JP2012241824A - パックシール付軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スリンガと芯金との分離防止を図るとともに、エンコーダに傷がつきにくいパックシール付軸受ユニットを提供する。
【解決手段】スリンガ１０は、断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したもので、スリンガ円筒部１３と、スリンガ円板部１２とから成り、スリンガ円筒部１３を、内輪１に対し固定している。シールリング２０は、弾性材製で円環状のシール部材２４と、このシール部材２４を補強する円環状の芯金２１とを備え、外輪２に対し固定されている。シール部材２４は、ゴムの成型体からなり、２個のサイドリップ２５，２５の先端縁をスリンガ円板部１２の軸方向外側面に弾性摺接され、ラジアルリップ２６の先端縁をスリンガ円筒部１３の外周面に弾性摺接されている。スリンガ円筒部１３の軸方向外端部は、軸方向内側に折り返すことにより段部１４を形成し、ラジアルリップ２６の軸方向外側面に近接対向している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の軸受ユニットのうち、回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在して複数個の転動体を設置した軸受内部空間の端部開口部を、スリンガとシールリングとから成るパックシールにより塞いで成る、パックシール付軸受ユニットに関するものである。

従来より、軸受ユニットには、軸受の内部を外部から遮蔽して密封状態(気密状態、及び液密状態)に保つために各種の密封装置が設けられており、当該密封装置を設けることで、軸受ユニットの外部から異物(例えば、泥水、塵埃など)が内部に侵入することを防止しているとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、グリース、潤滑油など)が外部へ漏洩することを防止している。

このような密封装置としては、鋼板等を断面がＬ字状を成すようにプレス加工などで成形した環状の芯金の一部に、各種の弾性材(例えば、ゴムやエラストマー、プラスチックなどの高分子材)を連結した構造を成す接触型シールがあり、一方、ステンレス板、鉄板等の金属板(鋼板)からプレス加工などにより成形された非接触型シールドがある。さらには、前記接触型シール（シールリング）と非接触型シールド(スリンガ)とを断面形状が略箱形(矩形)状となるように組み合わせ、パッケージ構造とした接触型の密封装置(いわゆるパックシール)も知られている。
パックシールは、その断面積が小さく、大きな配設スペースを確保する必要がないという特長を有するだけでなく、その密封性能が非常に高いという優れた特長を有するため、厳しい密封性能(例えば、高レベルの泥水浸入防止効果)が要求される軸受ユニット(例えば、自動車の車輪を支持するためのハブユニット軸受など)に対する密封装置として広く使用されている。

図６は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の軸受ユニットの従来構造の１例を示している。この図６に示した軸受ユニット５１は、使用時に懸架装置に支持固定されて回転しない静止側軌道輪である外輪２と、使用時に車輪を支持固定した状態で回転する回転側軌道輪であるハブ５２とを、互いに同心に配置している。そして、この外輪２の内周面に設けた、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道５４、５４と、前記ハブ５２の外周面に設けた、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道５５、５５との間に、それぞれが転動体である玉５６、５６を、両列毎に複数個ずつ配置している。これら各玉５６、５６は、それぞれ保持器５７、５７により、転動自在に保持されている。尚、前記ハブ５２は、ハブ本体５３と、このハブ本体５３の軸方向内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図６の右側。反対に、車両の幅方向外側となる、図の左側を、軸方向に関して「外」と言う）に外嵌固定した内輪１とから成る。そして、前記両内輪軌道５５、５５のうち、軸方向外側の内輪軌道５５は、前記ハブ本体５３の軸方向中間部外周面に、軸方向内側の内輪軌道５５は、前記内輪１の外周面に、それぞれ形成されている。

前記外輪２の内周面と前記ハブ５２の外周面との間で前記各玉５６、５６を設置した環状の軸受内部空間５８の両端開口は、それぞれシールリング５９とパックシール６０とによって、全周に亙り塞がれている。
これにより、軸受内部空間５８内に存在するグリースが外部空間に漏洩する事の防止と、外部空間に存在する水分や塵芥等の異物が軸受内部空間５８内に侵入する事の防止とを図っている。

