JP5778238B2

JP5778238B2 - 密封装置の製造方法

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Publication number: JP5778238B2
Application number: JP2013237915A
Authority: JP
Inventors: 加藤　拓也; 拓也加藤; 神前　剛; 剛神前; 佐々木　慶; 慶佐々木; 小林　直人; 直人小林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: KR20160087802A; EP3073158A1; WO2015072170A1; JP2015098881A; CN105745477A; EP3073158A4; KR102260977B1; US10293531B2; EP3073158B1; CN105745477B; US20160250788A1

Description

本発明は、機器の運動部分を、補強環に一体成形したシールリップにより密封する密封装置を製造する方法に関するものである。

自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部の密封手段として、従来、例えば下記の特許文献１に記載されたような密封装置が知られている。

図７は、特許文献１に記載されたものと同種の密封装置を使用状態で示すもので、参照符号１１０は自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部の外輪、参照符号１２０は中心軸部１２２が外輪１１０に挿通され取付フランジ１２１に不図示の車輪が取り付けられるハブである。図における左下側の軸受内部空間Ｓには、円周方向所定間隔で配置された不図示の複数の球体が、前記中心軸部１２２の外周面及び前記外輪１１０の内周面に形成された不図示の軌道に転動自在に保持されており、これらハブ１２０の中心軸部１２２、外輪１１０及び球体によって軸受ユニットが構成されている。

外輪１１０の外端部の内周面と、ハブ１２０の中心軸部１２２の外周面との間には、密封装置１００が介在されている。この密封装置１００は、外部Ａからの軸受内部空間Ｓへの雨水、泥水あるいは塵埃等の異物が浸入するのを防止すると共に、軸受内部空間Ｓに充填されたグリースが外部Ａへ漏洩するのを防止するものである。

詳しくは、この密封装置１００は、図８にも示すように金属製の補強環１０１と、ラビリンスリップ１０２、対ダスト用リップ１０３〜１０４及び対グリース用リップ１０５からなる。ラビリンスリップ１０２、対ダスト用リップ１０３〜１０４及び対グリース用リップ１０５は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、同じゴム状弾性材料からなる被覆層１０６を介して補強環１０１に一体的に加硫接着されている。

そして補強環１０１は、外輪１１０の内周面に圧入嵌着される嵌合筒部１０１ａの端部から外輪１１０の外周側へ円盤状に展開した外径フランジ部１０１ｂの背面側に位置する最も外径側のラビリンスリップ１０２が、ハブ１２０の取付フランジ１２１の端面に非接触で近接対向されることによってラビリンスシールとして機能する。

特開２００８−２８１０１３号公報

この種の密封装置１００は、図９に示すように、金型２００内に、プレス成形により製作された補強環１０１をセットし、この補強環１０１と金型２００の内面との間に型締めによって画成された環状のキャビティ２１０に、内周側から成形材料を充填して加熱・加圧することによって、ゴム状弾性材料からなるラビリンスリップ１０２、対ダスト用リップ１０３〜１０４、対グリース用リップ１０５及び被覆層１０６を、加硫成形と同時に前記補強環１０１に一体に加硫接着することで製造される。

ところが、このようにして製造された密封装置１００は、補強環１０１の外径フランジ部１０１ｂを覆う被覆層１０６に、金型キャビティ２１０内で前記外径フランジ部１０１ｂを厚さ方向両側から押さえるための押さえ突起２１１，２１２による複数の穴状の溝部１０６ａ，１０６ｂが、円周方向等配状に形成され、この溝部１０６ａ，１０６ｂは、図７に示す装着状態において、対ダスト用リップ１０３〜１０４によるシール部より外側（外部Ａ）に位置しており、外径フランジ部１０１ｂの金属表面が被覆層１０６から露出する可能性があるため、ここから錆が発生して、錆の進行により被覆層１０６の剥がれを生じるおそれがあった。

