JP2021116820A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性に優れるとともに、泥水等を効果的に飛散させ、密封機能を長く維持することができる密封装置を提供する。【解決手段】固定側部材２に対して軸回転する回転側部材５に取付けられるスリンガ１０を含み、固定側部材２と回転側部材５との間の環状空間Ｓを密封する密封装置である。スリンガ１０は、回転側部材５に嵌合される円筒部１１と、円筒部１１から径方向に延出する円板部１２とを備える。円板部１２にはスリンガ１０とは異なる材質の成型体１３が一体に取付けられ、成型体１３の外側面には、周方向ａ又は径方向ｂに延在する凹凸部１４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、固定側部材と当該固定側部材に対して軸回転する回転側部材との間の環状空間を密封する密封装置に関する。

自動車の車輪の軸受装置には、相対的に軸回転する内輪と外輪との間にスリンガと当該スリンガに接触するシールリップを有するシール部材とが介在され、これによって、内輪と外輪との間を密封する密封装置が構成される。このような密封装置によって、内輪と外輪との間の環状空間（軸受空間）内への泥水等の浸入が防止される。

そして、前記スリンガは、内輪又は外輪の回転側部材に取付けられ、当該回転側部材とともに軸回転する。そのため、スリンガの外側面（軸受空間とは反対側の面）は塵埃等の異物を含む泥水（以下、泥水等と言う）のアタックを受けやすく、泥水等が軸受空間内に浸入して、軸受の機能の低下を来す原因となることがある。特許文献１には、スリンガにおける第２部のインナー側の表面に周方向に延びる溝が形成され、インナー側の表面を伝う泥水等の流れを遮り、軸受空間内に泥水等が浸入することを抑制することが記載されている（特許文献１の実施形態２及びその関連記載参照）。

特開２０１７−１３３５３２号公報

ところで、特許文献１に示されるスリンガは、本特許文献１に記載されている通り、ステンレス等の金属材で作製される。しかし、このような金属材に、特許文献１で開示されたような溝を形成することは、加工性や加工効率の点で不利であった。したがって、費用対効果を考慮した場合、実用化することはまだ困難であることは否めなかった。

本発明は、前記実情に鑑みなされたもので、加工性に優れるとともに、泥水等を効果的に飛散させ、密封機能の向上を図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。

本発明に係る密封装置は、固定側部材に対して軸回転する回転側部材に取付けられるスリンガを含み、前記固定側部材と前記回転側部材との間の環状空間を密封する密封装置であって、前記スリンガは、前記回転側部材に嵌合される円筒部と、前記円筒部から径方向に延出する円板部とを備え、前記円板部には当該スリンガとは異なる材質の成型体が一体に取付けられ、当該成型体の外側面には、周方向又は径方向に延在する凹凸部が設けられていることを特徴とする。

本発明の密封装置によれば、回転側部材の回転中、泥水等がスリンガを伝って環状空間内に浸入しようとしたときに、凹凸部によって泥水等を飛散させようとする力が作用し易くなる。したがって、泥水等が外部から環状空間内に浸入することが抑制され、密封装置の密封機能の向上を図ることができる。

本発明に係る密封装置において、前記成型体は、前記スリンガより弾性を有し、成型時に前記凹凸部を形成可能な弾性体からなるものとしてもよい。
これによれば、凹凸部は、機械加工等によらず、成型体の成型時に容易に形成することができるので、生産性の観点から好適である。
この場合、前記弾性体はゴム材であり、前記成型体は、前記スリンガの円板部に加硫成型により一体に取り付けられているものとしてもよい。
これによれば、弾性体がゴム材であることにより、凹凸部をより容易に形成することができる。

本発明に係る密封装置において、前記成型体は、プラスチック材からなり、前記スリンガの円板部に射出成型により一体に取り付けられているものとしてもよい。
これによれば、プラスチック材は弾性体に比べて硬いため、プラスチック材からなる成型体が泥水等に晒されても摩耗し難く、凹凸部の機能を長く維持することができる。

本発明に係る密封装置において、前記凹凸部は、前記円板部の径方向に延在し、当該凹凸部における凹部及び凸部間に、前記スリンガの主たる回転方向に前記成型体の厚みが減少する傾斜面を有しているものとしてもよい。
これによれば、回転側部材の回転中、成型体が泥水等に晒され、傾斜面に付着した泥水等は、回転による慣性力を受けて振り切られ飛散する。したがって、泥水等が環状空間内に浸入することをより効果的に抑制することができる。

