JP5003862B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の外周を密封する密封装置であって、特に、回転検出のためのロータリエンコーダのパルサーリングを備えたものに関する。

図４は、自動車用車輪懸架装置の軸受部を密封する密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。この種の密封装置１００はハブシールとも呼ばれ、軸受２００の外輪２０１と内輪２０２の端部間に組み込まれて、軸受外部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。

すなわち、図４に示される密封装置１００は、軸受２００の外輪２０１の内周面に圧入嵌着される金属製の取付環１０１と、この取付環１０１に一体的に設けられたサイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３とを備え、サイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３が、内輪２０２の外周面に密嵌されたスリンガ１０４に摺動可能に密接されている。詳しくは、サイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３はゴム状弾性材料からなるものであって、共通の基部１０６を介して取付環１０１に一体的に加硫接着されている。サイドリップ１０２は、先端がスリンガ１０４のシールフランジ部１０４ａの内側面に摺動可能に密接されており、その内周側のラジアルリップ１０３は、外側を向いた先端の内周縁が、スリンガ１０４のスリーブ部１０４ｂの外周面に摺動可能に密接されている。

ところで、この種の密封装置１００には、軸の回転速度や回転角を検出するためのロータリエンコーダが併設されるものがあり、その典型的な例としては、従来、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。図５は、特許文献１と同種の、従来のエンコーダ付き密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
特開２００４−９３５５４号公報

すなわち、特許文献１に開示されたエンコーダ付き密封装置は、図４に示される仕様の密封装置１００におけるスリンガ１０４のシールフランジ部１０４ａの外側面に、図５に示されるように、磁性ゴムで成形され円周方向所定ピッチで多極着磁されたパルサーリング１０５が一体的に設けられたものである。なお、磁性ゴムは、ゴム状弾性材料に磁性体を混合したものである。また、パルサーリング１０５の外側には、磁気センサ１２０が非回転状態で対向配置されており、この磁気センサ１２０は、パルサーリング１０５と共にロータリエンコーダを構成するものであって、パルサーリング１０５が軸受２００の内輪２０２と一体的に回転することによる磁界の変化に対応した波形のパルスを発生し、回転を検出するものである。

しかしながら、従来、磁気式ロータリエンコーダを構成するためのパルサーリング１０５は、図５に示されるように、密封装置１００のスリンガ１０４に対してのみ適用されているのが現状であった。

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、その主な技術的課題は、スリンガ以外の回転側部材にパルサーリングを適用した密封装置を提供することにあり、他の技術的課題は、シール性に優れた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リップと、前記回転側取付環に一体的に成形されて先端部が前記静止側取付環に摺動可能に密接された回転側リップと、磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料からなり前記回転側取付環に一体的に成形され多極着磁されたロータリエンコーダ用パルサーリングと、を備え、前記回転側取付環が、前記回転側リップが設けられた相対的に内側の第一の回転側取付環と、前記パルサーリングが設けられた相対的に外側の第二の回転側取付環からなり、前記第二の回転側取付環が、前記回転側リップの基部に嵌着され、前記パルサーリングが前記回転側部材の外周面に密接されたものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、パルサーリングの外周部に、回転側リップよりも外側に位置すると共に静止側部材又は静止側取付環に近接対向する鍔部を延在したものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転側取付環に、回転側リップとパルサーリングを一体に成形したものであるため、パルサーリングの付加による大型化を抑制することができる。しかも既存の密封装置における回転側リップの基部に、パルサーリングが設けられた第二の回転側取付環を嵌着することによって、ロータリエンコーダを設けた仕様とすることができ、ロータリエンコーダを設けた仕様とするか否かの選択を容易に行うことができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、パルサーリングの外周部に、回転側リップの外側で静止側部材又は静止側取付環に近接対向する鍔部を延在したことによって、遠心力による振り切り作用及びラビリンスシール作用を奏するので、シール性を向上することができる。しかも広い着磁面が確保されるので、安定した磁気特性を得ることができる。

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。図１は、本発明の第一の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図、図２は、パルサーリングの着磁パターンの一例を示す説明図である。

図１において、参照符号２００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であり、外輪２０１と、その内周に同心配置された内輪２０２との間に、多数の鋼球２０３が介在している。ここで、外輪２０１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２０２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する。

密封装置１０は、軸受２００の外輪２０１の端部内周面に圧入嵌着される静止側取付環１１と、内輪２０２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と、回転側取付環１２に一体的に成形され円周方向所定ピッチで着磁されたロータリエンコーダ用パルサーリング１７とからなる。なお、内周リップ１３は、請求項１に記載された静止側リップに相当し、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Ｏ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２０１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向きフランジ１１ｂとからなる。

