WO2018110626A1

WO2018110626A1 - 密封装置

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Publication number: WO2018110626A1
Application number: PCT/JP2017/044828
Authority: WO
Inventors: 神前　剛
Original assignee: Nok株式会社
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-06-21
Also published as: JPWO2018110626A1

Abstract

静止側部材１０１に取り付けられる密封装置本体１と、回転側部材１０２に取り付けられるスリンガ２とを備え、密封装置本体１に設けられたシールリップ１２，１３がスリンガ２に摺動可能に密接することにより機内Ｂへの外部異物の浸入及び機外Ａへの内部流体の漏出を阻止する密封装置は、泥水や海水、ダスト等に対する耐性を向上させるために、密封装置本体１に、シールリップ１２，１３の外周側にあって静止側部材１０１より外径側となる径方向位置まで延びる静止側ラビリンス形成部１６を設け、スリンガ２に、静止側ラビリンス形成部１６と所要の隙間を介して対向する回転側ラビリンス形成部２３を設けている。

Description

密封装置

　本発明は、自動車や一般機械、産業機械等の回転部分へ泥水等が浸入するのを防止する密封装置であって、回転時の振り切り作用によってシールを行うスリンガを有するものに関する。

　車両のハブ用ベアリングを密封する密封装置には、回転側の金属製のスリンガに静止側のシールリップを摺接させる構造を備えるものが用いられている。図６は、この種の密封装置の典型的な従来例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

　図６に例示する密封装置は、自動車の車輪のハブ用ベアリング１００の外輪１０１（静止側）の内周に装着される密封装置本体１１０と、ベアリング１００の内輪（回転側）１０２の外周に嵌着されるスリーブ１２１及びその一端から延びるシールフランジ１２２からなる金属製のスリンガ１２０とを備えている。密封装置本体１１０に設けられた泥水用シールリップ１１１，１１２は、スリンガ１２０のシールフランジ１２２に摺動可能に密接している。泥水用シールリップ１１１，１１２よりもベアリング内部空間Ｂ側の位置で密封装置本体１１０に設けられたグリース用シールリップ１１３は、スリンガ１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接している。スリンガ１２０のシールフランジ１２２の外径端と、外輪１０１の内周面に固定された密封装置本体１１０の外径部１１４との間は、円環状の間隙１３０となっている。

　この種の密封装置は、スリンガ１２０のシールフランジ１２２と泥水用シールリップ１１１，１１２との密接摺動部において、内輪１０２と一体的に回転するシールフランジ１２２の遠心力による振り切り作用によって、ベアリング外部空間Ａからベアリング内部空間Ｂへの泥水等の浸入を阻止する。このとき密封装置は、グリース用シールリップ１１３とスリンガ１２０のスリーブ１２１との密接摺動部において、ベアリング内部空間Ｂからベアリング外部空間Ａへのグリースの漏出を防止する（例えば下記の特許文献１参照）。

特開２００１－２１５１３２号公報

　上述した従来の技術によれば、スリンガ１２０のシールフランジ１２２の外径端と、外輪１０１の内周面に固定された密封装置本体１１０の外径部１１４との間の間隙１３０を狭くすることによって、泥水用シールリップ１１１，１１２とスリンガ１２０のシールフランジ１２２との摺動部へ、ベアリング外部空間Ａから飛来する泥水や海水、ダスト等を浸入させにくくしている。ところが大雨や悪路走行などによって、泥水や海水、ダスト等の環境が厳しい状況になることがある。そこで泥水用シールリップの外側の間隙におけるラビリンスシール機能を可及的に高めることが望ましい。

　本発明の技術的課題は、泥水や海水、ダスト等に対する耐性を向上させた密封装置を提供することにある。

　本発明に係る密封装置は、静止側部材に取り付けられる密封装置本体と、回転側部材に取り付けられるスリンガと、前記密封装置本体に設けられ、前記スリンガに摺動可能に密接することによって機内への外部異物の浸入及び機外への内部流体の漏出を阻止するシールリップと、前記密封装置本体に設けられ、前記シールリップの外周側にあって前記静止側部材より外径側となる径方向位置まで延びる静止側ラビリンス形成部と、前記スリンガに設けられ、前記静止側ラビリンス形成部と隙間を介して対向してラビリンスシールを形成する回転側ラビリンス形成部とを備える。

