密封装置的制作方法

1.本发明涉及密封装置。


背景技术：

2.在机动车的轮毂设置有支承车轴的滚动轴承。将该滚动轴承称为轮毂轴承。在轮毂轴承的内圈与外圈之间设置有密封装置。该密封装置将轴承内部的润滑剂(润滑脂)密封，并且阻止水、灰尘等异物从外部向轴承内部侵入。
3.在一种设置于轮毂轴承的密封装置中，有由两个密封构件的组合构成的装置(专利文献1)。一个密封构件安装于外侧构件、例如外圈，另一个密封构件安装于内侧构件、例如内圈。在一个密封构件设置有能够滑动地与另一个密封构件接触的唇，唇防止润滑剂的泄漏。
4.安装于内侧构件的密封构件具有供内侧构件嵌入的套筒以及从套筒向径向外侧扩展的凸缘。专利文献1中记载的密封构件的凸缘具有金属制的凸缘部以及弹性材料制的弹性凸缘部。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开第2017-190804号公报


技术实现要素：

8.上述的密封构件的套筒与嵌入于套筒的内侧构件是为刚性材料制，在两者之间会产生微小的间隙。为了确保被密封装置封闭的内部空间的封闭性，期望上述的弹性凸缘部的内周部分与内侧构件紧密地接触。
9.另外，在对轮毂轴承施加高负载的情况下，轴承的内部空间的压力升高。期望即使在该情况下，在弹性凸缘部的内周部分与内侧构件的外周面之间不产生间隙，维持内部空间的封闭性。
10.因此，本发明提供能够维持内部空间的封闭性的密封装置。
11.本发明一形态的密封装置配置于相对旋转的内侧构件与外侧构件之间，并将所述内侧构件与所述外侧构件之间的间隙封闭。密封装置包括第一密封构件，具有安装于所述外侧构件的圆筒部、从所述圆筒部向径向内侧扩展的环状部以及从所述环状部延伸的唇；和第二密封构件，具有供所述内侧构件嵌入的圆筒状的套筒、以及从所述套筒向径向外侧扩展的凸缘，所述凸缘与所述第一密封构件的环状部相对，所述第一密封构件的所述唇能够滑动地与所述套筒接触。所述第二密封构件的所述套筒由刚性材料形成。所述第二密封构件的所述凸缘具有连结于所述套筒的所述刚性材料制的刚性凸缘部以及与所述刚性凸缘部紧贴的由弹性材料形成的圆环状的弹性凸缘部。在所述弹性凸缘部的内周形成有与所述内侧构件的外周面接触的环状的突起。在初始状态下，所述突起的内周面具有圆柱形部分以及与所述圆柱形部分相邻的2个截圆锥状的倾斜面部分。初始状态下的所述圆柱形部
分的内径比所述套筒的内径小。在初始状态下，所述突起的所述圆柱形部分的长度为0.15mm以上。
12.在该形态下，通过形成于第二密封构件的弹性凸缘部的内周的突起的圆柱形部分的长度在初始状态下为0.15mm以上，即使被密封装置封闭的内部空间的压力升高，在弹性凸缘部的突起与内侧构件的圆柱形的外周面之间也不易产生间隙。因此，被密封装置封闭的内部空间的封闭性得以维持。
附图说明
13.图1是本发明的实施方式的密封装置所使用的滚动轴承的一例的局部剖视图。
14.图2是本发明的实施方式的密封装置的局部剖视图。
15.图3是图2的局部放大图。
16.图4是突出由于内侧构件而变形的弹性凸缘部的、与图3相同的放大图。
17.图5是比较例的密封装置的局部放大剖视图。
具体实施方式
18.以下，一边参照添附的附图一边对本发明的实施方式进行说明。附图的比例尺不一定准确，有时对一部分特征也会进行放大或省略。
19.图1示出本发明的实施方式的密封装置所使用的滚动轴承的一例即机动车用的轮毂轴承。但是，本发明的用途不限定于轮毂轴承，本发明也可以应用于其他的滚动轴承。另外，在以下的说明中，虽然轮毂轴承是滚珠轴承，但本发明的用途不限定于滚珠轴承，本发明也可以应用于具有其他种类的滚动体的滚柱轴承、滚针轴承等其他滚动轴承。另外，本发明还可以应用于除机动车以外的机械所使用的滚动轴承。
