JP2005090526A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、サイドリップを有する密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えばハブベアリングシールとして自動車関連分野に用いられ、または汎用機械等に用いられる。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device having a side lip. The sealing device of the present invention is used, for example, in the field of automobiles as a hub bearing seal, or used for general-purpose machines.
従来から、図4に示すように、摺動の相手部材である回転ハブ61の軸方向端面部62または曲面部63に摺動自在に密接するサイドリップ52,53を有する密封装置51が知られており(特許文献1参照)、この密封装置51は、ハブ61に対するサイドリップ52,53のしめしろの大きさが通常状態(MID状態、設計狙い値)にあるときには、適正な応力分布(リップ接触圧力分布)を示し、よって安定した密封性能を発揮するように構成されている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, a
しかしながら、この従来の密封装置51によると、図5(A)に拡大して示すように、サイドリップ52の先端面52aが同サイドリップ52の内周面52bに対して直角に交差するように形成されていて両面52a,52bのなす摺動部先端頂角θ1の大きさがちょうど90度(θ1=90°)に形成されているか、あるいは図5(B)に拡大して示すように、サイドリップ53の先端面53aが断面V字形に形成されていて摺動部先端頂角θ2の大きさが90度よりも小さな角度(θ2<90°)に形成されているために、以下のような不都合がある。
However, according to this
すなわち、ハブ61がサイドリップ52,53に対して相対に軸方向変位すると、ハブ61に対するサイドリップ52,53のしめしろの大きさが適宜変化するが、このようにサイドリップ52,53のしめしろの大きさが変化したり、あるいはハブ61がサイドリップ52,53に対して面振れしたりすると、上記従来の密封装置51では、上記形状によりサイドリップ52,53先端のボリュームが余り大きくないために、サイドリップ52,53の形状変化や応力変化が大きく、リップ接触状態が不安定なものとなり、特にしめしろMAX近傍では、サイドリップ52,53がべた当たりとなって、接触圧力ピーク値が小さくなる(しめしろMAX+面振れMAX状態により、より厳しいべた当たりとなる)。したがって、この状態で更にラジアル方向の動き(軸偏心等)が加わると、サイドリップ52,53はもはや水膜を切ることができなくなり、よって密封性能が極端に低下してしまう。
That is, when the
本発明は以上の点に鑑みて、上記しめしろの変化や面振れの発生等の悪条件下においてもサイドリップの応力分布を適正に保つことができ、もって安定した密封性能を発揮することが可能な密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention can appropriately maintain the stress distribution of the side lip even under adverse conditions such as changes in the interference and occurrence of surface runout, thereby exhibiting stable sealing performance. The object is to provide a possible sealing device.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1による密封装置は、相手部材の軸方向端面部または曲面部に摺動自在に密接するサイドリップを有する密封装置において、前記サイドリップの摺動部先端頂角の大きさを90度よりも大きな角度に設定したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a sealing device according to claim 1 of the present invention is a sealing device having a side lip slidably in close contact with an axial end surface portion or a curved surface portion of a mating member. The tip apex angle is set to an angle larger than 90 degrees.
また、本発明の請求項2による密封装置は、相手部材の軸方向端面部または曲面部に摺動自在に密接するサイドリップを有する密封装置において、前記サイドリップの摺動部先端頂角の大きさを90度よりも大きくかつ110度以下の角度に設定したことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a sealing device having a side lip that is slidably brought into close contact with an axial end surface portion or curved surface portion of a mating member. This is characterized in that the angle is set to an angle greater than 90 degrees and 110 degrees or less.
