(57)【要約】【課題】車輪用転がり軸受装置の外輪と内輪の間に加圧空気の流路を形成する密封装置であって、車輪用転がり軸受装置を回転させるのに必要なトルクが加圧空気によって増大することを抑制し得る密封装置を提供する。【解決手段】車輪用転がり軸受装置１２の外輪１３と内輪１４の両輪間を密封して両輪間に加圧空気の流路１２ａを形成する密封装置１であって、外輪１３と内輪１４の間を密封する環状の弾性体３と、弾性体３に固着され内輪１４に摺接する弾性体３のリップ３ｂのめくれ上りを防止する金属環２とを有している。そして弾性体３と金属環２との間には、加圧空気によって弾性体３と金属環２によって挟まれて変形しかつその変形によってリップ３ｂを加圧空気側に向けて押し返す方向にも変形する変形可能部材４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪用転がり軸受装置を経由してタイヤに加圧空気を供給するために、前記車輪用転がり軸受装置の外輪と内輪の両輪間を密封して前記両輪間に加圧空気の流路を形成する車輪用転がり軸受装置の密封装置であって、
前記外輪と内輪の間を密封する環状の弾性体と、前記弾性体に固着され前記外輪と内輪のいずれかに摺接する前記弾性体のリップのめくれ上りを防止する金属環とを有し、
前記弾性体と前記金属環との間には、加圧空気によって前記弾性体と前記金属環によって挟まれて変形しかつその変形によって前記リップを加圧空気側に向けて押し返す方向にも変形する変形可能部材が設けられていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置の密封装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の密封装置であって、
変形可能部材は、弾性体よりも弾性率の低い弾性材料から形成されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置の密封装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車輪用転がり軸受装置の密封装置であって、
金属環は、外輪の内周面または内輪の外周面に嵌合固定される円環状の嵌合部と、その嵌合部から径方向に張出して弾性体の一側面を覆うバック部と、そのバック部から前記弾性体のリップに沿って軸方向に張出す張出部とを有し、
変形可能部材は、前記金属環のバック部と張出部の間に形成された角部に配設され、前記変形可能部材が加圧空気によって前記バック部に押し付けられて変形し、かつその変形によって前記張出部に案内されて前記リップに向けて軸方向に変形することを特徴とする車輪用転がり軸受装置の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用転がり軸受装置と車輪のハブを経由してタイヤに加圧空気を供給するために、車輪用転がり軸受装置の外輪と内輪の両輪間を密封して両輪間に加圧空気の流路を形成する車輪用転がり軸受装置の密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、路面状況等に応じてタイヤの空気圧を調整するための装置が知られている（特許文献１参照）。この装置は、自動車に搭載された加圧空気供給源と、その加圧空気供給源とタイヤとを連通するエア流路を有しており、エア流路は、ナックルに形成された流路と、車輪用転がり軸受装置に形成された流路と、ハブおよびホイールに形成された流路とを有し、ホイールに取付けられたタイヤと連通している。そして転がり軸受装置の流路は、転がり軸受装置の外輪と内輪の間に設けられる密封装置によって形成されている。
【０００３】
密封装置は、従来、外輪と内輪の間を密封する環状の弾性体を有している（特許文献２等参照）。そして弾性体は、外輪側に固定され、内輪に摺接するリップを有し、リップの外周面にリップを内輪に押し付けるスプリングが取付けられている。密封装置によって形成された流路に加圧空気が供給されると、リップは、加圧空気によってさらに内輪に強く押し付けられる。そのためリップは、内輪に対し緊迫力を有し、とりわけ加圧空気が供給された際に大きな緊迫力を有する。したがってリップの緊迫力によって転がり軸受を回転させるために必要なトルクが大きくなり、車両の燃費が悪化するという問題が生じていた。
【特許文献１】特開２０００−２５５２２８号公報