20.该轮毂轴承1具有：轮毂4，具有供车轴(未图示)插入内部的孔2；内圈(内侧构件)6，安装于轮毂4；外圈(外侧构件)8，配置在这些构件的外侧；多个滚珠10，在轮毂4与外圈8之间配置成一列；多个滚珠12，在内圈6与外圈8之间配置成一列；以及多个保持器14、保持器15，将这些滚珠保持在规定位置。
21.外圈8被固定，另一方面，轮毂4以及内圈6伴随着车轴的旋转而旋转。
22.车轴以及轮毂轴承1的共同的中心轴线ax沿图1的上下方向延伸。在图1中，仅示出相对于中心轴线ax而言的左侧部分。虽然没有详细图示，但是图1的上侧是供机动车的车轮配置的外侧(外部侧)，下侧是配置有差动齿轮等的内侧(内部侧)。图1所示的外侧、内侧分别指径向的外侧、内侧。
23.轮毂轴承1的外圈8固定于轮毂转向节16。轮毂4具有比外圈8向半径方向外侧伸出的外部侧凸缘18。能够利用轮毂螺栓19将车轮安装于外部侧凸缘18。
24.在外圈8的外部侧的端部的附近配置有将外圈8与轮毂4之间的间隙封闭的密封装置20，在外圈8的内部侧的端部的内侧配置有将外圈8与内圈6之间的间隙封闭的密封装置21。通过这些密封装置20、21的作用，防止润滑脂、即润滑剂从轮毂轴承1的内部空间的流出，并防止异物(包含水(包含泥水或盐水)以及灰尘)向轮毂轴承1的内部空间的流入。在图1中，箭头f示出来自外部的异物的流动的方向的例子。
25.密封装置20配置在轮毂轴承1的旋转的轮毂4与固定好的外圈8的外部侧的圆筒状
的端部8a之间，并封闭轮毂4与外圈8之间的间隙。密封装置21配置在轮毂轴承1的旋转的内圈6与固定好的外圈8的内部侧的端部8b之间，并封闭内圈6与外圈8之间的间隙。
26.如图2所示，密封装置21配置在轮毂轴承1的外圈8的内部侧的端部8b与轮毂轴承1的内圈6的间隙内。虽然密封装置21是环状，但在图2中仅示出其左侧部分。从图2显而易见，密封装置21具有包括第一密封构件30和第二密封构件40的复合结构。
27.第一密封构件30是安装于外圈8且不旋转的固定密封构件。第一密封构件30是具有弹性环31以及刚性环32的复合结构。弹性环31由弹性材料、例如弹性体形成。刚性环32由刚性材料、例如金属形成，并加强弹性环31。刚性环32具有大致l字形的截面形状。刚性环32的一部分埋设于弹性环31，并与弹性环31紧贴。
28.第一密封构件30具有圆筒部33、环状部34、径向唇35、36以及侧唇37、38。
29.圆筒部33构成安装于外圈8的安装部。具体来说，圆筒部33以过盈配合方式嵌入(即、压入)外圈8的端部8b。环状部34为圆环状，配置于圆筒部33的径向内侧，朝向内圈6并向径向内侧扩展。环状部34具有位于径向内侧的厚度小的部分、以及位于径向外侧的厚度大的部分。圆筒部33与环状部34由刚性环32与弹性环31构成。
30.径向唇35、36从环状部34的内侧端朝向径向内侧延伸，径向唇35、36的前端与第二密封构件40的套筒42a接触。径向唇35、36由弹性环31构成。
31.侧唇37从环状部34的厚度小的部分朝向内部侧延伸。侧唇38从环状部34的厚度大的部分朝向内部侧延伸。侧唇37、38的前端与第二密封构件40的刚性凸缘部42b接触。侧唇37、38由弹性环31构成。
32.第二密封构件40也可称为抛油环、即旋转密封构件。第二密封构件40安装于内圈6，当内圈6旋转时，第二密封构件40与内圈6一同旋转，使从外部飞散而来的异物飞溅。
33.在本实施方式中，第二密封构件40也是具有弹性环41以及刚性环42的复合结构。刚性环42由刚性材料、例如金属形成。
34.刚性环42具有大致l字形的截面形状。具体来说，刚性环42包括圆筒状的套筒42a和从套筒42a向径向外侧扩展的圆环状的刚性凸缘部42b。套筒42a构成安装于内圈6的安装部。具体来说，内圈6的端部以过盈配合方式嵌入(即、压入)套筒42a。
35.刚性凸缘部42b配置于套筒42a的径向外侧，向径向外侧扩展，并与第一密封构件30的环状部34相对。在本实施方式中，刚性凸缘部42b为平板，位于相对于套筒42a的轴线垂直的平面内。
