JP2021011886A

JP2021011886A - 密封装置

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Publication number: JP2021011886A
Application number: JP2019124963A
Authority: JP
Inventors: 寿喜渡部; Hisayoshi Watabe; 聡山中; Satoshi Yamanaka
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-07-04
Also published as: JP2023155481A; CN213575537U; JP7407526B2

Abstract

【課題】サイドリップの長さ寸法に関わらず、複数個の密封装置を積み重ねられるようにすること。【解決手段】環状の補強環１１１は、内方に向けて屈曲する一端側の屈曲部１１３にシールリップ１３３とサイドリップ１５１とを固定している。シールリップ１３３は、補強環１１１の内周側との間に空間Ｓを開けて上記一端側と反対側に向けて延び、補強環１１１を貫通する車軸３１に接触する。サイドリップ１５１は、空間Ｓを通る軸方向上の領域内でシールリップ１３３と反対方向に向けて延びる。複数個の密封装置１０１を重ね合わせると、サイドリップ１５１は空間Ｓ内に収納される。サイドリップ１５１は空間Ｓの深さより長く、空間Ｓ内の底部に先端面１５２を突き当てる。サイドリップ１５１の先端面１５２が突き当たる位置には、平面形状の支持面１３７が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、密封装置に関する。

自動車などの車両では、耐ダスト性、耐泥水性が求められる駆動系や足回りに、サイドリップを設けた密封装置が用いられることがある。

例えば特許文献１には、ディファレンシャル機構の車軸にシールリップとダストリップとを接触させてシールする密封装置にサイドリップも設け、出力軸に設けたデフレクタにサイドリップを接触させるようにした密封構造が開示されている。サイドリップはダストリップのさらに機外側でデフレクタに接触し（図３、図１１参照）、機内側へのダストや泥水の浸入を防止する。

国際公開第２０１７／０５１９２０号特開２０１４−１９６７９６号公報

特許文献２の段落［０００２］及び図１０に示すように、密封装置（オイルシール）の完成品や半完成品を保管したり輸送したりするに際しては、複数個の密封装置を軸方向上に上下に積み重ねる。ところがサイドリップを設けた密封装置では、端面からサイドリップが飛び出してしまうため、積み重ねに工夫を要する。

特許文献２に記載された密封装置は、基部となる補強環とシールリップとの間の空間にサイドリップを導き入れ、密封装置の構造物とサイドリップとの間のぶつかり合いを防止するようにしている（文献１の図１参照）。

ところが特許文献２に記載された構造では、複数個の密封装置を積み重ねたときにサイドリップを収納する空間の深さ以上にサイドリップを長くすることができない。このためサイドリップの長さ寸法に制約が生まれることから、改善が望まれる。

本発明の課題は、サイドリップの長さ寸法に関わらず、複数個の密封装置を積み重ねられるようにすることである。

本発明の密封装置の一態様は、一端側が内方に向けて屈曲する環状の補強環と、前記補強環の屈曲部分に固定され、前記補強環の内周側との間に空間を開けて前記一端側とは反対側に向けて延び、前記補強環を貫通する軸に接触するシールリップと、前記補強環の屈曲部分に固定され、前記空間を通る軸方向上の領域内で前記シールリップとは反対側に向けて延びるサイドリップと、前記サイドリップの先端面の軸方向上の投影面に位置させて前記補強環の屈曲部分に設けられた平面形状の支持面と、を備え、前記シールリップ側の前記支持面の配置深さよりも前記サイドリップの根元部分からの長さの方が長い。

本発明によれば、サイドリップの長さ寸法に関わらず、複数個の密封装置を積み重ねることができる。

ディファレンシャルケースに取り付けられた密封装置の一実施の形態を示す水平断面図。密封装置の一実施の形態を示す水平断面図。サイドリップの先端形状を拡大して示す水平断面図。上下に積み重ねられた複数個の密封装置を例示する垂直断面図。

密封装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態の密封装置は、自動車などの車両の駆動系や足回り、例えばディファレンシャル装置に用いられる。

