JP2018053969A - オイルシール - Google Patents

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智 笠舞
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智 笠舞
木挽 康志
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康志 木挽
幸広 谷川
Yukihiro Tanigawa
幸広 谷川
高橋 史
Chikashi Takahashi
史 高橋
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Abstract

【課題】オイルシールの組み付け時に副リップの先端部が回転軸に接触して巻き込まれてしまい、副リップを正常に機能させることができない場合がある。【解決手段】本発明によるオイルシール60は、嵌め合い部61aおよび補強部61bを有する金属環61と、補強部61bから径方向内側に突出する薄肉部62と、薄肉部62から突出し、自由状態での内径d1がシール面23aの外径Dよりも小さい第1のシール部63aを有する主リップ63と、薄肉部62から主リップ63と反対側に突出し、自由状態での内径d2がシール面23aの外径Dよりも大きい第2のシール部65aを有する副リップ65とを具え、回転軸30が挿通された状態で主リップ63が弾性変形を伴って拡径して第1のシール部63aがシール面23aに押し当たり、主リップ63の拡径により薄肉部62の弾性変形を伴って副リップ65が縮径し、第2のシール部65aがシール面23aに押し当たる。【選択図】図3

Description

本発明は、流体の漏出を抑制するための主リップと、塵埃の侵入を阻止するための副リップとを具えたオイルシールに関する。
各種回転機器に取り付けられた回転軸と、この回転軸を支持する回転機器のハウジングとの間から潤滑油などの流体がハウジングの外部へと漏出するのを抑制する必要がある場合、回転軸とこれを囲む回転機器のハウジングとの間にオイルシールが配される。
特許文献1は、自動車の差動装置のデファレンシャルケースから突出する左右一対の駆動軸と、差動装置を回転自在に収容するハウジングとの間に配されたオイルシールを開示している。この特許文献1のオイルシールは、駆動軸の外周面に押し当たって潤滑油の漏出を阻止するための主リップと、外部からの塵埃などの侵入を阻止するための副リップとを具えている。
特開2003−166625号公報
オイルシールの使用時に塵埃などがハウジング内に侵入しないように、副リップを駆動軸の外周面に軽く押し当てることが有効である。この目的のため、自由状態における副リップの内径を主リップの内径と同様に駆動軸の外径よりも小さく設定している。
しかしながら、自由状態における副リップの内径を駆動軸の外径よりも小さくすると、ハウジングに収容された差動装置に駆動軸を組み付ける際に、副リップの先端部が駆動軸に巻き込まれて意図しない変形状態で駆動軸に押し当たることがある。このような場合、副リップの先端部が副リップの本来の機能を発揮させることができず、塵埃などがハウジング内に侵入してしまう可能性がある。このような不具合を回避すべく、従来のオイルシールにおいては、副リップの寸法および形状公差を高精度に維持する必要があり、そのための製造コストが嵩む一因となっている。
本発明の目的は、副リップの寸法形状を高精度に維持せずとも、回転軸の挿入時に副リップが回転軸に巻き込まれたりせず、副リップ本来の機能を確実に発揮させることができるオイルシールを提供することにある。
