JP2009257406A - 自在継手用シール構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】カップ内部の圧力が上昇してもこれを外部へ逃がすことができ、もってシールリップがめくれたり開いたりすることがなくシール作動を安定化させることができる自在継手用シール構造を提供する。
【解決手段】スパイダー２、スパイダー２の端部外周を取り囲むカップおよびスパイダー２とカップの間に介装されるベアリングを有する自在継手に用いられるシール構造であって、リップシール５を有する。リップシール５とスパイダー２との間に、カップ内部の圧力が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路１２を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、シール構造に係り、更に詳しくは、自動車等車両のステアリングジョイントやプロペラシャフト等に使用する自在継手に用いられる自在継手用のシール構造に関するものである。
従来から、自動車等車両のステアリングジョイントやプロペラシャフト等に使用する自在継手として図３に示すものが知られており、この自在継手１には、スパイダー２、スパイダー２の端部外周を取り囲むカップ３、スパイダー２とカップ３の間に介装されるベアリング４が設けられるとともに、継手内部のグリースおよび外部の泥水等のダストをシールすべく自在継手用シールとしてリップシール５が設けられている。
図４に拡大して示すように、リップシール５には、スパイダー２に固定される固定部６と、固定部６に一体的に設けられ、カップ３に摺動自在に密接するシールリップ７と、シールリップ７の外周側に配置されるとともに固定部６に一体的に設けられ、カップ３に摺動自在に密接するダストリップ８とが設けられている（特許文献１参照）。
また、上記図４のリップシール５では、内周側のシールリップ７は、そのリップ端が径方向内方を向いた状態でカップ３に密接する内向き（ベアリング内部側向き）形状のシールリップとされているが、別の従来技術として図５に示すように、シールリップ７のリップ端が径方向外方を向いた状態でカップ３に密接する外向き（大気側向き）形状のシールリップとされるものもある（特許文献２参照）。
上記図４の内向き形状のシールリップ７と図５の外向き形状のシールリップ７とを比較すると、後者図５の外向き形状のシールリップ７のほうが屈曲トルクを低減することができる利点があるが、これらのシールリップ７を備えたシール構造にはそれぞれ以下の不都合がある。
すなわち、上記図４の内向き形状のシールリップ７を備えたシール構造においては、カップ３へのスパイダー２挿入時のカップ３内圧上昇により、シールリップ７にめくれが発生し、シールリップ７が機能しなくなることがある。
一方、図５の外向き形状のシールリップ７を備えたシール構造においては、カップ３内グリースの熱膨張時またはカップ３へのスパイダー２挿入時等のカップ３内圧上昇により、シールリップ７が開き、グリースが漏れることがある。
特開２０００−１１０８４６号公報 特開２００１−１４６９２４号公報
本発明は以上の点に鑑みて、カップ内部の圧力が上昇してもこれを外部へ逃がすことができ、もってシールリップがめくれたり開いたりすることがなくシール作動を安定化させることができる自在継手用シール構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるシール構造は、スパイダー、前記スパイダーの端部外周を取り囲むカップおよび前記スパイダーとカップの間に介装されるベアリングを有する自在継手に用いられるシール構造であって、前記ベアリングの外側において前記スパイダーとカップの間に介装されるリップシールを有し、前記リップシールは、前記スパイダーに固定される固定部と、前記固定部に一体的に設けられ、前記カップに摺動自在に密接するシールリップと、前記シールリップの外周側に配置されるとともに前記固定部に一体的に設けられ、前記カップに摺動自在に密接するダストリップとを一体に有し、前記カップ内部の圧力が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路を前記リップシールとスパイダーとの間に設けたことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２によるシール構造は、上記した請求項１記載のシール構造において、エア抜き流路は、リップシールまたはスパイダーの表面に設けた溝または突起により形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３によるシール構造は、上記した請求項１又は２記載のシール構造において、エア抜き流路の大気側開口部には、エアは逃がすが泥水は通さない逆止弁構造の外周リップが設けられていることを特徴とするものである。
上記構成を有する本発明においては、カップ内部の圧力が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路がリップシールとスパイダーとの間に設けられているために、カップ内部の圧力が上昇するとこの圧力がエア抜き流路を通って大気開放される。
エア抜き流路は、リップシールの表面に設ける溝または突起によって継手内外を連通するように形成されるが、溝または突起はリップシールの表面ではなくスパイダーの表面に設けるようにしても良い。突起の場合は、突起によりリップシールおよびスパイダー間に間隙が形成されるので、この間隙が流路とされる。
