JP7164401B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置に関する。

自動車等の車両に搭載され車輪を回転可能に支持する車輪用転がり軸受装置は、同心状に配置された径方向内側の内軸と径方向外側の外輪とを備えており、これら内軸と外輪との間に介在する転動体（玉やテーパローラ）によって、例えば、外輪に対して内軸が回転可能となる。内軸の軸方向端部には、径方向外方へ延びたフランジが設けられており、このフランジに車輪及びブレーキディスクが取り付けられる。

このような車輪用転がり軸受装置では、内軸と外輪との間に形成され転動体が配設されている環状空間に泥水等の異物が浸入するのを抑制するために、当該環状空間の軸方向両端部に密封装置が装着されている。

環状空間の軸方向両端部のうち、軸方向車両外側（車両アウタ側）の端部に装着されている密封装置１００として、図３に示されるように、内軸１０１の端部に嵌合固定され、フランジ１０２の側面１０２ａに沿って径方向外方に延びるスリンガ１０３と、外輪１０４の端部内周面１０４ａに嵌合される芯金１０５と、この芯金１０５に固定されるシール部材１０６とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の密封装置１００におけるシール部材１０６は、弾性材料からなり、複数のリップ１０７，１０８，１０９を有している。これらのリップ１０７，１０８，１０９のうち径方向内方に位置するリップ１０８及びリップ１０９は、それぞれスリンガ１０３及び内軸１０１と摺接するシールリップである。また、図３に示される密封装置１００におけるシール部材１０６は、前記芯金１０５の外径部において外輪１０４の外周面１０４ｂに締め代を有して接触するリップ１１０を有している。

密封装置１００において、リップ１０８はスリンガ１０３との間から泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを抑制する機能を有しており、リップ１０７は、リップ１０８とスリンガ１０３との滑り接触部分に泥水等の異物が到達するのを抑制する機能を有している。また、リップ１０９は、主として軸受内部のグリースが外部に流出するのを抑制する機能を有している。また、リップ１１０は、外輪１０４と芯金１０５との間を通って泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを抑制する機能を有している。

特開２０１７－２０７１２４号公報

しかし、車両が水たまりの多い道路を走行するなどしてシール部材１０６とスリンガ１０３との間に浸入する泥水の量が多くなると、前述したリップ１０７、１０８、１０９、１１０では軸受内部への泥水の浸入を十分に抑制できない場合も考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軸受内部への泥水浸入抑制効果を向上させることができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、
（１）同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面に隙間を有して対向する側面を有したフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられ、前記内軸と前記外輪との間の環状空間の車両アウタ側に設けられ、当該環状空間に泥水が浸入するのを抑制する密封装置であって、
前記外輪の端部に嵌合固定される芯金と、
前記芯金に固定され、当該芯金の外径部に設けられるデフレクタを有するシール部材と、を備え、
前記デフレクタの外周面に環状の溝部が形成されており、
前記溝部の壁面のうち車両インナ側の壁面が、径方向外方に向かうに従い前記フランジから離間するよう傾斜する傾斜面であることを特徴とする。

本発明の密封装置では、デフレクタの外周面に形成された環状の溝部の壁面のうち車両インナ側の壁面が、径方向外方に向かうに従い前記フランジから離間するよう傾斜する傾斜面である。これにより、デフレクタを乗り越えて軸受内部側に浸入してきた泥水を前記溝部で受けて、当該溝部に沿って軸受装置の下方に排出することができる。その際、車両インナ側の壁面が傾斜面であり、泥水はこの傾斜面に沿って外部に排出されるので、泥水の排出性を向上させることができる。その結果、軸受内部への泥水浸入抑制効果を向上させることができる。

（２）上記（１）の密封装置において、前記デフレクタの、前記溝部よりも前記フランジ側に位置する外デフレクタの外周面に周溝が形成されていることが望ましい。この場合、外デフレクタの外周面に周溝を形成することで、溝部を乗り越えて軸受内部側に浸入しようとする泥水を当該周溝で受けて周溝に沿って軸受装置の下方に排出することができる。その結果、軸受内部への泥水浸入抑制効果をさらに向上させることができる。

