JP2006233991A

JP2006233991A - 密封装置

Info

Publication number: JP2006233991A
Application number: JP2005045232A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Yamane; 一郎山根
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】回転側が、その軸心角度が変動しながら回転したような場合でも優れた密封性及びシール寿命を確保することが可能な密封装置を提供する。
【解決手段】先端部側が大径となるように開いた非回転のサイドリップ２２が、軸心に対して所定角度をなす回転側のシールフランジ３２に摺動可能に密接され、シールフランジ３２が、回転側への取付部であるスリーブ３１に、ゴム状弾性材料からなる円盤状の弾性板３３を介して支持されている。このため、弾性板３３の振動吸収作用と、シールフランジ３２に回転に伴って生じるジャイロ効果によって、シールフランジ３２の軸心角度の変動が抑えられ、サイドリップ２２との良好な密接状態が確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持するハブベアリング部の密封手段等として用いられ、先端側ほど大径となるように開いたサイドリップにより密封を行う密封装置に関するものである。

図３は、自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持するハブベアリング部を密封する従来構造の密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。この密封装置１００は、ハブベアリングシールとも呼ばれ、非回転の外周部材（例えばベアリングの外輪）１１１とその内周の回転体（例えばベアリングの内輪）１１２の間に組み込まれて、外部空間Ｓ_Ｏから内部空間Ｓ_Ｉへの泥水等の侵入を防止するものである。

詳しくは、密封装置１００は、外周部材１１１の端部内周面に圧入嵌着された金属製の取付環１０１と、この取付環１０１にゴム状弾性材料で一体成形されたサイドリップ１０２、ラジアルリップ１０３及びグリースリップ１０４と、回転体１１２の外周面に装着されたスリンガ１０５とを備える。サイドリップ１０２は、先端側が大径となるように開いた円錐筒状をなすように成形されており、装着状態では、軸方向へ適当に変形を受けた状態で、先端部１０２ａ及びその近傍が、スリンガ１０５のシールフランジ１０５ａの内側面と摺動可能に密接される。また、ラジアルリップ１０３は、スリンガ１０５の内周筒部１０５ｂの外周面と摺動可能に密接される（例えば下記の特許文献１参照）。

特開２００３−２２２１４５号公報

この種の密封装置１００によれば、外周部材１１１の軸心に対する回転体１１２の軸心角度が変動する、いわゆる味噌すり運動を伴いながら回転体１１２が回転したような場合、スリンガ１０５も一体的に味噌すり運動するため、サイドリップ１０２が味噌すり運動によるシールフランジ１０５ａの軸方向の挙動に対して十分に追随できなくなって、密封性が低下し、しかも摺動部へ泥水が介入しやすくなるのでサイドリップ１０２の摩耗進行を来し、シール寿命が低下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、回転側が、その軸心の角度が変動しながら回転したような場合でも優れた密封性及びシール寿命を確保することが可能な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、本発明に係る密封装置は、先端部側が大径となるように開いた非回転のサイドリップが軸心に対して所定角度をなす回転側のシールフランジに密接される密封装置において、前記シールフランジが、回転側への取付部にゴム状弾性材料からなる円盤状の弾性板を介して支持されたものである。

本発明に係る密封装置によれば、回転体に、その軸心の角度が変動しながら回転する、味噌すり運動を生じても、シールフランジは、回転体に弾性板を介して弾性的に取り付けられているので、弾性板の振動吸収作用と、シールフランジに回転に伴って生じるジャイロ効果によって、シールフランジの軸心角度の変動が抑えられ、サイドリップとの良好な密接状態が確保される。このため優れた密封性が維持され、シール寿命が向上する。

以下、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としての本発明に係る密封装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る密封装置の好ましい第一の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

図１において、参照符号１１１は、静止側である外周部材（例えばベアリングの外輪）、参照符号１１２は、外周部材の内周に配置された回転側の回転体（例えばベアリングの内輪）である。

