JP4662031B2

JP4662031B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP4662031B2
Application number: JP2005043804A
Authority: JP
Inventors: 良太大久保
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: JP2006226489A

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関し、更に詳しくは、例えば自動車等車両におけるステアリングシャフトのダストシール等、軸偏心や取付偏心が大きい軸封部に用いられるのに適した密封装置に関するものである。本発明の密封装置は、上記車両のほか、汎用機械等にも用いられる。

従来から、図６に示す密封装置５１が知られており、この密封装置５１は以下のように構成されている。尚、この密封装置５１は車両用ステアリングダストシールである（特許文献１掲載の図５参照）。

すなわち、この密封装置５１は、ハウジングであるフロントダッシュパネル５２に設けた軸孔５３の周面とこの軸孔５３に挿通した軸であるステアリングシャフト５４の周面との間の隙間をシールするものであって、フロントダッシュパネル５２の内周に取り付けられる取付部５５と、ステアリングシャフト５４の周面に摺動自在に密接するリップ状のシール部５６とを有しており、更にこの取付部５５とシール部５６との間に、軸偏心等に対応するためのベロー部５７を一体に有している。

しかしながら、この密封装置５１には、以下の不都合がある。

すなわち近年、この種の密封装置５１に対しては更なる高偏心作動が求められており、この点、上記ベロー部５７の形状（弾性変形）のみにて高偏心に追随するには、ベロー部５７の幅を拡げる、あるいはベロー部５７を二箇所設ける等の方法があるが、これらの方法によると、密封装置５１嵌合幅の制限やベロー部５７の接触による破損等が問題となる虞がある。

尚、本発明に関連する技術として、本願出願人は先に、図７に示すように、回転軸６２に接触して流体の漏れを防ぐシールリップ６３と、シールリップ６３を支持する内環６４と、シールリップ６３の外周側に設けられ、シールリップ６３を支持する外周部６５とを有し、シールリップ６３外径部に外周部６４と内環６４との間の相対運動を可能とする摺動部６６を備えた密封装置６１を提案しており、この先行技術によれば、ベロー部を有さなくても、摺動部６６が外周部６５に対して径方向変位することにより、シールリップ６３が軸偏心等に追随することができる。

しかしながら、この先行技術によると、ゴム状弾性体よりなる摺動部６６がその内部に内環６４を埋設したものであってその軸方向幅が比較的大きく設定されていることから、摺動部６６が外周部６５に対して径方向変位するときに外周部６５の内部空間６５ａに圧力変動が生じて摺動部６６の円滑な摺動が妨げられることがあり、これを防止するには、外周部６５に貫通孔６７を設けて内部空間６５ａを大気開放しなければならない。

特開平９−２４２８８０号公報実開昭６４−５５３６８号公報

本発明は以上の点に鑑みて、近年における要求である高偏心作動に対応することができ、しかも部品に貫通孔を設ける必要がない密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、軸を挿通したハウジングの内周に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられたベロー部と、前記ベロー部の更に内周側に設けられるとともに前記軸の周面に摺動自在に密接するシール部とを有する密封装置であって、前記ベロー部の外周側に剛板製のスライド部を径方向外方へ向けて一体に保持し、前記剛板製のスライド部は、前記取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、前記軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、前記剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接して前記スライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による密封装置は、軸を挿通したハウジングの内周に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられるとともに前記軸の周面に摺動自在に密接するシール部とを有する密封装置であって、前記シール部の外周側に剛板製のスライド部を径方向外方へ向けて一体に保持し、前記剛板製のスライド部は、前記取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、前記軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、前記剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接して前記スライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されていることを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の請求項１による密封装置においては、ベロー部の外周側に剛板製のスライド部が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部は、取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されている構成であることから、軸偏心等が生じると、ベロー部が弾性変形し、併せてスライド部が径方向にスライド作動することによって偏心を吸収する。したがって、ベロー部の弾性変形による偏心吸収と、スライド部の径方向スライドによる偏心吸収とが併せなされるため、高偏心作動に対応することが可能となる。

