JP4766659B2 - トーンホイール付密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車輪懸架部における軸受ユニット等のように、固定側部材と回転側部材との間を密封することが必要とされる部位に介装される密封装置に関し、更に詳しくは、固定側部材に固設された磁気センサーとにより磁気エンコーダを構成するトーンホイールが貼着一体とされたスリンガと、該スリンガに弾性摺接するシール部材を固着保持する芯金とが組合わさって構成されるトーンホイール付密封装置に関する。

上記のようなトーンホイール付密封装置或いはトーンホイールを備えていない密封装置としては、特許文献１乃至３に開示されたものが挙げられる。
特許文献１には、円筒部と立板部（鍔状部）を備えた断面Ｌ字形の第１及び第２のシール部材（一方は、スリンガ）と、シールリップとよりなり、第１及び第２のシール部材を互いに対向させ、且つ第１のシール部材の立板部の先端と第２のシール部材の円筒部とを僅かな径方向隙間（ラビリンス）をもって対峙させると共に立板部の外方の側面を第２のシール板の円筒部の端面より内方に後退させた密封装置が開示されている。

また、特許文献２には、金属環（スリンガ）の内面に弾性摺接する第２ダストリップ（シールリップ）の先端を互いに対向して近づけることにより、磨耗・へたりによるしめしろ低下を補うようにし、２つのダストリップ間で形成される閉塞空間へのダストの侵入を長期にわたって防止するようにした密封装置が開示されており、更に、本特許文献の図１には、スリンガの外向きフランジ（鍔状部）の先端部内面に第２シール部の一部分が接触する例が記載されている。

特許文献３には、永久磁石製のエンコーダ（トーンホイール）を、組み合わせシールリングを構成するスリンガの円輪部の外側面に添設し、エンコーダの外側面を非磁性材製のカバープレートにより覆った密封装置が開示されており、シールリングは、断面Ｌ字形で円環状でなる芯金の内周縁部に、複数本のシールリップを有する弾性材を全周に亙って添設し、シールリップのうち径方向内方に突出したシールリップの先端縁を、スリンガを構成する円筒部の外周面に、同じく軸方向側方に突出したシールリップの先端縁を、スリンガを構成する円輪部の内側面に、それぞれシールリップ自身の弾性により全周に亙り弾性的に当接させた例が記載されている。
特開２００１−６５７０４号公報 特開２００３−１０６４６４号公報 特開２００１−２４１４３５号公報

上記特許文献１に開示された密封装置は、上記構成によって構造の複雑化を伴うことなくシール性の向上が図れるものとされているが、上記ラビリンスがある為に、このラビリンスから第１シール部材と第２シール部材で囲まれた空間内に塵埃や水が侵入し、侵入した状態が維持されることになる。このように塵埃等が該空間内に侵入した状態が長く維持されると、シールリップとスリンガとの摺接部分に塵埃等が介入し、シールリップが磨耗し易くなって、その耐久性が低下する原因となる。

また、特許文献２に開示された密封装置は、第２ダストリップ間の閉塞空間への塵埃等の侵入が阻止され、しかも侵入阻止機能が長く持続されるものであるが、当該密封装置の外部側に備えられる金属製円環状の外部側環体のない状態を想定すると、第１シール部と、第２シール部とにより囲まれた空間部分の入口部分ではダストの侵入を阻止する機能がなく、その為、当該空間部分に一旦ダストが侵入してしまうと、ダストリップとスリンガの外向きフランジとの弾性摺接部分にダストが介入し、ダストリップの磨耗を生じることが予想されるところである。同文献の図１には、上記のように、スリンガの外向きフランジ（鍔状部）の先端部内面に第２シール部の一部分が接触する例が記載されているが、これがどのような機能を奏するものかの記載がなく、また、弾性摺接するものとの示唆もない。従って、本発明が対象とするような、スリンガと、該スリンガに弾性摺接するシール部材を固着保持する芯金とが組合わさって構成されるトーンホイール付密封装置に適用したとしても、尚上記耐久性の問題が残存することは否めず、その改良が望まれるところであった。

