JP2014055651A

JP2014055651A - 密封装置及びこれを備える転がり軸受装置

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Publication number: JP2014055651A
Application number: JP2012201754A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Aoki; 孝嘉青木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】スリンガを圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガの小型化を図ることができる密封装置及びこれを備える転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】外輪２と内輪３との間に形成される環状の空間Ｓ１の軸方向の端部を塞ぐ密封装置５であって、外輪２に装着される固定側シール部材６と、内輪３の内周又は外周に嵌着される円筒部８aと円筒部８aの一方の端部から固定側シール部材６に向かって延在する円板部８bとからなり断面Ｌ字形に形成された回転側環状部材８とを備え、固定側シール部材６は、これに固着され回転側環状部材８の内周又は外周の全周に亘って摺接又は近接する環状シール部材６dを有し、円板部８bは、円筒部８a側の端部に形成され軸方向の外方側又は内方側に押し出される押し出し部８dと平坦な平坦部８eとが周方向に交互に配置される凹凸部８cを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置及びこれを備える転がり軸受装置に関する。

例えば、固定部材に対して回転する回転部材には、固定部材と回転部材との間の環状空間の端部を塞ぐ密封装置が備えられている。この密封装置は、環状空間に封入した潤滑剤、例えばグリースが外部に漏洩することを防止するとともに、外部に存在する雨水、泥、塵等の異物が環状空間に入り込むことを防止している。

従来の密封装置の一例として、車両の車輪を支持するためのハブユニットに組み込まれる転がり軸受には、固定側の外輪と回転側の内輪との間の環状空間の端部に密封装置が備えられている。この密封装置では、断面Ｌ字形に形成される環状の芯金が外輪に内嵌され、断面Ｌ字形に形成される環状のスリンガが芯金に対向して内輪に外嵌され、芯金に固着される環状のシール部材がスリンガの内側に摺接することにより、環状空間を密封している。

上記密封装置のスリンガは、その円筒部が内輪に外嵌され、円筒部の外方側端部から径方向の外方へ延在して円板部が形成され、薄い鉄板をＬ字形に曲げて構成される。このスリンガの内輪への嵌合は、円板部の内周縁近傍を押し付け治具により軸方向に圧入することにより行われる。この密封装置では、スリンガを圧入する際、円板部が前傾する等して少し変形する場合があり、その結果、スリンガの摺接部が予期しない状態となり、密封性が低下する。そこで、円板部の内周縁近傍に断面が半円形の折り曲げ部を設けて、円板部の変形を抑えている密封装置がある。（例えば、特許文献１を参照）

特開２００７−９９４５号公報

しかしながら、上記の密封装置では、スリンガが折り曲げ部により軸方向に大きくなるので、密封装置を装着するときの装着スペースが大きくなる。それに伴い、密封装置が装着される転がり軸受及びハブユニットが大きくなり、車両の小型化に影響を及ぼす場合がある。そこで、密封装置及びこれを備える転がり軸受装置は、スリンガを圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガの小型化を図ることが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、スリンガを圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガの小型化を図ることができる密封装置及びこれを備える転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る密封装置の構成上の特徴は、固定部材と、この固定部材に対して回転自在に回転する回転部材との間に形成される環状の空間の軸方向の端部を塞ぐ密封装置であって、前記固定部材に装着される固定側シール部材と、前記回転部材の内周又は外周に嵌着される円筒部とこの円筒部の一方の端部から前記固定側シール部材に向かって延在する円板部とからなり断面Ｌ字形に形成された回転側環状部材とを備え、前記固定側シール部材は、これに固着され前記回転側環状部材の内周又は外周の全周に亘って摺接又は近接する環状シール部材を有し、前記円板部は、前記円筒部側の端部に形成され軸方向の外方側又は内方側に押し出される押し出し部と平坦な平坦部とが周方向に交互に配置される凹凸部を備えることである。

請求項１の密封装置によれば、回転側環状部材（例えば、スリンガ）が凹凸部の凹凸構造により強度が上がるので、回転側環状部材を回転部材に嵌着する際に円板部の変形を抑えることができる。また、この密封装置によれば、凹凸構造が少しの押し出しによる押し出し部から形成できるので、回転側環状部材の小型化を図ることができる。

