JP6265751B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用転がり軸受装置が備えている内軸と外輪との間の環状空間に装着され、この環状空間に泥水が浸入するのを防ぐ密封装置に関する。

自動車等の車両に搭載され、車輪を回転可能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介在する転動体（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可能となる。内軸の軸方向車両外側の端部には、径外方向へ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泥水が浸入するのを防ぐために、この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に示すように、環状空間１０９の軸方向車両外側の端部に装着されている密封装置１１０として、外輪１０２に嵌合している芯金１１１と、この芯金１１１に固定されているシール部材１１２とを備えたものがある。
図示例では、芯金１１１は、外輪１０２の端部内周面１２１に嵌合して当該外輪１０２に固定される円筒部１１６、及び当該円筒部１１６から径外方向へ直線的に延びて一部が外輪１０２の軸方向端面１２０に接触する外円環部１１７を有している。
また、シール部材１１２は、弾性部材からなり、外輪１０２、及び外円環部１１７に固定されている外固定部１３５よりも径方向外側において、当該外固定部１３５から軸方向に延びる円筒状のデフレクタ１４０を有している。

デフレクタ１４０は、軸方向においてフランジ１０８の側面１２８に近づく方向（車両外側方向）へ延びて当該側面１２８に所定間隔を隔てて対向する環状突部１４１を備えている。環状突部１４１は、当該環状突部１４１の軸方向端面１４１ｅの内周縁１４１ｆのみがフランジ１０８の角部１２９ｂ付近において側面１２８と近接するように配設されている。また、環状突部１４１の内周縁１４１ｆとフランジ１０８の側面１２８との軸方向の隙間ｓ１の寸法は通常１．０±０．５ｍｍに設定されている。

シール部材１１２は、金型を用いて加硫成形されている。この金型の内面粗さは、旋削加工が施されることによってＲａ（算術平均粗さ）＝０．５程度となっている。そして、当該金型によって加硫成形されるシール部材１１２の表面粗さも金型の内面粗さと同程度となっている。

上述の密封装置１１０によれば、軸方向端面１４１ｅの内周縁１４１ｆと側面１２８との軸方向の隙間ｓ１の寸法が１．０±０．５ｍｍに設定されていることで、高速回転（例えば１０００ｒｐｍ）時において、軸方向端面１４１ｅの内周縁１４１ｆと、フランジ１０８の側面１２８における前記内周縁１４１ｆに対向する部分との間に表面張力による泥水ｗの膜が形成される。密封装置１１０は、この泥水ｗの膜の形成により、泥水ｗが内リップ部１３１，１３２，１３３側へ浸入することを抑制している。これにより、泥水ｗが内リップ部１３１，１３２，１３３近傍で滞留して内軸１０３の内リップ部摺動部分が錆びることを防止できる。その結果、内リップ部１３１，１３２，１３３が錆びにより摩耗して不具合が発生することを回避できる。

しかし、前記密封装置１１０では、軸方向端面１４１ｅの内周縁１４１ｆとフランジ１０８の側面１２８との間に泥水ｗを十分量保持できないために、泥水ｗが内リップ部１３１，１３２，１３３側へ浸入する虞があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外部から内リップ部側への泥水の浸入を防止して耐泥水性能を向上させた密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、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に間隔を隔てて対向する側面を有した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、前記内軸と前記外輪との間の環状空間に泥水が浸入するのを防ぐ密封装置であって、
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円筒部、及び当該円筒部から径方向外方へ延びて前記外輪の軸方向端面に当接する外円環部を有する芯金と、
前記内軸に設けられているシール面に摺接する内リップ部、及び前記内リップ部の径方向外方で前記フランジの側面に近づく側に延びて当該側面に対向する環状突部を有するシール部材と、を備え、
前記環状突部の軸方向端面は、表面張力により泥水の膜が生じ得る隙間を隔てて前記フランジの側面と対向しており、且つ前記シール部材の他の部分と比較して粗面に形成されており、
前記粗面が、前記フランジの側面と対向している径方向の領域を越えてさらに径方向外側にも形成されていることを特徴とする。

本発明の密封装置によれば、フランジの側面と環状突部の軸方向端面との間に表面張力による泥水の膜が生じ得る。また、本発明の密封装置は、シール部材の環状突部の軸方向端面が粗面に形成されていることによって、平坦に形成されている場合よりも、泥水が軸方向端面上で濡れ易くなり、軸方向端面に保持され易くなる。このため、本発明の密封装置は、軸方向端面が粗面に形成されていない従来のものよりも環状突部の軸方向端面とフランジの側面との間での泥水保持機能を向上させることができる。これにより、本発明の密封装置は、外部から内リップ部側への泥水の浸入を抑えて耐泥水性能を向上させることができる。