さらに特許文献３は、上記特許文献１と同様のシール構造としており、同様の問題点を有するとともに、組み付け性及び製品管理において、以下のような問題があった。特許文献３に開示されるトーンホイール付密封装置は、まず外輪（固定側部材）の内周面にシールリングが内嵌（圧入）固定され、次いで内輪（回転側部材）の端部外周面には、エンコーダ（トーンホイール）が添設されたスリンガが外嵌固定されてなるので、シールリングとスリンガとは別々に組み付けることを要し、作業工程の容易化が望まれていた。また組み付け前は、シールリングとスリンガとは別々に製品管理されるため、管理が面倒であった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、簡単な構成で優れたシール性と耐久性を維持することができ、組み付け性もよい新規なトーンホイール付密封装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係るトーンホイール付密封装置は、回転側部材に嵌合固着されるスリンガと、固定側部材に嵌合固着される芯金と、上記スリンガに弾性摺接する複数のシールリップ部を備えて上記芯金に固着された弾性シール部材とよりなり、これらが組合わさって、上記固定側部材と上記回転側部材との間を密封するよう構成される密封装置であって、上記スリンガは、回転側部材に嵌合される嵌合円筒部と、該嵌合円筒部の被密封部位に対して外側に位置する一端部にその径方向に延出形成された鍔状部とよりなり、該鍔状部の被密封部位に対して外側に位置する外面は、磁性環からなるトーンホイールが貼着一体とされたトーンホイール貼着面と、該トーンホイールが貼着されておらず、固定側部材側に延出された延出面とを備え、上記芯金は、少なくとも固定側部材に嵌合される嵌合円筒部を備え、該嵌合円筒部の被密封部位に対して外側に位置する一端部は、上記スリンガにおける鍔状部の上記外面より外側に突出し、且つ上記シールリップ部の一部がスリンガの上記延出面に外側より弾性摺接するよう形成され、該シールリップ部と他のシールリップ部とにより鍔状部を内外より挟装するようにしたことを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、前記スリンガにおける鍔状部の前記延出面は、前記トーンホイール貼着面より前記被密封部位側に変位する段差部とすることができる。また請求項３の発明のように、前記延出面に弾性摺接するシールリップ部の形成基部は、トーンホイールの外面より外側に突出するよう形成することができる。

請求項１の発明に係るトーンホイール付密封装置が適用される密封対象装置の場合、スリンガ及び芯金の、被密封部位に対して外側に位置する部位は、その適用箇所においては通常外部環境に晒される部位となるが、本発明の密封装置によれば、シールリップ部の一部がスリンガの上記延出面に外側より弾性摺接するよう形成され、該シールリップ部と他のシールリップ部とにより鍔状部を内外より挟装するようにしているから、外部環境に晒される部位ではスリンガ及びシール部材を備えた芯金により囲まれる空間内に、土砂、水或いは塵埃等が侵入するような空隙は存在せず、上記空間内に位置するシール部材が塵埃等の摺接部への介入によって磨耗が促進されるようなことがない。しかも、スリンガの延出面に対して上記リップ部の一部は弾性状態で摺接するから、その接触力が強く、塵埃等の侵入を有効に阻止するので、密封装置の耐久性がよくなる。

また請求項１の発明によれば、スリンガと弾性シール部材とが組合わさって構成され、芯金の嵌合円筒部の被密封部位に対して外側に位置する一端部は、上記スリンガにおける鍔状部の上記外面より外側に突出し、且つ上記シールリップ部の一部がスリンガの上記延出面に外側より弾性摺接されているので、該密封装置を組み付ける際に、まず予めスリンガと弾性シール部材を備えた芯金とを一体にし、その後該密封装置を適宜治具で押圧しながら、固定側部材と回転側部材との間に圧嵌固定できるので、容易に組み付けができる。

請求項２の発明のように、スリンガにおける鍔状部の前記延出面は、前記トーンホイール貼着面より前記被密封部位側に変位する段差部とされている場合、前記延出面に弾性摺接する上記シールリップ部の一部をトーンホイールと接触させることなく組み付けることができる。

