JP5430026B2 - 嵌合部の密封構造 - Google Patents

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Description

本発明は、嵌合部の密封構造に関し、例えば、軸受装置におけるオイルシールを構成するスリンガと、回転側部材との嵌合部の密封構造に関する。

例えば、自動車用の軸受装置においては、回転側部材(内輪部材或いはドライブシャフト等)に、円筒部とその一端部に連成された鍔部とを備える断面L字形のスリンガを、前記円筒部をしてその他端部より嵌合させ、固定側部材(外輪部材)に芯金を介して嵌着されたシールリップ部材のシールリップを、前記円筒部の嵌合部とは反対側の面とこれに連続する前記鍔部の片面に弾接させるよう構成されるオイルシール(ベアリングシール)が組み込まれる。この場合、シールリップのスリンガに対する弾接によって、軸受内部への泥水等の浸入が阻止され、或いは、軸受内部に充填される潤滑剤の漏出が防止される。しかし、スリンガと回転側部材との嵌合部や、シールリップ部材を保持する芯金と固定側部材との嵌合部は、金属同士の嵌合であるので、これら各金属部材の加工精度や、表面の細かな傷の存在によって、泥水が軸受内部に浸入することがある。このように、泥水が軸受内部に浸入すると、軸受の軌道面や転動体の表面が傷付き、軸受性能が著しく低下する。特許文献1〜4には、スリンガとドライブシャフト(回転軸)或いは内輪との嵌合部を通じた泥水等の軸受内部への浸入を防止する為に、スリンガ或いは回転軸にシール部材を設けることが記載されている。

特開平10−246338号公報 特開2006−125483号公報 特開2006−153110号公報 特開2008−180277号公報

特許文献1は、ハウジングから突出する回転軸に設けられるオイルシールに関するもので、前記シール部材に相当するものとして、スリンガと回転軸との嵌合隙間を密封するパッキンとして示されているが、このパッキンがどのようにしてスリンガ或いは回転軸に装着されるのかの明示はない。また、シールリップを有するシールリングが大気側に位置することから、パッキンはスリンガの回転軸に対する嵌合方向先側に装着されると解される。従って、スリンガを回転軸に嵌合させる際に、パッキンの存在によって嵌合抵抗が大きくなって、嵌合が円滑になされなかったり、パッキンの一部がスリンガと回転軸との圧嵌部分に食い込んで破断したりすることが予想されるところである。

また、特許文献2は、車輪用軸受装置のシールに関するもので、前記シール部材に相当するものとして、スリンガの立板部(鍔部)に設けられた遮蔽リップとして示されている。この遮蔽リップは、ゴム等の弾性部材からなり、前記立板部に一体に加硫接着される。この遮蔽リップは内輪の端面に弾性接触して、雨水等が軸受内部に浸入し、或いは、内輪の露出した部位に発生する錆がスリンガに取付けられる磁気エンコーダに進展することを防止するべく機能するとされている。遮蔽リップは加硫接着によりスリンガに一体とされる為、金型内にスリンガを配し、所定部位に接着剤を塗布した上でゴム材等を射出して加硫成型することにより遮蔽リップの形成がなされるものと解される。而して、このように加硫成型による場合は、装置が大掛かりとなり、また、成型時に接着剤の塗布工程が必要とされる為に、成型加工工程が煩雑となる上に、加工コストの増大を招くことになる。また、遮蔽リップがある程度の厚み、大きさを有したものとならざるを得ず、その為、スリンガと内輪との嵌合部に介在するよう構成すると、嵌合時のせん断応力を受けて破断し、その密封機能が充分に発揮されなくなることが予想される。

更に、特許文献3は、車輪用軸受装置のベアリングシールに関するもので、前記シール部材に相当するものとして、スリンガの円筒部及びシールリップを固着保持する芯金の円筒部と、内輪(回転側部材)及び外輪(固定側部材)との間に介装されるOリングが示されている。この場合、Oリングはシールパッキンとして市場で入手し易いものであるから、前記のような嵌合部の密封構造を簡易に構成することができるが、装着位置から外れ易い為に、内輪及び外輪に装着用の周溝を加工する必要がある。しかし、周溝に装着された状態でも、嵌合時の嵌合圧が強く作用する部位に装着すると、そのせん断応力によって、Oリングに捩れが生じたりすることがある。

特許文献4は、車輪用軸受装置の密封装置(ベアリングシール)に関するもので、前記シール部材に相当するものとして、第2シール環体(スリンガ)の円筒部と内輪の外周部との間をシールする為に、スリンガの円筒部からフランジ部(鍔部)にかけてのコーナー部に形成された第2シール層が示されている。この第2シール層は、ゴム等の弾性体をスリンガに焼き付けて形成されるものとされているが、具体的な形成方法の記載はない。そして、スリンガの円筒部における第2シール層の形成部位には段部が形成され、この段部に第2シール層が納まるよう構成されている。その為、スリンガの円筒部と内輪との間に介在される第2シール層は圧縮状態とならないと解され、従って、スリンガと内輪との嵌合部の密封性がどの程度発揮されるのか定かではない。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、簡易な構成でありながら、密封性に優れ、且つ嵌合時におけるシール部の破断等が生じ難く、密封性が長く維持される嵌合部の密封構造を提供することを目的としている。

本発明に係る嵌合部の密封構造は、円筒形の被嵌合部材に対して、円筒部を含む環状部材を、該円筒部をして同心的に嵌合させた際の当該嵌合部の密封構造であって、前記環状部材又は前記被嵌合部材の、前記嵌合時における嵌合方向後方側端部の角部に位置する部位には、エラストマー剤を塗布して硬化させた弾性環状シール部が一体に形成され、前記環状シール部は、層厚が5μm〜1mmとされ、前記嵌合の際に、前記嵌合方向後方側端部における前記環状部材と被嵌合部材との嵌合部の一部を含む両者の間に圧縮状態で介在されていることを特徴とする。