（３）上記（１）又は（２）の密封装置において、前記内軸の端部外周面に嵌合固定されるとともに、前記フランジの側面に沿って径方向外方に延びるスリンガを備えており、
前記スリンガは、最外径部を車両インナ側に折り曲げた外筒部を有しており、
前記外筒部の車両インナ側の端部は、前記デフレクタの車両インナ側の端部と同程度に又は当該端部よりも車両インナ側に延設されていることが望ましい。この場合、スリンガの外筒部を、デフレクタの車両インナ側の端部と同程度に又は当該端部よりも車両インナ側に延設することで、当該デフレクタを覆うように外筒部をデフレクタの径方向外方に設けることができ、これにより、デフレクタとスリンガとの間から泥水が軸受内部に浸入するのを抑制することができる。その結果、軸受内部への泥水浸入抑制効果をさらに向上させることができる。

（４）上記（１）又は（２）の密封装置において、前記内軸の端部外周面に嵌合固定されるとともに、前記フランジの側面に沿って径方向外方に延びるスリンガを備えており、
前記スリンガは、最外径部を車両インナ側に折り曲げた外筒部を有しており、
前記デフレクタと、当該デフレクタと径方向及び軸方向に対向する前記スリンガとの間にラビリンスが形成されていることが望ましい。この場合、デフレクタと、当該デフレクタと径方向及び軸方向に対向する前記スリンガとの間にラビリンスが形成されているので、前記溝部を超えた泥水がシール部材とスリンガとの間から軸受内部側に浸入するのを抑制することができる。その結果、軸受内部への泥水浸入抑制効果をさらに向上させることができる。

本発明の密封装置によれば、軸受内部への泥水浸入抑制効果を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置が装着されている車輪用転がり軸受装置の断面説明図である。 本発明の一実施形態に係る密封装置の断面説明図である。 従来の密封装置の一例の断面説明図である。

以下、本発明の密封装置の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置１０が用いられている車輪用転がり軸受装置１の断面説明図であり、図２は、図１における密封装置１０の断面説明図である。なお、図２では、分かり易くするために、外輪２、内軸３（フランジ８及び軸本体部６）及びスリンガ２０を二点鎖線で示している。

〔車輪用転がり軸受装置１〕
図１に示されるように、車輪用転がり軸受装置１（以下、単に「軸受装置」ともいう）は、自動車の車体に設けられている懸架装置５０に対して車輪を回転可能に支持するものであり、径方向外側の外輪２と径方向内側の内軸３とを備えている。

外輪２は円筒形状の部材であり、車体側の懸架装置５０にボルト５１で固定される。
内軸３は、軸本体部６と、この軸本体部６の車両インナ側ないし車両内側（図１において右側）Ａ１の端部に外嵌して固定されている環状の内輪部材７とを有している。外輪２と内軸３との間には２列でかつ各列に複数の玉（転動体）４が介在している。外輪２と内軸３とは同心状に配置され、本実施形態では、外輪２に対して内軸３が回転自在となる。また、この軸受装置１は、複数の玉４を保持する保持器５を備えている。

外輪２の軸方向両端部と内軸３との間には、密封装置１０，６０が取り付けられている。これら密封装置１０，６０によって、外輪２の径方向外側から、外輪２と内軸３との間に形成される環状空間９に、すなわち軸受内部に泥水等の異物が浸入するのを抑制している。そして、これら密封装置１０，６０のうち、車両アウタ側ないし車両外側（図１において左側）Ａ２の密封装置１０に、以下の実施形態に係る密封装置が用いられている。

〔密封装置１０〕
密封装置１０は、図２に詳細に示されるように、内軸３の端部に嵌合固定されるスリンガ２０と、外輪２の端部に嵌合固定される芯金３０と、当該芯金３０に固定されるシール部材４０とを備えている。なお、図２に示される密封装置１０は、軸受装置１に装着される前の変形前の自然状態を示している。また、本明細書では、車両アウタ側に向く方向（図２において左方向）を軸方向外方、車両インナ側ないし車両内側Ａ１に向く方向（図２において右方向）を軸方向内方ともいう。

