JP5267777B2

JP5267777B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5267777B2
Application number: JP2008111441A
Authority: JP
Inventors: 剛神前; 直人小林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: JP2009264416A

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等におけるベアリング等へダストや泥水等が侵入するのを防止する密封装置において、回転時の振り切り作用によってシールを行うスリンガを有するものに関する。

軸受などを密封する密封装置の一種として、回転時の振り切り作用によってシールを行うスリンガを有するものがある。図６は、この種の密封装置の典型的な従来技術を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で、軸受の非回転の外輪１０１の内周に装着される密封装置本体１１０と、軸受の内輪１０２の外周に嵌着される金属製のスリンガ１２０とを備える。

密封装置本体１１０は金属環１１１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂で一体成形されたサイドリップ１１２、ラジアルリップ１１３及び外周固定シール部１１４からなるものであって、外周固定シール部１１４が、外輪１０１の内周面に適当なつぶし代をもって密接され、サイドリップ１１２が、スリンガ１２０のフランジ１２２に摺動可能に密接され、ラジアルリップ１１３が、スリンガ１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接される。

この密封装置は、スリンガ１２０のフランジ１２２とサイドリップ１１２の摺動部において、内輪１０２と一体的に回転するフランジ１２２の遠心力による振り切り作用によって、軸受外部Ａから軸受内部Ｂへのダストや泥水等の侵入を阻止するものである。また、フランジ１２２とサイドリップ１１２の摺動部からその内周側へダストや泥水等が僅かに通過しても、これらはスリンガ１２０のスリーブ１２１とラジアルリップ１１３の摺動部においてシールされ、フランジ１２２の遠心力による振り切り作用によって、サイドリップ１１２の外周側へ押し戻される（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、この種の密封装置は、外周固定シール部１１４が経時的に応力緩和（永久圧縮歪）を来たしてそのシール性が低下する懸念があった。

また、この種の密封装置には、スリンガ１２０の外側に位置して静止側に保護カバーが嵌着されたもの（例えば特許文献２〜４参照）も知られているが、この場合も、保護カバーと静止側部材との嵌合部におけるシール性の向上が望まれており、また、特許文献２あるいは特許文献４のようなものは、保護カバーで覆われたスリンガを回転側部材の外周面へ打ち込みにより装着することが困難であり、装着作業性の向上が望まれていた。

特開２００７−９９３８号公報特開昭５９−２０５０７０号公報特開２００２−２６７６８０号公報特開２００７−２９２１４４号公報

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、回転時の振り切り作用によってシールを行うスリンガを有する密封装置において、静止側部材との嵌合部のシール性の向上を図ることにあり、併せて、装着性の向上を図ることにある。

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、回転側のスリンガに摺動可能に密接されるシールリップ及び静止側部材の内周面に固定的に密接される外周固定シール部を有する密封装置本体と、前記密封装置本体に前記外周固定シール部と連続して形成された弾性層の内周面に圧入され前記シールリップの摺動部を外側から包囲するように配置された保護カバーとを備え、前記外周固定シール部が前記弾性層を介して前記保護カバーにより静止側部材の内周面に押し付けられ、前記スリンガが、前記保護カバーの内径より小径で回転側部材の外周面への打ち込みによる装着の際の治具受け部を有し、前記保護カバーと前記スリンガとの間に、外部の異物をシールするラビリンスシールが設けられ、このラビリンスシールは、前記スリンガに一体に設けられて前記保護カバーの内面と近接対向する磁気エンコーダ用パルサーリングを含むものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載された構成において、ラビリンスシールにおける保護カバー側の構成要素が、この保護カバーの内径部に形成されて先端がスリンガと軸方向に近接対向される筒状縁からなるものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、密封装置本体の外周固定シール部が、密封装置本体のシールリップの摺動部を外側から包囲して保護する保護カバーによって、前記外周固定シール部と連続した弾性層を介して静止側部材の内周面へ押し付けられるため、外周固定シール部の永久圧縮歪による経時的なシール性の低下が、外周固定シール部と連続する弾性層からの押圧力によって補償される。

