JP5625247B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、薄肉のベロー部を有する密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device having a thin bellows part.
従来、ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置が知られている。そして、軸がハウジングに対して大きく偏心する装置に用いられる密封装置として、軸に接触するシール部が軸の偏心に追随するように、薄肉のベロー部の内周端側に前記シール部が設けられる密封装置が知られている(特許文献1〜3参照)。 Conventionally, a sealing device for sealing an annular gap between a housing and a shaft is known. As a sealing device used in a device in which the shaft is greatly decentered with respect to the housing, the seal portion is provided on the inner peripheral end side of the thin bellows portion so that the seal portion in contact with the shaft follows the shaft eccentricity. A known sealing device is known (see Patent Documents 1 to 3).
このような従来例に係る密封装置について、図4〜図6を参照して説明する。図4は従来例1に係る密封装置の模式的断面図の一部であり、図5は従来例2に係る密封装置の模式的断面図の一部である。 Such a conventional sealing device will be described with reference to FIGS. 4 is a part of a schematic cross-sectional view of the sealing device according to Conventional Example 1, and FIG. 5 is a part of the schematic cross-sectional view of the sealing device according to Conventional Example 2.
図4に示す従来例1に係る密封装置400は、ハウジングの軸孔の内周側に固定される固定部410と、固定部410から軸表面に向かって蛇腹状に伸びる薄肉のベロー部420と、ベロー部420の内周端側に設けられるシール部430とを備えている。このシール部430は軸の外周表面に対して摺動可能に構成されたバンパー部431とリップ部432とを備えている。
A
図5に示す従来例2に係る密封装置450も、基本構成は同一であり、固定部460と、ベロー部470と、シール部480とを備えている。また、シール部480は、バンパー部481とリップ部482を備えている。なお、従来例1に係る密封装置400におけるベロー部420と従来例2に係る密封装置450におけるベロー部470とでは、蛇腹の形状(向き)が異なっているが、偏心追随機能を発揮するために設けられている点では同一である。また、従来例1に係る密封装置400の場合には、バンパー部431の内部に、バンパー部431の変形を抑制する補強環431aが設けられている。
A
ここで、図5においては、ハウジング500と軸600を点線にて示している。そして、軸600は、図中矢印Aに示すように回転すると共に、図中矢印Bに示すように揺動(ハウジング500に対して偏心)する。従来例1,2に係る密封装置400,450においては、軸600が偏心しても、バンパー部431,481が軸600に密着したままの状態で、ベロー部420,470が変形することによって、リップ部432,482は安定的に軸600の外周表面に密着した状態となり、密封性が維持される。
Here, in FIG. 5, the
しかしながら、軸600の偏心と回転が同時に繰り返されることによって、ベロー部420,470に割れや裂けが生じてしまう問題がある。これについて図6を参照して説明する。図6は軸が偏心かつ回転している場合において密封装置を軸方向に見た模式図である。図6において、400Pはリップ部の内周端の位置を示し、400Qは固定部の外周端の位置を示し、400Rはベロー部の変形の様子を模式的に示している。
However, when the eccentricity and rotation of the
軸が偏心かつ回転した状態においては、リップ部の内周端400Pは、軸の偏心方向への移動に伴って固定部の外周端400Qに対して偏心する方向に移動し(図中矢印B参照)、かつ軸の回転に伴って回転方向(図中矢印A参照)への力(トルク)が加えられる。
In a state where the shaft is eccentric and rotated, the inner
これにより、ベロー部は捩れた状態となり、一部(図中X部)に応力が集中した状態となる。そのため、軸の偏心と回転が同時に繰り返されることで、応力が集中した状態が繰り返されることになり、割れや裂けが生じてしまうことがある。 As a result, the bellows portion is twisted and stress is concentrated in a part (X portion in the figure). Therefore, when the eccentricity and rotation of the shaft are repeated at the same time, the stress concentrated state is repeated, and cracking and tearing may occur.
なお、特許文献1には、ベロー部の耐久性を高めるために、ベロー部全体に環状の凸部(突条)を設けた技術が開示されている。しかしながら、かかる技術においては、ベロー部全体の剛性が高くなってしまい、ベロー部本来の機能である偏心追随性に悪影響が及ぼされてしまう。 Patent Document 1 discloses a technique in which an annular convex portion (protrusion) is provided on the entire bellows portion in order to increase the durability of the bellows portion. However, in such a technique, the rigidity of the entire bellows portion is increased, and the eccentricity following property that is the original function of the bellows portion is adversely affected.
