JP4983374B2

JP4983374B2 - パックシール転がり軸受

Info

Publication number: JP4983374B2
Application number: JP2007118026A
Authority: JP
Inventors: 勝橋田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2008275038A

Description

本発明は、軸受に特別な加工を行うことなく容易に圧入可能、かつ、圧入後に適正位置から移動することを防止したパックシールに関する。

従来から、例えば、図４及び図５に示すように、パックシール１は、芯金２と、該芯金２に一体に備えられたリップ２ａと、スリンガーとからなり、芯金２は、転がり軸受の外輪５の内径面と嵌合する円筒部２１と、該円筒部２１の一端２２から内径方向に円環部２３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成されている。スリンガー３は、前記芯金２の円筒部２１と対向して、転がり軸受の内輪４の外径面と嵌合する円筒部３１と、該円筒部３１の一端３２から外径方向に一体に延設され、前記芯金２の円環部２３と対向する円環部３３とで断面Ｌ字型に構成されている。その芯金２やスリンガー３は、一般的に、防食鋼または防食処理された鋼をプレス成形して薄肉に形成されている。リップ２ａは、該芯金２にシールゴムを一体に加硫して成形し、通常、１つ以上のリップが設けられるとともに、前記スリンガー３と摺接している。
このようなパックシール１は、その断面が小さい割に軸受内部を密封する性能が高いため、パックシール１を配する領域が比較的狭い転がり軸受に好適に用いられ、特に厳しい泥水が降りかかるような悪条件下で稼動するハブユニット軸受の軸受内部を密封する用途に用いられている。

ハブユニット軸受は、自動車の車輪Ｗ（例えば、ディスクホイール）を車体Ｂ（例えば、懸架装置（サスペンション））に対して回転自在に支持するための転がり軸受であり、例えば図４に示すように、車体Ｂ側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪（例えば外輪）５と、外輪５の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪（例えば内輪）４と、外輪５と内輪４との間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体６，７とを備えている。この場合、外輪５は中空円筒状を成しており、内輪４の外周を覆うように配置されている。なお、転動体６，７として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。

また、内輪４には、例えば自動車のディスクホイールＷを支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ８が設けられており、ハブ８には、外輪５を越えて外方（ハブ８の半径方向外側）に向って延出するとともに、ディスクホイールＷが固定されるハブフランジ８ａが突設されている。なお、ハブフランジ８ａは、その延出縁付近に、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１０を備え、該ハブボルト１０によって、ディスクホイールＷがハブフランジ８ａに対して位置決めして固定される。

さらに、ハブ８には、車体側に環状の回転輪構成体９（ハブ８と共に回転輪４を構成する部材）が嵌合（外嵌）されるようになっている。このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体６，７は、互いに所定の接触角を成して内輪４と外輪５の軌道面（静止軌道面５ｓ、回転軌道面４ｓ）にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。
また、内輪４と外輪５との間であって、転動体６の車輪Ｗ側には、外輪５に内嵌された芯金からハブ８に摺接するリップシール１１が設けられる。
さらに、内輪４と外輪５との間であって、転動体７の車体Ｂ側には、前記パックシール１が嵌合して配されている。
前記リップシール１１とパックシール１によって、軸受の内部を密封して、軸受の外部から降りかかる泥水等が軸受の内部に侵入することを防止している。

ところで、ハブユニット軸受は、加工上およびコストの問題から、一般的に、内輪４の外径面４ａ又は、外輪５の内径面５ａの寸法の公差幅は概ね０．１ｍｍであり、これにハウジングや軸の寸法の公差も合わせて考慮すると、ハブユニット軸受のパックシール１が嵌合する嵌合代には、大きなばらつきがでてしまう。
一方、スリンガー３や芯金２は、一般的に、防食鋼または防食処理された鋼をプレス成形して薄肉に形成するため、前記嵌合代が過大になった場合には、パックシール１を大きな力で圧入することとなり、スリンガー３の円環部３３や芯金２の円環部２３がテーパー状に変形してしまう場合がある（例えば、図５中、スリンガー３の破線３３ａ，３３ｂ参照）。その場合、変形の方向によって、リップ２ａとスリンガー３の締め代が増減して、適正な締め代とはならず、シールの防水性能に悪影響が生じる虞がある。

