JP2008025628A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】泥水に対する密封性、特に高速回転時における密封性を確保するとともに、回転トルクを低減することができる密封装置を提供する。
【解決手段】回転側部材である内側部材１２に嵌合され、主リップ７とサイドリップ８とを有するシール本体２と、固定側部材である外側部材１３に嵌合される大径円筒部１０ａと、環状板部１０ｂと、小径円筒部１０ｃとから構成される側板部３とを備えている。前記主リップ７は停止又は低速回転時には前記小径円筒部１０ｃと接触荷重を有して摺動自在に密接し、高速回転時には遠心力により径方向外向きに開いて前記小径円筒部１０ｃとの前記接触荷重が低減されるように設定されており、且つ前記サイドリップ８は前記主リップ７よりも径方向外側に設けられ、停止又は低速回転時及び高速回転時に前記環状板部１０ｂに締め代を有して摺動自在に密接するように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに相対回転する内側部材と外側部材との間の環状空間を密封するための密封装置に関する。

従来、互いに相対回転する内側部材と外側部材との間に構成される環状空間に装着される密封装置として、金属製の芯金に弾性体からなるシール部材が被着されたものが知られている。この密封装置は、固定側部材である外側部材に芯金が嵌合されるとともに、シール部材の内周に形成されたシールリップが回転側部材である内側部材に常時摺接する構造とされており、シールリップの耐久性に問題があった。このため、シールリップの低トルク化が求められていた。
この問題を解決するため、図２に示すような密封装置が提案されている（特許文献１参照）。この密封装置２１は、内側部材としての回転体たる回転軸２８に装着されるシール本体２２と、外側部材としての静止部たるケーシング２９に装着される固定部材用環体（側板）２３とを有している。そして、シール本体２２は、回転軸２８に嵌合される補強環（芯金）２４と、この補強環２４に固定され、前記固定部材用環体２３に摺接可能なシールリップ２６を有するシール部材２５と、このシールリップ２６の外周側に配設されたガータスプリング（バネリング）２７とを具備しており、前記シールリップ２６及びガータスプリング２７が、遠心力によってそれぞれ異なる回転数で開くように形成されている。

特開２００５−２５７０５１号公報

特許文献１に記載された密封装置２１によれば、回転軸２８の高速回転時においては、シールリップ２６の先端を固定部材用環体２３から離間させることにより、シールリップ２６の摩擦トルクを下げることができるとともに、回転軸２８の停止時および低速回転時においては、ガータスプリング２７によってシールリップ２６の先端を固定部材用環体２３に弾接させることにより、軸受内部Ａから外部側Ｂへの潤滑剤の漏洩を防止することができる。しかし、この密封装置２１では、回転軸２８の高速回転時に、固定部材用環体２３とシール部材２５との間の隙間から泥水等の異物が軸受内部Ａに侵入するおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、泥水に対する密封性、特に高速回転時における密封性を確保するとともに、回転トルクを低減することができる密封装置を提供することを目的としている。

本発明の密封装置は、互いに相対回転する回転側部材である内側部材と固定側部材である外側部材との間に構成される環状空間に装着される密封装置であって、
前記内側部材に嵌合され、主リップとサイドリップとを有するシール本体と、
前記外側部材に嵌合される大径円筒部と、この大径円筒部から径方向内向きに延びる環状板部と、この環状板部から軸方向に伸びる小径円筒部とから構成される側板部とを備えており、
前記主リップは停止又は低速回転時には前記小径円筒部と接触荷重を有して摺動自在に密接し、高速回転時には遠心力により径方向外向きに開いて前記小径円筒部との前記接触荷重が低減されるように設定されており、且つ前記サイドリップは前記主リップよりも径方向外側に設けられ、停止又は低速回転時及び高速回転時に前記環状板部に締め代を有して摺動自在に密接するように設定されていることを特徴としている。

このように、本発明の密封装置によれば、主リップ及びサイドリップが停止又は低速回転時には側板部と接触荷重を有して摺動自在に密接するように設定されていることにより、停止又は低速回転時における密封性が確保されている。そして、主リップ及びサイドリップが固定側部材である外側部材でなく回転側部材である内側部材に固定されて内側部材とともに回転するものであって、高速回転時に主リップが遠心力により径方向外向きに開いて側板部との接触荷重が低減されることで低トルク化が図られる。さらに、主リップよりも径方向外側にあるサイドリップが高速回転時においても側板部に摺動自在に密接するよう設定されていることにより、高速回転時における泥水に対する密封性が確保されている。

上記密封装置において、前記主リップにバネリングが装着されており、このバネリングの締め付け力で前記接触荷重が付与されていることが好ましい。
この場合、回転時に主リップよりも先にバネリングが遠心力の影響を受けることから、回転に対して反応よく締め付け力を変化させることができ、これにより高速回転時に主リップと側板部との接触荷重を反応よく低減させることができる。また停止時又は低速回転時にはバネリングの締め付け力で主リップを側板部に摺接させて外部側からの泥水の侵入を効果的に防止することができる。