　本発明に係る密封装置によれば、シールリップとスリンガとの密接摺動部よりも外周側に位置して、静止側ラビリンス形成部と回転側ラビリンス形成部との間で長いラビリンスシールが形成されるため、泥水や海水、ダスト等の環境が厳しい状況にあっても、回転側ラビリンス形成部における振り切り機能と相俟って、シールリップとスリンガとの密接摺動部への泥水や海水、ダスト等の浸入を可及的に抑制して、密封装置の耐性を向上させることができる。

本発明に係る密封装置を車両のハブ用ベアリングにおける一方のベアリングシールに適用した第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。車両のハブ用ベアリングの一例を、軸心を通る平面で切断して示す上半部の断面図である。第一の実施の形態において、磁気エンコーダを設けた例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置を車両のハブ用ベアリングにおける一方のベアリングシールに適用した第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置を車両のハブ用ベアリングにおける他方のベアリングシールに適用した第三の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。従来の技術に係る密封装置の一例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

　以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の第一の実施の形態を示すものであり、図２は、車両のハブ用ベアリングを示すものである。

　図２に示すように、ハブ用ベアリング１００は、車体側に固定される外輪１０１と、車輪側の内輪１０２と、外輪１０１と内輪１０２の間のベアリング内部空間Ｂに保持部材１０５，１０６によって保持された状態で転動可能に介装された２列の鋼球１０３，１０４とで構成される。

　ベアリング内部空間Ｂの軸方向両端には、ベアリング外部空間Ａからベアリング内部空間Ｂへ泥水や海水、ダスト等が浸入するのを防止すると共に、ベアリング内部空間Ｂ内に充填されたグリースがベアリング外部空間Ａへ漏出するのを防止するため、ベアリングシールＳ１，Ｓ２が装着されている。このうち、一方のベアリングシールＳ１は、ベアリング内部空間Ｂの軸方向両端のうち車両の幅方向中央側を向いた端部に装着されている。他方のベアリングシールＳ２は、ベアリング内部空間Ｂの軸方向両端のうち車輪側を向いた端部に装着されている。ベアリング外部空間Ａは機外に相当し、ベアリング内部空間Ｂは機内に相当する。

　図１に示す第一の実施の形態は、本発明に係る密封装置をベアリング１００における一方のベアリングシールＳ１に適用したものである。このベアリングシールＳ１は、静止側部材である外輪１０１に取り付けられる密封装置本体１と、回転側部材である内輪１０２に取り付けられるスリンガ２とを備えている。

　密封装置本体１は、金属板の打ち抜きプレスなどにより製作された補強環１１と、この補強環１１に一体に加硫成形されたゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなる複数のシールリップ１２，１３、グリースリップ１４、外周シール部１５及び静止側ラビリンス形成部１６とを備えている。

　密封装置本体１の補強環１１は、取付筒部１１ａと、内向きフランジ１１ｂと、外向きフランジ１１ｃと、外径筒部１１ｄとを備えている。取付筒部１１ａは、ベアリング１００の外輪１０１の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌着可能である。内向きフランジ１１ｂは、取付筒部１１ａのベアリング内部空間Ｂ側の端部から内径側へ延びている。外向きフランジ１１ｃは、取付筒部１１ａのベアリング内部空間Ｂと反対側の端部から外径側へ延びている。外径筒部１１ｄは、外向きフランジ１１ｃの外径端部から外輪１０１の外周側へ向けて延びている。

