JP2014040904A

JP2014040904A - 密封装置

Info

Publication number: JP2014040904A
Application number: JP2012275921A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Sakai; 真太郎境; Masahiro Tabata; 正裕田幡
Original assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: JP6353631B2

Abstract

【課題】転がり軸受の回転トルクを過大に増加させることなく、密封性能を長期に渡って維持することができる密封装置を提供する。
【解決手段】本発明の密封装置は、外輪２の端面と当接した状態で円筒部の一端部から径方向外方に延びる円環部１４を備えた芯金１１を有している。円環部１４の対向面１４ａには、当該対向面１４ａからフランジ部６に向かって突出することでフランジ部６との間でラビリンスシールを構成する環状突起部２０が設けられている。環状突起部２０には、当該環状突起部２０の一部が切除された切除部３６が、下側となる部分に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車の車輪を支持するための転がり軸受に用いられる密封装置に関する。

従来より、自動車等の車輪を支持するための転がり軸受装置には、その内部に泥水や異物等が侵入するのを防止するために内外輪間を密封するための密封装置が用いられている。このような密封装置は、転がり軸受装置の内外輪間の両端に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。
図４は、自動車用の転がり軸受装置の一端部側に取り付けられた従来の密封装置を示す断面図である。図中、転がり軸受装置６０は、自動車の車輪を固定するためのフランジ部６１が形成された回転輪としての内輪６２と、固定輪としての外輪６３と、転動体としての円錐ころ６４とを備えている。転がり軸受装置６０に取り付けられた密封装置５０は、フランジ部６１に対向する外輪６３の端部に内嵌固定された芯金５１と、弾性体からなるとともに芯金５１に取り付けられて内輪６２の外周面及びフランジ部６１に摺接する複数のシールリップ５２〜５４とを備えている。これら複数のシールリップ５２〜５４は、芯金５１の外方側面を基端として内輪６２の外周面及びフランジ部６１へ延びるように形成されており、車両の走行に伴って回転する内輪６２の外周面及びフランジ部６１に摺接することで、内外輪の隙間を密封し、当該転がり軸受装置６０内部に泥水や異物等が侵入するのを防止している。

特開２００４−７６７８４号公報

上記密封装置５０が取り付けられた外輪６３の端面と、フランジ部６１との間には、図４のように、すき間が形成されている。このすき間は径方向外方に開口しているため、このすき間から泥水や異物が外輪６３の内周側に侵入し、それらが外輪６３の内周側に留まってしまうおそれがある。このため、外輪６３の内周側に位置するシールリップ５２〜５４が過度に泥水や異物にさらされ、密封装置の耐久性を低下させる場合があった。
また、上記すき間から泥水等が侵入するのを防止するため、密封装置にフランジ部６１側に摺接する、上記すき間を密封するためのシールリップをさらに設けることも考えられるが、転がり軸受装置の回転トルクを過大に増加させてしまうおそれがあるため、好ましくない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受の回転トルクを過大に増加させることなく、密封性能を長期に渡って維持することができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、内輪と、前記内輪の外周側に同心に配置された外輪と、前記内輪の一端部に一体に形成されているとともに、一側面の一部が前記外輪の一端面にすき間を有して対向している、車両の車輪を固定するためのフランジ部と、を備えた転がり軸受装置に用いられ、前記内輪と前記外輪との間の環状空間を密封する転がり軸受装置用の密封装置であって、前記外輪の一端部の内周面に嵌合固定される円筒部、及び、前記外輪の一端面と当接した状態で前記円筒部の一端部から径方向外方に延びて前記フランジ部に対向配置される円環部を備えた芯金と、弾性素材からなるとともに、前記芯金に取り付けられて前記内輪の周面に摺接するシールリップと、弾性素材からなるとともに、前記円環部の外周面側から径方向外方に延びて外部の泥水が前記すき間に到達するのを抑制する環状の外周鍔部と、前記フランジ部に対向している前記円環部の対向面に設けられ、当該対向面から前記フランジ部に向かって突出することでその先端と前記フランジ部の一側面との間で前記すき間を密封するラビリンスシールを構成している環状突起部と、を備え、前記環状突起部には、当該環状突起部の一部が切除された切除部が、前記転がり軸受装置が前記車両に取り付けられたときに下側となる部分に設けられていることを特徴としている。