上記密封装置において、前記シール本体は金属製の芯金に弾性部材からなるシール部材が固定されたものであって、前記芯金と前記シール部材とが前記内側部材に嵌合されているとともに、前記側板部は金属製の側板に弾性部材が固定されたものであって、前記側板と前記弾性部材とが前記外側部材に嵌合されていることが好ましい。
この場合には、金属（芯金及び側板）とともに弾性部材を嵌合させることにより、芯金と内側部材との間、側板と外側部材との間の熱膨張の差を吸収して、芯金及び側板が抜けるのを防止することができる。

本発明によれば、泥水に対する密封性、特に高速回転時における密封性を確保するとともに、回転トルクを低減することができる密封装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る密封装置を示す概略断面図である。この密封装置１は、例えば、自動車の車輪が取り付けられる転がり軸受装置に用いられるものであり、互いに同心的且つ相対回転自在に配置された内側部材１２と外側部材１３との間の環状空間に装着されて、軸受内部Ａの潤滑剤が外部側Ｂへ漏れるのを防止し、また、外部側Ｂから泥水等の異物が軸受内部Ａへ侵入するのを防止している。なお、図１に示している密封装置１は、内側部材１２と外側部材１３との間に装着される前である変形前の自由状態を示している。

この密封装置１は、回転側部材としての内側部材１２に嵌合されるシール本体２と、固定側部材としての外側部材１３に嵌合される側板部３とを備えている。
シール本体２は、断面略逆Ｌ字形の環状の芯金４と、この芯金４に固定されているシール部材５と、バネリング６とで構成されている。

シール本体２の芯金４は、金属（例えば、ＳＰＣＣ）製の環状部材であり、内側部材１２に固定される円筒部４ａと、この円筒部４ａの外部側Ｂの端部から径方向外向きに屈曲した環状板部４ｂとから構成される。
シール部材５は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ））等の弾性部材からなり、加硫による接着、焼き付け等により芯金４に固定されている。このシール部材５は、芯金４の環状板部４ｂの外部側Ｂを覆い、内側部材１２に嵌合される嵌合部５ａと、環状板部４ｂの外周側を覆う外周部５ｂと、環状板部４ｂの軸受内部Ａ側の中間付近までを覆う本体部５ｃとを有し、さらにこの本体部５ｃの内周側から内側部材１２側で且つ軸受内部Ａ側へ延伸している断面略三角形状の主リップ７、及び主リップ７より径方向外側である本体部５ｃの中間部から軸受内部Ａ側の径方向斜め外向きにスカート状に延伸しているサイドリップ８を備えている。そして、主リップ７の外周面には周溝９が形成されており、この周溝９には、いわゆるガータスプリングと呼ばれるバネリング６が装着されている。このバネリング６は、主リップ７を径方向内向きに締め付けている。

側板部３は、断面略コの字状をした環状の側板１０と、この側板１０に固定され、且つ外側部材１３に嵌合される弾性嵌合部１１とで構成されている。
側板１０は、金属（例えば、ＳＰＣＣ）製の環状部材であり、外側部材１３に嵌合される大径円筒部１０ａと、この大径円筒部１０ａの軸受内部Ａ側の端部から径方向内向きに屈曲した環状板部１０ｂと、この環状板部１０ｂの内周端部から外部側Ｂに屈曲した小径円筒部１０ｃとから構成される。
弾性嵌合部１１は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ））等の弾性部材からなり、加硫による接着、焼き付け等により環状板部１０ｂの軸受内部Ａ側に固定されており、その外周面１１ａが外側部材１３に嵌合されている。
ここで、芯金４とシール部材５の嵌合部５ａとが内側部材１２に嵌合されているとともに、側板１０の大径円筒部１０ａと弾性嵌合部１１の外周面１１ａとが外側部材１３に嵌合されている。金属（芯金４及び側板１０）とともに弾性部材５，１１を嵌合させることで、芯金４と内側部材１２との間、側板１０と外側部材１３との間の熱膨張の差を吸収して、芯金４及び側板１０が抜けるのを防止している。

そして、主リップ７は、停止又は低速回転時には小径円筒部１０ｃと接触荷重を有して摺動自在に密接し、高速回転時には遠心力により前記小径円筒部１０ｃとの前記接触荷重が低減されるように設定されている。またここでは、主リップ７にバネリング６が装着され、このバネリング６の締め付け力で前記接触荷重が付与されている。すなわち、主リップ７は、バネリング６を装着しない状態で側板１０の小径円筒部１０ｃとの接触荷重がゼロとなるように設計されており、この主リップ７を側板部３に組み付けると、主リップ７の先端と小径円筒部１０ｃの表面とはゼロ隙間となる。そして、主リップ７の周溝９にバネリング６を装着すると、バネリング６の締め付け力だけで接触荷重が付加されて主リップ７の先端が小径円筒部１０ｃの表面に摺接することになり、これにより停止時及び低速回転時において軸受内部Ａの潤滑剤が外部側Ｂへ漏れるのを防止している。また、主リップ７は回転側部材である内側部材１２に固定されて内側部材１２とともに回転するため、高速回転時に主リップ７が遠心力により径方向外向きに開いて小径円筒部１０ｃとの接触荷重が低減されることで低トルク化が図られる。

