JP2015064054A

JP2015064054A - 密封装置

Info

Publication number: JP2015064054A
Application number: JP2013198335A
Authority: JP
Inventors: 亮二竹内; Ryoji Takeuchi
Original assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP6234135B2

Abstract

【課題】組み付け性を向上させることができる密封装置を提供する。
【解決手段】密封装置１０の金属環２０は、ハウジング７の端部外周面７ａに嵌合固定される第１円筒部２１、第１円筒部２１の軸方向内端部から径方向外方に延びる第１円環部２２、第１円環部２２の外周端部から軸方向外方に延びる第２円筒部２３、及び第１円筒部２１の軸方向外端部から径方向内方に延びハウジング７の端面７ｃに当接する第２円環部２４を有する。密封装置１０のシール部材３０は、金属環２０の第２円環部２４に一体に形成された芯金３１、芯金３１に固定されハウジング７の端部内周面７ｂに密接する軸方向シール部３２ｆ、芯金３１に固定され回転軸４の外周面４ｃに摺接するシールリップ３２ｂを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自動車のトランスファ装置等の出力軸部分の密封に用いられる密封装置に関する。

例えば、自動車のトランスファ装置には、駆動機構を収容しているケースと、そのケースに形成されたハウジングから突出して駆動力を出力する出力軸（回転軸）との間に、ケース内に泥水や塵埃が浸入するのを防止するとともにケース内の潤滑油が大気側に漏れるのを防止するための密封装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

上記密封装置は、図３に示すように、ハウジング１０１の外周面に固定された断面略Ｕ字形の金属環１０２と、ハウジング１０１の内周に設けられたシール部材１０３と、回転軸１０４の外周面に固定されたディフレクター１０５とを備えている。シール部材１０３は、ハウジング１０１の内周面に固定されたシール本体１０６と、シール本体１０６に固定された芯金１０７とを有している。シール本体１０６には、回転軸１０４の外周面に摺接するシールリップ１０８と、先端部がディフレクター１０５側に延びるサイドリップ１０９とが形成されている。

ディフレクター１０５の内周端部は、サイドリップ１０９との間でラビリンスシールを構成するするために断面略Ｕ字形に屈曲形成されている。また、ディフレクター１０５の外周端部には、金属環１０２との間でラビリンスシールを構成するために当該金属環１０２側に延びる挿入部１１０が形成されている。これらのラビリンスシール及びシールリップ１０８により、ハウジング１０１と回転軸１０４との間の環状空間が密封されている。

特開２００７−２２５０６３号公報

上記密封装置にあっては、金属環１０２やシール本体１０６など、ハウジング１０１に個別に取り付けられる部品点数が多いため、密封装置の組み付け作業が煩雑になるという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、組み付け性を向上させることができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、回転軸とハウジングとの間に形成される環状空間を密封する密封装置であって、前記ハウジングの端部外周面に嵌合固定される第１円筒部、前記第１円筒部の軸方向内端部から径方向外方に延びる第１円環部、前記第１円環部の外周端部から軸方向外方に延びる第２円筒部、及び前記第１円筒部の軸方向外端部から径方向内方に延び前記ハウジングの端面に当接する第２円環部を有する金属環と、前記金属環の第１円筒部と第２円筒部との間に挿入されてラビリンスシールを構成する挿入部を有し、前記回転軸の外周面に嵌合固定されるディフレクターと、前記金属環の第２円環部に一体に形成された芯金、前記芯金に固定され前記ハウジングの端部内周面に密接する軸方向シール部、前記芯金に固定され前記回転軸の外周面に摺接するシールリップを有するシール部材と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、シール部材の芯金が金属環の第２円環部に一体に形成されているため、金属環の第１円筒部をハウジングの外周面に嵌合固定することで、金属環と共にシール部材をハウジングに取り付けることができる。これにより、密封装置の組み付け性を向上することができる。また、シール部材は、ハウジングの端部内周面に密接する軸方向シール部を有しているため、ハウジングの端部外周面と金属環の第１円筒部との間の嵌合による密封性が低下しても、軸方向シール部により泥水等の異物がハウジング内に浸入するのを防止することができる。

前記シール部材は、前記芯金に固定され前記ディフレクターに摺接するサイドリップを有することが好ましい。この場合、従来のようにサイドリップとディフレクターとの間にラビリンスシールを構成する場合に比べて密封性を高めることができる。

前記密封装置は、前記第２円筒部の内周に、前記第１円環部から軸方向外方に向かって漸次拡径するテーパ面が形成されていることが好ましい。この場合、金属環の第２円筒部とディフレクターの挿入部との間から内部に侵入した泥水等の異物を、テーパ面に沿って効率的に外部へ排出することができる。

