JP2005344851A - Structure of seal, and spider joint - Google Patents

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浩一郎 水野
Koshi Kawaguchi
幸志 川口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a seal, which can show stable and sure sealing performance even if a shrink range of the seal scatters, and further to provide a spider joint. <P>SOLUTION: Lip portions are composed of two cylindrical axial lips 421, 422 alone (Radial lips are not provided.), which extend respectively by different lengths in the axial direction of a seal 4. In addition, a conical neck tilting surface portion 221 making an angle of 45° with respect to the axis is provided at a neck portion 22 of the spider 2. The two axial lips 421, 422 are brought into pressure contact with the conical neck tilting surface portion 221 from the axial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シール構造に関し、特に、十字軸継手のシール構造に関する。   The present invention relates to a seal structure, and more particularly to a seal structure for a cross joint.

例えば自動車のドライブシャフトやステアリング装置に使用されているユニバーサルジョイントは、タイヤから飛び散る泥水や、路面からはね返る泥水がかかるため、耐泥水性が求められる。図13は、このようなユニバーサルジョイントを構成する主要な部材である十字軸継手1を示す正面図(一部断面図)である。図において、十字軸2の4つの軌道部21にはそれぞれ、ベアリングカップ3が装着されている。ベアリングカップ3は、カップ31の内側に針状ころ32を備えたもので、カップ31は、軌道部21に対して回転自在である。カップ31の外周面には、周溝3aが形成されている(なお、周溝3aが無いタイプのカップもある。)。また、ベアリングカップ3の端部にはリング状のシール4が取り付けられており、これにより、十字軸2のネック部23とカップ31との隙間を封止している。   For example, universal joints used in automobile drive shafts and steering devices require muddy water splashing from tires and muddy water splashing from the road surface. FIG. 13 is a front view (partially sectional view) showing the cross joint 1 as a main member constituting such a universal joint. In the figure, bearing cups 3 are mounted on the four raceways 21 of the cross shaft 2. The bearing cup 3 includes needle rollers 32 inside the cup 31, and the cup 31 is rotatable with respect to the raceway portion 21. A circumferential groove 3a is formed on the outer peripheral surface of the cup 31 (in addition, there is a type of cup without the circumferential groove 3a). A ring-shaped seal 4 is attached to the end of the bearing cup 3, thereby sealing the gap between the neck portion 23 of the cross shaft 2 and the cup 31.

図14は、図13のXIV部の拡大図である(同様の構造は、例えば特許文献1〜3参照。)。図において、十字軸2は、軌道部21の根元側に、シール4を圧接させるためのネック部23を備えている。ネック部23は、図示の断面形状において、軌道部21の中心軸に平行な直線状(立体的には円筒面状)のストレート部231と、このストレート部231に対して急角度(例えば約75度)で傾斜した直線状(立体的には円錐面状)のネック斜面部232と、その中間にあって円弧状に形成されたネックR部233とによって構成されている。一方、シール4は、カップ31に圧入して固定される金属環体41と、この金属環体41に一体成形されたゴム製のシール体43とによって構成されている。なお、シール体43は、自由な状態における形態で表しているが、実際には十字軸2に押し当てられて弾性変形する。   FIG. 14 is an enlarged view of the XIV portion of FIG. 13 (see Patent Documents 1 to 3, for example, for a similar structure). In the figure, the cross shaft 2 includes a neck portion 23 for pressing the seal 4 on the base side of the track portion 21. In the cross-sectional shape shown in the figure, the neck portion 23 has a straight portion 231 that is parallel to the central axis of the track portion 21 (three-dimensionally cylindrical), and a steep angle with respect to the straight portion 231 (for example, about 75). A neck slope portion 232 having a linear shape (in a three-dimensional conical shape) and a neck R portion 233 formed in an arc shape in the middle thereof. On the other hand, the seal 4 includes a metal ring body 41 that is press-fitted and fixed to the cup 31, and a rubber seal body 43 that is integrally formed with the metal ring body 41. Although the seal body 43 is shown in a free state, it is actually pressed against the cross shaft 2 and elastically deformed.

上記シール体43は、ネック斜面部232に押し当てられるアキシャルリップ43aと、ストレート部231に押し当てられるラジアルリップ43rとを有している。なお、このシール4の場合、軌道部21の中心軸に対して、アキシャルリップ43aの延び出る方向は例えば約25度、ラジアルリップ43rの延び出る方向は例えば約−40度である。   The seal body 43 includes an axial lip 43 a pressed against the neck slope portion 232 and a radial lip 43 r pressed against the straight portion 231. In the case of this seal 4, the extending direction of the axial lip 43 a is, for example, about 25 degrees and the extending direction of the radial lip 43 r is, for example, about −40 degrees with respect to the central axis of the track portion 21.

