JP2008240949A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク損失を抑制しながら密封性の向上を図ることができる密封装置を提供する。
【解決手段】内輪３２に嵌込まれる筒状部６２と環状部６３とを有する第１の金属環６１と、外輪４０に嵌込まれる筒状部７２と環状部７３とを有する第２の金属環７１とを備える。一方の金属環７１の環状部７３には、他方の金属環６１の環状部６３に向けて突出する軸方向リップ８０が形成される。軸方向リップ８０は、第１、第２のリップ部８２、８３を有する。環状空間に第１、第２の金属環６１、７１が組み込まれた初期において、第１リップ部８２は他方の金属環６１の環状部６３に摺接する一方、第２リップ部８３は、他方の金属環６１の環状部６３に非接触の状態とされる。第１リップ部８２が所定量摩耗されたときに、第２リップ部８３が他方の金属環６１の環状部６３に摺接する。
【選択図】図２

Description

この発明は、相対的に回転される内・外輪の間の環状空間を密封する密封装置に関する。

この種の密封装置は、例えば、車輪用転がり軸受装置の内輪と外輪との間の間の環状空間を密封するために用いられる。
これにおいては、図５に示すように、内輪１３２の外周面端部に圧入によって嵌込まれる金属製の第１の金属環１６１と、外輪１４０の内周面端部に嵌込まれる金属製の第２の金属環１７１とを備えている。
そして、第２の金属環１７１の環状部１７２の内径端部には、第１の金属環１６１の筒状部１６２の周面に摺接する主リップ部１７６とグリースリップ部１７７とを有する弾性体よりなる径方向リップ１７５が形成され、第２の金属環１７１の環状部１７３の先端寄り側面には、第１の金属環１６１の環状部１６３に向けて突出するゴムなどの弾性体よりなる軸方向リップ１８０が形成された構造のものが知られている。
このような構造をもつ密封装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００２−２１３６２０号公報

ところで、図５に示すような従来の密封装置においては、車両走行時の車輪が跳ね上げる泥水が、第１の金属環１６１の環状部１６３の外径端と第２の金属環１７１の筒状部１７２の内周面との間の隙間から浸入すると、その泥水中の泥成分によって軸方向リップ１８０の先端部（摺接部）１８０ａが摩耗される場合がある。そして、軸方向リップ１８０の先端部１８０ａの摩耗が著しくなると、泥水が軸方向リップ１８０を通して径方向リップ１７５に達する場合がある。この場合には、径方向リップ１７５の主リップ部１７６及びグリースリップ部１７７のそれぞれの先端部（摺接部）１７６ａ、１７７ａにおいても摩耗されることが想定され、ついには泥水が転がり軸受内に浸入する恐れがある。
そこで、第２の金属環１７１の筒状部１７２の側面に、第１の金属環１６１の環状部１６３に摺接する複数の軸方向リップを突設して二重（又は多重）に密封することが考えられる。
しかしながら、複数の軸方向リップの先端部を第１の金属環１６１の環状部１６３に摺接させて二重（又は多重）に密封すると、摺動摩擦力が大きくなり、この分だけトルクが損失する。
また、複数の軸方向リップを摺接させると、これら各リップ間の間隔が狭いと、各リップに摺接（摩擦）による発熱により、各リップを構成するゴムが硬化して密封性が低下する恐れがある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、トルク損失を抑制しながら密封性の向上を図ることができる密封装置を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る密封装置は、相対的に回転される内・外輪の間の環状空間を密封する密封装置であって、
前記内輪の外周面に嵌込まれる筒状部と、この筒状部の一端から径方向外方に突設された環状部とを一体に有する第１の金属環と、
前記外輪の内周面に嵌込まれる筒状部と、この筒状部の一端から径方向内方に突設され、かつ前記第１の金属環の環状部に対向する環状部とを一体に有する第２の金属環とを備え、
前記第１、第２の両金属環のうち、一方の金属環の環状部には、他方の金属環の環状部に向けて突出する弾性体よりなる軸方向リップが形成され、
前記軸方向リップは、第１、第２のリップ部を有し、
前記環状空間に前記第１、第２の両金属環が組み込まれた初期において、前記第１リップ部は前記他方の金属環の環状部に摺接する一方、前記第２リップ部は前記他方の金属環の環状部に非接触の状態とされ、
前記第１リップ部が所定量摩耗されたときに、前記第２リップ部が前記他方の金属環の環状部に摺接する構成にしてあることを特徴とする。

