽減できる。

本発明に係る密封装置によると、十分な密封性を確保したうえで、摩擦抵抗を軽減できる。

以下、本発明の最良の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。図１は、密封装置の上半分を示す断面図、図２は、密封装置の分解図、図３は、密封装置を拡大して示す図である。

図に示す密封装置は、非回転のハウジング等の外輪部材１とその内周に回転可能に支持される回転軸等の内輪部材２との間に装着されて、両部材１，２の対向間の密封対象空間３と外部４とを仕切ることにより、密封対象空間３内の潤滑剤が外部４に漏れるのを防止するとともに、密封対象空間３内に外部４から水分や塵埃等が浸入するのを防止する。

この密封装置は、外径側シールリング１０と、内径側シールリング２０とを組み合わせた、いわゆるパックシールと呼ばれるものである。外径側シールリング１０は密封対象空間３側に、内径側シールリング２０は外部４側に配置されており、外径側シールリング１０で主として密封対象空間３内の潤滑剤の漏洩を防止し、内径側シールリング２０で主として外部４からの水分や塵埃の浸入を防止するようになっている。

外径側シールリング１０は、金属環１１に二つのラジアルリップ１２，１３を加硫接着した構成である。

金属環１１は、大径円筒部１４および小径円筒部１５と、大径円筒部１４と小径円筒部１５との間に連接される大径環状板部１６と、小径円筒部１５から径方向内向きに延びる小径環状板部１７とを有する構成である。この金属環１１の小径円筒部１５が、外輪部材１の内周面の軸端に圧入嵌合され、大径円筒部１５は外輪部材１の軸端面から突出した軸端になっている。

ラジアルリップ１２，１３は、小径環状板部１７の内周縁に軸方向隣り合わせに加硫接着されていて、それぞれ上半分の断面が三角形になっている。この二つのラジアルリップ１２，１３は、いわゆるガータスプリングと呼ばれる弾性リング１８，１９でもって締め付けられることによって回転軸２の外周面に径方向から圧接されている。

内径側シールリング２０は、金属環２１にラジアルリップ２２とサイドリップ２３とを加硫接着した構成である。

金属環２１は、内輪部材２の外周面に圧入により嵌合される円筒部２４の外端側に径方向外向きの環状板部２５を一体に設け、さらにこの環状板部２５の外周に径方向斜め外向きで円筒部２４と同心となるテーパ部２６を一体に設けた構成である。テーパ部２６は、外部４から水分などがかかったときに当該水分を外部４へ跳ね飛ばすのに役立つ。

ラジアルリップ２２およびサイドリップ２３は、金属環２１の円筒部２４と環状板部２５との内隅部分に被着されており、ラジアルリップ２２がサイドリップ２３より外径側に配置されている。

ラジアルリップ２２は、付け根側から径方向斜め外向きに延び、さらに逆の傾きで径方向斜め外向きに延びた横向きＶ字形状になっており、これにより柔軟に弾性変形しうるようになっている。このラジアルリップ２２の外径側傾斜部２２ａは、外径側シールリング１０の金属環１１における大径円筒部１４の内周面に所定の締め代を持つ状態で接触して接触密封部を作るもので、外部４から密封対象空間３側へ向けて倒れて接触する接触角になっている。

サイドリップ２３は、径方向斜め外向きに延びていて、外部４から密封対象空間３側へ向けて倒れるようにして外径側シールリング１０の金属環１１における大径環状板部１６に所定の締め代を持つ状態で接触して接触密封部を作るもので、外部４から密封対象空間３側へ向けて倒れて接触する接触角になっている。但し、図１では、両リップ２２，２３の締め代を解りやすくするために、両リップ２２，２３を弾性変形していない状態で記載している。

なお、各金属環１１，２１は、例えばＪＩＳ規格ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板とされる。各リップ１２，１３，２２，２３は、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）等から必要に応じて選択されるが、これらの材料は、あくまでも一例であって、その他の適宜の樹脂とすることもできる。また、図１に示すように、外径側シールリング１０の二つのラジアルリップ１２，１３の間や、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２とサイドリップ２３との間の空間や、サイドリップ２３の内周には、グリース等の潤滑剤３０が塗布されており、この潤滑剤３０は、適宜、各リップ１２，１３，２２，２３の接触部分に供給されて、この接触部分の摩耗を軽減する。

