JP2010019331A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧性の維持を図りつつ装置の小型化を図ることができる密封装置を提供する。
【解決手段】ハウジングに設けられた軸孔の内周面に固定されるとともに、該軸孔の内周面と該軸孔に挿通される往復動軸の外周面との間に形成される環状隙間を密封する密封装置１であって、軸孔内周面に嵌合固定される嵌合部１１及び軸外周面に摺動自在に接触するシールリップ部１２を有するゴム状弾性体部１０と、ゴム状弾性体部１０におけるシールリップ部１２の根元付近に取り付けられるバックアップリング１６と、シールリップ部１２に取り付けられるスプリング１５と、ゴム状弾性体部１０における低圧側端面に設けられる座金１４と、を備え、嵌合部１１における油圧側（Ｏ）に、自由状態において油圧側（Ｏ）かつ軸孔内周面側に向かって延びる第２のシールリップ部１３を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸とハウジングに設けられた軸孔との間の環状隙間を密封する密封装置に関するものである。

現在、略全ての自動車にはパワーステアリング装置が装着されており、自動車の大きさや重さにかかわらず容易なステアリング操作が可能となっている。パワーステアリングの機構としては電気式、油圧式、もしくは電気と油圧のハイブリッド式等、種々の機構があるが、簡易な構造により大きなアシスト力を得ることができる理由から、今日でも油圧式が主流となっている。

油圧式のパワーステアリングの軸摺動部には油を密封することを目的としてオイルシールが装着されている。この種のオイルシールとしては、図３に示すような、密封装置１００が知られている。図３は、従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。

図３に示すように、密封装置１００は、ハウジングの軸孔内周面に嵌合される環状のシール本体１０１と、軸の外周面に摺動自在に接触するシールリップ１０２と、を備えている。

シール本体１０１は、金属からなる補強環１０１ａと、補強環１０１ａに一体的に焼付き固定されるゴム状弾性体１０１ｂと、から構成される。補強環１０１ａは、円筒部１０１ｃと、円筒部１０１ｃの大気側（Ａ）端部から径方向内向きに延びるフランジ部１０１ｄと、から構成される。ゴム状弾性体１０１ｂの一部は、補強環１０１ａのフランジ部１０１ｄの先端付近から油室側（Ｏ）（密封対象領域側）に延びてシールリップ１０２を形成している。また、ゴム状弾性体１０１ｂの他の一部は、補強環１０１ａの円筒部１０１ｃの外周面を覆うように形成され、円筒部１０１ｃとともにシール本体１０１の嵌合部を形成している。

シールリップ１０２の外周には、軸に対する緊迫力を増加させるスプリング１０３が装着されている。また、シール本体１０１の内周であってシールリップ１０２の根元と補強環１０１ａのフランジ部１０１ｄの先端部との間には、バックアップリング１０４が装着されており、油圧側（Ｏ）から高い圧力（概ね１０ＭＰａ以上）を受けるシールリップ１０２の変形を抑制し、シールリップ１０２の早期摩耗や発熱を防止している。

上述のように構成された密封装置１００は、補強環１０１ａの円筒部１０１ｃの外周面に焼付き固定されたゴム状弾性体１０１ｂの一部が、軸孔内周面と円筒部１０１ｃとの間の寸法のばらつき等を吸収して軸孔内周面に密着することにより、シール本体１０１の嵌合部における密封性を高めるように構成されている。

なお、密封装置のその他の構成としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

ところで、近年の車輌の小型化にともない、パワーステアリング装置にも省スペース化が要求されている。アシスト力を従来と同様に維持したまま装置の小型化を図るためには、装置の構成において外筒（オイルハウジング径）を小型化するとともに更なる高圧化を図ることが必要となる。

パワーステアリング装置用の密封装置として、このような外筒の小径化に対応するためには、内径はそのままで外径のみを小さくすることが必要となる。一方、更なる高圧化に対応するためには、軸に摺動接触するシールリップを支えるバックアップリングは従来通り装着する必要がある。ところが、従来の断面Ｌ字状の補強環を用いた構成では、ハウジングとの嵌合部が、金属補強環の筒状部と、その表面に焼付けられるゴム状弾性体とから構成されているため、嵌合部の厚みを小さくするには限界がある。したがって、密封装置の外径を小さくしようとすると、バックアップリングやスプリングを装着するスペースがなくなってしまう可能性がある。
特開２０００−１３６８８０号公報

