JP5170366B2

JP5170366B2 - 密封装置

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Publication number: JP5170366B2
Application number: JP2007041590A
Authority: JP
Inventors: 剛神前
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: US20090322032A1; KR101594920B1; KR20090112644A; CN101617153A; EP2123952B1; CN101617153B; EP2123952A4; EP2123952A1; JP2008202737A; WO2008102505A1

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、ハブベアリングシールとして自動車関連分野に用いられ、または汎用機械等に用いられる。

従来から、図６に示す密封装置５１が知られており、この密封装置５１は、自動車用車輪懸架装置のベアリング部にハブベアリングシールとして用いられるものであって、ベアリング外輪８１の内周側に装着されるシール部材６１と、ベアリング内輪８２の外周側に装着されるスリンガー７１との組み合わせにより構成されている。

スリンガー７１は、金属材よりなり、筒状部７２の軸方向一端にフランジ部７３を一体成形して断面略Ｌ字形に形成され、筒状部７２をもって内輪８２の外周面に嵌合されている。

シール部材６１は、同じく断面略Ｌ字形を呈する金属環６２にゴム状弾性体６６を被着したものであって、金属環６２の筒状部６３をもって外輪８１の内周面に嵌合されている。ゴム状弾性体６６には、スリンガー７１のフランジ部７３の軸方向端面７４に摺動自在に密接するサイドリップ６７と、スリンガー７１の筒状部７２の外周面に摺動自在に密接するラジアルリップ（軸リップまたはダストリップとも称する）６８と、その内側に配置されたグリースリップ６９とよりなる三枚のリップが一体に成形されている。

上記構成の密封装置５１は、上記ベアリング部の軸方向一端開口部に装着されて、機外Ａの泥水などが機内Ｂへ浸入するのを防止するとともに機内Ｂのグリースが機外Ａへ漏洩するのを防止するシール機能を発揮するものであるが、高周速の条件下（ハブベアリングシールのｍａｘ回転数レベル：約２０００ｒｐｍ）で使用されるとき、ラジアルリップ６８に大きな摺動発熱が発生し、これを原因として、ラジアルリップ６８にへたりが生じ、しめしろおよび追随性が低下し、泥水が浸入してしまうことがある。ラジアルリップ６８に大きな摺動発熱が発生するのは、そのトルク（緊迫力）が大きいためである。

上記問題を解消するには、摺動発熱を抑制すべく上記密封装置５１の構成からラジアルリップ６８を省略することが考えられる。

しかしなから、このようにラジアルリップ６８を省略するだけでは、シール対象である泥水などをシールするリップが一枚少なくなることから、摺動発熱は抑制できるものの、シール性（耐泥水性）が低下することが懸念される。

そこで、ラジアルリップ６８を省略するとともにサイドリップ６７の外側に第二サイドリップ（図示せず）を追加し、これにより摺動発熱を抑制するとともにシール性（耐泥水性）を確保することが考えられる。これは、端面接触式のサイドリップは周面接触式のラジアルリップと比較して一般に、発生するトルクが小さいことから、その採用が検討されるものである。

しかしながら、このようにラジアルリップ６８を省略するとともにサイドリップ６７の外側に第二のサイドリップを追加する場合、追加する外側の第二サイドリップを従前から存在する内側のサイドリップ６７と同じ形状にすると、この追加する外側の第二サイドリップによって比較的大きなトルクが新たに発生することから、ラジアルリップ６８を省略する意味合いが薄れてしまうことになる。外側に配置される第二サイドリップは内側に配置されるサイドリップ６７よりも回転中心からの距離が大きいので、トルク増大への影響度が大きく、よって発生するトルクが思いのほかに大きくなってしまう。

特開２００６−１６１８５８号公報特開２００６−３２２５３６号公報

本発明は以上の点に鑑みて、複数のサイドリップを有する密封装置において、発生するトルクを可及的に小さくすることができるようにした密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、相対回転する二部材のうちの一方に装着されるシール部材と、他方に装着されるスリンガーとの組み合わせよりなる密封装置であって、前記シール部材は、前記スリンガーの軸方向端面に摺動自在に密接する第一サイドリップと、前記第一サイドリップの外径側であって前記第一サイドリップよりもシール対象の近くに配置される第二サイドリップとを有する密封装置において、前記第二サイドリップは、前記第一サイドリップよりもしめしろの小さな形状を有し、前記スリンガーのフランジ部の先端部に、前記シール部材のほうへ向けて屈曲した円筒部または円錐面状のテーパー部が一体成形され、前記円筒部または円錐面状のテーパー部と前記シール部材との間に非接触のラビリンスシールが設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記第二サイドリップは、前記スリンガーの軸方向端面と非接触のラビリンス構造とされてしめしろを零設定とされていることを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の請求項１による密封装置においては、シール部材にスリンガーの軸方向端面に摺動自在に密接する第一サイドリップが設けられ、第一サイドリップの外径側であって第一サイドリップよりもシール対象の近くに第二サイドリップが配置され、第二サイドリップが第一サイドリップよりもしめしろの小さな形状とされており、しめしろと摺動トルクは相関関係にあるので、しめしろの小さな形状によれば、発生するトルクを小さく抑えることが可能とされている。したがって本発明によれば、第二サイドリップが第一サイドリップと同じ形状とされる場合と比較して、発生するトルクを小さく抑えることができる。また、ラビリンスシールによってシール性を向上させることができる。