この第一の形態に係る密封装置は、内部空間Ｓ_Ｉへ、外部空間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、内部空間Ｓ_Ｉのグリースが外部空間Ｓ_Ｏへ流出するのを防止するもので、外周部材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、回転体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（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、すなわち外周部材１１１の内周面１１１ａに圧入嵌着される外周筒部１１と、その内部空間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、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、ラジアルリップ２３及びグリースリップ２４からなる。

スリンガ３は、回転体１１２の外周面１１２ａに圧入嵌着される金属製のスリーブ３１と、その外部空間Ｓ_Ｏ側の端部３１ａの外周側に配置された平ワッシャ状の金属製のシールフランジ３２と、前記スリーブ３１の端部３１ａとシールフランジ３２の内周縁３２ａとを互いに連結するゴム状弾性材料製の弾性板３３からなる。ここで、スリーブ３１は、請求項１に記載された回転側への取付部に相当する。

なお、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の膜状端部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。

弾性板３３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スリーブ３１及びシールフランジ３２を互いに同心的に位置決めセットして型締めし、前記金型とスリーブ３１及びシールフランジ３２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、加硫成形とスリーブ３１及びシールフランジ３２への加硫接着を同時に行ったものである。

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筒状に成形されている。そして、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ることによって更に開いた状態で、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の内側面に、摺動可能に密接されるものである。

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の根元よりも内周側の位置から、内部空間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部の内径は、スリンガ３のスリーブ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、このスリーブ３１の円筒状外周面に、適当な締め代をもって摺動可能に密接される。

シールリング２におけるグリースリップ２４は、基部ゴム層２１の内周端であってラジアルリップ２３と反対側を向き、スリンガ３のスリーブ３１の円筒状外周面に、摺動可能に密接され、又は僅かな隙間をもって近接対向される。

以上の構成を備える第一の形態による密封装置は、図１に示されるように、取付環１の外周筒部１１において外周部材１１１の内周面１１１ａに密封的に嵌着され、非回転のシールリング２におけるサイドリップ２２及びラジアルリップ２３が、回転体１１２と一体的に回転するスリンガ３のシールフランジ３２及びスリーブ３１に、摺動可能に密接されることによって、外部空間Ｓ_Ｏから内部空間Ｓ_Ｉへ塵埃や泥水等が侵入するのを防止すると共に、内部空間Ｓ_Ｉからのグリース等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、外部空間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の摺動面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ても、この泥水等は、ラジアルリップ２３とスリーブ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、更にその外周から外部空間Ｓ_Ｏ側へ排出される。

ここで、外周部材１１１の軸心に対する回転体１１２の軸心角度が変動する、いわゆる味噌すり運動を伴いながら回転体１１２が回転したような場合でも、図示の形態の密封装置によれば、前記味噌すり運動によるシールフランジ３２の軸方向の挙動が抑制される。これは、スリンガ３のスリーブ３１は、回転体１１２と一体的に挙動するが、その外周側のシールフランジ３２には、回転に伴って生じるジャイロ効果が、軸心角度の変動を抑えるように作用しており、このシールフランジ３２とスリーブ３１との間で、円盤状の弾性板３３が、柔軟に変形されることによって、シールフランジ３２へのスリーブ３１の味噌すり運動による挙動の伝達が有効に吸収されるからである。また、サイドリップ２２の弾性も、シールフランジ３２の振れを抑えるように作用する。

したがって、回転体１１２が味噌すり運動をしても、シールフランジ３２の振れが抑えられ、その結果、サイドリップ２２とシールフランジ３２との摺動部に、過大な面圧と、面圧不足が１回転毎に交互に生じるのを抑えて、良好な密接状態が維持される。またこのため、サイドリップ２２とシールフランジ３２との摺動部へ泥水が介入しにくくなるので、サイドリップ２２の摩耗進行が抑えられ、シール寿命が向上する。

次に、図２は、本発明に係る密封装置の好ましい第二の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。この形態は、回転検出のためのロータリエンコーダを備えた密封装置について、本発明を適用したものである。

図２に示される密封装置は、内部空間Ｓ_Ｉへ外部空間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、グリースが外部空間Ｓ_Ｏへ流出するのを防止するもので、外周部材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、回転体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及びシールリング２は、基本的には第一の形態と同様のものである。