上記の十字軸2を図示しないヨークに取り付けるには、軌道部21をヨークの孔に挿入した後、ベアリングカップ3(シール4が圧入されたもの)を軌道部21に装着する。そして、一軸両端の2つのベアリングカップ3の周溝3aに止め輪(図示せず。)を嵌めることにより、十字軸継手1と一方のヨークとが接続される。他方のヨークについても同様にして接続される。
上記のようにして接続することにより、ベアリングカップ3は、十字軸2に対して所定の軸方向位置まで押し込まれ、アキシャルリップ43aがネック斜面部232に対して、所定の締め代分だけ押し当てられる。また、ラジアルリップ43rは、締め代とは関係なく、ストレート部231に押し当てられる。これにより、耐泥水性のあるシール構造が実現される。
In order to attach the cross shaft 2 to a yoke (not shown), after inserting the track portion 21 into the hole of the yoke, the bearing cup 3 (with the seal 4 press-fitted) is mounted on the track portion 21. Then, by fitting a retaining ring (not shown) in the circumferential groove 3a of the two bearing cups 3 at both ends of the single shaft, the cross joint 1 and one yoke are connected. The other yoke is connected in the same manner.
By connecting as described above, the bearing cup 3 is pushed to a predetermined axial position with respect to the cross shaft 2, and the axial lip 43 a is pressed against the neck inclined surface portion 232 by a predetermined tightening allowance. It is done. Further, the radial lip 43r is pressed against the straight portion 231 regardless of the fastening allowance. Thereby, a seal structure with mud water resistance is realized.

特開2002−106594号公報(第2〜3頁、図1,図2)JP 2002-106594 A (pages 2 and 3, FIGS. 1 and 2) 実開昭53−88646号公報(第1図)Japanese Utility Model Publication No. 53-88646 (Fig. 1) 特開平11−223223号公報(第4〜5頁、図1〜8)JP-A-11-223223 (pages 4-5, FIGS. 1-8)

上記のような従来の十字軸継手では、ヨークとの位置関係によって、十字軸2に対するベアリングカップ3の相対的な軸方向位置が決まり、シール4の締め代が決まる。しかしながら、各部材の寸法許容誤差や組み付け許容誤差により、シール4の締め代を厳密に一定値に維持することは困難であり、実際にはばらつきがある。アキシャルリップ43aは急傾斜のネック斜面部232に押し当てられているため、軸方向への僅かな位置変化によっても当たり方がかなり違ってくる。その結果、耐泥水性能が安定しないという問題点がある。他方、ラジアルリップ43rに関しては、ストレート部231に押し当てられている限り、上記ばらつきは問題とならないが、最大誤差の場合にはネックR部233に押し当てられることがある。このネックR部233への押し当てによっては、十分なシール性能が得られない。   In the conventional cross shaft joint as described above, the relative axial position of the bearing cup 3 with respect to the cross shaft 2 is determined by the positional relationship with the yoke, and the tightening allowance of the seal 4 is determined. However, due to dimensional tolerances and assembly tolerances of each member, it is difficult to maintain the tightness of the seal 4 at a strictly constant value, and there are actually variations. Since the axial lip 43a is pressed against the steep neck slope portion 232, the way of hitting is considerably different even if the axial position is slightly changed. As a result, there is a problem that the muddy water resistance is not stable. On the other hand, as long as the radial lip 43r is pressed against the straight portion 231, the above-mentioned variation does not become a problem, but in the case of the maximum error, it may be pressed against the neck R portion 233. By pressing against the neck R portion 233, sufficient sealing performance cannot be obtained.

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、シールの締め代にばらつきがあっても、安定した確実なシール性能を発揮するシール構造及び十字軸継手を提供することを目的とする。   In view of the conventional problems as described above, it is an object of the present invention to provide a seal structure and a cross joint that exhibits stable and reliable sealing performance even if there is variation in the tightening allowance of the seal.

本発明のシール構造は、全体としてリング状であって、リップ部が、軸方向に互いに異なる長さだけ延び出た複数の筒状のアキシャルリップのみからなるシールと、前記シールと同軸に位置する円錐面を有し、当該円錐面にその中心軸方向から前記複数のアキシャルリップを接触させる被シール部とを備えたものである。
上記のようなシール構造においては、円錐面に対してその中心軸方向から押し当てられた複数の筒状のアキシャルリップが、軸方向及び径方向に緊迫力を得て、シール性能が確保される。このようなシール構造は、シールの締め代の変化に対して接触面圧分布の変化が小さい。
The seal structure of the present invention has a ring shape as a whole, and the lip portion is positioned coaxially with the seal composed of only a plurality of cylindrical axial lips extending in the axial direction by different lengths. A conical surface, and a portion to be sealed that contacts the conical surface with the plurality of axial lips from the direction of the central axis.
In the sealing structure as described above, the plurality of cylindrical axial lips pressed against the conical surface from the central axis direction obtains a pressing force in the axial direction and the radial direction, and the sealing performance is ensured. . Such a seal structure has a small change in contact surface pressure distribution with respect to a change in seal tightening allowance.