上記のように構成された密封装置によれば、円環部の外周面側から、径方向外方に延びて外部の泥水が前記すき間に到達するのを抑制する環状の外周鍔部を備えているとともに、円環部の対向面には、フランジ部との間ですき間を密封するラビリンスシールを構成している環状突起部が設けられているので、転がり軸受の回転トルクを過大に増加させることなく、外輪とフランジ部との間のすき間から外輪の内周側に泥水や異物が侵入するのを抑制できる。

一方、外周鍔部及び環状突起部を設けることで、外輪の内周側に侵入してしまった泥水が外部に排出されにくくなり、逆に密封装置の耐久性を低下させるおそれがある。この点、本発明では、環状突起部の一部が切除された切除部が、環状突起部の下側となる部分に設けられているので、環状突起部と、フランジ部とによって構成されているラビリンスシールの一部に、内部の泥水を外部へ排出するための経路を設けることができる。この結果、たとえ、環状突起部の内周側に泥水が侵入したとしても、切除部を通じて侵入した泥水を環状突起部の下側から外周側に向けて速やかに排出することができる。

この結果、転がり軸受の回転トルクを過大に増加させることなく、外輪の内周側に泥水等が侵入するのを効果的に抑制するとともに、万一泥水が外輪の内周側に侵入してしまったとしても、当該泥水を速やかに排出することができる。よって、泥水等によるシールリップの密封性の低下を防止でき、密封性能を長期に渡って維持することができる。

また、上記密封装置において、切除部は、環状突起部の全周に対して極端に小さいと、適切に泥水を排水できないおそれがある。また、逆に環状突起部の全周に対して極端に大きいと、切除部から外輪の内周側に泥水が侵入し易くなるおそれがある。
このため、前記切除部は、前記環状突起部の全周に対して、５％以上、２５％以下の範囲で周方向に切除されていることが好ましく、この場合、外部からの泥水の侵入を抑制しつつ、侵入した泥水を外部に向けて速やかに排出することができる。

本発明の密封装置によれば、転がり軸受の回転トルクを過大に増加させることなく、密封性能を長期に渡って維持することができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置が用いられている転がり軸受装置の断面図である。図１中の密封装置の部分断面図である。図１中の密封装置の下側部分の部分断面図である。自動車用の転がり軸受装置の一端部側に取り付けられた従来の密封装置を示す断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置が用いられている転がり軸受装置の断面図である。この転がり軸受装置１は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する。

転がり軸受装置１は、外輪２と、内輪としての内軸３と、外輪２と内軸３の間に配置された転動体としての複数の円錐ころ４と、これらの円錐ころ４をそれぞれ保持する保持器５と、を備えており、複列の円錐ころ軸受を構成している。
外輪２は、自動車の懸架装置に固定される固定輪であり、内軸３の外周側に同心に配置されている。外輪２の内周面には、円錐ころ４が転動する外輪軌道２ａが形成されている。

内軸３は、回転輪であると同時に図示しない車輪が取り付けられる車軸を構成している。内軸３の外周面には、円錐ころ４が転動する内輪軌道３ａが形成されている。内軸３の一端部には、車輪を固定するためのフランジ部６が形成されている。このフランジ部６は、その一側面の一部が外輪２の一端面との間ですき間Ｓを有して対向している。転がり軸受装置１は、このフランジ部６が形成されている一端部側が車両外方側、他端部側が車両内方側となるように懸架装置に固定される。
以上の構成により、転がり軸受装置１は、図示しない車輪が固定される内軸３を車両に対して回転自在に支持する。

また、外輪２の両端部と、内軸３との間には、外輪２と内軸３との間の環状空間を密封するための密封装置９，１０が取り付けられている。このうち、フランジ部６との間ですき間Ｓを形成している外輪２の一端部側に取り付けられている密封装置１０には、本発明の一実施形態である密封装置が用いられている。

