JP3557799B2

JP3557799B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP3557799B2
Application number: JP19707696A
Authority: JP
Inventors: 直人小林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2016-07-08
Also published as: JPH1026230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用ステアリングコラムホールのダストシール等に利用される密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密封装置としては、その拡大断面図である図６に示したようなものがある。
【０００３】
この密封装置１００は図６に示す通り、大きく分けるとゴム状弾性体製のシール部１０２と、ハウジング１１５に固定される固定部１０４と、この二つの部分の間に介在するベロー部１０３とからなる。
【０００４】
また更に、シール部１０２は、グリースを介して軸１１１に当接し、ダストや、水、匂い、音などを遮断する第１，第２シールリップ１０２ａ，ｄと、補強環１０２ｃ、そしてバンパー部１０２ｂから構成されており、全く偏心もなく、首振りもなければ、バンパー部１０２ｂは軸１１１に当接することなく、第１，第２シールリップ及びグリースによってシールされる。
【０００５】
これに対し、偏心及び首振り運動時には、バンパー部１０２ｂが軸１１１から直接に力を受け、ベロー部１０３にその力を伝え、そのベロー部１０３が撓むことにより軸１１１のほとんどの変位を吸収する構成となっている。
【０００６】
これにより、シール部１０２からみた軸１１１の相対位置関係は、上記のようにベロー部１０３によって吸収された部分以外の、バンパー部１０２ｂを中心とした首振り運動が主となる。この場合にも、細長く伸びた第２シールリップ１０２ｄが軸に対し追随し、比較的大きな偏心運動や首振り運動にも対応することができる構成になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来例においては、補強環以外のシール部はゴムによって一体成型されたものが一般的であり、バンパー部も他のリップ部等と同様に比較的弾性の大きなゴムからなっていたため、偏心が大きくなると、「鳴き」が発生していた。
【０００８】
これはつまり、大きな偏心時には、軸に対してバンパー部が図７ａのように弾性変形して接触することから、接触力が大きくなるとともに、接触面積も増大し、軸表面とバンパー部内周との摩擦力が極度に増大することに起因すると考えられる。この状態で軸が回転すると、バンパー部の弾性変形と、その復元の繰り返し現象が起きる。
【０００９】
この結果、スティックスリップと呼ばれる、滑らかでない引っかかったようなビビリという振動を伴った摩擦現象が起きる。この際に音響が発生し「鳴き」となるのである。
【００１０】
従って、このような状態で長く使用していると、単にうるさいだけでなく、トルクが増大し、摩耗が進行し、シール性の低下も引き起こすこととなっていた。
【００１１】
本発明では上記の従来技術の課題を解決するために、この「鳴き」の原因の一つであるバンパー部の弾性変形に着目した。つまり、偏心時での弾性変形を抑え、軸表面とバンパー部内周との接触面積を抑えることにより（図７ｂ）、スティックスリップ及び「鳴き」を防止することを提案したものである。
【００１２】
そして、その目的とするところは、大きな偏心時にもスティックスリップ及び鳴きの生じないバンパー部を用いることによって、高品質の密封装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるステアリングホイールシャフトとしての軸の外周面と二重カバー内周面間の環状の隙間を潤滑材を用いてシールするもので、前記二重カバー内周面に固定される固定部と、前記軸の外周面に摺動自在に密封接触するシール部と、前記シール部と前記固定部との間に設けられ、前記シール部を前記軸の偏心に対して追随させるためのベロー部と、を備えたゴム状弾性体製の密封装