JP2009036241A - 車輪軸受用のシール構造車輪支持軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の回転トルクを増加させることなく、圧入位置精度を下げることなく、防水性能を向上させた車輪軸受用のシール構造を提供する。
【解決手段】外輪８（静止輪）内輪７（回転輪）間の軸受内部空間をシールするシール構造１は、外輪に圧入される固定部３１と、固定部３１から内輪方向に延設される円板部３３と、円板部３３の内径端３３ａから軸受外方に延びた円筒部３４で構成された第１シール部材Ａと、内輪に圧入される固定部２１と、固定部２１から延設される円板部２３とで構成された第２シール部材Ｂとで構成され、第１シール部材と第２シール部材間は接触の第１シール領域αを備え、第１シール領域よりも外輪側に備えられる第２シール領域は、第１シール部材の固定部と円筒部間で構成される断面視コの字状の隙間Ｃと、第２シール部材の円板部から延設され、断面視コの字状の隙間Ｃ内に非接触で内装される円筒部２４とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪支持用軸受ユニットに使用されるシール構造の防水性能向上に関するものである。

従来から、例えば自動車の車輪を懸架する車輪支持用軸受ユニットの軸受の軸方向両端にはそれぞれシール構造を備えている。車輪支持用軸受ユニットは、例えば、図示を省略するが、車体側に固定される静止輪（例えば外輪８）と、該外輪８と相対回転可能に外輪８の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する回転輪（例えば内輪７）と、内外輪間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体とを備える。
このような、車輪支持用軸受ユニットの軸受の軸方向両端にはそれぞれシール構造を備えている。これらのシール構造は、外輪８と内輪７との間の軸受内部空間を軸受外部からシール（密封）することにより、軸受外部からの泥水等の侵入を防ぐとともに軸受内部からの潤滑油の流出を防いでいる。
これらのシール構造のうち、軸受の車体側に配されるパックシールは、従来から、図５に示すように、内輪７に圧入される固定部２１の一端２２から外径方向に円板部２３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成された第２シール部材（スリンガー）２と、外輪８に圧入される固定部３１の一端３２から内径方向に円板部３３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成された第１シール部材（芯金）３が、一方の固定部２１と他方の固定部３１が対向するとともに、一方の円板部２３と他方の円板部３３が対向して配されている。
該芯金３には、弾性材からなるシール部材３ａが芯金３に一体に備えられるとともに、該シール部材３ａのリップ４，５，６がそれぞれ、スリンガー２の固定部２１の内周面２３ａおよび円板部２３の内周面２１ａと摺接することによって複数の接触シール領域（リップシール）が構成されている（特許文献１参照）。

また、パックシールは、自動車の走行中に直接泥水がかかったり、自動車の洗車時に高圧の水が吹き付けられたりするので、図３に示すパックシールや特許文献１では、スリンガー２の円板部２３の外径部２３ｂと芯金３の固定部３１とで、直線状のラビリンスを形成して、勢いのある水が直接接触シールに達することを防止している。
しかし、この場合には、車輪支持用軸受ユニットが配されるアクセル（車軸）周辺の構造によっては、ラビリンスの機能が不足する虞がある。
そこで、接触シールのリップを増やせば、パックシールの防水性能が向上するが、その反面、パックシールのトルクが増加するので、車輪の円滑な回転を阻害して自動車の燃費に悪影響がでる虞がある。

そこで、特許文献２では、シール部材をコの字型に形成するとともに、スリンガーの外径側に円筒部を形成し、該コの字部分にスリンガーの外径側の円筒部を差し入れるように配することによってコの字型のラビリンスを形成することが提案されている。
特許文献３では、芯金３の固定部３１の内周面までシール部材を延設するとともに、スリンガーの外径側に円筒部を形成し、該延設されたシール部材とスリンガーの円筒部とでラビリンスを形成することが提案されている。しかし、特許文献２や特許文献３の技術手段を持っても、未だ望まれる防水性能には達しておらず、さらに防水性能が向上したパックシールが望まれていた。

