WO2024048552A1 - 密封構造 - Google Patents

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WO2024048552A1
WO2024048552A1 PCT/JP2023/031110 JP2023031110W WO2024048552A1 WO 2024048552 A1 WO2024048552 A1 WO 2024048552A1 JP 2023031110 W JP2023031110 W JP 2023031110W WO 2024048552 A1 WO2024048552 A1 WO 2024048552A1
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WO
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sealing structure
lip
attached
elastic body
lip portion
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PCT/JP2023/031110
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English (en)
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Inventor
侑己 中川
一貴 廣田
Original Assignee
Nok株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips

Definitions

  • the present invention relates to a sealing structure.
  • a bearing structure for a wheel a structure in which rolling elements are provided between an inner ring fixed to a hub ring and an outer ring provided outside the inner ring is known.
  • a seal member for protection from muddy water for example, see Patent Document 1.
  • a metal ring is attached to a wheel attachment flange of an inner member, and a seal member is joined to this metal ring.
  • the seal member attached to the metal ring is in sliding contact with the outer member on the outside of the seal attached to the outer member and in sliding contact with the metal ring, thereby protecting the seal from muddy water and the like.
  • the seal member is attached to the end of the metal ring, and the seal member is attached to the metal ring from the part of the outer member that is in sliding contact with the seal. It had to be extended to the area where it was installed, making it easy to increase the size.
  • a seal is in direct sliding contact with the inner ring without providing a metal ring, it is difficult to provide a seal member, and it is difficult to improve sealing performance.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a sealing structure that can improve sealing performance while suppressing the complexity of the configuration.
  • the sealing structure according to the present invention is a sealing structure that aims to seal between an outer circumferential side member and an inner circumferential side member that are relatively rotatable and have a rolling element provided therebetween, the sealing structure comprising: an outer seal member that is attached to the outer circumference side member and has an outer lip portion that comes into sliding contact with the inner circumference side member or an object attached to the inner circumference side member; and an outer seal member that is attached to the inner circumference side member and has an outer circumference side; an inner seal member having an inner lip portion that slides into contact with the object attached to the member or the outer peripheral side member, the outer lip portion being provided closer to the space to be sealed than the inner lip portion, and the outer lip portion being provided closer to the space to be sealed than the inner lip portion;
  • the seal member is attached to a recess formed in the inner peripheral member.
  • the inner peripheral member is rotatable about a predetermined axis, and the inner lip portion moves toward the outer peripheral side as it approaches the outer peripheral member in the axial direction. It is sloped so that it extends.
  • the inner lip portion is formed so that the proximal end portion is more easily deformed than the distal end portion.
  • the inner seal member includes an inner elastic body part including the inner lip part, and an inner reinforcement part attached to the inner elastic body part, and the inner seal member includes an inner reinforcement part attached to the inner elastic body part. covers the inner elastic body portion from at least the inner circumferential side, and the inner elastic body portion has an outer circumferential surface portion that contacts the inner surface of the recess.
  • a slinger with which the inner lip portion slides is attached to the outer peripheral side member.
  • the outer seal member includes an outer elastic body portion including the outer lip portion, and an outer reinforcing portion attached to the outer elastic body portion, and the slinger includes: It is formed integrally with the outer reinforcing portion.
  • sealing performance can be improved while suppressing the complexity of the configuration.
  • FIG. 1 is a sectional view of a bearing structure provided with a sealing structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view of a sealing structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a sealing structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a sealing structure according to a third embodiment of the present invention. It is a sectional view of the sealing structure concerning the 4th embodiment of the present invention. It is a sectional view of the sealing structure concerning the 5th embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view of a bearing structure 100 provided with a sealing structure 1A according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view of the sealing structure 1A.
  • the bearing structure 100 in which the sealing structure 1A is provided there is a roller that constitutes the bearing between the inner circumferential side member 3 to which the wheel is connected and the outer circumferential side member 2 provided outside of the inner circumferential side member 3.
  • a moving body 200 is provided, and grease is sealed in order to make the rotation of this rolling body 200 smooth.
  • two rolling elements 200 are provided, but the number of rolling elements 200 is not particularly limited.
  • a sealing structure 1A is provided to prevent the sealed grease from leaking and to prevent foreign matter from entering the space sealed with the grease (sealed space).
  • a sealing structure 1A according to the first embodiment of the present invention is a sealing structure that is relatively rotatable and that aims to seal between an outer circumferential side member 2 and an inner circumferential side member 3, in which a rolling element 200 is provided. and an outer seal member 4 having an outer lip portion (a grease lip 412 and a side lip 413) attached to the outer circumferential member 2 and slidingly contacting the inner circumferential member 3 or an object attached to the inner circumferential member 3; , an inner seal member 5 having an inner lip portion 512 attached to the inner circumferential member 3 and slidingly contacting the outer circumferential member 2 or an object attached to the outer circumferential member 2.
  • the grease lip 412 and the side lip 413 are provided closer to the sealed space than the inner lip portion 512 , and the inner seal member 5 is attached to the recess 321 formed in the inner peripheral member 3 .
  • the direction of arrow a in the axis x direction of the sealing structure 1A will be referred to as one side
  • the direction of arrow b (see FIG. 2) in the axis x direction will be referred to as the other side.
  • the direction away from the axis x in the direction perpendicular to the axis x (hereinafter also referred to as the "radial direction")
  • the direction away from the axis x is the outer peripheral side
  • the direction approaching the axis x is the outer peripheral side.
  • the inner circumferential side is the inner circumferential side.
