JP2011158017A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのシールリングを組み合わせた密封装置において、余分な外付け部品を用いずに、引き摺り抵抗の増大を抑制または防止しながら密封性能を向上する。
【解決手段】第１シールリング２０は外筒部材の外輪１１に取り付けられて軸部材の内輪１２に接近する。第２シールリング３０は軸部材１２に取り付けられて外筒部材１１に接近する。第１シールリング２０の内周側には軸部材１２に対して接触される弾性シールリップ２４，２５が設けられる。第２シールリング３０の外周の外筒部３３は外筒部材１１に微小隙間を介して対向される。第１シールリング２０の外周寄りには第２シールリング３０の内側面に接近させられる軸方向外向き筒状部２６が設けられ、第２シールリング３０の外周寄りには軸方向外向き筒状部２６の内周面に径方向で微小な隙間を介して対向する軸方向内向き筒状部３４が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車軸を支持するために用いられる転がり軸受等に組み込まれる密封装置に関する。

自動車等の車両のドライブシャフトのセンターベアリングは、走行中に泥水等がかかりやすい状況にある。このセンターベアリングには、その内部への泥水浸入を防止するために、密封装置が組み込まれる。

この種の密封装置として、例えば２つのシールド板を組み合わせた構成にしたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に示す密封装置では、センターベアリングの外輪に取り付けられかつ内輪に向けて近づけられる外輪側シールド板と、内輪に取り付けられかつ外輪に向けて近づけられる内輪側シールド板とを含んだ構成になっている。これら２つのシールド板は、軸方向に適宜の隙間を持つ状態で対向配置されている。

そして、外輪側シールド板の内周には、内輪側シールド板の内筒部と内側面とに対して微小隙間を作るように対向する外筒部が設けられ、また、内輪側シールド板の外周には、外輪側シールド板の外筒部と外側面とに対して微小隙間を作るように対向する外筒部が設けられている。

この外輪側シールド板の内周側に設けられる微小な対向隙間と、内輪側シールド板の外周側に設けられる微小な対向隙間とは、非接触密封部となる。

特開２００９−２０４１４２号公報 特開２００７−３０８０７２号公報

上記特許文献１に係る従来例では、前記内輪側シールド板の外筒部側に設けられる微小な対向隙間からなる非接触密封部が軸方向に沿って真っ直ぐな形状になっているので、この対向隙間に泥水等がかかると、この水分が２つのシールド板の軸方向対向空間に比較的容易に入り込むと考えられ、また、一旦入り込むと水分が前記軸方向対向空間から外へ出にくくなると考えられる。しかも、前記外輪側シールド板の内筒部側には微小な対向隙間からなる非接触密封部が設けられているだけであるから、前記２つのシールド板の軸方向対向空間に入り込んだ水分は前記外輪側シールド板の内筒部側の非接触密封部を比較的容易に越えてセンターベアリングの内部に浸入することが考えられる。このようなことから、従来例の密封装置では密封性能が不十分であることが懸念される。

この他、前記したセンターベアリングのホルダの内周に、デフレクタと呼ばれる外付け部品を取り付けることにより、このデフレクタで上記特許文献１に係る従来例の密封装置を覆い隠すようにすることが考えられる。その場合、密封性能が向上するものの、前記従来例の密封装置の他に、デフレクタという外付け部品が余分に必要になるので、コスト増を余儀なくされる。

また、上記特許文献１に係る従来例の密封装置において、外輪側シールド板の内筒部に内輪側シールド板の内筒部に接触して接触密封部を作るための弾性シールリップを設けるとともに、外輪側シールド板の外筒部寄りに内輪側シールド板の内側面に接触して接触密封部を作るための弾性シールリップを設けることにより、密封性を高めるようにすることも考えられる。しかしながら、その場合には２つの弾性シールリップの摺接に伴い引き摺り抵抗が増大するとともに摺接音が発生することが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、２つのシールリングを組み合わせた構成の密封装置において、従来例のような余分な外付け部品を用いずに、また引き摺り抵抗の増大を抑制または防止しながら、密封性能を向上することを目的としている。