そこで、従来は、リップ２ａとスリンガー３の締め代の限界値となるように最大嵌合代を決定するとともに、該最大嵌合代から、上記軸受加工の際に生じる加工公差を差し引いて、最小の嵌合代を決定することが多い。ところが、最小嵌合代にあわせて軸受を加工した場合には、嵌合によるパックシール１を固定する力が弱く、パックシール１に想定外の大きな力が加わった場合には、スリンガー３や芯金２が移動してしまったり変形してしまったりする場合もある。また、転がり軸受の内輪４及び外輪５は、転動体６，７の通過によって微少に変形するので、最小嵌合代でパックシール１が取り付けられた場合には、該変形によって、パックシール１にクリープ（正常方向とは逆の回転が生じる現象）が発生し、スリンガー３や芯金２が移動してしまう場合もある。

このように、パックシール１のスリンガー３や芯金２が移動すると、リップ２ａとスリンガー３の締め代が適正な締め代ではなくなり、パックシール１の防水性能が低下して転がり軸受に水が浸入して、フレーキング（軸受の転動面がうろこ状に剥がれる現象）が発生して転がり軸受が破損する虞もあり、または、動いたスリンガー３や芯金２が転動体７と接触して噛み込みが発生し、軸受がロックするに至って激しい損傷となる虞もある。また、パックシール１の移動は、転がり軸受に負荷されるモーメント荷重の影響もあって、軸受内部方向に移動することが多い。

そこで、スリンガー３や芯金２が軸受内部方向に移動することを防止する技術が望まれる。例えば、特許文献１は、予め軸受に形成しておいた段部に芯金を嵌合する技術を開示している。
しかし、特許文献１では、軸受に、予め段部を形成する必要があるため、その加工のための費用とコストが増加するとともに、パックシールの圧入に特別な技術を要するなどの問題がある。

実用新案登録第２５２９９５６号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされており、その目的は、軸受に特別の加工を行うことなく圧入固定が容易で、固定位置から移動することを防止したパックシールを提供し、そのパックシールを適用した転がり軸受を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明は、転がり軸受の内輪の外径面に直接嵌合する円筒部の軸受外部側の一端から外径方向に円環部を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成され、弾性体を一体に加硫成形して１つ以上のリップを備えた芯金と、前記芯金の円筒部と対向して、転がり軸受の外輪の内径面と嵌合する円筒部と、該円筒部の軸受内部側の一端から内径方向に一体に延設され、前記芯金の円環部と対向する第一の円環部とで構成されたスリンガーとからなり、前記リップがスリンガーに摺動するパックシールにおいて、スリンガーの円筒部の軸受外部側の他端から第二の円環部が外径方向に一体に延設され、第二の円環部は該外輪の端面と当接し、スリンガーの第一の円環部は、芯金の円筒部の軸受内部側の遊端よりも軸受内部方向に位置するとともに、スリンガーの第一の円環部の遊端の内径寸法は、芯金の円筒部の遊端の外径寸法よりも小径となるように設定されている。また、前記芯金の円筒部は、転がり軸受の内輪の外径面と嵌合する第一の円筒部と、該第一の円筒部から、段差を有して前記第一の円筒部よりも大径に延設された第二の円筒部からなり、スリンガーの第一の円環部の遊端は、芯金の円筒部の遊端側よりも軸受内部方向に位置し、芯金の第二の円筒部の遊端の外径寸法は、スリンガーの第一の円環部の遊端の内径寸法よりも大径となるように設定されている場合もある。さらに、前記第二の円筒部の遊端の内径側には弾性部材が一体に配され、内輪外径面との間にシールを構成している場合もある。また、上述のパックシールを適用した転がり軸受としても良い。

本発明によれば、軸受に特別の加工を行うことなく圧入固定が容易で、固定位置から移動することを防止したパックシールを提供し、そのパックシールを適用した転がり軸受を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るパックシール１について、添付図面に基づいて説明する。なお、パックシール１は、上述した従来の転がり軸受の軸受内部を密封する目的で使用されるものであり、例えば、ハブユニット軸受の静止輪５と回転輪４との間であって、転動体７の車体Ｂ側には、前記パックシール１が嵌合して配される。

パックシール１は、芯金２と、芯金２の外径側に配されたスリンガー３と、該スリンガー３と摺接し、芯金２と一体に形成されたリップ２ａとからなる。
芯金２は、転がり軸受、例えば、ハブユニット軸受の内輪の外径面と嵌合する円筒部２１の一端２２から外径方向に円環部２３を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成されている。
スリンガー３は、前記芯金２の円筒部と対向して、転がり軸受の外輪の内径面と嵌合する円筒部３１と、該円筒部３１の一端３２から内径方向に一体に延設され、前記芯金２の円環部２３と対向する第一の円環部３３が延設されるとともに、円筒部３１の他端３４からは、外径方向に第二の円環部３５を延設して、断面視クランク型に構成されている。
なお、スリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａの内径寸法Ｄ１は、芯金２の円筒部２１の遊端２１ａ側よりも軸受内部方向に位置するとともに、その芯金２の円筒部２１の遊端２１ａの外径寸法Ｄ２よりも小径となるように設定されている。

