JPWO2017183566A1 - 密封構造 - Google Patents

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Abstract

本発明は、第１シール部材（４００）と第２シール部材（６００）とによって密閉空間（Ｓ）が形成される密封構造であって、第１シール部材（４００）には、密閉空間（Ｓ）側に向かって伸び、かつハブ（１００）に対して摺動自在に接触する第１シールリップ（４２１）が設けられ、第２シール部材（６００）には、密閉空間（Ｓ）とは反対側に向かって伸び、かつ内輪（２００）に対して摺動自在に接触する第２シールリップ（６２２）が設けられている密封構造に関する。本発明は、それにより、密閉空間（Ｓ）内の気圧が高くなってしまうことが抑制可能となる。

Description

本発明は、２部材間の環状隙間に密閉空間が形成される密封構造に関する。
自動車のハブベアリングにおいては、ボールなどの複数の転動体が設けられた領域を介して両側（車両の外側（アウター側）と車両の内側（インナー側））に設けられる２つのシール部材によって、密閉空間が形成される。一般的には、２つのシール部材として、内輪などに摺動自在なシールリップを有する回転シールが採用される。しかしながら、近年、摺動トルクの低減を図るために、インナー側のシール部材として、ボアプラグの採用が検討されている。このように、ボアプラグを採用した従来例に係る密封構造について、図５を参照して説明する。図５は従来例に係る密封構造を備えるハブベアリングの模式的断面図である。
ハブベアリング１０は、ハブ１００と、ハブ１００に固定される内輪２００と、内輪２００と同心的に設けられる外輪３００と、ハブ１００と外輪３００との間、及び内輪２００と外輪３００との間にそれぞれ設けられる複数のボールＢ１，Ｂ２とを備えている。外輪３００は車体側に取付けられ、ハブ１００に車輪が取り付けられる。そして、複数のボールＢ１，Ｂ２が設けられた領域を介してアウター側に第１シール部材４００が設けられ、当該領域を介してインナー側に第２シール部材７００が設けられる。これら第１シール部材４００と第２シール部材７００とによって、密閉空間（Ｓ）が形成される。
そして、この従来例においては、第２シール部材７００として、ボアプラグが採用されている。この第２シール部材７００は、金属製の蓋本体７１０と、蓋本体７１０の外周面に設けられるゴム状弾性体製の環状の外周シール部７２０とから構成される。この第２シール部材７００によれば、ハブ１００及び内輪２００に対して摺動する部分がないため、第２シール部材７００による摺動トルクを発生させなくすることができる。また、この第２シール部材７００を用いることによって、外周シール部７２０により密封性能を高めることができる。
しかしながら、この従来例においては、第２シール部材７００としてボアプラグを採用することによって、第１シール部材４００に悪影響が及ぼされることが懸念される。この点について、詳しく説明する。第２シール部材７００は、複数のボールＢ１，Ｂ２や第１シール部材４００などが組み込まれた後に、外輪３００に対して嵌合により固定される。上記の通り、第２シール部材７００は密封性が高いため、第２シール部材７００を外輪３００に嵌合させる過程で、密閉空間（Ｓ）内の空気が外部に漏れず、密閉空間（Ｓ）内の気圧が高くなる。ここで、図５には示していないが、第１シール部材４００には、密閉空間（Ｓ）側に向かって伸び、ハブ１００の外周表面に摺動自在に密着するシールリップが設けられている。上記のように密閉空間（Ｓ）内の気圧が高くなることで、このシールリップがハブ１００の外周表面に対して強い力で押しつけられてしまう。これにより、第１シール部材４００により摺動トルクが増加して、第１シール部材４００におけるシールリップの摺動摩耗が促進されてしまうことが懸念される。
特開２０１４−２１９１００号公報 特開２００５−２６５８２６号公報
本発明の目的は、密閉空間内の気圧が高くなってしまうことを抑制可能な密封構造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、本発明の密封構造は、
アウター部材と、
前記アウター部材に対して回転するインナー部材と、
前記アウター部材とインナー部材との間に、これらアウター部材とインナー部材との間で転動するように設けられる複数の転動体と、
前記複数の転動体が設けられた領域を介して一方側に設けられ、前記アウター部材とインナー部材との間の環状隙間を封止する第１シール部材と、
前記複数の転動体が設けられた領域を介して他方側に設けられ、前記アウター部材とインナー部材との間の環状隙間を封止する第２シール部材と、
を備え、第１シール部材と第２シール部材とによって密閉空間が形成される密封構造であって、
第１シール部材には、前記密閉空間側に向かって伸び、かつ前記インナー部材に対して摺動自在に接触する第１シールリップが設けられ、
第２シール部材には、前記密閉空間とは反対側に向かって伸び、かつ前記インナー部材に対して摺動自在に接触する第２シールリップが設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、第２シール部材に設けられる第２シールリップは、密閉空間とは反対側に向かって伸び、インナー部材に対して摺動自在に接触する構成である。従って、密閉空間内の気圧が高くなると、第２シールリップはインナー部材から離れるように変形することによって、空気を逃がし、密閉空間内の気圧を低減させることができる。
