JP4925397B2 - 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、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密封装置に関する。

上記のような密封装置としては、特許文献１或いは特許文献２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。
特開２００１−６５７０４号公報 特開２００３−１０６４６４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シール板と第２シール板で囲まれた空間内に塵埃や水が侵入し、滞留することになる。このように塵埃等が該空間内に侵入滞留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（塵埃等）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。

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が維持される新規な密封装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る密封装置は、回転側部材に嵌合固着され金属材からなるスリンガと、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、上記スリンガが、上記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、上記芯金は、少なくとも上記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被密封部位側内面位置より外側に突出し、且つ上記複数のシールリップ部のうち、ひとつのシールリップ部は、上記スリンガの上記鍔状部の延出端面に弾性摺接するよう形成されていることを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、前記鍔状部の前記延出端面をテーパー面とすることができる。また、請求項３の発明のように、前記鍔状部の延出側先側部分を、更に被密封部位側に屈折して、前記スリンガの前記嵌合円筒部と同心状の第２円筒部を形成したものとすることもできる。更に、請求項４の発明のように前記スリンガにおける前記鍔状部の外面には、周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、固定側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ているものであっても良い。

請求項１の発明に係る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、芯金における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被密封部位側内面位置より外側に突出しており、且つ上記複数のシールリップ部のうち、ひとつのシールリップ部はスリンガの鍔状部の延出端面に弾性摺接するよう形成されているから、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、スリンガの鍔状部の延出端面に対して上記シールリップ部は、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。

また、請求項２の発明のように、スリンガの鍔状部の延出端面がテーパー面とされていると、上記リップ部の接触面積が大きくなって、上記塵埃等の侵入阻止機能がより効果的となり、また寸法設計上も有利となる。更に、請求項３の発明のように、鍔状部の延出側先側部分を、更に被密封部位側に屈折して、スリンガの嵌合円筒部と同心状の第２円筒部を形成した場合、上記空間は、スリンガの嵌合円筒部及び第２円筒部による二重円筒部、鍔状部及びシール部材を備えた芯金により囲まれた空域とされるから、これと上記リップ部がスリンガの延出端面に弾性摺接する機能とが相俟って、該空間への塵埃等の侵入阻止機能がより向上する。

請求項４の発明のように、スリンガにおける鍔状部の外面に、固定側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を貼着一体とすれば、トーンホイールと磁気センサーとにより簡易に磁気エンコーダが構成されて回転側部材の回転検出が可能となり、上記耐久性に、この機能が組合わさって、実用価値の高い密封装置が得られる。

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）に延出形成された外向鍔部（鍔状部）８ｂとよりなる。上記弾性シール部材７は、該外向鍔部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、外向鍔部８ｂの延出端面８ｃとに弾性摺接するシールリップ部７ａ、７ｂ、７ｃを備えている。７ｄは、シールリップ部７ｂの嵌合円筒部８ａの外周面に対する弾接力を強化する為に、シールリップ部７ｂの周体に弾性環装されるガータスプリングである。

芯金６は、外輪４の内周に内嵌固着される嵌合円筒部６ａと、この嵌合円筒部６ａの被密封部位Ｓ側基部にその径方向（求心方向）に延出形成された内向鍔部６ｂとよりなる。スリンガ８における外向鍔部８ｂの車体側面（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。

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、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。

芯金６における嵌合円筒部６ａの反被密封部位Ｓ側端面６ｃは、スリンガ８における外向鍔部８ｂの被密封部位Ｓ側内面位置Ｆより外側（反被密封部位Ｓ側）に突出するよう形成されている。上記弾性シール部材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いる。この外周部分における弾性シール部材７には、円環帯状の突起からなる所謂ノーズ部７ｅが形成され、外輪４の内周部入口縁部に面取り加工誤差があっても、それを吸収して外輪４の内周部に密嵌し得るようになされている。