そこで、このような錆の原因となる溝部１０６ａ，１０６ｂが形成されないようにするには、金型２００に、補強環１０１の外径フランジ部１０１ｂを押さえるための押さえ突起２１１，２１２を設けなければ良いが、この場合は、図１０に示すように、キャビティ２１０内へ充填される成形材料が、補強環１０１の外径フランジ部１０１ｂと金型内面との間の空間２１０ｂに達する際の充填圧力Ｐによって、前記外径フランジ部１０１ｂが曲げ変形を受け、平坦な円盤状の正常な形状にならなくなってしまう問題があった。

しかも、充填圧力Ｐによって曲げ変形された補強環１０１の外径フランジ部１０１ｂの外径端が金型２００の内面に接した場合は、空間２１０ｂに達した成形材料が、前記外径フランジ部１０１ｂの外周側の隙間２１０ｃから空間２１０ｂと反対側へ廻り込みにくくなるので、外径フランジ部１０１ｂの片面にしか被覆層１０６が形成されず、成形不良になるおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、金属製の補強環に、この補強環のフランジ部の両面を覆う部分を有するゴム状弾性材料からなるシール本体を、金型によって一体成形する密封装置の製造において、金型に、補強環のフランジ部を押さえるための突起を設けずに、錆の発生を有効に防止可能とし、かつ成形材料の充填圧力による前記フランジ部の大きな変形を防止することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置の製造方法は、金属製の補強環に、この補強環のフランジ部の両面を覆う部分を有するゴム状弾性材料からなるシール本体を、金型内で一体成形する密封装置の製造において、前記フランジ部を、その本来の形状から成形材料の充填圧力による変形方向と反対側へ偏在した形状にあらかじめ形成することを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る密封装置の製造方法は、請求項１に記載の方法において、補強環のフランジ部の本来の形状からの偏在量を、前記充填圧力による変形量にほぼ相当する大きさとするものである。

本発明の製造方法によれば、ゴム状弾性材料からなるシール本体を金型内で補強環と一体成形する際に、補強環のフランジ部が、成形材料が先行充填された空間の充填圧力によって曲げ変形を受けても、このフランジ部はあらかじめ本来の形状から変形方向と反対側へ偏在するように形成されているため、前記充填圧力によって未充填側の金型内面へ押し付けられにくくなり、このため成形材料が前記未充填側へ廻り込んで良好に賦形される。したがって成形不良が防止されると共に、前記フランジ部が、変形方向と反対側へ偏在した形状から前記充填圧力によって本来の形状又は本来の形状と近似した形状に矯正され、しかも前記フランジ部における錆の発生を有効に防止した密封装置を提供することができる。

本発明に係る密封装置の製造方法の第一の実施の形態を示す説明図である。本発明に係る密封装置の製造方法の第一の実施の形態により製造された密封装置を示す半断面図である。本発明に係る密封装置の製造方法の第二の実施の形態を示す説明図である。本発明に係る密封装置の製造方法の第三の実施の形態を示す説明図である。本発明に係る密封装置の製造方法の第四の実施の形態を示す説明図である。本発明に係る密封装置の製造方法の第五の実施の形態を示す説明図である。従来技術により製造された密封装置の使用状態を示す半断面図である。従来技術により製造された密封装置を単体で示す半断面図である。従来技術に係る密封装置の製造方法を示す説明図である。従来技術に係る密封装置の製造方法の他の例を示す説明図である。

以下、本発明に係る密封装置の製造方法の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず図１は第一の実施の形態を示すもので、参照符号２は金型１の内面と、この金型１内にセットされる密封装置用補強環４との間に金型１の型締めによって画成されるキャビティである。