また、本発明のようにエア抜き流路が設けられると、継手外部の泥水がエア抜き流路を通って継手内部へ浸入することが懸念される。そこで、これを対策するには、エア抜き流路の大気側開口部に、エアは逃がすが泥水は通さない逆止弁構造の外周リップを設けるのが好適である。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明においては、カップ内部の圧力が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路がリップシールとスパイダーとの間に設けられているために、カップ内部の圧力が上昇するとこの圧力がエア抜き流路を通って大気開放される。したがって、カップ内部の圧力が上昇してもこれを外部へ逃がすことができ、もってシールリップがめくれたり開いたりすることがなくシールリップの作動を安定化させることができる。
エア抜き流路は、リップシールまたはスパイダーの表面に溝または突起を設けることにより形成されるので、容易に形成される。
また、エア抜き流路の大気側開口部にエアは逃がすが泥水は通さない逆止弁構造の外周リップを設ける場合には、継手外部の泥水がエア抜き流路を通って継手内部へ浸入するのを防止することができる。
尚、本発明には、内向き形状のシールリップを備えたシール構造と、外向き形状のシールリップを備えたシール構造との双方が含まれる。
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）カップ内圧上昇の影響を、リップで受けるのではなく、シール嵌合部〜シール固定部から圧力を逃がすシール構造とする。
（２）具体的には、十字軸へのシール嵌合部に圧力を逃がすエア抜き溝を設置する。また、シール外周部にグリースリップよりＬＯＰ（リップ開弁圧）の小さい外周リップを設け、エアは逃がすが、泥水は通さない構造とする。
（３）上記構成によれば、カップ内圧上昇がグリースリップ、ダストリップに影響を及ぼさないため、安定した耐泥水性を維持することが可能である。
（４）また、シール嵌合ヘタリによるシール共回りについても、外周リップの摺動抵抗により、抑えることができる。
（５）補強環が軸と接する場合でも、表面粗さの点からエア抜き程度の隙間はできるので、軸表面粗さに食い込むゴム部に隙間溝があれば目的は達成される。逆に底部隙間が大きいと外周リップから入り込んだ泥水がベアリング側に回ってしまうので、十字軸や補強環の底部には溝などを設けず、底部では、軸と接するゴム部のみに溝を設けるのが好ましい。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の実施例に係るシール構造の要部断面を示している。図２は同シール構造に用いられるリップシール５の要部拡大断面図である。
当該実施例に係るシール構造は、自動車等車両におけるステアリングジョイントやプロペラシャフト等に使用する自在継手にユニバーサルジョイントシールまたはプロペラシャフトシール等として用いられる。
自在継手には、スパイダー（十字軸）２と、スパイダー２の端部外周側を取り囲むカップ３と、スパイダー２およびカップ３の間に介装されるベアリング（ニードルベアリング）４とが設けられ、継手内部のベアリング潤滑用のグリースおよび継手外部の泥水等のダストをシールすべく自在継手用シールとしてリップシール５が設けられている。
カップ３は、天面部３ａおよび筒状の側面部３ｂを有し、側面部３ｂの先端にベアリング４を保持するため、内向きフランジ部３ｃが一体に設けられている。
リップシール５には、スパイダー２の環状段部２ａに固定（嵌合）される環状の固定部６と、固定部６に上方へ向けて一体に成形され、カップ３に摺動自在に密接するシールリップ（グリースリップ）７と、シールリップ７の外周側に配置されるとともに固定部６に上方へ向けて一体に成形され、カップ３に摺動自在に密接するダストリップ８とが設けられている。固定部６には断面Ｕ字形の補強環９が埋設されている。
また、リップシール５は、補強環９を埋設したゴム状弾性体１０よりなるものであって、このゴム状弾性体１０によって、固定部６、シールリップ７およびダストリップ８が一体に成形されている。
内周側のシールリップ７は、固定部６の上面内周部から上方へ向けて一体成形され、カップ３の側面部３ｂ下端に設けた内向きフランジ部３ｃの下面に密接して主にグリースをシールする。一方、外周側のダストリップ８は、固定部６の上面外周部から上方へ向けて一体成形され、カップ３の側面部３ｂの外周面に密接して主に泥水等のダストをシールする。シールリップ７およびダストリップ８の間には、環状を呈する密閉状の空間１１が設けられる。
また、内周側のシールリップ７は、そのリップ端が径方向外方を向いた状態でフランジ部３ｃに密接する外向き形状のシールリップとされているが、これはそのリップ端が径方向内方を向いた状態でフランジ部３ｃに密接する内向き形状のシールリップであっても良い。
そして、当該実施例では更に、カップ３内部の圧力（内圧）が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路１２がリップシール５とこれを嵌合するスパイダー２との間に設けられている。