　スリンガ２も、金属板の打ち抜きプレスなどにより製作されている。スリンガ２は、スリーブ２１と、シールフランジ２２と、回転側ラビリンス形成部２３とを備えている。スリーブ２１は、先端がベアリング内部空間Ｂ側を向き、ベアリング１００の内輪１０２の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌着可能である。シールフランジ２２は、スリーブ２１のベアリング内部空間Ｂと反対側の端部から外径側へ展開している。回転側ラビリンス形成部２３は、シールフランジ２２から外径側へ連続して展開し、密封装置本体１における静止側ラビリンス形成部１６と所要の隙間を介して対向する。

　密封装置本体１におけるシールリップ１２，１３は互いに同心状に設けられていて、補強環１１の内向きフランジ１１ｂの内径部からベアリング外部空間Ａ側へ向けて、先端が大径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部がスリンガ２におけるシールフランジ２２の内側面に摺動可能に密接している。内周側のシールリップ１３のベアリング内部空間Ｂ側に設けられたグリースリップ１４は、ベアリング内部空間Ｂ側へ向けて、先端が小径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部が、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接している。

　密封装置本体１における外周シール部１５は、補強環１１の外径筒部１１ｄの内周に位置して形成されている。この外周シール部１５は、ベアリング１００の外輪１０１の外周面に、補強環１１の外径筒部１１ｄとの間で径方向に適宜圧縮された状態で密嵌することによって、外輪１０１との間を密封する。

　密封装置本体１における静止側ラビリンス形成部１６は、シールリップ１２，１３の外周側の位置からベアリング１００の外輪１０１より外径側となる位置まで延びている。つまり静止側ラビリンス形成部１６はシールリップ１２，１３の根元から外周側へ連続し、補強環１１の外向きフランジ１１ｃに加硫接着されている。このような静止側ラビリンス形成部１６は、外輪１０１より外径側となる外向きフランジ１１ｃの外径端部まで延びる円盤部１６ａと、この円盤部１６ａの外径端部から補強環１１の外径筒部１１ｄと反対側へ向けて突出した円筒部１６ｂとを有している。

　スリンガ２における回転側ラビリンス形成部２３は、円盤部２３ａと円筒部２３ｂとを備えている。円盤部２３ａは、シールリップ１２，１３に摺動可能に密接されるシールフランジ２２と面一の円盤状に延び、静止側ラビリンス形成部１６の円盤部１６ａと軸方向に対向する。円筒部２３ｂは、円盤部２３ａの外径端部からベアリング１００の外輪１０１より外径側の位置を補強環１１の外径筒部１１ｄと反対側へ向けて延び、静止側ラビリンス形成部１６における円筒部１６ｂに内周側から径方向に対向する。

　以上の構成を備える密封装置（ベアリングシールＳ１）は、ベアリング１００の内輪１０２と一体回転するスリンガ２のシールフランジ２２と、ベアリング１００の外輪１０１に取り付けられた非回転の密封装置本体１のシールリップ１２，１３との密接摺動部において、シールフランジ２２の振り切り作用によって、ベアリング内部空間Ｂへの泥水や海水、ダスト等の浸入を阻止する。このとき密封装置（ベアリングシールＳ１）は、密封装置本体１のグリースリップ１４とスリンガ２のスリーブ２１との密接摺動部において、ベアリング内部空間Ｂのグリースがベアリング外部空間Ａへ漏出するのを防止する。

　密封装置本体１に設けられた静止側ラビリンス形成部１６と、スリンガ２に設けられて静止側ラビリンス形成部１６と対向する回転側ラビリンス形成部２３は、両者間に形成された狭い隙間によるラビリンスシールＬＳを構成している。ラビリンスシールＬＳは、ベアリング外部空間Ａから飛来する泥水や海水、ダスト等が、スリンガ２のシールフランジ２２と密封装置本体１のシールリップ１２，１３との摺動部へ浸入しにくくする。

　特に、静止側ラビリンス形成部１６の円盤部１６ａとこれに軸方向に対向する回転側ラビリンス形成部２３の円盤部２３ａとは、ベアリング１００の外輪１０１の内径側の位置から外径側の位置まで延びるため、ラビリンスシールＬＳを径方向へ長くする。これによって回転側ラビリンス形成部２３の円盤部２３ａにおける回転時の振り切り作用も大きくなる。したがって泥水や海水、ダスト等の浸入阻止及び排出機能を十分に高めることができる。