請求項２に係る転がり軸受装置の構成上の特徴は、車両インナ側の車両固定部材に固定される外輪、及びこの外輪と相対回転する内輪を有する転がり軸受と、前記内輪に内嵌され車両アウタ側の車輪が取り付けられる回転軸と、前記転がり軸受の車両アウタ側の端部に装着され、前記内輪と前記外輪との間に環状に形成される空間からなる軸受内部空間の端部を塞ぐ内方密封装置と、前記外輪と前記回転軸との間に形成される環状の空間の端部を塞ぐ請求項１に記載された密封装置とを備え、前記回転軸には、車両アウタ側の端部に径方向外方へ突出して車輪を固定するためのフランジが形成され、前記固定部材は前記外輪からなり、前記回転部材は前記回転軸からなり、前記固定側シール部材が前記外輪の内方密封装置より軸方向外方に装着され、前記回転側環状部材が前記回転軸の内方密封装置より軸方向外方に外嵌され、前記円筒部の一方が他方に対して軸方向外方に配置されることである。

請求項２の転がり軸受装置によれば、回転軸の車両インナ側から入れ込んで奥まった位置に外嵌される密封装置の回転側環状部材（例えば、スリンガ）であっても、凹凸部の凹凸構造により強度が上がるので、回転側環状部材を回転軸に外嵌する際に円板部の変形を抑えることができる。また、この転がり軸受装置によれば、密封装置の凹凸構造が少しの押し出しによる押し出し部から形成できるので、回転側環状部材の小型化を図ることができる。

本発明によれば、スリンガを圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガの小型化を図ることができる密封装置及びこれを備える転がり軸受装置を提供できる。

第１実施形態：本発明の一実施形態である密封装置を備える転がり軸受の軸方向の断面図である。第１実施形態：図１に示すスリンガを矢印Ａの方向から見た矢視図である。第１実施形態：図１に示すスリンガの圧入方法について説明する断面図である。第１実施形態：図１に示すスリンガの変形例を示す軸方向の断面図である。第２実施形態：本発明の一実施形態である転がり軸受装置を備えるハブユニットの軸方向の断面図である。第２実施形態：図５の要部拡大断面図である。第２実施形態：図６に示すスリンガを矢印Ｃの方向から見た矢視図である。第２実施形態：図５に示すスリンガの圧入方法について説明する断面図である。

以下、本発明の密封装置及びこれを備える転がり軸受装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である密封装置５を備える転がり軸受１の軸方向の断面図である。図２は、図１に示すスリンガ８を矢印Ａの方向から見た矢視図である。図１及び図２を参照しつつ説明する。

転がり軸受１は、固定された外輪２（固定部材）と、外輪２に対して回転自在に回転する内輪３（回転部材）と、外輪２と内輪３との間に形成される環状の空間Ｓ１に配置されて転動する複数の玉４と、空間Ｓ１の軸方向端部に装着されて空間Ｓ１を密封する密封装置５とを備える。

密封装置５は、外輪２に装着される環状の固定側シール部材６と、固定側シール部材６に対向して内輪３に装着される環状のスリンガ８（回転側環状部材）とからなる。

固定側シール部材６は、環状の芯金６ａと環状の環状シール部材６ｄとからなる。
芯金６ａは、外輪２の内周の端部に嵌合される円筒状の芯金円筒部６ｂと、芯金円筒部６ｂの内方側の端部から径方向内方へ延在する芯金円板部６ｃとからなり、断面が略Ｌ字形に形成されている。芯金６ａの材料としては、例えば、防錆処理された冷延鋼板のＳＰＣＣが用いられる。

芯金６ａには、弾性体からなる環状シール部材６ｄが加硫接着されて一体化されている。環状シール部材６ｄは、スリンガ８に所定の締め代をもって摺接している。

スリンガ８は、芯金円筒部６ｂに対向して内輪３の外周の端部に嵌合される円筒状の円筒部８ａと、芯金円板部６ｃに対向して円筒部８ａの外方側の端部から径方向外方へ延在する円板部８ｂとからなり、断面が略Ｌ字形に形成されている。