また、本発明のシール構造は、全体としてリング状であって、軸方向に略平行に延び出たアキシャルリップを有するシールと、前記シールと同軸に位置し、かつ、中心軸に対して略45度傾斜した円錐面を有し、当該円錐面にその中心軸方向から前記アキシャルリップを接触させる被シール部とを備えたものであってもよい。
上記のようなシール構造においては、略45度傾斜した円錐面に対してその中心軸方向から押し当てられたアキシャルリップが、軸方向及び径方向に緊迫力を得て、シール性能が確保される。このようなシール構造は、シールの締め代の変化に対して接触面圧分布の変化が小さい。
The seal structure of the present invention is generally ring-shaped, has a seal having an axial lip extending substantially parallel to the axial direction, is positioned coaxially with the seal, and is approximately 45 with respect to the central axis. It may have a conical surface inclined at an angle, and a sealed portion that makes the axial lip contact the conical surface from the central axis direction.
In the sealing structure as described above, the axial lip pressed from the central axis direction against the conical surface inclined by approximately 45 degrees obtains a pressing force in the axial direction and the radial direction, and the sealing performance is ensured. . Such a seal structure has a small change in contact surface pressure distribution with respect to a change in seal tightening allowance.

また、本発明の十字軸継手は、軌道部の根元側に当該軌道部の軸に対して所定角度傾斜した円錐面のネック斜面部が形成された十字軸と、前記軌道部に装着されるベアリングカップと、前記ベアリングカップに装着され、全体としてリング状であって、前記ネック斜面部にその中心軸方向から接触させるリップ部が、軸方向に延び出た複数の筒状のアキシャルリップのみからなるシールとを備えたものである。
上記のような十字軸継手においては、ネック斜面部に対してその中心軸方向から押し当てられた複数の筒状のアキシャルリップが、軸方向及び径方向に緊迫力を得て、シール性能が確保される。このような十字軸継手は、シールの締め代の変化に対して接触面圧分布の変化が小さい。
Further, the cross shaft joint of the present invention includes a cross shaft in which a conical neck slope portion inclined at a predetermined angle with respect to the shaft of the track portion is formed on the base side of the track portion, and a bearing attached to the track portion. The cup and the bearing cup are mounted in a ring shape as a whole, and the lip portion that is brought into contact with the neck inclined surface portion from the central axis direction is composed of only a plurality of cylindrical axial lips extending in the axial direction. And a seal.
In the cross shaft joint as described above, a plurality of cylindrical axial lips pressed against the neck inclined surface from the central axis direction obtains a compressive force in the axial direction and the radial direction to ensure sealing performance. Is done. Such a cross joint has a small change in the contact surface pressure distribution with respect to a change in the tightening margin of the seal.

また、本発明の十字軸継手は、軌道部の根元側に当該軌道部の軸に対して略45度傾斜した円錐面のネック斜面部が形成された十字軸と、前記軌道部に装着されるベアリングカップと、前記ベアリングカップに装着され、全体としてリング状であって、前記ネック斜面部にその中心軸方向から接触させるリップ部が、軸方向に略平行に延び出たアキシャルリップからなるシールとを備えたものであってもよい。
上記のような十字軸継手においては、略45度傾斜したネック斜面部に対してその中心軸方向から押し当てられたアキシャルリップが、軸方向及び径方向に緊迫力を得て、シール性能が確保される。このような十字軸継手は、シールの締め代の変化に対して接触面圧分布の変化が小さい。
In addition, the cross joint of the present invention is attached to the cross section in which a conical neck inclined surface portion inclined approximately 45 degrees with respect to the axis of the track section is formed on the base side of the track section, and the track section. A bearing cup, and a seal that is attached to the bearing cup and has a ring shape as a whole, and a lip portion that comes into contact with the neck inclined surface portion from its central axis direction, and that includes an axial lip extending substantially parallel to the axial direction. It may be provided.
In the cross shaft joint as described above, the axial lip pressed from the central axis direction against the neck inclined surface inclined approximately 45 degrees obtains a pressing force in the axial direction and the radial direction, thereby ensuring the sealing performance. Is done. Such a cross joint has a small change in the contact surface pressure distribution with respect to a change in the tightening margin of the seal.

本発明のシール構造又は十字軸継手によれば、シールの締め代の変化に対して接触面圧分布の変化が小さい。従って、シールの締め代にばらつきがあっても、安定した確実なシール性能を発揮するシール構造を提供することができる。   According to the seal structure or the cross joint of the present invention, the change in the contact surface pressure distribution is small with respect to the change in the seal tightening allowance. Therefore, it is possible to provide a seal structure that exhibits stable and reliable sealing performance even if there is variation in the tightening allowance of the seal.

