JP7353089B2

JP7353089B2 - 密封装置

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Publication number: JP7353089B2
Application number: JP2019131628A
Authority: JP
Inventors: 祐也坂野
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: JP2021017893A

Description

本発明は、回転軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

回転軸とハウジングとを備える各種装置において、これら回転軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置が設けられる技術が広く知られている。例えば、自動車用のハブベアリングにおいては、回転する内輪（軸に相当）と外輪（ハウジングに相当）との間の環状隙間を封止するハブシール（密封装置）が設けられている。このハブシールにおいては、回転軸に固定されるスリンガーと、ハウジングの軸孔に固定される密封装置本体とを備える技術が知られている。このような技術の場合、密封装置本体には、スリンガーに摺動自在に設けられるシールリップが複数設けられるのが一般的である。そして、泥水等の異物の侵入を抑制する効果を高める場合には、シールリップの数を増やしたり、スリンガーに対するシールリップの面圧を高めたりする手法が採用されている。しかしながら、これらの手法では、トルクが高まってしまうといった課題が生じてしまう。

特開２００８－１６４１７５号公報

本発明の目的は、異物の侵入の抑制を図りつつ、低トルク化を図ることのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸に固定されるスリンガーと、
ハウジングに設けられた軸孔に固定される密封装置本体と、
を備え、
前記回転軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記密封装置本体は、
補強環と、
前記スリンガーに摺動自在に設けられる少なくとも一つのシールリップと、密封対象領域側とは反対側に突出する環状凸部と、を有し、前記補強環に一体的に設けられる弾性体製シール部と、を備え、
前記スリンガーは、
前記回転軸に固定される円筒部と、該円筒部における前記反対側の端部に設けられる外向きフランジ部とを有する金属製のスリンガー本体と、
前記スリンガー本体に一体的に設けられ、かつ、前記回転軸が非回転の状態では前記環状凸部に接し、前記回転軸の回転に伴う遠心力によって前記環状凸部から離れるように変形可能な弾性体製補助シール部と、
を備えると共に、
前記スリンガーは、前記外向きフランジ部の前記反対側の端面と外周面に一体的に固定される弾性体部を有しており、該弾性体部における径方向外側の端部から前記密封対象領域側に向かって突き出る部分により前記弾性体製補助シール部が構成され、
かつ、前記弾性体製補助シール部は、前記密封対象領域側に向かって突き出ると共に、前記外向きフランジ部よりも前記密封対象領域側で径方向内側に向かって突き出るように構成されており、かつ前記外向きフランジ部における前記密封対象領域側の端面には接着されていないことを特徴とする。

本発明によれば、回転軸が非回転の状態では、弾性体製補助シール部が環状凸部に接することによってシール性を得ることができる。そして、回転軸が回転することによって、
弾性体製補助シール部が変形して環状凸部から離れることで、これらによる摺動抵抗をなくすことができる。また、回転軸の回転によってスリンガーが回転している間は、異物を遠心方向に飛ばすというスリンガー本来の機能によって、異物の侵入は抑制される。

前記弾性体製補助シール部と前記環状凸部との間に形成され得る隙間と、前記弾性体部の外周面側に形成される隙間とによってラビリンスシール部が形成されるとよい。

これにより、異物の侵入をより一層抑制することができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、異物の侵入の抑制を図りつつ、低トルク化を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係るスリンガーの模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係る密封装置本体の模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係る密封装置の要部を拡大した断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１～図４を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係るスリンガーの模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係る密封装置本体の模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は回転対称形状であり、図１～図３においては、密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を構成する各部材を切断した断面図を示している。図４は本発明の実施例に係る密封装置の要部を拡大した断面図である。

＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、回転軸５００と、この回転軸５００が挿通される軸孔を有するハウジング６００と、回転軸５００とハウジング６００の軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。図３中、左側が密封対象領域側（Ｏ）であり、
右側が密封対象領域側とは反対側（Ａ）である。