本発明によるオイルシールは、ハウジングに形成された開口部と、このハウジングの開口部を貫通する回転軸のシール面との間に配されるオイルシールであって、前記ハウジングの開口部に固定状態で嵌合される嵌め合い部およびこの嵌め合い部の一端から径方向内側に延在する補強部を有する金属環と、弾性変形可能なゴム状弾性部材にて形成され、径方向外側が前記金属環の補強部に接合されると共にこの補強部から径方向内側に突出する薄肉部と、この薄肉部と一体にゴム状弾性部材にて形成されて前記金属環の嵌め合い部の径方向内側に位置するように前記薄肉部から突出し、自由状態での内径が前記回転軸のシール面の外径よりも小さい第1のシール部を有し、前記回転軸が挿通された状態にて弾性変形を伴って拡径して前記回転軸のシール面に前記第1のシール部が押し当たる主リップと、前記薄肉部と一体にゴム状弾性部材にて形成されて前記薄肉部から前記主リップと反対側に突出し、自由状態での内径が前記回転軸のシール面の外径よりも大きい第2のシール部を有し、前記回転軸が挿通された状態での前記主リップの拡径により前記薄肉部の弾性変形を伴って縮径して前記第2のシール部が前記回転軸のシール面に押し当たる副リップとを具えたことを特徴とする。
本発明においては、回転軸のシール面の外径よりも内径の小さな主リップの第1のシール部が回転軸のシール面に押し当たると、主リップは弾性変形を伴って径方向外側に拡げられる。これに伴い、弾性変形する薄肉部を支点として副リップが弾性変形を伴って径方向内側へと縮径し、その第2のシール部が回転軸のシール面に押し当たる。
本発明によるオイルシールにおいて、主リップの外周部分に装着されて主リップを縮径させるように付勢する環状のばねをさらに具えることができる。
また、金属環の補強部および嵌め合い部の一部あるいは全体を薄肉部と同じゴム状弾性部材にて被覆することも有効である。この場合、金属環の補強部から嵌め合い部と反対方向に突出して回転軸に装着されたカップ形断面の環状体に先端部が入り込んでラビリンス構造を画成する第3のリップをゴム状弾性部材にて形成することも可能である。
本発明のオイルシールによると、副リップの第2のシール部が回転軸のシール面の外径よりも大きな内径を有しているので、主リップの第1のシール部が回転軸のシール面に押し当たるまで、回転軸のシール面に対して副リップを非接触状態に保つことができる。このため、組み付け時に副リップが回転軸に接触して巻き込まれ、オイルシールとして正常に機能させることができなくなるというような不具合を未然に防止することが可能である。また、主リップの第1のシール部が回転軸のシール面に押し当たった状態では、薄肉部の弾性変形を伴って副リップの第2のシール部が回転軸のシール面に押し当たるため、その本来の機能を確実に発揮させることができる。
本発明によるオイルシールを自動車の差動装置とトランスアクスルケースとの間に組み込んだ一実施形態の概略構造を表す断面図である。 図1に示した実施形態におけるオイルシールを含む領域の抽出拡大断面図である。 駆動輪車軸を組み付ける直前の図2に対応した断面図である。 図3に示したオイルシールのみをさらに抽出拡大した断面図である。
本発明によるオイルシールを四輪自動車の差動装置に連結される駆動輪車軸と、差動装置を収容するトランスアクスルケースとの間に組み込んだ一実施形態について、図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明によるオイルシールはこのような実施形態のみに限らず、内部からの液体の漏出を抑制すると同時に外部からの塵埃の侵入を防止する必要のあるあらゆる機器に対して適用させることができる。
トランスアクスルケースの内部の差動装置が収容された部分の断面構造を図1に示し、そのオイルシールが装着された部分を抽出拡大して図2に示し、この図2の状態から駆動輪車軸を取り外した状態を図3に示す。
本実施形態におけるトランスアクスルケース10は、本発明におけるハウジングとして機能し、ボルト11などの締結金具を用いて相互に結合されるケーシング12とハウジング13とを含む。このトランスアクスルケース10内には、本発明の回転軸として機能する左右一対の駆動輪車軸20が連結される差動装置30と、この差動装置30に動力を伝達する動力伝達軸40とがそれぞれ軸受50,51を介して回転自在に支持されている。
動力伝達軸40には、図示しないエンジンなどの原動機からの動力が伝達される従動歯車41と、差動装置30の終減速大歯車31と噛み合う小歯車42とが設けられている。