補強環４は、鋼板など金属板の打ち抜きプレス成形等によって製作されたものであって、嵌合筒部４１と、その軸方向一端から内周側へ折り返すように形成された環状の折り返し部４２と、この折り返し部４２からふたたび折り返されて内径側へ傾斜しながら延びる円錐筒部４３と、さらにこの円錐筒部４３の小径端部から内径側へ延びる内径フランジ部４４と、前記嵌合筒部４１の軸方向他端から外径側へ展開した外径フランジ部４５とからなる。

金型１は互いに衝合・分離可能な複数の分割型からなるものであって、この金型１にセットされる補強環４との間に型締めによって画成されるキャビティ２は、ラビリンスリップ成形空間２１と、その内径側の対ダスト用リップ成形空間２２，２３と、対グリース用リップ成形空間２４と、外径フランジ部被覆層成形空間２５と、その内径側の内径被覆層成形空間２６からなる。そして外径フランジ部被覆層成形空間２５は補強環４の外径フランジ部４５の外径端部の外周側を通じて厚さ方向（軸方向）両側に跨って形成され、ラビリンスリップ成形空間２１は、補強環４の外径フランジ部４５の背面側に位置して前記外径フランジ部被覆層成形空間２５から延びており、対ダスト用リップ成形空間２２，２３及び対グリース用リップ成形空間２４は、前記内径被覆層成形空間２６から延びている。

補強環４における外径フランジ部４５は、後述する図２に示す密封装置３の完成品の内部に埋設された本来の形状は円盤状をなすものであるが、金型１へセットする以前は、キャビティ２への成形材料の充填圧力Ｐによる変形方向と反対側へ、ほぼ前記充填圧力Ｐによる曲げ変形量に相当する分だけ、あらかじめ本来の形状から偏在した緩やかな傾斜形状に形成されている。詳しくは、軸心Ｏと直交する平面に対する外径フランジ部４５の傾斜角度θは、前記充填圧力Ｐによる変形後のスプリングバックによる最終的な変形角度にほぼ相当するものとする。

また、金型１の内面には、補強環４における嵌合筒部４１の外周面との嵌合面１１、折り返し部４２の内周面との嵌合面１２、及び円錐筒部４３の外周面との嵌合面１３などが形成されている。

そして金型１による成形においては、まず金型１に補強環４をセットして型締めする。このとき、補強環４における外径フランジ部４５はキャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５内にあり、この外径フランジ部被覆層成形空間２５のうちラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａ側へ角度θをなして傾斜した状態にある。

次に、型締めによって金型１の内面と補強環４との間に画成されたキャビティ２へ、その内周側から成形材料（成形用ゴム材料）を充填する。この成形材料は、図１に矢印Ｆで示すように、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５へ流入する過程で、ラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａに先行充填されるので、その充填圧力Ｐ、詳しくは補強環４の外径フランジ部４５を挟んで反対側の未充填の空間２５ｂとの圧力差によって、前記外径フランジ部４５は、未充填の空間２５ｂ側へ向けて曲げ変形を受ける。

ここで、補強環４の外径フランジ部４５は、成形材料の充填前は、軸心Ｏと直交する平面から、充填圧力Ｐによる曲げ変形方向と反対側へ、その変形量にほぼ相当する角度θだけあらかじめ傾斜した形状となっているため、充填圧力Ｐによる空間２５ｂ側への曲げ変形によって、外径フランジ部４５は本来の円盤状もしくはそれに近似する形状に矯正される。しかもこのため、外径フランジ部４５の外径端部は空間２５ｂ側の金型内面１ａには押し付けられず、したがって、ラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａに先行充填された成形材料は、外径フランジ部４５の外周側の隙間２５ｃを迂回して空間２５ｂへ円滑に充填される。