また、ラビリンスシールによって、外部からシールリップの摺動部への異物の侵入が有効に抑制されるので、シールリップの耐性が向上する。

また、外部の異物に対するシール手段が、非接触シールであるラビリンスシールからなるため、トルクの上昇や発熱を来たすことなく、外部からシールリップの摺動部への異物の侵入を有効に抑制することができる。

しかも、パルサーリングと保護カバーの内面との間の狭くて長い隙間によって、ラビリンスシール効果を一層向上することができる。

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、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。なお、以下の説明では、各図における下方が内径側である。

図１に示される密封装置は、軸受の内輪１０２の外周に取り付けられてこの内輪１０２と一体に回転されるスリンガ１と、軸受の外輪１０１の内周に取り付けられる密封装置本体２と、この密封装置本体２における後述のサイドリップ２４とスリンガ１との摺動部を軸受外部Ａ側から包囲するように配置された保護カバー３とを備える。なお、外輪１０１は請求項１に記載された静止側部材に相当し、内輪１０２は請求項１に記載された回転側部材に相当し、軸受外部Ａ側は請求項１に記載された外側に相当する。

スリンガ１は、金属板の打ち抜きプレスなどにより製作されたものであって、先端が軸受内部Ｂ側を向いたスリーブ１１及びその軸受外部Ａ側の端部から外径側へ展開した外向きフランジ１２からなる断面略Ｌ字形を呈する。

密封装置本体２は、外径筒部２１ａ及びその軸受内部Ｂ側の端部から内径側へ延びる内向きフランジ２１ｂからなり金属板の打ち抜きプレスなどにより製作された断面略Ｌ字形の補強環２１と、この補強環２１に一体に設けられた外周固定シール部２２、弾性層２３、サイドリップ２４、ラジアルリップ２５及びグリースリップ２６とを備える。外周固定シール部２２、弾性層２３、サイドリップ２４、ラジアルリップ２５及びグリースリップ２６は、ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で互いに連続して形成されている。なお、サイドリップ２４及びラジアルリップ２５は請求項１に記載されたシールリップに相当する。

密封装置本体２における外周固定シール部２２は、補強環２１の外径筒部２１ａの先端外周に位置して形成され、軸受の外輪１０１の内周面に、径方向に適宜圧縮された状態で密嵌されることによって、外輪１０１との間を密封すると共に、この外輪１０１に対する密封装置本体２の固定力を発現するものである。また、弾性層２３は、補強環２１の外径筒部２１ａの内周側に位置して形成され、保護カバー３を嵌合固定するものである。

密封装置本体２におけるサイドリップ２４は、補強環２１の内向きフランジ２１ｂの内径部から軸受外部Ａ側へ向けて、先端が大径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部がスリンガ１における外向きフランジ１２の内側面に摺動可能に密接されている。また、サイドリップ２４の内周側に形成されたラジアルリップ２５は、前記内向きフランジ２１ｂの内径部から軸受外部Ａ側へ向けて、先端が小径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部がスリンガ１のスリーブ１１の外周面に摺動可能に密接されている。

密封装置本体２におけるグリースリップ２６は、ラジアルリップ２５より軸受内部Ｂ側に形成されていて、軸受内部Ｂに封入された不図示のグリースの一部を保持するものである。

保護カバー３は、金属板の打ち抜きプレスあるいは合成樹脂板などにより製作されたものであって、外径筒部３１と、その軸受外部Ａ側の端部から外向きフランジ１２より軸受外部Ａ側を内径側へ延びるフランジ３２と、さらにその内径端部から軸受内部Ｂ側へ屈曲形成された内径筒状縁３３からなる。外径筒部３１の外周面には、円周方向へ連続又は断続し密封装置本体２における弾性層２３に対する適当な締め代を有する嵌合突部３１ａが形成されており、内径筒状縁３３の先端部はスリンガ１における外向きフランジ１２の内径寄りの部分に隙間Ｇ１を介して軸方向に近接対向している。

また、保護カバー３の内径（内径筒状縁３３の内径）はスリンガ１の内径より適宜大きく形成されており、スリンガ１における外向きフランジ１２のうち、保護カバー３の内径筒状縁３３より内径側の部分を治具受け部１２ａとしてある。