［スリンガ２０］
スリンガ２０は、ステンレス等の金属をプレス加工することによって環状に形成された部材である。スリンガ２０は、内軸３の軸方向外方側の端部であってフランジ８よりも軸方向内方側の部分の外周面３ａに嵌合固定される内円筒部２１と、この内円筒部２１の軸方向外方側の端部からフランジ８の軸方向内方側の側面８ａに沿って径方向外方に延びる円環部２２と、この円環部２２の最外径部である外周端から軸方向内方に延びる外円筒部２３とを有している。外円筒部２３は、円環部２２の最外径部を軸方向内方に折り曲げることで形成されている。

［芯金３０］
芯金３０は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成された部材である。芯金３０は、外輪２の軸方向外方側の端部の内周面２ａに嵌合固定される円筒部３１と、この円筒部３１の軸方向外方側の端部から径方向外方に延びており、外輪２の軸方向外方側の端面２ｂに密接する第１円環部３２と、前記円筒部３１の径方向内方の端部から曲げ部３３を経て軸方向外方且つ径方向内方に延びる傾斜部３４と、この傾斜部３４の径方向内方側の端部から径方向内方に延びる第２円環部３５とを有している。第１円環部３２の径方向外方の端部の内周面には、軸方向外方に窪んだ環状の窪み部３６が形成されている。

［シール部材４０］
シール部材４０は、ニトリルゴム等の弾性材を円環状に形成したものであり、芯金３０に加硫接着している。シール部材４０は、芯金３０に固定されたシール本体４１、このシール本体４１と一体に形成されたデフレクタ４２、シールリップ４３、及び補助リップ４４を有している。

シール本体４１は、全体が環状の部材であり、第１シール円環部４１ａ、シール円筒部４１ｂ、シール傾斜部４１ｃ、及び第２シール円環部４１ｄを有している。第１シール円環部４１ａは、芯金３０の第１円環部３２の軸方向外方側の面３２ａに沿って固定されている。第１シール円環部４１ａの径方向外方側の端部は、芯金３０の第１円環部３２の径方向外方側の端部から窪み部３６側に折り返すように形成され、外輪２の端面２ｂと密接している。シール円筒部４１ｂは、第１シール円環部４１ａの径方向内方側の端部から軸方向内方に延びて形成されており、芯金３０の円筒部３１の径方向内方側の面３１ａに沿って固定されている。

シール傾斜部４１ｃは、シール円筒部４１ｂの軸方向内方側の端部から軸方向外方且つ径方向内方に延びて形成されており、芯金３０の傾斜部３４の径方向外方側の面３４ａに沿って固定されている。第２シール円環部４１ｄは、シール傾斜部４１ｃの径方向内方側の端部から径方向内方に延びて形成されており、芯金３０の第２円環部３５の軸方向外方側の面３５ａに沿って固定されている。第２シール円環部４１ｄの径方向内方側の端部は、芯金３０の第２円環部３５の径方向内方側の端部から当該第２円環部３５の軸方向内方側の面３５ｂ側に折り返すように形成されている。

デフレクタ４２は、シール本体４１の第１シール円環部４１ａの径方向外側に形成された部材であり、例えば１～数ミリ程度の厚さを有する円筒状に形成されている。デフレクタ４２の外周面には環状の溝部４５が形成されており、この溝部４５によってデフレクタ４２は、軸方向内方側の内デフレクタ４６と、軸方向外方側の外デフレクタ４７とに分けられている。外輪２の外周面２ｃ上をフランジ８の側面８ａに向かって流れてくる泥水は、デフレクタ４２の内デフレクタ４６の軸方向端面４６ａで堰き止められて外輪２の外周面２ｃに沿って下方へ流されることで、泥水が外輪２とフランジ８との間の隙間に侵入するのを抑制できるようになっている。

シールリップ４３は、シール本体４１の第２シール円環部４１ｄの径方向内方側の端部において当該第２シール円環部４１ｄと一体に形成されている。シールリップ４３は、第２シール円環部４１ｄの径方向内方側の端部から軸方向外方且つ径方向外方に延びるように形成されている。シールリップ４３の先端部は、軸受装置１に装着された状態においてスリンガ２０の円環部２２に摺接しており、これにより軸受装置１の内部に泥水等の異物が侵入するのを抑制する機能を有している。

