JP2007064459A

JP2007064459A - 密封装置

Info

Publication number: JP2007064459A
Application number: JP2005254903A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakagawa; 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】過酷なダスト環境において優れたシール性を奏することのできる密封装置を提供する。
【解決手段】静止側部材１に密嵌固定される静止側取付環１１と、回転側部材２に密嵌固定される回転側取付環１２と、静止側取付環１１に一体的に設けられて先端部が回転側取付環１２に摺動可能に密接される静止側シールリップ１３と、回転側取付環１２に一体的に設けられて先端部が静止側取付環１１に摺動可能に密接され、静止側シールリップ１３より外側に位置する回転側シールリップ１４，１５を備え、この回転側シールリップ１４，１５の基部１６に、回転側シールリップ１４，１５より外側に位置する回転羽根１７が形成されている。回転羽根１７が、回転側シールリップ１４，１５と一体に回転することによって、外部ダストを遠心力によって振りきり、かつラビリンスシール作用を奏する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車用車輪懸架装置に車輪を回転自在に支持する軸受部や、農業機械、建設機械などの足回りの密封手段として用いられる密封装置に関するものである。

図９は、自動車用車輪懸架装置の軸受部を密封する従来の密封装置１００を示す断面図である。この密封装置１００はハブシールとも呼ばれ、軸受の外輪１１１と内輪１１２の端部間に組み込まれて、外部空間Ａから軸受内部Ｂへの泥水等の侵入を防止するものである。

詳しくは、密封装置１００は、軸受の外輪１１１の端部内周面に圧入嵌着される金属製の静止側取付環１０１と、軸受の内輪１１２の端部外周面に圧入嵌着された金属製の回転側取付環１０２と、静止側取付環１０１の内向きフランジ１０１ｂの内周端に一体的に設けられて先端部が回転側取付環１０２の内周筒部１０２ａの外周面に摺動可能に密接されるゴム状弾性材料からなる内周リップ１０３と、回転側取付環１０２における外向きフランジ１０２ｂの外周部に一体的に設けられて先端部が静止側取付環１０１における外周筒部１０１ａの内周面及び内向きフランジ１０１ｂの内側面にそれぞれ摺動可能に密接されるゴム状弾性材料からなる回転側の外周リップ１０４及びサイドリップ１０５とを備える（例えば特許文献１参照）。
特開平１０−２５２７６２号公報

すなわち、この密封装置１００は、回転側の外周リップ１０４、サイドリップ１０５及び静止側の内周リップ１０３による三段の密封摺動部が形成され、しかも、回転側の外周リップ１０４及びサイドリップ１０５には遠心力による振り切り作用を生じるので、優れた密封性能を発揮することができる。

しかしながら、この種の密封装置１００は、車両の走行時に、絶えず土埃や泥水などが飛来する過酷なダスト環境に曝されるため、外部ダストを十分にシールすることが困難であった。また、外部ダストに対するシール性を向上するには、外周リップ１０４、サイドリップ１０５及び静止側の内周リップ１０３のほかに、更にシールリップの数を増やせば良いが、その場合、密封装置１００のサイズを拡大する必要があり、従来の装着スペースでは対応できなかった。しかも、シールリップは静止側取付環１０１あるいは回転側取付環１０２と摺動するため、その数を増やすと、摺動による発熱量も大きくなって、材質の劣化を来す問題がある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、過酷なダスト環境において優れたシール性を奏することのできる密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、静止側部材に密嵌固定される静止側取付環と、回転側部材に密嵌固定される回転側取付環と、前記静止側取付環に一体的に設けられて先端部が前記回転側取付環に摺動可能に密接される静止側シールリップと、前記回転側取付環に一体的に設けられて先端部が前記静止側取付環に摺動可能に密接され、前記静止側シールリップより外側に位置する回転側シールリップとを備え、この回転側シールリップの基部に、この回転側シールリップより外側に位置して円周方向に並んだ複数の回転羽根が形成されたものである。

この構成によれば、回転側シールリップの外側で、最もダスト環境が苛酷であるが、この部分に形成された回転羽根が、回転側シールリップと一体に回転することによって、外部ダストを遠心力によって振りきり、かつラビリンス作用を奏するので、回転側シールリップへの外部ダストの侵入が抑えられる。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転側シールリップの外側に形成された回転羽根が、回転側シールリップへの外部ダストの侵入を抑えるので、回転側シールリップの耐ダスト性を向上させて、長期間にわたって優れた密封性を奏することができる。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、第一の形態を示す断面図、図２は同じく部分的な断面斜視図である。

