(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施の形態を説明する。
第1実施形態
図1は、本発明の実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例である自動車用のハブ軸受を示す。但し、本発明の用途はハブ軸受には限定されず、他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、以下の説明では、ハブ軸受は、玉軸受であるが、本発明の用途は玉軸受には限定されず、他の種類の転動体を有する、ころ軸受、針軸受などの他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、自動車以外の機械に使用される転がり軸受にも本発明は適用可能である。
【0011】
このハブ軸受1は、スピンドル(図示せず)が内部に挿入される孔2を有するハブ(内側部材)4と、ハブ4に取り付けられた内輪(内側部材)6と、これらの外側に配置された外輪(外側部材)8と、ハブ4と外輪8の間に1列に配置された複数の玉10と、内輪6と外輪8の間に1列に配置された複数の玉12と、これらの玉を定位置に保持する複数の保持器14,15とを有する。
【0012】
外輪8が固定されている一方で、ハブ4および内輪6は、スピンドルの回転に伴って回転する。
【0013】
スピンドルおよびハブ軸受1の共通の中心軸線Axは、
図1の上下方向に延びている。
図1においては、中心軸線Axに対する左側部分のみが示されている。詳細には図示しないが、
図1の上側は自動車の車輪が配置される外側(アウトボード側)であり、下側は差動歯車などが配置される内側(インボード側)である。
図1に示した外側、内側は、それぞれ半径方向の外側、内側を意味する。
【0014】
ハブ軸受1の外輪8は、ハブナックル16に固定される。ハブ4は、外輪8よりも半径方向外側に張り出したアウトボード側フランジ18を有する。アウトボード側フランジ18には、ハブボルト19によって、車輪を取り付けることができる。
【0015】
外輪8のアウトボード側の端部の付近には、外輪8とハブ4との間の間隙を封止する密封装置20が配置されており、外輪8のインボード側の端部の内側には、外輪8と内輪6との間の間隙を封止する密封装置21が配置されている。これらの密封装置20,21の作用により、ハブ軸受1の内部からのグリース、すなわち潤滑剤の流出が防止されるとともに、外部からハブ軸受1の内部への異物(水(泥水または塩水を含む)およびダストを含む)の流入が防止される。
図1において、矢印Fは、外部からの異物の流れの方向の例を示す。
【0016】
密封装置20は、ハブ軸受1の回転するハブ4と固定された外輪8との間に配置され。ハブ4と外輪8との間の間隙を封止する。
【0017】
図2に示すように、密封装置20の一部は、ハブ軸受1の外輪8のアウトボード側の円筒状の端部8Aと、ハブ軸受1のハブ4の玉10の近傍の外周面4Aと、ハブ4の外周面4Aよりも外側に広がるフランジ面4Bと、外周面4Aとフランジ面4Bとを連結する円弧面4Cとで囲まれた空間内に配置される。フランジ面4Bはアウトボード側フランジ18のインボード側の表面である。密封装置20は環状であるが、
図2においては、その左側部分のみが示されている。
【0018】
密封装置20は、弾性体、例えばエラストマーで形成された弾性環22と、弾性環22を補強する剛体、例えば金属製の単一の補強環24とを有する。すなわち、密封装置20は、弾性環22と補強環24を有する二重構造である。補強環24は、その一部が弾性環22に埋設されており、弾性環22に密着している。
【0019】
密封装置20は、筒状部26と、環状壁部28と、内側環状部30と、ラジアルリップ(内側リップ)32と、2つのサイドリップ(内側リップ)34,36と、外側リップ37とを有する。
【0020】
筒状部26は、中心軸線Ax(
図1参照)を中心とする円筒状の部分である。筒状部26は、弾性環22の一部である円筒状の外側弾性体部分26Aと、補強環24の一部である円筒状の内側剛体部分26Bを有する。外側弾性体部分26Aの内側に、内側剛体部分26Bが同心に配置されており、外側弾性体部分26Aは、内側剛体部分26Bの外周面に接触して内側剛体部分26Bの外周面を全周にわたって覆う。内側剛体部分26Bは筒状部26の内周面を有しており、この内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aが締まり嵌め方式で嵌め入れられ(すなわち圧入され)、内周面が端部8Aの外周面に接触する。このようにして、筒状部26は端部8Aに固定される。
【0021】
環状壁部28は、筒状部26から半径方向内側に向けて延びており、ハブ軸受1の中心軸線Axに対して直交する。環状壁部28も弾性環22の一部である部分と補強環24の一部である部分から構成されており、補強環24に相当する部分が外輪8の端部8Aの端面に対向させられ、その端面に接触する。
【0022】
内側環状部30は、環状壁部28の半径方向内側に延びており、外輪8の端部8Aよりも半径方向内側に配置される。この実施形態では、内側環状部30は、環状壁部28から半径方向内側かつインボード側に向けて斜めに延び、さらにハブ軸受1の中心軸線Axに対して直交するように半径方向内側に向けて延びている。内側環状部30も弾性環22の一部である部分と補強環24の一部である部分から構成されている。
