JP6743378B2

JP6743378B2 - 密封装置用補助シール

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Publication number: JP6743378B2
Application number: JP2015235700A
Authority: JP
Inventors: 菜津美宗像
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: JP2017101750A

Description

本発明は、密封装置用補助シールに関し、特に、車両等のハブベアリングにおいて用いられる密封装置の異物侵入防止性能をさらに向上させるために密封装置に対して補助的に用いられる密封装置用補助シールに関する。

車両、例えば自動車において、車輪を回転自在に支持するハブベアリングは、雨水、泥水およびダスト等の異物に直接曝される環境にある。このため、従来から、ハブベアリングには、その内部を密封するための密封装置が取り付けられている。この密封装置は、ハブベアリングの内部における潤滑剤の密封を図ると共に、その内部に異物が侵入することの防止を図っている。

また密封装置においては、例えば、防錆処理された冷間圧延剛板からなる補助シールとしてのデフレクターを該密封装置と別個設けた車輪用軸受装置（例えば、特許文献１参照。）や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂からなる補助シールとしてのスリーブを該密封装置と別個設けた車輪用転がり軸受装置（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。

特開２０１４−９５４０３号公報特開２０１２−１６７６９１号公報

しかしながら、車両の使用環境の多様化により、補助シールを用いた場合であっても、一段と苛酷な使用環境においては異物が侵入してしまう場合があり、更なる異物侵入防止性能の向上が求められていた。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、異物侵入防止性能をさらに向上させ得る密封装置用補助シールを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置用補助シールは、ベアリングにおいて軸線について互いに相対回転可能な環状の外周側部材と、該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された環状の内周側部材との間を密封する密封装置の密封装置用補助シールであって、前記密封装置用補助シールは、ゴム状弾性部材で形成され、前記外周側部材の外側面と前記内周側部材の内側面との間の隙間において前記密封装置より外周側の位置に前記軸線を中心として前記外周側部材に相対回転不能に前記外周側部材に取り付けられるように形成された環状の本体部と、前記本体部と一体に形成され、該本体部が前記外周側部材に取り付けられた際に堰として機能する環状の堰部と、前記本体部と一体に形成され、前記本体部が前記外周側部材に取り付けられたとき、前記内周側部材の前記内側面との間にラビリンスシールを形成する環状の平坦シール部とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置用補助シールにおいて、前記平坦シール部に隣接した前記本体部の外側面に設けられ、前記本体部が前記外周側部材に取り付けられたとき、前記内周側部材の前記内側面と対向する位置に形成された環状溝部を更に備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置用補助シールにおいて、前記環状溝部は、該環状溝部の一部に切欠部または切断部を備えている。

本発明の一態様に係る密封装置用補助シールにおいて、前記平坦シール部の表面には、前記内周側部材の前記内側面との接触抵抗を軽減させるための表面加工が施されている。

本発明に係る密封装置用補助シールによれば、従来よりも異物の侵入防止性能をさらに向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シールの概略構成を示す軸線に沿った断面における断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シールの全体概略構成を示す外側から見たときの正面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シールが密封装置と共にハブベアリングに取り付けられた状態を示す軸線に沿った断面における断面図である。本発明の他の実施の形態に係る密封装置用補助シールの全体概略構成を示す外側から見たときの外観斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シール１の概略構成を示す軸線に沿った断面における断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シール１の全体概略構成を示す外側から見たときの正面図であり、図３は、本発明の実施の形態に係る密封装置用補助シール１が密封装置１０と共にハブベアリング５０に取り付けられた状態を示す軸線に沿った断面における断面図である。ハブベアリング５０は、例えば自動車において車輪を回転自在に支持するハブベアリングである。なお、図１において、密封装置補助シール１は、ハブベアリング５０に取り付けられた状態において図示されている。

以下、説明の便宜上、外側とは、図１乃至図３において、軸線ｘ方向において矢印ａ方向とし、内側とは、軸線ｘ方向において矢印ｂ方向とする。つまり、外側とは、ハブベアリング５０の外部側に面する方向の側であり、異物が存在する大気側に面する方向の側である。内側とは、ハブベアリング５０の内部側に面する方向の側であり、空間５に面する方向の側である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（矢印ｄ方向）を内周側とする。