【特許文献２】特開２００１−９９３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、車輪用転がり軸受装置の外輪と内輪の間に加圧空気の流路を形成する密封装置であって、車輪用転がり軸受装置を回転させるのに必要なトルクが加圧空気によって増大することを抑制し得る密封装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備える密封装置であることを特徴とする。すなわち請求項１に記載の発明によると、転がり軸受装置の外輪と内輪の間を密封する環状の弾性体と、弾性体に固着され外輪と内輪のいずれかに摺接する弾性体のリップのめくれ上りを防止する金属環とを有している。そして弾性体と金属環との間には、加圧空気によって弾性体と金属環によって挟まれて変形しかつその変形によってリップを加圧空気側に向けて押し返す方向にも変形する変形可能部材が設けられている。
【０００６】
したがって弾性体のリップは、加圧空気の圧力によって外輪または内輪に向けて押されるが、加圧空気の圧力によって変形した変形可能部材によって押し返される。そのためリップが加圧空気によって外輪または内輪に強く押し付けられることを変形可能部材によって抑制することができる。その結果、加圧空気によって転がり軸受装置を回転させるのに必要なトルクが増大することを抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、変形可能部材は、弾性体よりも弾性率の低い弾性材料から形成されている。したがって変形可能部材は、弾性体と金属環に挟まれることで弾性体よりも小さな力で弾性変形する。そのため変形可能部材によって弾性体のリップを応答良く押し返すことができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、金属環は、外輪の内周面または内輪の外周面に嵌合固定される円環状の嵌合部と、その嵌合部から径方向に張出して弾性体の一側面を覆うバック部と、そのバック部から弾性体のリップに沿って軸方向に張出す張出部とを有している。そして変形可能部材は、金属環のバック部と張出部の間に形成された角部に配設され、変形可能部材が加圧空気によってバック部に押し付けられて変形し、かつその変形によって張出部に案内されてリップに向けて軸方向に変形する。したがって変形可能部材は、金属環のバック部と張出部とによって確実にリップを押し返すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態を図１〜４にしたがって説明する。本形態の密封装置１は、図１に示すようにタイヤの空気圧を路面状況等に応じて調整するタイヤ空気圧調整装置１０の一部品として利用される。タイヤ空気圧調整装置１０は、加圧空気供給源２３と、加圧空気供給源２３とタイヤ２４とを連通するエア流路とを有し、エア流路は、転がり軸受装置１２やハブ１７などに形成された流路から形成されている。
【００１０】
加圧空気供給源２３は、コンプレッサ等によって圧縮された加圧空気を蓄えるタンクであって、車両に搭載されている。加圧空気供給源２３の下流には、電磁弁２２が設けられており、電磁弁２２は、路面状況やタイヤ２４の空気圧の不足を検知するセンサ等からの検知信号、あるいは運転者に操作されたスイッチからの信号に基づいて開閉操作される。そして電磁弁２２を開くことで、加圧空気が加圧空気供給源２３側からナックル１１側に排出される。
【００１１】
ナックル１１には、図１に示すように転がり軸受装置１２の外輪１３が固定される。転がり軸受装置１２の内輪１４には、ハブ１７が取付けられ、ハブ１７のフランジ１７ｂには、ホイール１８が取付けられる。そしてこれらにエア流路を構成する流路が形成されている。すなわちナックル１１を貫通する流路１１ａと、転がり軸受装置１２の外輪１３を貫通する流路１３ａと、外輪１３と内輪１４とを連通する流路１２ａと、内輪１４を貫通する流路１２ａと、ハブ１７を貫通する流路１７ａと、ホイール１８を貫通しホイール１８の外周面に取付けられたタイヤ２４に連通する流路１８ａが順に形成されている。
【００１２】
ハブ１７の軸中心には、図１に示すように車軸部材２０が取付けられており、エンジンの回転力によって車軸部材２０が回転してハブ１７が回転する。そしてハブ１７とともに転がり軸受装置１２の内輪１４と、ハブ１７のフランジ１７ｂに取付けられたブレーキロータ１９とホイール１８と、ホイール１８に装着されたタイヤ２４が回転する。
