JP5348404B2 - ユニバーサルジョイント用密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のプロペラシャフトやステアリングシャフトなどの連結手段として用いられるユニバーサルジョイントのベアリングをシールするユニバーサルジョイント用密封装置に関する。

自動車のプロペラシャフト等におけるユニバーサルジョイントは、駆動側回転軸の軸端に設けられるヨークと、従動側回転軸の軸端に設けられるヨークとを、十字形スパイダを介して互いに角変位可能に連結し、前記十字形スパイダを介して駆動側から従動側へ回転力を伝達するものである。十字形スパイダにおける互いに十字形をなすように突出した四本の軸部は、前記駆動側又は従動側のヨークにおける二股状のアームの各端部に形成された連結環にそれぞれベアリングを介して挿入されている。そしてベアリングは、その内部に封入されたグリースが漏洩するのを防止すると共に外部からの泥水等の侵入を防止するために、密封装置によってシールされている。

図６は、ユニバーサルジョイント用密封装置の典型的な従来技術を示す装着状態の半断面図、図７は、図６の密封装置の未装着状態を示す半断面図である。

図６において、参照符号１１０はユニバーサルジョイントの十字形スパイダ、参照符号１２０は十字形スパイダ１１０の軸部１１１に遊嵌状態に配置される外輪１２１と、この外輪１２１と前記軸部１１１との間に介在された多数の円柱状の転動体１２２からなるベアリングである。

密封装置１００は、金属製の補強環１０１にゴム状弾性材料で一体成形したものであって、十字形スパイダ１１０の軸部１１１の外周面に圧入嵌着される固定部１０２と、ベアリング１２０の外輪１２１の端部に転動体１２２の抜け止めのために屈曲形成された内向きフランジ部１２１ａの端面に摺動可能に密接される内側リップ１０３と、その外周側に設けられ、先端部の内周面が前記外輪１２１の外周面に摺動可能に密接される外側リップ１０４とを備える。また、補強環１０１には、例えば、周辺の部品等に塗料を塗布する際に、外側リップ１０４に過って塗料が付着することによってこの外側リップ１０４が劣化したり、あるいは車両走行中に飛来物などが外側リップ１０４に衝突することによって外側リップ１０４が損傷したりするのを防止するための保護環部１０１ａが形成されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−１６６６３１号公報

しかしながら、この種の密封装置１００による密封構造では、外側リップ１０４と内側リップ１０３の間の密閉空間Ｓ２の容積が小さく、このため温度変化によるベアリング１２０の内部空間Ｓ１の内圧変化を吸収する作用が小さい。したがってベアリング１２０の内圧上昇時には内部のグリースが外部へ流出しやすく、しかもグリースが流出すると、温度低下時にベアリング１２０の内部空間Ｓ１が負圧になって外部から泥水等が侵入してしまうおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ユニバーサルジョイントにおけるベアリングの内圧変化によるグリースの漏出や外部からの異物の侵入を有効に防止することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置は、ユニバーサルジョイントにおける十字形スパイダの軸部の外周面に嵌着される固定部と、前記軸部を相対回転可能に支持するベアリングの外輪に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップの外周側を包囲する保護環とを備え、この保護環に、前記シールリップの外周面に密接されてこのシールリップの拡径変位を制限する押さえ部が形成され、前記シールリップの先端の正面側にグリース保持部が設けられ、このグリース保持部の外側にラビリンスシールが設けられたものである。

本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置において好ましくは、ラビリンスシールが、保護環の先端部から内径側へ屈曲された屈曲縁と、ベアリングの外輪の外周面との間の狭まり隙間からなるものであり、あるいは、保護環が、シールリップの外周側を包囲する第一の保護環と、ベアリングの外輪の外周面に取り付けられた第二の保護環からなり、ラビリンスシールが、前記第一の保護環の先端部と、前記第二の保護環との間の狭まり隙間からなるものである。