本発明に係る密封装置において、前記凹凸部は、前記円板部の周方向に延在し、当該凹凸部における凹部及び凸部間に、前記円板部の外径側に前記成型体の厚みが増大するような傾斜面を有しているものとしてもよい。
これによれば、回転側部材の回転中、成型体が泥水等に晒され、傾斜面に付着した泥水等は、回転による遠心力を受けて振り切られ飛散する。したがって、泥水等が環状空間内に浸入することをより効果的に抑制することができる。

本発明の密封装置によれば、加工性に優れるとともに、泥水等を効果的に飛散させ、密封機能の向上を図ることができる。

本発明の密封装置が適用される軸受装置の一例を概略的に示す縦断面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 本発明に係る密封装置の第一の実施形態を示す図であり、（ａ）は同密封装置を構成するスリンガ及び成型体を図２のＢ方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢示断面図である。 同実施形態の変形例を示し、（ａ）は図３ａと同様図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢示断面である。 本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す図であり、（ａ）は図３（ａ）と同様図であり、（ｂ）は図５（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢示断面である。 同実施形態の変形例を示す図５（ｂ）と同様図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、自動車の車輪（不図示）を軸Ｌの回りに回転（軸回転）可能に支持する軸受装置１を示す。この軸受装置１は、ハブベアリングであって、大略的に、外輪（固定側部材）２と、ハブ輪３と、ハブ輪３の車体側に嵌合一体とされる内輪部材４と、外輪２とハブ輪３及び内輪部材４との間に介装される２列の転動体（ボール）６…とを含んで構成される。この例では、ハブ輪３及び内輪部材４が内輪（回転側部材）５を構成する。外輪２は、自動車の車体（不図示）に固定される。また、ハブ輪３にはドライブシャフト７が同軸的にスプライン嵌合され、ドライブシャフト７は等速ジョイント７０を介して不図示の駆動源（駆動伝達部）に連結される。ドライブシャフト７はナット７１によって、ハブ輪３と一体化され、ハブ輪３のドライブシャフト７からの抜脱が防止されている。内輪５（ハブ輪３及び内輪部材４）は、外輪２に対して、軸Ｌ回りに回転（軸回転）可能とされ、外輪２と、内輪５との間に軸受空間（環状空間）Ｓが形成される。軸受空間Ｓ内には、２列の転動体６…が、リテーナ６ａに保持された状態で、外輪２の軌道輪２ａ、ハブ輪３及び内輪部材４の軌道輪３ａ，４ａを転動可能に介装されている。ハブ輪３は、円筒形状のハブ輪本体３０と、ハブ輪本体３０より立上基部３１を介して径方向外側に延出するよう形成されたハブフランジ３２を有し、ハブフランジ３２にボルト３３及び不図示のナットによって車輪が取付固定される。
以下において、軸Ｌ方向に沿って車輪に向く側（図１において左側を向く側）を車輪側、車体に向く側（同右側を向く側）を車体側と言う。

軸受空間Ｓの軸Ｌ方向に沿った両端部であって、外輪２とハブ輪３との間、及び、外輪２と内輪部材４との間には、ベアリングシール（密封装置）８，９が装着され、軸受空間Ｓの軸Ｌ方向に沿った両端部が密封される。これによって、軸受空間Ｓ内への泥水等の浸入や軸受空間Ｓ内に充填される潤滑剤（グリース等）の外部への漏出が防止される。本発明に係る密封装置は、例えば、当該軸受装置１における車体側のベアリングシール９に適用される。