  • the outer peripheral member 2 is a so-called outer ring, and is provided so as to be unrotatable with respect to a vehicle or the like.
  • the outer peripheral member 2 has a cylindrical cylindrical portion 21 extending along the axis x direction in a portion where the outer seal member 4 is provided.
  • the cylindrical portion 21 is open on one side in the axis x direction.
  • the inner peripheral member 3 is a so-called inner ring rotatably provided with respect to the outer peripheral member 2, and has a wheel attachment flange 30 to which a wheel is connected.
  • the inner peripheral side member 3 may be divided into a plurality of parts, and the part shown in FIG. 2 does not need to be directly connected to the wheel. That is, the inner peripheral side member 3 may be any part as long as it rotates together with the wheel.
  • the inner circumferential member 3 is continuous with a cylindrical columnar part 31 that extends along the axis x direction and is arranged on the inner circumferential side of the cylindrical part 21, and one end of the columnar part 31 in the axis x direction, It has a flange portion 32 extending toward the outer circumferential side.
  • a recess 321 is formed in a surface 322 of the flange portion 32 facing the other side in the axis x direction. Further, a portion of the flange portion 32 where the recess 321 is formed extends along a plane perpendicular to the axis x direction, and is particularly a portion on the outer peripheral side of such a plane. Moreover, the position where the recessed part 321 is formed is a position facing the end surface 212 of the outer peripheral side member 2 in the axis x direction.
  • the inner circumferential surface 211 of the cylindrical portion 21 and the outer circumferential surface 311 of the columnar portion 31 are spaced apart from each other, and a rolling element is provided in this gap and grease is sealed therein. That is, the space between the inner peripheral surface 211 and the outer peripheral surface 311 becomes a space to be sealed.
  • the direction from the other side to the one side in the axis x direction is the direction from the sealed space side to the atmosphere side
  • the direction from the inner circumference side to the outer circumference side is from the sealed space side to the atmosphere side. direction.
  • the outer seal member 4 includes an outer elastic body part 41 and an outer reinforcing part 42 attached to the outer elastic body part 41, and is attached to the inner peripheral surface 211 of the cylindrical part 21.
  • the elastic body of the outer elastic body portion 41 is, for example, a rubber material such as fluororubber, acrylic rubber, nitrile rubber, or hydrogenated nitrile rubber.
  • the outer reinforcing portion 42 is made of metal, for example, and is manufactured by press working or forging, and the outer elastic body portion 41 is formed by crosslinking (vulcanization) using a mold.
  • the outer elastic body portion 41 is integrally molded with the outer reinforcing portion 42.
  • the outer elastic body part 41 has an annular part 411 formed in an annular shape around the axis x, and a grease lip 412 and a side lip 413 as an outer lip part protruding from the inner peripheral end of the annular part 411. .
  • the outer peripheral edge of the annular portion 411 contacts the inner peripheral surface 211 of the cylindrical portion 21, thereby ensuring sealing between the cylindrical portion 21 and the outer reinforcing portion 42.
  • the grease lip 412 protrudes toward the inner circumferential side, is inclined toward the other side in the axis x direction toward the inner circumferential side, and comes into sliding contact with the outer circumferential surface 311 of the columnar portion 31 .
  • the side lip 413 protrudes toward one side in the axis x direction, and is inclined toward the outer circumferential side as it goes toward the one side in the axis x direction. sliding into contact with.
  • the side lip 413 is provided closer to the atmosphere than the grease lip 412 and prevents foreign matter such as muddy water from entering between the grease lip 412 and the columnar part 31. Furthermore, in this embodiment, one side lip 413 is provided.
  • the outer reinforcing part 42 includes a cylindrical cylindrical part 421 that extends along the axis x direction, and an annular part 422 that is continuous with one end of the cylindrical part 421 in the axis x direction and extends toward the inner circumferential side. It has integrally.
  • the outer elastic body portion 41 is provided so as to cover one side of the annular portion 422 in the axis x direction.
  • the inner seal member 5 includes an inner elastic body portion 51 and an inner reinforcing portion 52 attached to the inner elastic body portion 51, and is attached to the recess 321 of the inner peripheral side member 3.
  • the method for attaching the inner seal member 5 to the recess 321 is not particularly limited, and may be attached by metal fitting, for example.
  • the elastic body of the inner elastic body portion 51 is, for example, a rubber material such as fluororubber, acrylic rubber, nitrile rubber, or hydrogenated nitrile rubber.
  • the inner reinforcing portion 52 is made of metal, for example, and is manufactured by press working or forging, and the inner elastic body portion 51 is formed by crosslinking (vulcanization) using a mold.
  • the inner elastic body portion 51 is integrally formed with the inner reinforcing portion 52.
  • the inner elastic body portion 51 has a mounting portion 511 disposed in the recess 321 and an inner lip portion 512 protruding from the mounting portion 511 toward the other side in the axis x direction.
  • the mounting portion 511 having a substantially rectangular cross section has an outer circumferential surface portion 511A exposed without being covered by the inner reinforcing portion 52, and this outer circumferential surface portion 511A contacts the inner circumferential surface of the recessed portion 321.
  • the outer peripheral surface portion 511A is inclined toward the outer peripheral side (so that the radial dimension decreases toward the bottom of the recess 321) as it goes toward the other side in the axis x direction. It has a convex portion 511B at the end thereof.