特開２００１−２１５１３２号公報 特開２００６−３４２８２７号公報 実開平０７−０１０６３０号公報

本発明の目的は、軸受の回転トルクを増加させることなく、圧入位置精度を下げることなく、防水性能を向上させた車輪軸受用のシール構造を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明が成した技術的手段は、相対回転可能に構成された静止輪と回転輪との間の軸受内部空間をシールするシール構造であって、静止輪に圧入される固定部と、固定部から回転輪方向に延設される円板部とで構成された第１シール部材と、回転輪に圧入される固定部と、固定部から静止輪との間に隙間を持って延設され、第１シール部材よりも軸受外方寄りに配置される円板部とで構成された第２シール部材とで構成され、この第１シール部材と第２シール部材との間に接触の第１シール領域を備えるとともに、第１シール領域よりも静止輪側に第２シール領域を備え、この第１シール部材は、円板部から軸受外方に延びた１つ又は複数の円筒部を備え、第２シール領域は、前記第１シール部材を構成する固定部と円筒部との間、若しくは円板部から径方向に所定の間隔をあけて軸受外方に延びた複数の円筒部の間で構成され、円周方向に連続する断面視コの字状の隙間と、前記第２シール部材の円板部から延設され、前記断面視コの字状の隙間内に非接触で内装される円筒部と、前記断面視コの字状の隙間と円筒部との間に充填される防水グリースとで構成されたことを特徴とする車輪軸受用のシール構造としたことである。その断面視コの字状部は、防水グリースの漏洩を防止する漏洩防止機構を備える場合もある。
また、第１シール部材と第２シール部材はパックシールを形成しても良い。そのパックシールは、第１シール部材の少なくとも一部および第２シール部材の少なくとも一部が、弾性部材に被覆されず、それぞれ車輪軸受の車体側に露出している部位を有していても良い。これらのシール構造は、車輪支持軸受ユニットに適用されていても良い。

本発明によれば、軸受の回転トルクを増加させることなく、圧入位置精度を下げることなく、防水性能を向上させた車輪軸受用のシール構造を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る車輪軸受用のシール構造１について、添付図面に基づいて説明する。
シール構造１が適用される車輪支持軸受ユニットの構成は、前述した従来の一般的な車輪支持軸受ユニットの構成と同様である。シール構造１は、このような車輪軸受ユニットの軸受の軸方向両端に配され、相対回転可能に構成された静止輪（外輪８）と回転輪（内輪７）との間の軸受内部空間を軸受外部からシール（密封）することにより、軸受外部からの泥水等の侵入を防ぐとともに軸受内部からの潤滑油の流出を防ぐ。なお、本実施形態によるシール構造１は軸受の車体側に配されるパックシールである。

第１の実施形態によるシール構造（パックシール）１は、図１に示すように、第１シール部材Ａと第２シール部材Ｂの２つの構成部品で構成され、パックシールとして組み立てられたうえで、内輪７と外輪８との間に圧入して組み込まれる。

第１シール部材Ａは、外輪８の内径面に圧入される固定部３１と、固定部３１から内輪７方向（内径方向）に延設される円板部３３と、該円板部３３の内径端３３ａから軸受外方（図中の右向き矢印方向）に延びた円筒部３４で構成されている。
第２シール部材Ｂは、内輪７の外径面に圧入される固定部２１と、該固定部２１から、外輪８の内径面に圧入された第１シール部材Ａの固定部３１との間に隙間を持って延設され、第１シール部材Ａよりも軸受外方（図中の右向き矢印方向）寄りに配置される円板部２３と、円板部２３の外径端２３ｂから軸受内方（図中の右向き矢印と逆の方向）に延設された円筒部２４とで構成されている。
この第１シール部材Ａと第２シール部材Ｂとにより、接触の第１シール領域αと、第１シール領域αよりも外輪８側に備えられた第２シール領域βが形成されている。