本発明は、径方向内外に同心状に配置される外筒部材および軸部材の対向空間に配置される密封装置であって、前記外筒部材に取り付けられて前記軸部材に接近させられる第１シールリングと、前記軸部材に取り付けられて前記外筒部材に接近させられる第２シールリングとを含み、前記第１シールリングは、前記第２シールリングよりも軸方向内側に前記第２シールリングと隣り合わせに配置され、前記第１シールリングの内周側には、前記軸部材に対して接触される弾性シールリップが設けられ、また、前記第２シールリングの外周は、前記外筒部材に微小隙間を介して対向され、さらに、前記第１シールリングの外周寄りには、前記第２シールリングの内側面に接近させられる軸方向外向き筒状部が設けられ、前記第２シールリングの外周寄りには、前記軸方向外向き筒状部の内周面に径方向で微小な隙間を介して対向する軸方向内向き筒状部が設けられている、ことを特徴としている。

この構成では、第１シールリングの弾性シールリップを軸部材に接触させる形態にしたうえで、第２シールリングを第１シールリングより軸方向外側に配置することにより第１シールリングを覆い隠して第２シールリングの外周を外筒部材に微小隙間を介して対向させる形態にしている。

この形態により、水分が軸方向外側に位置している第２シールリングにかかると、この水分は第２シールリングによって跳ね返されるようになるが、この水分の一部が外筒部材と第２シールリングの外周との対向隙間から入り込むことがありうる。仮にこの対向隙間に水分が入ったとしても、この水分は、次のようにして排出される。

つまり、第２シールリングの外周と外筒部材との対向隙間に入り込んだ水分は、外筒部材と第１シールリングの軸方向外向き筒状部と第２シールリングとで囲む環状空間に到達することがあると考えられる。しかし、そこから先への浸入は、第１シールリングの軸方向外向き筒状部による堰き止め作用によって阻まれるようになる。仮に水分が前記軸方向外向き筒状部を越えたとしても、第１シールリングの軸方向外向き筒状部と第２シールリングと第２シールリングの軸方向内向き筒状部とによって作られるラビリンス隙間によって、さらに先への水分浸入が阻まれるようになる。

しかも、前記のように仮に水分が前記環状空間（外筒部材と第１シールリングの軸方向外向き筒状部と第２シールリングとで囲む環状空間）に到達したとしても、この水分は、当該環状空間の下半分に溜まりつつ、第２シールリングの外周と外筒部材との対向隙間の下半分から外へ排出されるようになる。

このようなことから、本発明に係る密封装置は、密封性能が従来例に比べて向上する結果になる。

しかも、本発明に係る密封装置は、第１シールリングと第２シールリングとを組み合わせた構成であって、従来例のようなデフレクタという余分な外付け部品を用いていないので、密封のためのコストを抑制するうえで有利となる。また、本発明に係る密封装置は、２つのシールリングで作るラビリンス隙間の形状を工夫していて、接触タイプの弾性シールリップの設置数を従来例に比べて少なくしているので、引き摺り抵抗を可及的に少なくできるとともに、摺接音の発生を小さくすることが可能になる。

好ましくは、前記本発明に係る密封装置は、車両用ドライブシャフトのセンターベアリングの少なくとも軸方向一端側に組み付けられるものとされ、前記外筒部材が前記センターベアリングの外輪とされ、前記軸部材が前記センターベアリングの内輪とされる。

ここでは、密封装置の使用対象を特定しており、この特定により密封装置が泥水等に晒される環境が明らかになる。

本発明は、２つのシールリングを組み合わせた構成の密封装置において、従来例のような余分な外付け部品を用いずに、また引き摺り抵抗の増大を抑制または防止しながら、密封性能を向上することが可能になる。

図３のセンターベアリングの上半分を拡大して示す図である。 図１の密封装置を拡大して示す図である。この密封装置が、本発明に係る密封装置の一実施形態である。 本発明に係る密封装置の使用対象となる自動車用ドライブシャフトのセンターベアリングを示す断面図である。 本発明に係る密封装置の他実施形態で、図２に対応する図である。 本発明に係る密封装置のさらに他実施形態で、図２に対応する図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、本発明に係る密封装置を自動車用ドライブシャフトのセンターベアリングに組み込んだ場合を例に挙げている。図中、１は自動車のドライブシャフトの全体を示している。

このドライブシャフト１は、中間軸２の一端部にインボードジョイント３が、中間軸２の他端部にアウトボードジョイント４がそれぞれ装着され、インボード軸５が車体（図示省略）にセンターベアリング６を介して回転自在に支持されるようになっている。