以上のように構成された密封装置は、軸受の内輪１０２と一体回転するスリンガ１の外向きフランジ１２と、軸受の外輪１０１に取り付けられた非回転の密封装置本体２のサイドリップ２４との摺動部Ｓ１において、遠心力による外向きフランジ１２の振り切り作用によって、軸受外部Ａから飛来するダストや泥水等の侵入を阻止するものである。また、ダストや泥水等が、前記摺動部Ｓ１をその内周側へ僅かに通過しても、これらはスリンガ１のスリーブ１１とラジアルリップ２５の摺動部Ｓ２においてシールされるので、軸受内部Ｂへ侵入することはできず、外向きフランジ１２の遠心力による振り切り作用によって、サイドリップ２４の外周側へ押し戻される。

また、保護カバー３はスリンガ１及び密封装置本体２を外側から包囲してこれを保護するものであって、内径筒状縁３３の先端部がスリンガ１の外向きフランジ１２と軸方向に近接対向していることによって、両者間に隙間Ｇ１によるラビリンスシールが構成されるので、軸受外部Ａから飛来するダストや泥水等がスリンガ１と密封装置本体２のサイドリップ２４との摺動部Ｓ１側へ侵入しにくくなる。しかもラビリンスシールによってトルクの上昇や発熱を来たすことがない。

一方、軸受の外輪１０１と、その内周に取り付けられた密封装置本体２との間は、補強環２１の外径筒部２１ａの端部外周に一体的に設けられた外周固定シール部２２が、外輪１０１の内周面に適宜圧縮状態で密接することによって密封されている。このため、軸受外部Ａからの泥水などが、外輪１０１と補強環２１の外径筒部２１ａとの嵌合部の微小隙間から軸受内部Ｂへ侵入するのを有効に防止することができる。

そして、外周固定シール部２２は、永久圧縮歪による経時的なシール性の低下が、保護カバー３の外径筒部３１（嵌合突部３１ａ）で押圧されている弾性層２３の圧縮応力によって補償されるので、軸受の外輪１０１との嵌合部のシール性が長期間にわたって維持される。

また、上記構成の密封装置の装着に際しては、予めスリンガ１が密封装置本体２と保護カバー３の間に保持された図示の状態で、適当な治具を用いて軸受の外輪１０１の内周面及び内輪１０２の外周面へ圧入するが、このとき、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周空間を通してスリンガ１の治具受け部１２ａに不図示の治具を当ててスリンガ１を内輪１０２の外周面へ打ち込むことができるので、装着作業性が向上する。

また、スリンガ１の外向きフランジ１２の外側面に、ゴムなどの弾性材料又は合成樹脂材料に磁性体を混合した磁性材料で円盤状に成形されると共に円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁された多極磁石であるパルサーリング４が、保護カバー３で囲まれる位置に一体的に設けられ、このパルサーリング４が保護カバー３の内面と近接対向している。保護カバー３は、パルサーリング４の磁界を遮断することがないように、非磁性体からなるものである。

したがってこの密封装置は、磁気エンコーダとしての機能を兼備するものである。すなわち、保護カバー３の外側には、スリンガ１の外向きフランジ１２に設けられたパルサーリング４の円周方向一部に保護カバー３のフランジ３２を介して軸方向に近接対向する磁気センサ５が非回転状態で配置され、この磁気センサ５の検出面の正面を、軸受の内輪１０２と一体に回転するパルサーリング４のＮ極とＳ極が回転方向へ交互に通過することによって、磁気センサ５から磁界の変化に対応した波形のパルス状の信号が出力され、これによって回転速度を計測することができるのである。

そしてこの形態によれば、パルサーリング４も保護カバー３によって保護されるので、磁気検出精度の低下が有効に防止され、しかもパルサーリング４と保護カバー３の内面との間の狭くて長い隙間Ｇ２が、保護カバー３の内径筒状縁３３の先端部とスリンガ１の外向きフランジ１２との間の隙間Ｇ１と共にラビリンスシールを構成するので、ダストや泥水等に対するラビリンスシール機能を一層向上させることができる。

