JP2005155694A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップ３３が相手部材２１にベタ当たりするのを防止して、優れた密封性能を維持し得る密封装置３を提供する。
【解決手段】一方の部材（外周部材）１に密封的に固定され、先端部内周のシールエッジ部３３ａが、一方の部材１に対して相対回転可能な相手部材（スリンガ）２１のスリーブ部２１ａに摺動可能に密接されるシールリップ（ラジアルリップ）３３を備え、このシールリップ３３におけるシールエッジ部３３ａよりも基部３４側の内周面に、シールリップ３３の所定以上の変形状態において相手部材２１に接触される第二エッジ部３３ｂが形成されている。この第二エッジ部３３ｂは、基部３４側の端部内周面３３ｄとシールエッジ部３３ａとを通る仮想面Ａよりも相手部材２１側へ突出し、シールエッジ部３３ａと第二エッジ部３３ｂとの間の凹部３３ｃが仮想面Ａよりも後退している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動車輪用軸受ユニットや、汎用機械の回転部分等の密封手段として用いられる密封装置に関するものである。

車両の駆動車輪用軸受ユニット等に用いられる従来の密封装置としては、例えば下記の特許文献１〜３に記載されたものが知られている。
特開昭６２−２８３２６１号公報（第１図） 特開平１０−２５２７６２号公報（第２図，第３図等） 特開２００３−２４６２０３号公報（第１図）

図４は、上記特許文献に記載されたものと同種の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この図４において、参照符号１００は軸受ユニットの外周部材（例えば特許文献２における外輪）、１１０は内周部材（例えば特許文献２における内輪）である。外周部材１００の内周面と、内周部材１１０の外周面との間には、外部空間Ｓ１から内部空間Ｓ２への雨水、泥水あるいは土埃等の異物が侵入するのを防止すると共に、内部空間Ｓ２に充填されたグリースが外部へ漏洩するのを防止する密封装置１２０が介在されている。

密封装置１２０は、外周部材１００の内周面に圧入嵌着される金属製の外環１２１と、この外環１２１に一体的に設けられたサイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３とを備え、サイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３が、内周部材１１０に密嵌されたスリンガ１１１に摺動可能に密接されている。詳しくは、サイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３はゴム状弾性材料からなるものであって、共通の基部１２４を介して外環１２１に一体的に加硫接着されている。サイドリップ１２２は、内部空間Ｓ２と反対側へ開くように延びて、その先端がスリンガ１１１のフランジ部１１１ａの端面に摺動可能に密接されており、その内周側のラジアルリップ１２３は、外部空間Ｓ１側を向いた先端のシールエッジ部１２３ａが、スリンガ１１１の内周円筒部１１１ｂの外周面に摺動可能に密接されている。

この種の密封装置１２０は、雨水や、路面から跳ね上がった泥水が、スリンガ１１１のフランジ部１１１ａと外環１２１の外周筒部１２１ａとの間の隙間Ｇから流入する過酷な条件で使用されるため、密封性能の向上を図るには、スリンガ１１１に対するサイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３の面圧を大きくすることで対応している。しかしながら、ラジアルリップ１２３の面圧を大きくした場合は、外周部材１００と内周部材１１０の相対的な偏心や取付誤差があると、外周部材１００と内周部材１１０の径方向距離が小さくなった側で、ラジアルリップ１２３におけるシールエッジ部１２３ａと基部１２４との間の中間部分１２３ｂの内周面が、スリンガ１１１の内周円筒部１１１ｂの外周面にベタ当たりしやすくなる。

しかもこの種の密封装置１２０は、図示の断面が、軸方向に対して5ｍｍ程度、径方向に対して7〜10ｍｍ程度の小さなものであり、したがってサイドリップ１２２及びラジアルリップ１２３も小さくて薄肉であるため、僅かな偏心や取付誤差でもラジアルリップ１２３のベタ当たりを生じて、摺動負荷が著しく大きくなり、泥水等に対する密封性能が早期に損なわれるおそれがあった。

