JP2017036740A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させることができる密封装置を提供する。
【解決手段】車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置１において、外輪３の端部内周面に嵌合して外輪に固定される芯金２２と、この芯金に固着されるシール部材２３とで構成されるシール本体２０と、フランジ１１の側面に当接するように内軸４の外周面７ｂに嵌合して内軸に固定されるスリンガ２１とを備えている。シール部材は、シール本体と対向するスリンガの内側面２１ａに摺接するリップ部２４を有している。フランジの側面１１ａと当接するスリンガの外側面２１ｂであって、少なくともスリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜３０が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、車輪用転がり軸受装置における内軸と外輪との間の環状空間の端部に装着され、当該環状空間に泥水などが浸入するのを防止する密封装置に関する。

自動車などの車両に搭載され、車輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受装置は、同心状に配置された内軸と外輪とを備えており、これら内軸と外輪との間に配設された転動体（玉やテーパローラ）によって、例えば、外輪に対して内軸が回転自在にされている。内軸の軸方向車両外側の端部には、径外方向に延びるフランジが設けられており、このフランジに車輪及びブレーキディスクが取り付けられる。

このような車輪用転がり軸受装置では、内軸と外輪との間に形成され、転動体が配設されている環状空間に外部から泥水などが浸入するのを防ぐために、当該環状空間の軸方向両端部に密封装置が装着されている。

図３は、内軸５１と外輪５２との間の環状空間５３の軸方向車両外側の端部に装着される従来の密封装置５４の一例を示している。密封装置５４は、外輪５２の端部内周面５２aに嵌合して当該外輪５２に固定される芯金５５、及びこの芯金５５に固着されるシール部材５６を有するシール本体５７と、フランジ５８の側面５８ａに当接するように内軸５１の外周面５１ａに嵌合して当該内軸５１に固定される断面Ｃ字状のスリンガ５９とを備えている。

シール部材５６は、シール本体５７と対向するスリンガ５９の内側面５９ａに摺接するリップ部６０、６１、６２を有している。また、シール部材５６は、径外方向の端部に短円筒形状のデフレクタ６３を有している。密封装置５４では、これらリップ部６０、６１、６２及びデフレクタ６３によって、外部から環状空間５３に泥水などが浸入するのを防いでいるが、スリンガ５９を内軸５１に嵌合させる構成を採用する場合、このようなリップ部６０、６１、６２及びデフレクタ６３だけでは十分な耐泥水性を確保することができない。

すなわち、金属製のスリンガ５９を、同じく金属製の内軸５１に嵌合させる場合、スリンガ５９と内軸５１との合わせ面（当接面）には、わずかではあるが隙間ができることがあり、この隙間を経由して環状空間５３内に泥水などが浸入する虞がある。

そこで、フランジ５８の根元のＲ部５８ｂと、当該Ｒ部５８ｂに対向して配設されるスリンガ５９のＲ部５９ｂとの間の隙間６４にグリースを封入して、外部からの泥水などを当該グリースで遮断することが行われている。なお、図３では、分かりやすくするために、前記合わせ面における隙間及びＲ部５８ｂとＲ部５９ｂとの間の隙間６４を誇張して描いている。

しかし、グリースを隙間６４に封入することにより当該グリースから内部側への泥水などの侵入はある程度防止できるものの、当該グリースよりも外部側の合わせ面（図３において、ｍで示される部分）には泥水などが浸入する虞がある。泥水が浸入すると金属製の内軸５１及びスリンガ５９、とりわけ機械構造用炭素鋼（高炭素鋼）のＳ５５Ｃで作製されることが一般的である内軸５１に腐食が発生し、この腐食が進行すると腐食金属が軸受内に入り、当該軸受の寿命を低下させる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させ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。

本発明の一態様に係る密封装置は、同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
を備えており、
前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている。

上記発明によれば、スリンガと内軸との間の隙間から泥水などが軸受内部に浸入するのを防止してシール性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置が装着されている車輪用転がり軸受装置の断面説明図である。 図１に示される密封装置の拡大断面説明図である。 従来の密封装置の拡大断面説明図である。

〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る密封装置は、
（１）同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
を備えており、
前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている。

本態様に係る密封装置では、フランジの側面と当接するスリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されているので、外部からの泥水などは当該シール膜によってフランジとスリンガとの間の隙間に浸入することが防止される。このため、浸入した泥水によって金属製のフランジやスリンガが腐食することが防止される。その結果、従来技術のように腐食金属が軸受内部に入り込むことがなく、密封装置のシール性を向上させて軸受装置の寿命を長くすることができる。

（２）上記（１）の密封装置において、前記封止剤は、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とすることが好ましい。この場合、クロロスルホン化ポリエチレンは、機械的強度、耐屈曲疲労性、耐水性に優れているので、外部からの異物浸入に対し、密封装置のシール性を向上させることができる。

（３）上記（１）又は（２）の密封装置において、前記シール膜の厚さは１０〜６０μｍであることが好ましい。この場合、シール性を確保しつつ、余分な封止剤がフランジとスリンガとの合わせ面からはみ出すのを防止することができる。

〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の密封装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置１が装着されている車輪用転がり軸受装置Ｂの断面説明図であり、図２は、図１に示される密封装置１の拡大断面説明図である。
車輪用転がり軸受装置Ｂ（以下、単に「軸受装置」ともいう）は、自動車の車体に設けられている懸架装置２に対して車輪を回転自在に支持するものであり、外輪３と内軸４とを備えている。

外輪３は円筒形状の部材であり、当該外輪３の外周面３ａに形成されたフランジ５がボルト６により車体側の懸架装置２に固定される。
内軸４は、軸本体部７と、この軸本体部７の車両内側の端部に外嵌され、かしめにより固定されている環状の内輪部材８とで構成されている。外輪３の内周側に形成された外輪軌道面３ｂと、内軸４を構成する軸本体部７及び内輪部材８の各外周側において外輪軌道面３ｂと対向するように形成された内輪軌道面７ａ、８ａとの間には転動体である玉９が配設されている。玉９は、外輪３と内軸４との間に軸方向に沿って２列配設されており、また、各列に複数の玉９が配設されている。各列の複数の玉９は、保持器１０により周方向に沿って所定間隔で保持されている。

外輪３と内軸４は同心状に配置されており、本実施形態では、外輪３に対して内軸４が回転自在となっている。軸本体部７の車両外側の端部には、車輪及びブレーキディスク（図示せず）を取り付けるためのフランジ１１が形成されている。
以下の構成により、軸受装置Ｂは、複列のアンギュラ玉軸受を構成し、図示しない車輪及びブレーキディスクがフランジ１１に固定された内軸４を、車両に対して回転自在に支持することができる。

外輪３の軸方向両端部と内軸４との間、より詳細には、外輪３の軸方向車両外側端部と軸本体部７との間、及び、外輪３の軸方向車両内側端部と内輪部材８との間には、それぞれ密封装置１、１２が取り付けられている。これらの密封装置１、１２は外輪３の径方向外側から、外輪３と内軸４との間に形成される環状空間１３に泥水などが浸入するのを防ぐ役割を有している。そして、これらの密封装置１、１２のうち、車両外側（図１〜２において左側）に配設される密封装置が本発明の一実施形態に係る密封装置１である。

密封装置１は、図２に詳細に示されるように、シール本体２０とスリンガ２１とを備えている。シール本体２０は、外輪３の軸方向車両外側端部の内周面に嵌合され当該外輪３に固定される芯金２２と、この芯金２２に固着されるシール部材２３とで構成されている。

芯金２２は、ＳＰＣＣなど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いる。芯金２２は、外輪３の軸方向車両外側端部の内周面に嵌合される円筒部２２ａと、この円筒部２２ａの軸方向車両外側の端部から径外方向に延びて外輪３の軸方向端面３ｃに当接する外円環部２２ｂと、円筒部２２ａの軸方向車両外側の端部から径内方向に延びる内円環部２２ｃとを有している。円筒部２２ａは、鋼板が折り曲げられた二重構造を有しており、外円環部２２ｂは外周側の部分の端部から径外方向に延びており、内円環部２２ｃは、内周側の部分の端部から径内方向に延びている。

シール部材２３は、ニトリルゴムなどのゴムを円環状に形成したものであり、芯金２２に加硫接着している。シール部材２３のゴムの硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータタープＡにより２３℃の環境下で測定したデュロメータ硬度Ａ硬さで、例えば７０〜８０度のものを用いることができる。

シール部材２３は、芯金２２の内円環部２２ｃに固定されており、スリンガ２１の内側面２１ａに摺接する３つのリップ部２４，２５，２６と、芯金２２の外円環部２２ｂに固定されており、スリンガ２１の内側面２１ａとの間にわずかな隙間を有するデフレクタ２７とを備えている。リップ部２４，２５は、内円環部２２ｃの軸方向車両外側の面から車両外側且つ径外方向に延びており、リップ部２６は、内円環部２２ｃの径内方向端部から径内方向且つ軸方向車両内側に延びている。これらのリップ部２４，２５，２６及びデフレクタ２７は、外部からの泥水、砂、小石などの異物が軸受内部に浸入するのを防止する機能、及び環状空間１３に配設されている玉９用の潤滑剤が外部に漏れるのを防止する機能を有している。

スリンガ２１は、ステンレスなどの金属板をプレス加工することで環状に形成されている。本実施形態におけるスリンガ２１は、軸方向断面がＣ字状を呈しており、外周部２１ｃ、中央部２１ｄ及び内周部２１ｅを有している。スリンガ２１は、当該スリンガ２１の外側面１２ｂがフランジ１１の車両内側の側面１１ａに当接するように、当該スリンガ２１の内周部２１ｅを軸本体部７の外周面７ｂに嵌合させることで、当該軸本体部７に固定されている。なお、本明細書において、スリンガ２１の内側面２１ａとは、断面Ｃ字状のスリンガ２１の２つの側面のうちシール本体２０と対向する側面のことであり、スリンガ２１の外側面２１ｂとは、かかる側面の裏側の側面、すなわちフランジ１１の側面１１ａと当接する側の側面のことである。

