JP2005331002A

JP2005331002A - 密封装置

Info

Publication number: JP2005331002A
Application number: JP2004148596A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kobayashi; 直人小林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】密封装置における取付環１の外周部の嵌合力及び密封性を、密封装置の寸法拡大を来さずに確保する。
【解決手段】軸受１１０の外輪１１１の内周面１１１ａに嵌着される外周筒部１１を有する取付環１と、この取付環１に一体的に設けられゴム状弾性材料からなるシールリップ２２，２３とを備え、外周筒部１１の軸方向一部に、その肉厚を内周側へ減少させた薄肉部１３が形成され、この薄肉部１３の外周面に、ゴム状弾性材料からなり前記外輪１１１の内周面１１１ａに適当なつぶし代ｈをもって密接されるシール突条２４を形成する。また、シール突条２４の裾部２６の外径が、取付環１の外周筒部１１の外径よりも小径に形成されることにより、シール突条２４のつぶしによる逃げ変形を許容する隙間δを確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールリップにより機器の回転部分を密封する密封装置に関するものである。

自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受は、密封装置によって泥水や塵埃から保護されており、このような密封装置としては、従来から、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。そして図５は、特許文献１に記載された従来技術による密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図６は、特許文献１に記載された他の密封装置の一部を、軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。
特開２００４−１９８６５

まず図５において、参照符号１１０は、外輪１１１及び内輪１１２とその間に配置された鋼球１１３からなる軸受である。密封装置１００は、外輪１１１の内周面に圧入嵌着される金属製の取付環１０１にゴム状弾性材料で一体成形されたサイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３と、内輪１１２の外周面に装着されるスリンガ１０４との組み合わせ構造であって、サイドリップ１０２がスリンガ１０４のシールフランジ１０４ａの内側面と摺動可能に密接され、ラジアルリップ１０３がスリンガ１０４のスリーブ１０４ｂの外周面と摺動可能に密接されることによって、軸受外部Ｓ_Ｏから軸受内部Ｓ_Ｉへの泥水や塵埃等の侵入を防止している。

また、この種の密封装置１００には、図５に二点鎖線で示されるように、スリンガ１０４のシールフランジ１０４ａの外側面に、磁性粉体を混入したゴム状弾性材料で円盤状に成形され円周方向交互に異なる磁極が着磁されたパルサーリング１０５が一体的に接着されたものがある。この場合、パルサーリング１０５の外側には、その外側面に近接対向させて磁気センサ１０６が配置される。したがって、不図示の車輪の回転によって、内輪１１２と共にスリンガ１０４と一体のパルサーリング１０５が回転すると、磁気センサ１０６から、その検出面の正面を交互に通過する磁極に応じてパルス信号が出力され、これによって車輪の回転速度等を検出することができるようになっている。

ここで、図５に示される構造では、サイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３を一体に保持している取付環１０１の外周筒部１０１ａが、外輪１１１の内周面に金属嵌合しているのみであるため、この部分の密封性は充分ではない。そこで、外輪１１１に対する取付環１０１の嵌合力を確保すると共に、外輪１１１と取付環１０１との間の密封性を向上させるためには、図６に示されるように、取付環１０１における外周筒部１０１ａの先端側に、内周側へテーパ状に屈曲した絞り部１０１ｂを形成し、サイドリップ１０２から取付環１０１の内側面を覆うように延びるゴム層１０７の外周部を、前記絞り部１０１ｂの外周面に廻してシール突条１０８を一体的に成形し、外輪１１１の内周面に、取付環１０１の外周筒部１０１ａを金属嵌合させると共に、シール突条１０８を適当なつぶし代をもって密接させることが知られている。