置において、前記シール部が、前記軸の偏心によって受けた力をベロー部に伝えるバンパー部、及び該バンパー部に対し潤滑材を供給する潤滑材保持部を有し、前記バンパー部は、偏心時の前記軸からの接触力による弾性変形を抑えて、前記軸との接触面績を低下させ、摩耗を抑えてスティックスリップ及び鳴きを防ぐために、ゴム状弾性体に繊維を焼付けてなり、前記バンパー部の前記軸に対面する面に、前記軸における軸方向に沿って、前記潤滑材保持部から延びる潤滑材保持用の溝を設けたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、バンパー部は非弾性体に近いものとなり、弾性変形しにくくなるため、大きな偏心時にも、バンパー部と前記他方の部材との接触面積を減少させることができる。
【００１６】
また、密封装置を２部材間に組みつける際に潤滑材が掻き出され、シール面及びバンパー部の接触面がセミドライ状態になるということもなく、使用時にもバンパー部と、前記他方の部材との間に十分潤滑材が介在することとなり、摩擦を低減できる。
【００１８】
更に、バンパー部と、前記他方の部材との間に十分潤滑材が介在することとなり、摩擦を低減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１乃至図４に、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置を用いた具体例及び密封装置の詳細な構成を示す。
【００２１】
図１はその密封装置１の装着部の周辺部を示す一部破断斜視図である。
【００２２】
図１において、Ａはエンジンルーム側、Ｂは運転席側である。１１は首振りタイプのチルトハンドル（不図示）からステアリングギアボックス（不図示）へ伸びるステアリングホイールシャフトつまり密封装置に対する軸である。１２はその軸１１のステアリングコラム、１３は軸１１とジョイント１４を介して連結しているピットマンアームである。
【００２３】
また１５は、１１，１３，１４を覆う二重カバーで、その二重カバー１５のピットマンアーム１３側開口端部は、不図示のフロントフロアパンにねじ止めされており、他方の軸１１側開口端部にはステアリングコラム１２の先端部が位置している。
【００２４】
この二重カバー１５の軸１１側開口端部において、その軸１１の外周面と二重カバー内周面間に密封装置１が装着されている。
【００２５】
次に、図２において、密封装置の装着部の一部破断斜視図を示す。
上記の通り、軸１１はエンジンルーム側Ａにあるステアリングギアボックス（不図示）と運転席側Ｂにあるハンドル（不図示）とを接続している。この軸１１はその接続において、エンジンルーム側Ａと運転席側Ｂとを遮断する、ハウジングとしての二重カバー１５、に設けてある環状の開口部を貫通するように構成され、この軸１１とハウジング１５との隙間をシールするように密封装置１が装着されている。
【００２６】
次に、図３において、密封装置１の詳しい構成について説明する。
【００２７】
ここで１は、環状のシール部２の内周に軸１１を挿入してその軸１１の外周面に密封接触する密封装置を示している。
【００２８】
図のように１は、大きく分けると、前記環状のシール部２以外に、ハウジングと嵌合固定される固定部４と、このシール部２と固定部４とを連結する波形状のベロー部３と、からなっている。このベロー部３は軸１１が偏心や首振りを起こした場合にその軸の変位を吸収し、シール部２の、形状及び軸に対する相対的な位置関係、を維持するためのものである。
【００２９】
シール部２において最も重要なのは、第２シールリップ２ｄであり、軸に接触し、エンジンルーム側からのダストや匂い、音等も運転席側に洩れないようにシールしているものである。その第２シールリップ２ｄの運転席側Ｂには第１シールリップ２ａがあり、運転席側のダストや砂、その他水滴などがエンジンルーム側に入らないようにしている。
【００３０】
そして、その第１シールリップ２ａの更に運転席側Ｂに連続して設けられた断面略矩形状の部分がバンパー部２ｂであり、大きな偏心や首振りが起きた場合に軸１１からの力をこの部位で受け、上記ベロー部３に伝えている。これにより、軸１１が偏心や首振りを起こしても、第１，第２シールリップに対し偏った大きな力がかかることはなく、常にほぼ同様の接触力で軸１１に接触することとなり、シール性が低下することを防いでいる。