リップ２ａは、前記芯金２の内側面と一体に弾性体が加硫成形され、少なくとも一つ以上形成されるとともに、前記スリンガー３と摺接している。本実施形態では、リップ２ａとして、芯金２の円環部２３の遊端側から延設されるとともにスリンガー３の円筒部３１と摺接する第一リップ２ｂと、芯金２の円環部２３の遊端側から延設されるとともにスリンガー３の第一の円環部３３と摺接する第二リップ２ｃと、芯金２の円筒部２１の遊端側から延設されるとともにスリンガー３の第一の円環部３３と摺接する第三リップ２ｄを備えている。

第一リップ２ｂは軸受外方（図中の右向き矢印方向）に向けて摺接し、第二リップ２ｃ及び第三リップ２ｄは、スリンガー３の円筒部３１の方向に向けて摺接している。すなわち、各リップとも、軸受外方からの泥水等が軸受内部に侵入しないように密封するダストシールとしての役割を持たされている。
なお、リップ２ａが加硫成形される材料として、本実施形態では、ニトリルゴムやアクリルゴム等の弾性材が使用される。なお、リップを形成する材料は、これに限定されず、スリンガー３と摺接して軸受の内部を密封することができれば、どのような材料で形成されていても良い。例えば、ゴムやプラスチックや合成樹脂等で形成されていても良い。

このように形成されたパックシール１をハブユニット軸受に嵌合する場合には、まず、芯金２の円筒部２１が内輪４の外径面４ａと嵌合し、スリンガー３の円筒部３１が外輪５の内径面５ａと嵌合する。このとき、芯金２の円環部２３に加えてスリンガー３の第二の円環部３５が圧入時の力を受け止めるので、芯金２やスリンガー３が変形することがない。
さらに、パックシール１をハブユニット軸受内部方向（図中、左向き矢印方向）に押し込むと、スリンガー３の第二の円環部３５が、外輪５の端面５ｂに当接して、当接した位置より内部方向への移動が抑制される。これにより、スリンガー３がハブユニット軸受に対して軸方向に位置決めされるので、ハブユニット軸受が最小嵌合代にあわせて加工され、嵌合によるパックシール１を固定する力が比較的弱い場合であっても、パックシール１は、軸受内部方向に移動することがなく、常に、正常な嵌合位置に固定される。すなわち、パックシール１のリップ２ａ（第一リップ２ｂ，第二リップ２ｃ，第三リップ２ｄ）は、常に、正常な締め代を保つことができ、パックシール１の防水性能が確保される。

また、スリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａの内径寸法Ｄ１は、芯金２の円筒部２１の遊端２１ａ側よりも軸受内部方向に位置するとともに、その芯金２の円筒部２１の遊端２１ａの外径寸法Ｄ２よりも小径となるように設定されているので、万一、芯金２が軸受内部方向に移動してしまった場合であっても、芯金２の円筒部２１の遊端２１ａが、軸方向に位置決めされているスリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａに当接する。これにより、芯金２は、当接した位置より軸受内部方向への移動が抑制される。従って、スリンガー３や芯金２が転動体７に噛み込まれることが防止されて、ロックによる激しい損傷からハブユニット軸受を護ることができる。
さらに、軸受外方からの泥水等が軸受内部に侵入しないように密封するための複数のダストシールを無理なく成形できるため、耐泥水性能の優れたパックシールを設計することができる。

本実施例では、芯金２の円筒部２１の形状に特徴を有する。パックシール１のその他の構成や作用効果は上述した実施例１と同様であるので、同一の符号を用いることでその説明を省略し、ここでは、本実施例２の特徴部分を中心に説明する。
本実施例２による芯金２の円筒部２１は、図２に示すように、転がり軸受の内輪４の外径面４ａと嵌合する第一の円筒部２４と、該第一の円筒部２４から、段差を有して前記第一の円筒部２４よりも大径に延設された第二の円筒部２５とで構成されている。
また、スリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａは、芯金２の円筒部２１の遊端２１ａ側よりも軸受内部方向に位置し、芯金２の第二の円筒部２５の遊端２１ａ（円筒部２１の遊端）の外径寸法Ｄ３は、スリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａの内径寸法Ｄ１よりも大径となるように設定されている。