上述の成形工程の後、型開きによって取り出される密封装置は、図２に示すように、補強環４と、これに一体的に加硫接着されたゴム状弾性材料からなるシール本体３を備え、シール本体３は、補強環４の外径フランジ部４５の背面側に位置するラビリンスリップ３１と、補強環４の円錐筒部４３の背面側に位置する対ダスト用リップ３２と、補強環４の内径フランジ部４４の内径部に位置する対ダスト用リップ３３及び対グリース用リップ３４と、補強環４の外径フランジ部４５を被覆するように形成された外径フランジ部被覆層３５と、この外径フランジ部被覆層３５と連続し、補強環４の嵌合筒部４１の内周面から折り返し部４２の外周面及び円錐筒部４３の内周面を経て内径フランジ部４４の内周縁に到る面を被覆するように形成された内径被覆層３６からなる。ラビリンスリップ３１は外径フランジ部被覆層３５から延びており、対ダスト用リップ３２、３３及び対グリース用リップ３４は内径被覆層３６から延びている。

この密封装置は、自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受ユニットの密封手段として用いられるものであって、補強環４の嵌合筒部４１の外周面が前記軸受ユニットの外輪１１０の内周面に圧入嵌着されると共に、対ダスト用リップ３２，３３及び対グリース用リップ３４が前記軸受ユニットにおけるハブ１２０に摺動可能に密接され、前記外輪１１０の外周側へ延びる補強環４の外径フランジ部４５の背面側に位置するラビリンスリップ３１が前記ハブ１２０側に非接触で近接対向されることによって、外部Ａからの軸受内部空間Ｓへの雨水、泥水あるいは塵埃等の異物が浸入するのを防止すると共に、軸受内部空間Ｓに充填されたグリースが外部Ａへ漏洩するのを防止するものである。

そして上述の製造方法によれば、補強環４の外径フランジ部４５は、図２に二点鎖線で示す予備成形による傾斜形状から、シール本体３の成形に際して実線で示す略円盤状に矯正されることに加え、先に説明した図９に示す金型２００の押さえ突起２１１，２１２による成形痕が存在せず、補強環４の外径フランジ部４５は対ダスト用リップ３２，３３によるシール部及び外輪１１０との密接部よりも外側が外径フランジ部被覆層３５で完全に被覆されているため、外部の泥水等に曝されることによる錆の発生が有効に防止される。

次に図３〜図６は、本発明に係る密封装置の製造方法の他の実施の形態を示すものである。このうち、図３に示す第二の実施の形態は、上述した第一の実施の形態による構成に加え、補強環４の内径フランジ部４４を、軸心Ｏと直交する平面よりも、図示の金型１へのセット状態における対ダスト用リップ成形空間２３と反対側へ傾斜した形状としたものである。

このようにすれば、ゲートからキャビティ２における内径被覆層成形空間２６への成形材料の流動経路が広くなって流動抵抗を小さくすることができる。

また、図４に示す第三の実施の形態は、補強環４の外径フランジ部４５を、その径方向中間部４５ｃにおいて、軸心Ｏと直交する平面から、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５のラビリンスリップ成形空間２１側の空間２５ａへ成形材料が流入する際の充填圧力による曲げ変形方向と反対側へあらかじめ傾斜した形状に形成し、内径部４５ａ及び外径部４５ｂにおいて軸心Ｏと直交する平面と平行（円盤状）に形成したものである。その他の構成は、第一の実施の形態と同様である。

この形態によれば、第一の実施の形態と同様、金型１に補強環４をセットして型締めし、これによって金型１の内面と補強環４との間に画成されたキャビティ２へ、内周側から成形材料を充填すると、この成形材料は、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５へ流入する過程で、ラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａに先行充填されるので、その充填圧力によって、前記外径フランジ部４５は未充填の空間２５ｂ側へ向けて曲げ変形を受ける。

しかしながら、補強環４の外径フランジ部４５は、あらかじめ曲げ変形の方向と反対側へ傾斜した径方向中間部４５ｃを有するため、成形材料の充填圧力によって外径フランジ部４５が曲げ変形を受けても、その外径端部は空間２５ｂ側の金型内面１ａには押し付けられない。したがってこの場合も第一の実施の形態と同様、補強環４の外径フランジ部４５が対ダスト用リップ３２，３３によるシール部及び外輪との密接部よりも外側が外径フランジ部被覆層３５で完全に被覆された構造の密封装置が得られる。