本発明において、前記弾性環状シール部を形成させる為の前記エラストマー剤は、塗布時における粘度が、20Pa・S以上であるものが望ましく採用される。そして、前記環状シール部の形成部位の断面形状を、凸曲形状、平坦な面取形状、凹曲形状、或いは、段差状にカットした形状としても良い。

また、本発明において、前記環状部材が、シール部材を構成するスリンガであって、前記円筒部とその一端部に連成された鍔部とよりなり、該環状部材における前記嵌合部とは反対側の面とこれに連続する前記鍔部の片面は、前記シール部材を構成するシールリップの弾接面とされるよう構成しても良い。この場合、前記環状部材の前記嵌合方向後方側の部位に前記環状シール部が形成され、該環状シール部が形成される部位の反対側の面は、前記シールリップが弾接しない面域となるよう構成しても良い。

本発明の嵌合部の密封構造においては、円筒部を含む環状部材が、円筒形の被嵌合部材に対して、該円筒部をして、同心的に嵌合される。前記環状部材の前記嵌合時における嵌合方向後方側端部に位置する部位には、エラストマー剤を塗布して硬化させた弾性環状シール部が一体に形成されており、前記嵌合状態においては、この環状シール部が、前記環状部材と被嵌合部材との間に圧縮状態で介在されるから、環状部材と被嵌合部材との嵌合部が密封される。特に、環状部材と被嵌合部材とが金属部材からなる場合は、その加工精度や嵌合面の細かな傷の影響を受けずに優れた密封性が発揮される。

そして、前記環状部材又は前記被嵌合部材の前記嵌合時における嵌合方向後方側端部に位置する部位には、エラストマー剤を塗布して硬化させた弾性環状シール部が一体に形成されるから、この弾性環状シール部が、嵌合時における両嵌合部材間でのせん断応力を受ける度合いが小さく、従って、嵌合時に破断したりすることも少なくなる。しかも、環状シール部の層厚が5μm〜1mmとされているから、良好な密封性が得られる上に、嵌合時における前記破断等が生じる懸念がない。因みに、層厚が5μm未満の場合、嵌合部材の加工精度や表面の細かな傷の影響を受けて密封性が低下する傾向となる。1mmを超えると、嵌合時の前記せん断応力が強く作用して破断が生じ易くなる。

更に、前記環状シール部は、エラストマー剤を塗布して硬化させることによって形成されたものであるから、前記のように層厚を薄く形成することも容易である。また、加硫接着により形成する場合のように、大掛かりな成型装置を不要とし、加えて、接着剤を塗付することも要さないから、簡易且つ加工コストの高騰を来たすことなく環状部材を得ることができる。そして、前記弾性環状シール部を形成させる為の前記エラストマー剤は、塗布時における粘度が、20Pa・S以上であるものである場合、弾性環状シール部の所期の形状に精度良く形成される。因みに、例えば、ディスペンサー方式によってエラストマー剤を塗布硬化させる際に、エラストマー剤の粘度が20Pa・S未満の場合、硬化の前にエラストマー剤が流れ(垂れ)たり、塗布を停止して被塗布部からノズルを離す際に、エラストマー剤の所謂糸引き現象が起こり、硬化後の弾性環状シール部が所期の形状とならないことがある。

前記環状シール部の形成部位の断面形状を、凸曲形状、平坦な面取形状、凹曲形状、或いは、段差状にカットした形状とすることが可能であり、このような形状とすることにより、環状シール部の塗着面積の確保が効果的になされる。また、凹曲形状や段差状にカットした形状とする場合は、環状シール部の塗着安定性が増すと共に、層厚を多少厚くしても前記せん断応力が強く作用することがなく、前記嵌合時における環状シール部の破断の懸念もより少なくなる。特に、段差状にカットした形状とする場合は、嵌合時の環状シール部の逃げ代が確保され、環状シール部の破断等の発生を抑えることができる。