  • the inner lip portion 512 is inclined toward the outer circumferential side as it goes toward the other side in the axis x direction (that is, toward the outer circumferential member 2), and the proximal end portion 512B is thinner than the distal end portion 512A. (small radial dimension). That is, the distal end 512A is heavier and more rigid than the proximal end 512B, and the proximal end 512B is easier to deform than the distal end 512A.
  • the tip portion 512A comes into sliding contact with the end surface 212 of the cylindrical portion 21 on one side in the axis x direction, so that the inner lip portion 512 comes into linear contact with the outer peripheral side member 2. Further, the end surface 212 is planar along a plane perpendicular to the axis x direction, and the inner lip portion 512 is in sliding contact with such a planar portion.
  • a grease lip 412 and a side lip 413 as outer lip portions are provided on the side of the space to be sealed. That is, the inner lip portion 512 prevents foreign matter such as muddy water from entering between the grease lip 412 and the side lip 413 and the inner peripheral member 3. Further, the inner lip portion 512 is provided on the outer peripheral side with respect to the grease lip 412 and the side lip 413.
  • the inner reinforcing portion 52 includes a cylindrical portion 521 extending along the axis x direction, and an annular portion 522 continuous with one end of the cylindrical portion 521 in the axis x direction and extending toward the outer circumferential side. It is integrally formed and has an L-shaped cross section.
  • the inner reinforcing portion 52 covers the inner circumferential surface and a part of the surface on one side in the axis x direction of the mounting portion 511 having a substantially rectangular cross section.
  • the total radial dimension of the attachment part 511 and the inner reinforcing part 52 is equal to or slightly larger than the radial dimension of the recess 321, so that the attachment part 511 is in close contact with the inner surface of the recess 321 and sealed. gender is ensured.
  • the sealing structure 1A when foreign matter such as muddy water tries to invade from the atmosphere side toward the sealed space side, the invasion is first suppressed by the inner lip portion 512.
  • the side lip 413 prevents the foreign object from entering.
  • the inner lip portion 512 and the side lip 413 are provided alternately (extending from the inner circumferential side member 3 and the outer circumferential side member 2, respectively), foreign objects passing through the inner lip portion 512 are prevented from entering the inner side. It passes near the tip of the lip portion 512, making it easier to reach the vicinity of the base end of the side lip 413. That is, foreign matter that has passed through the inner lip portion 512 is less likely to pass through the side lip 413.
  • the inner lip portion 512 that is inclined toward the outer circumferential side tends to further move toward the outer circumferential side due to the centrifugal force generated by the rotation.
  • the force with which the inner lip portion 512 presses the outer peripheral member 2 is reduced, and the torque for rotating the wheel is reduced.
  • the sealing structure 1A since the inner seal member 5 is attached to the recess 321 of the inner peripheral side member 3, the attachment of the inner seal member 5 is made easier. Therefore, there is no need to provide a slinger or extend the slinger, and the complexity of the configuration can be suppressed. In this way, the inner seal member 5 can be easily provided, and the sealing performance can be improved compared to a configuration in which sealing is achieved only by a seal provided on the outer peripheral side member 2.
  • the number of seals in the outer seal member 4 can be reduced, and the torque of the rotating inner seal member 5 can be easily reduced by utilizing centrifugal force. Therefore, compared to a configuration in which seals are provided only on the outer peripheral side member 2, the total torque can be reduced even if the total number of seals is the same.
  • the inner lip portion 512 extends toward the outer circumferential side as it approaches the outer circumferential member 2 in the direction of the axis x, it can be deformed by centrifugal force and torque can be reduced.
  • the base end 512B of the inner lip portion 512 is easier to deform than the distal end 512A, it is easier to cause deformation using centrifugal force as described above, and it is easier to lower the torque.
  • the inner seal member 5 has the inner reinforcing portion 52, deformation of the inner elastic body portion 51 can be suppressed.
  • the outer circumferential surface portion 511A of the inner elastic body portion 51 comes into contact with the inner surface of the recessed portion 321, thereby improving the sealing performance between them.
  • the convex portion 511B is formed on the outer peripheral surface portion 511A, the convex portion 511B is easily pressed against the concave portion 321.
  • the sealing structure 1B of the present embodiment is different from the sealing structure 1A of the first embodiment in the outer elastic body portions 41B of the inner seal member 5B and the outer seal member 4, and other parts.
  • the structure of is similar.
  • the inner seal member 5B does not have an inner reinforcing portion, and the inner circumferential surface, the outer circumferential surface, and the surface on one side in the axis x direction of the mounting portion 511 are in contact with the inner surface of the recessed portion 321, respectively. Further, the inner lip portion 513 of the inner seal member 5B has a substantially constant wall thickness, and the ease of deformation is approximately the same from the base end to the distal end.
  • the outer elastic body portion 41B has an intermediate lip 414 disposed between them.
  • the intermediate lip 414 is in sliding contact with the transition region between the columnar section 31 and the flange section 32 .
  • the sealing performance can be improved while suppressing the complexity of the configuration.
  • the sealing structure 1C of this embodiment is different from the sealing structure 1A of the first embodiment in the inner seal member 5C, and the other structures are the same.
  • the inner seal member 5C does not have an inner reinforcing portion, but has a mounting portion 511 having a similar configuration. Further, the inner seal member 5C has an inner lip portion 512 similar to that of the first embodiment.
  • the sealing performance can be improved while suppressing the complexity of the configuration.
  • the sealing structure 1D of this embodiment differs from the sealing structure 1A of the first embodiment in that a slinger 6 is provided, and the other structures are the same. There is.