次に図２は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この第二の形態において、第一の形態と異なるところは、スリンガ１のスリーブ１１と外向きフランジ１２の間に、治具受け部１３が、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周を軸方向外側へ向けて突出するように断面略Ｕ字形に屈曲形成された点にある。その他の部分は、基本的に第一の形態（図１）と同様である。

したがって、この形態によれば、第一の形態と同様の効果に加え、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周面とスリンガ１の治具受け部１３の外周面との間の隙間Ｇ３が、前記内径筒状縁３３の先端部とスリンガ１の外向きフランジ１２との間の隙間Ｇ１と共にラビリンスシールを構成するので、ダストや泥水等に対するラビリンスシール機能を一層向上させることができる。

そして、上記構成の密封装置の装着に際しては、予めスリンガ１が密封装置本体２と保護カバー３の間に保持された図示の状態で、適当な治具を用いて軸受の外輪１０１の内周面及び内輪１０２の外周面へ圧入されるが、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周から外側へ突出するように屈曲形成されたスリンガ１の治具受け部１３に不図示の治具を当ててスリンガ１を内輪１０２の外周面へ打ち込むことができるので、一層装着作業性が向上する。

次に図３は、本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この第三の形態においては、スリンガ１のスリーブ１１が、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周側を軸受外部Ａへ向けて延びており、密封装置本体２のラジアルリップ２５が軸受の内輪１０２の外周面と摺動可能に密接されるようになっている。その他の部分は、基本的に第一の形態（図１）と同様である。

以上のように構成された第三の形態も、基本的には第一の形態（図１）と同様の効果を奏することができる。しかもこの形態によれば、軸受外部Ａのダストや泥水等が、軸受の内輪１０２とスリンガ１のスリーブ１１との嵌合面を通じてスリンガ１より内側へ僅かに侵入するようなことがあっても、これらは、軸受の内輪１０２とラジアルリップ２５の摺動部においてシールされるので、軸受内部Ｂへ侵入することはできず、外向きフランジ１２の遠心力による振り切り作用によって、サイドリップ２４の外周側へ排出される。

そして、保護カバー３の内径筒状縁３３とその内周側を軸受外部Ａへ向けて延びるスリーブ１１の外周面との間の隙間Ｇ４が、前記内径筒状縁３３の先端部とスリンガ１の外向きフランジ１２との間の隙間Ｇ１と共にラビリンスシールを構成するので、ダストや泥水等に対するラビリンスシール機能を一層向上させることができる。

また、上記構成の密封装置の装着に際しては、予めスリンガ１が密封装置本体２と保護カバー３の間に保持された図示の状態で、適当な治具を用いて軸受の外輪１０１の内周面及び内輪１０２の外周面へ圧入するが、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周から外側へ突出するように屈曲形成されたスリンガ１のスリーブ１１の外端を治具受け部１１ａとして、これに不図示の治具を当ててスリンガ１を内輪１０２の外周面へ打ち込むことができるので、一層装着作業性が向上する。

次に図４は、本発明に係る密封装置の第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この第四の形態において、第一の形態と異なるところは、保護カバー３の内径端部にダストシール６を一体に設けたことにある。その他の部分は、基本的に第一の形態（図１）と同様である。

詳しくは、ダストシール６はゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で保護カバー３の内径端部に一体成形されたものであって、軸受外部Ａと反対側へ向けて、先端が小径となるような円錐筒状をなして延び、先端部がスリンガ１の外向きフランジ１２の外側面における内径寄りの位置に摺動可能に密接されるダストリップ６１を有する。またこの形態では、スリンガ１における外向きフランジ１２のうち、ダストリップ６１との摺動部より内径側の部分を治具受け部１２ａとしてある。

以上のように構成された第四の形態も、基本的には第一の形態（図１）と同様の効果を奏することができる。そして先に説明した各形態のようにスリンガ１と保護カバー３の間にラビリンスシールを構成する代わりに、ダストシール６を設けたものであり、軸受外部Ａから飛来するダストや泥水等がスリンガ１と密封装置本体２のサイドリップ２４との摺動部Ｓ１側へ侵入するのを確実に阻止することができる。そしてパルサーリング４が保護カバー３によって保護されるので、磁気検出精度の低下が有効に防止される。