また、剛板製のスライド部は、上記先行技術におけるゴム状弾性体製の摺動部６６と比較して薄肉であることから（図７に示したように、ゴム状弾性体製の摺動部６６にはその肉厚内に剛板製の内環６４が埋設されており、同じ剛板製のこの内環６４と本発明のスライド部とが同じ厚さであるとすると、先行技術の方がゴム厚さの分、厚肉である）、スライド時におけるこれが差し込まれる空間の容積変化率を小さく抑えることが可能となる。したがって、スライド支持部に敢えて貫通孔を設けなくても、スライド部を円滑にスライドさせることが可能となる。

尚、上記「ベロー部の外周側に剛板製のスライド部が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部は、取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されている構成」は、取付部およびシール部のみを有してベロー部を有さないタイプの密封装置についても適用可能であり、スライド部の径方向スライド量を大きく設定することにより高偏心作動に対応することが可能となる。したがって、本願の請求項２に係る密封装置では、請求項１に係る密封装置の構成要素からベロー部を省略する構成とした。

また、上記請求項１および２に共通して、軸方向一対のスライド支持部が、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部を有する構成であると、スライド部を安定良く保持し、かつスライド部およびスライド保持部間のシール性を確保することが可能となる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の請求項１による密封装置によると、ベロー部の外周側に剛板製のスライド部が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部は、取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されていることから、軸偏心等が生じたときに、ベロー部が弾性変形し、加えてスライド部が径方向にスライド作動して偏心を吸収する。したがって、ベロー部の弾性変形による偏心吸収作用と、スライド部の径方向スライドによる偏心吸収作用とが併せてなされることから、高偏心作動に対応することができる。

また、剛板製のスライド部が比較的薄肉であって、これが差し込まれる空間の容積変化率を小さく抑えることが可能であることから、スライド支持部に貫通孔を設けなくても、スライド部が円滑にスライドする。

本発明の請求項２による密封装置によると、シール部の外周側に剛板製のスライド部が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部は、取付部の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部によって径方向スライド自在に保持され、軸方向一対のスライド支持部はそれぞれ、金属環の表面にゴム状弾性体を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体によって、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部が成形されていることから、軸偏心等が生じたときに、スライド部が径方向にスライド作動して偏心を吸収する。したがって、スライド部の径方向スライド量を或る程度大きく設定することにより高偏心作動に対応することができる。

更にまた、この請求項２の構成によると、偏心吸収に際して弾性変形する部位が存在しないため、へたり等の部品の早期劣化を抑えることができ、高偏心作動する密封装置の耐久性を向上させることができる。

また、上記請求項１および２に共通して、軸方向一対のスライド支持部が、剛板製のスライド部の平面に摺動自在に密接してスライド部を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部を有することから、スライド部を安定良く保持し、かつスライド部およびスライド保持部間のシール性を確保することができる。

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）高偏心に対応するため、ベロー部以外の箇所に可動部位をもつ形状を備えた密封装置。
（２）高偏心に対応するため、ベロー部以外の箇所にスライド可能部位をもつ形状を備えた密封装置。
（３）外周側のベロー部根元をゴム（リップ形状）で挟み込み、スライド可能な形状とする。
（４）上記（１）ないし（３）の構成によると、ベロー部の伸び縮み以外の箇所に可動箇所を設けることができる。これにより、ベローが縮みきった後に、リップ部において挟み込み部が可動するため、更なる偏心に追随することが可能となる。尚、ベロー部はなくても良い。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は、車両用ステアリングダストシールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。尚、この実施例は請求項１に係る実施例である。

すなわち、この密封装置１は先ず、ハウジングであるフロントダッシュパネル２に設けた軸孔３の周面とこの軸孔３に挿通した軸であるステアリングシャフト４の周面との間の径方向隙間をシールするものであって、フロントダッシュパネル２の内周に取り付けられる取付部５と、ステアリングシャフト４の周面に摺動自在に密接するシール部６とを有しており、更にこの取付部５とシール部６との間に、軸偏心等に対応するためのベロー部７が一体に成形されている。また、ベロー部７の外周側に、剛板製のスライド部８が径方向外方へ向けて一体に保持されており、この剛板製のスライド部８が、取付部５の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部９，１０によって径方向スライド自在に保持されている。