インボードジョイント３は、例えばトリポード型等速ジョイントが、また、アウトボードジョイント４は、例えばバーフィールド型等速ジョイントがそれぞれ採用されている。これらジョイントの構成や動作は公知であるので、以下で簡単に説明する。

インボードジョイント３は、内筒部材３ａと、外筒部材３ｂと、複数のローラ３ｃと、ケージアンドローラタイプのベアリング３ｄとを含み、その内部にはグリース等の潤滑剤がブーツ３ｅによって封入されるようになっている。

アウトボードジョイント４は、内筒部材４ａと、外筒部材４ｂと、複数のボール４ｃと、保持器４ｄとを含み、その内部にはグリース等の潤滑剤がブーツ４ｅによって封入されるようになっている。

センターベアリング６は、外輪１１と、内輪１２と、複数の転動体（玉）１３と、保持器１４とを含む単列の深溝玉軸受とされている。

外輪１１はホルダ１５を介して車体（図示省略）に非回転かつ軸方向に位置決めされた状態に取り付けられ、また、内輪１２はインボード軸５に非回転かつ軸方向に位置決めされた状態で取り付けられるようになっている。これにより、外輪１１が非回転になって、内輪１２がインボード軸５と共に回転するようになる。

外輪１１の内周面における軸方向両端には、大径部１１ａ，１１ｂが設けられている。この大径部１１ａ，１１ｂを設けることに伴い外輪１１の内周面における軸方向中間が径方向内向きに隆起されるようになっている。この隆起領域には玉１３の軌道溝が設けられている。

内輪１２の外周面における軸方向両端には、小径部１２ａ，１２ｂが設けられている。この小径部１２ａ，１２ｂを設けることに伴い内輪１２の外周面における軸方向中間が径方向外向きに隆起されるようになっている。この隆起領域には玉１３の軌道溝が設けられている。

このセンターベアリング６の軸方向両端には、本発明に係る密封装置７が組み付けられている。この密封装置７は、外輪１１と内輪１２との対向空間を軸方向両端側で密封するものである。

このセンターベアリング６の軸方向両端に設ける密封装置７，７は、共に同じ構成であり、第１シールリング２０と第２シールリング３０とを組み合わせた構成の、いわゆるパックシールと呼ばれるものである。

第１シールリング２０は第２シールリング３０と軸方向隣り合わせに非接触で配置されている。第１シールリング２０は第２シールリング３０よりもセンターベアリング６の軸方向内側に配置され、第２シールリング３０はセンターベアリング６の軸方向端部に配置されて第１シールリング２０を覆い隠すようになっている。

第１シールリング２０は、非回転とされる外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂに取り付けられている。また、第２シールリング３０は、回転する内輪１２の外周面における小径部１２ａ，１２ｂに取り付けられている。これにより、第１シールリング２０は非回転となり、第２シールリング３０が回転させられるようになる。

具体的に、第１シールリング２０は、オイルシールと呼ばれるものであって、環状芯金２１に弾性体２２を固着した構成になっている。環状芯金２１は、環状板部２１ａの外周に軸方向内向きに延出する外筒部２１ｂを一体に設けた形状になっている。弾性体２２は、例えば耐油性ならびに耐水性等に優れたゴム等とされ、環状芯金２１の外面全体に例えば加硫接着により固着されている。

また、弾性体２２の外周には外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂに設けられる環状溝１１ｃに嵌め入れられる取り付け部２３が設けられ、弾性体２２の内周には内輪１２に接触する二つの弾性シールリップ２４，２５が設けられ、弾性体２２の外周寄りには軸方向外向き筒状部２６が設けられている。

より詳しくは、第１弾性シールリップ２４は、径方向内向きでかつ軸方向外向きに斜めに延出する姿勢になっており、内輪１２の外周面における小径部１２ａ，１２ｂに接触させられている。第２弾性シールリップ２５は、径方向内向きでかつ軸方向内向きに斜めに延出する姿勢になっており、内輪１２の径方向外向き隆起領域の外周面に接触させられている。軸方向外向き筒状部２６は、センターベアリング６の軸方向外向きに張り出すものであるが、この実施形態では、軸方向と略平行になった姿勢とされて、略円筒形状になっている。この軸方向外向き筒状部２６の先端面は、第２シールリング３０の環状板部３１の内側面に微小隙間を介して対向するように配置されている。また、軸方向外向き筒状部２６の外周面は、径方向内向きに窪まされている。

