JP2020003052A

JP2020003052A - 密封装置

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Publication number: JP2020003052A
Application number: JP2018125771A
Authority: JP
Inventors: 亮二竹内; Ryoji Takeuchi; 優俊平岡; Masatoshi Hiraoka
Original assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-07-02
Also published as: JP7164335B2

Abstract

【課題】トルクの増大を抑制することができる密封装置を提供する。【解決手段】互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置。前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えている。前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有している。前記サイドリップ部の前記ディフレクターと摺接する内周面の面粗度が３．２〜１２．０μｍＲａである。前記内周面に４０℃の基油粘度が１０〜４０ｍｍ２／ｓのグリースが塗布されている。【選択図】図１

Description

本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、例えば自動車のデフサイド用の密封装置に関する。

自動車のディファレンシャル装置は、デフピニオンギヤ及びデフサイドギヤを収容するデフケースと、デフケースを回転自在に支持するハウジングと、デフサイドギヤに連結されるとともに、ハウジングに挿通される軸とを備えている。ハウジングと軸との間の環状空間には、潤滑油の漏洩を防止し、ハウジングの軸方向外方からの異物の混入を防止するために、デフサイド用の密封装置が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された密封装置を含む従来のデフサイド用の密封装置５０は、図２に示されるように、通常、ハウジング５１と軸５２との間に装着されるシール本体５３と、シール本体５３の軸方向外方において軸５２に装着されるディフレクター５４とを備えている。

シール本体５３は、リップ部５５として、軸５２に摺接する主リップ部５６と、この主リップ部５６よりも軸方向外方において軸５２に摺接する補助リップ部５７と、この補助リップ部５７よりも径方向外方に設けられ且つ軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在するサイドリップ部５８とを有している。ディフレクター５４は、径方向に沿って配置された円環状の環状板部５４ａを有している。この密封装置５０では、サイドリップ部５８がディフレクター５４の環状板部５４ａに接触することで、軸方向外方からの異物の侵入が防止される。

密封装置５０のサイドリップ部５８には、ディフレクター５４に対して締め代が設定される。この締め代は、ハウジング５１に対するシール本体５３の組み付け位置や、軸５２に対するディフレクター５４の組み付け位置等によって変化する。また、自動車の走行中に軸５２がスラスト移動することによっても、締め代は変化する。
このため、デフサイド用の密封装置５０では、密封性を確保するために、サイドリップ部５８の軸方向の長さを長くして、当該サイドリップ部５８の内周面５８ａがディフレクター５４の環状板部５４ａと面接触して当該環状板部５４ａと摺接するようにしている。

特開２０１７−０８９８０３号公報

しかし、締め代が大きくなると、サイドリップ部５８の内周面５８ａとディフレクター５４の環状板部５４ａとが接触する領域である接触幅も大きくなり、その結果、トルクが増大し、サイドリップ部５８の摺接部分が損傷して当該サイドリップ部５８の寿命が低下する恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、トルクの増大を抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、
（１）互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置であって、
前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えており、
前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有しており、
前記サイドリップ部の前記ディフレクターと摺接する内周面の面粗度が３．２〜１２．０μｍＲａであり、且つ、
前記内周面に４０℃の基油粘度が１０〜４０ｍｍ^２／ｓのグリースが塗布されていることを特徴とする。

本発明の密封装置では、ディフレクターと摺接するサイドリップ部の内周面の面粗度が３．２〜１２．０μｍＲａである。かかる面粗度の内周面とすることで、当該内周面に塗布されるグリースの保持性を向上させることができる。また、基油粘度が１０〜４０ｍｍ^２／ｓと小さいグリースをサイドリップ部の内周面に塗布している。基油粘度が小さいグリースを用い、且つ、当該グリースの保持性を向上させることで、サイドリップ部とディフレクターとの締め代が大きい場合でも、トルクが増大するのを抑制することができ、大きなトルクに起因する発熱（シール負荷）も低減させることができる。その結果、サイドリップ部の摺接部分が損傷するのを抑制することができ、密封装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の密封装置によれば、トルクの増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置の断面説明図である。従来の密封装置の一例の断面説明図である。

以下、本発明の密封装置の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［密封装置１の全体構成］
図１は本発明の一実施形態に係る密封装置１の断面説明図である。この密封装置１は、自動車のディファレンシャル装置において、デフピニオンギヤ及びデフサイドギヤを収容するデフケースを回転自在に支持するハウジング２と、デフサイドギヤに連結され、当該ハウジング２の軸孔３に挿通された軸４（ドライブシャフトともいう。）との間に用いられる。密封装置１は、デフサイド用の密封装置である。