前記構成によると、内・外輪の間の環状空間に第１、第２の両金属環が組み込まれた初期において、一方の金属環に形成された軸方向リップの第１、第２のリップ部のうち、第１リップ部が他方の金属環の環状部に摺接し、第２リップ部が他方の金属環の環状部に非接触の状態とされる。このため、内・外輪が相対的に回転する際に、複数の軸方向リップの先端部を他方の金属環の環状部にそれぞれ摺接させて二重（又は多重）に密封する場合と比べ、軸方向リップの第１リップ部のみの摺動摩擦力に小さく抑えることができる。
また、長期間の使用によって第１リップ部が所定量摩耗されたときには、第２リップ部が他方の金属環の環状部に摺接することで密封性を確保することができる。この結果、トルク損失を抑制しながら密封性の向上を図ることができる。

請求項２に係る密封装置は、請求項１に記載の密封装置であって、
軸方向リップの第１、第２のリップ部は、共通の根元部を有し、かつこの根元部を弾性変形部として一方の金属環の環状部に一体状に接合されると共に、二股状をなして他方の金属環の環状部に向けて突出していることを特徴とする。
前記構成によると、軸方向リップの第１、第２のリップ部が共通の根元部を弾性変形部として弾性変形することで、第１リップ部が所定量摩耗されたときには、根元部の弾性変形部の弾性変形に基づく弾発力によって第２リップ部が他方の金属環の環状部に確実に摺接するため、密封性を良好に確保することができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図３にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係る密封装置が採用された転がり軸受を備えた車輪用転がり軸受装置を示す側断面図である。図２は転がり軸受の内輪と外輪との間に密封装置が組み付けられた状態を拡大して示す断面図である。図３は第２の金属環の径方向リップ及び軸方向リップの自由状態を示す断面図である。図４は第１リップ部が所定量摩耗されたときに第２リップ部が他方の金属環の環状部に摺接した状態を示す断面図である。

図１に示すように、車輪用転がり軸受装置としての車輪用ハブユニットは、ハブホイール２０と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受３１とを一体状に有してユニット化されている。
ハブホイール２０は、筒軸状をなすハブ軸２１と、ハブ軸２１の一端部寄り外周面に形成されたフランジ２２とを一体に有し、このフランジ２２には、ブレーキロータ（図示しない）を間に挟んで車輪（図示しない）を取り付けるための複数本のハブボルト２５が所定ピッチでかつ圧入によって固定されている。
また、ハブホイール２０は、そのハブ軸２１の内孔において、シャフト（例えば、ドライブシャフト）がスプライン嵌合されて挿通された後、シャフト先端の雄ねじ部にナットが締め付けられることで、シャフトにトルク伝達可能に連結される。

ハブホイール２０のハブ軸２１の外周には、複列のアンギュラ玉軸受３１が組み付けられている。すなわち、この実施例１において、ハブ軸２１は、フランジ２２側に形成された大径軸部２１ａと、大径軸部２１ａよりも適宜に小径でかつ大径軸部２１ａと段差面をもって連続する小径軸部２１ｂとを備えている。
そして、ハブ軸２１の大径軸部２１ａの外周面に一方の軌道面３３が形成され、小径軸部２１ｂの外周面には、他方の軌道面３４が外周面に形成された内輪３２が圧入によって嵌込まれて、かつ小径軸部２１ｂ先端のかしめ部２７によって固定されている。

複列のアンギュラ玉軸受３１の外輪４０の内周面には、ハブ軸２１側の両軌道面３３、３４に対応する両軌道面４１、４２がそれぞれ形成され、ハブ軸２１側の両軌道面３３、３４と、外輪４０の両軌道面４１、４２の間には転動体としての複数個の玉５１、５２がそれぞれ転動可能に組み込まれ、これら各複数個の玉５１、５２が保持器５５、５６によって保持されることでアンギュラ玉軸受３１が構成されている。

また、ハブホイール２０の外輪４０の外周面の軸方向略中央部には、車体側部材、例えば、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、又はキャリアの取付面にボルトによって固定するため固定フランジ４５が形成されている。