本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置によれば、ベアリングの内圧上昇によるシールリップの拡径変位が保護環に形成された押さえ部によって規制され、ベアリングの外輪からのシールリップの離間が制限されるので、グリースの漏出が有効に抑制され、しかも漏出したグリースはシールリップの外側に形成されたグリース保持部に保持されるので、シールリップの良好な潤滑性が保持されると共にグリースが外部へ流出しにくくなり、ベアリング内が負圧になっても、前記グリース保持部に保持されたグリースによって、外部からの異物の侵入が有効に防止される。また、ベアリングの内圧上昇によってグリース保持部へ漏出したグリースは、その外側に形成されたラビリンスシールによって、さらに外側への漏出が抑制されるため、グリース保持部へのグリースの保持が確保され、しかも外部からの異物の侵入もこのラビリンスシールによって抑制されるので、請求項１による効果を一層向上することができる。

ユニバーサルジョイントを示す斜視図である。 本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置の第一の形態を示す装着状態の半断面図である。 図２のユニバーサルジョイント用密封装置を単独で示す半断面図である。 本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置の第二の形態を示す装着状態の半断面図である。 図４のユニバーサルジョイント用密封装置を未装着状態で示す半断面図である。 ユニバーサルジョイント用密封装置の典型的な従来技術を示す装着状態の半断面図である。 図６の密封装置の未装着状態を示す半断面図である。

以下、本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、ユニバーサルジョイントを示す斜視図、図２は、本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置の第一の形態を示す装着状態の半断面図、図３は、図２のユニバーサルジョイント用密封装置を単独で示す半断面図である。

まずユニバーサルジョイントの概略構成を説明すると、このユニバーサルジョイントは、図１に示されるように、駆動側回転軸及び従動側回転軸のうち一方の軸端に設けられるヨーク１３０と、他方の軸端に設けられるヨーク１４０とを、十字形スパイダ１１０を介して互いに角変位可能に連結したものである。十字形スパイダ１１０は、十字形をなすように互いに直角方向へ突出した四本の軸部（図２等における参照符号１１１）と、その互いの交差部側から外径方向へ立ち上がるボス部１１２とを有し、各軸部は、ヨーク１３０，１４０における二股状のアーム１３１，１４１に開設された連結孔１３１ａ，１４１ａにそれぞれベアリング１２０を介して嵌挿されている。

図２に示されるように、ベアリング１２０は、十字形スパイダ１１０の軸部１１１の外周に配置されると共に図１のヨーク１３０又は１４０の連結孔１３１ａ又は１４１ａに嵌着される金属プレス成形品からなる有底円筒状の外輪１２１と、この外輪１２１と前記軸部１１１との間に介在された鋼製の多数の円柱状転動体１２２からなり、内部が不図示のグリースで潤滑されている。

本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置（以下、単に密封装置という）１は、図２及び図３に示されるように、鋼板等の金属板の打ち抜きプレス成形によって製作された金属製の補強環１１と、この補強環１１が一体的に埋設された基部１２と、その内周側の固定シール部１３と、前記基部１２から軸方向へ互いに同心の筒状に突出した内側リップ１４及び外側リップ１５と、補強環１１の外径部から一体に延在された保護環１６とを備える。基部１２、固定シール部１３、内側リップ１４及び外側リップ１５は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）によって成形されたものである。

密封装置１における固定シール部１３は、請求項１に記載された固定部に相当するものであって、補強環１１の内周側に位置し、十字形スパイダ１１０の軸部１１１の外周面に、適当なつぶし代をもって圧入嵌着されるものである。

密封装置１における内側リップ１４は、図３に示されるように、先端側が僅かに大径となるような円錐筒状をなすものであって、その先端部が、図２に示されるベアリング１２０の外輪１２１の端部に転動体１２２の抜け止めのために屈曲形成された内向きフランジ部１２１ａの端面と適当な締め代をもって摺動可能に密接されるものである。

密封装置１における外側リップ１５は、請求項１に記載されたシールリップに相当するものであって、図３に示されるように、内側リップ１４の外周側に形成され、この内側リップ１４より長く延び、その先端部１５ａの内径が、図２に示されるベアリング１２０の外輪１２１における内向きフランジ部１２１ａの外径屈曲部１２１ｂの外周面と適当な締め代をもって摺動可能に密接されるものである。

密封装置１における保護環１６は、基部１２の外周面及び外側リップ１５の根元１５ｂの外周面を密着状態で包囲する第一の押さえ部１６ａと、その先端から延在され、外側リップ１５の先端部１５ａの外周側に位置して第一の押さえ部１６ａと反対側ほど大径になる円錐筒状に形成された第二の押さえ部１６ｂと、この第二の押さえ部１６ｂから円筒状をなして延在され、図２に示される密封装置１の装着状態において外側リップ１５の先端の正面側にグリース保持部１７を形成する保持筒部１６ｃと、更にその先端部から内径側へ屈曲され、ベアリング１２０の外輪１２１の外周面との間に狭まり隙間によるラビリンスシール１８を構成する屈曲縁１６ｄからなる。

