JP2005226787A - 軸受用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールリップとスリンガーの間に異物の噛み込みが生じにくく、長期間使用しても摩耗を生じることがなく、安定した密封性を維持できる軸受用密封装置とする。
【解決手段】 芯金２１に固定されるシール部材２３には、弾性材からなる第１ラジアルシールリップ３７と、第２ラジアルシールリップ３９と、第３ラジアルシールリップ４０とを備え、各々スリンガー２２に対してラジアル方向に摺接する。第１ラジアルシールリップ３７は断面コ字形に形成したスリンガー２２の中間円筒部２５の外周面３６に対して、第２ラジアルシールリップ３９及び第３ラジアルシールリップ４０は内輪側円筒部２６の外周面３８にそれぞれ摺接する。第１ラジアルシールリップ３７は第１ガータースプリング３３により、第２ラジアルシールリップ３９は第２ガータースプリング３４によりシール方向に付勢され、長期間安定した高いシール性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は軸受内に水等が侵入することを防止し、内部のグリースが漏出しないようにする軸受用密封装置、及びその軸受用密封装置を備えた転がり軸受に関する。

自動車の車輪は、車輪支持用ハブユニット軸受装置により懸架装置に支持している。図５は、従来から広く用いられている車輪支持用のハブユニット軸受装置の１例を示している。このハブユニット軸受装置１は、ハブ２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちのハブ２の外周面の外端部には、車輪を支持する為のフランジ６を形成している。また、このハブ２の中間部には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった小径段部８を、それぞれ形成している。

なお、このハブユニット軸受装置１が車体に取り付けられた状態では、通常は車輪が取り付けられるフランジ６が車体の幅方向外側に位置し、その反対側が車体の幅方向中央寄りで車体の内側に位置するので、図面にも示しているとおり、このハブユニット軸受装置１の各部材において、このフランジ６側を外側、その反対側を内側と呼ぶ。

そして、この小径段部８の外周に内輪３を外嵌し、内輪３の外端面をハブ２の段差面１０と突き合わせえかしめ止めすることにより、複列転送面７、９を有する内方部材が溝成される。図示例の軸受装置は、内方部材の複列の転送面のうちの一方７をハブ２の外周に直接形成し、他方９を内輪３の外周に形成したものである。

上記外輪４の内周面には、上記第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１３及び上記第二の内輪軌道９に対向する第二の外輪軌道１４を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、９と第一、第二の外輪軌道１３、１４との間に上記転動体５、５を、それぞれ複数個ずつ設けている。尚、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用のハブユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。

また、図示の例では、上記外輪４の内端部内周面と上記内輪３の外周面との間に内側シール１１を備え、外輪４の外端部内周面とハブ２の外周面との間に外側シール１２を設けることにより、上記転動体５、５を設置した軸受内空間に塵芥が進入したり、或はこの空間から潤滑油等が外部に漏出することを防止している。

上記のような複列の転動体を中心としてその内側と外側の部分に設けられ、外輪の内周と内輪の外周間を密封するシールとしては種々のものが用いられており、特に高いシール性が要求される内側シール１１としては、例えば特開平１０−２５２７６２号公報に示される図６に示すようなパックシール式の密封装置２０が用いられている。即ち、図６に示す例の密封装置２０は、芯金２１と、スリンガー２２と、シール部材２３とから成り、このうちの芯金２１は、低炭素鋼板等の金属板に対してプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様な芯金２１は、前記外輪４の内端部内周面に内嵌固定自在な外輪側円筒部２４と、この外輪側円筒部２４から直径方向内方に折れ曲がった芯金円輪部２５とを備えた、断面略Ｌ字形で円環状としている。

また、上記スリンガー２２は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形している。この様なスリンガー２２は、上記内輪３の内端部外周面に外嵌固定自在な内輪側円筒部２６と、この内輪側円筒部２６から直径方向外方に折れ曲がったスリンガー円輪部２７とを備えた、断面Ｌ字形で円環状としている。

上記シール部材２３は、ゴム、エラストマー等の弾性材により造られて、主ラジアルシールリップ３０、副ラジアルシールリップ３１、およびアキシャルシールリップ３２とを備えており、各々芯金２１にその基端部を結合固定している。このうち主ラジアルシールリップ３０はスリンガー２２の内輪側円筒部２６の外周面における、スリンガー円輪部２７に近い側で摺接し、副ラジアルシールリップ３１はスリンガー２２の内輪側円筒部２６の外周面における、スリンガー円輪部２７から遠い側に接している。なお、この密封装置を軸受装置に対して組み込んだ状態では、主ラジアルシールリップ３０は転動体を中心側とすると、この軸受装置の外側に、また副ラジアルシールリップ３１はこの軸受装置の内側に位置することとなる。