  • the slinger 6 integrally includes a cylindrical cylindrical portion 61 that extends along the axis x direction, and an annular portion 62 that is continuous with one end of the cylindrical portion 61 in the axis x direction and extends toward the inner circumferential side. It has an L-shaped cross section.
  • the slinger 6 is attached to the outer peripheral member 2 so that the cylindrical part 61 covers the outer peripheral surface 213 of the cylindrical part 21 and the annular part 62 covers the end surface 212 of the cylindrical part 21 on one side in the axis x direction.
  • the inner lip portion 512 does not come into direct sliding contact with the outer circumference side member 2, but rather with the slinger 6 as an object attached to the outer circumference side member 2. Note that it is preferable that an elastic member be provided between the slinger 6 and the cylindrical portion 21 for sealing.
  • the sealing performance can be improved while suppressing the complexity of the configuration.
  • the surface condition of the sliding surface is improved compared to a structure in which the inner lip portion 512 directly slides against the outer peripheral side member 2. can be made easier to manage.
  • the sealing structure 1E of this embodiment is different from the sealing structure 1A of the first embodiment in the outer reinforcing portion 42E of the outer seal member 4, and the other structures are the same. ing.
  • the outer reinforcing portion 42E includes a double cylindrical portion 421E extending along the axis x direction, and an annular portion 422E continuous with one end of the double cylindrical portion 421E in the axis x direction and extending toward the inner circumferential side. , and a slinger 423 that is continuous with one end of the double cylindrical portion 421E in the axis x direction and extends toward the outer circumferential side.
  • the double cylindrical portion 421E extends in a cylindrical shape from one side to the other side in the axis x direction along the inner circumferential surface 211 of the cylindrical portion 21, and then is folded back toward the inner circumferential side to extend from the other side. It extends in a cylindrical shape towards the side.
  • the slinger 423 covers the end surface 212 of the cylindrical portion 21 on one side in the axis x direction.
  • the inner lip portion 512 does not come into direct sliding contact with the outer circumferential member 2 but rather with a slinger 423 as an object attached to the outer circumferential member 2.
  • an elastic member for sealing the space between the outer reinforcing portion 42E and the cylindrical portion 21 is provided, for example, between the slinger 423 and the cylindrical portion 21.
  • the sealing performance can be improved while suppressing the complexity of the configuration.
  • the slinger 423 by providing the slinger 423, the surface conditions such as smoothness and surface roughness of the sliding surface can be easily managed, as in the fourth embodiment. Further, since the slinger 423 is formed integrally with the outer reinforcing portion 42E, an increase in the number of parts can be suppressed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and the present invention also includes the following modifications.
  • the inner lip portions 512 and 513 extend toward the outer circumferential side as they approach the outer circumferential side member 2 in the axis x direction, but the inner lip portions extend toward the outer circumferential side in the axis x direction. It may extend along the axis x direction, or it may extend toward the inner circumferential side as it approaches the outer circumferential side member in the direction of the axis x.
  • centrifugal force can be used to press the inner lip portion against the object to be slid on, and sealing performance can be improved.
  • the grease lip 412 and the side lip 413 as the outer lip portion are in direct sliding contact with the inner circumference side member 3, but the outer lip is attached to the inner circumference side member. It is also possible to have a structure in which it slides into contact with an object (for example, a slinger) that is attached.
  • the configurations shown in the first to fifth embodiments above can be combined with each other.
  • a configuration in which the inner reinforcing portion is not provided as in the second and third embodiments may be combined with a configuration in which a slinger is provided as in the fourth and fifth embodiments.
  • the present invention is not limited to the sealing structure according to the embodiments of the present invention, but includes all aspects included in the concept of the present invention and the scope of the claims. .
  • each structure may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least some of the problems and effects described above.
  • the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiments may be changed as appropriate depending on the specific usage of the present invention.
  • 1A to 1E...Sealing structure 2...Outer circumferential side member, 21...Cylindrical part, 211...Inner circumferential surface, 212...End face, 213...Outer circumferential surface, 3...Inner circumferential side member, 31...Columnar part, 311...Outer circumferential surface , 32...flange part, 321...recessed part, 4...outer seal member, 41...outer elastic body part, 411...annular part, 412...grislip, 413...side lip, 414...intermediate lip, 42, 42E...outer reinforcement part , 421... Cylindrical part, 421E... Double tubular part, 422, 422E... Annular part, 5, 5B, 5C...