本実施例に係る密封装置は、例えば、ハブベアリングに好適に適用することができる。この場合、回転軸５００は内輪に相当し、ハウジング６００は外輪に相当する。そして、密封装置１０は、密封対象領域側（Ｏ）からのグリスの漏れを抑制し、大気側となる反対側（Ａ）から泥水等の異物の侵入を抑制する役割を担う。

＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０について説明する。密封装置１０は、回転軸５００に固定されるスリンガー１００と、ハウジング６００に設けられた軸孔に固定される密封装置本体２００とを備えている。

＜＜スリンガー＞＞
スリンガー１００は、金属製のスリンガー本体１１０と、スリンガー本体１１０に一体的に設けられる弾性体部１２０とを備えている。例えば、スリンガー本体１１０をインサート部品として、インサート成形によって弾性体部１２０を成形することにより、スリンガー１００を得ることができる。なお、弾性体部１２０はゴムなどのエラストマーにより構成される。スリンガー本体１１０は、回転軸５００に嵌合により固定される円筒部１１１と、円筒部１１１における反対側（Ａ）の端部に設けられる外向きフランジ部１１２とを有している。

そして、弾性体部１２０は、外向きフランジ部１１２の反対側（Ａ）の端面と外周面に一体的に固定されている。弾性体部１２０の内周面側には回転軸５００に密着する内周シール部１２１が設けられている。また、この弾性体部１２０は、その径方向外側の端部に、弾性体製補助シール部１２２が設けられている。この弾性体製補助シール部１２２は、弾性体部１２０の径方向外側の端部から密封対象領域側（Ｏ）に向かって付き出ると共に、外向きフランジ部１１２よりも密封対象領域側（Ｏ）で径方向内側に向かって付き出るように構成されている。この弾性体製補助シール部１２２における外向きフランジ部１１２との対向面部１２２ａは、外向きフランジ部１１２における密封対象領域側（Ｏ）の端面には接着されていない。また、この弾性体製補助シール部１２２における内周面１２２ｂは、反対側（Ａ）から密封対象領域側（Ｏ）に向かって拡径する傾斜面により構成されている。本実施例においては、この傾斜面はテーパ面により構成されているが、断面で見たときに湾曲線となるような傾斜面により構成することもできる。

なお、弾性体部１２０については、磁気エンコーダの機能を持たせることもできる。すなわち、弾性体部１２０のうち、外向きフランジ部１１２の反対側（Ａ）の端面側に設けられている部分について、ゴム磁石などにより、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に設けられた構成を採用することによって、磁器エンコーダとしての機能を発揮させることができる。

＜＜密封装置本体＞＞
密封装置本体２００は、補強環２１０と、補強環２１０に一体的に設けられる弾性体製シール部２２０とを備えている。例えば、補強環２１０をインサート部品として、インサート成形によって弾性体製シール部２２０を成形することにより、密封装置本体２００を得ることができる。なお、弾性体製シール部２２０はゴムなどのエラストマーにより構成される。補強環２１０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される略円筒部２１１と、略円筒部２１１における密封対象領域側（Ｏ）の端部に設けられる内向きフランジ部２１２とを有している。

そして、弾性体製シール部２２０は、スリンガー１００に摺動自在に設けられる少なくとも一つのシールリップ（本実施例においては、３つのシールリップ）を備えている。す
なわち、弾性体製シール部２２０は、メインリップ２２１と、補助リップ２２２と、サイドリップ２２３とを備えている。

メインリップ２２１と補助リップ２２２は、スリンガー本体１１０の円筒部１１１の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。より具体的には、メインリップ２２１は、内向きフランジ部２１２の先端付近から径方向内側かつ反対側（Ａ）に向かって伸び、円筒部１１１の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。また、補助リップ２２２は、内向きフランジ部２１２の先端付近から径方向内側かつ密封対象領域側（Ｏ）に向かって伸び、円筒部１１１の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。