図２は、図１中の密封装置１０の部分断面図である。図において、密封装置１０は、外輪２の一端部に固定された円環状の芯金１１と、この芯金１１に取り付けられたシール部材１２とを備えている。

芯金１１は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成されており、外輪２一端部の内周面に嵌合固定された円筒部１３と、外輪２の一端面２ｂに当接した状態で円筒部１３の一端部から径方向外方に延びている円環部１４と、円筒部１３の他端部から径方向内側に延びてシール部材１２を支持している内鍔部１５とを有している。
円環部１４は、外輪２の一端面２ｂに当接することで、密封装置１０全体を軸方向に対して位置決めしている。また、円環部１４は、一端面２ｂと当接して形成されていることで、フランジ部６に対して対向配置されている。

シール部材１２は、ニトリルゴム等の弾性素材を円環状に形成したもので、内鍔部１５及び円筒部１３に加硫接着することによって芯金１１に密着形成されている。このシール部材１２は、内軸３の外周面３ｂに摺接するラジアルリップ１２ａ，１２ｂと、フランジ部６の一側面６ａに摺接するアキシャルリップ１２ｃとを有している。これらラジアルリップ１２ａ，１２ｂ及びアキシャルリップ１２ｃは、芯金１１の内鍔部１５を基端としてそれぞれ外周面３ｂ、一側面６ａに延びるように形成されており、当該転がり軸受装置１の内部に泥水や、砂、小石等の異物が進入しないように密封している。

また、シール部材１２は、円環部１４に設けられてフランジ部６に向かって突出している環状突起部２０を有している。この環状突起部２０は、円環部１４のフランジ部６に対向している対向面１４ａからフランジ部６に向かって突出するように形成されている。環状突起部２０は、芯金１１の外側面に沿って密着形成されている基部１２ｄによって、各リップ１２ａ，１２ｂ，１２ｃと繋がっており、上記各リップ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとともにシール部材１２として一体的に芯金１１に密着形成されている。従って、本実施形態において、環状突起部２０は、ニトリルゴム等の弾性素材により形成されている。

環状突起部２０は、円環部１４側から軸方向に沿ってフランジ部６の一側面６ａ側に延びる環状の外周部２１と、この外周部２１の先端部２２から円環部１４側に向かって漸次縮径する内周部２３とを有しており、その断面形状が、ほぼ直角三角形とされている。
外周部２１の先端部２２は、内周部２３との間を滑らかに繋ぐＲ面に形成されている。先端部２２は、フランジ部６の一側面６ａに対して、例えば０．５ｍｍのクリアランスをおいて形成されている。これによって、環状突起部２０の外周部２１の先端部２２と、フランジ部６の一側面６ａとの間で、すき間Ｓを密封するラビリンスシールが構成されている。

また、シール部材１２は、円環部１４の外周端１４ｂを基端として、径方向外方に延びて環状に形成されている外周鍔部３０を有している。外周鍔部３０は、環状突起部２０や、各リップ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとともにシール部材１２として一体的に芯金１１に密着形成されている。従って、外周鍔部３０は、ニトリルゴム等の弾性素材により形成されている。
外周鍔部３０は、フランジ部６に対向して形成されており、外部の泥水や異物等がラビリンスシールを構成している環状突起部２０とフランジ部６との間に到達することが可能な経路を制限することができる。これによって、外周鍔部３０は、外部の泥水がすき間Ｓに到達するのを抑制する。

円環部１４の外周先端側には、外輪２の一端面２ｂに離間している薄肉部１４ｃが形成されている。薄肉部１４ｃは、外輪２の一端面２ｂに当接している円環部１４の本体部１４ｅの先端から径方向に延びて形成されている。

薄肉部１４ｃと、外輪２の一端面２ｂとの間には、円環部１４と外輪２の一端面２ｂとの間を密封するための環状シール部３１が介在している。
環状シール部３１は、薄肉部１４ｃの外輪２側の側面を覆うように外周鍔部３０の基端部に繋がって形成されている。環状シール部３１は、環状突起部２０や、外周鍔部３０、各リップ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとともにシール部材１２として一体的に芯金１１に密着形成されている。従って、環状シール部３１は、ニトリルゴム等の弾性素材により形成されている。