ところが、図６のような構成においては、シール突条１０８を内周側からバックアップする絞り部１０１ｂが、内周側への屈曲形状であるため、その内周を包囲するように成形されたゴム層１０７の内周面と、外輪１１１の内周面との間の径方向厚さｔ’が、図５に示される密封装置１００における同部分の径方向厚さｔよりも著しく大きくなってしまう。そしてこの種の密封装置１００の場合、スリンガ１０４の存在により、径方向厚さｔ’を内周側へ拡大することはできないので、密封装置１００の径方向取付スペースを大きくする必要があった。

また、絞り部１０１ｂの外周側に形成されたシール突条１０８のボリュームが比較的大きいものとなるので、密封装置１００を外輪１１１の内周に圧入する際に、シール突条１０８が外輪１１１の内周の開口縁によってしごかれて損傷するおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、密封装置における取付環外周部の嵌合力及び密封性を、密封装置の寸法拡大を来さずに確保することにある。

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、外周部材の内周面に嵌着される外周筒部を有する取付環と、この取付環に一体的に設けられゴム状弾性材料からなるシールリップとを備え、前記外周筒部の軸方向一部に、その肉厚を内周側へ減少させた薄肉部が形成され、この薄肉部の外周面に、ゴム状弾性材料からなり前記外周部材の内周面に適当なつぶし代をもって密接されるシール突条を形成してなるものである。

すなわち請求項１に記載された構成においては、取付環における外周筒部の一部を薄肉とすることによって、シール突条の形成スペースを確保しているものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、シール突条の裾部の外径が、取付環の外周筒部の外径よりも小径に形成されたものである。

すなわち請求項２に記載された構成においては、シール突条の裾部が、取付環の外周筒部の外径よりも小径であることによって、外周部材の内周面との間に、シール突条の逃げ変形を許容する隙間が形成されるので、シール突条が径方向のつぶしを受けることによる応力が、前記逃げ変形により吸収される。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、取付環の外周筒部が、外周部材の内周面に嵌着されることによって固定されると共に、シール突条によって外周部材の内周面との間の密封性が確保される。そして、取付環における外周筒部の一部を薄肉とすることによって、シール突条の形成スペースを確保しているので、シール突条による径寸法の増大を来さない。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、外周部材の内周面にシール突条が圧縮状態に密接されることによる応力が有効に吸収されるので、シール突条のはみ出しや、応力緩和（ヘタリ）による密封性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を、自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部を密封する密封手段について実施した好ましい形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図２は、要部断面図である。

図１における参照符号１１０は、自動車の懸架装置において、車輪を回転自在に支持するための軸受であって、外輪１１１及び内輪１１２と、その間に配置され円周方向に並んだ多数の鋼球１１３（図１には１個のみ示される）からなる。外輪１１１は非回転であって、懸架装置における不図示のナックルに固定され、内輪１１２は車輪側の不図示のハブに一体的に嵌着されている。

本発明に係る密封装置は、軸受１１０の内部Ｓ_Ｉへ、外部Ｓ_Ｏからの泥水や塵埃等が侵入するのを防止すると共に、鋼球１１３を潤滑するグリースが軸受外部Ｓ_Ｏへ流出するのを防止するもので、外輪１１１の内周面に圧入嵌着される取付環１と、この取付環１に一体的に設けられたシールリング２と、内輪１１２の外周面に装着されるスリンガ３とを備える。

取付環１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図１の断面形状）が略Ｌ字形をなし、すなわち軸受１１０の外輪１１１の内周面１１１ａに圧入嵌着される外周筒部１１と、その軸受１１０の内部Ｓ_Ｉ側の端部から内周側へ延びる内周鍔部１２からなる。

シールリング２は、所定のゴム加硫成形用金型（不図示）内に、予め加硫接着剤を塗布した取付環１を位置決めセットして型締めし、前記金型と取付環１との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、加硫成形と取付環１への加硫接着を同時に行ったものである。このシールリング２は、取付環１における外周筒部１１の内周面から内周鍔部１２の内側面にかけて一体的に加硫接着された基部ゴム層２１と、その内周部から延びるサイドリップ２２及びラジアルリップ２３からなる。サイドリップ２２及びラジアルリップ２３は、請求項１に記載されたシールリップに相当する。