また、請求項２に規定したように、第二サイドリップをスリンガーの軸方向端面と非接触のラビリンス構造として、しめしろを零設定としても良く、この場合には、第二サイドリップの追加によるトルクの増大を完全に抑えることができ、しかもそのうえで、第二サイドリップの追加によりシール性を高めるとともに第二サイドリップによって第一サイドリップを泥水などの異物から保護することもできる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）従来形状（図６）の密封装置において、高周速で回転した場合、摺動発熱によるリップへたりが生じ、しめしろ低下、追随性低下がおき、泥水浸入（泥水漏れ）が発生する。摺動発熱の大きな理由として、軸リップ部（ダストリップ）のトルク大（緊迫力大）によるものが考えられる。そこで先ず、摺動発熱を抑制するために軸リップ（ダストリップ）を無くした形状を検討した。尚、従来形状から軸リップ（ダストリップ）のみを無くした場合、泥水をシールするリップが一枚無くなることとなり、摺動発熱によるへたりは抑制できるものの、耐泥水性低下が懸念される。そこで、トルクに影響が小さく、かつ耐泥水性向上に効果的なサイドリップタイプのリップを一枚またはそれ以上追加することで軸リップ（ダストリップ）を無くした形状かつ耐泥水性を向上させる案を検討した。また、サイドリップ二枚タイプとなるが、役割として、外側のサイドリップは泥水劣悪環境から内側のサイドリップを保護する役割をしている。内側のサイドリップは外側のサイドリップに保護され、シールトータル寿命を考える場合、寿命向上（耐泥水性向上）が図れる。

（２）本発明の形状とした場合、従来形状（図６）より、寿命向上（耐泥水性向上）が可能となる。これは、軸リップ（ダストリップ）をサイドリップタイプとしたことにより、発熱抑制と耐泥水性に寄与が大きいサイドリップが一枚増すことによる。サイドリップの考え方として、外側のサイドリップは、内側のサイドリップを保護する役割をもつ。そのため、外側のサイドリップは、内側のサイドリップよりも、しめしろ、接触力を落とした形状とし、積極的に発熱対策（低トルク化）を行なう。尚、外側のサイドリップしめしろは、ラビリンス仕様としても良い。シールのトータル寿命（耐泥水性）としては、従来形状よりも良好となる。更なる発熱対策（低トルク）として、グリースリップのラビリンスも考えられる。その場合、搬送時などにシールからスリンガーが外れることが懸念されるので、対策として、抜け止めの設定を行なう。またラビリンスとしない場合においても、シールからスリンガーの外れが懸念される場合は、設定が可能である。

（３）サイドリップ二枚タイプ化の形状（ただし二枚以上においても、機能を満足するものであれば良い）
（３−１）発熱対策（低トルク化）かつ耐泥水性向上
（３−２）外側サイドリップと内側サイドリップのしめしろ関係（外側≦内側）
（３−３）内側サイドリップ保護の目的として設定している外側サイドリップ（外側サイドリップはラビリンス仕様でも可）
（３−４）更なる発熱対策（低トルク化）としてのグリースリップラビリンス化
（３−５）追加的に、シールからのスリンガー外れ対策

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は自動車用車輪懸架装置のベアリング部にハブベアリングシールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、当該密封装置１は、ベアリング外輪（図示せず、図６参照）の内周側に装着されるシール部材（オイルシールまたはリップシールとも称する）１１と、ベアリング内輪（図示せず、図６参照）の外周部に装着されるスリンガー３１との組み合わせにより構成されている。尚、図１は、各リップの自由状態を示すため、シール部材１１およびスリンガー３１を組み立てる以前の状態を示しており、このためスリンガー３１を一点鎖線で示している。

スリンガー３１は、金属材よりなり、筒状部３２の軸方向一端に径方向外方へ向けてフランジ部３３を一体成形したものであって、筒状部３２をもってベアリング内輪の外周面に嵌合される。