アキシャルシールリップ３２はスリンガー円輪部２７の側面に摺接しており、したがって図示のシール部材２３の例では、ラジアルシールリップを２個、アキシャルシールリップを１個設けた例を示している。なお、副ラジアルシールリップ３１はスリンガー２２の内輪側円筒部２６の内周面に僅かに接するか接しない程度に設定し、主ラジアルシールリップ３１側に内部のグリスを供給可能にすることもある。
特開平１０−２５２７６２号公報

従来の車輪支持用ハブユニット軸受装置に用いるパックシール形式の密封装置においては、前記のようにシールリップとしてゴムやエラストマー等の材料を使用しており、このシールリップを金属のスリンガーに摺接させることで、軸受内への水の浸入を防止しているものであるが、このようなシールの密封性寿命に影響を与える要因としては、異物がスリンガーとシールリップに噛み込むことにより発生するスリンガーとシールリップの摩耗、及び長期間の使用及びシールが高温に晒されることにより発生するシールリップのだれがあり、どちらもシールリップの絞め代が低下（不足）するという面において悪影響を及ぼす。また、前記のようにして生じるシールリップのだれは、スリンガーとシールリップ間への異物の噛み込みを更に生じやすく、それにより摩耗の進行が促進されやすくなるという問題もある。

上記のような問題は前記ハブユニット軸受装置以外に、種々の分野に用いられている軸受装置においても、その程度の差はあっても共通する問題であり、シール性能が高く、長期間そのシール性能を維持することができる軸受装置用密封装置が望まれている。

したがって本発明は、シールリップとスリンガーの間に異物の噛み込みが生じにくく、それにより長期間使用しても異物の噛み込みによる摩耗を生じることがなく、また長期間の使用及びシールが高温に晒されることがあってもシールリップのだれが生じにくく、長期において安定した密封性が得られ、長寿命化を図ることができる軸受用密封装置、及びその軸受用密封装置を備えた転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明による軸受用密封装置は前記課題を解決するため、内輪と、外輪と、その間で転動する転動体とを備えた軸受の密封装置において、内輪の外周面または外輪の内周面に固定した芯金と、該芯金に固定する第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップと、前記第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップに対して直接シール方向に力を付与する環状の第１スプリングと第２スプリングとを備えたものである。

また、本発明による他の軸受用密封装置は、前記第１ラジアルシールリップと第２ラジアルシールリップの少なくとも一つがスリンガーと摺接するようにしたものである。

また、本発明による転がり軸受装置は、前記の軸受用密封装置を備えたものである。

本発明は上記のように構成したので、シールリップの摺接部におけるシール性が向上し、シールリップとその摺接面との間に異物の噛み込みが生じにくく、それにより長期間使用しても異物の噛み込みによる摩耗を生じることがなくなる。また長期間の使用及びシールが高温に晒されることにより発生するシールリップのだれが生じる状態になっても、スプリングによってシール面圧を維持することができる。したがって、長期間使用しても前記異物の噛み込みが生じることなく、またシール面圧が低下しないので長期間使用しても安定したシール性能を維持することができ、長寿命の軸受用密封装置とすることができる。また、この軸受用密封装置を備えた転がり軸受も長寿命とすることができる。

本発明の軸受用密封装置はシール性能が良く、且つ長期間そのシール性能を維持することができるように、内輪と、外輪と、その間で転動する転動体とを備えた軸受用の密封装置において、内輪の外周面または外輪の内周面に固定した芯金と、回転軸の軸線に対して直角方向のシールを行い、前記芯金に固定する第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップと、前記第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップに対して直接シール方向に力を付与する環状の第１スプリングと第２スプリングとを備えたものである。

図１には本発明による軸受用密封装置の実施例を示しており、（ａ）にはこの軸受用密封装置におけるシールリップの自由状態を、スリンガーに対して組み付けられた状態で仮に示しており、（ｂ）には実際に組み付けられた状態を示している。また（ｃ）にはこの軸受用密封装置を軸受装置に組み込んだ状態を示し、本発明による軸受用密封装置を備えた転がり軸受の例を示している。図１に示す実施例においては、前記図６に示す従来例との構成の相違を明瞭にするため、同図に示すものと同様の向き及び同様の断面部分を示しており、同図から明らかなようにこの密封装置２０においても、芯金２１とスリンガー２２と弾性材からなるシール部材２３を備えており、特にこの実施例においては後述するような第１ガータースプリング３３と第２ガータースプリング３４を備えている。

