JP4560989B2 - 密封装置ならびに車軸用軸受装置 - Google Patents

密封装置ならびに車軸用軸受装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車に使用される車軸用軸受の密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車等に使用される車軸用軸受装置は、図6および図7に示されるものが知られている。すなわち、図示しない車体に取り付けられるフランジ41aが形成された固定側外輪部材41と、図示しない車輪が取り付けられるフランジ40aが形成されたハブ部材40bと該ハブ部材40bの端部に嵌合された内輪40cとからなる回転側内輪部材40と、内外輪部材40,41間に介装され保持器43で保持される転動体42とを有し、内外輪部材40,41間を密封する密封装置44,45が外輪部材41の両端部41b,41c側に装着されている。この車体側の外輪部材端部41bに装着された密封装置44は、内輪40cの外周面40dに固定される円筒部46aおよびこの円筒部46aの軸受外部側の端部から外輪部材41に向かって径方向に延びるフランジ46bとから形成される断面L形のスリンガー46と、外輪部材41の内周面41dに固定される円筒部47aと上記スリンガー46の内面46cに摺接する内周リップ47bが形成されたシール環体47とから形成されている。上記内周リップ47bは、スリンガー46のフランジ46bに摺接する第1リップ470bと、スリンガー46の円筒部46aに摺接する第2リップ471bおよび第3リップ472bとより構成されている。また、スリンガー46のフランジ46bとシール環体47の円筒部47a間はラビリンス隙間48とされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に回転部材の密封装置のリップ摺動トルクの低減が常に要求されている。
特に、車軸用軸受においては、転がり抵抗に占める密封装置44,45のリップ摺動トルクが大きく、転がり抵抗の約50%をこのリップ摺動トルクが占める場合がある。このため、この密封装置44,45でのトルク低減の要求が非常に強い。これを解決する一手段として、密封装置44を構成するスリンガー46の内周面46cに対するシール環体47の内周リップ47bの接触圧を低減して摺動トルクを下げることが考えられている。しかし、スリンガー46のフランジ46bとシール環体47の円筒部47a間はラビリンス隙間48とされているため、自動車等の走行中に軸受にかかる泥水等がスリンガー46のフランジ46bを伝わり、上記ラビリンス隙間48から密封装置44の内部に侵入することがある。
このとき、軸受の高速回転による遠心力の影響で、第1リップ470b,第2リップ471bおよび第3リップ472bのスリンガー46に対する追随性が低下する恐れがあり、このときに、スリンガー46の内周面46cに対するシール環体47の内周リップ47bを構成する第1リップ470b,第2リップ471bおよび第3リップ472bの接触圧を低減していると、泥水等がリップ摺接部から軸受内部に侵入しやすく、軸受寿命の低下につながることがある。
【0004】
さらに、密封装置44の構成部品が多いため、部品点数が増加し、コスト低減につながりにくいという問題がある。
【0005】
この発明は、密封装置において、簡単な構造で密封性を維持しながら低トルク化を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、請求項1の発明では、相対回転する両部材間に配置されて該両部材間を密封する密封装置において、回転部材の外周面に嵌合固定された嵌合部および該嵌合部から固定部材側に半径方向に延びる環状フランジが形成された金属環体と、該金属環体の環状フランジの密封側に装着され、密封外部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第1リップおよび密封内部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第2リップよりなるシール体と、上記第1リップの摺接する固定部材の内周面位置に形成された第1環状溝とを有し、上記第1リップと上記環状溝とが、少なくとも2箇所の摺接部分を形成し、上記第2リップの摺接する固定部材の内周面位置に第2環状溝を形成し、該第2環状溝の底部に第2リップの先端部を摺接させるとともに、第2環状溝の密封外部側の肩部に第2リップの外面の一部を摺接させたこと特徴とする。
【0007】
また、請求項2の発明は、上記摺接部分が上記第1環状溝の底部に第1リップの先端部を摺接させるとともに、第1環状溝の密封内部側の肩部に第1リップの外面の一部を摺接させたことを特徴とする。
【0009】
さらにまた、請求項の発明は、上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部を断面円弧状に形成したことを特徴とする。
【0010】
さらにまた、請求項の発明は、上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部及び上記第2リップが摺接する第2環状溝の密封外部側の肩部をそれぞれ断面円弧状に形成したことを特徴とする。
【0011】
