JP3893761B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封流体の漏れを防止する密封装置に関するものであり、例えば、自動車のアクスルシール等のように、高偏心で、かつ、耐ダスト性や耐泥水性の要求される環境で使用される密封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の高偏心で、かつ、耐ダスト性や耐泥水性の要求される環境で使用される密封装置としては、たとえば、図5に示したものや図6に示したものがある。
【0003】
図5および図6は従来技術に係る密封装置の概略構成断面図である。
【0004】
いずれに示した密封装置についても、その主な役割は、互いに同心的に相対回転自在に配置された軸とハウジング間の環状の隙間に配置されて、流体(油等)が密封流体側Oから大気側(密封流体とは反対側)Aへ漏れるのを防止するものである。
【0005】
そして、いずれの密封装置にも、軸に摺動自在に接触して流体の漏れを防ぐシールリップと、軸に摺動自在に接触して大気側Aからの異物の侵入を防ぐダストリップと、を備えている。
【0006】
しかし、密封装置の基本的な構成である、シールリップとダストリップを単に設けた装置では、高偏心で、かつ、耐ダスト性や耐泥水性の要求される環境では、不十分なために、図5および図6に示した構成では、以下に示す特徴を有するものである。
【0007】
なお、各図においては、説明を簡単にするため、密封装置単体での一部断面図を示し、他の部材については密封装置を使用した場合(密封装置を組み込んだ場合)の位置関係が分かるように、位置関係のみを模式的に示している。
【0008】
まず、図5に示した従来技術に係る密封装置100では、上述した、軸10の表面に摺動自在に接触して流体の漏れを防ぐシールリップ101、および、軸10の表面に摺動自在に接触して大気側Aからの異物の侵入を防ぐダストリップ102の他に、サイドリップ103を設けて、スリンガー200に摺動接触させる構成としている。
【0009】
サイドリップ103は、スリンガー200に対して摺動接触する面積が大きいため、泥水などの粒子の細かい侵入物に対しても有効にその侵入を防ぐため、ダストリップ102まで至る侵入物も少なくなり、ダストリップ102自体の損傷も減少し、上述した厳しい環境下でも有効であった。
【0010】
また、図6に示した従来技術に係る密封装置200では、上述した、軸10の表面に摺動自在に接触して流体の漏れを防ぐシールリップ201、および、軸10の表面に摺動自在に接触して大気側Aからの異物の侵入を防ぐダストリップ202を設けた構成であるが、本密封装置200においては、ダストリップ202の軸10の表面に対する締め代(摺動面積)を大きくとるようにしたものである。
【0011】
このように締め代を大きくとるようにした場合でも、軸偏心に対しても効果的に異物の侵入を防ぎ、粒子の細かい侵入物に対しても有効にその侵入を防ぐため、上述した厳しい環境下でも有効であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【0013】
図5に示した構成の場合には、サイドリップによりシールさせるために、スリンガーを必要としたり、あるいは相手取り付け部材の構造を変更する必要があり、部品点数の増加だけでなく、取り付け箇所が制限される問題があった。
【0014】
また、図6に示した構成の場合には、ダストリップの軸の表面に対する締め代が大きいため、軸をダストリップ側から装着する際に、ダストリップのリップめくれが生じてしまう問題があった。
【0015】
また、いずれの構成の場合にも、相手部材表面に対して、平面的に比較的広い摺動面積を有するように摺動させる構成(図5の場合にはサイドリップ,図6の場合にはダストリップ)であったため、リップ表面が相手部材表面に強く押し付けられてトルクが大きくなってしまっていた。
【0016】
また、強く押し付けられることから、摺動摩耗を引き起こしやすく摩耗性も悪く、リップ発熱の増加にもつながっていた。
【0017】
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、高偏心で、かつ、耐ダスト性や耐泥水性の要求される環境で使用された場合であっても、軸表面に対して安定した状態で接触可能とする品質性に優れた密封装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、金属環と該金属環に固定されるシール部とを有するシール本体を備え、軸とハウジングとの間の環状の隙間を密封する密封装置において、前記金属環における密封流体とは反対の端部側から密封流体側に向かって延びるように設けられて軸の偏心に追随するベロー部と、該ベロー部から密封流体側に向かって延びて軸表面に摺動自在に接触して流体の漏れをシールするシールリップと、該ベロー部から密封流体とは反対側に延びて軸表面に摺動自在に接触して流体側への異物の侵入を防止するダストリップと、を有する前記シール本体と、前記軸外周に配置されて、前記シールリップの軸表面に対する距離、及びダストリップの軸表面に対する距離を位置決めするようにシールリップ及びダストリップの根本を支持する位置決めリングと、前記ベロー部の密封流体とは反対側への所定量以上の変形を抑えるベロー部ガイド部と、前記ダストリップよりも密封流体とは反対側へ配置されて該ダストリップを覆うと共に軸の所定量以上の偏心を抑えるダストリップガイド部と、を一体的に有し、これらベロー部ガイド部とダストリップガイド部の接続部分が前記ベロー部の根本の位置で前記シール本体に嵌め込まれているガイドリングと、を備えたことを特徴とする。