取付部５は、フロントダッシュパネル２の軸孔３内周に嵌合される金属環１１の表面にゴム状弾性体１２，１３を加硫接着したものであって、金属環１１の外周面に被着した一部のゴム状弾性体１２によって、フロントダッシュパネル２との間をシールする外周シール部１４が成形されている。金属環１１にはその内周面にも一部のゴム状弾性体１３が被着されており、このゴム状弾性体１３によって、後記する第二スライド支持部１０の金属環１７との間をシールする内周シール部１５が成形されている。

取付部５の内周側に設けられた軸方向一対のスライド支持部９，１０はそれぞれ、金属環１６，１７の表面にゴム状弾性体１８，１９を加硫接着したものであって、このゴム状弾性体１８，１９によって、剛板製のスライド部８の平面に摺動自在に密接してスライド部８を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部２０，２１が成形されている。シールリップ状の摺動保持部２０，２１はそれぞれ、径方向内方へ向けて設けられた主リップ２０ａ，２１ａと、径方向外方へ向けて設けられた副リップ２０ｂ，２１ｂとを一体に有している。

図上上側に配置された第一のスライド支持部９の金属環１６は、取付部５の金属環１１と一体に成形されている。すなわち、取付部５の金属環１１の筒状部１１ａの上端部から径方向内方へ向けて径方向部１６ａが一体成形されるとともにこの径方向部１６ａの内周端部から軸方向一方（図では下方）へ向けて筒状部１６ｂが一体成形されて、この径方向部１６ａおよび筒状部１６ｂによって第一のスライド支持部９の金属環１６が構成されており、筒状部１６ｂの先端にリップ状の摺動保持部２０が被着されている。ゴム状弾性体１８は、リップ状の摺動保持部２０のほかに、筒状部１６ｂの内周面に被着された内周被着部１８ａと、径方向部１６ａの外側端面に被着された端面被着部１８ｂとを一体に有しており、端面被着部１８ｂは取付部５の外周シール部１４と一体に繋がっている。したがって、取付部５および第一スライド支持部９は、一つの金属環とこれに被着されたゴム状弾性体よりなる一つの加硫成形品（第一の加硫成形品）として成形されている。

一方、図上下側に配置された第二のスライド支持部１０は、第二の加硫成形品によって構成されており、金属環１７とこれに加硫接着されたゴム状弾性体１９とを有している。金属環１７は、取付部５の金属環１１の筒状部１１ａの内周側に内周シール部１５を介して嵌着された外周側筒状部１７ａと、この外周側筒状部１７ａの上端部から径方向内方へ向けて一体成形された径方向部１７ｂと、この径方向部１７ｂの内周端部から軸方向他方（図では上方）へ向けて一体成形された内周側筒状部１７ｃとを一体に有しており、内周側筒状部１７ｃの先端にリップ状の摺動保持部２１が被着されている。ゴム状弾性体１９は、リップ状の摺動保持部２１のほかに、内周側筒状部１７ｃの内周面に被着された内周被着部１９ａと、径方向部１７ｂの外側端面に被着された端面被着部１９ｂとを一体に有している。

取付部５の金属環１１と第二スライド支持部１０の金属環１７の間は、前者金属環１１の筒状部１１ａの内周面に被着したゴム状弾性体１３よりなる内周シール部１５によってシールされている。上下一対のスライド支持部９，１０の間すなわちリップ状の摺動保持部２０，２１の間は、ここに剛板製のスライド部８が挟み込まれることによりシールされている。取付部５および上下のスライド支持部９，１０（第一および第二の加硫成形品）にはその何れにも貫通孔は形成されていない。したがって、取付部５および一対のスライド支持部９，１０によって囲まれた空間２２は気密化されて大気と遮断されており、このように気密化されて大気と遮断された空間２２は優れた遮音効果を発揮する。

シール部６は、ステアリングシャフト４の周面に摺動自在に密接するシールリップ２３と、このシールリップ２３をシャフト４の偏心に追随させるダンパー２４と、ヒゲリップ２５およびグリース保持リップ２６とを一体に有して所定のゴム状弾性体によって一体に成形されており、ダンパー２４の内部には補強用の金属環２７が埋設されている。

ベロー部７は、シール部６のダンパー２４の外周部から径方向外方へ向けて一体に成形されており、その外周端部に、剛板製のスライド部８を一体に保持するスライド取付部２８を一体に有している。