第２シールリング３０は、いわゆるスリンガと呼ばれるものであって、金属板のプレス成形品からなる。この第２シールリング３０は、環状板部３１の内周に軸方向内向きに延出する内筒部３２を一体に設けるとともに、環状板部３１の外周に軸方向外向きに延出する外筒部３３を設けた形状になっている。なお、環状板部３１において外周寄り領域には、一旦軸方向内向きに斜めに屈曲する傾斜部３１ａと、この傾斜部３１ａから径方向外向きに延出する平坦部３１ｂとが設けられている。

より詳しくは、内筒部３２は、内輪１２の外周面における小径部１２ａ，１２ｂに圧入により嵌合されている。外筒部３３は、外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂに対して微小隙間を介して略平行に対向するように配置されている。この実施形態では、外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂが軸方向外向きに漸次拡径するテーパ面とされており、また、前記外筒部３３についても、軸方向外向きに漸次拡径する円錐形状とされている。

また、第２シールリング３０の傾斜部３１ａの内周面には、軸方向内向き筒状部３４が設けられている。この軸方向内向き筒状部３４は、センターベアリング６の軸方向内向きに張り出すものであるが、この実施形態では、斜め外径側へ延びるような姿勢とされて、略円錐形状になっている。この軸方向内向き筒状部３４は、第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６の内周面に微小隙間を介して対向するように配置されている。この軸方向内向き筒状部３４と軸方向外向き筒状部２６とが軸方向でオーバーラップする長さは、任意であるが、長いほうが好ましい。また、この軸方向内向き筒状部３４は、この実施形態において、例えば耐油性ならびに耐水性等に優れたゴム等の弾性体とされており、金属製の第２シールリング３０に例えば加硫接着により固着されている。

ここで、第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６と、第２シールリング３０の環状板部３１における平坦部３１ｂと、第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４とによって、ラビリンス隙間が形成されるようになっている。このラビリンス隙間は、非接触密封部と言える。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、センターベアリング６の軸方向内側に第１シールリング２０を配置してその弾性シールリップ２４，２５を内輪１２に接触させる形態にしたうえで、第２シールリング３０を第１シールリング２０より外側に配置することにより第１シールリング２０を覆い隠して第２シールリング３０の外筒部３３を外輪１１に微小隙間を介して対向させる形態にしている。

この形態により、水分がセンターベアリング６にかかると、この水分は、第２シールリング３０が壁となって跳ね返されるようになるとともに、インボード軸５および内輪１２の回転遠心力によって第２シールリング３０の外側面に沿って径方向外向きに飛散されるようになる。但し、この水分の一部は、第２シールリング３０の外筒部３３と外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂとの対向隙間に入り込むおそれがある。しかし、仮に、前記対向隙間に水分が入ったとしても、この水分は、次のようにして排出されるようになる。

つまり、第２シールリング３０の外筒部３３と外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂとの対向隙間に入り込んだ水分は、外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂと第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６と第２シールリングの環状板部３１における平坦部３１ｂとで囲む環状空間に到達することがあると考えられる。しかし、そこから先への浸入は第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６による堰き止め作用によって阻まれるようになる。仮に水分が前記軸方向外向き筒状部２６を越えたとしても、この水分は第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４の回転遠心力により径方向外向きに跳ね飛ばされるようになる。さらに、前記ラビリンス隙間（第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６と、第２シールリング３０の環状板部３１における平坦部３１ｂと、第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４とによって作られる蛇行状の隙間）を設けているから、前記水分がこのラビリンス隙間を通過しにくくなっており、そのために、水分が第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４を通過してさらに径方向内向きに浸入しにくくなる。

しかも、前記のように仮に水分が前記環状空間（外輪１１の大径部１１ａ，１１ｂと第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６と第２シールリングの環状板部３１における平坦部３１ｂとで囲まれる環状空間）に到達したとしても、この水分は、当該環状空間の下半分に溜まりつつ、第２シールリング３０の外筒部３３と外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂとの対向隙間の下半分から外へ排出されるようになる。特に、この実施形態では、外輪１１の内周面における大径部１１ａ，１１ｂをテーパ面にして第２シールリング３０の外筒部３３を円錐形状にしているから、前記下半分からの水分の排出性が良好となる。

