JP6533737B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種装置の軸封部、特に自動車のデフサイドに用いられる密封装置に関する。

従来の自動車のデフサイドに用いられる密封装置は、図２に示すように、互いに相対回転する軸２００とハウジング２１０との間に形成される環状空間において、ハウジング２１０の外部側１２２から泥水等の異物が内部側１２１に侵入するのを防止するために、ハウジング２１０に装着されたシール部材１００と、このシール部材１００よりも外部側１２２に配置され且つ軸２００に装着されたスリンガ１１０とを備えている。

シール部材１００は、内部側１２１に開口した断面略コ字形状の芯金１０１と、芯金１０１の径方向内側に固定されて軸２００の外周面に摺接する主リップ１０２及び補助リップ１０３と、芯金１０１の外部側１２２に固定され且つ外部側１２２の径方向斜め外向きに延びるサイドリップ１０４とを有する。近年、この密封装置は、高密封化の需要の高まりに伴い、サイドリップ１０４をスリンガ１１０に摺接させている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２２５０６４号公報

上記密封装置にあっては、運転中にスリンガ１１０の位置がシール部材１００に対して図中の実線位置と二点鎖線位置との間で軸方向に往復移動（スラスト移動）することによって、サイドリップ１０４とスリンガ１１０と軸２００の外周面と補助リップ１０３とで区画形成された空間部１２３の容積が変動する場合がある。この場合には、空間部１２３の容積が小さくなった際に空間部１２３が正圧となり、空間部１２３の空気がサイドリップ１０４の先端とスリンガ１１０との間から外部側１２２に流出する。そして、その後に空間部１２３の容積が大きくなることで空間部１２３が負圧となる。

このような負圧が発生すると、サイドリップ１０４におけるスリンガ１１０との摺接部分の面積が増加することで、トルクの上昇と共に温度が上昇し、上記摺接部分で潤滑不足が生じる。また、サイドリップ１０４の反力が増加することで、さらにトルク（温度）が上昇し、サイドリップ１０４の上記摺接部分の摩耗が促進する。このため、上記負圧が発生すると、サイドリップ１０４の寿命が低下し、空間部１２３への異物侵入を防止する機能が低下するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、サイドリップが摺接するスリンガの移動に起因してサイドリップの寿命が低下するの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、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空間において、前記ハウジングの外部側から内部側に異物が侵入するのを防止するために、前記ハウジングに装着されるシール部材と、前記シール部材よりも前記外部側において径方向に延びる摺接面を有し前記軸に装着されるスリンガと、を備えた密封装置であって、前記シール部材は、前記外部側に開口した断面略コ字形状の芯金部と、前記芯金部の径方向内側における小径円筒部の軸方向外端部に固定され、前記軸の外周面に摺接する主リップと、前記小径円筒部の軸方向外端部に固定され、前記主リップよりも前記外部側において前記軸の外周面に摺接する補助リップと、前記芯金部の径方向外側における大径円筒部の内周面、および前記芯金部の開口奥側の側面に固定され、前記スリンガの摺接面に摺接するサイドリップと、を備え、前記サイドリップ、前記スリンガ、前記軸の外周面、前記補助リップ、前記小径円筒部の外周面、および前記開口奥側の側面によって空間部が区画形成されることを特徴とする。

本発明によれば、上記空間部は、サイドリップ、スリンガ、軸の外周面、及び補助リップに加えて、外部側に開口した断面略コ字形状の芯金部における小径円筒部の外周面、及び開口奥側の側面によっても区画形成される。これにより、上記空間部の容積を、従来の空間部１２３（図２参照）の容積に比べて軸方向に大きくすることができるので、スリンガのスラスト移動により上記空間部の容積が変化しても、その変化率を低減することができる。その結果、上記空間部における正圧値および負圧値を低減することができ、サイドリップのスリンガとの摺接部分が摩耗するのを抑制することができる。したがって、サイドリップが摺接するスリンガの移動に起因してサイドリップの寿命が低下するのを抑制することができる。