補助リップ４４は、シールリップ４３の径方向内方且つ軸方向内方に設けられている。補助リップ４４は、シール本体４１の第２シール円環部４１ｄと一体に形成されており、当該第２シール円環部４１ｄから軸方向内方且つ径方向内方に延びるように形成されている。補助リップ４４は、軸受内部のグリースを外部に漏らさない機能を有している。

本実施形態に係る密封装置１０では、前述したように、デフレクタ４２の外周面に溝部４５が形成されており、この溝部４５は、一対の壁面４５ａ，４５ｂと底面４５ｃとを有している。一対の壁面４５ａ，４５ｂのうち、車両インナ側の壁面４５ａは傾斜面とされている。この傾斜面は、径方向外方に向かうに従いフランジ８から離間するように傾斜する傾斜面である。換言すれば、壁面４５ａは、溝部４５の底面４５ｃから当該溝部４５の開口側に向かうに従い車両インナ側に傾斜する傾斜面である。

外輪２の外周面２ｃ上をフランジ８の側面８ａに向かって流れてくる泥水は、前述したように、デフレクタ４２の内デフレクタ４６の軸方向端面４６ａで堰き止められて外輪２の外周面２ｃに沿って下方へ流されるが、当該内デフレクタ４６を乗り越えて軸受内部側に浸入してきた泥水は溝部４５で受け止められる。そして、溝部４５に沿って軸受装置１の下方に排出される。その際、本実施形態では、溝部４５の車両インナ側の壁面４５ａが傾斜面にされており、泥水はこの傾斜面に沿って外部に排出されるので、泥水の排出性を向上させることができる。その結果、軸受内部へ泥水が浸入するのを抑制する効果を向上させることができる。

溝部４５における溝の深さは、本発明において特に限定されるものではなく、デフレクタ４２の厚さ等に応じて適宜選定することができるが、デフレクタ４２の厚さをｔとすると、例えば０．３～０．５ｔとすることができる。具体的には、例えば０．５～０．７５ｍｍ程度の深さとすることができる。また、傾斜面の傾斜角α（図２参照）は、特に限定されないが、例えば３０～６０°とすることができる。

本実施形態では、デフレクタ４２の外デフレクタ４７の外周面に２本の周溝４８が形成されている。周溝４８の断面形状は半円状である。前述したように、内デフレクタ４６を乗り越えて軸受内部側に浸入する泥水は溝部４５に受け止められ当該溝部４５に沿って下方に流されるが、泥水の量が多く、前記溝部４５を乗り越えて軸受内部側に浸入しようとする泥水を周溝４８で受けることができる。周溝４８に受け止められた泥水は当該周溝４８に沿って軸受装置の下方に排出することができる。これにより、軸受内部への泥水浸入抑制効果をさらに向上させることができる。

周溝４８の深さは、特に限定されないが、例えば０．０５～０．２ｍｍとすることができる。また、周溝４８の断面形状は、半円状以外の、例えば矩形状とすることもできる。また、周溝４８の数は１本でもよいし、３本以上とすることもできる。

本実施形態では、外デフレクタ４７と、当該外デフレクタ４７と径方向及び軸方向に対向するスリンガ２０との間の距離が短くなるようにデフレクタ４２のサイズや形状等が設定されている。これにより、外デフレクタ４７とスリンガ２０との間にラビリンスが形成されている。具体的に、外デフレクタ４７の外周面４７ａとスリンガ２０の外円筒部２３の内周面２３ａとの間の距離Ｃ１は、例えば０．３～０．６ｍｍ程度に設定されている。また、外デフレクタ４７の軸方向外方側の端面４７ｂとスリンガ２０の円環部２２の軸方向内方側の面２２ａとの間の距離Ｃ２は、例えば０．５～１．０ｍｍ程度に設定されている。なお、図２では、分かり易くするために、ラビリンスの大きさを誇張して描いている。

前記のようなラビリンスを外デフレクタ４７とスリンガ２０との間に形成することで、軸受内部に浸入しようとする泥水の量が多く、そのため前記溝部４５を超えてしまった泥水がシール部材４０とスリンガ２０との間から軸受内部側に浸入するのを抑制することができる。その結果、軸受内部への泥水浸入抑制効果をさらに向上させることができる。

〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、スリンガに摺接するシールリップの数は１であるが、その数は本発明において特に限定されるものではなく、２以上とすることもできる。

また、前述した実施形態では、内軸の端部外周面に嵌合固定されたスリンガを設けているが、このスリンガは省略することもできる。この場合、シールリップ４３はフランジ８の側面８ａに摺接することになる。
また、前述した実施形態では、外輪の内周面に芯金を嵌合固定しているが、芯金の形状や固定位置等は適宜変更することができる。

また、前述した溝部の深さ、周溝の深さ、距離Ｃ１、距離Ｃ２等の値は、例示であり、密封装置のサイズや形状等に応じて適宜選定することができる。
また、前述した実施形態では、軸受装置の転動体として玉を用いているが、テーパローラ等の転動体を用いることもできる。

１ ： 軸受装置
２ ： 外輪
２ａ： 内周面
２ｂ： 端面
２ｃ： 外周面
３ ： 内軸
３ａ： 外周面
４ ： 玉（転動体）
５ ： 保持器
６ ： 軸本体部
６ａ： 外周面
８ ： フランジ
８ａ： 側面
９ ： 環状空間
１０ ： 密封装置
２０ ： スリンガ
２１ ： 内円筒部
２２ ： 円環部
２２ａ： 面
２３ ： 外円筒部
２３ａ： 内周面
３０ ： 芯金
３１ ： 円筒部
３１ａ： 面
３２ ： 第１円環部
３２ａ： 面
３３ ： 曲げ部
３４ ： 傾斜面
３４ａ： 面
３５ ： 第２円環部
３５ａ： 面
３５ｂ： 面
３６ ： 窪み部
４０ ： シール部材
４１ ： シール本体
４１ａ： 第１シール円環部
４１ｂ： シール円筒部
４１ｃ： シール傾斜部
４１ｄ： 第２シール円環部
４２ ： デフレクタ
４３ ： シールリップ
４４ ： 補助リップ
４５ ： 溝部
４５ａ： 壁面（傾斜面）
４５ｂ： 壁面
４５ｃ： 底面
４６ ： 内デフレクタ
４６ａ： 端面
４７ ： 外デフレクタ
４７ａ： 外周面
４７ｂ： 端面
４８ ： 周溝

Claims (4)

1. 同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面に隙間を有して対向する側面を有したフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられ、前記内軸と前記外輪との間の環状空間の車両アウタ側に設けられ、当該環状空間に泥水が浸入するのを抑制する密封装置であって、
   前記外輪の端部に嵌合固定される芯金と、
   前記芯金に固定され、当該芯金の外径部に設けられるデフレクタを有するシール部材と、を備え、
   前記デフレクタの外周面に環状の溝部が形成されており、
   前記溝部の壁面のうち車両インナ側の壁面が、径方向外方に向かうに従い前記フランジから離間するよう傾斜する傾斜面であり、
   前記芯金は、前記外輪の軸方向端面に密接するともに外周面が前記外径部を構成する円環部を有し、
   前記溝部の底面の軸方向範囲が、前記円環部の外周面の軸方向範囲を含んでいる
   密封装置。
2. 前記デフレクタの、前記溝部よりも前記フランジ側に位置する外デフレクタの外周面に周溝が形成されている、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記内軸の端部外周面に嵌合固定されるとともに、前記フランジの側面に沿って径方向外方に延びるスリンガを備えており、
   前記スリンガは、最外径部を車両インナ側に折り曲げた外筒部を有しており、
   前記外筒部の車両インナ側の端部は、前記デフレクタの車両インナ側の端部と同程度に又は当該端部よりも車両インナ側に延設されている、請求項１又は請求項２に記載の密封装置。
4. 前記内軸の端部外周面に嵌合固定されるとともに、前記フランジの側面に沿って径方向外方に延びるスリンガを備えており、
   前記スリンガは、最外径部を車両インナ側に折り曲げた外筒部を有しており、
   前記デフレクタと、当該デフレクタと径方向及び軸方向に対向する前記スリンガとの間にラビリンスが形成されている、請求項１又は請求項２に記載の密封装置。

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