以下、本発明に係る密封装置の一例（第一の実施形態）が適用される車体側のベアリングシール９について、図２及び図３をも参照して説明する。図示のベアリングシール９は、内輪５を構成するハブ輪３に取付けられるスリンガ１０と、外輪２に取付けられるシール部材２０とが組み合わさって構成される。スリンガ１０は、内輪５を構成するハブ輪３における内輪部材４の外周面４ｂに外嵌（嵌合）される円筒部１１と、円筒部１１の車体側の軸方向端部１１ａから、外径方向に延びる円板部１２とを含む。スリンガ１０は、ステンレス等の金属材からなり、ハブ輪３（内輪５）に対し、円板部１２が車体側になるよう、取付けられる。円板部１２の車体側面１２ａには、ゴム材或いはプラスチック材（本実施形態ではゴム材）からなる成型体１３が一体に取付けられる。当該成型体１３の外側面（車体側の面）には、周方向ａ又は径方向ｂ（本実施形態では径方向）に延在する複数の凹凸部１４（凹部１４ａ及び凸部１４ｂ）が設けられている。

シール部材２０は、外輪２の車体側内周面２ｂに内嵌される芯金２１と、芯金２１にインサート成型により一体とされたゴム等の弾性材からなるリップ部材２２とからなる。リップ部材２２は、スリンガ１０に接触する３個のシールリップ２３，２４，２５を備えている。さらに詳しくは、第１及び第２のシールリップ２３，２４は、ラジアルリップであり、スリンガ１０における円筒部１１の外周面１１ｂに弾性的に接触する。また、第３のシールリップ２５は、アキシャルリップであり、スリンガ１０における円板部１２の車輪側面１２ｂに弾性的に接触する。図２におけるシールリップ２３，２４，２５の２点鎖線部は、これらシールリップ２３，２４，２５の弾性変形前の原形状を示している。芯金２１は、外輪２の車体側内周面２ｂに内嵌される円筒部２１１と、円筒部２１１の車輪側端部２１１ａから内径側に延びる内向鍔部２１２とからなる。リップ部材２２は、円筒部２１１の車体側端部２１１ｂから円筒部２１１の内周面２１１ｃ及び内向鍔部２１２の車体側面２１２ａの全面を覆い、内向鍔部２１２の内径側端部２１２ｂを回り込んで内向鍔部２１２の車輪側面２１２ｃに至るように、芯金２１に一体とされている。

本実施形態において、成型体１３は、凹凸部１４における凹部１４ａ及び凸部１４ｂ間にスリンガ１０の主たる回転方向ａ１に、当該成型体１３の厚みが減少する傾斜面１５を有している。ここで、主たる回転方向ａ１とは、自動車の車輪用に用いられる軸受装置１では、自動車の通常の前進走行時の回転方向を意味する。また、径方向ｂに延在する凹凸部１４の凹部１４ａ及び凸部１４ｂは、いずれも軸Ｌを中心として放射状に延びるように形成され、傾斜面１５を介して周方向ａに等間隔で配置されている。さらに、凹凸部１４における凹部１４ａの深さｄ１は成型体１３の最大厚みＤの１／２以上とされ、また、凹凸部１４における凸部１４ｂの突出高さｄ２は成型体１３の最小厚みｄの１／２以上とされている。

上記のように構成されるベアリングシール９において、ドライブシャフト７が軸Ｌ回りに回転すると、内輪５及びスリンガ１０も成型体１３とともに軸Ｌ回りに回転する。この回転中、シール部材２０のシールリップ（ラジアルルップ）２３，２４はスリンガ１０における円筒部１１の外周面１１ｂに弾性的に相対摺接し、シールリップ２５はスリンガ１０における円板部１２の車輪側面１２ｂに弾性的に相対摺接する。したがって、外部から、ベアリングシール９を経て軸受空間Ｓ内に泥水等が浸入することが防止される。また、軸受空間Ｓ内に充填されているグリース等の潤滑剤の外部漏出も防止される。そして、この回転時には、成型体１３の外側面に凹凸部１４が設けられているから、内輪５が回転中に泥水等がスリンガ１０を伝って軸受空間Ｓ内に浸入しようとしたときに、凹凸部１４によって泥水等を飛散させようとする力が作用し易くなる。したがって、泥水等が外部から軸受空間Ｓ内に浸入することが抑制され、泥水等に含まれる塵埃等の異物がシールリップ２３，２４，２５のスリンガ１０に対する弾性摺接部に噛み込むことが少なくなる。これにより、シールリップ２３，２４，２５の先端部の摩耗が生じ難くなり、ベアリングシール９の密封機能が維持される。