図１中、符号１１はディファレンシャルケース（以下「デフケース」という）である。デフケース１１は軸孔１２に車軸３１を貫通させている。車軸３１は軸であり、外周面にフランジとしてのダストカバー３２を固定している。ダストカバー３２は、断面をカップ形状にする円環の部材であり、車軸３１に嵌り合って固定されている。ダストカバー３２の外部は機外Ｏである。図１中、車軸３１及びダストカバー３２は二点鎖線で示し、車軸３１の軸心Ａは一点鎖線で示している。

密封装置１０１は、デフケース１１の軸孔１２に嵌め込まれて固定され、車軸３１を貫通させている。密封装置１０１の軸心は、車軸３１の軸心Ａと理論上は一致している。そこで図１中、符号Ａを付した一点鎖線は、車軸３１及び密封装置１０１の軸心として示している。

図１及び図２に示すように、密封装置１０１の構造的な基礎をなすのは、円環状の補強環１１１である。補強環１１１には弾性部材１３１が固定され、後述する嵌合部１３２、シールリップ１３３、ダストリップ１３４、及びサイドリップ１５１を一体に成形している。シールリップ１３３及びダストリップ１３４は車軸３１に接触している。サイドリップ１５１はダストカバー３２に先端を挿入し、ダストカバー３２の内面とは非接触状態を維持するラビリンスシールを構成している。シールリップ１３３の内側は機内Ｉである。

別の実施の形態としては、サイドリップ１５１は、ダストカバー３２に対して非接触状態になるラビリンスシールを構成する形態のみならず、接触型のシールを構成する形態であってもよい。例えば車軸３１に設けたフランジに先端部を接触させるようなサイドリップ１５１の形態である。

補強環１１１は、金属製の環状部材である。この環状部材は、軸孔１２よりもやや小径の円筒状の円筒部１１２と、円筒部１１２の一端側を内方に向けて屈曲させた屈曲部１１３とを有している。屈曲部１１３は、サイドリップ１５１が延びる方向に向けてステップ形状を有している。より詳しくは、屈曲部１１３は、円筒部１１２の一端側で直角に屈曲し、中央部分はサイドリップ１５１が延びる方向に向けて斜めに延び、先端部分は再度直角に屈曲している。説明の便宜上、屈曲部１１３にこのような形状を与える部分をステップ部１１３ａと呼ぶ。

弾性部材１３１は、各種のゴムを材料とするゴム状弾性部材であり、例えば加硫接着によって補強環１１１に固定されている。補強環１１１における弾性部材１３１の固定部位は、その加硫接着時に、補強環１１１を支持する必要がある部分を除いた円筒部１１２及び屈曲部１１３の全体である。弾性部材１３１は、円筒部１１２及び屈曲部１１３の全体を覆うように連続的に一体に成形されている。

嵌合部１３２は、円筒部１１２の外周面に固定された弾性部材１３１によって一体に成形されている。嵌合部１３２の外径は、デフケース１１の軸孔１２の内径よりも大径であり、その差分が軸孔１２に対する嵌合部１３２の嵌合代になっている。嵌合部１３２を軸孔１２に嵌合させた状態で、図示しない抜け止め構造によって、密封装置１０１は軸方向に抜け止めされている。

シールリップ１３３及びダストリップ１３４は、屈曲部１１３の内周縁の領域を覆うように固定された弾性部材１３１によって一体に成形されている。シールリップ１３３は機内Ｉに向けて斜めに延びる環状形状を有し、ダストリップ１３４は機外Ｏに向けて斜めに延びる環状形状を有している。シールリップ１３３もダストリップ１３４も、それぞれのリップ端１３３ａ，１３４ａを車軸３１に接触させている。

シールリップ１３３は、リップ端１３３ａの裏側の外周面に環状の凹溝１３５を有し、凹溝１３５にガータースプリング１３６を装着している。ガータースプリング１３６は、車軸３１に対するシールリップ１３３の接触力を強める。

サイドリップ１５１は、屈曲部１１３の外側の面と内周縁とを覆うように固定された弾性部材１３１によって一体に成形され、ダストカバー３２に向けて延びる円環形状を有している。径という側面から見ると、サイドリップ１５１は二箇所の領域を有している。

一つ目は、基端側の領域である。説明の便宜上、この領域を基部１５１Ａと呼ぶ。基部１５１Ａは、サイドリップ１５１の根元部分から先端に向かうにしたがい大径になる形状を有している。