【００１３】
ホイール１８の内周部には、図１に示すように切換弁ユニット２１が取付けられている。切換弁ユニット２１は、ホイール１８に取付けられるハウジング２１ａと、ハウジング２１ａ内の空気室２１ｂに設けられる弁２１ｃを有している。空気室２１ｂは、ハブ１７の流路１７ａとホイール１８の流路１８ａとを連通し、弁２１ｃがその流路を開閉する。
【００１４】
転がり軸受装置１２は、図１に示すように外輪１３と内輪１４と、これらの間に軸方向に二列になるように配列された複数の転動体１６とを有している。外輪１３には、図２に示すように複列の軌道部と、これら軌道部間で外輪１３を径方向に貫通する流路１３ａが形成されている。内輪１４は、図２に示すように軸方向に隣り合う別体の分割内輪１４ａ，１４ｂを有し、分割内輪１４ａ，１４ｂの間に流路２５ａを有する環状の間座２５が挟まれている。流路２５ａは、間座２５を径方向に貫通し、間座２５に一つまたは周方向に複数形成されている。
【００１５】
外輪１３と内輪１４の間には、図１に示すように密封装置１，１５が設けられている。一対の密封装置１５は、転がり軸受装置１２の両端部に配設されており、一対の密封装置１は、二列の転動体１６の間に配設されている。したがって外輪１３と内輪１４間が密封装置１，１５によって軸方向に三つに区画されている。両側に形成された区画部には、グリースが封入されている。中心に形成された区画部には、外輪１３の流路１３ａと内輪１４側に設けられた流路２５ａとが連通されている。そのため一対の密封装置１によって形成された区画部は、加圧空気の流路１２ａを形成する。
【００１６】
密封装置１は、図２に示すように環状芯金６と、環状芯金６に固着された弾性体３と、弾性体３を支持する金属環（バックアップスリンガ）２を有している。環状芯金６は、断面Ｌ字状であって、環状の本体環部６ａと、本体環部６ａの一端から径方向に延出するドーナツ円盤部６ｂを有している。
【００１７】
弾性体３は、ゴム製または樹脂製であって、環状に形成され、図２に示すように本体部３ａとリップ３ｂを有している。本体部３ａは、環状芯金６に固着され、外周部一部が外輪１３の内周面に圧接される。リップ３ｂは、本体部３ａから斜めに延出し、内輪１４の外周面に摺接する。
【００１８】
金属環２は、図２に示すように嵌合部２ａとバック部２ｂと張出部２ｃを一体に有している。嵌合部２ａは、円環状であって外輪１３の内周面に嵌合固定される。バック部２ｂは、嵌合部２ａから径方向に張出してドーナツ円盤状に形成され、弾性体３の流路１２ａとは反対側の裏側面を覆う。これら嵌合部２ａとバック部２ｂには、弾性体３が固着されている。
【００１９】
張出部２ｃは、図２に示すようにバック部２ｂの先端からリップ３ｂに沿って軸方向に張出している。したがってリップ３ｂが加圧空気によって流路１２ａから遠ざかる方向へめくれることが張出部２ｃによって防止される。そして張出部２ｃとバック部２ｂによって弾性体３の異常変形を防止し得る構成になっている。
【００２０】
リップ３ｂには、図２に示すようにスプリング５が取付けられている。スプリング５は、コイルスプリングを円環状に丸めたものであって、リップ３ｂの先端の外周面全周に渡って設けられている。スプリング５は、図２，３に示すように密封装置１を内輪１４の外周面に嵌合固定させることで弾性変形され、弾性力によってリップ３ｂを内輪１４の外周面に押し付ける。
【００２１】
弾性体３と金属環２の間には、図２に示すように変形可能部材４が設けられている。変形可能部材４は、弾性体３よりも弾性率が低い弾性材料から形成されている。好ましくは硬度が弾性体３よりも低い材料から形成されている。変形可能部材４は、弾性体３と別体に形成されており、金属環２のバック部２ｂと張出部２ｃの間の角部に設けられる。変形可能部材４の断面は、弾性体３と金属環２の間を隙間なく全周に渡って埋めるために略三角形になっている。
【００２２】
加圧空気が一対の密封装置１の間に供給されると、図４に示すようにリップ３ｂが加圧空気によって押されて、基端部３ｃを中心に流路１２ａから離れる方向に傾動しようとする。一方、変形可能部材４は、加圧空気によって押された弾性体３と金属環２のバック部２ｂとに挟まれて軸方向に弾性変形し、その変形によって金属環２の張出部２ｃに沿ってリップ３ｂを押し返す方向に弾性変形する。そのためリップ３ｂの内輪１４に対する緊迫力が加圧空気によって増加することを変形可能部材４によって抑制することができる。
