JP4925398B2 - 密封装置 - Google Patents

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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被密封部位側に位置し、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、上記芯金の上記嵌合円筒部の上記一端部より突出し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、前記弾性シール部材が、前記芯金の前記嵌合円筒部の前記一端部を包囲し前記固定側部材との嵌合面にまで及ぶよう延出され、この延出部分の周面には前記固定側部材との間に弾性密嵌される環状の隆起帯が形成されている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、複数のシールリップ部のうち、ひとつのシールリップ部が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、芯金の嵌合円筒部の上記一端部は、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被密封部位側に位置しているから、スリンガにおける鍔状部を径方向に大きく延出させることができ、後記するようにトーンホイールを貼着して磁気エンコーダを構成する場合には、その有効検出面積の確保がし易くなる。
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、上記シール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、固定側部材との嵌合面にまで及ぶ前記弾性シール部材の延出部分の周面に、固定側部材との間に弾性密嵌される環状の隆起帯を形成した場合、この隆起帯が所謂ノーズ部として機能し、固定側部材の嵌合部入口縁部に面取り加工誤差があっても、それを吸収して固定側部材に弾性的に密嵌する。しかも、芯金嵌合円筒部の一端部のスリンガの鍔状部に対する上記位置関係から、この隆起帯が固定側部材の嵌合部に対して奥深く入り込むことになり、上記密嵌状態がより強固になされる。
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より内側(被密封部位S側)に位置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、所謂ノーズ部としての円環状隆起帯7eが形成されている。図の破線部は、弾性変形する前の状態を示し、外輪4の内周部に芯金6を弾性シール部材7と共に圧入嵌合する際、この隆起帯7eが弾性変形して、外輪4の内周部に密嵌する。この時、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、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。
上記のように、芯金6における嵌合円筒部6aの端面6cは、スリンガ8における外向鍔部8bの内面位置Fより内側に位置するよう形成されているので、設計上外向鍔部8bの遠心方向への延出幅を大きくとることが出来、図例のように外向鍔部8bの外面にトーンイール9を貼着して磁気エンコーダEを構成する場合は、トーンイール9の実質的有効検出面積の確保がし易くなる。また、嵌合円筒部6aの端面6cのスリンガ8における外向鍔部8bに対する位置関係から、前記隆起帯(ノーズ部)7eが、被密封位置S寄りに位置することになり、外輪4の内周部に圧入嵌合させる際、この隆起帯7eが嵌合方向の奥深くに入り込み、内周部入口部の面取り加工誤差の影響を受けず強固な密嵌状態が得られる。
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。
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。
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
9 トーンホイール
A、B 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被密封部位側に位置し、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、上記芯金の上記嵌合円筒部の上記一端部より突出し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、
    前記弾性シール部材が、前記芯金の前記嵌合円筒部の前記一端部を包囲し前記固定側部材との嵌合面にまで及ぶよう延出され、この延出部分の周面には前記固定側部材との間に弾性密嵌される環状の隆起帯が形成されている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 間に弾性密嵌される環状の隆起帯が形成されていることを特徴とする密封装置。
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