JP2009257485A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドリップタイプのサブリップを有する密封装置において、耐泥水性、耐ダスト性などの信頼性を損なうことなく低トルク化を実現する。
【解決手段】ハウジング２１の軸孔２２内周に装着されて、ハウジング２１と軸孔２２に挿通した軸２３との間を密封する密封装置１であって、リップ端３ａを軸方向一方へ向けたメインリップ３と、リップ端４ａを軸方向他方へ向けたサブリップ４とを有する。メインリップ３は、リップ端３ａが軸２３の周面に摺動自在に密接することによりシール作用をなす。サブリップ４は、リップ端４ａが軸２３に設けた軸方向一方に開口する環状凹部２４に挿入されるとともにリップ端４ａの外径面４ｂが環状凹部２４内面の内径面２４ａと対向することによりシール作用をなす。サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂには、複数の環状突起１０が軸方向に並んで設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車等車両の駆動系のシールとして用いられ、あるいは一般産業機械の関係に用いられる。

従来から、フロントエンジンリヤドライブ車のフロントアクスル等に用いられる密封装置として図６に示すものが知られており、この図６の密封装置は、メインリップ５１によってハウジング５２内部のオイル（ベアリング潤滑油）をシールするとともに、サブリップ５３によって泥水等の外部ダストをシールする構成とされている。また後者のサブリップ５３は、軸５４の外周に固定したスリンガー５５による凹部５６内面の内径面５７に摺動自在に密接するサイドリップタイプのシールリップにより構成されている（下記特許文献１の図２参照）。

しかしながら上記従来技術では、サイドリップタイプのサブリップ５３が上記凹部５６内面の内径面５７に対しベタ当たりする構成とされているために、摺動トルクへの影響が大きいと云う不都合がある。

実開平５−４５３３４号公報（図２）

本発明は以上の点に鑑みて、サイドリップタイプのサブリップを有する密封装置において、耐泥水性、耐ダスト性などの信頼性を損なうことなく低トルク化を実現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。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、ハウジングの軸孔内周に装着されて、前記ハウジングと前記軸孔に挿通した軸との間を密封する密封装置であって、リップ端を軸方向一方へ向けたメインリップと、リップ端を軸方向他方へ向けたサブリップとを有し、前記メインリップは、そのリップ端が前記軸の周面に摺動自在に密接することによりシール作用をなし、前記サブリップは、そのリップ端が前記軸に設けた軸方向一方に開口する環状凹部に挿入されるとともに前記リップ端の外径面が前記環状凹部内面の内径面と対向することによりシール作用をなし、前記サブリップのリップ端の外径面には、複数の環状突起が軸方向に並んで設けら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２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とは、所定の径方向間隙を介して対向し、ここに非接触式のラビリンスシール構造が設けら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による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とは、前記環状突起の先端部にて摺動自在に密接し、ここに複数段接触式のシール構造が設けられていることを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１ないし３の何れかに記載の密封装置において、環状凹部内面の内径面はその軸方向奥端部から凹部開口部へかけて内径寸法が徐々に拡大する傾斜面状に形成され、サブリップの密封対象流体が、前記サブリップに設けた複数の環状突起間の溝部に沿って円周方向に流れ、前記溝部から環状凹部内面の内径面上に滴下し、前記内径面の傾斜に沿って環状凹部の外部へ流れ出る流体排出流路が設定さ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の密封装置においては、サブリップがサイドリップタイプのシールリップとされ、このサイドリップタイプのサブリップのリップ端の外径面に複数の環状突起が軸方向に並んで設けられている。したがってサブリップのリップ端の外径面は環状凹部内面の内径面に対しベタ当たりせず、よって摺動トルクを低減することが可能とされている。環状突起は、環状凹部内面の内径面に対し接触しないものとし、あるいは突起毎に接触するものとする。前者の環状突起が環状凹部内面の内径面に接触しない場合は、複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とを所定の径方向間隙を介して対向させ、ここに非接触式のラビリンスシール構造を設定する。したがってダストとして例えば小石や砂等が侵入しようとするときにこれらを有効にシールすることができる。また、後者の環状突起が環状凹部内面の内径面に接触する場合は、複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とを環状突起の先端部にて摺動自在に密接し、ここに複数段接触式のシール構造を設定する。したがってダストとして例えば小石や砂等が侵入しようとするときにこれらを有効にシールし、併せてダストとして例えば泥水等が浸入しようとするときにこれを有効にシールすることができる。

