JPWO2020012953A1

JPWO2020012953A1 - 密封装置

Info

Publication number: JPWO2020012953A1
Application number: JP2020530083A
Authority: JP
Inventors: 加藤　拓也; 拓也加藤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-12-17
Also published as: EP3822503A1; CN111226053A; US20200292082A1; WO2020012953A1

Abstract

相手面に対するリップの接触圧の上昇を抑制する。同軸上で相対的に回転する外側部材５２と内側部材５３との間に配置される密封装置であって、外側部材５２の内周側に嵌合して固定される金属環１１１と、金属環１１１に加硫接着され、ゴム状弾性体であるリップ部１３１であって、機内側に延び、第１先端部１３２ａを有する環状のグリースリップ１３２と、大気側に延び、第２先端部１３３ａを有する環状のサイドリップ１３３と、グリースリップ１３２とサイドリップ１３３との間に配置される環状の中間リップ１３４であって、内側部材５３へ向けて延び、第３先端部１３４ａを有する中間リップ１３４と、を有し、第１先端部１３２ａ、第２先端部１３３ａ、第３先端部１３４ａを内側部材５３に密接させるリップ部１３１と、サイドリップ１３３は、中間リップ１３４側の面に、内側部材５３の加工目と逆方向の方向性を有する螺旋状の凹凸部１５１を有する。

Description

本発明は、自動車用のハブベアリングなどに用いられる密封装置に関する。

自動車用のハブベアリングに用いられる密封装置であるハブシールが知られている（例えば、特開２０１７−４０２９５号公報、以下、「特許文献１」）。特許文献１の密封装置は、同軸上で相対的に回転する外輪２と内輪５との間に配置され、ベアリングのボール６を収容する機内側と大気側とをシールする。

特許文献１の密封装置は、外輪の内周面２ａに芯金１１を嵌合させて固定し、芯金にゴム製の弾性部材１２を加硫成型により固着している（特許文献１の段落［００１２］［００１４］［００１６］参照）。

弾性部材は、内輪に先端部を密接させる三つのリップを形成している。一つは機内側に先端部を向けたラジアルリップ１２２であり、他の二つは大気側に先端部を向けたアキシャルリップ１２１である（特許文献１の段落［００１６］、図２参照）。

上述したようなハブシールでは、近年、低トルク化と耐泥水性の向上とが求められている。例えば特許文献１のハブシールでは、大気側に先端部を向けた２枚のアキシャルリップ（１２１）により、耐泥水性が高まる。

一方、リップの数が増えれば相手面との間の摺動抵抗が増すため、低トルク化の実現が困難となる。

本発明は、相手面に対するリップの接触圧の上昇を抑制することを目的とする。

リップの数が増えることによるトルクの増大は、リップの数の分だけ増す摺動抵抗のみならず、相手面に対するリップの接触圧の上昇によってももたらされる。こうしたリップの接触圧の上昇は、相手面の加工目による二つのリップ間の空間に発生する負圧により生じる。

例えば特許文献１のハブシールの場合、二つのアキシャルリップ（１２１）の間、そしてラジアルリップ（１２２）とこれに隣接するアキシャルリップ（１２１）との間に密閉された空間が生成される。このため相手面である内輪の加工目の方向性によってはその空間内から空気が抜け出し、負圧が発生する。その結果、相手面に対するリップの接触圧が上昇する。

本発明の密封装置は、同軸上で相対的に回転する外側部材と内側部材との間に配置される密封装置であって、
前記外側部材の内周側に嵌合して固定される金属環と、
前記金属環に加硫接着され、ゴム状弾性体であるリップ部であって、
機内側に延び、第１先端部を有する環状のグリースリップと、
大気側に延び、第２先端部を有する環状のサイドリップと、
前記グリースリップと前記サイドリップとの間に配置される環状の中間リップであって、前記内側部材へ向けて延び、第３先端部を有する中間リップと、
を有し、
前記第１先端部、前記第２先端部、前記第３先端部を前記内側部材に密接させるリップ部と、
前記サイドリップは、前記中間リップ側の面に、前記内側部材の加工目と逆方向の方向性を有する螺旋状の凹凸部を有する。