また、特許文献2には、軸挿入時のベロー部のめくれを防止するために、軸方向に伸びる凸部(補強部)をベロー部に設けた技術が開示されている。しかしながら、かかる技術においては、凸部は軸方向に伸びるように構成されているため、この凸部は、ベロー部に作用する回転力(トルク)に対しては、あまり抵抗力とはならない。従って、特許文献2に開示されている技術における凸部については、ベロー部に回転力が作用した場合に、ベロー部の応力集中を緩和する機能は殆ど発揮しない。 Patent Document 2 discloses a technique in which a convex portion (reinforcing portion) extending in the axial direction is provided in the bellows portion in order to prevent the bellows portion from being turned when the shaft is inserted. However, in this technique, since the convex portion is configured to extend in the axial direction, the convex portion is not very resistant to the rotational force (torque) acting on the bellows portion. Therefore, the convex part in the technique disclosed in Patent Document 2 hardly exhibits the function of relieving stress concentration in the bellows part when a rotational force acts on the bellows part.
本発明の目的は、軸が偏心かつ回転する場合において、ベロー部への応力集中を緩和することのできる密封装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sealing device that can alleviate stress concentration on the bellows portion when the shaft is eccentric and rotates.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
すなわち、本発明の密封装置は、
軸孔を有するハウジングと、前記軸孔に挿通され、かつ前記ハウジングに対して回転及び偏心する(ハウジングが静止し軸が運動する場合の他、軸が静止しハウジングが運動する場合及び両者が運動する場合を含む)ように構成された軸との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記ハウジングの軸孔の内周側に固定される固定部と、
該固定部から前記軸表面に向かって蛇腹状に伸びる薄肉のベロー部と、
該ベロー部の内周端側に設けられ、前記軸の外周表面に摺動可能に接触するシール部と、
を備える密封装置において、
前記ベロー部の剛性を高くならしめる、周方向(完全な周方向(軸の同心円に一致する方向)であることを意味している訳ではない)に伸びる凸部が、前記ベロー部における最も内周側の腹部の表面にのみ設けられていることを特徴とする。
That is, the sealing device of the present invention is
A housing having a shaft hole, and being inserted into the shaft hole and rotating and eccentric with respect to the housing (in addition to the case where the housing is stationary and the shaft is moving, the case where the shaft is stationary and the housing is moving and both are moving) A sealing device for sealing an annular gap between the shaft and the shaft configured to include:
A fixing portion fixed to the inner peripheral side of the shaft hole of the housing;
A thin bellows portion extending in a bellows shape from the fixed portion toward the shaft surface;
A seal portion which is provided on the inner peripheral end side of the bellows portion and slidably contacts the outer peripheral surface of the shaft;
A sealing device comprising:
The convex portion extending in the circumferential direction (which does not mean a complete circumferential direction (a direction that coincides with the concentric circle of the shaft)) that increases the rigidity of the bellows portion is the innermost portion in the bellows portion. It is provided only on the surface of the peripheral abdomen.
本発明によれば、ベロー部に、周方向に伸びる凸部が設けられているので、ベロー部に回転力が作用した場合に、凸部が抵抗力となって、ベロー部に対する応力集中を緩和することができる。そして、この凸部はベロー部における最も内周側の腹部の表面にのみ設けられているので、ベロー部全体にこのような凸部が設けられる場合に比して、ベロー部全体の剛性が高まってしまうこともない。従って、偏心追随性の低下を抑制することができる。従って、ベロー部本来の機能を十分に発揮させることができる。また、ベロー部における複数の腹部のうち、ベロー部に回転力が作用した場合に歪量が大きくなり、応力が集中し易い最も内周側の腹部に凸部が設けられているので、ベロー部に対する応力集中を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, since the convex portion extending in the circumferential direction is provided on the bellows portion, when the rotational force acts on the bellows portion, the convex portion becomes a resistance force, and stress concentration on the bellows portion is alleviated. can do. And since this convex part is provided only in the surface of the bellows part of the innermost peripheral side in a bellows part, the rigidity of the whole bellows part increases compared with the case where such a convex part is provided in the whole bellows part. There is no end to it. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the eccentric followability. Therefore, the original function of the bellows part can be sufficiently exhibited. Further, among the plurality of bellows in the bellows, the amount of distortion increases when a rotational force is applied to the bellows, and a convex portion is provided on the innermost abdomen where stress tends to concentrate. It is possible to effectively suppress stress concentration on the surface.