また、例えば温度低下等によって、内部空間Ｓ２内の気体が収縮すると、この内部空間Ｓ２内に負圧が発生するが、このような場合も、ラジアルリップ１２３の両側の圧力差によって、ラジアルリップ１２３におけるシールエッジ部１２３ａの基部側の内周面１２３ｂが、スリンガ１１１の内周円筒部１１１ｂの外周面にベタ当たりしてしまい、上述と同様の問題が発生していた。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、シールリップが相手部材にベタ当たりするのを防止して、優れた密封性能を維持し得る密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、互いに略同心的に配置されて相対回転する二部材のうち一方の部材に密封的に固定されて、先端のシールエッジ部が他方の相手部材に摺動可能に密接されるシールリップを備え、このシールリップにおける前記シールエッジ部よりも基部側の内周面に、前記シールリップの所定以上の変形状態において前記相手部材に接触される第二エッジ部が形成されたものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、第二エッジ部が、シールリップの基部側の端部内周面とシールエッジ部とを通る仮想面よりも相手部材側へ突出し、前記シールエッジ部と第二エッジ部との間の凹部が前記相手部材に対して前記仮想面よりも後退している。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、シールリップが所定以上の変形を受けると、その第二エッジ部が他方の部材と接触するため、これによってシールリップのベタ当たりが防止され、摺動負荷の増大による密封機能の低下を防止することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、請求項１による効果に加え、シールリップが変形応力が、凹部によるくびれ部分の屈曲変形により緩和されるので、シールエッジ部の面圧増大が有効に緩和されることによって、摺動負荷の増大による密封機能の低下を防止することができる。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態による密封装置３を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図２は、図１の密封装置におけるラジアルリップを未装着状態で示す部分断面図、図３は、図１の密封装置におけるラジアルリップに偏心による変形が加わった状態を示す半断面図である。

図１において、参照符号１は軸受ユニット等の外周部材で、請求項１に記載された「一方の部材」に相当するものであり、参照符号２は、外周部材１の内周に略同心的にかつ回転可能に支持された軸受ユニット等の内周部材、参照符号３は、外周部材１と内周部材２との間に介在された本発明の密封装置である。

密封装置３は、外周部材１と内周部材２との間で図１における右側の外部空間Ｓ１から、左側の内部空間Ｓ２へ雨水、泥水あるいは土埃等の異物が侵入すると共に、内部空間Ｓ２に充填されたグリースが外部空間Ｓ１へ漏洩するのを防止するもので、外周部材１に密嵌固定される外環３１と、この外環３１に一体的に設けられたサイドリップ３２及びラジアルリップ３３とを備え、サイドリップ３２及びラジアルリップ３３の先端部が、内周部材２に密嵌固定されたスリンガ２１に摺動可能に密接されている。なお、ラジアルリップ３３は、請求項１に記載された「シールリップ」に相当するものであり、スリンガ２１は、請求項１に記載された「相手部材」に相当するものである。

外環３１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、外周部材１の内周面１ａに所定の締め代をもって圧入され密嵌される外周筒部３１ａと、その内部空間Ｓ２側となる一端から内周側へ延びる内向きフランジ部３１ｂからなる。サイドリップ３２及びラジアルリップ３３はゴム状弾性材料からなるものであって、互いに共通の基部３４を有し、この基部３４が、外環３１の内向きフランジ部３１ｂの内周部から、その内側面を経て外周筒部３１ａの内周面を覆うように延び、この外環３１に一体化されている。

すなわち、この密封装置３は、所定の金型（不図示）内に、予め加硫接着剤を塗布した外環３１を位置決めセットし、型締めによって外環３１と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、サイドリップ３２、ラジアルリップ３３及び基部３４の加硫成形と同時に、基部３４が外環３１に一体的に加硫接着されたものである。

スリンガ２１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することによって製作され、所定の締め代をもって内周部材２の外周面２ａに密接状態に圧入嵌着されるスリーブ部２１ａと、その外部空間Ｓ１側となる端部から外周側へ軸心と直交する平面状に展開した外向きフランジ部２１ｂからなる。外向きフランジ部２１ｂの外径は、外環３１の外周筒部３１ａに被着されたゴム層３４ａ（基部３４の一部）の内周面よりも小径であり、したがって両者間に環状の隙間Ｇが形成される。

