WO2017183566A1 - 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

密封構造
 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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