さらにまた、請求項の発明は、固定状態で設置される外輪部材と、外輪部材の内方同心状に挿通されて回転される内輪部材と、外輪部材と内輪部材との間の円周上に介装される複数の転動体と、前記外輪部材と内輪部材との間に装着される密封装置とを備え、前記密封装置が、請求項1乃至4に記載の密封装置であることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に関係する参考形態および具体的な実施の形態について説明する。図1および図2は車軸用軸受装置における参考形態である。図示しない車体に取り付けられるフランジ6が形成された固定側外輪部材5と、図示しない車輪が取り付けられるフランジ3が形成されたハブ部材2と該ハブ部材2の端部に嵌合固定された内輪4とからなる回転側内輪部材1と、内外輪部材1,5間に介装され保持器8で保持される転動体7とを有し、内外輪部材1,2間を密封する密封装置9,10が外輪部材5の両端部5a,5b側に装着されている。
【0013】
この車体側の外輪部材5の端部5aに装着された密封装置9は、内輪部材1の外周面1aに嵌合固定された円筒部11aと外輪部材5側に半径方向に延びる環状フランジ11bが形成された断面L形の金属環体11と、密封外部側(軸受外部側)に斜めに延びて外輪部材5の内周面5cに摺接する第1リップ12aおよび密封内部側(軸受内部側)に斜めに延びて外輪部材5の内周面5cに摺接する第2リップ12bよりなり上記環状フランジ11bの密封側である外端部13に装着された二股状のシール体12と、上記第1リップ12aの摺接する外輪部材5の内周面5c摺接位置に形成された第1環状溝14とを有し、該第1環状溝14の底部14aに第1リップ12aの先端部15が摺接させられているとともに、第1環状溝14の密封内部側の肩部14bに第1リップ12aの外面の一部が摺接させられている。
【0014】
上記図2の密封装置10の構成においては、シール体12の第1リップ12aおよび第2リップ12bの外輪部材5の内周面5cに対する摺接圧を減少させても、内輪部材1の回転に伴うシール体12の回転により、第1リップ12a及び第2リップ12bが遠心力の影響で外輪部材5の内周面5cに押圧されて適度の摺接圧となるため、摺接トルクが低減された状態で密封外部側からの泥水等の侵入が防止される。特に上記第1リップ12aの先端部15が第1環状溝14の底部14aに摺接させられると同時に第1環状溝14の密封内部側の肩部14bに第1リップ12aの外面の一部が摺接させられた二重密封構造であるため、密封性がさらに向上させることができる。また、部品点数が従来密封装置に比較して少ないため、コスト低減となる。さらには、上記第1リップ12aは第1環状溝14の肩部14bを支点としているため、第1リップ12aの先端部15の第1環状溝14の底部14aへの接触圧を低減でき、回転トルクの増大が防止される。
【0015】
3は本発明の一実施形態であり、上記図2の第1リップ12aと第1環状溝14との摺接構造にさらに追加して、上記第2リップ12bの摺接する外輪部材5の内周面5cの摺接位置に第2環状溝16が形成され、該第2環状溝16の底部16aに第2リップ12bの先端部17が摺接させられているとともに、第2環状溝16の密封外部側の肩部16bに第2リップ12bの外面の一部が摺接させられている。
【0016】
また、上記図3の実施形態においては、第1リップ12aと第1環状溝14との間の二重密封構造と第2リップ12bと第2環状溝16との間の二重密封構造である合計四重密封構造としたため、密封性をより向上させることができる。
【0017】
さらに、図2および3において、第1リップ12aと摺接する第1環状溝14の密封内部側の肩部14bと、第2リップ12bと摺接する第2環状溝16の密封外部側の肩部16aはそれぞれ断面円弧状に形成されている。これにより、第1リップ12aおよび第2リップ12bの外面が摺接しても肩部14b,16bにエッジ当たりがなくなり、リップ損傷が防止される。
【0018】
さらにまた、図4は本発明の別の実施形態であり、車軸用軸受装置である複列転がり軸受装置において、回転側である内輪部材20が2個突き合せた状態とされ、固定側である外輪部材21は一体形とされ、内外輪部材20,21間に転動体23が配置されたものである。なお、外輪部材21には半径方向フランジはない。そして、外輪部材21の両端部側の少なくとも一方側に、本発明の図2の密封装置9が配置されたものである。なお、密封装置9の構成は既に詳述したため重複説明を省略する。また、この密封装置9には図3の構成のものを適用してもよいことは勿論である。
【0019】
さらにまた、図5は別の車軸用軸受装置である複列転がり軸受装置において、図4の軸受装置における外輪部材21に車体側への取付用の半径方向フランジ24が形成された点が相違するものである。
【0020】
【発明の効果】
本発明の請求項1においては、相対回転する両部材間に配置されて該両部材間を密封する密封装置において、回転部材の外周面に嵌合固定された嵌合部および該嵌合部から固定部材側に半径方向に延びる環状フランジが形成された金属環体と、該金属環体の環状フランジの密封側に装着され、密封外部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第1リップおよび密封内部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第2リップよりなるシール体と、上記第1リップの摺接する固定部材の内周面位置に形成された第1環状溝とを有し、上記第1リップと上記環状溝とが、少なくとも2箇所の摺接部分を形成し、上記第2リップの摺接する固定部材の内周面位置に第2環状溝を形成し、該第2環状溝の底部に第2リップの先端部を摺接させるとともに、第2環状溝の密封外部側の肩部に第2リップの外面の一部を摺接させたものである。