前記シール部材は、前記芯金に固定され前記ハウジングの前記端面に密接する径方向シール部を有することが好ましい。この場合、径方向シール部により泥水等の異物がハウジング内に浸入するのをさらに効果的に防止することができる。

本発明によれば、密封装置の組み付け性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置を用いた自動車用トランスファ装置を示す断面図である。上記密封装置の要部を示す拡大断面図である。従来の密封装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置を用いた自動車用トランスファ装置を示す断面図である。図１に示すように、トランスファ装置１は、エンジン（図示省略）の駆動力を後輪側と前輪側とに分配するための装置である。このトランスファ装置１は、一端部２ａがエンジン側に接続されるとともに他端部２ｂが後輪側デファレンシャル装置（図示省略）に接続されるメインシャフト２と、動力伝達チェーン３を介してメインシャフト２の駆動力が伝達されるとともに前輪側デファレンシャル装置（図示省略）に接続されるアウトプットシャフト４と、これらを収容するトランスファケース（以下、単に「ケース」ともいう）５とを備えている。

メインシャフト２は、動力伝達チェーン３が巻き掛けられるスプロケット２ｃや、このスプロケット２ｃをメインシャフト２に断続可能に接続する接続手段２ｄ等を有している。
トランスファケース５内には、内部に収容している各部を潤滑するための潤滑油が所定量貯留されている。本実施形態のトランスファ装置１には、比較的低粘度（例えば、ＳＡＥ粘度番号７５Ｗ−９０）の潤滑油が用いられている。

トランスファ装置１は、メインシャフト２の一端部２ａから入力される前記エンジンの駆動力を、他端部２ｂに接続される前記後輪側デファレンシャル装置に伝達する。また、前記前輪側デファレンシャル装置に対しては、接続手段２ｄによってスプロケット２ｃをメインシャフト２に接続することで、当該メインシャフト２に入力される駆動力を動力伝達チェーン３を介してアウトプットシャフト４に分配する。これによって、トランスファ装置１は、アウトプットシャフト４に接続される前輪側デファレンシャル装置及びメインシャフト２の他端部２ｂに接続される後輪側デファレンシャル装置の双方に対してエンジンの駆動力を分配する。

また、トランスファ装置１は、当該トランスファ装置１が搭載される自動車の車体下側に配置される。トランスファ装置１のメインシャフト２及びアウトプットシャフト４は、平行に配置されている。この内、メインシャフト２は、その両端がエンジン側及び後輪側に接続されるため、トランスファ装置１は、メインシャフト２がエンジンと後輪側デファレンシャル装置との間に配置される。このため、アウトプットシャフト４は、メインシャフト２よりもさらに車体下側にオフセットして配置される。従って、トランスファ装置１は、アウトプットシャフト４側が車体下側に突出するように車体に配置される。

アウトプットシャフト４は、動力伝達チェーン３が巻き掛けられたスプロケット６が設けられた本体部４ａと、本体部４ａの一端に固定されたフランジ部材４ｂとを有しており、トランスファケース５内に設けられた軸受８によって回転可能に支持されている。また、アウトプットシャフト４は、トランスファケース５に形成されケース内外を連通するハウジング７から、フランジ部材４ｂがケース外部に突出するように配置されている。

上記のように、トランスファケース５内には潤滑油が貯留されているので、この潤滑油がケース外部（大気側）に漏洩するのを防止すると同時にケース内部に大気側の泥水や塵埃が浸入するのを防止するために、回転軸としてのアウトプットシャフト４とハウジング７との間に形成された環状空間には、当該環状空間を密封する密封装置１０が設けられている。

図２は、密封装置１０の要部を示す図１の拡大断面図である。図２において、密封装置１０は、ハウジング７側に設けられた金属環２０及びシール部材３０と、アウトプットシャフト４に一体回転可能に設けられたディフレクター４０とを備えている。なお、図２に示している密封装置１０は、ハウジング７等に装着される前である変形前の自然状態を示している。また、本明細書では、軸方向においてトランスファケース５から見てケース外部側に向く方向（図２の右方向）を軸方向外方、ケース内部側に向く方向（図２の左方向）を軸方向内方ともいう。

金属環２０は、例えばＳＰＣＣ等の冷延鋼板をプレス加工することによって形成されており、第１円筒部２１、第１円環部２２、第２円筒部２３、及び第２円環部２４を有している。第１円筒部２１は、ハウジング７の端部外周面７ａに嵌合固定されている。第１円筒部２１の軸方向内端部には、径方向外方に折り曲げられて径方向外方に延びる第１円環部２２が形成されている。第１円環部２２の外周端部には、軸方向外方に折り曲げられて軸方向外方に延びる第２円筒部２３が形成されている。第２円筒部２３の内周には、第１円環部２２から軸方向外方に向かって漸次拡径するテーパ面２３ａが形成されている。

