JP2006097709A

JP2006097709A - 密封装置

Info

Publication number: JP2006097709A
Application number: JP2004281182A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Furuyama; 秀之古山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】回転体２０１の外周に圧入した回転環１のシールフランジ１３に、密封装置本体２のメインリップ２１を密接させることによって密封機能を奏する密封装置において、回転体２０１を軟質材とした場合の密封性の低下を防止する。
【解決手段】回転体２０１の外周に圧入される内周スリーブ１１及びその一端から展開したシールフランジ１３を有する回転環１と、シールフランジ１３に摺動可能に密接されるメインリップ２１及びその内周のサブリップ２２が形成され静止側部材２０２の内周に密封的に取り付けられる密封装置本体２と、内周スリーブ１１に形成した拡径部１２の内周面に一体的に設けられて回転体２０１の外周面に非摺動で密接される内周シール部３からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、四輪駆動車において二輪駆動時に切り離される前輪側又は後輪側の動力伝達系に配置される電磁式カップリングの軸受部や、車両の懸架装置の軸受部等の密封手段として用いられ、回転体に設けたシールフランジに静止側部材に設けたメインリップを密接させることによって密封機能を奏する密封装置に関するものである。

上述のような電磁式カップリングの軸受部や、懸架装置の軸受部は、密封装置によって泥水や塵埃から保護されている。図３は、この種の密封装置の典型的な従来技術を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図で、参照符号２０１は、電磁式カップリングのクラッチ部（不図示）を内蔵する回転体、参照符号２０２は、この回転体２０１の外周側を包囲するように配置された非回転のケーシングである。なお、図３では、便宜上、回転体２０１が小径の軸状に作図してあるが、この回転体２０１は、実際にはもっと大径のものである。

図３に示される密封装置は、機内空間Ａへ、外部空間Ｂから雨水、泥水あるいは塵埃等の異物が侵入するのを防止すると共に、機内空間Ａ内の油脂類が外部空間Ｂへ漏洩するのを防止するもので、回転体２０１の外周に取り付けられたデフレクタ１０１と、ケーシング２０２の内周に取り付けられた密封装置本体１０２からなる。

デフレクタ１０１は鋼板等の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、回転体２０１の外周面に圧入嵌着された内周スリーブ１０１ａと、その一端から展開したシールフランジ１０１ｂと、更にその外周端部からケーシング２０２の外周側へ向けて円筒状に延びる外周スリーブ１０１ｃからなる。

一方、密封装置本体１０２は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された補強環１０２ｄにゴム状弾性材料によって一体的に成形されたものであって、デフレクタ１０１のシールフランジ１０１ｂの内側面に摺動可能に密接されたメインリップ１０２ａと、その内周側に形成されて回転体２０１の外周面に摺動可能に密接されたサブリップ１０２ｂと、ケーシング２０２の内周面に補強環１０２ｄとの間で径方向の適当な圧縮代をもって非摺動状態に密接された外周シール部１０２ｃとを有する。

すなわち、この密封装置は、ケーシング２０２とデフレクタ１０１の外周スリーブ１０１ｃとの間から侵入する泥水や異物等は、密封装置本体１０２のメインリップ１０２ａとデフレクタ１０１のシールフランジ１０１ｂとの摺動部Ｓ１で遠心力によって振り切られ、外周側へ排除される。また、前記摺動部Ｓ１の内周側へ、泥水や異物等が僅かに通過したとしても、この泥水あるいは異物は、サブリップ１０２ｂとスリーブ１０１ａの摺動部Ｓ２で封止され、遠心力によって振り切られて、結局、メインリップ１０２ａとシールフランジ１０１ｂの摺動部Ｓ１へ押し出されるので、このような内外周二段の排除力によって、泥水や異物の侵入を確実に遮断することができる。なお、同様の密封装置は、下記の特許文献１に開示されている。
特開２００４−１９７８７１号公報

ここで、従来は回転体２０１に鉄系の金属を用いていたが、近年は、軽量化の要求によって、アルミニウムで製作されることが多い。ところが、アルミニウムは鉄系に比較して軟質であるため傷つきやすく、特に、デフレクタ１０１の内周スリーブ１０１ａとの密接部に傷がつくと、その傷を通して外部空間Ｂの泥水等がデフレクタ１０１の内側へ侵入するおそれがあった。また、サブリップ１０２ｂとの摺動部Ｓ２で、アルミニウムからなる回転体２０１の外周面が早期に摩耗してしまい、密封機能が損なわれる問題もあった。