特に、凹部１４ａ及び凸部１４ｂ間の傾斜面１５が、通常の前進走行時である回転方向ａ１に成型体１３の厚みが減少するように形成されているから、内輪５の回転中、傾斜面１５に付着した泥水等は、回転による慣性力を受けて振り切られ飛散する。したがって、泥水等が軸受空間Ｓ内に浸入することをより効果的に抑制することができる。また、凹部１４ａの深さｄ１が成型体１３の最大厚みＤの１／２以上とされ、凸部１４ｂの突出高さｄ２が成型体１３の最小厚みｄの１／２以上とされていることにより、凹凸部１４が摩耗して消滅することが抑えられ、前記効果が長く持続される。

図４（ａ）（ｂ）は、第一の実施形態の変形例を示す。この例では、凹凸部１４の各凹部１４ａ及び凸部１４ｂは、いずれもＢ方向（図２参照）から見て螺旋形状の一部をなすように径方向ｂに延在し、さらに、この螺旋形状の一部の形状が前記回転方向ａ１に凸曲状の形状となるように形成されている。そして、本例においても、成型体１３は、凹凸部１４における凹部１４ａ及び凸部１４ｂ間に前記回転方向ａ１に、当該成型体１３の厚みが減少する傾斜面１５を有している。また、第一の実施形態と同様に、凹凸部１４における凹部１４ａの深さｄ１は成型体１３の最大厚みＤの１／２以上とされ、また、凹凸部１４における凸部１４ｂの突出高さｄ２は成型体１３の最小厚みｄの１／２以上とされている。その他の構成は、第一の実施形態と同様である。

この例では、凹凸部１４の各凹部１４ａ及び凸部１４ｂがいずれも螺旋形状の一部をなし、しかも、螺旋形状の一部の形状が、回転方向ａ１に凸曲状の形状となるように形成されているから、内輪５のａ方向への回転の際、泥水等に遠心力がさらに作用する。したがって、泥水等は、前記回転による慣性力に遠心力が付加されて、さらに効果的に振り切られて飛散し易くなり、軸受空間Ｓ内への泥水等の浸入がより効果的に抑制される。

図５（ａ）（ｂ）は、本発明に係る密封装置の第二の実施形態を示す。本実施形態における成型体１３の外側面には、その周方向ａに延在する複数の凹凸部１４０（凹部１４０ａ及び凸部１４０ｂ）が、径方向ｂに等間隔で設けられている。そして、凹凸部１４０における凹部１４０ａ及び凸部１４０ｂ間に円板部１２（スリンガ１０）における径方向ｂの外径側ｂ１に厚みが増大する傾斜面１５０を有している。また、凹凸部１４０における凹部１４０ａの深さｄ１は成型体１３の最大厚みＤの１／２以上とされ、また、凹凸部１４０における凸部１４０ｂの突出高さｄ２は成型体１３の最小厚みｄの１／２以上とされている。

上記のように構成されるスリンガ１０及び成型体１３は、シール部材２０と組合わさって、軸受装置１の内輪５と外輪２との間に装着され、ベアリングシール９を構成する（図１及び図２参照）。このようなベアリングシール９において、ドライブシャフト７が軸Ｌ回りに回転すると、内輪５及びスリンガ１０も成型体１３とともに軸Ｌ回りに回転する。この回転中、前記と同様に、シールリップ２３，２４，２５がスリンガ１０に弾性的に摺接することにより、外部から、ベアリングシール９を経て軸受空間Ｓ内に泥水等が浸入することが防止される。また、軸受空間Ｓ内に充填されているグリース等の潤滑剤の外部漏出も防止される。そして、この回転時には、成型体１３の外側面に凹凸部１４０が設けられているから、内輪５が回転中泥水等がスリンガ１０を伝って軸受空間Ｓ内に浸入しようとしたときに、凹凸部１４０によって泥水等を飛散させようとする力が作用し易くなる。したがって、泥水等が外部から軸受空間Ｓ内に浸入することが抑制され、泥水等に含まれる塵埃等の異物がシールリップ２３，２４，２５のスリンガ１０に対する弾性摺接部に噛み込むことが少なくなる。これにより、シールリップ２３，２４，２５の先端部の摩耗が生じ難くなり、ベアリングシール９の密封機能が維持される。