【0021】
これにより、シール体の回転により、第1リップおよび第2リップが遠心力の影響で固定部材の内周面に押圧されて適度の摺接圧となるようにしたため摺接トルクが低減され、さらに、上記第1リップの先端部と第1環状溝の底部との摺接、および第1環状溝の密封内部側の肩部と第1リップの外面の一部の摺接による二重密封構造であるため、密封性を向上させることができる。また、部品点数が少ないため、コスト低減となる。
また、本発明では、上記第1リップと第1環状溝との二重密封構造に加え、さらに上記第2リップの摺接する固定部材の内周面位置に第2環状溝を形成し、該第2環状溝の底部に第2リップの先端部を摺接させるとともに、第2環状溝の密封外部側の肩部に第2リップの外面の一部を摺接させているから、第1リップと第1環状溝の二重密封構造、および第2リップと第2環状溝の二重構造という合計四重構造となるため、密封性が向上する。
【0022】
また、本発明の請求項2においては、上記摺接部分が上記第1環状溝の底部に第1リップの先端部を摺接させるとともに、第1環状溝の密封内部側の肩部に第1リップの外面の一部を摺接させたものである。
【0023】
これにより、上記第1リップ12aは、第1環状溝14の肩部14bを支点としているため、第1リップ12aの先端部15の第1環状溝14の底部への接触圧を低減でき、回転トルクの増大が防止される。
【0026】
さらにまた、本発明の請求項においては、上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部を断面円弧状に形成されており、請求項においては、上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部および上記第2リップが摺接する第2環状溝の密封外部側の肩部をそれぞれ断面円弧状に形成されている。
【0027】
これにより、第1リップおよび第2リップの外面が摺接しても肩部エッジ当たりがなくなり、リップ損傷が防止される。
【0028】
さらにまた、本発明の請求項においては、車軸用軸受装置に本発明における請求項1に記載の密封装置を適用したものである。
【0029】
これにより、汚水対策、回転トルク低減が要求される車軸用軸受装置での最適の密封装置が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考形態に係る密封装置を使用した車軸用軸受の断面図である。
【図2】参考形態の密封装置の拡大断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る密封装置の拡大断面図である。
【図4】本発明の別の実施形態である車軸用軸受装置の断面図である。
【図5】本発明のさらに別の実施形態である車軸用軸受装置の断面図である。
【図6】従来の密封装置を使用した車軸用軸受の断面図である。
【図7】従来の密封装置の拡大断面図である。

Claims (5)

  1. 相対回転する両部材間に配置されて該両部材間を密封する密封装置において、回転部材の外周面に嵌合固定された嵌合部および該嵌合部から固定部材側に半径方向に延びる環状フランジが形成された金属環体と、該金属環体の環状フランジの密封側に装着され、密封外部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第1リップおよび密封内部側に延びて固定部材の内周面に摺接する第2リップよりなるシール体と、上記第1リップの摺接する固定部材の内周面位置に形成された第1環状溝とを有し、上記第1リップと上記環状溝とが、少なくとも2箇所の摺接部分を形成し、上記第2リップの摺接する固定部材の内周面位置に第2環状溝を形成し、該第2環状溝の底部に第2リップの先端部を摺接させるとともに、第2環状溝の密封外部側の肩部に第2リップの外面の一部を摺接させたことを特徴とする密封装置。
  2. 上記摺接部分が上記第1環状溝の底部に第1リップの先端部を摺接させるとともに、第1環状溝の密封内部側の肩部に第1リップの外面の一部を摺接させたことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  3. 上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部を断面円弧状に形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。
  4. 上記第1リップが摺接する第1環状溝の密封内部側の肩部及び上記第2リップが摺接する第2環状溝の密封外部側の肩部をそれぞれ断面円弧状に形成したことを特徴とする請求項1乃至3に記載の密封装置。
  5. 固定状態で設置される外輪部材と、外輪部材の内方同心状に挿通されて回転される内輪部材と、外輪部材と内輪部材との間の円周上に介装される複数の転動体と、前記外輪部材と内輪部材との間に装着される密封装置とを備え、前記密封装置が、請求項1乃至4に記載の密封装置であることを特徴とする車軸用軸受装置。
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