図３に示すように、ハブベアリング５０は、軸線ｘを中心とする外周側部材としての環状の外輪５１と、その外輪５１に対して相対回転可能であり外輪５１に部分的に包囲された軸線ｘを中心とする内周側部材としての環状のハブ５２と、外輪５１とハブ５２と間に配設された複数のベアリングボール５３とを備えている。ハブ５２は、具体的には、内輪５４とハブ輪５５とを有しており、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５６に対して図示しない車輪が複数本のハブボルト５７により取り付けられる。

外輪５１は、固定部材であり、図１に示すように、外周側の外周面５１ａと、この外周面５１ａとは直交する方向に沿った平坦な外側の端面（以下、これを「外側端面」という。）５１ｂとを有している。

ハブ輪５５は、回転部材であり、車輪取付フランジ５６の内側の内周側の端部近傍（付根近傍）には内側面としての曲周面５５ａが形成されている。ここで、曲周面５５ａは、曲面であり、例えば双曲線状の曲面である。ハブ輪５５は、外輪５１の環状凹部５１ｃと対向する曲周面５５ａの外周側端部からさらに外側に向かって凹んだ段差を介して外周方向に延びる内側面としての外周面５５ｂを有している。外周面５５ｂは、例えば、平面状の面であり、径方向に延びている。

このハブベアリング５０においては、外輪５１の内周面とハブ輪５５の曲周面５５ａとの間、すなわち、外輪５１とハブ輪５５との間の環状の空間（以下、「環状空間」という。）５に、密封装置１０および密封装置６０が圧入された状態で取り付けられている（図３参照）。なお、ハブベアリング５０においては、互いに異なる密封装置１０および６０が取り付けられているが、２つの密封装置１０または２つの密封装置６０が取り付けられていてもよい。

密封装置１０および６０は、ハブベアリング５０のベアリングボール５３等が設けられている環状空間５の領域内から潤滑剤が漏洩することの防止を図ると共に、この領域に雨水、泥水、ダスト等の異物が外部から浸入することの防止を図っている。なお、以下に密封装置１０の構成について説明するが、説明の都合上、密封装置６０の構成については説明を省略する。なお、密封装置１０、６０は、図示するまたは後述の構成を有するものに限定されるものではなく、他の公知の構成のものであってもよい。

図１に示すように、ハブベアリング５０に取り付けられる密封装置１０は、軸線ｘを中心とする環状の弾性体からなる弾性体部１１と、この弾性体部１１により覆われた状態で一体に取り付けられた、軸線ｘを中心とする環状の金属製の補強環１２とを備えている。

弾性体部１１の弾性体としては、例えば、各種のゴム状弾性部材がある。ゴム状弾性部材は、例えば、二トリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。弾性体部１１は、成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成形される。

弾性体部１１は、基体部１４を有し、その基体部１４からそれぞれ延びた部分である外周側サイドリップ１５、内周側サイドリップ１６、および、ラジアルリップ１７を有している。外周側サイドリップ１５は、内周側サイドリップ１６よりも外周側に位置し、その先端部が外側に向かって延びている。外周側サイドリップ１５は、その先端部において所定の締め代（接触幅）を持ってハブ輪５５の曲周面５５ａに当接し、弾性体部１１における１つ目のシール部を形成している。

内周側サイドリップ１６は、外周側サイドリップ１５よりも内周側に位置し、その先端部が外側に向かって延びている。内周側サイドリップ１６は、その先端部において所定の締め代を持ってハブ輪５５の曲周面５５ａに当接し、弾性体部１１における２つ目のシール部を形成している。

ラジアルリップ１７は、その先端部が内周側サイドリップ１６の基端部から背向して内側および内周側へ延びている。ラジアルリップ１７は、その先端部において所定の締め代を持ってハブ輪５５の曲周面５５ａに当接し、弾性体部１１における３つ目のシール部を形成している。