ところで、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２における外径側傾斜部２２ａの外径面には、二つのリブ２７，２７が設けられている。また、サイドリップ２３における内周面にも、二つのリブ２８，２８が設けられている。これらのリブ２７，２８は、円周方向に連続していて、軸方向隣り合わせで同心円になるように形成されている。

ここで、上述した密封装置の取り付け状態を説明する。外輪部材１に外径側シールリング１０を取り付け、内輪部材２に内径側シールリング２０を取り付けた状態で、外径側シールリング１０の二つのラジアルリップ１２，１３を内輪部材２の外周面に接触させ、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２を、外径側シールリング１０の大径円筒部１４の内周面に弾性変形した状態で圧接させ、サイドリップ２３を外径側シールリング１０の大径環状板部１６の外側面に弾性変形した状態で圧接させている。

このような状態では、内径側シールリング２０においてサイドリップ２３より外側に配置されるラジアルリップ２２を、外部４側から密封対象空間３側へ向けて倒れる接触角にしているから、ラジアルリップ２２に外部４側から比較的大量の水分がかかったときにラジアルリップ２２が蓋を閉じるように動くので、十分な密封性が確保される。万一、このラジアルリップ２２を僅かな水分が通過したとしても、サイドリップ２３が蓋を閉じるようにして外径側シールリング１０に接触しているから、ここで水分の浸入が食い止められる。

このとき、図３に示すように、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２は、その端縁および二つのリブ２７が外径側シールリング１０の金属環１１における大径円筒部１４の内周面に線接触して、従来例のように面接触しなくなる。サイドリップ２３も同じ接触状態になっている。しかも、ラジアルリップ２２は、横向きＶ字形状として柔軟に弾性変形しうるものにしているから、外径側シールリング１０の金属環１１に対する接触圧が軽減される。これらの相乗作用によって、内径側シールリング２０の接触相手に対する摩擦抵抗が軽減される。

以上説明したように、本発明に係る密封装置は、十分な密封性を確保しながら、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２を線接触にしたうえで接触圧を軽減することによってトルクの軽減を可能にしている。

なお、内径側シールリング２０のラジアルリップ２２において、その端縁の接触圧をＰ１とし、二つのリブ２７の接触圧をＰ２とすると、Ｐ１＞Ｐ２の関係とするのが密封性能を高めるうえで好ましい。

上述した密封装置は、図示しないが自動車の車輪を支持する装置に好適に用いることができるが、その他のいろいろな場所に用いることができる。

本発明に係る密封装置の最良の実施形態を示す上半分の断面図 図１に示す密封装置の分解図 図１の密封装置を拡大して示す図

符号の説明

１…外輪部材、
２…内輪部材、
３…密封対象空間、
４…外部、
１０…外径側シールリング、
１１…金属環、
１２，１３…ラジアルリップ、
１４…金属環の大径円筒部
１６…金属環の大径環状板部
２０…内径側シールリング、
２１…金属環、
２２…ラジアルリップ、
２３…サイドリップ、
２４…金属環の円筒部、
２５…金属環の環状板部、
２７，２８…リブ。

Claims (3)

1. 外輪部材に固定される外径側シールリングと、内輪部材に固定される内径側シールリングとを組み合わせた密封装置であって、
   前記外径側シールリングは密封対象空間側に、前記内径側シールリングは外部側に配置されており、
   前記外径側シールリングは、前記外輪部材の内周に圧入嵌合される金属環に、前記内輪部材に接触するリップを被着した構成であり、
   前記内径側シールリングは、前記内輪部材の外周に圧入嵌合される金属環に、前記外径側シールリングの金属環に接触するラジアルリップおよびサイドリップを被着した構成であり、
   前記内径側シールリングのラジアルリップをサイドリップよりも外側に配置し、サイドリップ外周面の付け根部とラジアルリップ内周面の付け根部とが互いに対向する箇所に凹部となる空間を設け、このラジアルリップを外部側から密封対象空間側へ向けて倒れて接触する接触角にするとともに、このラジアルリップにおいて相手と接触する側の面にリブを設けたことを特徴とする密封装置。
2. 前記外径側シールリングの金属環は、密封対象空間側から外側へ向けて拡径された大小２段の円筒部を有し、この金属環の小径円筒部と大径円筒部とを連接する大径環状板部に前記内径側シールリングのサイドリップを軸方向から接触させ、前記大径円筒部の内周面に前記内径側シールリングのラジアルリップを径方向から接触させていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記ラジアルリップは、その付け根側から径方向斜め外向きに延び、さらに逆の傾きで径方向斜め外向きに延びた横向きＶ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。

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