36.弹性环41与刚性环42的刚性凸缘部42b紧贴。在本实施方式中，弹性环41是为了测量内圈6的旋转速度而设置的。具体来说，弹性环41由含有磁性金属粉以及陶瓷粉的弹性体材料形成，由于磁性金属粉而具有多个s极与n极。在弹性环41中，在圆周方向上隔开等角度间隔地交替配置有多个s极与n极。能够利用未图示的磁传感器来测定弹性环41的旋转角度。因此，磁传感器与弹性环41构成磁旋转编码器。
37.弹性环41与刚性凸缘部42b相互接合，可视为构成一个凸缘44。因此，可将弹性环41称为弹性凸缘部45，凸缘44可视为具有与套筒42a连结的刚性材料制的刚性凸缘部42b、以及与刚性凸缘部42b紧贴的由弹性材料形成的圆环状的弹性凸缘部45。
38.第一密封构件30的径向唇35为润滑脂唇。润滑脂唇35主要承担阻止润滑剂从轮毂轴承1的内部空间流出的作用。径向唇36为防尘唇。防尘唇36主要承担阻止异物从外部向轮
毂轴承1的内部空间流入的作用。侧唇37、38承担阻止异物从外部向径向唇36流入的作用。
39.第一密封构件30安装于固定好的外圈8，另一方面，由于内圈6以及第二密封构件40旋转，因此径向唇35、36相对于第二密封构件40的套筒42a滑动，侧唇37、38相对于第二密封构件40的刚性凸缘部42b滑动。
40.在弹性凸缘部45的内周形成有与内圈6的外周面接触的环状的突起50。在弹性凸缘部45未变形的状态(初始状态)下，突起50的内周面具有圆柱形部分52以及与圆柱形部分52相邻的2个截圆锥状的倾斜面部分53、54。在初始状态下，圆柱形部分52从与第二密封构件40的轴线垂直的方向观察时沿着第二密封构件40的轴线方向直线状地延伸。倾斜面部分53位于圆柱形部分52的内部空间侧，倾斜面部分54位于圆柱形部分52的大气侧(圆柱形部分52与弹性凸缘部45的端面45a之间)。
41.在图2中，用虚线描绘内圈6和外圈8。因为第一密封构件30的圆筒部33嵌入外圈8，因此圆筒部33产生变形，而圆筒部33实际上位于比图2靠径向内侧的位置。另外，因为内圈6嵌入第二密封构件40的套筒42a与弹性凸缘部45，因此套筒42a与弹性凸缘部45(特别是突起50)产生变形，而套筒42a与弹性凸缘部45实际上比图2位于靠径向外侧的位置。
42.这样，图2示出未变形的初始状态的套筒42a与弹性凸缘部45。图3放大示出该初始状态的套筒42a与弹性凸缘部45。图4是与图3同样的放大图，用实线示出与内圈6接触而产生了变形的弹性凸缘部45(特别是突起50)，用虚线示出初始状态的突起50。
43.套筒42a与嵌入套筒42a的内圈6为刚性材料制，在两者之间会产生微小的间隙。为了确保被密封装置21封闭的内部空间的封闭性，期望弹性凸缘部45的内周部分与内圈6紧密接触。
44.另外，在对轮毂轴承1施加高负载的情况下，轮毂轴承1的内部空间的压力升高。在该情况下，由于内部空间的高压而使得来自内部空间的空气或润滑剂的泄漏l(参照图4)通过弹性凸缘部45的内周部分与内圈6的外周面之间是不理想的。相反，在轮毂轴承1的温度下降的情况(例如，机动车的行驶停止的情况)下，轮毂轴承1的内部空间的压力下降。在存在来自内部空间的空气或润滑剂的泄漏l后，当轮毂轴承1的温度下降时，内部空间的压力变得极低，可能使得润滑脂唇35的封闭能力下降，或者防尘唇36与套筒42a强力地接触而对内圈6施加大的扭矩。因此，期望即使在对轮毂轴承1施加高的负载的情况下，在弹性凸缘部45的内周部分与内圈6的外周面之间也不产生间隙，从而维持内部空间的封闭性。
45.为了确保内部空间的封闭性，初始状态下的突起50的圆柱形部分52的内径比套筒42a的内径小。优选初始状态下的套筒42a的内侧半径r1(参照图3)与突起50的圆柱形部分52的内侧半径r2之差例如为0.1mm。因此，能够将突起50的圆柱形部分52相对于内圈6的过盈量in2设定得比套筒42a相对于内圈6的过盈量in1大0.1mm。