本発明によれば、相手面に対するリップの接触圧の上昇を抑制できる。

実施形態のハブシールの垂直断面図実施形態のハブシールの断面斜視図サイドリップの内輪に密接する面の拡大斜視図

実施形態の密封装置を図面に基づいて説明する。本実施形態の密封装置は、自動車用ハブベアリング（全体は不図示）に用いられるハブシールである。

図１に一点鎖線で示すように、ハブベアリング５１は、外輪５２（外側部材）と、内輪５３（内側部材）とを有する。
内輪５３は、垂直面５３ａと、水平面５３ｂと、湾曲面５３ｃと、を有する。垂直面５３ａと水平面５３ｂは、ほぼ直交する方向に延びる。湾曲面５３ｃは、垂直面５３ａと水平面５３ｂとを接続する。水平面５３ｂは、大気Ａ側に連なる。垂直面５３ａは、機内Ｂ側に連なる。
外輪５２の内周面５２ａは、内輪５３の水平面５３ｂに対面する。外輪５２は、垂直面５３ａから機内Ｂ側に連なる内輪５３との間にベアリング（不図示）を収納する。したがって、ベアリングは、機内Ｂ側に収納され、グリース（不図示）も充填されている。

本実施形態のハブシール１０１は、金属環１１１と、金属環１１１に固着されたリップ部１３１とを有する。

金属環１１１は、水平部（第１水平部）１１１ａと、屈曲部（第１屈曲部）１１１ｂと、屈曲部（第２屈曲部）１１１ｃと、水平部（第２水平部）１１１ｄとを有する。水平部１１１ａは、大気Ａ側に一方の端部を向けて水平に延びる。屈曲部１１１ｂは、中央部分が断面Ｕ字形状になるように外周側に向けて屈曲する。屈曲部１１１ｃは、断面Ｕ字形状になるように内周側に向けて屈曲する。水平部１１１ｄは、機内Ｂ側となる反対側に端部を向けて水平に延びる。水平部１１１ａは、外輪５２の内周面５２ａに嵌め込まれる。屈曲部１１１ｂは、外輪５２の機内Ｂ側の機内面５２ｂに突き当てられる。これにより、金属環１１１は、外輪５２に位置決めされて固定される。

図１及び図２に示すように、リップ部１３１は、金属環１１１に加硫接着されたゴム状弾性体である。リップ部１３１は、グリースリップ１３２、サイドリップ１３３、中間リップ１３４、及びラビリンスリップ１３５を有する。

グリースリップ１３２は、環状である。グリースリップ１３２は、機内Ｂ側に延び、先端部（第１先端部）１３２ａを有する。グリースリップ１３２は、金属環１１１の水平部１１１ｄの端部から、内輪５３の垂直面５３ａに向けて延びる。グリースリップ１３２は、垂直面５３ａに先端部１３２ａを密接させる。

サイドリップ１３３は、環状である。サイドリップ１３３は、大気Ａ側に延び、先端部（第２先端部）１３３ａを有する。サイドリップ１３３は、金属環１１１の屈曲部１１１ｃと水平部１１１ｄとの接続部から、内輪５３の水平面５３ｂに向けて延びる。サイドリップ１３３は、水平面５３ｂに先端部１３３ａを密接させる。

中間リップ１３４は、グリースリップ１３２とサイドリップ１３３との間に配置される。中間リップ１３４は、グリースリップ１３２の根元付近から、内輪５３の湾曲面５３ｃに向けて延びる。中間リップ１３４は、湾曲面５３ｃに先端部（第３先端部）１３４ａを密接させる。

ラビリンスリップ１３５は、環状である。ラビリンスリップ１３５は、グリースリップ１３２、サイドリップ１３３及び中間リップ１３４よりも大気Ａ側に配置される。ラビリンスリップ１３５は、大気Ａ側に延び、先端部１３５ａを有する。ラビリンスリップ１３５は、金属環１１１の水平部１１１ａの端部近傍から、内輪５３の水平面５３ｂに向けて延びる。ラビリンスリップ１３５は、水平面５３ｂには接触せず、水平面５３ｂとの間に微小な隙間Ｇを有する。

以上説明したように、グリースリップ１３２とサイドリップ１３３と中間リップ１３４は、それぞれ先端部１３２ａ，１３３ａ，１３４ａを内輪５３に密接させる。このため、グリースリップ１３２と中間リップ１３４との間には空間Ｓ１が画定され、サイドリップ１３３と中間リップ１３４との間には空間Ｓ２が画定される。