更に、従来においては、被密封部位に組み付ける前に、複数の該密封装置を重ね合わせると、金属製でなる芯金と磁性ゴムでなるトーンホイールとの間に磁力が発生し、密封装置同士がくっついてしまう等の不都合が生じたが、請求項３の発明のように、前記延出面に弾性摺接するシールリップ部の形成基部が、トーンホイールの外面より外側に突出するよう形成される場合、芯金がトーンホイールと接触しないので、取り扱いが容易となる。また、密封装置を組み付けた後でも、上述のようにシールリップ部の形成基部が、トーンホイールの外面より外側に突出するよう形成されるので、外部から侵入する塵埃等からの攻撃を緩和することができ、耐久性の向上を図ることができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の１実施例の密封装置が組み込まれた軸受ユニットの例を示す縦断面図、図２は図１におけるＸ部の拡大図、図３は別実施形態の図２と同様図、図４は更に別の実施形態の図２と同様図である。

図１は、自動車の車輪をシャフト１に対して転がり軸受ユニット２により支持する構造の一例を示すものであり、内輪（回転側部材）３を構成するハブ輪３ａにボルト３ｂによりタイヤホイール（不図示）が固定される。また、３ｃはハブ輪３ａに形成されたスプライン孔であり、このスプライン孔３ｃには駆動シャフト１がスプライン嵌合され且つハブ輪３ａに一体固定されて、該駆動シャフト１の回転駆動力がハブ輪３ａを介してタイヤホイールに駆動伝達される。３ｄは内輪部材であり、上記ハブ輪３ａと共に内輪３が構成される。

４は外輪（固定側部材）であり、車体の懸架装置（不図示）に取付固定される。この外輪４と上記内輪３（ハブ３ａ及び内輪部材３ｄ）との間に２列の転動体（玉）５…がリテーナ５ａで保持された状態で介装されている。Ａ、Ａ’は上記転動体５…の転動部に装填される潤滑剤（グリス等）の漏出を防止し、或いは外部からの泥水や塵埃等の浸入を防止するためのシールリングであって、本発明の密封装置に相当し、外輪４と内輪３との間に圧入される。両側のシールリングＡ、Ａ’と内輪３及び外輪４とにより囲まれた部位が被密封部位Ｓとされる。

図２は、図１のＸ部の拡大図を示し、車体側のシールリングＡは、外輪４の内周に圧入嵌合されるリング状の芯金６と、該芯金６に固着され、ゴム等の弾性材からなる弾性シール部材７と、内輪部材３ｄの外周に外嵌固着されるスリンガ８とが組合わさって、図のようにパックシールタイプのシールリングとして構成されている。スリンガ８は、内輪部材３ｄの外周に外嵌固着される嵌合円筒部８ａと、この嵌合円筒部８ａの被密封部位Ｓに対して外側に位置する一端部にその径方向（遠心方向）に延出形成された鍔状部８ｂとよりなる。

スリンガ８における該鍔状部８ｂの車体側面（被密封部位に対して外側に位置する外面）には、ゴム材にフェライト等の磁性粉末を混練してなる磁性ゴムシートからなり、周方向に多数のＮ極、Ｓ極が交互に並ぶよう着磁形成されたトーンホイール９が貼着一体とされたトーンホイール貼着面８ｄと、該トーンホイール９が貼着されておらず、外輪４側に延出された延出面８ｃとを備えている。
車体側（固定側）には、該トーンホイール９に検出面が対向するよう磁気センサー１０が固設され、この磁気センサー１０と、トーンホイール９とにより車輪の回転数（回転速度）等を検出する磁気エンコーダＥが構成される。

本発明の密封装置Ａは、芯金６における該嵌合円筒部６ａの被密封部位Ｓに対して外側に位置する一端部６ｃが、スリンガ８における鍔状部８ｂの外面（Ｆ）より外側に突出されて形成されることを特徴とする。
芯金６に固着された弾性シール部材７は、該鍔状部８ｂの被密封部位Ｓ側内面と、上記嵌合円筒部８ａの外周面とに弾性摺接するように形成されるシールリップ部７ａ、７ｂを備えており、また弾性シール部材７は、芯金６の嵌合円筒部６ａの内面（スリンガ８に対向する側の面）から該一端部６ｃまで沿うように形成され、その先側にシールリップ部７ｃが、スリンガ８における鍔状部８ｂの延出面８ｃに外側より弾性摺接するように突出して形成される。
本発明の密封装置Ａは、上述のように形成されるシールリップ部７ｃと他のシールリップ部７ａとにより、該鍔状部８ｂを内外より挟装するようにしたことを特徴とする。