図1は、本発明の一実施形態による十字軸継手1を示す正面図(一部断面図)である。この十字軸継手1は、例えば、自動車のドライブシャフトやステアリング装置に使用されているユニバーサルジョイントを構成する主要な部材である。図において、X,Y2方向の2軸からなる十字軸2は、4つの軌道部21を有し、各軌道部21にベアリングカップ3が装着される。ベアリングカップ3は、カップ31の内側に針状ころ32を備えたもので、カップ31は、軌道部21に対して回転自在である。また、本例のカップ3の外周面には周溝3aが形成されている(なお、周溝3aが無いタイプもある。)。ベアリングカップ3の端部には、全体としてリング状のシール4が取り付けられており、これにより、十字軸2のネック部22とカップ31との隙間を封止し、カップ31内部に泥水やほこりが浸入することを防止している。ここで、軌道部21、ネック部22、シール4及びベアリングカップ3は、相互に同軸の位置関係にある。   FIG. 1 is a front view (partially sectional view) showing a cross joint 1 according to an embodiment of the present invention. The cross joint 1 is a main member constituting a universal joint used in, for example, a drive shaft and a steering device of an automobile. In the drawing, the cross shaft 2 composed of two axes in the X and Y2 directions has four track portions 21, and a bearing cup 3 is attached to each track portion 21. The bearing cup 3 includes needle rollers 32 inside the cup 31, and the cup 31 is rotatable with respect to the raceway portion 21. Moreover, the circumferential groove 3a is formed in the outer peripheral surface of the cup 3 of this example (There is also a type without the circumferential groove 3a). A ring-shaped seal 4 is attached to the end of the bearing cup 3 as a whole, thereby sealing the gap between the neck portion 22 of the cross shaft 2 and the cup 31, and muddy water and dust inside the cup 31. Is prevented from entering. Here, the track portion 21, the neck portion 22, the seal 4 and the bearing cup 3 are in a coaxial relationship with each other.

図2は、図1のII部の拡大図である。図において、十字軸2は、軌道部21の根元側に、シール4を圧接させるための「被シール部」としてのネック部22を備えている。実線は本実施形態のネック部22の形状を示し、二点鎖線は従来のネック部の形状(図14)を示している。ネック部22は、図示の断面形状において、軌道部21の中心軸(X軸)に対して45度傾斜した直線(立体的には45度傾斜した円錐面)状のネック斜面部221と、その上下端にあって円弧状に形成されたネックR部222,223とによって構成されている。なお、従来のような、シール4を径方向外方から圧接させるためのストレート部は設けられていない。ストレート部が存在しないことで、上記のように45度傾斜したネック斜面部221を設けても、ネック部22全体のX,Y方向の寸法は、従来の寸法範囲内に収まっている。言い換えれば、従来のストレート部を廃止することにより、十字軸2の基本的寸法を変えることなく、45度傾斜したネック斜面部221を設けることが可能となった。   FIG. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG. In the drawing, the cross shaft 2 includes a neck portion 22 as a “sealed portion” for pressing the seal 4 on the base side of the track portion 21. The solid line indicates the shape of the neck portion 22 of the present embodiment, and the two-dot chain line indicates the shape of the conventional neck portion (FIG. 14). In the cross-sectional shape shown in the figure, the neck portion 22 has a neck slope portion 221 that is a straight line (conical surface inclined 45 degrees in three dimensions) inclined 45 degrees with respect to the central axis (X axis) of the track portion 21, The upper and lower ends are formed by neck R portions 222 and 223 formed in an arc shape. In addition, the straight part for making the seal | sticker 4 press-contact from the radial direction outer side like the past is not provided. Due to the absence of the straight portion, even if the neck slope portion 221 inclined 45 degrees as described above is provided, the dimensions of the entire neck portion 22 in the X and Y directions are within the conventional size range. In other words, by eliminating the conventional straight portion, it is possible to provide the neck slope portion 221 inclined by 45 degrees without changing the basic dimensions of the cross shaft 2.

なお、従来のネック部23(図14)ではネックR部233に応力集中が生じて、ここに亀裂や変形を生じることがあった。しかし、本実施形態の上記ネック部22によれば、45度傾斜したネック斜面部221による補強効果や、従来に比べて、ネックR部223が荷重のかかる軌道部21に接近し、かつ、その曲率半径が大きくなったこと等により、機械的強度が大幅に向上し、亀裂や変形の発生を防止することができる。また、ネック部22の形状が従来より単純であり、従って加工が容易である。   In the conventional neck portion 23 (FIG. 14), stress concentration occurs in the neck R portion 233, and cracks or deformation may occur in the neck portion. However, according to the neck portion 22 of the present embodiment, the neck R slope portion 221 inclined by 45 degrees, the neck R portion 223 approaches the loaded track portion 21 as compared with the prior art, and the Due to the increased curvature radius, the mechanical strength is greatly improved, and the occurrence of cracks and deformation can be prevented. In addition, the shape of the neck portion 22 is simpler than that of the prior art, and therefore processing is easy.

一方、シール4は、カップ31に圧入して固定される金属環体41と、この金属環体41に一体成形されたゴム製のシール体42とによって構成されている。なお、シール体42は、自由な状態における形態で表しているが、実際には十字軸2に押し当てられて弾性変形する。図3,4,5,6,7及び8はシール4単体の図面であり、それぞれ、正面図、背面図、側面図、図3におけるVI−VI線断面図、正面側の斜視図、背面側の斜視図である。   On the other hand, the seal 4 includes a metal ring body 41 that is press-fitted into the cup 31 and fixed, and a rubber seal body 42 that is integrally formed with the metal ring body 41. Although the seal body 42 is shown in a free state, it is actually pressed against the cross shaft 2 and elastically deformed. 3, 4, 5, 6, 7, and 8 are drawings of the seal 4 alone, and are respectively a front view, a rear view, a side view, a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3, a front perspective view, and a rear side. FIG.