【0023】
ラジアルリップ32およびサイドリップ34,36の各々は、弾性環22の一部であり、弾性体のみから形成されており、内側環状部30の弾性環22に相当する部分から延びる薄板状の円環であって、それぞれの先端はハブ4に接触する。密封装置20が固定された外輪8に取り付けられている一方、ハブ4は回転するので、リップ32,34,36はハブ4に対して摺動する。
【0024】
ラジアルリップ32は、内側環状部30の最も内側の縁部から延び、ハブ4の玉10の近傍の外周面4Aに接触する。ラジアルリップ32は、半径方向内側かつインボード側に向けて延び、主にハブ軸受1の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。
【0025】
サイドリップ34,36は、内側環状部30の弾性環22に相当する部分から側方(アウトボード側)、かつ半径方向外側に向けて延びる。サイドリップ34は、ハブ4のフランジ面4Bに接触し、サイドリップ36はフランジ面4Bまたは円弧面4Cに接触する。サイドリップ34,36は、主に外部からハブ軸受1の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。サイドリップ36は、サイドリップ34をすり抜けて流入した異物を阻止するバックアップ機能を有する。サイドリップ36は、ラジアルリップ32とサイドリップ34との間に存在するので、中間リップと呼ぶこともできる。
【0026】
外側リップ37は、筒状部26の外側弾性体部分26Aから外輪8の端部8Aに向けて半径方向内側に延び、筒状部26の内側剛体部分26Bを全周にわたって
保護する。外側リップ37は、弾性環22の一部であり、弾性体のみから形成されている。外側リップ37は、内側剛体部分26Bを外部環境から保護して、内側剛体部分26Bの錆の進行を抑制し、かつ、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Aとの間隙に異物が侵入することを抑制する。
【0027】
筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面の端部には、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなるテーパ面26Cが形成されている。テーパ面26Cによって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのが容易である。但し、テーパ面26Cの代わりに、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなる曲面を形成してもよい。
【0028】
外側リップ37は、筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れている。特にこの実施形態では、外側リップ37の基端部37aは、内側剛体部分26Bの先端部26Baから離れた位置に存在する。
【0029】
図3は、外輪8の端部8Aに装着された、この実施形態に係る密封装置20の筒状部26の詳細を示す拡大断面図である。外側リップ37は、外輪8の端部8Aに接触しない状態では、外力を受けておらず、仮想線で示すように真っ直ぐに延びている。しかし、密封装置20を端部8Aに装着すると、外側リップ37は、端部8Aに接触し、反力を受けて実線で示すように変形する。この変形量、すなわち締め代IN1を
図3に示す。
【0030】
図4は、外輪8の端部8Aに装着された、比較例の密封装置の筒状部26の詳細を示す拡大断面図である。この比較例では、筒状部26は、外側弾性体部分26Aと、その内側に配置された内側剛体部分26Bとを有する二重構造である。しかし、外側リップ37の代わりに、外側弾性体部分26Aの端部の内周面に突起40が形成されている。突起40は、外輪8の端部8Aの全周にわたって接触させられる。内側剛体部分26Bの先端部26Bbは、突起40を補強するために湾曲させられ、突起40の領域まで延びており、突起40は内側剛体部分26Bの湾曲した部分に接触している。
【0031】
突起40は、外輪8の端部8Aに接触しない状態では、外力を受けておらず、仮想線で示すように突出している。しかし、密封装置20を端部8Aに装着すると、突起40は、端部8Aに接触し、反力を受けて端部8Aの外周面に密着するように変形する。この変形量、すなわち締め代IN2を
図4に示す。
【0032】
図3および
図4を比較すると容易に理解できるように、この実施形態に係る密封装置20によれば、比較例の密封装置の締め代IN2よりも大きな締め代IN1を得ることができる。したがって、この実施形態の外側リップ37は、外輪8の端部8Aの全周にわたって確実に接触し、異物の侵入を抑制することができる。特に、例えば外輪8の変形、または外輪8に対する密封装置20の偏心が起こったとしても、外側リップ37は、外輪8の端部8Aの全周にわたって確実に接触することができる。
【0033】
また、
図4の比較例では、密封装置を外輪8の端部8Aに装着する際、突起40を乗り越えるように、端部8Aを筒状部26に嵌め込むのは容易ではない。突起40の中心軸線Axの方向の長さ、または締め代IN2を小さくすれば、端部8Aを筒状部26に嵌め込むのが容易になるかもしれないが、それでは突起40の封止性能が低下する。一方、この実施形態に係る密封装置20を外輪8の端部8Aに装着する際、外側リップ37は、たとえ長くても容易に変形するので、端部8Aを密封装置20の筒状部26に嵌め込むことが容易である。