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、耐圧性の維持を図りつつ装置の小型化を図ることができる密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
ハウジングに設けられた軸孔の内周面及び該軸孔に挿通されるとともに該軸孔に対して軸方向に往復動する軸の外周面のうちの一方の周面に固定されるとともに、該一方の周面と他方の周面との間に形成される環状隙間を密封する密封装置であって、
前記一方の周面に嵌合固定される嵌合部及び前記他方の周面に摺動自在に接触するシールリップ部を有するゴム状弾性体部と、
前記ゴム状弾性体部における前記シールリップ部の根元付近に取り付けられるバックアップリングと、
前記シールリップ部に取り付けられるスプリングと、
前記ゴム状弾性体部における低圧側端面に設けられる座金状の補強部材と、
を備え、
前記ゴム状弾性体部の前記嵌合部における高圧側に、自由状態において高圧側かつ前記一方の周面側に向かって延びる第２のシールリップ部を設けたことを特徴とする。

自由状態、すなわち、密封装置の装着前の状態において高圧側かつ一方の周面側に向かって延びる第２のシールリップ部は、嵌合部が一方の周面に嵌合された状態、すなわち、密封装置の装着状態において、一方の周面に対してしめ代を有して密着することになる。このように、嵌合部における高圧側に設けられた第２のシールリップ部がしめ代を有して一方の周面に密着することにより、嵌合部における面圧分布が高圧側において相対的に高くなる。したがって、高圧に対する嵌合部の密封性が高められる。また、ゴム状弾性体部の低圧側端面に設けられた座金状の補強部材によって耐圧性が高められる。

さらに、嵌合部がゴム状弾性体部のみから構成されているので、一方の周面に対して密封性高く密着できるとともに、嵌合部の構成が従来のように径方向に複数の部材が並んだ構成となっていないので、嵌合部の径方向の厚みを小さくすることが可能となる。したがって、バックアップリングやスプリングの装着スペースを確保しつつ径寸法の小型化に対応することが可能となる。

以上説明したように、本発明により、耐圧性の維持を図りつつ装置の小型化を図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１及び図２を参照して、実施例に係る密封装置について説明する。図１は、本発明の実施例に係る密封装置の模式的半断面図である。図２は、本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的半断面図である。

本発明の実施例に係る密封装置１は、パワーステアリング装置における油圧シリンダ等に用いられる、いわゆるオイルシールである。図２に示すように、密封装置１は、油圧シリンダ等のハウジング４００（の軸孔）の内周面４０１に固定され、ハウジング４００（の軸孔）の内周面４０１と、該ハウジング４００（の軸孔）に挿通されるとともにハウジング４００（の軸孔）に対して軸方向に往復動するピストンロッド等の軸３００の外周面３０１と、の間の環状隙間を密封する。

図１に示すように、密封装置１は、主として、断面略Ｕ字状のリップパッキン（いわゆるＵパッキン）と酷似した断面形状を有する環状のゴム状弾性体部１０によって構成されている。ゴム状弾性体部１０は、ゴム状の弾性材からなり、外周面がハウジング４００の内周面４０１に嵌合固定される嵌合部１１となっている。

また、ゴム状弾性体部１０の内周側には、軸３００の外周面３０１に摺動自在に接触するシールリップ部１２が設けられている。シールリップ部１２は、油圧（高圧）側（Ｏ）に向かって延びるとともに、その内周側に内径方向にとがった尖形のリップ先端部１２ａを有している。

また、嵌合部１１の油圧側（Ｏ）には、油圧側（Ｏ）かつ外径方向（ハウジング４００の内周面４０１側）に向かって延びる第２のシールリップ部１３が設けられている。シールリップ部１３は、その外周側に外径方向にとがった尖形のリップ先端部１３ａを有している。

ゴム状弾性体部１０の大気（低圧）側（Ａ）の端面には、補強部材としての座金１４が設けられている。ゴム状弾性体１０は、座金１４に一体的に焼付け固定されている。図２に示すように、座金１４の大気側（Ａ）には突き当て部材２００が配置されており、密封装置１は、作動油の圧力によって大気側（Ａ）に移動しないように、座金１４が突き当て部材２００に軸方向に当接した状態で装着される。なお、補強部材としては、座金状の硬質な部材であれば金属製の座金に限られるものではない。

シールリップ部１２の外周には軸３００に対する緊迫力を増加させるスプリング１５が取り付けられている。また、ゴム状弾性体部１０におけるシールリップ部１２の根元部分と座金１４との間には、バックアップリング１６が取り付けられている。バックアップリング１６は、油圧側Ｏから高い圧力（概ね１０ＭＰａ以上）を受けるシールリップ部１２の変形を抑制し、シールリップ部１２の早期摩耗や発熱を防止するために設けられている。