サイドリップ断面形状における長さや幅等の寸法がほぼ同じでリップ材質も同じである場合、本発明の請求項1による密封装置のように、サイドリップの摺動部先端頂角の大きさを90度よりも大きな角度に設定すると、サイドリップ先端のボリュームが従来よりも増大せしめられることになる。したがって、サイドリップが変形しにくいものとなり、サイドリップの接触状態が安定したものとなる。 When the dimensions such as length and width in the side lip cross-sectional shape are substantially the same and the lip material is also the same, as in the sealing device according to claim 1 of the present invention, the tip apex angle of the sliding portion of the side lip is set to 90. When the angle is set larger than the degree, the volume of the side lip tip is increased as compared with the conventional case. Therefore, the side lip is hardly deformed, and the contact state of the side lip is stabilized.
尚、このように本発明では、サイドリップが変形しにくくなるようサイドリップ先端のボリュームを増大させる趣旨でサイドリップの摺動部先端頂角を90度より大きな角度(鈍角)に設定することにしたが、角度を大きくし過ぎると、サイドリップの摺動部先端に極端な応力集中が発生することがある。そこで、これを併せて対策するには、請求項2に記載したように、サイドリップの摺動部先端頂角を90度よりも大きくかつ110度以下の角度(鈍角最小範囲)に設定するのが好適である。
In this way, in the present invention, in order to increase the volume of the tip of the side lip so that the side lip is difficult to deform, the tip apex angle of the sliding part of the side lip is set to an angle larger than 90 degrees (obtuse angle). However, if the angle is too large, extreme stress concentration may occur at the tip of the sliding portion of the side lip. Therefore, in order to take countermeasures together, as described in
本発明は、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項1による密封装置においては、サイドリップの摺動部先端頂角の大きさを90度よりも大きな角度に設定したために、サイドリップ先端のボリュームが従来よりも増大せしめられる。したがって、サイドリップが変形しにくく、その接触状態が安定したものとなるために、しめしろの変化や面振れの発生等の悪条件下においてもサイドリップの応力分布を適正に保つことができる。したがって、サイドリップの接触面圧ピーク値が極端に小さくなって密封性能が極端に低下するのを防止することができ、これにより密封性能を安定化させることができる。また、サイドリップ先端の接触状態が安定すれば、サイドリップ先端の浮き上がりが防止されるために、この点からも密封性能を安定化させることができる。 That is, in the sealing device according to the first aspect of the present invention having the above-described configuration, the volume of the tip of the side lip is conventionally increased because the size of the apex angle of the tip of the sliding portion of the side lip is set larger than 90 degrees. It is increased more than. Therefore, the side lip is difficult to be deformed and the contact state is stabilized, so that the stress distribution of the side lip can be properly maintained even under adverse conditions such as changes in interference and occurrence of surface runout. Therefore, it can be prevented that the peak value of the contact surface pressure of the side lip becomes extremely small and the sealing performance is extremely lowered, and thus the sealing performance can be stabilized. Further, if the contact state of the side lip tip is stabilized, the side lip tip is prevented from being lifted, so that the sealing performance can be stabilized from this point.
またこれに加えて、本発明の請求項2による密封装置においては、サイドリップの摺動部先端頂角が余り大きくなり過ぎないようにこの頂角の大きさを110度以下の角度に設定したために、サイドリップの摺動部先端に極端な応力集中が発生するのを防止することができる。したがって、サイドリップ延いては当該密封装置の耐久性を維持・向上させることができる。
In addition, in the sealing device according to
サイドリップの摺動部先端頂角の大きさを90度よりも大きな角度(請求項1)または90度よりも大きくかつ110度以下の角度(請求項2)に設定するには、サイドリップの先端面を内周面に対して斜め(鈍角)に交差するように形成するのが好適であるが、このほか、サイドリップの先端面を断面凸状(例えば断面三角形または断面円弧形)等に形成するようにしても良い。また、サイドリップの摺動部先端には適宜、アール(断面円弧状の丸み)を付けるようにしても良い。 To set the apex angle of the sliding portion tip of the side lip to an angle larger than 90 degrees (Claim 1) or an angle larger than 90 degrees and 110 degrees or less (Claim 2), The tip surface is preferably formed so as to intersect obliquely (obtuse angle) with respect to the inner peripheral surface, but the tip surface of the side lip has a convex cross section (for example, a triangular cross section or a circular arc shape), etc. You may make it form in. Moreover, you may make it attach | subject a round (arc-shaped roundness of a cross section) suitably to the sliding part front-end | tip of a side lip.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第一実施例・・・
図1は、本発明の第一実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。この密封装置1は例えば自動車用車輪懸架装置におけるベアリング部にハブベアリング用シールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。
First embodiment ...