また、サブリップを挿入すべく軸の外周に軸方向一方に開口する環状凹部を設けると、この環状凹部内にダストが堆積することによりサブリップのシール作動が阻害されることが懸念される（例えば環状凹部内に浸入する泥水が乾燥して泥土が環状凹部内面にこびりつくことによりサブリップのシール作動が阻害されることが懸念される）。したがってこれに対策するため本発明では、サブリップのリップ端の外径面に複数の環状突起を軸方向に並んで設けるとともに環状凹部内面の内径面を傾斜面状に形成し、この環状突起および傾斜面状の内径面を利用する流体排出流路を設定することにした。この排出流路において泥水等の密封対象流体は、サブリップに設けた複数の環状突起間の溝部に沿って円周方向に流れ、次いで溝部から環状凹部内面の内径面上に滴下し、次いで内径面の傾斜に沿って環状凹部の外部へ流れ出る。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の密封装置によれば、サイドリップタイプのサブリップのリップ端の外径面に複数の環状突起が軸方向に並んで設けられているために、サブリップのリップ端の外径面は環状凹部内面の内径面に対しベタ当たりすることがなく、よって摺動トルクを低減させることができる。また非接触式のラビリンスシール構造または複数段接触式のシール構造によって泥水、小石、砂等のダストに対するシール性を確保することができる。

また、環状突起および傾斜面状の内径面を利用する流体排出流路を設定する場合には、環状凹部内にダストが堆積してサブリップのシール作動が阻害されるのを有効に防止することができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）軸と向かい合う相手部材の内周面（円筒構造）にサイドリップが外接するタイプ（軸表面と相対するスリンガーまたは軸延長部（相手部材）の内周面に上接するタイプ）の密封装置において、サイドリップ外側に多段の溝、突起を有する構造とする。個々の溝、突起がラビリンス効果を有する構造とする。
（２）耐ダスト性の要求であれば、円筒構造とは隙間の設定とし、低トルクにできる。耐泥水性の要求がある場合でも、小さいしめしろで所定の耐久性を確保することができるため、低トルクにできる。リップと円筒構造が接触した場合でも線接触となり比較的低トルクとなる。
（３）必要に応じて、個々の溝、突起は大気側の角度を内側の角度よりも大きくし、作動、偏芯によりダストなどを掻き出す作用を持たせても良い。
（４）また、好ましくは、サイドリップが外接するスリンガー等の内周面（円筒構造）は、泥水が落下しやすいように傘状とする（排水のしやすさ（排水性）を考慮してテーパー状の相手構造とする）。

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密封装置１の要部断面を示している。図２は同密封装置１の装着状態を示している。

当該実施例に係る密封装置１は、ハウジング（例えば車輪ハブ）２１の軸孔２２内周に装着されて、ハウジング２１と軸孔２２に挿通した軸（例えばスピンドル）２３との間を密封するものであって、その構成要素として、ハウジング２１に対する取付部２と、リップ端３ａを軸方向一方（図では左方）へ向けたメインリップ３と、リップ端４ａを軸方向他方（図では左方）へ向けたサブリップ４とを有している。

メインリップ３は、そのリップ端３ａが軸２３の周面に摺動自在に密接することによりシール作用をなし、ハウジング２１内部のオイル（例えばベアリング潤滑油）が外部へ漏洩しないようにこれをシールする。

サブリップ４は、そのリップ端４ａが、軸２３に設けた軸方向一方に開口する環状凹部２４に挿入されるとともに、リップ端４ａの外径面４ｂが環状凹部２４内面の内径面２４ａと対向することによりシール作用をなし、泥水等の外部ダストがハウジング２１内部へ浸入しないようにこれをシールする。サブリップ４はその形状ないし構造からしてサイドリップとされている。