円板部８ｂは、円筒部８ａ側の端部に軸方向の外方側に押し出される押し出し部８ｄと、平坦な平坦部８ｅとが周方向に交互に配置される凹凸部８ｃを備える。ここで、一例として具体的には、スリンガ８の材料は、ステンレス鋼のＳＵＳ４３０であって、厚み０．８ｍｍのものが用いられる。押し出し部８ｄは、その押し出し量が厚みの半分、即ち０．４ｍｍとし、薄板からなるスリンガ８の曲げ加工と共に、同時にプレス成形により形成される。また、押し出し部８ｄは、径方向の長さが周方向のそれより長い長方形であって、径方向の長さＬ１が円板部８ｂのその長さＬ２の約１／３とし、周方向の幅Ｗ１が平坦部８ｅのその幅Ｗ２の約１／２として形成されている。

図３は、図１に示すスリンガ８の圧入方法について説明する断面図である。円筒状の押し付け治具９は、スリンガ８に当接する側の端部に薄肉化された押し付け部９ａを備える。押し付け部９ａの先端には、環状の硬質ゴムからなる当接部９ｂが固着され、そのスリンガ８に当接する面は相手の形状に合わせて形成されている。当接部９ｂは、径方向には円筒部８ａの端面及び押し出し部８ｄに対向する位置であり、周方向には全周に形成されている。

スリンガ８の圧入は、押し付け治具９に対して矢印Ｂの方向に所定の圧入荷重を付与して行われる。押し付け治具９は、スリンガ８との当接面において僅かな形状の違いがあっても、当接部９ｂが弾性変形することによりスリンガ８に密着させている。

これにより、密封装置５は、スリンガ８が凹凸部８ｃの凹凸構造により強度が上がるので、スリンガ８を内輪３の外周面に圧入して嵌合する際に円板部８ｂの変形を抑えることができる。

また、密封装置５は、凹凸構造が少しの押し出しによる押し出し部８ｄから形成できるので、スリンガ８の小型化を図ることができる。

また、密封装置５は、スリンガ８が、曲げ加工と共に、押し出し加工を同時にプレス成形により形成されるので、押し出し加工を低コストにて行うことができる。

以上のように、本実施の形態に係る密封装置５によれば、スリンガ８を圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガ８の小型化を図ることができる。

なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
本実施形態では、スリンガ８の押し出し部８ｄが軸方向の外方側に押し出されるとしたが、それに限るものではなく、例えば、図４に示すように軸方向の内方側に押し出される構成に適用しても良い。図４は、図１に示すスリンガ８の変形例を示す軸方向の断面図である。スリンガ８の円板部８ｂ１は、円筒部８ａ側の端部に軸方向の内方側に押し出される押し出し部８ｄ１と、平坦な平坦部８ｅとが周方向に交互に配置される凹凸部８ｃ１を備える。
これにより、密封装置５は、上記実施形態と同様の作用効果を有する。

また、本実施形態では、転がり軸受１が玉軸受としたが、それに限るものではなく、例えば、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受等の構成に適用しても良い。

また、本実施形態では、転がり軸受１が外輪固定としたが、それに限るものではなく、例えば、内輪固定の構成に適用しても良い。
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置を備えるハブユニット１０の軸方向の断面図である。図６は、図５の要部拡大断面図である。図７は、図６に示すスリンガ１８を矢印Ｃの方向から見た矢視図である。図５、図６及び図７を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、車両インナ側とは車軸側の事であり図における右側を示し、車両アウタ側とは車輪を取り付ける側の事であり図における左側を示すものとする。

ハブユニット１０（転がり軸受装置）は、例えば、車両の駆動軸用のものであり、複列円錐ころ軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１０は、車両インナ側のナックル３０（車両固定部材）に固定される転がり軸受１１と、転がり軸受１１に内嵌されて車両アウタ側の車輪（図示省略）が取り付けられるハブ軸１４（回転軸、回転部材）とを主に備える。

転がり軸受１１は、ナックル３０に固定される外輪１２（固定部材）と、外輪１２に対して径方向内方に配置されて相対回転し軸方向に２分割された内輪１３と、内外輪間の環状の空間からなる軸受内部空間Ｓ２に転動自在に周方向に配置される複数の円錐ころ１１ａとを備える。外輪１２は、外周面から径方向外方へ突出する車両取付フランジ部１２ｂを有し、車両取付フランジ部１２ｂがナックル３０に固定される。軸受内部空間Ｓ２は、車両インナ側の端部にインナ側密封装置１５を装着し、車両アウタ側の端部にアウタ側密封装置１６（内方密封装置）を装着することにより密封されている。