サイドリップ３２は、基部３４における内周寄りの位置から外部空間Ｓ１側を向くように延び、先端が相対的に大径となるように開いた略円錐筒状に形成されている。そしてこのサイドリップ３２は、スリンガ２１における外向きフランジ部２１ｂとの間で適当に屈曲変形を受けた状態で、先端部３２ａが、軸心とほぼ直交する平面状をなす前記外向きフランジ部２１ｂの内側面に対して適当な面圧で摺動可能に密接されるものである。

ラジアルリップ３３は、サイドリップ３２の内周側に位置して、基部３４の内周部から外部空間Ｓ１側へ向けて突出しており、基部３４側から先端部側へ向けて小径になるような略円錐筒状を呈する。ラジアルリップ３３における先端内周に略Ｖ字形の突出形状に形成されたシールエッジ部３３ａの内径は、図２に示される未装着状態では、スリンガ２１におけるスリーブ部２１ａの外径よりも小径であり、すなわち図１に示される装着状態では、このスリーブ部２１ａの外周面に、適当な締め代をもって摺動可能に密接されるようになっている。

ラジアルリップ３３におけるシールエッジ部３３ａよりも基部３４側の内周面には、略Ｖ字形に突出した第二エッジ部３３ｂが形成されている。この第二エッジ部３３ｂは、内径がシールエッジ部３３ａの内径よりも大きく、通常はスリンガ２１におけるスリーブ部２１ａと非接触であって、図３に示されるように、ラジアルリップ３３の所定以上の変形状態において、前記スリーブ部２１ａの外周面と接触されるようになっている。

また、この第二エッジ部３３ｂは、図２に示されるように、ラジアルリップ３３の基部３４側の端部内周面３３ｄとシールエッジ部３３ａとを通る仮想面Ａ（従来形状に相当）よりも内周側すなわちスリーブ部２１ａ側へ突出し、シールエッジ部３３ａと第二エッジ部３３ｂとの間の凹部３３ｃは、前記仮想面Ａよりも外周側へ後退している。

以上の構成を備える密封装置３は、図１に示されるように、外環３１の外周筒部３１ａにおいて外周部材１の内周面１ａに密封的に固定され、このサイドリップ３２及びラジアルリップ３３が、内周部材２と一体的に回転するスリンガ２１の外向きフランジ部２１ｂ及びスリーブ部２１ａに、摺動可能に密接されることによって、外部空間Ｓ１側から内部空間Ｓ２側へ塵埃や泥水等が流入するのを防止するものである。そして、通常は図１に示されるように、ラジアルリップ３３はシールエッジ部３３ａのみが所定のつぶし代をもってスリンガ２１のスリーブ部２１ａの外周面と密接し、第二エッジ部３３ｂは非接触の状態にある。

スリンガ２１の外向きフランジ部２１ｂは、これと接触する流体に対して遠心力を与えるので、外部空間Ｓ１側からサイドリップ３２とスリンガ２１の外向きフランジ部２１ｂとの摺動部へ介入しようとする雨水や泥水等は、前記遠心力によって振り切られて外周側へ排除される。

また、僅かな雨水や泥水等が、サイドリップ３２の先端部３２ａとスリンガ２１の外向きフランジ部２１ｂとの摺動部を内周側へ通過しても、この雨水や泥水等は、更にラジアルリップ３３とスリンガ２１のスリーブ部２１ａとの摺動部において封止されるので、結局、前記外向きフランジ部２１ｂの振り切り作用によって、この外向きフランジ部２１ｂとサイドリップ３２との摺動部へ押し戻され、更にその外周から外部空間Ｓ１側へ排出される。

ここで、密封装置３は、図１に示される断面が、軸方向に対して5ｍｍ程度、径方向に対して7〜10ｍｍ程度の小さなものであり、ラジアルリップ３３も小さくて薄肉であるため、例えば取付誤差等によって、外周部材１と内周部材２が互いに偏心している場合、その偏心量が僅かなものであっても、外周部材１に対してスリンガ２１が接近している側では、外環３１に接着された基部３４と、スリンガ２１のスリーブ部２１ａとの間で、ラジアルリップ３３が径方向への大きな変形を受ける。このため、ラジアルリップ３３におけるシールエッジ部３３ａと基部３４との間の中間部分３３ｅが、相対的にスリンガ２１のスリーブ部２１ａに接近することになる。