シール部材１１は、金属環１２と、この金属環１２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体１５とにより構成されている。金属環１２は、筒状部１３の軸方向一端に径方向内方へ向けてフランジ部１４を一体成形したものであって、筒状部１３をもってベアリング外輪の内周面に嵌合される。

ゴム状弾性体１５は、金属環１２の筒状部１３の端面部に被着された端面ゴム部１６と、筒状部１３の内周面に被着された内周ゴム部１７と、フランジ部１４の軸方向端面に被着されたフランジゴム部１８と、スリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａに摺動自在に密接する第一サイドリップ１９と、第一サイドリップ１９の外径側に配置されるとともに第一サイドリップ１９と同様にスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａに摺動自在に密接する第二サイドリップ２０と、スリンガー３１の筒状部３２の外周面に摺動自在に密接するグリースリップ２１とを一体に有している。

上記リップのうち、第一および第二サイドリップ１９，２０はそれぞれ、外部の泥水やダスト等の異物がベアリング内部へ侵入しないようにこれをシールするものであって、その機能から外向き構造とされ、その基端から先端へかけて径寸法が徐々に拡大するように形成されている。

また、第二サイドリップ２０は、第一サイドリップ１９の外側であって第一サイドリップ１９よりもシール対象（泥水などの異物）の近くに配置されるものであって、その厚み寸法を第一サイドリップ１９の厚み寸法と同じもしくは略同じに形成されているが、その自由状態における軸方向高さ寸法Ｈ_２を第一サイドリップ１９の軸方向高さ寸法Ｈ_１よりも小さく形成され、これによりそのしめしろＳ_２を第一サイドリップ１９のしめしろＳ_１よりも小さく設定されている。

したがって上記構成によれば、第二サイドリップ２０が第一サイドリップ１９よりもしめしろの小さな形状とされているので、第二サイドリップ２０が第一サイドリップ１９と同じ形状とされる場合と比較して、摺動時に発生するトルク（サイドリップ二枚分のトルク）を小さく抑えることが可能とされている。

尚、上記第一実施例に係る密封装置１は、その構成を以下のように付加または変更することが考えられる。

（１）上記第一実施例では、第二サイドリップ２０が第一サイドリップ１９と同様にスリンガー３１に摺動する構成とされているが、これに代えて、第二サイドリップ２０をスリンガー３１に対して非接触のラビリンス構造とし、しめしろを零設定とする。このようにすると、第二サイドリップ２０の追加による摺動トルクの増大を完全に抑えることができ、しかもそのうえで、第二サイドリップ２０の追加（ラビリンスシールの追加）によりシール性を高めることができ、第二サイドリップ２０によって第一サイドリップ１９を泥水などの異物から保護することができる。具体例は以下のとおりである。

第二実施例・・・
図２の例では、組立前の自由状態における第二サイドリップ２０の軸方向高さ寸法Ｈ_２が組立状態におけるシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａとの間隔Ｃよりも小さく設定されており、これにより第二サイドリップ２０の先端部とスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａとの間に非接触のラビリンスシール４１が設けられている。

第三実施例・・・
図３の例では、スリンガー３１のフランジ部３３の先端部（外周部）にシール部材１１のフランジゴム部１８のほうへ向けて屈曲した円錐面状のテーパー部３４が一体成形されるとともに、組立前の自由状態における第二サイドリップ２０の軸方向高さ寸法Ｈ_２が組立状態におけるシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａとの間隔Ｃよりも小さく設定されており、これにより第二サイドリップ２０の先端部とスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａおよびテーパー部３４の軸方向端面３４ａとの間に非接触のラビリンスシール４１が設けられている。またこの図３の例では併せて、スリンガー３１のテーパー部３４の先端部とシール部材１１の内周ゴム部１７の内周面との間およびスリンガー３１のテーパー部３４の先端部とシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとの間にもそれぞれ非接触のラビリンスシール４２，４３が設けられているので、都合三重のラビリンスシールが設けられていることになる。

第四実施例・・・
図４の例では、スリンガー３１のフランジ部３３の先端部（外周部）にシール部材１１のフランジゴム部１８のほうへ向けて屈曲した円筒部３５が一体成形されるとともに、組立前の自由状態における第二サイドリップ２０の軸方向高さ寸法Ｈ_２が組立状態におけるシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａとの間隔Ｃよりも小さく設定されており、これにより第二サイドリップ２０の先端部とスリンガー３１のフランジ部３３の軸方向端面３３ａとの間に非接触のラビリンスシール４１が設けられている。またこの図４の例では併せて、スリンガー３１の円筒部３５の外周面とシール部材１１の内周ゴム部１７の内周面との間およびスリンガー３１の円筒部３５の軸方向端面とシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとの間にもそれぞれ非接触のラビリンスシール４２，４３が設けられているので、都合三重のラビリンスシールが設けられていることになる。