【0021】
したがって、軸偏心に対してベロー部が追随したとしても、位置決めリングによりシールリップ及びダストリップの軸表面に対する距離が保たれるので、安定したシール性が保たれる。
【0023】
また、流体の圧力によりベロー部が変形した場合でも、ガイドリングのベロー部ガイド部によりその変形が抑えられので、シールリップやダストリップは安定したシール効果を維持することができ、また、ガイドリングのダストリップガイド部により軸の所定量以上の偏心を抑えるので、軸の組み付け時のダストリップの反転が防止されると共に、ダストリップガイド部によりダストリップが覆われるので、ダストリップは異物に対して保護される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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かぎりは、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。
【0025】
(第1の実施の形態)
図1〜図3参照して、本発明の第1の実施の形態に係る密封装置について説明する。
【0026】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の概略構成断面図であり、図2および図3は本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の動作説明図である。
【0027】
なお、各図においては、説明を簡単にするため、密封装置単体での一部断面図を示し、他の部材(軸およびハウジング)については密封装置を使用した場合(密封装置を組み込んだ場合)の位置関係が分かるように、位置関係のみを模式的に示している。
【0028】
密封装置1の主な役割は、互いに同心的に相対回転自在に配置された、軸10とハウジング20との間の環状の隙間に配置されて、流体(油等)が密封流体側Oから大気側(密封流体とは反対側)Aへ漏れるのを防止するものである。
【0029】
ここで、密封装置1は、概略、金属環2と金属環2に焼き付け等によって固定されるシール部3とを有するシール本体と、位置決めリング4と、ガイドリング5と、から構成される。
【0030】
そして、シール部3は、外周シール部31と、ベロー部32と、シールリップ33と、ダストリップ34と、を備えている。
【0031】
外周シール部31はハウジング20に密着して環状の隙間の外周をシールするものである。
【0032】
ベロー部32は、ハウジング20に対して軸10が偏心した場合にも適正にシール機能を維持させるために、軸偏心に追随変形して、シールリップ33やダストリップ34を軸10に対して適正に密着させるものである。
【0033】
シールリップ33は、ベロー部32から密封流体側Oに向かって延びて軸10の表面に摺動自在に密封接触して、流体(油等)が外部(大気側A)に漏れないようにする機能を果たすものである。
【0034】
ダストリップ34は、ベロー部32から大気側Aに向かって延びて軸10の表面に摺動自在に密封接触して、外部から異物が内部(密封流体側O)に侵入するのを防止するものである。
【0035】
なお、スプリング6は、適正に軸10の表面に対してシールさせるためにシールリップ33に緊迫力を付与するものである。
【0036】
そして、本実施の形態の特徴である、位置決めリング4は、その内周が軸10の表面に対して摺動自在に配置され、その外周がシールリップ33とダストリップ34それぞれのリップ根本付近に設けられた溝35に嵌め込まれるように配置される。
【0037】
なお、位置決めリング4の素材は、低摩擦係数の樹脂等で構成することで、トルク増加や発熱増加を抑制できる。
【0038】
また、位置決めリング4は軸偏心時に変形されないような硬度を有することは言うまでもない。
【0039】
この位置決めリング4によって、シールリップ33およびダストリップ34のリップ根本が軸と垂直方向に対して支えられるため、各リップの軸表面に対する距離が位置決めされる。
【0040】
したがって、図2に示したように、軸10がシール本体に対して相対的に離れる方向へ偏心した場合や、図3に示したように、軸10がシール本体に対して相対的に近づく方向へ偏心した場合においても、各リップの軸表面に対する距離は一定に保たれるため、軸表面に対する各リップの接触状態は安定し、シール機能が維持される。
【0041】
また、リップの接触状態を安定させることができるので、従来技術のように、リップを比較的広い摺動面積を有するように摺動させる必要がなくなることから、トルク増加や発熱増加を抑制できる。
【0042】
次に、本実施の形態の特徴である、ガイドリング5は、ベロー部32とダストリップ34の大気側Aを覆うように配置される。
【0043】
組み込み順序としては、シール本体にガイドリング5を組み込んだ後に軸10を組み込む。
【0044】
ガイドリング5は、ベロー部ガイド部51とダストリップガイド部52とを有する。
【0045】
ベロー部ガイド部51は、ベロー部32の所定量以上の変形を防止する機能を果たすもので、密封流体側Oの流体圧力が大きくなった場合に、ベロー部32が大気側Aに移動してもベロー部ガイド部51が支えるため、ベロー部32の変形が抑えられる。