ハブ軸１４の外周面には、内輪１３の内周面に嵌合する嵌合面１４aが形成され、嵌合面１４aよりもさらに車両アウタ側には、径方向外方へ突出して車輪が取り付けられるフランジ１４bが形成されている。フランジ１４bの車両インナ側の側面には、軸心２０に対して略平行な段部１４cが形成される。ハブ軸１４の内周には、車軸（図示省略）がスプライン結合して組み付けられる。

アウタ側密封装置１６よりもさらに車両アウタ側には、外輪１２の車両アウタ側の端部と段部１４cとの間に密封装置１７が装着され、外輪１２とハブ軸１４との間の環状の空間Ｓ３を密封している。これにより、悪環境で使用されるハブユニット１０は、車両アウタ側において、密封装置を２重化して軸受内部空間Ｓ２に雨水等の異物が侵入するのをさらに防止している。

密封装置１７は、外輪１２に装着される環状の固定側シール部材１９と、固定側シール部材１９に対向して段部１４cに装着される環状のスリンガ１８（回転側環状部材）とからなる。

固定側シール部材１９は、環状の芯金１９ａと環状の環状シール部材１９eとからなる。
芯金１９ａは、外輪１２の車両アウタ側の端部外周面に嵌合される円筒状の大径部１９ｂと、大径部６ｂの外方側の端部から外輪１２の側面に沿って径方向内方へ延在する円板状の接続部１９ｃと、接続部１９ｃ内周縁から軸方向に外方へ延在する円筒状の小径部１９dとからなり、断面がクランク形状に形成されている。芯金１９ａの材料としては、例えば、防錆処理された冷延鋼板のＳＰＣＣが用いられる。

芯金１９ａには、弾性体からなる環状シール部材１９eが加硫接着されて一体化されている。環状シール部材１９eは、スリンガ１８に所定の締め代をもって摺接している。

スリンガ１８は、段部１４cに嵌合される円筒状の円筒部１８ａと、円筒部１８ａの外方側の端部から径方向外方へ延びる円板部１８ｂとからなり、断面が略Ｌ字形に形成されている。

円板部１８ｂは、円筒部１８ａ側の端部に軸方向の外方側に押し出される押し出し部１８ｄと、平坦な平坦部１８ｅとが周方向に交互に配置される凹凸部１８ｃを備える。ここで、一例として具体的には、スリンガ１８の材料は、ステンレス鋼のＳＵＳ４３０であって、厚み０．８ｍｍのものが用いられる。押し出し部１８ｄは、その押し出し量が厚みの半分、即ち０．４ｍｍとし、薄板からなるスリンガ１８の曲げ加工と共に、同時にプレス成形により形成される。また、押し出し部１８ｄは、径方向の長さが周方向のそれより長い長方形であって、径方向の長さＬ１１が円板部１８ｂのその長さＬ１２の約１／３とし、周方向の幅Ｗ１１が平坦部１８ｅのその幅Ｗ１２の約１／２として形成されている。

図８は、図５に示すスリンガ１８の圧入方法について説明する断面図である。ハブ軸１４へのスリンガ１８の圧入は、スリンガ１８をハブ軸１４の車両インナ側から入れ込み、奥まった車両アウタ側の段部１４cに嵌合することにより行われる。そのため、押し付け治具４０は、軸方向に長い円筒状からなり、スリンガ１８に当接する端部に薄肉化された押し付け部４０ａを備える。押し付け部４０ａは、径方向には円筒部１８ａの端面に対向する位置であり円筒部１８ａの厚みの２倍程度とし、周方向には全周に形成されている。

スリンガ１８の圧入は、押し付け治具４０に対して矢印Ｄの方向に所定の圧入荷重を付与して行われる。

このような構成における密封装置１７の装着位置では、圧入するスリンガ１８が奥まった位置であって、押し付け治具４０によって押し付ける面である円筒部１８ａの端面が小さいので、この端面の全周に亘って均等に圧入荷重を付与するのが難しく、スリンガ１８を圧入して嵌合する際に円板部１８ｂが変形しやすい。しかしながら、本実施の形態に係る密封装置１７及びハブユニット１０によれば、スリンガ１８が凹凸部１８ｃの凹凸構造により強度が上がるので、スリンガ１８をハブ軸１４の段部１４cに圧入して嵌合する際に円板部１８ｂの変形を抑えることができる。