前記環状部材を、前記円筒部とその一端部に連成された鍔部とよりなるシール部材を構成するスリンガとし、該環状部材における前記嵌合部とは反対側の面とこれに連続する前記鍔部の片面は、前記シール部材を構成するシールリップの弾接面となるよう構成することができる。これによれば、例えば、回転側部材にスリンガを嵌合し、シールリップを一体保持する芯金を固定側部材に嵌合させることによって、オイルの漏出を防止するオイルの密封構造を構成することができる。そして、環状部材、即ち、スリンガの前記嵌合方向後方側の部位に前記環状シール部が形成されるものとすれば、回転側部材との嵌合部において、良好な密封状態が維持され、嵌合部への泥水等の浸入の防止が的確になされる。この場合、前記環状部材における前記環状シール部が形成される部位の反対側の面は、前記シールリップが弾接しない面域となるよう構成すれば、シールリップの弾性摺接による摩擦熱の放熱を阻害せず、摩擦熱によるシールリップの劣化を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る嵌合部の密封構造が採用された軸受装置の縦断面図である。 図1におけるA部の拡大図である。 図2におけるB部の拡大図である。 (a)(b)は図2におけるB部の変形例の図3と同様図である。 (a)(b)は図2におけるB部の別の変形例の図3と同様図である。 (a)は図2におけるC部の拡大図であり、(b)はその変形例の同様図である。 本発明の他の実施形態に係る嵌合部の密封構造が採用された軸受装置の図2と同様図であり、要部を更に拡大して示している。 本発明の更に他の実施形態に係る嵌合部の密封構造が採用された軸受装置の図1と同様図であり、要部を更に拡大して示している。 (a)(b)(c)は、図8に示す例の変形例の種々の態様を示す図8の拡大部に対応する図である。 図8に示す軸受装置でのオイルシール部に本発明に係る嵌合部の密封構造を適用した例を示す概略断面図であり、要部を更に拡大して示している。 同適用例の変形例を示す同様図である。 同適用例の別の変形例を示す同様図である。 (a)は図8に示す軸受装置におけるキャップ装着部での本発明に係る嵌合部の密封構造の他の適用例を示す同図拡大部に相当する図であり、(b)は同適用例の変形例を示す図である。 図10に示す例の更に別の変形例を示す図10と同様図である。 エラストマー剤を用いて弾性環状シール部を形成させる場合におけるエラストマー剤の粘度と成形性の評価との関係を表として纏めた図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は本発明の嵌合部の密封構造が採用された自動車の車輪(駆動輪)懸架用軸受装置を示す。図1に示す軸受装置1において、等速ジョイント2を介して自動車のドライブシャフト3が連結され、ドライブシャフト3の外周にはハブ輪4が一体にスプライン嵌合され、ナット3aによってハブ輪4の抜け止めがなされている。該ハブ輪4にはボルト4aを介して不図示のタイヤホイール(車輪)が取付けられる。また、このハブ輪4の外径面には2分割型の内輪部材5、6が嵌装され、ハブ輪4とこの内輪部材5、6とにより回転側の部材としての内輪7が構成される。8は固定側部材としての外輪であり、車体(不図示)に一体化され、この外輪8と内輪7(ハブ輪4、内輪部材5、6)との間に2列の転動体(玉)9…がリテーナ9aで保持された状態で介装されている。また、前記ドライブシャフト3の軸方向に沿った内外輪7,8間の両端部には、潤滑用グリースの漏出や泥水・塵埃等の浸入を防止する為のシール部材としてのベアリングシール(オイルシール)10、11が、相互の摺接関係を維持した状態で介装されており、これらによりアンギュラ型の軸受装置1が構成される。内外輪7,8間と両端のベアリングシール10、11とにより区画された空間が、転動体9…の軌道面を含む軸受空間1aとされる。

前記ベアリングシール10、11は、いずれもパックシールタイプに構成されるものであり、両者の基本的な構造は同様であるが、車体側ベアリングシール11の外端面(車体側の面)には、後記する磁気エンコーダ12が添装されており、この磁気エンコーダ12と、これに対向して車体側に設置された磁気センサー13とによりタイヤホイールの回転検出装置が構成される。磁気エンコーダ12は、ゴム材料に磁性粉末を混入させて成型したゴムリング体からなる多極磁性環であり、その周方向にS極、N極が交互に着磁形成されている。

ベアリングシール11の構造について図2及び図3を参照して説明する。車輪側のベアリングシール10は、前記磁気エンコーダ12が添装されていない点で車体側ベアリングシール11と異なるのみであるから、ここではその説明を省略する。ベアリングシール11は、前記内輪部材(被嵌合部材)6の外径面に嵌合一体とされる円筒部14a及びこの円筒部14aの一端部に連成された外向鍔部14bとよりなるスリンガ(環状部材)14と、前記外輪8の内径面に嵌合一体とされる円筒部15a及びこの円筒部15aの一端部に連成された内向鍔部15bとよりなる芯金(環状部材)15と、この芯金15に固着一体とされ前記スリンガ14の内面(前記軸受空間1a側の面)に弾接する複数のシールリップ16a,16b,16cを備える弾性シールリップ部材16とより構成される。スリンガ14の反軸受空間1a側の面、即ち、車体側の面にはゴムリング体からなる前記磁気エンコーダ12が加硫接着によって一体に形成されている。

図3に示すように、前記スリンガ14における円筒部14aの一端部と、該一端部に連成された外向鍔部14bの連成基部との出隅コーナー部14cには、エラストマー剤を塗布して硬化させた環状シール部14dが形成されている。この場合、出隅コーナー部14cの表面が環状シール部14dの形成部位とされ、図例では、断面形状が凸曲形状とされている。図示のスリンガ14は、白抜矢印方向に沿って、円筒部14aをして内輪部材6の外径面に嵌合一体とされる。従って、環状シール部14dは、スリンガ14の前記嵌合時における嵌合方向後方側の位置に存在することになる。そして、スリンガ14が内輪部材6の所定の位置に嵌合された時には、環状シール部14dの一部がスリンガ14の円筒部14aと内輪部材6の車体側端部位置との間に圧縮状態で介在される。図3に示す環状シール部14dの二点鎖線は原形部分を示し、この原形部分が圧縮変形していることを示している。以下においても、環状シール部の二点鎖線は原形部分を示す。

このように、前記スリンガ14と内輪部材6との嵌合状態においては、嵌合方向後方側の端部位置において、環状シール部14dの一部が圧縮状態で嵌合部に介在されるから、嵌合部の両者の嵌合面間が密封され、外部からの嵌合面間への泥水等の浸入が阻止される。従って、金属部材同士の嵌合において、両者に加工公差があったり、嵌合面に細かな傷があったりしても、環状シール部14dによって泥水等の嵌合部への浸入が阻止され、これにより、嵌合面の発錆が抑えられる。更には、スリンガ14と芯金15とが図示のように組み合わさった状態では、芯金15に一体固着された弾性シールリップ部材16のシールリップ16a,16b,16cが、スリンガ14の軸受空間1a側の面、即ち、円筒部14aの外径面及び鍔部14bの反エンコーダ12側の面に弾接する。そして、ドライブシャフト3の軸回転に伴い、シールリップ16a,16b,16cがこれら弾接面を相対摺接する。従って、環状シール部14dによる泥水浸入阻止機能と、シールリップ16a,16b,16cのスリンガ14に対する弾接シール機能とが相俟って、軸受空間1aへの泥水の浸入が阻止され、軸受装置1の長寿命化が図られる。スリンガ14における環状シール部14dが形成される部位の反対側の面(軸受空間1a側の面)は、前記シールリップ16a,16b,16cのいずれもが弾接しない領域とされ、弾接による摩擦熱を蓄熱させないようにして、シールリップの劣化を助長しないようにしている。