スリンガ３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図１の断面形状）が略Ｌ字形をなす。すなわち軸受１１０の内輪１１２の外周面１１２ａに圧入嵌着される内周筒部３１と、その軸受外部Ｓ_Ｏ側の端部から外周側へ軸心と直交する平面状に展開した円盤状のシールフランジ３２とからなる。シールフランジ３２の外径は、取付環１における外周筒部１１の内周面に形成された基部ゴム層２１の外端部２１ａの内周面よりも小径であり、したがって両者２１ａ，３２の間には、環状の隙間Ｇが存在する。

シールリング２におけるサイドリップ２２は、先端部側が大径となるように開いた円錐状に展開した形状に成形されたものであって、スリンガ３のシールフランジ３２との間で適当に軸方向変形を受けた状態で、先端近傍が、軸心Ｏに対して略垂直な平面状をなすシールフランジ３２の内側面３２ａに、摺動可能に密接される。

シールリング２におけるラジアルリップ２３は、基部ゴム層２１の内周端であってサイドリップ２２の根元２２ａよりも内周側の位置から、軸受内部Ｓ_Ｉと反対側へ向けて突出している。このラジアルリップ２３における先端部の内周に略Ｖ字形の突出形状に形成されたシールエッジの内径は、スリンガ３の内周筒部３１の外径よりも小径に成形されており、したがって図１に示される装着状態では、スリンガ３の内周筒部３１の外周面３１ａに、適当な締め代をもって摺動可能に密接される。

取付環１における外周筒部１１は、軸受１１０の外輪１１１の内周面１１１ａに適当な締め代をもって圧入されるように、外径が、前記外輪１１１の内周面１１１ａより僅かに大径に形成されており、その先端寄りの部分には、肉厚を内周側へ減少させた薄肉部１３が形成されている。言い換えれば、この薄肉部１３は、外周筒部１１における先端寄りの外周面に、円周方向へ連続した凹部を加工することによって形成されたもので、すなわち図２に示されるように、薄肉部１３の肉厚ｔ_１３は、外周筒部１１の肉厚ｔ_１１よりも内周側へｄだけ小さいものとなっている。なお薄肉部１３の肉厚ｔ_１３は、外周筒部１１の肉厚ｔ_１１にもよるが、好ましくは、肉厚ｔ_１１の50〜80％とする。

取付環１における薄肉部１３の外周面には、ゴム状弾性材料からなり円周方向へ連続したシール突条２４が形成されている。詳しくは、シールリング２における基部ゴム層２１の外端部２１ａからは、取付環１の薄肉部１３の先端面を覆う端面ゴム層２５及び前記薄肉部１３の外周面を覆う外周ゴム層２６が、連続して形成されており、シール突条２４は、前記外周ゴム層２６に、略Ｖ字の山形の断面形状をなすように形成されている。

取付環１の外周筒部１１の外周面に対するシール突条２４の突出高さｈは、図１に示される装着状態において、軸受１１０の外輪１１１の内周面１１１ａに密接した時のつぶし代に相当するものである。そしてこの突出高さｈは、つぶしによる密封面圧と、外輪１１１の内周面１１１ａへの圧入過程での抵抗によるむしれなどを考慮して、適切に決定される。

シール突条２４が形成された外周ゴム層２６は、請求項２に記載された裾部に相当する部分であって、その外径は、取付環１の外周筒部１１の外径よりも小さく、言い換えれば、前記外周ゴム層２６の径方向肉厚ｔ_２６は、取付環１における外周筒部１１と薄肉部１３の肉厚ｔ_１１，ｔ_１３の差ｄよりも適宜小さく形成されている。そして、前記外周筒部１１の外径と外周ゴム層２６の外径との差、すなわちｄ−ｔ_２６は、シール突条２４が外輪１１１の内周面１１１ａにｈだけつぶされた状態で密接された時の逃げ変形を許容する隙間δとなるものである。