本発明の密封装置によれば、外部から内リップ部側への泥水の浸入を防止して耐泥水性能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。 本発明の一実施形態に係る密封装置の断面説明図である。 従来の密封装置の断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置１０が用いられている車輪用転がり軸受装置１を示す断面説明図である。また、図２は、図１における密封装置１０の断面説明図である。図２では、外輪２及び内軸３（フランジ８及び軸本体部６）を二点鎖線で示している。車輪用転がり軸受装置１（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５０に対して車輪を回転可能に支持するためのものであり、図１に示すように、外輪２と内軸３とを備えている。

外輪２は円筒形状の部材であり、車体側の懸架装置５０に固定される。
内軸３は、軸本体部６と、この軸本体部６の車両内側Ａ１の端部に外嵌して固定されている環状の内輪部材７とを有している。外輪２と内軸３との間には２列で且つ各列に複数の玉４が介在している。外輪２と内軸３とは同心状に配置され、本実施形態では、外輪２に対して内軸３が回転自在となっている。また、この軸受装置１は、複数の玉４を保持する保持器５を備えている。

内軸３の車両外側Ａ２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８が設けられている。このフランジ８が有する車両内側Ａ１の側面２８の一部は、外輪２の軸方向端面２０と、間隔Ｓを隔てて対向している。
以上の構成により、軸受装置１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８に固定された内軸３を、車両に対して回転可能に支持することができる。

フランジ８の側面２８は、図２に示すように、第１側面２８ａと第２側面２８ｂと第３側面２８ｃとを有している。第１側面２８ａは、軸本体部６の外周面６ａと滑らかに連続している。第２側面２８ｂは、第１側面２８ａの径外方向において第１側面２８ａよりも軸方向車両外側Ａ２に設けられている。第３側面２８ｃは、第２側面２８ｂの径外方向において第２側面２８ｂよりもさらに軸方向車両外側Ａ２に設けられている。第１側面２８ａと第２側面２８ｂとの間には鈍角の第１角部２９ａが形成されており、第２側面２８ｂと第３側面２８ｃとの間には略直角の第２角部２９ｂが形成されている。第１側面２８ａは第１角部２９ａに至るまで滑らかに連続しており、第２側面２８ｂは第１角部２９ａから第２角部２９ｂに至るまで滑らかに連続している。また、フランジ８の側面２８は第２側面２８ｂと第３側面２８ｃとの間に外周面２８ｄを有しており、外周面２８ｄと第３側面２８ｃとは滑らかに連続している。

図１に示すように、外輪２の軸方向両端部と内軸３との間には、密封装置１０，６０が取り付けられている。これら密封装置１０，６０は、外輪２の径方向外側から外輪２と内軸３との間に形成される環状空間９に泥水ｗが浸入するのを防ぐ役割を有する。そして、これら密封装置１０，６０のうち、車両外側Ａ２の密封装置１０が本発明の一実施形態に係る密封装置１０である。
この密封装置１０は、図２に示すように、外輪２の軸方向一端部に固定されている円環状の芯金１１と、この芯金１１に取り付けられたシール部材１２とを備えている。

芯金１１は、ＳＰＣＣ等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１１は、外輪２の端部内周面２１に嵌合して外輪２に固定されている円筒部１６と、この円筒部１６の軸方向車両外側Ａ２の端部から径外方向へ延びて外輪２の軸方向端面２０に当接する外円環部１７とを有している。また、芯金１１は、円筒部１６の軸方向車両内側Ａ１の端部に連続する屈曲部１８と、この屈曲部１８から径内方向へ延びる内円環部１９とを有している。

外円環部１７は、その先端部１７ｅに至るまで径外方向へ直線的に延びている。先端部１７ｅは、外輪２の端部外周面２２ａ及び後述するデフレクタ４０の外リップ部４５の基端部内周面４９よりも径方向外側、且つ、デフレクタ４０の内部に位置している。
外円環部１７は、外輪２の軸方向端面２０に当接することで、密封装置１０全体を軸方向に関して位置決めする。また、外円環部１７は、外輪２の軸方向端面２０に当接した状態で、フランジ８の第２側面２８ｂと、シール部材１２の一部（後述の外固定部３５）を挟んで対向するように配置されている。