前記環状シール部14dは、エラストマー剤を塗布して硬化させることによって形成されるが、エラストマー剤としては、例えば、二液硬化型シリコーンエラストマー、一液硬化型シリコーンエラストマー、或いは、一液硬化型フロロシリコーンエラストマー等が用いられる。これらエラストマー剤は液状であり、ワークとしての前記スリンガ14をその軸心回りに回転させながら、ディスペンサー等により所定の部位、即ち、前記出隅コーナー部14cに向け吐出塗布させ、所定の硬化条件に従い硬化させて環状シール部14dを得る。二液硬化型シリコーンエラストマーは、室温で短時間での硬化が可能で、作業性に優れる。また、一液硬化型シリコーンエラストマーは、加熱硬化或いは湿気硬化によって硬化させる必要があり、作業性は二液硬化型シリコーンエラストマーより劣るが、ポットライフが長く保存等には有利である。更に、一液硬化型フロロシリコーンエラストマーも、加熱硬化或いは湿気硬化によって硬化させる必要があり、作業性は二液硬化型シリコーンエラストマーより劣り、高価であるが、ポットライフが長く保存等には有利である上に、耐熱、耐油性に優れるメリットがある。

例示のエラストマー剤以外のものでも、塗布して硬化させることによって弾性シール部14dを形成し得るものであれば、その性状等の適性を勘案して適宜選択採用することも可能である。前記エラストマー剤は、塗布作業性、性能、及び価格等を総合的に勘案して、適宜選択採用される。より具体的には、硬化したエラストマーの特性としては、硬度が、ShoreA;20〜90(望ましくは20〜70)、引張り強さ;0.3MPa以上、伸び;100%以上のものが採用される。また、本発明においては、耐熱性、耐低温性、耐水性、耐オゾン性、耐薬品性、耐熱衝撃性等の性能を勘案してエラストマー剤が選定される。

前記エラストマー剤を塗布して硬化させる際において、環状シール部14dの層厚(膜)dやサイズ(幅)等の調整は、ディスペンサーのノズル径の変更、吐出量の変更、スリンガ14の回転速度の変更によってなされる。また、加熱により焼付硬化させる場合は、塗布してから焼付けを実施するまでの時間を変更することで、塗布されたエラストマー剤のダレによる変形状態が変わるので、この時間を変更することによって、環状シール部14dの前記層厚dやサイズ等の調整を行うこともできる。

(実験例1)
図3に示すような嵌合関係となる金属製のスリンガ14及び内輪部材6を準備し、スリンガ14の出隅コーナー部14cにディスペンサーによって一液硬化型シリコーンエラストマーを吐出塗布させ、150℃で10分間焼付け硬化して、層厚dが0.02〜0.10mm(0.04mmが中心)の環状シール部14dを形成した。そして、該内輪部材6にスリンガ14を図3に示すような状態に嵌合させた。この時の嵌合締代(半径値)は、0.02〜0.15mmとした。また、内輪部材6の嵌合部に軸心方向に沿った深さ0.02mmの傷を付け、同様にスリンガ14を嵌合させた。これら傷のないもの及び傷のあるものの嵌合構造体を、加圧環境下においてエアリーク試験を実施したところ、いずれも内圧0.4MPaまで加圧しても、エアリークはなかった。

(比較例)
実験例と同様のスリンガ14及び内輪部材6を準備し、前記環状シール部14dを形成させていないスリンガ14を、外径面に傷のない内輪部材6と前記と同様に傷を付けた内輪部材6とにそれぞれ嵌合させて前記と同様にエアリーク試験を実施した。傷のないものの場合、内圧0.3MPa程度でエアリークがあり、傷があるものの場合内圧0.1MPa以下でエアリークがあった。

このように、実験例と比較例の結果から、環状シール部14dを形成した場合は、スリンガ14及び内輪部材6の嵌合部の密封性が非常に優れていることが理解される。層厚dは、前記のエアリーク試験を繰り返した結果、5μm〜1mmが適正とされ、5μm未満の場合、嵌合部材の加工精度や表面の細かな傷の影響を受けて密封性が低下する傾向となり、1mmを超えると、嵌合時の前記せん断応力が強く作用して破断が生じ易くなることが知見された。

(実験例2)
各種粘度の前記エラストマー剤を準備し、ディスペンサーによって試験片に吐出塗布させて硬化させ、硬化させる過程における環状シール部の成形性について評価試験を行った。図15はその評価試験の結果を表に纏めたものである。図15において、成形性の評価は、試験片を立てた状態でエラストマー剤を塗布して、エラストマー剤が流れるか否か、また、ディスペンサーによる塗布を停止し、被塗布部からノズルを離す際にエラストマー剤が糸引き現象を生じるか否かを目視判定することによって行った。成形性評価の欄において、×は、前記流れや糸引き現象が生じ、環状シール部がシール性にも影響を及ぼす程の不均一な形状となったことを意味する。○は、若干の流れや糸引き現象が生じるが、環状シール部が所期のシール性を保有するものであることを意味する。また、◎は、流れや糸引き現象が生じず、環状シール部がその周方向において、所期の均一な形状に形成されることを意味する。図15から、エラストマー剤の塗布時の粘度が20Pa・S以上であることが望ましく、100Pa・S以上であることがより望ましいことが理解される。