図３に示すように、サイドリップ１３３の空間Ｓ２側の一面には、螺旋状の凹凸部１５１が形成される。凹凸部１５１は、連続する突条１５１ａによって形成される。隣接する突条１５１ａの間に形成される溝１５１ｂによって、空間Ｓ２を大気Ａ側に連通させる。

各リップ１３２，１３３，１３４の先端部１３２ａ，１３３ａ，１３４ａが密接する内輪５３の相手面（垂直面５３ａ，水平面５３ｂ，湾曲面５３ｃ）は、その製造時に粗面となる。粗面の粗さは加工の精度に依存するため、精度よく加工すればするほど平滑化する。これに対して、量産性などの事情から、ある程度の粗さを甘受しなければならないのが実情である。このため、各リップ１３２，１３３，１３４が密接する内輪５３の相手面には加工による凹凸が生じ、リップ１３２，１３３，１３４との間に微小な隙間が生ずる。

相手面に生成された凹凸は、方向性を有する、しなわち、加工目が発生し得る。加工目の方向性によっては、相手面に対する各リップ１３２，１３３，１３４の摺動によって空間Ｓ１，Ｓ２から空気が抜け出し、その内部に負圧を生じる。空間Ｓ１，Ｓ２内が負圧になると、相手面に対するリップ１３２，１３３，１３４の接触圧が上昇し、トルクの増大を招く。

本実施形態のサイドリップ１３３の凹凸部１５１は、リップ１３２，１３３，１３４が密接する内輪５３の相手面に生成される加工目と逆方向の方向性を有する。これにより、空間Ｓ１，Ｓ２内が負圧になることを抑制できる。つまり、連続する突条１５１ａによって形成される螺旋状の溝１５１ｂの方向性を、相手面の加工目と逆方向に形成する。

より詳細には、連続する突条１５１ａは、真円に対する突条１５１ａの角度を１°〜５°、又は相手面に生成された加工目に対して±２°の範囲、ピッチを０．０４ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲となるように形成されることが望ましい。

本実施形態のハブベアリング５１では、外輪５２に対して内輪５３が回転する。このときハブシール１０１は、外輪５２と内輪５３との間をシールし、機内Ｂからのグリースの漏れ出しをグリースリップ１３２によって防止し、大気Ａ側からの泥水やダストの侵入をラビリンスリップ１３５とサイドリップ１３３と中間リップ１３４とによって防止する。

ハブシール１０１は外輪５２に固定されている。そのため、外輪５２に対して内輪５３が回転すると、各リップ１３２，１３３，１３４は内輪５３の相手面である垂直面５３ａと水平面５３ｂと湾曲面５３ｃとにそれぞれ密接する。このとき、相手面に生じた加工目の方向性によっては、空間Ｓ１，Ｓ２内から空気が抜け出し、その内部が負圧となろうとする。

本実施形態では、サイドリップ１３３の一面に凹凸部１５１が形成されている。凹凸部１５１は、内輪５３の相手面に生成される加工目と逆方向の方向性を有する。したがって、内輪５３の相手面に対するリップ１３２，１３３，１３４の摺動によって、大気Ａ側の空気が空間Ｓ１内に導かれる。これによって空気の抜け出しと導入とが相殺され、空間Ｓ１内が負圧になることが防止される。その結果、相手面に対するリップ１３２，１３３，１３４の接触圧の上昇が抑制され、リップ部１３１によるトルクの上昇を防止できる。

本出願の発明者等は前述した条件、つまり
・真円に対する突条１５１ａの角度１°〜５°の範囲、又は
・相手面に生成された加工目に対して±２°の範囲
・突条１５１ａのピッチ０．０４ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲において、空間Ｓ１内の負圧防止効果が良好に発揮されることを確認した。

本実施形態では、凹凸部１５１を連続する突条１５１ａによって形成したので、突条１５１ａの配列ピッチや厚みを適宜設定するだけで、空間Ｓ２に空気を導き入れるための溝１５１ｂの配列ピッチや幅を容易に所望の状態に設定できる。また、リップ部１３１を成形するための金型（不図示）によって、凹凸部１５１を容易に成形できる。