このようなことから、本発明を適用した実施形態の密封装置７は、密封性能が従来例に比べて向上する結果になる。これにより、本発明の密封装置７を組み込むセンターベアリング６は、泥水等の浸入防止性能が向上するので、ドライブシャフト１の回転を安定に支持する性能を長期にわたって保つことが可能になる。

しかも、本発明に係る密封装置７は、第１シールリング２０と第２シールリング３０とを組み合わせてセンターベアリング６内に組み込むものであって、従来例のようなデフレクタという余分な外付け部品を用いていないので、密封構造に関するコストを抑制するうえで有利となる。また、本発明に係る密封装置７は、２つのシールリング２０，３０で作るラビリンス隙間の形状を工夫していて、接触タイプの弾性シールリップの設置数を従来例に比べて少なくしているので、引き摺り抵抗を可及的に少なくできるとともに、摺接音の発生を可及的に小さくすることが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。

（１）上記実施形態に示す第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６の形状については、特に限定されるものではない。第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６の内周面は、例えば図４に示すように、付け根側から先端側へ向けて漸次拡径するテーパ面２６ａとすることが可能である。

このテーパ面２６ａの角度θは、任意とすることができる。このテーパ面２６ａの下半分の領域は、下り坂道となるので、万一、水分が前記ラビリンス隙間を越えて２つのシールリング２０，３０の対向環状空間に到達したときに、この水分をテーパ面２６ａの下半分領域からラビリンス隙間へと排出させやすくなる。

（２）上記実施形態では、第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６や第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４をゴム等の弾性体で形成した場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。例えば図５に示すように、第１シールリング２０の軸方向外向き筒状部２６については、円環状の金属部材とし、この金属部材を第１シールリング２０の環状芯金２１の外筒部２１ｂに嵌合する形態とすることが可能である。また、例えば図５に示すように、第２シールリング３０の軸方向内向き筒状部３４については、環状板部３１の平坦部３１ｂを屈曲して得られる屈曲凸部にすることが可能である。

（３）上記実施形態に示す第１シールリング２０の弾性シールリップ２４，２５の数は３つ以上とすることが可能であり、また、弾性シールリップ２４，２５の接触位置についても特に限定されるものではない。

１ ドライブシャフト
６ センターベアリング
７ 密封装置
１１ 外輪
１１ａ，１１ｂ 外輪の内周面における大径部
１２ 内輪
１２ａ，１２ｂ 内輪の外周面における小径部
２０ 第１シールリング
２１ 第１シールリングの環状芯金
２１ａ 環状芯金の環状板部
２１ｂ 環状芯金の外筒部
２２ 第１シールリングの弾性体
２４，２５ 第１シールリングの弾性シールリップ
２６ 第１シールリングの軸方向外向き筒状部
３０ 第２シールリング
３１ 第２シールリングの環状板部
３１ａ 環状板部の傾斜部
３１ｂ 環状板部の平坦部
３２ 第２シールリングの内筒部
３３ 第２シールリングの外筒部
３４ 第２シールリングの軸方向内向き筒状部

Claims (2)

1. 径方向内外に同心状に配置される外筒部材および軸部材の対向空間に配置される密封装置であって、
   前記外筒部材に取り付けられて前記軸部材に接近させられる第１シールリングと、前記軸部材に取り付けられて前記外筒部材に接近させられる第２シールリングとを含み、
   前記第１シールリングは、前記第２シールリングよりも軸方向内側に前記第２シールリングと隣り合わせに配置され、
   前記第１シールリングの内周側には、前記軸部材に対して接触される弾性シールリップが設けられ、また、前記第２シールリングの外周は、前記外筒部材に微小隙間を介して対向され、
   さらに、前記第１シールリングの外周寄りには、前記第２シールリングの内側面に接近させられる軸方向外向き筒状部が設けられ、前記第２シールリングの外周寄りには、前記軸方向外向き筒状部の内周面に径方向で微小な隙間を介して対向する軸方向内向き筒状部が設けられている、ことを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置は、車両用ドライブシャフトのセンターベアリングの少なくとも軸方向一端側に組み付けられるものとされ、
   前記外筒部材が前記センターベアリングの外輪とされ、前記軸部材が前記センターベアリングの内輪とされる、ことを特徴とする密封装置。

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