JP6939230B2

JP6939230B2 - シール機構

Info

Publication number: JP6939230B2
Application number: JP2017155156A
Authority: JP
Inventors: 祐久福田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-08-10
Also published as: JP2019035417A

Description

本発明は、シール機構に関し、特に、ハウジングと回転軸との隙間を封止するシール機構に関する。

一般的に、回転軸がハウジングの軸穴に回転可能に挿入されるような構造においては、ハウジング内からの潤滑油の漏出や、ハウジング内への異物の侵入を防止するシール機構が設けられている。

この種のシール機構の一例として、車両に搭載されるデファレンシャル装置のハウジング軸穴と、該軸穴に挿入される駆動軸との隙間を封止するオイルシールが広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１７−０７５６１９号公報特開２０１６−１９４３３０号公報特開２０１６−１４８４１０号公報

ところで、デファレンシャル装置等の減速機のハウジング内には、複数のギヤが収容されている。これらのギヤが噛合しながら動作すると、摩擦熱等によってハウジング内の内圧を上昇させる。このような内圧がオイルシールに作用すると、オイルシールがハウジングから抜け出てしまう可能性がある。

オイルシールの抜け出しを防止するには、ハウジングの軸穴周縁の外周側にオイルシールの移動を規制する係止板材を設けたり、或いは、スナップリング等によりオイルシールをハウジングに固定したりする必要がある。しかしながら、このような抜け出し防止構造は、部品点数や組付け工数の増加を招き、コストを上昇させるといった課題がある。

本開示の技術は、簡潔な構造で、シール部材の抜け出しを効果的に防止することができるシール機構を提供することを目的とする。

本開示の技術は、ハウジングに設けられて回転軸が挿入される軸穴部と、前記軸穴部内に、少なくともその外周面を該軸穴部の内周面と接して設けられ、前記軸穴部と前記回転軸との隙間を封止するシール部材と、前記軸穴部の内周面又は前記シール部材の外周面の少なくとも一方に凹設された螺旋溝と、を備えることを特徴とする。

また、前記螺旋溝が、その巻き方向を前記回転軸の回転方向と同方向に形成れてもよい。

また、前記螺旋溝が、ハウジング外側溝側面とハウジング内側溝側面とを有する断面Ｖ字状に形成されると共に、前記ハウジング外側溝側面の傾斜角度が前記ハウジング内側溝側面の傾斜角度よりも大きく設定されてもよい。

また、前記軸穴部が、ハウジング内側の第１穴部と、該第１穴部よりも拡径されたハウジング外側の第２穴部とを含み、前記シール部材が前記第２穴部に設けられ、前記螺旋溝が前記第２穴部の内周面に前記第１穴部から所定の間隔を隔てて形成されてもよい。

また、前記シール部材が、その外周面を前記軸穴部の内周面の少なくとも一部に接触させるシール本体と、該シール本体が被着された補強環と、前記シール本体の内周面を前記回転軸に圧接させるガータースプリングとを含むオイルシールであってもよい。

本開示の技術によれば、簡潔な構造で、シール部材の抜け出しを効果的に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置を示す模式的な断面図である。本発明の一実施形態に係るシール機構において、（Ａ）はオイルシールを装着する前の状態を示す模式的な断面図、（Ｂ）はオイルシールを装着した状態を示す模式的な断面図である。他の実施形態に係るシール機構を示す模式的な断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るシール機構について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［デファレンシャル装置］
図１は、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０の模式的な断面図である。同図に示すように、デファレンシャル装置１０は、潤滑油が封入されたハウジング１１を備えている。ハウジング１１には、ドライブピニオンシャフト２２Ａ及び、左右のドライブシャフト２２Ｂ，２２Ｃが回転可能に挿入されている。また、ハウジング１１内には、ドライブピニオンギヤ２３、リングギヤ２４、デフケース２５、複数（例えば、４個）のデフピニオンギヤ２６、左右一対のサイドギヤ２７，２８が収容されている。なお、図中において、符号Ｌは左ドライブシャフト２２Ｂに接続された左駆動輪、符号Ｒは右ドライブシャフト２２Ｃに接続された右駆動輪Ｒをそれぞれ示している。

ハウジング１１内には、ドライブピニオンシャフト２２Ａの出力側がベアリング２１Ａ，Ｂを介して回転可能に軸支されている。ドライブピニオンシャフト２２Ａの出力端には、ドライブピニオンギヤ２３が一体回転可能に設けられている。ドライブピニオンギヤ２３は、リングギヤ２４と常時噛合する。