図3〜図8を参照しつつ、図2において、上記シール体42は、ネック斜面部221の上方に押し当てられる第1アキシャルリップ421と、ネック斜面部221の下方に押し当てられる第2アキシャルリップ422と、これらに共通の基部423とを有している。各リップ421,422は、軌道部21の中心軸と平行に、基部423に対して左方へ延び出た筒状の形態となっている。また、ネック斜面部221の傾斜に合わせるように、第1アキシャルリップ421は、第2アキシャルリップ422より長く延び出ている。なお、当該シール体42には従来のようなラジアルリップは設けられておらず、上記アキシャルリップ421,422のみによってシールのリップ部が構成されている。
一方、シール4の内径D2は、軌道部21の外径D1との関係において、D2>D1となっている。また、その隙間((D2−D1)/2)はごく僅かなものではなく、図示する程度に余裕のある隙間となっている。
なお、他の3つの軌道部21においても、同様のシール構造が設けられている。
Referring to FIGS. 3 to 8, in FIG. 2, the sealing body 42 includes a first axial lip 421 that is pressed above the neck slope 221 and a second axial that is pressed below the neck slope 221. It has a lip 422 and a base 423 common to them. Each of the lips 421 and 422 has a cylindrical shape extending to the left with respect to the base portion 423 in parallel with the central axis of the track portion 21. Further, the first axial lip 421 extends longer than the second axial lip 422 so as to match the inclination of the neck slope 221. The seal body 42 is not provided with a conventional radial lip, and only the axial lips 421 and 422 constitute a lip portion of the seal.
On the other hand, the inner diameter D2 of the seal 4 satisfies D2> D1 in relation to the outer diameter D1 of the track portion 21. In addition, the gap ((D2-D1) / 2) is not very small but has a margin enough to be illustrated.
The other three raceways 21 are also provided with the same seal structure.

上記の十字軸2を図示しないヨークに取り付けるには、軌道部21をヨークの孔に挿入した後、ベアリングカップ3(シール4が圧入されたもの)を軌道部21に装着する。そして、一軸(例えばX軸)両端の2つのベアリングカップ3の周溝3aに止め輪(図示せず。)を嵌めることにより、十字軸継手1と一方のヨークとが接続される。他方のヨークについても同様にして接続される。このようにして接続することにより、ベアリングカップ3は、十字軸2に対して所定の軸方向位置まで押し込まれる。ベアリングカップ3を軌道部21に装着する際、図1における全周の針状ころ32の左端内周縁を、軌道部21の右端外周縁に沿わせるようにすることにより、軌道部21とベアリングカップ3とは相互に「芯出し」される。このとき、前述のようにシール4の内径D2が軌道部21の外径より大きいことにより、第2アキシャルリップ422は、軌道部21との間に隙間を確保し、軌道部21と干渉しない。また、軌道部21と干渉しないため、各アキシャルリップ421,422がネック斜面部221に当接するまでは、シール体42の内圧が上昇しない。そのため、十字軸2への、ベアリングカップ3の取り付けが容易である。   In order to attach the cross shaft 2 to a yoke (not shown), after inserting the track portion 21 into the hole of the yoke, the bearing cup 3 (with the seal 4 press-fitted) is mounted on the track portion 21. Then, by fitting a retaining ring (not shown) into the circumferential grooves 3a of the two bearing cups 3 at both ends of one axis (for example, the X axis), the cross joint 1 and one yoke are connected. The other yoke is connected in the same manner. By connecting in this way, the bearing cup 3 is pushed to a predetermined axial position with respect to the cross shaft 2. When the bearing cup 3 is mounted on the raceway portion 21, the inner peripheral edge of the left end of the needle roller 32 of the entire circumference in FIG. 3 are “centered” to each other. At this time, since the inner diameter D2 of the seal 4 is larger than the outer diameter of the track portion 21 as described above, the second axial lip 422 secures a gap between the track portion 21 and does not interfere with the track portion 21. Further, since it does not interfere with the track portion 21, the internal pressure of the seal body 42 does not increase until the axial lips 421 and 422 come into contact with the neck inclined surface portion 221. Therefore, the attachment of the bearing cup 3 to the cross shaft 2 is easy.