図６に示すようなパックシール６０は、所定の間隔を空けて対向して配置されたスリンガ６１及び芯金６２と、これらの間に介在するシール部材６３で構成されている。この場合、スリンガ６１及び芯金６２は、いずれも断面形状が略Ｌ字状を成す環状に形成されており、シール部材６３は、当該芯金６２に連結されてシールリング６４を形成するとともに、当該スリンガ６１に摺接するラジアルリップと２枚のサイドリップを設けて構成されている。

ところで、パックシール構造の密封装置は、軸受ユニットに組み付けられる前の流通時や運搬時に、スリンガ６１とシールリング６４とが分離してしまう場合がある。スリンガ６１とシールリング６４とが分離した場合、軸受ユニットへの組み付け作業時に、当該スリンガ６１とシールリング６４を組み合わせ直す必要があり、密封装置の軸受ユニットへの組み付け作業をスムーズに行うことができない事態を招く虞がある。特に、図６に示すような構成を成すダブルサイドリップタイプのパックシールは低トルクでシール性が良い反面、２枚のサイドリップの反力のため、軸受ユニットへの組付け前にスリンガ６１とシールリング６４が分離しやすい問題がある。

この部分の改善の先行技術としては、特許文献１に、スリンガ円筒部がシールリングの芯金鍔部に重なる位置にまで延びる抜け止めリップ部を備え、この抜け止めリップ部とスリンガ鍔部とで芯金鍔部及びシールリップ部材を挟装することにより、輸送過程においても、スリンガとシールリングとが分離して相互にばらけたりすることがないパックシールが開示されている。

特開２０１０−０６５７３７号公報

しかしながら、この先行技術は、スリンガに抜け止めリップを加硫成形する必要があるため、製造コストが高くなる。また、シールリングとスリンガを組み合わせる時、内径側（スリンガの円筒部側）のサイドリップに予め塗布されていたグリースが抜け止めリップにより掻きとられてしまう。さらに、抜け止めリップにより内径側のサイドリップが反転したり、ラジアルリップが芯金外方側（パックシールの外側）に倒される虞があるという問題があった。

本発明は、軸受ユニットに組み付けられる前の流通時や運搬時にスリンガとシールリングとが分離することを防止するとともに、スリンガとシールリングとを容易かつ確実に組合せることが可能なパックシールを備えたパックシール付軸受ユニットを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明に係るパックシール付軸受ユニットは、軸受ユニットと、パックシールとを備える。
このうちの軸受ユニットは、互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら回転側軌道輪及び静止側軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられた回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
前記パックシールは、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐもので、スリンガと、シールリングとを備える。
このうちのスリンガは、金属板を曲げ成形する事により、全体を円環状に造られ、円筒部と、この円筒部の軸方向一端縁から径方向に折れ曲がった円板部とを備えたもので、このうちの円筒部を、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪とのうちの一方の軌道輪の周面の一部に圧入する事により嵌合固定している。
又、前記シールリングは、円環状の芯金と、この芯金により補強された、弾性材製で円環状のシール部材とを備え、芯金は、金属板を曲げ成形する事により、全体を円環状に造られたもので、円筒部と、この円筒部の軸方向一端縁から径方向に折れ曲がった円板部とを備えており、このうちの円筒部を前記他方の軌道輪の周面の一部で前記スリンガに対向する部分に嵌合固定すると共に、前記シール部材を構成する複数本のシールリップの先端部を、前記スリンガの表面に全周に亙り摺接させている。
前記シールリップにはグリースが塗布されており、前記スリンガの円板部に摺接する２つのアキシャルリップと、前記スリンガの円筒部に摺接するラジアルリップを有し、前記スリンガにおける円筒部の軸方向他端部を折り返すことにより段部を設け、前記ラジアルリップは段部と軸方向に対向している。

さらに、前記スリンガには、そのスリンガの円板部に軸受の回転状態を計測するセンサの被検出体として円環状のエンコーダを設けることもできる。

本発明のパックシール付軸受ユニットによれば、スリンガの円筒部に設けた折り返し段部とラジアルリップが軸方向に対向していることにより、軸受ユニットに組み付けられる前の流通時や運搬時に、スリンガとシールリングとが分離することを防止することができるとともに、スリンガとシールリングを容易かつ確実に組み合わせることができる。この結果、軸受ユニットに対するパックシールの組み付けをスムーズに行うことができるという効果が有る。