二つ目は、基部１５１Ａから先端に向けて延びる領域である。説明の便宜上、この領域を先端部１５１Ｂと呼ぶ。先端部１５１Ｂは、径を変化させないストレートな形状を有している。したがって先端部１５１Ｂは、軸心Ａに沿って平行に延びている。

図３に示すように、サイドリップ１５１の先端面１５２には、突起１５３が設けられている。突起１５３は、環状の先端面１５２の内周側と外周側との中央部分に配置された環状形状を有している。

本実施の形態のサイドリップ１５１は、ダストカバー３２との間にラビリンスシールを形成する構造上、先端部１５１Ｂの先端面１５２は、ダストカバー３２との接触を前提としない形状に形成されている。これに対して前述したとおり、車軸３１に設けたフランジなどに接触させる接触型のシール構造とする場合、サイドリップ１５１の先端部１５１Ｂの先端面１５２には、フランジへの接触に適した形状が与えられる。例えば軸心Ａと直交する方向に平坦な平面形状を有するような形状である。

図２に示すように、密封装置１０１は、補強環１１１の円筒部１１２とシールリップ１３３との間に、断面凹形状の空間Ｓを設けている。空間Ｓは、複数個の密封装置１０１を積み重ねて収納するに際して、サイドリップ１５１を収納する領域として用いられる（図４参照）。

密封装置１０１は、空間Ｓの内部に環状の支持面１３７を形成している。支持面１３７は、屈曲部１１３のシールリップ１３３側の一面中、弾性部材１３１の表面に設けられた軸心Ａと直交する方向に平坦な平面形状の面である。このような平面形状の支持面１３７は、サイドリップ１５１の先端面１５２の軸方向上の投影面に設けられている。図２中、投影面が位置する「軸」の一例を符号Ｂで示す二点鎖線で例示する。

図２に示すように、密封装置１０１は、シールリップ１３３側の支持面１３７の配置深さＬ１よりも、サイドリップ１５１の根元部分からの長さＬ２の方を長く設定している。より詳しくは、支持面１３７の配置深さＬ１は、密封装置１０１の機内Ｉ側の端面Ｅ１から支持面１３７までの長さ寸法によって規定される。サイドリップ１５１の長さＬ２は、補強環１１１の屈曲部１１３の外面側に固定された弾性部材１３１の外側の面Ｅ２からサイドリップ１５１の先端面１５２（突起１５３）までの長さ寸法によって規定される。

このような構成において、車軸３１に接触させたシールリップ１３３によって機内Ｉからのオイル漏れを防止する密封装置１０１は、車軸３１に接触するダストリップ１３４とダストカバー３２に接触するサイドリップ１５１という二重のシール構造によって、機内Ｉへのダストや泥水の浸入を防止する。この二重のシール構造によって、高い耐ダスト性と耐泥水性とが得られる。

図４に示すように、密封装置１０１の完成品や半完成品を保管したり輸送したりするに際しては、複数個の密封装置１０１を軸方向上に上下に積み重ねる。このとき密封装置１０１は、サイドリップ１５１の先端面１５２の軸方向上の投影面に支持面１３７を設けているので、下方に位置する密封装置１０１の支持面１３７に、上方に位置する密封装置１０１のサイドリップ１５１の先端面１５２が載せられる。本実施の形態の密封装置１０１は、複数個の密封装置１０１を積み重ねたときのサイドリップ１５１の剛性が高いため、このような密封装置１０１の積み重ねが可能になる。

複数個の密封装置１０１を積み重ねたときのサイドリップ１５１の剛性が高いのは、密封装置１０１のつぎに示す構成による。
・サイドリップの着地状態
・サイドリップの形状
・補強環の屈曲部の形状

（１）サイドリップの着地状態
サイドリップ１５１の先端面１５２は、支持面１３７に面接触する。このため下方の密封装置１０１の支持面１３７に着地した上方の密封装置１０１のサイドリップ１５１は、先端面１５２を中心として左右に回転するようなモーメントを生じにくい。