サイドリップ２２３は、内向きフランジ部２１２の先端付近から径方向外側かつ反対側（Ａ）に向かって傾斜するように伸び、スリンガー本体１１０の外向きフランジ部１１２の端面に摺動自在に密着するように構成されている。

また、本実施例に係る弾性体製シール部２２０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に密着する外周シール部２２４も備えている。

更に、本実施例に係る弾性体製シール部２２０は、反対側（Ａ）に突出する環状凸部２２５を備えている。この環状凸部２２５の外周面２２５ａは、反対側（Ａ）から密封対象領域側（Ｏ）に向かって拡径する傾斜面により構成されている。本実施例においては、この傾斜面はテーパ面により構成されている。また、このテーパ面のテーパ角度は、弾性体製補助シール部１２２の内周面１２２ｂのテーパ角度と等しくなるように設計されてる。なお、環状凸部２２５の外周面２２５ａについては、断面で見たときに湾曲線となるような傾斜面により構成することもできる。

＜密封装置の動作メカニズム＞
特に、図３及び図４を参照して、本実施例に係る密封装置１０の動作メカニズムについて説明する。本実施例に係る密封装置１０においては、回転軸５００の回転によって、回転軸５００とハウジング６００が相対的に回転している場合であっても、メインリップ２２１と補助リップ２２２とサイドリップ２２３が、いずれもスリンガー本体１１０に摺動しながら接触した状態を維持する。そのため、密封対象領域側（Ｏ）からのグリスの漏れを抑制し、かつ反対側（Ａ）から泥水等の異物の侵入を抑制することができる。勿論、回転軸５００が非回転の状態であっても、メインリップ２２１と補助リップ２２２とサイドリップ２２３は、いずれもスリンガー本体１１０に接しているため、密封機能が発揮されることは言うまでもない。

そして、本実施例に係る密封装置１０においては、回転軸５００が非回転の状態では、スリンガー１００に設けられた弾性体製補助シール部１２２は、密封装置本体２００における弾性体製シール部２２０の環状凸部２２５に接している（図３参照）。従って、これら弾性体製補助シール部１２２と環状凸部２２５によっても密封機能が発揮され、反対側（Ａ）から泥水等の異物の侵入を抑制することができる。

ここで、弾性体製補助シール部１２２は、回転軸５００の回転に伴う遠心力によって環状凸部２２５から離れるように変形可能に構成されている。すなわち、回転軸５００の回転によって、弾性体製補助シール部１２２に作用する遠心力が大きくなるにつれて、弾性体製補助シール部１２２は、その根元付近を中心にして、先端が径方向外側に移動するように変形する（図４参照）。これにより、弾性体製補助シール部１２２は環状凸部２２５から離れて、これらの間には隙間Ｓが形成される。従って、隙間Ｓが形成された状態においては、弾性体製補助シール部１２２と環状凸部２２５との間で摺動抵抗が発生することはない。なお、隙間Ｓが形成されても、回転軸５００の回転によってスリンガー１００が
回転している間は、異物を遠心方向に飛ばすというスリンガー本来の機能によって、異物の侵入は抑制される。

また、本実施例に係る密封装置１０においては、弾性体製補助シール部１２２と環状凸部２２５との間に形成され得る隙間Ｓと、弾性体部１２０の外周面側に形成される隙間とによってラビリンスシール部Ｌが形成される。すなわち、密封装置本体２００において弾性体製シール部２２０のうち補強環２１０の略円筒部２１１の内周面側を覆う部分の内周面と、スリンガー１００における弾性体部１２０の外周面との間には環状隙間が形成される。この環状隙間から上記の隙間Ｓに至る経路は入り組んだ経路となっており、ラビリンスシールとして機能させることができる。なお、回転軸５００の回転により、弾性体製補助シール部１２２が変形することによって、弾性体部１２０の外周面側に形成される隙間は、より一層狭くなるため、ラビリンスシールとしての機能をより確実に発揮させることができる。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、回転軸５００が非回転の状態では、弾性体製補助シール部１２２が環状凸部２２５に接することによってシール性を得ることができる。そして、回転軸５００が回転することによって、弾性体製補助シール部１２２が変形して環状凸部２２５から離れることで、これらによる摺動抵抗をなくすことができる。従って、異物の侵入の抑制を図りつつ、低トルク化を図ることができる。また、弾性体製補助シール部１２２と環状凸部２２５によっても密封機能が発揮されるため、シールリップの数を増やさなくても十分なシール性を得ることができる。また、シールリップの面圧を低減させて、より一層トルクを減らすことも可能となる。