環状シール部３１には、外輪２の一端面２ｂ側に環状に突出した突起３１ａと、突起３１ａの基端部の内外周側それぞれにおいて薄肉部１４ｃ側に凹んだ環状凹部３１ｂ，３１ｃとが形成されている。

突起３１ａは、外輪２に取り付けられる前の自由状態においては、図中、破線で示すように、本体部１４ｅに対して外輪２側に向けて突出している。突起３１ａは、外輪２に取り付けられると、薄肉部１４ｃと、外輪２の一端面２ｂとによって強圧され、図２に示すように、つぶされて弾性変形した状態で、薄肉部１４ｃと、外輪２の一端面２ｂとの間に介在する。図２中、破線で示されている部分は、突起３１ａにおける締め代である。

環状凹部３１ｂ，３１ｃは、図２に示すように、外輪２に取り付けられた状態で、その底部が一端面２ｂに接しない程度の深さに形成されている。環状凹部３１ｂ，３１ｃは、突起３１ａが弾性変形したときに、当該変形した環状突起３１ａを径方向に逃がすための空間を確保している。これによって、環状突起３１ａが外輪２の一端面２ｂに接触したときにスムーズに弾性変形させ、当該環状突起３１ａと、一端面２ｂとの間にすき間が生じるのを抑制することができる。

このように、環状シール部３１は、突起３１ａがつぶされて弾性変形した状態で、薄肉部１４ｃと、外輪２の一端面２ｂとの間に介在しているので、薄肉部１４ｃと一端面２ｂとの間を効果的に密封することができる。

また、フランジ部６に対向している円環部１４の対向面１４ａには、当該対向面１４ａからフランジ部６に向かって突出することでその先端部２２とフランジ部６の一側面６ａとの間ですき間Ｓを密封するラビリンスシールを構成している環状突起部２０が設けられている。

図３（ａ）は、図１中の密封装置１０の下側部分の部分断面図であり、図３（ｂ）は、外周鍔部３０の外周部を正面視したときの図である。
図３において、環状突起部２０には、当該環状突起部２０の一部が切除された切除部３６が設けられている。切除部３６は、転がり軸受装置１が自動車に取り付けられたときに環状突起部２０の下側となる下側部分を、当該環状突起部２０を周方向に切除して設けられている。
また、切除部３６は、図３（ｂ）に示すように、周方向に切除された部分が、軸方向から正面視したときに、軸中心Ｏを通過するとともに鉛直方向に沿う基準線Ｌに対して対称となるように形成されている。

上記構成の密封装置によれば、円環部１４の外周端１４ｂ側から、径方向外方に延びて外部の泥水が前記すき間に到達するのを抑制する環状の外周鍔部３０を備えているとともに、円環部１４の対向面１４ａには、フランジ部６との間ですき間Ｓを密封するラビリンスシールを構成している環状突起部２０が設けられているので、転がり軸受装置１の回転トルクを過大に増加させることなく、外輪２とフランジ部６との間のすき間Ｓから外輪２の内周側に泥水や異物が侵入するのをより効果的に抑制できる。

一方、外周鍔部３０及び環状突起部２０を設けることで、外輪２の内周側に侵入してしまった泥水が外部に排出されにくくなり、逆に密封装置１０の耐久性を低下させるおそれがある。この点、本実施形態では、環状突起部２０の一部が切除された切除部３６が、環状突起部２０の下側となる部分に設けられているので、環状突起部２０と、フランジ部６とによって構成されているラビリンスシールの一部に、内部の泥水を排水するための経路を設けることができる。この結果、たとえ、ラビリンスシールを構成している環状突起部２０の内周側に泥水が侵入してしまったとしても、この切除部３６を通じて侵入した泥水を環状突起部２０の下側から外周側に向けて速やかに排出することができる。

この結果、転がり軸受装置１の回転トルクを過大に増加させることなく、外輪２の内周側に泥水等が侵入するのを効果的に抑制するとともに、万一泥水が外輪２の内周側に侵入してしまったとしても、当該泥水を速やかに排出することができる。よって、泥水等によるシールリップの密封性の低下を防止でき、密封性能を長期に渡って維持することができる。