補強環１２は、弾性体部１１を補強するものであり、金属材により形成されている。金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。この補強環１２に対して、内周側および外側から弾性体部１１が取り付けられている。

補強環１２は、最も外周側に位置する円筒状の円筒部１２ａと、円筒部１２ａの外側端部から屈曲して内周側に延びる円盤状の円盤部１２ｂと、円盤部１２ｂの内周側端部から内側に延びた後に内周側に屈曲する屈曲部１２ｃとを備えている。具体的には、補強環１２は、円筒部１２ａが外輪５１の内周面に嵌着されるように形成されており、円筒部１２ａ、円盤部１２ｂおよび屈曲部１２ｃに対して、弾性体部１１が内周側および外側から覆うように一体に接着されている。

補強環１２は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部１１が架橋（加硫）成型によって成形される際に、成形型の中に配置されるものである。補強環１２は、弾性体部１１が架橋接着により補強環１２に接着されることにより、弾性体部１１が補強環１２と一体的に形成される。

また、ハブベアリング５０においては、外輪５１の外側端面５１ｂとハブ輪５５の曲周面５５ａとの間の隙間において、密封装置１０より外周側の位置に、密封装置１０の異物侵入防止性能をさらに向上させるために補助的に用いられる密封装置用補助シール（以下、「補助シール」ともいう。）１が取り付けられている。補助シール１は、密封装置１０とは別個設けられた補助的な環状のシール部材であり、所定の締め代を持って外輪５１の外周側の外周面５１ａに嵌着されるように形成されている。

具体的には、補助シール１は、ゴム状弾性部材で形成されており、好ましくは、ゴム状弾性部材のみで形成されている。ゴム状弾性部材としては、例えば、二トリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。補助シール１についても、密封装置１０の弾性体部１１と同様に、成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成形される。

補助シール１は、ゴム状弾性部材からなる所定厚さの環状の本体部２と、当該本体部２から内側に突出した環状の堰部３と、当該本体部２から外側に突出した環状の平坦シール部４とを備えている。本体部２は、図１に示すように、外輪５１の外側面としての外側端面５１ｂとハブ輪５５の内側面としての曲周面５５ａとの間の隙間に対して、軸線ｘを中心に外輪５１と相対回転不能に一体化した状態で取り付けられるように形成されている。

本体部２の内側の端面には、内側に向かって凸の環状の突起部分であるシール突起２ｂが形成されている。シール突起２ｂは、本体部２が外輪５１に取り付けられた際、外輪５１の外側端面５１ｂに圧接されて密接する。すなわち、このシール突起２ｂによって本体部２と外輪５１の外側端面５１ｂとの間におけるシール性を高めている。

堰部３は、本体部２と一体に形成されており、当該本体部２が外輪５１の外周面５１ａに嵌着される際の嵌着部として機能し、外輪５１の外周面５１ａに当接される内周側に凸状に突出した当接部３ａを有している。当接部３ａは、図１に示すように所定の圧縮代を持つように形成されており、外輪５１に取り付けられた状態において、当接部３ａが径方向に圧縮され、補助シール１が外輪５１に嵌着されて固定される。

また、堰部３は、堰部３の軸線ｘと直交する面に沿った内側面３ｂと、その内側面３ｂから本体部２の外周側方向の上端面２ａに向かって傾斜した傾斜面３ｃとを有している。内側面３ｂは、当接部３ａと繋がっており、外部から異物が侵入する場合に堰の役割をなすように形成されており、密封装置１０の内部に異物が侵入することを抑制する。

平坦シール部４は、本体部２と一体に形成されており、本体部２の外周側の上端面２ａから外側および内周側に向かって傾斜した傾斜面４ａと、堰部３の内側面３ｂと同様に、軸線ｘと直交する面に沿って形成された外側面４ｂと、その外側面４ｂから内周側方向および内側方向に向かって形成された傾斜面４ｃとを有している。