前記複数のシールリップ部７ａ、７ｂ、７ｃの内、スリンガ８における外向鍔部８ｂの延出端面８ｃに弾性摺接するシールリップ部７ｃは、芯金６における嵌合円筒部６ａの内面部分に位置する弾性シール部材７から、スリンガ８側であって被密封部位Ｓの外側に向くよう舌片状に突出形成されている。そして、シールリングＡが組立てられた時には、このシールリップ部７ｃは、弾性変形を伴い外向鍔部８ｂの延出端面８ｃに弾接するよう構成される。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の内面及び延出端面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は、上記のように、スリンガ８側であって被密封部位Ｓの外側に向くよう舌片状に突出形成されているから、芯金６における嵌合円筒部６ａの端面６ｃが上記位置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。

図３に示すシールリング（密封装置）Ｂは、スリンガ８における外向鍔部８ｂの延出端面８ｃがテーパー面とされていることを特徴とする。このテーパー面は外側から被密封部位Ｓに向かって漸次拡径するよう形成されている。テーパー面とされたこの延出端面８ｃには、弾性シール部材７に形成されたシールリップ部７ｃが同様に弾接される。この場合、延出端面８ｃをテーパー面とすることにより、実質的にその弾接面積を大きくすることができるから、寸法誤差を吸収して弾接状態を良好に維持することができる。また、塵埃等による外部力がシールリップ部７ｃに作用しても、テーパー面による分力がシールリップ部７ｃに反力として作用し、シールリップ部７ｃと延出端面８ｃとの弾接緊合状態が維持される。その他の構成・効果は上記と同様であるので、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、スリンガ８における外向鍔部８ｂの延出側先側部分を、更に被密封部位Ｓ側に屈折して、スリンガ８の嵌合円筒部８ａと同心状の第２円筒部（外筒部）８ｄを形成したことを特徴とする。そして、弾性シール部材７に形成されたシールリップ部７ｃは、被密封部位Ｓ側に向く延出端面８ｃに対して弾接するよう形成されている。この例の場合、前記空間Ｓ０は、スリンガ８の嵌合円筒部８ａ及び第２円筒部８ｄによる二重円筒部と、外向鍔部８ｂと、弾性シール部材７を備えた芯金６とにより囲まれた空域とされるから、完全閉塞空間であって、該空間Ｓ０内に塵埃等が侵入することがない。しかも、第２円筒部８ｄと芯金６の嵌合円筒部６ａ側弾性シール部材７との間隔は、スラスト方向に幅のあるラビリンスｒを形成することになるから、このラビリンスｒによっても塵埃等の侵入が阻止され、これと、上記リップ部がスリンガの延出端面に弾性摺接する機能とが相俟って、空間Ｓ０内への塵埃等の侵入阻止機能がより向上する。その他の構成・効果は、上記と同様であるので、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に本発明の密封装置を適用した例をについて述べたが、車輪側のシールリングＡ’にも適用し得ることは言うまでもなく、この場合は、トーンホイールのないものにおいて適用される。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の外向鍔部８ｂ及び芯金６の内向鍔部６ｂの向きが夫々逆になり、これに伴い、例えば上記テーパー面が被密封部位Ｓに向かって漸次縮径状となる等、他の部位の形状も異なることは当然である。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 外向鍔部（鍔状部）
８ｃ 延出端面
８ｄ 第２円筒部
９ トーンホイール
Ａ、Ｂ、Ｃ シールリング（密封装置）
Ｆ 鍔状部の内面位置
Ｓ 被密封部位

Claims (4)

1. 回転側部材に嵌合固着され金属材からなるスリンガと、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、
   上記スリンガが、上記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、上記芯金は、少なくとも上記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被密封部位側内面位置より外側に突出し、且つ上記複数のシールリップ部のうち、ひとつのシールリップ部は、上記スリンガの上記鍔状部の延出端面に弾性摺接するよう形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記鍔状部の前記延出端面が、テーパー面とされていることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１又は２に記載の密封装置において、
   前記鍔状部の延出側先側部分を、更に前記被密封部位側に屈折して、前記スリンガの前記嵌合円筒部と同心状の第２円筒部を形成したことを特徴とする密封装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の密封装置において、
   前記スリンガにおける前記鍔状部の外面には、周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、固定側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ていることを特徴とする密封装置。

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