FIG. 1 shows a cross section of a main part of a sealing device 1 according to a first embodiment of the present invention. The sealing device 1 is used, for example, as a seal for a hub bearing in a bearing portion in a vehicle wheel suspension device, and is configured as follows.
すなわち先ず、上記ベアリング部における密封装置取付部材であるベアリング外輪(図示せず)の内周側に嵌着される金属等剛材製の取付環2が設けられており、この取付環2にゴム状弾性材製の弾性体3が加硫接着されており、この弾性体3に複数のシールリップが一体成形されており、この複数のシールリップが、上記ベアリング部における相対回転部材であるハブ(図示せず)の外周側に嵌着される金属等剛材製のスリンガー4のフランジ部(径方向部)5の軸方向端面部5aに摺動自在に密接するサイドリップ6と、スリンガー4の筒部(軸方向部)7の周面部(外周面)7aに摺動自在に密接するダストリップ8とによって構成されている。
That is, first, a
上記サイドリップ6およびダストリップ8はそれぞれ、ベアリング外部の泥水やダスト等の異物がベアリング内部へ侵入しないようにこれをシールするものであって、その機能からして外向き構造とされ、特にサイドリップ6はその基端から先端へかけて径寸法が徐々に拡大するように形成されている。
Each of the
また、このサイドリップ6は、その先端面6aが内周面6bに対して斜め(鈍角)に交差する断面直線状に形成されており、これによりサイドリップ6は、その摺動部先端頂角θ3の大きさが90度よりも大きくかつ110度以下の角度(90°<θ3≦110°、例えば約100°)に形成されている。摺動部先端頂角θ3は、サイドリップ6の断面形状において、サイドリップ6の先端面6aと内周面6bとがなす角度である。
Further, the
上記構成を備えた密封装置1を実機に装着すると、スリンガー4がサイドリップ6に対して相対に軸方向変位してスリンガー4に対するサイドリップ6のしめしろの大きさが変化したり、スリンガー4がサイドリップ6に対して相対に径方向(軸直角方向)変位して軸偏心が発生したり、スリンガー4がサイドリップ6に対して相対に揺動変位していわゆる面振れが発生したり、あるいはこれらが複合して発生したりするが、上記密封装置1は上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
When the sealing device 1 having the above configuration is mounted on an actual machine, the
すなわち、上記構成の密封装置1においては、サイドリップ6の摺動部先端頂角θ3が90度よりも大きな角度に形成されているために、サイドリップ6先端のボリュームが従来よりも実質的に増大せしめられている。これは、摺動部先端頂角が90度以下の場合と比較して、サイドリップ6の先端面6aがサイドリップ6の先端方向(長手方向)に突出した形状に形成されているからである。したがって、サイドリップ6が変形しにくく、その接触状態が安定したものとされているために、しめしろの変化や面振れの発生等の悪条件下においてもサイドリップ6の応力分布を適正に保つことができる。したがって、サイドリップ6の接触面圧ピーク値が極端に小さくなって密封性能が極端に低下するのを防止することができ、これにより密封性能を安定化させることができる。また、サイドリップ6先端の接触状態が安定すれば、サイドリップ6先端の浮き上がりを防止することができるために、この点からも密封性能を安定化させることができる。
That is, in the sealing device 1 having the above-described configuration, the sliding portion tip apex angle θ 3 of the
図2は、この作用効果を比較例と比較しながら説明するものであって、同図(C)の比較例に係る密封装置1では、サイドリップ6の先端面6aが断面V字形に形成されていてサイドリップ6の摺動部先端頂角が90度よりも小さな角度に形成されているために、同図(D)に示すように、スリンガー4がサイドリップ6に対して相対に近付く方向に軸方向変位すると、サイドリップ6の接触面圧ピーク値pが極端に小さくなる。これに対して、同図(A)の当該実施例に係る密封装置1では、サイドリップ6の先端面6aが当該サイドリップ6の長手方向に対して斜め(鈍角)に交差する断面直線状に形成されていてサイドリップ6の摺動部先端頂角が90度より大きな角度に形成されているために、同図(B)に示すように、サイドリップ6の接触面圧ピーク値pが比較的大きく確保される。この両者の違いは、サイドリップ6先端のボリュームの大小に由来し、特に実施例では、同図(B)の拡大図に示すように、摺動部先端6cの更に外周側にリップ先端面6aが位置して、サイドリップ6先端をスリンガー4に押し付ける向きのモーメントが作用するからであると考えられる。