芯金２の円筒部２１をこのように形成した場合であっても、前述した実施例１と同様に、万一、芯金２が軸受内部方向に移動してしまった場合であっても、芯金２の第二の円筒部２５の遊端２１ａが、軸方向に位置決めされているスリンガー３の第一の円環部３３の遊端３３ａに当接する。これにより、芯金２の内部方向への移動の抑制されるので、ハブユニット軸受を激しい損傷から護ることができる。

本実施例では、前述した実施例２に加えて、図３に示すように、芯金２の第二の円筒部２５の遊端２１ａの内径側２６に弾性体２ｅが一体に配されていることに特徴を有する。本変形例２のその他の構成及び作用効果は、上述した実施例１及び実施例２と同様であるので、同一の符号を用いることでその説明を省略し、ここでは、本実施例３の特徴部分を中心に説明する。
芯金２の第二の円筒部２５の遊端２１ａの内径側２６には、芯金２の内側面と一体に弾性体２ｅが加硫成形されて配されている。この場合において、該弾性体２ｅは、リップ２ａと連続して該遊端２１ａの内径側２６を被覆するとともに、内輪外径面との間にシールを構成している。

このように弾性体２ｅを前記遊端２１ａの内径側２６に配することによって、パックシール１をハブユニット軸受に嵌合した場合には、芯金２の円筒部２１と、回転輪（内輪）４の外径面４ａとの嵌合面が弾性体２ｅによってシールされることとなる。従って、万一、回転輪（内輪）４の外径面４ａとの嵌合面を伝って泥水等が浸入してきた場合であっても、侵入してきた泥水等を弾性体２ｅが堰き止め、泥水等が弾性体２ｅの位置よりも軸受内部方向へ侵入することを抑制して、ハブユニット軸受の内部を密封することができる。

上述した各実施例では、パックシール１に配されるリップ２ａとして、第一リップ２ｂ，第二リップ２ｃ，第三リップ２ｄの３つのリップを配した場合を説明したが、リップ２ａは１つ以上配されていれば良いので、その数は特に限定されない。また、リップ２ａはダストシールに限られず、複数のリップの一部がオイルシールを構成していても良い。
また、上述の各実施例では、パックシール１をハブユニット軸受に適用したが、これに限定されず、軸受内部の密封を要する転がり軸受であれば、他の転がり軸受に適用することも本発明の範囲内である。

本発明によるパックシールの第一実施例を示す断面図である。本発明によるパックシールの第二実施例を示す断面図である。本発明によるパックシールの第三実施例を示す断面図である。パックシールが適用されるハブユニット軸受の構成を説明する断面図である。従来のパックシールの構成を説明する断面図である。

符号の説明

２芯金
２ａリップ
３スリンガー
２１芯金の円筒部
２２芯金の円筒部の一端
２３芯金の円環部
３１スリンガーの円筒部
３２スリンガーの円筒部の一端
３３スリンガーの第一の円環部
３４スリンガーの円筒部の他端
３５スリンガーの第二の円環部

Claims

転がり軸受の内輪の外径面に直接嵌合する円筒部の軸受外部側の一端から外径方向に円環部を一体に延設して断面視Ｌ字型に構成され、弾性体を一体に加硫成形して１つ以上のリップを備えた芯金と、
前記芯金の円筒部と対向して、転がり軸受の外輪の内径面と嵌合する円筒部と、該円筒部の軸受内部側の一端から内径方向に一体に延設され、前記芯金の円環部と対向する第一の円環部とで構成されたスリンガーとからなり、前記リップがスリンガーに摺動するパックシールにおいて、
スリンガーの円筒部の軸受外部側の他端から第二の円環部が外径方向に一体に延設され、第二の円環部は該外輪の端面と当接し、
スリンガーの第一の円環部は、芯金の円筒部の軸受内部側の遊端よりも軸受内部方向に位置するとともに、スリンガーの第一の円環部の遊端の内径寸法は、芯金の円筒部の遊端の外径寸法よりも小径となるように設定されていることを特徴とするパックシール。
芯金の円筒部は、転がり軸受の内輪の外径面と嵌合する第一の円筒部と、該第一の円筒部から、段差を有して前記第一の円筒部よりも大径に延設された第二の円筒部からなり、
スリンガーの第一の円環部の遊端は、芯金の円筒部の遊端側よりも軸受内部方向に位置し、芯金の第二の円筒部の遊端の外径寸法は、スリンガーの第一の円環部の遊端の内径寸法よりも大径となるように設定さ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。
第二の円筒部の遊端の内径側には弾性体が一体に配され、内輪外径面との間にシールを構成していることを特徴とする請求項２に記載のパックシール。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のパックシールが適用された転がり軸受。