上記芯金６或いはスリンガ８は、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板を、図例のような形状に板金加工して形成されたものである。また、弾性シール部材７或いはトーンホイール９を構成する磁性ゴムシートは、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ等から選ばれたいずれかのゴム材を、上記芯金６或いはスリンガ８に接着剤を介し或いは加硫成型と同時に貼着一体とされ、特に、後者のゴム材としては、上記したように、更に、フェライト系、希土類系等の磁性粉末が事前に混練されたものが用いられる。

内輪３及び外輪４間に組付けられたシールリングＡにおいては、駆動シャフト１及び内輪３の軸回転に伴い、スリンガ８が前記駆動シャフト１の軸心周りに軸回転し、このスリンガ８の内面及び延出面８ｃには、上記シールリップ部７ａ、７ｂ、７ｃが弾接した状態で摺接する。この時、トーンホイール９も駆動シャフト１の軸心周りに軸回転し、トーンホイール９の回転に伴うＮ極、Ｓ極の交互の磁気変化を磁気センサー１０が検出し、この磁気変化によるパルス信号を計数することにより、駆動シャフト１即ちタイヤホイール（不図示）の回転速度等が算出される。

スリンガ８と弾性シール部材７を備えた芯金６とにより形成される空間部分Ｓ０は、外部環境に晒されるスリンガ８と芯金６との境界部分にシールリップ部７ｃが位置してその間隙を塞ぐことになるから、完全な閉塞空間であり、外部からの塵埃等がこの空間部分Ｓ０に侵入することがない。しかも、シールリップ部７ｃと他のシールリップ部７ａとにより、上記のように、鍔状部８ｂを内外より挟装するようにしているから、芯金６における嵌合円筒部６ａの一端部６ｃがスリンガ８における鍔状部８ｂの外面（Ｆ）より外側に突出するよう形成されていることとも相俟って、外部からの塵埃の侵入阻止力が強く、塵埃侵入阻止機能が長く維持される。従って、上記空間部分Ｓ０に塵埃等が侵入することがないから、シールリップ部７ａ、７ｂのスリンガ８の内面に対する弾性摺接部分に塵埃等が介入することがなく、弾性シール部材７のシール性が長く維持されると共にその耐久性が向上する。

またシールリングＡは、芯金６、弾性シール部材７、スリンガ８のこれらを図２に示すように組み合わせた状態で、図１の白抜き矢印方向より内輪３と外輪４との間に適宜治具を用いて押圧され組み付けられるので、その組付性が向上する。

図３に示すシールリング（密封装置）Ｂは、スリンガ８における鍔状部８ｂの前記延出面８ｃが、図に示すように前記トーンホイール貼着面８ｄより前記被密封部位Ｓ側に変位する段差部とされている点を特徴とする。
シールリップ部７ｃはこの段差部とされる延出面８ｃに外側より弾性摺接される。これによれば、延出面８ｃに弾性摺接するシールリップ部７ｃがトーンホイール９と接触させることなく組み付けることができる。またトーンホイール９をトーンホイール貼着面８ｄに貼着させる際に、トーンホイール９が貼着されるべき面を認識しやすいので、スムーズに作業ができる。
その他の構成・効果は上記実施例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここではその説明を割愛する。

図４に示すシールリング（密封装置）Ｃは、延出面８ｃに弾性摺接するシールリップ部７ｃの形成基部７ｄが、トーンホイール９の外面９ａより外側に突出するよう形成される点を特徴とする。
これによれば、密封装置Ｃ同士を重ね合わせた場合でも、芯金６がトーンホイール９と接触しないので、トーンホイール９の磁力により、密封装置Ｃ同士がくっついてしまうというが生じないので、取り扱いが容易となる。
またトーンホイール９より該形成基部７ｄが突出されて形成されるので、上述のように密封装置Ｃ同士を重ね合わせても、芯金６とトーンホイール９とが接触しないので、トーンホイール９の傷付きを防止することができる。さらに、シールリングＣを組み付けた後でも、シールリップ部７ｃの形成基部７ｄが、トーンホイール９の外面９ａより外側に突出するよう形成されるので、外部から侵入する塵埃等からの攻撃を緩和することができ、耐久性の向上を図ることができる。