外側リップ１５の先端部１５ａの外周面と、保護環１６の第二の押さえ部１６ｂとの間には、第一の押さえ部１６ａと外側リップ１５の根元１５ｂとの密着部側ほど小さくなる隙間Ｇが存在している。この隙間Ｇは、図２に示されるように、外側リップ１５の先端部１５ａがベアリング１２０の外輪１２１に押し付けられることによって外径側へ拡径された状態でも残存しており、したがって、外側リップ１５の内周面に圧力が作用した場合には、外側リップ１５の先端部１５ａは僅かに拡径変位することができる。

以上のように構成された第一の形態による密封装置１は、ベアリング１２０の内部空間Ｓ１に封入されたグリースが外輪１２１の外部へ漏洩するのを防止すると共に、外部からの泥水や土埃等がベアリング１２０の内部へ侵入するのを防止するものである。なお、ベアリング１２０の内部空間Ｓ１のほか、内側リップ１４と外側リップ１５の摺動部間に画成された密閉空間Ｓ２にもグリースが充填されている。

基部１２及び外側リップ１５の外周側は、金属製の保護環１６によって包囲されているので、例えば、周辺の部品等に塗料を塗布する際に、基部１２及び外側リップ１５に過って塗料が付着することによってこの基部１２及び外側リップ１５が劣化したり、あるいは車両走行中に路面からの飛来物などが衝突することによって基部１２及び外側リップ１５が損傷したりするのを防止することができる。

ここで、ベアリング１２０の作動時の発熱や雰囲気温度の変化によってベアリング１２０の内部空間Ｓ１のグリースが膨張あるいは収縮すると、これに伴ってベアリング１２０の内圧が変化する。そしてベアリング１２０の内圧上昇時には、前記内部空間Ｓ１から内側リップ１４を押し開きながら外周側へ流出しようとするグリースによって、内側リップ１４と外側リップ１５の間の密閉空間Ｓ２内のグリースの圧力が上昇し、外側リップ１５は、この密閉空間Ｓ２の圧力を受けて拡径変位しようとするが、その根元１５ｂは保護環１６に形成された第一の押さえ部１６ａによって外周側から押えられているので、先端部１５ａのみが第二の押さえ部１６ｂとの間の隙間Ｇの範囲内で僅かに拡径変位することができる。このため外側リップ１５の剛性が高くなっているのに加え、その拡径変位量が著しく制限されており、したがって、前記密閉空間Ｓ２内のグリースの一部が内圧上昇によって外側リップ１５の先端部１５ａとベアリング１２０の外輪１２１の外周面との間から外側へ流出するのを有効に抑制することができる。

また、上述の内圧上昇によって密閉空間Ｓ２内のグリースの一部が外側リップ１５の先端部１５ａとベアリング１２０の外輪１２１の外周面との間から流出しても、このグリースは保護環１６の保持筒部１６ｃに囲まれたグリース保持部１７内に保持される。しかもグリース保持部１７の外側は、保護環１６の屈曲縁１６ｄとベアリング１２０の外輪１２１との間の狭まり隙間によるラビリンスシール１８が設けられているので、グリース保持部１７内からさらに外側へのグリースの流出が抑制される。このため、外側リップ１５及び内側リップ１４と外輪１２１の摺動部は、密閉空間Ｓ２及びグリース保持部１７に保持されたグリースによって良好に潤滑され、低トルク化が図られる。

しかもグリースの流出が抑制される結果、ベアリング１２０の内圧が負圧になりにくく、負圧になっても、ラビリンスシール１８が外部からの異物の侵入を抑制すると共に、グリース保持部１７に保持されたグリースも、異物の侵入を阻止する作用を有するので、外部からの泥水等異物の侵入防止効果が向上する。

また、保護環１６は基部１２に埋設された補強環１１から延在させて一体に形成したものであるため、部品数や組立工数を増加することがない。

次に図４は、本発明に係るユニバーサルジョイント用密封装置の第二の形態を示す装着状態の半断面図、図５は、図４のユニバーサルジョイント用密封装置を未装着状態で示す半断面図である。