前記芯金部は、前記ハウジングの内周面に沿って軸方向に延びる第１大径円筒体、前記第１大径円筒体の軸方向内端部から径方向内方に延びる第１円環体、および前記第１円環体の内周端部から軸方向外方に延びる第１小径円筒体を有し、前記第１小径円筒体が前記小径円筒部を構成する第１芯金と、前記第１大径円筒体の内周面に嵌合固定される第２円筒体、および前記第２円筒体の軸方向内端部から径方向内方に延びると共に前記第１円環体の前記外部側の側面に固定される第２円環体を有する第２芯金と、を備え、前記第２円筒体の内周面が、前記大径円筒部の内周面を構成し、前記第２円環体の前記外部側の側面が、前記開口奥側の側面を構成するのが好ましい。

この場合、主リップおよび補助リップは第１芯金の第１小径円筒体（小径円筒部）に固定され、サイドリップは第２芯金の第２円環体に固定されるので、主リップおよび補助リップが固定された第１芯金に、サイドリップが固定された第２芯金を嵌合固定することで、シール部材を容易に製作することができる。

本発明の密封装置が、自動車のデフサイドに使用される場合には、スリンガのスラスト移動が顕著に生じるので、特に有効である。

本発明の密封装置によれば、サイドリップが摺接するスリンガの移動に起因してサイドリップの寿命が低下するの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要部を示す断面図である。 従来の密封装置の要部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置の要部を示す断面図である。この密封装置１は、自動車のデフサイドに使用されるものであり、互いに相対回転する軸８１とハウジング８２との間に形成される環状空間に装着されて、ハウジング８２の外部側Ｂから内部側Ａに泥水等の異物が侵入するのを防止している。

密封装置１は、ハウジング８２の内周面８２ａに装着されたシール部材２と、このシール部材２よりも外部側Ｂにおいて軸８１の外周面８１ａに装着されたスリンガ１０とを備えている。
スリンガ１０は、例えばステンレス製等の金属製（例えばＳＵＳ材等）からなり、軸８１の外周面８１ａに嵌合された円筒体１１と、この円筒体１１の軸方向内端部から径方向外方に延びる円環体１２とを備えている。円環体１２の内側面１２ａは、後述するサイドリップ６４のリップ先端部６４ｂが摺接する摺接面とされている。

シール部材２は、芯金部３と、この芯金部３に設けられたシール本体６とを備えている。芯金部３は、大径円筒部３１、円環部３２および小径円筒部３３を有し、これらによって外部側Ｂに開口した断面略コ字形状に形成されている。

また、芯金部３は、外部側Ｂに開口した断面略コ字形状の第１芯金４と、この第１芯金４に圧入嵌合された断面略Ｌ字形状の第２芯金５とを有する。第１芯金４は、全体が環状の部材であり、第１大径円筒体４１、第１円環体４２および第１小径円筒体４３を有する。また、第２芯金５も、全体が環状の部材であり、第２円筒体５１および第２円環体５２を有する。

第１芯金４において、第１大径円筒体４１はハウジング８２の内周面８２ａに沿って軸方向に延びて形成されている。第１大径円筒体４１の軸方向内端部には、径方向内方に折り曲げられて当該径方向内方に延びる第１円環体４２が形成されている。第１円環体４２の内周端部には、外部側Ｂに折り曲げられて当該外部側Ｂに延びる第１小径円筒体４３が形成されている。第１小径円筒体４３は、その軸方向外端部において径方向内方に突出する環状の突出部４３ａを有する。

第２芯金５において、第２円筒体５１の軸方向内端部には、径方向内方に折り曲げられて当該径方向内方に延びる第２円環体５２が形成されている。第２円筒体５１の軸方向の長さは、第１芯金４の第１大径円筒体４１よりも短く形成されており、第２円環体５２の径方向の長さは、第１芯金４の第１円環体４２よりも短く形成されている。
第２芯金５の第２円筒体５１は、第１芯金４における第１大径円筒体４１の内周面に嵌合固定されている。また、第２芯金５の第２円環体５２は、第１芯金４における第１円環体４２の外部側Ｂの側面に固定されている。