第１シール領域αは、具体的には、例えば次の構成が採用可能である。
第２シール部材Ｂの固定部２１の内面２１ａには弾性材９が一体に備えられ、該弾性材９は、第１シール部材Ａの円筒部３４に向けてリップ９ｂが延出するとともに、該リップ９ｂの先端側９ｂが円筒部３４に摺接している。
弾性材９の材質として、本実施形態では、ニトリルゴムやアクリルゴム等が使用される。なお、弾性材９を形成する材料は、これに限定されず、接触シールを形成することができれば、どのような材料で形成されていても良い。例えば、その他のゴムやプラスチックで形成されていても良い。

第２シール領域βは、前記第１シール部材Ａを構成する固定部３１と円筒部３４との間で構成される円周方向に連続する断面視コの字状の隙間Ｃと、その隙間Ｃ内に非接触で内装される第２シール部材の円筒部２４と、前記隙間Ｃと円筒部２４との間に充填される防水グリースＧとで構成されている。
本実施形態では、前記断面視コの字状の隙間Ｃの内面には、断面視コの字状の弾性材１０が一体に備えられている。従って、本実施形態では、この弾性材１０の内面と、円筒部２４との間に防水グリースＧが充填されている。また、該弾性材１０の軸受外方（図中の右向き矢印方向）の一対の端部１０ａ，１０ｂはそれぞれ、内向き（対向方向）に曲折されるとともに、第２シール部材Ｂの円筒部２４に近接して、それぞれ非接触のラビリンスＬ１，Ｌ２を形成し、防水グリースＧが漏洩することを防止する漏洩防止機構を構成している。本実施形態では、防水グリースＧとして、ちょう度の低い（硬い）グリースが採用される。
なお、弾性材１０の材質として、本実施形態では、ニトリルゴムやアクリルゴム等が使用される。なお、弾性材１０を形成する材料は、これに限定されず、防水グリースＧが漏洩することを防止することができ、防水グリースＧによって変質することがない材料であれば、どのような材料で形成されていても良い。例えば、その他のゴムやプラスチックで形成されていても良い。

本実施形態によるシール構造（パックシール）１は、第２シール領域βを備えているので、シール構造（パックシール）１の車体側（図中の右向き矢印側）から勢いのある水を掛けられた場合であっても、水は第２シール領域βで跳ね返され、第１シール領域αに達することがない。
また、万一、水が第２シール領域βに侵入した場合であっても、第２シール領域βのコの字状の隙間Ｃには防水グリースが充填されているので、水は第２シール領域βを通過することができない。
これにより、従来のシール構造（パックシール）１と比べて、防水性能を向上させることができる。また、第１シール領域αの接触シールを増加する必要もないので、シール構造（パックシール）１のトルクが増加することもなく、軸受の回転トルクの増加を防止することができる。

本実施形態では、弾性材１０の一対の端部１０ａ，１０ｂは、第２シール部材Ｂの円筒部２４に近接して非接触のラビリンスを形成する場合を説明したが、これに限定されず、端部１０ａ，１０ｂは、第２シール部材Ｂの円筒部２４に接触していても良い。この場合には、シール構造（パックシール）１のトルク増加を防止するため、端部１０ａ，１０ｂの嵌めしろは、殆どゼロに設定されていることが好ましい。
また、本実施形態では、前記断面視コの字状の隙間Ｃの内面に、断面視コの字状の弾性材１０を一体に備えた場合を説明したが、これに限定されず、弾性材１０に代えて芯金によって同様の形状に形成されていても良い。この場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。
第２の実施形態によるシール構造（パックシール）１は、図２に示すように、第１シール部材Ａと第２シール部材Ｂの２つの構成部品で構成され、パックシールとして組み立てられたうえで、内輪７と外輪８との間に圧入して組み込まれる。