なお、切除部３６は、環状突起部２０の全周に対して極端に小さいと、適切に泥水を排水できないおそれがある。このため、環状突起部２０の全周に対する切除部３６の周方向に切除される長さの割合の下限値としては、５％以上であることが好ましい。また、切除部３６は、環状突起部２０の全周に対して極端に大きいと、切除部３６の部分から外輪の内周側に泥水が侵入し易くなるおそれがある。このため、環状突起部２０の全周に対する切除部３６の周方向に切除される長さの割合の上限値としては、２５％以下であることが好ましい。

また、本実施形態では、環状突起部２０の外周部２１が、円環部１４側から軸方向に沿ってフランジ部６の一側面６ａ側に延びているので、すき間Ｓから侵入しようとする外部からの泥水等を遮蔽することができその侵入をより効果的に防止できる。

また、本実施形態では、環状突起部２０の内周部２３が、外周部２１の先端部２２から円環部１４側に向かって漸次縮径しているので、万一、外輪２の内周側に泥水等が侵入してしまったとしても、侵入した泥水等をその自重によって環状突起部２０の下側に設けられた切除部３６に滑らかに導くことができ、切除部３６を通じて外部へ向けてより速やかに排出することができる。この結果、泥水等が外輪２の内周側に留まってしまうのを防止することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、環状突起部２０を先端部２２から基端部に亘って外周鍔部３０に面一となるように突出方向に全域を切除することで、切除部３６を設けたが、例えば、環状突起部２０の先端付近を切り欠くように突出方向に一部切除することで、切除部３６を設けてもよい。
また、上記実施形態では、環状突起部２０の断面形状を、ほぼ直角三角形とした場合を例示したが、外周部２１が円環部１４側から軸方向に沿ってフランジ部６側に延び、内周部２３が、外周部２１の先端部２２から円環部１４側に向かって漸次縮径していればよい。従って例えば、先端部２２は、上記実施形態のように内周部２３との間を滑らかに繋ぐＲ面とする他、より径方向に延びるように形成し、環状突起部２０の断面形状がほぼ台形形状としてもよい。また、先端部２２を平滑面ではなく凹凸を設けてラビリンス効果をより高めることもできる。

１転がり軸受装置２外輪２ｂ一端面
３内軸３ｂ外周面６フランジ部
６ａ一側面１０密封装置１１芯金
１２シール部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃシールリップ
１３円筒部１４円環部１４ａ対向面
１４ｂ外周端２０環状突起部２１外周部
２２先端部２３内周部３０外周鍔部
３６切除部Ｓすき間

Claims

内輪と、前記内輪の外周側に同心に配置された外輪と、前記内輪の一端部に一体に形成されているとともに、一側面の一部が前記外輪の一端面にすき間を有して対向している、車両の車輪を固定するためのフランジ部と、を備えた転がり軸受装置に用いられ、前記内輪と前記外輪との間の環状空間を密封する転がり軸受装置用の密封装置であって、
前記外輪の一端部の内周面に嵌合固定される円筒部、及び、前記外輪の一端面と当接した状態で前記円筒部の一端部から径方向外方に延びて前記フランジ部に対向配置される円環部を備えた芯金と、
弾性素材からなるとともに、前記芯金に取り付けられて前記内輪の周面に摺接するシールリップと、
弾性素材からなるとともに、前記円環部の外周面側から径方向外方に延びて外部の泥水が前記すき間に到達するのを抑制する環状の外周鍔部と、
前記フランジ部に対向している前記円環部の対向面に設けられ、当該対向面から前記フランジ部に向かって突出することでその先端と前記フランジ部の一側面との間で前記すき間を密封するラビリンスシールを構成している環状突起部と、を備え、
前記環状突起部には、当該環状突起部の一部が切除された切除部が、前記転がり軸受装置が前記車両に取り付けられたときに下側となる部分に設けられていることを特徴とする転がり軸受用の密封装置。
前記切除部は、前記環状突起部の全周に対して、５％以上、２５％以下の範囲で周方向に切除されている請求項１に記載の転がり軸受用の密封装置。