リングギヤ２４は、図示しないボルトによりデフケース２５に固定されている。デフケース２５は、ハウジング１１に回転可能に軸支されている。デフピニオンギヤ２６は、デフケース２５のスパイダ軸２９に回転可能に軸支されている。デフピニオンギヤ２６は、左右のサイドギヤ２７，２８と常時噛合する。各サイドギヤ２７，２８は、左右のドライブシャフト２２Ｂ，Ｃにそれぞれスプライン嵌合されている。

ハウジング１１の前端部には、ドライブピニオンシャフト２２Ａを挿入するための前側軸穴１２Ａが貫通形成されている。また、ハウジング１１の左側部には、左ドライブシャフト２２Ｂを挿入するための左側軸穴１２Ｂが貫通形成されている。さらに、ハウジング１１の右側部には、右ドライブシャフト２２Ｃを挿入するための左側軸穴１２Ｃが貫通形成されている。

本実施形態において、各シャフト２２Ａ〜Ｃと各軸穴１２Ａ〜Ｃとの間には、これらの隙間を封止するシール機構５０Ａ〜Ｃがそれぞれ装着されている。

以下、これらシール機構５０Ａ〜Ｃの詳細につい説明する。なお、各シール機構５０Ａ〜Ｃは、基本的に同様に構成されるため、以下の説明において、各シール機構５０Ａ〜Ｃを単にシール機構５０、各シャフト２２Ａ〜Ｃを単にシャフト２２、各軸穴１２Ａ〜Ｃを単に軸穴１２と称して説明する。

［シール機構］
図２に示すように、シール機構５０は、ハウジング１１に設けられてシャフト２２（回転軸の一例）を回転可能に挿通させる軸穴１２と、軸穴１２内に圧入装着されたオイルシール６０（シール部材の一例）とを備えている。

軸穴１２は、ハウジング内側の小径穴部１３（第１穴部）と、ハウジング外側の大径穴部１４（第２穴部）と、これら小径穴部１３と大径穴部１４との間に形成された円環状の側面部１５とを有する段付き穴とされている。小径穴部１３は、その穴径をシャフト２２の外径よりも僅かに大きく形成されている。大径穴部１４は、その穴径を小径穴部１３の穴径よりも大きく、且つ、オイルシール６０の外径と略同径に形成されている。

オイルシール６０は、シール本体６１と、補強環６２と、ガータースプリング６３とを備えている。

シール本体６１は、例えば、ゴムやシリコン等の弾性材で形成されており、外側円環部６１Ａと、内側円環部６１Ｂと、これらを繋ぐ中間円環部６１Ｃとを一体に有する断面略Ｃ字状を呈している。内側円環部６１Ｂの先端側穴径は、シャフト２２の外径と略同径に形成されている。すなわち、内側円環部６１Ｂの先端側内周面がシャフト２２の外周面と接触ないし摺接するようになっている。外側円環部６１Ａの外径は、大径穴部１４の穴径と略同径に形成されている。すなわち、外側円環部６１Ａの外周面を大径穴部１４の内周面と圧入接触させることにより、オイルシール６０全体が大径穴部１４に保持されるようになっている。

補強環６２は、例えば、金属材等で形成されており、円筒部６２Ａと、フランジ部６２Ｂとを一体に有する断面略Ｌ字状を呈している。補強環６２には、円筒部６２Ａ及びフランジ部６２Ｂの全体を覆うようにシール本体６１が被着されている。

ガータースプリング６３は、リング状に形成されており、内側円環部６１Ｂの先端側外周に取り付けられている。すなわち、ガータースプリング６３の締め付け力によって、内側円環部６１Ｂの先端側内周面がシャフト２２の外周面に強制的に圧接されることにより、これらの隙間が封止されるように構成されている。

本実施形態において、大径穴部１４の内周面には、該内周面を螺旋状に切り欠いて形成した螺旋溝１７が凹設されている。螺旋溝１７の溝形状は、ハウジング外側の溝側面１７Ａとハウジング内側の溝側面１７Ｂとが略同角度で対称に傾斜する断面略Ｖ字状の雌ネジ谷状に形成されている。また、螺旋溝１７の巻き方向は、シャフト２２の回転方向（好ましくは、車両前進時の回転方向）と同方向とされている。さらに、螺旋溝１７は、好ましくは、その螺旋軸方向長さＬ１が大径穴部１４の穴軸方向長さＬ２よりも短く形成されると共に、そのハウジング内側の終端部１７Ｃと側面部１５（小径穴部１３のハウジング外側の端部）との間に所定のクリアランスＣが確保されるように、ハウジング外側にオフセットして設けられている。