【００３１】
ここで、このバンパー部２ｂをゴム状弾性体としてのゴムに，繊維としての綿のキャンバスを焼き付けた構成とすることで、偏心時の軸からの接触力による弾性変形を抑えて、軸との接触面積を低下させ、摩擦を押えてスティックスリップ及び鳴きを防いでいる。
【００３２】
一方、バンパー部の弾性率を増加させるのに、ゴム状弾性部材に繊維を焼き付けるという方法をとったので、密封装置をゴム状弾性体で一体成形した後、バンパー部に繊維を焼き付けたとしても、また、或はそれらを同時に一体成形しても、容易に製作加工できる。
【００３３】
また、第１シールリップ２ａと細長く伸びた第２シールリップ２ｄは共に用いられることにより、軸１１が大きく首を振るような場合にも、エンジンルーム側Ａのダストが運転席側Ｂに侵入しないようにシールできるものである。
【００３４】
軸の首振り時には、まず上記のように、ベロー部３によって軸１１の変位のほとんどが吸収されるが、軸１１とシール部２が完全にその相対的位置関係を保つわけでなく、相対的に見ても軸１１がバンパー部２ｂを中心とした首振り運動をすることとなる。このとき、軸がリップから離れる側でも細長い第２シールリップ２ｄは軸に追随することができ、軸がリップに強く押しつけられる側でも第１シールリップ２ａが起点となり、第２シールリップ２ｄは適当な接触力で軸に接触することができ、シール性は保たれる。
【００３５】
更に、シール部２には、バンパー部２ｂの運転席側Ｂに連続して、潤滑材保持部としてのグリースリップ２ｅが設けてある。このグリースリップ２ｅは、バンパー部２ｂの径方向所定位置から軸方向運転席側に伸び、径方向内方、即ち軸の外周面に向かって曲がる断面略Ｌ字状の薄肉リップ形状となっている。これにより、軸のシール部への挿入時に潤滑材であるグリースがその内周面に供給し易くなっている。また、使用時にも、バンパー部２ｂに対して、保持されているグリースを供給することにより、バンパー部と軸との摺動摩擦を抑え、スティックスリップ及び鳴きを防止することができる。
【００３６】
なお、シールリップの外周にスプリングホルダ２ｆを設け、このスプリングホルダ内に、リップ先端に軸に対する緊迫力を付与すべく、ガータスプリングを装着する構成としてもよい。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態にかかる密封装置を図４に示す。
【００３８】
この実施の形態は、第１の実施の形態に対し、バンパー部２ｂ内周に潤滑材保持用の溝２ｇを設けたものである。
【００３９】
すなわち、バンパー部２ｂによるスティックスリップ及び鳴きの発生原因は、バンパー部２ｂ内周と軸１１との摺動摩擦によるところも大きいので、バンパー部２ｂ内周に常に潤滑材が供給されるようにしたものである。
【００４０】
図５に本実施の形態にかかるバンパー部のＸ−Ｘ断面図を示す。
【００４１】
このようにバンパー部内周に、溝２ｇをいくつか設け、この溝２ｇに潤滑材であるグリースを満たしておくことにより、偏心時及び首振り時にも摺動摩擦が抑えられ、スティックスリップ及び鳴きを防止することができる。
【００４２】
この場合、偏心時及び首振り時にシール部の変形を阻止し、軸の変位をベロー部に伝えるという、バンパー部本来の機能を損なわなければ、溝部の形状、大きさ、数は問わない。
【００４３】
その他の構成及び作用については第１の実施の形態と同一なので、同位置の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４４】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、ゴム製のバンパー部に対してキャンバスを焼き付けたものとしたが、ゴム以外のゴム状弾性体にキャンバス以外の繊維を焼き付けてもよく、また焼き付け以外の方法により繊維強化してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、一方の部材に固定された密封装置のシール部に、他方の部材の偏心によって受けた力をベロー部に伝えるバンパー部を有し、このバンパー部はゴム状弾性体に繊維を焼き付けてなるので、大きな偏心時にも、バンパー部と、他方の部材との接触面積が増加することを防ぐことができる。これにより、バンパー部と、他方の部材との間の摩擦抵抗を抑えることができ、スティックスリップ及び鳴きを防止できる。また、それに伴い、低トルク化、耐摩耗性の向上、シール性の向上、さらには寿命の延長が可能になる。