図4(a)(b)及び図5(a)(b)は、環状シール部14dの形成態様の変形例を示す。
図4(a)の例では、環状シール部14dの形成部位としての出隅コーナー部14cの断面形状が平坦な面取り形状とされ、図4(b)の例では、出隅コーナー部14cの断面形状が凹曲形状とされている。出隅コーナー部14cの形状をこのような形状とすることにより、図3の形状に比べて、環状シール部14dの中央部の層厚dを厚くすることができる。これらの例のスリンガ14も、内輪部材6に対して白抜矢印方向に沿って嵌合されるが、このように中央部の層厚dを厚くすることにより、嵌合時に嵌合部に介在される環状シール部14dの一部(内輪部材6との重なり部分)の逃げ代が大きくなり、この部分の圧縮弾性変形が円滑になされる。図4(b)のような形状とする場合は、環状シール部14dの塗着安定性が増すと共に、層厚dを多少厚くしても前記逃げ代の作用によってせん断応力が強く作用することがなく、前記嵌合時における環状シール部14dの破断の懸念も少なくなる。

図5(a)(b)の例は、いずれも出隅コーナー部14cの断面形状を段差状にカットした形状とし、この段差形状部を環状シール部14dの形成部位としている。この段差形状部は、(a)の場合円筒部14aの軸心方向に沿って段差幅を有するよう、また(b)の場合鍔部14bの延出方向(円筒部14aの軸心方向に直交する方向)に沿って段差幅を有するような形状とされている。これらの例でも、環状シール部14dの塗着安定性が増すと共に、嵌合時の環状シール部14dの逃げ代が確保され、環状シール部14dの破断等の発生を抑えることができる。図5(a)(b)における白抜矢印も、スリンガ14の内輪部材6に対する嵌合方向を示している。

図6(a)は図2のC部の拡大図であり、(b)はその変形例であるが、これらは、本発明を芯金(環状部材)15と外輪(被嵌合部材)8との嵌合部に適用した例を示している。
シールリップ部材16を一体固着した状態の芯金15は、その円筒部15aをして、外輪8の内径部に白抜矢印方向に沿って嵌合される。(a)の例では、芯金15の円筒部15aの嵌合方向後方側外周縁部15cの断面形状が凸曲形状とされ、この部分が環状シール部15dの形成部位とされている。環状シール部15dは、前記と同様に、エラストマー剤を塗布して硬化させることによって、層厚dが前記設定値になるよう形成される。芯金15の白抜矢印方向に沿った嵌合により、環状シール部15dの一部(二点鎖線)が圧縮された状態で、外輪8と芯金15との嵌合部に介在される。従って、外輪8と芯金15との嵌合部が密封され、外部からこの嵌合部を通じた軸受空間1a(図1、図2参照)内への泥水等の浸入が阻止される。

図6(b)は、環状シール部15dの形成部位となる前記後端外周縁部15cの断面形状が段差状にカットされた形状とされ、この段差形状部に環状シール部15dが形成されている。この例の場合は、図5(a)の例と同様に、環状シール部15dの塗着安定性が増すと共に、嵌合時の環状シール部15dの逃げ代が確保され、環状シール部15dの破断等の発生を抑えることができる。
環状シール部15dの形成態様は、例示のものに限定されず、図4(a)(b)、或いは、図5(b)の例と同様に構成することも可能である。

図7は、本発明の他の実施形態に係る嵌合部の密封構造が採用された軸受装置の例を示している。この例の軸受装置1Aにおいては、スリンガ14が、エンコーダ12の保護カバー17を介して内輪部材6に嵌合されている。保護カバー17は、内輪部材6の外径面に嵌合される円筒部17aと、該円筒部17aの一端部(白抜矢印に沿った嵌合方向後方側端部)に連成された鍔部17bとよりなる。鍔部17bは前記エンコーダ12の表面を覆うよう位置付けられ、エンコーダ12に対する塵埃等のアタックを防止し、エンコーダ12を傷付けないよう保護する機能を奏する。保護カバー17の円筒部17aにはスリンガ14の円筒部14aが外嵌される。従って、保護カバー17は、内輪部材6との関係においては環状部材とされ、スリンガ14との関係においては被嵌合部材として位置付けられる。

スリンガ14の鍔部14bの連成基部となる出隅コーナー部14cには、前記と同様に環状シール部14dが所定の層厚dで形成され、スリンガ14と保護カバー17との嵌合状態では環状シール部14dの一部が圧縮状態で保護カバー17との嵌合部に介在される。また、保護カバー17における円筒部17aの一端部と、該一端部に連成された外向鍔部17bの連成基部との出隅コーナー部17cには、前記と同様のエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部17dが形成されている。この場合、出隅コーナー部17cが環状シール部17dの形成部位とされ、図例では、断面形状が凸曲形状とされており、この出隅コーナー部17cに、環状シール部17dが前記設定値の層厚dとなるよう形成されている。そして、被嵌合部材としての内輪部材6の外径面に、円筒部17aをして嵌合され、環状シール部17dの一部(二点鎖線部)が圧縮された状態で両者の嵌合部に介在される。これにより、内輪部材6と保護カバー17との嵌合部が密封され、この嵌合部を通じた泥水等の軸受空間1a内への浸入が阻止される。保護カバー17とスリンガ14との嵌合部は、環状シール部14dによって密封されるから、この嵌合部を通じた泥水等の軸受空間1a内への浸入も阻止される。