以上のように構成された本実施形態のシール機構５０によれば、オイルシール６０が圧入されるハウジング１１の大径穴部１４の内周面に、シャフト２２の回転方向と同方向に巻かれた螺旋溝１７を設けたことで、オイルシール６０がシャフト２２と共回りすると、オイルシール６０は螺旋巻き方向に回動しながらハウジング内側に変位されるようになる。これにより、ハウジング１１内の圧力がギヤ噛合等による摩擦熱で上昇しても、オイルシール６０が大径穴部１４内に確実に保持されるようになり、オイルシール６０の抜け出しを効果的に防止することができる。

また、軸穴１２の形状をハウジング内側の小径穴部１３とハウジング外側の大径穴部１４とを有する段付き穴としたことで、オイルシール６０のハウジング内側の端部（外側円環部６１Ａの端面）が側面部１５に当接するように構成されている。これにより、オイルシール６０がシャフト２２と共回りしてハウジング内側に変位しても、オイルシール６０の移動が側面部１５によって規制（位置決め）されるようになり、オイルシール６０のハウジング１１内への引き込みを確実に防止することができる。

また、ハウジング１１の大径穴部１４の内周面に溝加工を施すのみでよく、従前の抜け出し防止用の係止板材やスナップリング等が不要となることで、部品点数や組付け工数の増加によるコスト上昇を効果的に抑えることができる。

また、螺旋溝１７と小径穴部１３との間にクリアランスＣを確保したことにより、ハウジング１１内の潤滑油が螺旋溝１７を伝ってハウジング１１の外部に漏れ出ることも効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図３に示すように、螺旋溝１７の溝形状を、ハウジング外側の溝側面１７Ａがハウジング内側の溝側面１７Ｂよりも大きく傾斜（図示例では、溝側面１７Ａと大径穴部１４の内周面とのなす角度が略直角）する非対称のＶ字状に形成してもよい。このように構成すれば、オイルシール６０の抜け出し方向への抵抗が大きくなることで、オイルシール６０の抜け出しをより効果的に防止することが可能になる。

また、螺旋溝１７の巻き数（ピッチ数）は、図示例の三巻きに限定されず、一巻き以上あればよい。

また、シール部材は図示例のオイルシール６０に限定されず、シャフト２２（回転軸）とハウジング１１との隙間を封止する他のシール部材であってもよい。

また、螺旋溝１７は、軸穴１２の大径穴部１４の内周面に設けられるものとして説明したが、オイルシール６０の外周面に設けられてもよい。

また、本実施形態の適用範囲は、デファレンシャル装置１０に限定されず、トランスミッションやトランスファー等、回転軸がハウジングに回転可能に挿入される他の装置のシール機構にも広く適用することが可能である。

１０デファレンシャル装置
１１ハウジング
１２軸穴
１３小径穴部（第１穴部）
１４大径穴部（第２穴部）
１５側面部
１７螺旋溝
２２シャフト（駆動軸）
５０シール機構
６０オイルシール
６１シール本体
６２補強環
６３ガータースプリング

Claims

ハウジングに設けられて回転軸が挿入される軸穴部と、
前記軸穴部内に、少なくともその外周面を該軸穴部の内周面と接して設けられ、前記軸穴部と前記回転軸との隙間を封止するシール部材と、
前記軸穴部の前記シール部材の外周面が接する内周面又は前記シール部材の外周面の少なくとも一方に凹設された螺旋溝と、を備え、
前記シール部材が、その外周面を前記軸穴部の内周面の少なくとも一部に接触させるシール本体と、該シール本体が被着された補強環と、前記シール本体の内周面を前記回転軸に圧接させるガータースプリングとを含むオイルシールである
ことを特徴とするシール機構。
前記螺旋溝が、その巻き方向を前記回転軸の回転方向に対し、前記螺旋溝がハウジング内側に向かって進んでいく方向に形成された
請求項１に記載のシール機構。
前記螺旋溝が、ハウジング外側溝側面とハウジング内側溝側面とを有する断面Ｖ字状に形成されると共に、前記ハウジング外側溝側面の傾斜角度が前記ハウジング内側溝側面の傾斜角度よりも大きく設定された
請求項１又は２に記載のシール機構。
前記軸穴部が、ハウジング内側の第１穴部と、該第１穴部よりも拡径されたハウジング外側の第２穴部とを含み、前記シール部材が前記第２穴部に設けられ、前記螺旋溝が前記第２穴部の前記シール部材の外周面が接する内周面に前記第１穴部から所定の間隔を隔てて形成された
請求項１から３の何れか一項に記載のシール機構。