【0034】
また、
図4の比較例では、密封装置を外輪8の端部8Aに装着した後、端部8Aから突起40が大きな反力を受けるために、内側剛体部分26Bが変形して、補強環24と端部8Aとの間に隙間が生じ、封止性能が低下する可能性がある。一方、この実施形態に係る密封装置20を外輪8の端部8Aに装着した後、外側リップ37は端部8Aから大きな反力を受けないので、封止性能の低下のおそれが少ない。
【0035】
図5は、外輪8の端部8Aに装着されてない、この実施形態に係る密封装置20の筒状部26の詳細を示す拡大断面図である。
図6は、外輪8の端部8Aに装着されていない、上記の比較例の密封装置の筒状部26の詳細を示す拡大断面図である。
【0036】
この実施形態に係る密封装置20は、例えば、プレス加工または射出成形によって、製造することが可能である。すなわち、型に補強環24を配置した後に、弾性環22を型によって成形することにより、補強環24と弾性環22が密着した密封装置20を製造することができる。
図6に示す比較例の密封装置をプレス加工または射出成形で製造する場合には、内側剛体部分26Bの湾曲した部分と突起40の隣接部分41が型と弾性環22との境界面となる。この場合には、弾性環22の材料であるエラストマーを型内に必要かつ十分な程度に行きわたらせるのが困難である。すなわち、エラストマーのバリまたはヒケが発生するおそれがある。仮に、隣接部分41の付近でエラストマーのバリが発生すると、内側剛体部分26Bの内周面にバリが付着し、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れること阻害するおそれがある。他方、隣接部分41の付近でエラストマーのヒケが発生すると、突起40の強度が不足するおそれがある。
【0037】
他方、
図5に示す実施形態に係る密封装置20の場合には、外側リップ37の基端部37aと、内側剛体部分26Bの先端部26Baとの間の円筒状の面38が、型と弾性環22との境界面となる。したがって、弾性環22の材料であるエラストマーを型内に必要かつ十分な程度に行きわたらせやすい。すなわち、エラストマーのバリの発生もヒケの発生も抑制することができる。仮に、内側剛体部分26Bの先端部26Baの付近で、エラストマーのバリが発生したとしても、内側剛体部分26Bの内周面にバリが付着しにくいので、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れることが容易である。
【0038】
以上の説明から明らかなように、この実施形態においては、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面に、ハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aが嵌め入れられ、密封装置20の大部分が筒状部26の半径方向内側に配置されている。したがって、ハブ軸受1が小型化されても、ハブ軸受1の外輪8への密封装置20の取り付けが容易である。
【0039】
他方、外輪8の端部8Aの内側に密封装置の一部を嵌め入れる場合には、密封装置の十分な封止性能を確保できるように、密封装置の内側リップ(例えばラジアルリップ32)が十分な寸法を持つようにするために、外輪8の端部8Aの内径を大きくしなければならない。ハブ軸受1の小型化のために、外輪8の端部8Aの内径を小さくすると、密封装置の十分な封止性能を確保できないおそれがある。この実施形態は、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面に、外輪8の端部8Aが嵌め入れられるので、密封装置の十分な封止性能を確保しつつ、外輪8の端部8Aの内径を小さくし、ハブ軸受1の小型化に寄与することができる。
【0040】
また、外輪8の端部8Aの内側に密封装置の一部を嵌め入れる場合には、端部8Aの内周面に補強環の一部分を接触させることになる。この場合には、端部8Aの内周面に接触する補強環の部分の中心軸線Axの方向の長さを大きくするのが普通であり、このために密封装置の中心軸線Axの方向の長さが大きくなる。また、端部8Aの内周面に対する接触圧を確保するために、端部8Aに圧入される補強環の部分を屈曲した形状にするのが普通であり、このために補強環の成形工程が複雑化する。この実施形態は、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面に、外輪8の端部8Aが嵌め入れられるので、密封装置20の中心軸線Axの方向の長さを小さくすることができる。また、補強環24には、端部8Aに圧入される部分が不要なので、補強環24の形状を簡単にすることができ、補強環の成形が容易である。
【0041】
また、この実施形態では、弾性体で形成された外側リップ37が、筒状部26の内側剛体部分26Bを覆って、外輪8の円筒状の端部8Aに向けて延びるので、内側剛体部分26Bが外部環境から保護される。このため、内側剛体部分26Bの錆の進行を抑制することが可能であるともに、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Aとの間隙に異物が侵入することを抑制することが可能である。
【0042】