外円環部１７は、外輪２の軸方向端面２０に接触している当接部１７ａと、この当接部１７ａが軸方向端面２０に接触した状態で当該軸方向端面２０に非接触となる非当接部１７ｂとを有している。当接部１７ａは外円環部１７の基端側（径方向内側）を構成し、非当接部１７ｂは外円環部１７の先端側（径方向外側）を構成している。非当接部１７ｂは当接部１７ａに比べて厚さ（軸方向寸法）が薄くなっており、外円環部１７のフランジ８側の面は平坦であるが外円環部１７の外輪２側の面は段部を有している。

シール部材１２は、ニトリルゴム等のゴムを円環状に形成したものであり、芯金１１に加硫接着している。シール部材１２のゴムの硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータタイプＡにより２３℃の環境下で測定したデュロメータＡ硬さで、例えば７０〜８０度のものが用いられている。シール部材１２は、第１シール部１３と第２シール部１４とで構成されている。第１シール部１３は、芯金１１の円筒部１６、屈曲部１８及び内円環部１９に固定されている部分であり、第２シール部１４は、芯金１１の外円環部１７に固定されている部分及びその径方向外側の部分である。なお、本実施形態では、第１シール部１３と第２シール部１４とは一体形成されている。

シール部材１２は、金型を用いて加硫成形されている。この金型の内面粗さは、旋削加工が施されることによって、Ｒａ（算術平均粗さ）＝０．５程度となっている。そして、当該金型によって加硫成形されるシール部材１１２の表面粗さもＲａ＝０．５程度となっている。ただし、後述する環状突部４１の軸方向端面４１ｅは、金型内面における対応部分を粗面に加工することで、シール部材１２の他の部分よりも粗面に形成されている。

第１シール部１３は、芯金１１の円筒部１６、屈曲部１８及び内円環部１９に固定されている内固定部３０と、この内固定部３０から内軸３へ向かって延びている内リップ部３１，３２，３３とを有している。そして、内リップ部３１，３２，３３は、内軸３に設けられているシール面に摺接する。

本実施形態では、第１の内リップ部３１が摺接するシール面は、フランジ８の側面２８（第１側面２８ａ）であり、第２の内リップ部３２及び第３の内リップ部３３が摺接するシール面は、軸本体部６の外周面６ａである。これら内リップ部３１，３２，３３は、外輪２の径外方向（つまり、外部）の泥水、砂、小石等の異物が浸入するのを防止する機能、及び環状空間９に設けられている玉４用の潤滑剤が外部へ漏れるのを防止する機能を有している。

第２シール部１４は、芯金１１の外円環部１７に固定されている外固定部３５と、この外固定部３５と一体であるデフレクタ４０とを有している。
外固定部３５は、外円環部１７（当接部１７ａ及び非当接部１７ｂ）よりもフランジ８側の本体部３５ａ、及び非当接部１７ｂと軸方向端面２０の間の第１密封部３５ｂを有している。第１密封部３５ｂは、芯金１１の当接部１７ａよりも軸方向において外輪２側に突出した環状の凸部３５ｂ−１と、当接部１７ａの当接面よりも軸方向においてフランジ８側に凹んでいる環状の凹部３５ｂ−２，３５ｂ−３とを有している。凹部３５ｂ−２，３５ｂ−３は、凸部３５ｂ−１の径方向外側及び内側にそれぞれ配設されている。
芯金１１の当接部１７ａが軸方向端面２０に当接した状態で、凸部３５ｂ−１は、押圧されて軸方向端面２０と密着する。凹部３５ｂ−２，３５ｂ−３は、凸部３５ｂ−１の押圧による非圧縮変形を妨げない機能を有する。

デフレクタ４０は、外固定部３５の径方向外側の端部からフランジ８の側面２８に近づく側へ軸方向に沿って延びる環状突部４１と、外固定部３５の径方向外側の端部からフランジ８の側面２８と離れる側へ軸方向に沿って延びる外リップ部４５とで構成されている。デフレクタ４０は、１．０ｍｍ程度の厚さを有する円筒状に形成されている。

環状突部４１の軸方向端面４１ｅは、フランジ８の側面２８と隙間ｓ１を隔てて対向している。軸方向端面４１ｅの内周縁４１ｆは、図２に示すように、フランジ８の側面２８の第２角部２９ｂよりもやや径方向内側に位置しており、軸方向端面４１ｅの内周縁４１ｆのみが当該第２側面２８ｂと軸方向において対向している。