一方、各アキシャルリップ421,422は、ネック斜面部221との当接部において、ネック斜面部221の法線方向に押し返される力Fを受ける。この力Fは、軸方向へのシール4の緊迫力となるアキシャル成分Faと、径方向へのシール4の緊迫力となるラジアル成分Frとを含んでおり、Faの大きさ(Fの大きさ×cos45°)は、Frの大きさ(Fの大きさ×sin45°)と基本的に同じである。従って、各アキシャルリップ421,422は、軸方向へシール作用を発揮するのみならず、径方向へも同程度のシール作用を発揮することになり、リップ自体は軸方向に延び出たアキシャルリップでありながら、ネック斜面部221との関係において、ラジアルリップと同等のシール作用をも発揮する。
また、各アキシャルリップ421,422の延び出る方向が軸方向と平行であることによって、軸方向に対して所定角度(約25度)傾斜して延び出ている従来のアキシャルリップ43a(図14)に比べて、シール4の締め代がばらついても接触面圧分布が変化しにくく、それによりシール性能の安定化に寄与すると考えられる。
On the other hand, the axial lips 421 and 422 receive a force F that is pushed back in the normal direction of the neck slope portion 221 at the contact portion with the neck slope portion 221. This force F includes an axial component Fa that becomes the pressing force of the seal 4 in the axial direction and a radial component Fr that becomes the pressing force of the seal 4 in the radial direction, and the magnitude of Fa (the magnitude of F) × cos 45 °) is basically the same as the size of Fr (the size of F × sin 45 °). Accordingly, each of the axial lips 421 and 422 not only exhibits a sealing action in the axial direction but also exhibits a similar sealing action in the radial direction, and the lip itself is an axial lip extending in the axial direction. However, in the relationship with the neck slope 221, the sealing action equivalent to that of the radial lip is also exhibited.
Further, since the extending direction of each of the axial lips 421 and 422 is parallel to the axial direction, the conventional axial lip 43a (FIG. 14) that extends at a predetermined angle (about 25 degrees) with respect to the axial direction. In contrast, it is considered that the contact surface pressure distribution is less likely to change even if the tightening allowance of the seal 4 varies, thereby contributing to stabilization of the seal performance.

次に、FEM解析によるシールの接触面圧分布について説明する。なお、発明者らは、接触面圧分布についてのFEM解析の結果は、実測値と大きな誤差がないことを確認した。従って、FEM解析の結果は、実際の接触面圧分布をほぼ正確に表しているといえる。図9は、締め代を変化させながら上記シール4の接触面圧分布を調べた結果の概略を示すグラフである。締め代は、この例では、(イ)が最も小さく、以下順に増加し、(ト)が最も大きい。図中の接触幅とは、例えば第1アキシャルリップ421とネック斜面部221との接触面の、ネック斜面部221の表面に沿った内外方向への幅である。また、各分布の左方が大気側(図2の第1アキシャルリップ421の上方)、右方がグリース側(第1アキシャルリップ421の下方)である。   Next, the contact pressure distribution of the seal by FEM analysis will be described. In addition, the inventors confirmed that the result of the FEM analysis for the contact surface pressure distribution was not significantly different from the actually measured value. Therefore, it can be said that the result of the FEM analysis represents the actual contact surface pressure distribution almost accurately. FIG. 9 is a graph showing an outline of the result of examining the contact surface pressure distribution of the seal 4 while changing the tightening allowance. In this example, the interference is (a) is the smallest, increases in the following order, and (g) is the largest. The contact width in the figure is, for example, the width of the contact surface between the first axial lip 421 and the neck slope portion 221 in the inner and outer directions along the surface of the neck slope portion 221. The left side of each distribution is the atmosphere side (above the first axial lip 421 in FIG. 2), and the right side is the grease side (below the first axial lip 421).

図示のように、締め代が小さいほど鋭く尖った山を成す分布となり、締め代の増加とともに、接触幅が拡がり、接触圧力のピーク値が下がってくる。ここで、ピークを中心とした分布の左右の幅を図示のようにa及びbとして、図9の(イ)〜(ト)に対応するa/(a+b)の値を、締め代に対応してプロットし、変化の概略を連続した実線で表したものが、図10のグラフである。図中、横線はa/(a+b)=0.5のラインである。図示のように、各プロット点のa/(a+b)は0.5より小さく、かつ、締め代が変化してもa/(a+b)の値はあまり変化しない。   As shown in the figure, the smaller the interference is, the more the distribution becomes a sharp peak. As the interference increases, the contact width increases and the peak value of the contact pressure decreases. Here, the left and right widths of the distribution centered on the peak are a and b as shown, and the value of a / (a + b) corresponding to (a) to (g) in FIG. The graph of FIG. 10 shows the outline of the change represented by a continuous solid line. In the figure, the horizontal line is a / (a + b) = 0.5. As shown in the figure, a / (a + b) of each plot point is smaller than 0.5, and even if the interference is changed, the value of a / (a + b) does not change much.

基本的に、シール面は、面圧分布のなだらかな方から急峻な方へ流体を押し出すような特性を有する。従って、上記a/(a+b)の値は、シール性能を示す指標となる。すなわち、上記のようにa/(a+b)が0.5より小さいときは、グリース側から大気側へグリースを押し出そうとする特性が生じ、良好なシール性能を確保することができる。逆に、a/(a+b)が0.5より大きいときは、外部から流体(水等)を吸い込もうとする特性となり、シール性能が確保されない。   Basically, the seal surface has such a characteristic that the fluid is pushed out from a gentle surface pressure distribution to a steep one. Therefore, the value of a / (a + b) is an index indicating the sealing performance. That is, when a / (a + b) is smaller than 0.5 as described above, a characteristic of pushing out grease from the grease side to the atmosphere side occurs, and good sealing performance can be ensured. On the contrary, when a / (a + b) is larger than 0.5, the characteristic is that the fluid (water or the like) is sucked from the outside, and the sealing performance is not ensured.