FIG. 2 explains this operation and effect in comparison with a comparative example. In the sealing device 1 according to the comparative example of FIG. 2C, the
また、上記密封装置1においては併せて、サイドリップ6の摺動部先端頂角θ3が110度以下の角度に設定されているために、摺動部先端6cに極端な応力集中が発生するのを防止することができ、よってサイドリップ6の耐久性が低下するのを防止することができる。
Further, in the sealing device 1 as well, since the sliding portion tip apex angle θ 3 of the
第二実施例・・・
図3は、本発明の第二実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。この密封装置1は例えば自動車用車輪懸架装置におけるベアリング部にハブベアリング用シールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。
Second embodiment ...
FIG. 3 shows a cross section of the main part of the sealing device 1 according to the second embodiment of the present invention. The sealing device 1 is used, for example, as a seal for a hub bearing in a bearing portion in a vehicle wheel suspension device, and is configured as follows.
すなわち先ず、上記ベアリング部における密封装置取付部材であるベアリング外輪(図示せず)の内周側に嵌着される金属等剛材製の取付環2が設けられており、この取付環2にゴム状弾性材製の弾性体3が加硫接着されており、この弾性体3に複数のシールリップが一体成形されており、この複数のシールリップが、上記ベアリング部における相対回転部材でありかつ摺動の相手部材であるハブ9の軸方向端面部9aに摺動自在に密接する外周側のサイドリップ6と、ハブ9の軸方向端面部9aと周面部(外周面)9bとを連続させる断面円弧状の曲面部9cに摺動自在に密接する内周側のサイドリップ(中間リップとも称する)10と、ハブ9の周面部9bに摺動自在に密接する内向きのグリースリップ11とによって構成されている。
That is, first, a mounting
上記3本のシールリップのうち、外周側および内周側のサイドリップ6,10はそれぞれ、ベアリング外部の泥水やダスト等の異物がベアリング内部へ侵入しないようにこれをシールするものであって、その機能からして外向き構造とされ、その基端から先端へかけて径寸法が徐々に拡大するように形成されている。
Of the three seal lips, the outer lip and inner
また、このサイドリップ6,10はそれぞれ、その先端面6a,10aが内周面6b,10bに対して斜め(鈍角)に交差する断面直線状に形成されており、これによりサイドリップ6,10はそれぞれ、その摺動部先端頂角θ3,θ4の大きさが90度よりも大きくかつ110度以下の角度(90°<θ3≦110°,90°<θ4≦110°、例えば約100°)に形成されている。摺動部先端頂角θ3,θ4は、サイドリップ6,10の断面形状において、サイドリップ6,10の先端面6a,10aと内周面6b,10bとがなす角度である。
Further, the
上記構成を備えた密封装置1を実機に装着すると、ハブ9がサイドリップ6,10に対して相対に軸方向変位してハブ9に対するサイドリップ6,10のしめしろの大きさが変化したり、ハブ9がサイドリップ6,10に対して相対に径方向(軸直角方向)変位して軸偏心が発生したり、ハブ9がサイドリップ6,10に対して相対に揺動変位していわゆる面振れが発生したり、あるいはこれらが複合して発生したりするが、上記密封装置1は上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
When the sealing device 1 having the above configuration is mounted on an actual machine, the hub 9 is axially displaced relative to the