差動装置30は、ボルト32を介して終減速大歯車31が一体的に取り付けられたデファレンシャルケース33と、一対の差動小歯車34と、左右一対の環状をなす差動大歯車35とで主要部が構成される。デファレンシャルケース33には、このデファレンシャルケース33の中央部を貫通する差動小歯車軸36の一端部がピン37を介して一体的に固定されている。先の差動小歯車34は、この差動小歯車軸36に対し、デファレンシャルケース33内でそれぞれ回転可能に装着されている。一対の差動大歯車35は、デファレンシャルケース33内でこれら一対の差動小歯車34とそれぞれ噛み合い、差動小歯車軸36を挟んで対向するようにデファレンシャルケース33に対して回転可能に取り付けられている。デファレンシャルケース33には、内周面に内スプライン部35aを形成した環状の差動大歯車35の回転軸線Cと同心状をなす左右一対の車軸挿通孔38が形成されており、これら車軸挿通孔38の内周面には、螺旋状の油溝38aがそれぞれ形成されている。
駆動輪車軸20は、基端部側(差動装置30の中心側)ほど外径が段階的に小径となる段付き軸であり、より具体的には、基端側から外スプライン部21,ケース嵌合部22,軸シール部23,ダストバリヤー装着部24が順に形成されている。外スプライン部21よりもケース嵌合部22、ケース嵌合部22よりも軸シール部23、軸シール部23よりもダストバリヤー装着部24が大径に設定されている。外スプライン部21は、差動装置30の差動大歯車35の内スプライン部35aとスプライン嵌合し、従って駆動輪車軸20は差動大歯車35と一体回転する。ケース嵌合部22は、デファレンシャルケースの車軸挿通孔に対応した外径を有し、軸シール部23は、後述するオイルシール60が当接するシール面23aを外周に有する。ダストバリヤー装着部24には、U字状断面を持つ金属製の環状をなすダストバリヤー70が圧入状態で装着される。
図3に示したオイルシール60を抽出拡大して図4に示す。オイルシール60は、トランスアクスルケース10のケーシング12およびハウジング13にそれぞれ形成された開口部12a,13aと、これらを貫通する左右の駆動輪車軸20の軸シール部23に形成されたシール面23aとの間に配される。本実施形態におけるオイルシール60は、金属環61と、薄肉部62と、主リップ63と、無端コイルばね64と、副リップ65と、ラビリンスリップ66とを具えている。金属環61は、トランスアクスルケース10のケーシング12およびハウジング13の開口部12a,13aに固定状態で嵌合される筒状の嵌め合い部61aと、この嵌め合い部61aの一端から径方向内側に延在する内フランジ状の補強部61bとを有する。薄肉部62は、この金属環61の補強部61bから径方向内側に突出している。主リップ63は、金属環61の嵌め合い部61aの径方向内側に位置するように薄肉部62から突出し、副リップ65は、薄肉部62から主リップ63と反対側、すなわちトランスアクスルケース10の外側に突出する。無端コイルばね64は、主リップ63の外周側に装着されてこれを縮径方向に付勢する。この無端コイルばね64を設けたことにより、主リップ63の第1のシール部63aを駆動輪車軸20のシール面23aに対してほぼ一定圧で常に押し当てることが可能となる。ラビリンスリップ66は、金属環61の補強部61bから嵌め合い部61aと反対方向に突出し、その先端部がダストバリヤー70の凹部71に入り込んでラビリンス構造を形成する。これにより、塵埃などが駆動輪車軸20の軸シール部23と副リップの第2のシール部との間に流入しにくくなるように配慮している。
薄肉部62は、主リップ63,副リップ65,ラビリンスリップ66と共に弾性変形可能なゴム状弾性部材にて形成され、その径方向外側が金属環61の補強部61bに対して加硫接着により接合されている。本実施形態では、金属環61の補強部61bおよび嵌め合い部61aの一部を薄肉部62と同じゴム状弾性部材にて被覆しているが、これに限定されない。主リップ63および副リップ65は、薄肉部62と一体に形成され、金属環61の嵌め合い部61aの径方向内側に位置するように薄肉部62から突出している。この主リップ63は、自由状態での内径d1が駆動輪車軸20のシール面23aの外径Dよりも小さい第1のシール部63aを有する。そして、駆動輪車軸20が挿通された場合、主リップ63は、無端コイルばね64のばね力に抗し、弾性変形を伴って拡径し、後述する駆動輪車軸20のシール面23aにその第1のシール部63aが押し当たるようになっている。また、副リップ65は、その自由状態での内径d2が駆動輪車軸20のシール面23aの外径Dよりも大きい第2のシール部65aをその先端側に有する。この副リップ65は、駆動輪車軸20が挿通された場合に生ずる主リップ63部の拡径により、薄肉部62の弾性変形を伴って縮径する。これにより、副リップ65の第2のシール部65aが駆動輪車軸20のシール面23aに弾性変形を伴って押し当たるようになっている。