本発明の第１実施形態に係るパックシール付軸受ユニットの構成を示す断面図。 図１における折り返し部の拡大図。 本発明の第２実施形態に係るパックシール付軸受ユニットの構成を示す断面図。 第２実施形態に係るパックシール付軸受ユニットを重ね合わせた状態を示す説明図。 第２実施形態の変形例に係るパックシール付軸受ユニットを重ね合わせた状態を示す説明図。 従来のパックシール付軸受ユニットの構成例を示す断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、パックシールの構造を工夫した点にあり、その他の部分の構造及び作用は、前述の図６に示した従来構造の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

軸受内部空間５８（図６参照）の軸方向内端開口は、外輪２の内周面と内輪１の外周面との間に嵌合されたパックシール３によって、全周に亙り塞がれている。本例の場合、パックシール３は、スリンガ１０及びシールリング２０を備え、これらのスリンガ１０、シールリング２０を断面の輪郭形状が略矩形状となるように組み合わせた構造(いわゆるパッケージ構造)として構成されている。

このうちのスリンガ１０は、ステンレスなどの不錆鋼板をバーリング加工などのプレス成形にて打ち抜きや曲げ加工する事により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したもので、スリンガ円筒部１３と、このスリンガ円筒部１３の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がったスリンガ円板部１２とから成る。この様なスリンガ１０は、スリンガ円筒部１３を、内輪１の軸方向内端部外周面に締り嵌めで外嵌（圧入外嵌）する事により、前記内輪１に対し固定している。
又、前記シールリング２０は、弾性材製で円環状のシール部材２４と、このシール部材２４を補強する円環状の芯金２１とを備える。芯金２１は、金属板をプレス成形にて打ち抜きや曲げ加工する事により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したもので、芯金円筒部２３と、この芯金円筒部２３の軸方向外端縁から径方向内方に折れ曲がった芯金円板部２２とから成る。芯金２１を断面Ｌ字形に折り曲げることにより、パックシール３の幅寸法を縮減している。この様なシールリング２０は、芯金円筒部２３を、前記外輪２の軸方向内端部内周面に締り嵌めで内嵌（圧入内嵌）する事により、前記外輪２に対し固定している。又、この状態で、前記シール部材２４を構成する複数本のシールリップの先端縁を前記スリンガ１０の表面に、全周に亙り摺接させている。

前記シール部材２４は、弾性体（例えばゴム）の成型体からなり、芯金２０の芯金円筒部２３及び芯金円板部２２に固着一体とされている。図１に示すように、２個のサイドリップ２５，２５が、芯金円板部２２を基部として先端縁をスリンガ円板部１２の軸方向外側面に弾性摺接され、ラジアルリップ２６が、芯金円板部２２を基部として先端縁をスリンガ円筒部１３の外周面に弾性摺接されている。さらに、サイドリップ２５，２５の先端縁付近にはグリース２７が塗布されており、グリース２７が塗布された状態でスリンガ円板部１２に摺接している。
前記スリンガ１０におけるスリンガ円筒部１３の軸方向外端部は、軸方向内側に折り返すことにより段部１４を形成しており、この段部１４はスリンガ１０が単体の状態において成形される。また、折り返し段部１４は、前記ラジアルリップ２６に対して軸方向外側に位置すると共に、ラジアルリップ２６の軸方向外側面に近接対向している。
段部１４は、スリンガ円筒部１３から径方向外側に突出して、ラジアルリップ２６と軸方向に対向することにより、スリンガ１０とシールリング２０との分離を防止している。また、段部１４はスリンガ１０が単体の状態で成形されるので、加工が容易であると共に、スリンガ円筒部１３の内径面の変形を抑制しつつ段部１４を成形することができる。