一方、第１円環部２２の軸方向外端部には、径方向内方に折り曲げられて径方向内方に延びる第２円環部２４が形成されている。第２円環部２４の内側面は、ハウジング７の端面７ｃに当接している。本実施形態における第２円環部２４は、ハウジング７の端面７ｃの径方向中央部よりも少し径方向内側まで延びている。
以上の構成により、金属環２０とハウジング７との間は、第１円筒部２１が端部外周面７ａに嵌合固定されるとともに第２円環部２４が端面７ｃに当接することで、互いに密接しており、密封性を有している。

ディフレクター４０は、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０といったステンレス鋼板をプレス加工することによって形成されており、第１円筒部４１、第１円環部４２、第２円筒部４３、第２円環部４４、第３円筒部４５、及び第３円環部４６を有している。第１円筒部４１は、アウトプットシャフト４のフランジ部４ｂの外周面に嵌合固定されている。第１円筒部４１の軸方向外端部には、径方向外方に折り曲げられて径方向外方に延びる第１円環部４２が形成されている。

第１円環部４２の外周端部には、軸方向内方に折り曲げられて軸方向内方に延びる第２円筒部４３が形成されている。第２円筒部４３の軸方向内端部には、径方向外方に折り曲げられて径方向外方に延びる第２円環部４４が形成されている。第２円環部４４の外周端部には、軸方向内方に折り曲げられて軸方向内方に延びる第３円筒部４５が形成されている。第３円筒部４５の軸方向内端部には、径方向外方に折り曲げられて径方向外方に延びる第３円環部４６が形成されている。

ディフレクター４０の第３円筒部４５及び第３円環部４６は、金属環２０の第１円筒部２１と第１円環部２２との間に挿入されている。ディフレクター４０の第３円筒部４５は、金属環２０の第１円筒部２１に対して径方向に所定の隙間をあけて配置されている。また、ディフレクター４０の第３円環部４６は、金属環２０の第１円環部２２に対して軸方向に所定の隙間をあけて配置されるとともに、金属環２０の第２円筒部２３に対して径方向に所定の隙間をあけて配置されている。これにより、第３円筒部４５及び第３円環部４６は、金属環２０の第１円筒部２１と第２円筒部２３との間に挿入されてラビリンスシールを構成する挿入部４７とされている。

シール部材３０は、芯金３１と、この芯金３１に固定されたシール本体３２とを有している。芯金３１は、金属環２０とともに冷延鋼板をプレス加工することによって当該金属環２０と一体に形成されてり、第１円環部３１ａ、第１円筒部３１ｂ、及び第２円環部３１ｃを有している。第１円環部３１ａは、金属環２０の第２円環部２４の内周端部から径方向内方に延びて一体に形成されている。第１円環部３１ａの内周端部には、軸方向内方に折り曲げられて軸方向内方に延びる第１円筒部３１ｂが形成されている。第１円筒部３１ｂの軸方向内端部には、径方向内方に折り曲げられて径方向内方に延びる第２円環部３１ｃが形成されている。

シール本体３２は、合成ゴムを用いて形成されており、芯金３１に加硫接着されている。シール本体３２は、芯金３１の第１円環部３１ａの外側面、第１円筒部３１ｂの内周面、及び第２円環部３１ｃの外側面に沿う基部３２ａを有している。この基部３２ａには、第２円環部３１ｃの先端側から軸方向内方に延びてアウトプットシャフト４の本体部４ａの外周面４ｃに摺接する環状の主リップ（シールリップ）３２ｂが形成されている。

主リップ３２ｂの外周面には周溝３２ｂ１が形成されており、この周溝３２ｂ１には、主リップ３２ｂを外周側から緊迫する環状のばね部材３３が装着されている。主リップ３２ｂは、ばね部材３３によって緊迫されることで、アウトプットシャフト４の外周面４ｃに押圧されており、その外周面４ｃと芯金３１との間を密封している。

シール本体３２の基部３２ａには、第２円環部３１ｃの先端側から軸方向斜め外方に延びてアウトプットシャフト４の外周面４ｃに摺接する環状の補助リップ３２ｃ、及び主リップ３２ｂと補助リップ３２ｃとの間において第２円環部３１ｃの先端側から軸方向斜め外方に延びてアウトプットシャフト４の外周面４ｃに摺接する環状の副リップ３２ｄが形成されている。

また、シール本体３２の基部３２ａには、第１円環部３１ａの内周端部から軸方向外方に延びてディフレクター４０の第２円環部４４の内側面に摺接する環状のサイドリップ３２ｅが形成されている。サイドリップ３２ｅは、従来のサイドリップよりも先端部の径方向の厚さが薄く形成されている。これにより、サイドリップ３２ｅがディフレクター４０の第２円環部４４に摺接することに起因してアウトプットシャフト４の回転トルクが増大するのを抑制することができる。