以上の構成により、本実施形態では、第１大径円筒体４１および第２円筒体５１は、芯金部３の大径円筒部３１を構成しており、第２円筒体５１の内周面５１ａが、大径円筒部３１の内周面を構成している。また、第１円環体４２および第２円環体５２は、芯金部３の円環部３２を構成しており、第２円環体５２の外部側Ｂの側面５２ａが芯金部３の開口奥側の側面を構成している。さらに、第１小径円筒体４３は、単体で芯金部３の小径円筒部３３を構成している。

シール本体６は、合成ゴム等の弾性素材により形成されており、第１芯金４に加硫接着されたシール部６１、主リップ６２、および補助リップ６３と、第２芯金５に加硫接着されたサイドリップ６４とを有している。
シール部６１は、全体が環状の部材であり、断面略コ字形状に形成されている。シール部６１は、第１大径円筒体４１の軸方向外端面および外周面と、第１円環体４２の内部側Ａの側面と、第１小径円筒体４３の内周面および突出部４３ａとをそれぞれ覆うように固定されている。シール部６１における第１大径円筒体４１の外周面を覆う大径円筒シール部６１ａは、ハウジング８２の内周面８２ａに嵌合固定されている。

シール部６１における第１小径円筒体４３の内周面および突出部４３ａを覆う小径円筒シール部６１ｂには、その外部側Ｂの端部から内部側Ａかつ径方向内方に延びて、軸８１の外周面８１ａに摺接する環状の主リップ６２が形成されている。主リップ６２の外周面には周溝６２ａが形成されており、この周溝６２ａには、主リップ６２を外周側から緊迫する環状のばね部材７が装着されている。主リップ６２は、ばね部材７によって緊迫されることで、軸８１の外周面８１ａに押圧されており、その外周面８１ａと第１芯金４との間を密封している。

また、シール部６１の小径円筒シール部６１ｂには、その外部側Ｂの端部から外部側Ｂかつ径方向内方に延びて、主リップ６２よりも外部側Ｂにおいて軸８１の外周面８１ａに摺接する環状の補助リップ６３が形成されている。これにより、補助リップ６３は、外部側Ｂからサイドリップ６４とスリンガ１０との摺接部分を通過した異物が内部側Ａに侵入するのを防止している。

サイドリップ６４は、環状の部材からなり、第２円筒体５１の軸方向外端面および内周面５１ａと、第２円環体５２の側面５２ａの径方向外端部に固定されている。サイドリップ６４は、外部側Ｂかつ径方向内方に延びるリップ基端部６４ａと、リップ基端部６４ａの先端から外部側Ｂかつ径方向外方に延びるリップ先端部６４ｂとを有している。リップ先端部６４ｂは、スリンガ１０の円環体１２の内側面１２ａに摺接することで、外部側Ｂから内部側Ａに異物が侵入するのを防止している。

以上の構成により、サイドリップ６４と、スリンガ１０と、軸８１の外周面８１ａと、補助リップ６３と、第１小径円筒体４３の外周面４３ｂと、第２円環体５２の側面５２ａとによって環状の空間部Ｃが区画形成されている。

以上、本実施形態の密封装置１によれば、上記空間部Ｃは、サイドリップ６４、スリンガ１０、軸８１の外周面８１ａ、および補助リップ６３に加えて、外部側Ｂに開口した断面略コ字形状の芯金部３における小径円筒部３３の外周面４３ｂ、および開口奥側の側面５２ａによっても区画形成される。これにより、空間部Ｃの容積を、従来の空間部１２３（図２参照）の容積に比べて軸方向に大きくすることができるので、スリンガ１０がシール部材２に対して図１の実線位置と二点鎖線位置との間で軸方向に往復移動するスラスト移動によって、空間部Ｃの容積が変化しても、その変化率を低減することができる。その結果、空間部Ｃにおける正圧値および負圧値を低減することができ、サイドリップ６４のスリンガ１０との摺接部分が摩耗するのを抑制することができる。したがって、サイドリップ６４がスリンガ１０に摺接することに起因してサイドリップ６４の寿命が低下するのを抑制することができる。特に、密封装置１を自動車のデフサイドに使用する場合には、スリンガ１０の上記スラスト移動が顕著に生じるので、有効である。