第２シール部材は、
前記アウター部材の内周面に嵌められる円筒部と、該円筒部における前記他方側の端部に設けられる内向きフランジ部と、を有する金属環と、
前記金属環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体部と、
を備え、
前記シール本体部は、前記アウター部材の内周面に密着する外周シール部と、前記第２シールリップとを有するとよい。
このように、第２シール部材にはゴム状弾性体で構成された外周シール部が設けられているため、第２シール部材とアウター部材との間の密封性を高めることができる。
前記内向きフランジ部に対向するように設けられる外向きフランジ部を有する環状部材を備え、
前記環状部材と第２シール部材との間でラビリンスシール部が形成されるとよい。
これにより、第２シール部材側から密閉空間側への異物の侵入をより一層抑制することができる。
前記アウター部材は外輪であり、
前記インナー部材は、ハブと、該ハブに固定される内輪とを備え、
第２シールリップは、前記内輪の先端面に対して摺動自在に接触するとよい。
または、前記アウター部材は外輪であり、
前記インナー部材は、ハブと、該ハブに固定される内輪と、該内輪の先端に固定され、かつ該内輪の外径よりも小径の回転体とを備え、
第２シールリップは、前記回転体の外周表面に対して摺動自在に接触することも好適である。
これらの構成を採用することで、第２シールリップによる摺動部の径を小さくすることができるため、第２シール部材による摺動トルクを低減させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、密閉空間内の気圧が高くなってしまうことを抑制することができる。
図１は本発明の実施例１に係る密封構造を備えるハブベアリングの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例１に係る密封構造の一部拡大断面図である。 図３は本発明の実施例１に係る密封構造の一部拡大断面図である。 図４は本発明の実施例２に係る密封構造の一部拡大断面図である。 図５は従来例に係る密封構造を備えるハブベアリングの模式的断面図である。
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１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封構造を備えるハブベアリングの模式的断面図である。なお、図１においては、各部の構成を簡略的に示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造の一部拡大断面図であり、図１中の円Ｃ１部分の拡大断面図に相当する。図３は本発明の実施例１に係る密封構造の一部拡大断面図であり、図１中の円Ｃ２部分の拡大断面図に相当する。
＜ハブベアリング＞
図１を参照して、本実施例に係る密封構造を備えるハブベアリングの全体構成について説明する。
ハブベアリング１０は、ハブ１００と、ハブ１００に固定される内輪２００と、内輪２００と同心的に設けられる外輪３００とを備えている。また、ハブベアリング１０は、ハブ１００と外輪３００との間に、これらハブ１００と外輪３００との間で転動するように設けられる転動体としてのボールＢ１を複数備えている。更に、ハブベアリング１０は、内輪２００と外輪３００との間に、これら内輪２００と外輪３００との間で転動するように設けられる転動体としてのボールＢ２を複数備えている。なお、本実施例においては、外輪３００はアウター部材に相当し、ハブ１００と内輪２００は、アウター部材に対して回転するインナー部材に相当する。
外輪３００は車体側に取付けられ、ハブ１００に車輪が取り付けられる。なお、ハブ１００には孔１１０が設けられており、この孔１１０を介してハブボルトによって車輪が取り付けられる。そして、複数のボールＢ１，Ｂ２が設けられた領域を介してアウター側（一方側）に、外輪３００とハブ１００との間の環状隙間を封止する第１シール部材４００が設けられている。また、複数のボールＢ１，Ｂ２が設けられた領域を介してインナー側（他方側）に、外輪３００と内輪２００との間の環状隙間を封止する第２シール部材６００が設けられている。なお、「アウター側」とは車両の外側を意味し、「インナー側」とは車両の内側を意味する。以上のように、転動体としてのボールＢ１，Ｂ２が複数設けられた領域を介して両側に設けられた第１シール部材４００と第２シール部材６００とによって、密閉空間（Ｓ）が形成される。
＜第１シール部材＞
特に、図２を参照して、第１シール部材４００について、より詳細に説明する。第１シール部材４００は、金属環４１０と、金属環４１０に対して一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体部４２０とから構成される。金属環４１０は、外輪３００の内周面に対して嵌合固定される円筒部４１１と、円筒部４１１のアウター側に設けられる内向きフランジ部４１２とから構成される。シール本体部４２０は、内向きフランジ部４１２の先端付近から、密閉空間（Ｓ）側に向かって伸び、かつハブ１００の外周表面に対して摺動自在に接触する第１シールリップ４２１が設けられている。以上の構成により、外輪３００に対してハブ１００が回転している際においては、ハブ１００の外周表面に対して第１シールリップ４２１が摺動接触した状態を保つことで密封性が発揮される。