上記のように、本実施形態のシール構造によれば、締め代が変化してもa/(a+b)の値はあまり変化せず、かつ、0.5より小さいので、締め代の変化にほとんど影響されることなく、安定したシール性能を確保することができる。
従って、シール4の締め代にばらつきがあっても、安定した確実な耐泥水性能を発揮するシール構造及び十字軸継手を提供することができる。
なお、ネック斜面部221の傾斜角度は、締め代の変化に対するシール性能(a/(a+b))の安定性の点から、ここに示した45度の場合が最も優れていることが、FEM解析により確認された。但し、実用上は、正確に45度でなくても略45度であれば足り、また、±10度以内であれば相応にシール性能安定の効果は得られるので、この程度の前後範囲を排除するものではない。
As described above, according to the seal structure of the present embodiment, even if the tightening allowance changes, the value of a / (a + b) does not change so much and is smaller than 0.5, so the change in the tightening allowance is almost not changed. Stable sealing performance can be ensured without being affected.
Therefore, it is possible to provide a seal structure and a cross shaft joint that exhibit stable and reliable mud water resistance performance even if there is variation in the tightening allowance of the seal 4.
It should be noted that the inclination angle of the neck inclined surface portion 221 is most excellent in the case of 45 degrees shown here from the viewpoint of the stability of the sealing performance (a / (a + b)) with respect to the change in the tightening allowance. Confirmed by However, for practical purposes, even if it is not exactly 45 degrees, it is sufficient if it is about 45 degrees, and if it is within ± 10 degrees, the effect of stabilizing the sealing performance can be obtained accordingly. Not what you want.

図11は、比較のために、従来例(図14)のシールについて同様にFEM解析を行った結果を示すグラフである。(イ)〜(ホ)の締め代は、図9における(イ)〜(ホ)の締め代とそれぞれ同じである。図11における各分布(各締め代)のa/(a+b)の値をプロットすると図12に示すようになり、締め代に対してのa/(a+b)の値の変化が大きい。また、締め代によって、a/(a+b)の値が0.5より小さい場合と、0.5より大きい場合とがあるので、明らかにシール性能が不安定である。0.5より大きくなる締め代(イ)及び(ロ)については、前述のようにシール性能が確保されない。また、(ホ)のように接触圧力が大幅に下がり、しかも左側のピーク値の他に右側にも山が存在する場合は、シール性能が良くないことがわかっている。従って、従来例では、締め代(ハ)及び(ニ)のときしか、シール性能が確保されないことになる。
これに対して、本実施形態では図9の(イ)〜(ト)のすべての締め代においてシール性能を確保することができる。また、締め代(イ)〜(ホ)を従来例と比較すると本実施形態は接触幅が小さい。従って、摩擦抵抗が小さく、リップの引きずりトルクが従来より低減され、ベアリングカップ3の回転の低トルク化に寄与する。
FIG. 11 is a graph showing the result of FEM analysis performed on the seal of the conventional example (FIG. 14) in the same manner for comparison. The tightening margins (a) to (e) are the same as the tightening margins (a) to (e) in FIG. When the value of a / (a + b) of each distribution (each tightening allowance) in FIG. 11 is plotted, it becomes as shown in FIG. 12, and the change of the value of a / (a + b) with respect to the allowance is large. Moreover, since the value of a / (a + b) may be smaller than 0.5 or larger than 0.5 depending on the tightening allowance, the sealing performance is clearly unstable. For the tightening allowances (A) and (B) larger than 0.5, the sealing performance is not ensured as described above. Further, it is known that the sealing performance is not good when the contact pressure is significantly reduced as in (e) and there is a peak on the right side in addition to the peak value on the left side. Therefore, in the conventional example, the sealing performance is ensured only at the tightening allowances (c) and (d).
On the other hand, in this embodiment, the sealing performance can be ensured at all the tightening allowances shown in FIGS. Further, when the fastening allowances (A) to (E) are compared with the conventional example, the present embodiment has a small contact width. Therefore, the frictional resistance is small, the drag torque of the lip is reduced as compared with the prior art, and it contributes to the reduction in the torque of the rotation of the bearing cup 3.

なお、上記実施形態において、アキシャルリップ421,422の延び出る方向は、軸方向と平行としたが、厳密に平行でなくてもよく、例えば、平行を0度とすると、0±10度であってもよい。
また、アキシャルリップ421,422の数は2個に限定されない。必要により3個以上設けることもできるし、逆に、1個の場合もあり得る。
また、上記実施形態のシール構造は、十字軸継手に限らず、アキシャル方向に動きを生じる各種のシール構造に適用可能である。
In the above embodiment, the extending direction of the axial lips 421 and 422 is parallel to the axial direction, but may not be strictly parallel. For example, when the parallel is 0 degree, it is 0 ± 10 degrees. May be.
Further, the number of the axial lips 421 and 422 is not limited to two. If necessary, three or more may be provided, and conversely, there may be one.
Moreover, the seal structure of the said embodiment is applicable not only to a cross shaft coupling but to the various seal structures which produce a motion in an axial direction.