平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃには、その表面に例えば梨地加工が施されており、複数の凹凸が形成されている。梨地加工とは、外側面４ｂおよび傾斜面４ｃの表面に細かい粒々状の突起を形成することである。なお、平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃは、ハブベアリング５０に取り付けられた状態において、ハブ輪５５の外周面５５ｂと一定の距離だけ離間して対向配置されるように形成されており、ハブベアリング５０が所望の使用状態にある通常時において平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃと外周面５５ｂとが摺接することはない。

平坦シール部４に隣接した本体部２の外側面には、外輪５１の曲周面５５ａと対向する位置に、凹凸形状からなる複数本の環状の溝部（以下、これを「環状溝部」という）７が形成されている。環状溝部７は、ハブベアリング５０に取り付けられた状態において、ハブ輪５５の曲周面５５ａとは一定の距離だけ離間して対向配置されている。なお、この環状溝部７は、必ずしも複数本である必要はなく、単数本の環状溝部７であってもよい。

さらに、図２に示すように、本体部２には、所定幅および所定深さの切欠部９が平坦シール４および環状溝部７の双方に跨がって径方向に延びて形成されている。切欠部９は、本体部２の外側の一部が切り欠かれて形成された溝状の部分である。切欠部９は本体部２に１ヶ所だけ形成されていることが望ましいが、２ヶ所以上に形成されていてもよい。なお、切欠部９の深さは、補助シール１の本体部２を切断することのない程度の深さであり、かつ、回転時の遠心力で切欠部９から本体部２が切断されることのない程度の強度を持つ深さである。補助シール１がハブベアリング５０に取り付けられた状態において、切欠部９が補助シール１において鉛直方向下側、好ましくは、鉛直方向下端部に位置するように、補助シール１は外輪５１に取り付けられている。

このような構成の補助シール１は、ゴム状弾性部材で構成されているため、ハブベアリング５０が車輪に取り付けられた取付状態においても、伸縮するので、ハブベアリング５０に対して後から容易に追加装着することが可能である。

このようにしてハブベアリング５０に装着された補助シール１は、本体部２における堰部３の内側面３ｂが内側からの異物に対して堰の役割をなすので、密封装置１０の内部に異物が侵入することを抑制することができる。また、補助シール１は、本体部２の上端面２ａ、堰部３の傾斜面３ｃ、および、平坦シール部４の傾斜面４ａにより外周側からの異物が密封装置１０の内部に侵入することを抑制することができる。

さらに、補助シール１は、平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃとハブ輪５５の外周面５５ｂとの間にラビリンスシールを形成しているため、異物が侵入し難くなる。そのうえ外側面４ｂおよび傾斜面４ｃの表面には、複数の凹凸が形成されているので、撥水効果が生じ、補助シール１の回転に伴う遠心力の作用により泥水等を外部へ容易に排出することができる。

また、本体部２がゴム状弾性部材で形成されているため、補助シール１の回転時の偏心により、外側面４ｂおよび傾斜面４ｃがハブ輪５５の外周面５５ｂに接触した場合でも、ハブ輪５５を傷付けたり破損させることを未然に防止することができる。それゆえ、補助シール１の平坦シール部４をハブ輪５５の外周面５５ｂに極力近づけ、平坦シール部４とハブ輪５５の外周面５５ｂとの隙間を一段と狭くして、異物侵入防止性能をさらに向上させることができる。

この場合、例えば、梨地加工により細かい粒々状の突起が外側面４ｂおよび傾斜面４ｃの表面に形成されているため、外側面４ｂおよび傾斜面４ｃがハブ輪５５の外周面５５ｂに接触した場合でも補助シール１によるトルク抵抗の増大を抑制することができる。

さらに、補助シール１は、平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃとハブ輪５５の外周面５５ｂとの隙間から異物が浸入した場合であっても、その異物が環状溝部７内に捕らえられ、環状溝部７を伝って自重により落下し、切欠部９から密封装置１０の外部へ容易かつ効果的に排出することができる。