なお、本発明による密封装置は後述する例えば図１（ｃ）及び図２（ｃ）の例のように、転動体５７の両側に対して対象的に配置されることもあるので、この密封装置においては転動体に近い側を「軸受内側」と称し、反対側を「軸受外側」と称して、前記図５に示すような車輪支持用ハブユニット軸受装置における密封装置として用いられる際の、車両の内側に位置する「内側」と、その反対側の「外側」とは区別して使用し、図示している。

図１に示す実施例の密封装置２０においては、芯金２１については前記図６に示す従来のものとほぼ同様の構成をなし、外輪円筒部２４と芯金円輪部２５とにより略Ｌ字状をなしており、スリンガー２２については、内輪の外端部外周面に外嵌固定自在な内輪側円筒部２６と、この内輪側円筒部２６から軸受外側部分から直径方向外方に折れ曲がり、軸受組み込み時に軸受外側に位置するスリンガー円輪部２７と、更にスリンガー円輪部２７の先端から軸受内側方向に折り曲げられた中間円筒部３５とを備えており、全体として断面コ字状或いはそれを反転させた逆コ字状をなしている。

シール部材２３はスリンガー２２の中間円筒部３５の外周面３６に接する第１ラジアルシールリップ３７と、スリンガー２２の内輪側円筒部２６の外周面３８における、スリンガー円輪部２７に近い側、即ち外周面３８の軸受外側部分に接する第２ラジアルシールリップ３９と、スリンガー２２の内輪側円筒部２６の外周面３８における、スリンガー円輪部２７から遠い側、即ち外周面３８の軸受内側に接する第３ラジアルシールリップ４０とを備えている。

第１ラジアルシールリップ３７には軸受外側に傾斜し、図１（ａ）にその自由状態を、同図（ｂ）に組み込み状態を示すように、組み込み状態においてはその内周端部４１において中間円筒部３５の外周面３６に対して弾性的に当接する第１弾性リップ部４２と、その先端から径方向外側に向いて延びる第１保持リップ４３とを備え、第１弾性リップ部４２の外周面と第１保持リップ４３の軸受内側に面する内側面の接続部には、環状をなすスプリングとしての第１ガータースプリング３３がシール性を補助することができるように、縮径方向に作用している。

第２ラジアルシールリップ３９も前記第１ラジアルシールリップ３７と同様の構成をなして軸受外側に傾斜しており、組み込み状態においては図１（ｂ）に示すように、その内周端部４６において内輪側円筒部２６の外周面３８に対して弾性的に当接する第２弾性リップ部４７と、その先端から径方向外側に向いて延びる第２保持リップ４８とを備え、第２弾性リップ部４７の外周面と第２保持リップ４８の軸受内側に面する内側面の接続部には、前記第１ガータースプリング３３と同様の構成をなす第２ガータースプリング３４を受ける第２スプリング受け部５０を形成している。

第３ラジアルシールリップ４０については、前記図６に示す実施例における副ラジアルシールリップ３１と同様の構成をなしており、本発明においても補助的なシール機能をなすので、ここでの詳細な説明は省略する。前記第１ラジアルシールリップ３７と、第２ラジアルシールリップ３９と、第３ラジアルシールリップ４０はいずれも芯金２１に接着等により固定されており、全て一体化している。

第１ガータースプリング３３と第２ガータースプリング３４はいずれもコイル状のスプリングをリング状に形成してなり、その素材、線形コイルの線材径、コイル径、リング径等の設定によって、リップシール部を内径側に所定の力で付勢するように調節することができる。したがって、第１弾性リップ部４２と第２弾性リップ部４７が同一の力でシールを行うように設定する際には、両ガータースプリングが同一素材、同一線材径、同一コイル径の時には、各々のシール端部の直径に応じたリング径に設定される。

なお、上記実施例においては、シールリップのシール性を高めるためガータースプリングを用いる例を示したが、それ以外に例えばゴムやエラストマー製の弾性リング等、種々のスプリングを用いることができる。

上記構成からなる密封装置２０は図１（ｂ）に示すように組み立てられてパックシールとして用いられ、軸受装置への組み込み時には例えば図１（ｃ）のように軸受装置に固定される。即ち、図１（ｃ）に示す軸受装置５１は１つの外輪５２と、第１内輪５３及び第２内輪５４の２個の内輪と、第１内輪５３の第１内輪軌道５５とこれに対向する外輪５２の第１外輪軌道５６との間を転動する複数の転動体５７と、これを所定位置に保持する保持器５８と、第２内輪５４の第２内輪軌道６０とこれに対向する外輪５２の第２外輪軌道６１との間を転動する複数の転動体５７と、これを所定位置に保持する保持器６２とから構成された軸受装置の例を示している。