第１シール部材Ａは、外輪８の内径面に圧入される固定部３１と、固定部３１から内輪７方向（内径方向）に延設される円板部３３と、該円板部３３のほぼ中央位置３３ｂから軸受外方（図中右向き矢印方向）に延びた円筒部３４で構成されている。
第２シール部材Ｂは、内輪７に圧入される固定部２１と、該固定部２１から、外輪８の内径面に圧入された第１シール部材Ａの固定部３１との間に隙間を持って延設され、第１シール部材Ａよりも軸受外方（図中右向き矢印方向）寄りに配置される円板部２３と、円板部２３の外径端２３ｂから軸受内方（図中の右向き矢印と逆の方向）に延設された円筒部２４とで構成されている。

この第１シール部材Ａと第２シール部材Ｂとにより、接触の第１シール領域αと、第１シール領域αよりも外輪８側に備えられた第２シール領域βが形成されている。

第１シール領域αは、具体的には、例えば次の構成が採用可能である。
第１シール部材Ａの円板部３３の内径側３３ａには弾性材９が一体に備えられ、該弾性材９は、リップ４が第２シール部材Ｂの円板部２３に向けて延出するとともに、円板部２３の内面２３ａと摺接する。さらに、リップ５およびリップ６がそれぞれ第２シール部材Ｂの固定部２１に向けて延出するとともに、固定部２１の内周面２１ａと摺接している。
弾性材９の材質として、本実施形態では、ニトリルゴムやアクリルゴム等が使用される。なお、弾性材９を形成する材料は、これに限定されず、接触シールを形成することができれば、どのような材料で形成されていても良い。例えば、その他のゴムやプラスチックで形成されていても良い。

第２シール領域βは、前記第１シール部材Ａを構成する固定部３１と円筒部３４との間で構成される円周方向に連続する断面視コの字状の隙間Ｃと、その隙間Ｃ内に非接触で内装される円筒部２４と、前記隙間Ｃと円筒部２４との間に充填される防水グリースＧとで構成されている。
また、円筒部２４の軸受内方（図中の右向き矢印と反対方向）の端部２４ａは、第１シール部材Ａの固定部３１に向けて曲折されるとともに、該固定部３１に近接して非接触のラビリンスＬ３を形成している。
さらに、第１シール部材Ａの円筒部３４の軸受外方（図中の右向き矢印方向）の端部３４ａには、第２シール部材Ｂの円筒部２４に向けて非接触のリップ１２が延出するとともに、該円筒部２４に近接して非接触のラビリンスＬ４を形成している。なお、本実施形態では、リップ１２は、前記第１シール領域の弾性材９が延設されることによって形成されている。

防水グリースＧは、前記断面視コの字状の隙間Ｃであって、円筒部２４の端部２４ａ（ラビリンスＬ３）とリップ１２（ラビリンスＬ４）とで形成される領域に充填される。このとき、前記ラビリンスＬ３，Ｌ４は、防水グリースＧが漏洩することを防止する漏洩防止機構を構成している。なお、本実施形態では、防水グリースＧとして、ちょう度の低い（硬い）グリースが採用される。
本実施形態においても、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができるので、ここではその説明を省略する。

上述した各実施形態では、第２シール領域βにおいて、第２シール部材Ｂの円筒部２４が内装される断面視コの字状の隙間Ｃを、前記第１シール部材Ａの固定部３１と円筒部３４との間で構成した場合を説明したが、これに限定されない。
例えば、図３及び図４に示すように、円筒部３４から内径方向に所定の間隔をあけて第２の円筒部３４ｃを配するとともに、円筒部３４と第２の円筒部３４ｃとの間に円板部３３を延長することによって、断面視コの字状の隙間Ｃを構成しても良い。
この場合には、第２シール部材Ｂの円筒部２４は、断面視コの字状の隙間Ｃの位置に合わせて、第２シール部材Ｂの円板部２３の中途位置から延出させるとともに、隙間Ｃに内装し、該断面視コの字状の隙間Ｃと円筒部２４との間に耐水グリースＧを充填すれば良い。
このように、第２シール部材Ｂの円筒部２４を円板部２３の中途位置から延出することによって、円板部２３は、スリンガーとしての機能を保つことができるので、シール構造（パックシール）１の防水性能が向上する。