かくして補助シール１は、従来に比して異物侵入防止性能をさらに向上させることができる。また、補助シール１は、従来のような芯金等の無いゴム状弾性部材で構成された簡易な構成により、従来に比して異物侵入防止性能をさらに向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃに対して、例えば梨地加工により細かい粒々状の突起を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、環状溝部７の表面に対してもこのように細かい粒々状の突起を形成するようにしてもよい。また、平坦シール部４の外側面４ｂおよび傾斜面４ｃ、環状溝部７の表面に対して梨地加工ではなくシボ加工、エンボス加工等の細かい粒々状の突起を形成する、その他種々の表面加工を施すようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、本体部２の外側の一部が切り欠かれた溝状の切欠部９を設けた補助シール１を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補助シール１に代えて図４に示すような補助シール１００を用いるようにしてもよい。この補助シール１００は、補助シール１における本体部２の切欠部９の代わりに、本体部２の一部を切断した切断部１１０が設けられており、この切断部１１０以外は補助シール１と同一構造である。この場合、補助シール１００は本体部２の周方向の一部が完全に分離しているため、ハブベアリング５０が車輪に取り付けられた取付後においても、本体部２を拡径してハブベアリング５０に後から容易に追加装着することが可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る補助シール１に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

本願発明の密封装置用補助シールは、車両等のハブベアリングにおいて利用するようにした場合について述べた。しかしながら、本願発明の密封装置用補助シールが利用されるものは、これに限らず、本願発明の密封装置用補助シールは、産業用ベアリング、トラック用ベアリングに利用することが可能である。

１、１００補助シール
２本体部
２ａ係合凸部
３堰部
３ａ当接部
３ｂ内側面
３ｃ、４ａ、４ｃ傾斜面
４平坦シール部
４ｂ外側面
７環状溝部
９切欠部
１０、６０密封装置
１１弾性体部
１２補強環
１２ａ円筒部
１２ｂ円盤部
１２ｃ屈曲部
１４基体部
１５外周側サイドスリップ
１６内周側サイドリップ
１７ラジアルリップ
５０ハブベアリング
５１外輪
５１ａ外周面
５１ｂ外側端面
５１ｃ環状凹部
５３ベアリングボール
５４内輪
５５ハブ輪
５５ａ曲周面
５５ｂ外周面
５６車輪取付フランジ
５７ハブボルト
１１０切断部
ｘ軸線

Claims

ベアリングにおいて軸線について互いに相対回転可能な環状の外周側部材と、該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された環状の内周側部材との間を密封する密封装置の密封装置用補助シールであって、
前記密封装置用補助シールはゴム状弾性部材から形成されており、
前記密封装置用補助シールは、
前記外周側部材の前記軸線方向の一方の側に面する外側面と前記内周側部材の前記軸線方向の他方の側に面する内側面との間の隙間において、前記密封装置より外周側の位置に前記軸線を中心として前記外周側部材に相対回転不能に前記外周側部材に取り付けられるように形成された環状の本体部と、
前記本体部と一体に形成され、該本体部が前記外周側部材に取り付けられた際に堰として機能する環状の堰部と、
前記本体部と一体に形成され、前記本体部が前記外周側部材に取り付けられたとき、前記内周側部材の前記内側面との間にラビリンスシールを形成する環状の平坦シール部と
を備え、
前記堰部は、前記外周側部材に嵌着可能に形成されており、
前記平坦シール部に隣接した前記本体部の前記軸線方向の一方の側に面する外側面に設けられ、前記本体部が前記外周側部材に取り付けられたとき、前記内周側部材の前記内側面と対向する位置に形成された環状溝部
を更に備える
ことを特徴とする密封装置用補助シール。
前記環状溝部は、該環状溝部の一部に切欠部または切断部を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置用補助シール。
前記平坦シール部の表面には、前記内周側部材の前記内側面との接触抵抗を軽減させるための表面加工が施されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置用補助シール。
前記堰部は、前記外周側部材に圧縮状態で当接する内周側に突出した当接部を有している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の密封装置用補助シール。
前記堰部は、前記本体部から前記軸線方向の他方の側に突出しており、
前記平坦シール部は、前記本体部から前記軸線方向の一方の側に突出している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密封装置用補助シール。