　静止側ラビリンス形成部１６の円筒部１６ｂとこれに径方向に対向する回転側ラビリンス形成部２３の円筒部２３ｂは、車両の幅方向中央側（図１及び図２における右側）を向いており、泥水や海水、ダスト等の主な飛来方向とは逆向きとなっている。この構成は、泥水や海水、ダスト等の浸入を抑制するのに有効に機能する。

　本実施の形態では、静止側ラビリンス形成部１６は、補強環１１に一体に加硫成形されたゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料、つまり弾性体によって形成されている。このため例えばベアリング１００などのような内輪１０２の軸受に偏心が生じ、金属板の打ち抜きプレスなどにより製作されたスリンガ２の回転側ラビリンス形成部２３に接触してしまったとしても、金属などの剛体のみで形成されたラビリンスシールと比較して、トルクを抑えることができる。回転側ラビリンス形成部２３との接触時、弾性体である静止側ラビリンス形成部１６は変形し、回転側ラビリンス形成部２３との間の接触圧を弱めるからである。その結果、ラビリンスシールＬＳの隙間をより小さくすることができ、泥水や海水、ダスト等の外部異物の侵入の抑制作用をより一層向上させることができる。

　図３は、第一の実施の形態におけるベアリングシールＳ１に、磁気エンコーダを設けた一例を示す。すなわちスリンガ２のシールフランジ２２の外側面に、ゴムなどの弾性材料又は合成樹脂材料に磁性体を混合した材料で円盤状に成形されると共に円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁された多極磁石からなるパルサーリング３が、一体的に設けられている。パルサーリング３の外側には、磁気センサ４が非回転状態で配置されている。そこで磁気センサ４の検出面の正面を、ベアリング１００の内輪１０２と一体に回転するパルサーリング３のＮ極とＳ極が回転方向へ交互に通過することによって、磁気センサ４から磁界の変化に対応した波形のパルス状の信号が出力され、これによって回転速度を計測することができるようになっている。

　図４は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示す。上述した第一の実施の形態と異なるのは、静止側ラビリンス形成部１６における円盤部１６ａの外径側に、環状の受け部１６ｃが形成されていることである。受け部１６ｃは、補強環１１の外径筒部１１ｄと反対側（軸方向）へ向けて突出し、外周面の先端が大径に形成された環状形状を有しており、外径側の位置に外径鍔部１６ｄを設けている。回転側ラビリンス形成部２３は、静止側ラビリンス形成部１６における受け部１６ｃを迂回するように、円筒部２３ｂから、径方向部２３ｃ及び外径筒部２３ｄを連続して形成し、外径筒部２３ｄから、静止側ラビリンス形成部１６における外径鍔部１６ｄと軸方向に対向する外径鍔部２３ｅを外径側へ屈曲して形成している。

　静止側ラビリンス形成部１６における受け部１６ｃは、内周面が先端側ほど大径になる円錐面状に形成されている。外径鍔部１６ｄは、補強環１１の外径筒部１１ｄの外周の位置に形成されている。回転側ラビリンス形成部２３における外径筒部２３ｄは、先端側（外径鍔部２３ｅ側）ほど大径になる円錐面状に形成されている。

　以上の構成を備える密封装置（ベアリングシールＳ１）も、第一の実施の形態と同様の機能を奏する。そればかりでなく、静止側ラビリンス形成部１６における受け部１６ｃ及び外径鍔部１６ｄと、回転側ラビリンス形成部２３の円筒部２３ｂ、径方向部２３ｃ、外径筒部２３ｄ及び外径鍔部２３ｅとを対面させることで、一層長くかつ蛇行した形状の隙間からなるラビリンスシールＬＳが形成される。これによって泥水や海水、ダスト等の浸入阻止機能をさらに高めることができる。