ここに示す密封装置Ｃの構成は、図２、図３とは、弾性シール部材７に、円環帯状の突起からなる所謂ノーズ部７ｅが形成される点が相違する。図４に示す弾性シール部材７は、芯金６の嵌合円筒部６ａの内面（スリンガ８に対向する側の面）から端面６ｃを囲むように形成され、嵌合円筒部６ａの外周部分にまで及んでおり、この外周部分に上記ノーズ部７ｅが形成されている。
これによれば、外輪４の内周部入口縁部の様々な面取り形状に対応可能である。
なお、この構成は密封装置Ｃのみに適用可能というわけではなく、上述の密封装置Ａ及びＢにも適用できる点は言うまでもない。
その他の構成・効果は、上記実施例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。

尚、上記実施例では、図１における車体側のシールリングＡに本発明のトーンホイール付密封装置を適用した例をついて述べたが、上記トーンホイールの磁気センサーに対面する面域をカバー体で覆われたものにも適用できる。また、上記実施例では、内輪３が回転側部材、外輪４が固定側部材としたが、これらが逆であっても良く、この場合はスリンガ８の鍔状部８ｂ及び芯金６の内向鍔部６ｂの向きが夫々逆になり、更に、上記実施例では、自動車の車輪シャフトを支持する軸受ユニットに適用した例を述べたが、他の密封を必要とされる機構にも適用され得ることも当然である。

本発明の１実施形態の密封装置が組み込まれた軸受ユニットの例を示す断面図である。 図１におけるＸ部の拡大図である。 別実施形態の図２と同様図である。 更に別の実施形態の図２と同様図である。

符号の説明

３ 内輪（回転側部材）
４ 外輪（固定側部材）
６ 芯金
６ａ 嵌合円筒部
６ｃ 一端部
７ 弾性シール部材
７ａ、７ｂ、７ｃ シールリップ部
８ スリンガ
８ａ 嵌合円筒部
８ｂ 鍔状部
８ｃ 延出面
８ｄ トーンホイール貼着面
９ トーンホイール
Ａ、Ｂ、Ｃ シールリング（密封装置）
Ｓ 被密封部位

Claims (3)

1. 回転側部材に嵌合固着されるスリンガと、固定側部材に嵌合固着される芯金と、上記スリンガに弾性摺接する複数のシールリップ部を備えて上記芯金に固着された弾性シール部材とよりなり、これらが組合わさって、上記固定側部材と上記回転側部材との間を密封するよう構成される密封装置であって、
   上記スリンガは、回転側部材に嵌合される嵌合円筒部と、該嵌合円筒部の被密封部位に対して外側に位置する一端部にその径方向に延出形成された鍔状部とよりなり、該鍔状部の被密封部位に対して外側に位置する外面は、磁性環からなるトーンホイールが貼着一体とされたトーンホイール貼着面と、該トーンホイールが貼着されておらず、固定側部材側に延出された延出面とを備え、上記芯金は、少なくとも固定側部材に嵌合される嵌合円筒部を備え、該嵌合円筒部の被密封部位に対して外側に位置する一端部は、上記スリンガにおける鍔状部の上記外面より外側に突出し、且つ上記シールリップ部の一部がスリンガの上記延出面に外側より弾性摺接するよう形成され、該シールリップ部と他のシールリップ部とにより鍔状部を内外より挟装するようにしたことを特徴とするトーンホイール付密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記スリンガにおける鍔状部の前記延出面は、前記トーンホイール貼着面より前記被密封部位側に変位する段差部とされていることを特徴とするトーンホイール付密封装置。
3. 請求項１又は２に記載の密封装置において、
   前記延出面に弾性摺接するシールリップ部の形成基部が、トーンホイールの外面より外側に突出するよう形成されていることを特徴とするトーンホイール付密封装置。

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