また、断面視コの字状の隙間Ｃは複数備えられていても良い。その場合には、第２シール部材Ｂの円筒部２４も断面視コの字状の隙間Ｃの数に合わせて形成するとともに、各断面視コの字状の隙間Ｃに第２シール部材Ｂの各円筒部２４が内装され、耐水グリースＧが充填されれば良い。これにより、シール構造（パックシール）１の耐水性能をさらに向上させることができる。

なお、上述した各実施形態において、パックシール１は、第１シール部材の少なくとも一部および第２シール部材の少なくとも一部が、弾性部材に被覆されず、それぞれ車輪軸受の車体側に露出している部位を有している。
具体的には、各実施形態において、第１シール部材Ａの固定部３１の車体側端部３１ｂと、第２シール部材Ｂの円板部２３の車体側面２３ｄが、夫々車体側に露出している（図１及び図２参照）。
これにより、外輪８と内輪７との間にパックシール１を圧入する際に、圧入位置の精度を保つことができる。

また、上述した各実施形態におけるシール構造（パックシール）１は、軸受の回転トルクを増加させることなく、圧入位置精度を下げることなく、防水性能を向上させることが望まれる軸受ユニットであれば、車輪支持軸受ユニット以外の軸受ユニットに適用することも本発明の範囲内である。

本発明によるシール構造の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明によるシール構造の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明によるシール構造の第１の実施形態の変形例を示す断面図である。 本発明によるシール構造の第２の実施形態の変形例を示す断面図である。 従来のシール構造を示す断面図である。

符号の説明

１ シール構造
７ 内輪
８ 外輪
２１ 第２シール部材の固定部
２３ 第２シール部材の円板部
２４ 第２シール部材の円筒部
３１ 第１シール部材の固定部
３３ 第１シール部材の円板部
３４ 第１シール部材の円筒部
Ａ 第１シール部材
Ｂ 第２シール部材
Ｃ 第１シール部材の断面視コの字状の隙間
α 第１シール領域
β 第２シール領域

Claims (5)

1. 相対回転可能に構成された静止輪と回転輪との間の軸受内部空間をシールするシール構造であって、
   静止輪に圧入される固定部と、固定部から回転輪方向に延設される円板部とで構成された第１シール部材と、
   回転輪に圧入される固定部と、固定部から静止輪との間に隙間を持って延設され、第１シール部材よりも軸受外方寄りに配置される円板部とで構成された第２シール部材とで構成され、
   この第１シール部材と第２シール部材との間に接触の第１シール領域を備えるとともに、第１シール領域よりも静止輪側に第２シール領域を備え、
   この第１シール部材は、円板部から軸受外方に延びた１つ又は複数の円筒部を備え、
   第２シール領域は、前記第１シール部材を構成する固定部と円筒部との間、若しくは円板部から径方向に所定の間隔をあけて軸受外方に延びた複数の円筒部の間で構成され、円周方向に連続する断面視コの字状の隙間と、
   前記第２シール部材の円板部から延設され、前記断面視コの字状の隙間内に非接触で内装される円筒部と、
   前記断面視コの字状の隙間と円筒部との間に充填される防水グリースとで構成されたことを特徴とする車輪軸受用のシール構造。
2. 断面視コの字状部は、防水グリースの漏洩を防止する漏洩防止機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の車輪軸受用のシール構造。
3. 第１シール部材と第２シール部材はパックシールを形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪軸受用のシール構造。
4. パックシールは、第１シール部材の少なくとも一部および第２シール部材の少なくとも一部が、弾性部材に被覆されず、それぞれ車輪軸受の車体側に露出している部位を有していることを特徴とする請求項３に記載の車輪軸受用のシール構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のシール構造を適用した車輪支持軸受ユニット。

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