すなわち、上記構成の密封装置1においては、サイドリップ6,10の摺動部先端頂角θ3,θ4がそれぞれ90度よりも大きな角度に形成されているために、サイドリップ6,10先端のボリュームが従来よりも実質的に増大せしめられている。これは、摺動部先端頂角が90度以下の場合と比較して、サイドリップ6,10の先端面6a,10aがサイドリップ6,10の先端方向(長手方向)に突出した形状に形成されているからである。したがって、サイドリップ6,10が変形しにくく、その接触状態が安定したものとされているために、しめしろの変化や面振れの発生等の悪条件下においてもサイドリップ6,10の応力分布を適正に保つことができる。したがって、サイドリップ6,10の接触面圧ピーク値が極端に小さくなって密封性能が極端に低下するのを防止することができ、これにより密封性能を安定化させることができる。また、サイドリップ6,10先端の接触状態が安定すれば、サイドリップ6,10先端の浮き上がりを防止することができるために、この点からも密封性能を安定化させることができる。
In other words, in the sealing device 1 having the above-described configuration, the tip end angles θ 3 and θ 4 of the sliding portions of the
また、上記密封装置1においては併せて、サイドリップ6,10の摺動部先端頂角θ3,θ4が110度以下の角度に設定されているために、摺動部先端6c、10cに極端な応力集中が発生するのを防止することができ、よってサイドリップ6,10の耐久性が低下するのを防止することができる。
In addition, in the sealing device 1, the sliding portion tip apex angles θ 3 and θ 4 of the
本発明の密封装置は、上記したように自動車用車輪懸架装置におけるベアリング部にハブベアリング用シールとして用いられるが、そのほか汎用機械のシール部等に広く用いられる。 As described above, the sealing device of the present invention is used as a seal for a hub bearing in a bearing portion in an automobile wheel suspension, but is also widely used for a seal portion of a general-purpose machine.
1 密封装置
2 取付環
3 弾性体
4 スリンガー(相手部材)
5 フランジ部
5a,9a 軸方向端面部
6,10 サイドリップ
6a,10a 先端面
6b,10b 内周面
6c,10c 摺動部先端
7 筒部
7a,9b 周面部
8 ダストリップ
9 ハブ(相手部材)
9c 曲面部
11 グリースリップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5
9c
Claims (2)
前記サイドリップ(6)(10)の摺動部先端頂角(θ3)(θ4)の大きさを90度よりも大きな角度に設定したことを特徴とする密封装置。 In the sealing device (1) having side lips (6) and (10) slidably in close contact with the axial end surface portions (5a) (9a) or the curved surface portions (9c) of the mating members (4) and (9),
The sealing device characterized in that the size of the apex angle (θ 3 ) (θ 4 ) of the sliding portion of the side lip (6) (10) is set to an angle larger than 90 degrees.
前記サイドリップ(6)(10)の摺動部先端頂角(θ3)(θ4)の大きさを90度よりも大きくかつ110度以下の角度に設定したことを特徴とする密封装置。 In the sealing device (1) having side lips (6) and (10) slidably in close contact with the axial end surface portions (5a) (9a) or the curved surface portions (9c) of the mating members (4) and (9),
The sealing device characterized in that the sliding portion tip apex angle (θ 3 ) (θ 4 ) of the side lip (6) (10) is set to an angle greater than 90 degrees and 110 degrees or less.
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