実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。

例えば、本実施形態の凹凸部１５１は、サイドリップ１３３の一面に成形した螺旋状の突条１５１ａによって形成した。つまり突条１５１ａを成形することによって、隣接する突条１５１ａの間に溝１５１ｂを生じさせた。実施に際してはこれに限定されず、サイドリップ１３３の一面に溝１５１ｂを成形して凹凸部１５１としてもよい。

また、突条１５１ａは、必ずしも連続している必要はなく、全体として螺旋状ならば、非連続の形状でもよい。つまり、隣接する突条１５１ａの間に溝１５１ｂを形成し、溝１５１ｂによって大気Ａ側から空間Ｓ２に空気を導き入れ得る限り、突条１５１ａは非連続形状でもよい。

凹凸部１５１は、大気Ａ側と空間Ｓ２とを連通させ得る領域にのみ形成されていればよく、この条件を満たす限り、サイドリップ１３３の一面の全面に形成されていても、一部にのみ形成されていてもよい。

その他実施に際しては、あらゆる変形や変更が許容される。

５１ハブベアリング
５２外輪
５３内輪
５３ａ垂直部
５３ｂ水平面
５３ｃ湾曲面
１０１ハブシール
１１１金属環
１１１ａ水平部
１１１ｂ屈曲部
１１１ｃ屈曲部
１１１ｄ水平部
１３１リップ部
１３２グリースリップ
１３３サイドリップ
１３４中間リップ
１３５ラビリンスリップ
１３２ａ，１３３ａ，１３４ａ，１３５ａ先端部
１５１凹凸部
１５１ａ突条
Ａ大気
Ｂ機内
Ｇ隙間
Ｓ１，Ｓ２空間

Claims

同軸上で相対的に回転する外側部材と内側部材との間に配置される密封装置であって、
前記外側部材の内周側に嵌合して固定される金属環と、
前記金属環に加硫接着され、ゴム状弾性体であるリップ部であって、
機内側に延び、第１先端部を有する環状のグリースリップと、
大気側に延び、第２先端部を有する環状のサイドリップと、
前記グリースリップと前記サイドリップとの間に配置される環状の中間リップであって、前記内側部材へ向けて延び、第３先端部を有する中間リップと、
を有し、
前記第１先端部、前記第２先端部、前記第３先端部を前記内側部材に密接させるリップ部と、
前記サイドリップは、前記中間リップ側の面に、前記内側部材の加工目と逆方向の方向性を有する螺旋状の凹凸部を有する、密封装置。
前記凹凸部は、前記サイドリップと前記中間リップと前記内側部材とで画定される空間を、大気側に連通する、
請求項１に記載の密封装置。
前記凹凸部は、連続する突条によって形成されている、
請求項１又は２に記載の密封装置。
前記金属環は、
大気側に端部を向けて水平に延びる第１水平部と、
断面Ｕ字形状を有し、前記外側部材側に向けて屈曲する第１屈曲部と、
断面Ｕ字形状を有し、前記内側部材側に向けて屈曲する第２屈曲部と、
機内側に端部を向けて水平に延びる第２水平部と、
を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
前記金属環は、前記外側部材の機内側の面に突き当てられて固定される、
請求項１〜４のいずれかに記載の密封装置。
前記グリースリップは、前記第２水平部から延びる、
請求項４又は５に記載の密封装置。
前記サイドリップは、前記第２屈曲部と前記第２水平部との接続部から延びる、
請求項４〜６のいずれかに記載の密封装置。
前記中間リップは、前記グリースリップの根元から延びる、
請求項４〜７のいずれかに記載の密封装置。
前記突条は、真円に対して１°〜５°の角度を有する、
請求項３〜８のいずれかに記載の密封装置。
前記突条は、前記内側部材に生成された加工目に対して２°以内の角度を有する、
請求項３〜９のいずれかに記載の密封装置。
前記突条は、０．０４ｍｍ〜０．４ｍｍのピッチを有する、
請求項３〜１０のいずれかに記載の密封装置。
前記外側部材は、自動車用ハブベアリングの外輪であり、
前記内側部材は、前記自動車用ハブベアリングの内輪である、
請求項１〜１１のいずれかに記載の密封装置。