この例においても、環状シール部14d,17dの形成態様を、図4(a)(b)或いは、図5(a)(b)の例のように構成しても良い。また、芯金15と外輪8との嵌合部においても、図6(a)(b)に示すような密封構造を採用しても良い。その他の構成は、図2に示す例と同様であるから、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8は、前記軸受装置1,1Aとは異なるタイプの軸受装置20におけるベアリングシールとは別の部位に本発明の嵌合部の密封構造を適用した例を示している。即ち、前記軸受装置1,1Aは、自動車の駆動輪を支持する軸受装置であるが、本例の軸受装置20は自動車の従動輪を支持する軸受装置である。車体(不図示)に固定される外輪21の内径部に2列の転動体(玉)22…を介して、ハブ輪23及び内輪部材24が軸回転可能に支持される。ハブ輪23にはボルト23aによって不図示の従動用車輪(タイヤホイール)が取付けられる。ハブ輪23と内輪部材24とにより回転側となる内輪25が構成され、前記外輪21とこの内輪25との間に、前記転動体22…がリテーナ22aで保持された状態で介装されている。ハブ輪23の軸心方向に沿った外輪21及び内輪25の車輪側端部には、軸シールタイプのベアリングシール(オイルシール)26が、相互の摺接関係を維持した状態で嵌装されている。また、外輪21の車体側端部には後記するキャップ27が嵌着されており、これらによりアンギュラ型の軸受装置20が構成される。外輪21及び内輪25の間と、ベアリングシール26及びキャップ27とにより区画された空間が、転動体22…の軌道面を含む軸受空間20aとされ、ベアリングシール26と、該キャップ27とにより、該軸受空間20aに充填される潤滑用グリースの漏出や泥水・塵埃等の浸入が防止される。

前記内輪部材24は、ハブ輪23に対して車体側より嵌合され、ハブ輪23の車体側端部23bを拡開して加締めることによって、その抜け止め及び軸受としての予圧の付与がなされている。その為、外輪21の車体側端部は開口され、内輪部材24を嵌合装着した後は、この外輪21の開口部(内径面)21aにキャップ部材27が嵌合装着され、外輪21と内輪25との嵌装部分に塵埃や泥水の浸入を阻止するよう構成される。キャップ部材27は、外輪21の内径面21aに嵌合される円筒部27aと、該円筒部27aの一端部(白抜矢印方向に沿った嵌合方向後方側端部)に連成され該円筒部27aの開口部を塞ぐ蓋板部27bとよりなる。キャップ部材27と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

前記内輪部材24の外径面には、エンコーダ支持用の断面L字形のリング28が嵌着され、該リング28の車体側面には前記と同様の磁気エンコーダ12が貼着一体とされている。前記キャップ27は、この磁気エンコーダ12を覆う状態で外輪21に嵌合されている。そして、キャップ27の外側には、該磁気エンコーダ12に近接する位置に不図示の磁気センサーが設置され、前記と同様に車輪の回転検出装置が構成される。キャップ27は磁気エンコーダ12を保護するカバー機能も備え、磁気エンコーダ12の塵埃等による傷付を防止する。

前記キャップ部材27における円筒部27aの一端部と蓋板部27bとの連成基部の出隅コーナー部27cには、前記と同様のエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部27dが所定の層厚dとなるよう形成されている。この場合、出隅コーナー部27cが環状シール部27dの形成部位とされ、図例では、断面形状が平坦な面取形状とされている。キャップ部材27が外輪21の前記開口部21aに嵌合装着された状態においては、環状シール部27dの一部(二点鎖線部)が両者の嵌合部に圧縮状態で介在されることになり、これによって、嵌合部分が密封され、キャップ部材27による前記塵埃や泥水の浸入阻止機能がより確実なものとなる。

図9(a)(b)(c)は、図8に示す実施形態の種々の変形例を示している。これらの例は、キャップ部材27における円筒部27aと蓋板部27bとの連成部分が折畳屈曲部27eとされ、折畳屈曲部27eが環状シール部27dの形成部位とされている。この折畳屈曲部27eが外向きの鍔状に形成され、キャップ部材27を白抜矢印方向に沿って外輪21の開口部21aに嵌合した際には、外輪21の車体側端面21bに鍔状の折畳屈曲部27eが当止するよう構成される。そして、この当止部間に環状シール部27dが圧縮状態で介在され、当該当止部は、外輪21とキャップ部材27との嵌合部の一部を構成する。(a)の例では、折畳屈曲部27eの平坦部分に環状シール部27dが形成されているから、外輪21とキャップ部材27との嵌合の際に環状シール部27dの全体が圧縮され、この部分の密封が確実になされるが、圧縮反力が大きくなる。(b)(c)の例では、折畳屈曲部27eの曲面部分に環状シール部27dが形成されているから、圧縮による逃げ代が確保され圧縮反力が小さくなる。特に(c)の例の場合は、外輪21の車体側端面21bに段部21cが形成され、環状シール部27dがこの段部21cに弾接するよう構成されているから、一層圧縮反力が小さくなる。

図10〜図13は、いずれも被嵌合部材に環状シール部が形成された例を示している。図10及び図11は、例えば、図8に示すベアリングシール(オイルシール)26の一実施形態に適用されるものである。図10に示すベアリングシール26は、外輪21の外径面21iに嵌合される芯金29と、ハブ輪23に弾接する複数のシールリップ30a,30b,30cを備えて該芯金29に一体に固着された弾性シールリップ部材30とよりなる所謂軸シールタイプのベアリングシールである。芯金29は、外輪21の外径面21iに白抜矢印方向に沿って嵌合される円筒部29aと、該円筒部29aの嵌合方向後方側端部より求心方向に連成された内向鍔部29bとよりなる。該内向鍔部29bは、外輪21に対する芯金29の嵌合状態では、外輪21の車輪側端面21dに当接するよう形成される。ここに、芯金29と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