また、図５に示す第四の実施の形態は、補強環４の外径フランジ部４５が、その内径部４５ａから径方向中間部４５ｃにかけての部分と外径部４５ｂが、それぞれ軸心Ｏと直交する平面と平行（円盤状）に形成され、前記径方向中間部４５ｃと外径部４５ｂの間に、この外径部４５ｂを、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５のラビリンスリップ成形空間２１側の空間２５ａへ成形材料が流入する際の充填圧力による曲げ変形方向と反対側へ偏在させる段差部４５ｄが、円周方向へ連続してあらかじめ形成されたものである。その他の構成は、第一の実施の形態と同様である。

この形態も、第一の実施の形態と同様、金型１に補強環４をセットして型締めし、これによって金型１の内面と補強環４との間に画成されたキャビティ２へ、内周側から成形材料を充填すると、この成形材料は、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５へ流入する過程で、ラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａに先行充填されるので、その充填圧力によって、前記外径フランジ部４５は未充填の空間２５ｂ側へ向けて曲げ変形を受ける。

しかしながら、補強環４の外径フランジ部４５の外径部４５ｂは、あらかじめ段差部４５ｄによって曲げ変形の方向と反対側へ偏在しているため、成形材料の充填圧力によって外径フランジ部４５が曲げ変形を受けても、その外径端部は空間２５ｂ側の金型内面１ａに押し付けられない。したがってこの場合も第一の実施の形態と同様、補強環４の外径フランジ部４５が対ダスト用リップ３２，３３によるシール部及び外輪との密接部よりも外側が外径フランジ部被覆層３５で完全に被覆された構造の密封装置が得られる。

また、図６に示す第五の実施の形態は、補強環４の外径フランジ部４５における径方向中間部４５ｃに、あらかじめ複数の穴４５ｅを円周方向所定間隔で開設したものである。なお、図６に示す例では外径フランジ部４５が円盤状に形成されているが、先に説明した第一〜第四の実施の形態と同様の傾斜又は段差形状としても良い。

この形態も、第一の実施の形態と同様、金型１に補強環４をセットして型締めし、これによって金型１の内面と補強環４との間に画成されたキャビティ２へ、内周側から成形材料を充填すると、この成形材料は、キャビティ２における外径フランジ部被覆層成形空間２５へ流入する過程で、ラビリンスリップ成形空間２１が存在する側の空間２５ａへ充填されるのとほぼ同時に、複数の穴４５ｅを介して反対側の空間２５ｂにも充填される。

すなわち、成形材料の充填圧力は、補強環４の外径フランジ部４５の両側の空間２５ａ，２５ｂで均圧するため、外径フランジ部４５の外径端部は空間２５ｂ側の金型内面１ａに押し付けられない。したがってこの場合も第一の実施の形態と同様、補強環４の外径フランジ部４５が対ダスト用リップ３２，３３によるシール部及び外輪との密接部よりも外側が外径フランジ部被覆層３５で完全に被覆された構造の密封装置が得られる。

１金型
２キャビティ
２５外径フランジ部被覆層成形空間
３シール本体
４補強環
４５外径フランジ部（フランジ部）

Claims

金属製の補強環に、この補強環のフランジ部の両面を覆う部分を有するゴム状弾性材料からなるシール本体を、金型内で一体成形する密封装置の製造において、前記フランジ部を、その本来の形状から成形材料の充填圧力による変形方向と反対側へ偏在した形状にあらかじめ形成することを特徴とする密封装置の製造方法。
補強環のフランジ部の本来の形状からの偏在量を、前記充填圧力による変形量にほぼ相当する大きさとすることを特徴とする請求項１に記載の密封装置の製造方法。