（２）上記第一実施例では、スリンガーのフランジ部が軸直角の平板状に形成されているが、このフランジ部３３の先端部（外周部）にシール部材１１のフランジゴム部１８のほうへ向けて屈曲した円筒部を一体成形し、この円筒部とシール部材１１との間にラビリンスシールを設けると、このラビリンスシールによってシール性を向上させることができる。具体例は以下のとおりである。

第五実施例・・・
図５の例では、スリンガー３１のフランジ部３３の先端部（外周部）にシール部材１１のフランジゴム部１８のほうへ向けて屈曲した円筒部３５が一体成形され、この円筒部３５の外周面とシール部材１１の内周ゴム部１７の内周面との間および円筒部３５の軸方向端面とシール部材１１のフランジゴム部１８の軸方向端面１８ａとの間にそれぞれ非接触のラビリンスシール４２，４３が設けられている。

（３）上記第一実施例では、グリースリップ２１がスリンガー３１に摺動する構成とされているが、これに代えて、グリースリップ２１をスリンガー３１に対して非接触のラビリンス構造とし、しめしろを零設定とする。このようにすると、密封装置１全体として摺動時に発生する摺動トルクを一層低減させることができる。この場合、搬送時などにシール部材１１からスリンガー３１が外れることが懸念される場合には、スリンガー３１の筒状部３２の端部に、グリースリップ２１の内径寸法よりも大きな外径寸法を備える係合片を屈曲形成する等して抜け止め対策を行なうと良い。また、グリースリップ２１がスリンガー３１に摺動する構成であっても搬送時などにシール部材１１からスリンガー３１が外れることが懸念される場合には同様に抜け止め対策を行なうと良い。

（４）上記第一実施例では、グリースリップ２１が機内のグリースをシールすべく機内側（図１において下方向）へ向けて設けられているが、機外側（図１において上方向）へ向けて設けられてもグリースをシールすることができるので、グリースリップ２１は機外側へ向けて設けられたものであっても良い。

（５）スリンガー３１は、そのフランジ部３３に磁気エンコーダーを付設されたものであっても良い。

（６）上記第一実施例では、第一サイドリップ１９および第二サイドリップ２０の立ち上げ面（フランジゴム部１８の軸方向端面１８ａ）が同一平面状であることから、自由状態における第二サイドリップ２０の軸方向高さ寸法Ｈ_２が第一サイドリップ１９の軸方向高さ寸法Ｈ_１よりも小さく形成されているが、両リップ１９，２０の立ち上げ面に軸方向のずれがある場合には、自由状態における第二サイドリップ２０の軸方向高さ寸法Ｈ_２が第一サイドリップ１９の軸方向高さ寸法Ｈ_１よりも大きく形成される場合もあり得る。このような場合でも第二サイドリップ２０のしめしろＳ_２が第一サイドリップ１９のしめしろＳ_１よりも小さく設定されているかぎり、本発明の技術的範囲に含まれる。

上記第二実施例以降におけるその他の構成および作用効果は、上記第一実施例と同じである。したがって同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第一実施例に係る密封装置の要部断面図本発明の第二実施例に係る密封装置の要部断面図本発明の第三実施例に係る密封装置の要部断面図本発明の第四実施例に係る密封装置の要部断面図本発明の第五実施例に係る密封装置の要部断面図従来例に係る密封装置の装着状態を示す要部断面図

符号の説明

１密封装置
１１シール部材
１２金属環
１３，３２筒状部
１４，３３フランジ部
１５ゴム状弾性体
１６端面ゴム部
１７内周ゴム部
１８フランジゴム部
１８ａ，３３ａ，３４ａ軸方向端面
１９第一サイドリップ
２０第二サイドリップ
２１グリースリップ
３１スリンガー
３４テーパー部
３５円筒部
４１，４２，４３ラビリンスシール

Claims

相対回転する二部材のうちの一方に装着されるシール部材と、他方に装着されるスリンガーとの組み合わせよりなる密封装置であって、
前記シール部材は、前記スリンガーの軸方向端面に摺動自在に密接する第一サイドリップと、前記第一サイドリップの外径側であって前記第一サイドリップよりもシール対象の近くに配置される第二サイドリップとを有する密封装置において、
前記第二サイドリップは、前記第一サイドリップよりもしめしろの小さな形状を有し、
前記スリンガーのフランジ部の先端部に、前記シール部材のほうへ向けて屈曲した円筒部または円錐面状のテーパー部が一体成形され、前記円筒部または円錐面状のテーパー部と前記シール部材との間に非接触のラビリンスシールが設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記第二サイドリップは、前記スリンガーの軸方向端面と非接触のラビリンス構造とされてしめしろを零設定とされていることを特徴とする密封装置。