また、前記凸部は、周方向かつ軸方向に伸びるように、軸の同心円に対して傾斜するように設けられているとよい。 Moreover, the said convex part is good to be provided so that it may incline with respect to the concentric circle of an axis | shaft so that it may extend in the circumferential direction and an axial direction.
このように構成すれば、ベロー部に対して作用する回転力に対してだけでなく、軸方向にめくれるように作用する力に対しても凸部が抵抗力となる。従って、ベロー部のめくれを抑制することができる。 If comprised in this way, a convex part will become resistance force not only with respect to the rotational force which acts on a bellows part but with respect to the force which acts so that it may turn in an axial direction. Therefore, the turning of the bellows portion can be suppressed.
以上説明したように、本発明によれば、軸が偏心かつ回転する場合において、ベロー部への応力集中を緩和することができる。 As described above, according to the present invention, stress concentration on the bellows portion can be reduced when the shaft is eccentric and rotates.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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、特に特定的な記載がない限りは、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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
なお、以下に示す実施例においては、密封装置の一例として、ステアリングダストシールの場合を説明する。なお、ステアリングシールは、上記従来例1,2と同様に、軸孔を有するハウジングと、前記軸孔に挿通されるように構成された軸との間の環状隙間を封止するものである。そして、上記従来例1,2と同様に、軸がハウジングに対して回転し、かつ揺動(ハウジングに対して偏心)するように構成されている。このように、ハウジングや軸に関しては、従来例と同様であるので、以下に示す各実施例における各図においては、ハウジング及び軸については省略する。なお、以下に示す各実施例における各図においては、密封装置がステアリングダストシールとして用いられる場合に、図中、密封装置よりも上側がエンジンルーム側となり、下側が運転席側となる。 In the following embodiments, a steering dust seal will be described as an example of a sealing device. The steering seal seals an annular gap between a housing having a shaft hole and a shaft configured to be inserted through the shaft hole, as in the conventional examples 1 and 2. Then, like the conventional examples 1 and 2, the shaft rotates relative to the housing and swings (eccentric relative to the housing). As described above, the housing and the shaft are the same as those in the conventional example, and therefore the housing and the shaft are omitted in the drawings in the following embodiments. In each figure in the following embodiments, when the sealing device is used as a steering dust seal, the upper side of the sealing device is the engine room side and the lower side is the driver's seat side.
(実施例1)
図1を参照して、本発明の実施例1に係る密封装置について説明する。
Example 1
With reference to FIG. 1, the sealing apparatus which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated.
<密封装置の全体構成>
本実施例に係る密封装置100は、ハウジングの軸孔の内周側に固定される固定部110と、この固定部110から軸表面に向かって蛇腹状に伸びる薄肉のベロー部120と、ベロー部120の内周端側に設けられるシール部130とを備えている。このシール部130は軸の外周表面に対して摺動可能に構成されたバンパー部131とリップ部132とを備えている。
<Overall configuration of sealing device>
The
バンパー部131は、剛性が高くなるように肉厚が厚く構成されており、軸が運動(回転や偏心)した場合でも、あまり変形しない。これにより、肉厚の薄いリップ部132もあまり変形せず、軸表面に対して安定した状態で接する。そして、軸が偏心した場合には
、このバンパー部131が軸に密着したままの状態で、バンパー部131自体は変形することなく、ベロー部120が変形する。このとき、上記の通り、リップ部132も軸表面に対して安定した状態で接しているので、密封性が維持される。
The
<ベロー部の詳細>