上記のような軸受装置５１において、第１内輪５３の軸受外側方向の外周面６３と、これに対向する外輪５２の第１内周面６４との間に前記のような密封装置２０の構成をなす第１密封装置６５を組み込んでいる。同様に第２内輪５４の軸受外側方向の外周面６６と、これに対向する外輪５２の第２内周面６７との間に同様に前記密封装置２０の構成をなす第２密封装置６８を組み込んでいる。第１密封装置６５は軸受外側方向にスリンガー２２のスリンガー円輪部２７が位置するように組み込まれ、第２密封装置６８は同様に、軸受外側方向にスリンガー２２のスリンガー円輪部２７が位置するように組み込まれており、したがって両密封装置６５、６８は、軸受の軸線方向中心位置を通る平面に対して対称の構成をなしたものが各々作成されて用いられる。

図１に示す構成からなる密封装置２０を図１（ｃ）に示すように軸受装置５１に組み込んで使用するときには、軸受装置５１の外側から水や塵埃等が侵入しようとするとき、図１（ｂ）に示されるように最初スリンガー２２の中間円筒部３５の外周面３８に対して、第１弾性リップ部４２の初期位置復帰力による弾性力と、更にその弾性力を補助する予め設定された所定の力を与える第１ガータースプリング３３の締め付け力によって、従来の弾性リップ部の弾性力のみのものと比較して、より確実なシールを行うことができる。

更にこの第１弾性リップ部４２のシール部分から内部に侵入する水等が存在する場合でも、第１弾性リップ部４７と同様の構成をなし、同様の機能をなす第２弾性リップ部４７の弾性力と、その弾性力を補助する第２ガータースプリング３４の締め付け力によって、第２弾性リップ部４７は高いシール性が維持されているため、前記侵入してきた水等を確実にここでシールすることができ、内部への水等の侵入を防ぐことができる。また、この第２弾性リップ部４７は、軸受内部に充填されているグリースが第３ラジアルシールリップ４０のシール部分を通り抜けてくるときには、この第２弾性リップ部４７によって外部に漏れ出すことを防止する。

図２には本発明による密封装置の第２実施例を示す。図２に示す密封装置５９においては、前記図１に示す第１実施例に示した密封装置２０の構成に対して、更にスリンガー２２に固定された第４ラジアルシールリップ部７０を備えている。図示する実施例の第４ラジアルシールリップ部７０は、スリンガー２２のスリンガー円輪部２７における軸受外側方向の表面７１から、中間円筒部３５の外側表面３６にかけて接着等により固定されており、シールリップ端７２はその使用状態において図２（ｂ）に示すように、第４ラジアルシールリップ７０の初期位置に戻る弾性力によって、芯金２１の外輪円筒部２４における端部内周面７３に対して軸受外側方向に傾斜して圧接し、シール作用を行っている。

上記のように第４ラジアルシールリップ７０のシールリップ端７２が外輪円筒部２４の端部内周面７３に対して圧接できるようにするため、図２の密封装置５９においては前記図１の密封装置２０の芯金２１における外輪円筒部２４よりも軸受外側方向に延ばした構成をなしている。

上記のような第４ラジアルシールリップ７０を更に付設することにより、これを前記図１（ｃ）に示す軸受装置２０とほぼ同様の構成をなす軸受装置５９に対して、前記と同様に組み込むことにより、図２（ｃ）に示すような軸受用密封装置を備えた転がり軸受として使用することができ、図１（ｃ）に示す密封装置２０を用いたものよりも、更にシール性を向上させ、またそれを長期間維持することができる。

図３には本発明による前記図１に示すような構造の密封装置２０を、前記図５に示したものと同様のハブユニット軸受装置１に適用することにより、従来のハブユニット軸受装置よりもシール性に優れたハブユニット軸受装置１とした例を示している。図３に示したハブユニット軸受装置１は、前記のように図５に示したものと同様の構成をなす装置を示しており、その構成については先に述べたので、同一部品及び部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すハブユニット軸受装置１においては、前記図５に示した装置における内側シール１１の部分に、図１に示した密封装置２０を適用し、外側シール１２の部分には従来からこの部分に用いられているシールと同様のものを用いた例を示している。

このように、特に高いシール性を要求される内側シール１１部分に密封装置２０を用いることにより、前記図６に示したような従来の密封装置を適用したものよりも、長期間使用しても高いシール性能を維持することができ、ハブユニット軸受装置１の信頼性を向上させることができる。