図１と図２に示すように、内輪３２と外輪４０との間の環状空間を密封するための密封装置６０は、内輪３２の外周面３５に組み付けられる第１の金属環（スリンガと呼ばれることもある）６１と、外輪４０の内周面４３に組み付けられる第２の金属環７１とを備えて構成されている。
図２に示すように、第１の金属環６１は、金属板のプレス加工によって形成され、内輪３２の外周面３５に圧入される筒状部６２と、この筒状部６２の一端から半径方向外側に向けて突出された突輪部７３とを有して断面略Ｌ字状をなしている。

図２と図３に示すように、第２の金属環７１は、金属板のプレス加工によって形成され、外輪４０の内周面４３に圧入される筒状部７２と、この筒状部７２の一端から半径方向外側に向けて突出された環状部７３とを有して断面略逆Ｌ字状をなしている。
そして、第２の金属環７１の筒状部７２の内周面から環状部７３の一側面（第１の金属環６１の環状部６３に対向する側面）にわたって、軟質樹脂、ゴム等のエラストマよりなる弾性層７４が一体に接合されている。
この実施例１において、弾性層７４は加硫ゴムによって形成され、第２の金属環７１の筒状部７２の内周面と環状部７３の一側面に加硫接着（加硫接合）によって固着されている。そして、弾性層７４には、次に詳述する径方向リップ７５と軸方向リップ８０とが同一材料によって一体に形成されている。

図２と図３に示すように、第２の金属環７１の環状部７２の内径端部に位置する弾性層７４の部分には、第１の金属環６１の筒状部６２の外周面に向けて径方向リップ７５が一体に延出されている。この径方向リップ７５は、第１の金属環６１の筒状部６２の外周面にそれぞれ弾性的に撓んで摺接する主リップ部７６とグリースリップ部７７とを有して二股状をなしている。

図２と図３に示すように、第２の金属環７１の環状部７２の先端寄り側面に位置する弾性体７４の部分には、第１の金属環６１の環状部６３の側面に向けて突出する軸方向リップ８０が一体に延出されている。
軸方向リップ８０は、弾性層７４から共通の根元部８１を有して第１の金属環６１の環状部６３に向けて突出された第１リップ部８２と、この第１リップ部８２よりも径方向内側に配置された第２リップ部８３とを備えて二股状をなしている。
さらに、第１、第２のリップ部８２、８３は、共通の根元部８１を弾性変形部とすると共に、これら第１、第２のリップ部８２、８３自身においてもそれぞれ弾性変形可能に形成されている。
そして、図２に示すように、内輪３２と外輪４０との間の環状空間に第１、第２の両金属環６１、７１が組み込まれた初期において、第１リップ部８２が第１の金属環６１の環状部６３に弾性的に撓んで摺接する一方、第２リップ部８３は、第１の金属環６１の環状部６３に僅かな隙間を隔てて非接触の状態とされる。
さらに、図４に示すように、第１リップ部８２の先端部８２ａが所定量摩耗されたときに、第２リップ部８３の先端部８３ａが第１の金属環６１の環状部６３に弾性的に撓んで摺接するように、弾性層７４からの第１、第１のリップ部８２、８３の各先端部８２ａ、８３ａの延出長さがそれぞれ設定されている。

この実施例１に係る密封装置は上述したように構成される。
したがって、内輪３２と外輪４０との間の環状空間に密封装置６０を組み付ける場合、まず、第２の金属環７１がその第２の金属環７１の筒状部７２において、外輪４０の一端開口部側から内周面４３の所定位置まで圧入されて組み付けられる。
次に、第１の金属環６１がその筒状部６２において、内輪３２の一端側から外周面の所定位置まで圧入されて組み付けられる。

図２に示すように、内輪３２と外輪４０との間の環状空間に第１、第２の金属環６１、７１が組み込まれた初期において、第１の金属環６１に形成された軸方向リップ８０の第１リップ部８２の先端部８２ａが第１の金属環６１の環状部６３に弾性的に撓んで摺接し、第２リップ部８３の先端部８３ａは、第１の金属環６１の環状部６３の側面に僅かな隙間を隔てて非接触の状態とされる。
このため、内・外輪３２、４０が相対的に回転する軸受回転時の際に、複数の軸方向リップを金属環の環状部にそれぞれ摺接させて二重（又は多重）に密封する場合と比べ、軸方向リップ８０の第１リップ部８２のみの摺動摩擦力に抑えることができ、トルク損失を抑制することができる。
また、長期間の使用によって第１リップ部８２の先端部８２ａが所定量摩耗されたときには、図４に示すように、第２リップ部８３の先端部８３ａが第１の金属環６１の環状部６３に摺接することで密封性を確保することができ、密封性の向上を図ることができる。