第２のシールリップ部１３は、シールリップ部１２よりも油圧側（Ｏ）への長さ（突出量）が短く設定されており、シールリップ部１２との間にスプリング１５をシールリップ部１２に取り付けるための隙間が形成されるように構成されている。

また、シールリップ部１２、１３は、それぞれ、接触相手部材に対してしめ代を有するように寸法設定されている。すなわち、図１に示すように、シールリップ部１２のリップ先端部１２ａ付近の領域は、自由状態（装着前の状態）において、軸３００の径寸法よりも小さい径寸法となっている。また、シールリップ部１３のリップ先端部１３ａ付近の領域は、自由状態において、ハウジング４００の内周径よりも大きな径寸法となっている。

したがって、図２に示すように、密封装置１が軸３００とハウジング４００との間に装着されると、シールリップ部１２は、先端側が外径側に倒れこむような拡径変形を生じた状態となり、シールリップ部１３は、先端側が内径側に倒れこむような縮径変形を生じた状態となる。

また、シールリップ部１２、１３の間には、油圧側（Ｏ）に開口する断面略Ｕ字状の溝が形成される。該溝に油圧側（Ｏ）から高圧の作動油の圧力が作用して各シールリップ部１２、１３に径方向に作用する分力が発生することにより、各シールリップ部１２、１３は各相手部材に対する密着力が高められる。ここで、図２に示すように、シールリップ部１３によってハウジング４００の内周面４０１に発生する面圧１３ｂは、リップ先端部１３ａ付近において最も高くなる。

本実施例に係る密封装置１によれば、嵌合部１１の油圧側（Ｏ）に設けた第２のシールリップ部１３が、ハウジング４００の内周面４０１に対してしめ代を有して密着し、嵌合部１１における面圧分布が油圧側（Ｏ）において相対的に高くなることにより、高圧（概ね１０ＭＰａ以上）の作動油に対する嵌合部１１の密封性が高められる。また、ゴム状弾性体部１０の大気側（Ａ）の端面に設けられた座金１４によって高圧の作動油に対する耐久性が高められている。

また、本実施例に係る密封装置１によれば、嵌合部１１がゴム状弾性体部１０のみから構成されており、従来のように金属製の補強環とその表面に焼き付けられるゴム状弾性体とからなる構成のように、径方向に複数の部材が並んだ構成となっていないので、径方向の小型化、特に、外径寸法の小径化を図ることが可能となる。したがって、バックアップリング１６やスプリング１５の装着スペースを確保しつつ径寸法の小型化に対応することが可能となる。また、嵌合部１１がゴム状弾性体で構成されているので、ハウジング４００の内周面４０１に対して密封性高く密着することができるとともに、従来のような金属による嵌合ではなく、弾性体による嵌合なので装着性が格段に向上される。

また、本実施例に係る密封装置１によれば、ゴム状弾性体部１０の剛性を高めるための補強部材を、従来のような断面Ｌ字状の金属補強環ではなく、座金（ワッシャ）１４を用いているので、材料費や加工費を削減することができ、低コスト化を図ることができる。

したがって、本実施例に係る密封装置１によれば、耐圧性の維持を図りつつ装置の小型化を図ることができる。

以上の説明においては、密封装置がハウジングに嵌合固定される構成について説明したが、ハウジングではなく軸に嵌合固定される構成であっても、本願発明を好適に適用できることはいうまでもない。

本発明の実施例に係る密封装置の模式的半断面図である。 本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的半断面図である。 従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。

符号の説明

１ 密封装置
１０ ゴム状弾性体部
１１ 嵌合部
１２ シールリップ部
１３ シールリップ部
１４ 座金
１５ スプリング
１６ バックアップリング
２００ 突き当て部材
３００ 軸
４００ ハウジング

Claims (1)

1. ハウジングに設けられた軸孔の内周面及び該軸孔に挿通されるとともに該軸孔に対して軸方向に往復動する軸の外周面のうちの一方の周面に固定されるとともに、該一方の周面と他方の周面との間に形成される環状隙間を密封する密封装置であって、
   前記一方の周面に嵌合固定される嵌合部及び前記他方の周面に摺動自在に接触するシールリップ部を有するゴム状弾性体部と、
   前記ゴム状弾性体部における前記シールリップ部の根元付近に取り付けられるバックアップリングと、
   前記シールリップ部に取り付けられるスプリングと、
   前記ゴム状弾性体部における低圧側端面に設けられる座金状の補強部材と、
   を備え、
   前記ゴム状弾性体部の前記嵌合部における高圧側に、自由状態において高圧側かつ前記一方の周面側に向かって延びる第２のシールリップ部を設けたことを特徴とする密封装置。

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