  • Inner seal member 51... Inner elastic body part, 511... Mounting part, 511A... Outer peripheral surface part, 511B ... Convex part, 512, 513... Inner lip part, 512A... Tip part, 512B... Base end part, 52... Inner reinforcing part, 521... Cylindrical part, 522... Annular part, 6,423... Slinger, 61... Cylindrical part Part, 62...Annular part

Abstract

構成の複雑化を抑制しつつ密封性を向上させることができる密封構造を提供する。 密封構造(1A)は、相対回転可能であるとともに間に転動体が設けられる外周側部材(2)と内周側部材(3)との間の密封を図る密封構造であって、外周側部材(2)に取り付けられ、内周側部材(3)又は内周側部材(3)に取り付けられた対象物に摺接する外側リップ部(グリスリップ(412)及びサイドリップ(413))を有する外側シール部材(4)と、内周側部材(3)に取り付けられ、外周側部材(2)又は外周側部材(2)に取り付けられた対象物に摺接する内側リップ部(512)を有する内側シール部材(5)と、を備える。グリスリップ(412)及びサイドリップ(413)は、内側リップ部(512)よりも密封対象空間側に設けられ、内側シール部材(5)は、内周側部材(3)に形成された凹部(321)に取り付けられている。

Description

密封構造
 本発明は、密封構造に関する。
 一般に、車輪の軸受構造として、ハブ輪に固定された内輪と、内輪の外側に設けられる外輪と、の間に転動体が設けられた構造が知られている。このような軸受構造において、泥水からの保護のためにシール部材を設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された車輪用軸受装置では、内方部材における車輪取付フランジに金属環が取り付けられ、この金属環にシール部材が接合されている。外方部材に取り付けられて金属環に摺接するシールよりも外側において、金属環に取り付けられたシール部材が外方部材に対して摺接することで、泥水等からのシールの保護を図っている。
特開2014-20413号公報
 しかしながら、特許文献1に記載された車輪用軸受装置では、金属環の端部にシール部材が取り付けられており、金属環を、外方部材のシールの摺接対象となる部分から、シール部材が設けられる部分まで延長しなければならず、大型化しやすかった。また、金属環が設けられずにシールが内輪に対して直接的に摺接する構成では、シール部材を設けることが困難であり、密封性を向上させにくかった。
 本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の複雑化を抑制しつつ密封性を向上させることができる密封構造を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明に係る密封構造は、相対回転可能であるとともに間に転動体が設けられる外周側部材と内周側部材との間の密封を図る密封構造であって、前記外周側部材に取り付けられ、前記内周側部材又は前記内周側部材に取り付けられた対象物に摺接する外側リップ部を有する外側シール部材と、前記内周側部材に取り付けられ、前記外周側部材又は前記外周側部材に取り付けられた対象物に摺接する内側リップ部を有する内側シール部材と、を備え、前記外側リップ部は、前記内側リップ部よりも密封対象空間側に設けられ、前記内側シール部材は、前記内周側部材に形成された凹部に取り付けられている。
 本発明の一態様に係る密封構造において、前記内周側部材が所定の軸線を中心として回転可能であり、前記内側リップ部は、軸線方向において前記外周側部材に近づくにしたがって、外周側に向かって延びるように傾斜している。
 本発明の一態様に係る密封構造において、前記内側リップ部は、先端部よりも基端部の方が変形容易に形成されている。
 本発明の一態様に係る密封構造において、前記内側シール部材は、前記内側リップ部を備える内側弾性体部と、前記内側弾性体部に取り付けられる内側補強部と、を有し、前記内側補強部は、前記内側弾性体部を少なくとも内周側から覆い、前記内側弾性体部は、前記凹部の内面に接触する外周面部を有する。
 本発明の一態様に係る密封構造において、前記外周側部材には、前記内側リップ部が摺接するスリンガが取り付けられている。
 本発明の一態様に係る密封構造において、前記外側シール部材は、前記外側リップ部を備える外側弾性体部と、前記外側弾性体部に取り付けられる外側補強部と、を有し、前記スリンガは、前記外側補強部と一体に形成されている。
 本発明に係る密封構造によれば、構成の複雑化を抑制しつつ密封性を向上させることができる。
本発明の第1の実施の形態に係る密封構造が設けられた軸受構造の断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る密封構造の断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る密封構造の断面図である。 本発明の第3の実施の形態に係る密封構造の断面図である。 本発明の第4の実施の形態に係る密封構造の断面図である。 本発明の第5の実施の形態に係る密封構造の断面図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、第2~5の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部材には共通の符号を付すとともに説明を省略し、主に相違点について説明する。
[第1の実施の形態]
 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1Aが設けられた軸受構造100の断面図であり、図2は、密封構造1Aの断面図である。密封構造1Aが設けられる軸受構造100では、車輪が接続される内周側部材3と、内周側部材3に対して外側に設けられる外周側部材2と、の間に、軸受を構成する転動体200が設けられるとともに、この転動体200の回転を平滑なものとするためにグリスが封入されている。尚、図示の例では2つの転動体200が設けられているが、転動体200の数は特に限定されない。封入されたグリスが漏洩したり、このグリスが封入された空間(密封対象空間)に異物が侵入したりすることを抑制するために、密封構造1Aが設けられる。