　泥水や海水、ダスト等は、軸心よりも上側で、静止側ラビリンス形成部１６の外径鍔部１６ｄと回転側ラビリンス形成部２３の外径鍔部２３ｅとの間から浸入しようとする。このような泥水や海水、ダスト等の外部異物は、まず受け部１６ｃで捕捉され、その外周面の小径部を円周方向へ伝い落ちて、軸心より下側で、斜め下方を向いた受け部１６ｃの先端から回転側ラビリンス形成部２３の外径筒部２３ｄ上へ落下する。そして外部異物は、先端側が大径となるテーパ状に形成されたこの外径筒部２３ｄの振り切り作用によって、ベアリング外部空間Ａ側へ排出される。

　泥水や海水、ダスト等の外部異物が受け部１６ｃの内周側（例えば回転側ラビリンス形成部２３の円筒部２３ｂの外周）へ入り込んだとしても、これらの外部異物は円周方向へ伝い落ちて、軸心より下側で受け部１６ｃの内周面へ落下し、軸心より下側では斜め下方を向いている受け部１６ｃの内周面の先端から、回転側ラビリンス形成部２３の外径筒部２３ｄ上へ落下する。このため外径筒部２３ｄの振り切り作用によって、外部異物はベアリング外部空間Ａ側へ排出される。

　したがって本実施の形態によれば、ラビリンスシールＬＳが長くかつ蛇行した形状であることに加えて、上述のような排出機能の向上によって、スリンガ２のシールフランジ２２と密封装置本体１のシールリップ１２，１３との摺動部への泥水や海水、ダスト等の浸入を一層困難にすることができる。

　図５は、本発明に係る密封装置を、図２に示す他方のベアリングシールＳ２、すなわちベアリング内部空間Ｂの軸方向両端のうち車輪側を向いた端部に装着されるベアリングシールＳ２に適用した第三の実施の形態を示す。

　この実施の形態は、スリンガ２のスリーブ２１がベアリング１００の内輪１０２の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌着されると共に、スリンガ２のシールフランジ２２がベアリング１００の内輪１０２のハブ部１０２ａに当接されるようになっているほかは、基本的に第一の実施の形態と同様の構成を備える。したがって、第一の実施の形態と同様の効果を実現することができる。

１　密封装置本体
１１　補強環
１２，１３　シールリップ
１４　グリースリップ
１５　外周シール部
１６　静止側ラビリンス形成部
１６ｃ　受け部
２　スリンガ
２３　回転側ラビリンス形成部
１０１　外輪（静止側部材）
１０２　内輪（回転側部材）
Ａ　ベアリング外部空間（機外）
Ｂ　ベアリング内部空間（機内）
ＬＳ　ラビリンスシール

Claims

　静止側部材に取り付けられる密封装置本体と、
　回転側部材に取り付けられるスリンガと、
　前記密封装置本体に設けられ、前記スリンガに摺動可能に密接することによって機内への外部異物の浸入及び機外への内部流体の漏出を阻止するシールリップと、
　前記密封装置本体に設けられ、前記シールリップの外周側にあって前記静止側部材より外径側となる径方向位置まで延びる静止側ラビリンス形成部と、
　前記スリンガに設けられ、前記静止側ラビリンス形成部と隙間を介して対向してラビリンスシールを形成する回転側ラビリンス形成部と、
　を備えることを特徴とする密封装置。
　静止側ラビリンス形成部は、軸方向へ突出する先端が大径の環状の受け部を有し、
　回転側ラビリンス形成部の一部は、前記受け部を迂回するように蛇行した断面形状を有している、
　ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
　前記静止側ラビリンス形成部と前記回転側ラビリンス形成部とは、前記静止部材の内径側の位置から外径側の位置まで前記ラビリンスシールを形成している、
　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
　前記静止側部材は車両の車体側の部材であり、
　前記回転側部材は車両の車輪側の部材であり、
　前記静止側ラビリンス形成部と前記回転側ラビリンス形成部との互いに径方向に対向して開口する領域は、前記車両の幅方向中央側を向いている、
　ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。