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、その技術的課題は、回転体の外周に圧入した回転環のシールフランジに、非回転の密封装置本体のメインリップを密接させることによって密封機能を奏する密封装置において、回転体を軟質材とした場合の密封性の低下を有効に防止することにある。

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、回転体の外周に嵌着される内周スリーブ及びその一端から展開したシールフランジを有する回転環と、前記シールフランジに摺動可能に密接されるメインリップが形成され静止側部材の内周に密封的に取り付けられる密封装置本体と、前記内周スリーブに形成した拡径部の内周面に一体的に設けられて前記回転体の外周面に非摺動で密接される内周シール部とからなるものである。

また、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、密封装置本体に、メインリップの内周側に位置するサブリップが形成され、このサブリップが、回転環に摺動可能に密接されるものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転体の外周面に傷があっても、内周シール部がその傷を埋めるように密接するので、回転環の内周スリーブと回転体の間の密封性を向上することができる。また、前記内周スリーブに形成した拡径部が、内周スリーブを回転体へ圧入することにより発生する歪を吸収するので、メインリップとシールフランジとの摺動部における密封性を向上することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、従来回転体の外周面に摺接させていたサブリップを、回転環に摺接させているので、回転体を軟質の金属からなるものとすることによる密封性の低下を防止することができる。

図１は、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図で、この図１において、参照符号２０１は、電磁式カップリングのクラッチ部（不図示）を内蔵する回転体で、その軸心Ｏの周りに回転可能であり、例えばアルミニウム等の金属からなる。参照符号２０２は、この回転体２０１の外周側を包囲するように配置された非回転のケーシングで、請求項１に記載された静止側部材に相当するものである。なお、図３では、便宜上、回転体２０１が小径の軸状に作図してあるが、この回転体２０１は、実際にはもっと大径のものである。

この形態による密封装置は、ケーシング２０２の内周の機内空間Ａへ、外部空間Ｂからの泥水や塵埃等が侵入するのを防止するもので、回転体２０１の外周に取り付けられたデフレクタ１と、静止側部材であるケーシング２０２の内周に取り付けられた密封装置本体２と、前記デフレクタ１と回転体２０１の間を密封する内周シール部３とからなる。

デフレクタ１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレスすることによって製作されたものであって、請求項１に記載された回転環に相当し、回転体２０１の外周面に圧入嵌着される内周スリーブ１１と、この内周スリーブ１１における機内空間Ａと反対側の端部に形成されたテーパ状に開いた拡径部１２と、その開放端部から軸心Ｏと略垂直な面をなして展開したシールフランジ１３と、更にその外周端部からケーシング２０２の外周側へ向けて円筒状に延びる外周スリーブ１４からなり、すなわち軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図１の断面形状）が略コ字形をなす。また、内周スリーブ１１における機内空間Ａ側を向いた端部の内周には、回転体２０１の外周へ圧入する際のカジリを極力防止するための面取り１１ａが形成されている。

デフレクタ１におけるシールフランジ１３の外側面には、半径方向あるいは渦巻き状に延びる突条又は溝１５が形成されている。この突条又は溝１５は、シールフランジ１３の放熱面積を拡大すると共に、接触する空気を回転によって外周側へ流動させるポンプ作用を奏するものである。

密封装置本体２は、補強環２５に、メインリップ２１、サブリップ２２及び外周シール部２３をゴム状弾性材料で一体成形したものである。詳しくは、補強環２５は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、筒状外周部２５ａと、その機内空間Ａと反対側の端部から内周側へ軸心Ｏと略垂直な面をなして延びる内周フランジ２５ｂからなる。また、メインリップ２１、サブリップ２２及び外周シール部２３は、補強環２５を覆うように加硫接着されたゴム状弾性材料からなる被覆層２４から延びるように形成されている。

すなわち、この密封装置本体２は、所定のゴム加硫成形用金型（不図示）内に、予め加硫接着剤を塗布した補強環２５を位置決めセットして型締めし、前記金型と補強環２５との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、加硫成形と、補強環２５への加硫接着を同時に行ったものである。