 本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1Aは、相対回転可能であるとともに間に転動体200が設けられる外周側部材2と内周側部材3との間の密封を図る密封構造であって、外周側部材2に取り付けられ、内周側部材3又は内周側部材3に取り付けられた対象物に摺接する外側リップ部(グリスリップ412及びサイドリップ413)を有する外側シール部材4と、内周側部材3に取り付けられ、外周側部材2又は外周側部材2に取り付けられた対象物に摺接する内側リップ部512を有する内側シール部材5と、を備える。グリスリップ412及びサイドリップ413は、内側リップ部512よりも密封対象空間側に設けられ、内側シール部材5は、内周側部材3に形成された凹部321に取り付けられている。
 以下、説明の便宜上、密封構造1Aの軸線x方向において矢印a(図2参照)方向を一方側とし、軸線x方向において矢印b(図2参照)方向を他方側とする。また、軸線xに垂直な方向(以下、「径方向」ともいう)において、軸線xから離れる方向(図2の矢印c方向)を外周側とし、軸線xに近づく方向(図2の矢印d方向)を内周側とする。以下の説明において、各部材の位置関係や方向を説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の車両等に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
 外周側部材2は、いわゆる外輪であって、車両等に対して回動不能に設けられる。外周側部材2は、外側シール部材4が設けられる部分において、軸線x方向に沿って延びる円筒状の筒状部21を有する。筒状部21は、軸線x方向一方側に開口している。
 内周側部材3は、外周側部材2に対して回転可能に設けられるいわゆる内輪であって、車輪が接続される車輪取付フランジ30を有する。尚、内周側部材3は、複数の部分に分割されていてもよく、図2に示された部分が車輪に対して直接的に接続されていなくてもよい。即ち、内周側部材3は、車輪とともに回転する部品であればよい。内周側部材3は、軸線x方向に沿って延びるとともに筒状部21の内周側に配置される円柱状の柱状部31と、柱状部31の軸線x方向一方側端部に連続し、外周側に向かって延びるフランジ部32と、を有する。フランジ部32のうち軸線x方向他方側を向いた面322には、凹部321が形成されている。また、フランジ部32のうち凹部321が形成される部分は、軸線x方向に直交する面に沿って延びており、特に、このような平面のうち外周側の部分となっている。また、凹部321が形成される位置は、軸線x方向において外周側部材2の端面212に対向する位置である。
 筒状部21の内周面211と柱状部31の外周面311とは、間隔を開けて配置されており、この間隙に転動体が設けられるとともにグリスが封入される。即ち、内周面211と外周面311との間の空間が、密封対象空間となる。また、軸線x方向において他方側から一方側に向かう方向が、密封対象空間側から大気側に向かう方向となり、且つ、内周側から外周側に向かう方向が、密封対象空間側から大気側に向かう方向となる。
 外側シール部材4は、外側弾性体部41と、外側弾性体部41に取り付けられる外側補強部42と、を備え、筒状部21の内周面211に取り付けられる。外側弾性体部41の弾性体は、例えば、フッ素ゴムやアクリルゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム等のゴム材である。外側補強部42は、例えば、金属製であり、プレス加工や鍛造によって製造されており、外側弾性体部41は成形型を用いて架橋(加硫)成形によって成形される。外側弾性体部41は外側補強部42と一体に成形されている。
 外側弾性体部41は、軸線xの周りに環状に形成された環状部411と、環状部411の内周側端部から突出した外側リップ部としてのグリスリップ412及びサイドリップ413と、を有する。環状部411が、その外周側の端縁が筒状部21の内周面211に接触することにより、筒状部21と外側補強部42との間の密封性が確保されている。
 グリスリップ412は、内周側に向かって突出しており、内周側に向かうにしたがって軸線x方向他方側に向かうように傾斜し、柱状部31の外周面311に摺接する。サイドリップ413は、軸線x方向一方側に向かうように突出しており、軸線x方向一方側に向かうにしたがって外周側に向かうように傾斜し、フランジ部32における軸線x方向他方側を向いた面322に摺接する。サイドリップ413は、グリスリップ412よりも大気側に設けられており、グリスリップ412と柱状部31との間に泥水等の異物が侵入することを抑制するものである。また、本実施の形態では、1つのサイドリップ413が設けられている。
 外側補強部42は、軸線x方向に沿って延びる円筒状の筒状部421と、筒状部421の軸線x方向一方側端部に連続し、内周側に向かって延びる環状部422と、を一体に有する。外側弾性体部41は、環状部422の軸線x方向一方側の面を覆うように設けられる。
 内側シール部材5は、内側弾性体部51と、内側弾性体部51に取り付けられる内側補強部52と、を備え、内周側部材3の凹部321に取り付けられる。尚、内側シール部材5の凹部321への取付方法は特に限定されず、例えば金属嵌合によって取り付けられればよい。内側弾性体部51の弾性体は、例えば、フッ素ゴムやアクリルゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム等のゴム材である。内側補強部52は、例えば、金属製であり、プレス加工や鍛造によって製造されており、内側弾性体部51は成形型を用いて架橋(加硫)成形によって成形される。内側弾性体部51は内側補強部52と一体に成形されている。
 内側弾性体部51は、凹部321に配置される取付部511と、取付部511から軸線x方向他方側に向かって突出した内側リップ部512と、を有する。断面略矩形状の取付部511は、内側補強部52によって外周面部511Aが覆われずに露出しており、この外周面部511Aが凹部321の内周面に接触する。また、外周面部511Aは、軸線x方向他方側に向かうにしたがって外周側に向かうように(凹部321の底部に向かうにしたがって径方向寸法が小さくなるように)傾斜しており、軸線x方向他方側の端部に凸部511Bを有する。