なお、外周ゴム層２６におけるシール突条２４の形成位置は、外輪１１１の面取り部１１１ｂの大きさのばらつきや、取付環１の圧入位置のばらつき等を考慮して、シール突条２４が外輪１１１の内周面１１１ａから外れることのない位置とすることは当然であり、シール突条２４の本数も１本には限定されない。また、外輪１１１への取付環１の圧入は、端面ゴム層２５を軸方向へ押すことにより行われる。したがって、この端面ゴム層２５の肉厚ｔ_２５は、厚すぎると圧入不足や端面ゴム層２５の破損を来すので、好ましくは、例えば0.1〜0.5ｍｍ程度の適切な大きさに設定される。

以上の構成を備える密封装置は、図１に示されるように、取付環１の外周筒部１１において軸受１１０の外輪１１１の内周面１１１ａに圧入嵌着され、この取付環１に一体に設けられたゴム状弾性材料からなるシールリング２のサイドリップ２２及びラジアルリップ２３が、軸受１１０の内輪１１２と一体的に回転するスリンガ３のシールフランジ３２及び内周筒部３１に、摺動可能に密接されることによって、軸受１１０の外部Ｓ_Ｏから内部Ｓ_Ｉへ塵埃や泥水等が侵入するのを防止すると共に、軸受１１０の内部Ｓ_Ｉで鋼球１１３を潤滑している不図示のグリースの流出を防止するものである。

スリンガ３のシールフランジ３２は、回転によって、これと接触する流体や異物に対して遠心力を与えるので、軸受外部Ｓ_Ｏ側から、シールフランジ３２の外周の隙間Ｇを通じてサイドリップ２２とシールフランジ３２の摺動部へ介入しようとする泥水等は、前記遠心力によって振り切られ、外周側へ排除される。また、僅かな泥水等が、サイドリップ２２とシールフランジ３２との摺動部を内周側へ通過したとしても、この泥水等は、ラジアルリップ２３とスリンガ３の内周筒部３１との摺動部において封止されるので、シールフランジ３２の振り切り作用によって、このシールフランジ３２とサイドリップ２２との摺動部へ押し戻され、更にその外周から軸受外部Ｓ_Ｏ側へ排出される。

また、この形態によれば、取付環１の外周筒部１１が、外輪１１１の内周面１１１ａに圧入嵌着されることにより、取付環１及びこれと一体のシールリング２が所要の抜け抵抗をもって固定されると共に、シール突条２４によって外輪１１１の内周面１１１ａとの間の密封性が確保される。

しかも、取付環１における外周筒部１１の一部を、肉厚を内周側へ減少させた薄肉部１３とすることによって、シール突条２４の形成スペースを確保しているので、取付環１の外周筒部１１の外周面から基部ゴム層２１の外端部２１ａの内周面間の肉厚ｔが、先に説明した図６の従来構造に比較して、著しく小さく抑えることができる。このため、密封装置の径寸法の増大を来さない。

ここで図３は、外周ゴム層２６と外輪１１１の内周面１１１ａとの間に、図２のような隙間δを設けなかった場合の比較例を示す要部断面図である。すなわちこの比較例の構成によれば、取付環１を外輪１１１に圧入する際に、つぶされるシール突条２４の逃げによって外周ゴム層２６が膨らむので、圧入過程で外輪１１１の面取り部１１１ｂにしごかれて、図３に示されるように外周ゴム層２６のはみ出し２６ａが発生したり、シール突条２４が面取り部１１１ｂに強くしごかれてちぎれるなど損傷の発生が懸念される。しかも、シール突条２４のつぶれによる応力が大きくなって、経時的な応力緩和（ヘタリ）が起こりやすくなることが懸念される。