そして上記構成の密封装置の装着に際しては、予めスリンガ１が密封装置本体２と保護カバー３の間に保持された図示の状態で、適当な治具を用いて軸受の外輪１０１の内周面及び内輪１０２の外周面へ圧入するが、このとき、ダストシール６の内周側を通してスリンガ１の治具受け部１２ａに不図示の治具を当てて、スリンガ１を内輪１０２の外周面へ打ち込むことができるので、装着作業性が向上する。

次に図５は、本発明に係る密封装置の第五の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この第五の形態においては、先に説明した第三の形態（図３）と同様、スリンガ１のスリーブ１１が、保護カバー３の内径筒状縁３３の内周側を軸受外部Ａへ向けて延びており、密封装置本体２のラジアルリップ２５が軸受の内輪１０２の外周面と摺動可能に密接されるようになっている。

また、ダストシール６は、軸受外部Ａと反対側へ向けて先端が小径となるような円錐筒状をなして延び、先端部がスリンガ１の外向きフランジ１２の外側面における内径寄りの位置に摺動可能に密接されるダストリップ６１と、それより外側に位置し、内径側を向いた先端がスリンガ１のスリーブ１１の外周面に摺動可能に密接されるダストリップ６２を有する。そして外向きフランジ１２のうち、ダストリップ６１との摺動部より内径側の部分を治具受け部１１ａとしてある。その他の部分は、基本的に第四の形態（図４）と同様である。

以上のように構成された第五の形態も、基本的には第四の形態（図４）と同様の効果を奏するものである。しかもこの形態によれば、軸受外部Ａのダストや泥水等が、軸受の内輪１０２とスリンガ１のスリーブ１１との嵌合面を通じてスリンガ１より内側へ僅かに侵入するようなことがあっても、これらは、軸受の内輪１０２とラジアルリップ２５の摺動部においてシールされるので、軸受内部Ｂへ侵入することはできず、外向きフランジ１２の遠心力による振り切り作用によって、サイドリップ２４の外周側へ排出される。

そして、ダストシール６が複数のダストリップ６１，６２を備えるため、軸受外部Ａから飛来するダストや泥水等がスリンガ１と密封装置本体２のサイドリップ２４との摺動部Ｓ１側へ侵入するのを一層確実に阻止することができる。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第五の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。密封装置の典型的な従来技術を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１スリンガ（回転側部材）
１１スリーブ
１１ａ，１２ａ，１３治具受け部
１２外向きフランジ
２密封装置本体
２１補強環
２２外周固定シール部
２３弾性層
２４サイドリップ（シールリップ）
２５ラジアルリップ（シールリップ）
２６グリースリップ
３保護カバー
３１外径筒部
３１ａ嵌合突部
３２フランジ
３３内径筒状縁
４パルサーリング
５磁気センサ
６ダストシール
６１，６２ダストリップ
１０１外輪（静止側部材）
１０２内輪（回転側部材）
Ａ軸受外部（外側）
Ｂ軸受内部
Ｇ１〜Ｇ４隙間（ラビリンスシール）
Ｓ１，Ｓ２摺動部

Claims

回転側のスリンガに摺動可能に密接されるシールリップ及び静止側部材の内周面に固定的に密接される外周固定シール部を有する密封装置本体と、前記密封装置本体に前記外周固定シール部と連続して形成された弾性層の内周面に圧入され前記シールリップの摺動部を外側から包囲するように配置された保護カバーとを備え、前記外周固定シール部が前記弾性層を介して前記保護カバーにより静止側部材の内周面に押し付けられ、前記スリンガが、前記保護カバーの内径より小径で回転側部材の外周面への打ち込みによる装着の際の治具受け部を有し、前記保護カバーと前記スリンガとの間に、外部の異物をシールするラビリンスシールが設けられ、このラビリンスシールは、前記スリンガに一体に設けられて前記保護カバーの内面と近接対向する磁気エンコーダ用パルサーリングを含むものであることを特徴とする密封装置。
ラビリンスシールにおける保護カバー側の構成要素が、この保護カバーの内径部に形成されて先端がスリンガと軸方向に近接対向される筒状縁からなることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。