剛板製のスライド部８は、環状を呈するプレート状に成形されており、その内周端部をもってスライド取付部２８に一体に保持されており、上下一対のスライド支持部９，１０間に配置され、一対の摺動保持部２０，２１の間に挟まれて径方向スライド自在とされている。

上記構成の密封装置１は、上記したように自動車等車両用のステアリングダストシールとして用いられ、エンジン室側から車室内側へダストが侵入しないようこれをシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。

すなわち先ず、上記したようにベロー部７の外周側に剛板製のスライド部８が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部８が取付部５の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部９，１０によって径方向スライド自在に保持されているために、シャフト４に偏心等が発生すると、ベロー部７が弾性変形し、これに加えて剛板製のスライド部８が径方向にスライド作動して偏心を吸収する。したがって、ベロー部７の弾性変形による偏心吸収作用と、スライド部８の径方向スライドによる偏心吸収作用とが併せてなされることから、高偏心作動に対応することができる。

図２はこの作動状態を示しており、シャフト４の偏心（矢印Ａ）によって、図の左側では、シール部６が取付部５に近付く方向へ変位している。したがってベロー部７は径方向に圧縮された状態にあり、このベロー部７に押されてスライド部８は空間２２に深く差し込まれている。これに対して図の右側では、シール部６が取付部５から離れる方向へ変位するので、ベロー部７は径方向に伸張し、スライド部８はほぼ定位置にある（ベロー部７に引っ張られて空間２２から抜ける方向へスライドすることもある）。

また、上記構成の密封装置１では、剛板製のスライド部８が比較的薄肉であって、これが差し込まれる空間２２の容積変化率を小さく抑えることが可能であることから、空間２２を取り囲む取付部５や上下のスライド支持部９，１０に貫通孔を設けなくても、スライド部８が円滑にスライドする。したがって、貫通孔の形成加工を省略することができる。また、上記したように空間２２は気密化されて大気と遮断されるで、優れた遮音効果を発揮し、エンジン側の騒音が車室内側へ伝わりにくくすることができる。

また、上記構成の密封装置１では、軸方向一対のスライド支持部９，１０に、剛板製のスライド部８の平面に摺動自在に密接してスライド部８を軸方向両側から挟み込むリップ状の摺動保持部２０，２１が設けられているために、スライド部８を安定良く保持して円滑にスライドさせることができ、かつスライド部８およびスライド保持部９，１０間のシール性を十分に確保することができる。

第二実施例・・・
図３は、本発明の第二実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は、車両用ステアリングダストシールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。尚、この実施例は請求項２に係る実施例である。

すなわち、この密封装置１は先ず、ハウジングであるフロントダッシュパネル２に設けた軸孔３の周面とこの軸孔３に挿通した軸であるステアリングシャフト４の周面との間の径方向隙間をシールするものであって、フロントダッシュパネル２の内周に取り付けられる取付部５と、ステアリングシャフト４の周面に摺動自在に密接するシール部６とを有している。また、シール部６の外周側に、剛板製のスライド部８が径方向外方へ向けて一体に保持されており、この剛板製のスライド部８が、取付部５の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部９，１０によって径方向スライド自在に保持されている。上記第一実施例と異なり、ベロー部６は設けられていない。

剛板製のスライド部８は、環状を呈するプレート状に成形されており、その内周端部をもってシール部６のダンパー２４の外周部に一体に保持されており、上下一対のスライド支持部９，１０間に配置され、一対の摺動保持部２０，２１の間に挟まれて径方向スライド自在とされている。

すなわち先ず、上記したようにシール部６の外周側に剛板製のスライド部８が径方向外方へ向けて一体に保持され、この剛板製のスライド部８が取付部５の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部９，１０によって径方向スライド自在に保持されているために、シャフト４に偏心等が発生すると、スライド部８が径方向にスライド作動して偏心を吸収する。したがって、スライド部８の径方向スライド量を或る程度大きく設定することにより、高偏心作動に対応することができる。