また、この実施例１において、軸方向リップ８０の第１、第２のリップ部８２、８３は、共通の根元部８１を弾性変形部として弾性的に撓む。これによって、図４に示すように、第１リップ部８２の先端部８２ａが所定量摩耗されたときには、根元部８１の弾性変形部の弾性変形に基づく弾発力によって第２リップ部８３の先端部８３ａが第１の金属環６１の環状部６３に弾性的に撓んで確実に摺接する。このため、密封性を良好に確保することができ、密封装置としての機能を長期間にわたって維持することができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではない。
例えば、前記実施例１においては、車輪用転がり軸受装置（車輪用ハブユニット）のアンギュラ玉軸受３１を構成する内輪３２と外輪４０との間の環状空間に組み付けられる密封装置６０である場合を例示したが、各種の転がり軸受、例えば、単列、複列のアンギュラ玉軸受、円すいころ軸受、円筒こと軸受等に採用することができる。
また、転がり軸受以外においても、相対的に回転される内・外輪の間の環状空間を密封する密封装置として採用することができる。
また、前記実施例１においては、第２の金属環７１に、第１、第２のリップ部８２、８３を有する軸方向リップ８０が形成される場合を例示したが、第１の金属環６１に第１、第２のリップ部８２、８３を有する軸方向リップ８０が形成される場合においても実施可能である。
また、前記実施例１においては、内輪３２と外輪４０との間に密封装置６０を組み付ける場合、まず、第２の金属環７１を外輪４０に取り付けてから、第１の金属環６１を内輪３２に取り付けたが、予め第１の金属環６１と第２の金属環７１とを組み合わせておいて一体物としておき、内輪３２と外輪４０との間に同時に組み付けるようにしてもよい。但し、この場合には、第１のリップ８２、第２のリップ８３と環状部６３との接触状態が前記実施例１と同じになるよう、第１の金属環６１の内輪３２への軸方向の取り付け位置、及び第２の金属環７１の外輪４０への軸方向の取り付け位置を組み付け時に調整するようにする。

この発明の実施例１に係る密封装置が採用された転がり軸受を備えた車輪用ハブユニットを示す側断面図である。 同じく転がり軸受の内輪と外輪との間に密封装置が組み付けられた状態を拡大して示す断面図である。 同じく第２の金属環の径方向リップ及び軸方向リップの自由状態を示す断面図である。 同じく第１リップ部が所定量摩耗されたときに第２リップ部が他方の金属環の環状部に摺接した状態を示す断面図である。 従来の密封装置を示す断面図である。

符号の説明

３１ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
３２ 内輪
４０ 外輪
６０ 密封装置
６１ 第１の金属環
６２ 筒状部
６３ 環状部
７１ 第２の金属環
７２ 筒状部
７３ 環状部
７５ 径方向リップ
８０ 軸方向リップ
８１ 根元部
８２ 第１リップ部
８３ 第２リップ部

Claims (2)

1. 相対的に回転される内・外輪の間の環状空間を密封する密封装置であって、
   前記内輪の外周面に嵌込まれる筒状部と、この筒状部の一端から径方向外方に突設された環状部とを一体に有する第１の金属環と、
   前記外輪の内周面に嵌込まれる筒状部と、この筒状部の一端から径方向内方に突設され、かつ前記第１の金属環の環状部に対向する環状部とを一体に有する第２の金属環とを備え、
   前記第１、第２の両金属環のうち、一方の金属環の環状部には、他方の金属環の環状部に向けて突出する弾性体よりなる軸方向リップが形成され、
   前記軸方向リップは、第１、第２のリップ部を有し、
   前記環状空間に前記第１、第２の両金属環が組み込まれた初期において、前記第１リップ部は前記他方の金属環の環状部に摺接する一方、前記第２リップ部は前記他方の金属環の環状部に非接触の状態とされ、
   前記第１リップ部が所定量摩耗されたときに、前記第２リップ部が前記他方の金属環の環状部に摺接する構成にしてあることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置であって、
   軸方向リップの第１、第２のリップ部は、共通の根元部を有し、かつこの根元部を弾性変形部として一方の金属環の環状部に一体状に接合されると共に、二股状をなして他方の金属環の環状部に向けて突出していることを特徴とする密封装置。

Images