また、密封装置１７は、凹凸構造が少しの押し出しによる押し出し部１８ｄから形成できるので、スリンガ１８の小型化を図ることができる。

また、密封装置１７は、スリンガ１８が、曲げ加工と共に、押し出し加工を同時にプレス成形により形成されるので、押し出し加工を低コストにて行うことができる。

以上のように、本実施の形態に係る密封装置１７及びハブユニット１０によれば、スリンガ１８を圧入する際の変形を抑えると共に、スリンガ１８の小型化を図ることができる。

なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
本実施形態では、スリンガ１８の押し出し部１８ｄが軸方向の外方側に押し出されるとしたが、それに限るものではなく、例えば、軸方向の内方側に押し出される構成に適用しても良い。

また、本実施形態では、転がり軸受１１が円錐ころ軸受としたが、それに限るものではなく、例えば、玉軸受等の構成に適用しても良い。

また、上記実施形態では、駆動輪の構成について説明したが、本発明は従動輪においても、もちろん適用できるものである。

１：転がり軸受、２：外輪（固定部材）、３：内輪（回転部材）、４：玉、５：密封装置、６：固定側シール部材、６ａ：芯金、６ｂ：芯金円筒部、６ｃ：芯金円板部、６ｄ：環状シール部材、８：スリンガ（回転側環状部材）、８ａ：円筒部、８ｂ，８ｂ１：円板部、８ｃ，８ｃ１：凹凸部、８ｄ，８ｄ１：押し出し部、８ｅ：平坦部、９：押し付け治具、９ａ：押し付け部、９ｂ：当接部、１０：ハブユニット（転がり軸受装置）、１１：転がり軸受、１１ａ：円錐ころ、１２：外輪（固定部材）、１３：内輪、１４：ハブ軸（回転軸、回転部材）、１４a: 嵌合面、１４ｂ：フランジ、１４c:段部、１５：インナ側密封装置、１６：アウタ側密封装置（内方密封装置）、１７：密封装置、１８：スリンガ（回転側環状部材）、１８ａ：円筒部、１８ｂ：円板部、１８ｃ：凹凸部、１８ｄ：押し出し部、１８ｅ：平坦部、１９：固定側シール部材、１９ａ：芯金、１９ｂ：大径部、１９ｃ：接続部、１９ｄ：小径部、１９ｅ：環状シール部材、３０：ナックル（車両固定部材）、Ｓ１：空間、Ｓ２：軸受内部空間、Ｓ３：空間

Claims

固定部材と、この固定部材に対して回転自在に回転する回転部材との間に形成される環状の空間の軸方向の端部を塞ぐ密封装置であって、
前記固定部材に装着される固定側シール部材と、
前記回転部材の内周又は外周に嵌着される円筒部とこの円筒部の一方の端部から前記固定側シール部材に向かって延在する円板部とからなり断面Ｌ字形に形成された回転側環状部材とを備え、
前記固定側シール部材は、これに固着され前記回転側環状部材の内周又は外周の全周に亘って摺接又は近接する環状シール部材を有し、
前記円板部は、前記円筒部側の端部に形成され軸方向の外方側又は内方側に押し出される押し出し部と平坦な平坦部とが周方向に交互に配置される凹凸部を備えることを特徴とする密封装置。
車両インナ側の車両固定部材に固定される外輪、及びこの外輪と相対回転する内輪を有する転がり軸受と、
前記内輪に内嵌され車両アウタ側の車輪が取り付けられる回転軸と、
前記転がり軸受の車両アウタ側の端部に装着され、前記内輪と前記外輪との間に環状に形成される空間からなる軸受内部空間の端部を塞ぐ内方密封装置と、
前記外輪と前記回転軸との間に形成される環状の空間の端部を塞ぐ請求項１に記載された密封装置とを備え、
前記回転軸には、車両アウタ側の端部に径方向外方へ突出して車輪を固定するためのフランジが形成され、
前記固定部材は前記外輪からなり、前記回転部材は前記回転軸からなり、前記固定側シール部材が前記外輪の内方密封装置より軸方向外方に装着され、前記回転側環状部材が前記回転軸の内方密封装置より軸方向外方に外嵌され、前記円筒部の一方が他方に対して軸方向外方に配置されることを特徴とする転がり軸受装置。