前記外輪21における車輪側端面21dの内周側及び外周側角部21e,21fは、平坦な面取り形状とされ、該角部21e,21fには、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21g,21hが所定の層厚dとなるよう形成されている。従って、外輪21に対して、本ベアリングシール26を、芯金29をして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、芯金29と外輪21との間に、環状シール部21g,21hが圧縮状態で介在される。これにより、芯金29と外輪21との嵌合部が密封され、外輪21の外径面21iに至った泥水等の、嵌合部を通じた軸受空間20a内への浸入が阻止される。

図11に示すベアリングシール26は、前記と同様に軸シールタイプのベアリングシールであり、外輪21の内径面21aに嵌合される芯金31と、ハブ輪23に弾接する複数のシールリップ32a,32b,32cを備えて該芯金31に一体に固着された弾性シールリップ部材32とよりなる。芯金31は、外輪21の内径面21aに白抜矢印方向に沿って嵌合される円筒部31aと、該円筒部31aの嵌合方向後方側端部より遠心方向に連成された外向鍔部31bと、該円筒部31aの嵌合方向前方側端部より求心方向に連成された内向鍔部31cとよりなる。該外向鍔部31bは、外輪21に対する芯金31の嵌合状態では、外輪21の車輪側端面21dに当接するよう形成される。ここに、芯金31と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

前記外輪21における車輪側端面21dの内周側及び外周側角部21e,21fは、前記と同様に平坦な面取り形状とされ、該角部21e,21fには、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21g,21hが所定の層厚dとなるよう形成されている。従って、外輪2に対して、本ベアリングシール26を、芯金31をして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、芯金31と外輪21との間に、環状シール部21g,21hが圧縮状態で介在される。これにより、芯金31と外輪21との嵌合部が密封され、外輪21の外径面21iに至った泥水等の、嵌合部を通じた軸受空間20a内への浸入が阻止される。

図12は、図8に示すベアリングシール26がパックシールタイプのベアリングシールであって、これに別部材としての外装シール33が組み合わさって構成されるオイルシールの場合における、該外装シール33の外輪21に対する嵌合部に適用した例を示す。このパックシールタイプのベアリングシール26は、図2に示すベアリングシール11と略同様に構成され、ハブ輪23の外径面に嵌合されるスリンガ26aと、外輪21の内径面21aに嵌合される芯金26bと、スリンガ26aに弾接する複数のシールリップを備えて芯金26bの固着一体とされた弾性シールリップ部材26cとより構成される。このパックシールタイプのベアリングシール26は、従来公知のものと同様であるので、これ以上の説明は省略するが、スリンガ26aや芯金26bに、前記と同様にこれらの嵌合部に圧縮状態で介在される環状シール部を設けることはもとより可能である。

前記外装シール33は、外輪21の外径面21iに白抜矢印方向に沿って嵌合される芯金34と、ハブ輪23のハブフランジに弾接若しくは近接するシールリップ35aを備えて芯金34に固着一体とされたシールリップ部材35とよりなる。芯金34は、外輪21の外径面21iに嵌合される円筒部34aと、該円筒部34aの前記嵌合方向後方側端部に連成された内向鍔部34bとよりなる。該内向鍔部34bは、外輪21に対する芯金34の嵌合状態では、外輪21の車輪側端面21bに当接乃至近接するよう形成される。ここに、芯金34と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

前記外輪21における車輪側端面21dの内周側及び外周側角部21e,21fは、前記と同様に平坦な面取り形状とされ、該角部21e,21fには、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21g,21hが所定の層厚dとなるよう形成されている。従って、外輪21に対して、本外装シール33を、芯金34をして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、芯金34と外輪21との間に、環状シール部21g,21hが圧縮状態で介在される。これにより、芯金34と外輪21との嵌合部が密封され、外輪21の外径面21iに至った泥水等の、嵌合部を通じた軸受空間20a内への浸入が阻止される。

図13(a)(b)は、図8に示す軸受装置におけるキャップ装着部での本発明に係る嵌合部の密封構造の他の適用例とその変形例を示す図8の拡大部に相当する図である。図13(a)に示す例では、前記同様の機能を奏するキャップ部材27が、外輪21の内径面21aに嵌合される円筒部27aと、該円筒部27aの一端部(白抜矢印方向に沿った嵌合方向前方側端部)に折り返すように屈曲連成されて該円筒部27aの開口部を塞ぐ蓋板部27bと、前記円筒部27aの他端部(白抜矢印方向に沿った嵌合方向後方側端部)に連成された外向鍔部27fと、該外向鍔部27fの外周端より前記円筒部27aと平行及び同心に連成された第2の円筒部27gとよりなる。第2の円筒部27gは、外輪21の外径面21iに嵌合される。また、この嵌合状態では、外向鍔部27fが外輪21における車体側端面21bに当接乃至近接する。ここでも、キャップ部材27と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

外輪21における車体側端面21bの内周側及び外周側角部21j,21kは、前記と同様に平坦な面取り形状とされ、該角部21j,21kには、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21m,21nが所定の層厚dとなるよう形成されている。従って、外輪2に対して、本キャップ部材27を、円筒部27a,27gをして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、キャップ部材27と外輪21との間に、環状シール部21m,21nが圧縮状態で介在される。これにより、キャップ部材27と外輪21との嵌合部が密封され、キャップ部材27による前記塵埃や泥水の浸入阻止機能がより確実なものとなる。特に、この例の場合、本キャップ部材27が、外輪21に対して2重の円筒部27a,27gをして、内外より挟むように嵌合されることになるから、この嵌合状態と環状シール部21m,21nのシール機能とが相乗して、密封性が極めて優れた密封構造が得られる。