また当該密封装置１は、断面略Ｌ字形を呈する金属環５にゴム状弾性体６を被着（加硫接着）したものであって、このゴム状弾性体６によって外周シール部７およびダストリップ８等とともに上記メインリップ３およびサブリップ４が一体に成形されている。メインリップ３のリップ端３ａの外周部には、しめしろ調整用のガータースプリング９が嵌着されている。

図３（Ａ）に拡大して示すように、サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂに、複数の環状突起１０が軸方向に並んで設けられており、この複数の環状突起１０を設けたサブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂと環状凹部２４内面の内径面２４ａとは、所定の径方向間隙ｃを介して対向し、ここに非接触式のラビリンスシール構造１１が設けられている。

環状突起１０は、断面三角形状に形成され、図では４本が形成され、互いに隣り合う突起１０の間には相対凹部状の環状溝１２が形成されている。断面三角形状の環状突起１０における大気側斜面（外側斜面）１０ａの傾斜角度αは反対側の内側斜面１０ｂの傾斜角度βよりも大きく設定されている（α＞β）。

上記構成の密封装置１においては、大気側のサブリップ４がサイドリップタイプのシールリップとされ、このサイドリップタイプのサブリップ４におけるリップ端４ａの外径面４ｂに複数の環状突起１０が軸方向に並んで設けられている。したがってサブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂが環状凹部２４内面の内径面２４ａに対してベタ当たりすることがないために、摺動トルクを低減させることができる。また、サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂと環状凹部２４内面の内径面２４ａとの組み合わせにより非接触式のラビリンスシール構造１１が設けられているために、シール性を確保し、小石や砂等のダストが侵入するのを抑えることができる。環状突起１０の断面形状において、大気側斜面１０ａの傾斜角度αは内側斜面１０ｂの傾斜角度βよりも大きく設定されており、この形状ないし構造は、シール１１内に侵入したダストを掻き出すのに有効である。

上記実施例に係る密封装置１については、その構成を以下のように付加、変更することが考えられる。

上記実施例では図３（Ａ）に示したように、サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂと環状凹部２４内面の内径面２４ａとが所定の径方向間隙ｃを介し対向して非接触式のラビリンスシール構造１１が設けられているが、これに代えて、両面４ｂ，２４ａを各環状突起１０の先端部にて摺動自在に密接させ、ここに複数段接触式のシール構造を設定する。この複数段接触式のシール構造によれば、摺動部が各環状突起１０の先端部に限定されることから摺動トルクを低減させることができ、併せて泥水等の流体を有効にシールすることができる。

上記実施例では図３（Ａ）に示したように、環状突起１０の断面形状を三角形状としたが、突起１０の断面形状は特に限定されない。図３（Ｂ）の例では、突起１０の断面形状は四角形状とされ、各突起１０は、大気側垂直面１０ｃ、頂部水平面１０ｄおよび内側傾斜面１０ｅを有している。また突起１０は軸方向に間隔をあけて並べられているので、突起１０間の溝１２には固有の底面１２ａが設けられている。

上記実施例では図３（Ａ）に示したように、サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂと環状凹部２４内面の内径面２４ａとが互いに平行とされているが、これに代えて、両面４ｂ，２４ａに交差角度を設定する。図３（Ｃ）の例では、両面４ｂ，２４ａが交差し、比較的大きなしめしろが設定されている。

上記実施例では図２に示したように、環状凹部２４が軸２３に直接設けられているが、これに代えて、軸２３の外周にスリンガーを固定し、このスリンガーによって環状凹部２４を設定する。図４の例では、軸２３の段差部２３ａにスリンガー２５が位置決め嵌着されており、スリンガー２５は、内周筒部２５ａ、径方向立ち上がり部２５ｂ、外周筒部２５ｃおよび外向きフランジ部２５ｄを一体に有する金属プレス品よりなり、断面コ字形に配置された内周筒部２５ａ、径方向立ち上がり部２５ｂおよび外周筒部２５ｃに囲まれるようにして環状凹部２４が形成されている。したがってこの場合は、外周筒部２５ｃの内径面が環状凹部２４内部の内径面２４ａとなる。