従って、図示しない原動機からの出力は、従動歯車41,動力伝達軸40,小歯車42,終減速大歯車31,デファレンシャルケース33,差動小歯車軸36,差動小歯車34,差動大歯車35,駆動輪車軸20の順に伝達される。
駆動輪車軸20をトランクアクスルケース10に組み付ける場合、まず図3に示すようにオイルシール60をトランスアクスルケース10の開口部12a,13aに圧入状態で装着する。しかる後、駆動輪車軸20の外スプライン部21を差動装置30の差動大歯車35の内スプライン部35aにスプライン嵌合させる。この場合、自由状態での主リップ63の第1のシール部63aの内径d1よりも小さな外径の駆動輪車軸20の外スプライン部21およびケース嵌合部22は、オイルシール60の副リップ65および主リップ63に接触することなく通過する。また、自由状態での副リップ65の第2のシール部65aの内径d2よりも小さな外径Dを持つ駆動輪車軸20の軸シール部23も同様に、オイルシール60の副リップ65に接触することなくここを通過する。
しかしながら、自由状態での主リップ63の第1のシール部63aの内径d1は、駆動輪車軸20の軸シール部23の外径Dよりも大きい。このため、主リップ63は、無端コイルばね64のばね力に抗し、弾性変形を伴って拡径し、駆動輪車軸20の軸シール部23のシール面23aにその第1のシール部63aが押し当たる。この主リップ63の拡径に伴い、副リップ65が薄肉部62の弾性変形を伴って縮径し、図2に示すように、副リップ65の第2のシール部65aが駆動輪車軸20のシール面23aに弾性変形を伴って押し当たる。すなわち、副リップ65は駆動輪車軸20の軸シール部23に巻き込まれて異常変形したりすることなく、第2のシール部65aを駆動輪車軸20の軸シール部23のシール面23aに押し当たる。これにより、トランスアクスルケース10内への塵埃などの侵入を確実に阻止することができる。
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
10 トランスアクスルケース
12a 開口部
13a 開口部
20 駆動輪車軸
23a シール面
60 オイルシール
61 金属環
61a 嵌め合い部
61b 補強部
62 薄肉部
63 主リップ
63a 第1のシール部
65 副リップ
65a 第2のシール部
D 駆動輪車軸のシール面の外径
1 自由状態での主リップの内径
2 自由状態での副リップの内径

Claims (1)

  1. ハウジングに形成された開口部と、このハウジングの開口部を貫通する回転軸のシール面との間に配されるオイルシールであって、
    前記ハウジングの開口部に固定状態で嵌合される嵌め合い部およびこの嵌め合い部の一端から径方向内側に延在する補強部を有する金属環と、
    弾性変形可能なゴム状弾性部材にて形成され、径方向外側が前記金属環の補強部に接合されると共にこの補強部から径方向内側に突出する薄肉部と、
    この薄肉部と一体にゴム状弾性部材にて形成されて前記金属環の嵌め合い部の径方向内側に位置するように前記薄肉部から突出し、自由状態での内径が前記回転軸のシール面の外径よりも小さい第1のシール部を有し、前記回転軸が挿通された状態にて弾性変形を伴って拡径して前記回転軸のシール面に前記第1のシール部が押し当たる主リップと、
    前記薄肉部と一体にゴム状弾性部材にて形成されて前記薄肉部から前記主リップと反対側に突出し、自由状態での内径が前記回転軸のシール面の外径よりも大きい第2のシール部を有し、前記回転軸が挿通された状態での前記主リップの拡径により前記薄肉部の弾性変形を伴って縮径して前記第2のシール部が前記回転軸のシール面に押し当たる副リップと
    を具えたことを特徴とするオイルシール。
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