図３に示す実施例においては、図５に示すハブユニット軸受装置１の内側シール１１として図１に示す密封装置２０を適用した例を示したが、それ以外に例えば図４に示したように、前記図５に示すハブユニット軸受装置１の内側シール１１として図２に示す密封装置５９を用い、外側シール１２として図１に示す密封装置２０を用いることもできる。

このような構成を採用することにより、内側シール１１及び外側シール１２は共に、従来の密封装置よりもシール性能を向上することができ、したがって、前記図３に示すハブユニット軸受装置よりも更に長期間使用しても高いシール性能を維持することができるようになる。

なお、前記実施例においてはスリンガーを用いて、このスリンガーの形成される円筒面に対して第１ラジアルシールリップと第２ラジアルシールリップを摺接させてシールを行う例を示したが、このスリンガーを用いることなく、各ラジアルシールリップを内輪外周面に直接摺接する等の種々の手段でシールを行うように構成しても良い。

更に、前記各実施例においては外輪に芯金を固定し、その芯金に第１ラジアルシールリップと第２ラジアルシールリップを固定し、各ラジアルシールリップを内輪に固定したスリンガーに対して、或いは内輪に対して直接摺接させる例を示したが、前記芯金を内輪に固定し、その芯金に固定した第１ラジアルシールリップと第２ラジアルシールリップとを、外輪に固定した前記スリンガー状の部材に対して、或いは外輪の内周面に対して直接摺接させることによりシールを行うように構成することもできる。

本発明による密封装置は前記のようにハブユニット軸受装置として有効に利用することができるものであるが、そのほか各種のラジアル軸受装置における密封装置として有効に利用することができる。

本発明による軸受用密封装置の第１実施例を示し、（ａ）はシールリップの自由状態を示す断面図、（ｂ）はシールリップの組み込み状態を示す断面図、（ｃ）は密封装置を転がり軸受に組み込んだ状態を示す断面図である。 本発明による軸受用密封装置の第２実施例を示し、（ａ）はシールリップの自由状態を示す断面図、（ｂ）はシールリップの組み込み状態を示す断面図、（ｃ）は密封装置を転がり軸受に組み込んだ状態を示す断面図である。 本発明の前記第１実施例による軸受用密封装置を適用した車輪支持用軸受装置の例を示す断面図である。 本発明の前記第１実施例及び第２実施例による軸受用密封装置を適用した車輪支持用軸受装置の例を示す断面図である。 従来から用いられている車輪支持用軸受装置の断面図である。 同車輪支持用軸受装置に用いられる従来の軸受用密封装置の例を示す断面図である。

符号の説明

２０ 密封装置 ２１ 芯金
２２ スリンガー ２３ シール部材
２４ 外輪円筒部 ２５ 芯金円輪部
２６ 内輪側円筒部 ２７ スリンガー円輪部
３３ 第１ガータースプリング ３４ 第２ガータースプリング
３５ 中間円筒部 ３６ 外周面
３７ 第１ラジアルシールリップ ３８ 外周面
３９ 第２ラジアルシールリップ ４０ 第３ラジアルシールリップ
４１ 内周端部 ４２ 第１弾性リップ部
４３ 第１保持リップ ４５ 第１スプリング受け部
４６ 内周端部 ４７ 第２弾性リップ部
４８ 第２保持リップ ５０ 第２スプリング受け部
５１ 軸受装置 ５２ 外輪
５３ 第１内輪 ５４ 第２内輪
５５ 第１内輪軌道 ５６ 第１外輪軌道
５７ 転動体 ５８ 保持器
６０ 第２内輪軌道 ６１ 第２外輪軌道
６２ 保持器 ６３ 外周面
６４ 第１内周面 ６５ 第１密封装置
６６ 外周面 ６７ 第２内周面
６８ 第２密封装置

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、その間で転動する転動体とを備えた軸受の密封装置において、
   内輪の外周面または外輪の内周面に固定した芯金と、
   該芯金に固定する第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップと、
   前記第１ラジアルシールリップ及び第２ラジアルシールリップのシール方向に力を付与する環状の第１スプリングと第２スプリングとを備えたことを特徴とする軸受用密封装置。
2. 前記第１ラジアルシールリップと第２ラジアルシールリップの少なくとも一つがスリンガーと摺接することを特徴とする請求項１記載の軸受用密封装置。
3. 請求項１または請求項２記載の密封装置を有することを特徴とする転がり軸受装置。
   

Images