次に、図２を参照して、ラジアルリップ２６と段部１４の構成を詳細に説明する。内径側に位置するアキシャルリップ２５の基部内径寸法は、折り返し段部１４の外径寸法より大きくすると共に、芯金円板部２２の内径寸法よりも大きく設定する。これにより、パックシール組立て時において、内径側のアキシャルリップ２５が折り返し段部１４を通過する際に、アキシャルリップ２５が内径側に倒れこむのを防ぎ、アキシャルリップ２５に塗布されたグリース２７が段部１４に掻き取られることを防止することができる。具体的には、折り返し段部１４の外径寸法をＤ１、芯金円板部２２の内径寸法をＤ２、内径側に位置するアキシャルリップ２５の基部内径寸法をＤ３とすると、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３とする。さらに、ラジアルリップ２６の基部内径寸法と折り返し段部１４の外径寸法との距離をＨ、ラジアルリップ２６の厚さ寸法をＴとすると、２×Ｔ≦Ｈ≦３×Ｔの範囲内に設定する。距離Ｈがラジアルリップ２６の厚さの２倍未満では、パックシール組立て時、ラジアルリップ２６が折り返し段部１４を通過する際に、ラジアルリップ２６が段部１４にベタ当り状態になる虞がある。一方、距離Ｈがラジアルリップ２６の厚さの３倍より大きくなると、ラジアルリップ２６の剛性が低下してしまい、スリンガ１０とシールリング２０との非分離の効果が失われる。

以上の構成により、パックシールが軸受ユニットに組み付けられる前の流通時や運搬時に、スリンガとシールリングとが分離することを防止することができる。さらに、スリンガとシールリングの組立て時において、シールリップが反転したり、シールリップに塗布されたグリースが掻き取られること無く、容易かつ確実に組み合わせることができる。この結果、パックシールのシール性能を損なうことなく、軸受ユニットに対するパックシールの組み付けをスムーズに行うことができる。
また、段部とラジアルリップとの間にはラビリンスシールが形成され、軸受内部空間からのグリース漏洩を防止することができる。さらに、スリンガ円筒部の折り返し段部は径方向の剛性が高いので、スリンガと軸受嵌合面に於ける嵌合力及び密封性を向上させることができる。

［実施の形態の第２例］
図３は本発明の実施の形態の第２例であり、エンコーダ付パックシールの例である。本例のパックシール３ａの場合、スリンガ１０ａは不錆磁性鋼板を成形することにより造られ、スリンガ円板部１２の軸方向内側面には、回転速度検出装置を構成する為の円輪状に成形された多極磁石のエンコーダ３０を添着固定している。エンコーダ３０には磁気センサ（図示しない）が対峙して設置され、このセンサとエンコーダ３０（センサの被検出体）とにより、軸受の回転速度や回転角度等を検出することができる。さらに、折り返し段部１４には、ラジアルリップ２６に向かうにつれて外径寸法が小さくなる面取り部１５が設けられ、段部１４の軸方向内端面にバリ等がない滑らかな表面としている。パックシール組合せ時、この面取り部１５により、ラジアルリップが所定の位置及び形状になるように組み立てることができる。また、軸受回転時にラジアルリップ２６と段部１４が接触した場合でも、段部１４の軸方向内端面はバリ等がない滑らかな表面としているので、ラジアルリップ２６が損傷する事はない。

通常、パックシール３ａは、図４に示すように、軸方向に複数個重ねられた状態で棒状に包装されてシール工場から出荷される。軸受工場ではパックシール３ａは棒状のまま定配装置にかけられ、ダルマ落し方式で順次切り出された後、軸受ユニットへ圧入される。
軸方向に重ねられたエンコーダ付のパックシール３ａでは、隣り合う一方のパックシール３ａのエンコーダ３０と、他方のパックシール３ａの軸方向外面が擦れ合い、エンコーダ３０の表面に傷がつく虞がある。また、スリンガ１０がエンコーダ３０のバックヨークを兼ねる場合、一方のエンコーダ３０が隣接する他方のスリンガ１０の軸方向外面を吸着し、さらに傷がつきやすくなると共に、シールリング２０とスリンガ１０の分離が発生しやすくなる。

本実施例の折り返し段部１４を有するパックシール３ａには、上記した搬送時の問題発生を抑制することができる。図４に示すように、スリンガ１０の折り返し段１４部を隣接する他方のエンコーダ３０の内径に一部挿入して、スリンガ１０に接触させている。このような構成により、エンコーダ３０は隣接するパックシールと接触することが無いので、擦り傷を防止することができる。また、エンコーダ３０と隣接するパックシールとの間には十分な空隙が保たれているため、エンコーダ３０と隣接するパックシールとの間の磁力はその空隙により弱まり、擦り傷及びシールリング２０とスリンガ１０の分離を抑制することができる。さらに、折り返し段部１４はエンコーダ３０の磁力により、棒巻状態を保ち易くなるので、包装や定配装置への投入が容易になる。なお、本実施例の場合、パックシールの定配装置は、定配用の爪をパックシール間の外径側隙間に挿入して順次切り出す方法とすればよい。