46.在初始状态下，突起50的内周面的圆柱形部分52的长度x优选为0.15mm以上。在该情况下，即使被密封装置21封闭的内部空间的压力升高，在弹性凸缘部45的突起50与内圈6的圆柱形的外周面之间也不易产生间隙。因此，维持被密封装置21封闭的内部空间的封闭性。
47.初始状态下的圆柱形部分52的长度x优选为从弹性凸缘部45的端面45a(在大气侧露出的面)到圆柱形部分52的套筒42a侧的端52a的距离d的一半以下。在该情况下，因为突起50相对于内圈6的外周面的接触压力高，因此即使被密封装置21封闭的内部空间的压力
升高，突起50的一部分也不会比弹性凸缘部45的端面更向大气侧突出，也不会伴随着这样的突起50的大的变形而在突起50与内圈6的外周面之间产生间隙。
48.图5是比较例的密封装置的局部放大剖视图。在图5中，与图4同样，也用实线示出与内圈6接触而变形的弹性凸缘部45(特别是突起50)，用虚线示出初始状态的突起50。在图5的比较例中，初始状态下的圆柱形部分52的长度x比从弹性凸缘部45的端面45a到圆柱形部分52的端52a的距离d的一半大。在该情况下，突起50相对于内圈6的外周面的接触压力低，因此在被密封装置21封闭的内部空间的压力升高时，突起50的一部分可能比弹性凸缘部45的端面45a更向大气侧突出。当突起50如此大地变形时，在突起50与内圈6的外周面之间产生间隙，空气或润滑剂的泄漏l可能通过突起50与内圈6的外周面之间。
49.在实施方式中，距离d为0.65mm。第二密封构件40的径向上的弹性凸缘部45的端面45a和倾斜面部分54交叉的部分与圆柱形部分52的距离y为0.7mm。在该情况下，在初始状态下，截圆锥状的倾斜面部分54相对于端面45a的角度θ优选为27度以上且35度以下。
50.若θ为27度，则初始状态下的圆柱形部分52的长度x为0.3mm，比距离d的一半小。因此，突起50的一部分不会比弹性凸缘部45的端面45a更向大气侧突出。
51.若θ为35度，则初始状态下的圆柱形部分52的长度x为0.16mm，比0.15mm大。因此，即使被密封装置21封闭的内部空间的压力升高，在弹性凸缘部45的突起50与内圈6的圆柱形的外周面之间也不易产生间隙。
52.以上，一边参考本发明的优选的实施方式一边对本发明进行了图示说明，但可理解为，对本领域技术人员而言，在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下能够进行形式和细节的变更。这样的变更、改变以及修改应包含在本发明的范围内。
53.例如，在上述的实施方式中，内侧构件即轮毂4以及内圈6为旋转构件，外侧构件即外圈8为静止构件。但是，本发明不限定于上述实施方式，可以应用于相互相对旋转的多个构件的密封。例如，也可以是内侧构件静止、外侧构件旋转，还可以是这些构件全部旋转。
54.本发明的用途不限定于轮毂轴承1的密封。例如，本发明的密封装置或密封结构还可用于机动车的差动齿轮机构或其他的动力传递机构、机动车的驱动轴的轴承或其他的支承机构、泵的旋转轴的轴承或其他的支承机构等。
55.在上述的实施方式中，第一密封构件30的侧唇37、38的前端与第二密封构件40的刚性凸缘部42b接触。但是，侧唇37、38也可以不与刚性凸缘部42b接触。侧唇的数量不限定于实施方式。代替侧唇或者除了侧唇以外，也可以在第一密封构件30或第二密封构件40设置促进异物排出的突起。
56.附图标记说明
57.1 轮毂轴承
58.6 内圈(内侧构件)
59.8 外圈(外侧构件)
60.21 密封装置
61.30 第一密封构件
62.33 圆筒部
63.34 环状部
64.35、36 径向唇
65.40 第二密封构件
66.41 弹性环
67.42 刚性环
68.42a 套筒
69.42b 刚性凸缘部
70.44 凸缘
71.45 弹性凸缘部
72.45a 端面
73.50 突起
74.52 圆柱形部分
75.52a 端
76.53 倾斜面部分
77.54 倾斜面部分