また、環状突部４１は、密封装置１０を外輪２に装着した状態で、軸方向端面４１ｅの内周縁４１ｆと側面２８の第２角部２９ｂとの軸方向の隙間ｓ１が、例えば１．０ｍｍ程度（０．５〜１．５ｍｍ）となるように形成されている。この程度の隙間を生じさせることで、高速回転（例えば１０００ｒｐｍ）時において、軸方向端面４１ｅの内周縁４１ｆと、フランジ８の第２側部２８ｂにおける前記内周縁４１ｆと軸方向において対向する部分との間に表面張力により泥水ｗの膜が形成される。
また、環状突部４１の軸方向端面４１ｅは、加硫金型の内面の当該軸方向端面４１ｅに対応する部分を放電加工によってＲａ＝５〜８程度の粗面にすることで、当該部分と同程度の粗面に形成されている。

外リップ部４５は、円筒状に形成されており、外輪２の端部外周面２２ａに当接している。外リップ部４５の軸方向端部４５ｅの内周側には、径内方向へ突出した環状の第２密封部４８が形成されている。この第２密封部４８は、外輪２に対して密封装置１０を装着する際に、外リップ部４５の軸方向端部４５ｅが径外方向へ拡径するように変形することで生じる外リップ部４５の弾性力により、外輪２の端部外周面２２ａに当接している。また、この第２密封部４８よりも外リップ部４５の基端側の部分は、端部外周面２２ａとの間に隙間が形成されている。これにより、第２密封部４８を端部外周面２２ａに全周にわたって線接触させて密封性能を高めている。

上述の本発明の実施形態に係る密封装置１０によれば、環状突部４１の軸方向端面４１ｅの内周縁４１ｆと、フランジ８の第２側面２８ｂにおける前記内周縁４１ｆと軸方向に対向する部分との間に表面張力による泥水ｗの膜が生じ得る。また、密封装置１０は、環状突部４１の軸方向端面４１ｅがＲａ＝５〜８程度の粗面に形成されているため、軸方向端面がこれよりも平坦な場合に比べて、泥水ｗが軸方向端面４１ｅ上で濡れ易くなり、軸方向端面４１ｅに保持され易くなる。このため、密封装置１０は、軸方向端面４１ｅが前記粗面よりも平坦である従来のものよりも環状突部４１の軸方向端面４１ｅとフランジ８の側面２８との間での泥水保持機能を向上させることができる（図２及び図３参照）。これにより、密封装置１０は、外部から内リップ部３１，３２，３３側への泥水ｗの浸入を抑えて耐泥水性能を向上させることができる。

［変形例］
なお、本発明は上述の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、環状突部４１は、軸方向端面４１ｅの径方向中央に環状突部４１の周方向に沿った環状溝を備えていて、環状溝を含む軸方向端面４１ｅの全面に粗面加工が施されている構成であってもよい。環状溝は、断面Ｕ字状、断面半円形状、断面Ｖ字状、又は断面矩形状とすることができる。また、環状溝は、溝幅に比べて溝深さが浅い構成であり、溝幅は例えば０．４ｍｍ、溝深さは例えば０．２±０．１ｍｍとすることができる。この場合、軸方向端面４１ｅは環状溝を備え且つ粗面加工されているので、粗面加工のみの場合よりも更に泥水保持機能を向上させることができる。

１：車輪用転がり軸受装置、２：外輪、３：内軸、６ａ：シール面、８：フランジ、９：環状空間、１０：密封装置、１１：芯金、１２：シール部材、１６：円筒部、１７：外円環部、２０：外輪の軸方向端面、２１：外輪の端部内周面、２８：側面、２８ａ：シール面、３１，３２，３３：内リップ部、４１：環状突部、４１ｅ：環状突部の軸方向端面、ｓ１：隙間

Claims (1)

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に間隔を隔てて対向する側面を有した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、前記内軸と前記外輪との間の環状空間に泥水が浸入するのを防ぐ密封装置であって、
   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円筒部、及び当該円筒部から径方向外方へ延びて前記外輪の軸方向端面に当接する外円環部を有する芯金と、
   前記内軸に設けられているシール面に摺接する内リップ部、及び前記内リップ部の径方向外方で前記フランジの側面に近づく側に延びて当該側面に対向する環状突部を有するシール部材と、を備え、
   前記環状突部の軸方向端面は、表面張力により泥水の膜が生じ得る隙間を隔てて前記フランジの側面と対向しており、且つ前記シール部材の他の部分と比較して粗面に形成されており、
   前記粗面が、前記フランジの側面と対向している径方向の領域を越えてさらに径方向外側にも形成されていることを特徴とする密封装置。

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