図13(b)の例では、キャップ部材27が外輪21の外径面21iに嵌合される円筒部27gと、該円筒部27gの一端部(白抜矢印方向に沿った嵌合方向後方側端部)に連成され該円筒部27gの開口部を塞ぐ蓋板部27bとよりなる。該蓋板部27bは、当該キャップ部材27を外輪21に嵌合させた際、その一部が外輪21における車体側端面21bに当接乃至近接する。ここでも、キャップ部材27と外輪21との嵌合関係において、前者が本発明に係る環状部材、後者が本発明に係る被嵌合部材に、それぞれ相当することになる。

外輪21における車体側端面21bの内周側及び外周側角部21j,21kは、前記と同様に平坦な面取り形状とされ、該角部21j,21kには、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21m,21nが所定の層厚dとなるよう形成されている。従って、外輪2に対して、本キャップ部材27を、円筒部27gをして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、キャップ部材27と外輪21との間に、環状シール部21m,21nが圧縮状態で介在される。これにより、キャップ部材27と外輪21との嵌合部が密封され、キャップ部材27による前記塵埃や泥水の浸入阻止機能がより確実なものとなる。

図14は、図10に示す例の更に別の変形例を示す。この例では、ベアリングシール26の構造及び外輪21に対する嵌合構造は図10に示す例と同様であるが、外輪21の車輪側端面21dに、前記と同様にエラストマー剤を塗布して硬化させることによる環状シール部21pが所定の層厚dとなるよう形成されている点で異なっている。従って、外輪2に対して、本ベアリングシール26を、芯金29をして、白抜矢印方向に沿って嵌合させた際には、芯金29と外輪21との間に、環状シール部21pが圧縮状態で介在される。これにより、芯金29と外輪21との嵌合部が密封され、外輪21の外径面21iに至った泥水等の、嵌合部を通じた軸受空間20a内への浸入が、前記と同様に阻止される。
図14に示すような環状シール部21pの形成態様は、図11〜図13の例においても適用可能である。

尚、本発明の嵌合部の密封構造は、実施形態で例示したものに限定されず、環状部材と被嵌合部材との嵌合部に密封性が求められる嵌合関係の部材であれば、本発明の密封構造が望ましく適用される。例えば、被嵌合部材をシャフトとし、該シャフトに環状部材としてのスリンガが直接嵌合されるような嵌合構造等でも本発明の適用対象とされる。また、図2に示す例では、スリンガ14に磁気エンコーダ12が添装された例を示しているが、磁気エンコーダ12を有さないものであっても良い。更に、図2及び図7に示す例において、スリンガ14がシールリップを一体に有し、このシールリップが芯金15に弾接するよう構成されたものであっても良い。加えて、図10〜図13に示す環状シール部は、いずれも外輪の端部の両角部に形成されているが、いずれか一方の角部であっても良い。そして、図10〜図14に示す例では、被嵌合部材側に環状シール部を形成した例を示したが、これらの例で示した嵌合構造において、被嵌合部材に代え、当該環状シール部の形成部位に対応する環状部材側の所定部位に環状シール部を形成することはもとより可能である。また、図10〜図13に示す例における各環状シール部の形成部位の形状も、図示のような平坦な面取形状に限らず他の形状も採用可能である。

6 内輪部材(被嵌合部材)
8 外輪(被嵌合部材)
11 ベアリングシール(オイルシール)
14 スリンガ(環状部材)
14a 円筒部
14b 鍔部
14c 環状シール部の形成部位
14d 環状シール部
15 芯金(環状部材)
15a 円筒部
15c 環状シール部の形成部位
15d 環状シール部
16a,16b,16c シールリップ
17 保護カバー(環状部材、被嵌合部材)
17a 円筒部
17c 環状シール部の形成部位
17d 環状シール部
21 外輪(被嵌合部材)
21e,21f 環状シール部の形成部位
21j,21k 環状シール部の形成部位
21g,21h 環状シール部
21m,21n 環状シール部
21p 環状シール部
27a,27g キャップ部材の円筒部(環状部材)
27c、27e 環状シール部の形成部位
27d 環状シール部
d 層厚

Claims (8)

  1. 円筒形の被嵌合部材に対して、円筒部を含む環状部材を、該円筒部をして同心的に嵌合させた際の当該嵌合部の密封構造であって、
    前記環状部材又は前記被嵌合部材の、前記嵌合時における嵌合方向後方側端部の角部に位置する部位には、エラストマー剤を塗布して硬化させた弾性環状シール部が一体に形成され、
    前記環状シール部は、層厚が5μm〜1mmとされ、前記嵌合の際に、前記嵌合方向後方側端部における前記環状部材と被嵌合部材との嵌合部の一部を含む両者の間に圧縮状態で介在されていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  2. 請求項1に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記弾性環状シール部を形成させる為の前記エラストマー剤として、前記塗布時における粘度が、20Pa・S以上のものが用いられていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  3. 請求項1または2に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状シール部の形成部位の断面形状が凸曲形状とされていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  4. 請求項1または2に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状シール部の形成部位の断面形状が平坦な面取形状とされていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  5. 請求項1または2に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状シール部の形成部位の断面形状が凹曲形状とされていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  6. 請求項1または2に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状シール部の形成部位の断面形状が段差状にカットした形状とされていることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状部材が、シール部材を構成するスリンガであって、前記円筒部とその一端部に連成された鍔部とよりなり、該環状部材における前記嵌合部とは反対側の面とこれに連続する前記鍔部の片面は、前記シール部材を構成するシールリップの弾接面とされることを特徴とする嵌合部の密封構造。
  8. 請求項7に記載の嵌合部の密封構造において、
    前記環状部材の前記嵌合方向後方側の部位に前記環状シール部が形成され、該環状シール部が形成される部位の反対側の面は、前記シールリップが弾接しない面域となるよう構成されることを特徴とする嵌合部の密封構造。
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