＜第２シール部材＞
特に、図３を参照して、第２シール部材６００について、より詳細に説明する。第２シール部材６００は、金属環６１０と、金属環６１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体部６２０とから構成される。金属環６１０は、外輪３００の内周面に嵌められる円筒部６１１と、この円筒部６１１におけるインナー側の端部に設けられる内向きフランジ部６１２とを有する。そして、シール本体部６２０は、外輪３００の内周面に密着する外周シール部６２１と、第２シールリップ６２２とを有する。この第２シールリップ６２２は、密閉空間（Ｓ）とは反対側に向かって伸び、かつ内輪２００の先端面に対して摺動自在に接触するように構成されている。以上の構成により、外輪３００に対して内輪２００が回転している際においては、内輪２００の先端面に対して第２シールリップ６２２が摺動接触した状態を保つことで密封性が発揮される。
また、本実施例に係る密封構造においては、内輪２００に環状部材５００が取り付けられている。この環状部材５００は、金属環５１０と、金属環５１０に一体的に設けられる磁気エンコーダ５２０とから構成される。金属環５１０は、内輪２００に対して嵌合により固定される円筒部５１１と、円筒部５１１におけるインナー側の端部に設けられる外向きフランジ部５１２とを有する。この外向きフランジ部５１２は、第２シール部材６００における金属環６１０の内向きフランジ部６１２に対向するように設けられる。また、磁気エンコーダ５２０は、外向きフランジ部５１２のインナー側の面を覆うように設けられる。なお、磁気エンコーダ５２０については、公知技術であるので詳細説明は省略するが、ゴム磁石などにより構成され、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に設けられた構成である。これにより、磁界の変化を検出する機能を有する回転速度検出用センサ（不図示）を設けることによって、内輪２００の回転速度を検出することが可能となる。
以上のように構成される本実施例に係る密封構造によれば、環状部材５００と第２シール部材６００との間に、複雑に入り組んだ空間が形成され、いわゆるラビリンスシール部Ｌが形成される。
＜本実施例に係る密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封構造によれば、第２シール部材６００に設けられる第２シールリップ６２２は、密閉空間（Ｓ）とは反対側に向かって伸び、内輪２００に対して摺動自在に接触する構成である。従って、密閉空間（Ｓ）内の気圧が高くなると、第２シールリップ６２２は内輪２００から離れるように変形することによって、空気を逃がし、密閉空間（Ｓ）内の気圧を低減させることができる。従って、第１シール部材４００におけるシール本体部４２０の第１シールリップ４２１が、密閉空間（Ｓ）内の気圧によって、ハブ１００の外周表面に対して強く押し付けられてしまうことを抑制することができる。これにより、第１シール部材４００による摺動トルクの増加を抑制することができ、第１シールリップ４２１の摺動摩耗が促進されてしまうことを抑制することができる。
また、本実施例においては、第２シールリップ６２２は、内輪２００の先端面に対して摺動自在に接触するように構成されている。従って、第２シールリップ６２２による摺動部の径を小さくすることができるため、第２シール部材６００による摺動トルクを低減させることができる。
また、本実施例においては、第２シール部材６００にはゴム状弾性体で構成された外周シール部６２１が設けられているため、第２シール部材６００と外輪３００との間の密封性を高めることができる。更に、本実施例においては、環状部材５００と第２シール部材６００との間でラビリンスシール部Ｌが形成されているので、第２シール部材６００側から密閉空間（Ｓ）側への異物の侵入をより一層抑制することができる。
（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例においては、第２シール部材における第２シールリップが、内輪の先端面に対して摺動自在に接触する場合の構成を示した。これに対して、本実施例においては、第２シール部材における第２シールリップが、内輪の先端に固定された回転体の外周表面に対して摺動自在に接触する場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図４は本発明の実施例２に係る密封構造の一部拡大断面図である。なお、図４は、図１中の円Ｃ２部分の拡大断面図に相当する。ただし、本実施例の場合には、内輪２００の先端に回転体が固定される点で、図１とは異なっている。
本実施例に係る密封構造を備えるハブベアリングの全体構成については、上記実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。ただし、本実施例の場合には、内輪２００の先端に、内輪２００の外径よりも小径の回転体２１０が固定されている。この回転体２１０は内輪２００と共に回転するように構成されている。この回転体２１０の具体例としては、等速ジョイントを挙げることができる。また、第１シール部材４００及び環状部材５００については、上記実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。なお、本実施例においては、外輪３００はアウター部材に相当し、ハブ１００と内輪２００と回転体２１０は、アウター部材に対して回転するインナー部材に相当する。