さらにこの実施形態では、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面の端部には、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなるテーパ面26Cが形成されている。テーパ面26Cによって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのが容易である。また、外側リップ37が筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れているため、その内側剛体部分26Bに対して外側リップ37を弾性変形させることが容易である。したがって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのがさらに容易である。
【0043】
第2実施形態
図7は、本発明の第2実施形態に係る密封装置20の使用時の部分断面図である。
図7以降の図面において、第1実施形態と共通する構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。
【0044】
この実施形態では、筒状部26の内側剛体部分26Bの先端部26Dがフランジとして形成されている。内側剛体部分26Bの内周面の端部には、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなる曲面26Eが形成されている。
【0045】
外側リップ37は、筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れている。特にこの実施形態では、外側リップ37の基端部37aは、内側剛体部分26Bの先端部26Dから離れた位置に存在する。
【0046】
この実施形態においても、ハブ軸受1が小型化されても、ハブ軸受1の外輪8への密封装置20の取り付けが容易である。また、この実施形態も、密封装置の十分な封止性能を確保しつつ、外輪8の端部8Aの内径を小さくし、ハブ軸受1の小型化に寄与することができる。また、弾性体で形成された外側リップ37のために、内側剛体部分26Bの錆の進行を抑制することが可能であるともに、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Aとの間隙に異物が侵入することを抑制することが可能である。
【0047】
さらにこの実施形態では、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面の端部には、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなる曲面26Eが形成されている。曲面26Eによって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのが容易である。また、外側リップ37が筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れているため、その内側剛体部分26Bに対して外側リップ37を弾性変形させることが容易である。したがって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのがさらに容易である。
【0048】
第3実施形態
図8は、本発明の第3実施形態に係る密封装置20の使用時の部分断面図である。この実施形態においては、外側リップ37の基端部37aは、内側剛体部分26Bの先端部26Baに隣接しているが、外側リップ37は、筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れている。したがって、内側剛体部分26Bに対して外側リップ37を弾性変形させることが容易であり、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れるのが容易である。
【0049】
この実施形態に係る密封装置20の場合には、外側リップ37の内周面が、型と弾性環22との境界面となる。この場合も、弾性環22の材料であるエラストマーを型内に必要かつ十分な程度に行きわたらせやすい。すなわち、エラストマーのバリの発生もヒケの発生も抑制することができる。仮に、内側剛体部分26Bの先端部26Baの付近で、エラストマーのバリが発生したとしても、内側剛体部分26Bの内周面にバリが付着しにくいので、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Aを嵌め入れることが容易である。
【0050】
この実施形態においても、ハブ軸受1が小型化されても、ハブ軸受1の外輪8への密封装置20の取り付けが容易である。また、この実施形態も、密封装置の十分な封止性能を確保しつつ、外輪8の端部8Aの内径を小さくし、ハブ軸受1の小型化に寄与することができる。また、弾性体で形成された外側リップ37のために、内側剛体部分26Bの錆の進行を抑制することが可能であるともに、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Aとの間隙に異物が侵入することを抑制することが可能である。
【0051】
第4実施形態
図9は、本発明の第4実施形態に係る密封装置20の使用時の部分断面図である。この実施形態においては、外側リップ37に加えて、さらなる外側リップ42が設けられている。