密封装置１は、互いに相対回転する軸４とハウジング２との間に形成される環状の空間に装着され、軸４とハウジング２との間を封止する。この密封装置１は、ハウジング２内部の密封空間Ａ内に密封された潤滑油等の流体がハウジング２の外部へ漏洩するのを防止する。なお、図１には、軸４とハウジング２との間に装着される前、すなわち、変形前の自然状態にある密封装置１が示されている。

密封装置１は、環状のシール本体１０と、環状のディフレクター３０とを備えている。シール本体１０は、軸４とハウジング２との間に装着される。ディフレクター３０は、シール本体１０の軸方向外方において軸４に装着される。ディフレクター３０は、径方向に沿って配置される円環状の環状板部３１を有している。

［シール本体１０］
シール本体１０は、断面略Ｌ字形の環状の芯金１１と、当該芯金１１に固定されているシール部材１２と、環状のバネリング１３とを備えている。シール本体１０は、芯金１１、シール部材１２及びバネリング１３で構成されている。

芯金１１は、例えばＳＰＣＣ等の金属で作製された環状部材である。この芯金１１は、円筒形状の円筒部１４と、円環状の環状板部１５とで構成されている。円筒部１４は、その軸心が軸４の軸心と一致するように配置されている。環状板部１５は、円筒部１４の軸方向外方の一端から径方向内方へ延在している。

シール部材１２は、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）等の合成ゴムを基材ゴムとする弾性部材からなる。シール部材１２は、加硫による接着処理（焼き付け）により芯金１１に固定されている。シール部材１２は、環状に形成されており、本体部１６と、主リップ部１７と、補助リップ部１８と、サイドリップ部１９とを有している。

本体部１６は、外周部２０と、側面部２１と、内周部２２とを備えている。外周部２０は、芯金１１の円筒部１４の外周面１４ａに積層されており、ハウジング２の軸孔３に固定される。側面部２１は、芯金１１の環状板部１５の軸方向外方の側面１５ａに積層されている。内周部２２は、芯金１１の環状板部１５の内周部を覆っている。本実施形態におけるシール部材１２では、外周部２０、側面部２１及び内周部２２は一体的に形成されている。外周部２０は軸方向に延在し、側面部２１は径方向に延在している。

［主リップ部１７］
主リップ部１７は、本体部１６の内周部２２の径方向内側において密封空間Ａ側へ延びている。主リップ部１７の外周面１７ａには、周溝２３が形成されている。そして、この周溝２３には、ガータスプリングと呼ばれるバネリング１３が装着されている。このバネリング１３により、主リップ部１７が径方向内方へ締め付けられている。

本実施形態の密封装置１では、主リップ部１７は軸４と摺接する。この主リップ部１７は、軸４の外周面４ａに締め代をもって接触して密封空間Ａ内の密封流体が軸方向外方へ漏れるのを防止している。主リップ部１７の断面形状は、径方向内方に向けて先細りである。

［補助リップ部１８］
補助リップ部１８は、本体部１６の内周部２２から径方向内方で且つ軸方向外方へ延在している。本実施形態の密封装置１では、補助リップ部１８は軸４と摺接する。この補助リップ部１８は、軸４の外周面４ａに締め代をもって接触して軸方向外方から密封空間Ａ内への異物の侵入を防止している。

［サイドリップ部１９］
サイドリップ部１９は、主リップ部１７側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在している。本実施形態の密封装置１におけるサイドリップ部１９は、本体部１６と一体的に形成されている。このサイドリップ部１９は、本体部１６の側面部２１から軸方向外方に向けて延在している。サイドリップ部１９は、その内周面１９ａにおいて、ディフレクター３０の環状板部３１と接触する。換言すれば、サイドリップ部１９の内周面１９ａは、ディフレクター３０の環状板部３１と面接触して当該環状板部３１と摺接する。サイドリップ部１９の内周面１９ａには摩擦抵抗を低減させるためにグリースが塗布されている。

本実施形態のサイドリップ部１９は、その根元側に薄肉の狭窄部２５を有している。このサイドリップ部１９は、さらに、狭窄部２５、及び当該サイドリップ部１９の先端部２６から両者の軸方向中央部に向かって径方向外方に漸次膨出する膨出部２７を有している。