【0046】
したがって、シールリップ33およびダストリップ34についても軸方向等への移動変形等が抑えられ、シール機能が安定する。
【0047】
また、ダストリップガイド部52は、ダストリップ34側に所定量(図1中h)分だけ侵入する位置までダストリップ34を覆っている。
【0048】
したがって、組み込みの際には、軸10の偏心を抑制することで、ダストリップ34の反転を防止する機能を発揮する。
【0049】
さらに、使用状態においては、ダストリップ34をカバーするため、外部からダストリップ34に直接異物が当たることを抑制するため、ダストリップ34を保護する機能も発揮する。
【0050】
以上のように、位置決めリング4により、シールリップ33およびダストリップ34の軸表面への接触状態を安定させることができ、ガイドリング5により、ベロー部32の変形を防止すると共に、ダストリップ34の反転防止およびダストリップ34を保護するため、シール性能(密封性能)が向上する。
【0051】
(第2の実施の形態)
図4には、本発明の第2の実施の形態が示されている。本実施の形態では、位置決めリングの構成(形状)のみ上述の実施の形態と異なっている。
【0052】
その他の構成および作用については、第1の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0053】
図4は本発明の第2の実施の形態に係る密封装置の概略構成断面図である。
【0054】
本実施の形態においては、位置決めリング4aはシールリップ33のリップ面に沿って密封流体側Oに延びる補助支え部41を設けて、シールリップ33の変形をさらに抑制可能としている。
【0055】
したがって、密封流体側Oの流体が高圧となった場合でも、シールリップ33の大気側Aへの変形が抑制されて、シール性能を維持することができるので、高圧化で使用される場合に有効である。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、シールリップの軸表面に対する距離を位置決めするようにシールリップの根本を支持する位置決めリングを備えたことによって、軸偏心に対してベロー部が追随したとしても、位置決めリングによりシールリップやダストリップの軸表面に対する距離を保つことができるので、安定したシール性能を維持することができ、高偏心,耐ダスト性や耐泥水性の要求される環境で使用された場合であっても、軸表面に対して安定した状態で接触可能となり品質性が向上する。
【0057】
また、ガイドリングを備えたことによって、流体の圧力によりベロー部が変形した場合でも、ガイドリングのベロー部ガイド部によりその変形を抑えるので、シールリップやダストリップは安定したシール効果を維持することができ、また、ガイドリングのダストリップガイド部により軸の所定量以上の偏心を抑えるので、軸の組み付け時のダストリップの反転を防止できると共に、ダストリップガイド部によりダストリップを覆うので、ダストリップを異物から保護して、安定したシール効果を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の概略構成断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の動作説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の動作説明図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る密封装置の概略構成断面図である。
【図5】従来技術に係る密封装置の概略構成断面図である。
【図6】従来技術に係る密封装置の概略構成断面図である。
【符号の説明】
1 密封装置
2 金属環
3 シール部
31 外周シール部
32 ベロー部
33 シールリップ
34 ダストリップ
35 溝
4,4a 位置決めリング
41 補助支え部
5 ガイドリング
51 ベロー部ガイド部
52 ダストリップガイド部
6 スプリング
10 軸
20 ハウジング
Claims (1)
- 金属環と該金属環に固定されるシール部とを有するシール本体を備え、軸とハウジングとの間の環状の隙間を密封する密封装置において、
前記金属環における密封流体とは反対の端部側から密封流体側に向かって延びるように設けられて軸の偏心に追随するベロー部と、該ベロー部から密封流体側に向かって延びて軸表面に摺動自在に接触して流体の漏れをシールするシールリップと、該ベロー部から密封流体とは反対側に延びて軸表面に摺動自在に接触して流体側への異物の侵入を防止するダストリップと、を有する前記シール本体と、
前記軸外周に配置されて、前記シールリップの軸表面に対する距離、及びダストリップの軸表面に対する距離を位置決めするようにシールリップ及びダストリップの根本を支持する位置決めリングと、
前記ベロー部の密封流体とは反対側への所定量以上の変形を抑えるベロー部ガイド部と、前記ダストリップよりも密封流体とは反対側へ配置されて該ダストリップを覆うと共に軸の所定量以上の偏心を抑えるダストリップガイド部と、を一体的に有し、これらベロー部ガイド部とダストリップガイド部の接続部分が前記ベロー部の根本の位置で前記シール本体に嵌め込まれているガイドリングと、
を備えたことを特徴とする密封装置。
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