本発明の一実施形態による十字軸継手を示す正面図(一部断面図)である。It is a front view (partial sectional view) showing a cross joint according to one embodiment of the present invention. 図1のII部の拡大図である。It is an enlarged view of the II section of FIG. 図1の十字軸継手におけるシール単体の正面図である。It is a front view of the seal | sticker single-piece | unit in the cross shaft coupling of FIG. 上記シールの背面図である。It is a rear view of the said seal | sticker. 上記シールの側面図である。It is a side view of the said seal | sticker. 上記シールの、図3におけるVI−VI線断面図である。It is the VI-VI sectional view taken on the line of the said seal | sticker in FIG. 上記シールの正面側の斜視図である。It is a perspective view of the front side of the said seal | sticker. 上記シールの背面側の斜視図である。It is a perspective view of the back side of the said seal | sticker. 締め代を変化させながら上記シールの接触面圧分布を調べた結果の概略を示すグラフである。It is a graph which shows the outline of the result of having investigated the contact surface pressure distribution of the said seal | sticker, changing tightening allowance. 図9の(イ)〜(ト)に対応するa/(a+b)の値を、締め代に対応してプロットし、変化の概略を連続した実線で表したものである。The values of a / (a + b) corresponding to (a) to (g) of FIG. 9 are plotted corresponding to the interference, and the outline of the change is represented by a continuous solid line. 従来のシールについて、締め代を変化させながら接触面圧分布を調べた結果の概略を示すグラフである。It is a graph which shows the outline of the result of having investigated the contact surface pressure distribution, changing the fastening margin about the conventional seal | sticker. 図11の(イ)〜(ホ)に対応するa/(a+b)の値を、締め代に対応してプロットし、変化の概略を連続した実線で表したものである。The values of a / (a + b) corresponding to (a) to (e) in FIG. 11 are plotted corresponding to the interference, and the outline of the change is represented by a continuous solid line. 従来の十字軸継手を示す正面図(一部断面図)である。It is a front view (partial sectional view) showing a conventional cross shaft joint. 図13のXIV部の拡大図である。It is an enlarged view of the XIV part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 十字軸継手
2 十字軸
3 ベアリングカップ
4 シール
21 軌道部
22 ネック部(被シール部)
221 ネック斜面部(円錐面)
421 第1アキシャルリップ
422 第2アキシャルリップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cross shaft joint 2 Cross shaft 3 Bearing cup 4 Seal 21 Track part 22 Neck part (sealed part)
221 Neck slope (conical surface)
421 1st axial lip 422 2nd axial lip

Claims (4)

全体としてリング状であって、リップ部が、軸方向に互いに異なる長さだけ延び出た複数の筒状のアキシャルリップのみからなるシールと、
前記シールと同軸に位置する円錐面を有し、当該円錐面にその中心軸方向から前記複数のアキシャルリップを接触させる被シール部と
を備えたことを特徴とするシール構造。
A seal having a ring shape as a whole, and a lip portion consisting only of a plurality of cylindrical axial lips extending in the axial direction by different lengths;
A sealing structure comprising: a conical surface positioned coaxially with the seal; and a sealed portion that contacts the conical surface with the plurality of axial lips from a central axis direction.
全体としてリング状であって、軸方向に略平行に延び出たアキシャルリップを有するシールと、
前記シールと同軸に位置し、かつ、中心軸に対して略45度傾斜した円錐面を有し、当該円錐面にその中心軸方向から前記アキシャルリップを接触させる被シール部と
を備えたことを特徴とするシール構造。
A seal having an axial lip that is generally ring-shaped and extends substantially parallel to the axial direction;
A conical surface that is positioned coaxially with the seal and that is inclined at approximately 45 degrees with respect to the central axis, and a sealed portion that contacts the axial lip with the conical surface from the direction of the central axis. Characteristic seal structure.
軌道部の根元側に当該軌道部の軸に対して所定角度傾斜した円錐面のネック斜面部が形成された十字軸と、
前記軌道部に装着されるベアリングカップと、
前記ベアリングカップに装着され、全体としてリング状であって、前記ネック斜面部にその中心軸方向から接触させるリップ部が、軸方向に延び出た複数の筒状のアキシャルリップのみからなるシールと
を備えたことを特徴とする十字軸継手。
A cruciform shaft in which a conical neck slope portion inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the track portion is formed on the base side of the track portion;
A bearing cup attached to the track portion;
A seal that is attached to the bearing cup and has a ring shape as a whole, and a lip portion that is brought into contact with the neck inclined surface portion from the central axial direction thereof is composed of only a plurality of cylindrical axial lips extending in the axial direction. A cross joint with a featured feature.
軌道部の根元側に当該軌道部の軸に対して略45度傾斜した円錐面のネック斜面部が形成された十字軸と、
前記軌道部に装着されるベアリングカップと、
前記ベアリングカップに装着され、全体としてリング状であって、前記ネック斜面部にその中心軸方向から接触させるリップ部が、軸方向に略平行に延び出たアキシャルリップからなるシールと
を備えたことを特徴とする十字軸継手。
A cruciform shaft in which a conical neck slope portion inclined at about 45 degrees with respect to the axis of the track portion is formed on the base side of the track portion;
A bearing cup attached to the track portion;
A seal that is attached to the bearing cup and has a ring shape as a whole, and a lip portion that comes into contact with the neck inclined surface portion from the central axis direction, is formed of an axial lip extending substantially parallel to the axial direction. Cross shaft coupling characterized by.
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