図１及び図２に示される密封装置１０は、自動車の懸架装置において、車輪を回転自在に支持する軸受の外輪１の内周面に圧入嵌着される静止側取付環１１と、前記軸受の内輪２の外周面に密嵌固定される回転側取付環１２と、静止側取付環１１に一体的に設けられた内周リップ１３と、回転側取付環１２に一体的に設けられたサイドリップ１４及び外周リップ１５からなる。ここで、外輪１は非回転であって、請求項１に記載された静止側部材に相当し、内輪２は不図示の軸と共に回転するものであって、請求項１に記載された回転側部材に相当し、内周リップ１３は、請求項１に記載された静止側シールリップに相当し、サイドリップ１４及び外周リップ１５は、請求項１に記載された回転側シールリップに相当する。

詳しくは、静止側取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、外輪１の内周面に圧入嵌着される外周筒部１１ａと、その軸受内部Ｂ側の端部から内周側へ延びる内周鍔部１１ｂからなる。

回転側取付環１２も同様に、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、内輪２の外周面に圧入嵌着される内周筒部１２ａと、その外部空間Ａ側の端部から外周側へ延びる外周鍔部１２ｂからなる。

内周リップ１３は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した静止側取付環１１を位置決めセットして型締めし、前記金型と静止側取付環１１との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、静止側取付環１１に一体的に成形されたもので、基部１３ａが静止側取付環１１における内周鍔部１１ｂの内径部に加硫接着され、そこから内周側へテーパ状に、かつ軸受内部Ｂと反対側を向くように延びて、内周端部１３ｂが回転側取付環１２における内周筒部１２ａの外周面に摺動可能に密接されている。

サイドリップ１４及び外周リップ１５は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した回転側取付環１２を位置決めセットして型締めし、前記金型と回転側取付環１２との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、回転側取付環１２に一体的に成形されたもので、共通の基部１６が、回転側取付環１２における外周鍔部１２ｂの外径部に加硫接着されている。

このうち、サイドリップ１４は、内周リップ１３の外周側に位置し、基部１６における外部空間Ａと反対側を向いた部分の内周部から、先端部側が大径となる円錐筒状に成形され、先端部１４ａが、静止側取付環１１における内周鍔部１１ｂの内側面に、摺動可能に密接されている。また、外周リップ１５は、サイドリップ１４の外周側に位置し、基部１６における外部空間Ａと反対側を向いた部分の外周部から径方向に立ち上がり、更に外部空間Ａ側を向いた円錐筒状に成形され、先端部１５ａが、静止側取付環１１における外周筒部１１ａの内周面に、摺動可能に密接されている。

サイドリップ１４及び外周リップ１５の共通の基部１６の外周部には、前記サイドリップ１４及び外周リップ１５より外側（外部空間Ａ側）に位置して円周方向に並んだ多数の棒状の回転羽根１７が形成されている。すなわち、この回転羽根１７も、サイドリップ１４及び外周リップ１５と連続したゴム状弾性材料からなるものであって、半径方向に延び、その外径端部１７ａが、静止側取付環１１における外周筒部１１ａの内周面に、摺動可能に密接又は僅かな隙間を介して近接対向されている。

以上の構成を備える密封装置１０は、図１に示されるように、内輪２と一体的に回転するサイドリップ１４及び外周リップ１５が、非回転の静止側取付環１１の内周鍔部１１ｂ及び外周筒部１１ａに摺動可能に密接され、非回転の静止側シールリップである内周リップ１３が、内輪２と一体的に回転する回転側取付環１２の内周筒部１２ａと摺動可能に密接されることによって、外部空間Ａから軸受内部Ｂへの塵埃や泥水等の侵入を防止すると共に、軸受内部Ｂからのグリースの流出を防止するものである。

ここで、外部空間Ａからの塵埃や泥水等は、回転羽根１７の間のスリット１７ｂを通って外周リップ１５側へ侵入しようとするが、回転側取付環１２を介して内輪２と一体的に回転する回転羽根１７は、遠心力による振りきり作用と、回転するスリット１７ｂのラビリンスシール作用によって、塵埃や泥水等の侵入を抑制する。しかもこの回転羽根１７は、外周リップ１５との間の空間Ｃを密閉するものではなく、上述の振りきりによる気流を生じさせるので、外周リップ１５からの放熱を促すため、摺動熱の蓄積によるゴム材質の劣化を防止することができ、トルクの上昇も抑えられる。