 内側リップ部512は、軸線x方向他方側に向かうにしたがって(即ち外周側部材2に向かうにしたがって)外周側に向かうように傾斜しており、先端部512Aよりも基端部512Bの方が肉薄に(径方向寸法が小さく)形成されている。即ち、先端部512Aの方が基端部512Bよりも重く且つ剛性が高くなっており、先端部512Aよりも基端部512Bの方が変形容易となっている。
 先端部512Aは、筒状部21における軸線x方向一方側の端面212に摺接することで、内側リップ部512が外周側部材2に線状接触するようになっている。また、端面212は、軸線x方向に直交する面に沿って平面状となっており、このような平面状の部分に対して内側リップ部512が摺接する。
 このような内側リップ部512に対し、外側リップ部としてのグリスリップ412及びサイドリップ413は、密封対象空間側に設けられている。即ち、内側リップ部512は、グリスリップ412及びサイドリップ413と内周側部材3との間に泥水等の異物が侵入することを抑制するものである。また、内側リップ部512は、グリスリップ412及びサイドリップ413に対し、外周側に設けられている。
 内側補強部52は、軸線x方向に沿って延びる円筒状の筒状部521と、筒状部521の軸線x方向一方側端部に連続し、外周側に向かって延びる環状部522と、を一体に有し、断面L字状に形成されている。内側補強部52は、断面略矩形状の取付部511のうち内周面と、軸線x方向一方側の面の一部と、を覆う。少なくとも軸線x方向他方側において、取付部511と内側補強部52との合計の径方向寸法が、凹部321の径方向寸法と同等又は若干大きく、取付部511が凹部321の内面に密着し、密封性が確保されるようになっている。
 以上のような密封構造1Aでは、大気側から密封対象空間側に向かって泥水等の異物が侵入しようとした際、まずは内側リップ部512によって侵入が抑制される。異物が内側リップ部512を通過した場合、次にサイドリップ413によって侵入が抑制される。このとき、内側リップ部512とサイドリップ413とが互い違いに設けられている(それぞれ内周側部材3及び外周側部材2から延びている)ことで、内側リップ部512を通過する異物は、内側リップ部512の先端近傍を通過することとなり、サイドリップ413の基端近傍に到達しやすくなっている。即ち、内側リップ部512を通過した異物は、サイドリップ413を通過しにくくなっている。
 このように、グリスリップ412まで異物が侵入することが抑制されており、異物によって錆が生じたり、錆によって各リップが摩耗したりすることが抑制される。また、錆や摩耗によって密封性が低下したり、摩擦力が大きくなって車輪を回転させるためのトルク(以下、単に「トルク」と呼ぶことがある)が増大したりすることが抑制される。
 また、内周側部材3が回転する際、外周側に向かうように傾斜した内側リップ部512は、回転によって生じる遠心力によってさらに外周側に向かおうとする。これにより、内側リップ部512が外周側部材2を押圧する力が低下し、車輪を回転させるためのトルクが低減される。
 このように、本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1Aによれば、内側シール部材5が内周側部材3の凹部321に取り付けられていることで、内側シール部材5の取付のためにスリンガを設けたりスリンガを延長したりする必要がなく、構成の複雑化を抑制することができる。このように内側シール部材5を容易に設けることができ、外周側部材2に設けられたシールのみによって密封を図る構成と比較して、密封性を向上させることができる。
 また、内側シール部材5を設けることで、外側シール部材4においてシールの数を低減することができ、回転する内側シール部材5においては遠心力を利用して低トルク化しやすい。従って、外周側部材2にのみシールを設ける構成と比較して、合計のシール数が同じであっても、合計のトルクを低下させることができる。
 また、内側リップ部512が軸線x方向において外周側部材2に近づくにしたがって外周側に向かって延びていることで、遠心力によって変形させ、低トルク化することができる。
 さらに、内側リップ部512において先端部512Aよりも基端部512Bの方が変形容易であることで、上記のように遠心力を利用した変形を生じさせやすく、より低トルク化させやすい。
 また、内側シール部材5が内側補強部52を有することで、内側弾性体部51の変形を抑制することができる。このとき、内側弾性体部51の外周面部511Aが凹部321の内面に接触することで、これらの間の密封性を向上させることができる。特に、外周面部511Aに凸部511Bが形成されていることで、凸部511Bを凹部321に押し付けやすい。
[第2の実施の形態]
 本実施の形態の密封構造1Bでは、図3に示すように、第1の実施の形態の密封構造1Aに対し、内側シール部材5B及び外側シール部材4の外側弾性体部41Bが相違し、その他の構造は同様となっている。
 内側シール部材5Bは、内側補強部を有しておらず、取付部511の内周面と、外周面と、軸線x方向一方側の面と、のそれぞれが凹部321の内面に接触する。また、内側シール部材5Bの内側リップ部513は、略一定の肉厚を有しており、基端部から先端部にかけて変形のしやすさは同程度となっている。
 外側弾性体部41Bは、グリスリップ412及びサイドリップ413に加え、これらの間に配置される中間リップ414を有する。中間リップ414は、柱状部31とフランジ部32との遷移領域に対して摺接する。
 このような本実施の形態の密封構造1Bによれば、第1の実施の形態の密封構造1Aと同様に、構成の複雑化を抑制しつつ、密封性を向上させることができる。
[第3の実施の形態]
 本実施の形態の密封構造1Cでは、図4に示すように、第1の実施の形態の密封構造1Aに対し、内側シール部材5Cが相違し、その他の構造は同様となっている。
 内側シール部材5Cは、第2の実施の形態における内側シール部材5Bと同様に、内側補強部を有しておらず、同様の形態の取付部511を有する。また、内側シール部材5Cは、第1の実施の形態と同様の内側リップ部512を有する。
 このような本実施の形態の密封構造1Cによれば、第1の実施の形態の密封構造1Aと同様に、構成の複雑化を抑制しつつ、密封性を向上させることができる。
[第4の実施の形態]
 本実施の形態の密封構造1Dでは、図5に示すように、第1の実施の形態の密封構造1Aに対し、スリンガ6が設けられている点で相違し、その他の構造は同様となっている。