スリンガ３は、回転体１１２の外周面１１２ａに圧入嵌着される金属製のスリーブ３１と、その外部空間Ｓ_Ｏ側の端部３１ａの外周側に配置された平ワッシャ状の金属製のシールフランジ３２と、前記スリーブ３１の端部３１ａとシールフランジ３２の内周縁３２ａに跨って一体成形された円盤状のパルサーリング３４とからなる。

パルサーリング３４は、フェライト等の磁性体金属の微粉末を均一に混合したゴム状弾性材料からなるものであって、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スリーブ３１及びシールフランジ３２を互いに同心的に位置決めセットして型締めし、前記金型とスリーブ３１及びシールフランジ３２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、スリーブ３１の端部３１ａ及びシールフランジ３２の外部空間Ｓ_Ｏ側の面に跨って一体成形されており、円周方向交互に異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）を所定ピッチで多極着磁したものである。

パルサーリング３４の外側における円周方向１箇所には、磁気センサ４が配置されて非回転状態に支持されており、その検出面４ａが、弾性板３３の端面と軸方向に近接対向されている。

また、パルサーリング３４は、スリーブ３１の端部３１ａとシールフランジ３２との間で自在に変形可能な弾性板３３を構成している。すなわち、言い換えれば、パルサーリング３４は、スリーブ３１の端部３１ａとシールフランジ３２との間では、弾性板３３としての振動吸収機能を併有するものである。

以上の構成を備える第二の形態の密封装置は、第一の形態と同様の機能によって、外部空間Ｓ_Ｏから内部空間Ｓ_Ｉへ塵埃や泥水等が侵入するのを防止すると共に、内部空間Ｓ_Ｉからのグリース等の流出を防止するものである。

また、パルサーリング３４が、スリンガ３と一体に回転することによって、これに軸方向に近接対向した磁気センサ４は、その検出面４ａの正面をパルサーリング３４に着磁されたＮ極とＳ極が交互に通過することによって、これに対応したパルス信号を出力するので、このパルスのカウントによって、回転角や回転速度を計測し、各種の制御に供することができる。

そして、この形態においては、外周部材１１１の軸心に対する回転体１１２の軸心角度が変動する、いわゆる味噌すり運動を伴いながら回転体１１２が回転したような場合に、シールフランジ３２に回転に伴って生じるジャイロ効果と、パルサーリング３４における弾性板３３の変形作用によって、シールフランジ３２の振れが抑えられるので、サイドリップ２２とシールフランジ３２との摺動部に、過大な面圧と、面圧不足が１回転毎に交互に生じるのを抑えて、良好な密接状態が維持される。またこのため、サイドリップ２２とシールフランジ３２との摺動部へ泥水が介入しにくくなるので、サイドリップ２２の摩耗進行が抑えられ、シール寿命が向上する。

しかも、上述の作用によって、回転体１１２の味噌すり運動に起因するパルサーリング３４の不安定挙動も防止されることから、磁気センサ４からの出力レベルを安定させることができる。

本発明に係る密封装置の好ましい第一の形態を、軸心Ｏ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の好ましい第二の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。従来構造の密封装置を、軸心Ｏ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取付環
１１外周筒部
１２内周鍔部
２シールリング
２１基部ゴム層
２２サイドリップ
２３ラジアルリップ
２４グリースリップ
３スリンガ
３１スリーブ（回転側への取付部）
３２シールフランジ
３３弾性板
３４パルサーリング
４磁気センサ
１１１外周部材
１１２回転体（回転側）
Ｓ_Ｉ内部空間
Ｓ_Ｏ外部空間

Claims

先端部側が大径となるように開いた非回転のサイドリップ（２２）が軸心（Ｏ）に対して所定角度をなす回転側のシールフランジ（３２）に密接される密封装置において、前記シールフランジ（３２）が、回転側への取付部（３１）にゴム状弾性材料からなる円盤状の弾性板（３３）を介して支持されたことを特徴とする密封装置。