また、サイドリップ８は主リップ７よりも径方向外側に設けられ、停止又は低速回転時及び高速回転時に環状板部１０ｂに締め代を有して摺動自在に密接するように設定されている。すなわち、サイドリップ８を側板部３に組み付けた場合、サイドリップ８の先端は、外周側を向いて側板１０の環状板部１０ｂに締め代を有して摺動自在に密接しており、これにより停止又は低速回転時における外部側Ｂから泥水等の異物が軸受内部Ａへ侵入するのを防止している。そして、このサイドリップ８は、高速回転時にも環状板部１０ｂに締め代を有して摺動自在に密接しているので、高速回転時における泥水に対する密封性が確保されている。
さらに、側板１０の大径円筒部１０ａとシール部材５の外周部５ｂとの間を微小な隙間とすることで、側板１０の大径円筒部１０ａとシール部材５の外周部５ｂとの間でラビリンスシールＳが形成されている。このラビリンスシールＳにより、外部側Ｂから泥水が近づき難くなり、密封装置１内に侵入する泥水量が減少する。

このように構成された密封装置１にあっては、上述したように、停止又は低速回転時には主リップ７及びサイドリップ８がそれぞれ側板部３に摺動自在に密接するように設定されていることにより、停止又は低速回転時における密封性が確保されている。そして、主リップ７及びサイドリップ８が固定側部材（外側部材）１３でなく回転側部材（内側部材）１２に固定されて内側部材１２とともに回転するものであって、高速回転時に主リップ７が遠心力により径方向外向きに開いて小径円筒部１０ｃとの接触荷重が低減されることで低トルク化が図られる。さらに、主リップ７よりも径方向外側にあるサイドリップ８が高速回転時においても環状板部１０ｂに摺動自在に密接するよう設定されていることにより、高速回転時における泥水に対する密封性が確保されている。
またここでは、主リップ７にバネリング６が装着され、このバネリング６の締め付け力で接触荷重が付与されているので、回転に対して反応よく締め付け力を変化させることができ、これにより高速回転時に主リップ７と小径円筒部１０ｃとの接触荷重を反応よく低減させることができる。また、停止時又は低速回転時にはバネリング６の締め付け力で主リップ７を小径円筒部１０ｃに摺接させて外部側Ｂからの泥水の侵入を効果的に防止することができる。

なお、上記実施の形態では、主リップ７にバネリング６を装着しているが、必ずしもバネリング６を装着しなくてもかまわない。この場合には、主リップ７の先端が小径円筒部１０ｃと接触荷重を有するように主リップ７を小径円筒部１０ｃに組み付ければよい。

本発明の１つの実施形態に係る密封装置を示す断面図である。 従来の密封装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 密封装置
２ シール本体
３ 側板部
４ 芯金
５ シール部材
６ バネリング
７ 主リップ
８ サイドリップ
１０ 側板
１０ａ 大径円筒部
１０ｂ 環状板部
１０ｃ 小径円筒部
１１ 弾性嵌合部
１２ 内側部材
１３ 外側部材

Claims (3)

1. 互いに相対回転する回転側部材である内側部材と固定側部材である外側部材との間に構成される環状空間に装着される密封装置であって、
   前記内側部材に嵌合され、主リップとサイドリップとを有するシール本体と、
   前記外側部材に嵌合される大径円筒部と、この大径円筒部から径方向内向きに延びる環状板部と、この環状板部から軸方向に伸びる小径円筒部とから構成される側板部とを備えており、
   前記主リップは停止又は低速回転時には前記小径円筒部と接触荷重を有して摺動自在に密接し、高速回転時には遠心力により径方向外向きに開いて前記小径円筒部との前記接触荷重が低減されるように設定されており、且つ前記サイドリップは前記主リップよりも径方向外側に設けられ、停止又は低速回転時及び高速回転時に前記環状板部に締め代を有して摺動自在に密接するように設定されていることを特徴とする密封装置。
2. 前記主リップにバネリングが装着されており、このバネリングの締め付け力で前記接触荷重が付与されている請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シール本体は金属製の芯金に弾性部材からなるシール部材が固定されたものであって、前記芯金と前記シール部材とが前記内側部材に嵌合されているとともに、前記側板部は金属製の側板に弾性部材が固定されたものであって、前記側板と前記弾性部材とが前記外側部材に嵌合されている請求項１又は２に記載の密封装置。

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