図４はこの作動状態を示しており、シャフト４の偏心（矢印Ａ）によって、図の左側では、シール部６が取付部５に近付く方向へ変位している。したがってこのシール部６に押されてスライド部８は空間２２に深く差し込まれている。これに対して図の右側では、シール部６が取付部５から離れる方向へ変位するので、スライド部８はシール部６に引っ張られて空間２２から抜ける方向へスライドしている。

尚、上記第一および第二実施例に係る密封装置１は、本発明の目的を実現可能な範疇においてその構成を種々変更することが可能であって、例えば以下のようなものであっても良い。

上記第一実施例では、図１に示したように、ベロー部７が、符号７ａ，７ｂおよび７ｃで示す三つの斜面と、符号７ｄおよび７ｅで示す二つの屈曲部（アール部）を径方向交互に備えた断面形状とされているが、このベロー部７の断面形状は特に限定されるものではなく、例えば図５に示すように、符号７ａおよび７ｂで示す二つの斜面と、符号７ｄで示す一つの屈曲部（アール部）を径方向交互に備えた比較的単純な断面形状であっても良い。

また、上記第一実施例では、剛板製のスライド部８は平板環状に成形されているが、第二実施例に示すように、環状の段差部８ａを備えたものであっても良い。

また、リップ状の摺動保持部２０，２１は、その剛板製のスライド部８に対する摺動抵抗を調整することにより、スライド部８のスライド量を増減させることができる。

本発明の第一実施例に係る密封装置の要部断面図同密封装置の作動状態を示す説明図本発明の第二実施例に係る密封装置の要部断面図同密封装置の作動状態を示す説明図本発明の他の実施例に係る密封装置の要部断面図従来例に係る密封装置の断面図他の従来例に係る密封装置の断面図

符号の説明

１ステアリングダストシール（密封装置）
２フロントダッシュパネル（ハウジング）
３軸孔
４ステアリングシャフト（軸）
５取付部
６シール部
７ベロー部
７ａ，７ｂ，７ｃ斜面
７ｄ，７ｅ屈曲部
８スライド部
８ａ段差部
９，１０スライド支持部
１１，１６，１７，２７金属環
１２，１３，１８，１９ゴム状弾性体
１４外周シール部
１５内周シール部
２０，２１摺動保持部
２０ａ，２１ａ主リップ
２０ｂ，２１ｂ副リップ
２２空間
２３シールリップ
２４ダンパー
２５ヒゲリップ
２６グリース保持リップ
２８スライド取付部

Claims

軸（４）を挿通したハウジング（２）の内周に取り付けられる取付部（５）と、前記取付部（５）の内周側に設けられたベロー部（７）と、前記ベロー部（７）の更に内周側に設けられるとともに前記軸（４）の周面に摺動自在に密接するシール部（６）とを有する密封装置（１）であって、
前記ベロー部（７）の外周側に剛板製のスライド部（８）を径方向外方へ向けて一体に保持し、
前記剛板製のスライド部（８）は、前記取付部（５）の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部（９）（１０）によって径方向スライド自在に保持され、
前記軸方向一対のスライド支持部（９）（１０）はそれぞれ、金属環（１６）（１７）の表面にゴム状弾性体（１８）（１９）を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体（１８）（１９）によって、前記剛板製のスライド部（８）の平面に摺動自在に密接して前記スライド部（８）を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部（２０）（２１）が成形されていることを特徴とする密封装置。
軸（４）を挿通したハウジング（２）の内周に取り付けられる取付部（５）と、前記取付部（５）の内周側に設けられるとともに前記軸（４）の周面に摺動自在に密接するシール部（６）とを有する密封装置（１）であって、
前記シール部（６）の外周側に剛板製のスライド部（８）を径方向外方へ向けて一体に保持し、
前記剛板製のスライド部（８）は、前記取付部（５）の内周側に設けた軸方向一対のスライド支持部（９）（１０）によって径方向スライド自在に保持され、
前記軸方向一対のスライド支持部（９）（１０）はそれぞれ、金属環（１６）（１７）の表面にゴム状弾性体（１８）（１９）を加硫接着したものであって、前記ゴム状弾性体（１８）（１９）によって、前記剛板製のスライド部（８）の平面に摺動自在に密接して前記スライド部（８）を軸方向両側から挟み込むシールリップ状の摺動保持部（２０）（２１）が成形されていることを特徴とする密封装置。