本実施例に係る密封構造においては、上記のように、内輪２００の先端に回転体２１０が設けられている点と、第２シール部材６００の構成が上記実施例１に示す第２シール部材６００の構成と異なっている点のみが、上記実施例１とは異なっている。
本実施例に係る第２シール部材６００においても、金属環６１０と、金属環６１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体部６２０ａとから構成される。金属環６１０は、外輪３００の内周面に嵌められる円筒部６１１と、この円筒部６１１におけるインナー側の端部に設けられる内向きフランジ部６１２とを有する。そして、シール本体部６２０ａは、外輪３００の内周面に密着する外周シール部６２１と、第２シールリップ６２２ａとを有する。この第２シールリップ６２２ａは、密閉空間（Ｓ）とは反対側に向かって伸び、かつ回転体２１０の外周表面に対して摺動自在に接触するように構成されている。以上の構成により、外輪３００に対して内輪２００及び回転体２１０が回転している際においては、回転体２１０の外周表面に対して第２シールリップ６２２ａが摺動接触した状態を保つことで密封性が発揮される。
以上のように構成される本実施例に係る密封構造においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合には、環状部材５００と第２シール部材６００との間に、実施例１の場合に比べて、より一層複雑に入り組んだ空間が形成される。このように形成されるラビリンスシール部Ｌによって、第２シール部材６００側から密閉空間（Ｓ）側への異物の侵入をより一層抑制することができる。
１０ ハブベアリング
１００ ハブ
１１０ 孔
２００ 内輪
２１０ 回転体
３００ 外輪
４００ 第１シール部材
４１０ 金属環
４１１ 円筒部
４１２ 内向きフランジ部
４２０ シール本体部
４２１ 第１シールリップ
５００ 環状部材
５１０ 金属環
５１１ 円筒部
５１２ 外向きフランジ部
５２０ 磁気エンコーダ
６００ 第２シール部材
６１０ 金属環
６１１ 円筒部
６１２ 内向きフランジ部
６２０，６２０ａ シール本体部
６２１ 外周シール部
６２２，６２２ａ 第２シールリップ
Ｂ１，Ｂ２ ボール
Ｌ ラビリンスシール部

Claims (5)

  1. アウター部材と、
    前記アウター部材に対して回転するインナー部材と、
    前記アウター部材とインナー部材との間に、これらアウター部材とインナー部材との間で転動するように設けられる複数の転動体と、
    前記複数の転動体が設けられた領域を介して一方側に設けられ、前記アウター部材とインナー部材との間の環状隙間を封止する第１シール部材と、
    前記複数の転動体が設けられた領域を介して他方側に設けられ、前記アウター部材とインナー部材との間の環状隙間を封止する第２シール部材と、
    を備え、第１シール部材と第２シール部材とによって密閉空間が形成される密封構造であって、
    第１シール部材には、前記密閉空間側に向かって伸び、かつ前記インナー部材に対して摺動自在に接触する第１シールリップが設けられ、
    第２シール部材には、前記密閉空間とは反対側に向かって伸び、かつ前記インナー部材に対して摺動自在に接触する第２シールリップが設けられていることを特徴とする密封構造。
  2. 第２シール部材は、
    前記アウター部材の内周面に嵌められる円筒部と、該円筒部における前記他方側の端部に設けられる内向きフランジ部と、を有する金属環と、
    前記金属環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体部と、
    を備え、
    前記シール本体部は、前記アウター部材の内周面に密着する外周シール部と、前記第２シールリップとを有することを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
  3. 前記内向きフランジ部に対向するように設けられる外向きフランジ部を有する環状部材を備え、
    前記環状部材と第２シール部材との間で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２に記載の密封構造。
  4. 前記アウター部材は外輪であり、
    前記インナー部材は、ハブと、該ハブに固定される内輪とを備え、
    第２シールリップは、前記内輪の先端面に対して摺動自在に接触することを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封構造。
  5. 前記アウター部材は外輪であり、
    前記インナー部材は、ハブと、該ハブに固定される内輪と、該内輪の先端に固定され、かつ該内輪の外径よりも小径の回転体とを備え、
    第２シールリップは、前記回転体の外周表面に対して摺動自在に接触することを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封構造。
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