比較例として、サイドリップの先端面が軸心Ａと直交する仮想面に対して傾斜している場合を想定する（例えば特許文献１のサイドリップ参照）。この場合、支持面１３７のような平面にサイドリップが着地すると、サイドリップの先端の端縁がまず平面に接触し、つづいて先端面の全面が平面に接地しようとする。先端の端縁が平面に接触することによって、サイドリップには端縁を中心とするモーメントが発生するからである。このモーメントによってサイドリップは端縁を中心に回転し、撓み始める。このため比較例の密封装置を上下に積み重ねると、サイドリップの変形が懸念される。

本実施の形態のサイドリップ１５１は、密封装置１０１を上下に積み重ねたとしても、先端面１５２を中心として左右に回転するようなモーメントを生じにくい。このためサイドリップ１５１の剛性が高く、上下方向への密封装置１０１の積み重ねが可能になる。

（２）サイドリップの形状
サイドリップ１５１の先端部１５１Ｂは、軸心Ａに平行に沿うストレート形状を有している。このため密封装置１０１を上下に積み重ねたき、サイドリップ１５１の内周側と外周側との力のバランスがより均等になる。このためサイドリップ１５１の剛性が高く、上下方向への密封装置１０１の積み重ねが可能になる。

（３）補強環の屈曲部の形状
補強環１１１の屈曲部１１３は、ステップ部１１３ａを有している。その分だけサイドリップ１５１の軸方向長さに対する弾性部材１３１の割合が減少し、より強固な金属製の補強環１１１によって高い剛性が得られる。このため上下方向への密封装置１０１の積み重ねが可能になる。

密封装置１０１を上下に積み重ねた状態が長期化すると、ともにゴム状弾性部材である支持面１３７とサイドリップ１５１との間に粘着という現象が発生する可能性がある。本実施の形態のサイドリップ１５１は、先端面１５２に設けた突起１５３によって支持面１３７に対する接触面積を減少させ、あるいは支持面１３７に対する先端面１５２の接触圧を低減する。これによって支持面１３７とサイドリップ１５１との間に、粘着現象を生じにくくすることができる。

実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。例えば本実施の形態は、弾性部材１３１の表面に支持面１３７を設けた一例を示したが、これは必須ではない。支持面１３７は、補強環１１１の屈曲部１１３の金属面に設けられていてもよい。前述したとおり、サイドリップ１５１は非接触型のラビリンスシールののみならず、例えば車軸３１に設けたフランジに接触する接触型のシールであってもよい。その他あらゆる変形や変更が可能である。

１１デフケース
１２軸孔
３１車軸
３２ダストカバー
１０１密封装置
１１１補強環
１１２円筒部
１１３屈曲部
１１３ａステップ部
１３１弾性部材
１３２嵌合部
１３３シールリップ
１３３ａリップ端
１３４ダストリップ
１３４ａリップ端
１３５凹溝
１３６ガータースプリング
１３７支持面
１５１サイドリップ
１５１Ａ基部
１５１Ｂ先端部
１５２先端面
１５３突起
Ａ軸心
Ｂ軸
Ｅ１密封装置の機内側の端面
Ｅ２弾性部材の外側の面
Ｉ機内
Ｏ機外
Ｓ空間

Claims

一端側が内方に向けて屈曲する環状の補強環と、
前記補強環の屈曲部分に固定され、前記補強環の内周側との間に空間を開けて前記一端側とは反対側に向けて延び、前記補強環を貫通する軸に接触するシールリップと、
前記補強環の屈曲部分に固定され、前記空間を通る軸方向上の領域内で前記シールリップとは反対側に向けて延びるサイドリップと、
前記サイドリップの先端面の軸方向上の投影面に位置させて前記補強環の屈曲部分に設けられた平面形状の支持面と、
を備え、前記シールリップ側の前記支持面の配置深さよりも前記サイドリップの根元部分からの長さの方が長い密封装置。
前記補強環の屈曲部分は、前記サイドリップが延びる方向に先細りになるステップ形状を有している、
請求項１に記載の密封装置。
前記サイドリップは、根元部分から先端に向かうにしたがい大径になる形状の基部と、前記基部から前記先端面までの軸方向に平行に沿う形状の先端部とを有している、
請求項１又は２に記載の密封装置。
前記サイドリップの先端面には突起が設けられている、
請求項１ないし３のいずれか一に記載の密封装置。
前記支持面は、前記補強環の屈曲部分に固定された弾性部材の表面に設けられる、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の密封装置。