ベロー部120について、更に詳細に説明する。ベロー部120は、軸が偏心してもシール部130による密封性を維持するべく、偏心追随機能を発揮するために設けられたものである。そのため、このベロー部120は、肉厚が薄く、かつ軸表面に向かって蛇腹状に伸びるように構成されている。従って、本来的には、径方向に対して容易に変形するだけでなく、周方向に対しても剛性が低く変形し易い性質を有している。周方向に対して剛性が低いと、従来例でも説明した通り、軸が偏心かつ回転した状態になるとベロー部120が捩れてしまうことによる割れや裂けの問題が生じ得る。
<Details of bellows>
The
そこで、本実施例に係る密封装置100においては、ベロー部120の剛性を高くならしめる、環状の凸部121a,121bが、ベロー部120における最も内周側の腹部121にのみ設けられている。これらの凸部121a,121bは、腹部121における内周側と外周側であって、軸方向の離れた位置(軸方向における異なる端部側)にそれぞれ設けられている。また、これらの凸部121a,121bは、軸と同心的に設けられている。更に、これらの凸部121a,121bは、ベロー部120の腹部121と一体的に設けられている。つまり、これらの凸部121a,121bは、成形によって、ベロー部120の腹部121の表面に一体的に形成される。
Therefore, in the
<本実施例に係る密封装置の優れた点>
本実施例に係る密封装置100によれば、ベロー部120に、周方向に伸びる環状の凸部121a,121b(軸と同心的な凸部121a,121b)が設けられている。そのため、ベロー部120に回転力が作用した場合に、凸部121a,121bが抵抗力となって、ベロー部120に対する応力集中を緩和することができる。
<Excellent point of sealing device according to this embodiment>
According to the
そして、凸部121a,121bはベロー部120における最も内周側の腹部121の表面にのみ設けられている。そのため、ベロー部全体にこのような凸部が設けられる場合に比して、ベロー部120全体の剛性が高まってしまうこともない。これにより、偏心追随性の低下を抑制することができる。従って、ベロー部本来の機能を十分に発揮させることができる。
The
また、ベロー部120における複数の腹部のうち、ベロー部120に回転力が作用した場合に歪量が大きくなり、応力が集中し易い最も内周側の腹部121に凸部121a,121bが設けられている。従って、ベロー部120に対する応力集中を効果的に抑制することができる。
Of the plurality of bellows portions in the
以上のように、本実施例に係る密封装置100によれば、ベロー部120に対する応力集中を緩和できるので、軸の回転や偏心が繰り返されたとしても、ベロー部120に割れや裂けが生じてしまうことを抑制できる。これにより、ベロー部120の耐久性を向上させることができる。また、ベロー部120の本来的な機能である偏心追随性を十分に発揮させることができる。
As described above, according to the
(実施例2)
図2には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、凸部の配置位置が実施例1の場合とは異なる例を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分について、その説明は適宜省略する。
(Example 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example in which the arrangement position of the convex portions is different from that in the first embodiment is shown. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description of the same components will be omitted as appropriate.
本実施例に係る密封装置200においても、上記実施例1に係る密封装置100と同様に、固定部210と、ベロー部220と、シール部230とを備えている。また、シール部230は、バンパー部231とリップ部232を備えている。これらの基本的な機能は、上記実施例1の場合と同様であるので、その説明は省略する。
Similarly to the
そして、本実施例に係る密封装置200においても、ベロー部220の剛性を高くならしめる、環状の凸部221a,221bが、ベロー部220における最も内周側の腹部221にのみ設けられている。これらの凸部221a,221bは、腹部221における軸方向の中央付近の表裏(内周側と外周側)にそれぞれ設けられている。また、これらの凸部221a,221bは、軸と同心的に設けられている。更に、これらの凸部221a,221bは、ベロー部220の腹部221と一体的に設けられている。つまり、これらの凸部221a,221bは、成形によって、ベロー部220の腹部221の表面に一体的に形成される。
Also in the
このように、本実施例に係る密封装置200においては、ベロー部220における最も内周側の腹部221に設けられる凸部221a,221bの位置が実施例1の場合とは異なっている。しかし、凸部221a,221bを設けたことによる作用効果は、実施例1の場合と同様であり、本実施例に係る密封装置200においても、実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。
Thus, in the
(実施例3)
図3には、本発明の実施例3が示されている。本実施例においては、凸部の配置位置が実施例1の場合とは異なる例を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分について、その説明は適宜省略する。
Example 3
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example in which the arrangement position of the convex portions is different from that in the first embodiment is shown. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description of the same components will be omitted as appropriate.