また、例えば急激な温度低下等によって、内部空間Ｓ２内の気体が収縮し、この内部空間Ｓ２内に負圧が発生したような場合も、ラジアルリップ３３は、外部空間Ｓ１の大気圧との圧力差によって、前記中間部分３３ｅが、相対的にスリンガ２１のスリーブ部２１ａに接近することになる。

しかし、本発明の密封装置３によれば、ラジアルリップ３３が所定以上の変形を受けると、図３に示されるように、第二エッジ部３３ｂが前記スリーブ部２１ａの外周面と接触するため、ラジアルリップ３３における中間部分３３ｅの内周面が、スリンガ２１のスリーブ部２１ａの外周面にベタ当たりするのを有効に防止することができる。しかもこの状態では、凹部３３ｃによって、シールエッジ部３３ａと第二エッジ部３３ｂとの間での摺動面積の増大も有効に抑制される。

また、図２に示されるように、第二エッジ部３３ｂが、ラジアルリップ３３の基部３４側の端部内周面３３ｄとシールエッジ部３３ａとを通る仮想面Ａよりも内周側へ突出しているので、この第二エッジ部３３ｂが形成された部分は相対的に厚肉になっており、シールエッジ部３３ａと第二エッジ部３３ｂとの間は、仮想面Ａよりも外周側へ後退した凹部３３ｃによりくびれて、相対的に薄肉になっている。このため、上述のような偏心や圧力差によってラジアルリップ３３が変形を受けた場合、凹部３３ｃによるくびれ部分３３ｆで屈曲変形しやすいため、スリンガ２１のスリーブ部２１ａに対するシールエッジ部３３ａの面圧増大が有効に緩和される。

したがって、このような作用により、スリンガ２１のスリーブ部２１ａに対するラジアルリップ３３のベタ当たりが防止されると共に、面圧の増大が抑制されるので、摺動負荷の増大による密封性能の早期低下を防止することができる。

なお、図示の形態による密封装置３は、サイドリップ３２及びラジアルリップ３３が、内周部材２に取り付けられたスリンガ２１と密接されているが、本発明は、サイドリップ３２及びラジアルリップ３３が、例えば内周部材２に形成された端面部及び円筒状外周面に密接されるものについても適用することができる。この場合は、内周部材２が、請求項１に記載された「相手部材」に相当することになる。

本発明の実施の形態による密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 図１の密封装置におけるラジアルリップを未装着状態で示す部分断面図である。 図１の密封装置におけるラジアルリップに偏心による変形が加わった状態を示す半断面図である。 従来の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１ 外周部材（一方の部材）
２ 内周部材
２１ スリンガ（相手部材）
２１ａ スリーブ部
２１ｂ 外向きフランジ部
３ 密封装置
３１ 外環
３１ａ 外周筒部
３１ｂ 内向きフランジ部
３２ サイドリップ
３３ ラジアルリップ（シールリップ）
３３ａ シールエッジ部
３３ｂ 第二エッジ部
３３ｃ 凹部
３３ｄ 端部内周面
３３ｅ 中間部分
３３ｆ くびれ部分
３４ 基部
Ａ 仮想面
Ｓ１ 外部空間
Ｓ２ 内部空間

Claims (2)

1. 互いに略同心的に配置されて相対回転する二部材のうち一方の部材（１）に密封的に固定されて、先端のシールエッジ部（３３ａ）が他方の相手部材（２１）に摺動可能に密接されるシールリップ（３３）を備え、このシールリップ（３３）における前記シールエッジ部（３３ａ）よりも基部（３４）側の内周面に、前記シールリップ（３３）の所定以上の変形状態において前記相手部材（２１）に接触される第二エッジ部（３３ｂ）が形成されたことを特徴とする密封装置。
2. 第二エッジ部（３３ｂ）が、シールリップ（３３）の基部（３４）側の端部内周面（３３ｄ）とシールエッジ部（３３ａ）とを通る仮想面（Ａ）よりも相手部材（２１）側へ突出し、前記シールエッジ部（３３ａ）と第二エッジ部（３３ｂ）との間の凹部（３３ｃ）が前記相手部材（２１）に対して前記仮想面（Ａ）よりも後退していることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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