メインリップ２１は、補強環２５における内周フランジ２５ｂの径方向中間部で、その機内空間Ａと反対側の面を覆っている被覆層２４から、機内空間Ａと反対側へ向けて、先端部側が大径となるように開いた円錐筒状に形成されたものであって、図示の取付状態において、適当に軸方向曲げ変形を受けた状態で、先端近傍が、軸心Ｏに対して略垂直な平面状をなすシールフランジ１３の内側面１３ａに、摺動可能に密接され、密封摺動部Ｓ_２１を構成する。

サブリップ２２は、補強環２５における内周フランジ２５ｂを覆っている被覆層２４の内周端部から機内空間Ａと反対側へ向けて、先端部側が大径となるように開いた円錐筒状に成形されたものであって、図示の取付状態において、適当に軸方向曲げ変形を受けた状態で、先端近傍が、シールフランジ１３の内側面１３ａに、メインリップ２１による密封摺動部Ｓ_２１より内周側で、摺動可能に密接され、バックアップ摺動部Ｓ_２２を構成する。

外周シール部２３は、被覆層２４の外周部と連続して形成され、補強環２５における筒状外周部２５ａの外周面に加硫接着されていて、未装着状態では、ケーシング２０２の内周面よりも、適宜大径に形成されている。

内周シール部３は、デフレクタ１における拡径部１２の内周面に、ゴム状弾性材料で一体成形したものである。この内周シール部３の内径は、未装着状態において内周スリーブ１１の内径よりも小径に形成されている。

なお、図１に示される例においては、回転体２０１には、環状段差部を介して大径外周面２０１ａと小径外周面２０１ｂが形成され、内周シール部３の内径は、前記小径外周面２０１ｂの外径よりも適宜小径に形成されている。すなわち、デフレクタ１における内周スリーブ１１が大径外周面２０１ａに適当な締め代をもって圧入されると共に、内周シール部３が小径外周面２０１ｂに適当なつぶし代をもって密接されるようになっている。

以上の構成を備える密封装置は、密封装置本体２の外周シール部２３を、非回転のケーシング２０２の内周面に圧入嵌着する一方、デフレクタ１を、その内周スリーブ１１において回転体２０１の大径外周面２０１ａに圧入嵌着することによって、密封装置本体２のメインリップ２１及びサブリップ２２を、デフレクタ１のシールフランジ１３の内側面１３ａに、適当に軸方向曲げ変形させた状態で密接させる。

そして、デフレクタ１の内周スリーブ１１を圧入する過程で、あるいはそれ以前の段階で、アルミニウム等、比較的軟質の金属からなる回転体２０１の大径外周面２０１ａに傷がついても、内周シール部３が、回転体２０１の小径外周面２０１ｂに適当なつぶし代をもって密接するので、回転体２０１と内周スリーブ１１との嵌合部から外部空間Ｂの泥水や異物等が侵入することはない。また、前記小径外周面２０１ｂに傷がついたとしても、ゴム状弾性材料からなる内周シール部３が、この傷を埋めるように密接するので、十分な密封性が確保される。

また、デフレクタ１の内周スリーブ１１は、回転体２０１の大径外周面２０１ａに圧入することによって拡径されるが、この拡径変形に伴う歪は、テーパ状の拡径部１２によって吸収されるので、シールフランジ１３の平面度が歪により損なわれるようなことがない。このため、メインリップ２１による密封摺動部Ｓ_２１及びサブリップ２２によるバックアップ摺動部Ｓ_２２での良好な密接状態が確保される。

図１の装着状態において、回転体２０１の回転時には、ケーシング２０２の外周面とデフレクタ１の外周スリーブ１４との隙間Ｇにおけるラビリンスシール作用、及びこの隙間Ｇ内に生じる遠心力によって、外部空間Ｂから泥水や異物等が侵入しにくいものとなっている。そして、この隙間Ｇを通ってその内周側へ泥水や異物等が侵入しても、回転体２０１と一体的に回転するデフレクタ１のシールフランジ１３と非回転のメインリップ２１による密封摺動部Ｓ_２１において、機内空間Ａへの侵入が遮断される。しかも、この密封摺動部Ｓ_２１では、シールフランジ１３の回転により発生する遠心力によって、泥水や異物を振り切って外周側へ排除するので、優れた密封機能を奏する。