【００２３】
以上のようにして実施の形態が形成されている。すなわち密封装置１は、図２に示すように転がり軸受装置１２の外輪１３と内輪１４の間を密封する環状の弾性体３と、弾性体３に固着され内輪１４に摺接する弾性体３のリップ３ｂのめくれ上りを防止する金属環２とを有している。そして弾性体３と金属環２との間には、加圧空気によって弾性体３と金属環２によって挟まれて変形しかつその変形によってリップ３ｂを加圧空気側に向けて押し返す方向にも変形する変形可能部材４が設けられている。
【００２４】
したがって弾性体３のリップ３ｂは、加圧空気の圧力によって内輪１４に向けて押されるが、加圧空気の圧力によって変形した変形可能部材４によって押し返される。そのためリップ３ｂが加圧空気によって内輪１４に強く押し付けられることを変形可能部材４によって抑制することができる。その結果、加圧空気によって転がり軸受装置１２を回転させるのに必要なトルクが増大することを抑制することができる。
【００２５】
また変形可能部材４は、弾性体３よりも弾性率の低い弾性材料から形成されている。したがって変形可能部材４は、弾性体３と金属環２に挟まれることで弾性体３よりも小さな力で弾性変形する。そのため変形可能部材４によって弾性体３のリップ３ｂを応答良く押し返すことができる。
【００２６】
金属環２は、図２に示すように外輪１３の内周面に嵌合固定される円環状の嵌合部２ａと、嵌合部２ａから径方向に張出して弾性体３の一側面を覆うバック部２ｂと、バック部２ｂから弾性体３のリップ３ｂに沿って軸方向に張出す張出部２ｃとを有している。そして変形可能部材４は、金属環２のバック部２ｂと張出部２ｃの間に形成された角部に配設され、変形可能部材４が加圧空気によってバック部２ｂに押し付けられて変形し、かつその変形によって張出部２ｃに案内されてリップ３ｂに向けて軸方向に変形する。したがって変形可能部材４は、金属環２のバック部２ｂと張出部２ｃとによって確実にリップ３ｂを押し返すことができる。
【００２７】
（他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。
（１）例えば上記実施の形態の変形可能部材４は、弾性材料から形成されていた。しかし変形可能部材が液体から形成されている形態であっても良く、好ましくは液体から形成される液体部と、その液体部が注入され封入する袋部から形成される形態であっても良い。
（２）上記実施の形態の変形可能部材４は、弾性体３と別体に形成されていた。しかし弾性体３と一体に形成される形態であっても良い。
（３）上記実施の形態の密封装置１は、外輪１３に金属環２が嵌合固定され、弾性体３が内輪１４に摺接する形態であった。しかし金属環が内輪の外周面に嵌合固定され、弾性体が外輪に摺接する形態であっても良い。
（４）上記実施の形態の密封装置１は、環状芯金６を有していたが、環状芯金６を有していない形態であっても良い。
（５）上記実施の形態の密封装置１は、スプリング５を有していたが、スプリング５を有していない形態であっても良い。
（６）上記実施の形態の転がり軸受装置１２は、玉状の転動体１６を有する玉軸受であった。しかし転動体として円筒または円錐ころを有するころ軸受であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】タイヤ空気調整装置の断面図である。
【図２】密封装置近傍の転がり軸受装置の一部断面図である。
【図３】自由状態における密封装置の一部断面図である。
【図４】転がり軸受装置内の流路に加圧空気が供給された際の密封装置の一部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１５…密封装置
２・・・金属環
２ａ・・・嵌合部
２ｂ・・・バック部
２ｃ・・・張出部
３・・・弾性体
３ｂ・・・リップ
４・・・変形可能部材
５・・・スプリング
６・・・環状芯金
１０・・・タイヤ空気圧調整装置
１１・・・ナックル
１２・・・転がり軸受装置
１３・・・外輪
１４・・・内輪
１６・・・転動体
１７・・・ハブ
１８・・・ホイール
２１・・・切換弁ユニット
２３・・・加圧空気供給源
２４・・・タイヤ
２５・・・間座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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