また、本実施例に係る密封装置においては、ラビリンスシール部Ｌが形成されるため、異物の侵入をより一層抑制することができる。

（その他）
上記実施例においては、密封装置本体２００における弾性体製シール部２２０は、メインリップ２２１と、補助リップ２２２と、サイドリップ２２３の３つのシールリップを備える構成を示した。しかしながら、本発明において、弾性体製シール部に備えられるシールリップは、上記実施例に示した構成に限定されることはない。シールリップの個数についても適宜採用可能である。ただし、上記の通り、弾性体製補助シール部と環状凸部によっても密封機能が発揮されるため、シールリップの数は多くする必要がなく、仮に多数のシールリップを設けたとしてもシールリップの面圧を低く設定することによって、低トルク化を可能にすることができる。

また、環状凸部２２５の外周面（弾性体製補助シール部１２２と接する部位）に、シボ加工や梨地加工などにより多数の微小な凹凸を設けることによって、低速回転時において、環状凸部２２５と弾性体製補助シール部１２２とが摺動し得る際のトルクを低減させることもできる。なお、微小な凹凸については、弾性体製補助シール部１２２の内周面側に設けることもできる。

１０密封装置
１００スリンガー
１１０スリンガー本体
１１１円筒部
１１２外向きフランジ部
１２０弾性体部
１２１内周シール部
１２２弾性体製補助シール部
１２２ａ対向面部
１２２ｂ内周面
２００密封装置本体
２１０補強環
２１１円筒部
２１２内向きフランジ部
２２０弾性体製シール部
２２１メインリップ
２２２補助リップ
２２３サイドリップ
２２４外周シール部
２２５環状凸部
２２５ａ外周面
５００回転軸
６００ハウジング
Ｌラビリンスシール部
Ｓ隙間

Claims

回転軸に固定されるスリンガーと、
ハウジングに設けられた軸孔に固定される密封装置本体と、
を備え、
前記回転軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記密封装置本体は、
補強環と、
前記スリンガーに摺動自在に設けられる少なくとも一つのシールリップと、密封対象領域側とは反対側に突出する環状凸部と、を有し、前記補強環に一体的に設けられる弾性体製シール部と、を備え、
前記スリンガーは、
前記回転軸に固定される円筒部と、該円筒部における前記反対側の端部に設けられる外向きフランジ部とを有する金属製のスリンガー本体と、
前記スリンガー本体に一体的に設けられ、かつ、前記回転軸が非回転の状態では前記環状凸部に接し、前記回転軸の回転に伴う遠心力によって前記環状凸部から離れるように変形可能な弾性体製補助シール部と、
を備えると共に、
前記スリンガーは、前記外向きフランジ部の前記反対側の端面と外周面に一体的に固定される弾性体部を有しており、該弾性体部における径方向外側の端部から前記密封対象領域側に向かって突き出る部分により前記弾性体製補助シール部が構成され、
かつ、前記弾性体製補助シール部は、前記密封対象領域側に向かって突き出ると共に、前記外向きフランジ部よりも前記密封対象領域側で径方向内側に向かって突き出るように構成されており、かつ前記外向きフランジ部における前記密封対象領域側の端面には接着されていないことを特徴とする密封装置。
前記弾性体製補助シール部と前記環状凸部との間に形成され得る隙間と、前記弾性体部の外周面側に形成される隙間とによってラビリンスシール部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。