【0052】
外側リップ42は、筒状部26の外側弾性体部分26Aから外輪8の端部8Aに向けて半径方向内側に延び、外側リップ37を全周にわたって
囲む。外側リップ37は、弾性環22の一部であり、弾性体のみから形成されている。このように、二重の外側リップ37,42を設けることによって、内側剛体部分26Bを外部環境から保護して、内側剛体部分26Bの錆の進行をより確実に抑制し、かつ、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Aとの間隙に異物が侵入することをより確実に抑制することができる。外側リップの数をさらに増やしてもよい。
【0053】
第5実施形態
図10は、本発明の第5実施形態に係る密封装置21の使用時の部分断面図である。第1から第4実施形態は、アウトボード側の密封装置20(
図1参照)に関するが、第5実施形態は、インボード側の密封装置21に関する。
【0054】
この実施形態においては、ハブ軸受1の外輪8のインボード側の端部8Bが円筒状に形成され、密封装置20の筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面に、外輪8の円筒状の端部8Bが締まり嵌め方式で嵌め入れられ(すなわち圧入され)、内周面が端部8Bの外周面に接触する。このようにして、筒状部26は端部8Bに固定される。
【0055】
内輪6(内側部材)には、スリンガーすなわち回転シール部材44が固定されている。回転シール部材44は、内輪6が嵌め入れられた(すなわち圧入された)円筒部分46と、円筒部分46の端部から広がる円板部分48とを有する。回転シール部材44は、剛体、例えば金属から形成されている。内輪6の回転時に、回転シール部材44は、内輪6とともに回転する。
【0056】
密封装置21の一部は、ハブ軸受1の外輪8のインボード側の円筒状の端部8Bと、回転シール部材44とで囲まれた空間内に配置される。密封装置21は環状であるが、
図10においては、その左側部分のみが示されている。
【0057】
密封装置21のラジアルリップ32およびサイドリップ34,36の各々の先端は、回転シール部材44に接触する。密封装置21が固定された外輪8に取り付けられている一方、内輪6および回転シール部材44は回転するので、リップ32,34,36は回転シール部材44に対して摺動する。
【0058】
ラジアルリップ32は、回転シール部材44の円筒部分46に接触する。ラジアルリップ32は、半径方向内側かつアウトボード側に向けて延び、主にハブ軸受1の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。サイドリップ34,36は、回転シール部材44の円板部分48に接触する。サイドリップ34,36は、主に外部からハブ軸受1の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。
【0059】
外側リップ37は、筒状部26の外側弾性体部分26Aから外輪8の端部8Bに向けて半径方向内側に延び、筒状部26の内側剛体部分26Bを全周にわたって
保護する。
【0060】
この実施形態においても、ハブ軸受1が小型化されても、ハブ軸受1の外輪8への密封装置21の取り付けが容易である。また、この実施形態も、密封装置の十分な封止性能を確保しつつ、外輪8の端部8Bの内径を小さくし、ハブ軸受1の小型化に寄与することができる。また、弾性体で形成された外側リップ37のために、内側剛体部分26Bの錆の進行を抑制することが可能であるともに、筒状部26の内側剛体部分26Bとハブ軸受1の外輪8の端部8Bとの間隙に異物が侵入することを抑制することが可能である。
【0061】
さらにこの実施形態では、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面の端部には、環状壁部28に向かうほど直径が小さくなるテーパ面26Cが形成されている。テーパ面26Cによって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Bを嵌め入れるのが容易である。また、外側リップ37が筒状部26の内側剛体部分26Bから離
れているため、その内側剛体部分26Bに対して外側リップ37を弾性変形させることが容易である。したがって、筒状部26の内側剛体部分26Bの内周面にハブ軸受1の外輪8の円筒状の端部8Bを嵌め入れるのがさらに容易である。
【0062】
他の変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
【0063】
例えば、密封装置20,21の内側リップの形状および数は、上記のものに限定されない。
【0064】
上記の実施の形態は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。例えば、第2〜第4実施形態(
図7〜
図9)に係る特徴をインボード側の密封装置21に適用してもよい。
【0065】
上記の実施形態では、内側部材であるハブ4および内輪6が回転部材であり、外側部材である外輪8が静止部材である。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、互いに相対回転する複数の部材の密封に適用されうる。例えば、内側部材が静止し、外側部材が回転してもよいし、これらの部材のすべてが回転してもよい。