サイドリップ部１９の内周面１９ａのうち、ディフレクター３０の環状板部３１と摺接し得る領域Ｂには、梨地加工又は梨地仕上げを施すことで微細な凹凸が形成されている。凹凸の程度を表す指標として、当該内周面１９ａの面粗度は３．２〜１２．０μｍＲａにされている。また、本実施形態において内周面１９ａの前記領域Ｂ及びその周辺に塗布されるグリースの基油粘度は、１０〜４０ｍｍ^２／ｓである。

密封装置１において、サイドリップ部１９の締め代は、ハウジング２、軸４、シール本体１０、ディフレクター３０の組み付けの際の相対位置や、自動車の走行中における軸４のスライド量等によって大きく異なる。

図１において、二点鎖線Ｄ１で表されたディフレクター３０は、サイドリップ部１９の締め代が最小となる位置にある。また、図１において、二点鎖線Ｄ２で表されたディフレクター３０は、このサイドリップ部１９の締め代が最大となる位置にある。

本実施形態では、サイドリップ部１９の根元側に薄肉の狭窄部２５が設けられている。密封装置３２では、サイドリップ部１９の変形の起点は根元にあり、また、狭窄部２５から先端部２６までの長さが十分に確保されている。このため、本実施形態の密封装置１では、締め代の変化に追従してサイドリップ部１９はディフレクター３０との接触を保ちながら変形することができる。

一方、例えば図１において二点鎖線Ｄ２で示される位置にディフレクター３０が存在するときは、締め代が大きくなり、サイドリップ部１９とディフレクター３０の環状板部３１とが接触する領域である接触幅も大きくなり、その結果、トルクが増大し、サイドリップ部１９が損傷して、その寿命が低下する恐れがある。

これに対し、本実施形態の密封装置１では、前述したように、サイドリップ部１９の内周面１９ａのうち、ディフレクター３０の環状板部３１と摺接し得る領域Ｂの面粗度を３．２〜１２．０μｍＲａにするとともに、当該領域Ｂ及びその周辺に塗布されるグリースの基油粘度を１０〜４０ｍｍ^２／ｓとしている。基油粘度が、１０〜４０ｍｍ^２／ｓと小さいグリースを用い、且つ、面粗度を３．２〜１２．０μｍＲａにして当該グリースの保持性を向上させることで、サイドリップ部１９とディフレクター３０との締め代が大きい場合でも、トルクが増大するのを抑制することができ、大きなトルクに起因する発熱（シール負荷）も低減させることができる。その結果、サイドリップ部１９の摺接部分が損傷するのを抑制することができ、密封装置１の長寿命化を図ることができる。

グリースの基油粘度が１０ｍｍ^２／ｓよりも小さいと、サイドリップ部１９に塗布したグリースが、粗面化した内周面１９ａに留まらず短時間で流出する恐れがある。このため、運転初期であればトルクの増大を抑制することができるが、長期間にわたって低トルクの状態を維持することが難しいという問題がある。一方、グリースの基油粘度が４０ｍｍ^２／ｓよりも大きいと、グリースの粘度が高すぎてトルクの増大を抑制することが難しい。したがって、本実施形態におけるグリースの基油粘度は１０〜４０ｍｍ^２／ｓとされている。

〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、自動車のデフサイド用の密封装置に本発明を適用しているが、これ以外に、例えばトランスファ、及び足回りの密封装置に適用することもできる。

また、前述した実施形態では、例えばサイドリップ部の形状を、根元部が狭く、中央部分が膨出した形状としているが、図２に示されるようなストレートな断面形状とすることもでき、本発明において、密封装置における主リップやサイドリップ部等の形状を含む構成は例示した実施形態に限定されるものではない。

１：密封装置
２：ハウジング
３：軸孔
４：軸
４ａ：外周面
１０：シール本体
１１：芯金
１２：シール部材
１３：バネリング
１４：円筒部
１４ａ：外周面
１５：環状板部
１５ａ：側面
１６：本体部
１７：主リップ部
１７ａ：外周面
１８：補助リップ部
１９：サイドリップ部
１９ａ：内周面
２０：外周部
２１：側面部
２２：内周部
２３：周溝
２５：狭窄部
２６：先端部
２７：膨出部
３０：ディフレクター
３１：環状板部
Ａ：密封空間
Ｂ：領域

Claims

互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置であって、
前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えており、
前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有しており、
前記サイドリップ部の前記ディフレクターと摺接する内周面の面粗度が３．２〜１２．０μｍＲａであり、且つ、
前記内周面に４０℃の基油粘度が１０〜４０ｍｍ^２／ｓのグリースが塗布されていることを特徴とする密封装置。