回転側取付環１２は、第一及び第二の回転側取付環１２１，１２２からなり、サイドリップ１４及び外周リップ１５が相対的に内側の第一の回転側取付環１２１に設けられ、パルサーリング１７が相対的に外側の第二の回転側取付環１２２に設けられている。
回転側取付環１２における相対的に外側の第二の回転側取付環１２２は、その外周筒部１２２ｃにおいて、サイドリップ１４及び外周リップ１５の基部１６の外周面に嵌着されると共に、この第二の回転側取付環１２２に一体的に設けられたパルサーリング１７の内周部１７ｃが、内輪２０２の端部外周面に密接され、相対的に内側の第一の回転側取付環１２１は、その内周筒部１２１ａにおいて軸受２００の内輪２０２の外周面に圧入嵌着されている。
詳しくは、第一の回転側取付環１２１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Ｏ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、外周面が内周リップ１３の先端部内周に摺動可能に密接される内周筒部１２１ａと、その軸受外部Ａ側の端部から外周側へ延びる外向きフランジ１２１ｂとからなる。そして、サイドリップ１４及び外周リップ１５は、その共通の基部１６が、第一の回転側取付環１２１における外向きフランジ１２１ｂの外径部に加硫接着されている。
また、第二の回転側取付環１２２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Ｏ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、サイドリップ１４及び外周リップ１５の基部１６の外周面に嵌着される外周筒部１２２ｃと、その軸受外部Ａ側の端部から内周側へ延びる内向きフランジ１２２ｄとからなる。外周筒部１２２ｃには、前記基部１６の一部を食い込ませて嵌合力を増大させるための屈曲部１２２ｅが形成されている。そして、回転側取付環１２は、第一の回転側取付環１２１の内周筒部１２１ａにおいて内輪２０２の外周面に圧入嵌着されるものである。

内周リップ１３は、所定の金型内に、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、ゴム成形材料を充填し、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における内向きフランジ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、先端部内周が回転側取付環１２における第一の回転側取付環１２１の内周筒部１２１ａの外周面に摺動可能に密接されている。

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における軸受外部Ａと反対側を向いた部分の内径部から、先端部側が大径となる円錐筒状に成形され、先端部が、静止側取付環１１における内向きフランジ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における軸受外部Ａと反対側を向いた部分の外径部から外周側へ断面略「く」字形の屈曲形状をなして立ち上がり、軸受外部Ａ側を向いた先端部が、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。

パルサーリング１７は、回転側取付環１２における第二の回転側取付環１２２の内向きフランジ１２２ｄの外側面に加硫接着されたものであって、例えばフェライト、希土類、アルコニ等の磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム材からなり、図２に示されるように、円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁された円盤状の多極磁石である。このパルサーリング１７の外周には鍔部１７ａが形成され、サイドリップ１４及び外周リップ１５よりも外側の位置で、外輪２０１の内周面に近接対向されている。また、このパルサーリング１７は、円周方向１箇所に、着磁ピッチの異なる部分（不図示）などを設けることによって、これを、例えばエンジンのピストンの上死点等、特定のポジションを検出するためのクランク角計測原点（不図示）とすることができる。

図１における参照符号２０は、磁気センサである。この磁気センサ２０は、軸受外部Ａにおける円周方向１箇所に配置され、不図示の固定部材によって非回転状態に固定され、その検出面２０ａが、パルサーリング１７の外側面と軸方向に近接対向されている。

以上の構成を備える密封装置１０は、軸受２００の内輪２０２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の内向きフランジ１１ｂ及び外周筒部１１ａに摺動可能に密接され、非回転の内周リップ１３が、内輪２０２と一体的に回転する回転側取付環１２の第一の回転側取付環１２１の内周筒部１２１ａと摺動可能に密接されることによって、軸受外部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。

また、パルサーリング１７が内輪２０２と一体的に回転することによって、磁気センサ２０の検出面２０ａの正面を、多極着磁されたＮ極とＳ極が回転方向へ交互に通過し、磁気センサ２０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るので、このパルスのカウントによって、回転角や回転数を計測することができる。

また、パルサーリング１７は、その外周部に形成された鍔部１７ａがサイドリップ１４及び外周リップ１５よりも外側の位置で、外輪２０１の内周面に近接対向された状態で回転するので、軸受外部Ａからの泥水や塵埃等の侵入を、遠心力による振り切り作用によって遮断する。しかも、この鍔部１７ａは、外輪２０１の内周面に対する対向距離を小さくすることによって、ラビリンスシール効果も奏するものである。したがって、泥水や塵埃等の侵入によるサイドリップ１４及び外周リップ１５の損耗を防止して、優れたシール性を維持することができる。