特に、凹部１４０ａ及び凸部１４０ｂ間の傾斜面１５０が、円板部１２における径方向ｂの外径側ｂ１に厚みが増大するように形成されているから、内輪５の回転中、成型体１３の傾斜面１５０に付着した泥水等は、回転による遠心力を受けて振り切られ飛散する。さらに、この飛散は、スリンガ１０とシール部材２０との間の隙間ｒ（図２参照）に向かい難くなる方向になされる。したがって、泥水等が軸受空間Ｓ内に浸入することをより効果的に抑制することができる。また、凹部１４０ａの深さｄ１及び凸部１４ｂの突出高さｄ２が、前記のように設定されていることにより、前記例と同様に、凹凸部１４０が摩耗して消滅することが抑えられ、前記効果が長く持続される。

図６に示す例は、第二の実施形態の変形例を示す。この例では、凹凸部１４０（凹部１４０ａ及び１４０ｂ）の断面形状が、複数の二等辺三角形が径方向に連なるような形状とされている。したがって、この二等辺三角形の２つの斜面のうち各内径側の斜面が、円板部１２における径方向ｂの外径側ｂ１に厚みが増大する傾斜面１５０とされる。この例でも、図５に示す例と同様の作用・効果を奏する。
その他の構成は、図５に示す例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明は割愛する。

なお、前記各実施形態では、本発明の密封装置が適用される対象をハブベアリングのような軸受装置としたが、ハブベアリングに限らず他の態様の軸受装置でもよい。また、軸受装置に限らず、固定側部材に対して軸回転する回転側部材に取付けられるスリンガを含み、前記固定側部材と前記回転側部材との間の環状空間を密封する密封装置が適用される他の産業機械であってもよい。また、シールリップ２３，２４，２５の形成態様や数、さらには、スリンガ１０に対する接触態様は例示のものに限定されるものではない。さらに、凹凸部１４の形成態様や形状も例示のものに限定されず、内輪が回転中に泥水等がスリンガを伝って環状空間内に浸入しようとしたときに、泥水等を飛散させようとする力が作用し易くなるような形成態様等であれば、他の形状も採用可能である。したがって、凹凸部１４における凹部１４ａの深さは成型体１３の最大厚みＤの１／２以上に限らない。また、凹凸部１４における凸部１４ｂの突出高さｄ２は成型体１３の最小厚みｄの１／２以上に限らない。例えば、凹凸部１４における凸部１４ｂの突出高さｄ２は成型体１３の１／３以上、１／２未満としてもよい。

２ 外輪（固定側部材）
５ 内輪（回転側部材）
９ ベアリングシール（密封装置）
１０ スリンガ
１１ 円筒部
１２ 円板部
１３ 成型体
１４，１４０ 凹凸部
１４ａ，１４０ａ 凹部
１４ｂ，１４０ｂ 凸部
１５，１５０ 傾斜面
ａ 周方向
ａ１ 主たる回転方向
ｂ 径方向
ｂ１ 外径側
Ｌ 軸
Ｓ 軸受空間（環状空間）

Claims (6)

1. 固定側部材に対して軸回転する回転側部材に取付けられるスリンガを含み、前記固定側部材と前記回転側部材との間の環状空間を密封する密封装置であって、
   前記スリンガは、前記回転側部材に嵌合される円筒部と、前記円筒部から径方向に延出する円板部とを備え、
   前記円板部には当該スリンガとは異なる材質の成型体が一体に取付けられ、当該成型体の外側面には、周方向又は径方向に延在する凹凸部が設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記成型体は、前記スリンガより弾性を有し、成型時に前記凹凸部を形成可能な弾性体からなることを特徴とする密封装置。
3. 請求項２に記載の密封装置において、
   前記弾性体はゴム材であり、前記成型体は、前記スリンガの円板部に加硫成型により一体に取り付けられていることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記成型体は、プラスチック材からなり、前記スリンガの円板部に射出成型により一体に取り付けられていることを特徴とする密封装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の密封装置において、
   前記凹凸部は、前記円板部の径方向に延在し、当該凹凸部における凹部及び凸部間に、前記スリンガの主たる回転方向に厚みが減少する傾斜面を有していることを特徴とする密封装置。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の密封装置において、
   前記凹凸部は、前記円板部の周方向に延在し、当該凹凸部における凹部及び凸部間に、前記円板部の外径側に厚みが増大する傾斜面を有していることを特徴とする密封装置。

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