万一、メインリップ２１とシールフランジ１３の密封摺動部Ｓ_２１の内周側へ泥水や異物等が僅かに通過したとしても、この泥水あるいは異物は、サブリップ２２とシールフランジ１３によるバックアップ摺動部Ｓ_２２において封止され、遠心力によって振り切られて、結局、メインリップ２１とシールフランジ１３による密封摺動部Ｓ_２１へ押し出されるので、このような内外周二段の排除力によって、機内空間Ａへの泥水や異物の侵入を、確実に遮断することができる。

また、デフレクタ１におけるシールフランジ１３と密封装置本体２のメインリップ２１及びサブリップ２２との摺動によって発生する熱は、シールフランジ１３の外側面に形成された突条又は溝１５による放熱面積の増大及びポンプ作用によって効率良く除去され、熱によるメインリップ２１及びサブリップ２２の劣化が有効に防止される。

しかも、内周側のサブリップ２２は、鋼板等からなるデフレクタ１のシールフランジ１３と摺接されるので、従来のようにアルミニウムからなる回転体２０１の外周面に摺接させた場合のような、アルミニウムの摩耗による密封性の早期低下を来すことがない。

次に図２は、本発明に係る密封装置の好ましい他の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図で、この形態において、先に説明した図１の形態と異なるところは、デフレクタ１と内周シール部３との接合形状と、回転体２０１の外周面がデフレクタ１の装着部分で段差のない単純な円筒面状に形成された点にあり、その他の部分は、図１と同様である。

すなわち、図２に示されるように、内周面に内周シール部３が加硫接着された拡径部１２は、デフレクタ１の内周スリーブ１１におけるシールフランジ１３と反対側の端部（機内空間Ａ側を向いた端部）に形成されている。

したがって、この構成によれば、アルミニウム等、比較的軟質の金属からなる回転体２０１の外周面に、デフレクタ１の内周スリーブ１１を圧入する過程で、この内周スリーブ１１とのかじりによって回転体２０１の外周面に傷がついても、内周シール部３が先行して回転体２０１の外周面に圧入されるので、この内周シール部３は傷のない部分に密接されることになる。また、もともと回転体２０１の外周面に傷があったとしても、ゴム状弾性材料からなる内周シール部３が、この傷を埋めるように密接するので、十分な密封性が確保される。

また、内周スリーブ１１と、内周シール部３が加硫接着された拡径部１２との間の屈曲部の内周面１２ａが、図１における面取り１１ａと同様に機能し、すなわち内周スリーブ１１を回転体２０１の外周へ圧入する際のカジリによる損傷を防止する作用を有する。このため、図１のような面取り１１ａの加工の必要がないといった利点を有する。

なお、本発明は、回転環として、デフレクタ１の代わりに、スリンガ（外周スリーブ１４が形成されていないもの）を用いた密封装置についても同様に実施することができる。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい他の実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。密封装置の典型的な従来技術を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

符号の説明

１デフレクタ（回転環）
１１内周スリーブ
１２拡径部
１３シールフランジ
１４外周スリーブ
１５突条又は溝
２密封装置本体
２１メインリップ
２２サブリップ
２３外周シール部
２４被覆層
２５補強環
３内周シール部
２０１回転体
２０２ケーシング（静止側部材）
Ａ機内空間
Ｂ外部空間
Ｏ軸心
Ｓ_２１密封摺動部
Ｓ_２２バックアップ摺動部

Claims

回転体（２０１）の外周に嵌着される内周スリーブ（１１）及びその一端から展開したシールフランジ（１３）を有する回転環（１）と、前記シールフランジ（１３）に摺動可能に密接されるメインリップ（２１）が形成され静止側部材（２０２）の内周に密封的に取り付けられる密封装置本体（２）と、前記内周スリーブ（１１）に形成した拡径部（１２）の内周面に一体的に設けられて前記回転体（２０１）の外周面に非摺動で密接される内周シール部（３）とからなることを特徴とする密封装置。
密封装置本体（２）に、メインリップ（２１）の内周側に位置するサブリップ（２２）が形成され、このサブリップ（２２）が、回転環（１）に摺動可能に密接されることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。