シール本体３２は、芯金３１の第１円筒部３１ｂの外周面及び第２円環部３１ｃの内側面に固定された軸方向シール部３２ｆと、芯金３１の第１円環部３１ａの内側面に固定された径方向シール部３２ｇとをさらに有している。軸方向シール部３２ｆは、芯金３１の第１円筒部３１ｂの外周面から軸方向内方に延びて形成されており、その外周面はハウジング７の端部内周面７ｂに密接している。径方向シール部３２ｇは、軸方向シール部３２ｆの軸方向外端部から径方向外方に延びて形成されている。軸方向シール部３２ｆの内側面は、ハウジング７の端面７ｃの内周側端部に形成された環状の凹部７ｃ１に密接している。

以上、本実施形態の密封装置１０によれば、シール部材３０の芯金３１が金属環２０の第２円環部２４に一体に形成されているため、金属環２０の第１円筒部２１をハウジング７の端部外周面７ａに嵌合固定することで、金属環２０と共にシール部材３０をハウジング７に取り付けることができる。これにより、密封装置１０の組み付け性を向上することができる。

また、シール部材３０は、ハウジング７の端部内周面７ｂに密接する軸方向シール部３２ｆ、及びハウジング７の端面７ｃに密接する径方向シール部３２ｇを有しているため、ハウジングの端部外周面７ａと金属環２０の第１円筒部２１との嵌合による密封性が低下したとしても、ケース内部に泥水が浸入したり、ケース内部の潤滑油が大気側に漏洩したりするのを効果的に防止することができる。

また、シール部材３０は、ディフレクター４０の第２円環部４４に摺接するサイドリップ３２ｅを有しているため、従来のようにサイドリップ３２ｅとディフレクター４０との間にラビリンスシールを構成する場合に比べて密封性を高めることができる。
また、金属環２０の第２円筒部２３の内周に、第１円環部２２から軸方向外方に向かって漸次拡径するテーパ面２３ａが形成されているため、金属環２０の第２円筒部２３とディフレクター４０の挿入部４７との間から内部に侵入した泥水を、テーパ面２３ａに沿って効率的に外部へ排出することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態の密封装置１０は、トランスファ装置１のアウトプットシャフト４とハウジング７との間を密封するものとして例示したが、メインシャフト２の両端側とトランスファケース５との間を密封するものに適用することもできるし、デファレンシャル装置のインプットシャフトやアウトプットシャフトとデファレンシャルケースとの間を密封するものに適用することもできる。また、上記実施形態の密封装置１０は、トランスファ装置以外に、デフサイドにも適用することができる。

４：アウトプットシャフト（回転軸）、４ｃ：外周面、７：ハウジング、７ａ：端部外周面、７ｂ：端部内周面、７ｃ：端面、１０：密封装置、２０：金属環、２１：第１円筒部、２２：第１円環部、２３：第２円筒部、２３ａ：テーパ面、２４：第２円環部、３０：シール部材、３１：芯金、３２ｂ：主リップ（シールリップ）、３２ｅ：サイドリップ、３２ｆ：軸方向シール部、３２ｇ：径方向シール部、４０：ディフレクター、４７：挿入部

Claims

回転軸とハウジングとの間に形成される環状空間を密封する密封装置であって、
前記ハウジングの端部外周面に嵌合固定される第１円筒部、前記第１円筒部の軸方向内端部から径方向外方に延びる第１円環部、前記第１円環部の外周端部から軸方向外方に延びる第２円筒部、及び前記第１円筒部の軸方向外端部から径方向内方に延び前記ハウジングの端面に当接する第２円環部を有する金属環と、
前記金属環の第１円筒部と第２円筒部との間に挿入されてラビリンスシールを構成する挿入部を有し、前記回転軸の外周面に嵌合固定されるディフレクターと、
前記金属環の第２円環部に一体に形成された芯金、前記芯金に固定され前記ハウジングの端部内周面に密接する軸方向シール部、前記芯金に固定され前記回転軸の外周面に摺接するシールリップを有するシール部材と、を備えていることを特徴とする密封装置。
前記シール部材は、前記芯金に固定され前記ディフレクターに摺接するサイドリップを有する請求項１に記載の密封装置。
前記第２円筒部の内周に、前記第１円環部から軸方向外方に向かって漸次拡径するテーパ面が形成されている請求項１又は２に記載の密封装置。
前記シール部材は、前記芯金に固定され前記ハウジングの前記端面に密接する径方向シール部を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の密封装置。