しかも、密封装置１０にロータリエンコーダを設けた仕様とするか否かの選択を容易に行うことができるといった利点がある。すなわち、回転側取付環１２における第一の回転側取付環１２１は、第二の回転側取付環１２２を介して軸受２００の内輪２０２に嵌着されているのではなく、パルサーリング１７を一体に有する第二の回転側取付環１２２は、その外周筒部１２２ｃにおいてサイドリップ１４及び外周リップ１５の基部１６の外周面に嵌着されるものだからである。

また、パルサーリング１７の径方向幅が、鍔部１７ａによって外径方向へ増大すると共に、内径方向へも、内輪２０２の端部外周面位置まで増大するため、広い着磁面が確保され、安定した磁気特性を得ることができる。

なお、第二の回転側取付環１２２を抜け止めするための屈曲部１２２ｅは、図示のような形状以外にも、例えばサイドリップ１４及び外周リップ１５の基部１６の外周面へ食いこむ凸形状とするなど、種々の形状が考えられる。

次に図３は、本発明の第二の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。

この形態による密封装置１０は、上述した第一の形態（図１）における第二の回転側取付環１２２を非磁性体からなるものとし、パルサーリング１７を、この第二の回転側取付環１２２における内向きフランジ１２２ｄの内側面に一体的に加硫接着したものである。したがって、パルサーリング１７の外周側は第二の回転側取付環１２２の外周筒部１２２ｃで覆われているので、パルサーリング１７は、図１のような鍔部１７ａが存在しないものとなっている。その他の部分の構成は、基本的に第一の形態（図１）と同様である。

すなわち図３に示されるように、パルサーリング１７は第一の回転側取付環１２１における外向きフランジ１２１ｂと第二の回転側取付環１２２における内向きフランジ１２２ｄとの間に挟みこまれた状態に設けられている。したがって、軸受外部Ａに配置された磁気センサ２０は、その検出面２０ａが、第二の回転側取付環１２２の内向きフランジ１２２ｄの外側面と軸方向に近接対向されることになるが、第二の回転側取付環１２２を非磁性体とすることによって、その内側にあるパルサーリング１７の磁界を検出可能としている。そして、パルサーリング１７が第二の回転側取付環１２２の内向きフランジ１２２ｄによって保護されるので、パルサーリング１７の磁界が外乱の影響を受けにくくなるといった利点がある。

また、この形態も第一の形態（図１）と同様、回転側取付環１２における第一の回転側取付環１２１がその内周筒部１２１ａにおいて軸受２００の内輪２０２に嵌着されており、パルサーリング１７を一体に有する第二の回転側取付環１２２が、その外周筒部１２２ｃにおいてサイドリップ１４及び外周リップ１５の基部１６の外周面に嵌着されるため、密封装置１０にロータリエンコーダを設けた仕様とするか否かの選択を容易に行うことができる。

本発明の第一の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 パルサーリングの着磁パターンの一例を示す説明図である。 本発明の第二の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 自動車用車輪懸架装置の軸受部を密封する密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 従来のエンコーダ付き密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。

符号の説明

１０ 密封装置
１１ 静止側取付環
１２ 回転側取付環
１２１ 第一の回転側取付環
１２２ 第二の回転側取付環
１２２ｅ 屈曲部
１３ 内周リップ（静止側リップ）
１４ サイドリップ（回転側リップ）
１５ 外周リップ（回転側リップ）
１６ 基部
１７ パルサーリング
１７ａ 鍔部
２０ 磁気センサ
２００ 軸受
２０１ 外輪（静止側部材）
２０２ 内輪（回転側部材）
２０３ 鋼球

Claims (2)

1. 静止側部材（２０１）に密嵌固定される静止側取付環（１１）と、回転側部材（２０２）に密嵌固定される回転側取付環（１２）と、前記静止側取付環（１１）に一体的に設けられて先端部が前記回転側取付環（１２）に摺動可能に密接される静止側リップ（１３）と、前記回転側取付環（１２）に一体的に成形されて先端部が前記静止側取付環（１１）に摺動可能に密接された回転側リップ（１４，１５）と、磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料からなり前記回転側取付環（１２）に一体的に成形され多極着磁されたロータリエンコーダ用パルサーリング（１７）と、を備え、前記回転側取付環（１２）が、前記回転側リップ（１４，１５）が設けられた相対的に内側の第一の回転側取付環（１２１）と、前記パルサーリング（１７）が設けられた相対的に外側の第二の回転側取付環（１２２）からなり、前記第二の回転側取付環（１２２）が、前記回転側リップ（１４，１５）の基部（１６）に嵌着され、前記パルサーリング（１７）が前記回転側部材（２０２）の外周面に密接されたことを特徴とする密封装置。
2. パルサーリング（１７）の外周部に、回転側リップ（１４，１５）よりも外側に位置すると共に静止側部材（２０１）又は静止側取付環（１１）に近接対向する鍔部（１７ａ）を延在したことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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