図５のパックシール３ｂは本実施例の変形例であり、エンコーダ３０ａの内径側を縮径することにより、スリンガ１０の折り返し段部１４を隣接するエンコーダ３０ａの表面に接触させている。エンコーダ３０ａと接触する折り返し段部１４の軸方向外端部分は、曲げ加工で滑らかな曲面となっており、ダルマ落し方式の切り出し時にエンコーダ３０ａの表面と段部１４が擦れ合っても傷がつきにくい。また、折り返し段部１４は円筒形状であり、円筒端部がエンコーダ３０ａと接触し、円筒面部はエンコーダ３０ａとは対向していない為、エンコーダ３０ａの磁力による段部１４の吸着力を最小とすることができるので、擦れ傷の発生を抑制することができる。

尚、上記各実施形態では、内輪１が回転側部材、外輪２が固定側部材である例について述べたが、内輪１が固定側部材、外輪２が回転側部材である場合にも適用可能である。この場合は、スリンガ円筒部１３が外輪２の内径面に嵌合されると共にスリンガ円板部部１２が内向きに形成され、芯金円筒部２３は内輪１の外径面に嵌合されると共に芯金円板部２２が外向きに形成される。また、自動車の車輪を支持する軸受ユニットに適用した例について述べたが、他の回転部分の軸受ユニットにも本発明のパックシールを適用することができる。

本発明のパックシール付軸受ユニットは、車輪の回転支持に適用できる。

１ 内輪
２ 外輪
３、３ａ、３ｂ パックシール
１０、１０ａ スリンガ
１２ スリンガ円板部
１３ スリンガ円筒部
１４ 段部
１５ 面取り部
２０ シールリング
２１ 芯金
２２ 芯金円板部
２３ 芯金円筒部
２４ シール部材
２５ サイドリップ
２６ ラジアルリップ
２７ グリース
３０、３０ａ エンコーダ
５１ 軸受ユニット
５２ ハブ
５３ ハブ本体
５４ 外輪軌道
５５ 内輪軌道
５６ 玉
５７ 保持器
５８ 軸受内部空間
５９ シールリング
６０ パックシール
６１ スリンガ
６２ 芯金
６３ シール部材
６４ シールリング

Claims (2)

1. 軸受ユニットと、パックシールとを備え、
   このうちの軸受ユニットは、互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら回転側軌道輪及び静止側軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられた回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
   前記パックシールは、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐもので、スリンガと、シールリングとを備え、
   このうちのスリンガは、金属板を曲げ成形する事により、全体を円環状に造られ、円筒部と、この円筒部の軸方向一端縁から径方向に折れ曲がった円板部とを備えたもので、このうちの円筒部を、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪とのうちの一方の軌道輪の周面の一部に圧入する事により嵌合固定しており、
   前記シールリングは、円環状の芯金と、この芯金により補強された、弾性材製で円環状のシール部材とを備え、芯金は、金属板を曲げ成形する事により、全体を円環状に造られたもので、円筒部と、この円筒部の軸方向一端縁から径方向に折れ曲がった円板部とを備えており、このうちの円筒部を前記他方の軌道輪の周面の一部で前記スリンガに対向する部分に嵌合固定すると共に、前記シール部材を構成する複数本のシールリップの先端部を、前記スリンガの表面に全周に亙り摺接させている、パックシール付軸受ユニットに於いて、
   前記シールリップにはグリースが塗布されており、前記スリンガの円板部に摺接する２つのアキシャルリップと、前記スリンガの円筒部に摺接するラジアルリップを有し、前記スリンガにおける円筒部の軸方向他端部を折り返すことにより段部を設け、前記ラジアルリップは段部と軸方向に対向していることを特徴とするパックシール付軸受ユニット。
2. 前記スリンガには、そのスリンガの円板部に軸受の回転状態を計測するセンサの被検出体として円環状のエンコーダが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパックシール付軸受ユニット。

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