図２に拡大して示すように、このエア抜き流路１２は、リップシール５の表面に設けた溝により形成され、具体的には、リップシール５はその内周面５ａがスパイダー２の環状段部２ａの周面部２ｂに嵌合されるので、このリップシール５の内周面５ａに、軸方向に貫通する第一の溝１３が設けられ、またリップシール５はその下面（端面）５ｂがスパイダー２の環状段部２ａの端面部２ｃに突き当てられる（着座する）ので、このリップシール５の下面５ｂに、径方向に貫通する第二の溝１４が設けられ、これらの溝１３，１４によってエア抜き流路１２が形成されている。したがってカップ３の内側空間に発生する圧力（エア）は、カップ３内側空間から第一の溝１３、リップシール５およびスパイダー２間の環状隙間（環状段部２ａの角隅部）１５ならびに第二の溝１４を通って大気開放される。第一および第二の溝１３，１４はそれぞれ必要に応じてリップシール５の円周方向に複数が設けられる。
また、エア抜き流路１２の大気側開口部１２ａに、エアは逃がすが泥水は通さない逆止弁構造の外周リップ１６が設けられている。この外周リップ１６はリップシール５の外周面に一体成形され、スパイダー２の環状段部２ａの端面部２ｃに接離自在に密接し、その径方向内方から圧力が作用したときには開弁して圧力を大気開放し、その径方向外方から泥水が浸入しようとするときには閉弁したままでで泥水の浸入を阻止する。尚、この外周リップ１６のリップ開弁圧は、その機能からしてシールリップ７のリップ開弁圧よりも小さく設定されている。
上記構成のシール構造においては、リップシール５とスパイダー２との間にエア抜き流路１２が設けられているために、カップ３内グリースの熱膨張またはカップ３へのスパイダー２挿入等によりカップ３内部の圧力が上昇すると、この圧力がエア抜き流路１２を通って大気開放される。したがってカップ３内部の圧力が上昇してもこれを外部へ逃がすことができ、シールリップ７がめくれたり開いたりするのを抑制することができ、これによりシールリップ７のシール作動を安定化させることができる。
エア抜き流路１２は、リップシール５の表面に溝１３，１４を設けることにより形成されるので、その形成は至って容易である。
また、エア抜き流路１２の大気側開口部１２ａに逆止弁構造の外周リップ１６が設けられているために、継手外部の泥水がエア抜き流路１２を通って継手内部へ浸入するのを防止することができる。
尚、エア抜き流路１２は、溝１３，１４の代わりに突起（図示せず）により形成しても良く、この場合には、突起によりリップシール５およびスパイダー２間に間隙が形成されるので、この間隙がエア抜き流路１２とされる。
また、溝１３，１４または突起は、リップシール５の表面に設ける代わりにスパイダー２の表面に設けても良く、リップシール５の表面およびスパイダー２の表面の双方に設けても良い。
また、リップシール５の下面５ｂに溝１４を設ける場合において、リップシール５の下面５ｂに補強環９が表面露出しているときには、互いに突き当てられる補強環９またはスパイダー２の表面粗さをエア抜き流路の一部として利用することも考えられる。補強環９がゴム状弾性体１０から表面露出していてスパイダー２と直接接触する場合には、金属部品の表面粗さの点からエア抜き程度の間隙は自ずと形成されるので、スパイダー２の表面粗さに食い込むゴム部（ゴム状弾性体１０）のみに溝１４を設ければエア抜き流路１２は実質完成する。これに対して補強環９にその表面粗さよりも大きな溝を意図的に設けると、外周リップ１６から入り込んだ泥水がベアリング４側に回り込みやすくなって不都合のみが生じることになる。したがって補強環９の底部には溝を設けず、スパイダー２と接触するゴム部（ゴム状弾性体１０）のみに溝１４を設けるのが好ましい。
本発明の実施例に係る自在継手用シール構造の要部断面図 同シール構造に用いられるリップシールの要部拡大断面図 自在継手の説明図 従来例に係る自在継手用シールの要部断面図 他の従来例に係る自在継手用シールの要部断面図
符号の説明
１ 自在継手
２ スパイダー
２ａ 環状段部
２ｂ 周面部
２ｃ 端面部
３ カップ
３ａ 天面部
３ｂ 側面部
３ｃ 内向きフランジ部
４ ベアリング
５ リップシール
５ａ 内周面
５ｂ 下面
６ 固定部
７ シールリップ
８ ダストリップ
９ 補強環
１０ ゴム状弾性体
１１ 空間
１２ エア抜き流路
１２ａ 大気側開口部
１３，１４ 溝
１５ 環状隙間
１６ 外周リップ

Claims (3)

  1. スパイダー、前記スパイダーの端部外周を取り囲むカップおよび前記スパイダーとカップの間に介装されるベアリングを有する自在継手に用いられるシール構造であって、
    前記ベアリングの外側において前記スパイダーとカップの間に介装されるリップシールを有し、
    前記リップシールは、前記スパイダーに固定される固定部と、前記固定部に一体的に設けられ、前記カップに摺動自在に密接するシールリップと、前記シールリップの外周側に配置されるとともに前記固定部に一体的に設けられ、前記カップに摺動自在に密接するダストリップとを一体に有し、
    前記カップ内部の圧力が上昇したときにこの圧力を外部へ逃がすエア抜き流路を前記リップシールとスパイダーとの間に設けたことを特徴とする自在継手用シール構造。
  2. 請求項１記載のシール構造において、
    エア抜き流路は、リップシールまたはスパイダーの表面に設けた溝または突起により形成されていることを特徴とする自在継手用シール構造。
  3. 請求項１又は２記載のシール構造において、
    エア抜き流路の大気側開口部には、エアは逃がすが泥水は通さない逆止弁構造の外周リップが設けられていることを特徴とする自在継手用シール構造。
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