また、主リップ６２および補助リップ６３は第１芯金４の第１小径円筒体４３に固定され、サイドリップ６４は第２芯金５の第２円環体５２に固定されるので、主リップ６２および補助リップ６３が固定された第１芯金４に、サイドリップ６４が固定された第２芯金５を嵌合固定することで、シール部材２を容易に製作することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本発明の密封装置１は、自動車のデフサイド以外に、各種装置の軸封部に適用してもよい。
また、上記実施形態では、空間部Ｃを区画形成する、芯金部３の開口奥側の側面として、第２円環体５２の側面５２ａのみを用いているが、第２円環体５２を径方向に短く形成し、第２円環体５２の側面５２ａと第１円環体４２の外部側Ｂの側面とを用いてもよいし、第１円環体４２の外部側Ｂの側面のみを用いてもよい。

１：密封装置、２：シール部材、３：芯金部、４：第１芯金、５：第２芯金、１０：スリンガ、１２ａ：摺接面、３１：大径円筒部、３３：小径円筒部、４１：第１大径円筒体、４２：第１円環体、４３：第１小径円筒体、４３ｂ：外周面（小径円筒部の外周面）、５１：第２円筒体、５１ａ：内周面（大径円筒部の内周面）、５２：第２円環体、５２ａ：側面（芯金部の開口奥側の側面）、６２：主リップ、６３：補助リップ、６４：サイドリップ、８１：軸、８１ａ：外周面、８２：ハウジング、Ａ：内部側、Ｂ：外部側、Ｃ：空間部

Claims (3)

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空間において、前記ハウジングの外部側から内部側に異物が侵入するのを防止するために、前記ハウジングに装着されるシール部材と、前記シール部材よりも前記外部側において径方向に延びる摺接面を有し前記軸に装着されるスリンガと、を備えた密封装置であって、
   前記シール部材は、
   前記外部側に開口した断面略コ字形状の芯金部と、
   前記芯金部の径方向内側における小径円筒部の軸方向外端部に固定され、前記軸の外周面に摺接する主リップと、
   前記小径円筒部の軸方向外端部に固定され、前記主リップよりも前記外部側において前記軸の外周面に摺接する補助リップと、
   前記芯金部の径方向外側における大径円筒部の内周面、および前記芯金部の開口奥側の側面に固定され、前記スリンガの摺接面に摺接するサイドリップと、を備え、
   前記サイドリップ、前記スリンガ、前記軸の外周面、前記補助リップ、前記小径円筒部の外周面、および前記開口奥側の側面によって空間部が区画形成されることを特徴とする密封装置。
2. 前記芯金部は、
   前記ハウジングの内周面に沿って軸方向に延びる第１大径円筒体、前記第１大径円筒体の軸方向内端部から径方向内方に延びる第１円環体、および前記第１円環体の内周端部から軸方向外方に延びる第１小径円筒体を有し、前記第１小径円筒体が前記小径円筒部を構成する第１芯金と、
   前記第１大径円筒体の内周面に嵌合固定される第２円筒体、および前記第２円筒体の軸方向内端部から径方向内方に延びると共に前記第１円環体の前記外部側の側面に固定される第２円環体を有する第２芯金と、を備え、
   前記第２円筒体の内周面が、前記大径円筒部の内周面を構成し、前記第２円環体の前記外部側の側面が、前記開口奥側の側面を構成する請求項１に記載の密封装置。
3. 前記密封装置が、自動車のデフサイドに使用される請求項１又は２に記載の密封装置。

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