【００４６】
また、前記ゴム状弾性体がゴムであり、前記バンパー部はこれにキャンバスを焼き付けてなることによって、簡単な構成で上記効果を得ることができる。
【００４７】
また前記シールリップ部に前記バンパー部を軸方向にはさむ形で潤滑材保持リップを設けたことにより、密封装置を２部材間に組みつける際に潤滑材が掻き出され、シール面及びバンパ−部の接触面がセミドライ状態になるということもなく、使用時にもバンパー部と、前記他方の部材との間に十分潤滑材が介在することとなり、摩擦を低減できる。従って、更に効果的にスティックスリップ及び鳴きを防止できる。
【００４８】
また、前記バンパー部の前記他方の部材に対向する面に潤滑材保持用の溝を設けたことを特徴とする特徴とする。
【００４９】
これにより、バンパー部と、前記他方の部材との間に十分潤滑材が介在することとなり、摩擦を低減できる。従って、更に効果的にスティックスリップ及び鳴きを防止できる。
【００５０】
上記のように本発明によると、バンパー部の性能を向上し、高品質の密封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態にかかる密封装置の装着部の周辺部を示す一部破断斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施の形態にかかる密封装置の装着部の一部破断斜視図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施の形態にかかる密封装置の断面図である。
【図４】図４は本発明の第２の実施の形態にかかる密封装置の断面図である。
【図５】図５は図４におけるバンパー部２ｂのＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図６は従来の密封装置の断面図である。
【図７】図７（ａ）は軸が偏心した時の従来の密封装置におけるバンパー部の断面図であり、図７（ｂ）は軸が偏心したときの本発明にかかる密封装置におけるバンパー部の断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａ’ エンジンルーム側
Ｂ，Ｂ’ 運転席側
１，１００密封装置
２，１０２シール部
２ａ，１０２ａ第１シールリップ
２ｂ，１０２ｂバンパー部
２ｃ，１０２ｃ補強環
２ｄ，１０２ｄ第２シールリップ
２ｅグリースリップ
２ｆスプリングホルダ
２ｇ溝
３，１０３ベロー部
４，１０４固定部
１１，１１１軸（ステアリングホイールシャフト）
１２ステアリングコラム
１３ピットマンアーム
１４ジョイント
１５，１１５二重カバー（ハウジング）

Claims

互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるステアリングホイールシャフトとしての軸の外周面と二重カバー内周面間の環状の隙間を潤滑材を用いてシールするもので、
前記二重カバー内周面に固定される固定部と、
前記軸の外周面に摺動自在に密封接触するシール部と、
前記シール部と前記固定部との間に設けられ、前記シール部を前記軸の偏心に対して追随させるためのベロー部と、を備えたゴム状弾性体製の密封装置において、
前記シール部が、前記軸の偏心によって受けた力をベロー部に伝えるバンパー部、及び該バンパー部に対し潤滑材を供給する潤滑材保持部を有し、
前記バンパー部は、偏心時の前記軸からの接触力による弾性変形を抑えて、前記軸との接触面績を低下させ、摩耗を抑えてスティックスリップ及び鳴きを防ぐために、ゴム状弾性体に繊維を焼付けてなり、
前記バンパー部の前記軸に対面する面に、前記軸における軸方向に沿って、前記潤滑材保持部から延びる潤滑材保持用の溝を設けたことを特徴とする密封装置。
前記ゴム状弾性体がゴムであり、前記バンパー部はこれにキャンバスを焼付けてなることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。