これに対し、図１及び図２に示される形態では、上述のように、隙間δの存在によってシール突条２４のつぶれによる容易な逃げ変形が許容され、かつシール突条２４が略Ｖ字の山形断面をなすことによって、径方向のつぶしに対する剛性が比較的低くなっているので、シール突条２４のヘタリによる密封性の低下や、外周ゴム層２６のはみ出し等が有効に防止される。また、シール突条２４は、図１の装着状態では完全につぶされた状態となるが、つぶれによる面圧の極大部がほぼ線状に分布することになるので、優れた密封性を奏する。しかも当該密封装置を外輪１１１の内周に圧入する際に、シール突条２４が柔軟に変形するので、外輪１１１の面取り部１１１ｂにしごかれて損傷するのを有効に防止することができる。

次に図４は、本発明の第二の形態を示す要部断面図である。この形態において、上述した第一の形態と異なるところは、シール突条２４が略台形の断面形状、すなわち軸受の外輪１１１の内周面１１１ａに対する密接面２４ａが軸方向に適当な幅をもった平面状をなし、その両側が斜面をなす形状に形成されたことにある。その他の部分は、図示が省略されているが、基本的に図１と略同様の構成を備える。

この形態においても、シール突条２４が形成された外周ゴム層２６の外径は、取付環１の外周筒部１１の外径よりも小さく、すなわち、前記外周ゴム層２６の径方向肉厚ｔ_２６は、取付環１における外周筒部１１と薄肉部１３の肉厚ｔ_１１，ｔ_１３の差ｄよりも適宜小さく、このため、シール突条２４が外輪１１１の内周面１１１ａにｈだけつぶされた状態で密接された時の逃げ変形を許容する隙間δ
（＝ｄ−ｔ_２６）を有する。

したがって、この構成によれば、シール突条２４の軸方向幅が図２のものに比較して大きいため、径方向のつぶしに対する剛性は大きくなるが、隙間δへの逃げ変形によって、圧縮応力がある程度吸収されるので、シール突条２４のヘタリによる密封性の低下や、外周ゴム層２６のはみ出し等が有効に防止される。また、外輪１１１の内周面１１１ａに対する密接面２４ａが軸方向に適当な幅を有する帯状に延びるため、優れた密封性を確保することができる。

なお、図１に二点鎖線で示されるように、スリンガ３のシールフランジ３２の外側面に、磁性粉体を混入したゴム状弾性材料で円盤状に成形され円周方向交互に異なる磁極が着磁されたパルサーリング４が一体的に接着されると共に、このパルサーリング４に磁気センサ５を対向配置することによって、車輪の回転速度等を検出可能とした密封装置についても、本発明を、上述の形態と同様に実施することができる。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。図１の密封装置における要部断面図である。比較例を示す要部断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。従来技術による密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。従来技術による他の密封装置の一部を、軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。

符号の説明

１１０軸受
１１１外輪（外周部材）
１１１ａ内周面
１１２内輪
１１３鋼球
１取付環
１１外周筒部
１２内周鍔部
１３薄肉部
２シールリング
２１基部ゴム層
２１ａ外端部
２２サイドリップ（シールリップ）
２３ラジアルリップ（シールリップ）
２４シール突条
２４ａ密接面
２５端面ゴム層
２６外周ゴム層（裾部）
３スリンガ
３１内周筒部
３２シールフランジ
４パルサーリング
５磁気センサ
Ｇ，δ 隙間

Claims

外周部材（１１１）の内周面（１１１ａ）に嵌着される外周筒部（１１）を有する取付環（１）と、この取付環（１）に一体的に設けられゴム状弾性材料からなるシールリップ（２２，２３）とを備え、前記外周筒部（１１）の軸方向一部に、その肉厚を内周側へ減少させた薄肉部（１３）が形成され、この薄肉部（１３）の外周面に、ゴム状弾性材料からなり前記外周部材（１１１）の内周面（１１１ａ）に適当なつぶし代（ｈ）をもって密接されるシール突条（２４）を形成してなることを特徴とする密封装置。
シール突条（２４）の裾部（２６）の外径が、取付環（１）の外周筒部（１１）の外径よりも小径に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。