本実施形態では、フランジ１１の側面１１ａと当接するスリンガ２１の外側面２１ｂであって、少なくとも当該スリンガ２１の径方向外側端部の外側面２１ｂに封止剤からなるシール膜３０が形成されている。本実施形態では、フランジ１１の側面１１ａと当接するスリンガ２１の中央部の外側面２１ｂのうち、ｎで示される径方向外側の領域にシール膜３０が形成されている。

シール膜３０を構成する封止剤としては、例えばクロロスルホン化ポリエチレン、クロロプレンゴム（ポリクロロプレン）などを用いることができるが、機械的強度、耐屈曲疲労性、耐水性の点より、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とするものを用いることが好ましい。クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とするものを用いることで、外部からの異物浸入に対し、密封装置のシール性を向上させることができる。

シール膜３０は、例えばクロロスルホン化ポリエチレンを有機溶媒で溶かしたものをスリンガ２１の外側面２１ｂの所定領域に塗布し乾燥させることで、当該外側面２１ｂに形成することができる。塗布後、所定時間が経過すると有機溶媒が蒸発し、封止剤だけがスリンガ２１の外側面２１ｂに残る。封止剤からなるシール膜３０が形成されたスリンガ２１が内軸４の軸本体部７に嵌合される。軸本体部７に嵌合されるスリンガ２１の内周部２１ｅではなく、フランジ１１の側面１１ａに当接されるスリンガ２１の中央部２１ｄの外側面２１ｂにシール膜３０が形成されるので、スリンガ２１を軸本体部７に嵌合させるときに当該シール膜３０が剥がれるようなことはない。

かかるシール膜３０を形成することで外部からの泥水などがフランジ１１とスリンガ２１との間の隙間に浸入することが防止される。このため、浸入した泥水によって金属製のフランジ１１やスリンガ２１が腐食することが防止される。その結果、従来技術のように腐食金属が軸受内部に入り込むことがなく、密封装置１のシール性を向上させて軸受装置Ｂの寿命を長くすることができる。また、フランジ１１とスリンガ２１との間の隙間へのグリースの封入を省略することができる。

シール膜３０の厚さは、本発明において特に限定されるものではないが、概ね１０〜６０μｍとすることができる。１０μｍよりも薄いと、十分なシール性を確保することができないことがあり、一方、６０μｍよりも厚くなると、余分な封止剤がフランジ１１とスリンガ２１との合わせ面からはみ出す場合がある。

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、シール部材として３つのリップ部及びデフレクタを有するものを採用しているが、リップ部の数及び形状、並びにデフレクタの形状などの構成は、本発明において特に限定されるものではなく、公知のシール部材の構成を適宜採用することができる。

また、前述した実施形態では、スリンガ２１の中央部２１ｄの外側面２１ｂの一部（径方向外側端部領域）にシール膜３０を形成しているが、中央部２１ｄの外側面２１ｂの全面にシール膜３０を形成することもできる。

１：密封装置 ２：懸架装置 ３ ：外輪 ３ａ：外周面
３ｂ：外輪軌道面 ３ｃ：軸方向端部 ４：内軸
５：フランジ ６：ボルト ７：軸本体部 ７ａ：内輪軌道面
７ｂ：外周面 ８：内輪部材 ８ａ：内輪軌道面 ９：玉
１０：保持器 １１：フランジ １１ａ：側面 １２：密封装置
１３：環状空間 ２０：シール本体 ２１：スリンガ
２１ａ：内側面 ２１ｂ：外側面 ２１ｃ：外周部 ２１ｄ：中央部
２１ｅ：内周部 ２２：芯金 ２２ａ：円筒部 ２２ｂ：外円環部
２２ｃ：内円環部 ２３：シール部材 ２４：リップ部
２５：リップ部 ２６：リップ部 ２７：デフレクタ ３０：シール膜
Ｂ：転がり軸受装置

Claims (3)

1. 同心状に配置された内軸と外輪とを備え、当該外輪の軸方向端面と間隔を隔てて対向する側面を有するフランジが前記内軸の端部に設けられた車輪用転がり軸受装置に用いられる密封装置であって、
   前記外輪の端部内周面に嵌合して当該外輪に固定される芯金と、この芯金に固着されるシール部材とで構成されるシール本体と、
   前記フランジの側面に当接するように前記内軸の外周面に嵌合して当該内軸に固定されるスリンガと
   を備えており、
   前記シール部材は、前記シール本体と対向する前記スリンガの内側面に摺接するリップ部を有しており、
   前記フランジの側面と当接する前記スリンガの外側面であって、少なくとも当該スリンガの径方向外側端部の外側面に封止剤からなるシール膜が形成されている、密封装置。
2. 前記封止剤は、クロロスルホン化ポリエチレンを主成分とする、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シール膜の厚さは１０〜６０μｍである、請求項１又は請求項２に記載の密封装置。
   

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