図３及び図４は上述の形態における回転羽根１７の形状例を示す部分的な断面斜視図である。このうち、図３に示される密封装置１０は、回転羽根１７を山形に形成したものであり、図４に示される密封装置１０は、回転羽根１７を、外径端部１７ａが円弧面をなす形状（Ｕ字形）に形成したものである。このようにすれば、回転羽根１７の外径端部１７ａを静止側取付環１１の外周筒部１１ａの内周面に摺動させても、接触面積が小さいので、摺動トルクの上昇が抑えられる。

次に、図５は、本発明に係る密封装置の第二の形態を示す断面図、図６は同じく部分的な断面斜視図である。この形態による密封装置１０において、上述した第一の形態と異なるところは、回転羽根１７における外部空間Ａと反対側の端部が外周リップ１５と連続しており、かつ回転羽根１７の外径端部１７ａが、静止側取付環１１の外周筒部１１ａの内周面に対して非接触であり、軸方向に細長く延びる形状を呈することにある。

この第二の形態においても、回転側取付環１２を介して内輪２と一体的に回転する回転羽根１７は、遠心力による振りきり作用と、回転するスリット１７ｂのラビリンスシール作用によって、塵埃や泥水等の侵入を抑制すると共に、気流を生じさせて外周リップ１５からの放熱を促すため、摺動熱の蓄積によるゴム材質の劣化を防止することができる。また、回転羽根１７は静止側取付環１１の外周筒部１１ａと非接触なので、摺動トルクを発生しない。

次に、図７は、本発明に係る密封装置の第三の形態を示す断面図である。この形態による密封装置２０は、例えば建設機械の足回り等における軸３とその外周に不図示の軸受を介して支持された回転ハウジング４との間に組み込まれて、外部空間Ａから軸受側空間Ｂ’への泥水等の侵入を防止するものである。

密封装置２０は、軸３の外周面に圧入嵌着される静止側取付環２１と、回転ハウジング４の内周面に密嵌固定される回転側取付環２２と、静止側取付環２１に一体的に設けられた外周リップ２３と、回転側取付環２２に一体的に設けられたサイドリップ２４及び内周リップ２５からなる。ここで、軸３は非回転であって請求項１に記載された静止側部材に相当し、回転ハウジング４は請求項１に記載された回転側部材に相当し、外周リップ２３は、請求項１に記載された静止側シールリップに相当し、サイドリップ２４及び内周リップ２５は、請求項１に記載された回転側シールリップに相当する。

詳しくは、静止側取付環２１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、軸３の外周面に圧入嵌着される内周筒部２１ａと、その軸受側空間Ｂ’の端部から外周側へ延びる内周鍔部２１ｂからなる。

回転側取付環２２も同様に、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、回転ハウジング４の内周面に圧入嵌着される外周筒部２２ａと、その外部空間Ａ側の端部から内周側へ延びる内周鍔部２２ｂからなる。

外周リップ２３は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した静止側取付環２１を位置決めセットして型締めし、前記金型と静止側取付環２１との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、静止側取付環２１に一体的に成形されたもので、基部２３ａが静止側取付環２１における外周鍔部２１ｂの外径部に加硫接着され、そこから外周側へテーパ状に、かつ軸受側空間Ｂ’と反対側を向くように延びて、外周端部２３ｂが回転側取付環２２における外周筒部２２ａの内周面に摺動可能に密接されている。

サイドリップ２４及び内周リップ２５は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した回転側取付環２２を位置決めセットして型締めし、前記金型と回転側取付環２２との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、回転側取付環２２に一体的に成形されたもので、共通の基部２６が、回転側取付環２２における内周鍔部２２ｂの内径部に加硫接着されている。

このうち、サイドリップ２４は、外周リップ２３の内周側に位置し、基部２６における外部空間Ａと反対側を向いた部分の内周部から、先端部側が小径となる円錐筒状に成形され、先端部２４ａが、静止側取付環２１における外周鍔部２１ｂの内側面に、摺動可能に密接されている。また、内周リップ２５は、サイドリップ２４の内周側に位置し、基部２６における外部空間Ａと反対側を向いた部分の内周部から径方向に立ち上がり、更に外部空間Ａ側を向いた円錐筒状に成形され、内周の先端部２５ａが、静止側取付環２１における内周筒部２１ａの外周面に、摺動可能に密接されている。

サイドリップ２４及び内周リップ２５の共通の基部２６の外周部には、前記サイドリップ２４及び外周リップ２５より外側（外部空間Ａ側）に位置して円周方向に並んだ多数の棒状の回転羽根２７が形成されている。すなわち、この回転羽根２７も、サイドリップ２４及び内周リップ２５と連続したゴム状弾性材料からなるものであって、半径方向に延び、その内径端部２７ａが、静止側取付環２１における内周筒部２１ａの外周面に、摺動可能に密接又は僅かな隙間を介して近接対向されている。