 スリンガ6は、軸線x方向に沿って延びる円筒状の筒状部61と、筒状部61の軸線x方向一方側端部に連続し、内周側に向かって延びる環状部62と、を一体に有し、断面L字状に形成されている。筒状部61が筒状部21の外周面213を覆い、環状部62が筒状部21の軸線x方向一方側の端面212を覆うように、スリンガ6が外周側部材2に取り付けられる。内側リップ部512は、外周側部材2に対して直接摺接するのではなく外周側部材2に取り付けられた対象物としてのスリンガ6に対して摺接する。尚、スリンガ6と筒状部21との間には、密封のための弾性部材が設けられていることが好ましい。
 このような本実施の形態の密封構造1Dによれば、第1の実施の形態の密封構造1Aと同様に、構成の複雑化を抑制しつつ、密封性を向上させることができる。
 さらに、スリンガ6が設けられていることで、内側リップ部512が外周側部材2に対して直接的に摺接する構成と比較して、摺接面の表面状態(平滑性や面粗度等)を管理しやすくすることができる。
[第5の実施の形態]
 本実施の形態の密封構造1Eでは、図6に示すように、第1の実施の形態の密封構造1Aに対し、外側シール部材4の外側補強部42Eが相違し、その他の構造は同様となっている。
 外側補強部42Eは、軸線x方向に沿って延びる二重筒状部421Eと、二重筒状部421Eの軸線x方向一方側端部に連続し、内周側に向かって延びる環状部422Eと、二重筒状部421Eの軸線x方向一方側端部に連続し、外周側に向かって延びるスリンガ423と、を一体に有する。二重筒状部421Eは、筒状部21の内周面211に沿うように軸線x方向において一方側から他方側に向かうように円筒状に延びた後、内周側に折り返されることで他方側に向かって円筒状に延びている。
 スリンガ423は、筒状部21の軸線x方向一方側の端面212を覆う。内側リップ部512は、外周側部材2に対して直接摺接するのではなく外周側部材2に取り付けられた対象物としてのスリンガ423に対して摺接する。尚、外側補強部42Eと筒状部21との間の間を密封する弾性部材が、例えばスリンガ423と筒状部21との間に設けられていることが好ましい。
 このような本実施の形態の密封構造1Eによれば、第1の実施の形態の密封構造1Aと同様に、構成の複雑化を抑制しつつ、密封性を向上させることができる。
 さらに、スリンガ423が設けられていることで、第4の実施の形態と同様に、摺接面における平滑性や面粗度等の表面状態を管理しやすくすることができる。また、スリンガ423が外側補強部42Eと一体に形成されていることで、部品点数の増加を抑制することができる。
 尚、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、内側リップ部512,513が軸線x方向において外周側部材2に近づくにしたがって外周側に向かって延びているものとしたが、内側リップ部は、軸線x方向に沿って延びていてもよいし、軸線x方向において外周側部材に近づくにしたがって内周側に向かって延びていてもよい。内側リップ部が内周側に向かって延びる場合、遠心力を利用して内側リップ部を摺接対象に押し付けることができ、密封性を向上させることができる。
 また、上記の実施の形態では、外側リップ部としてのグリスリップ412及びサイドリップ413が内周側部材3に対して直接的に摺接するものとしたが、外側リップが、内周側部材に取り付けられた対象物(例えばスリンガ)に対して摺接する構成としてもよい。
 また、上記の第1~第5実施の形態に示した各構成は、相互に組み合わせ可能である。例えば、第2,3の実施の形態のように内側補強部が設けられない構成と、第4,5の実施の形態のようにスリンガが設けられる構成と、を組み合わせてもよい。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封構造に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
1A~1E…密封構造、2…外周側部材、21…筒状部、211…内周面、212…端面、213…外周面、3…内周側部材、31…柱状部、311…外周面、32…フランジ部、321…凹部、4…外側シール部材、41…外側弾性体部、411…環状部、412…グリスリップ、413…サイドリップ、414…中間リップ、42,42E…外側補強部、421…筒状部、421E…二重筒状部、422,422E…環状部、5,5B,5C…内側シール部材、51…内側弾性体部、511…取付部、511A…外周面部、511B…凸部、512,513…内側リップ部、512A…先端部、512B…基端部、52…内側補強部、521…筒状部、522…環状部、6,423…スリンガ、61…筒状部、62…環状部

Claims (6)

  1.  相対回転可能であるとともに間に転動体が設けられる外周側部材と内周側部材との間の密封を図る密封構造であって、
     前記外周側部材に取り付けられ、前記内周側部材又は前記内周側部材に取り付けられた対象物に摺接する外側リップ部を有する外側シール部材と、
     前記内周側部材に取り付けられ、前記外周側部材又は前記外周側部材に取り付けられた対象物に摺接する内側リップ部を有する内側シール部材と、を備え、
     前記外側リップ部は、前記内側リップ部よりも密封対象空間側に設けられ、
     前記内側シール部材は、前記内周側部材に形成された凹部に取り付けられている、密封構造。
  2.  前記内周側部材が所定の軸線を中心として回転可能であり、
     前記内側リップ部は、軸線方向において前記外周側部材に近づくにしたがって、外周側に向かって延びるように傾斜している、請求項1に記載の密封構造。
  3.  前記内側リップ部は、先端部よりも基端部の方が変形容易に形成されている、請求項2に記載の密封構造。
  4.  前記内側シール部材は、前記内側リップ部を備える内側弾性体部と、前記内側弾性体部に取り付けられる内側補強部と、を有し、
     前記内側補強部は、前記内側弾性体部を少なくとも内周側から覆い、
     前記内側弾性体部は、前記凹部の内面に接触する外周面部を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の密封構造。
  5.  前記外周側部材には、前記内側リップ部が摺接するスリンガが取り付けられている、請求項1~3のいずれか1項に記載の密封構造。
  6.  前記外側シール部材は、前記外側リップ部を備える外側弾性体部と、前記外側弾性体部に取り付けられる外側補強部と、を有し、
     前記スリンガは、前記外側補強部と一体に形成されている、請求項5に記載の密封構造。
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