本実施例に係る密封装置300においても、上記実施例1に係る密封装置100と同様に、固定部310と、ベロー部320と、シール部330とを備えている。また、シール部330は、バンパー部331とリップ部332を備えている。これらの基本的な機能は、上記実施例1の場合と同様であるので、その説明は省略する。
Similarly to the
そして、本実施例に係る密封装置300においても、ベロー部320の剛性を高くならしめる凸部321aが、ベロー部320における最も内周側の腹部321にのみ設けられている。そして、本実施例の場合には、凸部321aは、腹部321における内周側の表面に複数設けられている。また、これら複数の凸部321aは、周方向かつ軸方向に伸びるように、軸の同心円に対して傾斜するように設けられている。なお、これら複数の凸部321aは、複数の凸部321aによって囲まれる部分が菱形形状となるように設けられている。更に、これら複数の凸部321aは、ベロー部320の腹部321と一体的に設けられている。つまり、これら複数の凸部321aは、成形によって、ベロー部320の腹部321の表面に一体的に形成される。
Also in the
このように、本実施例に係る密封装置300においては、ベロー部320における最も内周側の腹部321に設けられる凸部321aの位置が実施例1の場合とは異なっている。しかし、凸部321aを設けたことによる作用効果は、実施例1の場合と同様であり、本実施例に係る密封装置300においても、実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、凸部321aは軸の同心円に対して傾斜しているため、周方向だけでなく軸方向にも伸びる構成である。そのため、ベロー部320に対して作用する回転力に対してだけでなく、軸方向にめくれるように作用する力に対しても凸部321aが抵抗力となる。従って、軸の挿入時等において、ベロー部320がめくれてしまうことを抑制できる。
Thus, in the
(その他)
凸部をベロー部の腹部の内周側に設けるか、外周側に設けるか、両側に設けるかは、上記実施例に示したものに限られず、適宜設定し得る。また、凸部の個数についても、上記実施例に示したものに限らず適宜設定し得る。また、凸部を軸の同心円に傾斜する構成を採用する場合において、上記実施例3では、凸部が環状にはならない構成を示したが、凸部が軸の同心円に対して傾斜しており、かつ環状に構成するようにしてもよい。なお、上記の実施例においては、密封装置の一例として、ステアリングダストシールの場合を示したが、本発明は軸が回転かつ偏心する各種装置における密封装置に適用可能である。
(Other)
Whether the convex portion is provided on the inner peripheral side, the outer peripheral side, or both sides of the belly portion of the bellows portion is not limited to that shown in the above embodiment, and can be appropriately set. Also, the number of convex portions is not limited to that shown in the above embodiment, and can be set as appropriate. In addition, in the case of adopting a configuration in which the convex portion is inclined to the concentric circle of the shaft, in Example 3 described above, the configuration in which the convex portion is not annular is shown, but the convex portion is inclined with respect to the concentric circle of the shaft. Further, it may be configured in an annular shape. In the above embodiment, the case of the steering dust seal is shown as an example of the sealing device, but the present invention can be applied to the sealing device in various devices in which the shaft rotates and is eccentric.
100,200,300 密封装置
110,210,310 固定部
120,220,320 ベロー部
121,221,321 腹部
121a,121b,221a,221b,321a 凸部
130,230,330 シール部
131,231,331 バンパー部
132,232,332 リップ部
100, 200, 300
Claims (2)
前記ハウジングの軸孔の内周側に固定される固定部と、
該固定部から前記軸表面に向かって蛇腹状に伸びる薄肉のベロー部と、
該ベロー部の内周端側に設けられ、前記軸の外周表面に摺動可能に接触するシール部と、
を備える密封装置において、
前記ベロー部の剛性を高くならしめる、周方向に伸びる凸部が、前記ベロー部における最も内周側の腹部の表面にのみ設けられていることを特徴とする密封装置。 A sealing device for sealing an annular gap between a housing having a shaft hole and a shaft inserted through the shaft hole and configured to rotate and decenter with respect to the housing,
A fixing portion fixed to the inner peripheral side of the shaft hole of the housing;
A thin bellows portion extending in a bellows shape from the fixed portion toward the shaft surface;
A seal portion which is provided on the inner peripheral end side of the bellows portion and slidably contacts the outer peripheral surface of the shaft;
A sealing device comprising:
A sealing device characterized in that a convex portion extending in the circumferential direction, which increases the rigidity of the bellows portion, is provided only on the innermost abdominal surface of the bellows portion.
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