以上の構成を備える密封装置２０は、回転ハウジング４と一体的に回転するサイドリップ２４及び内周リップ２５が、非回転の静止側取付環２１の外周鍔部２１ｂ及び内周筒部２１ａに摺動可能に密接され、非回転の静止側シールリップである外周リップ２３が、回転ハウジング４と一体的に回転する回転側取付環２２の外周筒部２２ａと摺動可能に密接されることによって、外部空間Ａから軸受側空間Ｂ’への塵埃や泥水等の侵入を防止するものである。

ここで、外部空間Ａからの塵埃や泥水等は、回転羽根２７の間のスリット２７ｂを通って内周リップ２５側へ侵入しようとするが、回転側取付環２２を介して回転ハウジング４と一体的に回転する回転羽根２７は、遠心力による振りきり作用と、回転するスリット２７ｂのラビリンスシール作用によって、塵埃や泥水等の侵入を抑制する。しかもこの回転羽根２７は、内周リップ２５との間の空間Ｃ’を密閉するものではなく、上述の振りきりによる気流を生じさせるので、内周リップ２５からの放熱を促すため、摺動熱の蓄積によるゴム材質の劣化を防止することができ、トルクの上昇も抑えられる。

なお、個の形態においても、回転羽根２７の形状は、先の図３あるいは図４と同様、山形あるいはＵ字形とすれば、静止側取付環２１の内周筒部２１ａの外周面に対する内径端部２７ａの接触面積が小さくなりで、摺動トルクの上昇が抑えられる。

次に、図８は、本発明に係る密封装置の第四の形態を示す断面図である。この形態による密封装置２０において、上述した第三の形態と異なるところは、回転羽根２７における外部空間Ａと反対側の端部が内周リップ２５と連続しており、かつ回転羽根２７の内径端部２７ａが、静止側取付環２１の内周筒部２１ａの外周面に対して非接触であり、軸方向に細長く延びる形状を呈することにある。

この第四の形態においても、回転側取付環２２を介して回転ハウジング４と一体的に回転する回転羽根２７は、遠心力による振りきり作用と、回転するスリット２７ｂのラビリンスシール作用によって、塵埃や泥水等の侵入を抑制すると共に、気流を生じさせて内周リップ２５からの放熱を促すため、摺動熱の蓄積によるゴム材質の劣化を防止することができる。また、回転羽根２７は静止側取付環２１の内周筒部２１ａと非接触なので、摺動トルクを発生しない。

本発明に係る密封装置の第一の形態を示す断面図である。第一の形態の部分的な断面斜視図である。第一の形態における回転羽根の形状例を示す部分的な断面斜視図である。第一の形態における回転羽根の他の形状例を示す部分的な断面斜視図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を示す断面図である。第二の形態の部分的な断面斜視図である。本発明に係る密封装置の第三の形態を示す断面図である。本発明に係る密封装置の第四の形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

１外輪（静止側部材）
２内輪（回転側部材）
３軸（静止側部材）
４回転ハウジング（回転側部材）
１０，２０密封装置
１１，２１静止側取付環
１２，２２回転側取付環
１３内周リップ（静止側シールリップ）
１４，２４サイドリップ（回転側シールリップ）
１５外周リップ（回転側シールリップ）
１６，２６基部
１７，２７回転羽根
２３外周リップ（静止側シールリップ）
２５内周リップ（回転側シールリップ）
Ａ外部空間
Ｂ軸受内部
Ｂ’ 軸受側空間

Claims

静止側部材（１，３）に密嵌固定される静止側取付環（１１，２１）と、回転側部材（２，４）に密嵌固定される回転側取付環（１２，２２）と、前記静止側取付環（１１，２１）に一体的に設けられて先端部が前記回転側取付環（１２，２２）に摺動可能に密接される静止側シールリップ（１３，２３）と、前記回転側取付環（１２，２２）に一体的に設けられて先端部が前記静止側取付環（１１，２１）に摺動可能に密接され、前記静止側シールリップ（１３，２３）より外側に位置する回転側シールリップ（１４，１５，２４，２５）とを備え、この回転側シールリップ（１４，１５，２４，２５）の基部（１６，２６）に、回転側シールリップ（１４，１５，２４，２５）より外側に位置して円周方向に並んだ複数の回転羽根（１７，２７）が形成されたことを特徴とする密封装置。