上記実施例では図２に示したように、環状凹部２４内面の内径面２４ａが軸２３の中心軸線０と平行な円筒面状に形成されているので、環状凹部２４内にダストが堆積することによりサブリップ４の円滑なシール作動が阻害されることが懸念される。そこで、これを対策すべく図５に示すように、サブリップ４のリップ端４ａの外径面４ｂに複数の環状突起１０を軸方向に並んで設けるとともに、環状凹部２４内面の内径面２４ａをその軸方向奥端部から凹部開口部へかけて内径寸法が徐々に拡大する傾斜面状に形成し、この環状突起１０および傾斜面状の内径面２４ａを利用する流体排出流路を設定する。この流体排出流路において、泥水等の密封対象流体は、サブリップ４に設けた複数の環状突起１０間の環状溝１２に沿って円周方向に流れ、次いで、円周上の下部位置において環状溝１２から環状凹部２４内面の内径面２４ａ上に滴下し、次いで、内径面２４ａの傾斜に沿って環状凹部２４の外部へ流れ出る（矢印Ｄ）。したがってこの構成によれば、環状凹部２４内にダストが堆積することによりサブリップ４の円滑なシール作動が阻害されるのを有効に防止することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置の装着状態を示す断面図 （Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）ともサブリッブの拡大断面図 同密封装置の他の装着状態を示す断面図 流体排出流路の構造を示す説明図 従来例に係る密封装置の装着状態を示す断面図

符号の説明

１ 密封装置
２ 取付部
３ メインリップ
３ａ，４ａ リップ端
４ サブリップ（サイドリップ）
４ｂ 外径面
５ 金属環
６ ゴム状弾性体
７ 外周シール部
８ ダストリップ
９ ガータースプリング
１０ 環状突起
１０ａ 大気側斜面
１０ｂ 内側斜面
１０ｃ 大気側垂直面
１０ｄ 頂部水平面
１０ｅ 内側傾斜面
１１ ラビリンスシール構造
１２ 環状溝
１２ａ 底面
２１ ハウジング
２２ 軸孔
２３ 軸
２３ａ 段差部
２４ 環状凹部
２４ａ 内径面
２５ スリンガー
２５ａ 内周筒部
２５ｂ 径方向立ち上がり部
２５ｃ 外周筒部
２５ｄ フランジ部
０ 中心軸線

Claims (4)

1. ハウジングの軸孔内周に装着されて、前記ハウジングと前記軸孔に挿通した軸との間を密封する密封装置であって、
   リップ端を軸方向一方へ向けたメインリップと、リップ端を軸方向他方へ向けたサブリップとを有し、
   前記メインリップは、そのリップ端が前記軸の周面に摺動自在に密接することによりシール作用をなし、
   前記サブリップは、そのリップ端が前記軸に設けた軸方向一方に開口する環状凹部に挿入されるとともに前記リップ端の外径面が前記環状凹部内面の内径面と対向することによりシール作用をなし、
   前記サブリップのリップ端の外径面には、複数の環状突起が軸方向に並んで設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とは、所定の径方向間隙を介して対向し、ここに非接触式のラビリンスシール構造が設けられていることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１記載の密封装置において、
   複数の環状突起を設けたサブリップのリップ端の外径面と環状凹部内面の内径面とは、前記環状突起の先端部にて摺動自在に密接し、ここに複数段接触式のシール構造が設けられていることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の密封装置において、
   環状凹部内面の内径面はその軸方向奥端部から凹部開口部へかけて内径寸法が徐々に拡大する傾斜面状に形成され、
   サブリップの密封対象流体が、前記サブリップに設けた複数の環状突起間の溝部に沿って円周方向に流れ、前記溝部から環状凹部内面の内径面上に滴下し、前記内径面の傾斜に沿って環状凹部の外部へ流れ出る流体排出流路が設定されていることを特徴とする密封装置。

Images