この形態では、密封装置１における保護環１６が、基部１２に埋設された補強環１１から一体に延在された第一の保護環１６Ａと、これとは別部品として金属のプレス成形により製作され、ベアリング１２０の外輪１２１の外周面に取り付けられた第二の保護環１６Ｂからなるものである点で、先に説明した第一の形態と相違し、その他の部分は基本的に第一の形態と同様に構成されている。

詳しくは、第一の保護環１６Ａは、基部１２の外周面及び外側リップ１５の根元１５ｂの外周面を密着状態で包囲する第一の押さえ部１６ａと、その先端から延在され、外側リップ１５の先端部１５ａの外周側に位置して第一の押さえ部１６ａと反対側ほど大径になる円錐筒状に形成された第二の押さえ部１６ｂからなる。そして第二の押さえ部１６ｂは、外側リップ１５よりも適宜長く延びている。

一方、第二の保護環１６Ｂは、ベアリング１２０の外輪１２１の外周面に適当な締め代をもって密嵌された嵌合部１６ｅと、この嵌合部１６ｅから立ち上がり、図４に示される装着状態において外側リップ１５の正面にグリース保持部１７を画成するフランジ部１６ｆと、さらにこのフランジ部１６ｆから、図４に示される装着状態において前記第二の押さえ部１６ｂの外周側へ向けて円筒状に延び、内周面がこの第二の押さえ部１６ｂの先端外径縁と近接対向することによって、狭まり隙間を有するラビリンスシール１８を構成する外径筒部１６ｇからなる。

外側リップ１５の先端部１５ａの外周面と、第一の保護環１６Ａにおける第二の押さえ部１６ｂとの間には、第一の押さえ部１６ａと外側リップ１５の根元１５ｂとの密着部側ほど小さくなる隙間Ｇが存在している。この隙間Ｇは、図４に示されるように、外側リップ１５の先端部１５ａがベアリング１２０の外輪１２１に押し付けられることによって外径側へ拡径された状態でも残存しており、外側リップ１５の内周面に圧力が作用した場合には、外側リップ１５の先端部１５ａは僅かに拡径変位することができる。

したがって、以上のように構成された第二の形態による密封装置１も、基本的には第一の形態と同様の効果を奏するものである。

そしてこの第二の形態によれば、第一の形態に比較して部品点数は増加するが、ラビリンスシール１８がグリース保持部１７の外周側で第二の押さえ部１６ｂの先端部を迂回するように軸方向へ折れ曲った形状になっているため、グリース保持部１７内からのグリースの流出を一層確実に抑制すると共に、外部からの異物の侵入を阻止する作用も高めることができる。

１ 密封装置
１１ 補強環
１２ 基部
１３ 固定シール部（固定部）
１４ 内側リップ
１５ 外側リップ（シールリップ）
１６ 保護環
１６Ａ 第一の保護環
１６Ｂ 第二の保護環
１６ａ 第一の押さえ部
１６ｂ 第二の押さえ部
１６ｃ 保持筒部
１６ｄ 屈曲縁
１６ｅ 嵌合部
１６ｆ フランジ部
１６ｇ 外径筒部
１７ グリース保持部
１８ ラビリンスシール
１２０ ベアリング
１２１ 外輪

Claims (3)

1. ユニバーサルジョイントにおける十字形スパイダの軸部の外周面に嵌着される固定部と、前記軸部を相対回転可能に支持するベアリングの外輪に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップの外周側を包囲する保護環とを備え、この保護環に、前記シールリップの外周面に密接されてこのシールリップの拡径変位を制限する押さえ部が形成され、前記シールリップの先端の正面側にグリース保持部が設けられ、このグリース保持部の外側にラビリンスシールが設けられたことを特徴とするユニバーサルジョイント用密封装置。
2. ラビリンスシールが、保護環の先端部から内径側へ屈曲された屈曲縁と、ベアリングの外輪の外周面との間の狭まり隙間からなることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント用密封装置。
3. 保護環が、シールリップの外周側を包囲する第一の保護環と、ベアリングの外輪の外周面に取り付けられた第二の保護環からなり、ラビリンスシールが、前記第一の保護環の先端部と、前記第二の保護環との間の狭まり隙間からなることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント用密封装置。

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